JP2003077863A - Method of forming cvd film - Google Patents

Method of forming cvd film

Info

Publication number
JP2003077863A
JP2003077863A JP2001264502A JP2001264502A JP2003077863A JP 2003077863 A JP2003077863 A JP 2003077863A JP 2001264502 A JP2001264502 A JP 2001264502A JP 2001264502 A JP2001264502 A JP 2001264502A JP 2003077863 A JP2003077863 A JP 2003077863A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
processed
gas
chamber
mounting table
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001264502A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4738671B2 (en
Inventor
Masashi Murakami
誠志 村上
Hiroaki Yokoi
裕明 横井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2001264502A priority Critical patent/JP4738671B2/en
Publication of JP2003077863A publication Critical patent/JP2003077863A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4738671B2 publication Critical patent/JP4738671B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide method of forming CVD films which does not form warpages in a substrate even if the substrate is large in size. SOLUTION: In this CVD film forming method, a substrate W to be processed is placed on a board within a processing chamber 31, and a thin film is formed with the CVD on the substrate W to be processed while the substrate W is heated with a heating means 35 via the board 32. Within the processing chamber 31, first preheating is conducted to the substrate W with the heating means 35 under the condition that a substrate support pin 69 of the board 32 be lifted upward to hold the substrate W on the substrate support pin 69. Thereafter, the substrate support pin 69 is moved downward, to place the substrate W on the board 32. Here, second preheating is conducted to the substrate W. Thereafter, a film is formed to the substrate to be processed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、例えばTiN膜な
どの薄膜をCVDで成膜するCVD成膜方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CVD film forming method for forming a thin film such as a TiN film by CVD.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、最近
の高密度化および高集積化の要請に対応して、回路構成
を多層配線構造にする傾向にあり、このため、下層の半
導体基板と上層の配線層との接続部であるコンタクトホ
ールや、上下の配線層同士の接続部であるビアホールな
どの層間の電気的接続のための埋め込み技術が重要にな
っている。
2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices, the circuit structure tends to have a multilayer wiring structure in response to the recent demand for higher density and higher integration. Embedding technology for electrical connection between layers, such as contact holes which are the connecting portions with the wiring layers and via holes which are the connecting portions between the upper and lower wiring layers, has become important.

【0003】このようなコンタクトホールやビアホール
の埋め込みには、一般的にAl(アルミニウム)やW
(タングステン)、あるいはこれらを主体とする合金が
用いられるが、このような金属や合金と下層のSi基板
やpoly−Si層とのコンタクトを形成するために、
これらの埋め込みに先立ってコンタクトホールやビアホ
ールの内側にTi膜を成膜し、さらにバリア層としてT
iN膜を成膜することが行われている。
Generally, Al (aluminum) or W is used to fill such contact holes and via holes.
(Tungsten) or an alloy mainly composed of these is used. In order to form a contact between such a metal or alloy and an underlying Si substrate or a poly-Si layer,
Prior to embedding these, a Ti film is formed inside the contact hole and the via hole, and a T film is formed as a barrier layer.
The iN film is formed.

【0004】このようなTi膜やTiN膜は、従来か
ら、物理的蒸着(PVD)を用いて成膜されていたが、
最近のようにデバイスの微細化および高集積化が特に要
求され、デザインルールが特に厳しくなって、それにと
もなって線幅やホールの開口径が一層小さくなり、しか
も高アスペクト比化されるにつれ、PVD膜では電気抵
抗が増加し、要求に対応することが困難となってきた。
Conventionally, such Ti film and TiN film have been formed using physical vapor deposition (PVD).
Recently, as device miniaturization and high integration are especially required, design rules become stricter, and line width and hole opening diameter become smaller accordingly, and PVD becomes higher. Membranes have increased electrical resistance, making it difficult to meet demands.

【0005】そこで、これらTi膜およびTiN膜を、
より良質の膜を形成することが期待できる化学的蒸着
(CVD)で成膜することが行われている。これらの膜
の成膜においては、成膜ガスとしてTiCl(四塩化
チタン)を用い、基板である半導体ウエハをステージヒ
ーターにより加熱しながら、TiClとH(水素)
とを反応させることによりTi膜を成膜し、TiCl
とNH(アンモニア)とを反応させることによりTi
N膜を成膜している。
Therefore, these Ti film and TiN film are replaced by
The film is formed by chemical vapor deposition (CVD), which can be expected to form a film of higher quality. In forming these films, TiCl 4 (titanium tetrachloride) is used as a film forming gas, and TiCl 4 and H 2 (hydrogen) are heated while a semiconductor wafer as a substrate is heated by a stage heater.
The Ti film is formed by reacting the door, TiCl 4
By reacting NH 3 (ammonia) with Ti
An N film is formed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時、半導
体ウエハ(以下、単にウエハと記す)のサイズが200
mmから300mmへと大型化しており、それにともな
って成膜の際の加熱プロセスにおいて温度変化等により
ウエハが反りやすくなっている。例えば、TiN膜は熱
CVDにより500〜700℃の高温に加熱するため、
成膜に先だって行われる予備加熱処理において現実にウ
エハに反りが発生している。このようにウエハに反りが
生じると後工程であるフォトリソグラフィ工程でマスク
ズレ等が発生して配線を正確に形成することができなく
なる。したがって、ウエハに反りが生じないようにする
ことは半導体製造では極めて重要である。
By the way, recently, the size of a semiconductor wafer (hereinafter, simply referred to as a wafer) is 200.
Since the size of the wafer is increased from 300 mm to 300 mm, the wafer is likely to warp due to temperature change and the like in the heating process during film formation. For example, since the TiN film is heated to a high temperature of 500 to 700 ° C. by thermal CVD,
The wafer is actually warped in the preliminary heating process performed prior to the film formation. When the wafer is thus warped, a mask shift or the like occurs in a photolithography process, which is a post-process, and the wiring cannot be formed accurately. Therefore, it is extremely important in semiconductor manufacturing to prevent the wafer from warping.

【0007】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、基板が大型であっても基板に反りが生じない
CVD成膜方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a CVD film forming method in which the substrate does not warp even if the substrate is large.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第1発明は、処理チャンバー内で被処理基板を載置
台に載置し、加熱手段により載置台を介して被処理基板
を加熱しつつ被処理基板にCVDにより薄膜を形成する
CVD成膜方法であって、処理チャンバー内において、
載置台の基板支持ピンを上昇させて被処理基板を該基板
支持ピン上に保持した状態で、被処理基板に対して前記
加熱手段により第1の予備加熱を行い、次いで前記基板
支持ピンを降下させて被処理基板を前記載置台に載置し
て被処理基板を予備加熱する第2の予備加熱を行い、そ
の後、被処理基板に対して成膜を行うことを特徴とする
CVD成膜方法を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention mounts a substrate to be processed on a mounting table in a processing chamber and heats the substrate to be processed through the mounting table by heating means. A CVD film forming method for forming a thin film on a substrate to be processed by CVD while
In a state in which the substrate support pins of the mounting table are raised to hold the substrate to be processed on the substrate support pins, the substrate to be processed is first preheated by the heating means, and then the substrate support pins are lowered. Then, the substrate to be processed is placed on the mounting table, second preheating for preheating the substrate to be processed is performed, and then film formation is performed on the substrate to be processed. I will provide a.

【0009】また、第2発明は、処理チャンバー内で被
処理基板を載置台に載置し、加熱手段により載置台を介
して被処理基板を加熱しつつ被処理基板にCVDにより
薄膜を形成するCVD成膜方法であって、被処理基板を
チャンバー内に搬入し、載置台の基板支持ピンを上昇さ
せてその上に被処理基板を受け取る工程と、前記基板支
持ピン上に被処理基板を保持した状態で前記加熱手段で
前記載置台を加熱しつつ真空排気されている前記チャン
バー内にガスを導入して第1の予備加熱処理を行う工程
と、前記チャンバー内を真空排気した状態でガスの導入
を停止し、前記基板支持ピンを下降させて被処理基板を
前記載置台に載置する工程と、被処理基板を前記載置台
に載置した状態で前記チャンバー内にガスを導入して第
2の予備加熱を行う工程と、その後、被処理基板に対し
て成膜を行う工程とを具備することを特徴とするCVD
成膜方法を提供する。
According to a second aspect of the present invention, a substrate to be processed is placed on a mounting table in a processing chamber, and a thin film is formed on the substrate to be processed by CVD while the substrate is heated by the heating means via the mounting table. In the CVD film forming method, a process of loading a substrate to be processed into a chamber, raising a substrate support pin of a mounting table to receive the substrate to be processed, and holding the substrate to be processed on the substrate support pin. In this state, the first heating process is performed by introducing gas into the chamber which is evacuated while heating the mounting table by the heating means, and the gas is evacuated while the chamber is evacuated. Stopping the introduction, lowering the substrate support pins to place the substrate to be processed on the mounting table, and introducing a gas into the chamber while the substrate to be processed is mounted on the mounting table. 2 preheat A step, then, CVD, characterized by comprising a step of forming a film substrate to be processed
A film forming method is provided.

