(57)【要約】【課題】  本発明は、基板表面に吸着しにくいガス種を原料ガスとして用いた場合でも、異なる種類の原料ガスを交互に供給しながら基板上で反応させる方法により成膜を行なうことができる成膜方法を提供することを課題とする。【解決手段】  原料ガスとしてＴａＦ５とＳｉＨ４とを交互に供給しながら基板上で反応させてＴａＳｉｘの薄膜を生成する。原料ガスを供給する前に、双極子モーメントを有するガスであるＮＨ３を供給することのより基板表面に前処理を施す。あるいは、前処理としてＴａＮ膜を基板表面に生成する。ＳｉＨ４の供給時の分圧を所定のしきい値以上とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる種類の原料ガスを交互に供給しながら基板上で反応させて薄膜を生成する成膜方法であって、
前記原料ガスを供給する前に、該基板の成膜を行なう表面に原料ガスの吸着を促進する前処理を施すことを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
請求項１記載の成膜方法であって、
前記前処理として、双極子モーメントを有するガスを前記基板の表面に供給することを特徴とする成膜方法。
【請求項３】
請求項２記載の成膜方法であって、
前記双極子モーメントを有するガスはＮＨ３であることを特徴とする成膜方法。
【請求項４】
請求項１記載の成膜方法であって、
前記前処理として、ＴａＮ膜を前記基板の表面に生成することを特徴とする成膜方法。
【請求項５】
請求項４記載の成膜方法であって、
前記ＴａＮ膜を、ＴａＦ５とプラズマ化したＮＨ３とを交互に供給することにより生成することを特徴とする成膜方法。
【請求項６】
請求項１記載の成膜方法であって、
前記原料ガスの供給時に、前記原料ガスの圧力を所定のしきい値以上とすることを特徴とする成膜方法。
【請求項７】
請求項１記載の成膜方法であって、
前記原料ガスはＴａＦ５及びＳｉＨ４であり、
前記前処理はＮＨ３を基板表面に供給する処理であり、
前記ＴａＦ５及びＳｉＨ４を交互供給する際に、ＴａＦ５及びＳｉＨ４の分圧を所定のしきい値以上とすることにより前記基板上にＴａＳｉｘ膜を生成することを特徴とする成膜方法。
【請求項８】
請求項１記載の成膜方法であって、
前記原料ガスはＴａＦ５及びＳｉＨ４であり、
前記前処理はＴａＮ膜を基板表面に生成する処理であり、
前記ＴａＦ５及びＳｉＨ４を交互供給する際に、ＳｉＨ４の分圧を所定のしきい値以上とすることにより前記基板上にＴａＳｉｘ膜を生成することを特徴とする成膜方法。
【請求項９】
請求項８記載の成膜方法であって、
前記ＴａＦ５及びＳｉＨ４を交互供給する際に、ＴａＦ５の分圧を所定のしきい値以上とすることを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は成膜方法に係り、より詳細には、半導体製造工程等において基板上でバリア膜等として機能する薄膜を生成するための成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタ等の半導体製造工程において、基板上の絶縁酸化膜上に導電層として銅層を形成する際に、絶縁酸化膜と銅層との間にバリア膜を設ける場合がある。バリア膜は銅層の銅が絶縁酸化膜中に拡散しないように銅層と絶縁酸化膜とを分離するために設けられる。バリア膜として、例えばタンタルナイトライド（ＴａＮ）、チタンナイトライド（ＴｉＮ）等の薄膜を用いることが多い。
【０００３】
従来、上述のバリア膜を生成する方法として物理的気相成長法（ＰＶＤ）が一般的に用いられているが、より効率的にバリア膜を生成するために、化学的気相成長法（ＣＶＤ）を用いることも提案されている。
【０００４】
