專利名稱：半導(dǎo)體處理用載置臺裝置、成膜裝置和成膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體處理用的載置臺裝置、成膜裝置和成膜方法。這里，作為半導(dǎo)體處理，意味著通過在半導(dǎo)體晶片或者LCD(Liquidcrystal display)或FPD(Flat Panel Display)用的玻璃基板等被處理基板上以規(guī)定的圖案來形成半導(dǎo)體層、絕緣層、導(dǎo)電層等，為了在該被處理基板上制造半導(dǎo)體器件或者與半導(dǎo)體器件連接的包含布線、電極等的構(gòu)造物而實施的各種處理。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體集成電路的制造中，對半導(dǎo)體晶片等硅基板，重復(fù)進行成膜和圖案蝕刻，形成多個希望的半導(dǎo)體器件。在連接各個器件間的布線、實現(xiàn)對各個器件電接觸的布線層的下層使用阻擋層。阻擋層用作為抑制接觸金屬和布線材料的相互擴散的目的，或者作用為防止基底層和布線層的剝離的目的。作為阻擋層，電阻低是不用說的，還必需使用密接性、耐熱性、屏蔽性、耐腐蝕性優(yōu)異的材料。作為能夠滿足這樣的要求的屏蔽材料，特別是使用TiN膜。
在形成TiN膜的阻擋層的情況下，使用TiCl4氣體和NH3氣體，通過CVD(Chemical Vapor Deposition)來堆積希望厚度的TiN膜。這種情況下，在將半導(dǎo)體晶片搬入到處理容器內(nèi)之前，在載置臺的表面上預(yù)先形成由TiN膜構(gòu)成的預(yù)覆層。預(yù)覆層用作為保持晶片的熱的面內(nèi)均勻性，且防止由載置臺等所包含的金屬元素導(dǎo)致的金屬污染等的目的。
預(yù)覆層每當(dāng)清潔處理容器內(nèi)時除去，為此，在清潔后，在向處理容器內(nèi)搬入半導(dǎo)體晶片之前，在載置臺的表面上形成預(yù)覆層。例如，通過以CVD形成Ti膜的步驟，和以NH3氣體氮化Ti膜的步驟來形成TiN預(yù)覆層。
關(guān)于這一點，能夠舉出下面的三個文獻作為現(xiàn)有技術(shù)。
專利文獻1特開平10-321558號公報專利文獻2特開2001-144033號公報(段落號0013-0020，圖1和圖2)專利文獻3特開2001-192828號公報專利文獻1和專利文獻2公開了在載置臺的表面上形成Ti膜和TiN膜的預(yù)覆層的技術(shù)。專利文獻3中公開了這樣的問題，在空載運轉(zhuǎn)后的成膜處理中，最初的1個不穩(wěn)定，再現(xiàn)性和面間膜厚均勻性惡化。專利文獻3中，作為解決該問題的方法，公開了這種技術(shù)，在空載運轉(zhuǎn)后，在即將成膜處理1個之前僅短時間地流動原料氣體或者還原氣體中的任何一種。
關(guān)于Ti膜的單枚成膜，從提高半導(dǎo)體器件的薄膜化和電特性的見解來看，需要提高Ti膜的膜厚(膜厚非常薄)的面內(nèi)和面間均勻性。作為面內(nèi)均勻性，意味著在一枚晶片的表面的Ti膜的膜厚的均勻性。作為面間均勻性，意味著在多個晶片間的Ti膜的膜厚的均勻性(也稱為再現(xiàn)性)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，為了提高裝置的開工率，在對晶片的成膜處理之前，減小在載置臺上形成的預(yù)覆層的厚度。例如，在現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)覆層的厚度是0.36μm左右。該預(yù)覆層是通過進行18次左右的由等離子CVD所進行的非常薄的Ti膜的堆積、Ti膜的氮化處理所構(gòu)成的循環(huán)所形成。這種情況下，出現(xiàn)最初某些數(shù)量的晶片上堆積的Ti膜的膜厚和電阻率不穩(wěn)定，有變動的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種半導(dǎo)體處理用的載置臺裝置、成膜裝置和成膜方法，其能夠至少提高在被處理基板上所形成的膜的面間均勻性。
本發(fā)明的目的在于，提供一種半導(dǎo)體處理用的成膜方法，其能夠提高在被處理基板上形成的膜的面內(nèi)均勻性和面間均勻性。
本發(fā)明的第一觀點是，一種配設(shè)在半導(dǎo)體處理用的成膜處理容器內(nèi)的載置臺裝置，具有載置臺，其具有載置被處理基板的上面和從所述上面下降的側(cè)面；
配設(shè)在所述載置臺內(nèi)且通過所述上面加熱所述基板的加熱器；覆蓋在所述載置臺的所述上面和所述側(cè)面的CVD預(yù)覆層，設(shè)定所述預(yù)覆層，使得其厚度在使由所述加熱器的加熱得到的來自所述上面和所述側(cè)面的輻射熱量實質(zhì)飽和的厚度以上。
本發(fā)明的第二觀點是半導(dǎo)體處理用的成膜裝置，具有處理容器，收容被處理基板；氣體供給部，向所述處理容器內(nèi)提供處理氣體；排氣部，排氣所述處理容器內(nèi)；載置臺，配設(shè)在所述處理容器內(nèi)，且具有載置所述基板的上面和從所述上面下降的側(cè)面；加熱器，配設(shè)在所述載置臺內(nèi)，且通過所述上面加熱所述基板；CVD預(yù)覆層，覆蓋所述載置臺的所述上面和所述側(cè)面，設(shè)定所述預(yù)覆層，使得具有使由所述加熱器的加熱得到的來自所述上面和所述側(cè)面的輻射熱量實質(zhì)飽和的厚度以上的厚度。
本發(fā)明的第三觀點是半導(dǎo)體處理用的成膜方法，具有準(zhǔn)備成膜裝置的工序，所述成膜裝置具有收容被處理基板的處理容器、向所述處理容器內(nèi)提供處理氣體的氣體供給部、排氣所述處理容器內(nèi)部的排氣部、配設(shè)在所述處理容器內(nèi)且具有載置所述基板的上面和從所述上面下降的側(cè)面的載置臺、配設(shè)在所述載置臺內(nèi)且通過所述上面加熱所述基板的加熱器；通過向所述處理容器內(nèi)提供前處理氣體進行CVD處理，來形成覆蓋所述載置臺的所述上面和所述側(cè)面的CVD預(yù)覆層的工序，設(shè)定所述預(yù)覆層，使得具有使由所述加熱器的加熱得到的來自所述上面和所述側(cè)面的輻射熱量實質(zhì)飽和的厚度以上的厚度；在形成所述預(yù)覆層后，將所述基板搬入所述處理容器內(nèi)，將所述基板載置在所述載置臺的所述上面上的工序；和通過向所述處理容器內(nèi)提供主處理氣體來進行主成膜處理，在所述載置臺上的所述基板上形成膜的工序。
本發(fā)明的第四觀點是在第三觀點的方法中，包括形成所述預(yù)覆層的工序，包括通過熱CVD形成TiN膜的成膜步驟；所述氣體供給部包括配設(shè)在所述載置臺的上方的澆淋頭；
所述主成膜處理通過等離子CVD來進行；在所述熱CVD中，設(shè)定所述載置臺的溫度，使得所述澆淋頭的溫度為與進行所述等離子CVD時的所述澆淋頭的溫度大致相同的溫度。
