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JP2012138500A - タングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法及び成膜装置 - Google Patents

タングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法及び成膜装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 タングステン膜又は酸化タングステン膜上に酸化シリコン膜を形成しても、酸化シリコン膜のインキュベーション時間を短縮することが可能なタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法を提供すること。
【解決手段】 被処理体上にタングステン膜又は酸化タングステン膜を形成する工程（ステップ１）と、タングステン膜又は酸化タングステン膜上にシード層を形成する工程（ステップ２）と、シード層上に酸化シリコン膜を形成する工程（ステップ３）と、を具備し、上記シード層をタングステン膜又は酸化タングステン膜上に、被処理体を加熱し、タングステン膜又は酸化タングステン膜の表面にアミノシラン系ガスを供給して形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、タングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法及び成膜装置に関する。
半導体装置の製造プロセスにおいて、タングステン膜上に酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜を形成する場合がある。
例えば、特許文献１には、タングステン等の金属上に、酸化シリコン膜を形成する技術が記載されている。
特開２００６−５４４３２号公報
しかしながら、タングステン（Ｗ）膜、又は酸化タングステン（ＷＯ３）膜上に酸化シリコン膜を成膜した場合、成膜初期段階において、タングステン、又は酸化タングステンの表面へのシリコンの吸着レートが遅いため、酸化シリコン膜が成長しだすまでのインキュベーション時間が長くなる、という事情がある。インキュベーション時間が長いため、タングステン以外の下地上に形成される酸化シリコン膜に比較して膜厚が薄くなったり、また、成膜初期段階のようにシリコンの吸着が不十分な状態のとき、酸化剤がタングステンに直接接触するためにタングステンが酸化され、酸化タングステンが増膜してしまったり、という事情がある。
この発明は、タングステン膜又は酸化タングステン膜上に酸化シリコン膜を形成しても、酸化シリコン膜のインキュベーション時間を短縮することが可能なタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法、及びその成膜方法を実施することが可能な成膜装置を提供する。
この発明の第１の態様に係るタングステン膜又は酸化タングステン膜上に酸化シリコン膜の成膜方法は、（１）被処理体上にタングステン膜又は酸化タングステン膜を形成する工程と、（２）前記タングステン膜又は酸化タングステン膜上にシード層を形成する工程と、（３）前記シード層上に酸化シリコン膜を形成する工程と、を具備し、前記（２）の工程が、前記被処理体を加熱し、前記タングステン膜又は酸化タングステン膜の表面にアミノシラン系ガスを供給して前記タングステン膜又は酸化タングステン膜上にシード層を形成する工程である。
この発明の第２の態様に係る成膜装置は、タングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜を成膜する成膜装置であって、前記タングステン膜又は酸化タングステン膜が形成された被処理体を収容する処理室と、前記処理室内に、アミノシラン系ガス及びシリコン原料ガスの少なくとも一方、並びに酸化剤を含むガスを供給するガス供給機構と、前記処理室内を加熱する加熱装置と、前記処理室内を排気する排気装置と、前記ガス供給機構、前記加熱装置、前記排気装置を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラが、前記処理室内において、請求項１から請求項１０いずれか一項に記載されたタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法が、前記被処理体に対して実行されるように、前記ガス供給機構、前記加熱装置、前記排気装置を制御する。
