JP2003221671A - Gas treatment method - Google Patents

Gas treatment method

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JP2003221671A
JP2003221671A JP2002020900A JP2002020900A JP2003221671A JP 2003221671 A JP2003221671 A JP 2003221671A JP 2002020900 A JP2002020900 A JP 2002020900A JP 2002020900 A JP2002020900 A JP 2002020900A JP 2003221671 A JP2003221671 A JP 2003221671A
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Japan
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gas
chamber
wafer
substrate
film forming
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Japanese (ja)
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Masashi Murakami
誠志 村上
Hiroaki Yokoi
裕明 横井
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Tokyo Electron Ltd
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Tokyo Electron Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas treatment method capable of reducing a metal contamination. <P>SOLUTION: This gas treatment method comprises a step of precoating a metallic film (STEP 3) on the surface of an inner wall of a chamber for accommodating a substrate to be treated and of a member in the chamber, while feeding a halogen-containing gas into the chamber, in the absent state of the substrate, a subsequent step of oxidizing the metal halide (STEP 7) present in the chamber, with an oxygen-containing gas introduced into the chamber, and a subsequent step of forming a thin film (STEP 12) on the substrate while feeding the halogen-containing gas, after carrying the substrate into the chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理基板にハロゲンガスを含む処理ガスを供給して成
膜処理等のガス処理を施すガス処理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas processing method for supplying a processing gas containing a halogen gas to a substrate to be processed such as a semiconductor wafer to perform gas processing such as film forming processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
被処理基板である半導体ウエハ(以下、単にウエハと記
す)に成膜処理、エッチング処理等の種々のガス処理が
施される。このようなガス処理は、ウエハをチャンバー
内に収容し、チャンバー内を減圧しつつCl、F等のハ
ロゲンを含む処理ガスを供給することにより行われる。
例えばTi,TiN,W等のCVD成膜処理では、ウエ
ハを例えば700℃程度まで加熱し、必要に応じて処理
ガスをプラズマ化し、所定の減圧下で成膜ガスとしての
ハロゲン含有ガスと還元ガス等をチャンバー内に導入し
て成膜処理が行われる。また、このような成膜処理にお
いては、チャンバー内へのウエハ搬入に先だって、同様
のハロゲン含有ガス等をチャンバー内に導入してチャン
バー内壁およびチャンバー内部材に成膜物質と同様の物
質をプリコートするプリコート処理が行われる。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process,
A semiconductor wafer (hereinafter, simply referred to as a wafer) which is a substrate to be processed is subjected to various gas treatments such as film forming treatment and etching treatment. Such gas processing is performed by housing the wafer in a chamber and supplying a processing gas containing halogen such as Cl and F while reducing the pressure in the chamber.
For example, in a CVD film forming process of Ti, TiN, W, etc., a wafer is heated to, for example, about 700 ° C., a process gas is made into plasma as necessary, and a halogen-containing gas and a reducing gas as a film forming gas are formed under a predetermined reduced pressure. Etc. are introduced into the chamber to perform a film forming process. Further, in such a film forming process, prior to carrying the wafer into the chamber, a similar halogen-containing gas or the like is introduced into the chamber to pre-coat the chamber inner wall and the chamber inner member with the same substance as the film forming substance. A precoat process is performed.

【0003】ところが、このようなハロゲン含有ガスを
用いたガス処理では、チャンバーの内壁やチャンバー内
に設けられたシャワーヘッド等の部材を構成するAl合
金(例えばJIS A 5052)やステンレス鋼の構
成成分であるAl,Fe,Cu等がガス処理により副産
するHClやHF等のハロゲン化水素と反応し、これら
の金属ハロゲン化物が生成する。そして、このような金
属ハロゲン化物は減圧に保持されたチャンバー内では容
易に気化し、チャンバー内に拡散することによりチャン
バー内でパーティクルとなり、ウエハ上でメタルコンタ
ミネーションとなってしまうという問題がある。
However, in the gas treatment using such a halogen-containing gas, the constituent components of the Al alloy (for example, JIS A 5052) and the stainless steel constituting the inner wall of the chamber and the members such as the shower head provided in the chamber. Al, Fe, Cu or the like reacts with hydrogen halide such as HCl or HF produced as a by-product of the gas treatment, and these metal halides are produced. Further, there is a problem that such a metal halide is easily vaporized in the chamber kept under reduced pressure and diffused in the chamber to become particles in the chamber, resulting in metal contamination on the wafer.

【0004】このようなメタルコンタミネーションはウ
エハのコンタクトホール底部に形成されたSi拡散層に
混入してSi中を容易に拡散し、耐電圧やオーミック性
等のトランジスタ特性を劣化させるおそれがある。
Such metal contamination mixes with the Si diffusion layer formed at the bottom of the contact hole of the wafer and easily diffuses in Si, possibly deteriorating the transistor characteristics such as withstand voltage and ohmic resistance.