本發(fā)明的第五觀點是半導(dǎo)體處理用的成膜方法，具有準(zhǔn)備成膜裝置的工序，所述成膜裝置具有收容被處理基板的處理容器、向所述處理容器內(nèi)提供處理氣體的氣體供給部、排氣所述處理容器內(nèi)部的排氣部、配設(shè)在所述處理容器內(nèi)且具有載置所述基板的上面的載置臺、在所述處理容器內(nèi)產(chǎn)生等離子的激勵機構(gòu)；向所述處理容器內(nèi)提供第一處理氣體，通過等離子CVD來進行第一處理的工序，所述第一處理氣體是通過電離主要產(chǎn)生第一極性的離子的氣體；在所述第一處理后，進行穩(wěn)定所述處理容器內(nèi)的狀態(tài)的穩(wěn)定化處理的工序，所述穩(wěn)定化處理設(shè)定為，將通過電離主要產(chǎn)生與第一極性相反的第二極性的離子的穩(wěn)定化處理氣體，提供給所述處理容器內(nèi)，并等離子化；在所述穩(wěn)定化處理后，將所述基板搬入所述處理容器內(nèi)，在所述載置臺的所述上面載置所述基板的工序；向所述處理容器內(nèi)提供主處理氣體，通過等離子CVD來進行主成膜處理，由此在所述載置臺上的所述基板上形成膜的工序。
如根據(jù)所述第一到第三的觀點，既使對多個被處理基板進行成膜處理，由于載置臺具有熱的穩(wěn)定性，所以提高了成膜處理的再現(xiàn)性。為此，可提高在被處理基板上形成的膜的膜厚和電阻率等的特性的面間均勻性(再現(xiàn)性)。
如根據(jù)所述第四觀點，在形成預(yù)覆層的工序和主成膜處理中，澆淋頭幾乎不產(chǎn)生溫度差。為此，提高了在被處理基板上形成的膜的膜厚和電阻率等的特性的面內(nèi)均勻性(特別是第一枚被處理基板)和面間均勻性。
如根據(jù)所述第五觀點，能夠阻止載置臺和被處理基板之間發(fā)生異常放電。為此，可提高在被處理基板上形成的膜的膜厚和電阻率等的特性的面內(nèi)均勻性(特別是第一枚被處理基板)和面間均勻性。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體處理用的成膜裝置的構(gòu)成圖。
圖2A到圖2C是表示形成有預(yù)覆層的各個載置臺的一個例子的截面圖。
圖3A到圖3D是表示用于形成預(yù)覆層的各種方法的時序圖。
圖4是表示預(yù)覆層的膜厚和電阻加熱器的消耗電力(％)的關(guān)系的圖。
圖5是表示改變預(yù)覆層的膜厚時的匹配電路的加載位置和協(xié)調(diào)位置的變化的圖。
圖6是表示使用實施方式的處理裝置和已有的處理裝置來處理制品晶片時的Ti膜的電阻率的變化的曲線圖。
圖7是表示預(yù)覆層形成時的溫度和晶片成膜溫度的關(guān)系對預(yù)覆層膜厚和面間均勻性的影響的曲線圖。
圖8是表示長時間空載運轉(zhuǎn)處理裝置后開始成膜時的第一枚制品晶片的堆積膜的電阻率的曲線圖。
圖9A和圖9B是用于說明在半導(dǎo)體晶片和載置臺之間發(fā)生放電的原因的說明圖。
圖10A和圖10B分別是表示為了穩(wěn)定化處理的各種方法的時序圖。
圖11A和圖11B是表示穩(wěn)定化處理的有無和第一枚制品晶片的Ti膜的電阻率的關(guān)系的圖。
圖12是表示預(yù)涂覆工序的具體的處理條件的一個例子的圖。
圖13是表示穩(wěn)定化處理的具體的處理條件的一個例子的圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的發(fā)明者們在本發(fā)明的開發(fā)過程中，關(guān)于在載置臺上形成的預(yù)覆層進行了研究。結(jié)果，得到下述這樣的見解。
如果將預(yù)覆層的厚度形成為一定厚度(閾值)以上的厚度，來自載置臺的上面和側(cè)面的輻射熱量沒有變化(實質(zhì)上飽和)。輻射熱量實質(zhì)飽和的預(yù)覆層的厚度，在通常成膜處理所使用的溫度范圍(例如，如果是高熔點金屬的氮化膜，是350～750℃)下，不依賴于載置臺的溫度。
如果將預(yù)覆層的厚度設(shè)定為所述那樣的閾值以上，既使在晶片的處理中還堆積副生產(chǎn)物，來自載置臺的上面和側(cè)面的輻射熱量實質(zhì)上沒有變化。即，既使增加單張?zhí)幚淼木膫€數(shù)，來自載置臺的輻射熱量的條件也維持為一定(熱穩(wěn)定性)。為此，能夠?qū)Χ鄠€晶片將處理時的熱條件維持為一定，能夠提高在晶片上形成的膜的面間均勻性。關(guān)于細(xì)節(jié)在后面描述。
下面，參照附圖來說明基于這樣的見解構(gòu)成的本發(fā)明的實施方式。而且，在下面的說明中，對于具有大致相同的功能和構(gòu)成的構(gòu)成要件，賦予相同的符號，僅在必要的情況下進行重復(fù)說明。
(第一實施方式)圖1是表示本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體處理用的成膜裝置的構(gòu)成圖。圖2A到圖2C是表示各個形成預(yù)覆層的載置臺的例子的截面圖。在本實施方式中，以使用等離子CVD和氮化處理或者使用熱CVD來形成包含TiN的膜的預(yù)覆層的情況為例子進行說明。
如圖1所示那樣，處理裝置2具有由例如Al或Al合金材料等成形為圓筒體狀的處理容器4。在處理容器4的底部6的中央部形成開口7，開口7通過向下方側(cè)突出的排氣室9氣密地閉鎖。在排氣室9的側(cè)壁上，形成用于排出容器內(nèi)的氣氛氣的排氣口8，在排氣口8上連接配設(shè)了抽真空泵10的排氣系統(tǒng)12。通過排氣系統(tǒng)12，能夠從底部周邊側(cè)均勻地對處理容器4的內(nèi)部抽真空。
為了載置作為被處理基板的半導(dǎo)體晶片W，在處理容器4內(nèi)配設(shè)圓板狀的載置臺16。載置臺16支撐在從排氣室9的底部6向處理容器4內(nèi)立起的支柱14上。具體地說，載置臺16由例如AlN等陶瓷構(gòu)成，在其內(nèi)部埋入作為加熱部件的電阻加熱器18。電阻加熱器18由通過支柱14內(nèi)部的布線20與電源22連接。電阻加熱器18在平面內(nèi)分割為多個加熱區(qū)域(未圖示)，每個加熱區(qū)域分別獨立地控制。另外，在載置臺16上，為了協(xié)助相對載置臺16的晶片W的轉(zhuǎn)移，在銷孔21內(nèi)配設(shè)能夠升降的升降銷23。升降銷23通過經(jīng)波紋管25連接到容器底部6的致動器27升降。
在載置臺16的上面附近，埋入例如網(wǎng)眼狀的下部電極24。下部電極24通過布線26與匹配電路27和RF電源29連接。通過對下部電極24施加RF電力，能夠?qū)Ρ惶幚砘灞旧硎┘悠珘骸Ｍㄟ^锪孔加工載置臺16的表面，形成引導(dǎo)被處理基板的凹部。
為了提高載置臺16的熱穩(wěn)定性，通過預(yù)覆層28覆蓋載置臺16的表面。如圖1和圖2A所示那樣，最理想的是，在載置臺16的上面、側(cè)面和下面的全部面上形成預(yù)覆層28。但是，為了成膜時來自載置臺的輻射熱量不變化，能夠以其他形式來形成預(yù)覆層。例如，如圖2B所示那樣，也可以僅在載置臺16的上面和側(cè)面形成預(yù)覆層28。另外，如圖2C所示那樣，也可以僅在載置臺16的上面形成預(yù)覆層28。而且，圖2A到圖2C中，省略了電阻加熱器18和下部電極24等的記載。
