專利名稱：基板處理方法和記錄介質的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在被處理基板上進行成膜的成膜裝置的基板處理方法 和存儲有在計算機中運行該基板處理方法的程序的記錄介質。
背景技術：
在被處理基板上進行成膜的成膜裝置，例如CVD (化學氣相沉積) 裝置等中，在處理容器內載置被處理基板并進行規(guī)定的成膜。通過這 樣的成膜處理在被處理基板上形成期望的薄膜，但是該處理容器的內 壁、或基板保持臺等被處理基板以外的部件也會附著有成膜處理所產(chǎn) 生的薄膜，成為堆積物。這樣附著的上述堆積物隨著反復利用成膜裝 置進行成膜而膜厚增大，最終剝離并成為產(chǎn)生顆粒的原因。因此，為了除去處理容器內的堆積物，提出使用遠程等離子體的 清潔方法。例如，在遠程等離子體清潔方法中，在基板處理容器之外 設置有用于生成氟自由基的遠程等離子體產(chǎn)生部，通過激勵等離子體， 利用例如NF3等清潔氣體生成氟自由基。因此，通過將該氟自由基導 入基板處理容器，使堆積物氣化并向該基板處理容器外排出。專利文獻1:日本特開平10—149989號公報發(fā)明內容但是，在上述利用遠程等離子體的清潔方法中，因為在用于清潔 的反應種中主要使用氟自由基，所以例如在基板處理容器內部具有石 英部件等的情況下，存在該石英部件被蝕刻的問題。而且，在該基板 處理容器內部使用A1N、 "203等陶瓷部件的情況下，雖然相比于上述 石英部件的情況，蝕刻量較小，但是因為向該基板處理容器內大量導 入該氟自由基，所以該陶瓷部件通過該氟自由基被蝕刻，形成例如鋁 的化合物等，并殘留在該基板處理容器內，擔心其混入在成膜工序中 形成的薄膜中，作為膜中污染導致該薄膜的膜質下降。因此，在本發(fā)明中，為了解決上述問題，總的目的在于提供一種 新型且有用的基板處理方法和存儲有在計算機中運行該基板處理方法 的程序的記錄介質。本發(fā)明具體的課題是，提供一種能夠高效地保持成膜裝置的處理 容器內的清潔并且生產(chǎn)率良好的基板處理方法，和存儲有在計算機中 運行該基板處理方法的程序的記錄介質。在本發(fā)明第一觀點中，通過下述方法解決上述問題，該方法是成 膜裝置的基板處理方法，該成膜裝置包括保持被處理基板并具有加熱 單元的保持臺、和在內部配置有上述保持臺的處理容器，上述基板處 理方法的特征在于，包括向上述處理容器供給成膜氣體，在上述被 處理基板上進行成膜的成膜工序；在上述成膜工序之后，向上述處理 容器供給已進行等離子體激勵的清潔氣體，進行上述處理容器內的清 潔的清潔工序；和在上述清潔工序之后，在上述處理容器內迸行涂敷 成膜的涂敷工序，在上述清潔工序中，包括控制上述處理容器內的壓 力，使得利用已進行等離子體激勵的上述清潔氣體中的自由基再結合 而成的分子進行的清潔起支配作用的高壓工序，在上述涂敷工序中， 包括相比上述成膜工序的對上述被處理基板進行成膜的情況，使上述 保持臺的溫度降低并進行上述涂敷成膜的低溫成膜工序。此外，在本發(fā)明第二觀點中，通過下述記錄介質解決上述問題， 該記錄介質存儲有在計算機中運行成膜裝置的基板處理方法的程序， 該成膜裝置包括用于保持被處理基板并且具有加熱單元的保持臺、 和在內部配置有上述保持臺的處理容器，該記錄介質的特征在于上 述基板處理方法包括向上述處理容器供給成膜氣體，在上述被處理 基板上進行成膜的成膜工序；在上述成膜工序之后，向上述處理容器 供給己進行等離子體激勵的清潔氣體，進行上述處理容器內的清潔的 清潔工序；和在上述清潔工序之后，在上述處理容器內進行涂敷成膜的涂敷工序，在上述清潔工序中，包括控制上述處理容器內的壓力， 使得利用已進行等離子體激勵的上述清潔氣體中的自由基再結合而成 的分子進行的清潔起支配作用的高壓工序，在上述涂敷工序中，包括 相比上述成膜工序的對上述被處理基板進行成膜的情況，使上述保持 臺的溫度降低的低溫成膜工序。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種高效地保持成膜裝置的處理容器內的 清潔并且生產(chǎn)率良好的基板處理方法，和存儲有在計算機中運行該基 板處理方法的程序的記錄介質。


圖1是實施實施例1的基板處理方法的成膜裝置的一個例子。 圖2A是表示實施例1的基板處理方法的圖(之一)。 圖2B是表示實施例1的基板處理方法的圖(之二)。圖2C是表示實施例1的基板處理方法的圖(之三)。 圖3是比較W膜和熱氧化膜的蝕刻速率的圖。 圖4是表示壓力和W膜的蝕刻的活化能(activation energy)的關 系的圖。圖5是表示W(wǎng)膜和熱氧化膜的蝕刻速率的比的圖(之一)。圖6是表示W(wǎng)膜和熱氧化膜的蝕刻速率的比的圖(之二)。圖7是表示變更壓力和保持臺的溫度時的W膜的蝕刻速率的圖。圖8是表示變更壓力和保持臺的溫度時的熱氧化膜的蝕刻速率的圖。圖9是表示膜中的污染物質的檢測結果的圖。圖10是表示Al的氟化物的蒸氣壓和膜中的Al污染的檢測結果的圖。圖]1是表示顆粒測定的結果的圖(之一)。 圖]2是表示顆粒測定的結果的圖(之二)。101、 102處理容器；103排氣口； 103A壓力調整單元；104基板 保持臺；105保持臺蓋；106銷設置臺；107頂起(突含上ff)銷；108 開口部；109噴淋頭部;109A擴散區(qū)域;109B供給口; IIO氣體孔; 111溝槽；112冷卻劑供給源；113電源；U4排氣裝置；115可動裝置；116閘閥;120、 130、 121、 140、 142、 143氣體管線;130C原料供給 器；122、 131吹掃管線；120A、 120C、 121A、 121C、 122A、 122C、 130B、 130D、 130E、 131A、 131C、 142A、 142C、 143A、 143C閥; 120B、 121B、 131B、 130B質量流量控制器；130A流量計；120D、 121D 原料氣體供給源；122D、 131D吹掃氣體供給源；142D清潔氣體供給源；143D稀釋氣體供給源具體實施方式