【0010】さらに、第3発明は、処理チャンバー内で
被処理基板を載置台に載置し、前記載置台に設けられた
加熱手段により被処理基板を加熱しつつ被処理基板にC
VDによりTiN薄膜を形成するCVD成膜方法であっ
て、被処理基板をチャンバー内に搬入し、載置台の基板
支持ピンを上昇させてその上に被処理基板を受け取る工
程と、前記基板支持ピン上に被処理基板を保持した状態
で前記加熱手段により前記載置台を加熱しつつ真空排気
されている前記チャンバー内に不活性ガスを導入して第
1の予備加熱処理を行う工程と、前記チャンバー内を真
空排気した状態で不活性ガスの導入を停止し、前記基板
支持ピンを下降させて被処理基板を前記載置台に載置す
る工程と、被処理基板を前記載置台に載置した状態で前
記チャンバー内に不活性ガスおよび窒素を含有する反応
ガスを導入して第2の予備加熱を行う工程と、その後、
チャンバー内にさらにTiを含有する反応ガスを導入し
て被処理基板上にTiNを成膜する工程とを具備するこ
とを特徴とするCVD成膜方法を提供する。
Further, according to a third aspect of the present invention, the substrate to be processed is placed on a mounting table in the processing chamber, and the substrate to be processed is heated by the heating means provided on the mounting table while C is applied to the substrate to be processed.
A CVD film forming method for forming a TiN thin film by VD, comprising a step of loading a substrate to be processed into a chamber, raising a substrate support pin of a mounting table to receive the substrate to be processed thereon, and the substrate support pin A step of performing a first preliminary heat treatment by introducing an inert gas into the chamber which is evacuated while heating the mounting table by the heating means while holding the substrate to be treated thereon; Stopping the introduction of the inert gas in a state where the inside is evacuated, placing the substrate to be processed on the mounting table by lowering the substrate support pins, and the state in which the substrate to be processed is mounted on the mounting table. And a step of introducing a reaction gas containing an inert gas and nitrogen into the chamber to perform second preheating, and thereafter,
And a step of further introducing a reaction gas containing Ti into the chamber to form a TiN film on the substrate to be processed.

【0011】本発明によれば、被処理基板を載置台に載
置して行う予備加熱に先だって、処理チャンバー内にお
いて載置台の基板支持ピンを上昇させて被処理基板を該
基板支持ピン上に保持した状態での予備加熱を行うの
で、被処理基板を加熱されている載置台に即座に載置す
る場合のように被処理基板が急激に加熱されることがな
く、被処理基板の熱応力が緩和され、被処理基板が大型
であっても反りの発生を防止することができる。
According to the present invention, prior to the preheating performed by placing the substrate to be processed on the mounting table, the substrate supporting pins of the mounting table are raised in the processing chamber to place the substrate to be processed on the substrate supporting pins. Since preheating is performed while the substrate is held, the substrate to be processed is not heated rapidly as in the case where the substrate to be processed is immediately placed on a heated table, and the thermal stress of the substrate to be processed is not increased. Therefore, even if the substrate to be processed is large, it is possible to prevent warpage.

【0012】上記第1発明において、載置台の基板支持
ピンを上昇させて被処理基板を該基板支持ピン上に保持
した状態で行う第1の予備加熱、および基板支持ピンを
降下させて被処理基板を前記載置台に載置して行う第2
の予備加熱はチャンバー内にガスを導入しながら行うこ
とが好ましい。これにより、被処理基板の加熱効率が高
まるので予備加熱時間を短時間で終了することができ
る。
In the first aspect of the invention, the first preheating is performed while the substrate support pins of the mounting table are raised to hold the substrate to be processed on the substrate support pins, and the substrate support pins are lowered to be processed. Secondly, mounting the substrate on the mounting table
It is preferable to carry out the pre-heating while introducing gas into the chamber. As a result, the heating efficiency of the substrate to be processed is increased, so that the preheating time can be completed in a short time.

【0013】また、第2発明において、第2の予備加熱
を行う工程に先だって、被処理基板を載置台に載置した
状態でチャンバー内のガス圧を徐々に上昇させる工程を
さらに具備することが好ましく、第3発明において、第
2の予備加熱を行う工程に先だって、被処理基板を載置
台に載置した状態でチャンバー内へ不活性ガスおよび窒
素を、ガス圧が徐々に上昇するようにして導入する工程
をさらに具備することが好ましい。このような工程を付
加することにより、第2の予備加熱において急激なチャ
ンバー内のガス圧力の上昇が回避され、被処理基板へ及
ぼされる応力が緩和される。
Further, the second invention may further comprise a step of gradually increasing the gas pressure in the chamber with the substrate to be processed placed on the mounting table, prior to the step of performing the second preheating. Preferably, in the third invention, prior to the step of performing the second preheating, the inert gas and nitrogen are introduced into the chamber while the substrate to be processed is placed on the placing table so that the gas pressure is gradually increased. It is preferable to further include a step of introducing. By adding such a step, the gas pressure in the chamber is prevented from rapidly increasing in the second preheating, and the stress exerted on the substrate to be processed is relaxed.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について具体的に説明する。図1は本発明の
方法を実施するTiN成膜装置が搭載されたマルチチャ
ンバータイプの成膜システムを示す概略構成図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a multi-chamber type film forming system equipped with a TiN film forming apparatus for carrying out the method of the present invention.

【0015】図1に示すように、この成膜システム10
0は、CVDによりTi膜を成膜する2つのTi成膜装
置1,2、およびCVDによりTiN膜を成膜する2つ
のTiN成膜装置3,4の合計4つの成膜装置を有して
おり、これら成膜装置1,2,3,4は、六角形をなす
ウエハ搬送室5の4つの辺にそれぞれ対応して設けられ
ている。また、ウエハ搬送室5の他の2つの辺にはそれ
ぞれロードロック室6,7が設けられている。これらロ
ードロック室6,7のウエハ搬送室5と反対側にはウエ
ハ搬入出室8が設けられており、ウエハ搬入出室8のロ
ードロック室6,7と反対側にはウエハWを収容可能な
3つのフープ(FOUP)Fを取り付けるポート9,1
0,11が設けられている。なお、Ti成膜装置1と
2、およびTiN成膜装置3と4は、それぞれ同じ構造
を有している。
As shown in FIG. 1, this film forming system 10
0 has two Ti film forming devices 1 and 2 for forming a Ti film by CVD and two TiN film forming devices 3 and 4 for forming a TiN film by CVD, for a total of four film forming devices. The film forming apparatuses 1, 2, 3 and 4 are provided corresponding to the four sides of the hexagonal wafer transfer chamber 5, respectively. Load lock chambers 6 and 7 are provided on the other two sides of the wafer transfer chamber 5, respectively. A wafer loading / unloading chamber 8 is provided on the opposite side of the load transfer chambers 6 and 7 from the wafer transfer chamber 5, and a wafer W can be accommodated on the opposite side of the wafer loading / unloading chamber 8 from the load lock chambers 6 and 7. Ports 9 and 1 for attaching the three large hoops (FOUP) F
0 and 11 are provided. The Ti film forming apparatuses 1 and 2 and the TiN film forming apparatuses 3 and 4 have the same structure.

【0016】Ti成膜装置1,2およびTiN成膜装置
3,4およびロードロック室6,7は、同図に示すよう
に、ウエハ搬送室5の各辺にゲートバルブGを介して接
続され、これらは各ゲートバルブGを開放することによ
りウエハ搬送室5と連通され、各ゲートバルブGを閉じ
ることによりウエハ搬送室5から遮断される。また、ロ
ードロック室6,7のウエハ搬入出室8に接続される部
分にもゲートバルブGが設けられており、ロードロック
室6,7は、ゲートバルブGを開放することによりウエ
ハ搬入出室8に連通され、これらを閉じることによりウ
エハ搬入出室8から遮断される。
The Ti film forming apparatuses 1 and 2, the TiN film forming apparatuses 3 and 4, and the load lock chambers 6 and 7 are connected to each side of the wafer transfer chamber 5 through a gate valve G as shown in FIG. These are communicated with the wafer transfer chamber 5 by opening the gate valves G, and are shut off from the wafer transfer chamber 5 by closing the gate valves G. A gate valve G is also provided in a portion of the load lock chambers 6 and 7 connected to the wafer loading / unloading chamber 8. The load lock chambers 6 and 7 are opened / closed by opening the gate valve G. 8 and is closed from the wafer loading / unloading chamber 8 by closing them.