この発明によれば、タングステン膜又は酸化タングステン膜上に酸化シリコン膜を形成しても、酸化シリコン膜のインキュベーション時間を短縮することが可能なタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法、及びその成膜方法を実施することが可能な成膜装置を提供できる。
図１Ａはこの発明の一実施形態に係るタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法の一例を示す流れ図、図１Ｂは図１Ａ中のステップ３の一例を示す流れ図 図２Ａ〜図２Ｃは、図１Ａ及び図１Ｂに示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図 堆積時間とシリコン層の膜厚との関係を示す図 図３中の破線枠Ａ内を拡大した拡大図 Ａ図は図面代用写真（ＳＥＭ）、Ｂ図は膜厚を示した図 Ａ図は図面代用写真（ＳＥＭ）、Ｂ図は膜厚を示した図 Ａ図は図面代用写真（ＳＥＭ）、Ｂ図は膜厚を示した図 半導体集積回路装置内の構造体（ゲート電極）を示す断面図 図９Ａ〜図９Ｃはステップ３の他例を示す流れ図 一実施形態に係るタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法を実施することが可能な成膜装置の一例を概略的に示す断面図一
（成膜方法）
図１Ａはこの発明の一実施形態に係るタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の酸化物膜の成膜方法の一例を示す流れ図、図１Ｂは図１Ａ中のステップ３の一例を示す流れ図、図２Ａ〜図２Ｃは、図１Ａ及び図１Ｂに示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図である。
まず、図１Ａ中のステップ１に示すように、被処理体上にタングステン膜又は酸化タングステン膜を形成する。酸化タングステン膜としては、被処理体上に直接酸化タングステン膜を形成するようにしても良いし、被処理体上に形成されたタングステン膜の表面上に形成された自然酸化膜であっても良い。また、本例では、被処理体として半導体ウエハ、例えば、シリコンウエハＷを用いた。このシリコンウエハＷのシリコン基板１上に、本例ではタングステン膜２を形成した（図２Ａ）。
次に、図１Ａ中のステップ２に示すように、タングステン膜２上にシード層３を形成する（図２Ｂ）。本例では、シード層３を次のようにして形成した。
まず、タングステン膜２が形成されたシリコンウエハＷを成膜装置の処理室内に搬入する。次いで、処理室内の温度を上げ、タングステン膜２が形成されたシリコンウエハＷを加熱し、加熱されたタングステン膜２の表面にアミノシラン系ガスを供給する。これにより、タングステン膜２の表面上にシード層３を形成する。
アミノシラン系ガスの例としては、
ＢＡＳ（ブチルアミノシラン）
ＢＴＢＡＳ（ビスターシャリブチルアミノシラン）
ＤＭＡＳ（ジメチルアミノシラン）
ＢＤＭＡＳ（ビスジメチルアミノシラン）
ＴＤＭＡＳ（トリジメチルアミノシラン）、
ＤＥＡＳ（ジエチルアミノシラン）、
ＢＤＥＡＳ（ビスジエチルアミノシラン）、
ＤＰＡＳ（ジプロピルアミノシラン）、
ＤＩＰＡＳ（ジイソプロピルアミノシラン）
等を挙げることができる。本例では、ＤＩＰＡＳを用いた。
ステップ２における処理条件の一例は、
ＤＩＰＡＳ流量： ５００ｓｃｃｍ
処 理 時 間： ５ｍｉｎ
処 理 温 度： ２５℃
処 理 圧 力： ５３２Ｐａ（４Ｔｏｒｒ）
である。ステップ２の工程を、本明細書では以下プリフローと呼ぶ。
ステップ２は、シリコン原料を、タングステン膜２に吸着させやすくする工程である。なお、本明細書では、ステップ２においてシード層３を形成する、と記載しているが、実際にはほとんど成膜されることはない。シード層３の厚さは、好ましくは単原子層レベルの厚さ程度であることが良い。具体的なシード層３の厚さを言及すれば、０．１ｎｍ以上０．３ｎｍ以下である。
次に、図１Ａ中のステップ３に示すように、シード層３上に酸化物膜、本例では、酸化シリコン膜４を形成する（図２Ｃ）。
ステップ３の一例を図１Ｂに示す。本例では、酸化シリコン膜４の成膜に、シリコンを含むシリコン原料ガスと、シリコンを酸化させる酸化剤を含むガスとを交互に供給しながら成膜する、いわゆるＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法、又はＭＬＤ(Molecular Layer Deposition)法を採用した。酸化剤としては、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、又はそれらをプラズマにより活性化させた活性種を挙げることができる。本例ではＯ２プラズマで生成したＯラジカルを用いた。
