JPH11307480A - 化学気相堆積法によるブランケットタングステン膜の応力を低減する方法 - Google Patents
化学気相堆積法によるブランケットタングステン膜の応力を低減する方法Info
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- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 成膜が低温で行われても膜応力を増大させな
いブランケットタングステン薄膜の応力を低減する方法
を得ることを目的とする。 【解決手段】 真空チャンバ１２内を所定の真空度に減
圧した後、ＷＦ6ガス、ＳｉＨ4ガス及びＨ2ガスをそれ
ぞれＷＦ6ガス供給源３０、ＳｉＨ4ガス供給源３２及び
Ｈ2ガス供給源３４からガス混合室２８に供給して第１
の混合ガスとし、ガス分配プレート１８を経て、真空チ
ャンバ１２内に導入する。この時、ガス流量調節バルブ
３６，３８，４０によりガス流量を調節して、ＳｉＨ4
ガスがＷＦ6ガスに対して過剰、すなわちＷＦ6ガス／Ｓ
ｉＨ4ガスの流量比が１以下となるように調節し、数秒
程度の短時間前処理を行う。次いで、核を形成し、ブラ
ンケットＷ膜を成長させる。
いブランケットタングステン薄膜の応力を低減する方法
を得ることを目的とする。 【解決手段】 真空チャンバ１２内を所定の真空度に減
圧した後、ＷＦ6ガス、ＳｉＨ4ガス及びＨ2ガスをそれ
ぞれＷＦ6ガス供給源３０、ＳｉＨ4ガス供給源３２及び
Ｈ2ガス供給源３４からガス混合室２８に供給して第１
の混合ガスとし、ガス分配プレート１８を経て、真空チ
ャンバ１２内に導入する。この時、ガス流量調節バルブ
３６，３８，４０によりガス流量を調節して、ＳｉＨ4
ガスがＷＦ6ガスに対して過剰、すなわちＷＦ6ガス／Ｓ
ｉＨ4ガスの流量比が１以下となるように調節し、数秒
程度の短時間前処理を行う。次いで、核を形成し、ブラ
ンケットＷ膜を成長させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体製造
工程において成膜されたタングステン薄膜の応力を低減
する方法に関し、特に、化学気相堆積（ＣＶＤ）法によ
り成膜されたブランケットタングステン薄膜の応力を低
減する方法に関するものである。
工程において成膜されたタングステン薄膜の応力を低減
する方法に関し、特に、化学気相堆積（ＣＶＤ）法によ
り成膜されたブランケットタングステン薄膜の応力を低
減する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体製造においては、ステップ
カバレッジに優れ、マイグレーション耐性に富み、且
つ、エッチングも容易であることから、ＣＶＤ法による
タングステンの成膜技術が広く採用されている。このＣ
ＶＤ法によるタングステン膜（以下、「Ｗ膜」という）
は、コンタクトホールあるいはスルーホールにタングス
テンを埋め込んで、多層配線の層間接続を行う等に用い
られている。
カバレッジに優れ、マイグレーション耐性に富み、且
つ、エッチングも容易であることから、ＣＶＤ法による
タングステンの成膜技術が広く採用されている。このＣ
ＶＤ法によるタングステン膜（以下、「Ｗ膜」という）
は、コンタクトホールあるいはスルーホールにタングス
テンを埋め込んで、多層配線の層間接続を行う等に用い
られている。
【０００３】従来、ＣＶＤによるブランケットＷの成膜
方法は、六フッ化タングステン（ＷＦ6）とモノシラン
（ＳｉＨ4）と水素（Ｈ2）で核形成を行い、続いて、Ｗ
Ｆ6とＨ2によってブランケットＷの成長を行っている。
また、核形成の条件は、気相反応を防ぐためにＷＦ6／
ＳｉＨ4の流量比は１以上にする必要がある。
方法は、六フッ化タングステン（ＷＦ6）とモノシラン
（ＳｉＨ4）と水素（Ｈ2）で核形成を行い、続いて、Ｗ
Ｆ6とＨ2によってブランケットＷの成長を行っている。
また、核形成の条件は、気相反応を防ぐためにＷＦ6／
ＳｉＨ4の流量比は１以上にする必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】半導体製造に用いられ
る膜の１つである絶縁膜は、有機系材料や脱ガスし易い
無機材料を使用して形成されることが多くなっている。
ＣＶＤによるブランケットＷの成膜は、従来４５０℃程
度で行われているが、基板自体から脱ガスが起こる等の
理由から、４００℃程度のより低温における処理が求め
られている。ところが、ブランケットタングステン
（Ｗ）は、４００℃程度の低温で成膜を行うと、引っ張
り膜応力が高くなるという問題点があった。これは、結
晶粒界の併合による体積収縮によるものと考えられてい
る。
る膜の１つである絶縁膜は、有機系材料や脱ガスし易い
無機材料を使用して形成されることが多くなっている。
ＣＶＤによるブランケットＷの成膜は、従来４５０℃程
度で行われているが、基板自体から脱ガスが起こる等の
理由から、４００℃程度のより低温における処理が求め
られている。ところが、ブランケットタングステン
（Ｗ）は、４００℃程度の低温で成膜を行うと、引っ張
り膜応力が高くなるという問題点があった。これは、結
晶粒界の併合による体積収縮によるものと考えられてい
る。
【０００５】すなわち、半導体製造工程において成膜さ
れた薄膜の応力が、基準値（対象工程の前後工程で変わ
る）より高くなると、シリコンウェハの反りによりトラ
ンジスター部、配線部等に微小亀裂が生じたり、半導体
装置を露光装置に使用した場合、露光工程の焦点合わせ
