成膜方法_3

文档序号:9368232阅读:来源:国知局
方式的成膜装置设有用于控制整个装置的动作的由计算机构成的控制部100,在该控制部100的存储器内存储有程序,该程序在控制部100的控制之下使成膜装置实施后述的成膜方法。为了执行后述的成膜方法,该程序编入有步骤组,该程序可存储在硬盘、光盘、光磁盘、存储卡、软盘等介质102中,通过规定的读取装置将该程序读入到存储部101中,并安装在控制部100内。
[0040]成膜方法
[0041]接着,参照图6对本发明的实施方式的成膜方法进行说明。在以下的说明中,以使用上述成膜装置的情况为例。
[0042]首先,在步骤SlOO (图6)中,将晶圆W载置在旋转台2上。具体地讲,打开未图示的闸阀,利用输送臂10(图3)将晶圆W从外部经由输送口 15(图2和图3)交接至旋转台2的凹部24内。该交接通过这样的方法进行:在凹部24停在面对输送口 15的位置时,未图示的升降销自真空容器I的底部侧经由凹部24的底面的贯通孔进行升降。间歇地使旋转台2旋转并进行这样的晶圆W的交接,将晶圆W分别载置在旋转台2的五个凹部24内。
[0043]接着,关闭闸阀,利用真空栗640对真空容器I内进行排气而达到可能达到的真空度,之后,在步骤SllO中,自分离气体喷嘴41、42以规定流量供给N2气体,也自分离气体供给管51及吹扫气体供给管72、73以规定流量供给N2气体。与此相随,利用压力控制部件650 (图1)将真空容器I内控制为预先设定好的处理压力。接着,一边使旋转台2以例如20rpm的旋转速度顺时针旋转,一边利用加热器单元7将晶圆W加热至例如400°C。
[0044]之后,在步骤S120中,自反应气体喷嘴31(图2和图3)供给TiCl4气体,并自反应气体喷嘴33供给O2气体或O 3气体等氧化气体。反应气体喷嘴32也可以与反应气体喷嘴33同样地供给O2气体或O 3气体等氧化气体,也可以是不供给任何气体的状态。例如也可以像上述那样,供给使反应气体喷嘴33内为正压的程度的N2气体。通过使旋转台2旋转,使晶圆W依次经过第I处理区域P1、分离区域D (分离空间H)、第2处理区域P2及分离区域D (分离空间H)(参照图3)。首先,在第I处理区域Pl中,来自反应气体喷嘴31的TiCl4气体吸附在晶圆W上。接着,当晶圆W通过成为N2气体气氛的分离空间H(分离区域D)到达第2处理区域P2时,吸附在晶圆W上的TiCl4气体与来自反应气体喷嘴33的氧化气体发生反应,从而在晶圆W上形成T1J莫。然后,使晶圆W到达分离区域D (N2气体气氛的分离空间H)。使旋转台2多次旋转,重复多次该循环。
[0045]在此期间内,判定自反应气体喷嘴31供给TiCl4气体和自反应气体喷嘴33供给氧化气体是否进行了规定时间(步骤S130)。规定时间设定为将T1J莫形成连续膜的时间。例如,T1J莫在2nm以下能够形成为充分的连续膜,因此,也可以设定为膜厚为2nm以下的、成为连续膜的适当的时间。T1J莫为TiN膜的基底膜,通常来讲,T1 J莫并不是作为制造的主要目的的膜,因此,优选的是,在能够可靠地形成连续膜的范围内,该T1J莫越薄越好。因而,可以例如将1102膜的膜厚设定为0.1nm?2nm的范围内的适当的值。若作为目标的膜厚被确定下来,则能够考虑旋转台2的旋转速度、11(:14气体和氧化气体的流量、基板温度等条件来适当地设定形成T1j^连续膜的工序的工序时间。例如像上述那样能够设定形成T12膜的规定时间。
[0046]考虑到T1J莫具有除去污染的作用,也具有除去晶圆W上的污染物的作用。由此,能够在晶圆W上形成最初就容易形成TiN膜作为连续膜的表面状态。