まず、ステップ３１に示すように、処理室内に不活性ガス、例えば、窒素（Ｎ２）ガスを供給し、アミノシラン系ガスをパージする。
次に、ステップ３２に示すように、シリコン原料ガスを処理室内に供給し、シード層３上にシリコン層を形成する。シリコン原料ガスの例としては、ステップ２で用いたアミノシラン系ガスの他、アミノ基を含まないシラン系ガスを挙げることができる。アミノ基を含まないシラン系ガスとしては、
ＳｉＨ２
ＳｉＨ４
ＳｉＨ６
Ｓｉ２Ｈ４
Ｓｉ２Ｈ６
ＳｉｍＨ２ｍ＋２（ただし、ｍは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物、及び
ＳｉｎＨ２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物
の少なくとも一つを含むガスを挙げることができる。
なお、本例では、アミノシラン系ガス、例えば、ＤＩＰＡＳを用いた。
ステップ３２における処理条件の一例は、
ＤＩＰＡＳ流量： ５００ｓｃｃｍ
処 理 時 間： ０．１ｍｉｎ
処 理 温 度： ２５℃
処 理 圧 力： ５３２Ｐａ（４Ｔｏｒｒ）
である。
次に、ステップ３３に示すように、処理室内に不活性ガス、例えば、窒素ガスを供給し、シリコン原料ガスをパージする。
次に、ステップ３４に示すように、酸化剤を含むガスを処理室内に供給し、ステップ３２で形成されたシリコン層を酸化し、酸化シリコン膜４を形成する。ステップ３４においても酸化剤としては、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、又はそれらをプラズマにより活性化させた活性種を挙げることができる。本例ではＯ２プラズマで生成したＯラジカルを用いた。
次に、ステップ３５に示すように、処理室内に不活性ガス、例えば、窒素ガスを供給し、酸化剤を含むガスをパージする。
次に、ステップ３６に示すように、繰り返し回数が設定回数か否かを判断する。
設定回数に達していない場合（ＮＯ）、ステップ３２に戻り、ステップ３２からステップ３５を繰り返す。
設定回数に達した場合（ＹＥＳ）、図１Ａに示すように、処理終了となる。
（インキュベーション時間）
図３に、堆積時間とシリコン層の膜厚との関係を示す。図３に示す結果は下地を酸化シリコン（ＳｉＯ２）とした場合であるが、下地が酸化シリコンであってもタングステンであっても酸化タングステンであっても、同様の傾向を示す。なぜなら、プリフロー、即ちアミノシラン系ガスが熱分解されることで得られたシード層３は下地上に形成されるからである。シリコン層は、あくまでシード層３上に吸着されて成膜される。
本例で用いたプリフローにおける処理条件は、
ＤＩＰＡＳ流量： ５００ｓｃｃｍ
処 理 時 間： ５ｍｉｎ
処 理 温 度： ４００℃
処 理 圧 力： ５３．２Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）
である。
同じく本例で用いたシリコン層を成膜するための処理条件は、
モノシラン流量： ５００ｓｃｃｍ
堆 積 時 間： ３０ｍｉｎ／４５ｍｉｎ／６０ｍｉｎ
処 理 温 度： ５００℃
処 理 圧 力： ５３．２Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）
である。
シリコン層の膜厚は、堆積時間を３０ｍｉｎとしたとき、４５ｍｉｎとしたとき、及び６０ｍｉｎとしたときの３点で測定した。
図３中の線Ｉはプリフロー有りの場合、線IIはプリフロー無しの場合の結果を示している。線Ｉ、IIは、測定された３つの膜厚を最小二乗法で直線近似した直線であり、式は次の通りである。
線Ｉ ： ｙ ＝ 17.572ｘ − 20.855 …（１）
線II ： ｙ ＝ 17.605ｘ − 34.929 …（２）
図３に示すように、プリフロー有りの場合、プリフロー無しに比較してシリコン層４の膜厚が増す傾向が明らかとなった。
上記（１）、（２）式をｙ＝０、即ち、シリコン層の膜厚を“０”としたとき、線Ｉ、IIと堆積時間との交点を求めたものを図４に示す。なお、図４は図３中の破線枠Ａ内を拡大した拡大図である。
図４に示すように、プリフロー有りのとき、シリコン層の堆積が処理開始から約１．２ｍｉｎ（ｘ≒１．１８９）から始まる。対して、プリフロー無しのシリコン層のときには、シリコン層の堆積が処理開始から約２．０ｍｉｎ（ｘ≒１．９８４）から始まる。
このように、下地に対してアミノシラン系ガスのプリフローを行うことで、インキュベーション時間を、約２．０ｍｉｎから約１．２ｍｉｎに短縮することができる。
（酸化シリコン膜のＳＥＭ観察）
次に、酸化シリコン膜をＳＥＭ観察した結果を示す。
