(57)【要約】【課題】成膜処理後の基板上のパーティクルの個数を低減させることが可能なプリコート方法を提供する。【解決手段】一実施形態のプリコート方法では、（ｉ）チャンバ内の内部空間に第１のガスが供給される。次いで、内部空間に第２のガスが供給される。次いで、内部空間に第３のガスが供給される。第１のガス中の金属原料ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率は、第２のガス中の金属原料ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率及び第３のガス中の金属原料ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率よりも高く、第１のガス中の金属原料ガスの流量は、第２のガス中の金属原料ガスの流量及び第３のガス中の金属原料ガスの流量よりも少ない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内の表面のためのプリコート方法であって、該表面は前記チャンバ内の内部空間の中に設けられた基板用の支持台の表面を含み、該プリコート方法は、
前記内部空間に金属原料ガス及び水素含有ガスを含む第１のガスを供給することにより、前記表面上に第１の膜を形成する工程と、
前記内部空間に前記金属原料ガス及び水素含有ガスを含む第２のガスを供給することにより、前記第１の膜上に第２の膜を形成する工程と、
前記内部空間に前記金属原料ガス及び水素含有ガスを含む第３のガスを供給することにより、前記第２の膜上に第３の膜を形成する工程と、
を含み、
前記第１のガス中の前記金属原料ガスの流量に対する前記水素含有ガスの流量の比率である第１の比率は、前記第２のガス中の前記金属原料ガスの流量に対する前記水素含有ガスの流量の比率である第２の比率及び前記第３のガス中の前記金属原料ガスの流量に対する前記水素含有ガスの流量の比率である第３の比率よりも高く、
前記第１のガス中の前記金属原料ガスの前記流量は、前記第２のガス中の前記金属原料ガスの前記流量及び前記第３のガス中の前記金属原料ガスの前記流量よりも少ない、
プリコート方法。
【請求項２】
前記第３の比率は、前記第２の比率よりも低く、
前記第３のガス中の前記金属原料ガスの前記流量は、前記第２のガス中の前記金属原料ガスの前記流量以上である、
請求項１に記載のプリコート方法。
【請求項３】
前記第３の比率は、前記第２の比率よりも低く、
前記第３のガス中の前記金属原料ガスの前記流量は、前記第２のガス中の前記金属原料ガスの前記流量よりも少ない、
請求項１に記載のプリコート方法。
【請求項４】
第１の膜を形成する前記工程の実行中の前記内部空間の中の圧力は、第２の膜を形成する前記工程の実行中の前記内部空間の中の圧力よりも低く、
第２の膜を形成する前記工程の実行中の前記内部空間の中の前記圧力は、第３の膜を形成する前記工程の実行中の前記内部空間の中の圧力以上である、
請求項１〜３の何れか一項に記載のプリコート方法。
【請求項５】
第１の膜を形成する前記工程の実行中の前記内部空間の中の圧力は、第２の膜を形成する前記工程の実行中の前記内部空間の中の圧力よりも低く、
第２の膜を形成する前記工程の実行中の前記内部空間の中の前記圧力は、第３の膜を形成する前記工程の実行中の前記内部空間の中の圧力よりも低い、
請求項１〜３の何れか一項に記載のプリコート方法。
【請求項６】
前記第１のガス、前記第２のガス、及び前記第３のガスの各々に含まれる前記金属原料ガスは、四塩化チタンガスであり、
前記第１のガス、前記第２のガス、及び前記第３のガスのうち一以上のガスの各々に含まれる前記水素含有ガスは、水素ガスであり、
前記四塩化チタンガスと前記水素ガスからチタン膜が形成される、
請求項１〜５の何れか一項に記載のプリコート方法。
【請求項７】
前記第１のガス、前記第２のガス、及び前記第３のガスの各々に含まれる前記金属原料ガスは、四塩化チタンガスであり、
前記第１のガス、前記第２のガス、及び、前記第３のガスのうち一以上のガスの各々は前記水素含有ガスとしてアンモニアガスを含むか、前記水素含有ガスとして水素ガスを含み且つ窒素ガスを含む、
請求項１〜５の何れか一項に記載のプリコート方法。
【請求項８】
前記第１のガスは不活性ガスを更に含み、第１の膜を形成する前記工程では前記内部空間の中で前記第１のガスのプラズマが生成され、
前記第２のガスは不活性ガスを更に含み、第２の膜を形成する前記工程では前記内部空間の中で前記第２のガスのプラズマが生成され、
前記第３のガスは不活性ガスを更に含み、第３の膜を形成する前記工程では前記内部空間の中で前記第３のガスのプラズマが生成される、
請求項１〜７の何れか一項に記載のプリコート方法。
【請求項９】
前記内部空間に前記金属原料ガス及び水素含有ガスを含む第４のガスを供給することにより、前記第３の膜上に第４の膜を形成する工程と、
前記内部空間に前記金属原料ガス及び水素含有ガスを含む第５のガスを供給することにより、前記第４の膜上に第５の膜を形成する工程と、
を更に含み、
前記第１の比率は、前記第４のガス中の前記金属原料ガスの流量に対する前記水素含有ガスの流量の比率である第４の比率及び前記第５のガス中の前記金属原料ガスの流量に対する前記水素含有ガスの流量の比率である第５の比率よりも高く、前記第１のガス中の前記金属原料ガスの前記流量は、前記第４のガス中の前記金属原料ガスの前記流量及び前記第５のガス中の前記金属原料ガスの前記流量よりも少ない、
請求項１〜８の何れか一項に記載のプリコート方法。
【請求項１０】
第３の膜を形成する前記工程の実行中の前記内部空間の中の圧力は、第４の膜を形成する前記工程の実行中の前記内部空間の中の圧力以下であり、
第４の膜を形成する前記工程の実行中の前記内部空間の中の前記圧力は、第５の膜を形成する前記工程の実行中の前記内部空間の中の圧力よりも高い、
請求項９に記載のプリコート方法。
【請求項１１】
第３の膜を形成する前記工程の実行中の前記内部空間の中の圧力は、第４の膜を形成する前記工程の実行中の前記内部空間の中の圧力よりも高く、
第４の膜を形成する前記工程の実行中の前記内部空間の中の前記圧力は、第５の膜を形成する前記工程の実行中の前記内部空間の中の圧力よりも高い、
請求項９に記載のプリコート方法。
【請求項１２】
前記第４のガスは不活性ガスを更に含み、第４の膜を形成する前記工程では前記内部空間の中で前記第４のガスのプラズマが生成され、
前記第５のガスは不活性ガスを更に含み、第５の膜を形成する前記工程では前記内部空間の中で前記第５のガスのプラズマが生成される、
請求項９〜１１の何れか一項に記載のプリコート方法。
【請求項１３】
第１の膜を形成する前記工程における前記支持台の温度、第２の膜を形成する前記工程における前記支持台の温度、及び第３の膜を形成する前記工程における前記支持台の温度は、第４の膜を形成する前記工程における前記支持台の温度及び第５の膜を形成する前記工程における前記支持台の温度よりも高い、請求項９〜１２の何れか一項に記載のプリコート方法。
【請求項１４】
前記第１の膜を形成する前記工程における前記支持台の温度及び第２の膜を形成する前記工程における前記支持台の温度は、第３の膜を形成する前記工程における前記支持台の温度よりも高い、請求項９〜１３の何れか一項に記載のプリコート方法。
【請求項１５】
前記第１のガス、前記第２のガス、前記第３のガス、前記第４のガス、及び前記第５のガスの各々に含まれる前記金属原料ガスは、四塩化チタンガスであり、
前記第１のガス、前記第２のガス、前記第３のガス、前記第４のガス、及び前記第５のガスのうち一以上のガスの各々に含まれる前記水素含有ガスは、水素ガスであり、
前記四塩化チタンガスと前記水素ガスからチタン膜が形成される、
請求項９〜１４の何れか一項に記載のプリコート方法。
【請求項１６】
前記第１のガス、前記第２のガス、前記第３のガス、前記第４のガス、及び前記第５のガスの各々に含まれる前記金属原料ガスは、四塩化チタンガスであり、