【0005】近時、ウエハ上に形成されるパターンの微
細化が進んでおり、従来はφ0.25μmであったコン
タクトホールはφ0.15〜0.13μmまで微細化さ
れ、150nm程度であったSi拡散層も100〜80
nmまで微細化されている。このようにSi拡散層の深
さが浅い接合(シャロージャンクション)が使用される
につれて、上述したメタルコンタミネーションによるト
ランジスタ特性の劣化が顕著になってきており、メタル
コンタミネーションの低減化の要求が益々強くなってい
る。このようなメタルコンタミネーションの低減化は、
特に、CVDによるメタル成膜において極めて重要であ
る。
Recently, the pattern formed on the wafer has been miniaturized, and the contact hole, which was conventionally φ0.25 μm, is miniaturized to φ0.15 to 0.13 μm, and the size of Si is about 150 nm. Diffusion layer is 100-80
It is miniaturized to nm. As described above, as the junction (shallow junction) having a shallow Si diffusion layer is used, the deterioration of the transistor characteristics due to the above-mentioned metal contamination becomes remarkable, and the demand for the reduction of metal contamination is increasing more and more. It's getting stronger. The reduction of such metal contamination is
In particular, it is extremely important in metal film formation by CVD.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑みてなされたものであって、メタルコンタミネーシ
ョンを低減することができるガス処理方法を提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a gas treatment method capable of reducing metal contamination.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、被処理基板が収容されたチャンバー内に
ハロゲン元素を含むガスを供給して被処理基板にガス処
理を施す工程と、前記チャンバー内に被処理基板が存在
していない状態で、前記チャンバー内に酸素を含有する
ガスを導入し、チャンバー内に存在する金属ハロゲン化
物を酸化させる工程とを具備することを特徴とするガス
処理方法を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention comprises a step of supplying a gas containing a halogen element into a chamber containing a substrate to be processed and subjecting the substrate to gas treatment. A step of introducing a gas containing oxygen into the chamber to oxidize a metal halide present in the chamber while the substrate to be processed is not present in the chamber. A gas treatment method is provided.

【0008】この場合に、ガス処理を施す工程は、被処
理基板を加熱しつつ行うか、および/または、処理ガス
をプラズマ化して行うことができる。また、本発明のガ
ス処理は、成膜処理に適用することが好適であり、この
ような成膜処理としてはTi,TiNおよびWの成膜を
挙げることができる。
In this case, the step of performing the gas treatment can be performed while heating the substrate to be treated and / or by converting the treatment gas into plasma. Further, the gas treatment of the present invention is preferably applied to a film forming treatment, and examples of such a film forming treatment include Ti, TiN and W film forming.

【0009】また、本発明は、被処理基板を収容するた
めのチャンバー内に被処理基板が存在しない状態でハロ
ゲン元素を含むガスを供給して、チャンバー内壁および
チャンバー内部材の表面に所定の膜をプリコートする工
程と、次いで、前記チャンバー内に酸素を含有するガス
を導入し、チャンバー内に存在する金属ハロゲン化物を
酸化させる工程と、次いで、前記チャンバー内に被処理
基板を搬入し、前記ハロゲン元素を含むガスを供給して
被処理基板上に薄膜を形成する工程とを具備することを
特徴とするガス処理方法を提供する。
Further, according to the present invention, a gas containing a halogen element is supplied into a chamber for accommodating a substrate to be processed in a state where the substrate to be processed is not present, and a predetermined film is formed on the inner wall of the chamber and the surfaces of the members in the chamber. And a step of introducing a gas containing oxygen into the chamber to oxidize a metal halide present in the chamber, and then carrying in a substrate to be processed into the chamber, And a step of supplying a gas containing an element to form a thin film on the substrate to be processed.

【0010】本発明によれば、チャンバー内に被処理基
板が存在していない状態で、チャンバー内に酸素を含有
するガスを導入し、チャンバー内に存在する金属ハロゲ
ン化物を酸化させて金属酸化物とするので、その後に被
処理基板に対して成膜処理等のガス処理を施す際に、チ
ャンバー内の気化しやすい金属ハロゲン化物を少ない状
態とすることができ、チャンバー内のパーティクルひい
ては被処理基板上のメタルコンタミネーションを低減す
ることができる。
According to the present invention, a gas containing oxygen is introduced into the chamber to oxidize the metal halide existing in the chamber while the substrate to be processed is not present in the chamber. Therefore, when a gas treatment such as a film formation process is subsequently performed on the substrate to be processed, it is possible to reduce the amount of easily vaporized metal halides in the chamber, and it is possible to reduce the particles in the chamber and thus the substrate to be processed. The metal contamination above can be reduced.

【0011】[0011]

【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
方法の一実施形態であるTiN成膜処理を実施するTi
N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 shows a TiN film forming process according to an embodiment of the present invention.
It is a schematic block diagram which shows the multi-chamber type film-forming system in which the N film-forming apparatus was mounted.

【0012】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.

【0013】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 the respective sides of the wafer transfer chamber 5 through gate valves 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.

【0014】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, 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.

【0015】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 the 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.

【0016】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.

【0017】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、そのロードロック室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
ック室内のウエハW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2
2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2
2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 from any one of the FOUPs F by the wafer transfer device 16 in the wafer loading / unloading chamber 8 held in the atmospheric clean air atmosphere. 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 chamber is evacuated, and the wafer transfer device 12 in the wafer transfer chamber 5 takes out the wafer W from the load lock chamber. W 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. . Wafer W after film formation
Is carried into either of the load lock chambers 6 and 7 by the wafer transfer device 12 and the inside of the load lock chamber is returned to atmospheric pressure, and then the wafer W in the load lock chamber is taken out by the wafer transfer device 16 in the wafer loading / unloading chamber 8. It is housed in one of the hoops F. Such an operation is performed on one lot of wafers W, and one set of processing is completed. By such a film forming process, as shown in FIG. 2, the contact hole 2 reaching the impurity diffusion region 20 a formed in the interlayer insulating film 21.
In FIG. 2, a Ti film 23 as a contact layer and a TiN film 24 as a barrier layer are formed. After that, another device is used to form a film of Al, W, etc., and the contact hole 2
2 is embedded and a wiring layer is formed.