図５は上記一実施形態に係るタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法を用いて酸化シリコン膜４を形成した場合であり、Ａ図はＳＥＭ写真、Ｂ図は膜厚を示した図である。図６は比較例であり、プリフロー無し場合である。酸化シリコン膜４は、成膜する際の繰り返し回数をともに２０サイクルとして成膜した。なお、タングステン膜２の表面上には、双方とも薄い酸化タングステン（ＷＯ３）膜５が形成されている。この酸化タングステン膜５は大気中の酸素と触れることで自然に形成された自然酸化膜である。もちろん、酸化タングステン膜５は無くてもよい。
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、上記一実施形態によれば、タングステン膜２上に、膜厚１．３ｎｍの酸化タングステン膜５を介して膜厚３．９ｎｍ（シード層３の酸化膜厚込み）の酸化シリコン膜４が形成される。
対して、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、プリフロー無しの比較例によれば、タングステン膜２上に、膜厚１．５ｎｍの酸化タングステン膜５を介して膜厚３．０ｎｍの酸化シリコン膜４しか形成されていない。
このように、上記一実施形態によれば、プリフローをしない場合に比較して、インキュベーション時間が短縮され、同じ２０サイクルでも、約３０％膜厚が厚い酸化シリコン膜４を、タングステン膜２上に形成することができた。
また、上記一実施形態によれば、酸化タングステン膜５の膜厚が１．３ｎｍであるが、比較例では、酸化タングステン膜５の膜厚が１．５ｎｍに増膜している。
このことから、上記一実施形態によれば、タングステン膜２上への酸化シリコン膜４の成膜に際し、界面の酸化タングステン膜５の増膜をも抑制できる、という利点も併せて得ることができる。これは、上記一実施形態では、シード層３がタングステン膜２の表面上に形成されるため、酸化剤が直接にタングステン膜２や酸化タングステン膜５に接触することを抑制できるためである、と考えられる。
図７はシリコン基板１上に酸化シリコン膜４を形成した場合であり、Ａ図はＳＥＭ写真、Ｂ図は膜厚を示した図である。本例において、酸化シリコン膜４は、処理条件を同じとし、繰り返し回数も２０サイクルで同じとして成膜した。なお、シリコン基板１の表面上には膜厚１ｎｍの自然酸化膜（ＳｉＯ２）６が形成されている。
図７Ａ及び７Ｂに示すように、この場合、シリコン基板１上に、自然酸化膜６を介して膜厚４．１ｎｍの酸化シリコン膜４が形成される。
このことから、上記一実施形態によれば、次のような利点も得ることができる。
図８Ａ〜８Ｃは、半導体集積回路装置内の構造体、例えば、ゲート電極を示す断面図である。
図８Ａに示すように、ゲート電極の中には、ポリシリコン層７上にタングステン膜２を積層した、いわゆるポリメタル構造のゲート電極がある。このポリメタル構造のゲート電極の側壁上に、酸化シリコン膜４を形成する場合、プリフロー無しの場合には、酸化シリコン膜４の、ポリシリコン層７上の膜厚とタングステン膜２上の膜厚との差が大きくなる（図８Ｂ）。例えば、図６Ｂに示したように、プリフロー無しの比較例では、酸化シリコン膜４の膜厚はタングステン膜２の上で３．０ｎｍであった。このため、酸化シリコン膜４の膜厚のばらつきが大きくなる。
対して、図５Ｂに示したように、上記一実施形態によれば、酸化シリコン膜４の膜厚はタングステン膜２の上で３．９ｎｍであった。このため、酸化シリコン膜４の、ポリシリコン層７上の膜厚とタングステン膜２上の膜厚との差を、比較例に比較して小さくすることができる（図８Ｃ）。
このように、上記一実施形態によれば、インキュベーション時間を短くでき、短時間、あるいは繰り返しサイクル数が少ない場合でも、より厚い膜厚の酸化シリコン膜４を、タングステン膜２上に形成できる、という利点に加えて、シリコンとタングステンとの双方が露出しているような半導体集積回路装置内の構造体上に酸化シリコン膜４を形成した場合に、酸化シリコン膜の膜厚を、ばらつきを小さくすることも可能になる、という利点も得ることができる。
また、酸化シリコン膜４の成膜に際し、界面の酸化タングステン膜５の増膜も抑制できる。これは、上記一実施形態によれば、酸化タングステン膜５又はタングステン膜２の表面にシード層３が形成される。このシード層３は、酸化シリコン膜４の成膜中、特に、酸化シリコン膜４の成膜初期段階において酸化剤の拡散を防ぐ障壁となる。このため、酸化タングステン膜５又はタングステン膜２が、酸化剤に直接に触れ難くなり、酸化タングステン膜５の増膜が抑制される。
（成膜方法の他例）
次に、タングステン膜上への酸化物膜の成膜方法の他例を説明する。