前記第１のガス、前記第２のガス、前記第３のガス、前記第４のガス、及び前記第５のガスのうちのうち一以上のガスの各々は前記水素含有ガスとしてアンモニアガスを含むか、前記水素含有ガスとして水素ガスを含み且つ窒素ガスを含む、
請求項９〜１４の何れか一項に記載のプリコート方法。
【請求項１７】
前記第１のガス、前記第２のガス、前記第３のガス、前記第４のガス、及び前記第５のガスの各々に含まれる前記金属原料ガスは、四塩化チタンガスであり、
前記第１のガス、前記第２のガス、前記第３のガス、及び前記第５のガスの各々に含まれる前記水素含有ガスは、水素ガスであり、
前記第１の膜、前記第２の膜、前記第３の膜、及び前記第５の膜の各々はチタン膜であり、
前記第４のガスは前記水素含有ガスとしてアンモニアガスを含むか、前記水素含有ガスとして水素ガスを含み且つ窒素ガスを含む、
請求項９〜１４の何れか一項に記載のプリコート方法。
【請求項１８】
請求項１〜１７の何れか一項に記載のプリコート方法を実行することにより、前記チャンバ内の前記表面をプリコートする工程と、
プリコートする前記工程の実行後に、前記支持台上に基板を載置する工程と、
前記内部空間に前記金属原料ガス及び水素含有ガスを含む処理ガスを供給することにより、前記基板上に金属含有膜を形成する工程と、
を含む成膜方法。
【請求項１９】
請求項９〜１７の何れか一項に記載のプリコート方法を実行することにより、前記チャンバ内の前記表面をプリコートする工程と、
プリコートする前記工程の実行後に、前記支持台上に基板を載置する工程と、
前記内部空間に前記金属原料ガス及び水素含有ガスを含む処理ガスを供給することにより、前記基板上に金属含有膜を形成する工程と、
を含み、
第５の膜を形成する前記工程の実行中の前記支持台の温度は、前記金属含有膜を形成する前記工程の実行中の前記支持台の温度と同一である、
成膜方法。
【請求項２０】
前記処理ガスは不活性ガスを更に含み、金属含有膜を形成する前記工程では、前記内部空間の中で前記処理ガスのプラズマが生成される、請求項１８又は１９に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、プリコート方法及び成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板に対して成膜を行う前にチャンバ内の表面をプリコートすることが行われている。具体的には、基板上に形成されるべき膜を構成する材料と同じ材料を含む膜で、チャンバ内の表面がプリコートされる。プリコート方法については、例えば特許文献１〜３に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載されたプリコート方法では、チタン膜がチャンバ内の表面に形成され、チタン膜上に窒化チタン膜が形成される。特許文献２に記載されたプリコート方法では、二層の膜、例えばタングステンを含有する二層の膜が、チャンバ内の表面に形成される。特許文献３に記載された技術では、二層のチタン膜が、チャンバ内の表面に形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３２１５５８号公報
【特許文献２】特開２００７−２０１４０６号公報
【特許文献３】特開２０１０−６５３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板に対する成膜処理には、基板上のパーティクルの個数が少ないことが求められる。パーティクルは、プリコートされたチャンバ内の表面上の膜からも発生する。したがって、成膜処理後の基板上のパーティクルの個数を低減させることが可能なプリコート方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様において、チャンバ内の表面のためのプリコート方法が提供される。チャンバ内の表面は、チャンバ内の内部空間の中に設けられた基板用の支持台の表面を含む。プリコート方法は、（ｉ）内部空間に金属原料ガス及び水素含有ガスを含む第１のガスを供給することにより、チャンバ内の表面上に第１の膜を形成する工程と、（ｉｉ）内部空間に金属原料ガス及び水素含有ガスを含む第２のガスを供給することにより、第１の膜上に第２の膜を形成する工程と、（ｉｉｉ）内部空間に金属原料ガス及び水素含有ガスを含む第３のガスを供給することにより、第２の膜上に第３の膜を形成する工程と、を含む。第１のガス中の金属原料ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率である第１の比率は、第２の比率及び第３の比率よりも高い。第２の比率は、第２のガス中の金属原料ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率である。第３の比率は、第３のガス中の金属原料ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率である。第１のガス中の金属原料ガスの流量は、第２のガス中の金属原料ガスの流量及び第３のガス中の金属原料ガスの流量よりも少ない。
【０００７】
一態様に係るプリコート方法では、第１〜第３の膜を含む金属含有多層膜でチャンバ内の表面がプリコートされる。このプリコート方法では、第１の膜の形成のために、第１のガスが用いられる。第１のガス中の金属原料ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率、即ち第１の比率は比較的高い。また、第１のガス中の金属原料ガスの流量は比較的少ない。したがって、第１のガスは高い還元力を有する。この第１のガスから形成される第１の膜が、第２の膜とチャンバ内の表面との間に介在するので、本方法によって形成される金属含有多層膜は、チャンバ内の表面に対して高い密着性を有する。故に、後に基板に対して成膜処理が行われても、金属含有多層膜からのパーティクルの発生が抑制され、基板上のパーティクルの個数が少なくなる。
【０００８】
一実施形態では、第３の比率は第２の比率よりも低く、第３のガス中の金属原料ガスの流量は、第２のガス中の金属原料ガスの流量以上であることが好ましい。混合ガス中の金属原料ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率が大きく、当該混合ガス中の金属原料ガスの流量が少ない場合には、チャンバ内の表面に対する膜のカバレッジ性が低くなる。これは、内部空間の中で金属原料ガスが行き渡る前に金属原料が分解されるからである。この実施形態では、第３のガス中の金属原料ガスの流量に対して水素含有ガスの流量が比較的低く、且つ、第３のガス中の金属原料ガスの流量が比較的多いので、チャンバ内の表面に対する金属含有多層膜のカバレッジ性が高められる。なお、別の実施形態では、第３の比率は、第２の比率よりも低く、第３のガス中の金属原料ガスの流量は、第２のガス中の金属原料ガスの流量よりも少なくてもよい。
【０００９】
一実施形態では、第１の膜を形成する工程の実行中の内部空間の中の圧力は、第２の膜を形成する工程の実行中の内部空間の中の圧力よりも低いことが好ましい。第２の膜を形成する工程の実行中の内部空間の中の圧力は、第３の膜を形成する工程の実行中の内部空間の中の圧力以上であってもよい。内部空間の中の圧力が低い場合には、形成される膜中の不純物の量が少なくなる。内部空間の中の圧力が高い場合には、膜の成長速度が高くなる。したがって、この実施形態によれば、第１の膜中の不純物の濃度が低くなるので、金属含有多層膜の密着性が更に高くなる。また、金属含有多層膜の成長速度が高くなる。なお、別の実施形態では、第１の膜を形成する工程の実行中の内部空間の中の圧力は、第２の膜を形成する工程の実行中の内部空間の中の圧力よりも低く、第２の膜を形成する工程の実行中の内部空間の中の圧力は、第３の膜を形成する工程の実行中の内部空間の中の圧力よりも低くてもよい。
【００１０】