在本實施方式中，預(yù)覆層28利用該裝置以與對半導(dǎo)體晶片W成膜的源氣體相同的氣體來成膜，即，預(yù)覆層28由包含TiN的膜構(gòu)成。設(shè)定預(yù)覆層28，使得具有使由加熱器18的加熱得到的來自載置臺16的上面、側(cè)面和下面(至少上面和側(cè)面)的輻射熱量實質(zhì)飽和的厚度以上的厚度T1。換言之，預(yù)覆層28的厚度T1設(shè)定為，載置臺的溫度實質(zhì)大致一定時既使膜厚變化，從載置臺16放出的輻射熱量為大致一定這樣的范圍的厚度。
例如，預(yù)覆層28的厚度T1設(shè)定為0.4μm以上，優(yōu)選設(shè)定為0.5μm以上。關(guān)于包含該TiN的膜的形成方法和0.5μm的根據(jù)在后面描述。而且，如果考慮處理的生產(chǎn)率，預(yù)覆層28的厚度T1優(yōu)選為20μm以下。
另一方面，在處理容器4的頂板，為了導(dǎo)入必要的處理氣體，通過絕緣部件32氣密地安裝澆淋頭30。澆淋頭30覆蓋載置臺16的上面大致整個面地相對，在與載置臺16之間形成處理空間S。澆淋頭30向處理空間S中淋浴狀導(dǎo)入各種氣體。在澆淋頭30的下面的噴射面34上，形成用于噴射氣體的多個噴射孔36A、36B。而且，澆淋頭30能夠形成為在內(nèi)部混合氣體的前混合型或者在內(nèi)部分別通過氣體而在處理空間S開始混合的后混合型構(gòu)造。在本實施方式中，澆淋頭30形成以下說明的后混合型構(gòu)造。
澆淋頭30內(nèi)分離劃分成兩個空間30A、30B?？臻g30A、30B分別與各個噴射孔36A、36B連通。在澆淋頭30的上部，形成向澆淋頭內(nèi)的各個空間30A、30B分別導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入通路38A、38B。氣體導(dǎo)入通路38A、38B分別連接流動氣體的供給通路40A、40B。供給通路40A、40B分別連接多個分支管42A、42B。
對一個分支管42B，分別連接儲存作為處理氣體的NH3氣體的NH3氣體源44、儲存H2氣體的H2氣體源46、儲存作為惰性氣體的例如N2氣體的N2氣體源48。對另外的各分支管42A，分別連接儲存作為惰性氣體的例如Ar氣體的Ar氣體源50、儲存成膜用的例如TiCl4氣體的TiCl4氣體源52、儲存作為清潔氣體的ClF3氣體的ClF3氣體源51。
各個氣體的流量，通過配設(shè)在各個分支管42A、42B上的流量控制器，例如質(zhì)量流量控制器54來控制。利用配設(shè)在各個分支管42A、42B上的閥門55的開閉來進行各氣體的導(dǎo)入。在本實施方式中，表示了在一個供給通路40A、40B內(nèi)以混合狀態(tài)供給成膜時的各氣體的情況。取而代之，可向分別不同的通路內(nèi)供給一部分氣體或者全部氣體，在澆淋頭30內(nèi)或者處理空間S中混合，能夠使用所謂的后混合型氣體搬送構(gòu)造。在TiCl4氣體源52的分支管42A和排氣系統(tǒng)12之間，連接了配設(shè)有開閉閥67的預(yù)流動配管69。預(yù)流動配管69在即將向處理容器4內(nèi)導(dǎo)入TiCl4氣體之前，為了進行數(shù)秒間流動而使用，使得穩(wěn)定流量。
澆淋頭30也具有作為上部電極的功能，通過布線58連接作為等離子發(fā)生用的例如450kHz的高頻(RF)電源56。作為RF電源56的頻率，可使用例如450kHz～60MHz。在布線58上，順序配設(shè)進行阻抗匹配的匹配電路60和遮斷RF的開關(guān)62。而且，該處理裝置2具有遮斷高頻而不產(chǎn)生等離子從而進行處理的熱CVD裝置的功能。
在處理容器4的側(cè)壁上配設(shè)在搬入搬出晶片時開閉的門閥門64。在載置臺16上，配設(shè)使用等離子體時的聚焦環(huán)、熱CVD時的引導(dǎo)環(huán)等，但這里省略了圖示。
下面，關(guān)于使用以上這樣構(gòu)成的處理裝置來進行的預(yù)覆層28的形成方法，參照圖3A到圖3D來說明。圖3A到圖3D是分別表示用于形成預(yù)覆層的不同方法的時序圖。
首先說明圖3A所示的方法。首先，形成處理容器4內(nèi)的載置臺16上不載置任何半導(dǎo)體晶片W的狀態(tài)，密閉處理容器4內(nèi)部。處理容器4內(nèi)處于例如成膜處理工序后進行清潔處理而除去全部不需要膜的狀態(tài)，或者維修狀態(tài)。因此，處于在載置臺16的表面上沒有任何預(yù)覆層、載置臺16的材料露出的狀態(tài)?；蛘撸幱趧傞_始新的裝置，處理容器4內(nèi)未處理的狀態(tài)。
如果密閉處理容器4內(nèi)部，就將Ar氣體和H2氣體分別從澆淋頭30以規(guī)定的流量向處理容器4內(nèi)導(dǎo)入。與此同時，通過抽真空泵10抽真空處理容器4內(nèi)部，維持為規(guī)定的壓力。
此時的載置臺16，通過埋入載置臺16中的電阻加熱器20以規(guī)定的溫度加熱維持。與此同時，接通開關(guān)62，在澆淋頭(上部電極)30和載置臺(下部電極)16之間施加RF電壓，在處理空間S內(nèi)生成Ar氣體和H2氣體的混合氣體的等離子體。在該狀態(tài)，例如流動5～120秒的TiCl4氣體，優(yōu)選流動30～60秒左右短時間。這樣，進行通過等離子體CVD以10nm以上的例如20nm左右膜厚在載置臺16的表面上堆積非常薄的Ti膜的成膜步驟。接著，在生成等離子體的狀態(tài)(流動Ar/H2氣體)，停止TiCl4氣體的供給。與此同時，例如流動5～120秒的NH3氣體，優(yōu)選僅流動30～60秒左右短時間。這樣，進行氮化處理所述Ti膜的氮化步驟。通過這樣，完成一個循環(huán)的包含TiN的膜的形成處理。
接著，提供例如H2氣體等惰性氣體，短時間清潔排除處理容器4內(nèi)殘留的處理氣體。接著，進行與上述同樣的操作，從第二個循環(huán)到例如第50個循環(huán)，重復(fù)進行同樣的包含TiN的膜的形成處理，多層地堆積薄的包含TiN的膜。這樣，象前述那樣，形成整體0.4μm以上，優(yōu)選0.5μm以上厚度的包含TiN的膜所構(gòu)成的預(yù)覆層28。包含TiN的膜可以是僅表面氮化的Ti膜，也可以整體是TiN膜。特別是如果考慮輻射熱的特性，優(yōu)選整體是TiN膜。
如果在一個循環(huán)中堆積的Ti膜過厚，充分氮化該Ti膜是困難的。為此，一個循環(huán)的優(yōu)選的最大膜厚是例如0.05μm以下，更優(yōu)選的是0.03μm以下。如果每個循環(huán)所形成的包含TiN的膜的厚度能盡可能地大，所述重復(fù)的循環(huán)數(shù)就變少而經(jīng)濟。無論哪一種都可得到整體0.4μm以上、更優(yōu)選0.5μm以上厚度的預(yù)覆層28。
既使預(yù)覆層28的厚度為上述值以上的厚度，來自載置臺16的輻射熱量沒有變化為大致一定。換言之，通過對晶片的成膜處理，既使包含TiN的膜附著在載置臺16上，輻射熱量也沒有變化。而且，考慮處理的生產(chǎn)率，預(yù)覆層28的厚度為20μm以下，優(yōu)選為2μm以下，更優(yōu)選為不到1.0μm。