等に不具合を生じるという問題点があった。
れた薄膜の応力が、基準値（対象工程の前後工程で変わ
る）より高くなると、シリコンウェハの反りによりトラ
ンジスター部、配線部等に微小亀裂が生じたり、半導体
装置を露光装置に使用した場合、露光工程の焦点合わせ
等に不具合を生じるという問題点があった。
【０００６】そこで本発明は、このような従来の問題点
を解決するためになされたものであり、成膜処理が低温
で行われても膜応力を増大させずに、高温における成膜
と同等の膜特性が得られる、ブランケットタングステン
薄膜の応力を低減する方法を得ることを目的とする。
を解決するためになされたものであり、成膜処理が低温
で行われても膜応力を増大させずに、高温における成膜
と同等の膜特性が得られる、ブランケットタングステン
薄膜の応力を低減する方法を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、化学気相堆積法により基板上にブランケットタ
ングステン膜を成膜する方法において、基板が収納され
た真空チャンバ内を所定の真空度に減圧する工程と、六
フッ化タングステンガス及びモノシランガスを所定の割
合で含み、六フッ化タングステンガス／モノシランガス
の流量比が１以下となるように調節された第１の混合ガ
スを真空チャンバ内に所定時間導入し、基板の前処理を
行う工程と、六フッ化タングステンガス及びモノシラン
ガスを所定の割合で含む第２の混合ガスを真空チャンバ
内に導入し、基板にブランケットタングステン膜の核形
成を行う工程と、次いで、六フッ化タングステンガス及
び水素ガスを所定の割合で含む第３の混合ガスを真空チ
ャンバ内に導入し、核形成を行った基板上にタングステ
ン膜を成長させる工程とを含むことを特徴とする化学気
相堆積法によるブランケットタングステン膜の応力を低
減する方法である。
発明は、化学気相堆積法により基板上にブランケットタ
ングステン膜を成膜する方法において、基板が収納され
た真空チャンバ内を所定の真空度に減圧する工程と、六
フッ化タングステンガス及びモノシランガスを所定の割
合で含み、六フッ化タングステンガス／モノシランガス
の流量比が１以下となるように調節された第１の混合ガ
スを真空チャンバ内に所定時間導入し、基板の前処理を
行う工程と、六フッ化タングステンガス及びモノシラン
ガスを所定の割合で含む第２の混合ガスを真空チャンバ
内に導入し、基板にブランケットタングステン膜の核形
成を行う工程と、次いで、六フッ化タングステンガス及
び水素ガスを所定の割合で含む第３の混合ガスを真空チ
ャンバ内に導入し、核形成を行った基板上にタングステ
ン膜を成長させる工程とを含むことを特徴とする化学気
相堆積法によるブランケットタングステン膜の応力を低
減する方法である。
【０００８】請求項２に記載の発明は、第１の混合ガス
における六フッ化タングステンガス／モノシランガスの
流量比が０．１５〜０．３５の範囲であることを特徴と
する。
における六フッ化タングステンガス／モノシランガスの
流量比が０．１５〜０．３５の範囲であることを特徴と
する。
【０００９】請求項３に記載の発明は、第１の混合ガス
における六フッ化タングステンガス／モノシランガスの
流量比が０．２〜０．３の範囲であることを特徴とす
る。
における六フッ化タングステンガス／モノシランガスの
流量比が０．２〜０．３の範囲であることを特徴とす
る。
【００１０】請求項４に記載の発明は、基板の前処理を
２秒〜１０秒行うことを特徴とする。
２秒〜１０秒行うことを特徴とする。
【００１１】請求項５に記載の発明は、基板の前処理を
３秒〜８秒行うことを特徴とする。
３秒〜８秒行うことを特徴とする。
【００１２】請求項６に記載の発明は、第１の混合ガス
がさらに水素ガスを含むことを特徴とする。
がさらに水素ガスを含むことを特徴とする。
【００１３】請求項７に記載の発明は、第２の混合ガス
がさらに水素ガスを含むことを特徴とする。
がさらに水素ガスを含むことを特徴とする。
【００１４】請求項８に記載の発明は、基板が半導体基
板であることを特徴とする。
板であることを特徴とする。
【００１５】この発明によれば、ブランケットタングス
テン膜の核形成を行う前に、流量比が所定の範囲となる
ように調節された六フッ化タングステンガス及びモノシ
ランガスを含む第１の混合ガスで所定時間前処理を行う
ので、後に形成されるタングステンの核が大きくなり結
晶粒界の面積が小さくなると考えられ、その結果、成長
したブランケットタングステン膜の応力が低減されるこ
とになる。従って、成膜処理が低温で行われても膜応力
が増大せず、高温処理における程度の膜応力を維持する
ことができる。
テン膜の核形成を行う前に、流量比が所定の範囲となる
ように調節された六フッ化タングステンガス及びモノシ
ランガスを含む第１の混合ガスで所定時間前処理を行う
ので、後に形成されるタングステンの核が大きくなり結
晶粒界の面積が小さくなると考えられ、その結果、成長
したブランケットタングステン膜の応力が低減されるこ
とになる。従って、成膜処理が低温で行われても膜応力
が増大せず、高温処理における程度の膜応力を維持する
ことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
好適な実施形態について詳細に説明する。
好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１７】図１は、本発明の一実施形態によるブラン
ケットタングステン膜の応力を低減する方法に従って、