【0018】次に、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TiN成
膜装置3と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、アルミニウムか
らなり、気密に構成された略円筒状のチャンバー31を
有している。チャンバー31はAlまたはスレンレス鋼
で構成されており、チャンバー31の中には、被処理基
板であるウエハ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3
5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、このよ
うにサセプタ32をセラミックスとした場合には、セラ
ミックスヒーターが構成される。
Next, the TiN film forming apparatus 3 will be described. As described above, the TiN film forming apparatus 4 also has the same configuration as the TiN film forming apparatus 3. FIG. 3 is a sectional view showing a TiN film forming apparatus for carrying out the CVD film forming method according to the present invention. The TiN film forming apparatus 3 is made of aluminum and has a substantially cylindrical chamber 31 which is hermetically sealed. The chamber 31 is made of Al or stainless steel, and the chamber 31 includes a susceptor 32 for horizontally supporting a wafer W as a substrate to be processed.
Are arranged in a state of being supported by a cylindrical support member 33 provided in the lower part of the center thereof. A guide ring 34 for guiding the wafer W is provided on the outer edge of the susceptor 32.
Is provided. In addition, the susceptor 32 has a heater 3
5, the heater 35 heats the wafer W, which is the substrate to be processed, to a predetermined temperature by being supplied with power from the heater power supply 36. The susceptor 32 can be made of ceramics such as AlN. When the susceptor 32 is made of ceramics in this way, a ceramic heater is formed.

【0019】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、いずれもアルミニウムから
なる、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4
2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40bにはガス通路45が
形成されており、上記ガス通路43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4
6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41,42は、ガス供給機構5
0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, an intermediate block body 40b, each of which is made of aluminum.
It is composed of a lower block body 40c. Then, the lower block body 40c has discharge holes 47 and 48 for discharging gas.
And are formed alternately. A first gas inlet 41 and a second gas inlet 4 are provided on the upper surface of the upper block body 40a.
2 are formed. In the upper block body 40a, a large number of gas passages 43 are branched from the first gas inlet 41. Gas passages 45 are formed in the middle block body 40b, and the gas passages 43 communicate with these gas passages 45 through horizontally extending communication passages 43a.
Further, the gas passage 45 communicates with the discharge hole 47 of the lower block body 40c. In addition, in the upper block body 40a, a large number of gas passages 44 are provided from the second gas inlet 42.
Is branched. The gas passage 4 is provided in the middle block body 40b.
6 are formed, and the gas passage 44 communicates 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 is connected to the lower block body 40c.
Of the discharge holes 48. And the first
The second gas inlets 41 and 42 are connected to the gas supply mechanism 5
It is connected to zero gas lines.

【0020】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、Oガスを供給す
るOガス供給源56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57が、T
iClガス供給源52にはTiClガス供給ライン
58が、第1のNガス供給源53には第1のNガス
供給ライン59が、NHガス供給源54にはNH
ス供給ライン60が、第2のNガス供給源53には第
2のNガス供給ライン60aが、Oガス供給源56
には酸素含有ガス供給ライン60b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58が接続されており、この
TiClガス供給ライン58にはClFガス供給源
51から延びるClFガス供給ライン57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59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60が接続されており、このNHガス供給
ライン60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60a、Oガス供給源56か
ら延びる酸素含有ガス供給ライン60b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5
3からのNガスとともにTiClガス供給ライン5
8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、NH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60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44,46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、Ti
ClガスとNHガスとが全く独立してチャンバー3
1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 gasThreeGas supply source 54, OTwoSupply gas
OTwoIt has a gas supply source 56. And ClFThree
ClF is used as the gas supply source 51.ThreeThe gas supply line 57 is T
iClFourTiCl is used as the gas supply source 52.FourGas supply line
58 is the first NTwoThe gas supply source 53 has a first NTwogas
Supply line 59 is NHThreeNH for the gas supply source 54ThreeMoth
Supply line 60 is the second NTwoThe gas source 53 has a
2 NTwoGas supply line 60a is OTwoGas supply source 56
An oxygen-containing gas supply line 60b is connected to each
Has been. And each gas supply line has a mass flow
Between the controller 62 and the mass flow controller 62
Therefore, two valves 61 are provided. The first moth
TiCl in the gas inlet 41 FourExtending from gas source 52
TiClFourThe gas supply line 58 is connected to this
TiClFourClF in the gas supply line 58ThreeGas supply
ClF extending from 51ThreeGas supply line 57 and first
NTwoFirst N extending from gas source 53TwoGas supply
The in 59 is connected. In addition, the second gas introduction
NH in the mouth 42ThreeNH extending from gas source 54Threegas
The supply line 60 is connected to this NHThreeGas supply
The second N on line 60TwoNo. extending from gas source 55
2 N TwoGas supply line 60a, OTwoGas source 56
The oxygen-containing gas supply line 60b extending from the
It Therefore, during the process, TiClFourGas supply
TiCl from source 52FourGas is the first NTwoGas supply source 5
N from 3TwoTiCl with gasFourGas supply line 5
The first gas inlet 41 of the shower head 40 through
To the inside of the shower head 40 from the gas passages 43, 45
Through the discharge hole 47 into the chamber 31.
One, NHThreeNH from gas source 54ThreeGas is the second N
TwoN from gas source 55TwoNH with gasThreeGas supply
The second of the shower head 40 is supplied via the gas supply line 60.
From the gas inlet 42 to the inside of the shower head 40,
Inside the chamber 31 from the discharge hole 48 through the passages 44 and 46
Is discharged to. That is, the shower head 40 is made of Ti
ClFourGas and NHThreeChamber 3 completely independent of gas
It is a matrix type that is supplied in 1.
These are mixed after ejection and a reaction occurs.