例えば、ＴａＦ５とＳｉＨ４とを気相合成することによりタンタルシリサイド（ＴａＳｉ）膜を生成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。ところが、ＣＶＤで薄膜を生成する場合、膜厚を精度よく制御することが難しく、極薄の膜を生成することができない。また、ＣＶＤで薄膜を生成すると、薄膜中に微量ではあるが不純物が混入する場合がある。例えば、上述のようにＴａＦ５とＳｉＨ４とを用いてＣＶＤによりＴａＳｉ膜を生成した場合、ＴａＳｉ膜中に不純物としてフッ素（Ｆ）が混入する。バリア膜は比抵抗を極力小さくすることが求められているが、このように不純物が混入すると比抵抗が大きくなり、バリア膜として良好な特性が損なわれてしまう。
【０００５】
さらに、ＴａＳｉ膜が基板上で成長するには最初に核が基板上に生成されなければならないが、この核が生成されてＴａＳｉ膜が成長し始めるまでにある程度の時間が必要となる。この時間を一般にインキュベーションタイムと称している。インキュベーションタイムが長いと成膜処理に時間がかかり、スループットが低下してしまう。
【０００６】
そこで、ＣＶＤによる薄膜生成処理を行なう前に、基板に前処理を施して核の生成を促進する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この方法では、ＷＦ６とＳｉＨ４とを用いてＣＶＤにより薄膜を形成する際に、基板をアンモニア（ＮＨ３）で前処理する。ＮＨ３による前処理により、気相中で反応したＷＦ６とＳｉＨ４とを基板に吸着されやすくすることで、インキュベーションタイムを短縮している。
【特許文献１】国際公開第０２／０５６３４８号パンフレット
【特許文献２】特開２０００−２３５９６２号公報
【特許文献３】国際公開第０２／４８４２７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、バリア膜をＣＶＤにより生成する方法が提案されているが、半導体構造における配線がより一層微細化されている現状において、より高品質のバリア膜を生成する方法が要望されている。
【０００８】
このような要望を満たすために、異なる種類の原料ガスを交互に供給しながら基板上で反応させて薄膜を生成するＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）によりバリア膜を生成することが提案されている。ところが、例えば、ＴａＦ５とＳｉＨ４とを原料ガスとして用いて従来ＣＶＤにより生成していたＴａＳｉ膜を、ＡＬＤにより生成しようとすると、これら原料ガスは基板表面に吸着されにくい特性を有しているため、成膜初期の核成長反応が起こりにくく、ＡＬＤでは膜を生成することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、基板表面に吸着しにくいガス種を原料ガスとして用いた場合でも、異なる種類の原料ガスを交互に供給しながら基板上で反応させる方法により成膜を行なうことができる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】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明によれば、異なる種類の原料ガスを交互に供給しながら基板上で反応させて薄膜を生成する成膜方法であって、前記原料ガスを供給する前に、該基板の成膜を行なう表面に原料ガスの吸着を促進する前処理を施すことを特徴とする成膜方法が提供される。
【００１１】
上述の発明によれば、基板表面に前処理を施すことにより原料ガスの吸着が促進され、原料ガスの交互供給による方法で成膜ができなかった場合でも、バリア膜として良好な特性を有する膜の生成が可能となる。
【００１２】
