JP2002241943A - Concentration evaluation method and concentration adjustment method of film formation apparatus - Google Patents
Concentration evaluation method and concentration adjustment method of film formation apparatusInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、成膜装置の濃度
評価方法および濃度調整方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for evaluating the concentration of a film forming apparatus and a method for adjusting the concentration.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体装置の微細化・高機能化に伴い、
拡散防止材料である窒化チタン（ＴｉＮ）膜の成膜にあ
たっては、化学的気相成長（ＣＶＤ）法を用いることが
一般的になっている。2. Description of the Related Art As semiconductor devices become finer and more sophisticated,
In forming a titanium nitride (TiN) film as a diffusion preventing material, it is common to use a chemical vapor deposition (CVD) method.
【０００３】ＣＶＤ法によるＴｉＮ膜の成膜には、材料
や励起方法などの違いにより様々な形態があるが、以上
のような目的には、テトラキスジメチルチタン（ＴＤＭ
ＡＴ）のような、チタンを含む有機化合物を原材料とす
る方法が用いられる。これは、２５０〜４５０℃といっ
た比較的低い温度でＴｉＮ膜の成膜が可能なためであ
る。[0003] There are various forms of forming a TiN film by a CVD method depending on the material, the excitation method, and the like. For the above purpose, tetrakisdimethyltitanium (TDM) is used.
AT), a method using an organic compound containing titanium as a raw material is used. This is because a TiN film can be formed at a relatively low temperature such as 250 to 450 ° C.
【０００４】図６にＴｉＮ膜の成膜に使用される成膜装
置の構造を示す。図６において、１はチャンバ、２は基
板、３はサセプタ、４はサセプタ加熱機構、５はＨｅ流
量制御機構、６はアンプル、７はアンプル加熱機構、８
は液体ＴＤＭＡＴ、９はＨｅ流量制御機構、１０はＮ2
流量制御機構、１１はシャワーヘッド、１２はガス排気
口、１３は圧力計、１４は圧力制御機構である。FIG. 6 shows a structure of a film forming apparatus used for forming a TiN film. In FIG. 6, 1 is a chamber, 2 is a substrate, 3 is a susceptor, 4 is a susceptor heating mechanism, 5 is a He flow rate control mechanism, 6 is an ampule, 7 is an ampule heating mechanism, 8
Is a liquid TDMAT, 9 is a He flow rate control mechanism, and 10 is N 2
A flow control mechanism, 11 is a shower head, 12 is a gas exhaust port, 13 is a pressure gauge, and 14 is a pressure control mechanism.
【０００５】この成膜装置の動作は以下の通りである。
まず、チャンバ１の内部に基板２を導入し、サセプタ加
熱機構４によって加熱されたサセプタ３の上部に設置す
る。次に、ヘリウム（Ｈｅ）流量制御機構５を動作さ
せ、アンプル加熱機構７によって加熱されたアンプル６
の内部にＨｅを導入する。アンプル６の内部に導入した
Ｈｅは、液体ＴＤＡＭＴ８の内部を気泡となって通過す
る。この際、気泡の内部でＴＤＭＡＴの気化が起こるた
め、アンプル６からはＨｅとＴＤＭＡＴの混合ガスが取
り出される。Ｈｅ流量制御機構９によりＨｅを、Ｎ2 流
量制御機構１０によりＮ2 を導入し、アンプル６から取
り出したＨｅとＴＤＭＡＴの混合ガスを希釈する。希釈
した混合ガスをシャワーヘッド１１からチャンバ１内に
導入し、ガス排気口１２から排気する。チャンバ１の内
部の圧力を圧力計１３を用いて計測し、チャンバ１の内
部の圧力が一定になるように、ガス排気口１２に接続さ
れた圧力制御機構１４を制御する。これにより、混合ガ
ス中に含まれるＴＤＭＡＴが基板２の表面で熱分解反応
を起こし、ＴｉＮ膜が成膜される。The operation of this film forming apparatus is as follows.
First, the substrate 2 is introduced into the chamber 1 and placed on the susceptor 3 heated by the susceptor heating mechanism 4. Next, the helium (He) flow control mechanism 5 is operated, and the ampoule 6 heated by the ampoule heating mechanism 7 is operated.
Is introduced into the inside of the. He introduced into the ampoule 6 passes through the liquid TDAMT 8 as bubbles. At this time, since TDMAT is vaporized inside the bubbles, a mixed gas of He and TDMAT is extracted from the ampoule 6. He is introduced by the He flow control mechanism 9 and N 2 is introduced by the N 2 flow control mechanism 10 to dilute the mixed gas of He and TDMAT taken out from the ampoule 6. The diluted mixed gas is introduced into the chamber 1 from the shower head 11 and exhausted from the gas exhaust port 12. The pressure inside the chamber 1 is measured using the pressure gauge 13, and the pressure control mechanism 14 connected to the gas exhaust port 12 is controlled so that the pressure inside the chamber 1 becomes constant. As a result, TDMAT contained in the mixed gas causes a thermal decomposition reaction on the surface of the substrate 2, and a TiN film is formed.
【０００６】さて、半導体装置の製造にあたっては、Ｔ
ｉＮ膜を成膜する厚さが、半導体装置の性能や歩留まり
を大きく左右する。そこで、所望の厚さのＴｉＮ膜が成
膜されるように、装置の状態を調整することが必要とな
る。このような調整は、以下のようにして行われる。In manufacturing a semiconductor device, T
The thickness of the iN film greatly affects the performance and yield of the semiconductor device. Therefore, it is necessary to adjust the state of the apparatus so that a TiN film having a desired thickness is formed. Such adjustment is performed as follows.
【０００７】まず、Ｈｅ流量制御機構９およびＮ2 流量
制御機構１０を動作させ、圧力制御機構１４によってチ
ャンバ１の内部の圧力を一定に制御して、基板２の表面
にＴｉＮ膜を成膜する。次に、分光エリプソメトリー法
もしくは蛍光Ｘ線法により基板２の表面に成膜されたＴ
ｉＮ膜の厚さを測定する。このようにして得られたＴｉ
Ｎ膜の厚さが所望の値よりも大きければサセプタ加熱機
構４の温度を低下させ、所望の値よりも小さければ、サ
セプタ加熱機構４の温度を上昇させる。First, the He flow rate control mechanism 9 and the N 2 flow rate control mechanism 10 are operated, the pressure inside the chamber 1 is controlled to be constant by the pressure control mechanism 14, and a TiN film is formed on the surface of the substrate 2. . Next, the T film formed on the surface of the substrate 2 by spectroscopic ellipsometry or X-ray fluorescence is used.
Measure the thickness of the iN film. The Ti thus obtained
If the thickness of the N film is larger than a desired value, the temperature of the susceptor heating mechanism 4 is lowered, and if it is smaller than the desired value, the temperature of the susceptor heating mechanism 4 is raised.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】以上のような方法で成
膜装置の調整を行なうと、以下のような課題が発生する
ことが、発明者により見出された。SUMMARY OF THE INVENTION It has been found by the inventors that the following problems occur when the film forming apparatus is adjusted by the above method.
【０００９】混合ガス中に含まれるＴＤＭＡＴの濃度
は、アンプル６とシャワーヘッド１１を接続する配管の
内部の状態によって大きく変化する。この機構は以下の
通りである。配管の内部の状態が変わると、配管のコン
ダクタンスが変わり、結果的にアンプル６の内部の圧力
が変化する。ところが、アンプル６内のＴＤＭＡＴの分
圧は、液体ＴＤＭＡＴ８の温度で決まる一定の値である
ため、アンプル６の内部の圧力が高い場合には混合ガス
中のＴＤＭＡＴ濃度は低く、逆に、アンプル６の内部の
圧力が低い場合には混合ガス中のＴＤＭＡＴ濃度は高く
なることになる。[0009] The concentration of TDMAT contained in the mixed gas greatly changes depending on the internal state of the pipe connecting the ampoule 6 and the showerhead 11. This mechanism is as follows. When the state inside the pipe changes, the conductance of the pipe changes, and as a result, the pressure inside the ampoule 6 changes. However, since the partial pressure of TDMAT in the ampoule 6 is a constant value determined by the temperature of the liquid TDMAT 8, when the pressure inside the ampoule 6 is high, the TDMAT concentration in the mixed gas is low. If the internal pressure of the mixture is low, the TDMAT concentration in the mixed gas will increase.
