以下、添付図面を参照して本発明の実施形� ��について具体的に説明する。
 図1は本発明の一実施形態に係るTi膜の成膜� ��法の実施に用いるTi膜成膜装置の一例を示� �概略断面図である。このTi膜成膜装置100は平 行平板電極に高周波電界を形成することによ りプラズマを形成しつつCVD成膜を行うプラズ マCVD成膜装置として構成される。

 このTi膜成膜装置100は、略円筒状のチャ� �バ1を有している。チャンバ1の内部には、被 処理基板であるウエハWを水平に支持するた� �のAlNで構成されたサセプタ2がその中央下部� ��設けられた円筒状の支持部材3により支持さ れた状態で配置されている。サセプタ2の外� �部にはウエハWをガイドするためのガイドリ� ��グ4が設けられている。また、サセプタ2に� �モリブデン等の高融点金属で構成されたヒ� �ター5が埋め込まれており、このヒーター5は ヒーター電源6から給電されることにより被� �理基板であるウエハWを所定の温度に加熱す� ��。サセプタ2の表面近傍には平行平板電極の 下部電極として機能する電極8が埋設されて� �り、この電極8は接地されている。

 チャンバ1の天壁1aには、絶縁部材9を介し て平行平板電極の上部電極としても機能する シャワーヘッド10が設けられている。このシ� ��ワーヘッド10は、上段ブロック体10a、中段� �ロック体10b、下段ブロック体10cで構成され� �おり、略円盤状をなしている。上段ブロッ� �体10aは、中段ブロック体10bおよび下段ブロ� �ク体10cとともにシャワーヘッド本体部を構� �する水平部10dとこの水平部10dの外周上方に� �続する環状支持部10eとを有し、凹状に形成� �れている。そして、この環状支持部10eによ� �シャワーヘッド10全体が支持されている。そ して、下段ブロック体10cにはガスを吐出する 吐出孔17と18とが交互に形成されている。上� �ブロック体10aの上面には、第1のガス導入口1 1と、第2のガス導入口12とが形成されている� �上段ブロック体10aの中では、第1のガス導入� ��11から多数のガス通路13が分岐している。中 段ブロック体10bにはガス通路15が形成されて� ��り、上記ガス通路13が水平に延びる連通路13 aを介してこれらガス通路15に連通している。 さらにこのガス通路15が下段ブロック体10cの� ��出孔17に連通している。また、上段ブロッ� �体10aの中では、第2のガス導入口12から多数� �ガス通路14が分岐している。中段ブロック体 10bにはガス通路16が形成されており、上記ガ� ��通路14がこれらガス通路16に連通している。 さらにこのガス通路16が中段ブロック体10b内� ��水平に延びる連通路16aに接続されており、� ��の連通路16aが下段ブロック体10cの多数の吐� ��孔18に連通している。そして、上記第1およ� ��第2のガス導入口11,12は、ガス供給機構20の� �スラインに接続されている。

 ガス供給機構20は、クリーニングガスであ� �ClF ₃ ガスを供給するClF ₃ ガス供給源21、Ti化合物ガスであるTiCl ₄ ガスを供給するTiCl ₄ ガス供給源22、Arガスを供給するArガス供給源 23、還元ガスであるH ₂ ガスを供給するH ₂ ガス供給源24、窒化ガスであるNH ₃ ガスを供給するNH ₃ ガス供給源25、N ₂ ガスを供給するN ₂ ガス供給源26を有している。そして、ClF ₃ ガス供給源21にはClF ₃ ガス供給ライン27および30bが、TiCl ₄ ガス供給源22にはTiCl ₄ ガス供給ライン28が、Arガス供給源23にはArガ� ��供給ライン29が、H ₂ ガス供給源24にはH ₂ ガス供給ライン30が、NH ₃ ガス供給源25にはNH ₃ ガス供給ライン30a、N ₂ ガス供給源26にはN ₂ ガス供給ライン30cが、それぞれ接続されてい る。そして、各ガスラインにはマスフローコ ントローラ32およびマスフローコントローラ3 2を挟んで2つのバルブ31が設けられている。

