JP2013122068A - Method for forming tungsten compound film and semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a tungsten compound film which can shorten an incubation time on formation of a tungsten compound film, and to provide a semiconductor device having the tungsten compound film formed by the method.SOLUTION: The method for forming a tungsten compound film includes: a silane gas feeding step in which an SiHgas is fed to a substrate S; a source gas feeding step in which a WFgas is fed to the substrate S; and a reaction gas feeding step in which a reaction gas reacted with tungsten is fed to the substrate S. In the silane gas feeding step, the particles of a silane gas which are larger than the particles of the reaction gas arriving at the surface of the substrate S are made to arrive at the surface of the substrate S, and the respective source gas feeding step and reaction gas feeding step are repeated at a mutually different timing after the silane gas feeding step to form a tungsten compound film on the substrate S.

Description

本開示の技術は、ALD法(Atomic Layer Deposition : 原子層堆積法)を用いてタングステン化合物膜を形成する方法、及び、該方法によって形成されたタングステン化合物膜を有する半導体装置に関する。   The technology of the present disclosure relates to a method of forming a tungsten compound film using an ALD method (Atomic Layer Deposition) and a semiconductor device having the tungsten compound film formed by the method.

従来から、例えば特許文献1に記載のように、ビアホールやコンタクトホール内に埋め込まれる銅プラグのバリアメタル層には、タングステン化合物膜の1つである窒化タングステン(WN)膜が広く用いられている。こうしたWN膜の成膜方法のうち、WN膜を数原子層ずつ形成するALD法では、CVD法やスパッタ法と比べて段差被覆性のよいWN膜を得ることができるため、アスペクト比の高いホールが必要とされる半導体装置の製造技術として特に注目されている。   Conventionally, for example, as described in Patent Document 1, a tungsten nitride (WN) film, which is one of tungsten compound films, has been widely used for a barrier metal layer of a copper plug embedded in a via hole or a contact hole. . Of these WN film formation methods, the ALD method, in which several WN films are formed, can provide a WN film having a better step coverage than CVD or sputtering methods. Is attracting particular attention as a manufacturing technique of a semiconductor device that requires the above.

上述したALD法では、まず、基板に対して、六フッ化タングステン(WF)ガスの供給と排気とが順に行われ、次いで、モノシラン(SiH)ガスの供給と排気とが順に行われる。続いて、WFガスの供給と排気とが順に行われ、その後、アンモニア(NH)ガスの供給と排気とが順に行われる。これにより、数原子層のWN膜が基板上に形成され、上記4つの工程を1つのサイクルとする成膜サイクルが繰り返し行われることによって、所望の膜厚からなるWN膜が形成される。 In the ALD method described above, first, supply and exhaust of tungsten hexafluoride (WF 6 ) gas are sequentially performed on the substrate, and then supply and exhaust of monosilane (SiH 4 ) gas are sequentially performed. Subsequently, the supply and exhaust of WF 6 gas are sequentially performed, and then the supply and exhaust of ammonia (NH 3 ) gas are sequentially performed. As a result, a WN film of several atomic layers is formed on the substrate, and a WN film having a desired film thickness is formed by repeating a film formation cycle in which the above four steps are performed as one cycle.

国際公開第2004/061154号International Publication No. 2004/061154

ところで、近年では、素子が形成されたシリコン基板である素子基板を三次元的に実装することで、素子基板の実装面積を小さくしつつ、素子の集積度合いを高める試みが盛んに行われている。このような三次元実装では、異なるシリコン基板に形成された素子同士が、シリコン基板を貫通する電極(Through Silicon Via : シリコン貫通電極(TSV))によって接続される。上記WN膜は、こうしたTSVのバリアメタル層としても用いられつつある。   By the way, in recent years, many attempts have been made to increase the degree of integration of elements while reducing the mounting area of the element substrate by three-dimensionally mounting an element substrate, which is a silicon substrate on which elements are formed. . In such three-dimensional mounting, elements formed on different silicon substrates are connected by an electrode (Through Silicon Via: TSV) penetrating the silicon substrate. The WN film is also being used as a barrier metal layer of such TSV.

一方、TSVの形成方法のうち、素子形成の後にTSVが形成されるビアラスト(Via Last )法では、素子基板を支える支持基板に該素子基板が接着された状態で、上記WN膜の形成も含めた各種処理が行われる。そして、耐熱温度が200℃以下の接着剤によって素子基板と支持基板とが接着されることから、WN膜の形成温度にも200℃以下、より好ましくは150℃以下が求められている。   On the other hand, among the TSV formation methods, the Via Last method in which TSV is formed after element formation includes the formation of the WN film in a state where the element substrate is bonded to a support substrate that supports the element substrate. Various processes are performed. And since an element substrate and a support substrate are adhere | attached with the adhesive agent whose heat-resistant temperature is 200 degrees C or less, 200 degrees C or less, More preferably 150 degrees C or less is calculated | required also for the formation temperature of a WN film | membrane.

この点、基板の温度が200℃以下に保持された状態で上述したALD法が行われると、成膜サイクルが複数回繰り返されない限り、WN膜の形成が基板上で開始されないことが本願発明者らによって認められた。ちなみに、このようにWN膜の形成が開始されない時間であるインキュベーション時間では、島状に成長したWNが、絶縁膜の表面において疎らに形成される。そのため、WN膜の初期膜が上述のように成長する結果、WN膜の初期膜で膜密度が低くなり、これにより、WN膜のバリア性が低くなってしまう。   In this regard, when the above-described ALD method is performed in a state where the substrate temperature is maintained at 200 ° C. or lower, the WN film formation is not started on the substrate unless the film formation cycle is repeated a plurality of times. Recognized by the people. Incidentally, in the incubation time that is the time when the formation of the WN film is not started in this way, WN grown in an island shape is formed sparsely on the surface of the insulating film. Therefore, as a result of the initial film of the WN film growing as described above, the film density of the initial film of the WN film is lowered, and thereby the barrier property of the WN film is lowered.

なお、こうした問題は、WN膜がTSVのバリアメタルとして用いられる場合に限らず、絶縁膜に形成される配線のバリアメタルとして用いられる場合であっても、概ね共通するものである。また、同問題は、上記WN膜に限らず、他のタングステン化合物膜、例えばケイ化タングステン(WSi)膜や窒化ケイ化タングステン(WSiN)膜の形成においても概ね共通するものである。   Such a problem is not limited to the case where the WN film is used as a barrier metal of TSV, but is generally common even when it is used as a barrier metal of wiring formed in an insulating film. The problem is not limited to the WN film, but is generally common to the formation of other tungsten compound films, such as a tungsten silicide (WSi) film and a tungsten nitride silicide (WSiN) film.

本開示の技術は、上記実情に鑑みてなされたものであり、タングステン化合物膜を形成する際のインキュベーション時間を短くすることのできるタングステン化合物膜形成方法、及び、該方法によって形成されたタングステン化合物膜を有する半導体装置を提供することを目的とする。   The technology of the present disclosure has been made in view of the above circumstances, a tungsten compound film forming method capable of shortening an incubation time when forming a tungsten compound film, and a tungsten compound film formed by the method. It is an object to provide a semiconductor device having the following.

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
本開示の技術における一態様は、タングステン化合物膜の形成方法であって、シランガスが基板に供給されるシランガス供給工程と、タングステンの含まれる原料ガスが前記基板に供給される原料ガス供給工程と、タングステンと反応する反応ガスが前記基板に供給される反応ガス供給工程とを備え、前記シランガス供給工程では、一度の前記反応ガス供給工程にて前記基板の表面に到達する反応ガスの粒子よりも多くのシランガスの粒子を前記基板の表面に到達させ、前記シランガス供給工程の後に、前記原料ガス供給工程と、前記反応ガス供給工程との各々が互いに異なるタイミングにて繰り返し行われることにより、前記基板上にてタングステン化合物膜が形成される。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
One aspect of the technology of the present disclosure is a method of forming a tungsten compound film, in which a silane gas supply step in which a silane gas is supplied to the substrate, a source gas supply step in which a source gas containing tungsten is supplied to the substrate, A reaction gas supply step in which a reaction gas that reacts with tungsten is supplied to the substrate. In the silane gas supply step, the reaction gas supply step has more particles than the reaction gas particles that reach the surface of the substrate in one reaction gas supply step. The silane gas particles reach the surface of the substrate, and after the silane gas supply step, each of the source gas supply step and the reaction gas supply step is repeatedly performed at different timings, so that As a result, a tungsten compound film is formed.

本願発明者らは、タングステン化合物膜の形成方法を鋭意研究する中で、以下のことを見出した。すなわち、タングステン化合物膜が形成される前の基板に対し、一度の反応ガス供給工程で供給される反応ガスの粒子よりも多くのシランガスの粒子が供給される場合、シランガス供給工程が行われない場合と比較して、インキュベーション時間が短くなることが見出された。   The inventors of the present application have found the following while intensively studying a method of forming a tungsten compound film. That is, when more silane gas particles than the reaction gas particles supplied in one reaction gas supply process are supplied to the substrate before the tungsten compound film is formed, the silane gas supply process is not performed. It was found that the incubation time was shortened compared to.

この点、本開示の技術における一態様では、原料ガスと反応ガスとの供給によってタングステン化合物膜が基板上に形成される前に、基板に対してシランガスが供給され、しかも、基板に供給されるシランガスの粒子が、一度の反応ガス供給工程にて同基板に供給される反応ガスの粒子よりも多い。これにより、シランガス供給工程後の基板の表面では、反応ガス供給工程後の基板の表面と比較して、原料ガスと反応し得るガスの存在する可能性が高くなる。そのため、シランガス供給工程が行われない場合と比較して、基板の全体に対して原料ガスの吸着する確率が高くなる結果、上述したインキュベーション時間を短くすることが可能となる。したがって、シランガス供給工程が行われない場合には、インキュベーション時間が生じてしまうような基板温度であっても、インキュベーション時間を生じさせることなくタングステン化合物膜を形成することも可能になる。   In this regard, in one aspect of the technology of the present disclosure, the silane gas is supplied to the substrate before the tungsten compound film is formed on the substrate by supplying the source gas and the reaction gas, and the substrate is supplied to the substrate. There are more silane gas particles than reactive gas particles supplied to the substrate in one reactive gas supply step. As a result, the surface of the substrate after the silane gas supply step is more likely to contain a gas that can react with the source gas than the surface of the substrate after the reaction gas supply step. Therefore, as compared with the case where the silane gas supply process is not performed, the probability that the source gas is adsorbed to the entire substrate is increased, and as a result, the incubation time described above can be shortened. Therefore, when the silane gas supply step is not performed, it is possible to form the tungsten compound film without causing the incubation time even at the substrate temperature that causes the incubation time.

本開示におけるタングステン化合物膜の形成方法の別態様は、上述した態様において、前記シランガス供給工程の前に、水素ガスから生成されたプラズマが前記基板に供給される水素プラズマ供給工程を備える。   According to another aspect of the method for forming a tungsten compound film in the present disclosure, in the aspect described above, a hydrogen plasma supply step in which plasma generated from hydrogen gas is supplied to the substrate is provided before the silane gas supply step.

本願発明者らは、タングステン化合物膜の形成方法について、鋭意研究する中で、上記シランガスの供給工程の前に、水素ガスから生成されたプラズマが基板の表面に供給されることによって、さらにインキュベーション時間が短くなることを見出した。   Inventors of the present application are eagerly studying a method of forming a tungsten compound film. Before the silane gas supply step, plasma generated from hydrogen gas is supplied to the surface of the substrate to further increase the incubation time. Was found to be shorter.

この点、本開示におけるタングステン化合物膜の形成方法の別の態様では、シランガスの供給に先立って、水素ガスから生成されたプラズマが基板に対して供給される。これにより、原料ガスと反応ガスとが供給される前にシランガスの供給のみが行われる場合よりも、さらにインキュベーション時間を短くすることが可能になる。ひいては、より低い基板温度にて、インキュベーション時間を生じさせることなくタングステン化合物膜を形成することができる。   In this regard, in another aspect of the method for forming a tungsten compound film according to the present disclosure, plasma generated from hydrogen gas is supplied to the substrate prior to supply of the silane gas. Thereby, the incubation time can be further shortened compared to the case where only the silane gas is supplied before the source gas and the reaction gas are supplied. As a result, a tungsten compound film can be formed at a lower substrate temperature without causing an incubation time.

本開示におけるタングステン化合物膜の形成方法の別の態様では、上述した態様において、前記水素プラズマ供給工程が終了するまでに、不活性ガスから生成されたプラズマが前記基板に供給される不活性ガスプラズマ供給工程を備える。   In another aspect of the method for forming a tungsten compound film in the present disclosure, in the above-described aspect, the inert gas plasma in which the plasma generated from the inert gas is supplied to the substrate before the hydrogen plasma supply step is completed. A supply process is provided.

