(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内にＨＦを含むガスを導入して、処理容器内をＨＦを含むガスでパージする工程と、
前記処理容器内に被処理基板を配置する工程と、
前記処理容器内にＳｉ含有ガスを供給して被処理基板に前処理を施す前処理工程と、
前記処理容器内に成膜ガスを供給して成膜処理を行う成膜工程とを具備することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記Ｓｉ含有ガスはＳｉＨ4ガスであることを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記成膜工程により、Ｗ系薄膜が形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記Ｗ系薄膜の下地はバリア層であり、前記バリア層は、ＴｉＮ膜で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記成膜工程は、核形成を行う核形成工程と、引き続き行われる本成膜工程とを有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の成膜方法。
【請求項６】
前記処理容器内をＨＦを含むガスでパージする工程は、処理容器内にＨＦガスを導入することにより行われることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記処理容器内をＨＦを含むガスでパージする工程は、前記処理容器外で反応させてＨＦを生成させ、そのＨＦを処理容器内に導入することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項８】
前記処理容器内をＨＦを含むガスでパージする工程は、処理容器内に成膜成分およびＦを含むガスならびにＨ含有ガスを導入してこれらの反応によってＨＦを生じさせることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項９】
前記Ｈ含有ガスは、Ｈ2ガスまたは水素化合物ガスであ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】
処理容器内にＷＦ6ガスおよびＨ2ガスを導入してこれらの反応によってＨＦを生じさせ、ＨＦを含むガスにより処理容器内をパージする工程と、
前記処理容器内に表面にＴｉＮ膜で構成されたバリア層が形成された被処理基板を配置する工程と、
前記処理容器内に、ＷＦ6ガス、ＳｉＨ4ガス、Ｈ2ガスおよび不活性ガスを導入して被処理基板のバリア層上にＷの核形成を行う工程と、
前記処理容器内にＷＦ6ガス、Ｈ2ガスおよび不活性ガスを導入してバリア層上にＷ膜の成膜を行う工程と
を具備することを特徴とする成膜方法。
【請求項１１】
処理容器内にＷＦ6ガスおよびＨ2ガスを導入してこれらの反応によってＨＦを生じさせ、ＨＦを含むガスにより処理容器内をパージする工程と、
前記処理容器内に表面にＴｉＮ膜で構成されたバリア層が形成された被処理基板を配置する工程と、
前記処理容器内にＳｉＨ4ガスを供給して被処理基板のバリア層に前処理を施す前処理工程と、
前記処理容器内に、ＷＦ6ガス、ＳｉＨ4ガス、Ｈ2ガスおよび不活性ガスを導入してＷの核形成を行う工程と、
前記処理容器内にＷＦ6ガス、Ｈ2ガスおよび不活性ガスを導入してＷ膜の成膜を行う工程と
を具備することを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＶＤによりＷ等の薄膜を形成する成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、被処理体である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）に配線パターンを形成するために、あるいは配線間のホールを埋め込むために、Ｗ（タングステン）、ＷＳｉ（タングステンシリサイド）、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ（チタンナイトライド）、ＴｉＳｉ（チタンシリサイド）等の金属あるいは金属化合物を堆積させて薄膜を形成している。
