JP2004197219A - Film deposition method - Google Patents

Film deposition method Download PDF

Info

Publication number
JP2004197219A
JP2004197219A JP2003385349A JP2003385349A JP2004197219A JP 2004197219 A JP2004197219 A JP 2004197219A JP 2003385349 A JP2003385349 A JP 2003385349A JP 2003385349 A JP2003385349 A JP 2003385349A JP 2004197219 A JP2004197219 A JP 2004197219A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
film
plasma
chamber
gas supply
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
JP2003385349A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4429695B2 (en
Inventor
Kunihiro Tada
國弘 多田
Hiroaki Yokoi
裕明 横井
Satoru Wakabayashi
哲 若林
Kensaku Narishima
健索 成嶋
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 JP2003385349A priority Critical patent/JP4429695B2/en
Publication of JP2004197219A publication Critical patent/JP2004197219A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4429695B2 publication Critical patent/JP4429695B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film deposition method where, at the time when a TiN film is deposited, and a TiN film is thereafter deposited thereon, film peeling or the like do not occur therebetween even if the TiN film is the one deposited at a low temperature. <P>SOLUTION: The substrate W to be treated is mounted on a mounting stand 52 at the inside of a treatment chamber 51, Ti compound gas and reducing gas are charged from a gas discharge member 60 provided so as to be confronted with the mounting stand 52, and further, plasma is generated inside the treatment chamber 51 to deposit a Ti film on the substrate to be treated by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition). In this case, the gas discharge member 60 is heated by a heater 96, and the mounting stand 52 is heated by a heater 55, i.e., they are independently heatable, respectively. The mounting stand 52 is heated by the heater 55 to control the temperature of the substrate W to be treated at 300 to 700°C, and the gas discharge member 60 is heated by the heater 96 to control the temperature thereof at ≥450°C. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プラズマCVDによる薄膜の成膜を含む成膜方法に関する。   The present invention relates to a deposition method including deposition of a thin film by plasma CVD.

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。   In the manufacture of semiconductor devices, in response to recent demands for higher density and higher integration, the circuit configuration tends to have a multilayer wiring structure. For this reason, the connection between the lower semiconductor substrate and the upper wiring layer is required. An embedding technique for electrical connection between layers such as a contact hole as a part and a via hole as a connection part between upper and lower wiring layers is important.

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TiN膜を成膜することが行われている。   In general, Al (aluminum), W (tungsten), or an alloy mainly composed of these is used for filling such a contact hole or via hole. Such a metal or alloy and an underlying Si substrate or poly are used. In order to form a contact with the -Si layer, a Ti film is formed inside a contact hole or a via hole before the filling, and a TiN film is further formed as a barrier layer.

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。   Such Ti films and TiN films have been conventionally formed using physical vapor deposition (PVD). However, recently, miniaturization and high integration of devices are particularly required, and design rules are particularly important. As the line becomes tighter and the line width and hole opening diameter become smaller and the aspect ratio becomes higher, the PVD film has increased electrical resistance, making it difficult to meet the requirements.

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TiN膜を成膜している。 Therefore, the Ti film and the TiN film are formed by chemical vapor deposition (CVD) which can be expected to form a higher quality film. In forming these films, TiCl 4 (titanium tetrachloride) is used as a film forming gas, and TiCl 4 and H 2 (hydrogen) are reacted while a semiconductor wafer as a substrate is heated by a stage heater. A Ti film is formed, and TiN film is formed by reacting TiCl 4 and NH 3 (ammonia).

このようなTiClを用いたCVD成膜の問題点として、膜中に塩素が残留し、膜の比抵抗が高くなることが挙げられる。特に近時、低温での成膜が指向されており、その場合には膜中の塩素濃度がより高いものとなる。 As a problem of such CVD film formation using TiCl 4 , chlorine remains in the film and the specific resistance of the film increases. In particular, recently, film formation at a low temperature is directed, and in this case, the chlorine concentration in the film is higher.

このような残留塩素の問題に対し、特許文献1には、TiN膜を成膜するに際し、(1)TiClガスを供給、(2)TiClガスを停止し、パージガスを供給してTiClガスを除去、(3)パージガスを停止してNHガスを供給、(4)NHガスを停止し、パージガスを供給してNHを除去といった工程を繰り返す技術が開示されている。この技術によれば、残留塩素を少なくすることができるとともに、より低温での成膜が可能となる。 In order to deal with such a problem of residual chlorine, Patent Document 1 discloses that when forming a TiN film, (1) supplying TiCl 4 gas, (2) stopping TiCl 4 gas, supplying purge gas, and supplying TiCl 4 A technique is disclosed that repeats the steps of removing gas, (3) stopping purge gas and supplying NH 3 gas, and (4) stopping NH 3 gas and supplying purge gas to remove NH 3 . According to this technique, residual chlorine can be reduced and film formation at a lower temperature is possible.

これに対して、Ti膜の場合は、プラズマCVDで成膜するため、このような交互的なガスの切替を行うと、伝送インピーダンスに適切な整合状態を保ったプラズマを維持することが困難であると考えられており、Ti膜の成膜にはこのような手法は用いられておらず、TiClとHとを同時に流す条件で600℃以上の比較的高温で成膜し、残留塩素の問題を解消している。 On the other hand, in the case of a Ti film, since it is formed by plasma CVD, it is difficult to maintain a plasma that maintains an appropriate matching state for transmission impedance when such alternate gas switching is performed. It is considered that there is no such method for forming the Ti film, and the film is formed at a relatively high temperature of 600 ° C. or higher under the condition that TiCl 4 and H 2 are simultaneously flowed. The problem is solved.

ところで、近時、デバイスの高速化の観点からpoly−Siに代えてよりコンタクト特性が良好なCoSiやNiSi等のシリサイドが用いられつつある。中でもNiSiはロジックコンタクトとして注目されている。   Recently, silicides such as CoSi and NiSi having better contact characteristics are being used instead of poly-Si from the viewpoint of speeding up the device. Among these, NiSi is attracting attention as a logic contact.

しかしながら、NiSiは耐熱性が低く、その上にCVDでTi膜を成膜する場合には、成膜温度を450℃程度の低温にする必要があり、このような低温では従来の方法で成膜することは困難であり、たとえ成膜できたとしても残留塩素濃度が高く膜質の悪い膜となってしまう。また、Ti膜成膜の際には、あらかじめガス吐出部材であるシャワーヘッドにもTi膜を成膜するが、低温成膜の場合には、ウエハを載置するサセプタの加熱温度が低いため、サセプタに対向して設けられたガス吐出用のシャワーヘッドの温度も低くなり、シャワーヘッドに対して安定したTi膜を成膜することができない。このため、Ti膜が剥がれ落ち、このことによってもTi膜の膜質が低下する。   However, NiSi has low heat resistance, and when a Ti film is formed thereon by CVD, the film forming temperature needs to be as low as about 450 ° C. At such a low temperature, the film is formed by a conventional method. However, even if a film can be formed, the residual chlorine concentration is high and the film quality is poor. In addition, when the Ti film is formed, a Ti film is also formed in advance on the shower head which is a gas discharge member, but in the case of low temperature film formation, the heating temperature of the susceptor on which the wafer is placed is low. The temperature of the shower head for gas discharge provided facing the susceptor is also lowered, and a stable Ti film cannot be formed on the shower head. For this reason, the Ti film is peeled off, which also deteriorates the film quality of the Ti film.

さらに、従来の方法により450℃といった低温でTi膜を成膜した後、その上にTiN膜を成膜する場合に、これらの膜の間に膜剥がれが生じてしまう。
特開平11−172438号公報
Further, when a Ti film is formed at a low temperature of 450 ° C. by a conventional method and then a TiN film is formed thereon, film peeling occurs between these films.
JP 11-172438 A

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、Ti膜に代表されるプラズマCVDにより成膜される膜の成膜において、低温成膜が可能であり、かつ低温成膜であっても膜中の残留物を低減することができる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 such circumstances, and can form a film at a low temperature in a film formed by plasma CVD typified by a Ti film. An object of the present invention is to provide a film forming method capable of reducing residues in the film.

また、本発明はTi膜を成膜した後、その上にTiN膜を成膜する場合に、Ti膜が低温成膜であってもこれらの間に膜剥がれ等が生じない成膜方法を提供することを目的とする。   In addition, the present invention provides a film forming method in which, when a TiN film is formed on a Ti film after the Ti film is formed, even if the Ti film is formed at a low temperature, no film peeling occurs between them. The purpose is to do.

上記課題を解決するために、本発明の第1の観点では、第1の処理チャンバー内で被処理基板の表面の自然酸化膜をプラズマにより除去する工程と、その後第2の処理チャンバー内で被処理基板にCVDによりTi膜を成膜する工程とを具備し、前記Ti膜を成膜する工程は、Ti化合物ガスおよび還元ガスを導入しつつ第1のプラズマを生成する第1ステップと、Ti化合物ガスを停止し前記還元ガスを導入しつつ第2のプラズマを生成する第2ステップとを交互に複数回繰り返すことを特徴とする成膜方法を提供する。この場合に、前記第1ステップと前記第2ステップとを複数回繰り返した後に、前記還元ガスおよびNとHとを含むガスを導入しつつ第3のプラズマを生成して窒化処理を行うことが好ましい。   In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, a step of removing a natural oxide film on the surface of a substrate to be processed in a first processing chamber by plasma, and then a step in a second processing chamber. Forming a Ti film on the processing substrate by CVD, and forming the Ti film includes a first step of generating a first plasma while introducing a Ti compound gas and a reducing gas; There is provided a film forming method characterized by alternately repeating a second step of generating a second plasma while stopping a compound gas and introducing the reducing gas. In this case, after the first step and the second step are repeated a plurality of times, a nitriding treatment is performed by generating a third plasma while introducing the reducing gas and a gas containing N and H. preferable.

本発明の第2の観点では、処理チャンバー内で被処理基板を載置台に載置し、前記載置台に対向して設けられたガス吐出部材からTi化合物ガスと還元ガスとを吐出させるとともに、処理チャンバー内にプラズマを生成させて被処理基板にプラズマCVDによりTi膜を形成する成膜方法であって、前記載置台および前記ガス吐出部材が互いに独立して加熱可能となっており、前記載置台を加熱して被処理基板の温度を300〜700℃に制御し、前記ガス吐出部材を加熱してその温度を450℃以上に制御することを特徴とする成膜方法を提供する。この場合に、前記載置台を加熱して被処理基板の温度を300℃以上、550℃未満と低温に制御することが好ましい。   In the second aspect of the present invention, the substrate to be processed is mounted on the mounting table in the processing chamber, and the Ti compound gas and the reducing gas are discharged from the gas discharge member provided facing the mounting table. A film forming method in which a Ti film is formed by plasma CVD on a substrate to be processed by generating plasma in a processing chamber, wherein the mounting table and the gas discharge member can be heated independently from each other. There is provided a film forming method characterized in that a stage is heated to control a temperature of a substrate to be processed to 300 to 700 ° C., and the gas discharge member is heated to control the temperature to 450 ° C. or higher. In this case, it is preferable to control the temperature of the substrate to be processed to a low temperature of 300 ° C. or higher and lower than 550 ° C. by heating the mounting table.

また、処理チャンバー内で被処理基板に成膜しようとする膜の成分を含む化合物ガスと還元ガスとを供給するとともに、チャンバー内でプラズマを生成して被処理基板上にCVDにより薄膜を形成する成膜方法であって、前記化合物ガスおよび還元ガスを導入しつつ第1のプラズマを生成する第1ステップと、前記還元ガスを導入しつつ第2のプラズマを生成する第2ステップとを交互に複数回繰り返すことを特徴とする成膜方法を提供することもできる。   In addition, a compound gas containing a component of a film to be formed on the substrate to be formed in the processing chamber and a reducing gas are supplied, and plasma is generated in the chamber to form a thin film on the substrate to be processed by CVD. A film forming method, wherein a first step of generating a first plasma while introducing the compound gas and a reducing gas and a second step of generating a second plasma while introducing the reducing gas are alternately performed It is also possible to provide a film forming method characterized by being repeated a plurality of times.

このように、化合物ガスおよび還元ガスを導入しつつ第1のプラズマを生成する第1ステップと、前記還元ガスを導入しつつ第2のプラズマを生成する第2ステップとを交互に複数回、好ましくは3回以上繰り返すことにより、効果的な還元を行うことができ、より低温での成膜が可能となるとともに、膜中の残留物を低減することができ、より良好な膜質の膜を形成することができる。   As described above, the first step of generating the first plasma while introducing the compound gas and the reducing gas and the second step of generating the second plasma while introducing the reducing gas are preferably performed a plurality of times alternately. By repeating 3 times or more, effective reduction can be performed, film formation at a lower temperature becomes possible, and residues in the film can be reduced, so that a film with better film quality is formed. can do.

この場合に、前記第2ステップは、前記還元ガスの他に窒化ガスを導入して行ってもよい。また、前記第1ステップと前記第2ステップとを複数回繰り返した後に、前記還元ガスおよび窒化ガスを導入しつつ第3のプラズマを生成して窒化処理を行ってもよい。   In this case, the second step may be performed by introducing a nitriding gas in addition to the reducing gas. Further, after the first step and the second step are repeated a plurality of times, a nitriding treatment may be performed by generating a third plasma while introducing the reducing gas and the nitriding gas.

さらに、処理チャンバー内で被処理基板にCVDによりTiまたはTi/TiN膜を成膜する成膜方法であって、Ti化合物ガスおよび還元ガスを導入しつつ第1のプラズマを生成する第1ステップと、Ti化合物ガスを停止し前記還元ガスおよびNとHとを含むガスを導入しつつ第2のプラズマを生成する第2ステップとを交互に複数回繰り返すことを特徴とする成膜方法を提供することもできる。   Furthermore, a film forming method for forming a Ti or Ti / TiN film on a substrate to be processed in a processing chamber by a first step of generating a first plasma while introducing a Ti compound gas and a reducing gas; And a second step of alternately repeating the second step of generating the second plasma while stopping the Ti compound gas and introducing the reducing gas and the gas containing N and H are provided. You can also

このように、Ti化合物ガスおよび還元ガスを導入しつつ第1のプラズマを生成する第1ステップと、Ti化合物ガスを停止し前記還元ガスおよびNとHとを含むガスを導入しつつ第2のプラズマを生成する第2ステップとを交互に複数回繰り返すことにより、Ti化合物を効果的に還元することができ、また、Ti膜の窒化を効果的に行ってTi膜の劣化を防止することができるので、成膜時の被処理基板の温度が450℃以下という低温であっても成膜が可能であり、かつこのような低温成膜であっても塩素等の残留物を低減することができ、比抵抗の低い良質なTi膜を得ることができる。また、NとHとを含むガスの量および供給時間を制御することにより、Ti膜として用いることも、Ti/TiN膜として用いることもできる。   As described above, the first step of generating the first plasma while introducing the Ti compound gas and the reducing gas, and the second step while stopping the Ti compound gas and introducing the reducing gas and the gas containing N and H are performed. By repeating the second step of generating plasma alternately several times, the Ti compound can be effectively reduced, and the Ti film can be effectively nitrided to prevent the Ti film from deteriorating. Therefore, it is possible to form a film even when the temperature of the substrate to be processed at the time of film formation is as low as 450 ° C. or less, and it is possible to reduce residues such as chlorine even at such a low temperature film formation. And a high-quality Ti film having a low specific resistance can be obtained. Further, it can be used as a Ti film or a Ti / TiN film by controlling the amount and supply time of a gas containing N and H.