圖3A的預(yù)涂覆工序中的處理條件依次如下。TiCl4氣體的流量是2～100sccm，優(yōu)選為4～30sccm左右。NH3氣體的流量是50～5000sccm，優(yōu)選是400～3000sccm左右。處理壓力整體是66.6～1333Pa，優(yōu)選是133.3～933Pa左右。載置臺溫度整體是400～700℃，優(yōu)選是600～680℃。
這樣，如果預(yù)涂覆工序結(jié)束，下面對于制品晶片，每一枚進行Ti膜的成膜處理。
圖12是表示所述預(yù)涂覆工序的具體處理條件的一個例子的圖。如圖12所示，步驟1的“PreFlow”中，Ar氣體、H2氣體導(dǎo)入處理容器4中，通過電阻加熱器18充分加熱載置臺16，維持規(guī)定的溫度。另一方面，TiCl4氣體通過預(yù)流線路配管69排氣，穩(wěn)定TiCl4氣體的流量。
此時的條件，例如如下設(shè)定。處理溫度維持640℃，處理壓力維持為66.6～1333Pa，例如666.7Pa或者667Pa。TiCl4氣體的流量為4～50sccm，例如12sccm。Ar氣體的流量是100～3000sccm，例如1600sccm。H2氣體的流量是1000～5000sccm，例如4000sccm。
在步驟2的“PrePLSM”中，對上部電極的澆淋頭30施加例如450kHz的RF(RF)，等離子體產(chǎn)生數(shù)秒(例如1秒)而穩(wěn)定。而且，也可以在步驟2中不產(chǎn)生等離子體，即，實質(zhì)上能夠省略步驟2。在步驟3的“Depo”中，在處理容器4內(nèi)流動TiCl4氣體，形成Ti膜。此時的成膜時間是30sec。
在步驟4的“AFTDepo”中，停止RF，排出原料氣體導(dǎo)入配管內(nèi)的原料氣體。在步驟5的“GasChang”中，將H2氣體的流量從4000sccm減少到2000sccm，置換排氣處理容器4內(nèi)的處理氣體。在步驟6的“PreNH3”中，將生成等離子體前開始流動NH3氣體的該流量設(shè)定為500～3000sccm，例如1500sccm，導(dǎo)入處理容器4內(nèi)，穩(wěn)定。
在步驟7的“Nitride”中，對上部電極的澆淋頭30施加450kHz的RF，首先氮化成膜的Ti膜。而且，此時，向處理容器4內(nèi)流入Ar氣體、H2氣體。該氮化處理時間是5～120sec，例如30sec。接著，在步驟8的“RFStop”中，停止RF的施加，停止氮化處理。
將該一系列的操作的預(yù)涂覆工序作為一個循環(huán)，以后，重復(fù)多次，例如50次同樣的一系列操作，形成疊層的預(yù)涂覆層。接著，將制品晶片搬入處理容器4內(nèi)，通過等離子體CVD在晶片上進行形成Ti膜的形成工序。
在所述成膜方法中，關(guān)于使用等離子體來進行作為Ti膜的氮化處理的等離子體氮化處理的情況來說明。但是，也可以代替該等離子體氮化處理，不使用等離子體而利用熱進行氮化處理。該基于熱的氮化處理，在基于等離子體CVD的Ti膜的成膜后，關(guān)閉開關(guān)62，停止RF電壓的施加。與此同時，停止TiCl4氣體，維持Ar氣體和H2氣體的供給，供給包含N(氮)的氣體，例如NH3氣體，進行氮化處理。可代替地，以各規(guī)定的流量供給NH3氣體、H2氣體，能夠進行不使用等離子體而基于熱的氮化處理。也可以在包含氮的氣體中，添加例如MMH(一甲基肼monomethyl hydrazine)，也可以僅是MMH。
進行基于熱的氮化處理的處理條件如下，各氣體的流量，例如，優(yōu)選NH3氣體5～5000sccm，H2氣體50～5000sccm，Ar氣體50～2000sccm，N2氣體50～2000sccm，MMH氣體1～1000sccm左右。壓力和載置臺溫度分別與等離子體CVD的成膜步驟相同。此時的預(yù)覆膜的厚度，優(yōu)選大約0.4～2μm的范圍，更優(yōu)選大約0.5～0.9μm。
下面，說明圖3B所示的方法。該方法是通過不使用等離子體的熱CVD直接形成TiN膜作為預(yù)覆膜的方法。即，在不向處理容器4內(nèi)搬入晶片的狀態(tài)，清潔處理容器4內(nèi)附著的不需要的附著物之后，不使用等離子體，通過熱CVD直接形成TiN膜。此時的成膜氣體使用TiCl4氣體和NH3氣體和N2氣體?；谠摕酑VD的TiN膜的形成，由于加速反應(yīng)速度可提高成膜率，在短時間進行預(yù)涂覆工序。而且由于步進覆層也良好(為了加速)，所以不僅載置臺16的上面，而且側(cè)面和里面也能夠充分地施加TiN膜。
在基于該熱CVD的TiN膜的預(yù)覆膜的形成中，能夠不象圖3A所示那樣重復(fù)進行，一次在短時間可形成0.5μm厚度的預(yù)覆層28。這種情況下，預(yù)覆層28的膜厚優(yōu)選是來自載置臺16的輻射熱量不變化的0.4～2μm。另外考慮處理的生產(chǎn)率，預(yù)覆層28的厚度是20μm以下，優(yōu)選是不到1.0μm，例如，為0.5～0.9μm。
在圖3A所示的方法中，預(yù)涂覆工序是64分鐘左右，與此相對，在圖3B所示的方法中，預(yù)涂覆工序能夠縮短為34分鐘左右。圖3B的預(yù)涂覆工序中處理條件如下，各氣體的流量，例如，TiCl4氣體為5～100sccm，NH3氣體為50～5000sccm，N2氣體是50～5000sccm左右。另外，壓力和載置臺16的溫度和預(yù)覆膜厚度，與參照圖3A說明的情況分別相同。
圖3B所示的方法，能夠如圖3C所示那樣改變，在圖3C所示的方法中，首先，象圖3B所說明的那樣通過熱CVD直接形成TiN膜。接著，僅短時間進行使用等離子體的氮化處理或者不使用等離子體的基于熱的氮化處理(參照圖3A)。通過這樣，預(yù)覆層28的表面的穩(wěn)定性更有效。該處理條件和預(yù)覆膜厚度是與前述相同的條件。
圖3B所示的方法能夠如圖3D所示那樣進行改變。在圖3D所示的方法中，首先，如圖3B說明的那樣通過熱CVD直接形成TiN膜。接著，至少只在一個循環(huán)中進行圖3A所示的等離子體CVD的Ti膜的成膜步驟，和氮化處理該Ti膜氮化為包含TiN的膜的步驟。通過這樣，預(yù)覆層28的表面穩(wěn)定性更有效。
此外，圖3B、圖3C和圖3D所示的各方法能夠如下面這樣改變。(1)在圖3B的方法中，將通過熱CVD形成TiN膜時的一次的步驟設(shè)為短時間，通過這樣，減少一次循環(huán)的膜厚，設(shè)定為例如5～50nm，優(yōu)選設(shè)定為20～30nm，重復(fù)成膜TiN。(2)在圖3C的方法中，多個循環(huán)重復(fù)進行短時間的TiN膜的成膜步驟和氮化步驟，得到規(guī)定厚度的預(yù)覆層28。(3)在圖3D的方法中，多個循環(huán)重復(fù)進行短時間的TiN膜的成膜步驟、基于等離子體CVD的Ti膜的成膜步驟、和氮化步驟，得到規(guī)定厚度的預(yù)覆層28。這些情況下，優(yōu)選，預(yù)覆層28的厚度例如是0.4～2μm。