【０００３】
これらの中で、Ｗ薄膜を成膜する際には、まず、膜質を良好にするためにチャンバー内にＷＦ6ガス、ＳｉＨ4ガス、Ｈ2ガスおよび不活性ガスを導入して核形成処理を行った後、ＷＦ6ガス、Ｈ2ガスおよび不活性ガスを導入して成膜処理を行う。また、Ｗ膜の表面状態を良好にするために、核形成処理に先立ってチャンバー内にＳｉＨ4（シラン）ガスを導入してＳｉを吸着させるイニシエーションと呼ばれる前処理を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、このように膜の状態を良好にする対策が採られているにもかかわらず、複数枚のウエハ処理を繰り返すうちに、異常粒成長が生じたり、比抵抗が変化するというような問題が生じる。このような問題が生じると、ビットラインプロセスのような低温処理でしかも微細かつ１００ｎｍ程度の薄い膜を形成する場合に特に影響が大きい。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、表面状態および特性のばらつきが小さく安定して良好な膜を成膜することができる成膜方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述のようなＷ膜の表面状態および特性の基板間ばらつきが生じる原因について検討を重ねた結果、チャンバー内のＨＦ濃度が変化することが原因であることを見出した。すなわち、ＨＦは成膜ガスであるＷＦ6とＨ2との反応により生じてチャンバー内に存在し、下地のＴｉＮ膜上に存在する不活性なＴｉＯＮ等を除去する作用を有するが、核形成処理やイニシエーション処理のようなＳｉＨ4等のＳｉ含有ガスを用いる処理の場合には、ＳｉＨ4とＨＦとが反応してＳｉＦxが生じ、ＨＦが減少する。そのため、基板の処理枚数が増えるに従ってＴｉＯＮ等が残存しやすくなって、Ｗ膜の粒径が大きくなったり比抵抗の変化が生じるようになり、結果として膜の表面状態や厚さや比抵抗等の特性が基板間でばらつくことを見出した。また、このようにＳｉＦxが生じるとそれ自体が下地に吸着してイニシエーション処理の際にＳｉが吸着するのを妨げるため、イニシエーション処理の効果を低下させ、結果的にＷ膜の表面状態が悪化することも見出した。
【０００８】
本発明はこのような知見に基づいてなされたものであって、第１の観点では、処理容器内にＨＦを含むガスを導入して、処理容器内をＨＦを含むガスでパージする工程と、前記処理容器内に被処理基板を配置する工程と、前記処理容器内にＳｉ含有ガスを供給して被処理基板に前処理を施す前処理工程と、前記処理容器内に成膜ガスを供給して成膜処理を行う成膜工程とを具備することを特徴とする成膜方法を提供する。
【０００９】
上記第１の観点において、Ｓｉ含有ガスとしては、ＳｉＨ4が典型例として例示され、形成される膜としてはＷ膜に代表されるＷ系薄膜が例示される。また、Ｗ系薄膜を形成する場合には、下地は典型的にはバリア層であり、バリア層としてはＴｉＮ膜が好ましい。Ｗ系薄膜を形成する場合の成膜工程は、核形成を行う核形成工程と、引き続き行われる本成膜工程とを有することが好ましい。前記処理容器内をＨＦを含むガスでパージする工程は、処理容器内にＨＦガスを導入することにより行ってもよく、また、前記処理容器外で反応させてＨＦを生成させ、そのＨＦを処理容器内に導入するようにしてもよい。また、前記処理容器内をＨＦを含むガスでパージする工程は、処理容器内に成膜成分およびＦを含むガスならびにＨ含有ガスを導入してこれらの反応によってＨＦを生じさせるようにしてもよい。この際に、前記Ｈ含有ガスは、Ｈ2ガスまたは水素化合物ガスを用いることができる。
【００１０】
本発明の第２の観点では、処理容器内にＷＦ6ガスおよびＨ2ガスを導入してこれらの反応によってＨＦを生じさせ、ＨＦを含むガスにより処理容器内をパージする工程と、前記処理容器内に表面にＴｉＮ膜で構成されたバリア層が形成された被処理基板を配置する工程と、前記処理容器内に、ＷＦ6ガス、ＳｉＨ4ガス、Ｈ2ガスおよび不活性ガスを導入して被処理基板のバリア層上にＷの核形成を行う工程と、前記処理容器内にＷＦ6ガス、Ｈ2ガスおよび不活性ガスを導入してバリア層上にＷ膜の成膜を行う工程とを具備することを特徴とする成膜方法を提供する。