【0017】ウエハ搬送室5内には、Ti成膜装置1,
2、TiN成膜装置3,4、およびロードロック室6,
7に対して、被処理体であるウエハWの搬入出を行うウ
エハ搬送装置12が設けられている。このウエハ搬送装
置12は、ウエハ搬送室5の略中央に配設されており、
回転および伸縮可能な回転・伸縮部13の先端にウエハ
Wを保持する2つのブレード14a,14bを有してお
り、これら2つのブレード14a,14bは互いに反対
方向を向くように回転・伸縮部13に取り付けられてい
る。なお、このウエハ搬送室5内は所定の真空度に保持
されるようになっている。
In the wafer transfer chamber 5, a Ti film forming apparatus 1,
2, TiN film forming devices 3 and 4, and load lock chamber 6
7, a wafer transfer device 12 for loading and unloading the wafer W, which is the object to be processed, is provided. The wafer transfer device 12 is disposed in the approximate center of the wafer transfer chamber 5,
Two blades 14a and 14b for holding the wafer W are provided at the tip of the rotating / expanding / contracting portion 13 which can be rotated and expanded / contracted. Is attached to. The inside of the wafer transfer chamber 5 is kept at a predetermined vacuum level.

【0018】ウエハ搬入出室8の天井部にはHEPAフ
ィルタ(図示せず)が設けられており、このHEPAフ
ィルタを通過した清浄な空気がウエハ搬入出室8内にダ
ウンフロー状態で供給され、大気圧の清浄空気雰囲気で
ウエハWの搬入出が行われるようになっている。ウエハ
搬入出室8のフープF取り付け用の3つのポート9,1
0,11にはそれぞれシャッター(図示せず)が設けら
れており、これらポート9,10,11にウエハWを収
容したまたは空のフープが直接取り付けられ、取り付け
られた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ
ウエハ搬出入室8と連通するようになっている。また、
ウエハ搬入出室8の側面にはアライメントチャンバー1
5が設けられており、そこでウエハWのアライメントが
行われる。
A HEPA filter (not shown) is provided on the ceiling of the wafer loading / unloading chamber 8, and clean air that has passed through the HEPA filter is supplied into the wafer loading / unloading chamber 8 in a downflow state. The wafer W is loaded and unloaded in a clean air atmosphere at atmospheric pressure. Three ports 9 and 1 for attaching the hoop F of the wafer loading / unloading chamber 8
A shutter (not shown) is provided on each of the ports 0 and 11, and an empty hoop accommodating a wafer W is directly attached to these ports 9, 10 and 11, and the shutter is removed when attached to the outside air. Of the wafer carrying-in / carrying-out chamber 8 while preventing the entry of the wafer. Also,
The alignment chamber 1 is provided on the side surface of the wafer loading / unloading chamber 8.
5 is provided, and the wafer W is aligned there.

【0019】ウエハ搬入出室8内には、フープFに対す
るウエハWの搬入出およびロードロック室6,7に対す
るウエハWの搬入出を行うウエハ搬送装置16が設けら
れている。このウエハ搬送装置16は、多関節アーム構
造を有しており、フープFの配列方向に沿ってレール1
8上を走行可能となっており、その先端のハンド17上
にウエハWを載せてその搬送を行う。
In the wafer loading / unloading chamber 8, there is provided a wafer transfer device 16 for loading / unloading the wafer W to / from the hoop F and loading / unloading the wafer W to / from the load lock chambers 6, 7. The wafer transfer device 16 has a multi-joint arm structure, and the rail 1 is arranged along the arrangement direction of the hoops F.
The wafer W is placed on the hand 17 at the tip of the wafer 8 and is transferred.

【0020】このような成膜システム100において
は、まず、大気圧の清浄空気雰囲気に保持されたウエハ
搬入出室8内のウエハ搬送装置16により、いずれかの
フープFからウエハWを一枚取り出してアライメントチ
ャンバー15に搬入し、ウエハWの位置合わせを行う。
次いで、ウエハWをロードロック室6,7のいずれかに
搬入し、そのロードロック内を真空引きした後、ウエハ
搬送室5内のウエハ搬送装置12によりそのロードロッ
ク内のウエハを取り出し、ウエハWをTi成膜装置1ま
たは2に装入してTi膜の成膜を行い、Ti成膜後のウ
エハWを引き続きTiN成膜装置3または4に装入して
TiN膜の成膜を行う。その後成膜後のウエハWをウエ
ハ搬送装置12によりロードロック室6,7のいずれか
に搬入し、その中を大気圧に戻した後、ウエハ搬入出室
8内のウエハ搬送装置16によりロードロック室内のウ
エハWを取り出し、フープFのいずれかに収容される。
このような動作を1ロットのウエハWに対して行い、1
セットの処理が終了する。このような成膜処理により、
図2に示すように、層間絶縁膜21に形成された、不純
物拡散領域20aに達するコンタクトホール22内にコ
ンタクト層としてのTi膜23およびバリア層としての
TiN膜24が形成される。その後、他の装置により、
AlやW等の成膜を行い、コンタクトホール22の埋め
込みと配線層の形成を行う。
In such a film forming system 100, first, one wafer W is taken out of any one of the FOUPs F by the wafer transfer device 16 in the wafer loading / unloading chamber 8 held in the clean air atmosphere at atmospheric pressure. Then, the wafer W is loaded into the alignment chamber 15 and the wafer W is aligned.
Next, the wafer W is loaded into one of the load lock chambers 6 and 7, the inside of the load lock is evacuated, and then the wafer in the load lock is taken out by the wafer transfer device 12 in the wafer transfer chamber 5. Is charged into the Ti film forming apparatus 1 or 2 to form a Ti film, and the wafer W after Ti film formation is continuously inserted into the TiN film forming apparatus 3 or 4 to form a TiN film. After that, the wafer W after the film formation is loaded into one of the load lock chambers 6 and 7 by the wafer transfer device 12 and returned to atmospheric pressure, and then the load lock is performed by the wafer transfer device 16 in the wafer loading / unloading chamber 8. The wafer W in the chamber is taken out and stored in one of the FOUPs F.
Such an operation is performed for one lot of wafers W and 1
The processing of the set ends. By such a film forming process,
As shown in FIG. 2, a Ti film 23 as a contact layer and a TiN film 24 as a barrier layer are formed in a contact hole 22 formed in the interlayer insulating film 21 and reaching the impurity diffusion region 20a. After that, by another device,
A film of Al, W, or the like is formed to fill the contact hole 22 and form a wiring layer.

【0021】次に、本発明のCVD成膜方法を実施する
TiN成膜装置3について説明する。なお、上述したよ
うにTiN成膜装置4も全く同一の構成を有する。図3
は、本発明に係るCVD成膜方法を実施するTiN成膜
装置を示す断面図である。このTiN成膜装置3は、気
密に構成された略円筒状のチャンバー31を有してお
り、その中には被処理体であるウエハWを水平に支持す
るためのサセプタ32がその中央下部に設けられた円筒
状の支持部材33により支持された状態で配置されてい
る。サセプタ32の外縁部にはウエハWをガイドするた
めのガイドリング34が設けられている。また、サセプ
タ32にはヒーター35が埋め込まれており、このヒー
ター35はヒーター電源36から給電されることにより
被処理基板であるウエハWを所定の温度に加熱する。な
お、サセプタ32はセラミックス例えばAlNで構成す
ることができ、この場合には、セラミックスヒーターが
構成される。
Next, the TiN film forming apparatus 3 for carrying out the CVD film forming method of the present invention will be described. In addition, as described above, the TiN film forming apparatus 4 has the completely same structure. Figure 3
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a TiN film forming apparatus for performing the CVD film forming method according to the present invention. The TiN film forming apparatus 3 has an airtightly configured substantially cylindrical chamber 31 in which a susceptor 32 for horizontally supporting a wafer W to be processed is provided in the lower center part. It is arranged in a state of being supported by the provided cylindrical supporting member 33. A guide ring 34 for guiding the wafer W is provided on the outer edge of the susceptor 32. Further, a heater 35 is embedded in the susceptor 32, and the heater 35 is heated by a heater power supply 36 to heat the wafer W, which is a substrate to be processed, to a predetermined temperature. The susceptor 32 can be made of ceramics such as AlN, and in this case, a ceramics heater is formed.