接著，說明載置臺16表面的預(yù)覆層28的厚度和在半導(dǎo)體晶片的表面堆積的TiN膜的厚度的再現(xiàn)性的關(guān)系。如上述那樣，設(shè)定預(yù)覆層28，使得具有使由加熱器18的加熱得到的來自載置臺16的上面、側(cè)面和下面的輻射熱量實質(zhì)飽和的厚度以上的厚度。換言之，將預(yù)覆層28的厚度設(shè)定為，在載置臺的溫度實質(zhì)大致一定時既使其膜厚變化，從載置臺16放出的輻射熱量為大致一定這樣范圍的厚度。
如果按照現(xiàn)有技術(shù)，不向處理容器內(nèi)搬入晶片，一次在載置臺的表面上形成希望膜厚的Ti膜并氮化形成預(yù)覆膜。接著，搬入晶片，在半導(dǎo)體晶片的表面上通過等離子體CVD形成Ti膜，還通過氮化它來形成TiN膜。此時，在處理開始的當(dāng)初隨著晶片處理的枚數(shù)增加，澆淋頭30的溫度也上升，當(dāng)達到某重程度的枚數(shù)，溫度為大致一定。
通過在處理空間S中發(fā)生的等離子體，因產(chǎn)生的熱量和從載置臺16放出的輻射熱量的變化導(dǎo)致澆淋頭30的溫度有大的變化。如果澆淋頭30的溫度變化，在該附近消耗的TiCl4氣體的前驅(qū)體(TiClxX＝1～3)的量變化。結(jié)果，晶片上的Ti膜的膜厚和電阻率的均勻性和再現(xiàn)性惡化。因此，將從載置臺16放出的輻射熱量設(shè)為一定對用于提高Ti膜的成膜處理的再現(xiàn)性是必要的。
圖4是表示預(yù)覆層的膜厚和電阻加熱器的消耗電力(％)的關(guān)系的曲線圖。該數(shù)據(jù)表示，對載置臺16施加各種膜厚的預(yù)覆層，將載置臺16的溫度維持為精度好的一定溫度650℃時的電阻加熱器18中的消耗電力。在圖4所示的例子中，電阻加熱器分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，另外，消耗電力由相對滿功率的百分比表示。
如圖4所示那樣，在預(yù)覆層的膜厚薄的范圍，相對膜厚的變化，電阻加熱器18的消耗電力也有大的改變。這意味著，由于將載置臺16的溫度維持為一定的650℃，所以從載置臺16放出的輻射熱量有大的改變。如果預(yù)覆膜的膜厚達到0.5μm，消耗電力大致穩(wěn)定，達到一定的變動范圍內(nèi)。即，在預(yù)覆膜的膜厚為0.5μm以上，從載置臺16放出的輻射熱量為大致一定(實質(zhì)上飽和)。
另外為了補充，為了調(diào)查上述那樣改變預(yù)覆層的膜厚時的處理容器4內(nèi)的等離子體的匹配，也研究匹配電路的匹配。圖5是表示改變預(yù)覆層的膜厚時的匹配電路60的負(fù)載位置和協(xié)調(diào)位置的變化的曲線圖。這里，負(fù)載位置是可變電感的匹配位置，協(xié)調(diào)位置是可變電容的匹配位置。而且，在匹配電路60中，施加規(guī)定電力的RF電力時，自動地調(diào)整阻抗使得反射波為零，此時負(fù)載位置和協(xié)調(diào)位置變動。
如圖5所示那樣，在預(yù)覆層的膜厚不到0.5的薄的區(qū)域，匹配的變化變大，處理容器4內(nèi)的等離子體匹配有大的改變。如果膜厚為大致0.5μm以上的厚度，等離子體匹配的改變非常小，可穩(wěn)定。
基于以上這樣的結(jié)果，使用本實施方式的處理裝置(方法)和已有的處理裝置(方法)，對50個制品晶片進行實際形成Ti膜的試驗。圖6是表示使用本實施方式的處理裝置和現(xiàn)有的處理裝置來處理制品晶片時的Ti膜的電阻率的變化的曲線圖。
在圖6中，曲線A表示采用施加了0.36μm厚度的預(yù)覆層(圖3A中進行18個循環(huán))的載置臺的現(xiàn)有的處理裝置。曲線B表示采用利用等離子體CVD而施加了0.5μm厚度的預(yù)覆層(在圖3A中進行50個循環(huán))的載置臺的本實施方式的第一實施例的處理裝置。曲線C表示使用利用熱CVD而施加了0.5μm厚度的預(yù)覆層(圖3C)的載置臺的本實施方式的第二實施例的處理裝置。
如圖6所示那樣，各曲線A～C都隨著制品晶片的處理個數(shù)的增加，電阻率也稍微上升。這種情況下，表示現(xiàn)有的處理裝置的曲線A的變化大，晶片間的電阻率值的均勻性是3.1％，不怎么好。與此相對，表示第一實施例的曲線B的變化小，晶片間的電阻率值的均勻性下降到2.3％，顯示了好的結(jié)果。另外，表示第二實施例的曲線C的變化更小，晶片間的電阻率值的均勻性大幅度下降到1.5％，表示了特別好的結(jié)果。
這樣，與使用等離子體CVD的曲線B相比，使用熱CVD的曲線C的特性好的理由如下。即，由熱CVD進行的成膜處理其步進覆層好，直到載置臺16的背面，充分地付著預(yù)覆層28(參照圖2A)。為此，在制品晶片的處理時來自載置臺16的輻射熱量的放出小，其變化更小。
如圖3B和圖3C所示那樣，在通過沒有等離子體的熱CVD來成膜由TiN膜構(gòu)成的預(yù)覆層28的情況下，具有產(chǎn)生所謂的跳動的情況。作為跳動現(xiàn)象是這樣的現(xiàn)象，在對第一個制品晶片使用等離子體CVD來成膜Ti膜的情況下，最初的晶片的電阻率異常高的現(xiàn)象。發(fā)生該跳動現(xiàn)象的理由如下。即，既使將載置臺16的溫度精度高地維持為例如650℃，在進行等離子體CVD處理的情況下，澆淋頭30接收來自等離子體的能量。為此，澆淋頭30的表面的溫度與進行熱CVD處理的情況相比高一定程度的溫度，例如處理溫度高10℃左右。為此，該溫度差導(dǎo)致所述那樣的第一枚制品晶片發(fā)生跳動現(xiàn)象。
為了抑制跳動現(xiàn)象的發(fā)生，在通過熱CVD來成膜由TiN膜構(gòu)成的預(yù)覆層28時，控制使得上述的澆淋頭30表面的溫度差不到10℃。為此，稍微提高載置臺16的溫度，例如上述情況下較高地設(shè)定為20℃左右。通過這樣，澆淋頭30的表面的溫度與通過等離子體CVD來進行Ti膜的成膜處理時大致相同。結(jié)果，能夠抑制在所述第一枚制品晶片發(fā)生跳動現(xiàn)象。
圖7是表示預(yù)覆層形成時的溫度和晶片的成膜溫度的關(guān)系對預(yù)覆膜厚度和面間均勻性的影響的曲線圖。在圖7中，曲線X表示了將預(yù)覆層形成時的溫度和晶片成膜溫度設(shè)定為相同的情況。曲線Y表示將預(yù)覆層形成時的溫度設(shè)定得比晶片成膜溫度還高(例如10～30℃，優(yōu)選是15～25℃)的情況。如曲線Y所示那樣，預(yù)覆層形成時的溫度比晶片成膜時的溫度雖然僅高例如20℃左右，但這能夠提高膜厚和電阻率值等的面內(nèi)均勻性，即能夠提高再現(xiàn)性。
通常，處理裝置不經(jīng)常連續(xù)運轉(zhuǎn)，在沒有應(yīng)該處理的半導(dǎo)體晶片時，具有在于載置臺16上附著有預(yù)覆層的狀態(tài)持續(xù)數(shù)小時～數(shù)日的長時間不運轉(zhuǎn)的時間。此時，裝置進行所謂的空載運轉(zhuǎn)，由此能夠在需要時短時間地開始成膜處理。典型的，在空載運轉(zhuǎn)中，不切斷裝置本身的電源，載置臺16的溫度變高，且向處理容器4內(nèi)連續(xù)微小量地流動惰性氣體，例如Ar氣體、N2氣體。另外，在裝置的維修后也發(fā)生同樣的狀態(tài)。