図９Ａ〜９Ｃは、図１Ｂ中のステップ３の他例を示す流れ図である。
（第１例）
図９Ａに示すように、第１例は、図１Ｂに示したステップ３２、３３と、ステップ３４、３５とを、入れ替えた例である。このように、アミノシラン系ガスをパージ（ステップ３１）した後、酸化剤を供給（ステップ３４）するようにしても良い。
（第２例）
図９Ｂに示すように、第２例は、アミノシラン系ガスをパージする工程を省略し、アミノシラン系ガスを供給した後、所定の処理時間経過後、シリコン原料ガスを供給するように例である。このように、アミノシラン系ガスをパージする工程は省略することも可能である。
（第３例）
図９Ｃに示すように、第３例は、酸化シリコン膜４を、シリコンを含むシリコン原料ガスと、シリコンを酸化させる酸化剤を含むガスとを同時に供給しながら成膜する、いわゆるＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて成膜するようにした例である。このように、酸化シリコン膜４の成膜には、ＣＶＤ法を利用することも可能である。
（成膜装置）
次に、上記一実施形態に係るタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法を実施することが可能な成膜装置の一例を説明する。
図１０は、一実施形態に係るタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法を実施することが可能な成膜装置の一例を概略的に示す断面図である。
図１０に示すように、成膜装置１００は、下端が開口された有天井の円筒体状の処理室１０１を有している。処理室１０１の全体は、例えば、石英により形成されている。処理室１０１内の天井には、石英製の天井板１０２が設けられている。処理室１０１の下端開口部には、例えば、ステンレススチールにより円筒体状に成形されたマニホールド１０３がＯリング等のシール部材１０４を介して連結されている。
マニホールド１０３は処理室１０１の下端を支持している。マニホールド１０３の下方からは、被処理体として複数枚、例えば、５０〜１００枚の半導体ウエハ、本例では、シリコンウエハＷを多段に載置可能な石英製のウエハボート１０５が処理室１０１内に挿入可能となっている。ウエハボート１０５は複数本の支柱１０６を有し、支柱１０６に形成された溝により複数枚のシリコンウエハＷが支持されるようになっている。
ウエハボート１０５は、石英製の保温筒１０７を介してテーブル１０８上に載置されている。テーブル１０８は、マニホールド１０３の下端開口部を開閉する、例えば、ステンレススチール製の蓋部１０９を貫通する回転軸１１０上に支持される。回転軸１１０の貫通部には、例えば、磁性流体シール１１１が設けられ、回転軸１１０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。蓋部１０９の周辺部とマニホールド１０３の下端部との間には、例えば、Ｏリングよりなるシール部材１１２が介設されている。これにより処理室１０１内のシール性が保持されている。回転軸１１０は、例えば、ボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム１１３の先端に取り付けられている。これにより、ウエハボート１０５および蓋部１０９等は、一体的に昇降されて処理室１０１内に対して挿脱される。
成膜装置１００は、処理室１０１内に、処理に使用するガスを供給する処理ガス供給機構１１４と、処理室１０１内に、不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構１１５と、を有している。
処理ガス供給機構１１４は、アミノシラン系ガス供給源１１７、シリコン原料ガス供給源１１８、酸化剤を含むガス供給源１１９を含んでいる。アミノシラン系ガスの一例はジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）、シリコン原料ガスの一例はジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）、酸化剤を含むガスの一例は酸素（Ｏ２）ガスである。なお、アミノシラン系ガスとシリコン原料ガスとが同じ場合には、アミノシラン系ガス供給源１１７及びシリコン原料ガス供給源１１８を供用し、いずれか一方のみを設けるようにしても良い。
不活性ガス供給機構１１５は、不活性ガス供給源１２０を含んでいる。不活性ガスは、パージガス等に利用される。不活性ガスの一例は窒素（Ｎ２）ガスである。