 前記第1のガス導入口11にはTiCl ₄ ガス供給源22から延びるTiCl ₄ ガス供給ライン28が接続されており、このTiCl ₄ ガス供給ライン28にはClF ₃ ガス供給源21から延びるClF ₃ ガス供給ライン27およびArガス供給源23から延 びるArガス供給ライン29が接続されている。� �た、前記第2のガス導入口12にはH ₂ ガス供給源24から延びるH ₂ ガス供給ライン30が接続されており、このH ₂ ガス供給ライン30には、NH ₃ ガス供給源25から延びるNH ₃ ガス供給ライン30a、N ₂ ガス供給源26から延びるN ₂ ガス供給ライン30cおよびClF ₃ ガス供給源21から延びるClF ₃ ガス供給ライン30bが接続されている。したが って、プロセス時には、TiCl ₄ ガス供給源22からのTiCl ₄ ガスがArガス供給源23からのArガスとともにTiC l ₄ ガス供給ライン28を介してシャワーヘッド10� �第1のガス導入口11からシャワーヘッド10内に 至り、ガス通路13,15を経て吐出孔17からチャ� �バ1内へ吐出される一方、H ₂ ガス供給源24からのH ₂ ガスがH ₂ ガス供給ガスライン30を介してシャワーヘッ� ��10の第2のガス導入口12からシャワーヘッド10 内に至り、ガス通路14,16を経て吐出孔18から� �ャンバ1内へ吐出される。すなわち、シャワ� ��ヘッド10は、TiCl ₄ ガスとH ₂ ガスとが全く独立してチャンバ1内に供給さ� �るポストミックスタイプとなっており、こ� �らは吐出後に混合され反応が生じる。なお� �これに限らずTiCl ₄ とH ₂ とが混合された状態でこれらをチャンバ1内� �供給するプリミックスタイプであってもよ� �。

 シャワーヘッド10には、整合器33を介して 高周波電源34が接続されており、この高周波� ��源34からシャワーヘッド10に高周波電力が供 給されるようになっている。高周波電源34か� ��高周波電力を供給することにより、シャワ� ��ヘッド10を介してチャンバ1内に供給された� ��スをプラズマ化して成膜処理を行う。

 また、シャワーヘッド10の上段ブロック� �10aの水平部10dには、シャワーヘッド10を加熱 するためのヒーター45が設けられている。こ� ��ヒーター45にはヒーター電源46が接続されて おり、ヒーター電源46からヒーター45に給電� �ることによりシャワーヘッド10が所望の温度 に加熱される。上段ブロック体10aの凹部には ヒーター45による加熱効率を上げるために断� ��部材47が設けられている。

 チャンバ1の底壁1bの中央部には円形の穴3 5が形成されており、底壁1bにはこの穴35を覆� ��ように下方に向けて突出する排気室36が設� �られている。排気室36の側面には排気管37が� ��続されており、この排気管37には排気装置38 が接続されている。そしてこの排気装置38を� ��動させることによりチャンバ1内を所定の真 空度まで減圧することが可能となっている。

 サセプタ2には、ウエハWを支持して昇降� �せるための3本(2本のみ図示)のウエハ支持ピ� ��39がサセプタ2の表面に対して突没可能に設� ��られ、これらウエハ支持ピン39は支持板40に 固定されている。そして、ウエハ支持ピン39� ��、エアシリンダ等の駆動機構41により支持� �40を介して昇降される。

 チャンバ1の側壁には、チャンバ1と隣接� �て設けられた図示しないウエハ搬送室との� �でウエハWの搬入出を行うための搬入出口42� �、この搬入出口42を開閉するゲートバルブ43� ��が設けられている。