さらにまた、処理チャンバー内で被処理基板にCVDによりTi/TiN膜を成膜する成膜方法であって、Ti化合物ガスおよび還元ガスを導入しつつ第1のプラズマを生成する第1ステップと、Ti化合物ガスを停止し前記還元ガスを導入しつつ第2のプラズマを生成する第2ステップとを交互に複数回繰り返すことによりTi膜を形成し、Ti化合物ガスおよび還元ガスを導入しつつ第3のプラズマを生成する第3ステップと、Ti化合物ガスを停止し前記還元ガスおよびNとHとを含むガスを導入しつつ第4のプラズマを生成する第4ステップとを交互に複数回繰り返すことによりTiN膜を形成することを特徴とする成膜方法を提供することもできる。   Furthermore, a film forming method for forming a Ti / TiN film on a substrate to be processed in a processing chamber by CVD, wherein a first step of generating a first plasma while introducing a Ti compound gas and a reducing gas; A Ti film is formed by alternately repeating the second step of generating the second plasma while stopping the Ti compound gas and introducing the reducing gas, and the third step while introducing the Ti compound gas and the reducing gas. By alternately repeating the third step of generating the plasma of step 4 and the fourth step of generating the fourth plasma while stopping the Ti compound gas and introducing the reducing gas and the gas containing N and H. It is also possible to provide a film forming method characterized by forming a TiN film.

このように、Ti化合物ガスおよび還元ガスを導入しつつ第1のプラズマを生成する第1ステップと、Ti化合物ガスを停止し前記還元ガスを導入しつつ第2のプラズマを生成する第2ステップとを交互に複数回、好ましくは3回以上繰り返すことによりTi膜を形成し、Ti化合物ガスおよび還元ガスを導入しつつ第3のプラズマを生成する第3ステップと、Ti化合物ガスを停止し前記還元ガスおよびNとHとを含むガスを導入しつつ第4のプラズマを生成する第4ステップとを交互に複数回、好ましくは3回以上繰り返すことによりTiN膜を形成するので、Ti膜の成膜の際およびTiN膜の成膜の際のいずれも、Ti化合物ガスを効果的に還元することができる。したがって、成膜時の被処理基板の温度が450℃以下という低温であっても十分に成膜可能であり、かつこのような低温成膜であっても塩素等の残留物を低減することができ、比抵抗が低く良質なTi膜およびTiN膜を得ることができる。また、従来は2種類の成膜装置が必要だったTi/TiN積層構造を1種類の成膜装置で連続的に成膜することができるので極めて効率的である。TiN膜を確実に形成するためには、第4ステップの時間を第3ステップの時間以上に設定することが好ましい。   As described above, the first step of generating the first plasma while introducing the Ti compound gas and the reducing gas, and the second step of generating the second plasma while stopping the Ti compound gas and introducing the reducing gas, Are alternately repeated a plurality of times, preferably three times or more, to form a Ti film and introduce a Ti compound gas and a reducing gas to generate a third plasma, and the Ti compound gas is stopped and the reduction is performed. Since the TiN film is formed by repeating the fourth step of generating the fourth plasma while introducing the gas and the gas containing N and H alternately several times, preferably three times or more, the Ti film is formed. In both cases, the Ti compound gas can be effectively reduced both during the formation of the TiN film. Therefore, it is possible to form a film sufficiently even when the temperature of the substrate to be processed is as low as 450 ° C. or less, and it is possible to reduce residues such as chlorine even in such a low temperature film formation. In addition, a Ti film and a TiN film having a low specific resistance and good quality can be obtained. In addition, since a Ti / TiN laminated structure, which conventionally required two kinds of film forming apparatuses, can be continuously formed with one kind of film forming apparatus, it is extremely efficient. In order to reliably form the TiN film, it is preferable to set the time of the fourth step to be longer than the time of the third step.

前記Ti化合物ガスとしてTiClガスを用い、前記還元ガスとしてHガスを用い、さらに全てのステップにおいてAr、He、Xe等の希ガスを導入することができる。さらにまた、前記NとHとを含むガスとしてNHガスを用いることができる。 TiCl 4 gas is used as the Ti compound gas, H 2 gas is used as the reducing gas, and a rare gas such as Ar, He, or Xe can be introduced in all steps. Furthermore, NH 3 gas can be used as the gas containing N and H.

さらにまた、被処理基板にTi/TiN膜を成膜する成膜方法であって、第1の処理チャンバー内に被処理基板をセットし、Ti化合物ガスおよび還元ガスを導入しつつ第1のプラズマを生成する第1ステップと、Ti化合物ガスを停止し前記還元ガスを導入しつつ第2のプラズマを生成する第2ステップとを交互に複数回繰り返してTi膜を形成し、第2の処理チャンバー内にTi膜を成膜した被処理体をセットし、Ti化合物ガス、NとHとを含むガスを用いてTi膜の上にTiN膜を形成することを特徴とする成膜方法を提供することもできる。   Furthermore, there is provided a film forming method for forming a Ti / TiN film on a substrate to be processed, wherein the substrate to be processed is set in a first processing chamber and a first plasma is introduced while introducing a Ti compound gas and a reducing gas. A second step of forming a Ti film by alternately repeating a first step of generating a second step of generating a second plasma while stopping the Ti compound gas and introducing the reducing gas. There is provided a film forming method characterized in that an object to be processed on which a Ti film is formed is set and a TiN film is formed on the Ti film using a Ti compound gas and a gas containing N and H. You can also

このように、Ti化合物ガスおよび還元ガスを導入しつつ第1のプラズマを生成する第1ステップと、Ti化合物ガスを停止し前記還元ガスを導入しつつ第2のプラズマを生成する第2ステップとを交互に複数回、好ましくは3回以上繰り返すことにより形成したTi膜の上に、Ti化合物ガス、NとHとを含むガスを用いてTiN膜を形成することにより、上記第2の観点の構成による効果に加えて、Ti膜とTiN膜との間の膜剥がれを生じ難くすることができるといった効果を得ることができる。この場合に、前記第1ステップと前記第2ステップとを複数回繰り返した後に、前記還元ガスおよびNとHとを含むガスを導入しつつ第3のプラズマを生成して窒化処理を行うことが好ましい。   As described above, the first step of generating the first plasma while introducing the Ti compound gas and the reducing gas, and the second step of generating the second plasma while stopping the Ti compound gas and introducing the reducing gas, By alternately forming the TiN film on the Ti film formed by alternately repeating a plurality of times, preferably three times or more, using a gas containing Ti compound gas and N and H, the second aspect of the present invention is achieved. In addition to the effect of the configuration, it is possible to obtain an effect that film peeling between the Ti film and the TiN film can be made difficult to occur. In this case, after the first step and the second step are repeated a plurality of times, a nitriding treatment is performed by generating a third plasma while introducing the reducing gas and a gas containing N and H. preferable.

さらにまた、被処理基板にCVDによりTi/TiN膜を成膜する成膜方法であって、第1の処理チャンバー内に被処理基板をセットし、Ti化合物ガスおよび還元ガスを導入しつつ第1のプラズマを生成する第1ステップと、Ti化合物ガスを停止し前記還元ガスおよびNとHとを含むガスを導入しつつ第2のプラズマを生成する第2ステップとを交互に複数回繰り返してTi膜を形成し、第2の処理チャンバー内にTi膜を成膜した被処理体をセットし、Ti化合物ガス、NとHとを含むガスを用いてTi膜の上にTiN膜を形成することを特徴とする成膜方法を提供することもできる。   Furthermore, in the film forming method for forming a Ti / TiN film on the substrate to be processed by CVD, the substrate to be processed is set in the first processing chamber, and the first gas is introduced while introducing the Ti compound gas and the reducing gas. The first step of generating the plasma and the second step of generating the second plasma while stopping the Ti compound gas and introducing the reducing gas and the gas containing N and H are alternately repeated several times. Forming a film, setting a target object on which a Ti film is formed in a second processing chamber, and forming a TiN film on the Ti film using a gas containing Ti compound gas and N and H The film-forming method characterized by these can also be provided.

このように、Ti化合物ガスおよび還元ガスを導入しつつ第1のプラズマを生成する第1ステップと、Ti化合物ガスを停止し前記還元ガスおよびNとHとを含むガスを導入しつつ第2のプラズマを生成する第2ステップとを交互に複数回、好ましくは3回以上繰り返すことにより形成したTi膜の上に、Ti化合物ガス、NとHとを含むガスを用いて形成することにより、上記第3の観点の構成による効果に加えて、Ti膜とTiN膜との間の膜剥がれを生じ難くすることができるといった効果を得ることができる。   As described above, the first step of generating the first plasma while introducing the Ti compound gas and the reducing gas, and the second step while stopping the Ti compound gas and introducing the reducing gas and the gas containing N and H are performed. On the Ti film formed by alternately repeating the second step of generating plasma a plurality of times, preferably three times or more, by using a gas containing Ti compound gas and N and H, In addition to the effect of the configuration of the third aspect, it is possible to obtain an effect that it is difficult to cause film peeling between the Ti film and the TiN film.

前記TiN膜の形成は、Ti化合物ガスおよびNとHとを含むガスを導入して成膜を行う第1ステップと、Ti化合物ガスを停止しNとHとを含むガスを導入する第2ステップとを交互に複数回繰り返すことにより行うことが好ましい。これにより、TiN膜をより低温に成膜することができ、かつTiN膜の膜質をより良好にすることができる。この場合に、前記第1ステップと前記第2ステップとの間にNガス等のパージガスを導入する第3ステップを有することが好ましい。また、前記Ti化合物ガスとしてTiClガスを用い、前記還元ガスとしてHガスを用い、前記NとHとを含むガスとしてNHガスを用いることができる。前記Ti膜および/またはTiN膜の成膜の際に、Hを導入することが好ましい。さらに、前記Ti膜の形成と前記TiN膜の形成は、真空を破らずに連続的に行うことが好ましい。 The TiN film is formed by a first step of forming a film by introducing a Ti compound gas and a gas containing N and H, and a second step of stopping the Ti compound gas and introducing a gas containing N and H. Are preferably carried out by alternately repeating a plurality of times. Thereby, the TiN film can be formed at a lower temperature, and the film quality of the TiN film can be improved. In this case, it is preferable to have a third step of introducing a purge gas such as N 2 gas between the first step and the second step. Further, TiCl 4 gas can be used as the Ti compound gas, H 2 gas can be used as the reducing gas, and NH 3 gas can be used as the gas containing N and H. It is preferable to introduce H 2 when forming the Ti film and / or TiN film. Furthermore, it is preferable that the Ti film and the TiN film are formed continuously without breaking the vacuum.

前記被処理基板は載置台に載置された状態で処理中に被処理基板の温度が300〜700℃に設定することができる。また、Ti膜の成膜に先立って、下地の表面の自然酸化膜を除去することが好ましい。   The temperature of the substrate to be processed can be set to 300 to 700 ° C. during processing while the substrate to be processed is mounted on the mounting table. Further, prior to the formation of the Ti film, it is preferable to remove the natural oxide film on the underlying surface.

プラズマは、一対の平行平板電極の少なくとも一方に高周波電力を供給することにより生成され、プラズマインピーダンスと伝送路インピーダンスとの整合を電子整合式のマッチングネットワークにより行うことが好ましい。このような電子整合式のマッチングネットワークは、プラズマ状態の変化に対して短時間で追従することができるので、このような交互的なガスの切替に対しても十分に対応することができる。   The plasma is preferably generated by supplying high-frequency power to at least one of the pair of parallel plate electrodes, and the plasma impedance and the transmission line impedance are preferably matched by an electronic matching network. Such an electronic matching type matching network can follow a change in plasma state in a short time, and therefore can sufficiently cope with such alternate gas switching.

このような方法を実現する処理装置として、被処理基板を収容する処理チャンバーと、前記処理チャンバー内で被処理基板を載置する載置台と、前記処理チャンバー内に成膜しようとする膜の成分を含む化合物ガスと還元ガスとを供給するガス供給手段と、前記処理チャンバー内にプラズマを生成するための一対の電極と、これら一対の電極の少なくとも一方に高周波電力を供給する高周波電源と、プラズマインピーダンスを伝送路インピーダンスに整合させる電子整合式のマッチングネットワークと、前記化合物ガスおよび前記還元ガスのオン・オフを切替を行うバルブ群と、前記バルブ群を制御して、前記化合物ガスおよび前記還元ガスを導入する第1ステップと、前記還元ガスを導入する第2ステップを交互に複数回繰り返すように制御する制御手段とを具備するものが挙げられる。   As a processing apparatus for realizing such a method, a processing chamber for storing a substrate to be processed, a mounting table for mounting the substrate to be processed in the processing chamber, and a component of a film to be formed in the processing chamber A gas supply means for supplying a compound gas containing a reducing gas, a pair of electrodes for generating plasma in the processing chamber, a high-frequency power source for supplying high-frequency power to at least one of the pair of electrodes, and plasma An electronic matching network that matches impedance to transmission line impedance, a valve group that switches on / off of the compound gas and the reducing gas, and the valve group that controls the compound gas and the reducing gas The first step for introducing the reducing gas and the second step for introducing the reducing gas are alternately repeated a plurality of times. Those and control means for the like.

このように、一対の電極の少なくとも一方に高周波電力を供給する高周波電源と、化合物ガスおよび還元ガスのオン・オフを切替を行うバルブ群とを備え、制御手段によりバルブ群を制御して、化合物ガスおよび還元ガスを導入する第1ステップと、還元ガスを導入する第2ステップを交互に複数回繰り返すように制御してプラズマCVDにより成膜する際に、プラズマインピーダンスを伝送路インピーダンスに整合させるマッチングネットワークとして電子整合式のものを用いたので、プラズマ状態の変化に対して短時間で追従することができ、このような交互的なガスの切替に対して短時間で最適なプラズマ状態とすることができる。   Thus, a high frequency power source that supplies high frequency power to at least one of the pair of electrodes and a valve group that switches on / off of the compound gas and the reducing gas are provided, and the valve group is controlled by the control means, and the compound is controlled. Matching that matches the plasma impedance to the transmission line impedance when the film is formed by plasma CVD by controlling the first step for introducing the gas and the reducing gas and the second step for introducing the reducing gas alternately alternately several times. Since an electronic matching network is used, it is possible to follow a change in plasma state in a short time, and to achieve an optimum plasma state in a short time against such alternate gas switching. Can do.

本発明の第1の観点によれば、被処理基板の表面をプラズマにより清浄化した後、Ti成膜する際に、Ti化合物ガスおよび還元ガスを導入しつつ第1のプラズマを生成する第1ステップと、Ti化合物ガスを停止し前記還元ガスを導入しつつ第2のプラズマを生成する第2ステップとを交互に複数回、好ましくは3回以上繰り返すことにより、Ti化合物を効果的に還元することができるので、成膜時の被処理基板の温度が450℃程度と低温であってもTi膜を成膜することが可能であり、かつ低温成膜であっても塩素等の残留物を低減することができ、比抵抗が低く良質なTi膜を得ることができる。   According to the first aspect of the present invention, the first plasma is generated while introducing the Ti compound gas and the reducing gas when the Ti film is formed after the surface of the substrate to be processed is cleaned with plasma. The Ti compound is effectively reduced by repeating the step and the second step of generating the second plasma while stopping the Ti compound gas and introducing the reducing gas a plurality of times, preferably three times or more. Therefore, it is possible to form a Ti film even if the temperature of the substrate to be processed at the time of film formation is as low as about 450 ° C., and even if the film is formed at a low temperature, residues such as chlorine can be removed. Therefore, it is possible to obtain a Ti film having a low specific resistance and a good quality.

