JPH08144057A - Formation of titanium nitride thin film - Google Patents

Formation of titanium nitride thin film

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JPH08144057A
JPH08144057A JP28649894A JP28649894A JPH08144057A JP H08144057 A JPH08144057 A JP H08144057A JP 28649894 A JP28649894 A JP 28649894A JP 28649894 A JP28649894 A JP 28649894A JP H08144057 A JPH08144057 A JP H08144057A
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tin thin
substrate
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智生 高山
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Abstract

PURPOSE: To stably form a high-quality TiN thin film on the surface of a substrate at the time of forming a TiN film on a substrate with a gaseous mixture of Ar and N2 as the discharge gas and Ti as the target. CONSTITUTION: A gaseous mixture of Ar and N2 as the discharge gas is supplied in a vacuum vessel 8, a high voltage is impressed between a Ti target 3 and a substrate 5 to produce plasma, hence Ti atom is emitted from the target to deposit Ti on the substrate 5, and the Ti is nitrided by the gaseous N2 to form a TiN film. In this case, the impressed voltage and the Ar/N2 ratio in the discharge gas are fixed, the amt. of the discharge gas to be supplied to the vacuum vessel 8 is made larger than a specified amt. to nitride the target 3 surface, and then the gas flow rate is decreased to form a TiN thin film on the substrate 5 to such an extent that the TiN film is maintained on the target surface. The Ti grain depositing on the inner wall of the vessel 8 or on a shield plate 7 is released due to the low gas flow rate and low gas pressure, hence the TiN thin film on the substrate 5 is not damaged, and a high- quality TiN thin film is formed.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体等の電子デバ
イスにおいて、異種材料間の拡散を防止するために用い
られるTiN薄膜の形成方法に係り、特にデバイスの特
性や歩留まりに重大な影響を及ぼすプロセス異物の発生
を抑制する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a TiN thin film used to prevent diffusion between different materials in electronic devices such as semiconductors, and particularly has a significant effect on device characteristics and yield. The present invention relates to a method for suppressing the generation of process foreign matter.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は例えば「スパッタリング現象」
(1985年東京大学出版会発行)に記載された従来の
スパッタリング装置の構成を示す概略図であり、TiN
薄膜はこの種スパッタリング装置によって形成されてい
る。図において、1は内部に冷却水が流れる第1の電極
で、電源2により負の高電圧が印加される。3は第1の
電極1に保持されたTi材でなるターゲットである。
2. Description of the Related Art FIG. 6 shows, for example, "sputtering phenomenon".
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional sputtering apparatus described in (1985 University of Tokyo Press).
The thin film is formed by this kind of sputtering device. In the figure, 1 is a first electrode through which cooling water flows, and a negative high voltage is applied by a power supply 2. Reference numeral 3 is a target made of a Ti material held by the first electrode 1.

【0003】4は第1の電極1と対向する位置に配設さ
れた第2の電極、5はこの第2の電極4上に載置された
基板、6はターゲット3と基板4との間を遮るように配
置されたシャッタ、7は第1の電極1およびターゲット
3を囲繞するように配設されたシールド板、8はこれら
1〜7を収容する成膜室としての容器、9はこの容器8
内に放電ガスとしてのArおよびNの混合ガスを導入す
るためのガス導入管、10は一端が容器8に連結され、
他端が図示されない真空ポンプに接続された排気管であ
る。
Reference numeral 4 is a second electrode arranged at a position facing the first electrode 1, reference numeral 5 is a substrate placed on the second electrode 4, and reference numeral 6 is a space between the target 3 and the substrate 4. The shutter 7 is arranged so as to block the light, 7 is a shield plate arranged so as to surround the first electrode 1 and the target 3, 8 is a container as a film forming chamber for housing these 1 to 7, and 9 is this container. Container 8
One end of a gas introduction pipe 10 for introducing a mixed gas of Ar and N as a discharge gas is connected to the container 8,
The other end is an exhaust pipe connected to a vacuum pump (not shown).

【0004】次いで、上記のように構成されたスパッタ
リング装置によって行われる従来のTiN薄膜の形成方
法について説明する。まず、真空ポンプを作動させ排気
管10を介して容器8内をほぼ10-6Torr以下の高
真空に排気した後、ガス導入管9からN2ガスを含むA
rガスを放電用ガスとして内部に導入し、10-3Tor
r程度に調整する。そして、この状態で両電極1、4
間、すなわちターゲット3と基板5との間に、電源2に
より所定の高電圧を印加し、容器8内に導入されたガス
を電離させてプラズマを発生させる。
Next, a conventional method of forming a TiN thin film, which is carried out by the sputtering apparatus having the above structure, will be described. First, after operating the vacuum pump to evacuate the inside of the container 8 to a high vacuum of approximately 10 −6 Torr or less through the exhaust pipe 10, the gas containing pipe 9 containing A 2 containing N 2 gas is supplied.
Introducing r gas as discharge gas into the interior, 10 -3 Tor
Adjust to about r. Then, in this state, both electrodes 1, 4
A predetermined high voltage is applied by the power source 2 between the target 3 and the substrate 5 to ionize the gas introduced into the container 8 to generate plasma.

