JP2018188724A - Film deposition method and film deposition apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique capable of obtaining a film with high coatability and also supplying an additive gas having a predetermined function while securing high productivity.SOLUTION: A method performs, as many times as predetermined cycles, the steps of: arranging a substrate to be processed in a processing container, and always supplying a carrier gas into the processing container through a first carrier gas flow passage and a second carrier gas flow passage and also supplying a raw material gas into the processing container through a raw material gas flow passage; supplying a purging gas into the processing container through a purging gas flow passage provided separately from the carrier gas so as to purge the raw material gas; supplying a reactant gas into the processing container through a reactant gas flow passage; and supplying the purging gas into the processing container through the purging gas flow passage so as to purge the reactant gas, the method comprising supplying an additive gas having a predetermined function as at least part of the purging gas in at least one of the step of purging the raw material gas and the step of purging the reactant gas.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、処理容器内に所定のガスを導入して所定の膜を成膜する成膜方法および成膜装置に関する。   The present invention relates to a film forming method and a film forming apparatus for forming a predetermined film by introducing a predetermined gas into a processing container.

基板である半導体ウエハ(以下「ウエハ」という)に所定の膜を成膜する際に、原子層堆積法(Atomic Layer Deposition;ALD)が用いられる場合がある。ALDでは真空雰囲気とされた処理容器内に、ウエハの表面に吸着する原料ガスと、当該原料ガスと反応する反応ガスと、を交互に複数回供給して、ウエハの表面に反応生成物の原子層を堆積させて成膜する。また、処理容器内においてウエハの表面以外の領域で原料ガスと、反応ガスとが気相反応してパーティクルが発生してしまうことを防ぐために、原料ガスと反応ガスとは互いに間隔を空けて供給され、原料ガスの供給を行う時間帯と反応ガスの供給を行う時間帯との間には、不活性ガスを供給することにより処理容器内のパージが行われ、処理容器内は不活性ガス雰囲気に置換される。このようなALDを行う成膜装置は、例えば特許文献1、2に記載されている。   An atomic layer deposition (ALD) method is sometimes used when a predetermined film is formed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) as a substrate. In ALD, a raw material gas adsorbed on the surface of a wafer and a reactive gas that reacts with the raw material gas are alternately supplied a plurality of times in a processing chamber in a vacuum atmosphere, and atoms of reaction products are supplied to the surface of the wafer. The layers are deposited to form a film. In addition, the source gas and the reactive gas are supplied at an interval from each other to prevent particles from being generated due to a gas phase reaction between the source gas and the reactive gas in a region other than the wafer surface in the processing vessel. Between the time zone in which the source gas is supplied and the time zone in which the reaction gas is supplied, the inside of the processing container is purged by supplying an inert gas, and the inside of the processing container is an inert gas atmosphere. Is replaced by For example, Patent Documents 1 and 2 describe film forming apparatuses that perform such ALD.

すなわち、特許文献1には、処理ガス(原料ガスおよび反応ガス)に対するキャリアガスおよびパージガスであるN(窒素)ガスの供給源と処理容器とを接続するガス流路に、上流端および下流端が接続されたバイパス流路を備えたALDを行う成膜装置について記載されている。また、特許文献2には、原料ガスの供給源と処理容器とを接続する原料ガス流路と、当該原料ガス流路から分岐した第1のNガス流路と、原料ガス流路及び第1のNガス流路とは独立して処理容器にパージガスであるNガスを供給する第2のNガス流路とを備えたALDを行う成膜装置について記載されている。 That is, Patent Document 1 discloses an upstream end and a downstream end in a gas flow path that connects a supply source of N 2 (nitrogen) gas, which is a carrier gas and a purge gas, to a processing gas (a raw material gas and a reactive gas) and a processing container. Describes a film forming apparatus that performs ALD with a bypass flow path connected to the. Patent Document 2 discloses a source gas channel connecting a source gas supply source and a processing vessel, a first N 2 gas channel branched from the source gas channel, a source gas channel, and a first gas channel. A film forming apparatus for performing ALD, which includes a second N 2 gas flow path for supplying N 2 gas as a purge gas to a processing container independently of one N 2 gas flow path, is described.

ALDにおいては、上述のように処理容器内を不活性ガスによりパージする必要があり、また、原料ガスまたは反応ガスが供給される間、不活性ガスがキャリアガスとして供給されるため、ALD処理の間、処理容器内に所定の流量で不活性ガスが連続して供給されることとなる。   In ALD, as described above, it is necessary to purge the inside of the processing container with an inert gas, and since the inert gas is supplied as a carrier gas while the source gas or the reactive gas is supplied, the ALD processing is performed. In the meantime, the inert gas is continuously supplied into the processing container at a predetermined flow rate.

一方、このようなALDにより所定の膜を成膜する際に所定の機能を有するガスでの処理が必要な場合がある。そのような技術として、特許文献3には、TiN膜を成膜する際に、TiClガスとNHガスとをパージを挟んで交互に供給した後、膜中の塩素ガスを脱離させる機能を有するHガスを供給する技術が記載されている。 On the other hand, when a predetermined film is formed by such ALD, a treatment with a gas having a predetermined function may be required. As such a technique, in Patent Document 3, when a TiN film is formed, TiCl 4 gas and NH 3 gas are alternately supplied with a purge interposed therebetween, and then chlorine gas in the film is desorbed. A technique for supplying H 2 gas having a hydrogen content is described.

特開2016−23324号公報JP 2016-23324 A 特開2014−198872号公報JP 2014-198872 A 特開2011−6782号公報JP 2011-6782 A

ところで配線の微細化が進むことにより、ALDを行うウエハの表面にはアスペクト比が大きい凹部が形成される傾向にあり、そのような凹部が形成されている場合でも良好なステップカバレッジ(被覆性)を確保することができるようにALDを行うことが求められている。そのためには、原料ガスの流量を増加させて、処理容器内における原料ガスの分圧を高くすることが考えられる。   By the way, with the progress of miniaturization of wiring, there is a tendency that a concave portion having a large aspect ratio is formed on the surface of a wafer to be ALD. Even when such a concave portion is formed, good step coverage (coverability) is achieved. Therefore, it is required to perform ALD so as to ensure the above. For this purpose, it is conceivable to increase the partial pressure of the source gas in the processing container by increasing the flow rate of the source gas.

しかし、そのように原料ガスの流量が増加させた場合に、上記のパーティクルの発生を防ぐためにパージを行う時間を延長させると、成膜処理に要する時間が長くなり生産性(スループット)が低下してしまう。   However, when the flow rate of the source gas is increased, if the time for purging is extended in order to prevent the generation of the above particles, the time required for the film forming process becomes longer and the productivity (throughput) decreases. End up.

また、ALDにより所定の膜を成膜する際に、所定の機能を有するガスでの処理を特許文献3のようにALD工程の後に行う場合には、十分な効果を得ようとすると、その工程の時間が長くなってしまい、やはり生産性(スループット)が低下してしまう。   In addition, when a predetermined film is formed by ALD, if a treatment with a gas having a predetermined function is performed after the ALD process as in Patent Document 3, if a sufficient effect is to be obtained, the process is performed. As a result, the period of time becomes longer, and the productivity (throughput) also decreases.

したがって、本発明は、原料ガスと反応ガスとを交互に処理容器内の基板に供給してALDにより成膜を行うにあたり、高い生産性を確保しつつ、高い被覆性の膜を得ることができかつ所定の機能を有する添加ガスの供給を行うことができる技術を提供することを課題とする。   Therefore, according to the present invention, when the source gas and the reaction gas are alternately supplied to the substrate in the processing container and the film is formed by ALD, a film with high coverage can be obtained while ensuring high productivity. It is another object of the present invention to provide a technique capable of supplying an additive gas having a predetermined function.

上記課題を解決するため、本発明の第1の観点は、被処理基板が収容される処理容器と、被処理基板に所定の膜を成膜するための原料ガスおよび反応ガス、これらを前記処理容器に搬送するキャリアガス、および前記処理容器内をパージするパージガスを供給するガス供給機構と、前記処理容器内を排気し、前記処理容器内を真空雰囲気に保持する排気機構とを有し、前記ガス供給機構は、前記原料ガスを前記処理容器内に供給するための原料ガス流路と、前記反応ガスを前記処理容器内に供給するための反応ガス流路と、前記原料ガス流路および前記反応ガス流路にそれぞれ接続され、前記原料ガスと前記反応ガスのキャリアガスを供給するための第1のキャリアガス流路および第2のキャリアガス流路と、前記第1のキャリアガス流路および前記第2のキャリアガス流路とは別個に設けられ、前記処理容器内をパージするパージガスを、前記第1のキャリアガスおよび前記第2のキャリアガスとは別個に流量制御して前記処理容器内に供給するパージガス流路と、前記所定の膜に対して所定の機能を有する添加ガスを供給する添加ガス流路と、前記原料ガス流路、前記反応ガス流路、前記第1および第2のキャリアガス流路、前記パージガス流路、および前記添加ガス流路をそれぞれ独立して開閉する開閉バルブとを有する成膜装置を用いて前記所定の膜を成膜する成膜方法であって、前記処理容器内に被処理基板を配置した状態で、前記第1のキャリアガス流路および前記第2のキャリアガス流路を介して前記処理容器内にキャリアガスを常時供給する第1工程と、前記原料ガス流路を介して前記処理容器内に前記原料ガスを供給して前記被処理基板の表面に前記原料ガスを吸着する第2工程と、前記原料ガスの供給を停止して、前記パージガス流路を介して前記処理容器内にパージガスを供給して原料ガスをパージする第3工程と、前記反応ガス流路を介して前記処理容器内に前記反応ガスを供給して前記原料ガスと前記反応ガスとを反応させる第4工程と、前記反応ガスの供給を停止して、前記パージガス流路を介して前記処理容器内にパージガスを供給して反応ガスをパージする第5工程とを含み、前記第2工程から前記第5工程を所定サイクル実施し、前記原料ガスをパージする第3工程および前記反応ガスをパージする第5工程のいずれか、または両方で、前記パージガスの少なくとも一部として前記添加ガス流路を介して前記所定の機能を有する添加ガスを供給することを特徴とする成膜方法を提供する。   In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention is to provide a processing container in which a substrate to be processed is accommodated, a raw material gas and a reactive gas for forming a predetermined film on the substrate to be processed, A gas supply mechanism for supplying a carrier gas to be transported to the container and a purge gas for purging the inside of the processing container; an exhaust mechanism for exhausting the inside of the processing container and maintaining the inside of the processing container in a vacuum atmosphere; The gas supply mechanism includes a source gas channel for supplying the source gas into the processing vessel, a reaction gas channel for supplying the reaction gas into the processing vessel, the source gas channel, and the A first carrier gas channel and a second carrier gas channel connected to the reaction gas channel, respectively, for supplying the source gas and the carrier gas of the reaction gas, and the first carrier gas channel. In addition, the processing vessel is provided separately from the second carrier gas flow path, and a purge gas for purging the inside of the processing vessel is controlled in flow rate separately from the first carrier gas and the second carrier gas. A purge gas flow path for supplying an internal gas, an additive gas flow path for supplying an additive gas having a predetermined function to the predetermined film, the source gas flow path, the reactive gas flow path, the first and second A film forming method for forming the predetermined film using a film forming apparatus having an opening / closing valve that independently opens and closes the carrier gas flow path, the purge gas flow path, and the additive gas flow path, A first step of constantly supplying a carrier gas into the processing container via the first carrier gas flow path and the second carrier gas flow path in a state where a substrate to be processed is disposed in the processing container; The raw material A second step of supplying the source gas into the processing vessel via a gas flow channel and adsorbing the source gas on the surface of the substrate to be processed; A third step of purging the raw material gas by supplying a purge gas into the processing vessel via the gas, and supplying the reactive gas into the processing vessel via the reaction gas channel to supply the raw material gas and the reactive gas And a fourth step of stopping the supply of the reaction gas and supplying a purge gas into the processing vessel via the purge gas flow path to purge the reaction gas, The addition of the purge gas as at least part of the purge gas in either or both of the third step of purging the source gas and the fifth step of purging the reaction gas is performed in a predetermined cycle from step 2 to step 5. A film forming method is provided, wherein an additive gas having the predetermined function is supplied through a gas flow path.

本発明の第2の観点は、被処理基板が収容される処理容器と、被処理基板に所定の膜を成膜するための原料ガスおよび反応ガス、これらを前記処理容器に搬送するキャリアガス、および前記処理容器内をパージするパージガスを供給するガス供給機構と、前記処理容器内を排気し、前記処理容器内を真空雰囲気に保持する排気機構と、前記ガス供給機構と前記排気機構とを制御する制御部とを有し、前記ガス供給機構は、前記原料ガスを前記処理容器内に供給するための原料ガス流路と、前記反応ガスを前記処理容器内に供給するための反応ガス流路と、前記原料ガス流路および前記反応ガス流路にそれぞれ接続され、前記原料ガスと前記反応ガスのキャリアガスを供給するための第1のキャリアガス流路および第2のキャリアガス流路と、前記第1のキャリアガス流路および前記第2のキャリアガス流路とは別個に設けられ、前記処理容器内をパージするパージガスを、前記第1のキャリアガスおよび前記第2のキャリアガスとは別個に流量制御して前記処理容器内に供給するパージガス流路と、前記所定の膜に対して所定の機能を有する添加ガスを供給する添加ガス流路と、前記原料ガス流路、前記反応ガス流路、前記第1および第2のキャリアガス流路、前記パージガス流路、および前記添加ガス流路をそれぞれ独立して開閉する開閉バルブとを有し、前記制御部は、前記処理容器内に被処理基板を配置した状態で、前記第1のキャリアガス流路および前記第2のキャリアガス流路を介して前記処理容器内にキャリアガスを常時供給する第1工程と、前記原料ガス流路を介して前記処理容器内に前記原料ガスを供給して前記被処理基板の表面に前記原料ガスを吸着する第2工程と、前記原料ガスの供給を停止して、前記パージガス流路を介して前記処理容器内にパージガスを供給して原料ガスをパージする第3工程と、前記反応ガス流路を介して前記処理容器内に前記反応ガスを供給して前記原料ガスと前記反応ガスとを反応させる第4工程と、前記反応ガスの供給を停止して、前記パージガス流路を介して前記処理容器内にパージガスを供給して反応ガスをパージする第5工程とを含み、前記第2工程から前記第5工程を所定サイクル実施し、前記原料ガスをパージする第3工程および前記反応ガスをパージする第5工程のいずれか、または両方で、前記パージガスの少なくとも一部として前記添加ガス流路を介して前記所定の機能を有する添加ガスを供給するように制御することを特徴とする成膜装置を提供する。   A second aspect of the present invention is a processing container in which a substrate to be processed is accommodated, a raw material gas and a reactive gas for forming a predetermined film on the substrate to be processed, a carrier gas for transporting these to the processing container, And a gas supply mechanism for supplying a purge gas for purging the inside of the processing container, an exhaust mechanism for exhausting the inside of the processing container and maintaining the inside of the processing container in a vacuum atmosphere, and controlling the gas supply mechanism and the exhaust mechanism. And a gas supply mechanism for supplying the source gas into the processing vessel and a reaction gas channel for supplying the reaction gas into the processing vessel. A first carrier gas channel and a second carrier gas channel connected to the source gas channel and the reaction gas channel, respectively, for supplying the source gas and a carrier gas of the reaction gas, The purge gas that is provided separately from the first carrier gas channel and the second carrier gas channel and purges the inside of the processing vessel is separated from the first carrier gas and the second carrier gas. A purge gas passage for controlling the flow rate to be supplied into the processing vessel, an additive gas passage for supplying an additive gas having a predetermined function to the predetermined film, the raw material gas passage, and the reaction gas flow An open / close valve that independently opens and closes the first, second carrier gas flow path, the purge gas flow path, and the additive gas flow path, and the control unit is disposed in the processing container. A first step of constantly supplying a carrier gas into the processing container via the first carrier gas flow path and the second carrier gas flow path in a state where the processing substrate is disposed; and the source gas flow path Through A second step of supplying the source gas into the processing vessel and adsorbing the source gas on the surface of the substrate to be processed; and stopping the supply of the source gas and passing the purge gas channel through the processing vessel A third step of purging the source gas by supplying a purge gas therein, and a fourth step of supplying the reaction gas into the processing vessel via the reaction gas flow path to react the source gas and the reaction gas. And a fifth step of stopping the supply of the reaction gas and supplying the purge gas into the processing container through the purge gas flow path to purge the reaction gas, and from the second step to the fifth step. The process is carried out for a predetermined cycle, and either or both of the third step of purging the raw material gas and the fifth step of purging the reaction gas, or both, is passed through the additive gas flow path as at least a part of the purge gas. Thus, a film forming apparatus is provided that controls to supply an additive gas having the predetermined function.