また、本発明の第2の観点によれば、「Ti成膜の際には、ガス吐出部材から吐出されるTiClガス等のTi化合物ガスの温度を450℃以上にすることにより有効に還元反応を生じさせることができるが、従来は下地膜等の要請に従って550℃未満の低温成膜をしようとした場合に、ガス吐出部材、すなわちシャワーヘッドの温度が450℃以上に上昇せず、シャワーヘッドに成膜されたTi膜の膜剥がれが生じ、Ti膜の膜質が劣化するおそれがある」という問題点に対し、載置台およびガス吐出部材が互いに独立して加熱可能となっており、ガス吐出部材を加熱してその温度を常に450℃以上に制御するので、被処理基板の温度にかかわらずガス吐出部材の膜剥がれを防止することができる。特に、前記載置台を加熱して被処理基板の温度を300℃以上、550℃未満と低温に制御する場合に効果が大きい。 According to the second aspect of the present invention, “in the Ti film formation, the temperature of the Ti compound gas such as TiCl 4 gas discharged from the gas discharge member is effectively reduced by setting the temperature to 450 ° C. or higher. Although a reaction can occur, conventionally, when a low temperature film formation of less than 550 ° C. is attempted in accordance with a request for a base film or the like, the temperature of the gas discharge member, that is, the shower head does not rise to 450 ° C. The mounting table and the gas discharge member can be heated independently of each other against the problem that the film of the Ti film formed on the head may be peeled off and the film quality of the Ti film may be deteriorated. Since the discharge member is heated and its temperature is always controlled to 450 ° C. or higher, film peeling of the gas discharge member can be prevented regardless of the temperature of the substrate to be processed. This is particularly effective when the temperature of the substrate to be processed is controlled to a low temperature of 300 ° C. or higher and lower than 550 ° C. by heating the mounting table.

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は本発明の成膜方法の実施形態を実施するTi膜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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a multi-chamber type film forming system equipped with a Ti film forming apparatus for carrying out an embodiment of the film forming method of the present invention.

図1に示すように、この成膜システム100は、六角形をなすウエハ搬送室1を有しており、その4辺には、それぞれ所定の処理装置が接続される接続ポート1a,1b,1c,1dを有しており、接続ポート1aには被処理基板である半導体ウエハWの成膜下地の自然酸化膜を除去するプリクリーニング装置2が接続され、接続ポート1bにはプラズマCVDによりTi膜を成膜するTi膜成膜装置3が接続され、接続ポート1cには熱CVDでTiNを成膜するTiN成膜装置4が接続されている。接続ポート1dには処理装置が接続されていないが、必要に応じて適宜の処理装置5が接続可能となっている。また、ウエハ搬送室1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1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9,10,11が設けられている。   As shown in FIG. 1, this film forming system 100 has a wafer transfer chamber 1 having a hexagonal shape, and connection ports 1a, 1b, and 1c to which predetermined processing apparatuses are respectively connected on four sides thereof. , 1d, and a connection port 1a is connected to a pre-cleaning device 2 for removing a natural oxide film on a film formation base of a semiconductor wafer W which is a substrate to be processed, and the connection port 1b is formed of a Ti film by plasma CVD. A Ti film forming apparatus 3 for forming TiN is connected, and a TiN film forming apparatus 4 for forming TiN by thermal CVD is connected to the connection port 1c. Although no processing device is connected to the connection port 1d, an appropriate processing device 5 can be connected as necessary. Load lock chambers 6 and 7 are provided on the other two sides of the wafer transfer chamber 1, respectively. A wafer carry-in / out chamber 8 is provided on the opposite side of the load-lock chambers 6 and 7 from the wafer transfer chamber 1, and a wafer W can be accommodated on the opposite side of the load-lock chambers 6 and 7 from the load-lock chambers 6 and 7. Ports 9, 10, and 11 for attaching three FOUPs F are provided.

プリクリーニング装置2、Ti膜成膜装置3、TiN膜成膜装置4およびロードロック室6,7は、同図に示すように、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1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1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 pre-cleaning device 2, the Ti film forming device 3, the TiN film forming device 4 and the load lock chambers 6 and 7 are connected via a gate valve G as shown in FIG. By opening, it communicates with the wafer transfer chamber 1, and by closing each gate valve G, it is cut off from the wafer transfer chamber 1. A gate valve G is also provided at 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 open the gate loading / unloading chamber 8 by opening the gate valve G. 8, and is closed from the wafer loading / unloading chamber 8 by closing them.

ウエハ搬送室1内には、プリクリーニング装置2、Ti膜成膜装置3、TiN膜成膜装置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1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1内は所定の真空度に保持されるようになっている。   Into the wafer transfer chamber 1, the wafer W as the object to be processed is carried into and out of the pre-cleaning device 2, the Ti film forming device 3, the TiN film forming device 4, and the load lock chambers 6 and 7. A wafer transfer device 12 is provided. The wafer transfer device 12 is disposed substantially at the center of the wafer transfer chamber 1 and has two blades 14 a and 14 b that hold the wafer W at the tip of a rotatable / extensible / retractable portion 13 that can be rotated and extended. These two blades 14a and 14b are attached to the rotating / extending / contracting portion 13 so as to face opposite directions. The wafer transfer chamber 1 is maintained at a predetermined degree of vacuum.

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9,10,11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15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 in the ceiling portion of the wafer carry-in / out chamber 8, and clean air that has passed through the HEPA filter is supplied into the wafer carry-in / out chamber 8 in a down-flow state. The wafer W is loaded and unloaded in a clean air atmosphere. Shutters (not shown) are provided in the three ports 9, 10, 11 for attaching the FOUP F of the wafer carry-in / out chamber 8, and the wafers W are accommodated in these ports 9, 10, 11 or empty. The hoop is directly attached, and when it is attached, the shutter is released to communicate with the wafer carry-in / out chamber 8 while preventing the entry of outside air. An alignment chamber 15 is provided on the side surface of the wafer carry-in / out chamber 8 where the wafer W is aligned.

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18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, a wafer transfer device 16 for loading / unloading the wafer W into / from the FOUP F and loading / unloading the wafer W into / from the load lock chambers 6, 7 is provided. The wafer transfer device 16 has an articulated arm structure and can run on the rail 18 along the direction in which the hoops F are arranged, and the wafer W is placed on the hand 17 at the tip thereof and transferred. I do.

ウエハ搬送装置12,16の動作等、システム全体の制御は制御部19によって行われる。   Control of the entire system, such as operations of the wafer transfer devices 12 and 16, is performed by the control unit 19.

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1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を取り出し、ウエハWをプリクリーニング装置2に装入して下地表面の自然酸化膜を除去し、その後ウエハWをTi膜成膜装置3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膜成膜装置4に装入してTiN膜の成膜を行う。すなわち、この成膜システム100では、自然酸化膜除去、Ti成膜、TiN成膜を、真空を破ることなくin situで行う。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ロットの処理が終了する。   In such a film forming system 100, first, one wafer W is taken out from one of the FOUPs F by the wafer transfer device 16 in the wafer carry-in / out chamber 8 held in a clean air atmosphere at atmospheric pressure, and the alignment chamber. Then, the wafer W is aligned. Next, the wafer W is carried into one of the load lock chambers 6 and 7, and the load lock chamber is evacuated, and then the wafer in the load lock chamber is taken out by the wafer transfer device 12 in the wafer transfer chamber 1. Is loaded into the pre-cleaning apparatus 2 to remove the natural oxide film on the underlying surface, and then the wafer W is loaded into the Ti film forming apparatus 3 to form a Ti film. Is continuously inserted into the TiN film forming apparatus 4 to form a TiN film. That is, in this film forming system 100, the natural oxide film removal, Ti film formation, and TiN film formation are performed in situ without breaking the vacuum. Thereafter, the wafer W after 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 carry-in / out chamber 8. The wafer W in the room is taken out and accommodated in one of the FOUPs F. Such an operation is performed on one lot of wafers W, and the processing for one lot is completed.

このような成膜処理により、例えば、図2に示すように、層間絶縁膜21に形成された、下地の導電性層20に達するビアホール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。導電性層20としては、poly−Siや、CoSi、NiSi等のシリサイドが挙げられる。   With such a film formation process, for example, as shown in FIG. 2, a Ti film 23 as a contact layer and a barrier layer are formed in the via hole 22 formed in the interlayer insulating film 21 and reaching the underlying conductive layer 20. A TiN film 24 is formed. Thereafter, film formation of Al, W, or the like is performed by another apparatus, and the contact hole 22 is buried and a wiring layer is formed. Examples of the conductive layer 20 include silicide such as poly-Si, CoSi, and NiSi.

次に、プリクリーニング装置2について説明する。
このプリクリーニング装置2は、装置は誘導結合プラズマ(ICP)方式であり、下地となるpoly−Siやシリサイドの自然酸化膜を除去するためのものであり、図3に示すように、略円筒状のチャンバー31と、チャンバー31の上方にチャンバー31に連続して設けられた略円筒状のベルジャー32とを有している。チャンバー31内には被処理体であるウエハWを水平に支持するための例えばAlN等のセラミックスからなるサセプタ33が円筒状の支持部材34に支持された状態で配置されている。サセプタ33の外縁部にはウエハWをクランプするクランプリング35が設けられている。また、サセプタ33内にはウエハWを加熱するためのヒーター36が埋設されており、このヒーター36はヒーター電源39から給電されることにより被処理体であるウエハWを所定の温度に加熱する。
Next, the pre-cleaning device 2 will be described.
The pre-cleaning apparatus 2 is an inductively coupled plasma (ICP) system, and is used to remove a poly-Si or silicide natural oxide film as a base, and has a substantially cylindrical shape as shown in FIG. , And a substantially cylindrical bell jar 32 provided continuously above the chamber 31. A susceptor 33 made of ceramics such as AlN for horizontally supporting a wafer W as an object to be processed is disposed in the chamber 31 while being supported by a cylindrical support member 34. A clamp ring 35 that clamps the wafer W is provided on the outer edge of the susceptor 33. In addition, a heater 36 for heating the wafer W is embedded in the susceptor 33. The heater 36 is supplied with power from a heater power supply 39 to heat the wafer W, which is an object to be processed, to a predetermined temperature.

ベルジャー32は、例えば石英、セラミックス材料等の電気絶縁材料で形成されており、その周囲にはアンテナ部材としてのコイル37が巻回されている。コイル37には高周波電源38が接続されている。高周波電源38は300kHz〜60MHz、好ましくは450kHzの周波数を有している。そして、高周波電源38からコイル37に高周波電力を供給することにより、ベルジャー32内に誘導電磁界が形成されるようになっている。   The bell jar 32 is formed of an electrically insulating material such as quartz or a ceramic material, and a coil 37 as an antenna member is wound around the bell jar 32. A high frequency power supply 38 is connected to the coil 37. The high frequency power supply 38 has a frequency of 300 kHz to 60 MHz, preferably 450 kHz. An induction electromagnetic field is formed in the bell jar 32 by supplying high frequency power from the high frequency power supply 38 to the coil 37.

ガス供給機構40は、処理ガスをチャンバー31内に導入するためのものであり、所定のガスのガス供給源、ならびに各ガス供給源からの配管、開閉バルブ、および流量制御のためのマスフローコントローラ(いずれも図示せず)を有している。チャンバー31の側壁にはガス導入ノズル42が設けられており、上記ガス供給機構40から延びる配管41がこのガス導入ノズル42に接続されており、所定のガスがガス導入ノズル42を介してチャンバー31内に導入される。なお、各配管のバルブおよびマスフローコントローラは図示しないコントローラにより制御される。   The gas supply mechanism 40 is for introducing a processing gas into the chamber 31, and includes a gas supply source of a predetermined gas, piping from each gas supply source, an open / close valve, and a mass flow controller ( Neither is shown). A gas introduction nozzle 42 is provided on the side wall of the chamber 31, a pipe 41 extending from the gas supply mechanism 40 is connected to the gas introduction nozzle 42, and a predetermined gas passes through the gas introduction nozzle 42. Introduced in. Note that the valves and the mass flow controller of each pipe are controlled by a controller (not shown).

処理ガスとしては、Ar、Ne、Heが例示され、それぞれ単体で用いることができる。また、Ar、Ne、HeのいずれかとHとの併用、およびAr、Ne、HeのいずれかとNFとの併用であってもよい。これらの中では、Ar単独、Ar+Hが好ましい。 Examples of the processing gas include Ar, Ne, and He, which can be used alone. Further, Ar, Ne, combined with any of He and H 2, and Ar, Ne, may be combined with any and NF 3 in He. Among these, Ar alone and Ar + H 2 are preferable.

チャンバー31の底壁には、排気管43が接続されており、この排気管43には真空ポンプを含む排気装置44が接続されている。そして排気装置44を作動させることによりチャンバー31およびベルジャー32内を所定の真空度まで減圧することができる。   An exhaust pipe 43 is connected to the bottom wall of the chamber 31, and an exhaust device 44 including a vacuum pump is connected to the exhaust pipe 43. Then, by operating the exhaust device 44, the chamber 31 and the bell jar 32 can be depressurized to a predetermined degree of vacuum.

また、チャンバー31の側壁にはゲートバルブGが設けられており、このゲートバルブGを介して上述したようにウエハ搬送室1とつながっている。   A gate valve G is provided on the side wall of the chamber 31 and is connected to the wafer transfer chamber 1 through the gate valve G as described above.

さらに、サセプタ33内には、例えば、モリブデン線等をメッシュ状に編み込んでなる電極45が埋設され、この電極45には高周波電源46が接続されておりバイアスが印加されるようになっている。   Further, in the susceptor 33, for example, an electrode 45 formed by weaving molybdenum wire or the like in a mesh shape is embedded, and a high-frequency power source 46 is connected to the electrode 45 so that a bias is applied.

このように構成されるプリクリーニング装置2においては、ゲートバルブGを開にして、チャンバー31内にウエハWを装入し、サセプタ33にウエハWを載置しクランプリング35によりクランプする。その後、ゲートバルブGを閉じ、排気装置44によりチャンバー31およびベルジャー32内を排気して所定の減圧状態にし、引き続き、ガス供給機構40からガス導入ノズル42を介してチャンバー31内に所定のガス、例えばArガス、またはArガスおよびHガスを導入しつつ、高周波電源38からコイル37に高周波電力を供給してベルジャー32内に誘導電磁界を形成することにより、誘導結合プラズマが生成される。一方、サセプタ33には、高周波電源46から高周波電力が供給され、ウエハWにはイオンが引き込まれる。 In the pre-cleaning apparatus 2 configured as described above, the gate valve G is opened, the wafer W is loaded into the chamber 31, the wafer W is placed on the susceptor 33, and clamped by the clamp ring 35. Thereafter, the gate valve G is closed, the exhaust device 44 exhausts the chamber 31 and the bell jar 32 to a predetermined reduced pressure state, and subsequently, a predetermined gas is introduced into the chamber 31 from the gas supply mechanism 40 through the gas introduction nozzle 42. For example, inductively coupled plasma is generated by supplying high frequency power from the high frequency power supply 38 to the coil 37 while introducing Ar gas or Ar gas and H 2 gas to form an induction electromagnetic field in the bell jar 32. On the other hand, high frequency power is supplied from the high frequency power supply 46 to the susceptor 33, and ions are drawn into the wafer W.