前記前処理として、ＮＨ３等の双極子モーメントを有するガスを前記基板の表面に供給することとしてもよい。代わりに、前記前処理として、ＴａＮ膜を前記基板の表面に生成することとしてもよい。前記ＴａＮ膜を、ＴａＦ５とプラズマ化したＮＨ３とを交互に供給することにより生成することが好ましい。また、前記原料ガスの供給時に、前記原料ガスの圧力を所定のしきい値以上とすることが好ましい。
【００１３】
上述の発明において、前記原料ガスはＴａＦ５及びＳｉＨ４であり、前記前処理はＮＨ３を基板表面に供給する処理であり、前記ＴａＦ５及びＳｉＨ４を交互供給する際に、ＴａＦ５及びＳｉＨ４の分圧を所定のしきい値以上とすることにより前記基板上にＴａＳｉｘ膜を生成することとしてもよい。また、前記原料ガスはＴａＦ５及びＳｉＨ４であり、前記前処理はＴａＮ膜を基板表面に生成する処理であり、前記ＴａＦ５及びＳｉＨ４を交互供給する際に、ＳｉＨ４の分圧を所定のしきい値以上とすることにより前記基板上にＴａＳｉｘ膜を生成することとしてもよい。前記ＴａＦ５及びＳｉＨ４を交互供給する際に、ＴａＦ５の分圧を所定のしきい値以上とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上述の如く本発明によれば、基板表面に吸着しにくいガス種を原料ガスとして用いた場合でも、異なる種類の原料ガスを交互に供給しながら基板上で反応させる成膜方法を用いて成膜を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００１６】
図１は本発明による成膜方法が実施される成膜装置の概略構成図である。図１に示す成膜装置は、複数の原料ガスを交互に供給して薄膜を生成する成膜装置の一例として、フッ化タンタル（ＴａＦ５）とシラン（ＳｉＨ４）とを交互に供給してタンタルシリサイド（ＴａＳｉｘ）の薄膜を生成する成膜装置である。
【００１７】
処理チャンバ２内には、薄膜を生成する基体としてシリコン基板Ｗが載置される載置台４が設けられている。載置台４の上方に配置されたシャワーヘッド６から原料ガスであるＴａＦ５とＳｉＨ４とが交互にキャリアガスＡｒと共に処理チャンバ２内に供給される。シャワーヘッド６にはガス供給管８が接続されており、ＳｉＨ４とＡｒはガス供給管８の一端から供給され、ガス供給管８を流れてシャワーヘッドに供給される。一方、ＴａＦ５はガス供給管８の側面に接続されたガス通路１０を介してガス供給管８に供給され、Ａｒと共にシャワーヘッド６に供給される。
【００１８】
ここで、アンモニアガス（ＮＨ３）もガス供給管８及びシャワーヘッド６を介して処理チャンバ２に供給されるが、ＮＨ３の供給は後述するように前処理を施すために行なわれる。したがって、ＮＨ３は、ＴａＦ５とＳｉＨ４とを交互供給してタンタルシリサイド（ＴａＳｉｘ）を成長させる工程では供給されない。
【００１９】
処理チャンバ２に供給されたＴａＦ５とＳｉＨ４のうち、反応に寄与しなかった部分は、処理チャンバ２の底部に設けられたバタフライバルブ１２を介して高真空ポンプ（ターボ分子ポンプ：ＴＭＰ）１４により処理チャンバ２内から排気され、さらに低真空ポンプ（ドライポンプ：ＤＰ）１６により外部に排気される。
【００２０】
図１に示す成膜装置で生成されるタンタルシリサイド（ＴａＳｉｘ）の薄膜は、例えば多層薄膜構造中に銅ビア等を形成する際に層間絶縁膜と銅ビアとの間に設けられるバリア膜として用いられる。図２はバリア膜として用いるタンタルシリサイドの薄膜を生成する工程を示す図である。
【００２１】
図２に示す例では、半導体装置等の薄膜多層構造において、上下の配線層を接続する銅ビアを形成している。まず、図２（ａ）に示すように、配線層としての銅膜２０の上に層間絶縁膜２１とエッチストッパ膜２２とが形成される。次に、図２（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２１とエッチストッパ膜２２とを貫通してビア孔２３が形成される。続いて、図２（ｃ）に示すように、ビア孔２３の上部にトレンチ２４が形成される。