【0021】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.

【0022】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67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 67 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.

【0023】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 (only two are shown) wafer support pins 69 for supporting and raising and lowering the wafer W so as to project from and retract into 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.

【0024】チャンバー31の側壁には、ウエハ搬送室
5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。
On the side wall of the chamber 31, a loading / unloading port 72 for loading / unloading the wafer W to / from the wafer transfer chamber 5.
And a gate valve 73 that opens and closes the loading / unloading port 72.

【0025】次に、このようなTiN成膜装置3により
TiN膜を成膜するプロセスについて図4のフローチャ
ートを参照しながら説明する。まず、チャンバー31内
にウエハWが存在しない状態で、排気装置68によりチ
ャンバー31内を引き切り状態とし、第1および第2の
ガス供給源53および55からNガスをシャワー
ヘッド40を介してチャンバー31内に導入しつつ、ヒ
ーター35によりチャンバー31内を予備加熱する(S
TEP1)。温度が安定した時点で、第1のNガス供
給源53、NHガス供給源54およびTiClガス
供給源52からそれぞれNガス、NHガスおよびT
iClガスをシャワーヘッド40を介して所定流量で
導入し、チャンバー内圧力を所定値に維持しつつプリフ
ローを行う(STEP2)。そして、ガス流量および圧
力を同じに保ったまま、ヒーター35による加熱により
チャンバー31内壁およびシャワーヘッド40等のチャ
ンバー内部材にTiN膜をプリコートする(STEP
3)。
Next, the process of forming a TiN film by the TiN film forming apparatus 3 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in a state in which no wafer W is present in the chamber 31, a state-away pulling the inside of the chamber 31 by the exhaust device 68, the shower head 40 the N 2 gas from the first and second N 2 gas supply source 53 and 55 While being introduced into the chamber 31 via the heater 35, the inside of the chamber 31 is preheated by the heater 35 (S
TEP1). When the temperature becomes stable, N 2 gas, NH 3 gas, and T 3 gas are supplied from the first N 2 gas supply source 53, NH 3 gas supply source 54, and TiCl 4 gas supply source 52, respectively.
iCl 4 gas is introduced at a predetermined flow rate through the shower head 40, and pre-flow is performed while maintaining the chamber internal pressure at a predetermined value (STEP 2). Then, while maintaining the same gas flow rate and pressure, the TiN film is pre-coated on the inner wall of the chamber 31 and the chamber inner members such as the shower head 40 by heating with the heater 35 (STEP).
3).

【0026】プリコート処理が終了後、NHガスおよ
びTiClガスを停止し、第1および第2のNガス
供給源53および55からNガスをパージガスとして
チャンバー31内に供給してチャンバー31内のパージ
を行い(STEP4)、その後、NガスおよびNH
ガスを流し、成膜したTiN薄膜の表面のナイトライド
処理を行う(STEP5)。この際のNガスの供給
は、第1および第2のN ガス供給源53および55の
いずれかから供給してもよいし、これらの両方から供給
してもよい。なお、このナイトライド処理は、必要に応
じて行われる。
After completion of the precoat process, NHThreeGas and
And TiClFourTurn off the gas, the first and second NTwogas
Source 53 and 55 to NTwoGas as purge gas
Supply into the chamber 31 and purge inside the chamber 31
(STEP4), then NTwoGas and NHThree
Nitride on the surface of TiN thin film formed by flowing gas
Processing is performed (STEP 5). N at this timeTwoGas supply
Is the first and second N TwoOf gas sources 53 and 55
May be sourced from either or both
You may. In addition, this nitriding process is not necessary.
Will be done.

【0027】ナイトライド処理が終了後、NHガスを
停止し、Nガスをパージガスとしてチャンバー31内
に供給してチャンバー31内のパージを行い(STEP
6)、その後、チャンバー31内にOガス供給源56
からOガスを供給し、第1および第2のNガス供給
源53および55からNガスを供給して、ヒーター3
5の加熱により、チャンバー31の内壁上に生成してい
る金属ハロゲン化物を酸化させる処理を行う(STEP
7)。この際のOガス流量は0.1〜10L/min
の範囲が好ましく、Nガスの流量は合計で0.1〜1
0L/minの範囲が好ましい。また、OガスとN
ガスの流量比O/Nは、1〜10の範囲であること
が好ましい。さらに、チャンバー内圧力は10〜100
0Paの範囲、サセプタ温度は200〜700℃の範
囲、処理時間は10秒間〜10分間の範囲が好ましい。
After the nitriding process is completed, the NH 3 gas is stopped, and N 2 gas is supplied into the chamber 31 as a purge gas to purge the chamber 31 (STEP).
6) and then the O 2 gas source 56 in the chamber 31
From supplying O 2 gas, by supplying the N 2 gas from the first and second N 2 gas supply source 53 and 55, a heater 3
The heating of 5 oxidizes the metal halide formed on the inner wall of the chamber 31 (STEP).
7). At this time, the O 2 gas flow rate is 0.1 to 10 L / min.
Is preferable, and the total flow rate of N 2 gas is 0.1 to 1
The range of 0 L / min is preferable. In addition, O 2 gas and N 2
The gas flow rate ratio O 2 / N 2 is preferably in the range of 1 to 10. Furthermore, the pressure in the chamber is 10-100.
It is preferable that the range is 0 Pa, the susceptor temperature is 200 to 700 ° C., and the treatment time is 10 seconds to 10 minutes.

