(57)【要約】【課題】ＣＶＤ成膜する際に膜中の不純物除去のような膜の改質処理を過剰な設備負担なく有効に行うことができる成膜装置および成膜方法を提供すること。【解決手段】成膜装置は、チャンバと、ウエハを支持するサセプタと、処理ガス供給機構と、ウエハ加熱するヒーターと、チャンバとは別個に設けられた、チャンバ内に水素ラジカルを供給する水素ラジカル供給機構４０とを具備する。水素ラジカル供給機構４０は、水素ラジカルを生成する容器５１と、容器５１内に水素ガスを供給する水素ガス供給機構４２と、容器５１内に設けられた触媒ワイヤ５３と、触媒ワイヤ５３を加熱する可変直流電源５６と、容器５１内で加熱された触媒ワイヤ５３に水素ガスが接触して生成した水素ラジカルをチャンバ１に導入する水素ラジカル導入配管４３とを有する。【選択図】  図２
2011074413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を収容する処理容器と、
処理容器内で被処理基板を支持する基板支持部材と、
前記処理容器内に前記被処理基板上に所定の膜を成膜するための処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
前記被処理基板を加熱する加熱手段と、
前記処理容器とは別個に設けられた、前記処理容器内にラジカルを供給するラジカル供給機構と
を具備し、
前記ラジカル供給機構は、ラジカルを生成する容器と、前記容器内にガスを供給するガス供給機構と、前記容器内に設けられ、前記ガスを励起するための触媒と、前記触媒を加熱する加熱手段と、前記容器内で加熱された触媒に前記ガスが接触して生成したラジカルを前記処理容器に導入するラジカル導入配管とを有し、
前記処理容器内に前記処理ガス供給機構から処理ガスを導入して前記被処理基板上に薄膜を成膜し、
前記容器内で生成された前記ラジカルを前記処理容器に供給することにより、被処理基板に成膜された前記薄膜を改質することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記ラジカル供給機構の前記ガス供給機構は水素含有ガスを供給して水素ラジカルを生成し、前記水素ラジカルにより前記薄膜の不純物除去を行うことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記処理ガス供給機構は、前記処理ガスとして不純物成分であるＣｌを含むＴｉＣｌ４ガスと窒化ガスであるＮＨ３ガスとを供給し、前記被処理基板上にＴｉＮ膜を成膜し、前記ラジカル供給機構から前記処理容器内に水素ラジカルを供給することにより前記ＴｉＮ膜からＣｌが除去されることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記処理ガス供給機構によるガスの供給を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記ＴｉＣｌ４ガスと、前記ＮＨ３ガスと、前記水素ラジカルが交互的に前記処理容器内に供給されるように前記処理ガス供給機構を制御することを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記処理ガス供給機構によるガスの供給を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記ＴｉＣｌ４ガスと、前記ＮＨ３ガスと、前記水素ラジカルが同時に前記処理容器内に供給されるように前記処理ガス供給機構を制御することを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
【請求項６】
処理容器内に被処理基板を搬入する工程と、
前記処理容器内に前記被処理基板上に所定の膜を成膜するための処理ガスを供給して、被処理基板上に薄膜を成膜する工程と、
前記処理容器外に設けられた容器内の加熱された触媒にガスを接触させてラジカルを生成する工程と、
前記容器内で生成されたラジカルを前記処理容器内に導き、前記薄膜を改質する工程と
を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項７】
水素含有ガスを前記触媒に接触させて水素ラジカルを生成させ、水素ラジカルにより前記薄膜中の不純物成分を除去することを特徴とする請求項６に記載の成膜方法。
【請求項８】