本發(fā)明的基板處理方法是使用成膜裝置連續(xù)實施成膜處理、清潔 處理、和清潔處理后的涂敷處理時的方法。在本發(fā)明中，通過適當?shù)乜刂魄鍧崟r的成膜裝置的處理容器內的 壓力，實施高效且減少處理容器內的損傷的清潔，進而通過采用合適 的涂敷處理的溫度，能夠保持處理容器內潔凈，能夠改善清潔和清潔 后的處理，提高成膜裝置的生產(chǎn)率。接著，下面對能夠實施上述基板處理方法的成膜裝置的一個例子 進行說明。實施例1圖1是示意性地表示實施后述的本發(fā)明的實施例1的基板處理方 法的成膜裝置的一 個例子的圖。參照圖1，本實施例的成膜裝置100 具有在底部具有開口部的框體形狀的處理容器101，和與該開口部嵌合設置并且具有向下凸出的圓筒部的處理容器102，具有由該處理容器 101、 102構成的內部空間IOIA。上述處理容器IOI、 102例如由鋁或鋁合金等含鋁的金屬材料構成。上述內部空間].OIA采用能夠通過設置在上述處理容器102上的排 氣口 ]03，例如利用真空泵等排氣裝置114進行排氣并成為減壓狀態(tài)的 結構。此外，上述排氣口 103上設置有用于控制上述內部空間IOIA的 壓力的壓力調整閥103A，上述內部空間IOIA的壓力被控制。此外，在上述處理容器102的底部直立設置有圓柱狀的支承部117， 在該支承部117上設置有大致圓板狀的基板保持臺104。上述基板保持 臺104例如由AIN或Al203等含鋁的陶瓷材料構成，該保持臺104內 置有與電源113連接的加熱器104A，能夠對保持在該基板保持臺104 上的被處理基板W進行加熱。在上述被處理機板W的周圍，在上述保持臺104上設置有例如由 石英構成的大致環(huán)狀(doughnut)的保持臺蓋105。上述保持臺蓋105 具有保護上述保持臺104并且調整上述被處理基板W的周圍的高度的 功能，還具有使上述被處理基板W的周圍與上述被處理基板W的表面成為相同高度，使被處理基板W的成膜均勻性良好的功能。此外，通過使上述保持臺蓋105為規(guī)定厚度，在該保持臺蓋105的背面(保持臺104側)和表面(上述噴淋頭部109傻'j)之間產(chǎn)生溫度差，即成為熱緩沖部件，使得高溫的部分不會曝露在原料氣體、清潔氣體中。如上述保持臺蓋105那樣設置在進行成膜的被處理基板附近的結 構物，優(yōu)選是不含有會成為成膜的污染源的金屬、有機物等的材料-， 此外，優(yōu)選加工精度良好、具有耐熱性(50(TC 60(TC左右)、并且具 有加熱吋的脫氣量少等特性。因此，上述保持臺蓋105由滿足上述條 件的石英材料形成。此外，保持在上述保持臺104上的被處理基板W采用利用貫通上 述保持臺104設置的頂起銷107能夠升起的結構。上述頂起銷107被 設置在圓板狀的銷設置臺！06上，該銷設置臺i06通過可動裝置115 上下移動，實施上述頂起銷107的上下移動的操作。例如，在將上述被處理基板W搬出至上述處理容器101的外部時， 或者將從外部搬入的上述被處理基板W設置在上述基板保持臺104上 時，進行上述頂起銷107的上下移動的操作。此外，在上述處理容器101的側壁部形成有安裝有閘閥116的開 口部108。因此，能夠開放上述閘閥116，使用例如搬送機械臂實施被 處理基板W的搬入、搬出。此外，在上述處理容器101的與上述基板保持臺104相對的一側 設置有向上述內部空間101A供給用于在被處理基板W上進行成膜的 原料氣體的噴淋頭部109。此外，從上述噴淋頭部109還能夠供給用于 清潔上述內部空間101A的清潔氣體。上述噴淋頭部109具有從后述的氣體管線供給原料氣體、清潔氣 體等的供給口 10犯，用于擴散該原料氣體、清潔氣體的擴散區(qū)域109A， 和向上述內部空間IOIA供給該原料氣體、清潔氣體的氣體孔110。此外，在上述噴淋頭部109上形成有流動用于冷卻該噴淋頭部109 的冷卻劑的溝槽111，從冷卻劑供給源112向該溝槽111供給冷卻劑。此外，上述供給口 109B上分別連接有氣體管線120、 130、 140， 能夠向上述噴淋頭部109供給用于成膜的多個原料氣體和己由遠程等離子體產(chǎn)生裝置(后述)進行等離子體激勵的清潔氣體。首先，在上述氣體管線120上通過閥120A、 120C和質量流量控 制器120B設置有用于供給例如SiH4等原料氣體的原料氣體供給源 120D。通過開放上述閥120A、 120C，能夠由上述質量流量控制器120B 控制流量，向上述內部空間IOIA供給氣體原料。此外，氣體管線121與上述氣體管線120連接。