アミノシラン系ガス供給源１１７は、流量制御器１２１ａ及び開閉弁１２２ａを介して、分散ノズル１２３に接続されている。分散ノズル１２３は石英管よりなり、マニホールド１０３の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて垂直に延びる。分散ノズル１２３の垂直部分には、複数のガス吐出孔１２４が所定の間隔を隔てて形成されている。アミノシラン系シリコンガスは、各ガス吐出孔１２４から水平方向に処理室１０１内に向けて略均一に吐出される。
また、シリコン原料ガス供給源１１８も、流量制御器１２１ｂ及び開閉弁１２２ｂを介して、例えば、分散ノズル１２３に接続される。
酸化剤を含むガス供給機構１１９は、流量制御器１２１ｃ及び開閉弁１２２ｃを介して、分散ノズル１２５に接続されている。分散ノズル１２５は石英管よりなり、マニホールド１０３の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて垂直に延びる。分散ノズル１２５の垂直部分には、複数のガス吐出孔１２６が所定の間隔を隔てて形成されている。アンモニアを含むガスは、各ガス吐出孔１２６から水平方向に処理室１０１内に向けて略均一に吐出される。
不活性ガス供給源１２０は、流量制御器１２１ｄ及び開閉弁１２２ｄを介して、ノズル１２８に接続されている。ノズル１２８は、マニホールド１０３の側壁を貫通し、その先端から不活性ガスを、水平方向に処理室１０１内に向けて吐出させる。
処理室１０１内の、分散ノズル１２３及び１２５と反対側の部分には、処理室１０１内を排気するための排気口１２９が設けられている。排気口１２９は処理室１０１の側壁を上下方向へ削りとることによって細長く形成されている。処理室１０１の排気口１２９に対応する部分には、排気口１２９を覆うように断面がコの字状に成形された排気口カバー部材１３０が溶接により取り付けられている。排気口カバー部材１３０は、処理室１０１の側壁に沿って上方に延びており、処理室１０１の上方にガス出口１３１を規定している。ガス出口１３１には、真空ポンプ等を含む排気機構１３２が接続される。排気機構１３２は、処理室１０１内を排気することで処理に使用した処理ガスの排気、及び処理室１０１内の圧力を処理に応じた処理圧力とする。
処理室１０１の外周には筒体状の加熱装置１３３が設けられている。加熱装置１３３は、処理室１０１内に供給されたガスを活性化するとともに、処理室１０１内に収容された被処理体、本例ではシリコンウエハＷを加熱する。
成膜装置１００の各部の制御は、例えばマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるコントローラ１５０により行われる。コントローラ１５０には、オペレータが成膜装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、成膜装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１５１が接続されている。
コントローラ１５０には記憶部１５２が接続されている。記憶部１５２は、成膜装置１００で実行される各種処理をコントローラ１５０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて成膜装置１００の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納される。レシピは、例えば、記憶部１５２の中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。レシピは、必要に応じて、ユーザーインターフェース１５１からの指示等にて記憶部１５２から読み出され、読み出されたレシピに従った処理をコントローラ１５０が実行することで、成膜装置１００は、コントローラ１５０の制御のもと、所望の処理が実施される。
本例では、コントローラ１５０の制御のもと、上記一実施形態に係るタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法、例えば、図１Ａ、図１Ｂ、図９Ａ〜図９Ｃに示したステップに従った処理を順次実行する。
上記一実施形態に係るタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法は、図１０に示すような成膜装置１００によって実施することができる。
以上、この発明を一実施形態に従って説明したが、この発明は、上記一実施形態に限定されることは無く、種々変形可能である。また、この発明の実施形態は、上記一実施形態が唯一の実施形態でもない。
例えば、酸化剤に酸素ガスの代わりに、Ｈ２Ｏガスやオゾン（Ｏ３）ガスを用いることもでき、オゾンガスの場合には酸化剤を含むガス供給源１１９にオゾンガスを発生させるオゾナイザーを備えるようにしても良い。