【００１０】混合ガスに含まれるＴＤＭＡＴの濃度が低
くなると、チャンバ１の内部におけるＴＤＭＡＴの分圧
が低くなるため、ＴｉＮ膜の成膜速度が低下する。この
効果を補償するために、サセプタ加熱機構４の温度を高
くすると、ＴＤＭＡＴの熱分解反応が供給律速的にな
る。この結果、成膜されるＴｉＮ膜の段差被覆性が低下
し、スルーホール内部における拡散防止性能が低下する
ため、半導体装置の歩留まりが低下する。When the concentration of TDMAT contained in the mixed gas becomes low, the partial pressure of TDMAT inside the chamber 1 becomes low, so that the deposition rate of the TiN film decreases. If the temperature of the susceptor heating mechanism 4 is increased to compensate for this effect, the thermal decomposition reaction of TDMAT becomes supply-limited. As a result, the step coverage of the formed TiN film is reduced, and the diffusion prevention performance inside the through-hole is reduced, so that the yield of the semiconductor device is reduced.
【００１１】また、混合ガスに含まれるＴＤＭＡＴの濃
度が高くなると、チャンバ１の内部におけるＴＤＭＡＴ
の分圧が高くなるため、ＴｉＮ膜の成膜速度が増大す
る、この効果を補償するために、サセプタ加熱機構４の
温度を低く設定すると、ＴＤＭＡＴの熱分解反応が反応
律速的になる。この結果、成膜されるＴｉＮ膜の段差被
覆性が向上し、スルーホール内部において過剰な厚さの
ＴｉＮ膜が成膜されることになる。過剰な厚さのＴｉＮ
膜は、タングステン膜の成膜を妨げることにより半導体
装置の歩留まりを低下させ、スルーホールの接続抵抗を
増大させることにより半導体装置の性能を低下させる。When the concentration of the TDMAT contained in the mixed gas increases, the TDMAT inside the chamber 1 increases.
Since the partial pressure increases, the deposition rate of the TiN film increases. If the temperature of the susceptor heating mechanism 4 is set low to compensate for this effect, the thermal decomposition reaction of TDMAT becomes rate-determined. As a result, the step coverage of the formed TiN film is improved, and an excessively thick TiN film is formed inside the through hole. Excessive thickness of TiN
The film reduces the yield of the semiconductor device by preventing the formation of the tungsten film, and decreases the performance of the semiconductor device by increasing the connection resistance of the through hole.
【００１２】したがって、この発明の目的は、以上の課
題に鑑み、化学的気層成長法によりＴｉＮ膜を成膜する
場合において、半導体装置等の製造に適した状態に成膜
装置を調整し、段差被覆性の差異を解消して高性能の半
導体装置を高い歩留まりで製造するための成膜装置の濃
度評価方法および濃度調整方法を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a TiN film by a chemical vapor deposition method. An object of the present invention is to provide a concentration evaluation method and a concentration adjustment method of a film forming apparatus for eliminating a difference in step coverage and manufacturing a high-performance semiconductor device with a high yield.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の請求項１記載の成膜装置の濃度評価方法
は、チャンバと、前記チャンバ内に設置された基板と、
前記チャンバ内に設置されたシャワーヘッドと、前記シ
ャワーヘッドに接続されたアンプルと、前記アンプル内
に貯蔵された原材料と、前記アンプルに接続された流量
制御機構とを備えた成膜装置を用いて前記基板の表面に
成膜する際に、前記基板と前記シャワーヘッドの間隔を
基準となる成膜条件と比べて広く設定した状態で、前記
成膜条件において前記シャワーヘッドより前記チャンバ
内に導入される原材料の濃度を、前記流量制御機構の設
定流量により評価する。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating the concentration of a film forming apparatus, comprising: a chamber; a substrate installed in the chamber;
A shower head installed in the chamber, an ampoule connected to the shower head, raw materials stored in the ampoule, and a film forming apparatus including a flow control mechanism connected to the ampoule. When a film is formed on the surface of the substrate, the space between the substrate and the shower head is set to be wider than a reference film forming condition, and is introduced into the chamber from the shower head under the film forming condition. The raw material concentration is evaluated based on the flow rate set by the flow rate control mechanism.
【００１４】このように、成膜装置を用いて基板の表面
に成膜する際に、基板とシャワーヘッドの間隔を基準と
なる成膜条件と比べて広く設定した状態で、成膜条件に
おいてシャワーヘッドよりチャンバ内に導入される原材
料の濃度を、流量制御機構の設定流量により評価するの
で、チャンバ内に導入される原材料の濃度を評価するこ
とが可能となる。これは基板とシャワーヘッドの間隔が
十分に大きくなると、成膜速度は基板の温度の影響を受
けなくなることがわかっているため、成膜速度および原
材料の濃度が流量制御機構の設定流量、すなわち、チャ
ンバ内に導入される原材料の実流量によってのみ決定さ
れることに基づく。As described above, when forming a film on the surface of the substrate by using the film forming apparatus, the distance between the substrate and the shower head is set to be wider than the reference film forming condition, and the shower is performed under the film forming condition. Since the concentration of the raw material introduced into the chamber from the head is evaluated by the set flow rate of the flow control mechanism, the concentration of the raw material introduced into the chamber can be evaluated. It is known that, when the distance between the substrate and the shower head is sufficiently large, the film formation rate is not affected by the temperature of the substrate. Based on being determined only by the actual flow rate of the raw materials introduced into the chamber.
【００１５】請求項２記載の成膜装置の濃度評価方法
は、チャンバと、前記チャンバ内に設置された基板と、
前記チャンバ内に設置されたシャワーヘッドと、前記シ
ャワーヘッドに接続されたアンプルと、前記アンプル内
に貯蔵された原材料と、前記アンプルに接続された流量
制御機構と、前記チャンバに設置された圧力制御機構と
を備えた成膜装置を用いて前記基板の表面に成膜する際
に、前記圧力制御機構の設定圧力を、基準となる成膜条
件と比べて高く設定した状態で、前記成膜条件において
前記シャワーヘッドより前記チャンバ内に導入される原
材料の濃度を、前記流量制御機構の設定流量により評価
する。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating a concentration of a film forming apparatus, comprising the steps of:
A shower head installed in the chamber, an ampoule connected to the shower head, raw materials stored in the ampoule, a flow control mechanism connected to the ampoule, and a pressure control installed in the chamber When forming a film on the surface of the substrate using a film forming apparatus provided with a mechanism, the set pressure of the pressure control mechanism is set higher than a reference film forming condition, the film forming conditions The concentration of the raw material introduced into the chamber from the shower head is evaluated by the set flow rate of the flow control mechanism.
【００１６】このように、成膜装置を用いて基板の表面
に成膜する際に、圧力制御機構の設定圧力を、基準とな
る成膜条件と比べて高く設定した状態で、成膜条件にお
いて前記シャワーヘッドよりチャンバ内に導入される原
材料の濃度を、流量制御機構の設定流量により評価する
ので、チャンバ内に導入される原材料の濃度を評価する
ことが可能となる。これは圧力制御機構の設定圧力が十
分に大きくなると、成膜速度は基板の温度の影響を受け
なくなることがわかっているため、成膜速度および原材
料の濃度が流量制御機構の設定流量、すなわち、チャン
バ内に導入される原材料の実流量によってのみ決定され
ることに基づく。As described above, when forming a film on the surface of the substrate using the film forming apparatus, the pressure set by the pressure control mechanism is set to be higher than the reference film forming condition. Since the concentration of the raw material introduced into the chamber from the shower head is evaluated based on the set flow rate of the flow control mechanism, it is possible to evaluate the concentration of the raw material introduced into the chamber. It is known that when the set pressure of the pressure control mechanism is sufficiently large, the film formation rate is not affected by the temperature of the substrate, so that the film formation rate and the concentration of the raw material are equal to the set flow rate of the flow control mechanism, that is, Based on being determined only by the actual flow rate of the raw materials introduced into the chamber.