本発明によれば、原料ガスと反応ガスとを交互に処理容器内の基板に供給して成膜を行うにあたり、常時供給されるキャリアガスとは別個の流路で、別個に流量制御してパージガスを供給し、かつパージの際に所定の機能を有する添加ガスを供給するので、高い生産性を確保しつつ、高い被覆性の膜を得ることができかつ所定の機能を有する添加ガスの供給を行うことができる。   According to the present invention, when the source gas and the reaction gas are alternately supplied to the substrate in the processing container to perform film formation, the flow rate is controlled separately in the flow path different from the carrier gas that is constantly supplied. Since the purge gas is supplied and the additive gas having a predetermined function is supplied at the time of purging, the supply of the additive gas having a predetermined function can be obtained while ensuring high productivity. It can be performed.

本発明の実施形態に係る成膜方法を実施するための装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the apparatus for enforcing the film-forming method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る成膜方法を実施する際のガス供給シーケンスの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the gas supply sequence at the time of enforcing the film-forming method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る成膜方法を実施する際に供給されるガス量の変化を模式的に示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows typically change of the amount of gas supplied when enforcing the film-forming method concerning a 1st embodiment of the present invention. 従来の成膜方法を実施する際のガス供給シーケンスの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the gas supply sequence at the time of implementing the conventional film-forming method. 第1の実施形態の実験において、ステップS4のNHガスフロー後のパージの際のHガス流量を変化させてステップS1〜S4を230サイクル繰り返してTiN膜を成膜した際の比抵抗率と膜厚を示す図である。In the experiment of the first embodiment, the specific resistivity when the TiN film was formed by repeating the steps S1 to S4 for 230 cycles by changing the H 2 gas flow rate during the purge after the NH 3 gas flow in step S4. It is a figure which shows a film thickness. 第1の実施形態の種々のシーケンスの実験におけるレシピ時間、スループット(ウエハ/h)、比抵抗率(μΩ・cm)、スループット低下枚数を示す図である。It is a figure which shows the recipe time in the experiment of the various sequence of 1st Embodiment, a throughput (wafer / h), a specific resistivity (microohm * cm), and a throughput fall sheet number. 本発明の第2の実施形態に係る成膜方法を実施する際のガス供給シーケンスの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the gas supply sequence at the time of enforcing the film-forming method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る成膜方法を実施する際に供給されるガス量の変化を模式的に示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows typically change of the amount of gas supplied when enforcing the film-forming method concerning a 2nd embodiment of the present invention. Rough ratioを説明するための図である。It is a figure for demonstrating Rough ratio. 第2の実施形態におけるHガス供給の効果を確認する基礎実験においてHガス流量を変化させた場合のXRF膜厚とRough ratioとの関係を示す図である。It is a diagram showing a relationship between XRF thickness and Rough ratio, varying H 2 gas flow rate in the basic experiment to confirm the effect of the H 2 gas supply in the second embodiment. 第2の実施形態におけるHガス供給の効果を確認する基礎実験においてHガス流量とRough ratio極小膜厚との関係を示す図である。It is a diagram showing the relationship between the H 2 gas flow rate and Rough ratio minimum thickness in basic experiment to confirm the effect of the H 2 gas supply in the second embodiment. 第2の実施形態におけるHガス供給の効果を確認する基礎実験において各H流量における膜厚と比抵抗との関係を示す図である。It is a diagram showing the relationship between the thickness and resistivity of each flow rate of H 2 in the basic experiment to confirm the effect of the H 2 gas supply in the second embodiment. 第2の実施形態の効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of 2nd Embodiment. TiClガスによるTiN膜のエッチング試験において、温度700℃でTiCl流量を変化させた際の各流量におけるウエハ径方向の位置とTiN膜のエッチング量との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the position in the wafer radial direction and the etching amount of the TiN film at each flow rate when the TiCl 4 flow rate is changed at a temperature of 700 ° C. in a TiN film etching test using TiCl 4 gas. TiClガスによるTiN膜のエッチング試験において、TiClガス流量270sccmで温度を400℃、500℃、600℃と変化させた際の、各温度におけるウエハ径方向の位置とTiN膜のエッチング量との関係を示す図である。In the etching tests TiN film by the TiCl 4 gas, 400 ° C. The temperature at the TiCl 4 gas flow rate 270 sccm, 500 ° C., at the time of changing the 600 ° C., and the etching amount of the position and the TiN film on the wafer radial direction at each temperature It is a figure which shows a relationship. TiClガスによるTiN膜のエッチング試験において、TiClガス流量270sccmで温度を625℃、650℃、675℃、700℃と変化させた際の、各温度におけるウエハ径方向の位置とTiN膜のエッチング量との関係を示す図である。In the etching tests TiN film by the TiCl 4 gas, 625 ° C. The temperature at the TiCl 4 gas flow rate 270sccm, 650 ℃, 675 ℃, when changing a 700 ° C., the etching position and TiN film on the wafer radial direction at each temperature It is a figure which shows the relationship with quantity. TiClガスによるTiN膜のエッチング試験において、温度700℃、TiClガス流量270sccmでエッチングのサイクルを100サイクル、200サイクル、300サイクルと変化させた際の、各サイクルにおけるウエハ径方向の位置とTiN膜のエッチング量との関係を示す図である。TiCl 4 in the etching test of the TiN film by the gas, the temperature 700 ° C., 100 cycles of the etching in the TiCl 4 gas flow rate 270 sccm, 200 cycles, the time of changing the 300 cycle, the position and TiN wafer radial direction at each cycle It is a figure which shows the relationship with the etching amount of a film | membrane. TiClガスによるTiN膜のエッチング試験において、温度700℃、TiClガス流量270sccmで、エッチング試験の際にHガスを添加しなかった場合と、添加した場合の径方向の位置とTiN膜のエッチング量との関係を示す図である。In the etching test of the TiN film with TiCl 4 gas, at a temperature of 700 ° C. and a TiCl 4 gas flow rate of 270 sccm, when H 2 gas was not added during the etching test, the radial position when added and the position of the TiN film It is a figure which shows the relationship with the etching amount.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.

ここでは、成膜原料ガス(前駆体ガス)としてTiClを用い、反応ガスとしてNHガスを用い、改質ガスとしてHガスを用いて、ALDによりTiN膜を形成する例について説明する。 Here, an example in which a TiN film is formed by ALD using TiCl 4 as a deposition source gas (precursor gas), NH 3 gas as a reaction gas, and H 2 gas as a reforming gas will be described.

<成膜装置>
図1は本発明の実施形態に係る成膜方法を実施するための装置の一例を示す断面図である。成膜装置1は、被処理基板であるウエハWが収容される扁平な円形状をなす処理容器11を備えている。ウエハWとしては、表面に配線を形成するための凹部が形成されている。
<Deposition system>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an apparatus for carrying out a film forming method according to an embodiment of the present invention. The film forming apparatus 1 includes a processing container 11 having a flat circular shape in which a wafer W as a substrate to be processed is accommodated. The wafer W has a recess for forming wiring on the surface.

成膜装置1は、ウエハWに対して、原料ガス(前駆体ガス)であるTiCl(四塩化チタン)ガスと、反応ガスであるNH(アンモニア)ガスとキャリアガスおよびパージガスとして用いるNガスと、改質ガスであるHガスとを処理容器11内に供給するガス供給機構2を有している。 Film-forming apparatus 1, with respect to the wafer W, and TiCl 4 (titanium tetrachloride) gas as a source gas (precursor gas) is used as the NH 3 (ammonia) gas and the carrier gas and purge gas is a reactive gas N 2 A gas supply mechanism 2 is provided for supplying the gas and H 2 gas, which is a reformed gas, into the processing vessel 11.

処理容器11の側壁には、ウエハWの搬入出口12が形成されており、この搬入出口12はゲートバルブ13により開閉されるようになっている。また、処理容器11内には、ウエハWを水平状態で載置するための載置台21が設けられている。載置台21内には、ウエハWを所定の温度に加熱するヒーター22が埋設されている。また、載置台21の周囲には、載置台21を囲むように筒状のカバー部材23が設けられている。   A loading / unloading port 12 for the wafer W is formed on the side wall of the processing container 11, and the loading / unloading port 12 is opened and closed by a gate valve 13. In addition, a mounting table 21 for mounting the wafer W in a horizontal state is provided in the processing container 11. A heater 22 for heating the wafer W to a predetermined temperature is embedded in the mounting table 21. A cylindrical cover member 23 is provided around the mounting table 21 so as to surround the mounting table 21.

載置台21は支柱24に支持されている。支柱24は、載置台21の底面中央から処理容器11の底壁に形成された孔部を貫通して処理容器11の下方に延び、その下端が昇降機構25に接続されている。昇降機構25は、載置台21を、図中に実線で示す処理容器11内の上方側における処理位置と、図中に二点鎖線で示す処理容器11内の下方側における受け渡し位置との間で昇降させる。   The mounting table 21 is supported by the support column 24. The support column 24 extends from the center of the bottom surface of the mounting table 21 through a hole formed in the bottom wall of the processing container 11 and extends below the processing container 11, and a lower end thereof is connected to the lifting mechanism 25. The elevating mechanism 25 moves the mounting table 21 between a processing position on the upper side in the processing container 11 indicated by a solid line in the drawing and a delivery position on the lower side in the processing container 11 indicated by a two-dot chain line in the drawing. Move up and down.

支柱24における処理容器11の下方位置には、フランジ26が取り付けられており、処理容器11の底面とフランジ26の間には、処理容器11内の雰囲気を外気と区画し、載置台の昇降動作にともなって伸縮するベローズ27が設けられている。   A flange 26 is attached to the support 24 at a position below the processing container 11. The atmosphere in the processing container 11 is partitioned from outside air between the bottom surface of the processing container 11 and the flange 26, and the mounting table is moved up and down. A bellows 27 that expands and contracts is provided.

処理容器11の底面近傍には、昇降板20aから上方に突出するように3本(2本のみ図示)のウエハ昇降ピン20が設けられている。ウエハ昇降ピン20は、処理容器11の下方に設けられた昇降機構28により昇降板20aを介して昇降可能になっている。ウエハ昇降ピン20は、受け渡し位置にある載置台21に設けられた貫通孔29に挿通されて載置台21の上面に対して突没可能となっている。このようにウエハ昇降ピン20を昇降させることにより、ウエハ搬送機構(図示せず)と載置台21との間でウエハWの受け渡しが行われる。   In the vicinity of the bottom surface of the processing vessel 11, three wafer lifting pins 20 (only two are shown) are provided so as to protrude upward from the lifting plate 20a. The wafer lifting pins 20 can be lifted and lowered via a lifting plate 20 a by a lifting mechanism 28 provided below the processing container 11. The wafer elevating pins 20 are inserted into a through hole 29 provided in the mounting table 21 at the delivery position and can protrude and retract with respect to the upper surface of the mounting table 21. By moving the wafer lifting pins 20 up and down in this way, the wafer W is transferred between the wafer transfer mechanism (not shown) and the mounting table 21.

処理容器11の天井面は天板15により形成されている。天井面は、中央部から周縁部に向かうにつれて下降するように形成されており、載置台21が処理位置に位置するときに、載置台21の表面、カバー部材23の表面及び当該処理容器11の天井面によって囲まれる扁平な円錐状の処理空間10が形成される。天板15の中央部には、当該天板15を厚さ方向に貫通する2本のガス供給路31、32が形成されており、これらガス供給路31、32の下方には、ガス供給路31、32から吐出されるガスを処理空間10内に分散させるための分散板33が例えば水平に設けられている。   The ceiling surface of the processing container 11 is formed by a top plate 15. The ceiling surface is formed so as to descend from the central portion toward the peripheral portion, and when the mounting table 21 is located at the processing position, the surface of the mounting table 21, the surface of the cover member 23, and the processing container 11 A flat conical processing space 10 surrounded by the ceiling surface is formed. Two gas supply passages 31 and 32 penetrating the top plate 15 in the thickness direction are formed in the central portion of the top plate 15, and below these gas supply passages 31 and 32, A dispersion plate 33 for dispersing the gas discharged from 31 and 32 in the processing space 10 is provided horizontally, for example.

処理容器11の上部には、処理空間10の側面を囲繞するように円環状をなす排気ダクト17が設けられている。排気ダクト17には、内周面に沿ってスリット17aが形成されている。また、排気ダクト17の下部とカバー部材23との間には、環状部材16が形成されている。環状部材16の内周部は、カバー部材23に近接し、環状部材16の外周部は、排気ダクト17の下部に密着されている。カバー部材23と処理容器11の天板15との間には隙間18が形成されている。排気ダクト17の外壁には排気管34の一端が接続されており、排気管34の他端は、排気量を調整して処理空間10の真空圧を調整するための圧力制御バルブ35介して、真空ポンプ37に接続されている。真空ポンプ37を作動させることにより、処理空間10内のガスが、隙間18およびスリット17aを経て排気ダクト17内の排気空間に至り、排気管34を介して排出される。   An exhaust duct 17 having an annular shape is provided at the upper portion of the processing container 11 so as to surround the side surface of the processing space 10. A slit 17 a is formed in the exhaust duct 17 along the inner peripheral surface. An annular member 16 is formed between the lower portion of the exhaust duct 17 and the cover member 23. The inner peripheral portion of the annular member 16 is close to the cover member 23, and the outer peripheral portion of the annular member 16 is in close contact with the lower portion of the exhaust duct 17. A gap 18 is formed between the cover member 23 and the top plate 15 of the processing container 11. One end of an exhaust pipe 34 is connected to the outer wall of the exhaust duct 17, and the other end of the exhaust pipe 34 is connected via a pressure control valve 35 for adjusting the amount of exhaust and adjusting the vacuum pressure of the processing space 10. A vacuum pump 37 is connected. By operating the vacuum pump 37, the gas in the processing space 10 reaches the exhaust space in the exhaust duct 17 through the gap 18 and the slit 17 a and is exhausted through the exhaust pipe 34.

ガス供給機構2は、上述したガス供給路31、32に、それぞれ一端が接続されたTiClガスライン41およびNHガスライン61を有している。TiClガスライン41には、原料ガスであるTiClガスが供給され、NHガスライン61には、反応ガスであるNHガスが供給される。 The gas supply mechanism 2 has a TiCl 4 gas line 41 and an NH 3 gas line 61 each connected at one end to the gas supply paths 31 and 32 described above. The TiCl 4 gas line 41 is supplied with TiCl 4 gas as a raw material gas, and the NH 3 gas line 61 is supplied with NH 3 gas as a reaction gas.

