(57)【要約】【課題】  成膜された膜に生じるストレスが小さいＣＶＤ成膜方法を提供すること。【解決手段】  トランスファーチャンバー３０からウエハＷを処理チャンバー１内に搬入し、支持ピン３１を上昇させてウエハＷを支持ピン３１上に保持した状態で、ゲートバルブＶを閉じ、所定時間保持後に支持ピン３１を下降させてウエハＷをサセプター２上に載置し、減圧状態で成膜工程を含む一連のプロセスを実施するにあたり、プロセス開始時点で処理チャンバー１内圧力を成膜圧力に調整し、次いで成膜ガスを流して成膜を行ない、成膜終了時点で、成膜ガスを停止するとともに、成膜ガス以外のガスを徐々に停止し、プロセス終了後、支持ピン３１を上昇させてウエハＷを支持ピン３１上に所定時間保持後、ゲートバルブＶを開いてウエハＷをトランスファーチャンバー３０へ搬出する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバー内で被処理基板を載置台に載置し、載置台内に設けられた加熱手段で被処理基板を加熱しつつ被処理基板にＣＶＤにより薄膜を形成するＣＶＤ成膜方法であって、
被処理基板を処理チャンバー内に搬入して載置台の上に載置するまでの間、および被処理基板に対して減圧状態で成膜工程を含む一連のプロセスが終了してから被処理基板を処理チャンバーから搬出するまでの間、被処理基板に急激な温度変動が生じないように搬送シーケンスを調整することを特徴とするＣＶＤ成膜方法。
【請求項２】
被処理基板を処理チャンバー内に搬入して載置台の上に載置するまでの前記搬送シーケンスにより、トランスファーチャンバーから被処理基板を処理チャンバー内に搬入し、載置台の被処理基板支持ピンを上昇させて被処理基板を該支持ピン上に保持した状態で、トランスファーチャンバーと処理チャンバーとの間のゲートバルブを閉じ、所定時間保持後に前記被処理基板支持ピンを下降させて被処理基板を載置台に載置することを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ成膜方法。
【請求項３】
被処理基板に対して減圧状態で成膜工程を含む一連のプロセスが終了してから被処理基板を処理チャンバーから搬出するまでの前記搬送シーケンスにより、前記一連のプロセス終了後に、前記被処理基板支持ピンを上昇させて被処理基板を該支持ピン上に所定時間保持後、前記ゲートバルブを開いて被処理基板を前記トランスファーチャンバーへ搬出することを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ成膜方法。
【請求項４】
被処理基板を処理チャンバー内に搬入して載置台の上に載置するまでの前記搬送シーケンスにより、トランスファーチャンバーから被処理基板を処理チャンバー内に搬入し、載置台の被処理基板支持ピンを上昇させて被処理基板を該支持ピン上に保持した状態で、トランスファーチャンバーと処理チャンバーとの間のゲートバルブを閉じ、所定時間保持後に前記被処理基板支持ピンを下降させて被処理基板を載置台に載置し、
被処理基板に対して減圧状態で成膜工程を含む一連のプロセスが終了してから被処理基板を処理チャンバーから搬出するまでの前記搬送シーケンスにより、前記一連のプロセス終了後に、前記被処理基板支持ピンを上昇させて被処理基板を該支持ピン上に所定時間保持後、前記ゲートバルブを開いて被処理基板を前記トランスファーチャンバーへ搬出することを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ成膜方法。
【請求項５】
被処理基板を処理チャンバー内に装入し、減圧状態で成膜工程を含む一連のプロセスを実施する間、被処理基板に急激な温度変動が生じないように圧力を調整することを特徴とするＣＶＤ成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＴｉ膜、ＴｉＮ膜などの薄膜をＣＶＤで成膜するＣＶＤ成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスにおいては、金属配線層や、下層のデバイスと上層の配線層との接続部であるコンタクトホール、上下の配線層同士の接続部であるビアホールなどの層間の電気的接続のための埋め込み層、さらには埋め込み層形成に先立って拡散防止のために形成される、Ｔｉ（チタン）膜およびＴｉＮ（窒化チタン）膜の２層構造のバリア層など金属系の薄膜が用いられる。