 Ti膜成膜装置100の構成部であるヒーター� �源6および46、バルブ31、マスフローコントロ ーラ32、整合器33、高周波電源34等は、コンピ ュータからなる制御部50に接続されて制御さ� ��る構成となっている。また、制御部50には� �工程管理者がTi膜成膜装置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 、Ti膜成膜装置100の稼働状況を可視化して表� ��するディスプレイ等からなるユーザーイン� ��ーフェース51が接続されている。さらに、� �御部50には、Ti膜成膜装置100で実行される各� ��処理を制御部50の制御にて実現するための� �御プログラムや、処理条件に応じてTi膜成膜 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た記憶 部52が接続されている。レシピは記憶部52中� �記憶媒体に記憶されている。記憶媒体はハ� �ドディスクや半導体メモリであってもよい� �、CDROM、DVD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。そして、必要に応じて、ユーザーインタ ーフェース51からの指示等にて任意のレシピ� ��記憶部52から呼び出して制御部50に実行させ ることで、制御部50の制御下で、Ti膜成膜装� �100での所望の処理が行われる。

 次に、以上のようなTi膜成膜装置100におけ� �本実施形態に係るTi膜成膜処理方法について 説明する。
 本実施形態において対象とするウエハWは、 Si部分が露出しているものであり、Si部分と� �てはSi基板であってもよいし、その上に形成 されたポリシリコン膜であってもよく、その 上にTi膜が形成される。通常は層間絶縁膜と� ��てSiO ₂ 膜(またはLow-k膜)等のSiO ₂ 部分を含んでおり、Si部分とSiO ₂ 部分の両方にTi膜が形成される。

 なお、以下の説明において、ガスの流量� ��単位はmL/minを用いているが、ガスは温度お� ��び気圧により体積が大きく変化するため、� ��発明では標準状態に換算した値を用いてい� ��。なお、標準状態に換算した流量は通常sccm (Standerd Cubic Centimeter per Minutes)で標記され� �ためsccmを併記している。ここにおける標準� ��態は、温度0℃(273.15K)、気圧1atm(101325Pa)の状� ��である。

 まず、チャンバ1内にウエハが搬入されてい ない状態で、プリコートを行う。プリコート においては、排気装置38によりチャンバ1内を 引き切り状態とし、チャンバ1内にArガスとN ₂ ガスを導入しつつ、ヒーター5によりサセプ� �2を昇温し、サセプタ2の温度が所定温度に安 定した時点で、TiCl ₄ ガスを所定流量で導入しつつ、高周波電源34� ��ら高周波電力を印加して、チャンバ1内に導 入されたArガス、H ₂ ガス、TiCl ₄ ガスをプラズマ化することにより、チャンバ 1内壁、排気室36内壁、シャワーヘッド10、お� ��びサセプタ2にTi膜を形成し、引きつづきTiCl ₄ ガスのみを停止し、窒化ガスとしてのNH ₃ ガスを流すとともにシャワーヘッド10に高周� ��電力を印加してこれらガスをプラズマ化し� ��Ti膜を窒化する。これらを複数回繰り返す� �とによりプリコート膜を形成する。

 このようにプリコートが終了した後、ウエ� ��Wに対するTi膜の堆積を行う。このTi膜の堆� �ではヒーター5によりサセプタ2を所定温度ま で上昇させた後に、チャンバ1内をゲートバ� �ブ43を介して接続されている外部雰囲気と同 様に調整し、その後に、ゲートバルブ43を開� ��して、真空状態の図示しないウエハ搬送室� ��ら搬入出口42を介してウエハWをチャンバ1内 へ搬入する。次いで、プリコート工程におい てシャワーヘッド10等にTi膜を形成した手順� �同様に、チャンバ1内に導入されたArガス、H ₂ ガス、TiCl ₄ ガスをプラズマ化してこれらを反応させ、ウ エハW上に所定の厚さのTi膜を堆積する。