TiClガスライン41には、下側から順にバルブV1、ガス貯留タンク42、流量調整部43が介装され、その他端には処理ガスであるTiClガスを供給するTiClガス供給源44が接続されている。TiClガス供給源44は、液体の状態でTiClを貯留するタンクと、当該タンクをヒーティング(加熱)してタンク内のTiClを気化させ、TiClガス供給源44からTiClガスライン41へは、このように気化したTiClが供給される。 The TiCl 4 gas line 41, valve V1 from the lower side in this order, a gas storage tank 42, its flow rate adjuster 43 is interposed, the TiCl 4 gas supply source 44 for supplying TiCl 4 gas as a process gas at the other end It is connected. The TiCl 4 gas supply source 44 is a tank that stores TiCl 4 in a liquid state, and the tank is heated (heated) to vaporize TiCl 4 in the tank. The TiCl 4 gas supply source 44 supplies a TiCl 4 gas line. 41 is supplied with TiCl 4 thus vaporized.

TiClガスライン41におけるバルブV1の下流側には、第1パージガスライン45の一端が接続されている。第1パージガスライン45には、下側から順にバルブV2、ガス貯留タンク46、流量調整部47が介装され、第1パージガスライン45の他端には、パージ用のNガスを供給する第1パージガス供給源48が接続されている。 One end of the first purge gas line 45 is connected to the TiCl 4 gas line 41 on the downstream side of the valve V1. The first purge gas line 45 is provided with a valve V2, a gas storage tank 46, and a flow rate adjusting unit 47 in order from the lower side. The other end of the first purge gas line 45 is supplied with a purge N 2 gas. A purge gas supply source 48 is connected.

さらに、第1パージガスライン45におけるバルブV2の下流側には、TiClガスのキャリアガスとしてのNガスを供給する第1キャリアガスライン51の一端が接続されている。第1キャリアガスライン51には、下側から順にバルブV3、流量調整部52が介装され、第1キャリアガスライン51の他端にはTiClガスのキャリアガスとしてのNガスの供給源である第1キャリアガス供給源53が接続されている。この第1キャリアガスライン51におけるバルブV3の下流側には、オリフィス54が形成されている。第1キャリアガスライン51におけるバルブV3の下流側の径は、第1キャリアガスライン51におけるバルブV3の上流側およびガスライン41、45の径よりも小さいため、ガス貯留タンク42、46によって、ガスライン41、45には比較的大きい流量でガスが供給されるが、オリフィス54によってこれらガスライン41、45に供給されたガスが、ガスライン51を逆流することが抑制される。 Furthermore, one end of a first carrier gas line 51 that supplies N 2 gas as a carrier gas for TiCl 4 gas is connected to the downstream side of the valve V 2 in the first purge gas line 45. The first carrier gas line 51 is provided with a valve V3 and a flow rate adjusting unit 52 in order from the lower side, and the other end of the first carrier gas line 51 is supplied with N 2 gas as a carrier gas of TiCl 4 gas. The first carrier gas supply source 53 is connected. In the first carrier gas line 51, an orifice 54 is formed on the downstream side of the valve V3. Since the downstream diameter of the valve V3 in the first carrier gas line 51 is smaller than the upstream diameter of the valve V3 in the first carrier gas line 51 and the diameter of the gas lines 41, 45, the gas storage tanks 42, 46 cause gas Although the gas is supplied to the lines 41 and 45 at a relatively large flow rate, the gas supplied to the gas lines 41 and 45 by the orifice 54 is prevented from flowing back through the gas line 51.

第1キャリアガス供給源53からのキャリアガスは、ウエハWの処理中は連続して処理容器11内に供給され、パージを行う際にはパージガスとして機能する。なお、このキャリアガスは、TiClガスが第1キャリアガスライン51を逆流することを防止するための逆流防止用のガスとしても機能する。 The carrier gas from the first carrier gas supply source 53 is continuously supplied into the processing container 11 during the processing of the wafer W, and functions as a purge gas when purging. The carrier gas also functions as a backflow prevention gas for preventing the TiCl 4 gas from flowing back through the first carrier gas line 51.

NHガスライン61は、上流側で2ラインに分岐した後、分岐ラインが合流する構成となっている。合流した後のNHガスライン61には、下側から順にガス貯留タンク62、流量調整部63が介装され、合流した後のNHガスライン61の端部にはNHガス供給源64が接続されており、NHガス供給源64から処理容器11内にNHガスが供給される。2つの分岐ラインには、それぞれバルブV4、V5が設けられている。このようにガス貯留タンク62の下流側において分岐した流路を形成することにより、コンダクタンスが大きくなって、大流量のNH3ガスを処理容器11に供給することができる。 The NH 3 gas line 61 has a structure in which the branch line joins after branching into two lines on the upstream side. The NH 3 gas line 61 after joining is sequentially provided with a gas storage tank 62 and a flow rate adjusting unit 63 from the lower side, and an NH 3 gas supply source 64 is provided at the end of the NH 3 gas line 61 after joining. Are connected, and NH 3 gas is supplied into the processing container 11 from the NH 3 gas supply source 64. Valves V4 and V5 are provided in the two branch lines, respectively. By forming the flow path branched on the downstream side of the gas storage tank 62 in this way, conductance is increased, and a large flow rate of NH 3 gas can be supplied to the processing container 11.

NHガスライン61における分岐した部分のバルブV5の下流側には、第2パージガスライン65の一端が接続されている。第2パージガスライン65には、下側から順にバルブV6、ガス貯留タンク66、流量調整部67が介装され、第2パージガスライン65の他端にはパージ用のNガスを供給する第2パージガス供給源68が接続されている。 One end of the second purge gas line 65 is connected to the downstream side of the valve V5 at the branched portion of the NH 3 gas line 61. The second purge gas line 65, valve V6 from the lower side in this order, a gas storage tank 66, its flow rate adjustment part 67 is interposed, second supplying to the other end of the second purge gas line 65 N 2 gas for purging A purge gas supply source 68 is connected.

さらに、第2パージガスライン65におけるバルブV6の下流側には、NHガスのキャリアガスとしてのNガスを供給する第2キャリアガスライン71の一端が接続されている。第2キャリアガスライン71には、下側から順にバルブV7、流量調整部72が介装され、第2キャリアガスライン71の他端にはNHガスのキャリアガスとしてのNガスの供給源である第2キャリアガス供給源73が接続されている。この第2キャリアガスライン71におけるバルブV7の下流側には、オリフィス74が形成されている。第2キャリアガスライン71におけるバルブV7の下流側の径は、第2キャリアガスライン71におけるバルブV7の上流側およびガスライン61、65の径よりも小さいため、ガス貯留タンク62、66によって、ガスライン61、65には比較的大きい流量でガスが供給されるが、オリフィス74によってこれらガスライン61、65に供給されたガスが、ガスライン71を逆流することが抑制される。 Further, one end of a second carrier gas line 71 for supplying N 2 gas as a carrier gas of NH 3 gas is connected to the downstream side of the valve V 6 in the second purge gas line 65. The second carrier gas line 71 is provided with a valve V7 and a flow rate adjusting unit 72 in order from the bottom, and the other end of the second carrier gas line 71 has a supply source of N 2 gas as a carrier gas of NH 3 gas. A second carrier gas supply source 73 is connected. In the second carrier gas line 71, an orifice 74 is formed on the downstream side of the valve V7. Since the downstream diameter of the valve V7 in the second carrier gas line 71 is smaller than the upstream side of the valve V7 in the second carrier gas line 71 and the diameter of the gas lines 61, 65, the gas storage tanks 62, 66 cause gas Although the gas is supplied to the lines 61 and 65 at a relatively large flow rate, the gas supplied to the gas lines 61 and 65 by the orifice 74 is prevented from flowing back through the gas line 71.

第2キャリアガス供給源73からのキャリアガスは、ウエハWの処理中は連続して処理容器11内に供給され、パージを行う際にはパージガスとして機能する。なお、このキャリアガスは、NHガスが第2キャリアガスライン71を逆流することを防止するための逆流防止用のガスとしても機能する。 The carrier gas from the second carrier gas supply source 73 is continuously supplied into the processing container 11 during the processing of the wafer W, and functions as a purge gas when purging. This carrier gas also functions as a backflow prevention gas for preventing the NH 3 gas from flowing back through the second carrier gas line 71.

TiClガスライン41における第1パージガスライン45の接続部より下流側には、所定の機能を有する添加ガスとしてのHガスを供給するためのHガスライン81の一端が接続されている。Hガスライン81には、下側から順にバルブV8、ガス貯留タンク82、流量調整部83が介装され、Hガスライン81の他端には、Hガスを供給するHガス供給源84が接続されている。 One end of an H 2 gas line 81 for supplying H 2 gas as an additive gas having a predetermined function is connected downstream of the connection portion of the first purge gas line 45 in the TiCl 4 gas line 41. The H 2 gas line 81, valve V8 from the lower side in this order, a gas storage tank 82, the flow rate adjuster 83 is interposed, to the other end of the H 2 gas line 81, the H 2 gas supply for supplying the H 2 gas A source 84 is connected.

ガスライン81におけるバルブV8の下流側には、HガスのキャリアガスとしてのNガスを供給する第3キャリアガスライン91の一端が接続されている。第3キャリアガスライン91には、下側から順にバルブV9、流量調整部92が介装され、第3キャリアガスライン91の他端にはHガスのキャリアガスとしてのNガスの供給源である第3キャリアガス供給源93が接続されている。この第3キャリアガスライン91におけるバルブV9の下流側には、逆流防止用のオリフィス94が形成されている。なお、このキャリアガスは、Hガスが第3キャリアガスライン91を逆流することを防止するための逆流防止用のガスとしても機能する。 One end of a third carrier gas line 91 that supplies N 2 gas as a carrier gas of H 2 gas is connected to the downstream side of the valve V8 in the H 2 gas line 81. The third carrier gas line 91 is provided with a valve V9 and a flow rate adjusting unit 92 in order from the lower side, and a supply source of N 2 gas as a carrier gas of H 2 gas is provided at the other end of the third carrier gas line 91. A third carrier gas supply source 93 is connected. In the third carrier gas line 91, an orifice 94 for preventing backflow is formed on the downstream side of the valve V9. The carrier gas also functions as a backflow preventing gas for preventing the H 2 gas from flowing back through the third carrier gas line 91.

なお、HガスラインおよびHガス供給源は、キャリアガスラインおよびキャリアガス供給源とともに、NHガスライン61側に接続されていてもよく、TiClガスライン41側およびNHガスライン61側の両方に接続されていてもよい。 The H 2 gas line and the H 2 gas supply source may be connected to the NH 3 gas line 61 side together with the carrier gas line and the carrier gas supply source, and the TiCl 4 gas line 41 side and the NH 3 gas line 61 may be connected. It may be connected to both sides.

流量調整部43、47、52、63、67、72、83、92は、マスフローコントローラにより構成され、それぞれに対応するガスラインを流れるガスの流量を調整・制御する。なお、各流量調整部は、流量を調整するガスの温度に応じて適切なものが用いられる。TiClガス用の流量調整部43については、加熱されて高温になったTiClガスの流量を調整することができるように設計されたものが用いられる。 The flow rate adjusting units 43, 47, 52, 63, 67, 72, 83, and 92 are configured by a mass flow controller, and adjust and control the flow rate of the gas flowing through the corresponding gas line. In addition, an appropriate thing is used for each flow volume adjustment part according to the temperature of the gas which adjusts a flow volume. The flow rate adjusting unit 43 for the TiCl 4 gas, which is designed so that it can be heated to adjust the flow rate of TiCl 4 gas heated to a high temperature is used.

ガス貯留タンク42、46、62、66、82は、対応するガスラインに接続されたガス供給源から供給されたガスを処理容器11内に供給する前に一旦貯留するものであり、ガスを貯留することによりその中を所定の圧力に昇圧した後で、各ガス貯留タンクから処理容器11へ各ガスを供給する。これにより、大流量のガスを安定的に処理容器に供給することができる。これらガス貯留タンク42、46、62、66、82から処理容器11への各ガスの給断は、対応するバルブの開閉により行われる。   The gas storage tanks 42, 46, 62, 66, and 82 temporarily store the gas supplied from the gas supply source connected to the corresponding gas line before supplying the gas into the processing container 11. As a result, the gas is raised to a predetermined pressure, and then each gas is supplied from each gas storage tank to the processing container 11. Thereby, a large flow rate gas can be stably supplied to a processing container. The supply / disconnection of each gas from the gas storage tanks 42, 46, 62, 66, 82 to the processing container 11 is performed by opening / closing corresponding valves.

このように、ガス供給機構2において、第1キャリアガスライン51は、キャリアガスの供給制御機器としてバルブV3および流量調整部52を備えており、第1パージガスライン45にはこれらバルブV3および流量調整部52とは別個に、パージガスの供給制御機器として、バルブV2および流量調整部47が設けられていることになる。また、第2キャリアガスライン71は、キャリアガスの供給制御機器としてバルブV7および流量調整部72を備えており、第2パージガスライン65にはこれらバルブV7および流量調整部72とは別個に、パージガスの供給制御機器としてバルブV6および流量調整部67が設けられていることになる。   As described above, in the gas supply mechanism 2, the first carrier gas line 51 includes the valve V3 and the flow rate adjustment unit 52 as the supply control device for the carrier gas, and the first purge gas line 45 includes the valve V3 and the flow rate adjustment. Separately from the unit 52, a valve V2 and a flow rate adjusting unit 47 are provided as purge gas supply control devices. The second carrier gas line 71 includes a valve V7 and a flow rate adjustment unit 72 as carrier gas supply control devices. The second purge gas line 65 includes a purge gas separately from the valve V7 and the flow rate adjustment unit 72. As a supply control device, the valve V6 and the flow rate adjusting unit 67 are provided.

また、パージガスは第1パージガスライン45および第2パージガスライン65から、それぞれ、TiClガスライン41およびNHガスライン61ガスを経て処理容器11に供給されるように構成されているので、処理容器11内に残留するTiCl4ガスおよびNH3ガスだけではなく、TiClガスライン41およびNHガスライン61において、バルブV1の下流側に残留するTiCl4
ガス、ならびにバルブV4およびV5の下流側に残留するNH3ガスについてもパージすることができる。
Further, the purge gas is configured to be supplied from the first purge gas line 45 and the second purge gas line 65 to the processing container 11 through the TiCl 4 gas line 41 and the NH 3 gas line 61 gas, respectively. 11, not only TiCl 4 gas and NH 3 gas remaining in Ti but also TiCl 4 gas line 41 and NH 3 gas line 61 remain on the downstream side of valve V 1.
The gas and NH3 gas remaining downstream of the valves V4 and V5 can also be purged.

成膜装置1は制御部100を備えている。制御部100はコンピュータで構成されており、CPUを備えた主制御部と、入力装置(キーボード、マウス等)、出力装置(プリンタ等)、表示装置(ディスプレイ等)、記憶装置(記憶媒体)を有している。主制御部は、例えば、バルブV1〜V9の開閉、流量調整部43、47、52、63、67、72、83、92によるガスの流量の調整、圧力制御バルブ35による処理容器11内の圧力の調整、ヒーター22によるウエハWの温度の調整などの各構成部の動作を制御する。これらの動作の制御は、記憶装置に内蔵された記憶媒体(ハードディスク、光デスク、半導体メモリ等)に記憶された制御プログラムである処理レシピにより実行される。   The film forming apparatus 1 includes a control unit 100. The control unit 100 includes a computer, and includes a main control unit including a CPU, an input device (keyboard, mouse, etc.), an output device (printer, etc.), a display device (display, etc.), and a storage device (storage medium). Have. The main control unit, for example, opens and closes the valves V1 to V9, adjusts the gas flow rate by the flow rate adjusting units 43, 47, 52, 63, 67, 72, 83, 92, and the pressure in the processing container 11 by the pressure control valve 35. And the operation of each component such as adjustment of the temperature of the wafer W by the heater 22 is controlled. Control of these operations is executed by a processing recipe which is a control program stored in a storage medium (hard disk, optical desk, semiconductor memory, etc.) built in the storage device.