【0022】チャンバー31の天壁31aには、絶縁部
材39を介してシャワーヘッド40が設けられている。
このシャワーヘッド40は、上段ブロック体40a、中
段ブロック体40b、下段ブロック体40cで構成され
ている。そして、下段ブロック体40cにはガスを吐出
する吐出孔47と48とが交互に形成されている。上段
ブロック体40aの上面には、第1のガス導入口41
と、第2のガス導入口42とが形成されている。上段ブ
ロック体40aの中では、第1のガス導入口41から多
数のガス通路43が分岐している。中段ブロック体40
bにはガス通路45が形成されており、上記ガス通路4
3が水平に延びる連通路43aを介してこれらガス通路
45に連通している。さらにこのガス通路45が下段ブ
ロック体40cの吐出孔47に連通している。また、上
段ブロック体40aの中では、第2のガス導入口42か
ら多数のガス通路44が分岐している。中段ブロック体
40bにはガス通路46が形成されており、上記ガス通
路44がこれらガス通路46に連通している。さらにこ
のガス通路46が中段ブロック体40b内に水平に延び
る連通路46aに接続されており、この連通路46aが
下段ブロック体40cの多数の吐出孔48に連通してい
る。そして、上記第1および第2のガス導入口41,4
2は、ガス供給機構50のガスラインに接続されてい
る。
A shower head 40 is provided on the ceiling wall 31a of the chamber 31 via an insulating member 39.
The shower head 40 includes an upper block body 40a, a middle block body 40b, and a lower block body 40c. Then, discharge holes 47 and 48 for discharging gas are alternately formed in the lower block body 40c. The first gas inlet 41 is provided on the upper surface of the upper block body 40a.
And a second gas introduction port 42 are formed. In the upper block body 40a, a large number of gas passages 43 are branched from the first gas inlet 41. Middle block body 40
The gas passage 45 is formed in b.
3 communicates with these gas passages 45 through a horizontally extending communication passage 43a. Further, the gas passage 45 communicates with the discharge hole 47 of the lower block body 40c. Further, in the upper block body 40a, a large number of gas passages 44 are branched from the second gas introduction port 42. Gas passages 46 are formed in the middle block body 40b, and the gas passages 44 communicate with these gas passages 46. Further, the gas passage 46 is connected to a communication passage 46a extending horizontally in the middle block body 40b, and the communication passage 46a communicates with a large number of discharge holes 48 of the lower block body 40c. Then, the first and second gas introduction ports 41, 4
2 is connected to the gas line of the gas supply mechanism 50.

【0023】ガス供給機構50は、クリーニングガスで
あるClFガスを供給するClF ガス供給源51、
Ti含有ガスであるTiClガスを供給するTiCl
ガス供給源52、Nガスを供給する第1のNガス
供給源53および第2のNガス供給源55、NH
スを供給するNHガス供給源54を有している。そし
て、ClFガス供給源51にはClFガス供給ライ
ン56が、TiClガス供給源52にはTiCl
ス供給ライン57が、第1のNガス供給源53には第
1のNガス供給ライン58が、NHガス供給源54
にはNHガス供給ライン59が、第2のNガス供給
源53には第2のNガス供給ライン60がそれぞれ接
続されている。そして、各ガス供給ラインにはマスフロ
ーコントローラ62およびマスフローコントローラ62
を挟んで2つのバルブ61が設けられている。前記第1
のガス導入口41にはTiClガス供給源52から延
びるTiClガス供給ライン57が接続されており、
このTiClガス供給ライン57にはClFガス供
給源51から延びるClFガス供給ライン56および
第1のNガス供給源53から延びる第1のNガス供
給ライン58が接続されている。また、前記第2のガス
導入口42にはNHガス供給源54から延びるNH
ガス供給ライン59が接続されており、このNHガス
供給ライン59には第2のNガス供給源55から延び
る第2のNガス供給ライン60が接続されている。し
たがって、プロセス時には、TiClガス供給源52
からのTiClガスが第1のNガス供給源53から
のNガスとともにTiClガス供給ライン57を介
してシャワーヘッド40の第1のガス導入口41からシ
ャワーヘッド40内に至り、ガス通路43,45を経て
吐出孔47からチャンバー31内へ吐出される一方、N
ガス供給源54からのNHガスが第2のN ガス
供給源55からのNガスとともにNHガス供給ガス
ライン59を介してシャワーヘッド40の第2のガス導
入口42からシャワーヘッド40内に至り、ガス通路4
4,46を経て吐出孔48からチャンバー31内へ吐出
される。すなわち、シャワーヘッド40は、TiCl
ガスとNHガスとが全く独立してチャンバー31内に
供給されるマトリックスタイプとなっており、これらは
吐出後に混合され反応が生じる。
The gas supply mechanism 50 uses a cleaning gas.
A certain ClFThreeClF supplying gas ThreeGas supply source 51,
TiCl, a Ti-containing gasFourTiCl supplying gas
FourGas supply source 52, NTwoFirst N supplying gasTwogas
Source 53 and second NTwoGas supply source 55, NHThreeMoth
NH supplying gasThreeIt has a gas supply source 54. That
ClFThreeClF is used as the gas supply source 51.ThreeGas supply line
56 is TiClFourTiCl is used as the gas supply source 52.FourMoth
Supply line 57 is the first NTwoThe gas source 53 has a
N of 1TwoThe gas supply line 58 is NHThreeGas supply source 54
NHThreeThe gas supply line 59 is the second NTwoGas supply
Source 53 has a second NTwoEach gas supply line 60 is connected
Has been continued. And, for each gas supply line,
-Controller 62 and mass flow controller 62
Two valves 61 are provided with the valve interposed therebetween. The first
The gas inlet 41 of theFourExtend from gas source 52
BiTiClFourThe gas supply line 57 is connected,
This TiClFourClF in the gas supply line 57ThreeGas supply
ClF extending from source 51ThreeGas supply line 56 and
First NTwoFirst N extending from gas source 53TwoGas supply
The supply line 58 is connected. Also, the second gas
NH at the inlet 42ThreeNH extending from gas source 54Three
The gas supply line 59 is connected to this NHThreegas
The supply line 59 has a second NTwoExtending from gas source 55
The second NTwoThe gas supply line 60 is connected. Shi
Therefore, during the process, TiClFourGas source 52
From TiClFourGas is the first NTwoFrom gas source 53
NTwoTiCl with gasFourVia gas supply line 57
Then, from the first gas inlet 41 of the shower head 40,
To the inside of the hour head 40, and through the gas passages 43 and 45.
While being discharged from the discharge hole 47 into the chamber 31, N
HThreeNH from gas source 54ThreeGas is the second N Twogas
N from source 55TwoNH with gasThreeGas supply gas
The second gas guide of the showerhead 40 via the line 59.
From the inlet 42 to the inside of the shower head 40, the gas passage 4
Discharge from the discharge hole 48 into the chamber 31 through 4, 46
To be done. That is, the shower head 40 is made of TiClFour
Gas and NHThreeIn the chamber 31 completely independent of the gas
It is a matrix type supplied, these are
After ejection, they are mixed and a reaction occurs.

【0024】シャワーヘッド40には、整合器63を介
して高周波電源64が接続されており、必要に応じてこ
の高周波電源64からシャワーヘッド40に高周波電力
が供給されるようになっている。通常はこの高周波電源
64は必要ないが、成膜反応の反応性を高めたい場合に
は、高周波電源64から高周波電力を供給することによ
り、シャワーヘッド40を介してチャンバー31内に供
給されたガスをプラズマ化して成膜することも可能であ
る。
A high frequency power source 64 is connected to the shower head 40 via a matching unit 63, and high frequency power is supplied from the high frequency power source 64 to the shower head 40 as needed. Normally, this high frequency power supply 64 is not necessary, but if it is desired to increase the reactivity of the film forming reaction, the high frequency power supply 64 supplies high frequency power to the gas supplied into the chamber 31 via the shower head 40. It is also possible to form a film by converting into plasma.

【0025】チャンバー31の底壁31bの中央部には
円形の穴65が形成されており、底壁31bにはこの穴
65を覆うように下方に向けて突出する排気室66が設
けられている。排気室66の側面には排気管が66が接
続されており、この排気管67には排気装置68が接続
されている。そしてこの排気装置68を作動させること
によりチャンバー31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。
A circular hole 65 is formed in the center of the bottom wall 31b of the chamber 31, and the bottom wall 31b is provided with an exhaust chamber 66 projecting downward so as to cover the hole 65. . An exhaust pipe 66 is connected to the side surface of the exhaust chamber 66, and an exhaust device 68 is connected to the exhaust pipe 67. By operating the exhaust device 68, the inside of the chamber 31 can be depressurized to a predetermined degree of vacuum.

【0026】サセプタ32には、ウエハWを支持して昇
降させるための3本(2本のみ図示)のウエハ支持ピン
69がサセプタ32の表面に対して突没可能に設けら
れ、これらウエハ支持ピン69は支持板70に固定され
ている。そして、ウエハ支持ピン69は、エアシリンダ
等の駆動機構71により支持板70を介して昇降され
る。
The susceptor 32 is provided with three wafer support pins 69 (only two are shown) for supporting and raising and lowering the wafer W so as to project and retract with respect to the surface of the susceptor 32. 69 is fixed to the support plate 70. Then, the wafer support pin 69 is moved up and down via the support plate 70 by a drive mechanism 71 such as an air cylinder.