【００１１】
本発明の第３の観点では、処理容器内にＷＦ6ガスおよびＨ2ガスを導入してこれらの反応によってＨＦを生じさせ、ＨＦを含むガスにより処理容器内をパージする工程と、前記処理容器内に表面にＴｉＮ膜で構成されたバリア層が形成された被処理基板を配置する工程と、前記処理容器内にＳｉＨ4ガスを供給して被処理基板のバリア層に前処理を施す前処理工程と、前記処理容器内に、ＷＦ6ガス、ＳｉＨ4ガス、Ｈ2ガスおよび不活性ガスを導入してＷの核形成を行う工程と、前記処理容器内にＷＦ6ガス、Ｈ2ガスおよび不活性ガスを導入してＷ膜の成膜を行う工程とを具備することを特徴とする成膜方法を提供する。
【００１２】
本発明においては、このように成膜処理に先立って処理容器内にＨＦを含むガスを導入して、処理容器内をＨＦを含むガスでパージするので、チャンバー内でＨＦが不足することが防止され、下地に付着している不活性な付着物を常に有効に除去することができる。したがって、成膜された膜の表面状態や膜厚および特性の基板間ばらつきが生じ難い。特に、第１の観点のように、Ｓｉ含有ガスを供給して被処理基板に前処理を施す前処理工程を行う場合に、ＨＦが不足しやすく、かつＳｉＦxにより前処理が阻害される傾向にあるため、特にＨＦを含むガスによるパージの効果は大きい。具体的には、第２の観点および第３の観点のように、ＷＦ6ガスおよびＨ2ガスを用いて、ＴｉＮ膜に代表されるバリア層上にＷ層を形成する場合に、処理容器内のＨＦ量が不足せず、Ｗ膜の表面状態および特性の基板間ばらつきを小さくし、常に良好な表面状態および特性を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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、本発明の実施に用いられるＣＶＤ装置の一例を模式的に示す断面図であり、Ｗ膜成膜用のものを示す。
【００１４】
図１に示すように、ＣＶＤ装置１００は、例えばアルミニウム等により円筒状に形成されたチャンバー１１を有しており、その上に蓋体１２が設けられている。このチャンバー１１内には、チャンバー１１の底部から起立させた支持部材１３上に、保持部材１４を介してウエハＷを載置する載置台１５が設けられている。なお、この支持部材１３の径方向内側は、熱線を反射するように形成されており、載置台１５は、厚さ２ｍｍ程度の例えばカーボン素材、セラミックス等で形成されている。
【００１５】
この載置台１５の下方には、ウエハＷを載置台１５から持ち上げるためのリフトピン１６が例えば３本設けられており、このリフトピン１６は、保持部材１７を介して押し上げ棒１８に支持されていて、この押し上げ棒１８がアクチュエータ１９に連結している。これにより、アクチュエータ１９が押し上げ棒１８を昇降させると、押し上げ棒１８および保持部材１７を介してリフトピン１６が昇降し、ウエハＷが昇降するようになっている。このリフトピン１６は、熱線を透過する材料、例えば石英により形成されている。また、リフトピン１６に一体的に支持部材２０が設けられており、この支持部材２０にシールドリング２１が取り付けられている。このシールドリング２１は、後述するハロゲンランプ２６の熱線が上方に照射されることを防止するとともに、クリーニング時にクリーニングガスの流路を確保する機能を有している。載置台１５には、さらに、ウエハＷの加熱時にウエハＷの温度を計測するための熱電対２２が埋設されており、この熱電対２２の保持部材２３が支持部材１３に取付けられている。
【００１６】
載置台１５の真下のチャンバー底部には、石英等の熱線透過材料よりなる透過窓２４が気密に設けられており、その下方には、透過窓２４を囲むように箱状の加熱室２５が設けられている。この加熱室２５内には、例えば４個のハロゲンランプ２６が反射鏡をも兼ねる回転台２７に取付けられており、この回転台２７は、回転軸２８を介して加熱室２５の底部に設けられた回転モータ２９により回転されるようになっている。したがって、このハロゲンランプ２６から放出された熱線は、透過窓２４を透過して載置台１５の下面を照射してこれを加熱し得るようになっている。この加熱室２５の側壁には、この室内や透過窓２４を冷却するための冷却エアを導入する冷却エア導入口３０およびこのエアを排出するための冷却エア排出口３１が設けられている。