上述氣體管線121 上通過閥121A、 121C和質量流量控制器121B設置有用于供給例如 NH3等原料氣體的原料氣體供給源121D。通過開放上述閥121A、121C， 能夠由上述質量流量控制器121B控制流量，向上述內部空間1.01A供 給原料氣體。此外，吹掃管線122與上述氣體管線120連接。上述吹掃管線122 上通過閥122A、 122C和質量流量控制器122B設置有吹掃氣體供給源 122D。通過開放上述閥122A、 122C，能夠由上述質量流量控制器122B 控制流量，向上述內部空間IOIA供給吹掃氣體。此外，在上述氣體管線130上通過流量計130A、閥130B連接有 在內部保持有固體原料S的原料供給裝置130C。該原料供給裝置130C 上安裝有加熱器130H，能夠加熱上述固體原料氣體S，將升華的原料 氣體與后述的載氣一起供給至上述內部空間IOIA。此外，在上述原料供給裝置130C上通過閥130D、質量流量控制 器130E、閥130F連接有載氣供給源130G。通過開放上述閥130D、 130F， 能夠由上述質量流量控制器130E控制流量，向上述原料供給裝置 130C供給載氣。此外，吹掃管線131與上述氣體管線130連接。在上述吹掃管線 131上通過閥]31A、 131C和質量流量控制器131B設置有吹掃氣體供 給源]31D。通過開放上述閥131A、 131C，能夠由質量流量控制器131B 控制流量，向上述內部空間IOIA供給吹掃氣體。此外，遠程等離子體產(chǎn)生裝置141與上述氣體管線140連接。上 述遠程等離子體裝置141具有使用例如頻率為400kHz的高頻電力，對 供給的清潔氣體進行等離子體激勵的結構。此外，上述高頻并不局限 于400kHz，例如也可以在400kHz 3GHz的高頻 微波的區(qū)域中進行 等離子體激勵。氣體管線142與上述遠程等離子體產(chǎn)生裝置141連接。在上述氣體管線142上通過閥142A、 142C和質量流量控制器142B設置有用于 供給例如NF3等清潔氣體的清潔氣體供給源142D。通過開放上述閥 142A、 142C，能夠由上述質量流量控制器142B控制流量，向上述遠 程等離子體產(chǎn)生裝置141供給清潔氣體。此外，氣體管線143與上述氣體管線142連接。在上述氣體管線 143上通過閥143A、 143C和質量流量控制器143B設置有用于供給例 如Ar等稀釋氣體的稀釋氣體供給源143D。通過開放上述閥143A、 143C,能夠由上述質量流量控制器143B控制流量，向上述遠程等離子 體產(chǎn)生裝置141供給稀釋氣體。在上述遠程等離子體產(chǎn)生裝置141中，被供給的清潔氣體例如NF3 氣體與稀釋氣體一起進行等離子體激勵，形成作為起清潔作用的反應 種的氟自由基。由此，從上述遠程等離子體產(chǎn)生裝置141通過上述噴 淋頭部109向上述內部空間10A供給主要為氟自由基的起清潔作用的 反應種。此外，在上述成膜裝置100中，與成膜、清潔相關的處理，例如 上述閥的開閉、流量控制、基板保持臺的加熱器的控制、壓力調整閥 的控制、頂起銷的上下移動、真空排氣等的動作，基于例如被稱為方 案的程序進行動作。在該情況下，這些動作由具有CPU100a的控制裝 置IOOA控制。圖示中省略它們的連接配線。上述控制裝置100A具有CPU100a、存儲有上述程序的記錄介質 100b、鍵盤等輸入單元100c、顯示單元100d、用于連接網(wǎng)絡的連接單 元100e、和存儲器100f。接著，對使用上述成膜裝置].00的實施例1的成膜方法進行說明。 圖2A是表示本發(fā)明的實施例1的基板處理方法的概要的流程圖。參照 圖2A，首先，在步驟IO (圖中以S10表示，以下相同)中，從上述氣 體管線120和/或上述氣體管線130向由上述處理容器101、 102構成的 上述內部空間IOIA供給原料氣體，在被處理基板上進行成膜(例如進 行W膜的成膜)。此外，并不限于對一個被處理基板進行成膜處理，也可以連續(xù)對 多個被處理基板進行成膜。接著，在步驟20中，向上述內部空間IOIA供給已進行等離子體 激勵的清潔氣體(例如N7/等氟化合物氣體)，對堆積在處理容器內的 堆積物進行清潔。以該情況下，現(xiàn)有技術中主要使用由上述遠程等離子體產(chǎn)生裝置141生成的清潔氣體的自由基，對堆積物進行蝕刻。但是，在本實施例的清潔中，因為使處理容器內(上述內部空間101A)的壓力為規(guī)定壓力以上，所以在上述內部空間101A中，利用 自由基再結合而成的分子對堆積物進行的蝕刻起支配作用。因此，清潔的對象膜(例如W膜)的蝕刻速率被維持在較高水平， 并且能夠抑制對處理容器內的部件(例如構成上述保持臺蓋105的石 英等)造成的損傷。對于這些壓力和蝕刻速率在以后進行詳細說明。接著，在步驟30中，從上述氣體管線120和/或上述氣體管線30 供給例如Ar等惰性氣體，從而對上述內部空間IOIA進行吹掃。本步 驟也能夠省略，但是，通過設置本步驟的處理，能夠抑制處理容器內 顆粒的產(chǎn)生。接著，在清潔后，為了抑制例如Al的氟化物(A1F)等污染、顆 粒的產(chǎn)生源向處理容器內擴散，對上述內部空間101A內的上述例如處 理容器101的內壁、上述保持臺104等進行涂膜(coating film)的成膜。 該涂膜只要形成為與例如步驟10中在被處理基板上形成的膜相同的膜 即可。