【0005】これによりイオン化した放電ガス(Ar
+、N2+、N+など)は、陰極であるターゲット3に
引き寄せられて加速しターゲット3に衝突する。そし
て、このイオンの衝突によりターゲット3の表面のTi
原子は弾き飛ばされる。この現象がスパッタであり、弾
き飛ばされたTi原子はターゲット3の表面と対向する
位置に配設された基板5の方向に飛んでいき、基板5の
表面に付着・堆積する。又、イオン化されず電気的に中
性なガスも容器8内を分子運動により飛び回り、ターゲ
ット3や基板5に衝突する。そして、この飛び回ってい
るガスの内、N2ガスはターゲット3の表面ならびに基
板5の表面に付着、堆積されたTiを窒化してTiN薄
膜を形成する。
The ionized discharge gas (Ar
+, N 2 +, N +, etc.) are attracted to the target 3 which is a cathode, accelerated, and collide with the target 3. Then, due to the collision of the ions, Ti on the surface of the target 3 is
Atoms are thrown away. This phenomenon is sputtering, and the repelled Ti atoms fly toward the substrate 5 arranged at a position facing the surface of the target 3 and adhere to and deposit on the surface of the substrate 5. Also, an electrically neutral gas that is not ionized flies around in the container 8 due to molecular motion and collides with the target 3 and the substrate 5. Then, N 2 gas among the flying gases forms TiN thin film by nitriding Ti deposited and deposited on the surface of the target 3 and the surface of the substrate 5.

【0006】次に、このTiN薄膜の成膜の過程を図7
について説明する。図7は放電ガスのガス流量と成膜速
度との関係を示す特性曲線図である。図において、ガス
流量の他に成膜速度に影響を及ぼす因子である放電パワ
ー、N2ガスおよびArガスの混合比は一定にしてい
る。まず、ガス流量を低流量領域から徐々に増加してい
くと、図に示すようにある臨界点の流量まではTi薄膜
のみが形成されTiN薄膜の形成は見られず、又、Ti
のスパッタ率が高いことを反映して成膜速度も大きい。
Next, the process of forming this TiN thin film will be described with reference to FIG.
Will be described. FIG. 7 is a characteristic curve diagram showing the relationship between the gas flow rate of the discharge gas and the film formation rate. In the figure, in addition to the gas flow rate, the discharge power, which is a factor affecting the film formation rate, and the mixing ratio of N 2 gas and Ar gas are constant. First, when the gas flow rate is gradually increased from the low flow rate region, only the Ti thin film is formed and the TiN thin film is not formed up to the flow rate at a certain critical point as shown in the figure.
The film forming rate is also high, reflecting the high sputtering rate.

【0007】ところが、ある臨界点をガス流量が越える
と、急激に成膜速度が低下し、Ti薄膜の形成は停止さ
れてTiN薄膜の形成が始まる。したがって、従来はそ
れぞれのスパッタリング装置に応じてこの臨界点を見極
め、これよりもガス流量の大きな領域でTiN薄膜を形
成するようにしている。
However, when the gas flow rate exceeds a certain critical point, the film formation rate rapidly decreases, the formation of the Ti thin film is stopped, and the formation of the TiN thin film starts. Therefore, conventionally, the critical point is determined according to each sputtering apparatus, and the TiN thin film is formed in the region where the gas flow rate is larger than this.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来のTiN薄膜の形
成方法は以上のようになされているので、図8に示すよ
うに、ターゲット3から弾き飛ばされたTi原子は、放
電ガスと衝突して散乱されるため、基板5以外の例えば
容器8の内壁やシールド7等にも付着する。そして、こ
れら付着されたもののうち、ターゲット3から見て蔭に
なる部分(裏側)に付着した堆積物は、幾度も散乱され
て到達した粒子から形成されており付着力が弱いため、
剥離して異物となり基板5の表面に飛来して付着するこ
とにより膜質を損ない、又、半導体等の微細パターンに
この異物が付着すると、回路のショートや断線を来す等
して、製品としての信頼性を低下させるという問題点が
あった。
Since the conventional method of forming a TiN thin film is as described above, the Ti atoms repelled from the target 3 collide with the discharge gas as shown in FIG. Since they are scattered, they also adhere to the inner wall of the container 8 other than the substrate 5, the shield 7, and the like. And, of these adhered substances, the deposit adhered to the portion (back side) that is shaded when viewed from the target 3 is formed from particles that have been scattered and reached many times, and the adhesive force is weak,
When the foreign matter is peeled off and becomes a foreign matter and flies to and adheres to the surface of the substrate 5, the film quality is impaired. Further, when the foreign matter adheres to a fine pattern of a semiconductor or the like, a short circuit or a disconnection of a circuit occurs, which results in a product There was a problem that reliability was lowered.