シリコンウェハ（半導体基板）上にブランケットＷ（タ
ングステン）膜を成膜できるＣＶＤ装置を概略的に示し
ている。図示のＣＶＤ装置１０は、真空チャンバ１２
と、この真空チャンバ１２内でシリコンウェハ１４を支
持するためのペデスタル（基板支持体）１６とを備えて
いる。また、ペデスタル１６の上方には、ガス分配プレ
ート１８がペデスタル１６の上面に対して平行に対向し
て配置されている。
ケットタングステン膜の応力を低減する方法に従って、
シリコンウェハ（半導体基板）上にブランケットＷ（タ
ングステン）膜を成膜できるＣＶＤ装置を概略的に示し
ている。図示のＣＶＤ装置１０は、真空チャンバ１２
と、この真空チャンバ１２内でシリコンウェハ１４を支
持するためのペデスタル（基板支持体）１６とを備えて
いる。また、ペデスタル１６の上方には、ガス分配プレ
ート１８がペデスタル１６の上面に対して平行に対向し
て配置されている。
【００１８】ガス分配プレート１８は中空プレートであ
り、その下面には多数のガス出口２０が形成されてお
り、ガス分配プレート１８内には、配管２６を介して真
空チャンバ外のガス混合室２８から所定の処理ガスが供
給されるようになっている。ガス混合室２８は、処理ガ
スを均一に混合する装置であり、このガス混合室２８に
は、ＷＦ6（六フッ化タングステン）ガス供給源３０、
ＳｉＨ4（モノシラン）ガス供給源３２及びＨ2（水素）
ガス供給源３４がそれぞれガス流量調節バルブ３６，３
８及び４０を介して接続されている。
り、その下面には多数のガス出口２０が形成されてお
り、ガス分配プレート１８内には、配管２６を介して真
空チャンバ外のガス混合室２８から所定の処理ガスが供
給されるようになっている。ガス混合室２８は、処理ガ
スを均一に混合する装置であり、このガス混合室２８に
は、ＷＦ6（六フッ化タングステン）ガス供給源３０、
ＳｉＨ4（モノシラン）ガス供給源３２及びＨ2（水素）
ガス供給源３４がそれぞれガス流量調節バルブ３６，３
８及び４０を介して接続されている。
【００１９】ガス流量調節バルブ３６，３８及び４０
は、バルブ制御手段４２によりバルブの開閉が制御され
ることによって各ガスの流量が調節されるので、処理ガ
スの混合割合を所定の値に設定することが可能である。
ガス分配プレート１８はアルミニウム等の金属製であ
り、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加するた
めの整合器２２及び高周波電源２４を介して接地されて
いる。また、ペデスタル１６もアルミニウム等の金属か
ら形成されており、同様に接地されている。
は、バルブ制御手段４２によりバルブの開閉が制御され
ることによって各ガスの流量が調節されるので、処理ガ
スの混合割合を所定の値に設定することが可能である。
ガス分配プレート１８はアルミニウム等の金属製であ
り、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加するた
めの整合器２２及び高周波電源２４を介して接地されて
いる。また、ペデスタル１６もアルミニウム等の金属か
ら形成されており、同様に接地されている。
【００２０】次に、このようなＣＶＤ装置１０を用い
て、シリコンウェハ１４上にブランケットＷ膜を成膜す
る方法の手順について説明する。まず、シリコンウェハ
１４は、ＣＶＤ装置に搬入される前の段階において、そ
の表面上に、ＢＰＳＧ（Boron-doped Phosphor-Silica
te Glass）膜やその他の絶縁膜がＣＶＤ法により形成さ
れる。また、この絶縁膜の上面には、バリヤメタル層と
して、Ｔｉ膜及びＴｉＮ膜が順にスパッタリング等によ
り成膜される。これらの層の成膜については周知技術で
あり、上記のＣＶＤ装置１０とは別個の処理チャンバ装
置内で成膜される。このような最上層にＴｉ／ＴｉＮ膜
を有するシリコンウェハ１４は、適当な搬送ロボットに
より真空の搬送チャンバ（図示しない）を通って真空チ
ャンバ１２のペデスタル１６上の適正位置に配置され
る。
て、シリコンウェハ１４上にブランケットＷ膜を成膜す
る方法の手順について説明する。まず、シリコンウェハ
１４は、ＣＶＤ装置に搬入される前の段階において、そ
の表面上に、ＢＰＳＧ（Boron-doped Phosphor-Silica
te Glass）膜やその他の絶縁膜がＣＶＤ法により形成さ
れる。また、この絶縁膜の上面には、バリヤメタル層と
して、Ｔｉ膜及びＴｉＮ膜が順にスパッタリング等によ
り成膜される。これらの層の成膜については周知技術で
あり、上記のＣＶＤ装置１０とは別個の処理チャンバ装
置内で成膜される。このような最上層にＴｉ／ＴｉＮ膜
を有するシリコンウェハ１４は、適当な搬送ロボットに
より真空の搬送チャンバ（図示しない）を通って真空チ
ャンバ１２のペデスタル１６上の適正位置に配置され
る。
【００２１】本発明によるブランケットＷ膜の応力を低
減する方法は、核形成を行う前に、ＷＦ6ガス及びＳｉ
Ｈ4ガスを所定の割合で含む第１の混合ガスを用い、Ｗ
Ｆ6ガスに対するＳｉＨ4ガスの割合を過剰にして所定時
間前処理を行うものである。この前処理の後、ＷＦ6ガ
ス及びＳｉＨ4ガスを所定の割合で含む第２の混合ガス
により核形成を行い、続いて、ＷＦ6及びＨ2ガスを所定
に割合で含む第３の混合ガスによってブランケットＷ膜
の成長を行うものである。なお、第１の混合ガスは、基
板上で反応が起こらず気相反応によりゴミが生じるのを
防止するために、Ｈ2ガスやその他のガスを含んでも良
い。また、第２の混合ガスも、Ｈ2ガスやその他のガス