前記処理ガスとして不純物成分であるＣｌを含むＴｉＣｌ４ガスと窒化ガスであるＮＨ３ガスとを供給し、前記被処理基板上にＴｉＮ膜を成膜し、前記処理容器内に水素ラジカルを供給することにより前記ＴｉＮ膜からＣｌが除去されることを特徴とする請求項７に記載の成膜方法。
【請求項９】
前記ＴｉＣｌ４ガスと、前記ＮＨ３ガスと、前記水素ラジカルが交互的に前記処理容器内に供給されることを特徴とする請求項８に記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記ＴｉＣｌ４ガスと、前記ＮＨ３ガスと、前記水素ラジカルが同時に前記処理容器内に供給されることを特徴とする請求項８に記載の成膜方法。
【請求項１１】
被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内で被処理基板に所定の処理を施す処理手段と、
前記処理容器とは別個に設けられた、前記処理容器内にラジカルを供給するラジカル供給機構と
を具備し、
前記ラジカル供給機構は、ラジカルを生成する容器と、前記容器内にガスを供給するガス供給機構と、前記容器内に設けられ、前記ガスを励起するための触媒と、前記触媒を加熱する加熱手段と、前記容器内で加熱された触媒に前記ガスが接触して生成したラジカルを前記処理容器に導入するラジカル導入配管とを有し、
前記容器内で生成されたラジカルを前記処理容器内に供給することにより前記被処理基板にラジカル処理が施されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１２】
コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項６から請求項１０のいずれかの成膜方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置および成膜方法、ならびに基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造においては、バリア膜や電極等の材料として例えばＴｉＮ膜が用いられており、その成膜手法として、微細な回路パターンでも良好なステップカバレッジが得られるＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が多用されている。ＣＶＤによりＴｉＮ膜を成膜する際には、基板（半導体ウエハ）を加熱しながら成膜ガスとしてＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスを供給する熱ＣＶＤが用いられている（例えば特許文献１）。
【０００３】
ＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスを用いたＴｉＮ膜の成膜においては、従来、成膜温度を６００℃程度にして行われてきたが、近時、各種デバイスのさらなる微細化および異種デバイスの混載化により、低温成膜が指向されており、ＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスとをパージを挟んで交互的に繰り返して、４５０℃程度まで低温化して成膜する技術が提案されており（例えば特許文献２）、さらなる低温化も試みられている。
【０００４】
しかしながら、ＴｉＣｌ４ガスのようなＣｌを含んだ成膜原料を用いたＣＶＤ成膜においては、膜中にＣｌが残留しやすく、特に、成膜温度が低い場合には、膜中のＣｌ濃度が高くなり、比抵抗が大きくなる等、膜質が低下してしまう。
【０００５】
Ｃｌ等の不純物を除去する技術としては、例えば水素プラズマ処理が知られている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−１８８２０５号公報
【特許文献２】特開２００３−０７７８６４号公報
【特許文献３】特開平８−３３７８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＴｉＮ膜の成膜は通常熱ＣＶＤで行われるため、水素をプラズマ化するためには大がかりなプラズマ生成機構を付加することが必要となる。また、成膜等の処理と水素処理とを同一のチャンバで行う場合には処理が煩雑となり、別チャンバで行う場合には設備の増加につながる。
【０００８】
このような問題は、水素プラズマ処理による不純物除去に限らず、励起されたガスによる膜改質等の他の処理を行う場合にも同様に存在する。
【０００９】
本発明は、ＣＶＤ成膜する際に膜中の不純物除去のような膜の改質処理を過剰な設備負担なく有効に行うことができる成膜装置および成膜方法を提供しようとするものである。