一実施形態において、第１のガス、第２のガス、及び第３のガスの各々に含まれる金属原料ガスは、四塩化チタンガスである。第１のガス、第２のガス、及び第３のガスのうち一以上のガスの各々に含まれる水素含有ガスは、水素ガスである。四塩化チタンガスと水素ガスからチタン膜が形成される。この実施形態では、第１〜第３の膜のうち一以上の膜として、チタン膜が形成される。
【００１１】
一実施形態において、第１のガス、第２のガス、及び第３のガスの各々に含まれる金属原料ガスは、四塩化チタンガスである。第１のガス、第２のガス、及び、第３のガスのうち一以上のガスの各々は水素含有ガスとしてアンモニアガスを含むか、水素含有ガスとして水素ガスを含み且つ窒素ガスを含む。この実施形態では、第１〜第３の膜のうち一以上の膜として、窒化チタン膜が形成される。チャンバ内の表面上に形成された金属含有多層膜が窒化チタン膜を含む場合には、後の成膜処理において基板に対するチタン含有膜の成膜速度が高くなる。
【００１２】
一実施形態において、第１のガスは不活性ガスを更に含み、第１の膜を形成する工程では内部空間の中で第１のガスのプラズマが生成される。第２のガスは不活性ガスを更に含み、第２の膜を形成する工程では内部空間の中で第２のガスのプラズマが生成されている。第３のガスは不活性ガスを更に含み、第３の膜を形成する工程では内部空間の中で第３のガスのプラズマが生成される。
【００１３】
一実施形態において、プリコート方法は、（ｉｖ）内部空間に金属原料ガス及び水素含有ガスを含む第４のガスを供給することにより、第３の膜上に第４の膜を形成する工程と、（ｖ）内部空間に金属原料ガス及び水素含有ガスを含む第５のガスを供給することにより、第４の膜上に第５の膜を形成する工程と、を更に含む。第１の比率は、第４の比率及び第５の比率よりも高い。第４の比率は、第４のガス中の金属原料ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率である。第５の比率は、第５のガス中の金属原料ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率である。第１のガス中の金属原料ガスの流量は、第４のガス中の金属原料ガスの流量及び第５のガス中の金属原料ガスの流量よりも少ない。この実施形態によれば、第１〜第５の膜を含み、チャンバ内の表面に対して高い密着性を有する金属含有多層膜が得られる。
【００１４】
一実施形態において、第３の膜を形成する工程の実行中の内部空間の中の圧力は、第４の膜を形成する工程の実行中の内部空間の中の圧力以下であることが好ましく、第４の膜を形成する工程の実行中の内部空間の中の圧力は、第５の膜を形成する工程の実行中の内部空間の中の圧力よりも高いことが好ましい。なお、別の実施形態では、第３の膜を形成する工程の実行中の内部空間の中の圧力は、第４の膜を形成する工程の実行中の内部空間の中の圧力よりも高くてもよく、第４の膜を形成する工程の実行中の内部空間の中の圧力は、第５の膜を形成する工程の実行中の内部空間の中の圧力よりも高くてもよい。
【００１５】
一実施形態では、第４のガスは不活性ガスを更に含み、第４の膜を形成する工程では内部空間の中で第４のガスのプラズマが生成される。第５のガスは不活性ガスを更に含み、第５の膜を形成する工程では内部空間の中で第５のガスのプラズマが生成される。
【００１６】
一実施形態において、第１の膜を形成する工程における支持台の温度、第２の膜を形成する工程における支持台の温度、及び第３の膜を形成する工程における支持台の温度は、第４の膜を形成する工程における支持台の温度及び第５の膜を形成する工程における支持台の温度よりも高い。成膜時の温度が高い場合には、チャンバ内の表面に対する膜の密着性が高くなる。したがって、この実施形態によれば、チャンバ内の表面に対する金属含有多層膜の密着性が更に高くなる。第１の膜を形成する工程における支持台の温度及び第２の膜を形成する工程における支持台の温度は、第３の膜を形成する工程における支持台の温度よりも高くてもよい。
【００１７】
一実施形態において、第１のガス、第２のガス、第３のガス、第４のガス、及び第５のガスの各々に含まれる金属原料ガスは、四塩化チタンガスである。第１のガス、第２のガス、第３のガス、第４のガス、及び第５のガスのうち一以上のガスの各々に含まれる水素含有ガスは、水素ガスである。四塩化チタンガスと水素ガスからチタン膜が形成される。この実施形態では、第１〜第５の膜のうち一以上の膜として、チタン膜が形成される。
【００１８】
一実施形態において、第１のガス、第２のガス、第３のガス、第４のガス、及び第５のガスの各々に含まれる金属原料ガスは、四塩化チタンガスである。第１のガス、第２のガス、第３のガス、第４のガス、及び第５のガスのうちのうち一以上のガスの各々は水素含有ガスとしてアンモニアガスを含むか、水素含有ガスとして水素ガスを含み且つ窒素ガスを含む。この実施形態では、第１〜第５の膜のうち一以上の膜として、窒化チタン膜が形成される。チャンバ内の表面上に形成された金属含有多層膜が窒化チタン膜を含む場合には、後の成膜処理において基板に対するチタン含有膜の成膜速度が高くなる。
【００１９】
一実施形態において、第１のガス、第２のガス、第３のガス、第４のガス、及び第５のガスの各々に含まれる金属原料ガスは、四塩化チタンガスである。第１のガス、第２のガス、第３のガス、及び第５のガスの各々に含まれる水素含有ガスは、水素ガスである。第１の膜、第２の膜、第３の膜、及び第５の膜の各々はチタン膜である。第４のガスは水素含有ガスとしてアンモニアガスを含むか、水素含有ガスとして水素ガスを含み且つ窒素ガスを含む。この実施形態では、第４の膜として窒化チタン膜が形成される。チャンバ内の表面上に形成された金属含有多層膜が窒化チタン膜を含む場合には、後の成膜処理において基板に対するチタン含有膜の成膜速度が高くなる。
【００２０】
別の態様においては成膜方法が提供される。成膜方法は、上述した一態様又は種々の実施形態のうち何れかのプリコート方法を実行することにより、チャンバ内の表面をプリコートする工程と、プリコートする工程の実行後に、支持台上に基板を載置する工程と、内部空間に金属原料ガス及び水素含有ガスを含む処理ガスを供給することにより、基板上に金属含有膜を形成する工程と、含む。この実施形態によれば、密着性の高い金属含有多層膜でチャンバ内の表面がプリコートされた後に、金属含有膜の成膜処理が基板に対して行われる。したがって、成膜処理後の基板上のパーティクルの個数が低減される。
【００２１】
更に別の態様においては成膜方法が提供される。成膜方法は、第１〜第５の膜を形成する上述の実施形態のうち何れかのプリコート方法を実行することにより、チャンバ内の表面をプリコートする工程と、プリコートする工程の実行後に、支持台上に基板を載置する工程と、内部空間に金属原料ガス及び水素含有ガスを含む処理ガスを供給することにより、基板上に金属含有膜を形成する工程と、を含む。第５の膜を形成する工程の実行中の支持台の温度は、金属含有膜を形成する工程の実行中の支持台の温度と同一であることが好ましい。この実施形態によれば、密着性の高い金属含有多層膜でチャンバ内の表面がプリコートされた後に、金属含有膜の成膜処理が基板に対して行われる。したがって、成膜処理後の基板上のパーティクルの個数が低減される。また、金属含有多層膜の表面を構成する第５の膜の形成時の支持台の温度が、基板に対する成膜処理の実行時の支持台の温度と同じであるので、第５の膜は基板上の金属含有膜と同様の膜質を有する。したがって、安定した膜質を有する金属含有膜を基板上に形成することが可能となる。
【００２２】
一実施形態において、処理ガスは不活性ガスを更に含み、金属含有膜を形成する工程では、内部空間の中で処理ガスのプラズマが生成される。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、成膜処理後の基板上のパーティクルの個数を低減させることが可能なプリコート方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一実施形態に係るプリコート方法を示す流れ図である。
【図２】図１に示すプリコート方法を適用することが可能な成膜装置を概略的に示す図である。