を含んでも良い。以下では、第１及び第２の混合ガス
が、Ｈ2ガスを含む場合について説明する。
減する方法は、核形成を行う前に、ＷＦ6ガス及びＳｉ
Ｈ4ガスを所定の割合で含む第１の混合ガスを用い、Ｗ
Ｆ6ガスに対するＳｉＨ4ガスの割合を過剰にして所定時
間前処理を行うものである。この前処理の後、ＷＦ6ガ
ス及びＳｉＨ4ガスを所定の割合で含む第２の混合ガス
により核形成を行い、続いて、ＷＦ6及びＨ2ガスを所定
に割合で含む第３の混合ガスによってブランケットＷ膜
の成長を行うものである。なお、第１の混合ガスは、基
板上で反応が起こらず気相反応によりゴミが生じるのを
防止するために、Ｈ2ガスやその他のガスを含んでも良
い。また、第２の混合ガスも、Ｈ2ガスやその他のガス
を含んでも良い。以下では、第１及び第２の混合ガス
が、Ｈ2ガスを含む場合について説明する。
【００２２】まず、真空チャンバ１２内を所定の真空度
に減圧した後、処理ガスとしてＷＦ6ガス、ＳｉＨ4ガス
及びＨ2ガスをそれぞれＷＦ6ガス供給源３０、ＳｉＨ4
ガス供給源３２及びＨ2ガス供給源３４からガス混合室
２８に供給、混合して第１の混合ガスとし、ガス分配プ
レート１８を経て、真空チャンバ１２内に導入する。す
なわち、ガス分配プレート１８に供給されたガスは、ガ
ス出口２０から噴出され、ガス分配プレート１８とペデ
スタル１６との間の空間に送り込まれる。この時、ガス
流量調節バルブ３６，３８，４０によりガス流量を調節
して、ＳｉＨ4ガスがＷＦ6ガスに対して過剰、すなわち
ＷＦ6ガス／ＳｉＨ4ガスの流量比が１以下となるように
調節し、数秒程度の短時間前処理を行う。
に減圧した後、処理ガスとしてＷＦ6ガス、ＳｉＨ4ガス
及びＨ2ガスをそれぞれＷＦ6ガス供給源３０、ＳｉＨ4
ガス供給源３２及びＨ2ガス供給源３４からガス混合室
２８に供給、混合して第１の混合ガスとし、ガス分配プ
レート１８を経て、真空チャンバ１２内に導入する。す
なわち、ガス分配プレート１８に供給されたガスは、ガ
ス出口２０から噴出され、ガス分配プレート１８とペデ
スタル１６との間の空間に送り込まれる。この時、ガス
流量調節バルブ３６，３８，４０によりガス流量を調節
して、ＳｉＨ4ガスがＷＦ6ガスに対して過剰、すなわち
ＷＦ6ガス／ＳｉＨ4ガスの流量比が１以下となるように
調節し、数秒程度の短時間前処理を行う。
【００２３】ＷＦ6ガス／ＳｉＨ4ガスの流量比は、好適
には０．１５〜０．３５、さらに好適には０．２〜０．
３とする。ガス流量比がこの範囲をはずれると、成膜さ
れるＷ膜の応力が増大するため望ましくない。また、前
処理時間は、好適には２〜１０秒、さらに好適には３〜
８秒程度である。前処理時間が２秒以下ではＷ膜の応力
を低減する効果が十分得られず、前処理時間が１０秒を
越えるとＳｉＨ4ガスの気相反応に起因してゴミを発生
させるので望ましくないからである。このような前処理
によって、後に形成されるタングステンの核が大きくな
り結晶粒界の面積が小さくなるので、成長したＷ膜の応
力が低減されるものと推測される。
には０．１５〜０．３５、さらに好適には０．２〜０．
３とする。ガス流量比がこの範囲をはずれると、成膜さ
れるＷ膜の応力が増大するため望ましくない。また、前
処理時間は、好適には２〜１０秒、さらに好適には３〜
８秒程度である。前処理時間が２秒以下ではＷ膜の応力
を低減する効果が十分得られず、前処理時間が１０秒を
越えるとＳｉＨ4ガスの気相反応に起因してゴミを発生
させるので望ましくないからである。このような前処理
によって、後に形成されるタングステンの核が大きくな
り結晶粒界の面積が小さくなるので、成長したＷ膜の応
力が低減されるものと推測される。
【００２４】次に、ＷＦ6ガス、ＳｉＨ4ガス及びＨ2ガ
スを所定の割合で含む第２の混合ガスによりＷ膜の核形
成を行う。この時、ＳｉＨ4ガスの気相反応を防ぐため
に、ＷＦ6ガス／ＳｉＨ4ガスの流量比を１以上にする必
要があり、好適には２前後とする。
スを所定の割合で含む第２の混合ガスによりＷ膜の核形
成を行う。この時、ＳｉＨ4ガスの気相反応を防ぐため
に、ＷＦ6ガス／ＳｉＨ4ガスの流量比を１以上にする必
要があり、好適には２前後とする。
【００２５】続いて、ＷＦ6ガス及びＨ2ガスを所定の割
合で含む第３の混合ガスによりタングステンを成長さ
せ、熱化学反応によりシリコンウェハ１４のＴｉＮ膜上
にブランケットＷ膜を形成する。なお、前述と同様に、
バルブ制御手段４２によりガス流量調節バルブ３６，３
８，４０を調節するこにより、各ガス流量を制御するこ
とができる。
合で含む第３の混合ガスによりタングステンを成長さ
せ、熱化学反応によりシリコンウェハ１４のＴｉＮ膜上
にブランケットＷ膜を形成する。なお、前述と同様に、
バルブ制御手段４２によりガス流量調節バルブ３６，３
８，４０を調節するこにより、各ガス流量を制御するこ
とができる。
【００２６】このようにして形成されたブランケットＷ
膜は、成膜処理が低温で行われても膜応力が増大せず、
高温処理における程度の膜応力を維持することができ
る。従って、シリコンウェハの反りによりトランジスタ
ー部、配線部等の微小亀裂が生じたり、半導体装置を露
光装置に使用した場合、露光工程の焦点合わせ等に不具
合が生じるのを回避でき、歩留まりの高い半導体装置を
製造することができる。
膜は、成膜処理が低温で行われても膜応力が増大せず、
高温処理における程度の膜応力を維持することができ
る。従って、シリコンウェハの反りによりトランジスタ
ー部、配線部等の微小亀裂が生じたり、半導体装置を露
