JPH0238568A - Thin film-forming equipment - Google Patents

Thin film-forming equipment

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JPH0238568A
JPH0238568A JP18878188A JP18878188A JPH0238568A JP H0238568 A JPH0238568 A JP H0238568A JP 18878188 A JP18878188 A JP 18878188A JP 18878188 A JP18878188 A JP 18878188A JP H0238568 A JPH0238568 A JP H0238568A
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thin film
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錬平 中田
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Abstract

PURPOSE:To form a thin metallic film with superior selectivity by applying chemical etching to the surface of a substrate in a spare chamber between a pretreatment chamber and a CVD reaction chamber to deactivate the surface at the time of forming a thin metallic film by a CVD method on the surface of a substrate to be treated. CONSTITUTION:A substrate 6 to be treated taken out from a cassette is moved through a vacuum conveyance robot chamber 5, a pretreatment chamber 1, the conveyance robot chamber 5, a spare chamber 3, the conveyance chamber 5, and a CVD reaction chamber 2 in the order named by means of a robot. In the pretreatment chamber 1, etching treatment is applied by means of sputtering to the substrate surface in a gaseous atmosphere containing at least O2, N2, and atomic F group OH or plasmic atmosphere to activate and clean the surface. Subsequently, the above substrate 6 is subjected to gas etching or to gas adsorption in the spare chamber 3 to undergo the deactivation of the activated layer formed in the pretreatment stage and is then subjected to CVD treatment in the CVD reaction chamber 2, by which the thin metallic film can be formed with superior selectivity.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、薄膜形成装置に係り、特に化学的気相成長法
を用いた薄膜形成装置に関Jる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Objective of the Invention) (Industrial Application Field) The present invention relates to a thin film forming apparatus, and particularly to a thin film forming apparatus using chemical vapor deposition.

(従来の技術) 近年、半導体装置の高集積化は進む一方であり、構成素
子の微細化および乙密度化への研究が急速に進められて
いる。
(Prior Art) In recent years, semiconductor devices have become increasingly highly integrated, and research into miniaturization of constituent elements and increased density is progressing rapidly.

しかしこの微細化d5よひ高密度化にfl’い、半導体
装置の製造プロセスにはいろいろな問題が生じてきてい
る。
However, with this miniaturization d5 and higher density fl', various problems have arisen in the manufacturing process of semiconductor devices.

例えば、配線を例にとるど、1、Ωi;−t Q−、t
 xX+の縮小て配線幅は小さくなるのに対し、能動素
子の増大て配線が複雑となり、電気的に接続しなければ
ならない箇所も増大しており、また配線長そのものは増
大する一方である。
For example, taking wiring as an example, 1, Ωi;-t Q-, t
While the wiring width is becoming smaller due to the reduction of xX+, the number of active elements is increasing, making the wiring complicated, the number of locations that must be electrically connected is also increasing, and the wiring length itself is increasing.

このため、通常用いられているアルミニウムあるいはア
ルミニウムを主体とした合金(Al:1%Si等)によ
る配線では、配線が切れるオープン不良、配線への電気
的ストレスの増大によるエレクトロマイグレーションの
発生等を初め次のような問題も生じてきている。
For this reason, wiring made of commonly used aluminum or aluminum-based alloys (Al: 1% Si, etc.) causes problems such as open defects where the wiring breaks, and electromigration due to increased electrical stress on the wiring. The following problems have also arisen:

例えば、電界効果型トランジスタ(FET)においては
、シリコン基板内に基板と反対の導電型を持つ拡散層が
形成されるが、この拡散層の深さは、ゲート長の制御性
をあげるためにますます浅くなる傾向にある。このよう
に浅い拡散層上に、通常の写真食刻法、反応性イオンエ
ッヂレグ法等を用いて配線のためのコンタクト孔を形成
した後、更に通常の方法によりAI: Si合金股から
なるアルミニウム配線を形成し熱処理を行うと、Si原
子とAI原子との相互拡散により、A1原子がSiN板
側に深く入り込んで拡散層を破壊するいわゆる「ピット
」と称する現象がしは゛しば光生する。
For example, in a field-effect transistor (FET), a diffusion layer with a conductivity type opposite to that of the substrate is formed in a silicon substrate, and the depth of this diffusion layer is adjusted to improve controllability of the gate length. It tends to become shallower. After forming a contact hole for wiring on the shallow diffusion layer using a conventional photolithography method, a reactive ion edge leg method, etc., an aluminum layer made of AI (Si alloy) is further formed using a conventional method. When wiring is formed and heat treated, a so-called "pit" phenomenon in which Al atoms penetrate deeply into the SiN plate side and destroy the diffusion layer due to interdiffusion between Si atoms and Al atoms often occurs.