【図３】一実施形態のプリコート方法によってチャンバ内の表面上に形成される金属含有多層膜の一部拡大断面図である。
【図４】図１に示すプリコート方法に関連するタイミングチャートである。
【図５】一実施形態に係る成膜方法を示す流れ図である。
【図６】図５に示す成膜方法の実行中の支持台の温度のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００２６】
図１は、一実施形態に係るプリコート方法を示す流れ図である。図１に示すプリコート方法（以下、「方法ＭＰ」という）は、成膜装置のチャンバ内の表面を金属含有多層膜でプリコートするために実行される。方法ＭＰにおいて形成される金属含有多層膜は、三つ以上の膜を含んでいる。一実施形態では、金属含有多層膜の第１〜第３の膜を形成するために、方法ＭＰは、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、及び工程ＳＴ３を含む。方法ＭＰにおいて形成される金属含有多層膜は、第１〜第３の膜に加えて、更に一つ以上の膜を含んでいてもよい。方法ＭＰにおいて形成される金属含有多層膜は、例えば五つの膜を含んでいてもよい。この場合に、方法ＭＰは、金属含有多層膜の第１〜第５の膜を形成するために、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、工程ＳＴ３、工程ＳＴ４、及び工程ＳＴ５を含む。
【００２７】
図２は、図１に示すプリコート方法を適用することが可能な成膜装置を概略的に示す図である。図２においては、成膜装置１０の断面構造が示されている。成膜装置１０は、プラズマＣＶＤ法によって、金属含有膜を基板上に形成するように構成されている。成膜装置１０は、チャンバ１２を備えている。チャンバ１２は、その中に内部空間ＩＳを提供している。内部空間ＩＳは、処理領域ＩＳＡ及び排気領域ＩＳＢを含んでいる。
【００２８】
チャンバ１２は、チャンバ本体１４、下部容器１６、及び上部電極１８を含んでいる。チャンバ本体１４は、略円筒形状を有している。チャンバ本体１４は、アルミニウムといった導体から形成されており、接地されている。チャンバ本体１４は、その中に処理領域ＩＳＡを提供している。チャンバ本体１４は、その上部及び底部の双方において開口している。チャンバ本体１４の側面には、通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、内部空間ＩＳとチャンバ１２の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。この通路１２ｐを開閉することが可能であるように、ゲートバルブ１２ｇがチャンバ本体１４の側壁に沿って設けられている。
【００２９】
下部容器１６は、チャンバ本体１４の底部に結合されている。下部容器１６は、略円筒形状を有しており、チャンバ本体１４の底部に対して下方に突出するように延在している。下部容器１６は、アルミニウムといった導体から形成されており、接地されている。下部容器１６は、その中に排気領域ＩＳＢを提供している。排気領域ＩＳＢは、処理領域ＩＳＡに連続している。排気領域ＩＳＢには、排気管２２が接続されている。
【００３０】
排気管２２には、圧力調整器２３を介して排気装置２４が接続されている。圧力調整器２３は、圧力調整バルブ等を備える。圧力調整バルブは、例えばバタフライバルブである。排気装置２４は、ターボ分子ポンプ、ドライポンプといった一以上の減圧ポンプを含んでいる。
【００３１】
内部空間ＩＳ（処理領域ＩＳＡ）の中には、基板用の支持台２６が設けられている。支持台２６の上面の上には、基板Ｗが略水平に載置される。基板Ｗは、ウエハのように略円盤形状を有し得る。支持台２６は、基板Ｗを支持するように構成されている。支持台２６は、支持部材２７によって支持されている。支持台２６は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）といったセラミックスから形成されている。支持台２６は、ニッケルといった金属材料から形成されていてもよい。支持台２６の周縁部上には、ガイドリング２８が設けられている。ガイドリング２８は、基板Ｗをガイドする部材である。ガイドリング２８の代わりに、くぼみが支持台２６に形成されていてもよい。このくぼみは、基板Ｗと略同じ大きさ及び形状を有する。ガイドリング２８は、設けられていなくてもよい。
【００３２】
支持台２６の中には、下部電極３０が設けられている。下部電極３０は、接地されている。支持台２６の中、且つ、下部電極３０の下方には、加熱機構３２が設けられている。加熱機構３２には、制御部１００からの制御信号に基づいて電源から電力が供給される。加熱機構３２に電力が供給されると、加熱機構３２は発熱し、支持台２６上に載置された基板Ｗを加熱する。なお、支持台２６の全体が金属によって構成されている場合には、支持台２６の全体が下部電極として機能するので、下部電極３０は支持台２６内に設けられていなくてもよい。
【００３３】
成膜装置１０は、複数のリフトピン３４を更に備えている。リフトピン３４の本数は、三本以上である。複数のリフトピン３４は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）といったセラミックス又は石英から形成され得る。複数のリフトピン３４は、支持体３５によって支持されており、支持体３５から上方に延在している。支持体３５は、軸３６によって支持されている。軸３６は、支持体３５から下方に延びて、チャンバ１２の外部で駆動装置３８に接続されている。
【００３４】
駆動装置３８は、例えば、下部容器１６の下方に配置されている。下部容器１６の底部には、開口１６ａが形成されている。軸３６は、開口１６ａを通って、下部容器１６の下方に延びている。下部容器１６と駆動装置３８との間には、ベローズ３７が設けられている。ベローズ３７は、開口１６ａを閉じている。
【００３５】
駆動装置３８は、軸３６及び支持体３５を介して、複数のリフトピン３４を上下に移動させるように構成されている。支持台２６には、複数の貫通孔が形成されている。複数のリフトピン３４は、支持台２６の複数の貫通孔を通って、上下に移動可能である。複数のリフトピン３４は、それらの上下動によって、支持台２６と当該複数のリフトピン３４の先端との間で基板Ｗを受け渡す。具体的に、複数のリフトピン３４の先端が支持台２６の上面に対して突き出されている場合には、基板Ｗは、支持台２６から離れて、複数のリフトピン３４の先端によって支持される。一方、複数のリフトピン３４の先端が支持台２６の上面に対して下方に位置する場合には、基板Ｗは支持台２６によって支持される。
【００３６】
上部電極１８は、支持台２６の上方に設けられている。上部電極１８は、チャンバ本体１４の上部の開口を閉じるように設けられている。上部電極１８とチャンバ本体１４との間には部材４０が介在している。部材４０は、絶縁性を有している。
【００３７】
上部電極１８は、ガスシャワーを構成している。上部電極１８の中には、ガス拡散室１８ｄが設けられている。上部電極１８は、複数のガス孔１８ｈを提供している。複数のガス孔１８ｈは、ガス拡散室１８ｄから上部電極１８の下面まで延在して、内部空間ＩＳに繋がっている。ガス拡散室１８ｄ内のガスは、複数のガス孔１８ｈから内部空間ＩＳ（処理領域ＩＳＡ）に導入される。
【００３８】
上部電極１８の中には、加熱機構４２が設けられている。加熱機構４２は、例えば、ガス拡散室１８ｄの上方に設けられている。加熱機構４２には、制御部１００からの制御信号に基づいて電源から電力が供給される。加熱機構４２に電力が供給されると、加熱機構４２は発熱し、ガス拡散室１８ｄの中のガスが加熱される。
【００３９】