【００１７】
載置台１５の外周側には、多数の整流孔を有するリング状の整流板３２が、環状に形成した支持コラム３３の上端に設けられた水冷プレート３４に載置されている。この水冷プレート３４の内周側には、上方の処理ガスが下方に流れることを防止するためのリング状の石英製またはアルミニウム製のアタッチメント３５が設けられている。これら整流板３２、水冷プレート３４およびアタッチメント３５の下側には、成膜処理時、処理ガスと反応しない不活性ガス例えばＡｒガスやＮ2ガス等をパージガス（バックサイドガス）として供給するパージガス導入管３７が設けられており、そこからパージガスを導入することにより、処理ガスが載置台１５の下側に回り込んで余分な成膜作用を及ぼすことが防止される。
【００１８】
また、チャンバー１１の底部の四隅には、排気口３６が設けられており、この排気口３６には、図示しない真空ポンプが接続されている。これにより、チャンバー１１内は、所定の真空状態に維持し得るようになっている。
【００１９】
チャンバー１１の天井部には、処理ガス等を導入するためのシャワーヘッド４０が設けられている。このシャワーヘッド４０は、蓋体１２に嵌合して形成されたシャワーベース４１を有しており、このシャワーベース４１の上部中央には、処理ガス等を通過させるオリフィスプレート４２が設けられている。さらに、このオリフィスプレート４２の下方に、２段の拡散プレート４３，４４が設けられており、これら拡散プレート４３，４４の下方に、シャワープレート４５が設けられている。オリフィスプレート４２の上側にはガス導入部材４６が配置されており、このガス導入部材４６にはガス導入口４７が設けられている。このガス導入口４７にはチャンバー１１内へ処理ガス等を供給するガス供給機構５０が接続されている。
【００２０】
ガス供給機構５０は、ＣｌＦ3ガス供給源５１、Ｎ2ガス供給源５２、ＷＦ6ガス供給源５３、Ａｒガス供給源５４、ＳｉＨ4ガス供給源５５、Ｈ2ガス供給源５６を有している。ＣｌＦ3ガス供給源５１にはガスライン５７が接続され、このガスライン５７にはマスフローコントローラ６３とその前後の開閉バルブ６４，６５とが設けられている。Ｎ2ガス供給源５２にはガスライン５８が接続され、このガスライン５８にはマスフローコントローラ６６とその前後の開閉バルブ６７，６８とが設けられている。ＷＦ6ガス供給源５３にはガスライン５９が接続され、このガスライン５９の途中から分岐ライン５９ａが分岐している。そして、ガスライン５９にはマスフローコントローラ６９とその前後の開閉バルブ７０，７１とが設けられており、分岐ライン５９ａにはマスフローコントローラ７２とその前後の開閉バルブ７３，７４とが設けられている。この分岐ライン５９ａは後述するニュークリエーション工程に用いられ、流量が厳密に制御されるようになっている。Ａｒガス供給源５４にはガスライン６０が接続され、このガスライン６０にはマスフローコントローラ７５とその前後の開閉バルブ７６，７７とが設けられている。そして、このガスライン６０に、上記ガスライン５９および分岐ライン５９ａが合流するようになっている。ＳｉＨ4ガス供給源５５にはガスライン６１が接続され、このガスライン６１にはマスフローコントローラ７８とその前後の開閉バルブ７９，８０とが設けられている。Ｈ2ガス供給源５６にはガスライン６２が接続され、このガスライン６２にはマスフローコントローラ８１とその前後の開閉バルブ８２，８３とが設けられている。そして、ガスライン５７，５８，６０，６１，６２はガスライン８４に接続され、このガスライン８４が上述のガス導入口４７に接続されている。
【００２１】
次に、このように構成されたＣＶＤ装置１００により、本発明の一実施形態に係る成膜方法について図２を参照しながら説明する。ここでは、予めウエハＷ上にバリア層として形成されたＴｉＮ薄膜の上にＷ薄膜を形成する典型例について示す。
【００２２】
まず、チャンバー１１内にウエハＷを搬入するに先立って、チャンバー１１内のプリコート処理を行う（ＳＴ１）。このプリコート処理においては、ハロゲンランプ２６によりチャンバー１１内を、好ましくは３５０〜４５０℃に加熱し、後述するイニシエーション工程、ニュークリエーション工程、Ｗ成膜工程と同様の処理を同じ条件で順次実施し、チャンバー１１の内壁や載置台１５、シャワーヘッド４０の表面等にプリコート膜を形成する。