【0027】チャンバー31の側壁には、搬送室1との
間でウエハWの搬入出を行うための搬入出口72と、こ
の搬入出口72を開閉するゲートバルブ73とが設けら
れている。
A side wall of the chamber 31 is provided with a loading / unloading port 72 for loading / unloading the wafer W to / from the transfer chamber 1, and a gate valve 73 for opening / closing the loading / unloading port 72.

【0028】次に、このようなTiN成膜装置によりT
iN膜を成膜する際の成膜方法について図4、図5を参
照しながら説明する。図4はTiN膜を成膜する際の工
程を説明するためのフローチャート、図5は主要な工程
におけるチャンバー31内の状態を示す模式図である。
Next, using such a TiN film forming apparatus, T
A film forming method for forming the iN film will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flow chart for explaining the steps in forming the TiN film, and FIG. 5 is a schematic diagram showing the state inside the chamber 31 in the main steps.

【0029】まず、ヒーター35によりサセプタ32を
500〜700℃程度に加熱し、排気装置68によりチ
ャンバー31内を引き切り状態としておき(STEP
1)、ゲートバルブ73を開にして(STEP2)、図
5の(a)に示すように、真空状態のウエハ搬送室5か
ら搬送装置12のブレード14aまたは14bにより搬
入出口72を介してウエハWをチャンバー31内へ搬入
する(STEP3)。次に、図5の(b)に示すよう
に、ウエハ支持ピン69をサセプタ32の表面から突出
させた状態でウエハWをウエハ支持ピン69上に載せる
(STEP4)。このウエハWをウエハ支持ピン69上
に載せた状態でゲートバルブ73を閉じ(STEP
5)、引き続き、TiClガス供給ライン57および
NHガス供給ライン59を通流してきたNガスを、
図5の(c)に示すように、シャワーヘッド40を介し
てチャンバー31内に導入し、ウエハWに対して第1の
予備加熱を行う(STEP6)。この場合のNガスの
好ましい流量範囲は、TiClガス供給ライン57お
よびNHガス供給ライン59のいずれも1〜10L/
minである。また、この第1の予備加熱工程は、5〜
30秒間の範囲が好ましく、例えば10秒間実施され
る。
First, the susceptor 32 is heated to about 500 to 700 ° C. by the heater 35, and the chamber 31 is cut off by the exhaust device 68 (STEP).
1), the gate valve 73 is opened (STEP 2), and as shown in FIG. 5A, the wafer W is transferred from the wafer transfer chamber 5 in the vacuum state via the loading / unloading port 72 by the blade 14a or 14b of the transfer device 12. Are carried into the chamber 31 (STEP 3). Next, as shown in FIG. 5B, the wafer W is placed on the wafer support pins 69 with the wafer support pins 69 protruding from the surface of the susceptor 32 (STEP 4). With the wafer W placed on the wafer support pins 69, the gate valve 73 is closed (STEP
5), subsequently, the N 2 gas flowing through the TiCl 4 gas supply line 57 and the NH 3 gas supply line 59 is
As shown in FIG. 5C, the wafer W is introduced into the chamber 31 through the shower head 40, and the wafer W is subjected to first preliminary heating (STEP 6). In this case, the preferable flow rate range of the N 2 gas is 1 to 10 L / for both the TiCl 4 gas supply line 57 and the NH 3 gas supply line 59.
It is min. In addition, the first preheating step is 5 to
A range of 30 seconds is preferred, for example 10 seconds.

【0030】この第1の予備加熱工程が終了後、N
スの供給を停止し、再びチャンバー31内を引き切り状
態とし(STEP7)、ウエハ支持ピン69を降下させ
て、図5の(d)に示すように、ウエハWをサセプタ3
2上に載置する(STEP8)。その後、Nガス、N
ガスを、チャンバー31内が所定の圧力になるまで
徐々に流量を上げてチャンバー31内に導入し(STE
P9)、この状態で所定時間保持して第2の予備加熱工
程を行う(STEP10)。このときの好ましいガス流
量範囲は、Nガスは、TiClガス供給ライン57
およびNHガス供給ライン59のいずれも1〜10L
/minであり、NHは、0.1〜5L/minであ
る。また、第2の予備加熱工程における圧力の好ましい
範囲は100〜1000Paであり、例えば667Pa
に設定される。また、この第2の予備加熱工程は、好ま
しくは5〜30秒間、例えば10秒間実施される。な
お、上記 STEP7〜9の3工程はの時間は、いずれ
も10秒間以下が好ましく設定され、例えば5秒間ずつ
に設定される。
After the completion of the first preheating step, the supply of N 2 gas is stopped, the chamber 31 is again cut off (STEP 7), the wafer support pins 69 are lowered, and the state shown in FIG. ), The wafer W is transferred to the susceptor 3
Place on top of 2 (STEP 8). After that, N 2 gas, N
The H 3 gas is introduced into the chamber 31 by gradually increasing the flow rate until the inside of the chamber 31 reaches a predetermined pressure (STE
P9), this state is maintained for a predetermined time to perform the second preheating step (STEP 10). The preferable gas flow rate range at this time is that the N 2 gas is the TiCl 4 gas supply line 57.
And the NH 3 gas supply line 59 is 1 to 10 L
/ A min, NH 3 is 0.1~5L / min. Moreover, the preferable range of the pressure in the second preheating step is 100 to 1000 Pa, for example, 667 Pa.
Is set to. The second preheating step is preferably performed for 5 to 30 seconds, for example 10 seconds. In addition, the time for each of the three steps of STEPs 7 to 9 is preferably set to 10 seconds or less, and for example, set to 5 seconds each.

【0031】第2の予備加熱工程が終了後、Nガスお
よびNHガスの流量を同じ流量に維持したまま、Ti
Clガスを好ましくは0.01〜0.1L/minの
流量でチャンバー31内に導入してプリフローを行う
(STEP11)。この際の圧力は、好ましくは100
〜1000Pa、例えば667Paであり、好ましくは
5〜30秒間、例えば10秒間実施される。そして、ガ
ス流量および圧力を同じに保ったまま、TiN薄膜の成
膜工程を実施する(STEP12)。この成膜工程にお
いては5〜100nmの範囲のTiN膜が成膜される。
膜厚は成膜時間に比例するから、成膜時間は所望の膜厚
に応じて適宜設定される。つまり成膜の際の膜厚は、上
記5〜100nmの範囲において成膜時間で調整するこ
とができる。例えば、膜厚を20nmにする場合には3
5秒間実施される。この際の基板の加熱温度は400〜
700℃程度、好ましくは600℃程度である。この成
膜の際には、必ずしも高周波電源64から高周波電力を
供給してガスをプラズマ化する必要はないが、反応性を
高めるために高周波電力によりガスをプラズマ化しても
よい。この場合に、450kHz〜60MHz、好まし
くは450kHz〜13.56MHzの周波数で、20
0〜1000W、好ましくは200〜500Wの高周波
電力を供給する。この場合には、ガスの反応性が高いの
でウエハWの温度は300〜700℃、好ましくは40
0〜600℃程度である。
[0031] After the second preheating step is completed, while maintaining the flow rate of N 2 gas and NH 3 gas in the same flow rate, Ti
Preflow is performed by introducing Cl 4 gas into the chamber 31 at a flow rate of preferably 0.01 to 0.1 L / min (STEP 11). The pressure at this time is preferably 100
Is about 1000 Pa, for example 667 Pa, and is preferably carried out for 5 to 30 seconds, for example 10 seconds. Then, the TiN thin film forming step is carried out while keeping the gas flow rate and pressure the same (STEP 12). In this film forming step, a TiN film having a thickness of 5 to 100 nm is formed.
Since the film thickness is proportional to the film forming time, the film forming time is appropriately set according to the desired film thickness. That is, the film thickness at the time of film formation can be adjusted by the film formation time within the above range of 5 to 100 nm. For example, if the film thickness is 20 nm, 3
It is carried out for 5 seconds. The heating temperature of the substrate at this time is 400 to
The temperature is about 700 ° C, preferably about 600 ° C. At the time of this film formation, it is not always necessary to supply high-frequency power from the high-frequency power source 64 to turn the gas into plasma, but the gas may be turned into plasma with high-frequency power in order to enhance the reactivity. In this case, at a frequency of 450 kHz to 60 MHz, preferably 450 kHz to 13.56 MHz, 20
A high frequency power of 0 to 1000 W, preferably 200 to 500 W is supplied. In this case, the temperature of the wafer W is 300 to 700 ° C., preferably 40 because the gas reactivity is high.
It is about 0 to 600 ° C.