このようにして誘導結合プラズマをウエハWに作用させて、下地の導電性層の表面に形成された自然酸化膜を除去する。この場合に誘導結合プラズマは高密度であるから、低いエネルギーで下地にダメージを与えることなく、自然酸化膜を効率良く除去することができる。   In this way, the inductively coupled plasma is applied to the wafer W to remove the natural oxide film formed on the surface of the underlying conductive layer. In this case, since the inductively coupled plasma has a high density, the natural oxide film can be efficiently removed without damaging the base with low energy.

次に、Ti膜成膜装置3について説明する。
図4は、Ti膜成膜装置3を示す断面図である。このTi膜成膜装置3は、気密に構成された略円筒状のチャンバー51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52がその中央下部に設けられた円筒状の支持部材53により支持された状態で配置されている。このサセプタ52はAlN等のセラミックスからなり、そ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54が設けられている。また、サセプタ52にはヒーター55が埋め込まれており、このヒーター55はヒーター電源56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。サセプタ52には、下部電極として機能する電極58がヒーター55の上に埋設されている。
Next, the Ti film forming apparatus 3 will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the Ti film forming apparatus 3. This Ti film forming apparatus 3 has a substantially cylindrical chamber 51 that is airtightly configured, and a susceptor 52 for horizontally supporting a wafer W that is an object to be processed is placed in the lower center of the chamber 51. It arrange | positions in the state supported by the cylindrical support member 53 provided in this. The susceptor 52 is made of ceramics such as AlN, and a guide ring 54 for guiding the wafer W is provided on the outer edge thereof. In addition, a heater 55 is embedded in the susceptor 52, and the heater 55 is heated by a heater power source 56 to heat the wafer W as a substrate to be processed to a predetermined temperature. In the susceptor 52, an electrode 58 that functions as a lower electrode is embedded on the heater 55.

チャンバー51の天壁51aには、絶縁部材59を介してシャワーヘッド60が設けられている。このシャワーヘッド60は、上段ブロック体60a、中段ブロック体60b、下段ブロック体60cで構成されている。下段ブロック体60cの外周近傍には、リング状をなすヒーター96が埋設されており、このヒーター96はヒーター電源97から給電されることにより、シャワーヘッド60を所定温度に加熱することが可能となっている。   A shower head 60 is provided on the top wall 51 a of the chamber 51 via an insulating member 59. The shower head 60 includes an upper block body 60a, a middle block body 60b, and a lower block body 60c. A ring-shaped heater 96 is embedded in the vicinity of the outer periphery of the lower block body 60c, and the heater 96 can be heated to a predetermined temperature by being supplied with power from a heater power source 97. ing.

下段ブロック体60cにはガスを吐出する吐出孔67と68とが交互に形成されている。上段ブロック体60aの上面には、第1のガス導入口61と、第2のガス導入口62とが形成されている。上段ブロック体60aの中では、第1のガス導入口61から多数のガス通路63が分岐している。中段ブロック体60bにはガス通路65が形成されており、上記ガス通路63が水平に延びる連通路63aを介してこれらガス通路65に連通している。さらにこのガス通路65が下段ブロック体60cの吐出孔67に連通している。また、上段ブロック体60aの中では、第2のガス導入口62から多数のガス通路64が分岐している。中段ブロック体60bにはガス通路66が形成されており、上記ガス通路64がこれらガス通路66に連通している。さらにこのガス通路66が中段ブロック体60b内に水平に延びる連通路66aに接続されており、この連通路66aが下段ブロック体60cの多数の吐出孔68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61,62は、それぞれ後述するガス供給機構70のガスライン78,80に接続されている。   Discharge holes 67 and 68 for discharging gas are alternately formed in the lower block body 60c. A first gas inlet 61 and a second gas inlet 62 are formed on the upper surface of the upper block body 60a. In the upper block body 60 a, a large number of gas passages 63 are branched from the first gas inlet 61. Gas passages 65 are formed in the middle block body 60b, and the gas passages 63 communicate with these gas passages 65 through communication passages 63a extending horizontally. Further, the gas passage 65 communicates with the discharge hole 67 of the lower block body 60c. In the upper block body 60a, a large number of gas passages 64 are branched from the second gas introduction port 62. Gas passages 66 are formed in the middle block body 60 b, and the gas passages 64 communicate with these gas passages 66. Further, the gas passage 66 is connected to a communication passage 66a extending horizontally into the middle block body 60b, and the communication passage 66a communicates with a number of discharge holes 68 of the lower block body 60c. The first and second gas introduction ports 61 and 62 are connected to gas lines 78 and 80 of a gas supply mechanism 70 described later, respectively.

ガス供給機構70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71、Ti含有ガスであるTiClガスを供給するTiClガス供給源72、Arガスを供給する第1のArガス供給源73、還元ガスであるHガスを供給するHガス供給源74、窒化ガスであるNHガスを供給するNHガス供給源75、Arガスを供給する第2のArガス供給源76を有している。そして、ClFガス供給源71にはClFガス供給ライン77が、TiClガス供給源72にはTiClガス供給ライン78が、第1のArガス供給源73には第1のArガス供給ライン79が、Hガス供給源74にはHガスライン80が、NHガス供給源75にはNHガス供給ライン80aが、第2のArガス供給源76には第2のArガス供給ライン80bが、それぞれ接続されている。また、図示しないが、Nガス供給源も有している。そして、各ガス供給ラインにはマスフローコントローラ82およびマスフローコントローラ82を挟んで2つのバルブ81が設けられている。 The gas supply mechanism 70 includes a ClF 3 gas supply source 71 that supplies a ClF 3 gas that is a cleaning gas, a TiCl 4 gas supply source 72 that supplies a TiCl 4 gas that is a Ti-containing gas, and a first Ar that supplies Ar gas. gas supply source 73, a reducing gas at a H 2 gas H 2 gas supply source 74 for supplying, NH 3 gas for supplying the NH 3 gas supply source 75, a second Ar gas supply for supplying an Ar gas as a nitriding gas A source 76 is provided. The ClF 3 gas supply source 71 has a ClF 3 gas supply line 77, the TiCl 4 gas supply source 72 has a TiCl 4 gas supply line 78, and the first Ar gas supply source 73 has a first Ar gas supply. line 79, the H 2 gas line 80 for H 2 gas supply source 74 is, NH 3 NH 3 gas supply line 80a to the gas supply source 75 is, in the second Ar gas supply source 76 second Ar gas Supply lines 80b are connected to each other. Although not shown, also has N 2 gas supply source. Each gas supply line is provided with two valves 81 sandwiching the mass flow controller 82 and the mass flow controller 82.

前記第1のガス導入口61にはTiClガス供給源72から延びるTiClガス供給ライン78が接続されており、このTiClガス供給ライン78にはClFガス供給源71から延びるClFガス供給ライン77および第1のArガス供給源73から延びる第1のArガス供給ライン79が接続されている。また、前記第2のガス導入口62にはHガス供給源74から延びるHガス供給ライン80が接続されており、このHガス供給ライン80には、NHガス供給源75から延びるNHガス供給ライン80a、第2のArガス供給源76から延びる第2のArガス供給ライン80b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72からのTiClガスが第1のArガス供給源73からのArガスとともにTiClガス供給ライン78を介してシャワーヘッド60の第1のガス導入口61からシャワーヘッド60内に至り、ガス通路63,65を経て吐出孔67からチャンバー51内へ吐出される一方、Hガス供給源74からの還元ガスであるHガスが第2のArガス供給源76からのArガスとともにHガス供給ガスライン80を介してシャワーヘッド60の第2のガス導入口62からシャワーヘッド60内に至り、ガス通路64,66を経て吐出孔68からチャンバー51内へ吐出される。すなわち、シャワーヘッド60は、TiClガスとHガスとが全く独立してチャンバー51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。なお、窒化処理を行う場合には、NHガス供給源75からのNHガスを還元ガスであるHガスのガスライン80にHガスおよびArガスと同時に流して、第2のガス導入口62からシャワーヘッド60内へ導入し、吐出口68から吐出させる。また、バルブ81およびマスフローコントローラ82はコントローラ98によって制御され、後述するような交互的なガス供給を行うようになっている。 A TiCl 4 gas supply line 78 extending from a TiCl 4 gas supply source 72 is connected to the first gas inlet 61, and a ClF 3 gas extending from a ClF 3 gas supply source 71 is connected to the TiCl 4 gas supply line 78. A first Ar gas supply line 79 extending from the supply line 77 and the first Ar gas supply source 73 is connected. Further, an H 2 gas supply line 80 extending from an H 2 gas supply source 74 is connected to the second gas introduction port 62, and this H 2 gas supply line 80 extends from an NH 3 gas supply source 75. An NH 3 gas supply line 80 a and a second Ar gas supply line 80 b extending from the second Ar gas supply source 76 are connected. Therefore, when the process, TiCl 4 TiCl 4 gas from the gas supply source 72 is first gas inlet of the shower head 60 through the TiCl 4 gas supply line 78 together with Ar gas from the first Ar gas supply source 73 61 reaches the showerhead 60 from one discharged into the chamber 51 from the discharge hole 67 through the gas passage 63, 65, H 2 gas is the second Ar gas supply a reducing gas from the H 2 gas supply source 74 Together with Ar gas from the source 76, the second gas inlet 62 of the shower head 60 reaches the shower head 60 through the H 2 gas supply gas line 80, passes through the gas passages 64 and 66, and is discharged from the discharge hole 68 into the chamber 51. Is discharged. That is, the shower head 60 is of a matrix type in which TiCl 4 gas and H 2 gas are supplied into the chamber 51 completely independently, and these are mixed and reacted after discharge. In the case of performing nitriding treatment, NH 3 NH 3 gas from the gas supply source 75 by flowing the H 2 gas gas line 80 which is a reducing gas H 2 gas and Ar gas at the same time, the second gas introduction It is introduced into the shower head 60 from the port 62 and discharged from the discharge port 68. Further, the valve 81 and the mass flow controller 82 are controlled by a controller 98 to perform alternate gas supply as described later.

シャワーヘッド60には、伝送路83が接続されており、この伝送路83には、電子整合式マッチングネットワーク100を介して高周波電源84が接続されており、成膜の際に高周波電源84から伝送路83を介してシャワーヘッド60に高周波電力が供給されるようになっている。高周波電源84から高周波電力を供給することにより、シャワーヘッド60および電極58の間に高周波電界が生じ、チャンバー51内に供給されたガスをプラズマ化し、Ti膜を成膜するようになっている。伝送路83にはコントローラ106が接続されている。このコントローラ106には伝送路83を介してプラズマからの反射波が入力され、このプラズマからの反射波がゼロないしは最小になるように電子整合式マッチングネットワーク100を制御する。高周波電源84としては周波数が400kHz〜13.56MHzのものが用いられる。   A transmission path 83 is connected to the shower head 60, and a high frequency power supply 84 is connected to the transmission path 83 via an electronic matching network 100, and transmission is performed from the high frequency power supply 84 during film formation. High frequency power is supplied to the shower head 60 via a path 83. By supplying high-frequency power from the high-frequency power supply 84, a high-frequency electric field is generated between the shower head 60 and the electrode 58, and the gas supplied into the chamber 51 is turned into plasma to form a Ti film. A controller 106 is connected to the transmission path 83. A reflected wave from the plasma is input to the controller 106 via the transmission path 83, and the electronic matching network 100 is controlled so that the reflected wave from the plasma is zero or minimized. As the high frequency power supply 84, one having a frequency of 400 kHz to 13.56 MHz is used.

電子整合式マッチングネットワーク100は、通常のマッチングネットワークと同様、コンデンサ101と2つのコイル102、104を有しているが、2つのコイル102、104はそれぞれ誘導コイル103および105からの磁界を電気的に変化させることによりリアクタンスが可変となっており、通常のマッチングネットワークのように機械的な可動部は存在しない。したがって、プラズマへの追従が極めて速く、0.5sec程度と通常のマッチングネットワークの1/10程度の時間で定常状態とすることができる。このため、後述するようなプラズマを形成しつつ交互的なガス供給を行う場合に適している。   The electronic matching network 100 includes a capacitor 101 and two coils 102 and 104 as in the case of a normal matching network, but the two coils 102 and 104 electrically transmit magnetic fields from the induction coils 103 and 105, respectively. The reactance is made variable by changing to, and there is no mechanical moving part like a normal matching network. Accordingly, the plasma tracking is extremely fast, and the steady state can be obtained in about 0.5 sec, which is about 1/10 of the normal matching network. For this reason, it is suitable when performing alternate gas supply while forming plasma as described later.

チャンバー51の底壁51bの中央部には円形の穴85が形成されており、底壁51bにはこの穴85を覆うように下方に向けて突出する排気室86が設けられている。排気室86の側面には排気管87が接続されており、この排気管87には排気装置88が接続されている。そしてこの排気装置88を作動させることによりチャンバー51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 85 is formed in the center of the bottom wall 51b of the chamber 51, and an exhaust chamber 86 is provided on the bottom wall 51b so as to protrude downward so as to cover the hole 85. An exhaust pipe 87 is connected to the side surface of the exhaust chamber 86, and an exhaust device 88 is connected to the exhaust pipe 87. By operating the exhaust device 88, the inside of the chamber 51 can be depressurized to a predetermined degree of vacuum.

サセプタ52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89がサセプタ52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89は支持板90に固定されている。そして、ウエハ支持ピン89は、エアシリンダ等の駆動機構91により支持板90を介して昇降される。   The susceptor 52 is provided with three (two only shown) wafer support pins 89 for supporting the wafer W to be moved up and down so as to protrude and retract with respect to the surface of the susceptor 52. It is fixed to the plate 90. The wafer support pins 89 are lifted and lowered via a support plate 90 by a drive mechanism 91 such as an air cylinder.

チャンバー51の側壁には、ウエハ搬送室1との間でウエハWの搬入出を行うための搬入出口92と、この搬入出口92を開閉するゲートバルブGとが設けられている。   On the side wall of the chamber 51, a loading / unloading port 92 for loading / unloading the wafer W to / from the wafer transfer chamber 1 and a gate valve G for opening / closing the loading / unloading port 92 are provided.

次に、このような装置を用いたTi膜成膜方法について説明する。
まず、チャンバー51内を排気して圧力を667Paとし、ヒーター55によりサセプタ52を350〜700℃に加熱するとともに、ヒーター96によりシャワーヘッド60を450℃以上の温度、例えば470〜490℃程度に加熱する。
Next, a Ti film forming method using such an apparatus will be described.
First, the chamber 51 is evacuated to a pressure of 667 Pa, the heater 55 heats the susceptor 52 to 350 to 700 ° C., and the heater 96 heats the shower head 60 to a temperature of 450 ° C. or higher, for example, about 470 to 490 ° C. To do.