また、本発明は、簡便な設備で基板に対して励起ガスによる処理を行うことができる基板処理装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、被処理基板を収容する処理容器と、処理容器内で被処理基板を支持する基板支持部材と、前記処理容器内に前記被処理基板上に所定の膜を成膜するための処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記被処理基板を加熱する加熱手段と、前記処理容器とは別個に設けられた、前記処理容器内にラジカルを供給するラジカル供給機構とを具備し、前記ラジカル供給機構は、ラジカルを生成する容器と、前記容器内にガスを供給するガス供給機構と、前記容器内に設けられ、前記ガスを励起するための触媒と、前記触媒を加熱する加熱手段と、前記容器内で加熱された触媒に前記ガスが接触して生成したラジカルを前記処理容器に導入するラジカル導入配管とを有し、前記処理容器内に前記処理ガス供給機構から処理ガスを導入して前記被処理基板上に薄膜を成膜し、前記容器内で生成された前記ラジカルを前記処理容器に供給することにより、被処理基板に成膜された前記薄膜を改質することを特徴とする成膜装置を提供する。
【００１１】
本発明の第２の観点は、処理容器内に被処理基板を搬入する工程と、前記処理容器内に前記被処理基板上に所定の膜を成膜するための処理ガスを供給して、被処理基板上に薄膜を成膜する工程と、前記処理容器外に設けられた容器内の加熱された触媒にガスを接触させてラジカルを生成する工程と、前記容器内で生成されたラジカルを前記処理容器内に導き、前記薄膜を改質する工程とを有することを特徴とする成膜方法を提供する。
【００１２】
本発明の第３の観点は、被処理基板を収容する処理容器と、前記処理容器内で被処理基板に所定の処理を施す処理手段と、前記処理容器とは別個に設けられた、前記処理容器内にラジカルを供給するラジカル供給機構とを具備し、前記ラジカル供給機構は、ラジカルを生成する容器と、前記容器内にガスを供給するガス供給機構と、前記容器内に設けられ、前記ガスを励起するための触媒と、前記触媒を加熱する加熱手段と、前記容器内で加熱された触媒に前記ガスが接触して生成したラジカルを前記処理容器に導入するラジカル導入配管とを有し、前記容器内で生成されたラジカルを前記処理容器内に供給することにより前記被処理基板にラジカル処理が施されることを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１３】
本発明の第４の観点では、コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第２の観点の成膜方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、処理容器に配管を介して触媒を有するのみの簡便な構成の容器を設け、加熱した触媒にガスを接触させて発生させたラジカルを、成膜処理を行う処理容器内に供給するようにしたので、過剰な設備負担なく処理容器内で成膜された薄膜を改質することができる。
【００１５】
また、処理容器に配管を介して触媒を有するのみの簡便な構成の容器を設け、加熱した触媒にガスを接触させて発生させたラジカルを処理容器内に導入するようにしたので、簡便な設備で基板に対して励起ガスであるラジカルによる処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置を示す概略断面図である。
【図２】図１の成膜装置の水素ラジカル供給機構を示す概略断面図である。
【図３】図１の成膜装置によりＴｉＮ膜を成膜する際のシーケンスの一例を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の他の実施形態に係る成膜装置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る成膜装置を示す概略断面図である。ここでは、ＴｉＮ膜を成膜する場合を例にとって説明する。
【００１８】
この成膜装置１００は、略円筒状のチャンバ（処理容器）１を有している。チャンバ１の内部には、被処理基板である半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）Ｗを水平に支持するための基板支持部材であるＡｌＮで構成されたサセプタ２がその中央下部に設けられた円筒状の支持部材３により支持された状態で配置されている。サセプタ２の外縁部にはウエハＷをガイドするためのガイドリング４が設けられている。また、サセプタ２にはモリブデン等の高融点金属で構成されたヒーター５が埋め込まれており、ヒーター電源６から給電されることにより被処理基板であるウエハＷを所定の温度に加熱する。この場合の温度制御は、サセプタ２に埋設された熱電対（図示せず）により検出された温度に基づいて行われる。