【００２３】
このようなプリコート処理が終了後、ＷＦ6ガス、Ｈ2ガスおよびＳｉＨ4ガスの供給を停止し、チャンバー１１内をＡｒガスおよびＮ2ガスでパージする（ＳＴ２）。
【００２４】
その後、チャンバー１１内にＷＦ6ガス、Ｈ2ガスを導入し、チャンバー１１内でこれらを反応させてＨＦガスを形成し、チャンバー１１内をＨＦを含むガスでパージする（ＳＴ３）。この工程においては、好ましくは、ＷＦ6ガスおよびＨ2ガスの流量が多いほど反応が進み、より多くのＨＦが生成される。例えばＷＦ6ガスを０．００１〜１Ｌ／ｍｉｎ、Ｈ2ガスを０．１〜３Ｌ／ｍｉｎの範囲、好ましくはＷＦ6ガスを０．０５〜０．５Ｌ／ｍｉｎ、Ｈ2ガスを１〜３Ｌ／ｍｉｎ、具体的には例えばＷＦ6ガス／Ｈ2＝０．０９／１．８（Ｌ／ｍｉｎ）とし、チャンバー１１内圧力を１０６６６Ｐａ以下、好ましくは１３３．３〜６６６５Ｐａとする。このとき、チャンバー１１内はハロゲンランプ２６により、３５０〜４５０℃程度に加熱されている。処理時間は１０〜１８０ｓｅｃ、好ましくは１０〜６０ｓｅｃで行われる。
【００２５】
その後、チャンバー１１の側壁に設けられた図示しないゲートバルブを開いて搬送アームによりチャンバー１１内にウエハＷを搬入し、リフトピン１６を押し上げることによりウエハＷをリフトピン１６側に受け渡し、押し上げ棒１８を降下させることによりリフトピン１６を押し下げて、ウエハＷを載置台１５上に載置する（ＳＴ４）。
【００２６】
このウエハＷに対して、まずイニシエーション処理を実施する（ＳＴ５）。イニシエーション処理は、排気口３６からチャンバー１１内を吸引排気しつつガス供給機構５０からシャワーヘッド４０を介してチャンバー１１内にＡｒガス、Ｈ2ガス、Ｎ2ガスを所定流量で流しつつ加熱室２５内のハロゲンランプ２６を点灯してその熱線によりウエハＷを所定温度に加熱し、その状態で所定時間保持して第１段階としてのヒートアップを行った後、ハロゲンランプ２６を点灯したままの状態で、第２段階としてチャンバー１１内にＳｉＨ4ガスおよびＨ2ガスを供給してウエハＷに形成されたＴｉＮ膜上にＳｉＨx（例えばｘ＝１〜３）を吸着させる。このイニシエーション処理においては、好ましくは、ＳｉＨ4衝突量を５７６．５（Ｐａ1/2・ｓｅｃ）以上、好ましくは８９９．３（Ｐａ1/2・ｓｅｃ）以上とし、チャンバー１１内圧力を１３３３０Ｐａ以下、好ましくは２６６６〜１３３３０Ｐａとする。このイニシエーション工程により、その後に形成されるＷ膜において異常粒成長が少なく、良好な表面状態とすることができる。
【００２７】
このイニシエーション処理の後、ニュークリエーション処理を実施する（ＳＴ６）。このニュークリエーション処理の際には、ガスライン５９の途中から分岐している分岐ラインに高精度のマスフローコントローラ（ＭＦＣ）７２により厳密に流量を制御しつつＷＦ6ガスを成膜処理の際よりも少量の１×１０-2〜３×１０-2Ｌ／ｍｉｎ程度、例えば１．５×１０-2Ｌ／ｍｉｎで流してＷの核生成を行う。この際の他のガスの流量の好ましい範囲は、Ａｒガス、Ｈ2ガス、Ｎ2ガスそれぞれ０．５〜１．５Ｌ／ｍｉｎ、１〜２Ｌ／ｍｉｎ、０．３〜１Ｌ／ｍｉｎである。
【００２８】
次いで、分岐ライン５９ａから本ラインであるガスライン５９に切り替えてニュークリエーションの際よりも多量の６×１０-2〜２０×１０-2Ｌ／ｍｉｎ程度、例えば７．０×１０-2Ｌ／ｍｉｎでＷＦ6ガスを流してＷ膜の成膜処理を行う（ＳＴ７）。この際の他のガスの流量の好ましい範囲は、Ａｒガス、Ｈ2ガス、Ｎ2ガスそれぞれ０．５〜１．５Ｌ／ｍｉｎ、１〜２Ｌ／ｍｉｎ、０．３〜１Ｌ／ｍｉｎであり、成膜処理の際のガス流量を例示すると、ＷＦ6ガス：７．０×１０-2Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒガス：０．９Ｌ／ｍｉｎ、Ｈ2ガス：１．５Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ2ガス：０．１Ｌ／ｍｉｎである。
【００２９】