この状態で高周波電源84からシャワーヘッド60に高周波電力を印加しつつ、TiClガス供給源72、第1のArガス供給源73から第1のガス導入口61へTiClガスおよびArガスを供給し、Hガス供給源74、第2のArガス供給源76から第2のガス導入口62へHガスおよびArガスを供給し、それぞれガス吐出孔67,68から吐出する。これによりチャンバー51内にこれらガスのプラズマが形成され、チャンバー51の内壁およびシャワーヘッド60等のチャンバー内部材にTi膜がプリコートされる。この際のガス流量は、TiClガス:0.01〜0.02L/min(10〜20sccm)、Hガス:1.5〜4.5L/min(1500〜4500sccm)、Arガス:0.8〜2.0L/min(800〜2000sccm)程度である。また、高周波電源84のパワーは500〜1500W程度である。 In this state, TiCl 4 gas and Ar gas are supplied from the TiCl 4 gas supply source 72 and the first Ar gas supply source 73 to the first gas inlet 61 while applying high frequency power from the high frequency power supply 84 to the shower head 60. and, H 2 gas supply source 74, from the second Ar gas supply source 76 to the second gas inlet 62 supplies H 2 gas and Ar gas, respectively discharged from the gas discharge holes 67 and 68. As a result, plasma of these gases is formed in the chamber 51, and a Ti film is pre-coated on the inner wall of the chamber 51 and chamber inner members such as the shower head 60. At this time, the gas flow rates were as follows: TiCl 4 gas: 0.01 to 0.02 L / min (10 to 20 sccm), H 2 gas: 1.5 to 4.5 L / min (1500 to 4500 sccm), Ar gas: 0.0. It is about 8 to 2.0 L / min (800 to 2000 sccm). The power of the high frequency power supply 84 is about 500 to 1500 W.

そして、サセプタ52およびシャワーヘッド60の温度は、そのまま維持した状態で、ゲートバルブGを開にして真空状態のウエハ搬送室1から搬送装置12のブレード14aまたは14bにより搬入出口92を介してウエハWをチャンバー51内へ搬入し、サセプタ52から突出したウエハ支持ピン89の上に載せる。ブレード14aまたは14bをウエハ搬送室1へ戻し、ゲートバルブGを閉じ、ウエハ支持ピン89を下降させてサセプタ52上にウエハWを載置する。   Then, with the temperatures of the susceptor 52 and the shower head 60 maintained as they are, the gate valve G is opened, and the wafer W is passed from the vacuum wafer transfer chamber 1 through the loading / unloading port 92 by the blade 14a or 14b of the transfer device 12. Is loaded into the chamber 51 and placed on the wafer support pins 89 protruding from the susceptor 52. The blade 14 a or 14 b is returned to the wafer transfer chamber 1, the gate valve G is closed, the wafer support pins 89 are lowered, and the wafer W is placed on the susceptor 52.

この状態でウエハWに対するTi膜の成膜を開始する。この場合に、従来は、シャワーヘッド60にヒーターが存在せず、シャワーヘッド60はサセプタ52により間接的に加熱されていたため、シャワーヘッド60にプリコートしたTi膜が剥がれない450℃以上を確保するためには、サセプタ52の温度を550℃以上程度にする必要があった。この条件ではSiやCoSi上への成膜の場合には問題がなかったが、近時種々のアプリケーションへの適用が検討されており、より低温での成膜が望まれている。例えば、ロジックコンタクトとして注目されているNiSiを下地とした場合には成膜温度が450〜500℃程度に制限されるため、従来のCVD−Ti成膜条件では適用が困難であった。キャパシタ膜やLow−k膜、さらにはAl膜の上への適用も考えられるが、この場合にもやはり成膜温度500℃以下が必要であり、従来の条件では適用が困難であった。   In this state, Ti film formation on the wafer W is started. In this case, conventionally, there is no heater in the shower head 60, and the shower head 60 is indirectly heated by the susceptor 52, so that the Ti film pre-coated on the shower head 60 is secured at 450 ° C. or higher. Therefore, the temperature of the susceptor 52 needs to be about 550 ° C. or higher. Under these conditions, there was no problem in the case of film formation on Si or CoSi, but application to various applications has recently been studied and film formation at a lower temperature is desired. For example, when NiSi, which is attracting attention as a logic contact, is used as a base, the film forming temperature is limited to about 450 to 500 ° C., so that it has been difficult to apply under conventional CVD-Ti film forming conditions. Although application to a capacitor film, a low-k film, and further to an Al film is also conceivable, in this case as well, a film formation temperature of 500 ° C. or lower is necessary, and application was difficult under conventional conditions.

これに対して、上記Ti膜成膜装置3においては、このようにヒーター96によりシャワーヘッド60を加熱することができるので、サセプタ52の温度に関わらずシャワーヘッド60を膜剥が生じない450℃以上にすることができる。したがって、下地膜がNiSiやLow−k膜等の500℃より低い低温成膜が必要な材料であっても膜剥がれを生じさせることなくTi膜を成膜することが可能である。したがって、比抵抗が低く膜質の良いTi膜を成膜することができる。   On the other hand, in the Ti film forming apparatus 3, the shower head 60 can be heated by the heater 96 as described above, and thus the shower head 60 does not peel off regardless of the temperature of the susceptor 52. Can be. Therefore, even if the base film is a material that requires film formation at a temperature lower than 500 ° C. such as NiSi or Low-k film, a Ti film can be formed without causing film peeling. Therefore, a Ti film having a low specific resistance and a good film quality can be formed.

実際に、シャワーヘッド60内のヒーター96での加熱による温度制御あり(450℃以上)の場合となしの場合とで、サセプタ設定温度とSiO膜上に形成されたTi膜の比抵抗との関係を求めた結果、図5に示すように、ヒーター96によりシャワーヘッド60の温度を450℃以上に制御することにより、比抵抗が低い良質なTi膜が形成されることが確認された。 Actually, the susceptor set temperature and the specific resistance of the Ti film formed on the SiO 2 film with and without temperature control (450 ° C. or higher) by heating with the heater 96 in the shower head 60. As a result of obtaining the relationship, as shown in FIG. 5, it was confirmed that a high-quality Ti film having a low specific resistance was formed by controlling the temperature of the shower head 60 to 450 ° C. or higher by the heater 96.

実際のTi成膜は、上記のようにウエハWをサセプタ52に載置した後、以下に説明する第1および第2の実施形態により実施される。
まず、第1の実施形態について説明する。
第1の実施形態では、ヒーター55およびヒーター96をプリコートの際と同様の条件に維持し、図6のタイミングチャートに示すように、最初に、高周波電源84からシャワーヘッド60に高周波電力を印加しつつ、TiClガス供給源72、第1のArガス供給源73、Hガス供給源74、第2のArガス供給源76からTiClガス、Arガス、Hガスを供給しこれらのガスのプラズマ(第1のプラズマ)を生成し、これを4〜8秒間維持する第1ステップを行う。次いで、TiClガスのみを停止し、高周波電力およびArガス、Hガスをそのままとして、Arガス、Hガスのプラズマ(第2のプラズマ)による還元処理である第2ステップを2〜30秒間行う。これら第1ステップおよび第2ステップを交互に複数回、好ましくは3回以上、例えば12〜24回程度繰り返す。このときのガスの切替は、コントローラ98によりバルブを切り替えることにより行われる。また、このようなガスの切替によりプラズマの状態が変化するが、コントローラ106からの指令に基づいて電子整合式マッチングネットワーク100が自動的にかつプラズマの変化に追従してプラズマインピーダンスを伝送路インピーダンスに整合させるので、良好なプラズマ状態が維持される。このようにして、所定の厚さのTi膜が成膜される。この際のガス流量は、TiClガス:0.01〜0.02L/min(10〜20sccm)、Hガス:1.5〜4.5L/min(1500〜4500sccm)、Arガス:0.8〜2.0L/min(800〜2000sccm)程度であり、圧力は400〜1000Pa程度である。また、高周波電源84のパワーは500〜1500W程度である。
The actual Ti film formation is performed by the first and second embodiments described below after the wafer W is placed on the susceptor 52 as described above.
First, the first embodiment will be described.
In the first embodiment, the heater 55 and the heater 96 are maintained under the same conditions as in pre-coating, and first, high frequency power is applied from the high frequency power supply 84 to the shower head 60 as shown in the timing chart of FIG. while, TiCl 4 gas supply source 72, a first Ar gas supply source 73, a H 2 gas supply source 74, TiCl 4 gas from the second Ar gas supply source 76, an Ar gas, these gas supply H 2 gas The first step of generating the plasma (first plasma) and maintaining it for 4 to 8 seconds is performed. Next, only the TiCl 4 gas is stopped, the high frequency power, the Ar gas, and the H 2 gas are left as they are, and the second step, which is a reduction process using Ar gas and H 2 gas plasma (second plasma), is performed for 2 to 30 seconds. Do. These first step and second step are alternately repeated a plurality of times, preferably 3 times or more, for example, about 12 to 24 times. The gas switching at this time is performed by switching the valve by the controller 98. In addition, although the plasma state changes due to such gas switching, the electronic matching network 100 automatically follows the change of the plasma based on a command from the controller 106 and changes the plasma impedance to the transmission line impedance. Because of the matching, a good plasma state is maintained. In this way, a Ti film having a predetermined thickness is formed. At this time, the gas flow rates were as follows: TiCl 4 gas: 0.01 to 0.02 L / min (10 to 20 sccm), H 2 gas: 1.5 to 4.5 L / min (1500 to 4500 sccm), Ar gas: 0.0. The pressure is about 8 to 2.0 L / min (800 to 2000 sccm), and the pressure is about 400 to 1000 Pa. The power of the high frequency power supply 84 is about 500 to 1500 W.

このように、TiClガス+Arガス+Hガス+プラズマにより成膜を行う第1ステップと、Arガス+Hガス+プラズマにより還元を行う第2ステップとを比較的短時間に交互に複数回行うので、TiClを還元する還元作用が高まり、Ti膜中の残留塩素濃度を少なくすることができる。特に、ウエハ温度450℃以下の低温の際にTi膜中への塩素の残留が多くなるが、そのような低温であっても、本実施形態のシーケンスを用いることにより、残留塩素濃度を低くして、比抵抗の低い良好な膜質を得ることができる。 As described above, the first step of forming a film by TiCl 4 gas + Ar gas + H 2 gas + plasma and the second step of reducing by Ar gas + H 2 gas + plasma are alternately performed a plurality of times in a relatively short time. Therefore, the reducing action of reducing TiCl 4 is enhanced, and the residual chlorine concentration in the Ti film can be reduced. In particular, chlorine remains in the Ti film at a low temperature of 450 ° C. or lower. Even at such a low temperature, the residual chlorine concentration is lowered by using the sequence of this embodiment. Thus, a good film quality with a low specific resistance can be obtained.

このようにしてTi膜の成膜後、窒化処理が行われる。この窒化処理は、高周波電力およびガスの供給を停止してTi成膜が終了した後、図6に示すように、高周波電源84からシャワーヘッド60に高周波電力を印加しつつ、第1のArガス供給源73、Hガス供給源74、NHガス供給源75、第2のArガス供給源76からArガス、Hガス、NHガスを供給し、これらガスのプラズマによりTi膜表面を窒化させる。この処理の時間は30〜60秒間程度である。また、この際のガス流量は、Hガス:1.5〜4.5L/min(1500〜4500sccm)、Arガス:0.8〜2.0L/min(800〜2000sccm)程度、NHガス:0.5〜2.0L/min(500〜2000sccm)程度であり、圧力は400〜1000Pa程度である。また、高周波電源64のパワーは500〜1500W程度である。 In this way, nitriding is performed after the Ti film is formed. In this nitriding process, after the supply of high-frequency power and gas is stopped and the Ti film formation is completed, the first Ar gas is applied while applying high-frequency power from the high-frequency power source 84 to the shower head 60 as shown in FIG. Ar gas, H 2 gas, and NH 3 gas are supplied from the supply source 73, H 2 gas supply source 74, NH 3 gas supply source 75, and second Ar gas supply source 76, and the Ti film surface is formed by plasma of these gases. Nitrid. The processing time is about 30 to 60 seconds. The gas flow rate at this time is as follows: H 2 gas: 1.5 to 4.5 L / min (1500 to 4500 sccm), Ar gas: about 0.8 to 2.0 L / min (800 to 2000 sccm), NH 3 gas : 0.5 to 2.0 L / min (500 to 2000 sccm), and the pressure is about 400 to 1000 Pa. The power of the high frequency power supply 64 is about 500 to 1500 W.

このような窒化処理を行うことにより、Ti膜の酸化等による劣化を防止するとともに、次に成膜されるTiN膜との密着性を良好にすることができる。ただし、この窒化処理は必須なものではない。   By performing such nitriding treatment, it is possible to prevent the Ti film from being deteriorated due to oxidation or the like and to improve the adhesion with the TiN film to be formed next. However, this nitriding treatment is not essential.

次に、実際にこのような第1の実施形態に基づいてTi膜成膜を行った場合と、従来の方法でTi膜成膜を行った場合とを比較した結果について説明する。ここでは、両方ともサセプタ温度を500℃としSiの上に厚さ10nmのTi膜を成膜し、比抵抗を測定した。第1の実施形態のサンプルでは第1ステップを4秒、第2ステップを4秒のサイクルを16回繰り返してTi膜とした。その結果、図7に示すように、従来の方法で成膜したTi膜の場合には残留塩素の影響で比抵抗が280μΩ・cmと高かったが、第1の実施形態で成膜したTi膜は225μΩ・cmと比抵抗が低下した。   Next, the result of comparing the case where the Ti film is actually formed based on the first embodiment and the case where the Ti film is formed by the conventional method will be described. Here, in both cases, a Ti film having a thickness of 10 nm was formed on Si at a susceptor temperature of 500 ° C., and the specific resistance was measured. In the sample of the first embodiment, a Ti film was formed by repeating a cycle of 4 seconds for the first step and 16 seconds for the second step 16 times. As a result, as shown in FIG. 7, in the case of the Ti film formed by the conventional method, the specific resistance was as high as 280 μΩ · cm due to the influence of residual chlorine, but the Ti film formed in the first embodiment The specific resistance decreased to 225 μΩ · cm.