本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，在從空載運轉(zhuǎn)開始成膜處理時，具有最初的第一枚～第五枚左右的制品晶片的堆積膜的電阻率變大的情況。該電阻率，與之后的制品晶片的堆積膜的電阻率相比，大大超過了容許值。
為了消除該問題，在持續(xù)短時間或者長時間空載運轉(zhuǎn)后再次開始成膜處理時，進行下面這樣的穩(wěn)定處理。即，在即將搬入制品晶片之前，如圖3A所示那樣，至少進行一次由通過等離子體CVD形成Ti膜的成膜步驟、氮化該Ti膜氮化為包含TiN的膜的步驟所構(gòu)成的一個循環(huán)。代替它，也可以短時間地至少進行一次圖3B～圖3D所示的預(yù)涂覆工序的熱CVD的TiN膜的成膜步驟。在任何情況下，該穩(wěn)定化處理是短時間的5秒鐘～180秒鐘，優(yōu)選是30秒鐘～60秒鐘左右。
如果這樣，在通過空載運轉(zhuǎn)表面被氧化的預(yù)覆層的表面上，由所述操作附著新的薄的包含TiN的膜。通過這樣，穩(wěn)定預(yù)覆層的表面，來自載置臺16的輻射熱量為大致一定。結(jié)果，從空載運轉(zhuǎn)到剛開始成膜處理之后的數(shù)個晶片，可抑制該堆積膜的電阻率過大的現(xiàn)象的發(fā)生，能夠提高面內(nèi)和面間均勻性。
圖8是表示處理裝置經(jīng)過長時間空載運轉(zhuǎn)后成膜開始時第一個制品晶片的堆積膜的電阻率的曲線圖。在圖8中，前半部分表示現(xiàn)有裝置的實驗結(jié)果，后半部分表示本實施方式的裝置(實施一個循環(huán)的預(yù)涂覆)的實驗結(jié)果。在圖8所示的例子中，在適當(dāng)?shù)臅r期進行清潔操作。各個曲線之前進行長時間的例如數(shù)小時的空載運轉(zhuǎn)。
如圖8所示那樣，在現(xiàn)有裝置的情況下，在點X1～X3，電阻率超過容許范圍，為較大的值。另一方面，在本實施方式的裝置的情況下，全部在電阻率的容許范圍內(nèi)。即，在處理容器內(nèi)的載置臺上形成預(yù)覆層，在成膜前進行短時間的穩(wěn)定化處理，由此能夠穩(wěn)定地再現(xiàn)性好地進行成膜處理。而且，該穩(wěn)定處理不管空載運轉(zhuǎn)的長短，優(yōu)選在制品晶片的處理前來進行。
(第二實施方式)在所述例子中，在剛進行清潔處理處理容器4內(nèi)后，或者空載運轉(zhuǎn)處理裝置2后，在將要開始流動制品晶片之前，進行預(yù)涂覆工序，穩(wěn)定處理容器4內(nèi)的狀態(tài)。這種情況下，發(fā)現(xiàn)，作為預(yù)涂覆工序，特別是如進行使用等離子體而基于等離子體CVD的Ti的成膜處理和使用等離子體的氮化處理(特別是圖3A和圖3D的情況)，發(fā)生問題。即，具有這種情況，僅在其次流動的最初第一枚制品晶片看見放電跡而使部分膜質(zhì)惡化。
發(fā)生該放電的機制如下面這樣推測。圖9A和圖9B是用于說明在半導(dǎo)體晶片和載置臺之間發(fā)生放電的原因的說明圖。即，如圖9A所示，在使用TiCl4氣體和H2氣體通過等離子體CVD在載置臺16上形成Ti膜時，TiCl4氣體由等離子體分解，發(fā)生Cl負(fù)離子。由于該負(fù)離子，載置臺16的表面帶負(fù)電荷。此時，雖然也發(fā)生H正離子，但Cl負(fù)離子占支配地位。
接著，如圖9B所示那樣，進行基于NH3等離子體的氮化處理，在該氮化處理中，NH3氣體分解主要產(chǎn)生H正離子。通過該正離子，載置臺16的表面得到一定程度的電中和，但載置臺16的表面仍然帶負(fù)電。
在這樣的狀況下，如果將制品晶片載置在載置臺16的表面上，并且通過等離子體CVD在晶片表面形成Ti膜，這次晶片本身就帶電。結(jié)果，在晶片W和以負(fù)的大電荷而帶電的載置臺16之間，特別是電荷集中的周緣部發(fā)生放電，在該周緣部的膜質(zhì)惡化。
即，越使用生成負(fù)離子的處理氣體的處理，載置臺16的帶電量越大。這種情況下，之后處理的晶片和載置臺之間的電勢差變大，發(fā)生放電。此外，容易發(fā)生負(fù)離子的氣體，是鹵素化合物，例如TiCl4氣體這樣的鹵化金屬、CF系列氣體。這樣的放電僅對第一個處理晶片發(fā)生，對于以后連續(xù)處理的制品晶片，不發(fā)生放電。
由該觀點，在本實施方式中，向處理容器4內(nèi)提供通過電離主要產(chǎn)生第一極性離子的氣體，通過等離子體CVD進行第一處理的工序后，進行穩(wěn)定化處理容器4內(nèi)的狀態(tài)的穩(wěn)定化處理。穩(wěn)定化處理設(shè)定為使得向處理容器4內(nèi)提供通過電離主要產(chǎn)生與第一極性相反的第二極性的離子的穩(wěn)定化處理氣體，進行等離子體化。通過穩(wěn)定化處理，因第一處理帶電的載置臺16的表面電中和。
上述第一處理的一個例子，如上述那樣，是通過成膜氣體形成覆蓋載置臺16的上面的CVD預(yù)覆層的處理。該第一處理的其它例子是通過成膜氣體在載置臺16上的前面基板上形成CVD膜的處理。在后者的情況下，通常假定第一處理和穩(wěn)定化處理之間裝置是空載運轉(zhuǎn)。
換言之，處理裝置的空載運轉(zhuǎn)后處理制品晶片時，或進行預(yù)涂覆工序后處理制品晶片時，在即將開始該制品晶片的處理之前，進行穩(wěn)定化載置臺16的表面的穩(wěn)定化處理。通過這樣，抑制了例如載置臺16的表面的帶電量而進行了穩(wěn)定化，同時，載置臺16的表面的材料也穩(wěn)定化。
該穩(wěn)定化處理通過例如將從對制品晶片進行成膜處理時使用的處理氣體中除去了含有金屬材料氣體的其他處理氣體，提供給處理容器4內(nèi)，并生成等離子體來進行的。具體地說，在本實施方式的情況下，提供除作為金屬材料氣體的TiCl4氣體之外的其它處理氣體，即NH3氣體和H2氣體和Ar氣體，并生成等離子體。由此，氮化或者改質(zhì)載置臺16的表面的薄膜，同時，抑制載置臺16的表面的電荷(帶電量)。這里，也可以利用N2、NH3、MMH中的至少一種氣體和Ar氣體的混合氣體來進行等離子體處理。而且，該處理對其它包含金屬材料的氣體，例如TiI4氣體、TaCl5氣體也是有效的。
圖10A和圖10B是分別表示用于進行穩(wěn)定化處理的不同方法的時序圖。在圖10A所示的方法中，在清潔處理后的預(yù)涂覆工序和第一個制品晶片的處理之間，以及在空載運轉(zhuǎn)I之后的即將開始第一個制品晶片的處理之前，分別進行穩(wěn)定化處理。在圖10B所示的方法中，在空載運轉(zhuǎn)I之后開始制品晶片的處理時再次進行預(yù)涂覆工序，在該預(yù)涂覆工序和第一個制品晶片的處理之間進行穩(wěn)定化處理。
而且，裝置的空載運轉(zhuǎn)能夠設(shè)定為，例如使得在對2個被處理基板的主成膜處理間的空閑時間為60秒鐘以上的情況，自動地開始。典型的，在空載運轉(zhuǎn)中，不切斷裝置本身的電源，提高載置臺16的溫度，且向處理容器4內(nèi)極少量地連續(xù)流非活性氣體、例如Ar氣體、N2氣體。
圖13是表示所述穩(wěn)定化處理的具體的處理條件的一個例子的圖。通過進行這樣的穩(wěn)定化處理，能夠抑制此之后的第一制品晶片和載置臺16之間發(fā)生異常放電。