<成膜方法の第1の実施形態>
次に、以上のように構成される成膜装置1における成膜方法の第1の実施形態について説明する。以下の処理動作は制御部100における記憶媒体に記憶された処理レシピに基づいて実行される。
<First Embodiment of Film Formation Method>
Next, a first embodiment of a film forming method in the film forming apparatus 1 configured as described above will be described. The following processing operations are executed based on the processing recipe stored in the storage medium in the control unit 100.

本実施形態に係る成膜方法は、微細な凹部を有する絶縁膜が形成されたウエハWの表面に比較的高温で比抵抗の低いTiN膜を成膜するものである。TiN膜としては、比抵抗が低いものが求められており、従来、ALDにより700℃程度の高温で成膜したTiN膜において膜厚10nmで130μΩ・cmという値が得られていたが、さらに低い比抵抗が求められつつある。本実施形態では、より低い比抵抗が得られるTiN膜を成膜するものである。   The film forming method according to the present embodiment forms a TiN film having a relatively high temperature and a low specific resistance on the surface of the wafer W on which an insulating film having fine recesses is formed. A TiN film having a low specific resistance has been demanded. Conventionally, a TiN film formed at a high temperature of about 700 ° C. by ALD has a value of 130 μΩ · cm at a film thickness of 10 nm, but it is even lower. Specific resistance is being demanded. In this embodiment, a TiN film capable of obtaining a lower specific resistance is formed.

まず、バルブV1〜V9を閉じ、載置台21を受け渡し位置に下降させた状態で、ゲートバルブ13を開放して搬送装置(図示せず)により真空搬送室(図示せず)から搬入出口12を介して処理容器11内にウエハWを搬入し、昇降ピン20上に載置し、搬送装置を退避させ、ゲートバルブ13を閉じる。そして、載置台21を処理位置まで上昇させることによりウエハWが載置台21上に載置される。載置台21はヒーター22により400〜750℃の範囲の温度に加熱されている。そして、バルブV3、V7、V9を開いて第1〜第3キャリアガス供給源53、73、93から第1〜第3キャリアガスライン51、71、91を介して処理容器11内にキャリアNガスを供給しつつ所定の減圧状態に保持し、ウエハWの温度を400〜750℃の範囲、例えば700℃に制御する(実際には、載置台21の温度はウエハWの温度よりも10℃程度高い)。このとき、バルブV1、V2、V4、V5、V6、V8は閉じたままである。一方、TiClガス供給源44およびNHガス供給源64からTiClガスおよびNHガスが、それぞれTiClガスライン41およびNHガスライン61に供給されるが、バルブV1、V4、V5が閉じられていることで、TiClガスおよびNHガスが、貯留タンク42および62に貯留され、ガス貯留タンク42および62内が昇圧する。 First, in a state where the valves V1 to V9 are closed and the mounting table 21 is lowered to the delivery position, the gate valve 13 is opened, and the loading / unloading port 12 is opened from the vacuum transfer chamber (not shown) by the transfer device (not shown). Then, the wafer W is loaded into the processing container 11 and placed on the lift pins 20, the transfer device is retracted, and the gate valve 13 is closed. Then, the wafer W is placed on the mounting table 21 by raising the mounting table 21 to the processing position. The mounting table 21 is heated to a temperature in the range of 400 to 750 ° C. by the heater 22. Then, the valves V3, V7, V9 are opened, and the carrier N 2 is supplied from the first to third carrier gas supply sources 53, 73, 93 into the processing container 11 via the first to third carrier gas lines 51, 71, 91. While the gas is supplied, the pressure is maintained at a predetermined reduced pressure, and the temperature of the wafer W is controlled in a range of 400 to 750 ° C., for example, 700 ° C. (In practice, the temperature of the mounting table 21 is 10 ° C. higher than the temperature of the wafer W. About high). At this time, the valves V1, V2, V4, V5, V6, and V8 remain closed. On the other hand, the TiCl 4 gas and NH 3 gas from the TiCl 4 gas supply source 44 and the NH 3 gas supply source 64, but each of which is supplied to the TiCl 4 gas line 41 and the NH 3 gas line 61, valves V1, V4, V5 is By being closed, the TiCl 4 gas and the NH 3 gas are stored in the storage tanks 42 and 62, and the pressure in the gas storage tanks 42 and 62 is increased.

この状態で、ALDによるTiN膜の成膜を開始する。図2は、ALDによるTiN膜の成膜の際のガス供給シーケンスの一例を示す図であり、図3は、ALDによるTiN膜の成膜の際に供給されるガス量の変化を模式的に示すタイミングチャートである。   In this state, deposition of a TiN film by ALD is started. FIG. 2 is a diagram showing an example of a gas supply sequence when a TiN film is formed by ALD, and FIG. 3 schematically shows a change in the amount of gas supplied when the TiN film is formed by ALD. It is a timing chart which shows.

図2、図3に示すように、ALDによるTiN膜の成膜においては、最初に、バルブV3、V7、V9を開いた状態のまま、第1〜第3キャリアガス供給源53、73、93から第1〜第3キャリアガスライン51、71、91を介してキャリアNガスを供給し続けた状態で、バルブV1を開き、ガス貯留タンク42に貯留されたTiClガスを処理容器11(処理空間10)に供給し、ウエハWの表面に吸着させる(ステップS1)。 As shown in FIGS. 2 and 3, in forming the TiN film by ALD, first, the first to third carrier gas supply sources 53, 73, 93 are left with the valves V 3, V 7, V 9 opened. In the state where the carrier N 2 gas is continuously supplied from the first to third carrier gas lines 51, 71, 91 from the valve V 1, the valve V 1 is opened, and the TiCl 4 gas stored in the gas storage tank 42 is removed from the processing container 11 ( It is supplied to the processing space 10) and adsorbed on the surface of the wafer W (step S1).

このとき、第1〜第3キャリアガスライン51、71、91を介して供給されるキャリアガスであるNガスの流量は、それぞれ200〜10000sccm、合計で600〜30000sccmとすることが好ましく、例えば、333sccmずつ合計で1000sccmとすることができる。また、処理容器11内(処理空間10)の圧力は、1〜9Torr(113.3〜1199.7Pa)が好ましく、例えば5Torr(666.5Pa)とする。 At this time, the flow rate of the N 2 gas, which is the carrier gas supplied through the first to third carrier gas lines 51, 71, 91, is preferably 200 to 10,000 sccm, respectively, for a total of 600 to 30,000 sccm. The total of 333 sccm can be 1000 sccm. The pressure in the processing container 11 (processing space 10) is preferably 1 to 9 Torr (113.3 to 1199.7 Pa), for example, 5 Torr (666.5 Pa).

TiClガスの流量は、50〜300sccmが好ましく、例えば150sccmとすることができる。ステップS1の時間は0.03〜30secの範囲が好ましく、例えば0.1secとすることができる。 The flow rate of TiCl 4 gas is preferably 50 to 300 sccm, for example, 150 sccm. The time of step S1 is preferably in the range of 0.03 to 30 sec, and can be set to 0.1 sec, for example.

このステップS1と並行して、第1パージガス供給源48および第2パージガス供給源68から第1パージガスライン45および第2パージガス供給ライン65にパージガスが供給されるが、バルブV2およびV6が閉じられていることで、パージガスはガス貯留タンク46および66に貯留され、ガス貯留タンク46および66内が昇圧する。   In parallel with this step S1, purge gas is supplied from the first purge gas supply source 48 and the second purge gas supply source 68 to the first purge gas line 45 and the second purge gas supply line 65, but the valves V2 and V6 are closed. Thus, the purge gas is stored in the gas storage tanks 46 and 66, and the pressure in the gas storage tanks 46 and 66 is increased.

次に、バルブV3、V7、V9を開いた状態のまま、第1〜第3キャリアガス供給源53、73、93から第1〜第3キャリアガスライン51、71、91を介してキャリアNガスを同じ流量で供給し続けた状態で、バルブV1を閉じてTiClガスを停止し、バルブV2、V6を開き、ガス貯留タンク46および66に貯留されたパージガスを処理容器11内(処理空間10)に供給するとともに、真空ポンプ37により排気管34を介して排気し、処理容器11内(処理空間10)をパージする(ステップS2)。 Next, the carrier N 2 from the first to third carrier gas supply sources 53, 73, 93 through the first to third carrier gas lines 51, 71, 91 while the valves V 3, V 7, V 9 are opened. In a state where the gas is continuously supplied at the same flow rate, the valve V1 is closed to stop the TiCl 4 gas, the valves V2 and V6 are opened, and the purge gas stored in the gas storage tanks 46 and 66 is transferred into the processing container 11 (processing space). 10) and exhausted by the vacuum pump 37 through the exhaust pipe 34 to purge the inside of the processing vessel 11 (processing space 10) (step S2).

このように、キャリアガスとは別ラインで、かつ圧力が上昇した状態のガス貯留タンク46および66から供給されることにより、処理容器11内(処理空間10)には大きな流量、例えばキャリアガスの流量よりも大きい流量でパージガスとしてのNガスを供給して、短時間で処理容器11内のTiClガスをパージすることができる。 As described above, by supplying from the gas storage tanks 46 and 66 in a line separate from the carrier gas and in a state where the pressure is increased, a large flow rate, for example, carrier gas is supplied into the processing container 11 (processing space 10). By supplying N 2 gas as the purge gas at a flow rate larger than the flow rate, the TiCl 4 gas in the processing vessel 11 can be purged in a short time.

このとき、第1および第2パージガスライン45および65を介して供給されるパージガスの流量は、それぞれ200〜10000sccm、合計で400〜20000sccmとすることが好ましく、例えば、9000sccmずつ合計で18000sccmとすることができる。ステップS2の時間は0.03〜30secの範囲が好ましく、例えば0.2secとすることができる。   At this time, the flow rate of the purge gas supplied through the first and second purge gas lines 45 and 65 is preferably 200 to 10000 sccm, respectively, and 400 to 20000 sccm in total, for example, 9000 sccm and 18000 sccm in total. Can do. The time of step S2 is preferably in the range of 0.03 to 30 seconds, and can be set to 0.2 seconds, for example.

このステップS2と並行して、TiClガス供給源44からTiClガスライン41にTiClガスが供給されるが、バルブV1が閉じられていることで、TiClガスはガス貯留タンク42に貯留され、ガス貯留タンク42内が昇圧する。 In parallel with this step S2, but the TiCl 4 gas is supplied from the TiCl 4 gas supply source 44 to the TiCl 4 gas line 41, the valves V1 is closed, the TiCl 4 gas is stored in gas storage tank 42 Then, the pressure in the gas storage tank 42 is increased.

次に、バルブV3、V7、V9を開いた状態のまま、第1〜第3キャリアガス供給源53、73、93から第1〜第3キャリアガスライン51、71、91を介してキャリアNガスを同じ流量で供給し続けた状態で、バルブV2およびV6を閉じてパージガスを停止し、バルブV4およびV5を開き、ガス貯留タンク62に貯留されたNHガスを処理容器11(処理空間10)に供給し、ウエハW表面のTiClガスと反応させる(ステップS3)。これによりTiNの分子層が形成される。 Next, the carrier N 2 from the first to third carrier gas supply sources 53, 73, 93 through the first to third carrier gas lines 51, 71, 91 while the valves V 3, V 7, V 9 are opened. With the gas supplied at the same flow rate, the valves V2 and V6 are closed to stop the purge gas, the valves V4 and V5 are opened, and the NH 3 gas stored in the gas storage tank 62 is treated with the processing container 11 (processing space 10 ) And react with the TiCl 4 gas on the surface of the wafer W (step S3). Thereby, a molecular layer of TiN is formed.

このときNHガスの流量は、200〜10000sccmが好ましく、例えば3800sccmとすることができる。ステップS3の時間は0.03〜30secの範囲が好ましく、例えば0.25secとすることができる。 At this time, the flow rate of NH 3 gas is preferably 200 to 10,000 sccm, and can be set to 3800 sccm, for example. The time of step S3 is preferably in the range of 0.03 to 30 seconds, and can be set to, for example, 0.25 seconds.

このステップS3と並行して、第1パージガス供給源48および第2パージガス供給源68から第1パージガスライン45および第2パージガス供給ライン65にパージガスが供給され、Hガス供給源84からHガスライン81にHガスが供給されるが、バルブV2、V6およびV8が閉じられていることで、パージガスはガス貯留タンク46および66に貯留され、Hガスはガス貯留タンク82に貯留され、ガス貯留タンク46、66、および82内が昇圧する。 In parallel with this step S3, purge gas is supplied from the first purge gas supply source 48 and the second purge gas supply source 68 to the first purge gas line 45 and the second purge gas supply line 65, and from the H 2 gas supply source 84 to the H 2 gas. Although H 2 gas is supplied to the line 81, the purge gas is stored in the gas storage tanks 46 and 66, and the H 2 gas is stored in the gas storage tank 82 because the valves V2, V6, and V8 are closed. The pressure in the gas storage tanks 46, 66, and 82 is increased.

次に、バルブV3、V7、V9を開いた状態のまま、第1〜第3キャリアガス供給源53、73、93から第1〜第3キャリアガスライン51、71、91を介してキャリアNガスを同じ流量で供給し続けた状態で、バルブV4およびV5を閉じてNHガスを停止し、バルブV2、V6およびV8を開き、ガス貯留タンク46および66に貯留されたパージガス、ならびにガス貯留タンク82に貯留されたHガスを処理容器11内(処理空間10)に供給するとともに、真空ポンプ37により排気管34を介して排気し、処理容器11内(処理空間10)をパージする(ステップS4)。 Next, the carrier N 2 from the first to third carrier gas supply sources 53, 73, 93 through the first to third carrier gas lines 51, 71, 91 while the valves V 3, V 7, V 9 are opened. in a state of continuing to supply the gas at the same flow rate, the NH 3 gas is stopped by closing the valve V4 and V5, opens the valve V2, V6 and V8, purge gas stored in the gas storage tank 46 and 66, and gas reservoir The H 2 gas stored in the tank 82 is supplied into the processing container 11 (processing space 10) and exhausted through the exhaust pipe 34 by the vacuum pump 37 to purge the processing container 11 (processing space 10) ( Step S4).

ステップS2と同様、キャリアガスとは別ラインで、かつ圧力が上昇した状態のガス貯留タンク46および66から供給されることにより、処理容器11内(処理空間10)には大きな流量、例えばキャリアガスの流量よりも大きい流量でパージガスとしてのNガスを供給して、短時間で処理容器11内のNHガスをパージすることができる。また、このパージの際にHガスを供給することにより、TiNの分子層がHガスにより改質される。また、パージの際にHガスによる処理を行うため、スループットを低下させずに改質処理を行うことができる。また、Hガスの流量を任意の流量で供給することができ、大流量のHガスを供給することにより短時間のパージ工程でHによる改質を行うことが可能となる。 As in step S2, a large flow rate, for example, carrier gas, is supplied into the processing container 11 (processing space 10) by being supplied from the gas storage tanks 46 and 66 in a separate line from the carrier gas and in a state where the pressure has increased. It is possible to purge the NH 3 gas in the processing container 11 in a short time by supplying N 2 gas as the purge gas at a flow rate larger than the above flow rate. Further, by supplying H 2 gas during the purge, the TiN molecular layer is modified by H 2 gas. Further, since the treatment with H 2 gas is performed at the time of purging, the reforming treatment can be performed without reducing the throughput. Further, it is possible to supply the flow rate of H 2 gas at any flow rate, it is possible to perform modification with H 2 in a short time of the purge step by supplying H 2 gas at a high flow rate.