【００２２】
通常、ビア孔２３の内面及びトレンチ２４の内面にバリア膜２５を形成し、ビア２３及びトレンチに埋め込まれた銅が層間絶縁膜２１中に拡散することを防止する。本発明の実施例では、後述するようにバリア膜としてタンタルシリサイド（ＴａＳｉｘ）の薄膜を形成するが、その前に図２（ｄ）に示すようにビア孔２３の内面及びトレンチ２４の内面に前処理を施す。その後、図２６（ｅ）に示すように、ＴａＦ５とＳｉＨ４とを交互に供給しながらＴａＳｉｘのバリア膜２５を生成する。バリア膜２５を形成した後、図２（ｆ）に示すように、トレンチ２４及びビア孔２３の中に銅を埋め込んで銅ビア２６を形成する
以上のように、本発明の一つの特徴は、従来はバリア膜を生成することができなかったような条件においても、前処理を行うことによりバリア膜を生成することができるようにしたことである。ただし、前処理は必須のものではなく、例えば供給する原料ガスの圧力を増大させる等の他の成膜条件を調整制御することで、原料ガスの交互供給によるバリア膜を生成可能とすることもできる。
【００２３】
ここで、本発明の第１実施例によるバリア膜の成膜方法について説明する。
【００２４】
原料ガスであるＴａＦ５とＳｉＨ４とは、両方ともシリコン基板に吸着されにくい性質を有しており、通常の条件下での交互供給では基板上にＴａＳｉｘの薄膜を生成することはできない。そこで、本発明の第１実施例では、ＴａＦ５とＳｉＨ４とを処理チャンバ２内に交互供給する前に基板Ｗの表面に前処理を施し、且つＴａＦ５とＳｉＨ４とを処理チャンバ２内に交互供給する際に処理チャンバ２内の圧力を上げることにより、ＴａＦ５とＳｉＨ４が基板に吸着されやすいようにし、ＴａＳｉｘの薄膜の生成を可能としている。
【００２５】
上述のように、本実施例では、成膜処理を行なう前に、基板Ｗの表面にＮＨ３を供給する前処理工程を行なう。すなわち、通常の基板Ｗの表面にはＴａＦ５はほとんど吸着されないため、基板Ｗの表面にＴａＦ５を吸着させるために前処理を行なう。
【００２６】
基板Ｗの表面にＮＨ３を供給すると、図３（ａ)に示すように、基板Ｗの表面に多数のＮＨ３が付着する。この状態でＴａＦ５を供給すると、基板上のＮＨ３とＴａＦ５とが結合して、図３（ｂ）に示すように、基板上に多数のＮＨｘ−ＴａＦｘが付着した状態となる。この状態は、基板の表面にＴａＦｘＮｙが付着した状態と考えることができる。ＴａＦｘＮｙはＳｉＨ４を化学吸着しやすい性質を有している。したがって、図３（ｂ）に示す状態の基板にＳｉＨ４を供給すると、図３（ｃ）に示すように、ＳｉＨｘがＴａＦｘと反応してＨＦとＴａＳｉとが生成される。ＨＦは基板から離れて周囲のガス中に拡散するが、ＴａＳｉは基板上に付着して残る。これにより、基板上にＴａＳｉの核が生成される。
【００２７】
これ以降、ＴａＦ５とＳｉＨ４とを交互に供給することにより、ＴａＳｉの核が成長し、ＴａＳｉｘ膜を生成することができる。ただし、図３（ｃ）に示すＳｉＨ４がＴａＦ５と反応する段階では、反応速度が遅いため成膜に時間がかかってしまう。
【００２８】
そこで、本実施例では、原料ガスのＳｉＨ４を供給する際の圧力を上げること、すなわちＳｉＨ４の分圧を上げることにより、ＳｉＨ４とＴａＦ５との反応速度を高めて、ＴａＳｉｘ膜の生成時間を短縮している。ＳｉＨ４の分圧を上げるためには、ＳｉＨ４の供給量を増大する方法や、ＳｉＨ４の供給時に処理チャンバ２からの排気を絞る方法が考えられる。本実施例では、処理チャンバ２の排気口に設けられたバタフライバルブ１２の開度を小さくするか、閉じることにより、処理チャンバ２内の圧力が上昇するように制御している。