これらニュークリエーション処理および成膜処理においては、イニシエーション工程と同様にハロゲンランプ２６を点灯してウエハＷを加熱するが、その際の加熱温度は３８０〜５００℃が好ましい。
【００３０】
イニシエーション処理、ニュークリエーション処理、成膜処理の処理時間としては、イニシエーション処理が５０〜１００ｓｅｃ、ニュークリエーション処理が２０〜６０ｓｅｃ、成膜処理が２０〜６０ｓｅｃ程度の条件が採用される。例えば、イニシエーション処理が８０ｓｅｃ、ニュークリエーション処理が３０ｓｅｃ、成膜処理が３０ｓｅｃの条件が採用される。これにより、膜厚５０〜２０００ｎｍ程度のＷ薄膜が形成される。所定時間経過後、ガスライン５９のバルブが閉じられ、ＷＦ6ガス供給源５３からのＷＦ6ガス等の供給が停止され、成膜工程が終了する。
【００３１】
その後、チャンバー１１内をＡｒガスでパージし（ＳＴ８）、次いで、リフトピン１６によりウエハＷを押し上げ、搬送アームによりウエハＷをチャンバー１１外へ搬出する（ＳＴ９）。そして、ＳＴ３〜ＳＴ９までを所定の枚数のウエハＷについて繰り返し行い、所定の枚数のウエハＷの処理が終了後、ＣｌＦ3ガスをチャンバー１１内に供給してチャンバー内のクリーニングを行う（ＳＴ１０）。
【００３２】
クリーニング後、再びプリコート処理（ＳＴ１）を行い、上述の処理を繰り返し行う。
【００３３】
以上の処理においては、イニシエーション処理や成膜処理等のウエハプロセスに先立ってチャンバー１１内をＨＦを含むガスによりパージするので、チャンバー１１内でＨＦが不足することがない。つまり、ＨＦガスは成膜ガスであるＷＦ6とＨ2との反応により生じてチャンバー１１内に存在し、下地のＴｉＮ膜上に存在する不活性なＴｉＯＮ等を除去する作用を有するが、ニュークリエーション処理やイニシエーション処理のようなＳｉＨ4を用いる処理の場合には、ＳｉＦxが生じてＨＦが減少するため、ウエハの処理枚数が増えるに従ってＴｉＯＮ等が残存しやすくなり、またＳｉＦxが生じると、それ自体が下地に吸着してイニシエーション処理の際にＳｉが吸着するのを妨げるため、ウエハの処理枚数が増えるに従ってイニシエーション処理の効果の低下度合いが大きくなり、Ｗ膜の粒径が大きくなったり比抵抗の変化等が生じ、結果として膜の表面状態、厚さや比抵抗等の特性がウエハ間でばらつく。しかし、このようにＨＦパージを行うことにより、上記のようにしてＨＦ減少分を補って所定量以上のＨＦをチャンバー１１内に存在させることができるので、Ｗ膜の粒径の粗大化や比抵抗の変化をもたらす不活性なＴｉＯＮ付着物をＨＦにより常に有効に除去することができ、またＳｉＦxが生じ難くなるのでイニシエーション阻害も生じ難い。その結果、Ｗ膜の表面状態および膜厚や、比抵抗等の特性のウエハ間ばらつきがなく、安定して良好なＷ膜を形成することができる。
【００３４】
次に、本発明の効果を確認するための実験結果について説明する。
Ｗ膜のビットプロセスを１０００枚連続に行った場合のＷ膜の抵抗値（ＲＳ）、膜厚均一性（uniformity）および面間再現性（repeatability）を確認した。その結果を図３に示す。図３の（ａ）がウエハ毎でＨＦパージを行わなかった場合であり、（ｂ）がウエハ毎にＨＦパージを行った場合である。この図に示すように、ウエハ間でＨＦパージを行わなかった場合にはいずれもばらつきが大きいのに対し、ウエハ間でＨＦパージを行った場合にはばらつきが極めて小さいことが確認された。なお、この際の成膜条件（流量比）は、ＷＦ6／Ａｒ／ＳｉＨ4／Ｈ2／Ｎ2／バックサイドＡｒ＝０．０９／０．９／０／１．８／０．１／２（Ｌ／ｍｉｎ）である。
【００３５】
また、プリコート処理直後、ＨＦパージありで２５枚Ｗ膜を成膜した後、およびＨＦパージなしで２５枚Ｗ膜を成膜した後のチャンバー内のＨＦ、ＨＣｌ、ＳｉＦ3量を四重極型質量分析装置で測定した。その結果を図４に示す。図４に示すように、ＨＦパージなしで２５枚成膜後にはＨＦがかなり減少しているのに対し、ＨＦパージありで２５枚成膜してもプリコート直後とＨＦ量が変化しないことが確認された。なお、この際の条件も図３の場合と同じである。
【００３６】