【００１９】
サセプタ２には、ウエハＷを支持して昇降させるための３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン７がサセプタ２の表面に対して突没可能に設けられ、これらウエハ支持ピン７は支持板８に支持されている。そして、ウエハ支持ピン７は、エアシリンダ等の駆動機構９により支持板８を介して昇降される。
【００２０】
チャンバ１の底壁１ｂの中央部には円形の穴１０が形成されており、底壁１ｂにはこの穴１０を覆うように下方に向けて突出する排気室１１が設けられている。排気室１１の側面には排気管１２が接続されており、この排気管１２には真空ポンプや圧力制御バルブ等を有する排気装置１３が接続されている。そしてこの排気装置１３を作動させることによりチャンバ１内を所定の真空度まで減圧することが可能となっている。
【００２１】
チャンバ１の側壁には、チャンバ１と隣接して設けられた図示しないウエハ搬送室との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口１５と、この搬入出口１５を開閉するゲートバルブ１６とが設けられている。
【００２２】
チャンバ１の天壁１ａの中央には、チャンバ１内にガスを導入するためのガス導入口１７が設けられている。ガス導入口１７には配管１８が接続されており、配管１８には、後述するように、チャンバ１内にガスを供給するガス供給機構２０の複数のガス供給配管と、水素ラジカル供給機構４０の配管が接続されている。
【００２３】
ガス供給機構２０は、パージガスとして用いられるＮ２ガスを供給するＮ２ガス供給源２１と、チャンバ１内をクリーニングするクリーニングガスであるＣｌＦ３ガスを供給するＣｌＦ３ガス供給源２２と、Ｃｌを含有する成膜ガスであるＴｉＣｌ４ガスを供給するＴｉＣｌ４ガス供給源２３と、窒化ガスであるＮＨ３ガスを供給するＮＨ３ガス供給源２４とを有している。これらＮ２ガス供給源２１、ＣｌＦ３ガス供給源２２、ＴｉＣｌ４ガス供給源２３、ＮＨ３ガス供給源２４からは、それぞれガス供給配管２５、２６、２７、２８が延び、いずれも配管１８に接続されている。これらガス供給配管２５、２６、２７、２８には、流量制御器であるマスフローコントローラ２９が設けられ、マスフローコントローラ２９の前後にバルブ３０、３１が設けられている。そして、バルブの操作により、選択的にガスを供給することが可能となっている。
【００２４】
水素ラジカル供給機構４０は、水素ラジカルを発生するリモートＣＡＴ４１と、リモートＣＡＴ４１に水素ガスを供給する水素ガス供給機構４２と、リモートＣＡＴ４１で発生した水素ラジカルを配管１８に供給する水素ラジカル供給配管４３とを有している。
【００２５】
水素ガス供給機構４２は、水素ガス供給源４５と、水素ガス供給源４５からの水素ガスを水素ラジカル発生部４１へ導く水素ガス供給配管４６とを有している。水素ガス供給配管４６には流量制御器であるマスフローコントローラ４７が設けられ、マスフローコントローラ４７の前後にバルブ４８、４９が設けられている。
【００２６】
リモートＣＡＴ４１は、図２に示すように、内部空間を有する容器５１を有しており、容器５１の上部には、水素ガスを導入するための水素ガス導入口５２が設けられており、その水素ガス導入口５２に上記水素ガス供給配管４６が接続されている。
【００２７】
容器５１内には、導電性の高融点材料例えばタングステンからなる触媒ワイヤ５３が設けられている。この触媒ワイヤ５３は、容器５１内の水素ガス導入口５２の直下に、水素ガスが十分に接触するように張り巡らされている。この触媒ワイヤ５３の両端はそれぞれ電極５４ａ、５４ｂに接続されており、これら電極５４ａ、５４ｂは上方に延びて容器５１から延出されている。そして、これら電極５４ａ、５４ｂから給電線５５が伸び、この給電線５５には可変直流電源５６が接続されて、触媒ワイヤ５３に給電することが可能となっている。そして、この可変直流電源５６から触媒ワイヤ５３に給電されることにより、触媒ワイヤ５３が例えば１４００℃以上の高温に加熱されるようになっている。この高温に加熱された触媒ワイヤ５３に水素ガスが接触することにより、水素ラジカルが生成するようになっている。なお、触媒ワイヤ５３の材料はタングステンに限らず、高温に加熱可能な他の金属触媒、例えば、Ｐｔ、Ｔａ、Ｍｏ等を用いることができる。また、水素ラジカルを発生させるためのガスとしては、水素ガスに限らず触媒媒ワイヤ５３に接触した際に水素ラジカル（原子状水素）を生成可能な水素を含有するガスであればよく、例えばＳｉＨ４、ＣＨ４、ＮＨ３等を用いることもできる。