光装置に使用した場合、露光工程の焦点合わせ等に不具
合が生じるのを回避でき、歩留まりの高い半導体装置を
製造することができる。
【００２７】
【実施例】以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳
細に説明する。
細に説明する。
【００２８】図１に示すＣＶＤ装置１０において、Ｔｉ
Ｎ膜が成膜されたシリコンウェハ１４をペデスタル１６
上に載置し、真空チャンバ１２内を所定の真空度に減圧
した。ペデスタル１６の温度は、３９０℃であった。次
に、処理ガスとしてＷＦ6ガス、ＳｉＨ4ガス及びＨ2ガ
スをそれぞれＷＦ6ガス供給源３０，ＳｉＨ4ガス供給源
３２及びＨ2ガス供給源３４からガス混合室２８に供給
して混合し第１の混合ガスとし、ガス分配プレート１８
を経て、真空チャンバ１２内に導入した。この時、ガス
流量調節バルブ３６及び３８によりガス流量を調節して
ＳｉＨ4ガスがＷＦ6ガスに対して過剰、すなわちＷＦ6
ガス／ＳｉＨ4ガスの流量比が０．１〜０．５となるよ
うに調節し、０秒〜８秒間前処理を行った。
Ｎ膜が成膜されたシリコンウェハ１４をペデスタル１６
上に載置し、真空チャンバ１２内を所定の真空度に減圧
した。ペデスタル１６の温度は、３９０℃であった。次
に、処理ガスとしてＷＦ6ガス、ＳｉＨ4ガス及びＨ2ガ
スをそれぞれＷＦ6ガス供給源３０，ＳｉＨ4ガス供給源
３２及びＨ2ガス供給源３４からガス混合室２８に供給
して混合し第１の混合ガスとし、ガス分配プレート１８
を経て、真空チャンバ１２内に導入した。この時、ガス
流量調節バルブ３６及び３８によりガス流量を調節して
ＳｉＨ4ガスがＷＦ6ガスに対して過剰、すなわちＷＦ6
ガス／ＳｉＨ4ガスの流量比が０．１〜０．５となるよ
うに調節し、０秒〜８秒間前処理を行った。
【００２９】次に、ＷＦ6ガス、ＳｉＨ4ガス及びＨ2ガ
スを所定の割合で含む第２の混合ガスによりＷ膜の核形
成を行った。この時、ＷＦ6ガス／ＳｉＨ4ガスの流量比
を１以上とした。
スを所定の割合で含む第２の混合ガスによりＷ膜の核形
成を行った。この時、ＷＦ6ガス／ＳｉＨ4ガスの流量比
を１以上とした。
【００３０】続いて、ＷＦ6ガス及びＨ2ガスを所定の割
合で含む第３の混合ガスによりタングステンを成長さ
せ、熱化学反応によりシリコンウェハ１４のＴｉＮ膜上
にブランケットＷ膜を形成した。
合で含む第３の混合ガスによりタングステンを成長さ
せ、熱化学反応によりシリコンウェハ１４のＴｉＮ膜上
にブランケットＷ膜を形成した。
【００３１】図２は、前処理におけるＷＦ6ガス／Ｓｉ
Ｈ4ガスの流量比とブランケットＷ膜の膜応力との関係
を示す線図である。また、図３は、前処理時間とブラン
ケットＷ膜の膜応力との関係を示す線図である。なお、
これらの図において、黒丸はシリコンウェハ１４上に形
成されたＴｉＮ膜の試料１に対応し、黒三角はシリコン
ウェハ１４上に形成されたＴｉＮ膜の試料２に対応して
おり、試料１，２は成膜条件が異なる。
Ｈ4ガスの流量比とブランケットＷ膜の膜応力との関係
を示す線図である。また、図３は、前処理時間とブラン
ケットＷ膜の膜応力との関係を示す線図である。なお、
これらの図において、黒丸はシリコンウェハ１４上に形
成されたＴｉＮ膜の試料１に対応し、黒三角はシリコン
ウェハ１４上に形成されたＴｉＮ膜の試料２に対応して
おり、試料１，２は成膜条件が異なる。
【００３２】図２から明らかなように、ＷＦ6ガス／Ｓ
ｉＨ4ガスの流量比が０．１５〜０．３５、さらには
０．２〜０．３において、ブランケットＷ膜の膜応力が
１４〜１５×１０9ｄｙｎ（ダイン）／ｃｍ2となった。
従来の成膜は、図３における前処理が０秒の場合に対応
しており、膜応力は１６〜１７×１０9ｄｙｎ／ｃｍ2で
あった。従って、本発明により、膜応力を大幅に低減す
ることができた。また、図３から明らかなように、前処
理時間が２〜１０秒、さらには３〜８秒程度において、
膜応力を１３．５〜１４．５×１０9ｄｙｎ／ｃｍ2に低
減することができた。
ｉＨ4ガスの流量比が０．１５〜０．３５、さらには
０．２〜０．３において、ブランケットＷ膜の膜応力が
１４〜１５×１０9ｄｙｎ（ダイン）／ｃｍ2となった。
従来の成膜は、図３における前処理が０秒の場合に対応
しており、膜応力は１６〜１７×１０9ｄｙｎ／ｃｍ2で
あった。従って、本発明により、膜応力を大幅に低減す
ることができた。また、図３から明らかなように、前処
理時間が２〜１０秒、さらには３〜８秒程度において、
膜応力を１３．５〜１４．５×１０9ｄｙｎ／ｃｍ2に低
減することができた。
【００３３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ブ
ランケットタングステン膜の核形成を行う前に、流量比
が所定の範囲となるように調節された六フッ化タングス
テンガス及びモノシランガスを含む第１の混合ガスで所
定時間前処理を行うので、後に形成されるタングステン
の核が大きくなり結晶粒界の面積が小さくなると考えら
れ、その結果、成長したブランケットタングステン膜の
応力が低減されることになる。従って、成膜処理が低温
で行われても膜応力が増大せず、高温処理における程度
の膜応力を維持することができ、これにより、シリコン
ウェハの反りによりトランジスター部、配線部等の微小
亀裂が生じたり、半導体装置を露光装置に使用した場
合、露光工程の焦点合わせ等に不具合が生じるのを回避
でき、歩留まりの高い半導体装置を製造することができ
るという効果を奏する。
ランケットタングステン膜の核形成を行う前に、流量比