ガス拡散室１８ｄには、ガス管４４が接続されている。ガス管４４の上流側には、ガス供給部４６が接続されている。ガス供給部４６は、ガスソース群４６ｓ、バルブ群４６ａ、流量制御器群４６ｂ、及びバルブ群４６ｃを含んでいる。ガスソース群４６ｓは、バルブ群４６ａ、流量制御器群４６ｂ、及びバルブ群４６ｃを介してガス管４４に接続されている。ガスソース群４６ｓは、複数のガスソース、即ち、方法ＭＰ及び後述する成膜方法ＭＤにおいて用いられる複数のガスのソースを含んでいる。バルブ群４６ａ及びバルブ群４６ｃの各々は、複数のバルブを含んでいる。流量制御器群４６ｂは、複数の流量制御器を含んでいる。複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４６ｓの複数のガスソースの各々は、バルブ群４６ａの対応のバルブ、流量制御器群４６ｂの対応の流量制御器、及びバルブ群４６ｃの対応のバルブを介してガス管４４に接続されている。なお、後述する金属原料ガスと他のプロセスガスとの反応性が高い場合には、これらガスの各々は、独立した経路を介してガス拡散室１８ｄに供給されてもよい。
【００４０】
上部電極１８には、整合器５２を介して高周波電源５０が接続されている。高周波電源５０は、上部電極１８に対して高周波を供給するように構成されている。高周波は、例えば１００［ｋＨｚ］〜３［ＧＨｚ］の周波数を有し、１０［Ｗ］〜５０００［Ｗ］の電力を有する。整合器５２は、高周波電源５０の出力インピーダンスと負荷側（上部電極１８側）のインピーダンスを整合させるための回路を有している。
【００４１】
成膜装置１０では、ガスソース群４６ｓのうち選択された一以上のガスソースからのガスが内部空間ＩＳに供給される。また、上部電極１８に高周波が供給されて、上部電極１８と下部電極３０との間で高周波電界が発生する。発生した高周波電界によって、内部空間ＩＳの中でガスが励起され、プラズマが生成される。その結果、基板Ｗ上に膜が形成される。或いは、チャンバ１２内の表面がプリコートされる。
【００４２】
成膜装置１０は、制御部１００を更に備える。制御部１００は、コンピュータ装置であることができ、ＣＰＵといったプロセッサ、メモリといった記憶装置、キーボードといった入力装置、信号の入出力インターフェイス等を備え得る。制御部１００のプロセッサは、記憶装置に記憶されている制御プログラムを実行し、記憶装置に記憶されているレシピデータに従って、成膜装置１０の各部を制御する。制御部１００による制御によって、成膜装置１０は方法ＭＰ及び成膜方法ＭＤを実行することができる。
【００４３】
再び図１を参照し、成膜装置１０に適用される場合を例として、方法ＭＰについて詳細に説明する。以下の説明では、図１と共に、図３を参照する。図３は、一実施形態のプリコート方法によってチャンバ内の表面上に形成される金属含有多層膜の一部拡大断面図である。
【００４４】
方法ＭＰでは、まず、工程ＳＴ１が実行される。工程ＳＴ１では、図３に示すように、チャンバ１２内の表面１２ｓ上に第１の膜Ｆ１が形成される。表面１２ｓは、内部空間ＩＳを画成する面及び内部空間ＩＳの中に設けられている部品の表面を含む。一実施形態において、表面１２ｓは、チャンバ本体１４の内壁面、即ち処理領域ＩＳＡを画成する面、下部容器１６の内壁面、即ち排気領域ＩＳＢを画成する面、上部電極１８の下面、部材４０の下面を含む。表面１２ｓは、支持台２６の表面を更に含む。また、一実施形態において、表面１２ｓは、複数のガス孔１８ｈを画成する面を含む。第１の膜Ｆ１は、金属を含有する膜である。第１の膜Ｆ１中の金属は、成膜方法ＭＤにおいて基板Ｗ上に形成される金属含有膜を構成する金属と同じ金属であってもよい。
【００４５】
工程ＳＴ１では、ガス供給部４６から内部空間ＩＳに第１のガスが供給される。第１のガスは、金属原料ガス及び水素含有ガスを含む。金属原料ガスを構成する金属原料は、金属を含む。この金属は、成膜方法ＭＤにおいて基板Ｗ上に形成される金属含有膜を構成する金属と同じ金属である。この金属は、例えばチタン又はタングステンである。金属原料ガスは、ハロゲン化金属ガスであり得る。ハロゲン化金属ガスは、例えば、四塩化チタンガス（ＴｉＣｌ４ガス）、六フッ化タングステンガス（ＷＦ６ガス）、五塩化タングステンガス（ＷＣｌ５ガス）、又は六塩化タングステンガス（ＷＣｌ６ガス）である。第１のガス中の水素含有ガスは、水素ガス（Ｈ２ガス）又はアンモニアガス（ＮＨ３ガス）である。一実施形態では、第１のガスは不活性ガスを更に含む。不活性ガスは、希ガス、又はＮ２ガスであり得る。
【００４６】
工程ＳＴ１では、第１のガスに含まれる各ガスの流量が指定された流量に設定されるよう、流量制御器群４６ｂの対応の流量制御器が制御される。また、工程ＳＴ１では、内部空間ＩＳの中の圧力が指定された圧力に設定されるよう、圧力調整器２３及び排気装置２４が制御される。一実施形態の工程ＳＴ１では、高周波電源５０から上部電極１８に高周波が供給され、内部空間ＩＳの中で第１のガスのプラズマが生成される。工程ＳＴ１では、第１のガス中の金属原料ガスを構成する金属原料が還元され、当該金属原料中の金属を含む第１の膜Ｆ１がチャンバ１２内の表面１２ｓ上に形成される。
【００４７】
続く工程ＳＴ２では、図３に示すように、第１の膜Ｆ１上に第２の膜Ｆ２が形成される。第２の膜Ｆ２は、金属を含有する膜である。第２の膜Ｆ２中の金属は、成膜方法ＭＤにおいて基板Ｗ上に形成される金属含有膜を構成する金属と同じ金属であってもよい。工程ＳＴ２では、ガス供給部４６から内部空間ＩＳに第２のガスが供給される。第２のガスは、金属原料ガス及び水素含有ガスを含む。第２のガス中の金属原料ガスは、第１のガス中の金属原料ガスと同じガスであってもよい。第２のガス中の水素含有ガスは、水素ガス（Ｈ２ガス）又はアンモニアガス（ＮＨ３ガス）である。一実施形態では、第２のガスは不活性ガスを更に含む。不活性ガスは、希ガス、又はＮ２ガスであり得る。
【００４８】
工程ＳＴ２では、第２のガスに含まれる各ガスの流量が指定された流量に設定されるよう、流量制御器群４６ｂの対応の流量制御器が制御される。また、工程ＳＴ２では、内部空間ＩＳの中の圧力が指定された圧力に設定されるよう、圧力調整器２３及び排気装置２４が制御される。一実施形態の工程ＳＴ２では、高周波電源５０から上部電極１８に高周波が供給され、内部空間ＩＳの中で第２のガスのプラズマが生成される。工程ＳＴ２では、第２のガス中の金属原料ガスを構成する金属原料が還元され、当該金属原料中の金属を含む第２の膜Ｆ２が第１の膜Ｆ１上に形成される。
【００４９】
続く工程ＳＴ３では、図３に示すように、第２の膜Ｆ２上に第３の膜Ｆ３が形成される。第３の膜Ｆ３は、金属を含有する膜である。第３の膜Ｆ３中の金属は、成膜方法ＭＤにおいて基板Ｗ上に形成される金属含有膜を構成する金属と同じ金属であってもよい。工程ＳＴ３では、ガス供給部４６から内部空間ＩＳに第３のガスが供給される。第３のガスは、金属原料ガス及び水素含有ガスを含む。第３のガス中の金属原料ガスは、第１のガス中の金属原料ガスと同じガスであってもよい。第３のガス中の水素含有ガスは、水素ガス（Ｈ２ガス）又はアンモニアガス（ＮＨ３ガス）である。一実施形態では、第３のガスは不活性ガスを更に含む。不活性ガスは、希ガス、又はＮ２ガスであり得る。
【００５０】
工程ＳＴ３では、第３のガスに含まれる各ガスの流量が指定された流量に設定されるよう、流量制御器群４６ｂの対応の流量制御器が制御される。また、工程ＳＴ３では、内部空間ＩＳの中の圧力が指定された圧力に設定されるよう、圧力調整器２３及び排気装置２４が制御される。一実施形態の工程ＳＴ３では、高周波電源５０から上部電極１８に高周波が供給され、内部空間ＩＳの中で第３のガスのプラズマが生成される。工程ＳＴ３では、第３のガス中の金属原料ガスを構成する金属原料が還元され、当該金属原料中の金属を含む第３の膜Ｆ３が第２の膜Ｆ２上に形成される。
【００５１】
一実施形態では、次いで、工程ＳＴ４が実行される。工程ＳＴ４では、図３に示すように、第３の膜Ｆ３上に第４の膜Ｆ４が形成される。第４の膜Ｆ４は、金属を含有する膜である。第４の膜Ｆ４中の金属は、成膜方法ＭＤにおいて基板Ｗ上に形成される金属含有膜を構成する金属と同じ金属であってもよい。工程ＳＴ４では、ガス供給部４６から内部空間ＩＳに第４のガスが供給される。第４のガスは、金属原料ガス及び水素含有ガスを含む。第４のガス中の金属原料ガスは、第１のガス中の金属原料ガスと同じガスであってもよい。第４のガス中の水素含有ガスは、水素ガス（Ｈ２ガス）又はアンモニアガス（ＮＨ３ガス）である。一実施形態では、第４のガスは不活性ガスを更に含む。不活性ガスは、希ガス、又はＮ２ガスであり得る。