また、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏをプラズマにより活性化させ、これらを活性化させた活性種をシリコンウエハＷなどの被処理体上に吐出しても良い。この場合、処理室１０１の内部にプラズマを発生させるプラズマ発生機構を、例えば、処理室１０１の内部に設けるようにしても良い。
また、上記実施形態では、シリコン原料ガスとしてアミノシラン系ガスを説明したが、シード層３上へのシリコン層の形成に際しては、シラン系ガスを用いることもできる。中でも、ＳｉｍＨ２ｍ＋２（ただし、ｍは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物、及びＳｉｎＨ２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物については、
ＳｉｍＨ２ｍ＋２（ただし、ｍは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物が、
トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）
テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）
ペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１２）
ヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１４）
ヘプタシラン（Ｓｉ７Ｈ１６）
の少なくとも一つから選ばれ、
ＳｉｎＨ２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物が、
シクロトリシラン（Ｓｉ３Ｈ６）
シクロテトラシラン（Ｓｉ４Ｈ８）
シクロペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１０）
シクロヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１２）
シクロヘプタシラン（Ｓｉ７Ｈ１４）
の少なくともいずれか一つから選ぶこともできる。
また、上記一実施形態では本発明を複数のシリコンウエハＷを搭載して一括して成膜を行うバッチ式の成膜装置に適用した例を示したが、これに限らず、一枚のウエハ毎に成膜を行う枚葉式の成膜装置に適用することもできる。
また、被処理体としては、半導体ウエハに限定されず、ＬＣＤガラス基板等の他の基板にも本発明を適用することができる。
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。
１…シリコン基板、２…タングステン膜、３…シード層、４…酸化シリコン膜

Claims (9)

  1. （１） 被処理体上にタングステン膜又は酸化タングステン膜を形成する工程と、
    （２） 前記タングステン膜又は酸化タングステン膜上にシード層を形成する工程と、
    （３） 前記シード層上に酸化シリコン膜を形成する工程と、を具備し、
    前記（２）の工程が、前記被処理体を加熱し、前記タングステン膜又は酸化タングステン膜の表面にアミノシラン系ガスを供給して前記タングステン膜又は酸化タングステン膜上にシード層を形成する工程であることを特徴とするタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法。
  2. 前記アミノシラン系ガスが、
    ＢＡＳ（ブチルアミノシラン）
    ＢＴＢＡＳ（ビスターシャリブチルアミノシラン）
    ＤＭＡＳ（ジメチルアミノシラン）
    ＢＤＭＡＳ（ビスジメチルアミノシラン）
    ＴＤＭＡＳ（トリジメチルアミノシラン）
    ＤＥＡＳ（ジエチルアミノシラン）
    ＢＤＥＡＳ（ビスジエチルアミノシラン）
    ＤＰＡＳ（ジプロピルアミノシラン）、及び
    ＤＩＰＡＳ（ジイソプロピルアミノシラン）
    の少なくとも一つを含むガスから選ばれることを特徴とする請求項１に記載のタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法。
  3. 前記酸化シリコン膜が、シリコンを含むシリコン原料ガスと、シリコンを酸化させる酸化剤を含むガスとを交互に供給しながら成膜されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法。
  4. 前記酸化シリコン膜が、シリコンを含むシリコン原料ガスと、シリコンを酸化させる酸化剤を含むガスとを同時に供給しながら成膜されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法。