【0009】この発明は上記のような問題点を解消する
ために成されたもので、異物の発生を抑制して、製品の
信頼性の向上を図ることが可能なTiN薄膜の形成方法
を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a method for forming a TiN thin film capable of suppressing the generation of foreign matter and improving the reliability of products. The purpose is to do.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
るTiN薄膜の形成方法は、放電ガスとしてArおよび
2、ターゲットとしてTiをそれぞれ用い基板上にT
iN薄膜を形成するTiN薄膜の形成方法において、タ
ーゲット表面を所定の速度で窒化する第1の工程と、第
1の工程における窒化速度より遅く且つ第1の工程で形
成されたターゲット表面の窒化層を維持し得る範囲内の
所望の窒化速度で基板上に成膜を行う第2の工程とを包
含するものである。
A method of forming a TiN thin film according to claim 1 of the present invention uses Ar and N 2 as a discharge gas and Ti as a target, respectively.
In a method for forming a TiN thin film for forming an iN thin film, a first step of nitriding a target surface at a predetermined rate, and a nitride layer of the target surface formed in the first step that is slower than the nitriding rate in the first step The second step of forming a film on the substrate at a desired nitriding rate within the range that can maintain

【0011】又、この発明の請求項2に係るTiN薄膜
の形成方法は、放電ガスとしてArおよびN2、ターゲ
ットとしてTiをそれぞれ用い基板上にTiN薄膜を形
成するTiN薄膜の形成方法において、放電ガスの所定
のガス流量より大きいガス流量でターゲットの表面を窒
化させる第1の工程と、所定のガス流量より小さく且つ
第1の工程で形成されたターゲット表面の窒化層を維持
し得る範囲内の所望のガス流量で基板上に成膜を行う第
2の工程とを包含するものである。
The method for forming a TiN thin film according to claim 2 of the present invention is the method for forming a TiN thin film, wherein Ar and N 2 are used as a discharge gas and Ti is used as a target, and a TiN thin film is formed on a substrate. A first step of nitriding the surface of the target at a gas flow rate higher than a predetermined gas flow rate of the gas, and a range lower than the predetermined gas flow rate and capable of maintaining the nitrided layer on the target surface formed in the first step The second step of forming a film on the substrate at a desired gas flow rate is included.

【0012】又、この発明の請求項3に係るTiN薄膜
の形成方法は、請求項2において、所定のガス流量の値
を予め設定しておくようにしたものである。
Further, a method for forming a TiN thin film according to a third aspect of the present invention is the method according to the second aspect, wherein a predetermined gas flow rate value is preset.

【0013】又、この発明の請求項4に係るTiN薄膜
の形成方法は、請求項2において、排気ポンプ側のゲー
トバルブの開度調節によりガス流量を制御するようにし
たものである。
The TiN thin film forming method according to a fourth aspect of the present invention is the method according to the second aspect, wherein the gas flow rate is controlled by adjusting the opening degree of the gate valve on the exhaust pump side.

【0014】又、この発明の請求項5に係るTiN薄膜
の形成方法は、放電ガスとしてArおよびN2、ターゲ
ットとしてTiをそれぞれ用い基板上にTiN薄膜を形
成するTiN薄膜の形成方法において、ターゲットの表
面を窒化し得る最大の投入パワーより小さい所定の投入
パワーでターゲットの表面を窒化させる第1の工程と、
所定の投入パワーより大きく且つ最大の投入パワーより
小さい所望の投入パワーで基板上に成膜を行う第2の工
程とを包含するものである。
The method for forming a TiN thin film according to a fifth aspect of the present invention is the method for forming a TiN thin film, wherein Ar and N 2 are used as discharge gases and Ti is used as a target, and the TiN thin film is formed on a substrate. A first step of nitriding the surface of the target with a predetermined input power smaller than the maximum input power capable of nitriding the surface of
The second step of forming a film on the substrate with a desired input power that is larger than a predetermined input power and smaller than the maximum input power.

【0015】又、この発明の請求項6に係るTiN薄膜
の形成方法は、請求項5において、所定の投入パワーの
値を予め設定しておくようにしたものである。
Further, a method of forming a TiN thin film according to a sixth aspect of the present invention is such that, in the fifth aspect, a predetermined input power value is preset.

【0016】又、この発明の請求項7に係るTiN薄膜
の形成方法は、放電ガスとしてArおよびN2、ターゲ
ットとしてTiをそれぞれ用い基板上にTiN薄膜を形
成するTiN薄膜の形成方法において、放電ガスのAr
に対するN2の混合比をターゲットの表面を窒化し得る
最小の混合比より高い所定の混合比でターゲットの表面
を窒化させる第1の工程と、所定の混合比より低く且つ
第1の工程で形成されたターゲット表面の窒化層を維持
し得る範囲内の所望の混合比で基板上に成膜を行う第2
の工程とを包含するものである。
The method of forming a TiN thin film according to claim 7 of the present invention is the method of forming a TiN thin film, wherein a TiN thin film is formed on a substrate by using Ar and N 2 as a discharge gas and Ti as a target. Gas Ar
The mixing ratio of N 2 to N is higher than the minimum mixing ratio capable of nitriding the surface of the target. Second, a film is formed on the substrate with a desired mixing ratio within a range that can maintain the nitrided layer on the target surface.
And the process of.

【0017】又、この発明の請求項8に係るTiN薄膜
の形成方法は、請求項7において、所定の混合比の値を
予め設定しておくようにしたものである。
Further, a method for forming a TiN thin film according to an eighth aspect of the present invention is such that, in the seventh aspect, a value of a predetermined mixing ratio is preset.