【０００３】
このような金属系の薄膜は物理的蒸着（ＰＶＤ）を用いて成膜されていたが、最近のようにデバイスの微細化および高集積化が特に要求され、デザインルールが特に厳しくなって、それにともなって線幅やホールの開口径が一層小さくなり、しかも高アスペクト比化されるにつれ、特に、バリア層を構成するＴｉ膜やＴｉＮ膜においてはＰＶＤ膜ではホール底に成膜することが困難となってきた。
【０００４】
そこで、バリア層を構成するＴｉ膜およびＴｉＮ膜を、より良質の膜を形成することが期待できる化学的蒸着（ＣＶＤ）で成膜することが行われている。そして、ＣＶＤによりＴｉ膜を成膜する場合には、反応ガスとしてＴｉＣｌ4（四塩化チタン）およびＨ2（水素）が用いられ、ＴｉＮ膜を成膜する場合には、反応ガスとしてＴｉＣｌ4とＮＨ3（アンモニア）またはＭＭＨ（モノメチルヒドラジン）とが用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＣＶＤによって上記のような薄膜を成膜する場合、従来のレシピでは膜に高いストレスが生じ、このストレスに起因して成膜後の半導体ウエハに結晶欠陥や反りが生じてしまう。ウエハに反りが生じると、膜にクラックが発生したり、フォトリソグラフィー工程において中央部と周辺部とで露光装置の焦点深度が異なる等の問題が生じる。膜にクラックが生じた場合には、導通不良が生じたり、下地の膜をオーバーエッチングするなどの不都合が生じる。本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、成膜された膜に生じるストレスが小さいＣＶＤ成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、処理チャンバー内で被処理基板を載置台に載置し、載置台内に設けられた加熱手段で被処理基板を加熱しつつ被処理基板にＣＶＤにより薄膜を形成するＣＶＤ成膜方法であって、被処理基板を処理チャンバー内に搬入して載置台の上に載置するまでの間、および被処理基板に対して減圧状態で成膜工程を含む一連のプロセスが終了してから被処理基板を処理チャンバーから搬出するまでの間、被処理基板に急激な温度変動が生じないように搬送シーケンスを調整することを特徴とするＣＶＤ成膜方法を提供する。
【０００７】
上記ＣＶＤ成膜方法においては、被処理基板を処理チャンバー内に搬入して載置台の上に載置するまでの前記搬送シーケンスにより、トランスファーチャンバーから被処理基板を処理チャンバー内に搬入し、載置台の被処理基板支持ピンを上昇させて被処理基板を該支持ピン上に保持した状態で、トランスファーチャンバーと処理チャンバーとの間のゲートバルブを閉じ、所定時間保持後に前記被処理基板支持ピンを下降させて被処理基板を載置台に載置することができる。
【０００８】
また、上記ＣＶＤ成膜方法においては、被処理基板に対して減圧状態で成膜工程を含む一連のプロセスが終了してから被処理基板を処理チャンバーから搬出するまでの前記搬送シーケンスにより、前記一連のプロセス終了後に、前記被処理基板支持ピンを上昇させて被処理基板を該支持ピン上に所定時間保持後、前記ゲートバルブを開いて被処理基板を前記トランスファーチャンバーへ搬出することができる。
【０００９】
また、上記ＣＶＤ成膜方法においては、被処理基板を処理チャンバー内に搬入して載置台の上に載置するまでの前記搬送シーケンスにより、トランスファーチャンバーから被処理基板を処理チャンバー内に搬入し、載置台の被処理基板支持ピンを上昇させて被処理基板を該支持ピン上に保持した状態で、トランスファーチャンバーと処理チャンバーとの間のゲートバルブを閉じ、所定時間保持後に前記被処理基板支持ピンを下降させて被処理基板を載置台に載置し、