このとき、第1および第2パージガスライン45および65を介して供給されるパージガスの流量は、それぞれ200〜10000sccm、合計で400〜20000sccmとすることが好ましく、例えば、9000sccmずつ合計で18000sccmとすることができる。また、Hガスライン81を介して供給されるHガスの流量は、200〜10000sccmとすることが好ましく、例えば、7000sccmとすることができる。ステップS4の時間は0.03〜30secの範囲が好ましく、例えば0.3secとすることができる。 At this time, the flow rate of the purge gas supplied through the first and second purge gas lines 45 and 65 is preferably 200 to 10000 sccm, respectively, and 400 to 20000 sccm in total, for example, 9000 sccm and 18000 sccm in total. Can do. Further, the flow rate of the H 2 gas supplied through the H 2 gas line 81 is preferably 200 to 10,000 sccm, for example, 7000 sccm. The time of step S4 is preferably in the range of 0.03 to 30 sec, and can be set to 0.3 sec, for example.

このステップS4と並行して、NHガス供給源64からNHガスライン61にNHガスが供給されるが、バルブV4およびV5が閉じられていることで、NHガスはガス貯留タンク62に貯留され、ガス貯留タンク62内が昇圧する。 In parallel with this step S4, although NH 3 gas is supplied from the NH 3 gas supply source 64 to the NH 3 gas line 61, the valves V4 and V5 are closed, the NH 3 gas is a gas storage tank 62 The pressure in the gas storage tank 62 is increased.

以上のようなステップS1〜S4を1サイクル以上の所定サイクル行うことにより、所定の膜厚の改質されたTiN膜を得ることができる。すなわち、本実施形態では、TiNの分子層が形成された後のパージ工程(ステップS4)で、Hガス雰囲気でアニールされることになるので、TiN結晶粒が大きくなり、上記ステップS1〜S4を所定サイクル行うことにより、TiN膜の結晶粒を大きくすることができる。このため、比抵抗率の低いTiN膜を得ることができる。 By performing steps S1 to S4 as described above for a predetermined cycle of one cycle or more, a modified TiN film having a predetermined film thickness can be obtained. That is, in the present embodiment, annealing is performed in a H 2 gas atmosphere in the purge process (step S4) after the TiN molecular layer is formed, so that the TiN crystal grains become large, and the above steps S1 to S4 are performed. By performing a predetermined cycle, the crystal grains of the TiN film can be enlarged. For this reason, a TiN film having a low specific resistivity can be obtained.

このようにして、所定の膜厚のTiN膜を成膜した後、処理容器11内をパージガスによりパージし、載置台21を受け渡し位置まで下降させ、次いでゲートバルブ13を開放し、搬送装置(図示せず)により搬入出口12を介して処理後のウエハWを真空搬送室(図示せず)に搬出する。   After the TiN film having a predetermined thickness is formed in this manner, the inside of the processing container 11 is purged with the purge gas, the mounting table 21 is lowered to the delivery position, the gate valve 13 is then opened, and the transfer device (FIG. The wafer W after processing is carried out to a vacuum transfer chamber (not shown) through the loading / unloading port 12.

従来は、図4に示すように、TiClガスおよびNHガスのキャリアガスを連続的に供給し、キャリアガスをパージガスとして用いていたが、キャリアガスを処理容器のパージに必要な量供給しなければならず、キャリアガスの供給量が多くなってしまう。一方、良好なステップカバレッジ(被覆性)を確保する場合、原料ガスであるTiClガスの供給量を増加させて、処理容器内における原料ガスの分圧を高くすることが求められるが、パージガスとして供給されるキャリアガスの流量が多いため、TiClガスの分圧を高くしようとすると、TiClガスの供給量を極めて多くする必要があり、パージ時間が長くなってスループット、すなわち生産性が低下してしまう。また、TiClガスの供給量を多くした場合には、処理容器や配管へのTiClガスの付着量が多くなるため、メンテナンス頻度も高くなる。さらに、特許文献3に示すように、Hガスによる処理をALDプロセスとは別個に行っているため、その分さらに生産性(スループット)が低下してしまう。 Conventionally, as shown in FIG. 4, the carrier gas of TiCl 4 gas and NH 3 gas was continuously supplied and the carrier gas was used as the purge gas, but the carrier gas was supplied in an amount necessary for purging the processing vessel. This increases the amount of carrier gas supplied. On the other hand, in order to ensure good step coverage (coverability), it is required to increase the supply amount of the TiCl 4 gas, which is the raw material gas, to increase the partial pressure of the raw material gas in the processing vessel. the flow rate of the carrier gas supplied is large, an attempt to increase the partial pressure of TiCl 4 gas, it is necessary to extremely increase the supply amount of the TiCl 4 gas, throughput becomes longer purge time, i.e. the productivity decreases Resulting in. Further, when increasing the supply amount of the TiCl 4 gas, since the deposition amount of the TiCl 4 gas into the processing vessel and piping increases, the frequency of maintenance is also increased. Furthermore, as shown in Patent Document 3, since the process using H 2 gas is performed separately from the ALD process, the productivity (throughput) is further reduced accordingly.

これに対し、本実施形態では、TiClガスおよびNHガスのキャリアガスを供給するための第1および第2キャリアガスライン51および71とは別個に第1および第2パージガスライン45および65を設け、第1および第2パージガスライン45および65には、第1および第2キャリアガスライン51および71のバルブV3、V7、および流量調整部52、72とは別個に、バルブV2、V6、および流量調整部47、67が設けられているので、パージのときだけパージガスの流量を増加させることができ、キャリアガスの流量を増加させる必要がない。このため、原料ガスであるTiClガスの流量を大きく増加させることなく被覆性(ステップカバレッジ)を高めることができ、生産性を低下させずに90%以上という良好な被覆性(ステップカバレッジ)を得ることができる。また、比抵抗を低下させるためのHガスによる処理をNHガス供給後のパージの際に行うので、ALDに影響を与えず、かつHガス処理による生産性(スループット)の低下をほとんど生じさせることがない。また、パージの際にキャリアガスを少なくしてパージガスおよびHガスを供給することができるので、大流量のHガスを供給することにより短時間のパージ工程でHによる改質を行うことが可能となる。 In contrast, in the present embodiment, the first and second purge gas lines 45 and 65 are provided separately from the first and second carrier gas lines 51 and 71 for supplying the carrier gas of TiCl 4 gas and NH 3 gas. The first and second purge gas lines 45 and 65 are provided separately from the valves V3 and V7 of the first and second carrier gas lines 51 and 71 and the flow rate adjustment units 52 and 72, and the valves V2, V6, and Since the flow rate adjusting sections 47 and 67 are provided, the flow rate of the purge gas can be increased only during the purge, and there is no need to increase the flow rate of the carrier gas. For this reason, coverage (step coverage) can be improved without greatly increasing the flow rate of the TiCl 4 gas as the source gas, and good coverage (step coverage) of 90% or more can be achieved without reducing productivity. Can be obtained. Further, since the treatment with H 2 gas for reducing the specific resistance is performed at the time of purging after the NH 3 gas is supplied, there is almost no decrease in productivity (throughput) due to the H 2 gas treatment without affecting the ALD. It does not occur. Further, since the purge gas and the H 2 gas can be supplied while reducing the carrier gas at the time of purging, the reforming by the H 2 is performed in a short purge process by supplying a large flow rate of the H 2 gas. Is possible.

さらに、パージガスは、圧力が上昇した状態のガス貯留タンク46および66から供給されることにより、処理容器11内(処理空間10)には大きな流量、例えばキャリアガスの流量よりも大きい流量でパージガスを供給して、短時間で処理容器11内のTiClガスまたはNHガスをパージすることができる。このため、さらにスループットを高めることができる。 Further, the purge gas is supplied from the gas storage tanks 46 and 66 in a state where the pressure is increased, so that the purge gas is supplied into the processing container 11 (processing space 10) at a large flow rate, for example, a flow rate larger than the flow rate of the carrier gas. By supplying, the TiCl 4 gas or the NH 3 gas in the processing container 11 can be purged in a short time. For this reason, the throughput can be further increased.

なお、本実施形態においては、ステップS1〜S4を複数サイクル行い、最終サイクルのステップS4の時間を長時間化してもよい。このときの時間は60sec以下が好ましい。これにより、スループットが多少低下するものの、Hガス処理の効果をより高めることができ、比抵抗をより低下させることができる。 In the present embodiment, steps S1 to S4 may be performed for a plurality of cycles, and the time of step S4 in the final cycle may be increased. The time at this time is preferably 60 sec or less. Thereby, although the throughput is somewhat reduced, the effect of the H 2 gas treatment can be further increased and the specific resistance can be further decreased.

また、ステップS1〜S4を複数回行う際に、所定周期的にステップS4の時間を長時間化してもよい。この場合は、さらにスループットが低下するが、Hガス処理の効果をさらに高めることができ、比抵抗をさらに低下させることができる。 Further, when steps S1 to S4 are performed a plurality of times, the time of step S4 may be lengthened for a predetermined period. In this case, the throughput is further reduced, but the effect of the H 2 gas treatment can be further enhanced, and the specific resistance can be further reduced.

さらに、ステップS4において、パージガスとHガスを両方用いたが、Hガスもパージガスと機能するため、パージガスとHガスの割合は任意であり、全てがHガスであってもよい。 Further, in step S4, both the purge gas and the H 2 gas are used. However, since the H 2 gas also functions as the purge gas, the ratio of the purge gas and the H 2 gas is arbitrary, and all may be H 2 gas.

さらにまた、本実施形態では、TiClガス供給後のパージ工程であるステップS2においてもHガスを供給するようにしてもよい。 Furthermore, in the present embodiment, H 2 gas may be supplied also in step S2, which is a purge process after supplying TiCl 4 gas.

次に、本実施形態の実験結果について説明する。
図5は、ステップS4のNHガスフロー後のパージの際のHガス流量を変化させてステップS1〜S4を230サイクル繰り返してTiN膜を成膜した際の比抵抗率と膜厚を示す図である。この図に示すように、Hガス流量が2000sccm以上で比抵抗が低下していることがわかる。
Next, the experimental results of this embodiment will be described.
FIG. 5 shows the resistivity and film thickness when a TiN film was formed by repeating steps S1 to S4 for 230 cycles while changing the H 2 gas flow rate during the purge after the NH 3 gas flow in step S4. FIG. As shown in this figure, it can be seen that the specific resistance decreases when the H 2 gas flow rate is 2000 sccm or more.

次に、種々のシーケンスの実験におけるレシピ時間、スループット、比抵抗率、を求めた。ここでは、TiClガスおよびNHガスのキャリアガスであるNガスの流量を500sccmずつ連続して供給し、ステップS1のTiClガス流量を150sccm、ステップS2およびS4のパージガスであるNガスの流量を9000sccmずつとし、ステップS3のNHガスの流量を3800sccmとし、ステップS4のHガス流量を7000sccmとし、ステップS1、S2、S3、S4の標準の時間を、それぞれ0.1sec、0.2sec、0.25sec、0.3secとした。そして、Hガスを添加せずにステップS1〜S4を230サイクル繰り返した場合(シーケンス1)、ステップS4にHガスを添加してステップS1〜S4を230サイクル繰り返した場合(シーケンス2)、ステップS4にHガスを添加してステップS1〜S4を229サイクル繰り返し、最終サイクルのみステップS4の時間を15secにした場合(シーケンス3)、ステップS4にHガスを添加してステップS1〜S4を229サイクル繰り返し、最終サイクルのみステップS4の時間を60secにした場合(シーケンス4)、ステップS4にHガスを添加してステップS1〜S4を46サイクル繰り返し、47サイクル目のステップS4の時間を15secとし、この47サイクルを5回繰り返した場合(シーケンス5)について行った。結果を図6に示す。 Next, the recipe time, throughput, and resistivity in various sequence experiments were determined. Here, the flow rate of N 2 gas, which is a carrier gas of TiCl 4 gas and NH 3 gas, is continuously supplied at a rate of 500 sccm, the flow rate of TiCl 4 gas in Step S1 is 150 sccm, and the N 2 gas that is the purge gas in Steps S2 and S4 The flow rate of 9000 sccm, the NH 3 gas flow rate of step S3 is 3800 sccm, the H 2 gas flow rate of step S4 is 7000 sccm, and the standard times of steps S1, S2, S3, and S4 are 0.1 sec and 0 sec, respectively. .2 sec, 0.25 sec, and 0.3 sec. When steps S1 to S4 are repeated for 230 cycles without adding H 2 gas (sequence 1), when H 2 gas is added to step S4 and steps S1 to S4 are repeated for 230 cycles (sequence 2), It was added H 2 gas of step S1~S4 repeated 229 cycles to step S4, if the time of the last cycle only step S4 was 15 sec (sequence 3), with the addition of H 2 gas to step S4 step S1~S4 Is repeated for 229 cycles, and the time of step S4 is set to 60 sec only in the final cycle (sequence 4), H 2 gas is added to step S4, steps S1 to S4 are repeated for 46 cycles, and the time of step S4 of the 47th cycle is set. When this 47 cycle is repeated 5 times (15 seconds) Was performed on the scan 5). The results are shown in FIG.

図6では、各シーケンスにおけるレシピ時間、スループット(ウエハ/h)、比抵抗率(μΩ・cm)、スループット低下枚数を示している。この図に示すように、ステップS4にHガスを添加したシーケンス2では、Hガスを添加しないシーケンス1に対し、スループットを低下させることなく、比抵抗を131μΩ・cmから117μΩ・cmまで低下することが確認された。また、最終サイクルのステップS4の時間を長くしたシーケンス3,4については、その時間に応じて、スループットはやや低下するものの、比抵抗は109μΩ・cm、104μΩ・cmとさらに低下することが確認された。また、周期的にステップS4の時間を長くしたシーケンス5についても比抵抗が105μΩ・cmと低下したが、スループットの低下が見られた。ただし、シーケンス3〜5ではスループットは低下するものの、許容範囲であった。また、ステップカバレッジについてはいずれも90%以上の良好な値が得られた。 FIG. 6 shows the recipe time, throughput (wafer / h), specific resistivity (μΩ · cm), and number of throughput drops in each sequence. As shown in this figure, in the sequence 2 in which H 2 gas is added in step S4, the specific resistance is reduced from 131 μΩ · cm to 117 μΩ · cm without reducing the throughput, compared to the sequence 1 in which H 2 gas is not added. Confirmed to do. In addition, with respect to sequences 3 and 4 in which the time of step S4 of the final cycle is increased, the specific resistance is further reduced to 109 μΩ · cm and 104 μΩ · cm, although the throughput is slightly reduced according to the time. It was. Further, the specific resistance of Sequence 5 in which the time of step S4 was periodically increased was reduced to 105 μΩ · cm, but the throughput was reduced. However, in the sequences 3 to 5, although the throughput was lowered, it was within an allowable range. In addition, a good value of 90% or more was obtained for the step coverage.

<成膜方法の第2の実施形態>
次に、成膜方法の第2の実施形態について説明する。
<Second Embodiment of Film Formation Method>
Next, a second embodiment of the film forming method will be described.

本実施形態に係る成膜方法は、ロジックなどに適用される低温成膜プロセスにより微細パターンに2nm以下、さらには1nm以下の極めて薄いTiN膜を高い被覆性のみならず高い連続性で成膜するものである。   The film forming method according to the present embodiment forms an extremely thin TiN film of 2 nm or less, further 1 nm or less on a fine pattern with a high continuity as well as high coverage by a low temperature film forming process applied to logic or the like. Is.