【００１７】請求項３記載の成膜装置の濃度調整方法
は、チャンバと、前記チャンバ内に設置されたサセプタ
と、前記サセプタを加熱するサセプタ加熱機構と、前記
サセプタ上に設置された基板と、前記チャンバ内に設置
されたシャワーヘッドと、前記シャワーヘッドに接続さ
れたアンプルと、前記アンプル内に貯蔵された原材料
と、前記アンプルを加熱するアンプル加熱機構と、前記
アンプルに接続された流量制御機構とを備えた成膜装置
を用いて前記基板の表面に成膜する際に、前記基板と前
記シャワーヘッドの間隔を基準となる成膜条件と比べて
広く設定した状態で、前記成膜条件において前記シャワ
ーヘッドより前記チャンバ内に導入される原材料の濃度
を、前記流量制御機構の設定流量により評価し、前記評
価の結果を用いて前記アンプル加熱機構の設定温度を調
節する。According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for adjusting the concentration of a film forming apparatus, comprising: a chamber; a susceptor installed in the chamber; a susceptor heating mechanism for heating the susceptor; A shower head installed in the chamber, an ampoule connected to the shower head, raw materials stored in the ampoule, an ampoule heating mechanism for heating the ampoule, and a flow control mechanism connected to the ampoule When forming a film on the surface of the substrate using a film forming apparatus having a, the distance between the substrate and the shower head is set wider than the reference film forming conditions, under the film forming conditions The concentration of the raw material introduced into the chamber from the shower head is evaluated based on the set flow rate of the flow rate control mechanism, and the Adjusting the set temperature of the sample heating mechanism.
【００１８】このように、成膜装置を用いて基板の表面
に成膜する際に、基板とシャワーヘッドの間隔を基準と
なる成膜条件と比べて広く設定した状態で、成膜条件に
おいてシャワーヘッドよりチャンバ内に導入される原材
料の濃度を、流量制御機構の設定流量により評価し、評
価の結果を用いてアンプル加熱機構の設定温度を調節す
るので、チャンバ内に導入される原材料の濃度を半導体
装置等の製造に適した値に調整することが可能となる。
これは基板とシャワーヘッドの間隔が十分に大きくなる
と、成膜速度は基板の温度の影響を受けなくなることが
わかっているため、成膜速度および原材料の濃度が流量
制御機構の設定流量、すなわち、チャンバ内に導入され
る原材料の実流量によってのみ決定されることに基づく
もので、その評価の結果を用いてアンプル加熱機構の設
定温度を調節することで原材料の濃度を調整することが
できる。As described above, when the film is formed on the surface of the substrate by using the film forming apparatus, the distance between the substrate and the shower head is set to be wider than the reference film forming condition, and the shower is performed under the film forming condition. The concentration of the raw material introduced into the chamber from the head is evaluated by the set flow rate of the flow control mechanism, and the set temperature of the ampoule heating mechanism is adjusted using the evaluation result. The value can be adjusted to a value suitable for manufacturing a semiconductor device or the like.
It is known that, when the distance between the substrate and the shower head is sufficiently large, the film formation rate is not affected by the temperature of the substrate. Based on the fact that it is determined only by the actual flow rate of the raw material introduced into the chamber, the concentration of the raw material can be adjusted by adjusting the set temperature of the ampoule heating mechanism using the result of the evaluation.
【００１９】請求項４記載の成膜装置の濃度調整方法
は、請求項３において、アンプル加熱機構の設定温度を
調節した後、サセプタ加熱機構の設定温度を調節する。
このように、アンプル加熱機構の設定温度を調節した
後、サセプタ加熱機構の設定温度を調節するので、請求
項３の処理条件における成膜速度に差異が生じた場合
に、基板の温度を半導体装置等の製造に適した値に調整
することが可能となる。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the set temperature of the susceptor heating mechanism is adjusted after adjusting the set temperature of the ampoule heating mechanism.
As described above, after the set temperature of the ampoule heating mechanism is adjusted, the set temperature of the susceptor heating mechanism is adjusted. Therefore, when a difference occurs in the film forming speed under the processing conditions of claim 3, the temperature of the substrate is reduced. Can be adjusted to a value suitable for manufacturing.
【００２０】請求項５記載の成膜装置の濃度調整方法
は、チャンバと、前記チャンバ内に設置されたサセプタ
と、前記サセプタを加熱するサセプタ加熱機構と、前記
サセプタ上に設置された基板と、前記チャンバ内に設置
されたシャワーヘッドと、前記シャワーヘッドに接続さ
れたアンプルと、前記アンプル内に貯蔵された原材料
と、前記アンプルを加熱するアンプル加熱機構と、前記
アンプルに接続された流量制御機構と、前記チャンバに
設置された圧力制御機構とを備えた成膜装置を用いて前
記基板の表面に成膜する際に、前記圧力制御機構の設定
圧力を、基準となる成膜条件と比べて高く設定した状態
で、前記成膜条件において前記シャワーヘッドより前記
チャンバ内に導入される原材料の濃度を、前記流量制御
機構の設定流量により評価し、前記評価結果を用いて前
記アンプル加熱機構の設定温度を調節する。A concentration adjusting method for a film forming apparatus according to claim 5, wherein: a chamber, a susceptor installed in the chamber, a susceptor heating mechanism for heating the susceptor, a substrate installed on the susceptor, A shower head installed in the chamber, an ampoule connected to the shower head, raw materials stored in the ampoule, an ampoule heating mechanism for heating the ampoule, and a flow control mechanism connected to the ampoule When forming a film on the surface of the substrate using a film forming apparatus having a pressure control mechanism installed in the chamber, the pressure set by the pressure control mechanism is compared with a reference film forming condition. In a state of being set high, the concentration of the raw material introduced into the chamber from the shower head under the film forming conditions is determined by the set flow rate of the flow rate control mechanism. Ataishi, to adjust the setting temperature of the ampoule heating mechanism using the evaluation results.
【００２１】このように、成膜装置を用いて基板の表面
に成膜する際に、圧力制御機構の設定圧力を、基準とな
る成膜条件と比べて高く設定した状態で、成膜条件にお
いてシャワーヘッドよりチャンバ内に導入される原材料
の濃度を、流量制御機構の設定流量により評価し、評価
結果を用いてアンプル加熱機構の設定温度を調節するの
で、チャンバ内に導入される原材料の濃度を半導体装置
等の製造に適した値に調整することが可能となる。これ
は圧力制御機構の設定圧力が十分に大きくなると、成膜
速度は基板の温度の影響を受けなくなることがわかって
いるため、成膜速度および原材料の濃度が流量制御機構
の設定流量、すなわち、チャンバ内に導入される原材料
の実流量によってのみ決定されることに基づくもので、
その評価の結果を用いてアンプル加熱機構の設定温度を
調節することで原材料の濃度を調整することができる。As described above, when a film is formed on the surface of the substrate using the film forming apparatus, the pressure set by the pressure control mechanism is set to be higher than the reference film forming condition. The concentration of the raw material introduced into the chamber from the shower head is evaluated based on the set flow rate of the flow control mechanism, and the set temperature of the ampoule heating mechanism is adjusted using the evaluation result. The value can be adjusted to a value suitable for manufacturing a semiconductor device or the like. It is known that when the set pressure of the pressure control mechanism is sufficiently large, the film formation rate is not affected by the temperature of the substrate, so that the film formation rate and the concentration of the raw material are equal to the set flow rate of the flow control mechanism, that is, Based on only being determined by the actual flow rate of the raw materials introduced into the chamber,
The concentration of the raw material can be adjusted by adjusting the set temperature of the ampoule heating mechanism using the result of the evaluation.