被処理基板に対して減圧状態で成膜工程を含む一連のプロセスが終了してから被処理基板を処理チャンバーから搬出するまでの前記搬送シーケンスにより、前記一連のプロセス終了後に、前記被処理基板支持ピンを上昇させて被処理基板を該支持ピン上に所定時間保持後、前記ゲートバルブを開いて被処理基板を前記トランスファーチャンバーへ搬出することができる。
【００１０】
また、上記ＣＶＤ成膜方法においては、被処理基板を処理チャンバー内に装入し、減圧状態で成膜工程を含む一連のプロセスを実施する間、被処理基板に急激な温度変動が生じないように圧力を調整することもできる。
【００１１】
なお、処理チャンバー内で被処理基板にＣＶＤにより薄膜を形成するＣＶＤ成膜方法において、被処理基板を処理チャンバー内に装入し、減圧状態で成膜工程を含む一連のプロセスを実施するにあたり、プロセス開始時点で処理チャンバー内圧力を成膜圧力に調整し、次いで成膜ガスを流して成膜を行い、成膜終了時点で、成膜ガスを停止するとともに、成膜ガス以外のガスを徐々に停止するようにしてもよい。
【００１２】
また、処理チャンバー内で被処理基板を載置台に載置し、載置台内に設けられた加熱手段で被処理基板を加熱しつつ被処理基板にＣＶＤにより薄膜を形成するＣＶＤ成膜方法において、トランスファーチャンバーから被処理基板を処理チャンバー内に搬入し、載置台の被処理基板支持ピンを上昇させて被処理基板を該支持ピン上に保持した状態で、トランスファーチャンバーと処理チャンバーとの間のゲートバルブを閉じ、所定時間保持後に前記被処理基板支持ピンを下降させて被処理基板を載置台に載置し、減圧状態で成膜工程を含む一連のプロセスを実施するにあたり、プロセス開始時点で処理チャンバー内圧力を成膜圧力に調整し、次いで成膜ガスを流して成膜を行い、成膜終了時点で、成膜ガスを停止するとともに、成膜ガス以外のガスを徐々に停止し、プロセス終了後、前記被処理基板支持ピンを上昇させて被処理基板を該支持ピン上に所定時間保持後、前記ゲートバルブを開いて被処理基板を前記トランスファーチャンバーへ搬出するようにしてもよい。
【００１３】
本発明者らは、ＣＶＤで成膜した膜のストレスが高い原因を検討した結果、被チャンバー内における成膜工程を含む一連の工程、および被処理基板の搬送過程で温度変動が大きいことが原因であることを見出した。
【００１４】
すなわち、成膜の際の被処理基板の加熱は、基板載置台であるサセプター中のヒーターにより行われるが、チャンバー内の圧力が変動すると、それにともなってチャンバー内の気体の密度が変化するため、サセプターから基板へ供給される熱量が変化し、結果として基板温度が変動する。したがって、チャンバー内圧力が急激に変化した場合、基板とその上に形成された膜とには熱膨張係数の差が存在するため、上記圧力変動にともなう急激な温度変動により膜にストレスが生じるのである。特に、基板がＳｉで形成された薄膜がＴｉ膜、ＴｉＮ膜のような金属系の膜の場合には、基板と膜との間の熱膨張係数が大きく異なり、極めて大きなストレスが生じる。
【００１５】
一方、被処理基板の搬送過程においては、基板載置台であるサセプターが加熱手段により加熱されている関係上、被処理基板をサセプターに載置する際およびチャンバーから搬出する際に大きな温度変動が生じ、結果として被処理基板に極めて大きなストレスが生じることとなる。
【００１６】
そこで、被処理基板を処理チャンバー内に搬入して載置台の上に載置するまでの間、および被処理基板に対して減圧状態で成膜工程を含む一連のプロセスが終了してから被処理基板を処理チャンバーから搬出するまでの間、被処理基板に急激な温度変動が生じないように搬送シーケンスを調整するので、被処理基板搬送に際しての基板へのストレスが低減される。具体的には、トランスファーチャンバーから被処理基板を処理チャンバー内に搬入し、載置台の被処理基板支持ピンを上昇させて被処理基板を該支持ピン上に保持した状態で、トランスファーチャンバーと処理チャンバーとの間のゲートバルブを閉じ、所定時間保持後に被処理基板支持ピンを下降させて被処理基板を載置台に載置し、被処理基板に対して減圧状態で成膜工程を含む一連のプロセスを行い、プロセス終了後、被処理基板支持ピンを上昇させて被処理基板を該支持ピン上に所定時間保持後、ゲートバルブを開いて被処理基板をトランスファーチャンバーへ搬出することにより、被処理基板を載置台に載置する際および処理チャンバーから搬出する際に急激な温度変動が生じることが防止され、被処理基板のストレスを低減することができる。