まず、第1の実施形態と同様、バルブV1〜V9を閉じ、載置台21を受け渡し位置に下降させた状態で、ゲートバルブ13を開放して搬送装置(図示せず)により真空搬送室(図示せず)から搬入出口12を介して処理容器11内にウエハWを搬入し、昇降ピン20上に載置し、搬送装置を退避させ、ゲートバルブ13を閉じる。そして、載置台21を処理位置まで上昇させることによりウエハWが載置台21上に載置される。本実施形態では、載置台21はヒーター22により400〜500℃の範囲の温度に加熱される。そして、バルブV3、V7、V9を開いて第1〜第3キャリアガス供給源53、73、93から第1〜第3キャリアガスライン51、71、91を介して処理容器11内にキャリアNガスを供給しつつ所定の減圧状態に保持し、ウエハWの温度を400〜500℃の範囲、例えば450℃に制御する。そして、第1の実施形態と同様、ガス貯留タンク42および62内の昇圧を行う。 First, as in the first embodiment, with the valves V1 to V9 closed and the mounting table 21 lowered to the delivery position, the gate valve 13 is opened and a vacuum transfer chamber (not shown) is formed by a transfer device (not shown). The wafer W is loaded into the processing container 11 from the loading / unloading port 12 through the loading / unloading port 12, placed on the lift pins 20, the transfer device is retracted, and the gate valve 13 is closed. Then, the wafer W is placed on the mounting table 21 by raising the mounting table 21 to the processing position. In the present embodiment, the mounting table 21 is heated to a temperature in the range of 400 to 500 ° C. by the heater 22. Then, the valves V3, V7, V9 are opened, and the carrier N 2 is supplied from the first to third carrier gas supply sources 53, 73, 93 into the processing container 11 via the first to third carrier gas lines 51, 71, 91. While supplying the gas, the pressure is kept at a predetermined reduced pressure, and the temperature of the wafer W is controlled in the range of 400 to 500 ° C., for example, 450 ° C. Then, as in the first embodiment, the pressure in the gas storage tanks 42 and 62 is increased.

この状態で、例えば図7のガス供給シーケンス、および図8のタイミングチャートに示すようにALDによりTiN膜を成膜する。   In this state, for example, a TiN film is formed by ALD as shown in the gas supply sequence of FIG. 7 and the timing chart of FIG.

本実施形態では、第1の実施形態のステップS1〜S4に対応してステップS11〜S14を行う。ステップS11〜S14のうち、ステップS11、S13、S14は基本的に第1の実施形態のステップS1、S3、S4と同様に行われるが、ステップS12のTiClガスのパージステップでは、パージガスの他にHガスを供給する。すなわち、本実施形態では、TiClガスのパージ工程であるステップS12およびNHガスのパージ工程であるステップS14の両方でHガスの供給を行う。 In this embodiment, steps S11 to S14 are performed corresponding to steps S1 to S4 of the first embodiment. Of steps S11 to S14, steps S11, S13, and S14 are basically performed in the same manner as steps S1, S3, and S4 of the first embodiment. However, in the TiCl 4 gas purge step of step S12, other than purge gas. Is supplied with H 2 gas. That is, in the present embodiment, the H 2 gas is supplied both in step S12, which is a TiCl 4 gas purge process, and in step S14, which is an NH 3 gas purge process.

ステップS12およびS14のHガスの流量は、200〜30000sccmとすることが好ましく、例えば、7000sccmとすることができる。 The flow rate of the H 2 gas in steps S12 and S14 is preferably 200 to 30000 sccm, for example, 7000 sccm.

TiClガス、NHガス、キャリアガス、パージガスの流量は第1の実施形態と同様であり、ステップS11〜S14の時間も、第1の実施形態のステップS1〜S4と同じである。 The flow rates of TiCl 4 gas, NH 3 gas, carrier gas, and purge gas are the same as those in the first embodiment, and the times of steps S11 to S14 are also the same as those in steps S1 to S4 of the first embodiment.

以上のようなステップS11〜S14を1サイクル以上の所定サイクル行うことにより、所定の膜厚の改質されたTiN膜を得ることができる。   By performing steps S11 to S14 as described above for a predetermined cycle of one cycle or more, a modified TiN film having a predetermined film thickness can be obtained.

ロジックに用いられるTiN膜は、低温成膜で2nm以下、さらには1nm以下の極めて薄いTiN膜を、高い被覆性のみならず高い連続性で成膜することが求められている。しかし、成膜原料としてTiClガスを用いてTiN膜を成膜する場合、TiClどうしが電気的に反発するため、下地において本来吸着すべきところにTiClが吸着されず、膜の連続性を高めることが困難となる。これに対して、Hガスを添加することにより、以下の(1)、(2)式の反応によりTiClが還元されることにより、1価のイオンである(TiCl或いは2価のイオンである(TiCl++となる。
2TiCl+H→2(TiCl+2HCl ……(1)
TiCl+H→(TiCl+++2HCl ……(2)
この(TiClおよび(TiCl++は、イオン化することにより活性化しているため、TiClに比べて下地に対する吸着力は高くなり、連続性の高いTiN膜を得ることができる。
The TiN film used for logic is required to form a very thin TiN film of 2 nm or less, further 1 nm or less by low-temperature film formation with high continuity as well as high coverage. However, the case of forming a TiN film by using a TiCl 4 gas as the film forming material, since then if TiCl 4 is electrically repel, TiCl 4 is not adsorbed is described where suction originally in the base, the continuity of the film It becomes difficult to increase. On the other hand, by adding H 2 gas, TiCl 4 is reduced by the reaction of the following formulas (1) and (2), so that it is a monovalent ion (TiCl 3 ) + or divalent. (TiCl 2 ) ++
2TiCl 4 + H 2 → 2 (TiCl 3 ) + + 2HCl (1)
TiCl 4 + H 2 → (TiCl 2 ) ++ + 2HCl (2)
Since (TiCl 3 ) + and (TiCl 2 ) ++ are activated by ionization, the adsorption power to the base is higher than that of TiCl 4 , and a highly continuous TiN film can be obtained.

本実施形態においても、TiClガスおよびNHガスのキャリアガスを供給するための第1および第2キャリアガスライン51および71とは別個に第1および第2パージガスライン45および65を設け、第1および第2パージガスライン45および65には、第1および第2キャリアガスライン51および71のバルブV3、V7、および流量調整部52、72とは別個に、バルブV2、V6、および流量調整部47、67が設けられているので、パージのときだけパージガスの流量を増加させることができ、キャリアガスの流量を増加させる必要がない。このため、原料ガスであるTiClガスの流量を増加大きく増加させることなく被覆性(ステップカバレッジ)を高めることができ、生産性を低下させずに90%以上という良好な被覆性(ステップカバレッジ)を得ることができる。また、膜の連続性を高めるためのHガスによる処理をTiClガス供給後およびNHガス供給後のパージの際に行うので、ALDに影響を与えず、かつHガス処理による生産性(スループット)の低下をほとんど生じさせることがない。また、パージの際にキャリアガスを少なくしてパージガスおよびHガスを供給することができるので、大流量のHガスを供給することにより短時間のパージ工程でHによる改質を行うことが可能となる。 Also in the present embodiment, first and second purge gas lines 45 and 65 are provided separately from the first and second carrier gas lines 51 and 71 for supplying the carrier gas of TiCl 4 gas and NH 3 gas. The first and second purge gas lines 45 and 65 include valves V2 and V6 and flow rate adjusting units separately from the valves V3 and V7 and the flow rate adjusting units 52 and 72 of the first and second carrier gas lines 51 and 71, respectively. 47 and 67 are provided, the purge gas flow rate can be increased only during the purge, and there is no need to increase the carrier gas flow rate. For this reason, coverage (step coverage) can be improved without increasing and greatly increasing the flow rate of the TiCl 4 gas, which is a raw material gas, and good coverage (step coverage) of 90% or more without reducing productivity. Can be obtained. In addition, since the treatment with H 2 gas for enhancing the continuity of the film is performed at the time of purging after supplying the TiCl 4 gas and after supplying the NH 3 gas, the productivity by the H 2 gas treatment is not affected. Almost no decrease in (throughput) occurs. Further, since the purge gas and the H 2 gas can be supplied while reducing the carrier gas at the time of purging, the reforming by the H 2 is performed in a short purge process by supplying a large flow rate of the H 2 gas. Is possible.

もちろん、本実施形態においても、パージガスは、圧力が上昇した状態のガス貯留タンク46および66から供給されることにより、処理容器11内(処理空間10)には大きな流量、例えばキャリアガスの流量よりも大きい流量でパージガスを供給して、短時間で処理容器11内のTiClガスまたはNHガスをパージすることができる。このため、さらにスループットを高めることができる。 Of course, also in this embodiment, the purge gas is supplied from the gas storage tanks 46 and 66 in a state where the pressure is increased, so that a larger flow rate, for example, a carrier gas flow rate, is entered into the processing container 11 (processing space 10). The purge gas can be supplied at a larger flow rate to purge the TiCl 4 gas or NH 3 gas in the processing vessel 11 in a short time. For this reason, the throughput can be further increased.

なお、上記例では、TiClガス供給後のパージ工程およびNHガス供給後のパージ工程の両方においてHガスを供給したが、本実施形態では、TiClガス供給後のパージ工程のみにHガスを供給してもよい。 In the above example, the H 2 gas is supplied in both the purge process after the TiCl 4 gas supply and the purge process after the NH 3 gas supply, but in this embodiment, the H 2 gas is supplied only to the purge process after the TiCl 4 gas supply. Two gases may be supplied.

次に、本実施形態の実験結果について説明する。
最初に、Hガス供給の効果を確認する基礎実験を行った。ここでは、成膜温度を460℃にして、連続的に供給するキャリアガスのNガスをパージガスとして用い、TiClガスとNHガスのALDによりTiN膜の成膜を行う際に、Hを連続的に供給してHガスの効果を確認した。なお、ここでは、TiClガス供給時間を0.05sec、TiClガスのパージ時間を0.2sec、NHガス供給時間を0.3sec、NHガスのパージ時間を0.3secとした。
Next, the experimental results of this embodiment will be described.
First, a basic experiment was conducted to confirm the effect of H 2 gas supply. Here, when the film forming temperature is set to 460 ° C. and the continuously supplied carrier gas N 2 gas is used as a purge gas, when the TiN film is formed by ALD of TiCl 4 gas and NH 3 gas, H 2 is used. Was continuously supplied to confirm the effect of H 2 gas. Here, the TiCl 4 gas supply time was 0.05 sec, the TiCl 4 gas purge time was 0.2 sec, the NH 3 gas supply time was 0.3 sec, and the NH 3 gas purge time was 0.3 sec.

膜の連続性は、Rough Ratioを用いて把握した。Rough Ratioは、分光エリプソメトリにより、図9に示す密度の異なるBulk層およびRoughness層の2層の膜厚を測定し、全体の膜厚(Roughness層+bulk層)に対する密度の小さいRoughness層の膜厚の割合を示すものである。   The continuity of the film was grasped using a Rough Ratio. Rough Ratio measures the film thickness of two layers of the Bulk layer and the Roughness layer shown in FIG. 9 by spectroscopic ellipsometry, and the thickness of the Roughness layer having a small density with respect to the total film thickness (Roughness layer + bulk layer). The ratio is shown.

ガス流量を変化させてRough Ratio極小膜厚を求めた結果を図10および図11に示す。図10は、横軸にXRF膜厚をとり、縦軸にRough Ratioをとって、これらの関係を示した図である。Rough Ratioは0から核生成が始まった時点で増加して極大値となり、そこから徐々に低下する部分で膜の連続性が増加する。Rough Ratioが極小値となった膜厚であるRough Ratio極小膜厚が、連続性の程度を示す1つの指標である。図11は、Hガス流量とRough Ratio極小膜厚との関係を示す図であり、縦軸はHガスを供給しない場合を基準としてRough Ratio極小膜厚の変化量として示している。これらの図に示すように、Hガスの流量が増加するに従い、Rough Ratio極小膜厚が減少し、膜の連続性が改善することが確認された。 FIG. 10 and FIG. 11 show the results of obtaining the Rough Ratio minimum film thickness by changing the H 2 gas flow rate. FIG. 10 shows the relationship between the XRF film thickness on the horizontal axis and the Rough Ratio on the vertical axis. The Rough Ratio increases to a maximum value when nucleation starts from 0, and the continuity of the film increases at a portion where it gradually decreases. The Rough Ratio minimum film thickness, which is the film thickness at which the Rough Ratio has a minimum value, is one index indicating the degree of continuity. FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the H 2 gas flow rate and the Rough Ratio minimum film thickness, and the vertical axis indicates the amount of change in the Rough Ratio minimum film thickness based on the case where H 2 gas is not supplied. As shown in these figures, it was confirmed that the Rough Ratio minimum film thickness decreased as the flow rate of H 2 gas increased, and the continuity of the film was improved.

図12は、各H流量における膜厚と比抵抗との関係を示す図であるが、Hガスの供給量を増加させることにより、比抵抗も低下することが確認された。 FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the film thickness and the specific resistance at each H 2 flow rate, and it was confirmed that the specific resistance decreases as the supply amount of H 2 gas is increased.

次に、成膜温度を460℃にして、連続的に供給するキャリアガスであるNガスをパージガスとして用い、TiClガスとNHガスのALDによりHガスを添加せずにTiN膜を成膜した場合(サンプル1)、連続的に供給するキャリアガスであるNの他に、パージの際にパージガスであるNを供給し、TiClガスとNHガスのALDによりHガスを添加せずにTiN膜を成膜した場合(サンプル2)、連続的に供給するキャリアガスであるNの他に、パージの際にパージガスであるNを供給し、パージの際にHガスを供給してTiClガスとNHガスのALDによりTiN膜を成膜した場合(サンプル3)について、Rough Ratio極小膜厚を求めた。なお、ここでは、TiClガス供給時間を0.05sec、TiClガスのパージ時間を0.2sec、NHガス供給時間を0.3sec、NHガスのパージ時間を0.3secとした。 Next, the film forming temperature is set to 460 ° C., N 2 gas which is a continuously supplied carrier gas is used as a purge gas, and TiN film is added without adding H 2 gas by ALD of TiCl 4 gas and NH 3 gas. case of forming (sample 1), in addition to the N 2 is continuously supplied carrier gas, N 2 is a purge gas is supplied during the purge, H 2 gas by ALD of TiCl 4 gas and NH 3 gas case of forming the TiN film without the addition of (sample 2), in addition to the N 2 is continuously supplied carrier gas, N 2 was supplied a purge gas during the purge, H at the time of the purge When a TiN film was formed by supplying two gases and ALD of TiCl 4 gas and NH 3 gas (sample 3), the Rough Ratio minimum film thickness was determined. Here, the TiCl 4 gas supply time was 0.05 sec, the TiCl 4 gas purge time was 0.2 sec, the NH 3 gas supply time was 0.3 sec, and the NH 3 gas purge time was 0.3 sec.

サンプル1では、TiClガスの流量を50sccm、NHガスの流量を2700sccmとし、キャリアガスであるNガスの流量をそれぞれ3000sccmとした。サンプル2では、TiClガスの流量を140sccm、NHガスの流量を7000sccmとし、キャリアガスであるNガスの流量をそれぞれ3000sccmとし、パージガスであるNガスの流量をそれぞれ9000sccmとした。サンプル3では、Hガスの流量を10000sccmとした他はサンプル2と同様とした。 In Sample 1, the flow rate of TiCl 4 gas was 50 sccm, the flow rate of NH 3 gas was 2700 sccm, and the flow rate of N 2 gas as a carrier gas was 3000 sccm. Sample 2, the flow rate of TiCl 4 gas and 140 sccm, and 7000sccm flow rate of NH 3 gas, the flow rate of N 2 gas as a carrier gas was respectively 3000 sccm, the flow rate of N 2 gas is a purge gas respectively was 9000 sccm. Sample 3 was the same as Sample 2 except that the flow rate of H 2 gas was 10,000 sccm.