【００２２】請求項６記載の成膜装置の濃度調整方法
は、請求項５において、アンプル加熱機構の設定温度を
調節した後、サセプタ加熱機構の設定温度を調節する。
このように、アンプル加熱機構の設定温度を調節した
後、サセプタ加熱機構の設定温度を調節するので、請求
項５の処理条件における成膜速度に差異が生じた場合
に、基板の温度を半導体装置等の製造に適した値に調整
することが可能となる。According to a sixth aspect of the present invention, in the method for adjusting the concentration of the film forming apparatus, the set temperature of the susceptor heating mechanism is adjusted after the set temperature of the ampule heating mechanism is adjusted.
As described above, after the set temperature of the ampoule heating mechanism is adjusted, the set temperature of the susceptor heating mechanism is adjusted. Can be adjusted to a value suitable for manufacturing.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】この発明の第１の実施の形態を図
１〜図３に基づいて説明する。図１はこの発明の第１の
実施の形態においてＴｉＮ膜の成膜に使用される成膜装
置の構造を示す概念図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a structure of a film forming apparatus used for forming a TiN film in the first embodiment of the present invention.
【００２４】図１において、１０１はチャンバ、１０２
は基板、１０３はサセプタ、１０４はサセプタ加熱機
構、１０５はＨｅ流量制御機構、１０６はアンプル、１
０７はアンプル加熱機構、１０８は液体ＴＤＭＡＴ、１
０９はＨｅ流量制御機構、１１０はＮ2 流量制御機構、
１１１はシャワーヘッド、１１２はガス排気口、１１３
は圧力計、１１４は圧力制御機構である。In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a chamber;
Is a substrate, 103 is a susceptor, 104 is a susceptor heating mechanism, 105 is a He flow rate control mechanism, 106 is an ampoule,
07 is an ampoule heating mechanism, 108 is liquid TDMAT, 1
09 is a He flow control mechanism, 110 is a N 2 flow control mechanism,
111 is a shower head, 112 is a gas exhaust port, 113
Is a pressure gauge, and 114 is a pressure control mechanism.
【００２５】チャンバ１０１内にサセプタ１０３、シャ
ワーヘッド１１１が設置されている。基板１０２はサセ
プタ１０３上に設置され、サセプタ加熱機構１０４によ
り加熱される。シャワーヘッド１１１はアンプル１０６
と接続されている。アンプル１０６は、内部に原材料で
ある液体ＴＤＭＡＴ１０８が貯蔵され、アンプル加熱機
構１０７により加熱されるとともに、Ｈｅ流量制御機構
１０５に接続されている。A susceptor 103 and a shower head 111 are provided in the chamber 101. The substrate 102 is set on a susceptor 103 and heated by a susceptor heating mechanism 104. Shower head 111 is ampoule 106
Is connected to The ampoule 106 has a liquid TDMAT 108 as a raw material stored therein, is heated by an ampoule heating mechanism 107, and is connected to a He flow control mechanism 105.
【００２６】この成膜装置の通常、良好な段差被覆性お
よび膜厚均一性を得るために最適化された成膜条件にお
ける動作は以下の通りである。まず、チャンバ１０１の
内部に基板１０２を導入し、サセプタ加熱機構１０４に
よってあらかじめ４５０℃に加熱されたサセプタ１０３
の上部に設置し、シャワーヘッド１１１と基板１０２の
間隔を７ｍｍに設定する。次に、Ｈｅ流量制御機構１０
５を動作させ、アンプル加熱機構１０７によってあらか
じめ５０℃に加熱されたアンプル１０６の内部にＨｅを
導入する。この場合、Ｈｅ流量制御機構１０５の設定流
量を２２５ｓｃｃｍとしている。アンプル１０６の内部
に導入したＨｅは、液体ＴＤＡＭＴ１０８の内部を気泡
となって通過する。この際、気泡の内部でＴＤＭＡＴの
気化が起こるため、アンプル１０６からはＨｅとＴＤＭ
ＡＴの混合ガスが取り出される。Ｈｅ流量制御機構１０
９によりＨｅを、Ｎ2 流量制御機構１１０によりＮ2 を
導入し、アンプル１０６から取り出したＨｅとＴＤＭＡ
Ｔの混合ガスを希釈する。この場合、Ｈｅ流量制御機構
１０９の設定流量を２７５ｓｃｃｍ、Ｎ2 流量制御機構
１１０の設定流量を３００ｓｃｃｍとしている。希釈し
た混合ガスをシャワーヘッド１１１からチャンバ１０１
内に導入し、ガス排気口１１２から排気する。チャンバ
１０１の内部の圧力を圧力計１１３を用いて計測し、チ
ャンバ１０１の内部の圧力が１．５Ｔｏｒｒ（１．５×
１３３Ｐａ）になるように、ガス排気口１１２に接続さ
れた圧力制御機構１１４を制御する。これにより、混合
ガス中に含まれるＴＤＭＡＴが基板１０２の表面で熱分
解反応を起こし、ＴｉＮ膜が成膜される。The operation of the film forming apparatus under the film forming conditions optimized to obtain good step coverage and uniform film thickness is as follows. First, the substrate 102 is introduced into the chamber 101, and the susceptor 103 previously heated to 450 ° C. by the susceptor heating mechanism 104.
And the distance between the shower head 111 and the substrate 102 is set to 7 mm. Next, the He flow control mechanism 10
5 is operated to introduce He into the ampoule 106 which has been heated to 50 ° C. in advance by the ampoule heating mechanism 107. In this case, the set flow rate of the He flow control mechanism 105 is 225 sccm. The He introduced into the ampoule 106 passes through the inside of the liquid TDAMT 108 as bubbles. At this time, since TDMAT is vaporized inside the bubble, He and TDMT are output from the ampoule 106.
An AT mixed gas is taken out. He flow control mechanism 10
The He by 9, by introducing N 2 by N 2 flow control mechanism 110, He and TDMA taken out from the ampule 106
The mixed gas of T is diluted. In this case, the set flow rate of the He flow control mechanism 109 is 275 sccm, and the set flow rate of the N 2 flow control mechanism 110 is 300 sccm. The diluted mixed gas is supplied from the shower head 111 to the chamber 101.
And exhausted from the gas exhaust port 112. The pressure inside the chamber 101 is measured using the pressure gauge 113, and the pressure inside the chamber 101 is 1.5 Torr (1.5 ×
133 Pa) is controlled by the pressure control mechanism 114 connected to the gas exhaust port 112. Thus, TDMAT contained in the mixed gas causes a thermal decomposition reaction on the surface of the substrate 102, and a TiN film is formed.
【００２７】この実施の形態では、上記成膜装置を用い
て基板１０２の表面に成膜する際に、基板１０２とシャ
ワーヘッド１１１の間隔を基準となる成膜条件と比べて
広く設定した状態で、成膜条件においてシャワーヘッド
１１１よりチャンバ１０１内に導入される原材料の濃度
を、流量制御機構１０５の設定流量により評価し、評価
の結果を用いてアンプル加熱機構１０７の設定温度を調
節する。In this embodiment, when a film is formed on the surface of the substrate 102 using the film forming apparatus, the distance between the substrate 102 and the shower head 111 is set to be wider than the standard film forming conditions. Then, the concentration of the raw material introduced into the chamber 101 from the shower head 111 under the film forming conditions is evaluated based on the set flow rate of the flow control mechanism 105, and the set temperature of the ampule heating mechanism 107 is adjusted using the evaluation result.