【0018】[0018]

【作用】この発明の請求項1におけるTiN薄膜の形成
方法は、第1の工程によりターゲット表面を所定の速度
で窒化するとともに、第2の工程により第1の工程にお
ける窒化速度よりも遅く、且つ第1の工程で形成された
ターゲット表面の窒化層を維持し得る範囲内の所望の窒
化速度で基板上に成膜を行うことにより、放電ガス圧を
低くして異物の発生を抑制する。
In the method for forming a TiN thin film according to claim 1 of the present invention, the target surface is nitrided at a predetermined rate in the first step, and the second step is slower than the nitriding rate in the first step, and By forming the film on the substrate at a desired nitriding rate within a range capable of maintaining the nitrided layer on the target surface formed in the first step, the discharge gas pressure is lowered and the generation of foreign matter is suppressed.

【0019】又、この発明の請求項2におけるTiN薄
膜の形成方法は、第1の工程によりターゲット表面を放
電ガスの所定のガス流量より大きなガス流量で窒化する
とともに、第2の工程により所定のガス流量より小さく
且つ第1の工程で形成されたターゲット表面の窒化層を
維持し得る範囲内の所望のガス流量で基板上に成膜を行
うことにより、放電ガス圧を低くして異物の発生を抑制
する。
Further, in the method for forming a TiN thin film according to claim 2 of the present invention, the target surface is nitrided at a gas flow rate higher than a predetermined gas flow rate of the discharge gas in the first step, and the predetermined step is performed in the second step. By forming the film on the substrate at a desired gas flow rate that is lower than the gas flow rate and within which the nitride layer on the target surface formed in the first step can be maintained, the discharge gas pressure is lowered and the generation of foreign matter occurs. Suppress.

【0020】又、この発明の請求項3におけるTiN薄
膜の形成方法は、第1の工程において、予め設定された
所定のガス流量より大きなガス流量でターゲット表面を
窒化させる。
Further, in the method for forming a TiN thin film according to claim 3 of the present invention, in the first step, the target surface is nitrided at a gas flow rate higher than a predetermined gas flow rate set in advance.

【0021】又、この発明の請求項4におけるTiN薄
膜の形成方法は、排気ポンプ側のゲートバルブの開度を
調節して放電ガスのガス流量を制御する。
Further, in the method for forming a TiN thin film according to the fourth aspect of the present invention, the opening of the gate valve on the exhaust pump side is adjusted to control the gas flow rate of the discharge gas.

【0022】又、この発明の請求項5におけるTiN薄
膜の形成方法は、第1の工程によりターゲット表面を、
このターゲット表面を窒化し得る最大の投入パワーより
小さい所定の投入パワーで窒化するとともに、第2の工
程により所定の投入パワーより大きく且つ最大の投入パ
ワーより小さい所望の投入パワーで基板上に成膜を行う
ことにより、放電ガス圧を低くして異物の発生を抑制す
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method of forming a TiN thin film, the target surface is formed by the first step.
The target surface is nitrided with a predetermined input power smaller than the maximum input power capable of nitriding, and a film is formed on the substrate with a desired input power larger than the predetermined input power and smaller than the maximum input power in the second step. By doing so, the discharge gas pressure is lowered and the generation of foreign matter is suppressed.

【0023】又、この発明の請求項6におけるTiN薄
膜の形成方法は、第1の工程において、予め設定された
所定の投入パワーでターゲット表面を窒化させる。
In the method of forming a TiN thin film according to claim 6 of the present invention, in the first step, the target surface is nitrided with a predetermined input power set in advance.

【0024】又、この発明の請求項7におけるTiN薄
膜の形成方法は、第1の工程によりターゲット表面を、
放電ガスのArに対するN2の混合比をターゲットの表
面を窒化し得る最小の混合比より高い所定の混合比で窒
化するとともに、第2の工程により所定の混合比より低
く且つ第1の工程で形成されたターゲット表面の窒化層
を維持し得る範囲内の所望の混合比で基板上に成膜を行
うことにより、放電ガス圧を低くして異物の発生を抑制
する。
In the method of forming a TiN thin film according to claim 7 of the present invention, the target surface is formed by the first step.
The mixing ratio of N 2 to Ar in the discharge gas is nitrided at a predetermined mixing ratio higher than the minimum mixing ratio capable of nitriding the surface of the target, and is lower than the predetermined mixing ratio in the second step and in the first step. By forming a film on the substrate with a desired mixing ratio within a range where the formed nitride layer on the target surface can be maintained, the discharge gas pressure is lowered and the generation of foreign matter is suppressed.

【0025】又、この発明の請求項8におけるTiN薄
膜の形成方法は、第1の工程において、予め設定された
所定の混合比でターゲットの表面を窒化させる。
Further, in the method for forming a TiN thin film according to claim 8 of the present invention, in the first step, the surface of the target is nitrided at a predetermined mixing ratio set in advance.