また、この電気的接続は絶縁層に形成されるコンタクト
孔を介して行われるが、コンタクト孔のアスペクト比(
−コンタクト深さ/コンタクト幅)は増大する一方であ
る。このため、コンタク1〜孔底部での段切れ、コンタ
クト抵抗の増大等の問題も続発し、半導体装置の信頼性
の向上を阻む大きな問題となっていた。
In addition, this electrical connection is made through a contact hole formed in the insulating layer, but the aspect ratio of the contact hole (
- contact depth/contact width) continues to increase. For this reason, problems such as disconnection at the bottom of the contact 1 hole and an increase in contact resistance occur one after another, which has become a major problem that hinders improvement in the reliability of semiconductor devices.

これらの問題を解決するため、コンタクト孔内に選択的
にタングステンやモリブデン(Mo)等の高融点金属あ
るいはそれらのシリサイド膜を埋め込みアスペクト比を
小さくすると共に、コンタクトの拡散障壁層とする方法
が提案されている。
In order to solve these problems, a method has been proposed in which high melting point metals such as tungsten and molybdenum (Mo) or their silicide films are selectively buried in the contact holes to reduce the aspect ratio and to serve as a diffusion barrier layer for the contacts. has been done.

また、多層配線は配線金属と層間絶縁膜との積層の繰り
返しによって形成される。このため基板表面の段差は多
層化すればするほど大きくなり、特に配線の交差部や上
層配線と下層配線との接続部(ヴイアホール)での段差
は大きく、被覆率の低下による配線の信頼性の低下が大
きな問題となっている。
Furthermore, multilayer wiring is formed by repeatedly laminating wiring metal and interlayer insulating films. For this reason, the level difference on the surface of the board becomes larger as the number of layers increases, and the level difference is particularly large at wiring intersections and connections between upper layer wiring and lower layer wiring (via holes), and the reliability of the wiring decreases due to a decrease in coverage. The decline has become a major problem.

そこで、この問題を解決するため、平坦化方法の1つと
して、タングステン膜等の高融点金属膜を減圧CVD法
により選択的に形成し、ヴイアホルを導電性物質で埋め
込みヴイアホール段差をなくす方法が提案されている。
Therefore, in order to solve this problem, a method has been proposed as a planarization method in which a high melting point metal film such as a tungsten film is selectively formed by low pressure CVD, and the via hole is filled with a conductive material to eliminate the step difference in the via hole. has been done.

これらの方法では、ある特定の条件下で$よ、回のCV
DI程で基板上の特定の領域にのみタングステン膜等の
高融点金属膜を形成することができる。この方法は、選
択CVD法と呼ばれ、半導体装置の製造プロセスを簡略
化し、信頼性の高い薄膜を自己整合的に形成できるため
、実用性の晶い薄膜形成方法として注目されている。
In these methods, under certain conditions, the CV of $
A high melting point metal film such as a tungsten film can be formed only in a specific region on the substrate using DI. This method is called a selective CVD method, and is attracting attention as a practical method for forming crystalline thin films because it simplifies the manufacturing process of semiconductor devices and can form highly reliable thin films in a self-aligned manner.

タングステンの選択CVD法は、六フッ化タングステン
(WF6)等のタングステンのハロゲン化物とシラン(
SiH4)との混合ガスを反応ガスとして、シリコン、
アルミニウムおよびその合金、および高融点金属等の導
体上にのみ選択的にタングステン膜を気相成長さゼるも
ので、シリコン酸化膜等の絶縁膜上にはタングステン膜
は形成されないという特徴をもつテバイス形成上極めて
有効な方法である。
Tungsten selection CVD method uses tungsten halide such as tungsten hexafluoride (WF6) and silane (
Using a mixed gas with SiH4) as a reaction gas, silicon,
A device in which a tungsten film is selectively grown by vapor phase growth only on conductors such as aluminum and its alloys, and high-melting point metals, and the tungsten film is not formed on insulating films such as silicon oxide films. This is an extremely effective method for formation.

ところが、従来、拡散層上のコンタクト孔や、アルミニ
ウムおよびその合金上のヴイアホール等にタングステン
を選択成長さゼる場合には、タングステン膜と、拡散層
、アルミニウムあるいはその合金とのヴイアコンタクト
抵抗が8くなるという問題があった。
However, conventionally, when tungsten is selectively grown in contact holes on a diffusion layer or via holes on aluminum or its alloys, the via contact resistance between the tungsten film and the diffusion layer, aluminum or its alloys is There was a problem with it becoming 8.

本発明者等はタングステンと、拡散層、アルミニウムあ
るいはその合金のヴイアコンタクト抵抗が轟くなる原因
について調べた結果、拡散層、アルミニウムあるいはそ
の合金の表面にヴイアコンタクトの開孔時に形成された
と考えられる絶縁性の高いフッ化物、炭化物、酸化物あ
るいはその混合物が存在することを見出した。
As a result of investigating the cause of the rise in via contact resistance between tungsten, the diffusion layer, and aluminum or its alloy, the inventors believe that this is due to the formation of via contacts on the surface of the diffusion layer, aluminum, or its alloy. We have discovered that there are fluorides, carbides, oxides, or mixtures thereof that have high insulating properties.