在現(xiàn)有技術中，即使在形成有這種涂膜的情況下，根據(jù)涂膜的成 膜條件的不同，Al的氟化物可能會在處理容器內擴散，難以利用涂膜 抑制顆粒、污染的產(chǎn)生。例如，在進行涂膜的成膜時，如果上述保持臺104為與通常的成 膜處理時相同的高溫(在包括W膜等的金屬的CVD法的情況下，例 如為5(KTC 60(rC左右)，會產(chǎn)生在形成涂膜之前，A1F (主要從上述 保持臺104)向上述內部空間101A蒸發(fā)擴散的問題。因此，在本實施例中，使涂膜的成膜時的保持臺的溫度比先前說 明的步驟10的通常的成膜處理時的溫度低。由此，在A1F的蒸氣壓較 低的狀態(tài)下對保持臺表面、處理容器等進行涂敷。結果，能夠抑制A1F 的產(chǎn)生，抑制顆粒、污染的產(chǎn)生。這些涂膜形成時的保持臺104的溫 度與AJF的產(chǎn)生的關系在后面進行敘述。此外，這樣在低溫下進行涂膜的成膜從而抑制A1F的產(chǎn)生的效果， 通過與對處理容器內的部件的損傷小、步驟20的在高壓力下進行的清 潔相組合，能夠更為顯著。即，在現(xiàn)有技術的主要使用自由基的清潔 中，不僅會對處理容器內的石英等部件造成損傷，而且雖然蝕刻量較小，但也會對A1N、八1203等構成保持臺的材料造成損傷。因此，進行 能夠抑制對A1N、 ^203等的損傷(與F反應)的、以分子為主體的蝕 刻(清潔)，并進一步通過在低溫下形成涂膜，能夠使抑制A1F擴散的 效果更加顯著。在上述涂敷成膜之后，上述內部空間]OIA保持潔凈，能夠再次實 施成膜，能夠使處理返回到步驟IO。這樣，在本實施例的基板處理方法中，作為清潔對象的堆積物的 蝕刻速率變高，另一方面，能夠抑制處理容器、處理容器內的部件的 損傷，并進一步抑制A1F等的產(chǎn)生。因此，能夠高效地保持成膜裝置 的處理容器內的清潔，使生產(chǎn)率良好。此外，上述圖2A所示的基板處理方法也可以變更為圖2B所示的 方法。其中，對圖中已經(jīng)說明的部分標注相同的參照符號并省略說明。參照圖2B，在本圖所示的方法中，在步驟10和步驟20之間追加 有步驟15的處理。在步驟15中，上述內部空間101A的壓力比步驟 20的情況下的上述內部空間101A的壓力低，以盡可能不消減已進行 等離子體激勵的清潔氣體的自由基的方式進行使用自由基的清潔。該方法是，例如在上述內部空間101A中，在結構上存在有溫度不 能上升的位置，例如處理容器的角落等的情況下，用于使清潔對象(例 如W膜)和處理容器內的部件(例如Si02)的蝕刻的選擇比良好的方 法。這些內容將在后面進行詳細說明。此外，上述圖2B所示的基板處理方法也可以變更為圖2C所示的 方法。其中，對圖中已經(jīng)說明的部分標注相同的參照符號并省略說明。參照圖2C，在本圖所示的方法中，在步驟40之后追加有步驟45。 與步驟40的上述保持臺104的溫度相比，使步驟45中的上述保持臺 104的溫度升高，并進行涂敷成膜。'通過設置本步驟，能夠形成膜質更 加良好的涂膜，能夠達到使涂膜的密接性良好的效果。接著，下面基于使用上述成膜裝置100進行的實驗結果，對上述所示的基板處理方法的效果進行說明。以下表示的數(shù)據(jù)和圖表是本發(fā) 明的發(fā)明人使用上述成膜裝置ioo得到的結果。圖3是表示使用通過上述遠程等離子體產(chǎn)生裝置141進行等離子體激勵的清潔氣體，在上述成膜裝置100的上述內部空間101A (上述 保持臺104上)進行的蝕刻速率的測定結果的圖。在圖3中，分別表 示在使上述內部空間IOIA的壓力變化的情況下的W膜的蝕刻速率(圖 中以命表示W(wǎng))和熱氧化膜的蝕刻速率(圖中以臟表示T一Ox)。在該 情況下，清潔氣體(NF3)的流量為210sccm，稀釋氣體(Ar)的流量 為3000sccm，保持臺的溫度為5CKTC。參照圖3，隨著上述內部空間IOIA的壓力增大，熱氧化膜的蝕刻 速率迅速降低。另一方面，W膜的蝕刻速率隨著上述內部空間101A 的壓力的上升而緩慢上升。這被認為是因為隨著上述內部空間101A的壓力的增大，N&進行 等離子體激勵而生成的F自由基消減并再結合，生成F分子(F2)，主 要是F分子的蝕刻起支配作用。因此，認為尤其是熱氧化膜的蝕刻速 率迅速降低。在該情況下，考慮到熱氧化膜的蝕刻量與構成上述保持臺蓋105 的石英材料(Si02)的蝕刻量之間相互關聯(lián)，可知通過增大上述內部 空間101A的壓力能夠抑制石英材料的損傷量(蝕刻量)。此外，同樣 的，認為也能夠降低構成4^持臺的A1N或A1203的損傷量。另一方面，W膜的蝕刻速率隨著上述內部空間101A的壓力的增 大而變大。圖4表示的是在上述情況下，上述內部空間101A的壓力與W膜 的蝕刻的活化能的關系。參照圖4可矢B，該活化能在上述內部空間101A 的壓力為20Torr (2666Pa)以上的區(qū)域中尤為迅速地增大。即，可知 上述內部空間10] A的壓力優(yōu)選為20Torr (2666Pa)以上。在該情況下， 能夠在較高地維持堆積在處理容器內的堆積物(W膜)的蝕刻速率的 同時，抑制處理容器內的部件(石英等)的損傷。此外，圖5是表示在上述實驗中，變更上述保持臺104的溫度(250 °C、 350°C、 500°C)的情況下的上述內部空間101A的壓力與熱氧化膜 和W膜的蝕刻速率的比的關系的圖。