  5. 前記シリコン原料ガスが、アミノシラン系ガス、又はアミノ基を含まないシラン系ガスであることを特徴とする請求項４に記載のタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法。
  6. 前記アミノシラン系ガスが、
    ＢＡＳ（ブチルアミノシラン）
    ＢＴＢＡＳ（ビスターシャリブチルアミノシラン）
    ＤＭＡＳ（ジメチルアミノシラン）
    ＢＤＭＡＳ（ビスジメチルアミノシラン）
    ＴＤＭＡＳ（トリジメチルアミノシラン）
    ＤＥＡＳ（ジエチルアミノシラン）
    ＢＤＥＡＳ（ビスジエチルアミノシラン）
    ＤＰＡＳ（ジプロピルアミノシラン）、及び
    ＤＩＰＡＳ（ジイソプロピルアミノシラン）
    の少なくとも一つを含むガスから選ばれ、
    前記アミノ基を含まないシラン系ガスが、
    ＳｉＨ２
    ＳｉＨ４
    ＳｉＨ６
    Ｓｉ２Ｈ４
    Ｓｉ２Ｈ６
    ＳｉｍＨ２ｍ＋２（ただし、ｍは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物、及び
    ＳｉｎＨ２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物
    の少なくとも一つを含むガスから選ばれることを特徴とする請求項５に記載のタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法。
  7. 前記ＳｉｍＨ２ｍ＋２（ただし、ｍは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物が、
    トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）
    テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）
    ペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１２）
    ヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１４）
    ヘプタシラン（Ｓｉ７Ｈ１６）
    の少なくとも一つから選ばれ、
    前記ＳｉｎＨ２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物が、
    シクロトリシラン（Ｓｉ３Ｈ６）
    シクロテトラシラン（Ｓｉ４Ｈ８）
    シクロペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１０）
    シクロヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１２）
    シクロヘプタシラン（Ｓｉ７Ｈ１４）
    の少なくともいずれか一つから選ばれることを特徴とする請求項６に記載のタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法。
  8. 前記被処理体が半導体ウエハであり、前記成膜方法が、半導体装置の製造プロセスに用いられることを特徴とする請求項１から請求項７いずれか一項に記載のタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法。
  9. タングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜を成膜する成膜装置であって、
    前記タングステン膜又は酸化タングステン膜が形成された被処理体を収容する処理室と、
    前記処理室内に、アミノシラン系ガス及びシリコン原料ガスの少なくとも一方、並びに酸化剤を含むガスを供給するガス供給機構と、
    前記処理室内を加熱する加熱装置と、
    前記処理室内を排気する排気装置と、
    前記ガス供給機構、前記加熱装置、前記排気装置を制御するコントローラと、を備え、
    前記コントローラが、前記処理室内において、請求項１から請求項８いずれか一項に記載されたタングステン膜又は酸化タングステン膜上への酸化シリコン膜の成膜方法が、前記被処理体に対して実行されるように、前記ガス供給機構、前記加熱装置、前記排気装置を制御することを特徴とする成膜装置。
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