【0032】成膜工程終了後、NHガスおよびTiC
ガスを停止し、TiClガス供給ライン57およ
びNHガス供給ライン59を介してNガスをパージ
ガスとして好ましくはそれぞれ1〜10L/minの流
量で流して、チャンバー31内のパージを行う(STE
P13)。このパージ工程は、好ましくは5〜30秒
間、例えば10秒間実施される。
After the film forming process, NH 3 gas and TiC are added.
The l 4 gas is stopped, and the N 2 gas is supplied as a purge gas through the TiCl 4 gas supply line 57 and the NH 3 gas supply line 59 at a flow rate of preferably 1 to 10 L / min to purge the chamber 31. (STE
P13). This purging step is preferably carried out for 5 to 30 seconds, for example 10 seconds.

【0033】その後、必要に応じて、NガスおよびN
ガスを好ましくはそれぞれ1〜10L/minの範
囲の流量で流し、成膜したTiN薄膜の表面のナイトラ
イド処理を行う(STEP14)。このときのチャンバ
ー内圧力は好ましくは100〜1000Pa、例えば6
67Paであり、時間は好ましくは5〜180秒間、例
えば25秒間である。この際のNガスの供給は、第1
のNガス供給源53からTiClガス供給ライン5
7を介して行ってもよいし、第2のNガス供給源55
からNHガス供給ライン59を介して行ってもよい
し、これら両方を用いてもよい。
Then, if necessary, N 2 gas and N 2
H 3 gas is preferably flowed at a flow rate in the range of 1 to 10 L / min to perform the nitride treatment on the surface of the formed TiN thin film (STEP 14). The pressure in the chamber at this time is preferably 100 to 1000 Pa, for example 6
67 Pa, and the time is preferably 5 to 180 seconds, for example 25 seconds. The supply of N 2 gas at this time is the first
From the N 2 gas supply source 53 to the TiCl 4 gas supply line 5
7, or the second N 2 gas supply source 55
To NH 3 gas supply line 59, or both of them may be used.

【0034】所定時間経過後、NガスおよびNH
スを徐々に停止し(STEP15)、これらのガスの供
給が完全に停止された時点で成膜プロセスを終了する
(STEP16)。
After the lapse of a predetermined time, the N 2 gas and the NH 3 gas are gradually stopped (STEP 15), and the film forming process is terminated when the supply of these gases is completely stopped (STEP 16).

【0035】その後、ウエハ支持ピン69を上昇させて
ウエハWを持ち上げ、ゲートバルブ73を開いて搬送装
置12のブレード14aまたは14bをチャンバー31
内に挿入し、ウエハ支持ピン69を下降させることによ
りウエハWをブレード14aまたは14b上に載せ、ウ
エハ搬送室5へ搬出する(STEP17)。
Thereafter, the wafer support pins 69 are raised to lift the wafer W, the gate valve 73 is opened, and the blade 14a or 14b of the transfer device 12 is moved to the chamber 31.
The wafer W is mounted on the blade 14a or 14b by lowering the wafer support pin 69, and is unloaded to the wafer transfer chamber 5 (STEP 17).

【0036】このようにして所定枚数成膜後、チャンバ
ー31内は、ClFガス供給源51からClFガス
を供給することによりクリーニングされる。
[0036] After this manner predetermined number deposition, the chamber 31 is cleaned by supplying ClF 3 gas from ClF 3 gas supply source 51.

【0037】従来の方法では、ウエハWをサセプタ32
に載置してからチャンバー内にガスを導入して予備加熱
処理を行っていたが、ウエハWが急激に加熱されること
から、300mmウエハの場合には反りが発生する。こ
れに対し、本実施形態では、最初にサセプタ32上に突
出したウエハ支持ピン69上にウエハWを載置した状態
でチャンバー31内にNガスを導入して第1の予備加
熱処理(STEP6)を行うので、急激には加熱され
ず、ある程度加熱されてからサセプタ32上での第2の
加熱処理が行われるので、ウエハWに及ぼされる熱応力
が緩和され、ウエハWが300mmと大型のものであっ
ても反りの発生を防止することができる。
In the conventional method, the wafer W is placed on the susceptor 32.
Although the gas was introduced into the chamber and pre-heat treatment was performed after the wafer W was mounted on the wafer W, the wafer W is rapidly heated, so that a warp occurs in the case of a 300 mm wafer. On the other hand, in the present embodiment, the N 2 gas is introduced into the chamber 31 in a state where the wafer W is first placed on the wafer support pins 69 protruding above the susceptor 32, and the first preliminary heat treatment (STEP 6). ) Is not performed rapidly, but the second heating process on the susceptor 32 is performed after being heated to a certain degree, so that the thermal stress exerted on the wafer W is relaxed, and the wafer W is as large as 300 mm. Even a thing can be prevented from warping.

【0038】また、第1の予備加熱工程が終了後、 S
TEP8のウエハWをサセプタ32上に載置する工程に
先だって、 STEP7でNガスの供給を停止しチャ
ンバー31内を引き切り状態とするので、ウエハWを降
下させる際にガスの抵抗によりウエハWがウエハ支持ピ
ン69上で滑ることが防止される。さらに、 STEP
9において、第2の予備加熱(STEP10)のガス圧
力になるまで、Nガス、NHガスを徐々に流量を上
げてチャンバー31内に導入するので、急激なガス圧の
上昇の影響がウエハWに及ぼされることが回避される。
After completion of the first preheating step, S
Prior to the step of placing the wafer W of the TEP 8 on the susceptor 32, in step 7, the supply of N 2 gas is stopped and the inside of the chamber 31 is cut off, so that when the wafer W is lowered, the wafer W is lowered by the resistance of the gas. Are prevented from slipping on the wafer support pins 69. Furthermore, STEP
In FIG. 9, N 2 gas and NH 3 gas are gradually increased in flow rate and introduced into the chamber 31 until the gas pressure of the second preheating (STEP 10) is reached. It is avoided that W is affected.

【0039】次に、実際に本発明の方法の効果を確認し
た結果について説明する。ここでは、上記第1の予備加
熱工程(STEP6)から第2の予備加熱工程(STE
P10)までのガス流量、ガス圧力、時間を図6に示す
ように設定して行った。すなわち、第1の予備加熱工程
(STEP6)においては、NガスをTiClガス
供給ライン57で1.8L/min、NHガス供給ラ
イン59で1.8L/minの流量で流して10秒間行
い、次いで STEP7から STEP9までを5秒間ず
つ行い、第2の予備加熱工程(STEP10)における
ガス流量をTiClガス供給ライン57で1.8
L/min、NHガス供給ライン59で3.7L/m
inとし、NHガス流量を0.225L/minと
し、圧力を667Paとして30秒間行った。その後、
TiClガスを0.045L/minの流量で追加し
て10秒間プリフロー(STEP11)を行った後、そ
のままのガス流量で35秒間成膜を行った(STEP1
2)。成膜の際の圧力は667Paとした。このように
して大口径ウエハである300mmウエハにTiN膜を
成膜した結果、ウエハの反りは皆無であった。
Next, the result of actually confirming the effect of the method of the present invention will be described. Here, from the first preheating step (STEP 6) to the second preheating step (STE).
The gas flow rate, gas pressure, and time up to P10) were set as shown in FIG. That is, in the first preheating step (STEP 6), N 2 gas is flowed at a flow rate of 1.8 L / min in the TiCl 4 gas supply line 57 and 1.8 L / min in the NH 3 gas supply line 59, and is supplied for 10 seconds. After that, STEP 7 to STEP 9 are performed for 5 seconds each, and the N 2 gas flow rate in the second preheating step (STEP 10) is 1.8 in the TiCl 4 gas supply line 57.
L / min, 3.7 L / m in NH 3 gas supply line 59
In, the NH 3 gas flow rate was 0.225 L / min, and the pressure was 667 Pa for 30 seconds. afterwards,
After TiCl 4 gas was added at a flow rate of 0.045 L / min and pre-flow was performed for 10 seconds (STEP 11), film formation was performed for 35 seconds at the same gas flow rate (STEP 1).
2). The pressure during film formation was 667 Pa. As a result of forming the TiN film on the large-diameter 300 mm wafer in this way, there was no wafer warpage.