しかしこれ等フッ化物、炭化物、酸化物は、蒸気圧が低
く化学的に極めて安定な化合物であるため化学的に除去
することは困難である。
However, these fluorides, carbides, and oxides are chemically extremely stable compounds with low vapor pressure, so it is difficult to chemically remove them.

そこでスパッタリング法などにより真空中で物理的に除
去するのが最も効率的である。
Therefore, it is most efficient to physically remove it in a vacuum using a sputtering method or the like.

(発明が解決しようとする課題) しかし、物理的処理をおこなった後、連続的にタングス
テン膜の形成工程に入ると、スパッタリングにより、酸
化膜表面に形成された(タングリングポンドであると考
えられる)活性層にJ:す、酸化膜上にも膜の形成が行
われ、選択成長ができないという問題があった。
(Problem to be solved by the invention) However, when the tungsten film is continuously formed after the physical treatment, a tungsten film is formed on the surface of the oxide film by sputtering (this is thought to be a tungsten pond). ) There was a problem in that a film was also formed on the oxide film in the active layer, making selective growth impossible.

同様の問題は、シラン(3iH+)ガスを原お1万スと
する多結晶シリコン膜の形成、シランガスと酸素(02
)ガスを用いた酸化シリコン(SiO2)股(7)形成
等、他の選択CVD法ニa5いても顕在化してきている
A similar problem is the formation of a polycrystalline silicon film using silane (3iH+) gas as the source and 10,000 s of silane gas and oxygen (02
) The formation of silicon oxide (SiO2) layers using gas (7) is becoming more and more obvious even with other selective CVD methods.

本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、前記欠点を
解決し、前処理工程で形成された活性層を不活性化し、
良好な選択成長を可能とするaや膜形成g置を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and solves the above-mentioned drawbacks, inactivates the active layer formed in the pretreatment process, and
The purpose of the present invention is to provide a and a film forming position which enable good selective growth.

(発明の構成) (課題を解決するための手段) そこで本発明では、被処3144板表面をエツチングし
、清浄化する前処理室と、前処理した被処理基板の特定
領域に化学的気相成長法(CVD法)により選択的に金
属薄膜を成膜する反応室との間に、所望のガス雰囲気を
形成した予備室を配設し、金属薄膜の成膜に先立ち、こ
の予備苗内で前処理のなされた被処理基板表面を化学的
にエツチングするあるいは被処理基板表面にガスを吸着
さゼるようにしている。
(Structure of the Invention) (Means for Solving the Problems) Therefore, in the present invention, a pre-treatment chamber is provided for etching and cleaning the surface of the 3144 substrate to be treated, and a chemical vapor phase is applied to a specific region of the pre-treated substrate to be treated. A preliminary chamber with a desired gas atmosphere is provided between the reaction chamber in which a metal thin film is selectively formed by a growth method (CVD method), and the preliminary seedlings are heated in this preliminary seedling prior to forming a metal thin film. The pretreated surface of the substrate to be processed is chemically etched or a gas is adsorbed onto the surface of the substrate to be processed.

(作用) −F記描成により、拡散層、アルミニウムあるいはその
合金の表面に形成された自然酸化膜および汚染層は、前
処理室で完全に除去され清浄な表面となる。そして、予
備室において基板表面を所定のガス雰囲気にさらし表面
処理するようにしているため、前処理工程で活性化され
た表面は、ガスによってエツチングされるかあるいはガ
スを吸着して不活性化され、反応室では選択性よく金属
薄膜を成膜することがてぎる。
(Function) - By drawing F, the natural oxide film and contamination layer formed on the surface of the diffusion layer, aluminum or its alloy are completely removed in the pretreatment chamber, resulting in a clean surface. Since the surface of the substrate is exposed to a predetermined gas atmosphere in the preliminary chamber for surface treatment, the surface activated in the pretreatment process is either etched by the gas or deactivated by adsorbing the gas. , it is possible to form metal thin films with good selectivity in the reaction chamber.

例えば、シリコン酸化膜内に形成したコンタク1−孔内
に露呈するシリコン拡散層やアルミニウム配線層の表面
に、スパッタリング、反応性イオンエツチング等のドラ
イエツチングを施した時、活性になったシリコン酸化膜
の表面にはダングリングボンドか多数存在しているh(
、表面を窒素原子、酸素原子、フッ素原子あるいは水酸
基等を含む雰囲気あるい窒素原子、酸素原子、フッ素原
子あるいは水素原子等を含むプラズマ雰囲気にさらし、
表面処理することにより表面のダングリングボンドを除
去するかあるいはタンクリングボンドに−N、−0.−
F、−OH等’7) 形テカス分子(15ヨD/または
ガス原子を吸着させ、シリコン酸化膜表面を金属薄膜形
成に用いる反応ガスの吸着に対して不活性にすることが
でき、選択性を高めることかできる。(実施例) 以下、本光明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。
For example, when dry etching such as sputtering or reactive ion etching is applied to the surface of a silicon diffusion layer or aluminum wiring layer exposed in a contact hole formed in a silicon oxide film, the silicon oxide film becomes active. There are many dangling bonds on the surface of h(
, exposing the surface to an atmosphere containing nitrogen atoms, oxygen atoms, fluorine atoms, hydroxyl groups, etc. or a plasma atmosphere containing nitrogen atoms, oxygen atoms, fluorine atoms, hydrogen atoms, etc.;
Dangling bonds on the surface are removed by surface treatment, or -N, -0. −
F, -OH, etc.'7) Thekas molecules (15yoD/) can adsorb gas atoms, making the silicon oxide film surface inert to the adsorption of reactive gases used for metal thin film formation, and have high selectivity. (Embodiment) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図(a)は、本発明実施例の薄膜形成装置の概略構
成を示す図である。第1図(b)乃至第1図(d>は、
同装置の要部説明図である。
FIG. 1(a) is a diagram showing a schematic configuration of a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1(b) to FIG. 1(d> are
FIG. 2 is an explanatory diagram of main parts of the device.