【００２８】第１の実施の形態における成膜装置の濃度
評価方法および濃度調整方法を以下に述べる。まず、チ
ャンバ１０１の内部に基板１０２を導入し、サセプタ加
熱機構１０４によってあらかじめ４５０℃に加熱された
サセプタ１０３の上部に設置し、シャワーヘッド１１１
と基板１０２の間隔を１３ｍｍに設定する。次に、Ｈｅ
流量制御機構１０５の設定流量を２２５ｓｃｃｍ、Ｈｅ
流量制御機構１０９の設定流量を２７５ｓｃｃｍ、Ｎ2
流量制御機構１１０の設定流量を３００ｓｃｃｍとし、
圧力制御機構１１４によってチャンバ１０１の内部の圧
力を１．５Ｔｏｒｒに制御して、基板１０２の表面にＴ
ｉＮ膜を成膜する。次に、分光エリプソメトリー法もし
くは蛍光Ｘ線法により基板１０２の表面に成膜されたＴ
ｉＮ膜の厚さを測定することにより、ＴｉＮ膜の成膜速
度を算出する。このようにして算出された成膜速度は、
チャンバ１０１内に導入されるＴＤＭＡＴの実流量を反
映している。その根拠は以下の通りである。The method for evaluating the concentration and the method for adjusting the concentration of the film forming apparatus according to the first embodiment will be described below. First, the substrate 102 is introduced into the chamber 101, and is placed above the susceptor 103 which has been heated to 450 ° C. in advance by the susceptor heating mechanism 104.
Is set to 13 mm. Next, He
The set flow rate of the flow control mechanism 105 is set to 225 sccm, He
The set flow rate of the flow rate control mechanism 109 is set to 275 sccm, N 2
The set flow rate of the flow control mechanism 110 is set to 300 sccm,
The pressure inside the chamber 101 is controlled to 1.5 Torr by the pressure control mechanism 114 so that T
An iN film is formed. Next, the T film formed on the surface of the substrate 102 by spectroscopic ellipsometry or X-ray fluorescence is used.
By measuring the thickness of the iN film, the deposition rate of the TiN film is calculated. The deposition rate calculated in this way is
This reflects the actual flow rate of TDMAT introduced into the chamber 101. The basis is as follows.
【００２９】図２に基板１０２とシャワーヘッド１１１
との距離と成膜速度の関係を評価した結果を示す。図２
中の■はサセプタ加熱機構１０４の設定温度を４３０℃
とした場合、●はサセプタ加熱機構１０４の設定温度を
４５０℃とした場合を表している。図２から、基板１０
２とシャワーヘッド１１１の間隔が十分に大きくなる
と、成膜速度は基板１０２の温度の影響を受けなくなる
ことがわかる。次に、基板１０２とシャワーヘッド１１
１の間隔を１３ｍｍに設定した状態で、Ｈｅ流量制御機
構１０５の設定流量と成膜速度の関係を評価した結果を
図３に示す。成膜速度はＨｅ流量制御機構１０５の設定
流量、すなわち、チャンバ１０１内に導入されるＴＤＭ
ＡＴの実流量を反映して変化していることがわかる。以
上の２つの結果より、本実施の形態における成膜条件に
おいて成膜した場合、その成膜速度は、成膜温度には依
存せず、チャンバ１０１内に導入されるＴＤＭＡＴの実
流量によってのみ決定されることが理解される。FIG. 2 shows the substrate 102 and the shower head 111.
4 shows the results of evaluating the relationship between the distance from the substrate and the deposition rate. FIG.
■ indicates the set temperature of the susceptor heating mechanism 104 at 430 ° C.
Represents a case where the set temperature of the susceptor heating mechanism 104 is set to 450 ° C. From FIG.
It can be seen that when the distance between the shower head 111 and the shower head 111 is sufficiently large, the film forming speed is not affected by the temperature of the substrate 102. Next, the substrate 102 and the shower head 11
FIG. 3 shows the result of evaluating the relationship between the set flow rate of the He flow rate control mechanism 105 and the film forming speed in a state where the interval of 1 was set to 13 mm. The film formation rate is set at a flow rate set by the He flow rate control mechanism 105, that is, the TDM introduced into the chamber 101.
It can be seen that the actual flow rate of the AT changes. From the above two results, when a film is formed under the film forming conditions in this embodiment, the film forming speed is not determined by the film forming temperature but determined only by the actual flow rate of TDMAT introduced into the chamber 101. It will be understood that
【００３０】このような方法より、チャンバ１０１内に
導入されるＴＤＭＡＴの実流量が、基準となるチャンバ
と比較して低いことが明らかになった場合には、アンプ
ル加熱機構１０７の設定温度を高くしてＴＤＭＡＴの飽
和蒸気圧を上げ、混合ガス中に含まれるＴＤＭＡＴの濃
度を増大させることが適切な対応方法となる。逆に、チ
ャンバ１０１内に導入されるＴＤＭＡＴの実流量が、基
準となるチャンバと比較して高いことが明らかになった
場合には、アンプル加熱機構１０７の設定温度を低くす
れば良い。According to such a method, when it is found that the actual flow rate of TDMAT introduced into the chamber 101 is lower than that of the reference chamber, the set temperature of the ampoule heating mechanism 107 is increased. Thus, an appropriate countermeasure is to increase the saturated vapor pressure of TDMAT and increase the concentration of TDMAT contained in the mixed gas. Conversely, when it is found that the actual flow rate of TDMAT introduced into the chamber 101 is higher than that of the reference chamber, the set temperature of the ampoule heating mechanism 107 may be lowered.
【００３１】ただし、このようにしてチャンバ１０１内
に導入されるＴＤＭＡＴの実流量を合致させても、通常
の処理条件における成膜速度に差異が生じる場合があ
る。これは、基板１０２の温度の差異に由来するもので
あり、すでに述べたアンプル加熱機構１０７の設定温度
の調整に加えて、サセプタ加熱機構１０４の設定温度の
調整を行なうことによって解消することができる。However, even if the actual flow rate of TDMAT introduced into the chamber 101 is matched in this way, a difference may occur in the film forming rate under normal processing conditions. This is due to the difference in the temperature of the substrate 102 and can be solved by adjusting the set temperature of the susceptor heating mechanism 104 in addition to the adjustment of the set temperature of the ampule heating mechanism 107 described above. .
【００３２】以上のような手順で成膜装置を調整するこ
とにより、チャンバ１０１内に導入されるＴＤＭＡＴの
実流量と基板１０２の温度の両方を適切に調整できるの
で、従来の技術で問題になるような段差被覆性のチャン
バ間での不一致が解消される。By adjusting the film forming apparatus according to the above-described procedure, both the actual flow rate of TDMAT introduced into the chamber 101 and the temperature of the substrate 102 can be appropriately adjusted. The inconsistency between the chambers having such step coverage is eliminated.
【００３３】この発明の第２の実施の形態を図４および
図５に基づいて説明する。ＴｉＮ膜の成膜に使用される
成膜装置は図１と同様である。A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The film forming apparatus used for forming the TiN film is the same as that shown in FIG.
【００３４】この実施の形態では、図１の成膜装置を用
いて基板１０２の表面に成膜する際に、圧力制御機構１
１４の設定圧力を、基準となる成膜条件と比べて高く設
定した状態で、成膜条件においてシャワーヘッド１１１
よりチャンバ１０１内に導入される原材料の濃度を、流
量制御機構１０５の設定流量により評価し、評価結果を
用いてアンプル加熱機構１０７の設定温度を調節する。In this embodiment, when a film is formed on the surface of the substrate 102 using the film forming apparatus shown in FIG.
In a state where the set pressure of 14 is set higher than the reference film forming condition, the shower head 111 is formed under the film forming condition.
The concentration of the raw material introduced into the chamber 101 is evaluated based on the set flow rate of the flow control mechanism 105, and the set temperature of the ampoule heating mechanism 107 is adjusted using the evaluation result.
【００３５】第２の実施の形態における成膜装置の評価
方法および調整方法を以下に述べる。まず、チャンバ１
０１の内部に基板１０２を導入し、サセプタ加熱機構１
０４によってあらかじめ４５０℃に加熱されたサセプタ
１０３の上部に設置し、シャワーヘッド１１１と基板１
０２の間隔を７ｍｍに設定する。次に、Ｈｅ流量制御機
構１０５の設定流量を２２５ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量制御機
構１０９の設定流量を２７５ｓｃｃｍ、Ｎ2 流量制御機
構１１０の設定流量を３００ｓｃｃｍとし、圧力制御機
構１１４によってチャンバ１０１の内部の圧力を５Ｔｏ
ｒｒ（５×１３３Ｐａ）に制御して、基板１０２の表面
にＴｉＮ膜を成膜する。次に、分光エリプソメトリー法
もしくは蛍光Ｘ線法により基板１０２の表面に成膜され
たＴｉＮ膜の厚さを測定することにより、ＴｉＮ膜の成
膜速度を算出する。このようにして算出された成膜速度
は、チャンバ１０１内に導入されるＴＤＭＡＴの実流量
を反映している。その根拠は以下の通りである。An evaluation method and an adjustment method of the film forming apparatus according to the second embodiment will be described below. First, chamber 1
01, and the susceptor heating mechanism 1
04 on the susceptor 103 preheated to 450 ° C.