【００２８】
触媒ワイヤ５３は、導入口５２から容器５１内に供給された水素ガスが効率良く接触可能なように設置されている。触媒ワイヤ５３の設置態様は水素ガスが効率良く接触可能であれば特に限定されないが、容器５１の断面全面に張り巡らされていることが好ましい。
【００２９】
容器５１の側壁下部には水素ラジカル排出口５７が設けられており、この水素ラジカル排出口５７には上述の水素ラジカル供給配管４３が接続されている。水素ラジカル供給配管４３にはバルブ５８が設けられている。そして、容器５１内で高圧の水素ラジカルを生成した後、バルブ５８を開くことにより、水素ラジカルがチャンバ１内に供給される。
【００３０】
成膜装置１００は制御部６０を有しており、この制御部６０により各構成部、例えばヒーター電源６、排気装置１３、マスフローコントローラ２９、４７、バルブ３０、３１、４８、４９、５８、可変直流電源５６等の制御を行うようになっている。この制御部６０は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラ６１と、ユーザーインターフェース６２と、記憶部６３とを有している。プロセスコントローラ６１には成膜装置１００の各構成部が電気的に接続されて制御される構成となっている。ユーザーインターフェース６２は、プロセスコントローラ６１に接続されており、オペレータが成膜装置１００の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作などを行うキーボードや、成膜装置１００の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなっている。記憶部６３もプロセスコントローラ６１に接続されており、この記憶部６３には、成膜装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ６１の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて成膜装置１００の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわち処理レシピや、各種データベース等が格納されている。処理レシピは記憶部６３の中の記憶媒体（図示せず）に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスク等の固定的に設けられているものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
【００３１】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース６２からの指示等にて所定の処理レシピを記憶部６３から呼び出してプロセスコントローラ６１に実行させることで、プロセスコントローラ６１の制御下で、成膜装置１００での所望の処理が行われる。
【００３２】
次に、以上のような成膜装置１００において行われる成膜方法について説明する。
まず、チャンバ１内を排気装置１３により真空引き状態とし、Ｎ２ガス供給源２１からＮ２ガスをチャンバ１内に導入しつつ、ヒーター５によりチャンバ１内を２００〜５００℃に予備加熱し、温度が安定した時点で、ＴｉＣｌ４ガス供給源２３からのＴｉＣｌ４ガス、およびＮＨ３ガス供給源２４からのＮＨ３ガスを交互に所定流量でチャンバ１内に導入し、チャンバ１内壁、排気室１１内壁等にＴｉＮ膜をプリコートする。
【００３３】
プリコート処理が終了後、ＮＨ３ガスおよびＴｉＣｌ４ガスの供給を停止し、Ｎ２ガス供給源２１からＮ２ガスをパージガスとしてチャンバ１内に供給してチャンバ１内のパージを行い、その後、必要に応じて、Ｎ２ガスおよびＮＨ３ガスを流し、チャンバ１の内壁等にプリコートしたＴｉＮ薄膜の表面のナイトライド処理を行う。
【００３４】