が所定の範囲となるように調節された六フッ化タングス
テンガス及びモノシランガスを含む第１の混合ガスで所
定時間前処理を行うので、後に形成されるタングステン
の核が大きくなり結晶粒界の面積が小さくなると考えら
れ、その結果、成長したブランケットタングステン膜の
応力が低減されることになる。従って、成膜処理が低温
で行われても膜応力が増大せず、高温処理における程度
の膜応力を維持することができ、これにより、シリコン
ウェハの反りによりトランジスター部、配線部等の微小
亀裂が生じたり、半導体装置を露光装置に使用した場
合、露光工程の焦点合わせ等に不具合が生じるのを回避
でき、歩留まりの高い半導体装置を製造することができ
るという効果を奏する。
【図１】本発明の一実施形態によるブランケットタング
ステン膜の応力を低減する方法を実施できるＣＶＤ装置
を示す概略断面図である。
ステン膜の応力を低減する方法を実施できるＣＶＤ装置
を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施例における前処理でのＷＦ6ガス
／ＳｉＨ4ガスの流量比と、ブランケットＷ膜の膜応力
との関係を示す線図である。
／ＳｉＨ4ガスの流量比と、ブランケットＷ膜の膜応力
との関係を示す線図である。
【図３】本発明の実施例における前処理時間とブランケ
ットＷ膜の膜応力との関係を示す線図である。
ットＷ膜の膜応力との関係を示す線図である。
１０…ＣＶＤ装置、１２…真空チャンバ、１４…シリコ
ンウェハ、１６…ペデスタル、１８…ガス分配プレー
ト、２０…ガス出口、２２…整合器、２４…高周波電
源、２６…配管、２８…ガス混合室、３０…ＷＦ6ガス
供給源、３２…ＳｉＨ4ガス供給源、３４…Ｈ2ガス供給
源、３６，３８，４０…ガス流量調節バルブ、４２…バ
ルブ制御手段。
ンウェハ、１６…ペデスタル、１８…ガス分配プレー
ト、２０…ガス出口、２２…整合器、２４…高周波電
源、２６…配管、２８…ガス混合室、３０…ＷＦ6ガス
供給源、３２…ＳｉＨ4ガス供給源、３４…Ｈ2ガス供給
源、３６，３８，４０…ガス流量調節バルブ、４２…バ
ルブ制御手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 啓一 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 化学気相堆積法により基板上にブランケ
ットタングステン膜を成膜する方法において、 基板が収納された真空チャンバ内を所定の真空度に減圧
する工程と、 六フッ化タングステンガス及びモノシランガスを所定の
割合で含み、六フッ化タングステンガス／モノシランガ
スの流量比が１以下となるように調節された第１の混合
ガスを前記真空チャンバ内に所定時間導入し、前記基板
の前処理を行う工程と、 六フッ化タングステンガス及びモノシランガスを所定の
割合で含む第２の混合ガスを前記真空チャンバ内に導入
し、前記基板にブランケットタングステン膜の核形成を
行う工程と、次いで六フッ化タングステンガス及び水素
ガスを所定の割合で含む第３の混合ガスを前記真空チャ
ンバ内に導入し、前記核形成を行った基板上にタングス
テン膜を成長させる工程とを含むことを特徴とする化学
気相堆積法によるブランケットタングステン膜の応力を
低減する方法。 - 【請求項２】 前記第１の混合ガスにおける前記六フッ
化タングステンガス／モノシランガスの流量比は、０．
１５〜０．３５の範囲であることを特徴とする請求項１
に記載のブランケットタングステン膜の応力を低減する
方法。 - 【請求項３】 前記第１の混合ガスにおける前記六フッ
化タングステンガス／モノシランガスの流量比は、０．
２〜０．３の範囲であることを特徴とする請求項１に記
載のブランケットタングステン膜の応力を低減する方
法。 - 【請求項４】 前記基板の前処理を２秒〜１０秒行うこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のブ
ランケットタングステン膜の応力を低減する方法。 - 【請求項５】 前記基板の前処理を３秒〜８秒行うこと
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のブラ
ンケットタングステン膜の応力を低減する方法。 - 【請求項６】 前記第１の混合ガスは、さらに水素ガス
を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に
記載のブランケットタングステン膜の応力を低減する方
法。 - 【請求項７】 前記第２の混合ガスは、さらに水素ガス
を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に
記載のブランケットタングステン膜の応力を低減する方
法。 - 【請求項８】 前記基板は、半導体基板であることを特
徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のブランケ
ットタングステン膜の応力を低減する方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10099478A JPH11307480A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 化学気相堆積法によるブランケットタングステン膜の応力を低減する方法 |