 Ti膜の堆積の後、Ti膜の窒化処理が施される 。この窒化処理では、上記Ti膜の成膜が終了� ��、TiCl ₄ ガスを停止し、H ₂ ガスおよびArガスを流したままの状態とし、� ��ャンバ1内(チャンバ壁やシャワーヘッド表� �等)を適宜の温度に加熱しつつ、窒化ガスと� ��てNH ₃ ガスを流すとともに、高周波電源34からシャ� ��ーヘッド10に高周波電力を印加して処理ガ� �をプラズマ化し、プラズマ化した処理ガス� �よりウエハWに成膜したTi薄膜の表面を窒化� �、Ti膜成膜処理が完了する。

 ここで、上記Ti膜の堆積において、従来� �、650℃付近と比較的高い成膜温度を使用し� �いたが、ゲート電極のポリシリコン上のメ� �ルとのコンタクト層として使用する場合等� �より低温が求められる用途においては、550� �付近での成膜が求められる。

 一方、従来はよりシリサイド化を促進す� ��観点から、チャンバ1内の圧力を667Pa程度、� ��周波電力パワーを800W程度と、比較的高圧力 ・高パワーの条件が採用されていた。この条 件でウエハWのSi含有部分、例えばポリシリコ ン膜上にTi膜を成膜する場合には、550℃付近� ��シリサイド化がばらつき、膜質および膜厚� ��もばらつきが生じることが判明した。

 その点について詳細に説明する。
 図2は、横軸にウエハ温度をとり、縦軸に抵 抗値Rsの平均値(ω/□)およびそのばらつき(1σ, %)をとって、Si上とSiO ₂ 上にTi膜を堆積した際における各膜上での抵� ��値およびそのばらつきの温度変化を示す図� ��ある。また、各温度でシリコン上で生成す� ��相を示す。

 また、図3は、横軸にウエハ温度をとり、縦 軸に膜厚(nm)およびそのばらつき(1σ,%)をとっ� ��、Si上とSiO ₂ 上にTi膜を堆積した際における各膜上での膜� ��およびそのばらつきの温度変化を示す図で� ��る。

 なお、図2、3の際の成膜条件は、チャンバ� �の圧力を667Paとし、Ti膜堆積は、ガス流量をT iCl ₄ /Ar/H ₂ :12/1600/4000(mL/min(sccm))、高周波電力パワーを800 W、時間を30secとし、窒化処理は、ガス流量を NH ₃ /Ar/H ₂ :1500/1600/2000(mL/min(sccm))、高周波電力パワー:800 W、時間:30secとした。

 図2に示すように、シリコン酸化膜上の膜は 、ウエハ温度が上昇するに従って膜の抵抗値 が単調に減少する傾向にあるが、ポリシリコ ン上の膜は550℃付近で急激な抵抗値の上昇が 見られる。また、590℃付近で抵抗値の変曲点 が見られる。これは、シリコン上にTi膜を成� ��した際に温度によって生成される相が異な� ��、低温ではTiが、中温ではチタンモノシリ� �イド(TiSi)が、高温ではチタンジシリサイド(T iSi ₂ )が生成し、550℃付近にTi/TiSi転移点があり、5 90℃付近にTiSi/TiSi ₂ 転移点があるからである。これら転移点に対 応して抵抗値のばらつきも大きくなっている ことがわかる。特に、Ti成膜温度のターゲッ� ��となる550℃では、図示するように、大きな� ��抗値のばらつきが見られる。

 また、図3に示すように、シリコン酸化膜 上での成膜速度は温度上昇にともなって単調 に増加しているのに対し、ポリシリコン膜上 での成膜速度はTiSiに転移する550℃付近で低� �し、TiSi生成温度である550~590℃付近で、シリ コン酸化膜上での膜厚よりも成膜速度が低く なってしまう。すなわち、この温度範囲で、 シリコン酸化膜上での成膜速度に対するポリ シリコン上での成膜速度で表される選択比が 1よりも小さくなってしまう。Ti生成領域では 選択比がほぼ1であるから、転移点である550� �付近で選択比がばらつく。