その後、ゲートバルブ１６を開いて、搬送装置により（図示せず）搬入出口１５を介してウエハＷをチャンバ１内へ搬入し、サセプタ２に載置する。そして、ヒーター５によりウエハＷを２００〜５００℃に加熱し、チャンバ１内にＮ２ガス供給源２１からＮ２ガスを供給してチャンバ１内の圧力を１３３〜１３３０Ｐａ（１〜１０Ｔｏｒｒ）としてウエハＷの予備加熱を行う。ウエハの温度がほぼ安定した時点で、薄膜であるＴｉＮ膜の成膜を開始する。
【００３５】
ガス供給配管２５〜２８のバルブ３０を開いた状態、バルブ３１を閉じた状態、水素ラジカル供給配管４３のバルブ５８も閉じた状態としておき、図３のタイミングチャートに示すように、最初に、ガス供給配管２７のバルブ３１を開いてＴｉＣｌ４ガス供給源２３からＴｉＣｌ４ガスを５〜１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の流量でチャンバ１内に供給し、ＴｉＣｌ４をウエハＷ上に吸着させるステップ１を０．０１〜１０ｓｅｃ行う。次いで、ガス供給配管２７のバルブ３１を閉じてＴｉＣｌ４ガスの供給を停止し、ガス供給配管２５のバルブ３１を開いてＮ２ガス供給源２１からパージガスとしてＮ２ガスを１００〜１００００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の流量でチャンバ１内に供給し、チャンバ１内をパージするステップ２を０．０１〜２０ｓｅｃ行う。次いで、ガス供給配管２５のバルブ３１を閉じてパージガスの供給を停止し、ガス供給配管２４のバルブ３１を開いてＮＨ３ガス供給源からＮＨ３ガスを１００〜１００００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の流量でチャンバ１内に供給し、吸着されたＴｉＣｌ４とＮＨ３の熱化学反応によりＴｉＮ膜とするステップ３を０．０１〜１０ｓｅｃ行う。次いで、ガス供給配管２８のバルブ３１を閉じてＮＨ３ガスの供給を停止し、ガス供給配管２５のバルブ３１を開いてＮ２ガス供給源２１からパージガスとしてＮ２ガスを１００〜１００００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の流量でチャンバ１内に供給し、チャンバ１内をパージするステップ４を０．０１〜２０ｓｅｃ行う。次いで、ガス供給配管２５のバルブ３１を閉じてパージガスの供給を停止し、水素ラジカル供給配管４３のバルブ５８を開いてリモートＣＡＴ４１の容器５１内で生成された水素ラジカル（Ｈ＊）をチャンバ１内に供給するステップ５を０．０１〜２０ｓｅｃ行う。次いで、バルブ５８を閉じて水素ラジカルの供給を停止し、ガス供給配管２５のバルブ３１を開いてＮ２ガス供給源２１からパージガスとしてＮ２ガスを１００〜１００００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の流量でチャンバ１内に供給し、チャンバ１内をパージするステップ６を０．０１〜２０ｓｅｃ行う。
【００３６】
以上のステップ１〜６を１サイクルとして複数サイクル、例えば５０〜２００回程度繰り返すという、いわばＡＬＤ法を用いてＴｉＮ膜の成膜がなされる。このときのガスの切替は、制御部６０のプロセスコントローラ６１からの指令によりバルブを切り替えることにより行われる。
【００３７】
このようなＴｉＮ膜の成膜を所定枚数のウエハＷについて繰り返して行った後、ＣｌＦ３ガス供給源２２からクリーニングガスであるＣｌＦ３ガスをチャンバ１内に供給し、チャンバ１内のクリーニングを行う。
【００３８】
上記ステップ５の水素ラジカル供給ステップは、容器５１内の導電性の高融点材料例えばタングステンからなる触媒ワイヤ５３を１４００℃以上の高温に加熱しておき、水素ガス供給源４５から５０〜１００００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の流量で水素ガスを容器５１に供給し、水素ガスを高温の触媒ワイヤ５３に接触させることにより水素ラジカル（Ｈ＊）を生成させる。そして、水素ガスの供給を制御することにより容器５１内の圧力を例えば９３１００〜１３３００Ｐａ（７００〜１０００Ｔｏｒｒ）と高圧にすることが好ましい。これにより、バルブ５８を開いた瞬間に、十分な量の水素ラジカルをチャンバ１内に供給することができる。このようにリモートＣＡＴ４１はチャンバ１とは分離独立した容器５１をもっているので、その内部の圧力を自由に設定することができる。またＡＬＤ法に基づく成膜を行なうため、水素ラジカルの供給はシャワーヘッドを用いて均一性よく分散させる必要もない。
【００３９】