【００１７】
なお、被処理基板を処理チャンバー内に装入し、減圧状態で成膜工程を含む一連のプロセスを実施する間、被処理基板に急激な温度変動が生じないように処理チャンバー内の圧力を調整することにより、プロセス中に被処理基板に生じるストレスを低減することもできる。具体的には、プロセス開始時点で処理チャンバー内圧力を成膜圧力に調整し、次いで成膜ガスを流して成膜を行い、成膜終了時点で、成膜ガスを停止するとともに、成膜ガス以外のガスを徐々に停止することにより、プロセス中の急激な圧力変動が防止され、結果として急激な温度変動が防止され、温度変動による被処理基板のストレスが低減される。
【００１８】
さらに、プロセス中における温度変動および搬送中の温度変動の両方を低減することにより、被処理基板に生じるストレスを一層有効に低減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被処理基板を処理チャンバー内に搬入して載置台の上に載置するまでの間、および被処理基板に対して減圧状態で成膜工程を含む一連のプロセスが終了してから被処理基板を処理チャンバーから搬出するまでの間、被処理基板に急激な温度変動が生じないように搬送シーケンスを調整するので、被処理基板搬送に際しての基板へのストレスが低減される。
【００２０】
さらに、載置台の被処理基板支持ピンを上昇させて被処理基板を該支持ピン上に保持した状態で、トランスファーチャンバーと処理チャンバーとの間のゲートバルブを閉じ、所定時間保持後に被処理基板支持ピンを下降させて被処理基板を載置台に載置し、プロセス終了後、支持ピンを上昇させて被処理基板を該支持ピン上に所定時間保持後、ゲートバルブを開いて被処理基板をトランスファーチャンバーへ搬出するので、被処理基板を載置台に載置する際および処理チャンバーから搬出する際に急激な温度変動が生じることが防止され、被処理基板のストレスを低減することができる。
【００２１】
なお、被処理基板を処理チャンバー内に装入し、減圧状態で成膜工程を含む一連のプロセスを実施する間、被処理基板に急激な温度変動が生じないように処理チャンバー内の圧力を調整することにより、プロセス中に被処理基板に生じるストレスが低減される。
【００２２】
また、プロセス開始時点で処理チャンバー内圧力を成膜圧力に調整し、次いで成膜ガスを流して成膜を行い、成膜終了時点で、成膜ガスを停止するとともに、成膜ガス以外のガスを徐々に停止することにより、プロセス中の急激な圧力変動が防止され、結果として急激な温度変動が防止され、温度変動による被処理基板のストレスが低減される。
【００２３】
さらにまた、プロセス中における温度変動および搬送中の温度変動の両方を低減することにより、被処理基板に生じるストレスを一層有効に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係るＣＶＤ成膜方法を実施するためのＴｉＮ成膜装置を示す断面図である。この成膜装置は、気密に構成された略円筒状の処理チャンバー１を有しており、その中には被処理体である半導体ウエハＷを水平に支持するためのサセプター２が円筒状の支持部材３により支持された状態で配置されている。サセプター２の外縁部には半導体ウエハ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、サセプター２にはヒーター５が埋め込まれており、このヒーター５は電源６から給電されることにより被処理体である半導体ウエハＷを所定の温度に加熱する。電源６にはコントローラー７が接続されており、これにより図示しない温度センサーの信号に応じてヒーター５の出力が制御される。