【0028】その後、排気装置68によりチャンバー3
1内を急激に真空排気して引き切り状態とし(STEP
8)、ゲートバルブ73を開にして、真空状態のウエハ
搬送室5からウエハ搬送装置12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(STE
P9)。そして、チャンバー31内にNガスを供給し
てウエハWを予備加熱する(STEP10)。温度が安
定した時点で、Nガス、NHガスおよびTiCl
ガスをシャワーヘッド40を介して所定流量で導入し、
チャンバー内圧力を所定値に維持しつつプリフローを行
う(STEP11)。そして、ガス流量および圧力を同
じに保ったまま、ヒーター35によるウエハWの加熱に
よりウエハWにTiN膜を成膜する(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35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〜6
0MHz、好ましくは450kHz〜13.56MHz
の周波数で、200〜1000W、好ましくは200〜
500Wの高周波電力を供給する。このようにプラズマ
を形成する場合には、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400〜600
℃程度である。
After that, the chamber 3 is evacuated by the exhaust device 68.
The inside of 1 is rapidly evacuated to a fully cut state (STEP
8) The gate valve 73 is opened, and the wafer W is loaded into the chamber 31 from the vacuumed wafer transport chamber 5 by the wafer transport device 12 through the loading / unloading port 72 (STE).
P9). Then, N 2 gas is supplied into the chamber 31 to preheat the wafer W (STEP 10). When the temperature became stable, N 2 gas, NH 3 gas and TiCl 4 were added.
Gas is introduced at a predetermined flow rate through the shower head 40,
Pre-flow is performed while maintaining the chamber internal pressure at a predetermined value (STEP 11). Then, while maintaining the same gas flow rate and pressure, the wafer 35 is heated by the heater 35 to form a TiN film on the wafer W (STEP 12).
In this film forming process, TiN in the range of 5 to 100 nm is used.
A film is deposited. 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, the film thickness is 20 nm
If it is set to, it is carried out for 35 seconds. The heating temperature of the substrate at this time is about 400 to 700 ° C, preferably about 600 ° C. At the time of this film formation, the high frequency power source 64 is not always necessary.
It is not necessary to supply high-frequency power from the above to turn the gas into plasma, but the gas may be turned into plasma by the high-frequency power in order to enhance reactivity. In this case, 450 kHz to 6
0 MHz, preferably 450 kHz to 13.56 MHz
At a frequency of 200 to 1000 W, preferably 200 to 1000 W
Supply high frequency power of 500W. When plasma is formed in this manner, the reactivity of the gas is high, so that the wafer W
Temperature is 300-700 ° C, preferably 400-600
It is about ℃.

【0029】成膜工程終了後、NHガスおよびTiC
ガスを停止し、Nガス供給源53,55から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
行い(STEP13)、その後、NガスおよびNH
ガスを流し、ウエハWに成膜したTiN薄膜の表面のナ
イトライド処理を行う(STEP14)。この際のN
ガスの供給は、第1および第2のNガス供給源53お
よび55のいずれかから供給してもよいし、これらの両
方から供給してもよい。なお、このナイトライド処理
は、必要に応じて行われる。
After the film formation process, NH 3 gas and TiC are added.
The l 4 gas is stopped, N 2 from the N 2 gas supply source 53, 55
Gas is preferably 1 to 10 L as a purge gas
/ Min to purge the chamber 31 (STEP 13), and then N 2 gas and NH 3
A gas is flown to perform a nitride treatment on the surface of the TiN thin film formed on the wafer W (STEP 14). N 2 at this time
The gas may be supplied from either the first and second N 2 gas supply sources 53 and 55, or may be supplied from both of them. In addition, this nitride process is performed as needed.

【0030】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 a 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).

【0031】その後、ゲートバルブ73を開いてウエハ
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Wをブレード14aまたは1
4b上に載せ、ウエハ搬送室5へ搬出する(STEP1
7)。
After that, the gate valve 73 is opened and the blade 14a or 14b of the wafer transfer device 12 is inserted into the chamber 31, and the wafer W is moved to the blade 14a or 1.
4b, and carry it out to the wafer transfer chamber 5 (STEP 1
7).

【0032】このようにして所定枚数、例えば25枚成
膜後、チャンバー31内の温度を300℃程度に低下さ
せて、ClFガス供給源51からClFガスをチャ
ンバー31内供給することによりクリーニング処理が行
われ、引き続き次ロットのウエハの成膜処理に備えて、
上記と同様に予備加熱、プリフロー、プリコート、ハロ
ゲン化金属を酸化させる処理等を実施する。
After a predetermined number of films, for example, 25 films have been formed in this way, the temperature in the chamber 31 is lowered to about 300 ° C., and ClF 3 gas is supplied from the ClF 3 gas supply source 51 into the chamber 31 for cleaning. Processing is performed, and in preparation for the film forming process of the next lot of wafers,
Pre-heating, pre-flow, pre-coating, treatment for oxidizing metal halide and the like are carried out in the same manner as above.