【0026】[0026]

【実施例】【Example】

実施例1.以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図1はN2ガスをArガスに混合して放電ガスとす
る反応性スパッタリングにおいて、Ti、TiN薄膜の
形成状態を放電ガスのガス流量Qをパラメータとして実
験により求めた状態図である。図において、成膜速度が
大きい領域ではTi薄膜が形成され、成膜速度が小さい
領域ではTiN薄膜が形成される。この成膜速度とガス
流量Qとの関係においては、図から明らかなように、成
膜速度はヒステリシスを持つという著しい特徴が実験事
実として認められる。
Example 1. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a state diagram in which, in reactive sputtering using N 2 gas mixed with Ar gas as a discharge gas, the formation state of Ti and TiN thin films was experimentally obtained using the gas flow rate Q of the discharge gas as a parameter. In the figure, a Ti thin film is formed in a region where the film formation speed is high, and a TiN thin film is formed in a region where the film formation speed is low. Regarding the relationship between the film forming rate and the gas flow rate Q, as is clear from the figure, the remarkable fact that the film forming rate has hysteresis is recognized as an experimental fact.

【0027】即ち、放電パワーおよび放電ガスの混合比
2:Arを一定として放電ガスのガス流量Qを順次増
加させると、最初は、基板上にはTi薄膜のみが形成さ
れる。さらにガス流量Qを増加させると、ある臨界のガ
ス流量(図中Q1で示す)を境界として、図中曲線Aで
示すように急激に成膜速度が低下(約1/3)し、この
時点からTiN薄膜が形成され始める。すでに述べたよ
うに、従来のTiN薄膜の形成方法は、この領域でTi
N薄膜を形成しているのである。
That is, when the discharge power and the discharge gas mixing ratio N 2 : Ar are kept constant and the gas flow rate Q of the discharge gas is gradually increased, only a Ti thin film is initially formed on the substrate. When the gas flow rate Q is further increased, the film formation rate sharply decreases (about 1/3) as indicated by a curve A in the figure with a certain critical gas flow rate (indicated by Q 1 in the figure) as a boundary. The TiN thin film starts to be formed from that point. As described above, the conventional TiN thin film forming method is
The N thin film is formed.

【0028】ところで、一旦TiN薄膜が形成され始め
た後に、今度は逆にガス流量Qを順次低下させると、臨
界点(ガス流量Q1の位置)を過ぎてもTiN薄膜を安
定に形成できる領域が存在する。そして、さらにひき続
きガス流量Qを低下させると、前記臨界点よりも小さい
ある臨界点(ガス流量Q2の位置)を境界として、図中
曲線Bで示すように急激に成膜速度が増大し同時にTi
薄膜が形成され始める。すなわち、ガス流量の増減に対
して成膜速度は、一本の曲線上を往復せずに両曲線A、
B上を移動しヒステリシスを描く。
By the way, after the TiN thin film is once formed, if the gas flow rate Q is successively decreased, the area where the TiN thin film can be stably formed even after the critical point (the position of the gas flow rate Q 1 ) is passed. Exists. Then, when the gas flow rate Q is further reduced, the film formation rate sharply increases as shown by a curve B in the figure with a certain critical point (position of the gas flow rate Q 2 ) smaller than the critical point as a boundary. At the same time Ti
A thin film begins to form. That is, as the gas flow rate increases / decreases, the film formation rate does not reciprocate on one curve,
Move on B and draw hysteresis.

【0029】次に、上記のようにガス流量Qの増減に対
して、成膜速度がヒステリシスを有している理由を詳し
く説明する。まず、ターゲットの表面におけるスパッタ
エロージョン速度と窒化速度との大小を比較し、窒化速
度がスパッタエロージョン速度より大きい場合に、基板
上にTiN薄膜が形成されると考える。ここで、スパッ
タエロージョン速度は、放電パワーに比例しパワーが大
きくなればこの速度も大きくなる。なお、ガス流量Qの
変化にはあまり影響を受けないので、ガス流量Qに対し
ては一定と考えても良い。一方、窒化速度は、ターゲッ
トを叩くN2ガスの個数に比例するから窒素分圧Pに比
例する。そして、この窒素分圧Pはガス流量Qを排気速
度Aで除したものとして与えられる。
Next, the reason why the film forming rate has a hysteresis as the gas flow rate Q increases and decreases as described above will be described in detail. First, the magnitudes of the sputter erosion rate and the nitriding rate on the surface of the target are compared, and it is considered that the TiN thin film is formed on the substrate when the nitriding rate is higher than the sputter erosion rate. Here, the sputter erosion rate is proportional to the discharge power, and as the power increases, this rate also increases. Since the change in the gas flow rate Q is not so much affected, it may be considered to be constant with respect to the gas flow rate Q. On the other hand, the nitriding speed is proportional to the nitrogen partial pressure P because it is proportional to the number of N 2 gas hitting the target. The nitrogen partial pressure P is given as the gas flow rate Q divided by the exhaust speed A.