在該情況下，蝕刻速率的比是W膜的蝕刻速率相對熱氧化膜的蝕刻速率的比(w膜的蝕刻速率/熱氧化膜的蝕刻速率，下文中稱為蝕刻速率比)。圖中，鬮表示保持臺的溫度為250。C時的結果，口表示保持臺的溫度為35(TC時的結果，A表示保參照圖5可'知，在上述保持臺104的溫度為35(TC和50(TC的情況 下，隨著上述內部空間101A的壓力的增大，上述蝕刻速率比增大，能 夠在抑制處理容器內的部件的損傷的同時高效地對清潔的對象膜進行 蝕刻。另一方面，在上述保持臺104的溫度為25(TC的情況下，相反的， 隨著上述內部空間101A的壓力的增大，蝕刻速率比有稍微減小的傾 向。因此，在使上述內部空間101A的壓力為20Ton'以上并進行高壓 力清潔的情況下，優(yōu)選上述保持臺104的溫度為35(TC以上。g口，在上 述圖2A所示的步驟20中，優(yōu)選上述內部空間101A的壓力為20Toit (2666Pa)以上，在該情況下優(yōu)選上述保持臺104的溫度為350度以 上。圖6是表示在上述圖5所示的情況下，設置在上述內部空間101A 中的部件(例如上述保持臺蓋105)的更換周期的圖。其中，對圖中先 前已說明的部分標注相同的參照符號并省略說明。此外，在本圖中省 略上述保持臺104的溫度為25(TC的情況的記載。如上所述，因為上述保持臺蓋105利用厚度實現(xiàn)其功能，所以如 果變薄10%左右則有必要進行更換。在圖6中記載有根據(jù)蝕刻速率計 算出的在月產(chǎn)1000個的處理的情況下，其更換的周期。參照圖6，在上述保持臺104的溫度為35(TC和50(TC的情況下顯 示大致相同的結果，在上述內部空間IOIA的壓力為15Torr (2000Pa) 以上時，更換周期為3個月以上，在該壓力為30Torr (4000Pa)以上 時，更換周期約為12個月以上。于是可知，通過增大上述內部空間101A 的壓力并進行清潔，能夠降低該內部空間IOIA的部件的損傷，能夠延 長部件的更換周期，進行生產(chǎn)率高的基板處理。另一方面，如圖5所示，在上述保持臺104的溫度為25(TC的情況 下，相反的，隨著上述內部空間].OIA的壓力的增大，蝕刻速率比有減 少的傾向，而低壓側的蝕刻速率比變得較高。因此，在上述內部空間101A中存在溫度難以上升的位置的情況 下，或者在上述內部空間101A中產(chǎn)生溫度不均，存在部分溫度較低的 狀態(tài)(以下稱為低溫位置)的情況下，為了蝕刻該低溫位置的堆積物， 優(yōu)選使上述內部空間1.01A的壓力較低。在該情況下，為了也能夠在上述保持臺104側防止對部件的損傷，優(yōu)選使溫度降低。艮l〗，在對包括該低溫位置的處理容器內進行清潔的情況下，優(yōu)選設置步驟，如先前在圖2B中說明的基板處理方法的上述步驟15那樣， 使上述內部空間101A的壓力比上述步驟20的情況下的壓力低，并使 上述保持臺104的溫度比上述步驟20的情況下的溫度低，進行上述低 溫位置的清潔。此外，在該步驟15中，根據(jù)圖5所示的結果，上述內部空間]OIA 的壓力為10Torr (1330Pa)以下，更優(yōu)選為5Toit (665Pa)以下，優(yōu) 選上述保持臺104的溫度為300t:以下。此外，在圖7和圖8中分別表示在變更上述內部空間101A的壓力 和上述保持臺104的溫度的情況下，W膜的蝕刻速率(圖7)和熱氧 化膜的蝕刻速率(圖8)。在圖中，橫軸表示上述保持臺104的溫度， 縱軸表示蝕刻速率。此外，在圖7和圖8中，命表示上述內部空間101A的壓力為1Torr (133Pa)、 NF3的流量為210sccm的情況(圖中記作命1T 210)，以下 同樣的，口表示上述內部空間101A的壓力為40Torr (5332Pa)、 NF3 的流量為210sccm的情況(圖中記作口40T 210)， A表示上述內部空 間101A的壓力為1Toit、 NF3的流量為310sccm的情況(圖中記作A 1T 310)， O表示上述內部空間IOIA的壓力為20Torr (2666Pa)、 NF3 的流量為280sccm的情況(圖中記作O20T280)。首先，參照圖7可知，在蝕刻W膜時，在上述內部空間101A的 壓力較高(20Pa以上)的情況下，上述保持臺104的溫度增大時，蝕 刻量增大。另一方面，在上述內部空間101A的壓力較低(1Toit以下) 的情況下，蝕刻速率由壓力引起的變化較小。此外，在保持臺為低溫 (25(TC以下)時，在壓力較高的情況下(20Pa以上)蝕刻速率極度變 小，在壓力較低的情況下(1Toit以下)蝕刻速率較高，傾向是反轉的。另一方面，參照圖8可知，在蝕刻熱氧化膜時，雖然整體上壓力較低的一方蝕刻速率較大，但是在壓力較低(1Ton-以下)的情況下， 隨著溫度的降低，蝕刻速率有迅速下降的傾向。因此，上述蝕刻速率比如圖5中已說明的那樣，在保持臺的溫度為25(TC時，低壓力(lTorr以下)的一方蝕刻速率比較高，產(chǎn)生與保持臺的溫度為高溫的情況相 反的現(xiàn)象。鑒于上述觀點，為了使上述蝕刻速率比變高，優(yōu)選升高上述保持臺104的溫度(例如上述已經(jīng)說明的35(TC以上)，使上述內部空間 的壓力變高(例如上述已經(jīng)說明的20Torr以上，進一步優(yōu)選為30Torr 以上)。