このように、ＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスとの反応で薄いＴｉＮ膜を形成した後、水素ラジカルにより膜中のＣｌを除去するといった操作を繰り返して、所定の厚さのＴｉＮ膜を成膜するので、水素ラジカルの作用により、膜中不純物であるＣｌを極めて効果的に除去することができる。
【００４０】
また、チャンバ１に配管４３およびバルブ５８を介して触媒ワイヤ５３を有するのみの簡便な構成のリモートＣＡＴ４１を設け、加熱した触媒ワイヤ５３に水素ガスを接触させて発生させた水素ラジカルをチャンバ１内に供給するようにしたので、過剰な設備負担なく膜中の不純物であるＣｌを除去することができる。
【００４１】
類似の技術としてリモートプラズマが存在するが、リモートプラズマにより水素プラズマ（ラジカル）を生成する場合には、プラズマを生成するための高周波電源や整合器等が必要となり設備負担が大きいとともに、リモートプラズマの場合にはプラズマを形成するために容器内の圧力を高くできないため、Ｃｌ等の膜中不純物を除去するに十分な水素プラズマ（ラジカル）をチャンバ１内に導入することが困難となるおそれがある。
【００４２】
なお、水素ラジカルの供給は、ＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスとの反応で薄いＴｉＮ膜を形成した後、必ずしも毎回行う必要はなく、数回に１回行ってもよいし、所定の膜厚のＴｉＮ膜が成膜し終わった後に１回だけ行ってもよい。
【００４３】
また、上記例ではＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスと水素ラジカルを交互に供給したが、これらを同時にチャンバ１内に供給する通常のＣＶＤにより成膜を行ってもよい。このように通常のＣＶＤにより成膜を行う場合には、ガスが均一に被処理基板であるウエハＷに供給される必要があるので、図４に示すシャワーヘッドを有する成膜装置を用いることが好ましい。すなわち、図４の成膜装置１００′は、図１の成膜装置１００のチャンバ１内の上部にサセプタ２に対向するようにシャワーヘッド８０が設けられ、ガス導入口１７から導入されたガスがシャワーヘッド８０の内部空間８１に至り、その底部に設けられた複数のガス吐出孔８２を介してウエハＷの全面にガスが供給されるようになっている。なお、図４においてシャワーヘッド以外の構成は図１の成膜装置１００と全く同じであるため、図１と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００４４】
図４の成膜装置によれば、シャワーヘッド８０を用いてウエハＷの全面にわたって均一にガスを供給することができるため、ＴｉＣｌ４ガス、ＮＨ３ガス、水素ラジカルを同時供給しても、均一なＴｉＮ膜を成膜することができる。もちろん、このようにシャワーヘッド８０を設けた成膜装置１００′を用いて上述のような交互供給により成膜を行ってもよい。
【００４５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施の形態においては、ＴｉＮ膜の成膜に本発明を適用した例について示したが、これに限らず、本発明は、不純物の除去が必要な他の膜の成膜に適用することができるし、また、成膜に限らず、水素ラジカルの供給が必要な基板処理の用途全般、例えば改質処理等に適用可能である。
また水素ラジカルに限らず、他の気体のラジカル、例えば窒素ラジカル、酸素ラジカル等を供給することも可能である。
【００４６】
また、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合を説明したが、これに限らず、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）基板等の他の基板であってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１；チャンバ
２；サセプタ
５；ヒーター
２０；ガス供給機構
４０；水素ラジカル供給機構
４１；リモートＣＡＴ
４２；水素ガス供給機構
４３；水素ラジカル供給配管
５１；容器
５３；触媒ワイヤ
５６；可変直流電源
５８；バルブ
７０；制御部
１００、１００′；成膜装置
Ｗ；半導体ウエハ（基板）
【図１】
2011074413.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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