上記態様では、不活性ガスから生成されたプラズマが基板上に供給されることで、基板の表面に凹凸が形成される。こうした凹凸によれば、基板上に供給された粒子の吸着する確率が高められるため、シランガスの供給に先立って水素ガスから生成されたプラズマのみが供給されるよりも、シランガスが基板に対してより吸着しやすくなる。これにより、インキュベーション時間が短くなる。   In the said aspect, an unevenness | corrugation is formed in the surface of a board | substrate by supplying the plasma produced | generated from the inert gas on a board | substrate. Such unevenness increases the probability that the particles supplied on the substrate will be adsorbed, so that the silane gas is more likely to be applied to the substrate than when only the plasma generated from the hydrogen gas is supplied prior to the supply of the silane gas. It becomes easy to adsorb. This shortens the incubation time.

本開示におけるタングステン化合物膜の形成方法の別の態様は、上述した態様において、前記シランガス供給工程における前記シランガスの供給停止と、前記シランガス供給工程に続いて行われる前記原料ガス供給工程における前記原料ガスの供給開始とが同時に行われる。   In another aspect of the method for forming a tungsten compound film in the present disclosure, in the above-described aspect, the supply of the silane gas in the silane gas supply step and the source gas in the source gas supply step performed following the silane gas supply step are the same. Is started simultaneously.

上記態様では、シランガスの供給停止と、原料ガスの供給開始とが同時に行われることから、原料ガスが供給されるときには、それ以降よりも基板上により多くのシランが吸着している可能性が高い。そのため、タングステン化合物膜の形成が開始されるときから、基板の略全体においてタングステン化合物膜が形成されやすくなる。   In the above aspect, since the supply of the silane gas is stopped and the supply of the raw material gas is simultaneously performed, when the raw material gas is supplied, there is a high possibility that more silane is adsorbed on the substrate than after that. . Therefore, the tungsten compound film is easily formed on substantially the entire substrate from the start of the formation of the tungsten compound film.

本開示におけるタングステン化合物膜の形成方法の別の態様は、上述した態様において、前記原料ガス供給工程は、第1原料ガス供給工程と、第2原料ガス供給工程とからなり、前記反応ガス供給工程は、タングステンを還元するシランガスが供給される還元ガス供給工程と、タングステンを窒化する窒化ガスが前記基板に供給される窒化ガス供給工程とからなり、前記第1原料ガス供給工程、前記反応ガス供給工程、前記還元ガス供給工程、及び前記第2原料ガス供給工程の各々が互いに異なるタイミングにて順に繰り返し行われることにより、前記基板上にて前記タングステン化合物膜である窒化タングステン膜が形成される。   According to another aspect of the method for forming a tungsten compound film in the present disclosure, in the aspect described above, the source gas supply step includes a first source gas supply step and a second source gas supply step, and the reaction gas supply step. Comprises a reducing gas supply step in which a silane gas for reducing tungsten is supplied and a nitriding gas supply step in which a nitriding gas for nitriding tungsten is supplied to the substrate. The first source gas supply step, the reaction gas supply The tungsten nitride film, which is the tungsten compound film, is formed on the substrate by repeatedly performing the process, the reducing gas supply process, and the second source gas supply process in order at different timings.

上記態様では、タングステン化合物膜である窒化タングステン膜が形成されるときに、シランガスによって還元されたタングステンに対して、窒化ガスよりもタングステンとの反応性の高い窒化物が供給される。そのため、上述のような低温下であっても、タングステンが窒化されやすくなる。   In the above aspect, when a tungsten nitride film, which is a tungsten compound film, is formed, a nitride having higher reactivity with tungsten than the nitriding gas is supplied to tungsten reduced by the silane gas. Therefore, tungsten is easily nitrided even at a low temperature as described above.

本開示におけるタングステン化合物膜の形成方法の別の態様は、タングステン化合物膜の形成方法であって、シランガスが基板に供給されるシランガス供給工程と、タングステンの含まれる原料ガスが前記基板に供給される原料ガス供給工程と、前記タングステンと反応する前記シランガス以外の反応ガスが前記基板に供給される反応ガス供給工程とを備え、前記シランガス供給工程の後に、前記原料ガス供給工程と、前記反応ガス供給工程との各々が互いに異なるタイミングにて繰り返し行われることにより、前記基板上にてタングステン化合物膜が形成される。   Another aspect of the method for forming a tungsten compound film in the present disclosure is a method for forming a tungsten compound film, in which a silane gas supply step in which silane gas is supplied to the substrate and a source gas containing tungsten is supplied to the substrate. A source gas supply step; and a reaction gas supply step in which a reaction gas other than the silane gas that reacts with the tungsten is supplied to the substrate, and the source gas supply step and the reaction gas supply after the silane gas supply step. A tungsten compound film is formed on the substrate by repeatedly performing each of the steps with different timings.

本願発明者らは、タングステン化合物膜の原料ガスが基板に供給される前に、シランガスが供給されることによって、基板に対して原料ガスが吸着する確率が高くなり、これにより、タングステン化合物膜が形成されやすくなることを見出した。   The inventors of the present application increase the probability that the source gas is adsorbed to the substrate by supplying the silane gas before the source gas of the tungsten compound film is supplied to the substrate. It was found that it is easy to form.

この点、上記態様では、原料ガスとシランガス以外の反応ガスとの供給によりタングステン化合物膜が形成される前に、基板に対してシランガスが供給される。これにより、シランガスの供給が行われない場合と比較して、基板に対して原料ガスが吸着する確率が高くなり、ひいては、上述したインキュベーション時間が短くなる。   In this regard, in the above aspect, the silane gas is supplied to the substrate before the tungsten compound film is formed by supplying the source gas and the reaction gas other than the silane gas. Thereby, compared with the case where supply of silane gas is not performed, the probability that source gas will adsorb | suck with respect to a board | substrate will become high, and by extension, the incubation time mentioned above will become short.

本開示における半導体装置の一態様は、タングステン化合物膜を有する半導体装置であって、前記タングステン化合物膜が上述した態様で形成されたものである。   One embodiment of the semiconductor device in the present disclosure is a semiconductor device having a tungsten compound film, in which the tungsten compound film is formed in the above-described manner.

上記態様では、タングステン化合物膜が形成されるときに、インキュベーション時間が短くなることから、半導体装置におけるタングステン化合物膜の形成領域には、タングステン化合物膜の形成開始時から、該領域の略全体にタングステン化合物膜が形成されやすくなる。そのため、半導体装置は、膜密度及びバリア性等の膜特性の改善されたタングステン化合物膜を有することになる。   In the above aspect, since the incubation time is shortened when the tungsten compound film is formed, the tungsten compound film formation region in the semiconductor device is formed on the substantially entire region from the start of the formation of the tungsten compound film. A compound film is easily formed. Therefore, the semiconductor device has a tungsten compound film with improved film characteristics such as film density and barrier property.

マルチチャンバ型成膜装置の全体構成を示すブロック図。The block diagram which shows the whole structure of a multi-chamber type film-forming apparatus. マルチチャンバ型成膜装置が有する成膜チャンバの概略構成を示す概略図。Schematic which shows schematic structure of the film-forming chamber which a multi-chamber type | mold film-forming apparatus has. 本開示の第1実施形態におけるタングステン化合物膜の形成方法に含まれる前処理工程での各種ガス及び高周波電力の供給態様を示すタイミングチャート。4 is a timing chart showing how various gases and high-frequency power are supplied in a pretreatment process included in the method for forming a tungsten compound film in the first embodiment of the present disclosure. タングステン化合物膜としてWN膜を形成する際の各種ガスの供給態様を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the supply aspect of various gases at the time of forming a WN film as a tungsten compound film. タングステン化合物膜としてWSi膜を形成する際の各種ガスの供給態様を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the supply aspect of various gas at the time of forming a WSi film as a tungsten compound film. タングステン化合物膜としてWSiN膜を形成する際の各種ガスの供給態様を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the supply aspect of various gas at the time of forming a WSiN film as a tungsten compound film. 本開示の第2実施形態におけるタングステン化合物膜の形成方法に含まれる前処理工程での各種ガス及び高周波電力の供給態様を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the supply aspect of various gas and the high frequency electric power in the pre-processing process included in the formation method of the tungsten compound film in 2nd Embodiment of this indication. 成膜サイクルの数と、WN膜の厚さとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the number of film-forming cycles and the thickness of a WN film | membrane. シリコン基板のホールに形成されたWN膜を示すSEM画像。The SEM image which shows the WN film | membrane formed in the hole of a silicon substrate.

[第1実施形態]
以下、本開示におけるタングステン化合物膜の形成方法を具体化した第1実施形態、及び、該タングステン化合物膜を有する半導体装置を具体化した第1実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。まず、上記タングステン化合物膜の形成に用いられるマルチチャンバ型成膜装置について、図1を参照して説明する。なお、図1では、処理の対象である基板の搬送される方向が矢印で示されている。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment that embodies a method of forming a tungsten compound film according to the present disclosure and a first embodiment that embodies a semiconductor device having the tungsten compound film will be described with reference to FIGS. To do. First, a multi-chamber type film forming apparatus used for forming the tungsten compound film will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the direction in which the substrate to be processed is transported is indicated by an arrow.

[マルチチャンバ型成膜装置の構成]
図1に示されるように、マルチチャンバ型成膜装置10が有する搬送チャンバ11には、搬入チャンバ12、搬出チャンバ13、前処理チャンバ14、成膜チャンバ15、及びシード層形成チャンバ16の各々が連結されている。また、搬送チャンバ11には、基板を搬送する搬送ロボット11aが搭載されている。基板は、マルチチャンバ型成膜装置10での処理の対象であり、素子基板と支持基板とが、耐熱温度が200℃以下である接着材によって接着されたものである。素子基板は、素子及び貫通孔が形成されたシリコン基板と、該素子基板上に形成された絶縁層とを有し、該素子基板の絶縁層と上記支持基板とが接着されている。また、素子基板を構成するシリコン基板の上面及び貫通孔内には、例えばシリコン酸化膜等の絶縁膜が形成されている。なお、マルチチャンバ型成膜装置10では、シリコン基板の表面、及び貫通孔の内壁面に対して各種の処理が行われる。なお、搬入チャンバ12及び搬出チャンバ13は、搬出入の両方の機能を持つ1つのロードロックチャンバとしてもよい。
[Configuration of multi-chamber deposition system]
As shown in FIG. 1, the transfer chamber 11 included in the multi-chamber film forming apparatus 10 includes a carry-in chamber 12, a carry-out chamber 13, a pretreatment chamber 14, a film formation chamber 15, and a seed layer forming chamber 16. It is connected. The transfer chamber 11 is equipped with a transfer robot 11a for transferring a substrate. The substrate is a target of processing in the multi-chamber type film forming apparatus 10, and the element substrate and the support substrate are bonded by an adhesive having a heat resistant temperature of 200 ° C. or less. The element substrate has a silicon substrate in which elements and through holes are formed, and an insulating layer formed on the element substrate, and the insulating layer of the element substrate and the support substrate are bonded to each other. An insulating film such as a silicon oxide film is formed on the upper surface of the silicon substrate constituting the element substrate and in the through hole. In the multi-chamber type film forming apparatus 10, various processes are performed on the surface of the silicon substrate and the inner wall surface of the through hole. The carry-in chamber 12 and the carry-out chamber 13 may be a single load lock chamber having both the carry-in / out functions.

搬送ロボット11aは、搬入チャンバ12に搬入された処理前の基板を、前処理チャンバ14、成膜チャンバ15、及びシード層形成チャンバ16に対してこの順に搬送し、これらチャンバ14〜16での処理が終了した処理後の基板を搬出チャンバ13に搬送する。   The transport robot 11a transports the unprocessed substrate carried into the carry-in chamber 12 to the pre-treatment chamber 14, the film formation chamber 15, and the seed layer formation chamber 16 in this order, and processes in these chambers 14-16. Then, the processed substrate is transferred to the carry-out chamber 13.

搬入チャンバ12は、内部を大気圧とした状態で、外部から処理前の基板を搬入し、また、図示されない排気部によって内部を大気圧から減圧した状態で、処理前の基板を搬送チャンバ11に搬出する。   The carry-in chamber 12 carries in a substrate before processing from the outside in a state where the inside is at atmospheric pressure, and puts the substrate before processing into the transfer chamber 11 in a state where the inside is reduced from atmospheric pressure by an exhaust unit (not shown). Take it out.

搬出チャンバ13は、図示されない排気部によって内部を減圧した状態で、処理後の基板を搬送チャンバ11から搬入し、また、内部を大気圧とした状態で、処理後の基板を外部に搬出する。   The carry-out chamber 13 carries in the processed substrate from the transfer chamber 11 in a state where the inside is decompressed by an exhaust unit (not shown), and carries out the processed substrate outside in a state where the inside is at atmospheric pressure.