但是，另一方面，當存在蝕刻對象膜的溫度較低(250X:以下) 的位置的情況下，優(yōu)選使上述內部空間101A的壓力降低(llbrr以下)。 在該情況下，為了降低對該保持臺104、上述保持臺蓋105的損傷，上 述保持臺104的溫度優(yōu)選為25(TC以下。這些低溫、低壓的清潔與圖 2B所示的步驟15的處理相對應。接著，對圖2A 圖2C的步驟40的該涂敷處理的抑制污染的效果 進行說明。如上述說明的那樣，在清潔后，通過對上述處理容器101、 102的 內壁面、上述保持臺]04、上述保持臺蓋105、上述噴淋頭部109 (與 內部空間101A相對的對象)等進行涂敷成膜，能夠抑制例如A1F的擴 散，防止顆粒、污染的擴散。但是，在現(xiàn)有技術中進行這樣的涂敷成膜時，在清潔氣體中使用 含有F的氣體時，其與處理容器、處理容器內的A1反應，生成A1F， 由于A1F的擴散而成為顆粒、污染的產(chǎn)生原因。因此，在本實施例中，抑制涂敷成膜時的上述保持臺104的溫度， 使其比通常在被處理基板上進行成膜時的溫度低，抑制A1F的擴散并 實施涂敷成膜，之后，使保持臺升溫至通常進行成膜所必需的溫度。例如，在利用CVD法(MOCVD法)形成金屬膜、金屬氮化膜(也 包括添加有Si的情況)等的情況下，上述保持臺104 (被處理基板) 的溫度優(yōu)選為500°C 600°C，或者這以上的溫度。作為這樣的例子， 列舉使用W (CO) 6、 SiH4、 NH3作為原料形成W膜、WN膜、WSi 膜、SiN膜的情況，或者使用Ta (Nt—Am) (NMe2) 3、 NH3、 SiH4作 為原料形成TaSiN膜的情況等。在現(xiàn)有技術中，在進行涂敷成膜時，不改變通常的向被處理基板 進行成膜時的任何條件。因此，在清潔中形成的A1的氟化物，例如因 上述保持臺104的溫度增大而升華并擴散，成為成膜時的污染的原因， 此外產(chǎn)生在處理容器內凝固，成為顆粒產(chǎn)生的原因的情況。因此，在本實施例中，例如在圖2A 圖2C所示的步驟40中，使 上述保持臺104的溫度比步驟]0的情況下的溫度低，并進行涂敷成膜， 在A1F擴散之前以低溫形成涂膜，從而抑制污染、顆粒的產(chǎn)生。接著，說明對涂敷成膜時的保持臺104的溫度與其后的成膜工序 中形成的膜的污染的關系進行調查的結果。圖9表示在涂敷成膜吋上 述保持臺104的溫度為40(TC和45(TC的情況下，在涂敷成膜后，分別 對在被處理基板上成膜的膜的雜質進行調查的結果。對保持臺的溫度 為400。C的情況下的三個被處理基板(晶片)、保持臺的溫度為450°C 的情況下的兩個被處理基板，調查所形成的膜。圖中左端的編號表示 任意的晶片ID編號。此外，各元素的檢測結果的單位為10IQatoms/cm3。參照圖9，在保持臺的溫度為45(TC的情況下，與保持臺的溫度為 400X:的情況相比，尤其是A1的污染量變大，如已經(jīng)說明的那樣，認 為原因是保持臺的溫度上升引起的A1F的擴散。此外，還檢測出Cr、 Fe等重金屬。這被認為是因為例如處理容器、保持臺中所含有的重金 屬的析出。因此，上述步驟40中的上述保持臺104的溫度(涂敷成膜 時的保持臺的溫度)優(yōu)選為43(TC以下，使得A1污染量在作為允許值 的5 X 101Qatoms/cm3以下，當為400°C以下時能夠進一步減少污染物質 的含有量，因此更加優(yōu)選。圖10以一個圖總括地表示溫度和A1F的蒸氣壓的關系，以及涂敷 成膜時的上述保持臺104的溫度和涂敷成膜后在被處理基板上成膜的 膜的A1雜質的檢測結果的關系。在該情況下，作為圖的縱軸的AIF的 蒸氣壓表示為以40(TC的A1F的蒸氣壓為1時的A1F的蒸氣壓的比。 此外，Al的檢測結果中以翁表示平均值，以I表示最小值和最大值的 間隔。參照圖10， A1F的蒸氣壓在40(TC時為45(TC時的大致100分之1， 與此相對應，Al污染量也成為大致100分之1左右。即，能夠確認A1F 的蒸氣壓的減少和成膜時的A1污染量的相關關系，因此可知，通過在涂敷成膜時使保持臺為低溫，能夠抑制Al的污染量。接著，對在圖2A 圖2C中已經(jīng)說明的、上述步驟30的對處理容 器內的吹掃的減少顆粒的效果進行說明。步驟30所示的對上述內部空 間101A的吹掃是指，反復進行向上述內部空間101A供給例如Ar等 惰性氣體和從該內部空間101A排出該惰性氣體的處理，將微粒、污染 物質等向該內部空間101A之外排出的處理。圖11表示在圖2A所示的基板處理方法中，在實施與不實施步驟 30 (吹掃)的情況下，各自的被處理基板的表面的微粒的密度(/m2)。 圖中，臟表示不實施吹掃的情況下的0.2tim以上的顆粒的密度，口表 示不實施吹掃的情況下的0.1 u m以上的顆粒的密度，頃表示實施吹掃 的情況下的0.2 y m以上的顆粒的密度，O表示實施吹掃的情況下的0.1此外，圖12表示在圖2A所示的基板處理方法中，在實施與不實 施步驟30 (吹掃)的情況下，各自的被處理基板的背面的微粒的密度 (/m2)。圖中，國表示不實施吹掃的情況下的0J2ym以上的顆粒的 密度，翁表示實施吹掃的情況下的0.12 um以上的顆粒的密度。參照圖ll、圖12能夠確認，在進行吹掃處理的情況下，被處理基 板的表面和背面的顆粒的密度均減少，通過進行吹掃處理，能夠達到 減少顆粒的效果。