次に、第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態では、ヒーター55およびヒーター96をプリコートの際と同様の条件に維持し、図8のタイミングチャートに示すように、最初に、高周波電源84からシャワーヘッド60に高周波電力を印加しつつ、TiClガス供給源72、第1のArガス供給源73、Hガス供給源74、第2のArガス供給源76から、TiClガス、Arガス、Hガスを供給しこれらのガスのプラズマ(第1のプラズマ)を生成し、これを4〜8秒間維持する第1ステップを行う。次いで、Arガス、Hガスをそのまま維持し、TiClガスを停止するとともに高周波電力を停止し、NHガス供給源75からのNHガスの供給を開始し、かつ高周波電力の供給を再開して、Arガス、Hガス、NHガスのプラズマ(第2のプラズマ)による還元・窒化処理である第2ステップを4〜8秒間行う。これら第1ステップおよび第2ステップを交互に複数回、好ましくは3回以上、例えば12〜24回程度繰り返す。このときのガスの切替は、コントローラ98によりバルブを切り替えることにより行われる。また、このようなガスの切替によるプラズマの状態の変化に対応して、コントローラ106からの指令に基づいて電子整合式マッチングネットワーク100が自動的にかつプラズマの変化に追従してプラズマインピーダンスを伝送路インピーダンスに整合させる。このようにして、所定の厚さのTi膜が成膜される。この際のガス流量は、TiClガス:0.01〜0.02L/min(10〜20sccm)、Hガス:1.5〜4.5L/min(1500〜4500sccm)、NHガス:0.5〜2.0L/min(500〜2000sccm)、Arガス:0.8〜2.0L/min(800〜2000sccm)程度であり、圧力は400〜1000Pa程度である。また、高周波電源84のパワーは500〜1500W程度である。
Next, a second embodiment will be described.
In the second embodiment, the heater 55 and the heater 96 are maintained under the same conditions as in the pre-coating, and first, high frequency power is applied from the high frequency power supply 84 to the shower head 60 as shown in the timing chart of FIG. Meanwhile, TiCl 4 gas, Ar gas, and H 2 gas are supplied from the TiCl 4 gas supply source 72, the first Ar gas supply source 73, the H 2 gas supply source 74, and the second Ar gas supply source 76. A first step of generating a gas plasma (first plasma) and maintaining it for 4 to 8 seconds is performed. Then, it maintains the Ar gas, H 2 gas, a high-frequency power is stopped to stop the TiCl 4 gas, and start supplying the NH 3 gas from the NH 3 gas supply source 75, and resumes the supply of the high-frequency power Then, the second step, which is a reduction / nitridation process using Ar gas, H 2 gas, and NH 3 gas plasma (second plasma), is performed for 4 to 8 seconds. These first step and second step are alternately repeated a plurality of times, preferably 3 times or more, for example, about 12 to 24 times. The gas switching at this time is performed by switching the valve by the controller 98. Further, in response to such a change in the plasma state due to the gas switching, the electronic matching network 100 automatically follows the change in the plasma based on a command from the controller 106 and transmits the plasma impedance to the transmission line. Match to impedance. In this way, a Ti film having a predetermined thickness is formed. At this time, the gas flow rates were as follows: TiCl 4 gas: 0.01 to 0.02 L / min (10 to 20 sccm), H 2 gas: 1.5 to 4.5 L / min (1500 to 4500 sccm), NH 3 gas: 0 0.5 to 2.0 L / min (500 to 2000 sccm), Ar gas: 0.8 to 2.0 L / min (800 to 2000 sccm), and the pressure is about 400 to 1000 Pa. The power of the high frequency power supply 84 is about 500 to 1500 W.

このように、TiClガス+Arガス+Hガス+プラズマにより成膜を行う第1ステップと、NHガス+Arガス+Hガス+プラズマにより還元および窒化を行う第2ステップとを比較的短時間に交互に複数回行うので、TiClを還元する還元作用が高まり、また、Ti膜の窒化を効果的に行ってTi膜の劣化を防止することができるので、塩素等の残留物を低減することができ、比抵抗の低い良質なTi膜を得ることができる。特に、ウエハ温度450℃以下の低温の際にTi膜中への塩素の残留が多くなるが、そのような低温であっても、本実施形態のシーケンスを用いることにより、残留塩素濃度を低くして、比抵抗の低い良好な膜質を得ることができる。 Thus, the first step of forming a film by TiCl 4 gas + Ar gas + H 2 gas + plasma and the second step of performing reduction and nitridation by NH 3 gas + Ar gas + H 2 gas + plasma in a relatively short time. Since it is performed a plurality of times alternately, the reduction action of reducing TiCl 4 is enhanced, and the Ti film can be effectively nitrided to prevent the Ti film from being deteriorated, so that residues such as chlorine can be reduced. Thus, a high-quality Ti film having a low specific resistance can be obtained. In particular, chlorine remains in the Ti film at a low temperature of 450 ° C. or lower. Even at such a low temperature, the residual chlorine concentration is lowered by using the sequence of this embodiment. Thus, a good film quality with a low specific resistance can be obtained.

なお、本実施形態では、第2ステップにおけるNHガスの量および第2ステップの時間を制御することにより、Ti/TiN膜を形成することもできる。すなわち、NHガスの供給量が少ないか、または第2ステップの時間が短い場合には、窒化は補助的であり、形成された膜はTi膜として機能するが、NHガスの供給量が多いか、または第2ステップの時間が長い場合には、十分な量のTiN膜を形成することができ、Ti膜とTiN膜とが交互に積層された積層膜とすることができる。このような積層膜は、Ti/TiN膜として機能させることができ、1種類の装置でTi/TiN膜を成膜することができることとなる。この場合には、TiN膜成膜装置4は不要であるか、必要であっても補助的なものとなる。 In the present embodiment, the Ti / TiN film can also be formed by controlling the amount of NH 3 gas in the second step and the time of the second step. That is, when the supply amount of NH 3 gas is small or the time of the second step is short, nitriding is auxiliary and the formed film functions as a Ti film, but the supply amount of NH 3 gas is When there are many or when the time of the second step is long, a sufficient amount of TiN film can be formed, and a laminated film in which Ti films and TiN films are alternately laminated can be obtained. Such a laminated film can function as a Ti / TiN film, and a Ti / TiN film can be formed with one kind of apparatus. In this case, the TiN film forming apparatus 4 is not necessary or is auxiliary even if necessary.

次に、実際にこのような第2の実施形態に基づいてTi膜成膜を行った場合と、従来の方法でTi膜成膜を行った場合とを比較した結果について説明する。ここでは、両方ともサセプタ温度を500℃としSiの上に厚さ10nmのTi膜を成膜し、比抵抗を測定した。第2の実施形態のサンプルでは第1ステップを4秒、第2ステップを4秒のサイクルを16回繰り返してTi膜とした。その結果、図9に示すように、従来の方法で成膜したTi膜の場合には残留塩素の影響で比抵抗が280μΩ・cmと高かったが、第2の実施形態で成膜したTi膜は130μΩ・cmと比抵抗が著しく低下した。ただし、この場合には第2ステップの時間が長かったため、TiN膜も若干形成されたものと考えられる。したがって、第2の実施形態に基づくサンプルの比抵抗は、TiN膜が形成されたことによる低下分も多少含んでいたものと考えられる。   Next, the result of comparing the case where the Ti film was actually formed based on the second embodiment and the case where the Ti film was formed by the conventional method will be described. Here, in both cases, a Ti film having a thickness of 10 nm was formed on Si at a susceptor temperature of 500 ° C., and the specific resistance was measured. In the sample of the second embodiment, a Ti film was formed by repeating a cycle of the first step for 4 seconds and the second step for 4 seconds 16 times. As a result, as shown in FIG. 9, in the case of the Ti film formed by the conventional method, the specific resistance was as high as 280 μΩ · cm due to the influence of residual chlorine, but the Ti film formed in the second embodiment The specific resistance was remarkably reduced to 130 μΩ · cm. However, in this case, since the time of the second step was long, it is considered that a TiN film was also formed slightly. Therefore, it is considered that the specific resistance of the sample based on the second embodiment also includes some decrease due to the formation of the TiN film.

次に、TiN膜成膜装置4について説明する。
図10は、TiN膜成膜装置4を示す断面図である。このTiN膜成膜装置4は、プラズマ生成手段およびシャワーヘッドを加熱する手段が存在せず、ガス供給機構のガス系が多少異なる以外は、ほぼTi膜成膜装置3と同一の構成を有しているので、ガス供給機構以外は、図4と同じ符号を付して説明を省略する。
Next, the TiN film forming apparatus 4 will be described.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the TiN film forming apparatus 4. The TiN film forming apparatus 4 has substantially the same configuration as the Ti film forming apparatus 3 except that there is no means for heating the plasma generating means and the shower head, and the gas system of the gas supply mechanism is slightly different. Therefore, except for the gas supply mechanism, the same reference numerals as those in FIG.

ガス供給機構110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111、Ti含有ガスであるTiClガスを供給するTiClガス供給源112、Nガスを供給する第1のNガス供給源113、窒化ガスであるNHガスを供給するNHガス供給源114、Nガスを供給する第2のNガス供給源115を有している。そして、ClFガス供給源111にはClFガス供給ライン116が、TiClガス供給源112にはTiClガス供給ライン117が、第1のNガス供給源113には第1のNガス供給ライン118が、NHガス供給源114にはNHガス供給ライン119が、第2のNガス供給源115には第2のNガス供給ライン120が、それぞれ接続されている。また、図示しないがArガス供給源も有している。そして、各ガス供給ラインにはマスフローコントローラ122およびマスフローコントローラ122を挟んで2つのバルブ121が設けられている。 The gas supply mechanism 110 includes a ClF 3 gas supply source 111 that supplies a ClF 3 gas that is a cleaning gas, a TiCl 4 gas supply source 112 that supplies a TiCl 4 gas that is a Ti-containing gas, and a first N 2 gas that supplies N 2 gas. N 2 gas supply source 113, and a second N 2 gas supply source 115 for supplying the NH 3 gas supply source 114, N 2 gas supplied NH 3 gas is a gas nitriding. The ClF 3 gas supply source 111 has a ClF 3 gas supply line 116, the TiCl 4 gas supply source 112 has a TiCl 4 gas supply line 117, and the first N 2 gas supply source 113 has a first N 2 The gas supply line 118 is connected to the NH 3 gas supply source 114, the NH 3 gas supply line 119 is connected to the second N 2 gas supply source 115, and the second N 2 gas supply line 120 is connected to the second N 2 gas supply source 115. Although not shown, it also has an Ar gas supply source. Each gas supply line is provided with two valves 121 sandwiching the mass flow controller 122 and the mass flow controller 122.

シャワーヘッド60の第1のガス導入口61にはTiClガス供給源112から延びるTiClガス供給ライン117が接続されており、このTiClガス供給ライン117にはClFガス供給源111から延びるClFガス供給ライン116および第1のNガス供給源113から延びる第1のNガス供給ライン118が接続されている。また、第2のガス導入口62にはNHガス供給源114から延びるNHガス供給ライン119が接続されており、このNHガス供給ライン119には、第2のNガス供給源115から延びる第2のNガス供給ライン120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112からのTiClガスが第1のNガス供給源113からのNガスとともにTiClガス供給ライン117を介してシャワーヘッド60の第1のガス導入口61からシャワーヘッド60内に至り、ガス通路63,65を経て吐出孔67からチャンバー51内へ吐出される一方、NHガス供給源114からの窒化ガスであるNHガスが第2のNガス供給源115からのNガスとともにNHガス供給ライン119を介してシャワーヘッド60の第2のガス導入口62からシャワーヘッド60内に至り、ガス通路64,66を経て吐出孔68からチャンバー51内へ吐出される。すなわち、シャワーヘッド60は、TiClガスとNHガスとが全く独立してチャンバー51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。なお、バルブ121およびマスフローコントローラ122はコントローラ123によって制御される。 A TiCl 4 gas supply line 117 extending from the TiCl 4 gas supply source 112 is connected to the first gas inlet 61 of the shower head 60, and this TiCl 4 gas supply line 117 extends from the ClF 3 gas supply source 111. A ClF 3 gas supply line 116 and a first N 2 gas supply line 118 extending from the first N 2 gas supply source 113 are connected. Further, an NH 3 gas supply line 119 extending from the NH 3 gas supply source 114 is connected to the second gas introduction port 62, and the second N 2 gas supply source 115 is connected to the NH 3 gas supply line 119. A second N 2 gas supply line 120 extending from is connected. Therefore, when the process, TiCl 4 gas is the first gas introducing showerhead 60 through the TiCl 4 gas supply line 117 with N 2 gas from the first N 2 gas supply source 113 from the TiCl 4 gas supply source 112 It reaches the mouth 61 to the shower head 60, while being discharged from the discharge hole 67 through the gas passage 63 and 65 into the chamber 51, the NH 3 gas is a nitriding gas from the NH 3 gas supply source 114 of the 2 N Along with N 2 gas from the two gas supply sources 115, the NH 3 gas supply line 119 is connected to the shower head 60 through the second gas inlet 62 of the shower head 60, and from the discharge hole 68 through the gas passages 64 and 66. It is discharged into the chamber 51. In other words, the shower head 60 is a matrix type in which TiCl 4 gas and NH 3 gas are supplied into the chamber 51 completely independently, and these are mixed and reacted after discharge. The valve 121 and the mass flow controller 122 are controlled by the controller 123.

次に、このような装置を用いたTiN膜成膜方法について説明する。
まず、チャンバー51内を排気装置88により引き切り状態とし、第1および第2のNガス供給源113および115からNガスをシャワーヘッド60を介してチャンバー51内に導入しつつ、ヒーター55によりチャンバー51内を予備加熱する。温度が安定した時点で、第1のNガス供給源113、NHガス供給源114およびTiClガス供給源112からそれぞれNガス、NHガスおよびTiClガスをシャワーヘッド60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。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55による加熱によりチャンバー51内壁、排気室86内壁およびシャワーヘッド60等のチャンバー内部材表面にTiN膜をプリコートする。
Next, a TiN film forming method using such an apparatus will be described.
First, the inside of the chamber 51 is cut off by the exhaust device 88 and the heater 55 is introduced while introducing the N 2 gas from the first and second N 2 gas supply sources 113 and 115 into the chamber 51 through the shower head 60. To preheat the chamber 51. When the temperature is stabilized, N 2 gas, NH 3 gas, and TiCl 4 gas are respectively supplied from the first N 2 gas supply source 113, the NH 3 gas supply source 114, and the TiCl 4 gas supply source 112 through the shower head 60. Introducing at a predetermined flow rate, preflow is performed while maintaining the pressure in the chamber at a predetermined value. Then, with the gas flow rate and pressure kept the same, a TiN film is precoated on the inner wall of the chamber 51, the inner wall of the exhaust chamber 86, and the surface of the chamber inner member such as the shower head 60 by heating with the heater 55.

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113および115からNガスをパージガスとしてチャンバー51内に供給してチャンバー51内のパージを行い、その後、必要に応じて、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。 After the pre-coating process is finished, the NH 3 gas and TiCl 4 gas are stopped, and the first and second N 2 gas supply sources 113 and 115 supply the N 2 gas as a purge gas into the chamber 51 to purge the chamber 51 After that, if necessary, N 2 gas and NH 3 gas are flowed to perform a nitride treatment on the surface of the formed TiN thin film.

その後、排気装置88によりチャンバー51内を急激に真空排気して引き切り状態とし、ゲートバルブGを開にして、真空状態のウエハ搬送室1からウエハ搬送装置12により搬入出口92を介してウエハWをチャンバー51内へ搬入する。そして、チャンバー51内にNガスを供給してウエハWを予備加熱する。ウエハの温度がほぼ安定した時点で、TiN膜の成膜を開始する。 Thereafter, the inside of the chamber 51 is abruptly evacuated by the evacuation device 88 to bring it into a drawn state, the gate valve G is opened, and the wafer W is transferred from the wafer transfer chamber 1 in the vacuum state through the loading / unloading port 92 by the wafer transfer device 12. Is carried into the chamber 51. Then, N 2 gas is supplied into the chamber 51 to preheat the wafer W. When the wafer temperature is substantially stabilized, the TiN film formation is started.