[0047]此外,晶圆W的表面也可以在最初就形成有T1J莫以外的其他基底膜。例如在晶圆W为硅基板的情况下,通常在晶圆W的表面形成有自然氧化膜的S1J莫。在这样的情况下,只要在最初就形成在晶圆W的表面上的基底膜上形成T1J莫即可。即使在形成在晶圆W上的基底膜为不利于形成TiN膜那样的种类的膜的情况下,通过在该基底膜上形成T12的连续膜,也能够成为容易形成TiN的连续膜的表面状态。
[0048]在步骤S130中,在判定为未经过规定时间的情况下,返回至步骤S120,继续T12膜的成膜工艺。另一方面,在经过了规定时间的情况下,进入步骤S140。
[0049]在步骤S140中,使旋转台2旋转的状态下,停止自反应气体喷嘴32、33供给氧化气体,并继续自分离气体喷嘴41、42供给N2气体。而且,也可以根据需要停止自反应气体喷嘴31供给TiCl4气体。在接下来要进行的TiN膜的成膜工序中也供给TiCl 4气体,因此,既可以连续地供给TiCl4气体,也可以在形成T1 J莫的阶段暂停供给TiCl 4气体。
[0050]之后,在步骤S150中,自反应气体喷嘴31 (图2和图3)供给TiCl4气体,并且,自反应气体喷嘴32供给NH3气体。反应气体喷嘴33也可以与反应气体喷嘴32同样地供给NH3气体,也可以是不供给任何气体的状态。或者,也可以供给使反应气体喷嘴33为正压的程度的N2气体。通过使旋转台2旋转,使晶圆W依次经过第I处理区域P1、分离区域D (分离空间H)、第2处理区域P2、及分离区域D (分离空间H)(参照图3)。首先,在第I处理区域Pl中,来自反应气体喷嘴31的11(:14气体吸附在晶圆W上。接着,当晶圆W经过成为N2气体气氛的分离空间H(分离区域D)到达第2处理区域P2时,吸附在晶圆W上的11(:14气体与来自反应气体喷嘴32的见13气体发生反应,从而在晶圆W上形成TiN膜。而且还生成NH4Cl作为副生成物,该NH4Cl被放出到气相中,并与分离气体等一同被排出。然后,使晶圆W到达分离区域D (N2气体气氛的分离空间H)。
[0051]在此期间内,判定自反应气体喷嘴31供给TiCl4气体和自反应气体喷嘴32供给NH3气体是否进行了规定时间(步骤S160)。可以根据作为目标的TiN膜的膜厚确定规定时间。本发明的实施方式的成膜方法能够适用于形成各种膜厚的TiN膜,膜厚无上限,但是,在形成Snm以下的膜厚的TiN膜的情况下能够尤其较大地发挥本发明的效果。即,在以往的成膜方法中,TiN膜经过最初在晶圆W上分散地形成岛状的TiN膜、在经过时间之后岛连起来而形成连续膜这样的步骤,因此,在形成Snm以下的非常薄的TiN膜的情况下,岛无法充分且连续地连起来,容易产生针孔。而且,在形成岛状的膜的开始阶段,即使已经开始成膜工序,也无法立即开始实际的TiN膜的沉积,从而产生成膜延迟时间(以下也可以称作“培养期”。)。
[0052]然而,通过形成T1J莫作为基底膜、接着形成TiN膜,不会产生岛状的TiN膜,从开始成膜时就开始TiN膜的连续膜的沉积。因而,只要将TiN膜的膜厚设定为大于作为基底膜的T1J莫的膜厚,就可以设定为任意膜厚。S卩,TiN膜的膜厚的上限没有被特别限制,既可以设定为1nm以上的膜厚,也可以设定为Inm?8nm、例如Inm?4nm的范围的非常薄的膜厚。
[0053]在未经过规定时间的情况(步骤S160:否)下,继续TiN膜的成膜(步骤S150),在经过了规定时间的情况(步骤S160:是)下,进入下一步骤S170。
[0054]在步骤S170中,继续使旋转台2旋转并自反应气体喷嘴32供给NH3气体,停止自反应气体喷嘴31供给TiCl4气体。由此,使晶圆W依次暴露在N 2气体(分离气体)和NH 3气体中。可能在已形成的TiN膜中残留有未反应的TiCl4、及因TiCl4*解而产生的氯(Cl)。未反应的11(:14与NH 3气体发生反应而生成TiN,而且,残留的Cl与NH 3气体发生反应而生成NH4Cl
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