その結果を図13に示す。キャリアガスをパージガスとして用い、Hガスを添加しないサンプル1、およびキャリアガスとは別個にパージガスを用い、Hガスを添加しないサンプル2は、Rough Ratio極小膜厚がそれぞれ2.13nm、1.88nmであったのに対し、パージの際にHガスを添加したサンプル3ではRough Ratio極小膜厚が1.8nmとさらに減少した。これにより、本実施形態において、膜の連続性が改善されたことが確認された。 The result is shown in FIG. Using a carrier gas as a purge gas, a sample 1 without the addition of H 2 gas, and separately using a purge gas from the carrier gas, the sample 2 without addition of H 2 gas, Rough Ratio minimum thickness respectively 2.13Nm, 1. While it was 88 nm, Sample 3 to which H 2 gas was added at the time of purging further reduced the Rough Ratio minimum film thickness to 1.8 nm. Thereby, in this embodiment, it was confirmed that the continuity of the film was improved.

<第3の実施形態>
次に、成膜方法の第3の実施形態について説明する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the film forming method will be described.

本実施形態に係る成膜方法は、Hガスの添加により、TiClガスによるTiN膜自身のエッチングを抑制して、膜厚均一性を図るものである。 In the film forming method according to this embodiment, the addition of H 2 gas suppresses the etching of the TiN film itself by the TiCl 4 gas, thereby achieving film thickness uniformity.

比抵抗の低いTiN膜を得ることを目的として、例えば700℃程度の高温でTiN膜を成膜することが要求される場合があるが、このような高温では、高ステップカバレッジを得るために、Ti原料であるTiClガスの流量を
50〜270sccm、例えば270sccmと比較的大流量にする必要がある。
In order to obtain a TiN film having a low specific resistance, it may be required to form a TiN film at a high temperature of about 700 ° C., for example. At such a high temperature, in order to obtain a high step coverage, The flow rate of TiCl 4 gas, which is a Ti raw material, needs to be a relatively large flow rate of 50 to 270 sccm, for example, 270 sccm.

しかし、大流量でTiClガスを供給すると、TiN膜の膜厚は中央部で薄くなり、膜厚面内均一性が悪化する現象が見られた。この原因を検討した結果、TiClガスはエッチング性の高いガスであり、上記のような大流量でTiClガスを供給することにより、TiClガスにより成膜されたTiN膜自身のエッチングが進行し、そのエッチング効果がウエハWの中央部において大きくなるためであることが判明した。 However, when TiCl 4 gas was supplied at a large flow rate, the thickness of the TiN film was reduced at the center, and a phenomenon that the in-plane uniformity of the film thickness deteriorated was observed. As a result of investigating the cause, TiCl 4 gas is a gas with high etching properties. By supplying TiCl 4 gas at a large flow rate as described above, the etching of the TiN film itself formed by TiCl 4 gas proceeds. It has been found that the etching effect is increased at the center of the wafer W.

実際に、図1の装置を用い、温度:700℃、圧力:5Torr(666Pa)、TiClガス流量:50sccm、NHガス流量:3500sccmの条件でTiN膜を成膜後、700℃でTiClガスの流量を50sccm、80sccm、180sccm、270sccmと変化させ、TiClガス供給0.05sec、パージ(Nガス流量:各ライン7000sccm)0.8secのサイクルを300サイクル繰り返してTiN膜をエッチングした。その結果を図14に示す。図14は、各TiCl流量における、ウエハ径方向の位置とTiN膜のエッチング量との関係を示す図である。この図に示すように、TiClガスの流量が増大するに従って、エッチング量が増加するとともに、中心部が多くエッチングされることが確認された。このことから、TiClガス流量を大流量化したときの膜厚面内均一性の悪化は、TiClガスのエッチングの影響であると考えられる。 Actually, using the apparatus shown in FIG. 1, a TiN film was formed under the conditions of temperature: 700 ° C., pressure: 5 Torr (666 Pa), TiCl 4 gas flow rate: 50 sccm, NH 3 gas flow rate: 3500 sccm, and then TiCl 4 at 700 ° C. The TiN film was etched by changing the gas flow rate to 50 sccm, 80 sccm, 180 sccm, and 270 sccm, repeating the cycle of TiCl 4 gas supply for 0.05 sec and purge (N 2 gas flow rate: 7000 sccm for each line) for 0.8 sec for 300 cycles. The result is shown in FIG. FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the position in the wafer radial direction and the etching amount of the TiN film at each TiCl 4 flow rate. As shown in this figure, it was confirmed that as the flow rate of the TiCl 4 gas increased, the etching amount increased and the central part was etched much. Therefore, TiCl 4 deterioration of film thickness in-plane uniformity when the gas flow rate was large flow rate of is considered to be the influence of the etching of the TiCl 4 gas.

次に、同じ条件でTiN膜を成膜後、エッチングの際のTiClガスの流量を270sccmに固定し、温度を400℃、500℃、600℃、700℃と変化させ、同様のエッチングサイクルを300サイクル行ってエッチング量を確認した。図15はその際のウエハ径方向の位置とTiN膜のエッチング量との関係を示す図である。この図から、700℃のときのみエッチングが顕著であり、600℃まではエッチングは生じておらず、むしろ増膜していることが確認された。 Next, after forming a TiN film under the same conditions, the flow rate of TiCl 4 gas during etching is fixed at 270 sccm, the temperature is changed to 400 ° C., 500 ° C., 600 ° C., and 700 ° C., and the same etching cycle is performed. The etching amount was confirmed after 300 cycles. FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the position in the wafer radial direction and the etching amount of the TiN film at that time. From this figure, it was confirmed that etching was significant only at 700 ° C., and etching did not occur up to 600 ° C., but rather increased.

次に、装置構成を一部変更した他は同じ条件でTiN膜を成膜後、エッチングの際のTiClガスの流量を270sccmに固定し、温度を625℃、650℃、675℃、700℃と変化させ、同様のエッチングサイクルを300サイクル行ってエッチング量を確認した。図16はその際のウエハ径方向の位置とTiN膜のエッチング量との関係を示す図である。この図から、TiClガスによるエッチングの影響は625℃から生じ、温度が上昇するに従って増大することがわかる。 Next, a TiN film was formed under the same conditions except that the apparatus configuration was partially changed, and the flow rate of TiCl 4 gas during etching was fixed at 270 sccm, and the temperatures were 625 ° C., 650 ° C., 675 ° C., 700 ° C. The amount of etching was confirmed by performing 300 similar etching cycles. FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the position in the wafer radial direction and the etching amount of the TiN film at that time. From this figure, it can be seen that the effect of etching with TiCl 4 gas occurs from 625 ° C. and increases as the temperature increases.

次に、図16の場合と同じ装置を用い、同様の条件でTiN膜を成膜した後、温度:700℃、TiClガスの流量:270sccmとして、上述したエッチングのサイクルを100サイクル、200サイクル、300サイクルと変化させた際のエッチング量を確認した。図17はその際のウエハ径方向の位置とTiN膜のエッチング量との関係を示す図である。この図から、TiClガスのエッチングの影響はサイクル数が少ない場合は小さいが、サイクル数が増加するに従って大きくなることがわかる。 Next, after forming a TiN film under the same conditions using the same apparatus as in FIG. 16, the temperature is 700 ° C., the flow rate of TiCl 4 gas is 270 sccm, and the above-described etching cycle is 100 cycles, 200 cycles. The etching amount when changed to 300 cycles was confirmed. FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the position in the wafer radial direction and the etching amount of the TiN film at that time. From this figure, it can be seen that the influence of etching with TiCl 4 gas is small when the number of cycles is small, but increases as the number of cycles increases.

本実施形態では、このようなTiClガス流量の増大にともなうエッチング作用をHガス添加により抑制する。 In the present embodiment, the etching action associated with the increase in the TiCl 4 gas flow rate is suppressed by adding H 2 gas.

このことを確認した実験結果について説明する。
ここでは、図16の場合と同じ装置を用い、同様の条件でTiN膜を成膜した後、温度:700℃、TiClガスの流量;270sccmで、TiClガス供給0.05sec、パージ(Nガス流量:各ライン7000sccm)0.8secのサイクルを300サイクル繰り返してTiN膜をエッチングした場合(TiN膜成膜時H添加なし)と、パージの際に、Nガス(流量:各ライン7000sccm)に、さらにHガス(流量:7000sccm)を添加した以外は同様の条件で成膜したTiN膜を、温度:700℃、TiClガスの流量;270sccmで、TiClガス供給0.05sec、パージ(Nガス流量:各ライン7000sccm)0.85secのサイクルを300サイクル繰り返してTiN膜をエッチングした場合(TiN膜成膜時H添加あり)について、エッチング量を確認した。図18はその際のウエハ径方向の位置とTiN膜のエッチング量との関係を示す図である。この図から、TiN膜成膜時にHガスを添加することにより、TiN膜のエッチングを抑制することができることが確認された。
The experimental results confirming this will be described.
Here, after using the same apparatus as in FIG. 16 to form a TiN film under the same conditions, the temperature: 700 ° C., the flow rate of TiCl 4 gas: 270 sccm, TiCl 4 gas supply 0.05 sec, purge (N (2 gas flow rate: 7000 sccm for each line) When the TiN film is etched by repeating a cycle of 0.8 sec for 300 cycles (no addition of H 2 when forming the TiN film) and N 2 gas (flow rate: each line) The TiN film was formed under the same conditions except that H 2 gas (flow rate: 7000 sccm) was further added to 7000 sccm). Temperature: 700 ° C., TiCl 4 gas flow rate: 270 sccm, TiCl 4 gas supply 0.05 sec purge: T is repeated 300 cycles of the (N 2 gas flow rate each line 7000sccm) 0.85sec If the N film is etched for (there added when H 2 TiN film formation), and confirmed the etching amount. FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the position in the wafer radial direction and the etching amount of the TiN film at that time. From this figure, it was confirmed that the etching of the TiN film can be suppressed by adding H 2 gas when forming the TiN film.

以上の実験結果を踏まえて、本実施形態では、好ましくは、温度:625℃以上、TiClガス流量:50〜270sccmの条件で、第1の実施形態または第2の実施形態と同様のシーケンスでHガスを添加してTiN膜を成膜する。 Based on the above experimental results, in the present embodiment, preferably, the temperature is 625 ° C. or higher and the TiCl 4 gas flow rate is 50 to 270 sccm, in the same sequence as in the first embodiment or the second embodiment. A TiN film is formed by adding H 2 gas.

具体的には、まず、第1および第2の実施形態と同様、バルブV1〜V9を閉じ、載置台21を受け渡し位置に下降させた状態で、ゲートバルブ13を開放して搬送装置(図示せず)により真空搬送室(図示せず)から搬入出口12を介して処理容器11内にウエハWを搬入し、昇降ピン20上に載置し、搬送装置を退避させ、ゲートバルブ13を閉じる。そして、載置台21を処理位置まで上昇させることによりウエハWが載置台21上に載置される。本実施形態では、載置台21はヒーター22により625〜740℃の範囲に加熱される。そして、バルブV3、V7、V9を開いて第1〜第3キャリアガス供給源53、73、93から第1〜第3キャリアガスライン51、71、91を介して処理容器11内にキャリアNガスを供給しつつ所定の減圧状態に保持し、ウエハWの温度を625〜740℃の範囲、例えば700℃に制御する。そして、第1および第2の実施形態と同様、ガス貯留タンク42および62内の昇圧を行う。 Specifically, first, similarly to the first and second embodiments, the valves V1 to V9 are closed and the gate valve 13 is opened in a state where the mounting table 21 is lowered to the delivery position (not shown). The wafer W is loaded into the processing container 11 from the vacuum transfer chamber (not shown) via the loading / unloading port 12 and placed on the lift pins 20, the transfer device is retracted, and the gate valve 13 is closed. Then, the wafer W is placed on the mounting table 21 by raising the mounting table 21 to the processing position. In the present embodiment, the mounting table 21 is heated to a range of 625 to 740 ° C. by the heater 22. Then, the valves V3, V7, V9 are opened, and the carrier N 2 is supplied from the first to third carrier gas supply sources 53, 73, 93 into the processing container 11 via the first to third carrier gas lines 51, 71, 91. While supplying a gas, the pressure is kept at a predetermined reduced pressure, and the temperature of the wafer W is controlled in a range of 625 to 740 ° C., for example, 700 ° C. Then, as in the first and second embodiments, the pressure in the gas storage tanks 42 and 62 is increased.

この状態で、例えば、第1の実施形態における図2のガス供給シーケンスおよび図3のタイミングチャート、または第2の実施形態における図7のガス供給シーケンスおよび図8のタイミングチャートに示すようにALDによりTiN膜を成膜する。すなわち、本実施形態では、TiClガスの供給、TiClガスのパージ、NHガスの供給、NHガスのパージを繰り返して所定膜厚のTiN膜を成膜するが、この際に、NHガス供給後のパージステップのみでHガスの供給を行ってもよいし、TiClガス供給後およびNHガス供給後の両方のパージステップでHガスを供給してもよい。 In this state, for example, by ALD as shown in the gas supply sequence of FIG. 2 and the timing chart of FIG. 3 in the first embodiment, or the gas supply sequence of FIG. 7 and the timing chart of FIG. 8 in the second embodiment. A TiN film is formed. That is, in this embodiment, TiN 4 gas supply, TiCl 4 gas purge, NH 3 gas supply, and NH 3 gas purge are repeated to form a TiN film having a predetermined thickness. 3 to only purge step after the gas supply may be carried out the supply of H 2 gas may be supplied H 2 gas in both purge step after TiCl 4 after the gas supply and the NH 3 gas supply.

このときのHガスの流量は、200〜30000sccmとすることが好ましく、例えば、7000sccmとすることができる。 At this time, the flow rate of the H 2 gas is preferably 200 to 30000 sccm, for example, 7000 sccm.

TiClガス、NHガス、キャリアガス、パージガスの流量は第1の実施形態および第2の実施形態と同様であり、これら工程の時間も第1の実施形態および第2の実施形態のステップS1〜S4およびステップS11〜S14と同じである。 The flow rates of TiCl 4 gas, NH 3 gas, carrier gas, and purge gas are the same as those in the first embodiment and the second embodiment, and the time of these processes is also step S1 of the first embodiment and the second embodiment. To S4 and steps S11 to S14.

本実施形態では、以上のような工程により、成膜温度が高く、TiClガス流量が大流量の場合でも、パージの際に、Hガスを供給してTiClガスのエッチング作用を抑制するので、高い生産性を確保しつつ、高い被覆性の膜を得ることができかつTiN膜の膜厚を均一にすることができる。 In the present embodiment, even when the film formation temperature is high and the TiCl 4 gas flow rate is large, the etching action of the TiCl 4 gas is suppressed by supplying H 2 gas at the time of purging by the above process. Therefore, it is possible to obtain a highly covering film while ensuring high productivity and to make the thickness of the TiN film uniform.

<他の適用>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変形可能である。
<Other applications>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be variously modified within the scope of the technical idea of the present invention.

例えば、上記実施形態では、原料ガスとしてTiClガスを用い、反応ガスとしてNHガスを用いてTiN膜を成膜する場合について説明したが、Ti原料ガスおよび反応ガスはこれに限るものではない。 For example, in the above embodiment, the case where the TiN film is formed using TiCl 4 gas as the source gas and NH 3 gas as the reaction gas has been described, but the Ti source gas and the reaction gas are not limited to this. .

また、上記実施形態では、Ti原料ガスおよび反応ガスとしての窒化ガスによりTiN膜を成膜する場合について説明したが、成膜する膜は、原料ガスと反応ガスにより膜形成するものであれば特に限定されず、例えばWN膜、W膜、TiON膜、SiN膜、SiO膜等、種々の膜の成膜に適用することができる。 In the above embodiment, the case where the TiN film is formed with the Ti source gas and the nitriding gas as the reaction gas has been described. However, the film to be formed is particularly suitable if it is formed by the source gas and the reaction gas. The present invention is not limited, and can be applied to the formation of various films such as a WN film, a W film, a TiON film, a SiN film, and a SiO 2 film.