この薄膜形成装置は、被処理基板表面をスパッタエツチ
ングし、清浄化する前処理室1と、前処理した被処理基
板の特定領域に化学的気相成長法(CVD法)により選
択的に金属薄膜を成膜する反応室2と、前処理のなされ
た被処理基板表面をエツチングするかあるいは前処理の
なされた被処理基板表面にガスを吸着させる選択性回復
室3と、が、これら3至とゲートバルブ4を介して接続
され、基板搬送用のロボットを備えた搬送ロボツl〜室
5と、大気圧下におかれ基板を収納する基板収納カセッ
ト8とから構成されている。
This thin film forming apparatus includes a pretreatment chamber 1 that sputter-etches and cleans the surface of a substrate to be processed, and a thin metal film that is selectively deposited on specific areas of the pretreated substrate by chemical vapor deposition (CVD). A reaction chamber 2 for forming a film, and a selective recovery chamber 3 for etching the surface of a pretreated substrate or adsorbing gas on the surface of a pretreated substrate. It is connected through a gate valve 4 and is composed of a transfer robot chamber 1 to a chamber 5 equipped with a robot for substrate transfer, and a substrate storage cassette 8 which is placed under atmospheric pressure and stores substrates.

そして、これら各室は、いずれもアルミニウム合金製の
円筒体であり、ゲートバルブ4によって仕切られ、搬送
ロボット室5に接続されていると共に、排気路7により
、減圧状態に維持することができるようになっている。
Each of these chambers is a cylindrical body made of aluminum alloy, is partitioned by a gate valve 4, is connected to a transfer robot chamber 5, and is maintained in a reduced pressure state by an exhaust path 7. It has become.

また、前処理室1は、ブロッキングコンデンサ13を介
して13 、56HIIzの高周波を印加てきるように
高周波高に、14に接続された忘周波雷極12を備え、
高周波電極12上に石英板15を介して被!i!It哩
基板6を設置し、第1のガス供給路16からアルゴンガ
ス等のガスを供給しつつスパツタエツチング処理を行う
ように構成されている。
Further, the pretreatment chamber 1 is equipped with a frequency-losing lightning pole 12 connected to the high frequency terminal 14 so as to apply high frequency waves of 13 and 56 HIIz through a blocking capacitor 13,
Cover the high frequency electrode 12 with a quartz plate 15! i! The structure is such that the substrate 6 is installed and a sputter etching process is performed while supplying gas such as argon gas from the first gas supply path 16.

さらに、反応室2は、ガス供給系(図示ゼず)に接続さ
れた第2のガス供給路21と、被処理基板6を設置する
ための基板支持台22と、光源としてのハロゲンランプ
23とを具備し、外壁を構成する円筒体の一部に形成さ
れた透光性の石英窓24を介してハロゲンランプ23か
らの光が被処理基板6を照射しこれを加熱するように構
成されている。
Furthermore, the reaction chamber 2 includes a second gas supply path 21 connected to a gas supply system (not shown), a substrate support 22 on which the substrate to be processed 6 is placed, and a halogen lamp 23 as a light source. It is configured such that light from a halogen lamp 23 irradiates the substrate 6 to be processed through a transparent quartz window 24 formed in a part of the cylindrical body constituting the outer wall and heats it. There is.

さらにまた、選択性回復室3は、アンモニア(NH3)
やキセノンフロライド(XeF2)等のガスを導入する
ための第3のガス供給路31およびNF3.SFeプラ
ズマ等を導入するための周波数2450MHzのマイク
ロ波数雷管35を介して配設された第4のガス供給路3
6と、被処理基板6を設置するための支持台32ど被処
理基板を加熱するためのハロゲンランプ33と、このハ
ロゲンランプ33からの光を透過するだめの石英窓34
とから構成され、前処理後の被処理基板を所望のガス雰
囲気にさらし、表面を1ツヂングする、あるいは表面に
ガスを吸着させることができるようになっている。また
、第3のガス供給路31からは酸素や水を導入するよう
にしてもよい。
Furthermore, the selective recovery chamber 3 contains ammonia (NH3)
and a third gas supply path 31 for introducing gas such as xenon fluoride (XeF2) and NF3. A fourth gas supply path 3 provided via a microwave detonator 35 with a frequency of 2450 MHz for introducing SFe plasma, etc.
6, a support stand 32 for installing the substrate to be processed 6, a halogen lamp 33 for heating the substrate to be processed, and a quartz window 34 for transmitting light from the halogen lamp 33.
The substrate to be processed after pretreatment is exposed to a desired gas atmosphere, and the surface can be tweezed or the gas can be adsorbed onto the surface. Further, oxygen or water may be introduced from the third gas supply path 31.