【００５２】
工程ＳＴ４では、第４のガスに含まれる各ガスの流量が指定された流量に設定されるよう、流量制御器群４６ｂの対応の流量制御器が制御される。また、工程ＳＴ４では、内部空間ＩＳの中の圧力が指定された圧力に設定されるよう、圧力調整器２３及び排気装置２４が制御される。一実施形態の工程ＳＴ４では、高周波電源５０から上部電極１８に高周波が供給され、内部空間ＩＳの中で第４のガスのプラズマが生成される。工程ＳＴ４では、第４のガス中の金属原料ガスを構成する金属原料が還元され、当該金属原料中の金属を含む第４の膜Ｆ４が第３の膜Ｆ３上に形成される。
【００５３】
一実施形態では、次いで、工程ＳＴ５が実行される。工程ＳＴ５では、図３に示すように、第４の膜Ｆ４上に第５の膜Ｆ５が形成される。第５の膜Ｆ５は、金属を含有する膜である。第５の膜Ｆ５中の金属は、成膜方法ＭＤにおいて基板Ｗ上に形成される金属含有膜を構成する金属と同じ金属であってもよい。工程ＳＴ５では、ガス供給部４６から内部空間ＩＳに第５のガスが供給される。第５のガスは、金属原料ガス及び水素含有ガスを含む。第５のガス中の金属原料ガスは、第１のガス中の金属原料ガスと同じガスであってもよい。第５のガス中の水素含有ガスは、水素ガス（Ｈ２ガス）又はアンモニアガス（ＮＨ３ガス）である。一実施形態では、第５のガスは不活性ガスを更に含む。不活性ガスは、希ガス、又はＮ２ガスであり得る。
【００５４】
工程ＳＴ５では、第５のガスに含まれる各ガスの流量が指定された流量に設定されるよう、流量制御器群４６ｂの対応の流量制御器が制御される。また、工程ＳＴ５では、内部空間ＩＳの中の圧力が指定された圧力に設定されるよう、圧力調整器２３及び排気装置２４が制御される。一実施形態の工程ＳＴ５では、高周波電源５０から上部電極１８に高周波が供給され、内部空間ＩＳの中で第５のガスのプラズマが生成される。工程ＳＴ５では、第５のガス中の金属原料ガスを構成する金属原料が還元され、当該金属原料中の金属を含む第５の膜Ｆ５が第４の膜Ｆ４上に形成される。
【００５５】
上述したように、方法ＭＰによって形成される金属多層膜（以下、「多層膜ＭＬ」という）は、少なくとも三つの膜を含む。一実施形態では、多層膜ＭＬは、第１の膜Ｆ１、第２の膜Ｆ２、及び第３の膜Ｆ３を含む。したがって、方法ＭＰは、少なくとも工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、及び工程ＳＴ３を含む。第１〜第３の膜の各々は、例えばチタン膜又は窒化チタン膜である。第１〜第３の膜の全てが、チタン膜であってもよく、或いは、窒化チタン膜であってもよい。
【００５６】
一実施形態において、第１のガス、第２のガス、及び第３のガスの各々に含まれる金属原料ガスは、四塩化チタンガス（ＴｉＣｌ４ガス）である。また、第１のガス、第２のガス、及び第３のガスのうち一以上のガスの各々に含まれる水素含有ガスは、水素ガス（Ｈ２ガス）である。この実施形態では、四塩化チタンが水素によって還元されて、チタン膜が形成される。したがって、第１の膜Ｆ１、第２の膜Ｆ２、及び第３の膜Ｆ３のうち一以上の膜として、チタン膜が形成される。
【００５７】
一実施形態において、第１のガス、第２のガス、及び第３のガスの各々に含まれる金属原料ガスは、四塩化チタンガス（ＴｉＣｌ４ガス）である。また、第１のガス、第２のガス、及び、第３のガスのうち一以上のガスの各々は、水素含有ガスとしてアンモニアガス（ＮＨ３ガス）を含むか、水素含有ガスとして水素ガス（Ｈ２ガス）を含み且つ窒素ガス（Ｎ２ガス）を含む。この実施形態では、第１の膜Ｆ１、第２の膜Ｆ２、及び第３の膜Ｆ３のうち一以上の膜として、窒化チタン膜が形成される。チャンバ１２内の表面１２ｓ上に形成された多層膜ＭＬが窒化チタン膜を含む場合には、後に実行される成膜処理（例えば、後述する工程ＳＴＣの成膜処理）において、基板Ｗに対するチタン含有膜の成膜速度が高くなる。
【００５８】
一実施形態では、多層膜ＭＬは、上述の第１の膜Ｆ１、第２の膜Ｆ２、第３の膜Ｆ３、第４の膜Ｆ４、及び第５の膜Ｆ５を含む。したがって、この実施形態では、方法ＭＰは、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、工程ＳＴ３、工程ＳＴ４、及び工程ＳＴ５を含む。第１の膜Ｆ１、第２の膜Ｆ２、第３の膜Ｆ３、第４の膜Ｆ４、及び第５の膜Ｆ５の各々は、例えばチタン膜又は窒化チタン膜である。第１の膜Ｆ１、第２の膜Ｆ２、第３の膜Ｆ３、第４の膜Ｆ４、及び第５の膜Ｆ５の全てが、チタン膜であってもよく、或いは、窒化チタン膜であってもよい。
【００５９】
一実施形態において、第１のガス、第２のガス、第３のガス、第４のガス、及び第５のガスの各々に含まれる金属原料ガスは、四塩化チタンガス（ＴｉＣｌ４ガス）である。第１のガス、第２のガス、第３のガス、第４のガス、及び第５のガスのうち一以上のガスの各々に含まれる水素含有ガスは、水素ガス（Ｈ２ガス）である。四塩化チタンガスと水素ガスからチタン膜が形成される。この実施形態では、四塩化チタンが水素によって還元されて、チタン膜が形成される。したがって、この実施形態では、第１の膜Ｆ１、第２の膜Ｆ２、第３の膜Ｆ３、第４の膜Ｆ４、及び第５の膜Ｆ５のうち一以上の膜として、チタン膜が形成される。
【００６０】
一実施形態において、第１のガス、第２のガス、第３のガス、第４のガス、及び第５のガスの各々に含まれる金属原料ガスは、四塩化チタンガス（ＴｉＣｌ４ガス）である。第１のガス、第２のガス、第３のガス、第４のガス、及び第５のガスのうちのうち一以上のガスの各々は、水素含有ガスとしてアンモニアガス（ＮＨ３ガス）を含むか、水素含有ガスとして水素ガス（Ｈ２ガス）を含み且つ窒素ガス（Ｎ２ガス）を含む。この実施形態では、第１の膜Ｆ１、第２の膜Ｆ２、第３の膜Ｆ３、第４の膜Ｆ４、及び第５の膜Ｆ５のうち一以上の膜として、窒化チタン膜が形成される。チャンバ１２内の表面１２ｓ上に形成された多層膜ＭＬが窒化チタン膜を含む場合には、後に実行される成膜処理（例えば、後述する工程ＳＴＣの成膜処理）において、基板Ｗに対するチタン含有膜の成膜速度が高くなる。
【００６１】
一例において、第１の膜Ｆ１、第２の膜Ｆ２、第３の膜Ｆ３、及び第５の膜Ｆ５はチタン膜であり、第４の膜Ｆ４は窒化チタン膜である。この例では、第１〜第５のガスの各々に含まれる金属原料ガスは、四塩化チタンガス（ＴｉＣｌ４ガス）である。また、第１のガス、第２のガス、第３のガス、及び第５のガスの各々に含まれる水素含有ガスは、水素ガス（Ｈ２ガス）である。また、第４のガスは、水素含有ガスとしてアンモニアガス（ＮＨ３ガス）を含むか、水素含有ガスとして水素ガス（Ｈ２ガス）を含み且つ窒素ガス（Ｎ２ガス）を含む。
【００６２】
以下、図４を参照する。図４は、図１に示すプリコート方法に関連するタイミングチャートである。図４において、「比率」は、方法ＭＰの各工程で用いられるガス中の金属原料有ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率、即ち、（水素含有ガスの流量）／（金属原料ガスの流量）を表している。図４において、「金属原料ガスの流量」は、方法ＭＰの各工程で用いられるガス中の金属原料ガスの流量を表している。図４において、「内部空間の中の圧力」は、方法ＭＰの実行中の内部空間ＩＳの中の圧力（即ちチャンバ１２内の圧力）を示している。また、図４において、「支持台の温度」は、方法ＭＰの実行中の支持台２６の温度を示している。
【００６３】