【００２５】
処理チャンバー１の側壁には、半導体ウエハＷの搬入出口１ｃが形成されており、この搬入出口１ｃを介してトランスファーチャンバー３０が接続されている。そして、これらの間はゲートバルブＶにより開閉可能となっており、半導体ウエハＷは、トランスファーチャンバー３０から処理チャンバー１内に搬入され、処理終了後トランスファーチャンバー３０へ搬出される。
【００２６】
サセプター２には、半導体ウエハＷをサセプター２の上方で支持するための複数のウエハ支持ピン３１が昇降可能に設けられており、半導体ウエハＷの搬入出の際にこのウエハ支持ピン３１が上昇し、半導体ウエハＷの受け渡しが行われる。
【００２７】
チャンバー１の天壁１ａには、シャワーヘッド１０が設けられている。このシャワーヘッドには多数のガス吐出孔１０ａおよび１０ｂが交互に形成されている。ガス吐出孔１０ａにはＴｉＣｌ4源２１が配管１３およびそこから分岐した配管１１を介して接続されており、ガス吐出孔１０ｂにはＮＨ3源１９が配管１４およびそこから分岐した配管１２を介して接続されている。すなわち、シャワーヘッド１０は、マトリックスタイプであり、反応ガスであるＴｉＣｌ4ガスおよびＮＨ3ガスが交互に形成された異なる吐出孔から吐出し、吐出後に混合されるポストミックス方式が採用されている。
【００２８】
また、配管１３には、クリーニングガスであるＣｌＦ3源１２に接続された配管１５が接続されており、バルブ２３を切り替えることにより、配管１１および吐出孔１０ａを介してクリーニングガスであるＣｌＦ3ガスがチャンバー１内に供給される。一方、配管１４には、Ｎ2源２０に接続された配管１６が接続されており、バルブ２４を切り替えることにより、配管１２および吐出孔１０ｂを介してＮ2ガスがチャンバー１内に供給される。また、Ｎ2ガスの配管１６はバルブ２５を介して配管１３にも接続されている。また、配管１４には、ＭＭＨ源１８から延びる配管１７が接続されており、配管１４，１２を介してガス吐出孔１０ｂからチャンバー１内にＭＭＨガスも供給可能となっている。なお、各ガス源からの配管には、いずれもバルブ２６およびマスフローコントローラー２７が設けられている。
【００２９】
チャンバー１の底壁１ｂには、排気ポート８が形成されており、この排気ポート８には排気系９が接続されている。この排気系９に設けられたポンプ９を作動させることによりチャンバー１内を所定の真空度まで減圧することができる。
【００３０】
次に、このような装置によりＴｉＮ膜を成膜する際の成膜方法について図２を参照しながら説明する。まず、半導体ウエハＷをカセットチャンバー（図示せず）からロードロック室（図示せず）を介して真空排気されたトランスファーチャンバー３０へ搬送し、処理チャンバー１内を排気系９により排気して真空に維持した状態で、トランスファーチャンバー３０との間のゲートバルブＶを開き（ＳＴ１）、トランスファーチャンバー３０の搬送アーム（図示せず）により、半導体ウエハＷを処理チャンバー１内へ搬入する（ＳＴ２）。次に、支持ピン３１をサセプター２の上方へ上昇させた状態で半導体ウエハＷを支持ピン３１上に載せる（ＳＴ３）。この状態で所定時間保持した後、ゲートバルブＶを閉じ（ＳＴ４）、支持ピン３１を下降させ、半導体ウエハＷをサセプター２上へ載置する（ＳＴ５）。このとき、サセプター２はヒーター５により加熱されており、サセプター２に載置された半導体ウエハＷは例えば４５０〜６００℃の温度に加熱される。
【００３１】
この状態でプロセスを開始する。まず、Ｎ2ガスおよびＮＨ3ガスを所定の流量比、例えばＮ2ガス：５０〜５００SCCM、ＮＨ3ガス：２００〜４００SCCMでチャンバー１内に導入してチャンバー３１内を成膜圧力、例えば１Torrに調整してプリアニールを行う（ＳＴ６）。次に、Ｎ2ガスおよびＮＨ3ガスの流量を維持したまま、連続してＴｉＣｌ4を例えば５〜２０SCCMの流量で５〜２０秒間程度プリフローし、引き続き同じ条件でＴｉＮ膜の成膜を所定時間行う（ＳＴ７）。この際にＮＨ3ガスとＭＭＨガスを併用しても構わない。