【0033】このような成膜処理においては、TiCl
とNHとを反応させてチャンバー31の内壁および
シャワーヘッド40等のチャンバー内部材にTiNのプ
リコート処理を行い、その後同様にTiClとNH
とを反応させてウエハW上にTiN膜の成膜を行うが、
このTiN生成反応の副生成物としてHClがチャンバ
ー31内に生成する。従来のプロセスでは、このHCl
と、チャンバー31やシャワーヘッド40を構成するA
l材やステンレス鋼材に含まれるAl、Cu、Fe等の
金属元素とが反応してAlCl、CuCl、FeC
、FeCl 等の金属塩化物が生成し、これらの物
質がウエハWの成膜処理中に気化してチャンバー内に拡
散することによりメタルコンタミネーションが多く発生
していた。また、同様に、クリーニング時に金属フッ化
物が生成してメタルコンタミネーションの原因となって
いたとも考えられる。これに対して、本実施形態では、
プリコート後、ウエハWをチャンバー31内に搬入する
前に、チャンバー31内にOガスを供給して上記金属
ハロゲン化物を酸化させ、より安定で蒸発しにくい金属
酸化物とするので、ウエハWの成膜プロセスにおいてチ
ャンバー31内で気化して拡散する金属ハロゲン化物の
量が低減し、これによりメタルコンタミネーションの量
を低減することができる。
In such a film forming process, TiCl
FourAnd NHThreeTo react with the inner wall of the chamber 31 and
A TiN plug is used for the chamber inner member such as the shower head 40.
Recoating is performed, and then TiClFourAnd NHThree
To react with and form a TiN film on the wafer W.
HCl as a by-product of this TiN production reaction
-Created within 31. In the conventional process, this HCl
And A constituting the chamber 31 and the shower head 40
Al, Cu, Fe, etc. contained in l-materials and stainless steel materials
AlCl reacts with metallic elementsThree, CuClTwo, FeC
lTwo, FeCl ThreeMetal chlorides such as
The quality is vaporized during the film formation process of the wafer W and spreads inside the chamber.
A lot of metal contamination occurs due to scattering
Was. Similarly, during cleaning, metal fluoride is used.
Things are generated and cause metal contamination.
It is also possible that On the other hand, in the present embodiment,
After precoating, the wafer W is loaded into the chamber 31.
Before the O inside the chamber 31TwoSupplying gas to the above metal
A metal that oxidizes halides and is more stable and less likely to evaporate
Since it is an oxide, it is not suitable for the wafer W film formation process.
Of metal halides that vaporize and diffuse in chamber 31
Volume, which reduces the amount of metal contamination
Can be reduced.

【0034】このような金属ハロゲン化物の酸化処理を
プリコート時や成膜時に行うと成膜ガスであるTiCl
が酸化されてTiOが生成してしまい、クリーニン
グ時に行うとClFからHClやHFが生成してしま
うため、いずれも好ましくない。このため本実施形態で
は、プリコート時、成膜時およびクリーニング時を避け
てチャンバー31内にウエハWが存在しない状態でハロ
ゲン化金属を酸化させる処理を行う。これにより、上記
不都合を生じることなく、かつ、ウエハWに悪影響を及
ぼすことがなくメタルコンタミネーションを低減するこ
とができる。なお、このようなプロセスを繰り返すとチ
ャンバー31の内壁等に金属酸化物が蓄積するが、これ
は定期清掃時等に除去すればよい。
When such a metal halide oxidation treatment is performed during precoating or film formation, TiCl, which is a film forming gas, is used.
4 is oxidized to produce TiO 2 , and HCl or HF is produced from ClF 3 if it is carried out during cleaning. Therefore, in the present embodiment, a process of oxidizing the metal halide is performed in a state where the wafer W does not exist in the chamber 31, avoiding precoating, film formation, and cleaning. As a result, the metal contamination can be reduced without causing the inconvenience and without adversely affecting the wafer W. It should be noted that when such a process is repeated, metal oxides accumulate on the inner wall of the chamber 31 or the like, which can be removed during periodic cleaning or the like.