前処理チャンバ14は、水素(H)ガスからプラズマを生成するプラズマ処理チャンバである。前処理チャンバ14は、例えば周波数が13.56MHzである高周波電力をHガスに供給することで、該Hガスからプラズマを生成する。 The pretreatment chamber 14 is a plasma treatment chamber that generates plasma from hydrogen (H 2 ) gas. Pretreatment chamber 14, for example, a high-frequency power frequency is 13.56MHz to supply the H 2 gas to generate a plasma from the H 2 gas.

成膜チャンバ15は、タングステン化合物膜を基板に対して単原子膜ずつ形成するALDチャンバである。成膜チャンバ15は、タングステン化合物膜として、例えば、窒化タングステン膜(WN膜)、ケイ化タングステン膜(WSi膜)、及び窒化ケイ化タングステン膜(WSiN膜)のいずれかを形成する。   The film forming chamber 15 is an ALD chamber for forming a tungsten compound film on a substrate by a monoatomic film. The film forming chamber 15 forms, for example, any one of a tungsten nitride film (WN film), a tungsten silicide film (WSi film), and a tungsten nitride silicide film (WSiN film) as the tungsten compound film.

シード層形成チャンバ16は、基板に対して銅(Cu)膜を形成するスパッタチャンバである。基板に形成されたCu膜は、電解めっきによって銅配線を貫通孔に形成するときのシード層となる。   The seed layer forming chamber 16 is a sputtering chamber for forming a copper (Cu) film on the substrate. The Cu film formed on the substrate serves as a seed layer when copper wiring is formed in the through hole by electrolytic plating.

なお、上記搬送チャンバ11、前処理チャンバ14、成膜チャンバ15、及びシード層形成チャンバ16は、上記搬入チャンバ12及び搬出チャンバ13と同様、図示されない排気部を有し、該排気部によって大気圧から減圧された状態に維持されている。   The transfer chamber 11, the pretreatment chamber 14, the film formation chamber 15, and the seed layer formation chamber 16 have an exhaust unit (not shown), similar to the carry-in chamber 12 and the carry-out chamber 13, and atmospheric pressure is generated by the exhaust unit. The pressure is maintained under reduced pressure.

[成膜チャンバの構成]
上記成膜チャンバ15の構成について、図2を参照してより詳しく説明する。図2に示されるように、成膜チャンバ15が有する真空槽21内には、上記基板Sを保持する基板ステージ22が設置されている。基板ステージ22の内部には、該基板ステージ22を加熱するヒータ23が搭載されている。ヒータ23には、直流電流を出力するヒータ電源24が接続されている。ヒータ23は、ヒータ電源24からの電流の供給によって発熱することで、基板ステージ22を介して基板Sを所定の温度に加熱する。
[Structure of deposition chamber]
The configuration of the film forming chamber 15 will be described in more detail with reference to FIG. As shown in FIG. 2, a substrate stage 22 that holds the substrate S is installed in a vacuum chamber 21 of the film forming chamber 15. A heater 23 for heating the substrate stage 22 is mounted inside the substrate stage 22. A heater power supply 24 that outputs a direct current is connected to the heater 23. The heater 23 generates heat by supplying current from the heater power supply 24, thereby heating the substrate S to a predetermined temperature via the substrate stage 22.

真空槽21の底壁21aには、該底壁21aを貫通する2つの排気ポートP1が形成されている。2つの排気ポートP1には、真空槽21内を排気する排気部25が接続されている。排気部25は、例えば、各種真空ポンプと、真空ポンプの排気流量を調節するバルブとから構成されている。   Two exhaust ports P1 penetrating the bottom wall 21a are formed in the bottom wall 21a of the vacuum chamber 21. An exhaust unit 25 that exhausts the inside of the vacuum chamber 21 is connected to the two exhaust ports P1. The exhaust unit 25 includes, for example, various vacuum pumps and a valve that adjusts the exhaust flow rate of the vacuum pump.

真空槽21の上壁21bには、シャワープレート26が、上記基板ステージ22と対向する位置に取り付けられている。シャワープレート26には、基板ステージ22側に開口する複数の開口部26aが形成されている。真空槽21の上壁21bと、シャワープレート26における上壁21bへの取り付け面とには、これらを貫通するガス供給ポートP2が形成されている。   A shower plate 26 is attached to the upper wall 21 b of the vacuum chamber 21 at a position facing the substrate stage 22. The shower plate 26 is formed with a plurality of openings 26 a that open to the substrate stage 22 side. A gas supply port P <b> 2 that penetrates the upper wall 21 b of the vacuum chamber 21 and the attachment surface of the shower plate 26 to the upper wall 21 b is formed.

ガス供給ポートP2には、水素を含むガスを上記真空槽21に供給する水素系ガス配管GL1と、フッ素を含むガスを同真空槽21に供給するフッ素系ガス配管GL2とが接続されている。   Connected to the gas supply port P2 are a hydrogen-based gas pipe GL1 for supplying a gas containing hydrogen to the vacuum chamber 21 and a fluorine-based gas pipe GL2 for supplying a gas containing fluorine to the vacuum chamber 21.

水素系ガス配管GL1は、モノシラン(SiH)ガス等のシランガスを真空槽21に供給するシランガス供給部31が接続されたシランガス配管と、アンモニア(NH)ガス等の窒化ガスを真空槽21に供給する窒化ガス供給部32が接続された窒化ガス配管とに分岐している。シランガス配管には、該配管を介して真空槽21に窒素(N)ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給部33が接続され、他方、窒化ガス配管には、該配管を介して真空槽21にNガスを供給する不活性ガス供給部34が接続されている。 The hydrogen-based gas pipe GL1 includes a silane gas pipe connected to a silane gas supply unit 31 that supplies a silane gas such as monosilane (SiH 4 ) gas to the vacuum chamber 21, and a nitriding gas such as ammonia (NH 3 ) gas in the vacuum chamber 21. It branches off to a nitriding gas pipe to which the nitriding gas supply section 32 to be supplied is connected. The silane gas pipe is connected to an inert gas supply unit 33 for supplying an inert gas such as nitrogen (N 2 ) gas to the vacuum chamber 21 through the pipe, while the nitriding gas pipe is connected to the silane gas pipe through the pipe. An inert gas supply unit 34 for supplying N 2 gas to the vacuum chamber 21 is connected.

フッ素系ガス配管GL2は、六フッ化タングステン(WF)ガス等のタングステンを含む原料ガスを真空槽21に供給する原料ガス供給部35が接続されている。フッ素系ガス配管GL2からは、Nガスを同真空槽21に供給する不活性ガス供給部36が接続された不活性ガス配管が分岐している。 The fluorine-based gas pipe GL2 is connected to a source gas supply unit 35 that supplies a source gas containing tungsten such as tungsten hexafluoride (WF 6 ) gas to the vacuum chamber 21. From the fluorine-based gas pipe GL2, an inert gas pipe to which an inert gas supply unit 36 for supplying N 2 gas to the vacuum chamber 21 is connected is branched.

[マルチチャンバ型成膜装置によるタングステン化合物膜の形成]
上記マルチチャンバ型成膜装置10の動作の一つである、タングステン化合物膜を形成する際の動作について、図3〜図6を参照して説明する。
マルチチャンバ型成膜装置10にてタングステン化合物膜が形成される際には、まず、処理前の基板Sが、外部の搬送ロボットによって上記搬入チャンバ12に搬入される。基板Sが搬入チャンバ12に搬入されると、同基板Sは、搬送ロボット11aによって前処理チャンバ14に搬入される。
[Tungsten compound film formation by multi-chamber type film forming system]
An operation when forming a tungsten compound film, which is one of the operations of the multi-chamber type film forming apparatus 10, will be described with reference to FIGS.
When a tungsten compound film is formed by the multi-chamber type film forming apparatus 10, first, the substrate S before processing is carried into the carry-in chamber 12 by an external transfer robot. When the substrate S is loaded into the loading chamber 12, the substrate S is loaded into the pretreatment chamber 14 by the transfer robot 11a.

次いで、前処理チャンバ14では、図3に示されるように、タイミングT1にて、Hガスの供給と、該Hガスに対する高周波電力の供給とが開始される。これにより、基板Sに対してHガスから生成されたプラズマが供給され、基板Sの表面に水素を含む励起種が吸着する。こうした水素プラズマ供給工程が所定の時間、例えば60秒にわたって継続されると、タイミングT2にて、Hガス及び高周波電力の供給が停止される。
プラズマが供給されると、基板Sは、搬送ロボット11aによって、前処理チャンバ14から成膜チャンバ15に搬送される。
Next, in the pretreatment chamber 14, as shown in FIG. 3, at timing T1, supply of H 2 gas and supply of high-frequency power to the H 2 gas are started. Accordingly, plasma generated from the H 2 gas is supplied to the substrate S, and excited species including hydrogen are adsorbed on the surface of the substrate S. When such a hydrogen plasma supply process is continued for a predetermined time, for example, 60 seconds, the supply of H 2 gas and high-frequency power is stopped at timing T2.
When the H 2 plasma is supplied, the substrate S is transferred from the pretreatment chamber 14 to the film forming chamber 15 by the transfer robot 11a.

基板Sが成膜チャンバ15に搬入されると、タイミングT3にて、シランガス供給部31から真空槽21に対するSiHガスの供給が開始される。この際、基板Sの表面に到達するシランガスの粒子数が、後続する各反応ガス供給工程にて基板Sの表面に到達する反応ガスの粒子数よりも多くなるように、真空槽21内に供給されるシランガスの流量、圧力、及び供給時間の各々が設定される。例えば、基板Sの表面に到達するシランガスの粒子数は、該シランガスの流量が大きくなるほど、また該シランガスの分圧が大きくなるほど、さらにまた該シランガスの供給時間が長くなるほど大きくなる。 When the substrate S is carried into the film forming chamber 15, supply of SiH 4 gas from the silane gas supply unit 31 to the vacuum chamber 21 is started at timing T3. At this time, the number of silane gas particles reaching the surface of the substrate S is supplied into the vacuum chamber 21 so that the number of particles of the reaction gas reaching the surface of the substrate S in each subsequent reaction gas supply step is larger. Each of the flow rate, pressure, and supply time of the silane gas is set. For example, the number of silane gas particles reaching the surface of the substrate S increases as the flow rate of the silane gas increases, as the partial pressure of the silane gas increases, and as the supply time of the silane gas increases.

なお、成膜チャンバ15で行われるガス供給の態様は、タングステン化合物膜を数原子層ずつ形成する都合上、ここにおけるSiHガスの供給の態様と比べて、流量、圧力、及び供給時間に大きな制約を受ける。例えば、過剰なガス供給により段差被覆性やバリア性が低下することを抑えるべく、原料ガスや反応ガスの供給される時間とは、原料ガスあるいは反応ガスが基板Sの表面に到達した直後に排気用のガスが到達する程度に短い。そして、原料ガスや反応ガスの流量や圧力には、基板Sに到達する粒子数が上述のような短い供給時間で再現される程度に安定することが求められる。それゆえに、新たに加えられた上記SiHガスの供給態様としては、該供給時の圧力が該供給に続く他の工程と略等しく、且つ、基板Sの表面に到達するSiHガスの粒子数がSiHガスの流量あるいは供給時間で確保されることが好ましい。 Note that the gas supply mode performed in the film forming chamber 15 is larger in flow rate, pressure, and supply time than the SiH 4 gas supply mode here, for convenience of forming several atomic layers of tungsten compound films. Limited. For example, in order to prevent the step coverage and barrier properties from being deteriorated due to excessive gas supply, the time during which the source gas or reaction gas is supplied is the time immediately after the source gas or reaction gas reaches the surface of the substrate S. It is short enough to reach the working gas. The flow rate and pressure of the raw material gas and the reactive gas are required to be stable to such an extent that the number of particles reaching the substrate S can be reproduced in a short supply time as described above. Therefore, as a supply mode of the newly added SiH 4 gas, the pressure at the time of supply is substantially equal to the other steps following the supply, and the number of SiH 4 gas particles reaching the surface of the substrate S is as follows. Is preferably secured by the flow rate or supply time of the SiH 4 gas.

そして、SiHガスが、例えば70sccmの流量にて真空槽21内に供給され、SiHガスの供給が所定の時間、例えば60秒にわたって継続されると、タイミングT4にて、SiHガスの供給が停止される。これにより、基板Sの表面における略全体には、上記水素を含有する励起種を介してSiHが吸着する。 Then, SiH 4 gas is supplied into the vacuum chamber 21 at a flow rate of, for example, 70 sccm. When the supply of SiH 4 gas is continued for a predetermined time, for example, 60 seconds, the supply of SiH 4 gas is performed at timing T4. Is stopped. Thereby, SiH 4 is adsorbed to almost the entire surface of the substrate S through the excited species containing hydrogen.