接著，基于上述基板處理方法，對使用上述成膜裝置100實施基 板處理方法的例子進行說明。在以下的例子中，基于圖2A所示的基板 處理方法進行基板處理。首先，如下上述進行步驟10的處理。使上述保持臺104的溫度為 672°C，使用例如搬送機械手等將被處理基板(300mm晶片)搬入上述 內部空間IOIA。接著，使保持在上述原料供給裝置130C中的W (CO) 6升華成為 原料氣體，與作為載氣的Ar90sccm和作為稀釋氣體(吹掃氣體)的 Ar700sccm —起，通過上述氣體管線130從上述噴淋頭部109供給上述 內部空間101A。在該情況下，上述內部空間101A的壓力為20Pa (0.15Tcm')。結果，原料氣體在被處理基板上分解，在被處理基板上實施例2形成W膜。成膜時間為150秒，形成厚度約為20nm的W膜。對250 個被處理基板實施該處理。接著，以下述方式實施步驟20的處理。首先使上述保持臺104的 溫度下降至400°C。接著向上述遠程等離子體產(chǎn)生裝置141供給 230sccm的KF3、 3000sccm的Ar，并施加2.71cW的高頻電力進行等 離子體激勵，生成含有F自由基的活性種。由上述遠程等離子體產(chǎn)生裝置141進行等離子體激勵的清潔氣體 (包括稀釋氣體)通過上述氣體管線140從上述噴淋頭部109供給上 述內部空間IOIA。在該情況下，上述內部空間IOIA的壓力為5320Pa (39.9Ton-)。該清潔處理實施30分鐘。接著，為了確認清潔，打開上述處理容器IOI，確認處理容器內部 的狀態(tài)，確認已除去堆積在處理容器內壁、噴淋頭部、保持臺、保持 臺蓋等上的W膜，并且沒有對這些部件造成損傷。此外，之后實施步驟30、步驟40，進而使處理返回步驟IO，由此 能夠連續(xù)地進行基板處理。例如，在歩驟30中，反復進行向上述內部空間IOIA供給例如Ar 等惰性氣體，和從該內部空間IOIA排出該惰性氣體的處理，即實施循 環(huán)吹掃即可。此外，在步驟40中，除保持臺的溫度以外與步驟10的成膜工序 為相同的條件，將上述保持臺104的溫度變更為例如40CTC，并進行涂 敷成膜即可。實施例3接著，基于圖2B所示的基板處理方法，對進行基板處理的例子進 行說明。首先，如下所述進行步驟10的處理。使上述保持臺104的溫度為 600°C，使用例如搬送機械手等將被處理基板(300mm晶片)搬入上述 內部空間IOIA。接著，使在上述原料供給裝置中保持在46'C的Ta (Nt — Am) (NMe2) 3升華成為原料氣體，與作為載氣的Ar40sccm—起通過上述 氣體管線130從上述噴淋頭部109供給上述內部空間IOIA。在該情況 下，同樣的，將作為稀釋氣體(吹掃氣體)的40sccm的Ar、 500sccm的SiH4、 200sccm的NH3同時通過上述氣體管線120從上述噴淋頭部 109供給上述內部空間IOIA。在該情況下，上述內部空間101A的壓力為40Pa(0.3Toii')。結果， 原料氣體在被處理基板上分解，在被處理基板上形成化SiN膜。成膜 時間為150秒，形成厚度約為20nm的化SiN膜。對250個被處理基板 實施該處理。接著，如下所述實施步驟15的處理。首先使上述保持臺104的溫 度下降至25(TC。接著向上述遠程等離子體產(chǎn)生裝置141供給230sccm 的NF3、 3000sccm的Ar，并施加1.2kW的高頻電力進行等離子體激 勵，生成含有F自由基的活性種。由上述遠程等離子體產(chǎn)生裝置141進行等離子體激勵的清潔氣體 (包括稀釋氣體)通過上述氣體管線140從上述噴淋頭部109供給上 述內部空間IOIA。在該情況下，上述內部空間101A的壓力為133Pa (lTorr)。該清潔處理實施IO分鐘。接著，如下所述實施步驟20的處理。首先使上述保持臺104的溫 度上升至400t:。接著向上述遠程等離子體產(chǎn)生裝置141供給230sccm 的NF3、 3000sccm的Ar，并施加2.7kW的高頻電力進行等離子體激 勵，生成含有F自由基的活性種。由上述遠程等離子體產(chǎn)生裝置141進行等離子體激勵的清潔氣體 (包括稀釋氣體)通過上述氣體管線140從上述噴淋頭部109供給上 述內部空間IOIA。在該情況下，上述內部空間IOIA的壓力為5320Pa (39.9Torr)。該清潔處理實施30分鐘。接著，作為步驟30的處理，使用Ar作為吹掃氣體，反復進行Ar 的供給和供給的停止，即實施所謂的循環(huán)吹掃。即，實施反復使ArlTorr (133Pa) 1000sccm或Ar0.5ToiT (66.5Pa) 800sccm保持20sec、其后 抽真空10sec的循環(huán)吹掃。接著，作為步驟40，除保持臺的溫度以外與該步驟10的成膜工序 為相同的條件，將上述保持臺104的溫度變更為例如400。C，并進行涂 敷成膜。之后，使處理再次返回步驟10并進行成膜，確認微粒和膜中的 Al的污染減少。此外，在實施圖2C所示的基板處理方法時，在該步驟40中以400 。C進行涂敷成膜后，與步驟45的處理相對應，將保持臺的溫度變更為 例如與步驟10相同的60(TC，并同樣實施涂敷成膜即可。在該情況下， 涂膜的膜質良好，涂膜的密接性良好。