【0030】さて、この発明は排気速度Aを詳しく考察
した点にその特徴がある。つまり、蒸着膜の持つガス吸
蔵能力に着目し、ポンプの排気能力にこのガス吸蔵能力
を加えた実効の排気速度を考慮したことである。そし
て、このガス吸蔵能力はTiN薄膜に比べてTi薄膜の
方が著しく大きい。これはTiがサブリメーションポン
プのガス吸蔵板として実用に供されていることからも理
解される。よって、Ti薄膜、TiN薄膜の吸着排気速
度をATi、ATiNとすると、ATi>ATiNと表
される。又、ポンプの排気速度はAPと表しここでは一
定と考える。
The present invention is characterized in that the pumping speed A is considered in detail. In other words, focusing on the gas storage capacity of the vapor-deposited film, the effective exhaust speed obtained by adding the gas storage capacity to the pump exhaust capacity was taken into consideration. The Ti thin film has a significantly higher gas storage capacity than the TiN thin film. This is also understood from the fact that Ti is practically used as a gas storage plate for a sublimation pump. Therefore, if the adsorption / exhaust rates of the Ti thin film and the TiN thin film are ATi and ATiN, then ATi> ATiN. The pumping speed of the pump is expressed as AP and is considered to be constant here.

【0031】したがって、図1においてガス流量Qを増
加させたときに、Ti成膜領域からTiN成膜領域に切
り替わる点(ガス流量Q1に対応)までは、成膜室の内
壁に付着したTiが有効なポンプとして働く。そして、
この状態におけるターゲット表面の窒化速度は、この時
の窒素分圧P1に比例し、この窒素分圧P1は下記式
(1)で与えられる。 P1=Q1/(AP+ATi)・・・・・(1) 一方、図1においてTiN成膜領域を出発点としてガス
流量Qを減少させたときに、TiN成膜領域からTi成
膜領域に切り替わる点(ガス流量Q2に対応)における
窒素分圧P2は下記式(2)で与えられる。 P2=Q2/(AP+ATiN)・・・・・(2)
Therefore, when the gas flow rate Q is increased in FIG. 1, the Ti deposited on the inner wall of the film forming chamber up to the point where the Ti film forming area switches to the TiN film forming area (corresponding to the gas flow rate Q 1 ). Works as an effective pump. And
The nitriding speed of the target surface in this state is proportional to the nitrogen partial pressure P 1 at this time, and this nitrogen partial pressure P 1 is given by the following equation (1). P 1 = Q 1 / (AP + ATi) (1) On the other hand, when the gas flow rate Q is reduced starting from the TiN film forming region in FIG. 1, the TiN film forming region is changed to the Ti film forming region. nitrogen partial pressure P 2 at a point (corresponding to the gas flow rate Q 2) to switch is given by the following formula (2). P 2 = Q 2 / (AP + ATiN) (2)

【0032】さて、Ti成膜領域とTiN成膜領域との
切り替えが起る臨界点(ガス流量Q1、Q2に対応)で
は、放電パワーおよびガス混合比N2:Arを一定とし
た場合、表面が窒化されたターゲットのスパッタエロー
ジョン速度はある一定値をとるから、これと等しくなる
窒化速度もまたある一定値となる。そして、この一定の
窒化速度は当然ある一定の窒素分圧P0のみ、すなわち
上記式1および式2におけるP1、P2が等しい値で実現
されるべきである。ところが、上述のように蒸着膜の吸
着排気速度を加味した実効の排気速度にAP+ATi>
AP+ATiNの大小関係があるため、P1=P2である
ためにはQ1、Q2が異なる値をとることになり、ヒステ
リシスを持つことが理解できる。
At the critical point (corresponding to the gas flow rates Q 1 and Q 2 ) at which the Ti film forming region and the TiN film forming region are switched, when the discharge power and the gas mixture ratio N 2 : Ar are constant. Since the sputter erosion rate of the target whose surface is nitrided has a certain constant value, the nitriding rate equal to this is also a certain constant value. And, this constant nitriding speed should be realized only with a certain constant nitrogen partial pressure P 0 , that is, P 1 and P 2 in the above equations 1 and 2 are equal. However, as described above, AP + ATi>
Since there is a magnitude relationship of AP + ATiN, it follows that P 1 = P 2 means that Q 1 and Q 2 have different values, and it can be understood that there is hysteresis.

【0033】したがって、実施例1においては、第1の
工程で従来と同様に所定の速度(Q1以上の流量)でタ
ーゲット表面を窒化し、その後第2の工程で、第1の工
程における窒化速度よりも遅く、且つ第1の工程で形成
されたターゲット表面の窒化層を維持し得る範囲内の所
望の窒化速度(Q2、Q1間の流量)で基板上に成膜を行
う。すなわち、このようにすれば、TiN薄膜の形成を
維持しつつスパッタ時の圧力を低くすることができるの
で、図5に示すようにガスによるTi粒子の回り込みを
防止することができ、付着力の小さな堆積物が少なくな
り異物の発生を抑制することが可能になる。
Therefore, in the first embodiment, the target surface is nitrided at the predetermined speed (flow rate of Q 1 or more) in the first step as in the conventional method, and then in the second step, the nitriding in the first step is performed. The film formation is performed on the substrate at a desired nitriding speed (flow rate between Q 2 and Q 1 ) lower than the speed and within a range in which the nitride layer on the target surface formed in the first step can be maintained. That is, in this way, the pressure at the time of sputtering can be lowered while maintaining the formation of the TiN thin film, so that it is possible to prevent the Ti particles from wrapping around by the gas as shown in FIG. Small deposits are reduced and it becomes possible to suppress the generation of foreign matter.