さらに、ウエハ毎に行うＨＦパージの時間によって、ＨＦおよびＳｉＦ3の変化度合いを四重極型質量分析装置で測定した。その結果を図５に示す。図５は横軸にウエハの成膜処理枚数をとり、縦軸に強度（任意スケール）をとってＨＦパージの時間毎に強度変化をとったものであり、（ａ）がＨＦ、（ｂ）がＳｉＦ3である。図５に示すように、ＨＦパージを行わない場合には、処理枚数が増加するに従ってＨＦが減少し、ＳｉＦ3が増加するのに対し、ＨＦパージ１０秒間では多少ＨＦの減少傾向が緩和されるものの減少傾向には変わりはないが、２０秒間以上では２５枚処理後もＨＦは減少せず、ＳｉＦ3の増加量が大きく低下することが確認された。なお、この際の条件も図３の場合と同じである。
【００３７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では本発明をＴｉＮ薄膜上にＷ薄膜を形成する場合について示したが、下地および形成する膜はこれに限るものではない。また、上記実施形態ではＨＦパージを行う際にＷＦ6ガスとＨ2ガスを反応させてＨＦガスを形成したが、これに限らずＨＦが形成されればどのような反応でもよく、例えばＷＦ6ガスと水素化合物ガスを反応させてＨＦガスを形成してもよいし、他の成膜成分およびＦを含むガスと水素含有ガスとを反応させてＨＦを反応させてもよい。さらに、ボンベなどからＨＦを直接チャンバー内に導入してもよいし、処理容器外で反応させてＨＦを生成させ、そのＨＦを処理容器内に導入するようにしてもよい。また、上記実施形態ではプリコートやイニシエーションにＳｉＨ4ガスを用いたが、他のＳｉ含有ガスであってもよい。さらに、上記実施形態ではイニシエーション工程を行った場合について説明したが、イニシエーション工程は必ずしも必要はない。さらにまた、上記実施形態では被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、これに限らず他の基板、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）用のガラス基板にも適用することが可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、成膜処理に先立って処理容器内にＨＦを含むガスまたは反応によりＨＦガスを生成する物質を導入して、処理容器内をＨＦを含むガスでパージするので、チャンバー内でＨＦが不足することが防止され、下地に付着している不活性な付着物を常に有効に除去することができる。したがって、成膜された膜の表面状態や膜厚および特性の基板間ばらつきが生じ難い。特に、Ｓｉ含有ガスを供給して被処理基板に前処理を施す前処理工程を行う場合に、ＨＦが不足しやすく、かつＳｉＦxにより前処理が阻害される傾向にあるため、特にＨＦを含むガスによるパージの効果は大きい。具体的には、ＷＦ6ガスおよびＨ2ガスを用いて、ＴｉＮ膜に代表されるバリア層上にＷ層を形成する場合に、処理容器内のＨＦ量が不足せず、Ｗ膜の表面状態および特性の基板間ばらつきを小さくし、常に良好な表面状態および特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に用いるＣＶＤ成膜装置の一例を示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態の工程を説明するための図。
【図３】Ｗ膜のビットプロセスを１０００枚連続に行った場合のＷ膜の抵抗値、膜厚均一性および面間再現性を確認した結果をＨＦなしの場合とありの場合で示す図。
【図４】プリコート直後、ＨＦを含むガスのパージありで２５枚Ｗ膜を成膜した後、およびＨＦを含むガスのパージなしで２５枚Ｗ膜を成膜した後のチャンバー内のＨＦ、ＨＣｌ、ＳｉＦ3量を測定した結果を示す図。
【図５】ウエハ毎に行うＨＦを含むガスのパージの時間によって、ＨＦおよびＳｉＦ3の変化度合いを測定した結果を示す図。
【符号の説明】
１１；チャンバー
１５；載置台
２６；ハロゲンランプ
４０；シャワーヘッド
５０；ガス供給機構
５３；ＷＦ6ガス供給源
５５；ＳｉＨ4ガス供給源
５６；Ｈ2ガス供給源
Ｗ……半導体ウエハ
【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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