【００２９】
図４は前処理後の原料ガス供給のシーケンスを示すタイムチャートである。図４のタイムチャートには、原料ガスとしてＴａＦ５，ＳｉＨ４及びキャリアガスとしてＡｒを処理チャンバに供給するシーケンスが示されており、それに加えて、処理チャンバの排気口に設けられたバタフライバルブ１２の開度が示されている。バタフライバルブ１２の開度を調整することにより、排気速度を調整することができ、したがって処理チャンバ２内の圧力を調節することができる。
【００３０】
本実施例では、ＮＨ３を供給して前処理を行なった後に、図４に示すシーケンスでＴａＦ５，ＳｉＨ４及びＡｒを処理チャンバ２に供給する。前処理は、例えばＮＨ３とＡｒを４００／１００ｓｃｃｍの流量で２秒間処理チャンバ２に供給し、次の２秒間で真空排気を行なうことで行なわれる。このような前処理の後に、図４に示すシーケンスでＴａＦ５とＳｉＨ４とを交互供給する。
【００３１】
まずＴａＦ５とＡｒとを０．５／１００ｓｃｃｍの流量で１秒間処理チャンバ２に供給する（図４（ａ），（ｃ））。この時、バタフライバルブ１２は全閉（０度）となっている（図４（ｄ））。次に、バタフライバルブ１２を全開（９０度）として処理チャンバ２内のＴａＦ５とＡｒとを５秒間排気する（図４（ｄ））。排気が終わると、ＳｉＨ４及びＡｒを１６５／１００ｓｃｃｍの流量で６秒間処理チャンバ２に供給する（図４（ｂ）、（ｃ））。この時、バタフライバルブ１２は全閉（０度）とされている（図４（ｄ））。ＳｉＨ４及びＡｒを６秒間供給した後、バタフライバルブ１２を全開（９０度）として処理チャンバ２内のＳｉＨ４とＡｒ及び反応生成物とを５秒間排気する（図４（ｄ））。以上のシーケンスを、ＴａＳｉ膜が所定の厚さになるまで例えば１００回繰り返す。
【００３２】
以上のように、ＮＨ３により前処理を行った後に図４に示すシーケンスでＴａＦ５とＳｉＨ４とを交互供給した結果、図４に示すシーケンスを５０回繰り返した時点でＴａＳｉｘ膜が生成され始め、１００回の時点で約２００Åの膜厚のＴａＳｉｘ膜が得られた。その後、２００回目で約３００Å、３００回目で約４００Åの膜厚のＴａＳｉｘ膜が得られた（後述の図６参照）。
【００３３】
なお、本実施例では前処理として基板表面にＮＨ３を供給したが、後述するように基板表面に極薄のＴａＮ膜を生成することとしてもよい。この場合でも、上述のシーケンスによりＴａＮ膜上にＴａＳｉ膜を生成することができる。
【００３４】
以上のように、原料ガスのＴａＦ５及びＳｉＨ４はどちらも極性をもたないガスであり、基板表面に吸着しにくいため、本実施例では、双極子モーメントを有しているＮＨ３による前処理を行なって、ＴａＦ５の吸着を促進することにより、ＴａＳｉｘ膜の生成を可能としている。前処理用のガスとしてＮＨ３を用いることが好ましいが、これに限定されることなく、双極子モーメントを有する他のガスを用いることとしてもよい。
【００３５】
また、本実施例では、成膜中のＳｉＨ４の分圧を例えば１３０Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以上というように、あるしきい値以上とすることで、ＴａＳｉｘ膜の生成を可能としている。ＳｉＨ４の分圧を上げるためにバタフライバルブ１２を閉じているが、必ずしも完全に閉じる必要はなく、分圧がしきい値以上となるように開度を調整すればよい。
【００３６】
次に、本発明の第２実施例による成膜方法について説明する。
【００３７】
本発明の第２実施例では、前処理として基板Ｗの表面に極薄のＴａＮ膜を生成する。ＴａＮ膜は原料ガスのＴａＦ５を吸着するため、基板表面にＴａＮ膜があると、ＴａＳｉｘ膜を効率的に生成することができる。このような前処理により生成する膜としてＴａＮ膜が好ましいが、これに限ることなく、原料ガスを吸着する性質を有する膜であれば他の種類の膜を用いてもよい。