さらに、本実施形態ではキャリアガスやパージガスとして用いる不活性ガスとしてNガスを用いた例について示したが、Nガスに限らず、ArガスやHeガスのような希ガス等、他の不活性ガスを用いてもよい。 Furthermore, in the present embodiment, an example in which N 2 gas is used as an inert gas used as a carrier gas or a purge gas has been described. However, the present invention is not limited to N 2 gas, but other inert gases such as a rare gas such as Ar gas and He gas. An active gas may be used.

さらにまた、上記実施形態では、TiN膜に対し比抵抗を低下させる機能、膜の連続性を改善する機能を有する添加ガスとしてHガスを用いた例を示したが、これに限らず、膜に対して所定の機能を及ぼす添加ガスであればよく、Hガスに限らず、Oガス、NHガス、BClガス、SiHガス、SiHClガス等、種々のガスを用いることができる。 Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which H 2 gas is used as the additive gas having the function of reducing the specific resistance with respect to the TiN film and the function of improving the continuity of the film has been described. As long as it is an additive gas that has a predetermined function, various gases such as O 2 gas, NH 3 gas, BCl 3 gas, SiH 4 gas, and SiH 2 Cl 2 gas are used without being limited to H 2 gas. be able to.

1;成膜装置
2;ガス供給機構
10;処理空間
11;処理容器
17;排気ダクト
21;載置台
34;排気管
37;真空ポンプ
41;TiClガスライン
42,46,62,66,82;ガス貯留タンク
44;TiClガス供給源
45,65;パージガスライン
48,68;パージガス供給源
51,71,91;キャリアガスライン
53,73;キャリアガス供給源
61;NHガスライン
64;NHガス供給源
81;Hガスライン
84;Hガス供給源
100;制御部
V1〜V9;バルブ
W;半導体ウエハ
1; film forming apparatus 2; gas supply mechanism 10; processing space 11; the processing vessel 17; an exhaust duct 21; mounting table 34; an exhaust pipe 37; a vacuum pump 41; TiCl 4 gas lines 42,46,62,66,82; Gas storage tank 44; TiCl 4 gas supply source 45, 65; purge gas line 48, 68; purge gas supply source 51, 71, 91; carrier gas line 53, 73; carrier gas supply source 61; NH 3 gas line 64; NH 3 Gas supply source 81; H 2 gas line 84; H 2 gas supply source 100; controller V1 to V9; valve W; semiconductor wafer

Claims (13)

被処理基板が収容される処理容器と、
被処理基板に所定の膜を成膜するための原料ガスおよび反応ガス、これらを前記処理容器に搬送するキャリアガス、および前記処理容器内をパージするパージガスを供給するガス供給機構と、
前記処理容器内を排気し、前記処理容器内を真空雰囲気に保持する排気機構と
を有し、
前記ガス供給機構は、前記原料ガスを前記処理容器内に供給するための原料ガス流路と、
前記反応ガスを前記処理容器内に供給するための反応ガス流路と、
前記原料ガス流路および前記反応ガス流路にそれぞれ接続され、前記原料ガスと前記反応ガスのキャリアガスを供給するための第1のキャリアガス流路および第2のキャリアガス流路と、
前記第1のキャリアガス流路および前記第2のキャリアガス流路とは別個に設けられ、前記処理容器内をパージするパージガスを、前記第1のキャリアガスおよび前記第2のキャリアガスとは別個に流量制御して前記処理容器内に供給するパージガス流路と、
前記所定の膜に対して所定の機能を有する添加ガスを供給する添加ガス流路と、
前記原料ガス流路、前記反応ガス流路、前記第1および第2のキャリアガス流路、前記パージガス流路、および前記添加ガス流路をそれぞれ独立して開閉する開閉バルブと
を有する成膜装置を用いて前記所定の膜を成膜する成膜方法であって、
前記処理容器内に被処理基板を配置した状態で、
前記第1のキャリアガス流路および前記第2のキャリアガス流路を介して前記処理容器内にキャリアガスを常時供給する第1工程と、
前記原料ガス流路を介して前記処理容器内に前記原料ガスを供給して前記被処理基板の表面に前記原料ガスを吸着する第2工程と、
前記原料ガスの供給を停止して、前記パージガス流路を介して前記処理容器内にパージガスを供給して原料ガスをパージする第3工程と、
前記反応ガス流路を介して前記処理容器内に前記反応ガスを供給して前記原料ガスと前記反応ガスとを反応させる第4工程と、
前記反応ガスの供給を停止して、前記パージガス流路を介して前記処理容器内にパージガスを供給して反応ガスをパージする第5工程と
を含み、前記第2工程から前記第5工程を所定サイクル実施し、
前記原料ガスをパージする第3工程および前記反応ガスをパージする第5工程のいずれか、または両方で、前記パージガスの少なくとも一部として前記添加ガス流路を介して前記所定の機能を有する添加ガスを供給することを特徴とする成膜方法。
A processing container in which a substrate to be processed is stored;
A gas supply mechanism for supplying a source gas and a reaction gas for forming a predetermined film on the substrate to be processed, a carrier gas for conveying these to the processing container, and a purge gas for purging the inside of the processing container;
An exhaust mechanism for exhausting the inside of the processing container and maintaining the inside of the processing container in a vacuum atmosphere;
The gas supply mechanism includes a source gas flow path for supplying the source gas into the processing container,
A reaction gas flow path for supplying the reaction gas into the processing container;
A first carrier gas channel and a second carrier gas channel connected to the source gas channel and the reaction gas channel, respectively, for supplying the source gas and a carrier gas of the reaction gas;
The first carrier gas flow path and the second carrier gas flow path are provided separately, and a purge gas for purging the inside of the processing container is separated from the first carrier gas and the second carrier gas. A purge gas passage for controlling the flow rate to be supplied into the processing vessel,
An additive gas flow path for supplying an additive gas having a predetermined function to the predetermined film;
A film forming apparatus having an open / close valve that independently opens and closes the source gas flow path, the reaction gas flow path, the first and second carrier gas flow paths, the purge gas flow path, and the additive gas flow path A film forming method for forming the predetermined film using
With the substrate to be processed disposed in the processing container,
A first step of constantly supplying a carrier gas into the processing container via the first carrier gas channel and the second carrier gas channel;
A second step of supplying the source gas into the processing vessel via the source gas flow path and adsorbing the source gas on the surface of the substrate to be processed;
A third step of stopping the supply of the source gas and supplying the purge gas into the processing vessel via the purge gas flow path to purge the source gas;
A fourth step of supplying the reaction gas into the processing container via the reaction gas flow path to react the source gas and the reaction gas;
A fifth step of stopping the supply of the reaction gas and supplying the purge gas into the processing container through the purge gas flow path to purge the reaction gas, and the steps from the second step to the fifth step are predetermined. Cycle run,
The additive gas having the predetermined function as the at least part of the purge gas through the additive gas flow path in one or both of the third step of purging the source gas and the fifth step of purging the reaction gas A film forming method characterized by supplying
前記パージガス流路に、前記パージガスを貯留するガス貯留部を有し、前記ガス貯留部に前記パージガスが貯留されて前記ガス貯留部内が昇圧した後、前記パージガス流路に設けられた前記バルブが開かれて前記パージガスが前記処理容器に供給されることを特徴とする請求項1に記載の成膜方法。   The purge gas channel has a gas reservoir for storing the purge gas. After the purge gas is stored in the gas reservoir and the pressure in the gas reservoir is increased, the valve provided in the purge gas channel is opened. 2. The film forming method according to claim 1, wherein the purge gas is supplied to the processing container. 前記パージガス流路は、前記原料ガス流路に接続された第1のパージガス流路と、前記反応ガス流路に接続された第2のパージガス流路とを有し、前記原料ガスをパージする第3工程および前記反応ガスをパージする第5工程の際に、前記第1のパージガス流路および前記第2のパージガス流路を介して前記パージガスを供給することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の成膜方法。   The purge gas channel has a first purge gas channel connected to the source gas channel and a second purge gas channel connected to the reaction gas channel, and purges the source gas. The purge gas is supplied through the first purge gas channel and the second purge gas channel in the third step and the fifth step of purging the reaction gas. 2. The film forming method according to 2. 前記原料ガスはTiClガスであり、前記反応ガスはNHガスであり、前記所定の膜はTiN膜であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の成膜方法。 4. The composition according to claim 1, wherein the source gas is TiCl 4 gas, the reaction gas is NH 3 gas, and the predetermined film is a TiN film. Membrane method. 前記添加ガスはHガスであることを特徴とする請求項4に記載の成膜方法。 The film forming method according to claim 4, wherein the additive gas is H 2 gas. 成膜の際の温度が400〜750℃であり、前記添加ガスとしてのHガスを、前記反応ガスをパージする第5工程の際に供給し、前記Hガスは前記TiN膜の比抵抗を低下させる機能を有することを特徴とする請求項5に記載の成膜方法。 The temperature at the time of film formation is 400 to 750 ° C., and H 2 gas as the additive gas is supplied during the fifth step of purging the reaction gas, and the H 2 gas has a specific resistance of the TiN film. The film forming method according to claim 5, wherein the film forming method has a function of lowering. 前記第2工程から前記第5工程を複数サイクル繰り返し、最終サイクルの前記第5工程の時間を長時間化することを特徴とする請求項6に記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 6, wherein the second process to the fifth process are repeated a plurality of cycles, and the time of the fifth process in the final cycle is lengthened. 前記第2工程から前記第5工程を複数サイクル繰り返し、前記第5工程を周期的に長時間化することを特徴とする請求項6に記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 6, wherein the second step to the fifth step are repeated a plurality of cycles, and the fifth step is periodically lengthened. 成膜の際の温度が400〜500℃であり、前記添加ガスとしてのHガスを、原料ガスをパージする第3工程および前記反応ガスをパージする第5工程の両方の際に供給し、前記Hガスは前記TiN膜の連続性を改善する機能を有することを特徴とする請求項5に記載の成膜方法。 The temperature at the time of film formation is 400 to 500 ° C., and the H 2 gas as the additive gas is supplied during both the third step of purging the source gas and the fifth step of purging the reaction gas, The film forming method according to claim 5, wherein the H 2 gas has a function of improving the continuity of the TiN film. 前記添加ガスとしてのHガスは、前記反応ガスをパージする第5工程の際のみ、または原料ガスをパージする第3工程および前記反応ガスをパージする第5工程の両方の際に供給し、前記Hガスは、TiClのエッチング作用を抑制する機能を有することを特徴とする請求項5に記載の成膜方法。 The H 2 gas as the additive gas is supplied only during the fifth step of purging the reaction gas, or during both the third step of purging the source gas and the fifth step of purging the reaction gas, The film forming method according to claim 5, wherein the H 2 gas has a function of suppressing an etching action of TiCl 4 . 成膜の際の温度が625〜740℃の範囲であることを特徴とする請求項10に記載の成膜方法。   The temperature at the time of film-forming is the range of 625-740 degreeC, The film-forming method of Claim 10 characterized by the above-mentioned. TiClガスの流量が50〜270sccmの範囲であることを特徴とする請求項10または請求項11に記載の成膜方法。 The film forming method according to claim 10 or 11, wherein a flow rate of the TiCl 4 gas is in a range of 50 to 270 sccm. 被処理基板が収容される処理容器と、
被処理基板に所定の膜を成膜するための原料ガスおよび反応ガス、これらを前記処理容器に搬送するキャリアガス、および前記処理容器内をパージするパージガスを供給するガス供給機構と、
前記処理容器内を排気し、前記処理容器内を真空雰囲気に保持する排気機構と、
前記ガス供給機構と前記排気機構とを制御する制御部と
を有し、
前記ガス供給機構は、前記原料ガスを前記処理容器内に供給するための原料ガス流路と、
前記反応ガスを前記処理容器内に供給するための反応ガス流路と、
前記原料ガス流路および前記反応ガス流路にそれぞれ接続され、前記原料ガスと前記反応ガスのキャリアガスを供給するための第1のキャリアガス流路および第2のキャリアガス流路と、
前記第1のキャリアガス流路および前記第2のキャリアガス流路とは別個に設けられ、前記処理容器内をパージするパージガスを、前記第1のキャリアガスおよび前記第2のキャリアガスとは別個に流量制御して前記処理容器内に供給するパージガス流路と、
前記所定の膜に対して所定の機能を有する添加ガスを供給する添加ガス流路と、
前記原料ガス流路、前記反応ガス流路、前記第1および第2のキャリアガス流路、前記パージガス流路、および前記添加ガス流路をそれぞれ独立して開閉する開閉バルブと
を有し、
前記制御部は、
前記処理容器内に被処理基板を配置した状態で、
前記第1のキャリアガス流路および前記第2のキャリアガス流路を介して前記処理容器内にキャリアガスを常時供給する第1工程と、
前記原料ガス流路を介して前記処理容器内に前記原料ガスを供給して前記被処理基板の表面に前記原料ガスを吸着する第2工程と、
前記原料ガスの供給を停止して、前記パージガス流路を介して前記処理容器内にパージガスを供給して原料ガスをパージする第3工程と、
前記反応ガス流路を介して前記処理容器内に前記反応ガスを供給して前記原料ガスと前記反応ガスとを反応させる第4工程と、
前記反応ガスの供給を停止して、前記パージガス流路を介して前記処理容器内にパージガスを供給して反応ガスをパージする第5工程と
を含み、前記第2工程から前記第5工程を所定サイクル実施し、
前記原料ガスをパージする第3工程および前記反応ガスをパージする第5工程のいずれか、または両方で、前記パージガスの少なくとも一部として前記添加ガス流路を介して前記所定の機能を有する添加ガスを供給するように制御することを特徴とする成膜装置。
A processing container in which a substrate to be processed is stored;
A gas supply mechanism for supplying a source gas and a reaction gas for forming a predetermined film on the substrate to be processed, a carrier gas for conveying these to the processing container, and a purge gas for purging the inside of the processing container;
An exhaust mechanism for exhausting the inside of the processing container and maintaining the inside of the processing container in a vacuum atmosphere;
A control unit for controlling the gas supply mechanism and the exhaust mechanism;
The gas supply mechanism includes a source gas flow path for supplying the source gas into the processing container,
A reaction gas flow path for supplying the reaction gas into the processing container;
A first carrier gas channel and a second carrier gas channel connected to the source gas channel and the reaction gas channel, respectively, for supplying the source gas and a carrier gas of the reaction gas;
The first carrier gas flow path and the second carrier gas flow path are provided separately, and a purge gas for purging the inside of the processing container is separated from the first carrier gas and the second carrier gas. A purge gas passage for controlling the flow rate to be supplied into the processing vessel,
An additive gas flow path for supplying an additive gas having a predetermined function to the predetermined film;
An open / close valve that independently opens and closes the source gas channel, the reaction gas channel, the first and second carrier gas channels, the purge gas channel, and the additive gas channel,
The controller is
With the substrate to be processed disposed in the processing container,
A first step of constantly supplying a carrier gas into the processing container via the first carrier gas channel and the second carrier gas channel;
A second step of supplying the source gas into the processing vessel via the source gas flow path and adsorbing the source gas on the surface of the substrate to be processed;
A third step of stopping the supply of the source gas and supplying the purge gas into the processing vessel via the purge gas flow path to purge the source gas;
A fourth step of supplying the reaction gas into the processing container via the reaction gas flow path to react the source gas and the reaction gas;
A fifth step of stopping the supply of the reaction gas and supplying the purge gas into the processing container through the purge gas flow path to purge the reaction gas, and the steps from the second step to the fifth step are predetermined. Cycle run,
The additive gas having the predetermined function via the additive gas flow path as at least a part of the purge gas in one or both of the third step of purging the source gas and the fifth step of purging the reaction gas The film formation apparatus is controlled to supply the film.
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