TiN膜の成膜は、以下に説明する第1、第2の実施形態により実施される。 第1の実施形態においては、まず、Nガス、NHガスをシャワーヘッド60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TiClガスのプリフローを行う。そして、ガス流量およびチャンバー51内の圧力を同じに保ったまま、TiClガスをチャンバーに導入する。この際に、ウエハWはヒーター55により加熱されているから、熱CVDによりウエハWのTi膜上にTiN膜が成膜される。このようにして、所定時間Nガス、NHガス、TiClガスを流すことにより、所定の厚さのTi膜が成膜される。この際のガス流量は、TiClガス:0.03〜0.10L/min(30〜100sccm)、Nガス:0.8〜2.0L/min(800〜2000sccm)、NHガス:0.03〜1L/min(30〜1000sccm)程度であり、圧力は200〜10000Pa程度である。この際のウエハWの加熱温度は400〜700℃程度、好ましくは500℃程度である。 The TiN film is formed according to the first and second embodiments described below. In the first embodiment, first, N 2 gas and NH 3 gas are introduced at a predetermined flow rate through the shower head 60, and TiCl 4 gas is preflowed while maintaining the chamber pressure at a predetermined value. Then, TiCl 4 gas is introduced into the chamber while keeping the gas flow rate and the pressure in the chamber 51 the same. At this time, since the wafer W is heated by the heater 55, a TiN film is formed on the Ti film of the wafer W by thermal CVD. In this way, a Ti film having a predetermined thickness is formed by flowing N 2 gas, NH 3 gas, and TiCl 4 gas for a predetermined time. At this time, the gas flow rates were as follows: TiCl 4 gas: 0.03 to 0.10 L / min (30 to 100 sccm), N 2 gas: 0.8 to 2.0 L / min (800 to 2000 sccm), NH 3 gas: 0 The pressure is about 0.03 to 1 L / min (30 to 1000 sccm), and the pressure is about 200 to 10,000 Pa. The heating temperature of the wafer W at this time is about 400 to 700 ° C., preferably about 500 ° C.

成膜工程終了後、NHガスおよびTiClガスを停止し、図示しないパージガスラインからNガスをパージガスとして好ましくはそれぞれ0.5〜10L/minの流量で流して、チャンバー51内のパージを行い、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。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113および115のいずれか、または両方から行われる。なお、このナイトライド処理は必須なものではない。 After completion of the film forming process, the NH 3 gas and TiCl 4 gas are stopped, and N 2 gas is supplied as a purge gas from a purge gas line (not shown), preferably at a flow rate of 0.5 to 10 L / min. After that, N 2 gas and NH 3 gas are allowed to flow to perform a nitride treatment on the surface of the TiN thin film formed on the wafer W. At this time, the supply of N 2 gas is performed from one or both of the first and second N 2 gas supply sources 113 and 115. This nitride treatment is not essential.

所定時間経過後、NガスおよびNHガスを徐々に停止し、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。 After a predetermined time has elapsed, the N 2 gas and NH 3 gas are gradually stopped, and the film formation process is terminated when the supply of these gases is completely stopped.

次に、TiN成膜の第2の実施形態について説明する。ヒーター55によるウエハWの温度を上記と同様400〜700℃程度に維持し、図11のタイミングチャートに示すように、最初に、TiClガス供給源112、NHガス供給源114から、TiClガス、NHガスを、第1および第2のNガス供給源113,115からのNガスにキャリアさせてチャンバー51内に供給し、熱CVDによりTiN膜を成膜する第1ステップを2〜8秒間行う。次いで、TiClガス、NHガスを停止し、図示しないパージガスラインからパージガスとしてNガスをチャンバー51内に導入し、チャンバー51内のパージを0.5〜20秒間行う。その後、NHガス供給源114からNHガスを、第2のNガス供給源115からのNガスにキャリアさせてチャンバー51内に供給してアニールを行う第2ステップを0.5〜8秒間行う。次いで、NHガスを停止し、図示しないパージガスラインからパージガスとしてNガスをチャンバー51内に導入し、チャンバー51内のパージを0.5〜20秒間行う。以上の工程を1サイクルとして複数サイクル、好ましくは3サイクル以上、例えば12〜24回程度繰り返す。このときのガスの切替は、コントローラ123によりバルブを切り替えることにより行われる。 Next, a second embodiment of TiN film formation will be described. The temperature of the wafer W by the heater 55 is maintained at about 400 to 700 ° C. in the same manner as described above. As shown in the timing chart of FIG. 11, first, the TiCl 4 gas supply source 112 and the NH 3 gas supply source 114 receive TiCl 4. The first step of forming a TiN film by thermal CVD is performed by making the gas, NH 3 gas, carrier into the N 2 gas from the first and second N 2 gas supply sources 113 and 115 and supplying it into the chamber 51. Perform for 2-8 seconds. Next, the TiCl 4 gas and NH 3 gas are stopped, N 2 gas is introduced into the chamber 51 as a purge gas from a purge gas line (not shown), and the chamber 51 is purged for 0.5 to 20 seconds. Thereafter, 0.5 a second step of performing annealing NH 3 gas from the NH 3 gas supply source 114, by the carrier to the N 2 gas from the second N 2 gas supply source 115 is supplied to the chamber 51 Perform for 8 seconds. Next, the NH 3 gas is stopped, N 2 gas is introduced into the chamber 51 as a purge gas from a purge gas line (not shown), and the purge in the chamber 51 is performed for 0.5 to 20 seconds. The above process is repeated as a cycle for a plurality of cycles, preferably 3 cycles or more, for example, about 12 to 24 times. The gas switching at this time is performed by switching the valve by the controller 123.

このように交互的なガスフローを行うことにより、第1ステップで成膜されたTiN膜が第2ステップのアニールにより効率的に脱Clされ、膜中の残留塩素を著しく低くすることができ、低温成膜であっても残留塩素の少ない良質のTiN膜を成膜することができる。   By performing the alternate gas flow in this way, the TiN film formed in the first step can be efficiently de-Cl by the second step annealing, and the residual chlorine in the film can be significantly reduced, Even in the case of low-temperature film formation, a high-quality TiN film with little residual chlorine can be formed.

以上のいずれのTiN膜を形成した場合でも、下地のTi膜が上述したような第1の実施形態または第2の実施形態に示した交互的なガスフローを用いたプロセスで成膜されていることから、Ti膜とTiN膜との間の膜剥がれがほとんど生じない状態とすることができ、Ti/TiN膜全体の膜質も従来よりも良好なものとなる。なお、Ti膜を従来のガスフローで成膜した場合には、TiN膜をいずれの方法で成膜しても、Ti膜とTiN膜との間の膜剥がれが頻発してしまう。   Even when any of the above TiN films is formed, the underlying Ti film is formed by the process using the alternate gas flow shown in the first embodiment or the second embodiment as described above. Therefore, it is possible to obtain a state in which film peeling between the Ti film and the TiN film hardly occurs, and the film quality of the entire Ti / TiN film becomes better than before. Note that when the Ti film is formed by a conventional gas flow, film peeling between the Ti film and the TiN film occurs frequently regardless of which method is used to form the TiN film.

次に、以上のような工程により、実際にプリクリーニング、Ti膜成膜、TiN膜成膜を図1の成膜システムによりin situで行って製造されたサンプルの膜剥がれの有無を調査した。この際のサンプルとしては、Ti膜を上記第1および第2の実施形態で形成し、その上にTiN膜をそれぞれ上記2つの方法で成膜したものを用いた。その際の条件を表1および表2に示す。なお、比較のため、Ti成膜を従来のTi膜成膜の際の条件(表1に併記)で行った後に、TiN成膜を行ったサンプルについても膜剥がれの有無を調査した。膜剥がれは、目視観察および変色(膜剥がれが生じている部分は変色している)によって把握した。   Next, the presence or absence of film peeling of a sample manufactured by performing pre-cleaning, Ti film formation, and TiN film formation in situ by the film formation system of FIG. As a sample at this time, a Ti film formed in the first and second embodiments and a TiN film formed thereon by the above two methods were used. Tables 1 and 2 show the conditions at that time. For comparison, after the Ti film was formed under the conditions for forming a conventional Ti film (also shown in Table 1), the presence or absence of film peeling was also investigated for the sample on which the TiN film was formed. The film peeling was grasped by visual observation and discoloration (the part where the film peeling occurred was discolored).

Figure 2004197219
Figure 2004197219

Figure 2004197219
Figure 2004197219

その結果、Ti膜成膜を上記第1および第2の実施形態の範囲の上記条件で行ったものは、いずれの方法でTiN膜を成膜しても目視による膜剥がれおよび変色が全く見られず、膜剥がれが全く生じていないことが確認された。これに対してTi膜を従来の方法で成膜した場合には、いずれの方法でTiN膜を成膜しても膜剥がれおよび変色が確認された。また、Ti膜成膜を上記第1および第2の実施形態の範囲の上記条件で行ったTi/TiN膜サンプルは従来のものよりも電気抵抗が低く、膜質が良好であることが確認された。   As a result, when the Ti film was formed under the above-mentioned conditions within the range of the first and second embodiments, peeling of the film and discoloration by visual observation were completely observed regardless of which method was used to form the TiN film. In other words, it was confirmed that no film peeling occurred. On the other hand, when the Ti film was formed by the conventional method, film peeling and discoloration were confirmed regardless of which method was used to form the TiN film. In addition, it was confirmed that the Ti / TiN film sample in which the Ti film was formed under the above conditions within the range of the first and second embodiments had lower electrical resistance and better film quality than the conventional one. .

次に、上記TiN膜成膜装置4を用いずに、Ti膜成膜装置3のみで、Ti/TiN膜を形成する方法について図4を参照しながら説明する。
ここでは、ヒーター55およびヒーター96をプリコートの際と同様の条件に維持し、図12のタイミングチャートに示すように、最初に、高周波電源84からシャワーヘッド60に高周波電力を印加しつつ、TiClガス供給源72、第1のArガス供給源73、Hガス供給源74、第2のArガス供給源76からTiClガス、Arガス、Hガスを供給しこれらのガスのプラズマ(第1のプラズマ)を生成し、これを4〜8秒間維持する第1ステップを行う。次いで、TiClガスのみを停止し、高周波電力およびArガス、Hガスをそのままとして、Arガス、Hガスのプラズマ(第2のプラズマ)による還元処理である第2ステップを2〜30秒間行う。これら第1ステップおよび第2ステップを交互に複数回、好ましくは3回以上、例えば12〜24回程度繰り返してまずTi膜を成膜する。この際のガス流量は、TiClガス:0.01〜0.02L/min(10〜20sccm)、Hガス:1.5〜4.5L/min(1500〜4500sccm)、Arガス:0.8〜2.0L/min(800〜2000sccm)程度であり、圧力は400〜1000Pa程度である。また、高周波電源84のパワーは500〜1500W程度である。
Next, a method for forming a Ti / TiN film by using only the Ti film forming apparatus 3 without using the TiN film forming apparatus 4 will be described with reference to FIG.
Here, the heater 55 and the heater 96 are maintained under the same conditions as in pre-coating, and as shown in the timing chart of FIG. 12, first, while applying high-frequency power from the high-frequency power source 84 to the shower head 60, TiCl 4 TiCl 4 gas, Ar gas, and H 2 gas are supplied from the gas supply source 72, the first Ar gas supply source 73, the H 2 gas supply source 74, and the second Ar gas supply source 76, and plasma (first) of these gases is supplied. 1 plasma) is generated and maintained for 4 to 8 seconds. Next, only the TiCl 4 gas is stopped, the high frequency power, the Ar gas, and the H 2 gas are left as they are, and the second step, which is a reduction process using Ar gas and H 2 gas plasma (second plasma), is performed for 2 to 30 seconds. Do. The first step and the second step are alternately repeated a plurality of times, preferably 3 times or more, for example, about 12 to 24 times, and a Ti film is first formed. At this time, the gas flow rates were as follows: TiCl 4 gas: 0.01 to 0.02 L / min (10 to 20 sccm), H 2 gas: 1.5 to 4.5 L / min (1500 to 4500 sccm), Ar gas: 0.0. The pressure is about 8 to 2.0 L / min (800 to 2000 sccm), and the pressure is about 400 to 1000 Pa. The power of the high frequency power supply 84 is about 500 to 1500 W.

このようにしてTi膜の成膜後、引き続いてTiN膜の成膜が行われる。このTiN膜の成膜は、高周波電力およびガスの供給を停止してTi成膜が終了した後、ヒーター55によりサセプタ52を450〜550℃に加熱するとともに、ヒーター96によりシャワーヘッド60を450℃以上の温度、例えば470〜490℃程度に加熱する。そして、図12に示すように、最初に、高周波電源84からシャワーヘッド60に高周波電力を印加しつつ、TiClガス供給源72、第1のArガス供給源73、Hガス供給源74、第2のArガス供給源76から、TiClガス、Arガス、Hガスを供給しこれらのガスのプラズマ(第3のプラズマ)を生成し、これを4〜12秒間維持する第3ステップを行う。次いで、Arガス、Hガスをそのまま維持し、TiClガスを停止するとともに高周波電力を停止し、NHガス供給源75からのNHガスの供給を開始し、かつ高周波電力の供給を再開して、Arガス、Hガス、NHガスのプラズマ(第4のプラズマ)による還元・窒化処理である第4ステップを2〜30秒間行う。これら第3ステップおよび第4ステップを交互に複数回、好ましくは3回以上、例えば12〜24回程度繰り返してTi膜の上にTiN膜を形成する。この際のガス流量は、TiClガス:0.01〜0.02L/min(10〜20sccm)、Hガス:1.5〜4.5L/min(1500〜4500sccm)、NHガス:0.5〜1.5L/min(500〜1500sccm)、Arガス:0.8〜2.0L/min(800〜2000sccm)程度であり、圧力は400〜1000Pa程度である。また、高周波電源84のパワーは500〜1500W程度である。 After the Ti film is formed in this way, the TiN film is subsequently formed. The TiN film is formed by stopping the supply of high-frequency power and gas and finishing the Ti film formation, and then heating the susceptor 52 to 450 to 550 ° C. by the heater 55 and the shower head 60 by the heater 96 at 450 ° C. It heats to the above temperature, for example, about 470-490 degreeC. Then, as shown in FIG. 12, first, while applying high frequency power from the high frequency power supply 84 to the shower head 60, the TiCl 4 gas supply source 72, the first Ar gas supply source 73, the H 2 gas supply source 74, A third step of supplying TiCl 4 gas, Ar gas, and H 2 gas from the second Ar gas supply source 76 to generate plasma of these gases (third plasma) and maintaining it for 4 to 12 seconds. Do. Then, it maintains the Ar gas, H 2 gas, a high-frequency power is stopped to stop the TiCl 4 gas, and start supplying the NH 3 gas from the NH 3 gas supply source 75, and resumes the supply of the high-frequency power Then, the fourth step, which is a reduction / nitridation process using Ar gas, H 2 gas, and NH 3 gas plasma (fourth plasma), is performed for 2 to 30 seconds. The third step and the fourth step are alternately repeated a plurality of times, preferably three times or more, for example, about 12 to 24 times to form a TiN film on the Ti film. At this time, the gas flow rates were as follows: TiCl 4 gas: 0.01 to 0.02 L / min (10 to 20 sccm), H 2 gas: 1.5 to 4.5 L / min (1500 to 4500 sccm), NH 3 gas: 0 0.5 to 1.5 L / min (500 to 1500 sccm), Ar gas: 0.8 to 2.0 L / min (800 to 2000 sccm), and the pressure is about 400 to 1000 Pa. The power of the high frequency power supply 84 is about 500 to 1500 W.

このときのガスの切替は、コントローラ98によりバルブを切り替えることにより行われる。また、このようなガスの切替によるプラズマの状態の変化に対応して、コントローラ106からの指令に基づいて電子整合式マッチングネットワーク100が自動的にかつプラズマの変化に追従してプラズマインピーダンスを伝送路インピーダンスに整合させる。   The gas switching at this time is performed by switching the valve by the controller 98. Further, in response to such a change in the plasma state due to the gas switching, the electronic matching network 100 automatically follows the change in the plasma based on a command from the controller 106 and transmits the plasma impedance to the transmission line. Match to impedance.