【0040】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れることなく種々変形可能である。例えば、上記実施の
形態ではTiN膜を成膜する場合について示したが、本
発明はこれに限らず、加熱して成膜するTi、Al、W
等の他の材料の膜を形成する場合にも有効である。ま
た、上記実施形態では、第1の予備加熱の際にNガス
を用い第2の予備加熱の際にNガスおよびNHを用
いたが、これに限るものではない。さらに、上記実施形
態では第1の予備加熱および第2の予備加熱の際にガス
を導入したが、ガスを供給しなくても一定の効果を得る
ことができる。ただし、ガスを導入した場合のほうが効
果が大きい。さらにまた、上記実施形態では、被処理基
板としては、半導体ウエハに限らず例えば液晶表示装置
(LCD)用基板等の他のものであってもよく、また、
基板上に他の層を形成したものであってもよい。
The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, although the TiN film is formed in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and Ti, Al, W formed by heating may be formed.
It is also effective when forming a film of another material such as. Further, in the above-described embodiment, N 2 gas is used in the first preheating and N 2 gas and NH 3 are used in the second preheating, but the present invention is not limited to this. Furthermore, in the above-described embodiment, the gas is introduced during the first preheating and the second preheating, but a certain effect can be obtained without supplying the gas. However, the effect is greater when gas is introduced. Furthermore, in the above embodiment, the substrate to be processed is not limited to a semiconductor wafer, and may be another substrate such as a liquid crystal display (LCD) substrate.
Other layers may be formed on the substrate.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被処理基板を載置台に載置して行う予備加熱に先だっ
て、処理チャンバー内において載置台の基板支持ピンを
上昇させて被処理基板を該基板支持ピン上に保持した状
態での予備加熱を行うので、被処理基板を加熱されてい
る載置台に即座に載置する場合のように被処理基板が急
激に加熱されることがなく、被処理基板の熱応力が緩和
され、被処理基板が大型であっても反りの発生を防止す
ることができる。
As described above, according to the present invention,
Prior to the preheating performed by placing the substrate to be processed on the mounting table, the substrate supporting pins of the mounting table are raised in the processing chamber to perform the preheating while the substrate to be processed is held on the substrate supporting pins. Therefore, the substrate to be processed is not heated abruptly as in the case where the substrate to be processed is immediately placed on a heated mounting table, the thermal stress of the substrate to be processed is relaxed, and the substrate to be processed is large. Even in this case, the warp can be prevented from occurring.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の方法を実施するTiN成膜装置が搭載
されたマルチチャンバータイプの成膜システムを示す概
略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a multi-chamber type film forming system equipped with a TiN film forming apparatus for carrying out the method of the present invention.

【図2】TiN膜をバリア層に用いた半導体装置のコン
タクトホール部分を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a contact hole portion of a semiconductor device using a TiN film as a barrier layer.

【図3】本発明に係るCVD成膜方法を実施するTiN
成膜装置を示す断面図。
FIG. 3 is a TiN carrying out a CVD film forming method according to the present invention.
Sectional drawing which shows a film-forming apparatus.

【図4】TiN膜を成膜する際の工程を説明するための
フローチャート。
FIG. 4 is a flowchart for explaining a process for forming a TiN film.

【図5】主要な工程におけるチャンバー内の状態を示す
模式図。
FIG. 5 is a schematic view showing a state inside the chamber in main steps.

【図6】本発明の方法の効果を確認した実験における第
1の予備加熱工程から第2の予備加熱工程までのガス流
量、ガス圧力、時間を示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing the gas flow rate, gas pressure, and time from the first preheating step to the second preheating step in the experiment in which the effect of the method of the present invention was confirmed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3,4……TiN成膜装置 31……チャンバー 32……サセプタ 35……ヒーター 40……シャワーヘッド 50……ガス供給機構 69……ウエハ支持ピン W……半導体ウエハ 3,4 ... TiN film forming equipment 31 ... Chamber 32 ... Susceptor 35: heater 40 ... Shower head 50 ... Gas supply mechanism 69 ... Wafer support pin W: Semiconductor wafer

フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 AA03 AA13 BA38 CA04 DA02 FA10 LA15 4M104 BB14 BB30 CC01 DD43 DD44 DD45 FF22 HH20 5F033 HH08 HH18 HH19 HH33 JJ08 JJ18 JJ19 JJ33 KK01 MM05 MM13 NN06 NN07 PP03 PP06 XX00 XX19 Continued front page    F-term (reference) 4K030 AA03 AA13 BA38 CA04 DA02                       FA10 LA15                 4M104 BB14 BB30 CC01 DD43 DD44                       DD45 FF22 HH20                 5F033 HH08 HH18 HH19 HH33 JJ08                       JJ18 JJ19 JJ33 KK01 MM05                       MM13 NN06 NN07 PP03 PP06                       XX00 XX19

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 処理チャンバー内で被処理基板を載置台
に載置し、加熱手段により載置台を介して被処理基板を
加熱しつつ被処理基板にCVDにより薄膜を形成するC
VD成膜方法であって、 処理チャンバー内において、載置台の基板支持ピンを上
昇させて被処理基板を該基板支持ピン上に保持した状態
で、被処理基板に対して前記加熱手段により第1の予備
加熱を行い、次いで前記基板支持ピンを降下させて被処
理基板を前記載置台に載置して被処理基板を予備加熱す
る第2の予備加熱を行い、その後、被処理基板に対して
成膜を行うことを特徴とするCVD成膜方法。
1. A substrate to be processed is placed on a mounting table in a processing chamber, and a thin film is formed on the substrate to be processed by CVD while heating the substrate to be processed by the heating means via the mounting table.
A VD film forming method, wherein a substrate supporting pin of a mounting table is raised in a processing chamber to hold the substrate to be processed on the substrate supporting pin, and the first substrate is heated by the heating unit. Second preheating for lowering the substrate support pins to place the substrate to be processed on the mounting table and preheating the substrate to be processed, and thereafter to the substrate to be processed. A CVD film forming method characterized by forming a film.
【請求項2】 前記第1の予備加熱および第2の予備加
熱は、チャンバー内にガスを導入しながら行われること
を特徴とする請求項1に記載のCVD成膜方法。
2. The CVD film forming method according to claim 1, wherein the first preheating and the second preheating are performed while introducing gas into the chamber.
【請求項3】 処理チャンバー内で被処理基板を載置台
に載置し、加熱手段により載置台を介して被処理基板を
加熱しつつ被処理基板にCVDにより薄膜を形成するC
VD成膜方法であって、 被処理基板をチャンバー内に搬入し、載置台の基板支持
ピンを上昇させてその上に被処理基板を受け取る工程
と、 前記基板支持ピン上に被処理基板を保持した状態で前記
加熱手段で前記載置台を加熱しつつ真空排気されている
前記チャンバー内にガスを導入して第1の予備加熱処理
を行う工程と、 前記チャンバー内を真空排気した状態でガスの導入を停
止し、前記基板支持ピンを下降させて被処理基板を前記
載置台に載置する工程と、 被処理基板を前記載置台に載置した状態で前記チャンバ
ー内にガスを導入して第2の予備加熱を行う工程と、 その後、被処理基板に対して成膜を行う工程とを具備す
ることを特徴とするCVD成膜方法。
3. A substrate to be processed is placed on a mounting table in a processing chamber, and a thin film is formed on the substrate to be processed by CVD while heating the processing substrate via the mounting table by a heating means.
A VD film forming method, comprising: loading a substrate to be processed into a chamber, raising a substrate support pin of a mounting table to receive the substrate to be processed, and holding the substrate to be processed on the substrate support pin. In the state where the heating means is used to heat the mounting table, a step of introducing gas into the chamber that is evacuated and performing a first preliminary heating process; Stopping the introduction, lowering the substrate support pins to place the substrate to be processed on the mounting table, and introducing a gas into the chamber while the substrate to be processed is mounted on the mounting table. 2. A CVD film forming method comprising: a step of performing preheating 2 and a step of forming a film on a substrate to be processed thereafter.
【請求項4】 前記第2の予備加熱を行う工程に先だっ
て、被処理基板を前記載置台に載置した状態でチャンバ
ー内のガス圧を徐々に上昇させる工程をさらに具備する
ことを特徴とする請求項3に記載のCVD成膜方法。
4. The method further comprising the step of gradually increasing the gas pressure in the chamber while the substrate to be processed is placed on the mounting table prior to the step of performing the second preheating. The CVD film forming method according to claim 3.
【請求項5】 処理チャンバー内で被処理基板を載置台
に載置し、前記載置台に設けられた加熱手段により被処
理基板を加熱しつつ被処理基板にCVDによりTiN薄
膜を形成するCVD成膜方法であって、 被処理基板をチャンバー内に搬入し、載置台の基板支持
ピンを上昇させてその上に被処理基板を受け取る工程
と、 前記基板支持ピン上に被処理基板を保持した状態で前記
加熱手段により前記載置台を加熱しつつ真空排気されて
いる前記チャンバー内に不活性ガスを導入して第1の予
備加熱処理を行う工程と、 前記チャンバー内を真空排気した状態で不活性ガスの導
入を停止し、前記基板支持ピンを下降させて被処理基板
を前記載置台に載置する工程と、 被処理基板を前記載置台に載置した状態で前記チャンバ
ー内に不活性ガスおよび窒素を含有する反応ガスを導入
して第2の予備加熱を行う工程と、 その後、チャンバー内にさらにTiを含有する反応ガス
を導入して被処理基板上にTiNを成膜する工程とを具
備することを特徴とするCVD成膜方法。
5. A CVD method in which a substrate to be processed is placed on a mounting table in a processing chamber, and a TiN thin film is formed on the substrate to be processed by CVD while heating the substrate to be processed by a heating means provided on the mounting table. In the film method, the step of loading the substrate to be processed into the chamber, raising the substrate support pins of the mounting table to receive the substrate to be processed thereon, and the state of holding the substrate to be processed on the substrate support pins. And a step of introducing an inert gas into the chamber that is being evacuated while heating the mounting table by the heating means to perform a first preheating treatment; and being inert while the chamber is evacuated. Stopping the introduction of gas, lowering the substrate support pin to place the substrate to be processed on the mounting table, and an inert gas in the chamber while the substrate to be processed is mounted on the mounting table. A step of introducing a reaction gas containing an element to carry out a second preliminary heating; and a step of introducing a reaction gas further containing Ti into the chamber to form a TiN film on the substrate to be processed. A CVD film forming method comprising:
【請求項6】 前記第2の予備加熱を行う工程に先だっ
て、被処理基板を前記載置台に載置した状態でチャンバ
ー内へ不活性ガスおよび窒素を、ガス圧が徐々に上昇す
るようにして導入する工程をさらに具備することを特徴
とする請求項5に記載のCVD成膜方法。
6. Prior to the step of performing the second preheating, an inert gas and nitrogen are introduced into the chamber while the substrate to be processed is placed on the placing table so that the gas pressure gradually rises. The CVD film forming method according to claim 5, further comprising a step of introducing.
JP2001264502A 2001-08-31 2001-08-31 CVD film forming method Expired - Lifetime JP4738671B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001264502A JP4738671B2 (en) 2001-08-31 2001-08-31 CVD film forming method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001264502A JP4738671B2 (en) 2001-08-31 2001-08-31 CVD film forming method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003077863A true JP2003077863A (en) 2003-03-14
JP4738671B2 JP4738671B2 (en) 2011-08-03