 すなわち、従来の条件ではウエハ温度が550� ��でSiおよびSiO ₂ 上でTi成膜を行うと、シリサイド化がばらつ� ��、膜質および膜厚もばらついてしまう。

 このようにばらつきが生じるのは、550℃に� ��けるシリサイド化のメカニズムが以下のよ� ��になっているためと推定される。
 まず、成膜原料であるTiCl ₄ がプラズマ中で(1)式の反応に従って活性化す る。次に、活性化されたTiCl ₄ ^* が(2)式の反応に従って還元され、TiCl ₃ が形成され、反応に寄与するプリカーサとな る。また、(3)式に従ってTiCl ₃ ^* 同士が反応してTiCl ₂ が形成され、これも反応に寄与するプリカー サとなる。
   TiCl ₄ +Ar  →  TiCl ₄ ^* +Ar   (1)
   TiCl ₄ ^* +H ⁺  →  TiCl ₃ +HCl   (2)
   TiCl ₃ ^* +TiCl ₃ ^*  → TiCl ₂ +TiCl ₄  (3)

 すなわち、反応に寄与するプリカーサがTiCl ₃ とTiCl ₂ の2種類存在することとなる。これらTiCl ₃ とTiCl ₂ はシリサイド化のメカニズムが異なっている 。

 プリカーサがTiCl ₃ の場合の推定メカニズムを図4A~図4Cに示す。� ��ず、成膜初期には、図4Aに示すように、Si基 板上にTiCl ₃ が吸着し、H ₂ により還元されてSi基板上にTi膜が成膜され� �熱によりシリサイド化される。また、成膜� �期には、図4Bに示すように、シリサイド上に TiCl ₃ が吸着し、H ₂ により還元されてシリサイド上にTi膜が成膜� ��れ、熱によりシリサイド化される。すなわ� ��、成膜初期も成膜後期もメカニズムは基本� ��に変化せず、図4Cに示すように、膜厚は時� �に対して直線的に変化する。すなわち、成� �速度は一定である。なお、このようなメカ� �ズムは、上記Ti生成領域に相当する。

 次に、プリカーサがTiCl ₂ の場合の推定メカニズムを図5A~5Cに示す。ま� ��成膜初期には、図5Aに示すように、Si基板上 にTiCl ₂ が吸着し、Si基板上で直接Siと反応してシリ� �イドとなり(Si還元)、Siがエッチングされる(S iCl ₂ となって揮発)。そして、シリサイド中のTiは Si基板中へ拡散する。また、成膜後期には、� ��5Bに示すように、シリサイド上にTiCl ₂ が吸着し、シリサイド中のTiがシリサイド化� ��たSi基板中に拡散するとともに、TiCl ₂ が基板中のSiと直接反応してシリサイドとな� ��(Si還元)、Siがエッチングされる(SiCl ₂ となって揮発)。TiCl ₂ がH ₂ 還元されないのは、Ti-Si-Cl結合のほうがHCl結� ��よりも大きいからである。このようにシリ� ��イド化にTiの拡散が寄与する場合には、成� �後期にはTiの拡散速度が低下するため、図5C� ��示すように、成膜後期には成膜速度が低下� ��る傾向がある。なお、このようなメカニズ� ��は、上記TiSi生成領域に相当する。

 550℃での成膜の場合には、このように2種類 のプリカーサの反応により成膜されるが、TiC l ₄ はプラズマ中を通り分解が進みながら排気さ れるため、TiCl ₄ はウエハのエッジ部では分解が進み、より多 くTiCl ₂ が生成される。そのため、ウエハエッジ部で はTiCl ₂ をプリカーサとする上記図5A~5Cのメカニズム� ��成膜過程が支配的となる。一方、ウエハ中� ��部では、TiCl ₄ の分解が十分には進行せず、プリカーサがTiC l ₃ 止まりとなり、上記図4A~4Cのメカニズムの成� ��過程が支配的となる。