圖13的各個步驟是從圖12中除去由等離子體CVD進行的Ti膜的成膜步驟和與此關(guān)聯(lián)的步驟的步驟。如圖13所示那樣，處理溫度恒定地維持在640℃，另外處理壓力也恒定地維持在667Pa。
首先，載置臺16達到大致規(guī)定的處理溫度。在步驟1的“PreFlow”，向處理容器4內(nèi)流入Ar氣體和H2氣體，穩(wěn)定化各氣體的流量。此時各氣體的氣體流量為，Ar氣體是500～3000sccm，例如1600sccm，H2氣體是1000～5000sccm，例如是4000sccm。在步驟2的“GasChang”，在接下來的步驟中，作為用于提供NH3氣體的準(zhǔn)備，將H2氣體的流量從4000sccm減少到2000sccm。在步驟3的“PreNH3”中，開始流動NH3氣體，穩(wěn)定該氣體流量。該NH3氣體流量是500～3000sccm，例如是1500sccm。
在步驟4的“Nitride”，維持所述第三步驟的氣體流量。而且，對上部電極的澆淋頭30施加RF(高頻)，在處理容器4內(nèi)生成等離子體，氮化或者改質(zhì)付著在載置臺16的表面上的膜，進行穩(wěn)定化。該情況與圖3A～圖3D的預(yù)涂覆工序不同，不進行基于等離子體CVD的Ti膜的成膜處理。為此，載置臺的表面不帶電負(fù)電荷。此時的處理時間是5～120sec，例如40sec。接著，在步驟5的“RFStop”停止RF的施加。
在將所述步驟1～步驟5作為1個循環(huán)的情況下，也可以重復(fù)多次該循環(huán)，也可以僅進行一個循環(huán)。在剛穩(wěn)定化處理后進行通常的制品晶片的成膜處理。而且，也可以省略步驟1，將步驟2作為預(yù)處理，從此開始。
由于載置臺16的表面基本不帶電，所以對第一個制品晶片既使通過等離子體處理堆積Ti膜也不產(chǎn)生問題。即，由于載置臺16和晶片的電勢差不是那么過大，所以能夠防止在兩者間發(fā)生放電。而且，該穩(wěn)定化處理與空載運轉(zhuǎn)的長短沒有關(guān)系，優(yōu)選在制品晶片處理前進行。
圖11A和圖11B是表示有無穩(wěn)定化處理與第一枚制品晶片的Ti膜的電阻率的關(guān)系的圖。圖11A表示不進行穩(wěn)定化處理時的電阻率的分布。圖11B表示進行穩(wěn)定化處理時的電阻率的分布。
在圖11A中，箭頭所示的晶片的周邊部表示成黑色的部分是電阻率(Rs)的特異點(特性大幅惡化)出現(xiàn)的部分。此時，電阻率的最大值和最小值的差是9.97，面內(nèi)均勻性是4.62％。
與此相對，圖11B的情況下，不發(fā)生所述那樣的電阻率的特異點，表示了電阻率良好的分布。此時，電阻率的最大值和最小值的差是3.78，面內(nèi)均勻性是2.36％。即，與圖11A的結(jié)果相比，圖11B的結(jié)果大幅度地改善了面內(nèi)均勻性。
上述穩(wěn)定化處理能夠加到圖3A～圖3D的全部的成膜方法中。另外，不僅在對制品晶片通過等離子體CVD來成膜金屬膜的情況下，而且在通過等離子體CVD來成膜金屬含有膜的情況下，或者是通過熱CVD來成膜金屬膜和金屬含有膜的情況下也可以來進行所述穩(wěn)定化處理。
而且，在第一和第二實施方式中說明的氣體流量和壓力和溫度等處理條件，只不過表示了單單一個例子。同樣的，處理裝置的構(gòu)造也不過是表示了一個例子。例如，等離子體用RF電源56的頻率也可以使用不是450kHz的其它頻率。作為等離子體發(fā)生部件，也可以使用微波。
在第一和第二實施方式中，以成膜Ti膜的情況為例子進行了說明。此外，本發(fā)明也能夠適用于成膜鎢(W)等金屬膜、或者硅化鎢(WSix)或者氧化鉭(TaOxTa2O5)、TiN等金屬含有膜的情況。另外，本發(fā)明也能夠適用于形成TiN膜、HfO2膜、RuO2膜、Al2O3膜等的情況。
半導(dǎo)體晶片的尺寸，可以是6英寸(150mm)、8英寸(200mm)、12英寸(300mm)、和12英寸以上(14英寸等)中的任何一種。作為被處理基板，不限于半導(dǎo)體晶片，也可以是玻璃基板、LCD基板等。載置臺的加熱部件不限于電阻加熱器，也可以是加熱燈。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種半導(dǎo)體處理用的載置臺裝置、成膜裝置、和成膜方法，其能夠至少提高在被處理基板上所形成的膜的面間均勻性。
權(quán)利要求
1.一種載置臺裝置，配設(shè)在半導(dǎo)體處理用的成膜處理容器內(nèi)，其特征在于，該載置臺裝置包括有載置臺，其具有載置被處理基板的上面和從所述上面下降的側(cè)面；加熱器，配設(shè)在所述載置臺內(nèi)且通過所述上面加熱所述基板；和CVD預(yù)覆層，覆蓋所述載置臺的所述上面和所述側(cè)面，設(shè)定所述預(yù)覆層，使其具有使由所述加熱器的加熱得到的來自所述上面和所述側(cè)面的輻射熱量實質(zhì)飽和的厚度以上的厚度。
2.一種半導(dǎo)體處理用的成膜裝置，其特征在于，具有處理容器，收容被處理基板；氣體供給部，向所述處理容器內(nèi)提供處理氣體；排氣部，排氣所述處理容器內(nèi)部；載置臺，配設(shè)在所述處理容器內(nèi)，且具有載置所述基板的上面和從所述上面下降的側(cè)面；加熱器，配設(shè)在所述載置臺內(nèi)，且通過所述上面加熱所述基板；和CVD預(yù)覆層，覆蓋所述載置臺的所述上面和所述側(cè)面，設(shè)定所述預(yù)覆層，使其具有使由所述加熱器的加熱得到的來自所述上面和所述側(cè)面的輻射熱量實質(zhì)飽和的厚度以上的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)覆層實質(zhì)上由含有金屬的膜所構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)覆層實質(zhì)上由包含TiN的膜所構(gòu)成，且具有0.5μm～20μm的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，在所述處理容器內(nèi)還具有生成等離子體的激勵機構(gòu)。