また、同じくタイミングT4では、タングステン化合物膜を形成するためのガスの供給が開始される。なお、上述のように、本実施形態では、タングステン化合物としてWN膜、WSi膜、及びWSiN膜のいずれかを形成するものである。また、これらいずれのタングステン化合物膜を形成するとしても、上記タイミングT4では、WFガスの供給が開始される。このように、SiHガスの供給が停止されるタイミングと、WFガスの供給が開始されるタイミングとが同時であることから、WFガスが供給されるときには、それ以降のタイミングよりも多くのSiHが基板Sに吸着している可能性が高くなる。そのため、タングステン化合物膜の形成が開始されるときから、基板Sの略全体においてタングステン化合物膜が形成されやすくなる。なお、タイミングT4でWFを導入する前に、成膜面内均一性やパーティクル対策のために排気時間、若しくは真空槽にNガスを導入するNガス導入時間が設けられていてもよく、その場合、例えば排気時間若しくはNガス導入時間は1〜2秒である。
以下、タングステン化合物膜としてWN膜、WSi膜、及びWSiN膜の各々を形成する場合の各種ガスの供給態様について順に説明する。
Similarly, at timing T4, supply of a gas for forming the tungsten compound film is started. As described above, in the present embodiment, any one of a WN film, a WSi film, and a WSiN film is formed as a tungsten compound. Even when any of these tungsten compound films is formed, supply of WF 6 gas is started at the timing T4. Thus, since the timing at which the supply of SiH 4 gas is stopped and the timing at which the supply of WF 6 gas is started are the same, when the WF 6 gas is supplied, the timing is higher than the subsequent timing. There is a high possibility that SiH 4 is adsorbed on the substrate S. Therefore, the tungsten compound film is easily formed on substantially the entire substrate S from the start of the formation of the tungsten compound film. In addition, before introducing WF 6 at timing T4, an evacuation time or an N 2 gas introduction time for introducing N 2 gas into the vacuum chamber may be provided for uniformity in the film formation surface and particle countermeasures. In that case, for example, the exhaust time or N 2 gas introduction time is 1 to 2 seconds.
Hereinafter, supply modes of various gases when forming each of the WN film, the WSi film, and the WSiN film as the tungsten compound film will be described in order.

[WN膜の形成]
WN膜を形成する際には、図4に示されるように、タイミングT11にて、原料ガス供給部35から真空槽21への原料ガスとしてのWFガスの供給が開始される。WFガスは、例えば20sccmの流量にて真空槽21内に供給される。そして、例えば2秒後のタイミングT12にて、WFガスの供給が停止される。こうした第1原料ガス供給工程により、基板Sに対して供給されたWFは、上記SiHを介して基板S上に吸着する。
[Formation of WN film]
When forming the WN film, as shown in FIG. 4, supply of WF 6 gas as a source gas from the source gas supply unit 35 to the vacuum chamber 21 is started at a timing T11. The WF 6 gas is supplied into the vacuum chamber 21 at a flow rate of 20 sccm, for example. Then, for example, at the timing T12 after 2 seconds, the supply of the WF 6 gas is stopped. In such a first source gas supply process, WF 6 supplied to the substrate S is adsorbed on the substrate S through the SiH 4 .

基板Sに対するWFガスの供給が行われると、同じくタイミングT12にて、上記不活性ガス供給部36から真空槽21へのNガスの供給が開始され、そして、例えば2秒後のタイミングT13にて、Nガスの供給が停止される。こうした不活性ガス供給工程により、真空槽21内のWFが、Nガスとともに排気される。 When the WF 6 gas is supplied to the substrate S, the supply of N 2 gas from the inert gas supply unit 36 to the vacuum chamber 21 is started at the timing T12, and the timing T13 after 2 seconds, for example. Then, the supply of N 2 gas is stopped. Through such an inert gas supply step, WF 6 in the vacuum chamber 21 is exhausted together with the N 2 gas.

ガスによる排気が行われると、タイミングT13にて、シランガス供給部31から真空槽21への還元ガスとしてのSiHガスの供給が開始され、例えば4秒後のタイミングT14にて、SiHガスの供給が停止される。SiHガスは、例えば70sccmの流量にて真空槽21内に供給される。こうした還元ガス供給工程により、WFとSiHとが基板S上にて反応し、その結果、Siを含む数原子層のW膜が基板S上に形成される。 When the N 2 gas is exhausted, supply of SiH 4 gas as a reducing gas from the silane gas supply unit 31 to the vacuum chamber 21 is started at timing T13. For example, at timing T14 4 seconds later, SiH 4 Gas supply is stopped. SiH 4 gas is supplied into the vacuum chamber 21 at a flow rate of, for example, 70 sccm. Through such a reducing gas supply process, WF 6 and SiH 4 react on the substrate S, and as a result, a W film of several atomic layers containing Si is formed on the substrate S.

W膜が形成されると、タイミングT14にて、上記不活性ガス供給部33から真空槽21へのNガスの供給が開始され、例えば2秒後のタイミングT15にて、Nガスの供給が停止される。こうした不活性ガス供給工程により、真空槽21内のSiHガスが、Nガスとともに排気される。 When the W film is formed, supply of N 2 gas from the inert gas supply unit 33 to the vacuum chamber 21 is started at timing T14. For example, supply of N 2 gas is performed at timing T15 after 2 seconds. Is stopped. By such an inert gas supply process, the SiH 4 gas in the vacuum chamber 21 is exhausted together with the N 2 gas.

ガスによる排気が行われると、タイミングT15にて、原料ガス供給部35から真空槽21へのWFガスの供給が再び開始され、例えば2秒後のタイミングT16にて、WFガスの供給が停止される。WFガスは、例えば10sccmの流量にて真空槽21内に供給される。こうした第2原料ガス供給工程により、W膜が形成された基板S上にWFが吸着する。 When the exhaust gas by the N 2 gas is carried out, at the timing T15, supplied from the raw material gas supply unit 35 of the WF 6 gas into the vacuum chamber 21 is started again, for example, at two seconds after the timing T16, the WF 6 gas Supply is stopped. The WF 6 gas is supplied into the vacuum chamber 21 at a flow rate of 10 sccm, for example. By such a second source gas supply step, WF 6 is adsorbed on the substrate S on which the W film is formed.

WFガスの供給が行われると、タイミングT16からタイミングT17までにわたり、不活性ガス供給部36から真空槽21に対してNガスが供給される。こうした不活性ガス供給工程により、真空槽21内のWFが、Nガスとともに排気される。 When the WF 6 gas is supplied, N 2 gas is supplied from the inert gas supply unit 36 to the vacuum chamber 21 from timing T16 to timing T17. Through such an inert gas supply step, WF 6 in the vacuum chamber 21 is exhausted together with the N 2 gas.

ガスによる排気が行われると、タイミングT17にて、窒化ガス供給部32から真空槽21への窒化ガスとしてのNHガスの供給が開始され、例えば2秒後のタイミングT18にて、NHガスの供給が停止される。NHガスは、例えば5sccmの流量にて真空槽21内に供給される。こうした窒化ガス供給工程により、基板S上に吸着したWFと、NHとの反応によって、NHよりもWとの反応性の高いW(NH)Fが生成される。このW(NH)Fが基板S上に形成されたWと反応することで、数原子層のWN膜が形成される。 When the N 2 gas is exhausted, the supply of NH 3 gas as the nitriding gas from the nitriding gas supply unit 32 to the vacuum chamber 21 is started at timing T17. For example, at timing T18 two seconds later, the NH 3 gas is supplied. 3 Gas supply is stopped. NH 3 gas is supplied into the vacuum chamber 21 at a flow rate of 5 sccm, for example. By such a nitriding gas supply step, W (NH 2 ) F 5 having a higher reactivity with W than NH 3 is generated by a reaction between WF 6 adsorbed on the substrate S and NH 3 . When this W (NH 2 ) F 5 reacts with W formed on the substrate S, a WN film of several atomic layers is formed.

WN膜が形成されると、タイミングT18にて、上記不活性ガス供給部34から真空槽21へのNガスの供給が開始され、例えば2秒後のタイミングT19にて、Nガスの供給が停止される。こうした不活性ガス供給工程により、真空槽21内のNHが、Nガスとともに排気される。 When the WN film is formed, supply of N 2 gas from the inert gas supply unit 34 to the vacuum chamber 21 is started at timing T18. For example, supply of N 2 gas is performed at timing T19 after 2 seconds. Is stopped. Through such an inert gas supply process, NH 3 in the vacuum chamber 21 is exhausted together with N 2 gas.

こうしたタイミングT11からタイミングT19までを1サイクルとし、該成膜サイクルが所定の回数繰り返されることによって、所定の膜厚を有したWN膜が形成される。なお、初回のサイクルにおけるタイミングT11が上記タイミングT4に相当する。また、WN膜の形成においては、上記還元ガスとしてのSiHガスと、窒化ガスとしてのNHガスとが反応ガスを構成する。 Such a period from timing T11 to timing T19 is one cycle, and the film formation cycle is repeated a predetermined number of times, whereby a WN film having a predetermined film thickness is formed. Note that the timing T11 in the first cycle corresponds to the timing T4. Further, in the formation of the WN film, the SiH 4 gas as the reducing gas and the NH 3 gas as the nitriding gas constitute a reactive gas.

[WSi膜の形成]
WSi膜を形成するときには、図5に示されるように、上記WN膜の形成におけるタイミングT11からタイミングT15までと同態様で各種ガスが供給される。つまり、タイミングT21からタイミングT22までの例えば2秒間にわたって、原料ガス供給部35から真空槽21に対してWFガスが供給される。WFガスは、例えば20sccmの流量にて真空槽21内に供給される。これにより、WFが、基板S上のSiHを介して、該基板Sの略全体に吸着する。
[Formation of WSi film]
When forming the WSi film, as shown in FIG. 5, various gases are supplied in the same manner as from the timing T11 to the timing T15 in the formation of the WN film. That is, the WF 6 gas is supplied from the source gas supply unit 35 to the vacuum chamber 21 over, for example, 2 seconds from the timing T21 to the timing T22. The WF 6 gas is supplied into the vacuum chamber 21 at a flow rate of 20 sccm, for example. Thereby, the WF 6 is adsorbed to almost the entire substrate S via the SiH 4 on the substrate S.

WFガスが供給されると、タイミングT22からタイミングT23までの例えば2秒間にわたって、不活性ガス供給部36から真空槽21に対してNガスが供給される。これにより、真空槽21内のWFが、Nガスとともに排気される。 When the WF 6 gas is supplied, N 2 gas is supplied from the inert gas supply unit 36 to the vacuum chamber 21 over, for example, 2 seconds from the timing T22 to the timing T23. Thus, WF 6 in the vacuum chamber 21 is evacuated with N 2 gas.

ガスによる排気が行われると、タイミングT23からタイミングT24までの例えば4秒間にわたって、シランガス供給部31から真空槽21に対して反応ガスとしてのSiHガスが供給される。SiHガスは、例えば70sccmの流量にて真空槽21内に供給される。これにより、基板S上に吸着したWFとSiHとが反応することで、数原子層のWSi膜が基板S上に形成される。 When the N 2 gas is exhausted, SiH 4 gas as a reaction gas is supplied from the silane gas supply unit 31 to the vacuum chamber 21 for 4 seconds from timing T23 to timing T24, for example. SiH 4 gas is supplied into the vacuum chamber 21 at a flow rate of, for example, 70 sccm. As a result, WF 6 adsorbed on the substrate S reacts with SiH 4 to form a several atomic layer WSi film on the substrate S.

WSi膜が形成されると、タイミングT24からタイミングT25までの例えば2秒間にわたって、不活性ガス供給部33から真空槽21に対してNガスが供給される。これにより、真空槽21内のSiHが、Nガスとともに排気される。 When the WSi film is formed, N 2 gas is supplied from the inert gas supply unit 33 to the vacuum chamber 21 for 2 seconds from timing T24 to timing T25, for example. Thereby, SiH 4 in the vacuum chamber 21 is exhausted together with the N 2 gas.

こうしたタイミングT21からタイミングT25までを1サイクルとし、該成膜サイクルが所定の回数繰り返されることによって、所定の膜厚を有したWSi膜が形成される。なお、初回のサイクルにおけるタイミングT21が上記タイミングT4に相当する。   The cycle from the timing T21 to the timing T25 is one cycle, and the film formation cycle is repeated a predetermined number of times, whereby a WSi film having a predetermined film thickness is formed. Note that the timing T21 in the first cycle corresponds to the timing T4.

