[发明专利]成膜方法和成膜装置

说明书

技术领域

本发明涉及在半导体晶片等被处理体上形成钛膜或氮化钛膜等的成膜方法和成膜装置，特别是涉及抑制颗粒的产生的成膜方法和成膜装置。

背景技术

通常，为了制造半导体集成电路，对半导体晶片等基板反复进行成膜和图案蚀刻等，以形成多个预期的元件。并且，在半导体集成电路中，作为连接其中的各元件的配线、实现对各元件的电接触的接点金属、或者作为抑制基板的Si的吸出的对策而使用的阻挡金属，当然需要使用电阻低的材料，还必须使用耐腐蚀性优异的材料。

作为能够满足这种要求的材料，具有使用Ti(钛)、W(钨)、Mo(钼)等高熔点金属材料的趋势，其中，特别是从电特性和耐腐蚀性等的特性等良好的观点出发，具有大多使用Ti和作为其氮化膜的TiN(氮化钛)的趋势。并且，这些Ti膜或TiN膜利用在能够抽真空的处理容器内设置有用于载置半导体晶片的载置台的单片式的成膜装置形成(专利文献1～4)。

对于上述Ti膜，通常使用作为原料气体的TiCl₄(四氯化钛)气体和氢气，通过等离子体CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)成膜。对于TiN膜，使用作为原料气体的同样的TiCl₄和N₂气体，通过等离子体CVD成膜；或者原料气体使用TiCl₄和NH₃气体，通过热CVD成膜。

在此，参照图10说明通常的成膜装置的一个示例的大致结构。该成膜装置具有能够真空排气的处理容器2，在该处理容器2内，设置有例如由氮化铝(AlN)构成的载置台4，在其上载置有半导体晶片W。并且，与该载置台4相对，在处理容器2的顶部侧设置有喷淋头部6，向处理容器2内供给必要的气体。并且必要时，用于发生等离子体的高频电源8与喷淋头部6连接，能够在该处理容器2内形成等离子体。这里，为了形成例如Ti膜或TiN膜，使用TiCl₄、H₂、N₂、Ar等气体。

并且，在工艺温度例如为650℃左右的工艺条件下，对半导体晶片连续进行上述成膜处理，上述Ti膜或TiN膜不仅形成于半导体晶片的表面，也形成于处理容器的内壁面和容器内构造物，特别是在喷淋头部6的表面也不可避免地作为不需要的膜附着。并且，该不需要的膜一旦剥离脱落，就会产生导致半导体制品的合格率下降的颗粒，所以定期地或根据需要向上述处理容器内流动ClF₃或NF₃等清洁气体，进行用于除去不需要的膜的清洁处理。

如果该清洁处理的温度高，清洁气体的腐蚀性就会变得过大，所以需要使载置台的温度从较高的工艺温度暂时下降至较低的温度，并且，在该清洁处理后，为了调整处理容器内的热的条件，需要在内部不收容半导体晶片的状态下、以与成膜时相同的工艺条件流动与成膜时同样的气体，进行在处理容器的内壁面或容器内构造物的表面形成预涂敷膜的预涂敷处理，然后对制品半导体晶片进行成膜处理。

【专利文献1】日本特开2002-167673号公报

【专利文献2】日本特开2004-307939号公报

【专利文献3】日本特开2004-273648号公报

【专利文献4】日本特开2005-68559号公报

上述载置台的构成材料一般由陶瓷材料形成，例如由氮化铝(AlN)形成，该氮化铝一旦暴露在上述ClF₃或NF₃等清洁气体中，两者就会发生反应，生成氟化铝(AlF)类物质。并且，如果为了进行成膜处理而升高载置台4的温度，则该AlF类物质就会飞散，具有附着在与载置台4相对的喷淋头部6的表面或处理容器4的内壁面的趋势。然后，在成膜处理时，上述不需要的膜进一步附着在附着于喷淋头部6的表面上的AlF类物质之上。该AlF类物质与金属的密接性差，因此存在成膜时附着的上述不需要的膜极其容易剥离，在对半导体晶片进行成膜处理时剥落而产生颗粒的问题。

因此，在现有技术的清洁处理中，使载置台的温度降低，直至即使作为载置台的构成材料的氮化铝暴露在ClF₃或NF₃等清洁气体中也难以生成AlF类物质的温度、例如200℃左右，在维持该温度的状态下进行清洁处理。

但是，在这种情况下，使热容量相当大的载置台的温度从作为成膜温度的例如650℃下降至作为清洁温度的200℃，在清洁处理后，必须再升温至650℃，上述降温和再升温所需要的时间非常长，例如需要3小时左右，所以存在生产能力大幅度下降的问题。

发明内容