【0034】実施例2.図2はこの発明の実施例2にお
けるTiN薄膜の形成方法を説明するためのもので、T
iN成膜のガス流量依存性を示す図である。実施例2に
おいて、予め実験等により求めてターゲット表面を窒化
し得る所定のガス流量を設定しておき、第1の工程でこ
の予め設定された所定のガス流量より大きいガス流量で
ターゲット表面を窒化し、その後第2の工程で、第1の
工程におけるガス流量よりも小さく、且つ第1の工程で
形成されたターゲット表面の窒化層を維持し得る範囲内
の、図中で示す所望のガス流量で基板上に成膜を行
う。
Embodiment 2 FIG. FIG. 2 is for explaining a method of forming a TiN thin film in Example 2 of the present invention.
It is a figure which shows the gas flow rate dependence of iN film-forming. In Example 2, a predetermined gas flow rate capable of nitriding the target surface was set in advance by an experiment or the like, and the target surface was nitrided at a gas flow rate higher than the preset predetermined gas flow rate in the first step. Then, in the subsequent second step, a desired gas flow rate shown in the figure, which is smaller than the gas flow rate in the first step and within a range in which the nitride layer on the target surface formed in the first step can be maintained. To form a film on the substrate.

【0035】すなわち、このようにすれば、上記実施例
1と同様にTiN薄膜の形成を維持しつつスパッタ時の
圧力を低くすることができるので、図5に示すようにガ
スによるTi粒子の回り込みを防止することができ、付
着力の小さな堆積物が少なくなり異物の発生を抑制する
ことが可能であることは勿論のこと、ターゲット表面を
窒化し得る所定のガス流量を予め設定するようにしてい
るので、第1の工程におけるガス流量の制御が容易とな
り、作業時間の短縮を図ることができる。
That is, in this way, the pressure at the time of sputtering can be lowered while maintaining the formation of the TiN thin film as in the case of Example 1, so that the Ti particles wrap around by the gas as shown in FIG. It is possible to prevent the occurrence of foreign matter, and to reduce the generation of foreign matter by reducing the amount of deposits with a small adhesive force. In addition, it is possible to preset a predetermined gas flow rate capable of nitriding the target surface. Therefore, it becomes easy to control the gas flow rate in the first step, and the working time can be shortened.

【0036】実施例3.尚、上記実施例2では、ガス流
量の制御については述べなかったが、排気ポンプ側のゲ
ートバルブの開度を調節することによって行っても良
く、この場合は、第1の工程におけるゲートバルブの開
度は小さく、第2の工程においては第1の工程における
開度より大きくすれば良く、上記実施例2におけると同
様の効果を発揮し得ることは言うまでもない。
Example 3. Although the control of the gas flow rate is not described in the second embodiment, it may be performed by adjusting the opening of the gate valve on the exhaust pump side. In this case, in the first step, the gate valve It is needless to say that the opening degree is small, and in the second step, it may be larger than the opening degree in the first step, and the same effect as in the second embodiment can be exhibited.

【0037】実施例4.又、上記実施例2では、所定の
ガス流量を実験等で求めて予め設定しておく場合につい
て説明したが、ガス流量を漸次増加させて、Ti成膜領
域からTiN成膜領域に切り替わった時点以降のあるガ
ス流量を、所定のガス流量と決めても良く、この発明の
趣旨を逸脱するものではない。
Embodiment 4 FIG. In the second embodiment, the case where the predetermined gas flow rate is obtained by experiments and set in advance is explained. However, when the gas flow rate is gradually increased and the Ti film formation region is switched to the TiN film formation region, A certain gas flow rate thereafter may be determined as a predetermined gas flow rate without departing from the gist of the present invention.

【0038】実施例5.図3はこの発明の実施例5にお
けるTiN薄膜の形成方法を説明するためのもので、T
iN成膜の放電パワー依存性を示す図である。図におい
て、N2:Arの混合比は一定としてある。実施例1で
も述べたように、ターゲットのスパッタエロージョン速
度は放電パワーに比例する。よって成膜速度のヒステリ
シスは、放電パワーが大きいと図中実線で示すように右
方向に移り、放電パワーが小さいと図中破線で示すよう
に左方向に移る。
Embodiment 5 FIG. FIG. 3 is for explaining a method of forming a TiN thin film in Embodiment 5 of the present invention.
It is a figure which shows the discharge power dependence of iN film-forming. In the figure, the mixing ratio of N 2 : Ar is constant. As described in Example 1, the sputter erosion rate of the target is proportional to the discharge power. Therefore, the hysteresis of the film forming speed shifts to the right as shown by the solid line in the figure when the discharge power is large, and shifts to the left as shown by the broken line in the figure when the discharge power is small.