02 is set to 7 mm. Next, the set flow rate of the He flow control mechanism 105 is 225 sccm, the set flow rate of the He flow control mechanism 109 is 275 sccm, the set flow rate of the N 2 flow control mechanism 110 is 300 sccm, and the pressure inside the chamber 101 is reduced by the pressure control mechanism 114. 5To
At a rate of rr (5 × 133 Pa), a TiN film is formed on the surface of the substrate 102. Next, the film forming speed of the TiN film is calculated by measuring the thickness of the TiN film formed on the surface of the substrate 102 by the spectroscopic ellipsometry method or the X-ray fluorescence method. The deposition rate calculated in this way reflects the actual flow rate of TDMAT introduced into the chamber 101. The basis is as follows.
【００３６】図４に圧力制御機構１１４の設定値と成膜
速度の関係を評価した結果を示す。図４中の■はサセプ
タ加熱機構１０４の設定温度を４３０℃とした場合、●
はサセプタ加熱機構１０４の設定温度を４５０℃とした
場合を表している。図４から、圧力制御機構１１４の設
定圧力が十分に大きくなると、成膜速度は基板１０２の
温度の影響を受けなくなることがわかる。次に、圧力制
御機構１１４の設定値を５Ｔｏｒｒに設定した状態で、
Ｈｅ流量制御機構１０５の設定流量と成膜速度の関係を
評価した結果を図５に示す。成膜速度はＨｅ流量制御機
構１０５の設定流量、すなわち、チャンバ１０１内に導
入されるＴＤＭＡＴの実流量を反映して変化しているこ
とがわかる。以上の２つの結果より、本実施の形態にお
ける成膜条件において成膜した場合、その成膜速度は、
成膜温度には依存せず、チャンバ１０１内に導入される
ＴＤＭＡＴの実流量によってのみ決定されることが理解
される。FIG. 4 shows the result of evaluating the relationship between the set value of the pressure control mechanism 114 and the film forming speed. 4 in FIG. 4 indicates that when the set temperature of the susceptor heating mechanism 104 is 430 ° C.
Represents a case where the set temperature of the susceptor heating mechanism 104 is 450 ° C. FIG. 4 shows that when the set pressure of the pressure control mechanism 114 is sufficiently large, the film forming speed is not affected by the temperature of the substrate 102. Next, with the set value of the pressure control mechanism 114 set to 5 Torr,
FIG. 5 shows the result of evaluating the relationship between the set flow rate of the He flow rate control mechanism 105 and the deposition rate. It can be seen that the film formation rate changes reflecting the set flow rate of the He flow rate control mechanism 105, that is, the actual flow rate of TDMAT introduced into the chamber 101. From the above two results, when a film is formed under the film forming conditions in this embodiment, the film forming speed is
It is understood that the temperature is independent of the film formation temperature and is determined only by the actual flow rate of TDMAT introduced into the chamber 101.
【００３７】このような方法より、チャンバ１０１内に
導入されるＴＤＭＡＴの実流量が、基準となるチャンバ
と比較して異なっていることが明らかになった場合に
は、第１の実施の形態の場合と同様の手順で成膜装置を
調整することができる。すなわち、まず、アンプル加熱
機構１０７の設定温度の調整によりチャンバ１０１内に
導入されるＴＤＭＡＴの実流量を合わせ込み、次に、必
要に応じて、サセプタ加熱機構１０４の設定温度の調整
により成膜速度を合わせ込めば良い。According to such a method, if it is found that the actual flow rate of TDMAT introduced into the chamber 101 is different from that of the reference chamber, the method of the first embodiment will be described. The film forming apparatus can be adjusted in the same procedure as in the case. That is, first, the actual flow rate of TDMAT introduced into the chamber 101 is adjusted by adjusting the set temperature of the ampoule heating mechanism 107, and then, if necessary, the deposition rate is adjusted by adjusting the set temperature of the susceptor heating mechanism 104. Should be combined.
【００３８】以上、２つの実施の形態に沿って本発明の
説明を行ってきたが、本発明は以上の実施の形態に限定
されるものではない。例えば、以上の実施の形態では、
原材料としてＴＤＭＡＴを用いているが、ＴＤＭＡＴの
代わりに他の物質を用いることができる。この場合、原
材料に対応して成膜される膜が変化することは言うまで
もない。また、以上の実施の形態では、原材料であるＴ
ＤＭＡＴをチャンバ１０１に導入するためにＨｅを使用
しているが、原材料に対して不活性なガスを代わりに使
用することができる。また、以上の実施の形態では、チ
ャンバ１０１に導入されるＴＤＭＡＴの実流量を評価す
るために、シャワーヘッド１１１と基板１０２の間隔、
および、圧力制御機構１１４の設定圧力を独立に変化さ
せているが、これらを同時に変化させればその効果はさ
らに確実なものとなる。その他、本発明の趣旨を逸脱し
ない範囲で、種々の形態に変形して実施可能である。Although the present invention has been described with reference to the two embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above embodiment,
Although TDMAT is used as a raw material, other substances can be used instead of TDMAT. In this case, it goes without saying that the film to be formed changes according to the raw material. In the above embodiment, the raw material T
Although He is used to introduce the DMAT into the chamber 101, a gas that is inert to the raw materials can be used instead. Further, in the above embodiment, the distance between the shower head 111 and the substrate 102 is evaluated in order to evaluate the actual flow rate of TDMAT introduced into the chamber 101.
In addition, although the set pressure of the pressure control mechanism 114 is independently changed, if these are simultaneously changed, the effect will be more reliable. In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
【００３９】[0039]
【発明の効果】この発明の請求項１記載の成膜装置の濃
度評価方法によれば、成膜装置を用いて基板の表面に成
膜する際に、基板とシャワーヘッドの間隔を基準となる
成膜条件と比べて広く設定した状態で、成膜条件におい
てシャワーヘッドよりチャンバ内に導入される原材料の
濃度を、流量制御機構の設定流量により評価するので、
チャンバ内に導入される原材料の濃度を評価することが
可能となる。これは基板とシャワーヘッドの間隔が十分
に大きくなると、成膜速度は基板の温度の影響を受けな
くなることがわかっているため、成膜速度および原材料
の濃度が流量制御機構の設定流量、すなわち、チャンバ
内に導入される原材料の実流量によってのみ決定される
ことに基づく。According to the concentration evaluation method for a film forming apparatus according to the first aspect of the present invention, when a film is formed on the surface of a substrate using the film forming apparatus, the distance between the substrate and the shower head is used as a reference. Since the concentration of the raw material introduced into the chamber from the shower head under the film forming conditions is evaluated by the set flow rate of the flow rate control mechanism in a state of being set wider than the film forming conditions,
It is possible to evaluate the concentration of the raw material introduced into the chamber. It is known that, when the distance between the substrate and the shower head is sufficiently large, the film formation rate is not affected by the temperature of the substrate. Based on being determined only by the actual flow rate of the raw materials introduced into the chamber.
【００４０】この発明の請求項２記載の成膜装置の濃度
評価方法によれば、成膜装置を用いて基板の表面に成膜
する際に、圧力制御機構の設定圧力を、基準となる成膜
条件と比べて高く設定した状態で、成膜条件において前
記シャワーヘッドよりチャンバ内に導入される原材料の
濃度を、流量制御機構の設定流量により評価するので、
チャンバ内に導入される原材料の濃度を評価することが
可能となる。これは圧力制御機構の設定圧力が十分に大
きくなると、成膜速度は基板の温度の影響を受けなくな
ることがわかっているため、成膜速度および原材料の濃
度が流量制御機構の設定流量、すなわち、チャンバ内に
導入される原材料の実流量によってのみ決定されること
に基づく。According to the method for evaluating the concentration of a film forming apparatus according to the second aspect of the present invention, when forming a film on the surface of a substrate using the film forming apparatus, the set pressure of a pressure control mechanism is used as a reference. In a state set higher than the film conditions, the concentration of the raw material introduced into the chamber from the shower head under the film forming conditions is evaluated by the set flow rate of the flow control mechanism.