【0035】次に、本発明の効果を確認するために行っ
た実験の結果を示す。ここでは、上記STEP1の予備
加熱工程を、第1および第2のNガス供給源53およ
び55からNガスを0.5L/minずつ流しながら
サセプタ温度を680℃にしてチャンバー31内の温度
が安定するまで3600秒間行い、次いで、第1のN
ガス供給源53、NHガス供給源54およびTiCl
ガス供給源52からNガス、NHガスおよびTi
Clガスをそれぞれ0.05L/min、0.4L/
minおよび0.045L/minの流量で導入し、チ
ャンバー内圧力を40PaとしてSTEP2のプリフロ
ーを10秒間行い、次いでガス流量および圧力を同じに
保ったまま、1080秒間STEP3のプリコート処理
を行った。その後、10秒間STEP4のパージ工程を
行った後、第1および第2のNガス供給源53および
55からNガスを0.05L/minずつ流し、NH
ガス供給源54からNHガスを1L/min流し、
圧力466PaでSTEP5のナイトライド処理を18
0秒間行い、次いで10秒間STEP6のパージ工程を
行った後、STEP7の酸化処理工程を行った。STE
P7の酸化処理工程は、第1および第2のNガス供給
源53および55からNガスを0.45L/minず
つ、Oガス供給源56からOガスを0.05L/m
in流し、圧力を133Pa、サセプタ温度を680℃
にして120秒間行った。
Next, in order to confirm the effects of the present invention,
The result of the experiment is shown. Here, the backup of STEP1 above
The heating step is performed with the first and second NTwoGas supply source 53 and
55 to NTwoWhile flowing gas by 0.5 L / min
The temperature inside the chamber 31 is set to 680 ° C.
For 3600 seconds, then the first N Two
Gas supply source 53, NHThreeGas source 54 and TiCl
FourGas supply source 52 to NTwoGas, NHThreeGas and Ti
ClFourGas 0.05L / min, 0.4L / min
Introduced at a flow rate of min and 0.045 L / min,
The pressure in the chamber is 40 Pa and the preflow of STEP2
For 10 seconds, then use the same gas flow rate and pressure
Pre-coating with STEP3 for 1080 seconds while maintaining
I went. After that, the STEP4 purge step is performed for 10 seconds.
After doing the first and second NTwoGas source 53 and
55 to NTwoFlow gas at 0.05 L / min, NH
ThreeNH from gas supply source 54ThreeFlow gas at 1 L / min,
18 steps of nitriding treatment of STEP5 at pressure 466Pa
Perform the purge step of STEP 6 for 0 seconds and then 10 seconds.
After that, the oxidation treatment step of STEP 7 was performed. STE
The oxidation treatment step of P7 includes the first and second NTwoGas supply
Source 53 and 55 to NTwo0.45 L / min without gas
One, OTwoGas source 56 to OTwoGas 0.05L / m
Flow in, pressure is 133 Pa, susceptor temperature is 680 ° C
For 120 seconds.

【0036】その後、STEP8の真空排気を合計30
秒間行った後、STEP9のウエハ搬入およびSTEP
10のウエハの予備加熱、および上記プリコートの際と
同様のガス流量でSTEP11のプリフローを10秒間
行った後、STEP12の成膜工程を行った。成膜工程
は、1枚につき35秒間で25枚連続して行った。この
際のウエハ1枚毎のメタルコンタミネーションを把握す
るために、ウエハ上でのAlおよびCuの原子数をIC
P質量分析装置によりウエハ1枚毎に把握した。その結
果を図5に示す。一方、比較のため、STEP7の酸化
処理工程を行わない以外は全く同様にした従来の標準的
な方法にて25枚連続成膜した際の、ウエハ1枚毎のA
lおよびCuの原子数を図6に示す。図5および図6に
示すように、酸化処理工程を介在させることにより、メ
タルコンタミネーションの数が減少する傾向にあること
が確認された。
After that, the vacuum evacuation in STEP 8 is totaled 30 times.
After 9 seconds, STEP 9 wafer loading and STEP
The preheating of the wafer 10 and the preflow of STEP 11 were performed for 10 seconds at the same gas flow rate as in the above precoating, and then the film forming step of STEP 12 was performed. The film forming process was continuously performed for 25 sheets for 35 seconds per sheet. In order to understand the metal contamination of each wafer at this time, the number of Al and Cu atoms on the wafer is measured by IC.
Each wafer was grasped by the P mass spectrometer. The result is shown in FIG. On the other hand, for comparison, A of each wafer when 25 continuous films were formed by the same conventional standard method except that the oxidation treatment step of STEP 7 was not performed
The numbers of atoms of l and Cu are shown in FIG. As shown in FIGS. 5 and 6, it was confirmed that the number of metal contamination tends to decrease by interposing the oxidation treatment step.

【0037】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
形態では酸化処理工程の際にOガスを用いたがそれに
限らず、NO、NO、O等、金属ハロゲン化物を
酸化可能な酸素を含有するガスであれば適用可能であ
る。また、上記実施形態では、プリコート後、ウエハ搬
入前に金属ハロゲン化物の酸化処理工程を行ったが、こ
れに限らずチャンバー内にウエハが入っていない時であ
ればよく、成膜処理の前後を問わない。さらに、上記実
施形態ではTiN膜を成膜する場合について示したが、
これに限らず、他の材料の成膜処理に適用することが可
能であり、特にTiNの成膜と同様、一般的にハロゲン
化ガスを用いるTi、Wの成膜に好適である。また、上
記実施の形態ではハロゲン元素としてClを含むガスを
用いる場合について示したが、F等の他のハロゲン元素
を含むガスを用いる処理にも有効である。さらに、上記
実施の形態ではCVD成膜処理について示したが、本発
明は、エッチング処理やアッシング処理等の他のガス処
理に適用することも可能である。さらにまた、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, in the above-described embodiment, O 2 gas was used in the oxidation treatment step, but the present invention is not limited to this, and any gas containing oxygen capable of oxidizing a metal halide, such as NO x , N 2 O, and O 3 , can be used. Applicable. Further, in the above-described embodiment, the metal halide oxidation treatment step is performed after pre-coating and before wafer loading. However, the present invention is not limited to this, and may be performed when the wafer is not in the chamber. It doesn't matter. Furthermore, in the above embodiment, the case where the TiN film is formed has been described.
The present invention is not limited to this, and can be applied to film formation processing of other materials, and is particularly suitable for Ti and W film formation that generally uses a halogenated gas, like TiN film formation. Further, although the case where the gas containing Cl as the halogen element is used has been described in the above embodiment, it is also effective for the treatment using the gas containing other halogen element such as F. Further, although the CVD film forming process is described in the above embodiment, the present invention can be applied to other gas processes such as etching process and ashing process. Furthermore, 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.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
チャンバー内に被処理基板が存在していない状態で、チ
ャンバー内に酸素を含有するガスを導入し、チャンバー
内に存在する金属ハロゲン化物を酸化させて金属酸化物
とするので、その後に被処理基板に対して成膜処理等の
ガス処理を施す際に、チャンバー内の気化しやすい金属
ハロゲン化物を少ない状態とすることができ、チャンバ
ー内のパーティクルひいては被処理基板上のメタルコン
タミネーションを低減することができる。特に、成膜処
理の場合には、このようにメタルコンタミネーションを
低減することによりトランジスタ特性の劣化を抑制する
ことができるといった大きな効果を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
In the state where the substrate to be processed does not exist in the chamber, a gas containing oxygen is introduced into the chamber to oxidize the metal halide existing in the chamber into a metal oxide, and thus the substrate to be processed after that. It is possible to reduce the amount of metal halides that are easily vaporized in the chamber when performing gas treatment such as film formation, and to reduce particles in the chamber and thus metal contamination on the substrate to be treated. You can In particular, in the case of the film forming process, it is possible to obtain a great effect that the deterioration of the transistor characteristics can be suppressed by reducing the metal contamination in this way.