此外，上述實施例對在被處理基板上形成含有W、 Ta的膜的情況 進行了說明，但是本發(fā)明并不局限于此，能夠使用金屬羰基氣體(metal carbonyl gas)等各種原料氣體進行各種成膜。此外，以使用NF3作為 清潔氣體的情況為例進行了說明，但是并不限定與此，例如能夠使用 氟烴(fluorocai"bon)類等具有F的各種清潔氣體。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，能夠提供高效地保持成膜裝置的處理容器內的清潔 并且生產(chǎn)率良好的基板處理方法，和存儲有在計算機中運行該基板處 理方法的程序的記錄介質。本國際申請主張基于2005年9月26日提出申請的日本專利申請 2005—278367號的優(yōu)選權，在本國際申請中引用2005—278367號的全 部內容。
權利要求
1.一種基板處理方法，是成膜裝置的基板處理方法，該成膜裝置包括保持被處理基板并具有加熱單元的保持臺、和在內部配置有所述保持臺的處理容器，該基板處理方法的特征在于，包括向所述處理容器供給成膜氣體，在所述被處理基板上進行成膜的成膜工序；在所述成膜工序之后，向所述處理容器供給已進行等離子體激勵的清潔氣體，進行所述處理容器內的清潔的清潔工序；和在所述清潔工序之后，在所述處理容器內進行涂敷成膜的涂敷工序，在所述清潔工序中，包括控制所述處理容器內的壓力，使得利用已進行等離子體激勵的所述清潔氣體中的自由基再結合而成的分子進行的清潔起支配作用的高壓工序，在所述涂敷工序中，包括相比所述成膜工序的對所述被處理基板進行成膜的情況，使所述保持臺的溫度降低并進行所述涂敷成膜的低溫成膜工序。
2. 如權利要求1所述的基板處理方法，其特征在于 所述清潔氣體由NF3構成，在所述成膜工序中成膜的膜含有W。
3. 如權利要求2所述的基板處理方法，其特征在于在所述高壓工序中，所述處理容器內的壓力為20Torr以上。
4. 如權利要求3所述的基板處理方法，其特征在于 在所述高壓工序中，所述保持臺的溫度為35(TC以上。
5. 如權利要求2所述的基板處理方法，其特征在于 所述清潔工序包括使所述處理容器內的壓力比所述高壓工序中的壓力低，并對所述處理容器內進行清潔的低壓工序。
6. 如權利要求5所述的基板處理方法，其特征在于在所述低壓工序中，所述處理容器內的壓力為IOTOIT以下。
7. 如權利要求6所述的基板處理方法，其特征在于在所述低壓工序中，所述保持臺的溫度為30(TC以下。
8. 如權利要求5所述的基板處理方法，其特征在于在所述低壓工序中，所述基板保持臺的溫度比所述高壓力工序中 的溫度低。
9. 如權利要求5所述的基板處理方法，其特征在于在所述清潔工序中，在所述低壓工序之后實施所述高壓工序。
10. 如權利要求1所述的基板處理方法，其特征在于在所述低溫成膜工序中，所述保持臺的溫度為43(TC以下。
11. 如權利要求1所述的基板處理方法，其特征在于所述涂敷工序還包括使所述保持臺的溫度比所述低溫成膜工序中 的溫度高，并對所述處理容器內進行涂敷成膜的高溫成膜工序，
12. 如權利要求ll所述的基板處理方法，其特征在于 在所述涂敷工序中，在所述低溫成膜工序之后進行所述高溫成膜工序。
13. 如權利要求1所述的基板處理方法，其特征在于 在所述清潔工序和所述涂敷工序之間，還具有由惰性氣體對所述處理容器內進行吹掃的吹掃工序。
14. 一種記錄介質，其存儲有在計算機中運行成膜裝置的基板處理 方法的程序，該成膜裝置包括保持被處理基板并且具有加熱單元的 保持臺、和在內部配置有所述保持臺的處理容器，該記錄介質的特征 在于 '所述基板處理方法包括向所述處理容器供給成膜氣體，在所述被處理基板上進行成膜的 成膜工序；在所述成膜工序之后，向所述處理容器供給已進行等離子體激勵的清潔氣體，進行所述處理容器內的清潔的清潔工序；和在所述清潔工序之后，在所述處理容器內進行涂敷成膜的涂敷工序，在所述清潔工序中，包括控制所述處理容器內的壓力，使得利用 己進行等離子體激勵的所述清潔氣體中的自由基再結合而成的分子進 行的清潔起支配作用的高壓工序，在所述涂敷工序中，包括相比所述 成膜工序的對所述被處理基板進行成膜時的情況，使所述保持臺的溫
全文摘要
本發(fā)明提供一種基板處理方法，是成膜裝置的基板處理方法，該成膜裝置包括保持被處理基板并具有加熱單元的保持臺、和在內部配置有上述保持臺的處理容器，該基板處理方法的特征在于，包括向上述處理容器供給成膜氣體，在上述被處理基板上進行成膜的成膜工序；在上述成膜工序之后，向上述處理容器供給已進行等離子體激勵的清潔氣體，進行上述處理容器內的清潔的清潔工序；和在上述清潔工序之后，在上述處理容器內進行涂敷成膜的涂敷工序，在上述清潔工序中，包括控制上述處理容器內的壓力，使得利用已進行等離子體激勵的上述清潔氣體中的自由基再結合而成的分子進行的清潔起支配作用的高壓工序，在上述涂敷工序中，包括相比上述成膜工序的對上述被處理基板進行成膜的情況，使上述保持臺的溫度降低并進行上述涂敷成膜的低溫成膜工序。
文檔編號H01L21/304GK101273154SQ20068003549
公開日2008年9月24日 申請日期2006年7月25日 優(yōu)先權日2005年9月26日
發(fā)明者中村和仁, 山崎英亮, 河野有美子 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社