 このように、温度以外の条件を従来のま� ��として550℃で成膜を行う場合には、ウエハ� ��内でシリサイド化がばらつき、膜質や膜厚� ��ばらつくのである。このようなばらつきを� ��消するためには、高周波電力パワーを低下� ��せること、およびチャンバ1内の圧力を低下 させることの少なくとも一方を行うことが有 効である。

 すなわち、高周波電力のパワーを低下させ� ��ことにより、TiCl ₄ の分解を弱め、ウエハエッジでのプリカーサ をTiCl ₃ 止まりにすることにより、ウエハ中心部とエ ッジ部でいずれも図4A~4Cのメカニズムによる� ��膜が行われ、シリサイド化のばらつきが抑� ��されて膜質および膜厚のばらつきを抑制す� ��ことができる。また、圧力を低下させるこ� ��でチャンバ内の排気流速が速くなり、分解� ��進む前にTiCl ₄ がプラズマを脱出するために分解が抑制され 、エッジ部のプリカーサがTiCl ₃ を主体としたものとなり、やはりウエハ中心 部とエッジ部でいずれも図4A~4Cのメカニズム� ��よる成膜が行われ、シリサイド化のばらつ� ��が抑制されて膜質および膜厚のばらつきを� ��制することができる。

 このばらつき改善のメカニズムのイメージ� ��図示すると図6に示すようになる。図6は、� �軸にチャンバ内圧力をとり、縦軸に高周波� �力パワーをとった座標において、550℃にお� �るTiCl ₃ をプリカーサとする反応を主体とする領域と TiCl ₂ をプリカーサとする反応を主体とする領域の 境界を示すものである。ウエハのエッジ部で は上述したようにTiCl ₂ が生じやすいため、境界線がシフトする。従 来の条件はセンター部の境界線とエッジ部の 境界線の間にプロットされる。この図から明 らかなように、高周波電力パワーおよび圧力 の少なくとも一方を低下させることによりセ ンター部およびエッジ部もいずれもTiCl ₃ をプリカーサとする反応を主体とするように することができる。

 300mmウエハのような大型のウエハであって� �、ウエハエッジまで安定してTiCl ₃ をプリカーサとする反応を主体とする成膜処 理を実現するためには、チャンバ内圧力をx(P a)とし、高周波電力パワーをy(W)とした場合に 、以下の(4)式を満たすことが好ましい。
   (y-333)<160400/(x-266)  (4)
 ただし、他の条件を、TiCl ₄ 流量:3~20mL/min(sccm)、Ar流量:100~2000mL/min(sccm)、H ₂ 流量:1000~5000mL/min(sccm)、ウエハ温度:500~600℃の 範囲内とする。

 次に、このような点に基づいて高周波電� ��パワーおよびチャンバ内圧力を低下させた� ��件でTi膜を成膜した結果について説明する� �

 図7は、従来よりも高周波電力パワーおよび チャンバ内圧力を低下させた場合のSi上とSiO ₂ 上にTi膜を堆積した際における各膜上での抵� ��値およびそのばらつきの温度変化を示す図� ��ある。なお、図7には、併せて各温度におい てシリコン上で生成する相を示している。

 また、図8は、従来よりも高周波電力パワー およびチャンバ内圧力を低下させた場合のSi� ��とSiO ₂ 上にTi膜を堆積した際における各膜上での膜� ��およびそのばらつきの温度変化を示す図で� ��る。

 なお、図7、8の際の成膜条件は、チャンバ� �の圧力を500Paとし、Ti膜堆積は、ガス流量をT iCl ₄ /Ar/H ₂ :12/1600/4000(mL/min(sccm))、高周波電力パワーを500 W、時間を29secとし、窒化処理は、ガス流量を NH ₃ /Ar/H ₂ :1500/1600/2000(mL/min(sccm))、高周波電力パワー:800 W、時間:29secとした。