It is possible to evaluate the concentration of the raw material introduced into the chamber. It is known that when the set pressure of the pressure control mechanism is sufficiently large, the film formation rate is not affected by the temperature of the substrate, so that the film formation rate and the concentration of the raw material are equal to the set flow rate of the flow control mechanism, that is, Based on being determined only by the actual flow rate of the raw materials introduced into the chamber.
【００４１】この発明の請求項３記載の成膜装置の濃度
調整方法によれば、成膜装置を用いて基板の表面に成膜
する際に、基板とシャワーヘッドの間隔を基準となる成
膜条件と比べて広く設定した状態で、成膜条件において
シャワーヘッドよりチャンバ内に導入される原材料の濃
度を、流量制御機構の設定流量により評価し、評価の結
果を用いてアンプル加熱機構の設定温度を調節するの
で、チャンバ内に導入される原材料の濃度を半導体装置
等の製造に適した値に調整することが可能となる。これ
は基板とシャワーヘッドの間隔が十分に大きくなると、
成膜速度は基板の温度の影響を受けなくなることがわか
っているため、成膜速度および原材料の濃度が流量制御
機構の設定流量、すなわち、チャンバ内に導入される原
材料の実流量によってのみ決定されることに基づくもの
で、その評価の結果を用いてアンプル加熱機構の設定温
度を調節することで原材料の濃度を調整することができ
る。このため、成膜する装置の段差被覆性の差異を解消
することができる。According to the concentration adjusting method of the film forming apparatus according to the third aspect of the present invention, when forming a film on the surface of the substrate by using the film forming apparatus, the film forming is based on the distance between the substrate and the shower head. Under a condition that is broader than the conditions, the concentration of the raw material introduced into the chamber from the shower head under the film forming conditions is evaluated by the set flow rate of the flow control mechanism, and the set temperature of the ampoule heating mechanism is determined by using the evaluation result. Therefore, the concentration of the raw material introduced into the chamber can be adjusted to a value suitable for manufacturing a semiconductor device or the like. This is because when the distance between the substrate and the showerhead is large enough,
Since it is known that the deposition rate is not affected by the temperature of the substrate, the deposition rate and the concentration of the raw material are determined only by the set flow rate of the flow control mechanism, that is, the actual flow rate of the raw material introduced into the chamber. The concentration of raw materials can be adjusted by adjusting the set temperature of the ampoule heating mechanism using the result of the evaluation. For this reason, it is possible to eliminate the difference in step coverage of the film forming apparatus.
【００４２】請求項４では、アンプル加熱機構の設定温
度を調節した後、サセプタ加熱機構の設定温度を調節す
るので、請求項３の処理条件における成膜速度に差異が
生じた場合に、基板の温度を半導体装置等の製造に適し
た値に調整することが可能となる。According to the fourth aspect, after the set temperature of the ampoule heating mechanism is adjusted, the set temperature of the susceptor heating mechanism is adjusted. The temperature can be adjusted to a value suitable for manufacturing a semiconductor device or the like.
【００４３】この発明の請求項５記載の成膜装置の濃度
調整方法によれば、成膜装置を用いて基板の表面に成膜
する際に、圧力制御機構の設定圧力を、基準となる成膜
条件と比べて高く設定した状態で、成膜条件においてシ
ャワーヘッドよりチャンバ内に導入される原材料の濃度
を、流量制御機構の設定流量により評価し、評価結果を
用いてアンプル加熱機構の設定温度を調節するので、チ
ャンバ内に導入される原材料の濃度を半導体装置等の製
造に適した値に調整することが可能となる。これは圧力
制御機構の設定圧力が十分に大きくなると、成膜速度は
基板の温度の影響を受けなくなることがわかっているた
め、成膜速度および原材料の濃度が流量制御機構の設定
流量、すなわち、チャンバ内に導入される原材料の実流
量によってのみ決定されることに基づくもので、その評
価の結果を用いてアンプル加熱機構の設定温度を調節す
ることで原材料の濃度を調整することができる。このた
め、成膜する装置の段差被覆性の差異を解消することが
できる。According to the concentration adjusting method of the film forming apparatus of the present invention, when forming a film on the surface of the substrate using the film forming apparatus, the set pressure of the pressure control mechanism is used as a reference. Under the condition set higher than the film condition, the concentration of the raw material introduced into the chamber from the shower head under the film forming condition is evaluated by the set flow rate of the flow control mechanism, and the set temperature of the ampoule heating mechanism is determined using the evaluation result. Therefore, the concentration of the raw material introduced into the chamber can be adjusted to a value suitable for manufacturing a semiconductor device or the like. It is known that when the set pressure of the pressure control mechanism is sufficiently large, the film formation rate is not affected by the temperature of the substrate, so that the film formation rate and the concentration of the raw material are equal to the set flow rate of the flow control mechanism, that is, Based on the fact that it is determined only by the actual flow rate of the raw material introduced into the chamber, the concentration of the raw material can be adjusted by adjusting the set temperature of the ampoule heating mechanism using the result of the evaluation. For this reason, it is possible to eliminate the difference in step coverage of the film forming apparatus.
【００４４】請求項６では、アンプル加熱機構の設定温
度を調節した後、サセプタ加熱機構の設定温度を調節す
るので、請求項５の処理条件における成膜速度に差異が
生じた場合に、基板の温度を半導体装置等の製造に適し
た値に調整することが可能となる。According to the sixth aspect, after the set temperature of the ampoule heating mechanism is adjusted, the set temperature of the susceptor heating mechanism is adjusted. The temperature can be adjusted to a value suitable for manufacturing a semiconductor device or the like.
【図１】この発明の実施の形態における成膜装置を示す
概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram showing a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】基板とシャワーヘッドとの距離とＴｉＮ膜の成
膜速度の関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between a distance between a substrate and a shower head and a deposition rate of a TiN film.
【図３】Ｈｅ流量制御機構の設定流量とＴｉＮ膜の成膜
速度の関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a relationship between a set flow rate of a He flow rate control mechanism and a deposition rate of a TiN film.
【図４】圧力制御機構の設定圧力とＴｉＮ膜の成膜速度
の関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a relationship between a set pressure of a pressure control mechanism and a deposition rate of a TiN film.
【図５】Ｈｅ流量制御機構の設定流量とＴｉＮ膜の成膜
速度の関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a set flow rate of a He flow rate control mechanism and a deposition rate of a TiN film.
【図６】従来例における成膜装置を示す概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram showing a film forming apparatus in a conventional example.