【００３８】
本実施例では、前処理としてＴａＮ膜を生成するが、ＴａＮ膜の生成は、基板を加熱しながら原料ガスを交互供給する方法（以下、熱ＡＬＤと称する）や、原料ガスを処理チャンバ外でプラズマ化して交互供給する方法（以下、リモートプラズマエンハンストＡＬＤ：ＲＥＡＬＤと称する）がある。
【００３９】
以下、本実施例ではＲＥＡＬＤによりＴａＮ膜を生成して前処理を行い、その後に上述の図４に示すシーケンスに基づいてＴａＦ５とＳｉＨ４とを交互供給してＴａＳｉｘ膜を生成する。
【００４０】
前処理としてＲＥＡＬＤによるＴａＮ膜の生成は、以下のようにして行なう。まず、基板を４００℃に加熱し、ＴａＦ５とＡｒとを０．５／１００ｓｃｃｍの流量で１秒間供給する。その後、真空排気を３秒間行い処理チャンバ２内のＴａＦ５を排気する。次に、プラズマ化したＮＨ３，Ｈ２，Ａｒを２２０／２２０／１００ｓｃｃｍの流量で６秒間供給する。その後真空排気を１秒間行なう。以上のシーケンスを１０回〜２０回繰り返すことにより、基板上に極薄のＴａＮ膜が生成される。
【００４１】
なお、本実施例では、プラズマ化したＮＨ３，Ｈ２，Ａｒを供給するために、図１におけるガス供給管８に例えば高周波プラズマ発生装置が接続される。
【００４２】
以上の前処理を行なってから、基板温度を４００℃として図４に示すシーケンスを１００回繰り返してＴａＳｉ膜を生成した。
【００４３】
図５は、上述のシーケンスにより成膜する際の処理チャンバ２内の圧力プロファイルを示すグラフである。
【００４４】
上述のシーケンスでは、ＴａＦ５を供給する時にはバタフライバルブ１２を閉じているが、必ずしも閉じる必要はなく、前処理条件によっては開いておいてもよい。図５に示す圧力プロファイルでは、ＴａＦ５を供給する時間は１秒間と短いため、バタフライバルブ１２を閉じていても、処理チャンバ２内の圧力はほとんど上昇しない。続いてバタフライバルブ１２を開いて、ＴａＦ５及びＡｒの供給を停止し、５秒間排気する。これにより基板に吸着されなかった処理チャンバ内のＴａＦ５をほぼ完全に排気する。
【００４５】
次に、バタフライバルブ１２を閉じて、ＳｉＨ４及びＡｒの供給を開始する。バタフライバルブ１２を閉じた状態、すなわち排気を行なわない状態で原料ガスが供給されるため、処理チャンバ２内の圧力は上昇し、図５に示す圧力プロファイルでは１２秒目近辺で１５６Ｐａ（１．２Ｔｏｒｒ）に達する。
【００４６】
ここで、図５中には、バタフライバルブ１２を閉じないで、開いたまま原料ガスを供給した場合の圧力が点線で示されている。この場合、処理チャンバ２内の圧力はほとんど上昇せず、したがってＳｉＨ４の分圧も低いため、ＴａＳｉ膜は生成されなかった。本発明者等の実験によると、ＴａＳｉ膜を生成するためには、ＳｉＨ４の供給時の圧力が１３０Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以上必要であった。この圧力のしきい値は、成膜条件により変化するものと考えられるが、ＴａＦ５とＳｉＨ４とを交互供給してＴａＳｉｘ膜を生成する場合、少なくともＳｉＨ４の分圧をあるしきい値以上とすることが必要であることがわかった。
【００４７】
以上のような処理において、ＴａＦ５の供給時にバタフライバルブを開いて圧力を約１．５６Ｐａ（０．０１２Ｔｏｒｒ）とした場合、膜厚が３７３Åで比抵抗が２２５μΩｃｍのＴａＳｉ膜が得られた。また、ＴａＦ５の供給時にバタフライバルブを閉じて圧力を約２．７３Ｐａ（０．０２１Ｔｏｒｒ）とした場合、膜厚が６３９Åで比抵抗が２２４μΩｃｍのＴａＳｉ膜が得られた。したがって、ＴａＦ５の供給時は、バタフライバルブを開いても閉じてもよいが、閉じて圧力を上げたほうが成膜速度が大きくなることがわかった。