【００３２】
所定時間経過後、ＴｉＣｌ4の供給を停止し、他のガスを徐々に停止する（ＳＴ８）。そして、所定時間経過後、全てのガスを停止する（ＳＴ９）。以上で成膜プロセスを終了する。
【００３３】
その後、支持ピン３１を上昇させて半導体ウエハＷを上昇させ、この状態で所定時間保持し（ＳＴ１０）、その後ゲートバルブＶを開く（ＳＴ１０）。そして、支持ピンを下降させて半導体ウエハＷをトランスファーチャンバー３１のアーム上に載せ、トランスファーチャンバー３０へ搬出する（ＳＴ１２）。トランスファーチャンバー３０へ搬出された半導体ウエハＷはロードロック室を介してカセット室へ搬送される。
【００３４】
以上のプロセスにおける半導体ウエハＷの温度変動を、従来のプロセスと比較して説明する。まず、半導体ウエハＷが処理チャンバー１に搬入された後のプロセス時における半導体ウエハＷの温度変動を図３に示す。上記プロセスの場合、成膜ガスを流し始める前のプロセス開始時点で成膜チャンバー１内を成膜圧力に調整するので、図３（ａ）のＡに示すように、成膜ガス導入時点では圧力変動に伴う温度変動が生じない。これに対して従来は、図３（ｂ）のＣに示すように、成膜ガスを流す際にチャンバー内圧力を調整するので、その際の圧力変動により、急激な温度変動が生じる。
【００３５】
また、上記プロセスの場合、図３（ａ）のＢに示すように、成膜ガスを停止する時点で、他のガスを徐々に停止して圧力変動が極力少なくなるようにしているが、従来は、各ガスを段階的に停止するようにしているため、図３（ｂ）のＤに示すように、他のガスを停止する際の圧力変動により急激な温度変動を生じる。
【００３６】
次に、半導体ウエハＷを処理チャンバー１へ搬入する際、およびチャンバー１から搬出する際における半導体ウエハＷの温度変動を図４に示す。上記プロセスの場合、半導体ウエハＷをサセプター２上に載置する際に、トランスファーチャンバー３０のアームから、支持ピン３１を上昇させた状態で半導体ウエハＷを支持ピン３１上に載せ、この状態でゲートバルブＶを閉じ、その後支持ピン３１を下降させるので、半導体ウエハＷはゲートバルブＶを閉じる前後の所定時間支持ピン３１上に保持され、図４（ａ）のＥに示すように、トランスファーチャンバー３０から搬入された温度の低い半導体ウエハＷがサセプター２上で急激に加熱されることが防止される。これに対して従来は、図４（ｂ）のＧに示すように、半導体ウエハＷをサセプター２上に載置する際に、支持ピン３１を上昇させた状態で半導体ウエハＷを支持ピン３１上に載せ、直ちに支持ピン３１を下降させ、その後ゲートバルブＶを閉じるので、温度の低い半導体ウエハＷがサセプター２上で急激に加熱されることとなる。
【００３７】
また、上記プロセスの場合、プロセス終了後、支持ピン３１を上昇させて半導体ウエハＷを上昇させ、この状態で所定時間保持した後、ゲートバルブＶを開き、支持ピンを下降させて半導体ウエハをトランスファーチャンバー３１のアーム上に載せ、半導体ウエハＷをトランスファーチャンバー３０へ搬出するので、図４（ａ）のＦに示すように、半導体ウエハＷが温度の低いトランスファーチャンバー３０の雰囲気により急激に冷却されることが防止される。これに対し従来は、図４（ｂ）のＨに示すように、プロセス終了後、支持ピンを上昇させて半導体ウエハを上昇させると同時にゲートバルブＶを開き、半導体ウエハをトランスファーチャンバー３０へ搬送するので、半導体ウエハＷが温度の低いトランスファーチャンバー３０の雰囲気により急激に冷却される。
【００３８】
以上のように、本実施の形態のプロセスによれば、プロセス開始時点で処理チャンバー１内圧力を成膜圧力に調整し、次いで成膜ガスを流して成膜を行い、成膜終了時点で、成膜ガスを停止するとともに、成膜ガス以外のガスを徐々に停止するので、プロセス中の急激な圧力変動が防止され、結果として急激に温度が変動することが防止される。
【００３９】