１ チャンバ ２ 基板 ３ サセプタ ４ サセプタ加熱機構 ５ 流量制御機構 ６ アンプル ７ アンプル加熱機構 ８ 液体ＴＤＭＡＴ ９ 流量制御機構 １０ 流量制御機構 １１ シャワーヘッド １２ ガス排気口 １３ 圧力計 １４ 圧力制御機構 １０１ チャンバ １０２ 基板 １０３ サセプタ １０４ サセプタ加熱機構 １０５ Ｈｅ流量制御機構 １０６ アンプル １０７ アンプル加熱機構 １０８ 液体ＴＤＭＡＴ １０９ Ｈｅ流量制御機構 １１０ Ｎ2 流量制御機構 １１１ シャワーヘッド １１２ ガス排気口 １１３ 圧力計 １１４ 圧力制御機構Reference Signs List 1 chamber 2 substrate 3 susceptor 4 susceptor heating mechanism 5 flow rate control mechanism 6 ampule 7 ampule heating mechanism 8 liquid TDMAT 9 flow rate control mechanism 10 flow rate control mechanism 11 shower head 12 gas exhaust port 13 pressure gauge 14 pressure control mechanism 101 chamber 102 substrate 103 Susceptor 104 Susceptor heating mechanism 105 He flow rate control mechanism 106 Ampule 107 Ampule heating mechanism 108 Liquid TDMAT 109 He flow rate control mechanism 110 N 2 flow rate control mechanism 111 Shower head 112 Gas exhaust port 113 Pressure gauge 114 Pressure control mechanism
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 AA11 BA18 BA38 EA01 EA06 GA02 JA03 JA05 JA06 JA09 JA10 KA23 KA41 LA15 4M104 BB30 DD44 DD45 5F045 AA04 AB31 AC07 AC15 AC17 AD06 AD07 AD08 AE21 BB19 CB10 DP03 EE01 EE03 EE04 GB07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4K030 AA11 BA18 BA38 EA01 EA06 GA02 JA03 JA05 JA06 JA09 JA10 KA23 KA41 LA15 4M104 BB30 DD44 DD45 5F045 AA04 AB31 AC07 AC15 AC17 AD06 AD07 AD08 AE21 BB19 CB10 DP03 EE01 GB07
Claims (6)
た基板と、前記チャンバ内に設置されたシャワーヘッド
と、前記シャワーヘッドに接続されたアンプルと、前記
アンプル内に貯蔵された原材料と、前記アンプルに接続
された流量制御機構とを備えた成膜装置を用いて前記基
板の表面に成膜する際に、前記基板と前記シャワーヘッ
ドの間隔を基準となる成膜条件と比べて広く設定した状
態で、前記成膜条件において前記シャワーヘッドより前
記チャンバ内に導入される原材料の濃度を、前記流量制
御機構の設定流量により評価することを特徴とする成膜
装置の濃度評価方法。1. A chamber, a substrate installed in the chamber, a shower head installed in the chamber, an ampoule connected to the shower head, a raw material stored in the ampoule, When forming a film on the surface of the substrate using a film forming apparatus having a flow control mechanism connected to an ampoule, the distance between the substrate and the shower head was set wider than a reference film forming condition. In this state, the concentration of the raw material introduced into the chamber from the shower head under the film forming condition is evaluated based on a set flow rate of the flow control mechanism.
た基板と、前記チャンバ内に設置されたシャワーヘッド
と、前記シャワーヘッドに接続されたアンプルと、前記
アンプル内に貯蔵された原材料と、前記アンプルに接続
された流量制御機構と、前記チャンバに設置された圧力
制御機構とを備えた成膜装置を用いて前記基板の表面に
成膜する際に、前記圧力制御機構の設定圧力を、基準と
なる成膜条件と比べて高く設定した状態で、前記成膜条
件において前記シャワーヘッドより前記チャンバ内に導
入される原材料の濃度を、前記流量制御機構の設定流量
により評価することを特徴とする成膜装置の濃度評価方
法。2. A chamber, a substrate installed in the chamber, a shower head installed in the chamber, an ampoule connected to the shower head, a raw material stored in the ampoule, When forming a film on the surface of the substrate using a film forming apparatus having a flow control mechanism connected to an ampoule and a pressure control mechanism installed in the chamber, a set pressure of the pressure control mechanism is set as a reference. In a state set higher than the film forming conditions, the concentration of the raw material introduced into the chamber from the shower head under the film forming conditions is evaluated by the set flow rate of the flow control mechanism. A method for evaluating the concentration of a film forming apparatus.
たサセプタと、前記サセプタを加熱するサセプタ加熱機
構と、前記サセプタ上に設置された基板と、前記チャン
バ内に設置されたシャワーヘッドと、前記シャワーヘッ
ドに接続されたアンプルと、前記アンプル内に貯蔵され
た原材料と、前記アンプルを加熱するアンプル加熱機構
と、前記アンプルに接続された流量制御機構とを備えた
成膜装置を用いて前記基板の表面に成膜する際に、前記
基板と前記シャワーヘッドの間隔を基準となる成膜条件
と比べて広く設定した状態で、前記成膜条件において前
記シャワーヘッドより前記チャンバ内に導入される原材
料の濃度を、前記流量制御機構の設定流量により評価
し、前記評価の結果を用いて前記アンプル加熱機構の設
定温度を調節することを特徴とする成膜装置の濃度調整
方法。A susceptor installed in the chamber; a susceptor heating mechanism for heating the susceptor; a substrate installed on the susceptor; a shower head installed in the chamber; An ampoule connected to a shower head, raw materials stored in the ampoule, an ampoule heating mechanism for heating the ampoule, and the substrate using a film forming apparatus including a flow control mechanism connected to the ampoule. When a film is formed on the surface of the substrate, the raw material introduced into the chamber from the shower head under the film forming condition in a state where the distance between the substrate and the shower head is set wider than a reference film forming condition. Is evaluated by the set flow rate of the flow control mechanism, and using the result of the evaluation, adjusting the set temperature of the ampoule heating mechanism. A concentration adjusting method for a film forming apparatus, comprising:
後、サセプタ加熱機構の設定温度を調節する請求項３記
載の成膜装置の濃度調整方法。4. The method according to claim 3, wherein the set temperature of the susceptor heating mechanism is adjusted after adjusting the set temperature of the ampoule heating mechanism.
たサセプタと、前記サセプタを加熱するサセプタ加熱機
構と、前記サセプタ上に設置された基板と、前記チャン
バ内に設置されたシャワーヘッドと、前記シャワーヘッ
ドに接続されたアンプルと、前記アンプル内に貯蔵され
た原材料と、前記アンプルを加熱するアンプル加熱機構
と、前記アンプルに接続された流量制御機構と、前記チ
ャンバに設置された圧力制御機構とを備えた成膜装置を
用いて前記基板の表面に成膜する際に、前記圧力制御機
構の設定圧力を、基準となる成膜条件と比べて高く設定
した状態で、前記成膜条件において前記シャワーヘッド
より前記チャンバ内に導入される原材料の濃度を、前記
流量制御機構の設定流量により評価し、前記評価結果を
用いて前記アンプル加熱機構の設定温度を調節すること
を特徴とする成膜装置の濃度調整方法。5. A chamber, a susceptor installed in the chamber, a susceptor heating mechanism for heating the susceptor, a substrate installed on the susceptor, a shower head installed in the chamber, An ampoule connected to a shower head, raw materials stored in the ampoule, an ampoule heating mechanism for heating the ampoule, a flow control mechanism connected to the ampoule, and a pressure control mechanism installed in the chamber. When forming a film on the surface of the substrate using a film forming apparatus provided with, the set pressure of the pressure control mechanism, in a state set higher than the reference film forming conditions, under the film forming conditions, The concentration of the raw material introduced into the chamber from the shower head is evaluated based on the set flow rate of the flow control mechanism, and the ampoule is evaluated using the evaluation result. A concentration adjusting method for a film forming apparatus, comprising adjusting a set temperature of a heating mechanism.
後、サセプタ加熱機構の設定温度を調節する請求項５記
載の成膜装置の濃度調整方法。6. The method according to claim 5, wherein the set temperature of the susceptor heating mechanism is adjusted after adjusting the set temperature of the ampoule heating mechanism.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001043739A JP2002241943A (en) | 2001-02-20 | 2001-02-20 | Concentration evaluation method and concentration adjustment method of film formation apparatus |
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| JP2001043739A JP2002241943A (en) | 2001-02-20 | 2001-02-20 | Concentration evaluation method and concentration adjustment method of film formation apparatus |
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|---|---|
| JP2002241943A true JP2002241943A (en) | 2002-08-28 |
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Family Applications (1)
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| JP2001043739A Pending JP2002241943A (en) | 2001-02-20 | 2001-02-20 | Concentration evaluation method and concentration adjustment method of film formation apparatus |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002241943A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220078481A (en) | 2020-12-03 | 2022-06-10 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Deposition apparatus and deposition method |
-
2001
- 2001-02-20 JP JP2001043739A patent/JP2002241943A/en active Pending
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