| KR10-2000-7011274A KR100396063B1 (ko) | 1998-04-10 | 1999-04-06 | 화학 기상 증착법에 의한 블랭킷 텅스텐막의 응력을감소시키는 방법 |
| PCT/JP1999/001822 WO1999053537A1 (fr) | 1998-04-10 | 1999-04-06 | Procede servant a relacher les contraintes dans une pellicule de couverture en tungstene obtenue par depot chimique en phase vapeur |
| EP99912121A EP1100116A4 (en) | 1998-04-10 | 1999-04-06 | METHOD FOR ELIMINATING TENSIONS IN A TUNGSTEN LAYER FORMED BY CVD |
| US09/647,707 US6339023B1 (en) | 1998-04-10 | 1999-04-06 | Method of reducing stress in blanket tungsten film formed by chemical vapor deposition process |
| TW088105559A TW434694B (en) | 1998-04-10 | 1999-04-07 | Method for decreasing stress of blanket tungsten film formed by chemical vapor deposition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10099478A JPH11307480A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 化学気相堆積法によるブランケットタングステン膜の応力を低減する方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11307480A true JPH11307480A (ja) | 1999-11-05 |
Family
ID=14248428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10099478A Withdrawn JPH11307480A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 化学気相堆積法によるブランケットタングステン膜の応力を低減する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6339023B1 (ja) |
| EP (1) | EP1100116A4 (ja) |
| JP (1) | JPH11307480A (ja) |
| KR (1) | KR100396063B1 (ja) |
| TW (1) | TW434694B (ja) |
| WO (1) | WO1999053537A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002041379A1 (en) * | 2000-11-17 | 2002-05-23 | Tokyo Electron Limited | Method of forming metal wiring and semiconductor manufacturing apparatus for forming metal wiring |
| JP2005518088A (ja) * | 2001-07-16 | 2005-06-16 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | タングステン複合膜の形成 |
| KR20230112056A (ko) | 2022-01-19 | 2023-07-26 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 성막 방법 및 텅스텐막 |
| KR20230112055A (ko) | 2022-01-19 | 2023-07-26 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 응력 저감 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7485454B1 (en) | 2000-03-10 | 2009-02-03 | Bioprocessors Corp. | Microreactor |
| US20040058407A1 (en) * | 2001-04-10 | 2004-03-25 | Miller Scott E. | Reactor systems having a light-interacting component |
| US20040132166A1 (en) * | 2001-04-10 | 2004-07-08 | Bioprocessors Corp. | Determination and/or control of reactor environmental conditions |
| US20050032204A1 (en) * | 2001-04-10 | 2005-02-10 | Bioprocessors Corp. | Microreactor architecture and methods |