 図7に示すように、従来よりも高周波電力 パワーおよびチャンバ内圧力を低下させた場 合は、TiSiが生成される領域が消失しており� �550℃付近での急激な抵抗値の上昇は見られ� �い。また、図8に示すように、従来よりも高� ��波電力パワーおよびチャンバ内圧力を低下� ��せた場合は、550~590℃付近での選択比の逆転 は見られず、安定した膜厚を示している。以 上の結果から、高周波電力パワーを低下する こと、およびチャンバ内の圧力を低下するこ とが有効であることが確認された。

 次に、ウエハ温度を550℃とし、チャンバ内� ��力および高周波電力パワーを変化させて成� ��した場合の特性変化について調査した結果� ��ついて説明する。なお、ここでは他の条件� ��して、Ti膜堆積は、ガス流量をTiCl ₄ /Ar/H ₂ :12/1600/4000(mL/min(sccm))、時間を30secとし、窒化� ��理は、ガス流量をNH ₃ /Ar/H ₂ :1500/1600/2000(mL/min(sccm))、高周波電力パワー:800 W、時間:30secとした。

 図9~12は、横軸にチャンバ内圧力をとり、縦 軸に高周波電力パワーをとったウエハ温度550 ℃での座標を示すものであり、図9は膜厚の� �択比(Si上の膜厚/SiO ₂ 上の膜厚)の等高線を示す図、図10は平均膜厚 の等高線を示す図、図11は抵抗値のばらつき� ��等高線を示す図、図12は抵抗値の平均値の� �高線を示す図である。

 これらの図から、チャンバ内圧力および/ または高周波電力パワーを従来(667Pa、800W)よ� ��も低下させることにより、膜厚の選択比1以 上を確保でき、膜厚自体も厚くなり、さらに 、抵抗値Rsも従来よりも低くかつ抵抗値のば� ��つきも小さいことが確認された。

 これらの図から、上記(4)式を満たした上� ��、チャンバ内圧力が266~1333Paの範囲、高周波 電力パワーが200~1000Wの範囲が好ましいことが わかる。特に、ウエハWやチャンバ1に対する� ��ラズマダメージを生じ難くする観点を加味� ��れば、チャンバ内圧力が300~800Paの範囲、高� ��波電力パワーが300~600Wの範囲が好ましいこ� �がわかる。

 ウエハ温度については、上記条件は550℃� ��近、より具体的には550±20℃の場合に特に有 効であるが、300~670℃に対して適用可能であ� �、上記の条件を採用することにより、ウエ� �温度が300~670℃の広い範囲で安定したシリサ� ��ド化を行うことができる。

 次に、Ti膜を堆積する際のプラズマ形成タ� �ミングについて説明する。
 従来は、プラズマ化の容易性の観点から先� ��Arガスおよび還元ガスであるH ₂ ガスをチャンバ内に導入してプラズマ化して からTiCl ₄ ガスを導入しているが(プリプラズマ)、後か� ��TiCl ₄ ガスを導入することにより、一時的に放電状 態が変化し、温度が640℃と高くかつ高周波電 力パワーも800Wと比較的高いことと相俟って� �チャンバ内で異常放電が生じたり、ウエハ� �のプラズマダメージが生じたりする不都合� �生じていた。

 このことを防止するためには、図13Aに示す� ��うに、プラズマの生成に先立ってTiCl ₄ を導入すること(プリTiCl ₄ )が好ましい。具体的には、図13Bに示すよう� �、Arガス+H ₂ ガスを導入した後、TiCl ₄ を導入し、その後、プラズマを着火すること が好ましい。