また、搬送ロポッ1へ室5は、各室間で基板を搬送する
基板搬送用のロボットを備え、大気圧状態と減圧状態の
2つの状態を形成できるようになっている。この基板搬
送用のロボット1ま、大気圧下におかれた基板収納カセ
ットから一枚づつ被!i!lt理基板6を取り出し、−
旦室内を真空排気して減圧状態にしたのち、ゲートバル
ブ4があけられると、減圧状態の前処理室1の基板支持
台15に基板6を設置し、ゲートバルブ4を閉じ、基板
6を処理する。この後、再び搬送ロボット室5に戻り、
選択性回復室3の基板支持台32に基板6を設置する。
Further, the chamber 5 to the transfer robot 1 is equipped with a substrate transfer robot that transfers substrates between the chambers, and is capable of forming two states: an atmospheric pressure state and a reduced pressure state. This robot 1 for transporting substrates picks up the substrates one by one from a substrate storage cassette placed under atmospheric pressure! i! Take out the physical board 6 and -
After the chamber is evacuated to a reduced pressure state, the gate valve 4 is opened, and the substrate 6 is placed on the substrate support stand 15 of the preprocessing chamber 1 in the reduced pressure state, the gate valve 4 is closed, and the substrate 6 is processed. do. After this, return to the transfer robot room 5 again,
The substrate 6 is placed on the substrate support stand 32 of the selective recovery chamber 3.

そして、ゲートバルブ4が閉じられ、室内は大気圧状態
に戻され、次の被処理基板6を大気圧下におかれた基板
収納ノ」セラ1〜から取り出すべく、基板収納ノjセッ
1へとの間のグー1−バルブ4を聞ける。一方、3室の
内のいずれかから基板を取り出す場合は、該当する室内
を減圧状態にすると一!先にこれらの搬送ロボット室5
の室内を減圧状態にし、同程度の真空度にした後、該当
する室と搬送ロボット室5との間のゲートバルブ4を聞
りる。このようにして順次、基板を基板収納カセット8
から、搬送ロポッ1〜室5−前処理至1−搬送ロボット
室5−選択性回復室3−搬送ロボット室5−反応室2−
搬送ロボット室5−そして基板収納カセット8へと搬送
していく。
Then, the gate valve 4 is closed, the interior is returned to atmospheric pressure, and the next substrate 6 to be processed is transferred to the substrate storage cellar 1 to be taken out from the substrate storage cellar 1~ placed under atmospheric pressure. You can hear Goo 1-Bulb 4 between. On the other hand, if you want to take out the board from one of the three chambers, reduce the pressure in that chamber. First, these transfer robot room 5
After reducing the pressure in the chamber to the same degree of vacuum, the gate valve 4 between the corresponding chamber and the transfer robot chamber 5 is checked. In this way, the substrates are sequentially placed in the substrate storage cassette 8.
From, transport robot chamber 1 to chamber 5 - pretreatment to 1 - transport robot chamber 5 - selectivity recovery chamber 3 - transport robot chamber 5 - reaction chamber 2 -
The substrate is transferred to the transfer robot room 5 and then to the substrate storage cassette 8.

次に、このように構成きれた薄膜形成装置を用いて、前
記第1の実施例と同様にして、アルミラム配線層上の酸
化シリコン膜中に形成されたヴイアホール内に選択CV
D法によりタングステン膜を埋め込む方法について説明
する。
Next, using the thin film forming apparatus configured as described above, selective CVs are formed in the via holes formed in the silicon oxide film on the aluminum wiring layer in the same manner as in the first embodiment.
A method of embedding a tungsten film using the D method will be explained.

すなわち、前記第1の実施例と同様にして、シリコン基
板111上に、絶縁fJIA 112を介して形成され
た第1のアルミニウム配/ll1113上の酸化シリコ
ン膜114に、第2図(、C)に示すごとくヴイアホー
ル115を形成したものを被処理基板6として、第1図
に示した薄膜形成装置の35板収納カセツト8に収納す
る。
That is, in the same manner as in the first embodiment, the silicon oxide film 114 on the first aluminum interconnect 1113 formed on the silicon substrate 111 via the insulating fJIA 112 is coated with the silicon oxide film 114 shown in FIG. A substrate with via holes 115 formed therein as shown in FIG. 1 is stored as a substrate to be processed 6 in a 35-plate storage cassette 8 of the thin film forming apparatus shown in FIG.