[WSiN膜の形成]
WSiN膜を形成するときには、図6に示されるように、タイミングT31からタイミングT35までは、上記WN膜の形成におけるタイミングT11からタイミングT15までと同態様にて各種ガスの供給が行われる。つまり、タイミングT31からタイミングT32までの例えば2秒間にわたって、原料ガス供給部35から真空槽21に対してWFガスの供給が行われる。WFガスは、例えば20sccmの流量にて真空槽21内に供給される。これにより、WFが、基板S上のSiHを介して、該基板Sに吸着する。
[Formation of WSiN film]
When the WSiN film is formed, as shown in FIG. 6, various gases are supplied from timing T31 to timing T35 in the same manner as from timing T11 to timing T15 in the formation of the WN film. That is, the WF 6 gas is supplied from the source gas supply unit 35 to the vacuum chamber 21 over, for example, 2 seconds from the timing T31 to the timing T32. The WF 6 gas is supplied into the vacuum chamber 21 at a flow rate of 20 sccm, for example. As a result, the WF 6 is adsorbed to the substrate S via the SiH 4 on the substrate S.

WFガスが供給されると、タイミングT32からタイミングT33までの例えば2秒間にわたって、不活性ガス供給部36から真空槽21に対してNガスが供給される。これにより、真空槽21内のWFが、Nガスとともに排気される。 When the WF 6 gas is supplied, N 2 gas is supplied from the inert gas supply unit 36 to the vacuum chamber 21 over, for example, 2 seconds from timing T32 to timing T33. Thus, WF 6 in the vacuum chamber 21 is evacuated with N 2 gas.

ガスによる排気が行われると、タイミングT33からタイミングT34までの例えば4秒間にわたって、シランガス供給部31から真空槽に対して反応ガスとしてのSiHガスが供給される。SiHガスは、例えば70sccmの流量にて真空槽21内に供給される。これにより、基板S上に吸着したWFとSiHとが反応することで、数原子層のWSi膜が基板S上に形成される。 When the N 2 gas is exhausted, SiH 4 gas as a reaction gas is supplied from the silane gas supply unit 31 to the vacuum chamber over, for example, 4 seconds from timing T33 to timing T34. SiH 4 gas is supplied into the vacuum chamber 21 at a flow rate of, for example, 70 sccm. As a result, WF 6 adsorbed on the substrate S reacts with SiH 4 to form a several atomic layer WSi film on the substrate S.

WSi膜が形成されると、タイミングT34からタイミングT35までの例えば2秒間にわたって、不活性ガス供給部33から真空槽21に対してNガスが供給される。これにより、真空槽21内のSiHが、Nガスとともに排気される。 When the WSi film is formed, N 2 gas is supplied from the inert gas supply unit 33 to the vacuum chamber 21 over, for example, 2 seconds from timing T34 to timing T35. Thereby, SiH 4 in the vacuum chamber 21 is exhausted together with the N 2 gas.

ガスによる排気が行われると、タイミングT35にて、窒化ガス供給部32から真空槽21への反応ガスとしてのNHガスの供給が開始され、例えば2秒後のタイミングT36にて、NHガスの供給が停止される。NHガスは、例えば5sccmの流量にて真空槽21内に供給される。これにより、WSiの単原子膜が窒化されることで、数原子層のWSiN膜が基板S上に形成される。 When evacuation with N 2 gas is performed, supply of NH 3 gas as a reaction gas from the nitriding gas supply unit 32 to the vacuum chamber 21 is started at timing T35. For example, at timing T36 two seconds later, NH 3 gas is supplied. 3 Gas supply is stopped. NH 3 gas is supplied into the vacuum chamber 21 at a flow rate of 5 sccm, for example. Thereby, the WSi monoatomic film is nitrided to form a WSiN film of several atomic layers on the substrate S.

WSiN膜が形成されると、タイミングT36にて、不活性ガス供給部34から真空槽21へのNガスの供給が開始され、例えば2秒後のタイミングT37にて、Nガスの供給が停止される。これにより、真空槽21内のNHが、Nガスとともに排気される。 When WSiN film is formed, at the timing T36, the supply of N 2 gas into the vacuum chamber 21 is started from the inert gas supply unit 34, for example, at the timing T37 after 2 seconds, the supply of N 2 gas Stopped. Thereby, NH 3 in the vacuum chamber 21 is exhausted together with the N 2 gas.

こうしたタイミングT31からタイミングT37までを1サイクルとし、該成膜サイクルが所定の回数繰り返されることによって、所定の膜厚を有したWSiN膜が形成される。なお、初回のサイクルにおけるタイミングT31が上記タイミングT4に相当する。   The cycle from timing T31 to timing T37 is one cycle, and the film formation cycle is repeated a predetermined number of times, thereby forming a WSiN film having a predetermined film thickness. Note that the timing T31 in the first cycle corresponds to the timing T4.

このように、WN膜、WSi膜、及びWSiN膜のいずれを形成する場合であっても、これら膜を形成する前に、前処理工程である水素プラズマ供給工程及びシランガス供給工程を行うようにしている。   As described above, even when any of the WN film, the WSi film, and the WSiN film is formed, the hydrogen plasma supply process and the silane gas supply process, which are pretreatment processes, are performed before forming these films. Yes.

しかも、シランガス供給工程では、各反応ガス供給工程にて真空槽21内に供給される反応ガスよりもSiHガスの供給時間が長い。これにより、シランガス供給工程にて基板Sの表面に到達するSiHの粒子数が、各反応ガス供給工程にて基板Sの表面に到達する粒子数よりも多くなる。そのため、シランガス供給工程後の基板Sの表面では、反応ガス供給工程後の基板Sの表面と比較して、WFと反応し得るガスの存在する可能性が高くなる。それゆえに、シランガス供給工程が行われない場合と比較して、基板Sの全体に対してWFの吸着する確率が高くなる結果、上記インキュベーション時間を短くすることが可能になる。したがって、上記前処理を行わなければインキュベーション時間が生じてしまうような基板温度であっても、インキュベーション時間を生じさせることなくWN膜、WSi膜、及びWSiN膜を形成することができるようになる。 Moreover, in the silane gas supply process, the supply time of the SiH 4 gas is longer than the reaction gas supplied into the vacuum chamber 21 in each reaction gas supply process. Thereby, the number of particles of SiH 4 reaching the surface of the substrate S in the silane gas supply step is larger than the number of particles reaching the surface of the substrate S in each reaction gas supply step. Therefore, the surface of the substrate S after the silane gas supply process is more likely to contain a gas that can react with WF 6 than the surface of the substrate S after the reaction gas supply process. Therefore, as compared with the case where the silane gas supply process is not performed, the probability that WF 6 is adsorbed to the entire substrate S is increased, so that the incubation time can be shortened. Therefore, the WN film, the WSi film, and the WSiN film can be formed without causing the incubation time even at the substrate temperature that would cause the incubation time unless the pretreatment is performed.

このように、成膜チャンバ15での基板Sに対するタングステン化合物膜の形成が行われると、基板Sは、搬送ロボット11aによって、成膜チャンバ15からシード層形成チャンバ16に搬送される。そして、シード層形成チャンバ16では、タングステン化合物膜上にCu膜が形成される。   Thus, when the tungsten compound film is formed on the substrate S in the film forming chamber 15, the substrate S is transferred from the film forming chamber 15 to the seed layer forming chamber 16 by the transfer robot 11a. In the seed layer forming chamber 16, a Cu film is formed on the tungsten compound film.

シード層形成チャンバ16での基板Sに対するCu膜の形成が行われると、基板Sは、搬送ロボット11aによって、シード層形成チャンバ16から搬出チャンバ13に搬送され、そして、同基板Sは、搬出チャンバ13から外部に搬出される。   When the Cu film is formed on the substrate S in the seed layer forming chamber 16, the substrate S is transported from the seed layer forming chamber 16 to the unloading chamber 13 by the transport robot 11a, and the substrate S is transported to the unloading chamber. 13 to the outside.

[半導体装置]
上記基板Sは、マルチチャンバ型成膜装置10から搬出された後、電解めっきを行う装置に搬送され、該装置では、基板Sに対して電解めっき処理が行われることにより、基板Sのホール中に銅配線が形成される。
[Semiconductor device]
The substrate S is unloaded from the multi-chamber type film forming apparatus 10 and then transferred to an apparatus for performing electroplating. In the apparatus, an electroplating process is performed on the substrate S, so that the substrate S is in a hole. Copper wiring is formed on the substrate.

そして、こうした電解めっき処理の後に、銅配線に対するCMP処理、基板Sの表面を保護する保護膜の形成、及び、他の素子基板との接着等、各種の処理が基板Sに対して行われることによって、上記タングステン化合物膜を有する半導体装置が形成される。   Then, after such electrolytic plating treatment, various treatments such as CMP treatment for copper wiring, formation of a protective film for protecting the surface of the substrate S, and adhesion to other element substrates are performed on the substrate S. Thus, a semiconductor device having the tungsten compound film is formed.

タングステン化合物膜が形成されるときには、上述のようにインキュベーション時間が短くなることから、上記半導体装置は、膜密度やバリア性等の膜特性が改善されたタングステン化合物膜を有するものとなる。   When the tungsten compound film is formed, since the incubation time is shortened as described above, the semiconductor device has a tungsten compound film with improved film characteristics such as film density and barrier properties.

[第2実施形態]
以下、本開示におけるタングステン化合物膜の形成方法を具体化した第2実施形態、及び本発明の半導体装置を具体化した第2実施形態について、図1及び図7を参照して説明する。なお、第2実施形態におけるタングステン化合物膜の形成方法は、上記第1実施形態のタングステン化合物膜の形成方法と比較して、タングステン化合物膜を形成する以前に行われる前処理、及び該処理を行う前処理チャンバ14の構成が異なっている。そのため、以下では、この相違点を中心に説明する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment that embodies the method for forming a tungsten compound film according to the present disclosure and a second embodiment that embodies the semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 7. Note that the tungsten compound film forming method in the second embodiment is compared with the tungsten compound film forming method in the first embodiment, and the pre-processing performed before the tungsten compound film is formed and the processing are performed. The configuration of the pretreatment chamber 14 is different. Therefore, in the following, this difference will be mainly described.

[マルチチャンバ型成膜装置の構成]
図1に示されるように、マルチチャンバ型成膜装置10の有する前処理チャンバ14は、上記Hガスに加えて、例えばアルゴン(Ar)ガス等の不活性ガスからプラズマを生成するプラズマ処理チャンバである。前処理チャンバ14は、例えば周波数が13.56MHzである高周波電力をHガス、及びArガスの各々に供給することで、該Hガス及びArガスの各々からプラズマを生成する。
[Configuration of multi-chamber deposition system]
As shown in FIG. 1, the pre-processing chamber 14 of the multi-chamber type film forming apparatus 10 is a plasma processing chamber that generates plasma from an inert gas such as argon (Ar) gas in addition to the H 2 gas. It is. Pretreatment chamber 14, for example, a high-frequency power frequency is 13.56MHz to supply to each of the H 2 gas, and Ar gas, creating a plasma from each of the H 2 gas and Ar gas.

[マルチチャンバ型成膜装置によるタングステン化合物膜の形成]
こうしたマルチチャンバ型成膜装置10の動作の一つである、タングステン化合物膜を形成する際の動作について、図7を参照して説明する。
マルチチャンバ型成膜装置10にてタングステン化合物膜が形成される際には、まず、上記第1実施形態と同様、処理前の基板Sが、外部の搬送ロボットによって搬入チャンバ12に搬入される。基板Sが搬入チャンバ12に搬入されると、基板Sは、搬送ロボット11aによって前処理チャンバ14に搬入される。
[Tungsten compound film formation by multi-chamber type film forming system]
The operation when forming the tungsten compound film, which is one of the operations of the multi-chamber type film forming apparatus 10, will be described with reference to FIG.
When a tungsten compound film is formed by the multi-chamber type film forming apparatus 10, first, the substrate S before processing is carried into the carry-in chamber 12 by an external transfer robot, as in the first embodiment. When the substrate S is loaded into the loading chamber 12, the substrate S is loaded into the pretreatment chamber 14 by the transfer robot 11a.

次いで、前処理チャンバ14では、図7に示されるように、タイミングT41にて、Arガスの供給と、該Arガスに対する高周波電力の供給とが開始される。これにより、基板Sの表面に対してArガスから生成されたプラズマが供給されることで、該表面に凹凸が形成される。こうした不活性ガスプラズマ供給工程が所定の時間、例えば60秒にわたって継続されると、タイミングT42にて、Arガスの供給が停止される。   Next, in the pretreatment chamber 14, as shown in FIG. 7, at timing T41, supply of Ar gas and supply of high-frequency power to the Ar gas are started. As a result, the plasma generated from the Ar gas is supplied to the surface of the substrate S, whereby irregularities are formed on the surface. When such an inert gas plasma supply process is continued for a predetermined time, for example, 60 seconds, the supply of Ar gas is stopped at timing T42.