図４に示すように、方法ＭＰでは、第１のガス中の金属原料ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率である第１の比率が、第２の比率及び第３の比率よりも高い比率に設定される。第２の比率は、第２のガス中の金属原料ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率である。第３の比率は、第３のガス中の金属原料ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率である。また、方法ＭＰでは、第１のガス中の金属原料ガスの流量は、第２のガス中の金属原料ガスの流量及び第３のガス中の金属原料ガスの流量よりも少ない流量に設定される。したがって、第１のガスは高い還元力を有する。この第１のガスから形成される第１の膜Ｆ１が、第２の膜Ｆ２とチャンバ内の表面との間に介在するので、方法ＭＰによって形成される多層膜ＭＬは、チャンバ１２内の表面１２ｓに対して高い密着性を有する。故に、後に基板Ｗに対して成膜処理（例えば、後述する工程ＳＴＣの成膜処理）が行われても、多層膜ＭＬからのパーティクルの発生が抑制され、基板Ｗ上のパーティクルの個数が少なくなる。なお、金属原料ガスとしてＴｉＣｌ４ガスが用いられる場合には、工程ＳＴ１で用いられる第１のガス中のＴｉＣｌ４ガスの流量は、工程ＳＴ２で用いられる第２のガス中のＴｉＣｌ４ガスの流量の１／２以下である。
【００６４】
一実施形態では、図３に示すように、第３の比率、即ち工程ＳＴ３の実行中の上述の比率は、第２の比率、即ち工程ＳＴ２の実行中の上述の比率よりも低い値に設定される。また、第３のガス中の金属原料ガスの流量は、第２のガス中の金属原料ガスの流量以上の流量に設定される。混合ガス中の金属原料ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率が大きく、当該混合ガス中の金属原料ガスの流量が少ない場合には、チャンバ１２内の表面１２ｓに対する膜のカバレッジ性が低くなる。これは、内部空間ＩＳの中で金属原料ガスが行き渡る前に金属原料が分解されるからである。この実施形態では、第３の比率が比較的低く、且つ、第３のガス中の金属原料ガスの流量が比較的多いので、チャンバ１２内の表面１２ｓに対する多層膜ＭＬのカバレッジ性が高められる。なお、第３のガス中の金属原料ガスの流量は第２のガス中の金属原料ガスの流量よりも少なくてもよいが、第３のガス中の金属原料ガスの流量が第２のガス中の金属原料ガスの流量以上である方が、カバレッジ性は高くなる。
【００６５】
一実施形態では、図３に示すように、工程ＳＴ１の実行中の内部空間ＩＳの中の圧力は、工程ＳＴ２の実行中の内部空間ＩＳの中の圧力よりも低い圧力に設定される。また、工程ＳＴ２の実行中の内部空間ＩＳの中の圧力は、工程ＳＴ３の実行中の内部空間ＩＳの中の圧力以上の圧力に設定される。内部空間ＩＳの中の圧力が低い場合には、形成される膜中の不純物の量が少なくなる。一方、内部空間ＩＳの中の圧力が高い場合には、膜の成長速度が高くなる。したがって、この実施形態によれば、第１の膜Ｆ１中の不純物の濃度が低くなる。故に、チャンバ１２内の表面１２ｓに対する多層膜ＭＬの密着性が更に高くなる。また、多層膜ＭＬの成長速度が高くなる。なお、一実施形態では、工程ＳＴ２の実行中の内部空間ＩＳの中の圧力は、工程ＳＴ３の実行中の内部空間ＩＳの中の圧力よりも低い圧力に設定されてもよい。また、一実施形態では、工程ＳＴ２の実行中の内部空間ＩＳの中の圧力は、工程ＳＴ１の実行中の内部空間ＩＳの中の圧力と略同一であってもよい。但し、工程ＳＴ２の実行中の内部空間ＩＳの中の圧力が工程ＳＴ１の実行中の内部空間ＩＳの中の圧力よりも高い方が、多層膜ＭＬの成膜速度が高くなるという効果が期待できる。
【００６６】
一実施形態では、図３に示すように、第１の比率は、第４のガス中の金属原料ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率（即ち第４の比率）及び第５のガス中の金属原料ガスの流量に対する水素含有ガスの流量の比率（即ち第５の比率）よりも高い値に設定される。また、第１のガス中の金属原料ガスの流量は、第４のガス中の金属原料ガスの流量及び第５のガス中の金属原料ガスの流量よりも少ない流量に設定される。この実施形態によれば、第１の膜Ｆ１、第２の膜Ｆ２、第３の膜Ｆ３、第４の膜Ｆ４、及び第５の膜Ｆ５を含み、チャンバ１２内の表面１２ｓに対して高い密着性を有する多層膜ＭＬが得られる。
【００６７】
一実施形態では、図３に示すように、工程ＳＴ３の実行中の内部空間ＩＳの中の圧力は、工程ＳＴ４の実行中の内部空間ＩＳの中の圧力以下の圧力に設定される。また、工程ＳＴ４の実行中の内部空間の中の圧力は、工程ＳＴ５の実行中の内部空間ＩＳの中の圧力よりも高い圧力に設定される。なお、工程ＳＴ３の実行中の内部空間ＩＳの中の圧力は、工程ＳＴ４の実行中の内部空間ＩＳの中の圧力よりも高い圧力に設定されてもよい。
【００６８】
一実施形態では、工程ＳＴ１の実行中の支持台２６の温度、工程ＳＴ２の実行中の支持台２６の温度、及び工程ＳＴ３の実行中の支持台２６の温度は、工程ＳＴ４の実行中の支持台２６の温度及び工程ＳＴ５の実行中の支持台２６の温度よりも高い温度に設定される。支持台２６の温度は、制御部１００からの制御信号に基づいて電源から加熱機構３２に供給される電力が調整されることによって、調整される。成膜時の温度が高い場合には、チャンバ１２内の表面１２ｓに対する膜の密着性が高くなる。したがって、この実施形態によれば、チャンバ１２内の表面１２ｓに対する多層膜ＭＬの密着性が更に高くなる。一実施形態では、工程ＳＴ１の実行中の支持台２６の温度及び工程ＳＴ２の実行中の支持台２６の温度は、工程ＳＴ３の実行中の支持台２６の温度よりも高くてもよい。この実施形態によれば、チャンバ１２内の表面１２ｓに対して高い密着性を有し、且つ、基板Ｗ上の金属含有膜と同様の膜質を有する膜を支持台２６表面に形成することができる。したがって、安定した膜質を有する金属含有膜を基板Ｗ上に形成することが可能となる。
【００６９】
以下、図５を参照して、一実施形態に係る成膜方法について説明する。図５は、一実施形態に係る成膜方法を示す流れ図である。以下では、成膜装置１０が用いられる場合を例として、一実施形態に係る成膜方法を説明する。
【００７０】
図５に示す成膜方法ＭＤは、工程ＳＴＡで開始する。工程ＳＴＡでは、上述した種々の実施形態のうち何れかのプリコート方法が実行される。工程ＳＴＡが実行されることにより、チャンバ１２内の表面１２ｓが多層膜ＭＬでプリコートされる。なお、工程ＳＴＡの実行中には、支持台２６上には基板は載置されていない。
【００７１】
次いで、工程ＳＴＢが実行される。工程ＳＴＢでは、基板Ｗが支持台２６上に載置される。次いで、工程ＳＴＣが実行される。工程ＳＴＣでは、基板Ｗに対して成膜処理が実行される。工程ＳＴＣでは、基板Ｗ上に金属含有膜が形成される。この金属含有膜は、多層膜ＭＬ中の金属と同じ金属を含む。この金属は、例えばチタン、タングステン、コバルト、ニッケル、又はモリブデンである。工程ＳＴＣにおいて形成される金属含有膜は、例えばチタン膜、タングステン膜、窒化チタン膜、又は窒化タングステン膜である。
【００７２】
工程ＳＴＣでは、ガス供給部４６から内部空間ＩＳに処理ガスが供給される。処理ガスは、金属原料ガス及び水素含有ガスを含む。金属原料ガスを構成する金属原料は、基板Ｗ上に形成される金属含有膜を構成する金属を含むことが好ましい。金属原料ガスは、ハロゲン化金属ガスであり得る。ハロゲン化金属ガスは、例えば、四塩化チタンガス（ＴｉＣｌ４ガス）、六フッ化タングステンガス（ＷＦ６ガス）、五塩化タングステンガス（ＷＣｌ５）、又は六塩化タングステンガス（ＷＣｌ６ガス）である。一実施形態では、処理ガスは不活性ガスを更に含む。不活性ガスは、希ガス、又はＮ２ガスであり得る。工程ＳＴＣにおいて、チタン膜又はタングステン膜といった金属膜を形成する場合には、処理ガス中の水素含有ガスは、水素ガス（Ｈ２ガス）を含む。工程ＳＴＣにおいて、窒化チタン膜又は窒化タングステン膜といった窒化膜を形成する場合には、処理ガスは、水素含有ガスとしてアンモニアガス（ＮＨ３ガス）を含むか、水素含有ガスとして水素ガス（Ｈ２ガス）を含み且つ窒素ガス（Ｎ２ガス）を含む。
【００７３】