Family

ID=19091089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001264502A Expired - Lifetime JP4738671B2 (en) 2001-08-31 2001-08-31 CVD film forming method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4738671B2 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005191290A (en) * 2003-12-25 2005-07-14 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc Method for manufacturing semiconductor device
US8076252B2 (en) * 2005-07-28 2011-12-13 Tokyo Electron Limited Substrate processing method and substrate processing apparatus
CN104217982A (en) * 2014-08-15 2014-12-17 上海华力微电子有限公司 Preheating system for reaction gas of machine in fast thermal processes
KR101496674B1 (en) * 2013-09-02 2015-02-27 주식회사 엘지실트론 Apparatus and method for manufacturing semiconductor
WO2016117840A1 (en) * 2015-01-22 2016-07-28 주식회사 엘지실트론 Method for preparing restart of reactor for epitaxial growth on wafer
WO2016117839A1 (en) * 2015-01-22 2016-07-28 주식회사 엘지실트론 Method of preparing for re-operation of reactor for growing epitaxial wafer
JP2019169662A (en) * 2018-03-26 2019-10-03 株式会社Kokusai Electric Method of manufacturing semiconductor device, program and substrate processing device
JP2019210522A (en) * 2018-06-05 2019-12-12 東京エレクトロン株式会社 Film deposition method and film deposition apparatus
CN114086158A (en) * 2021-11-29 2022-02-25 重庆忽米网络科技有限公司 Wafer deposition processing method for CVD equipment
WO2022168678A1 (en) * 2021-02-08 2022-08-11 東京エレクトロン株式会社 Substrate treatment method and substrate treatment device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0353076A (en) * 1989-07-17 1991-03-07 Fuji Electric Co Ltd Mechanism for controlling heating of semiconductor substrate for cvd device
JPH09289203A (en) * 1996-04-19 1997-11-04 Sony Corp Method of forming film
JPH1112738A (en) * 1997-06-23 1999-01-19 Tokyo Electron Ltd Cvd film forming method
JPH11200035A (en) * 1998-01-19 1999-07-27 Anelva Corp Sputtering-chemical vapor deposition composite device
JP2002302771A (en) * 2001-04-06 2002-10-18 Hitachi Kokusai Electric Inc Semiconductor device manufacturing method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0353076A (en) * 1989-07-17 1991-03-07 Fuji Electric Co Ltd Mechanism for controlling heating of semiconductor substrate for cvd device
JPH09289203A (en) * 1996-04-19 1997-11-04 Sony Corp Method of forming film
JPH1112738A (en) * 1997-06-23 1999-01-19 Tokyo Electron Ltd Cvd film forming method
JPH11200035A (en) * 1998-01-19 1999-07-27 Anelva Corp Sputtering-chemical vapor deposition composite device
JP2002302771A (en) * 2001-04-06 2002-10-18 Hitachi Kokusai Electric Inc Semiconductor device manufacturing method

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005191290A (en) * 2003-12-25 2005-07-14 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc Method for manufacturing semiconductor device
US8076252B2 (en) * 2005-07-28 2011-12-13 Tokyo Electron Limited Substrate processing method and substrate processing apparatus
KR101496674B1 (en) * 2013-09-02 2015-02-27 주식회사 엘지실트론 Apparatus and method for manufacturing semiconductor
CN104217982A (en) * 2014-08-15 2014-12-17 上海华力微电子有限公司 Preheating system for reaction gas of machine in fast thermal processes
WO2016117840A1 (en) * 2015-01-22 2016-07-28 주식회사 엘지실트론 Method for preparing restart of reactor for epitaxial growth on wafer
WO2016117839A1 (en) * 2015-01-22 2016-07-28 주식회사 엘지실트론 Method of preparing for re-operation of reactor for growing epitaxial wafer
JP2019169662A (en) * 2018-03-26 2019-10-03 株式会社Kokusai Electric Method of manufacturing semiconductor device, program and substrate processing device
JP2019210522A (en) * 2018-06-05 2019-12-12 東京エレクトロン株式会社 Film deposition method and film deposition apparatus
KR20190138587A (en) * 2018-06-05 2019-12-13 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Film-forming method and film-forming apparatus
KR102214217B1 (en) * 2018-06-05 2021-02-08 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Film-forming method and film-forming apparatus
JP7018825B2 (en) 2018-06-05 2022-02-14 東京エレクトロン株式会社 Film formation method and film formation equipment
WO2022168678A1 (en) * 2021-02-08 2022-08-11 東京エレクトロン株式会社 Substrate treatment method and substrate treatment device
KR20230134596A (en) 2021-02-08 2023-09-21 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Substrate processing method, substrate processing device
CN114086158A (en) * 2021-11-29 2022-02-25 重庆忽米网络科技有限公司 Wafer deposition processing method for CVD equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP4738671B2 (en) 2011-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6270575B2 (en) Reaction tube, substrate processing apparatus, and semiconductor device manufacturing method
US7737005B2 (en) Method for forming Ti film and TiN film, contact structure, computer readable storing medium and computer program
CN106997859B (en) Substrate processing apparatus and method for manufacturing semiconductor device
JP5950892B2 (en) Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method, and program
US20100240216A1 (en) Film formation method and apparatus utilizing plasma cvd
US20060231032A1 (en) Film-forming method and apparatus using plasma CVD
JP2020002452A (en) Method and system for selectively forming film
TW200823617A (en) Substrate processing apparatus, program, recording medium and conditioning necessity determining method
KR100885834B1 (en) Deposition of titanium nitride film
TWI808380B (en) Substrate processing apparatus, manufacturing method and program of semiconductor device
KR20090067187A (en) Ti film forming method and storage medium
JP3667038B2 (en) CVD film forming method
JP2003077863A (en) Method of forming cvd film
JP2010065309A (en) Film forming method of ti type film and storage medium thereof
JP2011058031A (en) Method for producing semiconductor device and substrate treatment apparatus
WO2004042112A1 (en) Cvd method using metal carbonyl gas
JP4429695B2 (en) Film forming method and film forming system
JP2003221671A (en) Gas treatment method
WO2004070079A1 (en) Semiconductor processing method for processing substrate to be processed and its apparatus
JP4114746B2 (en) Deposition method
JP4105120B2 (en) Deposition method
JP4931902B2 (en) Processing method and processing system
JP4591877B2 (en) Processing method and processing system
JP4157508B2 (en) CVD film forming method
JP2010080737A (en) Method of manufacturing semiconductor device, and substrate treatment apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080414

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100907

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101005

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101202

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110426

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110427

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4738671

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140513

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term