そして、搬送用ロポッ[・によって基板収納カセット8
からこの前処理室1に搬入し、上記被処理基板6として
のシリコン基板111の表面をスバツタエツヂングする
。ここで1ツヂング条件としてはアルゴン(Ar)ガス
の流(L 100 cc/min。
Then, the board storage cassette 8 is loaded by the transport robot.
The silicon substrate 111 as the substrate to be processed 6 is then carried into the pre-processing chamber 1, and the surface of the silicon substrate 111 is subjected to sputter etching. Here, one zing condition is an argon (Ar) gas flow (L 100 cc/min).

圧力Q 、 Q 3 Torr、高周波電力300W、
自己バイアス−800V、■ッヂング時間を約1分とし
て、第1のアルミニウム配側13の表面を約100人、
酸化シリコン膜14表面を約120人エツチングする。
Pressure Q, Q3 Torr, high frequency power 300W,
About 100 people applied the surface of the first aluminum side 13 with a self-bias of -800V and a 1-minute dodging time.
The surface of the silicon oxide film 14 is etched approximately 120 times.

このようにして、ヴイアボール15内に何着するフッ化
物、炭化物、酸化物等を除去した後、ブトバルブ4を聞
き搬送用ロボットによって前処理室1から搬送ロボット
室5を経て選択性回復室3の支持台2上に基板6を受取
り、搬送ロボットでこの支持台2を中央に設置する。そ
して、基板温度を200°Cどして第3のガス供給路3
1からアンモニア(Nt−1a、)を流Ha 100 
cc/min、圧力Q、5Torrで約1分間流し、前
記酸化シリコン膜114表面にアンモニアを吸着さゼる
In this way, after removing fluorides, carbides, oxides, etc. from the VIR ball 15, the transfer robot listens to the button valve 4 and moves from the pretreatment chamber 1 through the transfer robot chamber 5 to the selective recovery chamber 3. The substrate 6 is received on the support stand 2, and the support stand 2 is placed in the center by a transfer robot. Then, the substrate temperature is lowered to 200°C and the third gas supply path 3 is opened.
Flow ammonia (Nt-1a,) from 1 to 100
cc/min, pressure Q, and 5 Torr for about 1 minute, ammonia is adsorbed onto the surface of the silicon oxide film 114.

この工程で、シリコンのダングリングボンドに窒素原子
を結合することで、スパッタリングにより生じた酸化シ
リコン膜114表面は不活性化される。
In this step, the surface of the silicon oxide film 114 produced by sputtering is inactivated by bonding nitrogen atoms to silicon dangling bonds.

そして、搬送ロボットでこの被処理基板6を選択性回復
室3から搬送ロボット室5を経て反応室2の基板支持台
2に被処理基板6を移す。
Then, the substrate to be processed 6 is transferred from the selectivity recovery chamber 3 to the substrate support stand 2 in the reaction chamber 2 via the transfer robot chamber 5 using a transfer robot.

このようにし−(、第2図(d)に示づ−ごとく、選択
CVD法により、被処理基板6のヴイアホル115内に
のみ選択的にタングステン膜116を埋め込む。このタ
ングステン膜116の堆積条件は、ハロゲンランプ23
により被51!!埋基板6を加熱しつつ、j(11度3
00℃、堆積圧ツノ0.2Torr、六フッ化タングス
テンW F 6流最 10CC/min、シランSiH
4流fil 10 cc/min、堆積時間150秒と
した。この時の成長速度は約5000人/minてあつ
lこ。
In this way, as shown in FIG. 2(d), the tungsten film 116 is selectively embedded only in the via hole 115 of the substrate 6 to be processed by the selective CVD method.The conditions for depositing this tungsten film 116 are as follows. , halogen lamp 23
By 51! ! While heating the buried substrate 6,
00°C, deposition pressure 0.2 Torr, tungsten hexafluoride W F 6 flow maximum 10 CC/min, silane SiH
The four-flow fil was 10 cc/min, and the deposition time was 150 seconds. The growth rate at this time was approximately 5,000 people/min.

このようにして、極めて選択性よくヴイアホル115内
にタングステン膜116を埋め込むことがてき、コンタ
クト特性も極めて良好なものとなっている。比較のため
に、選択性回復室3での処理を省いてヴイアホール11
5内にタングステン膜116を埋め込んだ状態との比較
図を第3図(a)および第3図(b)に示す。この図か
らもあきらかなように、選択性回復室3での処理を省い
た従来のものは、酸化シリコン′fA114表面にもタ
ングステンの(=l Wがみられ、選択性が低下してい
ることがわかる。
In this way, the tungsten film 116 can be embedded in the via hole 115 with extremely high selectivity, and the contact characteristics are also extremely good. For comparison, the treatment in the selective recovery room 3 was omitted and the treatment in the via hall 11 was performed.
3(a) and 3(b) are comparative views of the state in which the tungsten film 116 is embedded in the tungsten film 116. As is clear from this figure, in the conventional method in which the treatment in the selectivity recovery chamber 3 is omitted, tungsten (=l W) is also observed on the silicon oxide 'fA114 surface, indicating that the selectivity is reduced. I understand.