6.一種半導(dǎo)體處理用的成膜方法，其特征在于，該方法具有準(zhǔn)備成膜裝置的工序，所述成膜裝置具有收容被處理基板的處理容器、向所述處理容器內(nèi)提供處理氣體的氣體供給部、排氣所述處理容器內(nèi)部的排氣部、配設(shè)在所述處理容器內(nèi)且具有載置所述基板的上面和從所述上面下降的側(cè)面的載置臺、和配設(shè)在所述載置臺內(nèi)且通過所述上面加熱所述基板的加熱器；通過向所述處理容器內(nèi)提供前處理氣體而進行CVD處理，來形成覆蓋所述載置臺的所述上面和所述側(cè)面的CVD預(yù)覆層的工序，設(shè)定所述預(yù)覆層，使其具有使由所述加熱器的加熱得到的來自所述上面和所述側(cè)面的輻射熱量實質(zhì)飽和的厚度以上的厚度；在形成所述預(yù)覆層后，將所述基板搬入所述處理容器內(nèi)，將所述基板載置在所述載置臺的所述上面上的工序；通過向所述處理容器內(nèi)提供主處理氣體來進行主成膜處理，在所述載置臺上的所述基板上形成膜的工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述預(yù)覆層實質(zhì)上由含有金屬的膜所構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述預(yù)覆層實質(zhì)上由包含TiN的膜所構(gòu)成，且具有0.5μm～20μm的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，形成所述預(yù)覆層的工序包括由等離子體CVD來形成Ti膜的成膜步驟；氮化所述Ti膜的氮化步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，形成所述預(yù)覆層的工序，包括通過熱CVD來形成TiN膜的成膜步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，具有所述氣體供給部包括配設(shè)在所述載置臺的上方的澆淋頭；所述主成膜處理通過等離子體CVD來進行；在所述熱CVD中，設(shè)定所述載置臺的溫度，使得所述澆淋頭的溫度為與進行所述等離子體CVD時的所述澆淋頭的溫度大致相同的溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，形成所述預(yù)覆層的工序，包括氮化步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求9或者10所述的方法，其特征在于，形成所述預(yù)覆層的工序，重復(fù)進行多次所述各步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括對所述基板進行所述主成膜處理后，空載運轉(zhuǎn)所述成膜裝置的工序；在所述空載運轉(zhuǎn)后，進行穩(wěn)定化所述處理容器內(nèi)的狀態(tài)的穩(wěn)定化處理的工序，所述穩(wěn)定化處理設(shè)定成，使得向所述處理容器內(nèi)提供所述前處理氣體，進行5秒鐘～180秒鐘的CVD處理；在所述穩(wěn)定化處理后，將第二基板搬入所述處理容器內(nèi)，將所述第二基板載置在所述載置臺的所述上面上的工序；和通過向所述處理容器內(nèi)提供處理氣體來進行成膜處理，在所述載置臺上的所述第二基板上形成膜的工序。
15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述前處理氣體是通過電離主要產(chǎn)生負(fù)離子的氣體，所述方法中，在形成所述預(yù)覆層的工序和向所述處理容器內(nèi)搬入所述基板的工序之間，還具有進行穩(wěn)定化所述處理容器內(nèi)的狀態(tài)的穩(wěn)定化處理的工序，設(shè)定所述穩(wěn)定化處理，使得向所述處理容器內(nèi)提供通過電離主要產(chǎn)生正離子的穩(wěn)定化處理氣體，來進行等離子體化。
16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述主處理氣體是通過電離主要產(chǎn)生負(fù)離子的氣體，而且，所述主成膜處理是通過等離子體CVD來形成膜的處理，所述方法還具有對所述基板進行所述主成膜處理后，空載運轉(zhuǎn)所述成膜裝置的工序；在所述空載運轉(zhuǎn)后，進行穩(wěn)定化所述處理容器內(nèi)的狀態(tài)的穩(wěn)定化處理的工序，設(shè)定所述穩(wěn)定化處理，使得向所述處理容器內(nèi)提供通過電離主要產(chǎn)生正離子的穩(wěn)定化處理氣體，來進行等離子體化；在所述穩(wěn)定化處理后，將第二基板搬入所述處理容器內(nèi)，將所述第二基板載置在所述載置臺的所述上面上的工序；和通過向所述處理容器內(nèi)提供處理氣體來進行成膜處理，在所述載置臺上的所述第二基板上形成膜的工序。
17.一種半導(dǎo)體處理用的成膜方法，其特征在于，具有準(zhǔn)備成膜裝置的工序，所述成膜裝置具有收容被處理基板的處理容器、向所述處理容器內(nèi)提供處理氣體的氣體供給部、排氣所述處理容器內(nèi)部的排氣部、配設(shè)在所述處理容器內(nèi)且具有載置所述基板的上面的載置臺、和在所述處理容器內(nèi)產(chǎn)生等離子體的激勵機構(gòu)；向所述處理容器內(nèi)提供第一處理氣體，通過等離子體CVD來進行第一處理的工序，所述第一處理氣體是通過電離主要產(chǎn)生第一極性的離子的氣體；在所述第一處理后，進行穩(wěn)定化所述處理容器內(nèi)的狀態(tài)的穩(wěn)定化處理的工序，所述穩(wěn)定化處理設(shè)定為，將通過電離主要產(chǎn)生與第一極性相反的第二極性的離子的穩(wěn)定化處理氣體，提供給所述處理容器內(nèi)部，來進行等離子體化；在所述穩(wěn)定化處理后，將所述基板搬入所述處理容器內(nèi)，在所述載置臺的所述上面上載置所述基板的工序；和向所述處理容器內(nèi)提供主處理氣體，通過等離子體CVD來進行主成膜處理，由此在所述載置臺上的所述基板上形成膜的工序。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一處理是形成覆蓋所述載置臺的所述上面的CVD預(yù)覆層的處理。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一處理是在所述載置臺上的先行基板上形成CVD膜的處理。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一處理氣體包括金屬鹵素氣體，所述穩(wěn)定化處理氣體包括非活性氣體。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述第一處理氣體包括TiCl4氣體，所述穩(wěn)定化處理氣體包括從由N2、NH3、一甲基肼所構(gòu)成的組中選擇的氣體和非活性氣體的混合氣體。
全文摘要
在半導(dǎo)體處理用的成膜處理容器(4)內(nèi)配設(shè)載置臺裝置。載置臺裝置包括載置臺(16)，其具有載置被處理基板(W)的上面和從上面下降的側(cè)面；和加熱器(18)，配設(shè)在載置臺(16)內(nèi)，且通過其上面加熱基板(W)。CVD預(yù)覆層(28)覆蓋載置臺(16)的上面和側(cè)面，預(yù)覆層(28)具有使由加熱器(18)的加熱得到的來自載置臺(16)的上面和側(cè)面的輻射熱量實質(zhì)飽和的厚度以上的厚度。
文檔編號C23C16/44GK1692177SQ200380100730
公開日2005年11月2日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月31日
發(fā)明者若林哲, 岡部真也, 村上誠志, 森嵨雅人, 多田國弘 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社