工程ＳＴＣでは、処理ガスに含まれる各ガスの流量が指定された流量に設定されるよう、流量制御器群４６ｂの対応の流量制御器が制御される。また、工程ＳＴＣでは、内部空間ＩＳの中の圧力が指定された圧力に設定されるよう、圧力調整器２３及び排気装置２４が制御される。一実施形態の工程ＳＴＣでは、高周波電源５０から上部電極１８に高周波が供給され、内部空間ＩＳの中で処理のガスのプラズマが生成される。工程ＳＴＣでは、処理ガス中の金属原料ガスを構成する金属原料が還元され、当該金属原料中の金属を含む膜、即ち金属含有膜が基板Ｗ上に形成される。
【００７４】
続く工程ＳＴＤでは、停止条件が満たされるか否かが判定される。停止条件は、工程ＳＴＡと工程ＳＴＥとの間で、工程ＳＴＣの成膜処理が適用される基板の数が、所定数に達している場合に、満たされるものと判定される。なお、工程ＳＴＡと工程ＳＴＥとの間で工程ＳＴＣの成膜処理が適用される基板の数が一つである場合には、工程ＳＴＤは不要である。
【００７５】
工程ＳＴＤにおいて停止条件が満たされていないと判定されると、別の基板Ｗに対して工程ＳＴＢ及び工程ＳＴＣが実行される。一方、工程ＳＴＤにおいて停止条件が満たされていると判定されると、次いで、工程ＳＴＥが実行される。
【００７６】
工程ＳＴＥでは、チャンバ１２内の表面のクリーニングが実行される。工程ＳＴＥでは、ガス供給部４６から三フッ化塩素（ＣｌＦ３）を含むクリーニングガスが内部空間ＩＳに供給される。また、工程ＳＴＥでは、支持台２６が加熱される。支持台２６の温度は、例えば３００℃に設定される。工程ＳＴＥでは、クリーニングガスによってチャンバ１２内の表面１２ｓから多層膜ＭＬが除去される。この工程ＳＴＥの実行後に、成膜装置１０の保守作業が行われてもよい。この工程ＳＴＥが実行された後に、又は、成膜装置１０の保守作業が行われた後に、再び工程ＳＴＡからの処理が行われてもよい。
【００７７】
以上説明した成膜方法ＭＤによれば、密着性の高い多層膜ＭＬでチャンバ１２内の表面１２ｓがプリコートされた後に、金属含有膜の成膜処理（即ち工程ＳＴＣ）が基板Ｗに対して行われる。したがって、成膜処理後の基板Ｗ上のパーティクルの個数が低減される。
【００７８】
以下、図６を参照する。図６は、図５に示す成膜方法の実行中の支持台の温度のタイミングチャートである。一実施形態において、成膜方法ＭＤの実行中には、支持台２６の温度は、図６に示すように調整されてもよい。具体的には、上述したように、工程ＳＴＡに含まれる工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、及び工程ＳＴ３の各々の実行中の支持台２６の温度は、工程ＳＴ４及び工程ＳＴ５の各々の実行中の支持台２６の温度よりも高い温度に設定される。
【００７９】
一実施形態では、工程ＳＴＡに含まれる工程ＳＴ５を実行中の支持台２６の温度は、工程ＳＴＣの実行中の支持台２６の温度と略同一の温度に設定される。第５の膜Ｆ５の形成時の支持台２６の温度が、基板Ｗに対する成膜処理（工程ＳＴＣ）の実行時の支持台２６の温度と略同一であるので、第５の膜Ｆ５は基板Ｗ上の金属含有膜と同様の膜質を有する。したがって、安定した膜質を有する金属含有膜を基板Ｗ上に形成することが可能となる。
【００８０】
一実施形態では、工程ＳＴ５の処理条件は、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、工程ＳＴ３、及び工程ＳＴ４の各々の処理条件よりも、工程ＳＴＣの処理条件に近い条件に設定される。なお、処理条件は、支持台２６の温度、内部空間ＩＳの中の圧力、内部空間ＩＳに供給される複数のガスの流量、高周波電源５０から上部電極１８に供給される高周波の電力を含む。
【００８１】
また、一実施形態では、図６に示すように、工程ＳＴＥの実行中の支持台２６の温度は、工程ＳＴＣの実行中の支持台２６の温度よりも低い温度に設定される。
【００８２】
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、方法ＭＰが適用され、成膜方法ＭＤの実行に用いられる成膜装置は、任意の成膜装置であってもよい。また、多層膜ＭＬを構成する膜の数は、四つであってもよい。例えば、多層膜ＭＬは、四つの膜として、上述の第２〜第５の膜を有していてもよい。また、多層膜ＭＬを構成する膜の数は、六つ以上であってもよい。
【００８３】
以下、方法ＭＰの評価のために行った実験について説明する。なお、本開示は、以下に説明する実験によって限定されるものではない。
【００８４】
第１の実験では、成膜装置１０を用いて成膜方法ＭＤを実行して、工程ＳＴＡと工程ＳＴＥとの間で、２５個の基板上にチタン膜を形成した。第１の実験の工程ＳＴＡでは、工程ＳＴ２、工程ＳＴ３、工程ＳＴ４、及び工程ＳＴ５を実行した。また、第２の実験では、成膜装置１０を用いて成膜方法ＭＤを実行して、工程ＳＴＡと工程ＳＴＥとの間で、２５個の基板上にチタン膜を形成した。第２の実験の工程ＳＴＡでは、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、工程ＳＴ３、工程ＳＴ４、及び工程ＳＴ５を実行した。
【００８５】
以下、第２の実験における工程ＳＴ１の条件、並びに、第１の実験及び第２の実験における工程ＳＴ２、工程ＳＴ３、工程ＳＴ４、及び工程ＳＴ５の各々の処理条件を表１に示す。また、第１の実験及び第２の実験における工程ＳＴＣの処理条件を以下に示す。表１において、下向きの矢印は、当該矢印で示される処理条件の数値が工程ＳＴ２の対応の処理条件の数値よりも低いことを表している。表１において、上向きの矢印は、当該矢印で示される処理条件の数値が工程ＳＴ２の対応の処理条件の数値よりも高いことを表している。また、表１において、左向き矢印は、当該矢印で示される処理条件の数値が工程ＳＴ２の対応の処理条件の数値と同一であることを表している。
【表１】
2019123900.tif 000003
（工程ＳＴＣの処理条件）
ＴｉＣｌ４ガス：１ｓｃｃｍ〜５０ｓｃｃｍ
Ａｒガス：１００ｓｃｃｍ〜５０００ｓｃｃｍ
Ｈ２ガス：１ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍ
高周波：４５０ｋＨｚ、１００Ｗ〜３０００Ｗ
内部空間ＩＳの中の圧力：５０Ｐａ〜８００Ｐａ
支持台２６の温度：３２０℃〜７００℃
【００８６】
そして、第１の実験及び第２の実験の各々において１７番目及び２５番目に処理された基板上のパーティクルの個数を求めた。なお、カウントされたパーティクルは、４５ｎｍ以上の幅を有するものであった。第１の実験において１７番目に処理された基板上のパーティクルの個数は４個であり、第１の実験において２５番目に処理された基板上のパーティクルの個数は６個であった。また、第２の実験において１７番目に処理された基板上のパーティクルの個数は１個であり、第２の実験において２５番目に処理された基板上のパーティクルの個数は１個であった。この結果から、成膜処理を行う前に、工程ＳＴ２、工程ＳＴ３、工程ＳＴ４、及び工程ＳＴ５を実行してチャンバ１２内の表面１２ｓをプリコートすることで、基板上のパーティクルの個数を少なくすることが可能であることが確認された。また、成膜処理を行う前に、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、工程ＳＴ３、工程ＳＴ４、及び工程ＳＴ５を実行してチャンバ１２内の表面１２ｓをプリコートすることで、基板上のパーティクルの個数を更に少なくすることが可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００８７】
１０…成膜装置、１２…チャンバ、ＩＳ…内部空間、１２ｓ…表面、２６…支持台、Ｆ１…第１の膜、Ｆ２…第２の膜、Ｆ３…第３の膜、Ｆ４…第４の膜、Ｆ５…第５の膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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