なお、上記実施例では、アルミニウムと酸化シリコンが
混在する基板の表面処理について説明したが、シリコン
、モリブデン、タングステン、チタン、チタンティ1−
ライト等と酸化シリコン等の絶縁膜が混在する基板の表
面への選択的気相成長処理についても有効である。
In the above embodiment, the surface treatment of a substrate containing a mixture of aluminum and silicon oxide was described, but silicon, molybdenum, tungsten, titanium, and titanium
It is also effective for selective vapor phase growth treatment on the surface of a substrate in which light etc. and an insulating film such as silicon oxide are mixed.

また、上記実施例では、アンモニア雰囲気中で表面処理
を行ったが、表面処理に用いるガスとしてはこの他、フ
ッ化塩素(CIF>、三フッ化塩素(CIF3)、五フ
ッ化塩素(CIFs)フッ化臭素(BrF)三フッ化臭
素(BrF3)五フッ化臭素(BrFs)三フッ化ヨウ
素(1F3)五フッ化ヨウ素(IFs)七フッ化ヨウ素
(IF73)キセノンフロライド(XeF2>フッ素(
F2)酸素(02)水蒸気等の、少なくともフッ素原子
F1酸索原子り1窒索原子N、または水酸基を含むガス
あるいはSF6 、NF3゜CF4 、N2 、H2プ
ラズマ等酸素原子O2窒素原子N、フッ素原子F、水素
原子1」を含むプラズマガスなとでもよい。
In addition, in the above example, the surface treatment was performed in an ammonia atmosphere, but other gases used for surface treatment include chlorine fluoride (CIF>), chlorine trifluoride (CIF3), and chlorine pentafluoride (CIFs). Bromine fluoride (BrF) Bromine trifluoride (BrF3) Bromine pentafluoride (BrFs) Iodine trifluoride (1F3) Iodine pentafluoride (IFs) Iodine heptafluoride (IF73) Xenon fluoride (XeF2>Fluorine (
F2) Oxygen (02) Water vapor, etc., at least a fluorine atom F1 Oxygen atom 1 Nitrogen atom N, or a gas containing a hydroxyl group, or SF6, NF3゜CF4, N2, H2 plasma, etc. Oxygen atom O2 Nitrogen atom N, Fluorine atom A plasma gas containing "F, 1 hydrogen atom" may be used.

また、処理温度は、被処理基板の構造あるいは表面処理
に用いるガスの種類により、0〜600℃の範囲から選
択すればよい。
Further, the processing temperature may be selected from a range of 0 to 600° C. depending on the structure of the substrate to be processed or the type of gas used for surface treatment.

さらに、上記実施例においては、選択性回復室と搬送口
ボッ[・室を分離したが、表面処理に用いるガスによっ
ては、選択性回復室と搬送Oポット室を一体化させ、同
室内に2つのは能を持たせるようにしてもよい。
Furthermore, in the above embodiment, the selectivity recovery chamber and the transfer port chamber were separated, but depending on the gas used for surface treatment, the selectivity recovery chamber and the transfer O-pot chamber may be integrated, and two One may be made to have the ability.