同じくタイミングT42では、Hガスの供給が開始され、これにより、Hガスから生成されたプラズマが基板Sに対して供給される。これにより、基板Sの表面に水素を含有する励起種が吸着する。Hガスから生成されたプラズマの供給が所定の時間、例えば60秒にわたって継続されると、タイミングT43にて、Hガス及び高周波電力の供給が停止される。 Similarly, at timing T42, supply of H 2 gas is started, and thereby plasma generated from H 2 gas is supplied to the substrate S. Thereby, excited species containing hydrogen are adsorbed on the surface of the substrate S. When supply of plasma generated from H 2 gas is continued for a predetermined time, for example, 60 seconds, supply of H 2 gas and high-frequency power is stopped at timing T43.

プラズマの供給が終了すると、基板Sは、上記搬送ロボット11aによって、前処理チャンバ14から成膜チャンバ15に搬送される。
基板Sが成膜チャンバ15に搬入されると、上記第1実施形態と同様、タイミングT44にて、シランガス供給部31から真空槽21へのSiHガスの供給が開始され、例えば60秒後のタイミングT45にてSiHガスの供給が停止される。
When the supply of H 2 plasma is completed, the substrate S is transferred from the pretreatment chamber 14 to the film forming chamber 15 by the transfer robot 11a.
When the substrate S is carried into the film forming chamber 15, the supply of SiH 4 gas from the silane gas supply unit 31 to the vacuum chamber 21 is started at timing T 44, as in the first embodiment, for example, after 60 seconds. At timing T45, the supply of SiH 4 gas is stopped.

こうした不活性ガスプラズマの供給、Hプラズマの供給、及びシランガスの供給からなる前処理工程の後、上記第1実施形態と同様の方法にて、WN膜、WSi膜、及びWSiN膜のいずれかが基板Sに対して形成される。 After such a pretreatment process including supply of inert gas plasma, supply of H 2 plasma, and supply of silane gas, any one of the WN film, the WSi film, and the WSiN film is performed in the same manner as in the first embodiment. Are formed on the substrate S.

このように、本実施形態では、基板Sに対して水素プラズマの供給、及びシランガスの供給を行う前に、不活性ガスプラズマの供給が行われる。そのため、HガスのプラズマやSiHガスが基板Sに対して供給されるときには、該基板Sの表面に凹凸が形成されている。これにより、Hプラズマの供給やシランガスの供給にて、基板Sの表面に供給された粒子が吸着しやすくなる。また、上記凹凸により、基板Sの表面積が大きくなることから、基板Sとタングステン化合物膜との接触面積も大きくなる。そのため、基板Sとタングステン化合物膜とがより密着しやすくなる。 Thus, in this embodiment, before supplying hydrogen plasma and silane gas to the substrate S, inert gas plasma is supplied. Therefore, when plasma of H 2 gas or SiH 4 gas is supplied to the substrate S, irregularities are formed on the surface of the substrate S. This makes it easier for the particles supplied to the surface of the substrate S to be adsorbed by supplying H 2 plasma or silane gas. Moreover, since the surface area of the substrate S increases due to the irregularities, the contact area between the substrate S and the tungsten compound film also increases. Therefore, the substrate S and the tungsten compound film are more likely to be in close contact with each other.

[試験例]
[インキュベーション時間]
直径が8インチのシリコン基板を160℃に加熱しつつ、Hガスから生成されたプラズマの供給と、SiHガスの供給とを以下の条件にて行った。
[条件1:Hプラズマの供給]
・Hガス流量 200sccm
・前処理チャンバ内の圧力 37Pa
・高周波電力 200W
・処理時間 60秒
[条件2:SiHガスの供給]
・SiHガス流量 70sccm
・真空槽内の圧力 21Pa
・処理時間 60秒
[Test example]
[Incubation time]
While heating a silicon substrate having a diameter of 8 inches to 160 ° C., supply of plasma generated from H 2 gas and supply of SiH 4 gas were performed under the following conditions.
[Condition 1: Supply of H 2 plasma]
・ H 2 gas flow rate 200sccm
-Pressure in the pretreatment chamber 37 Pa
・ High frequency power 200W
Processing time 60 seconds [Condition 2: Supply of SiH 4 gas]
・ SiH 4 gas flow rate 70sccm
・ Pressure in the vacuum chamber 21Pa
・ Processing time 60 seconds

その後、WFガスの供給(ステップ1)、Nガスの供給(ステップ2)、SiHガスの供給(ステップ3)、Nガスの供給(ステップ4)、WFガスの供給(ステップ5)、Nガスの供給(ステップ6)、NHガスの供給(ステップ7)、及びNガスの供給(ステップ8)からなるサイクルによってWN膜を形成した。各ステップは、以下の表1に示される条件にて行った。 Thereafter, supply of WF 6 gas (step 1), supply of N 2 gas (step 2), supply of SiH 4 gas (step 3), supply of N 2 gas (step 4), supply of WF 6 gas (step 5) ), N 2 gas supply (step 6), NH 3 gas supply (step 7), and N 2 gas supply (step 8), thereby forming a WN film. Each step was performed under the conditions shown in Table 1 below.

こうした条件にて形成されたWN膜の厚さとサイクル数との関係を、図8に実線にて示す。図8に示されるように、1サイクルからWN膜が形成されること、つまり、インキュベーション時間を生じさせることなくWN膜を形成できることが認められた。なお、上記条件によってWN膜を形成する場合、シリコン基板の温度が150℃以上であれば、インキュベーション時間が生じないことが認められた。   The relationship between the thickness of the WN film formed under these conditions and the number of cycles is shown by a solid line in FIG. As shown in FIG. 8, it was recognized that a WN film can be formed from one cycle, that is, a WN film can be formed without causing an incubation time. When forming the WN film under the above conditions, it was confirmed that the incubation time does not occur if the temperature of the silicon substrate is 150 ° C. or higher.

また、直径が8インチのシリコン基板を160℃に加熱しつつ、NHガスから生成されたプラズマを供給した後に、上記ステップ1からステップ8によって構成されるサイクルにてWN膜を形成した。なお、NHガスからのプラズマの生成は、以下の条件にて行った。
[条件3:NHプラズマの供給]
・NHガス流量 200sccm
・前処理チャンバ内の圧力 37Pa
・高周波電力 200W
・処理時間 60秒
In addition, while a silicon substrate having a diameter of 8 inches was heated to 160 ° C. and plasma generated from NH 3 gas was supplied, a WN film was formed by the cycle constituted by steps 1 to 8 above. The generation of plasma from NH 3 gas was performed under the following conditions.
[Condition 3: Supply of NH 3 plasma]
・ NH 3 gas flow rate 200sccm
-Pressure in the pretreatment chamber 37 Pa
・ High frequency power 200W
・ Processing time 60 seconds

こうした条件にて形成されたWN膜の厚さとサイクル数との関係を、図8に一点鎖線にて示す。図8に示されるように、9サイクルにてはじめてWN膜が形成されることが認められた。なお、こうした条件では、シリコン基板の温度が210℃以上であれば、インキュベーション時間が生じない一方、該温度が200℃であるときには3サイクルにてWN膜が形成され、該温度が180℃であるときには6サイクルにてWN膜が形成されることが認められた。   The relationship between the thickness of the WN film formed under such conditions and the number of cycles is shown in FIG. As shown in FIG. 8, it was recognized that the WN film was formed only after 9 cycles. Under these conditions, if the temperature of the silicon substrate is 210 ° C. or higher, the incubation time does not occur. On the other hand, when the temperature is 200 ° C., the WN film is formed in three cycles and the temperature is 180 ° C. It was observed that sometimes a WN film was formed in 6 cycles.

また、上記1ステップから8ステップにて構成されるALD法にてWN膜を形成する前に、SiHガスの供給のみを行った場合には、シリコン基板の温度が190℃以上であればインキュベーション時間が生じないことが認められた。なお、SiHガスの供給を行う前に、NHガスから生成されたプラズマを供給したとしても、SiHガスの供給のみを行った場合と同様、シリコン基板の温度が190℃以上であればインキュベーション時間が生じないことも認められた。 In addition, in the case where only the SiH 4 gas is supplied before the WN film is formed by the ALD method composed of the above 1 to 8 steps, the incubation is performed if the temperature of the silicon substrate is 190 ° C. or higher. It was observed that no time was generated. Note that before the supply of the SiH 4 gas, even if the supply of the plasma generated from the NH 3 gas, as in the case of performing only the supply of the SiH 4 gas, if the temperature of the silicon substrate 190 ° C. or higher It was also observed that no incubation time occurred.

さらに、WSi膜及びWSiN膜をALD法にて形成した場合にも、前処理としてSiHガスの供給を行った場合に、NHプラズマの供給を行った場合よりも、インキュベーション時間が生じないシリコン基板の下限温度が低いことが認められた。また、WSi膜及びWSiN膜をALD法にて形成した場合にも、Hプラズマの供給と、SiHガスの供給とを前処理として行った場合に、SiHガスの供給のみを行った場合よりも、インキュベーション時時間が生じない上記下限温度が低くなることが認められた。 Further, even when the WSi film and the WSiN film are formed by the ALD method, when SiH 4 gas is supplied as a pretreatment, silicon that does not cause incubation time is generated as compared with the case of supplying NH 3 plasma. It was confirmed that the minimum temperature of the substrate was low. Further, even when the WSi film and the WSiN film are formed by the ALD method, when the supply of H 2 plasma and the supply of SiH 4 gas are performed as pretreatment, only the supply of SiH 4 gas is performed. It was found that the lower limit temperature at which the incubation time does not occur is lower.

[WN膜の段差被覆性]
直径が8インチのシリコン基板に対して、開口部の直径が5.7μmであり、深さが51μmであるホールを複数形成し、そして、シリコン基板の表面とホールの内壁面に対して絶縁膜を形成した。このシリコン基板に対して、Hガスから生成したプラズマの供給、及びSiHガスの供給を行った後、ALD法を用いてWN膜を形成した。なお、Hプラズマの供給は上記条件1にて行い、SiHガスの供給は上記条件2にて行った。また、WN膜は、上記ステップ1からステップ8にて構成されるサイクルを45回繰り返すことによって、シリコン基板の表面における厚さが18nmとなるように形成した。
[Step coverage of WN film]
A plurality of holes having an opening diameter of 5.7 μm and a depth of 51 μm are formed on a silicon substrate having an 8 inch diameter, and an insulating film is formed on the surface of the silicon substrate and the inner wall surface of the hole. Formed. After supplying plasma generated from H 2 gas and SiH 4 gas to the silicon substrate, a WN film was formed using the ALD method. The supply of H 2 plasma was performed under the above condition 1, and the supply of SiH 4 gas was performed under the above condition 2. Further, the WN film was formed so that the thickness on the surface of the silicon substrate was 18 nm by repeating the cycle composed of Step 1 to Step 45 45 times.

こうして形成されたWN膜を図9に示す。図9に示されるように、シリコン基板の表面における表面膜厚Th1は18nmであり、ホールの側面における側面膜厚Th2は15nmであり、ホールの底面における底面膜厚Th3は13nmであることが認められた。つまり、表面膜厚Th1に対する側面膜厚Th2であるサイドカバレッジは83%であり、表面膜厚Th1に対する底面膜厚Th3であるボトムカバレッジは72%であることが認められた。   The WN film thus formed is shown in FIG. As shown in FIG. 9, the surface film thickness Th1 on the surface of the silicon substrate is 18 nm, the side film thickness Th2 on the side surface of the hole is 15 nm, and the bottom film thickness Th3 on the bottom surface of the hole is 13 nm. It was. That is, it was recognized that the side coverage as the side film thickness Th2 with respect to the surface film thickness Th1 was 83%, and the bottom coverage as the bottom film thickness Th3 with respect to the surface film thickness Th1 was 72%.

なお、WSi膜及びWSiN膜をALD法にて形成した場合にも、サイドカバレッジ及びボトムカバレッジのいずれの値も、WN膜と同等であることが認められた。   Even when the WSi film and the WSiN film were formed by the ALD method, it was confirmed that both the side coverage and the bottom coverage were equivalent to the WN film.

以下、本発明の第1実施形態及び第2実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
(1)上記第1実施形態及び第2実施形態では、WFガスと、NHガス、SiHガスの供給によってタングステン化合物膜が基板S上に形成される前に、基板Sに対してSiHガスが供給される。しかも、基板Sに供給されるSiHガスの粒子が、一度の反応ガス供給工程にて同基板Sに供給される反応ガスの粒子よりも多い。これにより、シランガス供給工程後の基板Sの表面では、反応ガス供給工程後の基板Sの表面と比較して、WFガスと反応し得るガスの存在する確率が高くなる。そのため、シランガス供給工程が行われない場合と比較して、基板Sの全体に対してWFの吸着する確率が高くなる結果、インキュベーション時間を短くすることが可能になる。したがって、シランガス供給工程が行われない場合には、インキュベーション時間が生じてしまうような基板温度であっても、インキュベーション時間を生じさせることなくタングステン化合物膜を形成することも可能になる。
Hereinafter, according to the first embodiment and the second embodiment of the present invention, the effects listed below can be obtained.
(1) In the first embodiment and the second embodiment, before the tungsten compound film is formed on the substrate S by supplying the WF 6 gas, the NH 3 gas, and the SiH 4 gas, the SiH is applied to the substrate S. Four gases are supplied. Moreover, the number of SiH 4 gas particles supplied to the substrate S is larger than the number of reaction gas particles supplied to the substrate S in a single reaction gas supply step. Thus, the surface of the substrate S after the silane gas supply step has a higher probability that a gas capable of reacting with the WF 6 gas exists as compared with the surface of the substrate S after the reaction gas supply step. Therefore, as compared with the case where the silane gas supply process is not performed, the probability that WF 6 is adsorbed to the entire substrate S is increased, and as a result, the incubation time can be shortened. Therefore, when the silane gas supply step is not performed, it is possible to form the tungsten compound film without causing the incubation time even at the substrate temperature that causes the incubation time.