また、半導体ウエハＷを処理チャンバー１内に搬入してサセプター２の上に載置するまでの間、および半導体ウエハＷに対してプロセスが終了してから半導体ウエハＷを処理チャンバー１から搬出するまでの間、半導体ウエハＷに急激な温度変動が生じないように搬送シーケンスを調整するので、半導体ウエハＷの搬送に際してのウエハＷへのストレスが低減される。具体的には、トランスファーチャンバー３０から半導体ウエハＷを処理チャンバー１内に搬入し、支持ピン３１を上昇させて半導体ウエハＷを支持ピン３１上に保持した状態で、トランスファーチャンバー３０と処理チャンバー１との間のゲートバルブＶを閉じ、所定時間保持した後に支持ピン３１を下降させて半導体ウエハをサセプター２上に載置し、プロセス終了後、支持ピン３１を上昇させて半導体ウエハＷを支持ピン３１上に所定時間保持後、ゲートバルブＶを開いて被処理基板を前記トランスファーチャンバーへ搬出するので、半導体ウエハＷをサセプター２上に載置する際および処理チャンバー１から搬出する際に急激な温度変動が生じることが防止される。
【００４０】
このように、成膜処理を含むプロセス中における温度変動、および半導体ウエハＷの搬入出の際の温度変動が緩和されるので、半導体ウエハＷのストレスを有効に低減することができる。
【００４１】
すなわち、半導体ウエハを構成するＳｉの熱膨張係数は２．６×１０-6／℃で、ＴｉＮ膜は熱膨張係数が７．１×１０-6／℃であるから両者間の熱膨張係数の差は極めて大きく、したがって、従来のように急激な温度変動が生じると半導体ウエハに大きなストレスが生じるが、本実施の形態のように温度変動を緩和することにより、半導体ウエハのストレスを低減することができる。
【００４２】
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。上記実施の形態では、ＴｉＮ膜を成膜する場合について示したが、ＴｉやＡｌ膜等の他の金属系材料の膜を形成する場合にも有効である。一般に、金属系の材料はＳｉに比較して熱膨張係数が高く、例えば、Ｔｉの熱膨張係数は９．９５×１０-6／℃であり、また、Ａｌの熱膨張係数およびＷの熱膨張係数はそれぞれ２．５５×１０-5／℃、４．７６×１０-6／℃であって、Ｓｉの熱膨張係数よりもはるかに大きいため、温度変動にともなうストレスが大きい傾向にあり、本発明によるストレス低減効果が大きい。また、本発明は、上述したように、ＴｉＮ膜、Ｔｉ膜、Ａｌ膜のような金属系材料の薄膜を形成する場合に特に有効であるが、これに限らず、下地の基板との間に熱膨張係数の差がある薄膜であれば一定の効果を得ることができる。さらに、被処理基板としては、半導体ウエハに限らず他のものであってもよく、また、基板上に他の層を形成したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係るＣＶＤ成膜方法を実施するためのＴｉＮ成膜装置を示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る方法の各工程のフローを示すフローチャート。
【図３】半導体ウエハが処理チャンバーに搬入された後のプロセス時における半導体ウエハの温度変動を、実施形態と従来とで比較して示す図。
【図４】半導体ウエハを処理チャンバーへ搬入する際、およびチャンバーから搬出する際における半導体ウエハの温度変動を、実施形態と従来とで比較して示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１……チャンバー
２……サセプター
５……ヒーター
８……排気ポート
９……排気系
１０……シャワーヘッド
１０ａ，１０ｂ……ガス吐出孔
１９……ＮＨ3源
２０……Ｎ2源
２１……ＴｉＣｌ4源
２２……ＣｌＦ3源
３０……トランスファーチャンバー
３１……支持ピン
Ｗ……半導体ウエハ
【図１】
2004332118.tif 000003
【図２】
2004332118.tif 000004
【図３】
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【図４】
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