さらにまた、前記実施例においては、タングステン膜の
選択成長について説明したが、トリメデルアルミ等の有
機アルミニウムを用いたアルミニウムの選択成長、高融
点金属のハロゲン化物とシランガスとを用いた各種高融
点金属およびそのシリサイドの選択成長にも適用可能で
ある。
Furthermore, in the above embodiments, selective growth of tungsten film was explained, but selective growth of aluminum using organic aluminum such as trimedel aluminum, various high melting point metals using high melting point metal halide and silane gas, etc. It is also applicable to the selective growth of silicides and their silicides.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明してきたように、本発明の薄膜形成装置によれ
ば、被98理基板表面を清浄化する前処理室と、前処理
した被処理基板の特定領域に化学的気相成長法(CVD
法)により選択的に金属薄膜を成膜する反応室との間に
、所望のガス雰囲気を形成してなる予備室を配設し、こ
の予備室内で前処理のなされた被処理基板表面をこのガ
スによりエツチングするかあるいはガスを吸着させるよ
うにしているため、前処理室における前処理工程で活性
化された表面は、エツチングあるいはガスの吸着により
不活性化し、反応室では選択性よく金属薄膜を成膜する
ことができ、コンタクト抵抗の低い金属膜を選択的に形
成することがてぎる。
As described above, according to the thin film forming apparatus of the present invention, a pretreatment chamber for cleaning the surface of a substrate to be processed, and a chemical vapor deposition method (CVD) applied to a specific area of the pretreated substrate to be processed,
A preliminary chamber in which a desired gas atmosphere is formed is provided between the reaction chamber in which a metal thin film is selectively formed by a method (method), and the surface of the substrate to be processed, which has been pretreated in this preliminary chamber, is Since etching is performed with gas or adsorption of gas, the surface activated in the pretreatment process in the pretreatment chamber is inactivated by etching or gas adsorption, and the metal thin film is selectively deposited in the reaction chamber. It is possible to selectively form a metal film that can be formed into a film and has low contact resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)は、本発明実施例の薄膜形成装置の概略構
成を示す図、第1図(b)乃至第1図(d)は、同装置
の要部説明図、第2図(a)乃苗筒2図(d)は同薄膜
形成装置を用いた選択CVDI程を示す図、第3図(a
)および第3図(b)はそれぞれ、同薄膜形成装置を用
いて形成した基板と従来の薄膜形成装置を用いて形成し
た基板との表面状態を示す比較図である。 1・・・前処理室、2・・・反応室、3・・・選択性回
復室、4・・・ゲートバルブ、5・・・搬送ロボット室
、6・・・被処理基板、7・・・排気路、8・・・基板
収納カセット、12・・・高周波電極、13・・・ブロ
ッキングコンデンサ、14・・・高周波電源、15・・
・石英板、16・・・第1のガス供給路、21・・・第
2のガス供給路、22・・・基板支持台、23・・・ハ
ロゲンランプ、24・・・石英窓、31・・・第3のガ
ス供給路、32・・・支持台、33・・・ハロゲンラン
プ、34・・・石英窓、35・・・マイクロ波放電管、
36・・・第4のガス供給路、111・・・シリコン基
板、112・・・絶縁膜、113・・・第1のアルミニ
ウム層、114・・・酸化シリコン膜、115・・・ヴ
イアホール、116・・・タングステン膜。 第2図(C) 第2図(d) 第3図(0) 第3図(b)
FIG. 1(a) is a diagram showing a schematic configuration of a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 1(b) to FIG. a) Noseed tube 2 (d) is a diagram showing the selective CVDI process using the same thin film forming apparatus, and Figure 3 (a)
) and FIG. 3(b) are comparative views showing the surface conditions of a substrate formed using the same thin film forming apparatus and a substrate formed using a conventional thin film forming apparatus, respectively. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Pretreatment chamber, 2... Reaction chamber, 3... Selectivity recovery chamber, 4... Gate valve, 5... Transfer robot chamber, 6... Substrate to be processed, 7...・Exhaust path, 8... Board storage cassette, 12... High frequency electrode, 13... Blocking capacitor, 14... High frequency power supply, 15...
- Quartz plate, 16... First gas supply path, 21... Second gas supply path, 22... Substrate support stand, 23... Halogen lamp, 24... Quartz window, 31... ...Third gas supply path, 32... Support stand, 33... Halogen lamp, 34... Quartz window, 35... Microwave discharge tube,
36... Fourth gas supply path, 111... Silicon substrate, 112... Insulating film, 113... First aluminum layer, 114... Silicon oxide film, 115... Via hole, 116 ...Tungsten film. Figure 2 (C) Figure 2 (d) Figure 3 (0) Figure 3 (b)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)被処理基板表面をエッチングし、清浄化する前処
理室と、 前処理した被処理基板の特定領域に化学的気相成長法(
CVD法)により選択的に金属薄膜を成膜する反応室と
を備えた薄膜形成装置において、前記前処理室と前記反
応室との間に、前処理のなされた被処理基板表面を、所
望のガス雰囲気にさらし、化学的にエッチングするある
いはガスを吸着させるように構成された予備室を具備し
たことを特徴とする薄膜形成装置。
(1) A pretreatment chamber for etching and cleaning the surface of the substrate to be processed, and a chemical vapor deposition method (
In a thin film forming apparatus equipped with a reaction chamber for selectively forming a metal thin film by a CVD method, a pretreated substrate surface is placed between the pretreatment chamber and the reaction chamber in a desired manner. 1. A thin film forming apparatus comprising a preliminary chamber configured to expose to a gas atmosphere and perform chemical etching or gas adsorption.
(2)前記処理室は、スパッタリングによるエッチング
機構を具備したことを特徴とする請求項(1)記載の薄
膜形成装置。
(2) The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the processing chamber is equipped with an etching mechanism using sputtering.
(3)前記処理室は、少なくとも酸素原子O、窒素原子
N、フッ素原子Fまたは水酸基OHを含むガス雰囲気を
形成するように構成されていることを特徴とする請求項
(1)記載の薄膜形成装置。
(3) Thin film formation according to claim (1), wherein the processing chamber is configured to form a gas atmosphere containing at least oxygen atoms O, nitrogen atoms N, fluorine atoms F, or hydroxyl groups OH. Device.
(4)前記処理室は、少なくとも酸素原子O、窒素原子
N、フッ素原子Fまたは水素原子Hを含むガスのプラズ
マ雰囲気を形成するように構成されていることを特徴と
する請求項(1)記載の薄膜形成装置。
(4) The processing chamber is configured to form a plasma atmosphere of a gas containing at least oxygen atoms O, nitrogen atoms N, fluorine atoms F, or hydrogen atoms H. thin film forming equipment.
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