(2)第1実施形態及び第2実施形態では、SiHガスの供給に先立って、基板Sに対してHガスから生成されたプラズマが供給される。これにより、WFガスと反応ガスとの供給を行う前にSiHガスの供給のみを行う場合よりも、よりインキュベーション時間を短くすることが可能になる。 (2) In the first and second embodiments, the plasma generated from the H 2 gas is supplied to the substrate S prior to the supply of the SiH 4 gas. As a result, the incubation time can be made shorter than when only the SiH 4 gas is supplied before the WF 6 gas and the reactive gas are supplied.

(3)第1実施形態及び第2実施形態では、シランガス供給工程でのSiHガスの供給停止と、WFガスの供給開始とが同時に行われることから、WFガスが供給されるときには、それ以降よりも基板S上により多くのSiHが吸着している可能性が高い。そのため、タングステン化合物膜の形成が開始されたときから、基板Sの全体においてタングステン化合物膜が形成されやすくなる。 (3) In the first embodiment and the second embodiment, the supply stop of SiH 4 gas and the start of supply of WF 6 gas in the silane gas supply step are performed at the same time. Therefore, when WF 6 gas is supplied, There is a high possibility that more SiH 4 is adsorbed on the substrate S than thereafter. Therefore, the tungsten compound film is easily formed on the entire substrate S from the start of the formation of the tungsten compound film.

(4)第1実施形態及び第2実施形態では、WN膜が形成されるときに、SiHガスによって還元されたWに対して、NHガスよりもWとの反応性が高いW(NH)Fが供給される。そのため、上述のような低温下であっても、Wが窒化されやすくなる。 (4) In the first embodiment and the second embodiment, when the WN film is formed, W (NH) having higher reactivity with W than NH 3 gas with respect to W reduced by SiH 4 gas. 2) F 5 is supplied. Therefore, W is easily nitrided even at a low temperature as described above.

(5)第2実施形態では、Arガスから生成されたプラズマが基板S上に供給されることで、基板の表面に凹凸が形成される。こうした凹凸によれば、基板S上に供給された水素の励起種やSiHの吸着する確率が高められるため、SiHガスの供給に先立ってHガスから生成されたプラズマのみを供給するよりも、SiHガスが基板Sに対してより吸着しやすくなる。これにより、インキュベーション時間がより短くなる。 (5) In the second embodiment, the plasma generated from the Ar gas is supplied onto the substrate S, whereby irregularities are formed on the surface of the substrate. According to such unevenness, the probability of adsorption of excited species of hydrogen and SiH 4 supplied on the substrate S is increased, so that only plasma generated from H 2 gas is supplied prior to supply of SiH 4 gas. However, the SiH 4 gas is more easily adsorbed to the substrate S. This makes the incubation time shorter.

(6)第1実施形態及び第2実施形態では、タングステン化合物膜が形成されるときに、インキュベーション時間が短くなる。そのため、半導体装置におけるタングステン化合物膜の形成領域には、タングステン化合物膜の形成開始時から、該領域の全体にタングステン化合物膜が形成されやすくなる。そのため、半導体装置は、膜密度及びバリア性等の膜特性の改善されたタングステン化合物膜を有することになる。
なお、上記各実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
(6) In the first and second embodiments, the incubation time is shortened when the tungsten compound film is formed. Therefore, the tungsten compound film is easily formed in the entire region of the tungsten compound film in the semiconductor device from the start of the formation of the tungsten compound film. Therefore, the semiconductor device has a tungsten compound film with improved film characteristics such as film density and barrier property.
In addition, each said embodiment can also be suitably changed and implemented as follows.

・シランガス供給工程でのSiHガスの流量を反応ガス供給工程での反応ガスの流量よりも大きくし、また、SiHガスの供給時間を反応ガス供給工程での反応ガスの供給時間よりも長い。これに限らず、シランガス供給工程にて、反応ガス供給工程よりも(a)SiHガスの流量を大きくすること、(b)SiHガスの供給時間を長くすること、あるいは、(c)SiHガスの圧力を高くすることのいずれかを満たす条件にてシランガス供給工程を行うようにしてもよい。また、(a)〜(c)のいずれか2つを満たすような条件や、(a)〜(c)の全てを満たすような条件にてシランガス供給工程を行うようにしてもよい。要は、シランガス供給工程にて基板Sの表面に到達するSiHの粒子数が、各反応ガス供給工程にて基板Sの表面に到達する反応ガスの粒子数よりも多くなるようにすればよい。こうした構成であっても、上記(1)〜(6)に準じた効果を得ることができる。 The flow rate of SiH 4 gas in the silane gas supply process is larger than the flow rate of reaction gas in the reaction gas supply process, and the supply time of SiH 4 gas is longer than the supply time of reaction gas in the reaction gas supply process . Not limited to this, in the silane gas supply step, (a) increasing the flow rate of SiH 4 gas, (b) increasing the supply time of SiH 4 gas, or (c) SiH than in the reaction gas supply step. You may make it perform a silane gas supply process on the conditions which satisfy | fill either of making the pressure of 4 gas high. Moreover, you may make it perform a silane gas supply process on the conditions which satisfy | fills any two of (a)-(c), and the conditions which satisfy | fill all (a)-(c). In short, the number of SiH 4 particles reaching the surface of the substrate S in the silane gas supply step may be larger than the number of reaction gas particles reaching the surface of the substrate S in each reaction gas supply step. . Even if it is such a structure, the effect according to said (1)-(6) can be acquired.

・SiHガスの供給に先立ってHガスから生成されたプラズマを基板Sの表面に供給されるようにしたが、Hプラズマの供給を割愛してもよい。こうした構成であっても、上記(1)、(3)〜(6)に準じた効果を得ることができる。 The plasma generated from the H 2 gas is supplied to the surface of the substrate S prior to the supply of the SiH 4 gas, but the supply of the H 2 plasma may be omitted. Even if it is such a structure, the effect according to said (1) and (3)-(6) can be acquired.

・シランガス供給工程でのSiHガスの供給停止と、WFガスの供給開始とが同時に行われるようにしたが、SiHガスの供給を停止してから所定の時間の後にWFガスの供給が開始されるようにしてもよい。こうした構成であっても、上記(1)、(2)、(4)〜(6)に準じた効果を得ることができる。 The supply stop of SiH 4 gas and the start of supply of WF 6 gas in the silane gas supply process are performed simultaneously. However, the supply of WF 6 gas is stopped after a predetermined time after the supply of SiH 4 gas is stopped. May be started. Even if it is such a structure, the effect according to said (1), (2), (4)-(6) can be acquired.

・第2実施形態では、ArプラズマとHプラズマとが基板Sに対して同時に供給されるようにしてもよい。こうした構成であっても、上記(1)〜(6)に準じた効果を得ることができる。 In the second embodiment, Ar plasma and H 2 plasma may be supplied to the substrate S simultaneously. Even if it is such a structure, the effect according to said (1)-(6) can be acquired.

・WN膜の形成は、原料ガス供給工程と窒化ガス供給工程とが順に繰り返されることで形成されてもよいし、原料ガス供給工程、還元ガス供給工程、及び窒化ガス供給工程が順に繰り返されて形成されるようにしてもよい。こうした構成であっても、上記前処理を行う分だけ、インキュベーション時間を短くすることが可能であり、ひいては、インキュベーション時間が生じない基板の温度を低くすることができる。   The formation of the WN film may be formed by sequentially repeating the source gas supply process and the nitriding gas supply process, or the source gas supply process, the reducing gas supply process, and the nitriding gas supply process are sequentially repeated. It may be formed. Even with such a configuration, the incubation time can be shortened by the amount of the pretreatment, and as a result, the temperature of the substrate where the incubation time does not occur can be lowered.

・上記各工程におけるガスの供給流量、処理室内の圧力、処理時間等の条件は、タングステン化合物膜の形成が可能な範囲であって、シランガス供給工程にて基板Sに供給される粒子が、一度の反応ガス供給工程にて基板Sに供給される粒子よりも多くなる範囲で、任意に変更することができる。   The conditions such as the gas supply flow rate, the pressure in the processing chamber, and the processing time in each of the above steps are within a range in which a tungsten compound film can be formed, and the particles supplied to the substrate S in the silane gas supplying step are once In the reactive gas supply step, the number can be arbitrarily changed within a range that is larger than the number of particles supplied to the substrate S.

・上記反応ガス供給工程にてシランガス以外のガスを用いる場合には、シランガス供給工程にて基板Sの表面に供給されるSiHの粒子数が、反応ガス供給工程にて基板Sの表面に供給される反応ガスの粒子数よりも少なくてもよい。こうした構成であっても、基板Sの表面にSiHが吸着している分だけ、基板Sの表面にWFガスが吸着する確率が高くなるため、インキュベーション時間を短くすることが可能になる。 When using a gas other than silane gas in the reaction gas supply step, the number of SiH 4 particles supplied to the surface of the substrate S in the silane gas supply step is supplied to the surface of the substrate S in the reaction gas supply step. It may be smaller than the number of reaction gas particles to be produced. Even with such a configuration, since the probability that WF 6 gas is adsorbed on the surface of the substrate S is increased by the amount of SiH 4 adsorbed on the surface of the substrate S, the incubation time can be shortened.

・マルチチャンバ型成膜装置10は、上記以外の処理チャンバを有していてもよいし、また、シード層形成チャンバを有していなくともよい。
・成膜チャンバ15とは別に前処理チャンバ14を有するようにしたが、成膜チャンバ15に高周波電源、Hガス供給部、あるいはArガス供給部を設けることによって、成膜チャンバにて上記前処理を行うようにしてもよい。この場合、前処理チャンバ14を割愛することができる。
The multi-chamber type film forming apparatus 10 may have a processing chamber other than the above, or may not have a seed layer forming chamber.
Although the pretreatment chamber 14 is provided separately from the film formation chamber 15, the film formation chamber 15 is provided with a high frequency power source, an H 2 gas supply unit, or an Ar gas supply unit, so that Processing may be performed. In this case, the pretreatment chamber 14 can be omitted.

・前処理チャンバ14では、周波数が13.56MHzの高周波電力を用いてHプラズマやArプラズマが形成されるようにしたが、これらガスからプラズマが生成されれば、高周波電力の周波数や、前処理チャンバ14の構成は、任意に変更可能である。 In the pretreatment chamber 14, H 2 plasma or Ar plasma is formed using high frequency power having a frequency of 13.56 MHz, but if plasma is generated from these gases, the frequency of the high frequency power or The configuration of the processing chamber 14 can be arbitrarily changed.

・シード層形成チャンバ16では、スパッタ法に限らず、CVD法やスパッタ以外のPVD法等の成膜方法にてCu膜が形成されてもよい。
・成膜チャンバ15のシランガス供給部31と窒化ガス供給部32とは、各別の配管に接続される構成であってもよい。
In the seed layer forming chamber 16, the Cu film may be formed not only by the sputtering method but also by a film forming method such as a CVD method or a PVD method other than sputtering.
The silane gas supply unit 31 and the nitriding gas supply unit 32 of the film forming chamber 15 may be connected to different pipes.

・シランガス供給工程及び還元ガス供給工程で用いられるガスは、SiHガスに限らず、ジシラン(Si)ガス等、Si2n+2で表されるシランガスであればよい。
・不活性ガス供給工程で用いられるガスは、Nガスに限らず、他の不活性ガス、例えばArガスやヘリウムガスであってもよい。
The gas used in the silane gas supply step and the reducing gas supply step is not limited to SiH 4 gas, but may be silane gas represented by Si n H 2n + 2 , such as disilane (Si 2 H 6 ) gas.
The gas used in the inert gas supply step is not limited to N 2 gas, but may be other inert gas such as Ar gas or helium gas.

・原料ガス供給工程で用いられるガスは、WFガス以外のWを含むガス、例えば、六塩化タングステンや、WOF、WOF、WOCl、及びWOCl等のオキシハロゲン化タングステンであってもよい。 The gas used in the source gas supply process may be a gas containing W other than WF 6 gas, for example, tungsten hexachloride, tungsten oxyhalides such as WOF 2 , WOF 4 , WOCl 2 , and WOCl 4 Good.