このように、TiClガス+Arガス+Hガス+プラズマにより成膜を行う第1ステップと、Arガス+Hガス+プラズマにより還元を行う第2ステップとを比較的短時間に交互に複数回行ってTi膜を成膜し、引き続き、TiClガス+Arガス+Hガス+プラズマにより成膜を行う第3ステップと、NHガス+Arガス+Hガス+プラズマにより還元および窒化を行う第4ステップとを比較的短時間に交互に複数回行ってTiN膜を成膜するので、Ti化合物を還元する還元作用が高まり、かつ効果的に窒化を行うことができる。このため、Ti膜中の残留塩素濃度を少なくすることができる。特に、ウエハ温度450℃以下の低温の際にTi膜やTiN膜中への塩素の残留が多くなるが、そのような低温であっても、本実施形態のシーケンスを用いることにより、残留塩素濃度を低くして、比抵抗の低い良好な膜質のTi/TiN積層構造を得ることができる。また、従来は2種類の成膜装置が必要だったTi/TiN積層構造を1つの成膜装置で連続的に成膜することができるので極めて効率的である。 As described above, the first step of forming a film by TiCl 4 gas + Ar gas + H 2 gas + plasma and the second step of reducing by Ar gas + H 2 gas + plasma are alternately performed a plurality of times in a relatively short time. A third step of forming a Ti film, and subsequently forming a film by TiCl 4 gas + Ar gas + H 2 gas + plasma, and a fourth step of performing reduction and nitridation by NH 3 gas + Ar gas + H 2 gas + plasma, Since the TiN film is formed by alternately performing a plurality of times in a relatively short time, the reducing action of reducing the Ti compound is enhanced and nitriding can be performed effectively. For this reason, the residual chlorine concentration in the Ti film can be reduced. In particular, chlorine remains in the Ti film or TiN film at a low temperature of 450 ° C. or lower. Even at such a low temperature, the residual chlorine concentration can be obtained by using the sequence of this embodiment. And a Ti / TiN multilayer structure with a low specific resistance and good film quality can be obtained. In addition, since a Ti / TiN laminated structure, which conventionally required two kinds of film forming apparatuses, can be continuously formed with one film forming apparatus, it is extremely efficient.

第3ステップおよび第4ステップで、良好なTiN膜を得るためには、第3ステップで成膜したTi膜を第4ステップにおいて確実に窒化する必要があるが、そのためにNHガス流量および第4ステップの時間を調整することが好ましい。特に、第4ステップの時間を第3ステップの時間以上に設定することが好ましい。 In the third step and fourth step, in order to obtain a good TiN film is a Ti film formed in the third step ensures there is a need to nitriding in the fourth step, NH 3 gas flow rate and the order thereof It is preferable to adjust the time of 4 steps. In particular, it is preferable to set the time of the fourth step to be equal to or longer than the time of the third step.

このようにして1種類の成膜装置でTi/TiN膜を成膜することができるので、この方法を用いる場合には、TiN膜成膜装置4は不要である。   In this way, the Ti / TiN film can be formed with one kind of film forming apparatus, and therefore, when this method is used, the TiN film forming apparatus 4 is unnecessary.

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Ti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、プラズマCVDで成膜される他の膜に対しても有効である。また、Ti化合物はTiClに限らずTiFやTiI等の他のハロゲン化合物や、その他の化合物を用いることができる。還元ガスもHに限るものではない。NとHとを含むガスもNHガスに限らず、NとHとの混合ガス等を用いることができる。さらにまた、上記実施形態では、被処理基板として半導体ウエハを用いたが、これ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い。 The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, although the case where a Ti film is formed has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and is also effective for other films formed by plasma CVD. The Ti compound is not limited to TiCl 4 , and other halogen compounds such as TiF 4 and TiI 4 and other compounds can be used. Reducing gas is also not limited to H 2. The gas containing N and H is not limited to NH 3 gas, and a mixed gas of N 2 and H 2 or the like can be used. Furthermore, in the above-described embodiment, a semiconductor wafer is used as a substrate to be processed. However, the present invention is not limited to this, and another substrate such as a liquid crystal display (LCD) substrate may be used.

本発明によれば、成膜時の被処理基板の温度が450℃程度と低温であってもTi膜を成膜することが可能であり、かつ低温成膜であっても塩素等の残留物を低減することができ、比抵抗が低く良質なTi膜を得ることができるので、耐熱性の低いNiSiやキャパシタ膜上への成膜用途に好適である。   According to the present invention, it is possible to form a Ti film even when the temperature of the substrate to be processed at the time of film formation is as low as about 450 ° C. Since a Ti film with a low specific resistance and a good quality can be obtained, it is suitable for film formation on NiSi or a capacitor film with low heat resistance.

また、本発明によれば、Ti膜の成膜に際して、載置台およびガス吐出部材が互いに独立して加熱可能となっており、ガス吐出部材を加熱してその温度を常に450℃以上に制御するので、低温成膜であってもガス吐出部材の膜剥がれを防止することができ、耐熱性の低いNiSiやキャパシタ膜上への成膜への適用が可能となる。   Further, according to the present invention, when the Ti film is formed, the mounting table and the gas discharge member can be heated independently of each other, and the temperature of the gas discharge member is always controlled to 450 ° C. or higher. Therefore, even when the film is formed at a low temperature, the gas discharge member can be prevented from peeling off, and can be applied to film formation on NiSi or a capacitor film having low heat resistance.

本発明の成膜方法の実施形態を実施するTi膜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。1 is a schematic configuration diagram showing a multi-chamber type film forming system equipped with a Ti film forming apparatus for carrying out an embodiment of a film forming method of the present invention. Ti/TiN膜を形成した半導体装置のビアホール部分を示す断面図。Sectional drawing which shows the via-hole part of the semiconductor device which formed Ti / TiN film | membrane. 図1の成膜システムに搭載されたプリクリーニング装置を示す断面図。Sectional drawing which shows the pre-cleaning apparatus mounted in the film-forming system of FIG. 図1の成膜システムに搭載された本発明の実施に用いられるTi膜成膜装置を示す断面図。Sectional drawing which shows the Ti film | membrane film-forming apparatus used for implementation of this invention mounted in the film-forming system of FIG. シャワーヘッドの温度制御ありとなしとの場合における、成膜の際のサセプタ温度とTi膜の比抵抗値との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the susceptor temperature at the time of film-forming, and the specific resistance value of Ti film | membrane in the case of with and without temperature control of a shower head. Ti膜成膜方法の第1の実施形態のガス供給および高周波電力供給のタイミングを示すタイミングチャート。The timing chart which shows the timing of gas supply and high frequency electric power supply of 1st Embodiment of Ti film forming method. Ti膜成膜方法の第1の実施形態による効果を示すグラフ。The graph which shows the effect by 1st Embodiment of Ti film forming method. Ti膜成膜方法の第2の実施形態のガス供給および高周波電力供給のタイミングを示すタイミングチャート。The timing chart which shows the timing of gas supply and high frequency electric power supply of 2nd Embodiment of Ti film forming method. Ti膜成膜方法の第2の実施形態による効果を示すグラフ。The graph which shows the effect by 2nd Embodiment of Ti film forming method. 図1の成膜システムに搭載されたTiN膜成膜装置を示す断面図。Sectional drawing which shows the TiN film | membrane film-forming apparatus mounted in the film-forming system of FIG. TiN膜成膜方法の第2の実施形態のガス供給のタイミングを示すタイミングチャート。The timing chart which shows the timing of the gas supply of 2nd Embodiment of the TiN film forming method. 本発明に基づいてTi/TiNを同一装置で成膜する場合のガス供給および高周波電力供給のタイミングを示すタイミングチャート。The timing chart which shows the timing of the gas supply and high frequency electric power supply in the case of forming Ti / TiN with the same apparatus based on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2……プリクリーニング装置
3……Ti膜成膜装置
4……TiN膜成膜装置
51……チャンバー
52……サセプタ
55,96……ヒーター
60……シャワーヘッド
70……ガス供給機構
98……コントローラ
100……電子整合式マッチングネットワーク
W……半導体ウエハ
2 ... Pre-cleaning device 3 ... Ti film deposition device 4 ... TiN film deposition device 51 ... Chamber 52 ... Susceptor 55, 96 ... Heater 60 ... Shower head 70 ... Gas supply mechanism 98 ... Controller 100 …… Electronic matching network W …… Semiconductor wafer

Claims (3)

第1の処理チャンバー内で被処理基板の表面の自然酸化膜をプラズマにより除去する工程と、その後第2の処理チャンバー内で被処理基板にCVDによりTi膜を成膜する工程とを具備し、
前記Ti膜を成膜する工程は、Ti化合物ガスおよび還元ガスを導入しつつ第1のプラズマを生成する第1ステップと、Ti化合物ガスを停止し前記還元ガスを導入しつつ第2のプラズマを生成する第2ステップとを交互に複数回繰り返すことを特徴とする成膜方法。
A step of removing a natural oxide film on the surface of the substrate to be processed in the first processing chamber by plasma, and a step of forming a Ti film on the substrate to be processed in the second processing chamber by CVD;
The step of forming the Ti film includes a first step of generating a first plasma while introducing a Ti compound gas and a reducing gas, and a second plasma while stopping the Ti compound gas and introducing the reducing gas. A film forming method, wherein the generated second step is alternately repeated a plurality of times.
処理チャンバー内で被処理基板を載置台に載置し、前記載置台に対向して設けられたガス吐出部材からTi化合物ガスと還元ガスとを吐出させるとともに、処理チャンバー内にプラズマを生成させて被処理基板にプラズマCVDによりTi膜を形成する成膜方法であって、
前記載置台および前記ガス吐出部材が互いに独立して加熱可能となっており、前記載置台を加熱して被処理基板の温度を300〜700℃に制御し、前記ガス吐出部材を加熱してその温度を450℃以上に制御することを特徴とする成膜方法。
A substrate to be processed is mounted on a mounting table in a processing chamber, and a Ti compound gas and a reducing gas are discharged from a gas discharge member provided facing the mounting table, and plasma is generated in the processing chamber. A film forming method for forming a Ti film on a substrate to be processed by plasma CVD,
The mounting table and the gas discharge member can be heated independently of each other. The mounting table is heated to control the temperature of the substrate to be processed at 300 to 700 ° C., and the gas discharge member is heated to A film forming method characterized in that the temperature is controlled to 450 ° C. or higher.
前記載置台を加熱して被処理基板の温度を300℃以上、550℃未満に制御することを特徴とする請求項2に記載の成膜方法。







The film forming method according to claim 2, wherein the temperature of the substrate to be processed is controlled to be 300 ° C. or higher and lower than 550 ° C. by heating the mounting table.







JP2003385349A 2002-12-05 2003-11-14 Film forming method and film forming system Expired - Lifetime JP4429695B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003385349A JP4429695B2 (en) 2002-12-05 2003-11-14 Film forming method and film forming system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002353742 2002-12-05
JP2003385349A JP4429695B2 (en) 2002-12-05 2003-11-14 Film forming method and film forming system

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003165418A Division JP3574651B2 (en) 2002-12-05 2003-06-10 Film forming method and film forming apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004197219A true JP2004197219A (en) 2004-07-15
JP4429695B2 JP4429695B2 (en) 2010-03-10

Family

ID=32775070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003385349A Expired - Lifetime JP4429695B2 (en) 2002-12-05 2003-11-14 Film forming method and film forming system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4429695B2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007165479A (en) * 2005-12-12 2007-06-28 Tokyo Electron Ltd Film forming device, precoating method therefor, and storage medium
WO2007123211A1 (en) * 2006-04-21 2007-11-01 Tokyo Electron Limited METHOD FOR DEPOSITING Ti FILM
WO2007123212A1 (en) * 2006-04-21 2007-11-01 Tokyo Electron Limited METHOD FOR DEPOSITING Ti FILM
WO2007125836A1 (en) * 2006-04-24 2007-11-08 Tokyo Electron Limited METHOD FOR DEPOSITING Ti FILM
WO2007125837A1 (en) * 2006-04-24 2007-11-08 Tokyo Electron Limited METHOD FOR DEPOSITING Ti FILM
US8334208B2 (en) 2008-12-12 2012-12-18 Tokyo Electron Limited Film-forming method and film-forming apparatus
JP2015124398A (en) * 2013-12-25 2015-07-06 東京エレクトロン株式会社 FILM DEPOSITION METHOD FOR Ti FILM
JP2017174537A (en) * 2016-03-22 2017-09-28 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing method
JP2020132904A (en) * 2019-02-13 2020-08-31 東京エレクトロン株式会社 Substrate treatment method and substrate treatment apparatus

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007165479A (en) * 2005-12-12 2007-06-28 Tokyo Electron Ltd Film forming device, precoating method therefor, and storage medium
WO2007123211A1 (en) * 2006-04-21 2007-11-01 Tokyo Electron Limited METHOD FOR DEPOSITING Ti FILM
WO2007123212A1 (en) * 2006-04-21 2007-11-01 Tokyo Electron Limited METHOD FOR DEPOSITING Ti FILM
WO2007125836A1 (en) * 2006-04-24 2007-11-08 Tokyo Electron Limited METHOD FOR DEPOSITING Ti FILM
WO2007125837A1 (en) * 2006-04-24 2007-11-08 Tokyo Electron Limited METHOD FOR DEPOSITING Ti FILM
US8334208B2 (en) 2008-12-12 2012-12-18 Tokyo Electron Limited Film-forming method and film-forming apparatus
JP2015124398A (en) * 2013-12-25 2015-07-06 東京エレクトロン株式会社 FILM DEPOSITION METHOD FOR Ti FILM
TWI726837B (en) * 2013-12-25 2021-05-11 日商東京威力科創股份有限公司 Ti film forming method
JP2017174537A (en) * 2016-03-22 2017-09-28 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing method
JP2020132904A (en) * 2019-02-13 2020-08-31 東京エレクトロン株式会社 Substrate treatment method and substrate treatment apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP4429695B2 (en) 2010-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3574651B2 (en) Film forming method and film forming apparatus
JP4811870B2 (en) Ti film and TiN film forming method and contact structure, and computer-readable storage medium and computer program
US20060127601A1 (en) Film formation method
JP4330949B2 (en) Plasma CVD film forming method
JP4429695B2 (en) Film forming method and film forming system
JP2010065309A (en) Film forming method of ti type film and storage medium thereof
JP5004432B2 (en) Method for forming metal silicide film, pretreatment method, film forming system, control program, and computer storage medium
JP4738671B2 (en) CVD film forming method
JP4105120B2 (en) Deposition method
JP4451097B2 (en) Deposition method
JP4114746B2 (en) Deposition method
JP2002203810A (en) Method for manufacturing semiconductor device, semiconductor device, and apparatus for manufacturing semiconductor device
JP4115849B2 (en) Method for forming W-based film and W-based film
JP2010056567A (en) Method for forming film
JPWO2007123212A1 (en) Method for forming Ti film

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071016

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090407

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090608

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090728

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091027

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20091105

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: 20091215

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: 20091216

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4429695

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: 20121225

Year of fee payment: 3

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151225

Year of fee payment: 6

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

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