【００４８】
図６は、前処理としてＮＨ３を供給する方法と、ＴａＮ膜を生成する方法とを用いて生成したＴａＳｉｘ膜の膜厚を示すグラフである。
【００４９】
前処理としてＴａＮ膜を生成した場合、ＴａＳｉｘ膜の生成処理を始めると直ちに成膜が始まり、シーケンスを１００回繰り返した時点で約７００Åの膜厚となる。このように、前処理としてＴａＮ膜を生成した場合には、インキュベーションタイムはほぼ無いものと考えられる。
【００５０】
一方、前処理としてＮＨ３を供給した場合、ＴａＳｉｘ膜の生成処理を始めてからシーケンスを５０回程度繰り返した時点でＴａＳｉｘ膜の生成が始まる。その後、１００回の時点で約２００Åの膜厚となる。このように、前処理としてＮＨ３を供給する場合は、ある程度のインキュベーションタイムが生じる。
【００５１】
以上のように、前処理により、ＴａＳｉｘ膜の成膜条件は異なる。図７は前処理と圧力条件とを変えた場合の成膜の有無と成膜速度とを示す図である。
【００５２】
図７において、Ｃｌｏｓｅはバタフライバルブ１２を閉めて圧力を上げることを意味し、Ｏｐｅｎはバタフライバルブ１２を開けて排気を行なうことを意味する。また、×は成膜しないことを意味し、○は成膜することを意味する。また、ＧＲは１サイクル当たりの膜の成長速度であり、単位はÅ／サイクル（ｃｙ．）である。
【００５３】
図７からわかるように、何の前処理も行わない場合は成膜しなかった。また、前処理としてＮＨ３を供給した場合は、ＴａＦ５の供給時、及びＳｉＨ４の供給時共にバタフライバルブ１２を閉じた場合だけ成膜が可能となり、その成膜速度は２．８Å／サイクルであった。
【００５４】
前処理としてＲＥＡＬＤによりＴａＮ膜を生成した場合は、ＴａＦ５の供給時、及びＳｉＨ４の供給時共にバタフライバルブ１２を閉じた場合に成膜が可能となり、その成膜速度は６．８Å／サイクルであった。また、ＴａＦ５の供給時はバタフライバルブ１２を開き、ＳｉＨ４を供給時にバタフライバルブ１２を閉じた場合でも成膜が可能であり、その成膜速度は３．７Å／サイクルであった。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明による成膜方法が実施される成膜装置の概略構成図である。
【図２】バリア膜として用いるタンタルシリサイドの薄膜を生成する工程を示す図である。
【図３】前処理としてＮＨ３を供給した際の反応のメカニズムを説明するための図である。
【図４】前処理後の原料ガス供給のシーケンスを示すタイムチャートである。
【図５】図４に示すシーケンスにより成膜する際の処理チャンバ内の圧力プロファイルを示すグラフである。
【図６】前処理としてＮＨ３を供給する方法と、ＴａＮ膜を生成する方法とを用いて生成したＴａＳｉｘ膜の膜厚を示すグラフである。
【図７】前処理と圧力条件とを変えた場合の成膜の有無と成膜速度とを示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
２  処理チャンバ
４  載置台
６  シャワーヘッド
８  ガス供給管
１０  ガス通路
１２  バタフライバルブ
１４  ターボ分子ポンプ
１６  ドライポンプ
２０  銅膜
２１  層間絶縁膜
２２  エッチストップ膜
２３  ビア孔
２４  トレンチ
２５  バリア膜
２６  銅ビア
【図１】
2005086185.tif 000003
【図２】
2005086185.tif 000004
【図３】
2005086185.tif 000005
【図４】
2005086185.tif 000006
【図５】
2005086185.tif 000007
【図６】
2005086185.tif 000008
【図７】
2005086185.tif 000009