 これは、プラズマを形成した後にTiCl ₄ ガスを供給することによるプラズマの乱れの ほうが、TiCl ₄ ガスを導入した後にプラズマを着火するとき の乱れよりも大きいからである。また、この ようにプラズマ着火に先立ってTiCl ₄ ガスを供給することにより、膜の抵抗をより 小さくすることができる。TiCl ₄ ガスはプラズマ着火よりも2秒以上前に供給� �ることが好ましい。

 このような、TiCl ₄ ガスをプラズマよりも先に導入するシーケン スを採用した上で、上述したような高周波電 力パワーおよび/またはチャンバ内圧力が低� �条件でTi成膜を行うことにより、プラズマに よる放電を一層安定化することができ、異常 放電やウエハへのダメージをより効果的に抑 制することができる。このTiCl ₄ ガスをプラズマよりも先に導入するシーケン スについても、ウエハ温度が300~670℃の広い� �囲で適用することが可能である。

 また、TiCl ₄ ガスをプラズマよりも先に導入するシーケン スを採用した場合には、成膜温度が620~650℃� �近において、プラズマを先に着火するシー� �ンスを採用するよりも、温度による膜厚の� �択比の変化が大きい傾向にあるが、TiCl ₄ ガスをプラズマよりも先に導入するシーケン スを採用した上で、高周波電力パワーおよび /またはチャンバ内圧力が低い条件でTi成膜を 行うことにより選択比の変化を小さくするこ とができる。このことを図14に示す。この図� ��、横軸にウエハ温度をとり、縦軸に膜厚の� ��択比をとって、従来の800W、667Paの条件でプ� ��プラズマを行った場合、同じ条件でプリTiCl ₄ を行った場合、500W、500Paの条件でプリTiCl ₄ を行った場合における、温度により選択比の 変化を示す図である。この図に示すように、 従来の800W、667Paの条件でプリTiCl ₄ を行った場合には、成膜温度が620~650℃付近� �おいて選択比の変化が大きいが、500W、500Pa� �条件でプリTiCl ₄ を行った場合には、プリプラズマと同様、選 択比がほとんど変化しないことが確認された 。

 なお、Ti膜を堆積する際の他の条件の好ま� �い範囲は以下の通りである。
 i)高周波電源34からの高周波電力の周波数:30 0kHz~27MHz
  ii)TiCl ₄ ガス流量:3~20mL/min(sccm)
 iii)Arガス流量:500~2000mL/min(sccm)
 iv)H ₂ ガス流量:1000~5000mL/min(sccm)

 また、窒化処理の際の好ましい条件は、以� ��の通りである。
 i)高周波電源34からの高周波電力
  周波数:300kHz~27MHz
  パワー:500~1500W
 ii)ヒーター5によるサセプタ2の温度:300~670℃
 iii)Arガス流量:800~2000mL/min(sccm)
 iv)H ₂ ガス流量:1500~4500mL/min(sccm)
 v)NH ₃ ガス流量:500~2000mL/min(sccm)
 vi)チャンバ内圧力:133~1333Pa(1~10Torr)
 なお、窒化処理は必須ではないが、Ti膜の� �化防止等の観点から実施することが好まし� �。

 このようなTi膜の堆積処理および窒化処理� �所定枚のウエハに対して行った後、チャン� �1内のクリーニングが実施される。クリーニ� ��グ処理は、チャンバ1内にウエハが存在しな い状態で、チャンバ1内にClF ₃ ガスを導入し、ドライクリーニングを行う。 ドライクリーニングはヒーター5によりサセ� �タ2を加熱しながら行うが、その際の温度は1 70~250℃とすることが好ましい。

 なお、本発明は、上記実施形態に限定さ� ��ることなく種々変形可能である。例えば、� ��記実施形態ではシャワーヘッドに高周波電� ��を印加することにより高周波電界を形成す� ��ようにしたが、これに限らず高周波電界に� ��り本発明を形成することができればよい。� ��た、被処理基板としては、半導体ウエハに� ��らず例えば液晶表示装置(LCD)用基板等の他� �基板であってもよい。