| WO2002083852A2 (en) * | 2001-04-10 | 2002-10-24 | Bioprocessors Corporation | Microfermentor device and cell based screening method |
| US12444651B2 (en) | 2009-08-04 | 2025-10-14 | Novellus Systems, Inc. | Tungsten feature fill with nucleation inhibition |
| US11437269B2 (en) | 2012-03-27 | 2022-09-06 | Novellus Systems, Inc. | Tungsten feature fill with nucleation inhibition |
| US9997405B2 (en) | 2014-09-30 | 2018-06-12 | Lam Research Corporation | Feature fill with nucleation inhibition |
| KR102828798B1 (ko) * | 2018-12-05 | 2025-07-02 | 램 리써치 코포레이션 | 보이드 프리 (void free) 저응력 (low stress) 충진 |
| SG11202108725XA (en) | 2019-02-13 | 2021-09-29 | Lam Res Corp | Tungsten feature fill with inhibition control |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03280545A (ja) * | 1990-03-29 | 1991-12-11 | Nec Corp | 半導体装置の配線形成方法 |
| JPH0529259A (ja) * | 1991-07-22 | 1993-02-05 | Hitachi Ltd | 高融点金属もしくは高融点金属シリサイド膜の形成方法 |
| JPH05102082A (ja) * | 1991-10-04 | 1993-04-23 | Nippon Steel Corp | 金属薄膜の選択成長方法 |
| CA2067565C (en) * | 1992-04-29 | 1999-02-16 | Ismail T. Emesh | Deposition of tungsten |
| US5328722A (en) * | 1992-11-06 | 1994-07-12 | Applied Materials, Inc. | Metal chemical vapor deposition process using a shadow ring |
| JPH06208967A (ja) * | 1993-01-08 | 1994-07-26 | Hitachi Ltd | 半導体製造方法およびこれに用いる半導体製造装置 |
| US5599739A (en) * | 1994-12-30 | 1997-02-04 | Lucent Technologies Inc. | Barrier layer treatments for tungsten plug |
| US5795824A (en) * | 1997-08-28 | 1998-08-18 | Novellus Systems, Inc. | Method for nucleation of CVD tungsten films |
| US6271129B1 (en) * | 1997-12-03 | 2001-08-07 | Applied Materials, Inc. | Method for forming a gap filling refractory metal layer having reduced stress |
-
1998
- 1998-04-10 JP JP10099478A patent/JPH11307480A/ja not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-04-06 WO PCT/JP1999/001822 patent/WO1999053537A1/ja not_active Ceased
- 1999-04-06 EP EP99912121A patent/EP1100116A4/en not_active Withdrawn
- 1999-04-06 US US09/647,707 patent/US6339023B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-04-06 KR KR10-2000-7011274A patent/KR100396063B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1999-04-07 TW TW088105559A patent/TW434694B/zh not_active IP Right Cessation
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| EP1100116A4 (en) | 2003-03-05 |
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