【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】本発明のガス処理方法の一実施形態であるCV
D成膜方法を実施するTiN成膜装置を示す断面図。
FIG. 3 is a CV which is an embodiment of the gas treatment method of the present invention.
Sectional drawing which shows the TiN film-forming apparatus which implements D film-forming method.

【図4】本発明のガス処理方法の一実施形態であるCV
D成膜方法の工程を説明するためのフローチャート。
FIG. 4 is a CV which is an embodiment of the gas treatment method of the present invention.
6 is a flowchart for explaining the steps of the D film forming method.

【図5】本発明の方法に従ってTiN膜を25枚連続成
膜した際の各ウエハ上のAlおよびCuの原子数を示す
グラフ。
FIG. 5 is a graph showing the numbers of Al and Cu atoms on each wafer when 25 TiN films are continuously formed according to the method of the present invention.

【図6】従来の方法に従ってTiN膜を25枚連続成膜
した際の各ウエハ上のAlおよびCuの原子数を示すグ
ラフ。
FIG. 6 is a graph showing the numbers of Al and Cu atoms on each wafer when 25 TiN films are continuously formed according to the conventional method.

【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 56……Oガス供給源 W……半導体ウエハ3, 4 ... TiN film forming apparatus 31 ... Chamber 32 ... Susceptor 35 ... Heater 40 ... Shower head 50 ... Gas supply mechanism 56 ... O 2 gas supply source W ... Semiconductor wafer

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Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被処理基板が収容されたチャンバー内に
ハロゲン元素を含むガスを供給して被処理基板にガス処
理を施す工程と、 前記チャンバー内に被処理基板が存在していない状態
で、前記チャンバー内に酸素を含有するガスを導入し、
チャンバー内に存在する金属ハロゲン化物を酸化させる
工程とを具備することを特徴とするガス処理方法。
1. A step of supplying a gas containing a halogen element into a chamber containing a substrate to be processed to perform gas treatment on the substrate, and a substrate not being present in the chamber, Introducing a gas containing oxygen into the chamber,
And a step of oxidizing a metal halide present in the chamber.
【請求項2】 前記ガス処理を施す工程は、被処理基板
を加熱しつつガス処理を施すことを特徴とする請求項1
に記載のガス処理方法。
2. The gas treatment is performed while heating the substrate to be treated in the step of performing the gas treatment.
The gas treatment method described in.
【請求項3】 前記ガス処理を施す工程は、処理ガスを
プラズマ化して被処理基板を処理することを特徴とする
請求項1または請求項2に記載のガス処理方法。
3. The gas processing method according to claim 1, wherein, in the step of performing the gas processing, the processing gas is turned into plasma to process the substrate to be processed.
【請求項4】 前記ガス処理は、成膜処理であることを
特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載
のガス処理方法。
4. The gas treatment method according to claim 1, wherein the gas treatment is a film forming treatment.
【請求項5】 前記成膜処理は、Ti,TiNまたはW
を成膜することを特徴とする請求項4に記載のガス処理
方法。
5. The film forming process is performed using Ti, TiN or W.
The gas treatment method according to claim 4, wherein the film is formed.
【請求項6】 被処理基板を収容するためのチャンバー
内に被処理基板が存在しない状態でハロゲン元素を含む
ガスを供給して、チャンバー内壁およびチャンバー内部
材の表面に所定の膜をプリコートする工程と、 次いで、前記チャンバー内に酸素を含有するガスを導入
し、チャンバー内に存在する金属ハロゲン化物を酸化さ
せる工程と、 次いで、前記チャンバー内に被処理基板を搬入し、前記
ハロゲン元素を含むガスを供給して被処理基板上に薄膜
を形成する工程とを具備することを特徴とするガス処理
方法。
6. A step of supplying a gas containing a halogen element in a chamber for accommodating a substrate to be processed in a state where the substrate to be processed is not present, and precoating a predetermined film on the surfaces of the chamber inner wall and the chamber inner member. And a step of introducing a gas containing oxygen into the chamber to oxidize a metal halide present in the chamber, and then carrying in a substrate to be processed into the chamber and containing a gas containing the halogen element. And a step of forming a thin film on the substrate to be processed, the gas processing method.
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