・窒化ガス供給工程で用いられるガスは、NHガス以外のNを含むガス、例えば、ヒドラジンガス(N)、ヒドラジン中の水素が炭化水素基に置換されたヒドラジン誘導体のガスを用いるようにしてもよい。要は、Wを窒化することのできるガスであればよい。 As the gas used in the nitriding gas supply step, a gas containing N other than NH 3 gas, for example, hydrazine gas (N 2 H 4 ) or a hydrazine derivative gas in which hydrogen in hydrazine is substituted with a hydrocarbon group is used. You may do it. In short, any gas capable of nitriding W may be used.

・WN膜、WSi膜、及びWSiN膜を形成するときに、WFガス、SiHガス、あるいはNHガスが基板Sに供給された後に、不活性ガス供給工程を行うようにしたが、不活性ガスが供給されることなく、排気部25のみによる真空槽21内の排気が行われるようにしてもよい。 When the WN film, WSi film, and WSiN film are formed, the inert gas supply process is performed after the WF 6 gas, SiH 4 gas, or NH 3 gas is supplied to the substrate S. Exhaust in the vacuum chamber 21 by only the exhaust part 25 may be performed without supplying the active gas.

・基板S上に形成されるタングステン化合物膜は、WN膜、WSiN膜、及びWSiN膜の単層に限らず、これらタングステン化合物膜のいずれか2種、あるいは、上記3種の膜が積層されたものであってもよい。この場合、上述した前処理は、基板Sの直上のタングステン化合物膜が形成されるときに行われればよい。   The tungsten compound film formed on the substrate S is not limited to a single layer of a WN film, a WSiN film, and a WSiN film, and any two of these tungsten compound films or the above three kinds of films are laminated. It may be a thing. In this case, the pretreatment described above may be performed when the tungsten compound film immediately above the substrate S is formed.

・第2実施形態では、Arプラズマが基板Sに供給されるようにしたが、Ar以外の不活性ガス、例えばNガスやHeガス等から生成されたプラズマが基板Sに供給されるようにしてもよい。 In the second embodiment, Ar plasma is supplied to the substrate S. However, plasma generated from an inert gas other than Ar, such as N 2 gas or He gas, is supplied to the substrate S. May be.

・不活性ガス供給部33は、窒化ガス供給部32からNHガスが供給されているとき、及び原料ガス供給部35からWFガスが供給されているときに、真空槽21に対してNガスを供給するようにしてもよい。これにより、NHガスやWFガスが、シランガス配管側に逆流することを抑えられる。 The inert gas supply unit 33 is N with respect to the vacuum chamber 21 when NH 3 gas is supplied from the nitriding gas supply unit 32 and when WF 6 gas is supplied from the source gas supply unit 35. Two gases may be supplied. Thus, NH 3 gas and WF 6 gas is suppressed to flow back into silane gas pipe side.

・不活性ガス供給部34は、シランガス供給部31からSiHガスが供給されているとき、及び原料ガス供給部35からWFガスが供給されているときに、真空槽21に対してNガスを供給するようにしてもよい。これにより、SiHガスやWFガスが、窒化ガス配管側に逆流することを抑えられる。 The inert gas supply unit 34 is N 2 with respect to the vacuum chamber 21 when SiH 4 gas is supplied from the silane gas supply unit 31 and when WF 6 gas is supplied from the source gas supply unit 35. Gas may be supplied. Thus, SiH 4 gas and WF 6 gas is suppressed to flow back into the nitriding gas pipe side.

・不活性ガス供給部36は、シランガス供給部31からSiHガスが供給されているとき、及び窒化ガス供給部32からNHガスが供給されているときに、真空槽21に対してNガスを供給するようにしてもよい。これにより、SiHガス及びNHガスが、フッ素系ガス配管GL2側に逆流することを抑えられる。
・基板Sは、支持基板を有していなくともよい。
The inert gas supply unit 36 is N 2 with respect to the vacuum chamber 21 when SiH 4 gas is supplied from the silane gas supply unit 31 and when NH 3 gas is supplied from the nitriding gas supply unit 32. Gas may be supplied. Thus, SiH 4 gas and NH 3 gas is suppressed to flow back into the fluorine-based gas pipe GL2 side.
-The board | substrate S does not need to have a support substrate.

・上記前処理、及びタングステン化合物膜の形成の対象を貫通孔の形成されたシリコン基板とし、シリコン基板の表面及び貫通孔内にシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成した。これに限らず、シリコン基板に形成される絶縁膜の形成材料は、シリコン窒化膜、及び金属ホウ素酸化物であってもよく、金属ホウ素酸化物としては、ZrBO、TaBO、TiBO、及びHfBO等が挙げられる。また、タングステン化合物の形成対象は、絶縁膜、及び、該絶縁膜に形成された凹部であってもよい。絶縁膜の形成材料には、上述の材料を用いることができる。そして、絶縁膜が、これら材料のいずれから形成されていても、上記前処理によれば、形成対象がシリコン酸化膜の形成されたシリコン基板であるときと同等の効果を得ることができる。また、タングステン化合物膜の形成材料は、上述のような絶縁膜が形成されていないシリコン基板や、他の半導体基板等であってもよい。   The target for the above pretreatment and the formation of the tungsten compound film was a silicon substrate having a through hole, and an insulating film made of a silicon oxide film was formed on the surface of the silicon substrate and in the through hole. However, the material for forming the insulating film formed on the silicon substrate may be a silicon nitride film and a metal boron oxide. Examples of the metal boron oxide include ZrBO, TaBO, TiBO, and HfBO. Can be mentioned. In addition, the formation target of the tungsten compound may be an insulating film and a recess formed in the insulating film. As the material for forming the insulating film, any of the above materials can be used. And even if the insulating film is formed from any of these materials, according to the pretreatment, an effect equivalent to that when the formation target is a silicon substrate on which a silicon oxide film is formed can be obtained. The material for forming the tungsten compound film may be a silicon substrate on which the insulating film as described above is not formed, another semiconductor substrate, or the like.

なお、絶縁膜に対して、Hプラズマの供給、及びシランガスの供給を行った場合には、絶縁膜の表面が水素によって終端され、これにより、絶縁膜に対してSiHが吸着しやすくなるものと考えられる。 Note that when H 2 plasma and silane gas are supplied to the insulating film, the surface of the insulating film is terminated with hydrogen, and thus SiH 4 is easily adsorbed to the insulating film. It is considered a thing.

10…マルチチャンバ型成膜装置、11…搬送チャンバ、11a…搬送ロボット、12…搬入チャンバ、13…搬出チャンバ、14…前処理チャンバ、15…成膜チャンバ、16…シード層チャンバ、21…真空槽、21a…底壁、21b…上壁、22…基板ステージ、23…ヒータ、24…ヒータ電源、25…排気部、26…シャワープレート、26a…開口部、31…シランガス供給部、32…窒化ガス供給部、33,34,36…不活性ガス供給部、35…原料ガス供給部、GL1…水素系ガス配管、GL2…フッ素系ガス配管、P1…排気ポート、P2…ガス供給ポート、S…基板。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Multi chamber type film-forming apparatus, 11 ... Transfer chamber, 11a ... Transfer robot, 12 ... Carry-in chamber, 13 ... Unload chamber, 14 ... Pretreatment chamber, 15 ... Film-forming chamber, 16 ... Seed layer chamber, 21 ... Vacuum Tank, 21a ... Bottom wall, 21b ... Upper wall, 22 ... Substrate stage, 23 ... Heater, 24 ... Heater power supply, 25 ... Exhaust part, 26 ... Shower plate, 26a ... Opening part, 31 ... Silane gas supply part, 32 ... Nitriding Gas supply unit, 33, 34, 36 ... inert gas supply unit, 35 ... raw material gas supply unit, GL1 ... hydrogen gas pipe, GL2 ... fluorine gas pipe, P1 ... exhaust port, P2 ... gas supply port, S ... substrate.

Claims (7)

シランガスが基板に供給されるシランガス供給工程と、
タングステンの含まれる原料ガスが前記基板に供給される原料ガス供給工程と、
タングステンと反応する反応ガスが前記基板に供給される反応ガス供給工程とを備え、
前記シランガス供給工程では、一度の前記反応ガス供給工程にて前記基板の表面に到達する反応ガスの粒子よりも多くのシランガスの粒子を前記基板の表面に到達させ、
前記シランガス供給工程の後に、前記原料ガス供給工程と、前記反応ガス供給工程との各々が互いに異なるタイミングにて繰り返し行われることにより、前記基板上にてタングステン化合物膜が形成される
タングステン化合物膜の形成方法。
A silane gas supply step in which silane gas is supplied to the substrate;
A source gas supply step in which a source gas containing tungsten is supplied to the substrate;
A reaction gas supply step in which a reaction gas that reacts with tungsten is supplied to the substrate;
In the silane gas supply step, more silane gas particles than the reaction gas particles that reach the surface of the substrate in one reaction gas supply step reach the surface of the substrate,
After the silane gas supply step, the source gas supply step and the reaction gas supply step are repeatedly performed at different timings, whereby a tungsten compound film is formed on the substrate. Forming method.
前記シランガス供給工程の前に、
水素ガスから生成されたプラズマが前記基板に供給される水素プラズマ供給工程を備える
請求項1に記載のタングステン化合物膜の形成方法。
Before the silane gas supply step,
The method for forming a tungsten compound film according to claim 1, further comprising a hydrogen plasma supply step in which plasma generated from hydrogen gas is supplied to the substrate.
前記水素プラズマ供給工程が終了するまでに、
不活性ガスから生成されたプラズマが前記基板に供給される不活性ガスプラズマ供給工程を備える
請求項2に記載のタングステン化合物膜の形成方法。
By the end of the hydrogen plasma supply process,
The method for forming a tungsten compound film according to claim 2, further comprising an inert gas plasma supply step in which plasma generated from an inert gas is supplied to the substrate.
前記シランガス供給工程における前記シランガスの供給停止と、
前記シランガス供給工程に続いて行われる前記原料ガス供給工程における前記原料ガスの供給開始とが同時に行われる
請求項1〜3のいずれか一項に記載のタングステン化合物膜の形成方法。
Stopping supply of the silane gas in the silane gas supply step;
The method for forming a tungsten compound film according to any one of claims 1 to 3, wherein supply of the source gas in the source gas supply step performed following the silane gas supply step is simultaneously performed.
前記原料ガス供給工程は、第1原料ガス供給工程と、第2原料ガス供給工程とからなり、
前記反応ガス供給工程は、
タングステンを還元するシランガスが供給される還元ガス供給工程と、
タングステンを窒化する窒化ガスが前記基板に供給される窒化ガス供給工程とからなり、
前記第1原料ガス供給工程、前記反応ガス供給工程、前記還元ガス供給工程、及び前記第2原料ガス供給工程の各々が互いに異なるタイミングにて順に繰り返し行われることにより、前記基板上にて前記タングステン化合物膜である窒化タングステン膜が形成される
請求項1〜4のいずれか一項に記載のタングステン化合物膜の形成方法。
The source gas supply step includes a first source gas supply step and a second source gas supply step,
The reaction gas supply step includes:
A reducing gas supply step in which a silane gas for reducing tungsten is supplied;
A nitriding gas supply step in which a nitriding gas for nitriding tungsten is supplied to the substrate;
Each of the first source gas supply step, the reaction gas supply step, the reducing gas supply step, and the second source gas supply step is sequentially performed at different timings, whereby the tungsten is formed on the substrate. The tungsten nitride film which is a compound film is formed. The formation method of the tungsten compound film as described in any one of Claims 1-4.
シランガスが基板に供給されるシランガス供給工程と、
タングステンの含まれる原料ガスが前記基板に供給される原料ガス供給工程と、
前記タングステンと反応する前記シランガス以外の反応ガスが前記基板に供給される反応ガス供給工程とを備え、
前記シランガス供給工程の後に、前記原料ガス供給工程と、前記反応ガス供給工程との各々が互いに異なるタイミングにて繰り返し行われることにより、前記基板上にてタングステン化合物膜が形成される
タングステン化合物膜の形成方法。
A silane gas supply step in which silane gas is supplied to the substrate;
A source gas supply step in which a source gas containing tungsten is supplied to the substrate;
A reaction gas supply step in which a reaction gas other than the silane gas that reacts with the tungsten is supplied to the substrate,
After the silane gas supply step, the source gas supply step and the reaction gas supply step are repeatedly performed at different timings, whereby a tungsten compound film is formed on the substrate. Forming method.
タングステン化合物膜を有する半導体装置であって、
前記タングステン化合物膜は、請求項1〜6のいずれか一項に記載のタングステン化合物膜の形成方法を用いて形成される
半導体装置。
A semiconductor device having a tungsten compound film,
The said tungsten compound film is formed using the formation method of the tungsten compound film as described in any one of Claims 1-6.
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