【0039】そこで、実施例5においては、ターゲット
表面を窒化し得る最大の投入パワー(図中で示す)よ
り小さい値の所定の投入パワー(図中で示す)を、実
験等によって予め設定しておき、第1の工程で図中破線
で示すように、この所定の投入パワーでターゲット表面
を窒化させ、その後第2の工程で、この所定の投入パワ
ーより大きな値で、且つ上記最大の投入パワーより小さ
い値の所望の投入パワー(図中で示す)で基板上に成
膜を行う。
Therefore, in Example 5, a predetermined input power (shown in the figure) smaller than the maximum input power (shown in the figure) capable of nitriding the target surface was set in advance by experiments or the like. In the first step, as shown by the broken line in the figure, the target surface is nitrided with this predetermined input power, and then in the second step, a value larger than the predetermined input power and the maximum input power described above. A film is formed on the substrate with a desired input power (shown in the figure) having a smaller value.

【0040】すなわち、このようにすれば、上記実施例
1と同様にTiN薄膜の形成を維持しつつスパッタ時の
圧力を低くすることができるので、図5に示すようにガ
スによるTi粒子の回り込みを防止することができ、付
着力の小さな堆積物が少なくなり異物の発生を抑制する
ことが可能であることは勿論のこと、ターゲット表面を
窒化する所定の投入パワーを予め設定するようにしてい
るので、第1の工程における投入パワーの制御が容易と
なり、作業時間の短縮を図ることができる。
That is, in this way, the pressure during sputtering can be lowered while maintaining the formation of the TiN thin film as in the case of the first embodiment, so that the Ti particles wrap around by the gas as shown in FIG. It is possible to prevent the occurrence of foreign matter and to suppress the generation of foreign matter by reducing the amount of deposits having a small adhesive force. In addition, a predetermined input power for nitriding the target surface is set in advance. Therefore, the control of the input power in the first step becomes easy and the working time can be shortened.

【0041】実施例6.又、上記実施例5では、所定の
投入パワーを実験等で求めて予め設定しておく場合につ
いて説明したが、投入パワーを漸次増加させて、Ti成
膜領域からTiN成膜領域に切り替わり得る最大の投入
パワーより小さいある値の投入パワーを、所定の投入パ
ワーと決めても良く、この発明の趣旨を逸脱するもので
はない。
Example 6. Further, in the above-mentioned fifth embodiment, the case has been described in which the predetermined input power is obtained and set in advance through experiments or the like. However, the input power is gradually increased so that the Ti film formation region can be switched to the TiN film formation region at the maximum. A given input power smaller than the input power may be determined as the predetermined input power without departing from the gist of the present invention.

【0042】実施例7.図4はこの発明の実施例7にお
けるTiN薄膜の形成方法を説明するためのもので、T
iN成膜のN2ガス依存性を示す図である。図におい
て、放電パワーは一定としてある。実施例1でも述べた
ように、ターゲットの窒化速度はターゲットに衝突する
窒素ガスの個数、すなわち窒素分圧に比例する。よって
成膜速度のヒステリシスは、窒素分圧すなわちArガス
に対するN2ガスの混合比が高いと図中破線で示すよう
に左方向に移り、逆にN2ガスの混合比が低いと図中実
線で示すように右方向に移る。
Embodiment 7 FIG. FIG. 4 is for explaining a method of forming a TiN thin film in Example 7 of the present invention.
iN is a diagram showing an N 2 gas dependency of film formation. In the figure, the discharge power is constant. As described in Example 1, the nitriding speed of the target is proportional to the number of nitrogen gases colliding with the target, that is, the nitrogen partial pressure. Therefore, the hysteresis of the film formation speed shifts to the left as shown by the broken line in the figure when the nitrogen partial pressure, that is, the mixing ratio of N 2 gas to Ar gas is high, and conversely when the mixing ratio of N 2 gas is low, the solid line in the drawing shows. Move to the right as shown in.

【0043】そこで、実施例5においては、放電ガスの
Arに対するN2の混合比を、ターゲット表面を窒化し
得る最小の混合比(図中で示す)より高い所定の混合
比(図中で示す)を、実験等によって求めて予め設定
しておき、第1の工程で図中破線で示すように、この所
定の混合比でターゲット表面を窒化させ、その後第2の
工程で、この所定の混合比より低く、且つ第1の工程で
形成されたターゲット表面の窒化層を維持し得る範囲内
の、所望の混合比(図中で示す)で基板上に成膜す
る。
Therefore, in the fifth embodiment, the mixing ratio of N 2 to Ar in the discharge gas is higher than a predetermined mixing ratio (shown in the drawing) which is higher than the minimum mixing ratio (shown in the drawing) capable of nitriding the target surface. ) Is preset by being obtained by experiments, etc., and the target surface is nitrided at this predetermined mixing ratio in the first step as shown by the broken line in the figure, and then in the second step this predetermined mixing is performed. The film is formed on the substrate at a desired mixing ratio (shown in the figure) that is lower than the ratio and within the range in which the nitride layer on the target surface formed in the first step can be maintained.

【0044】すなわち、このようにすれば、上記実施例
1と同様にTiN薄膜の形成を維持しつつスパッタ時の
圧力を低くすることができるので、図5に示すようにガ
スによるTi粒子の回り込みを防止することができ、付
着力の小さな堆積物が少なくなり異物の発生を抑制する
ことが可能であることは勿論のこと、ターゲット表面を
窒化するN2の所定の混合比を予め設定するようにして
いるので、第1の工程における混合比の制御が容易とな
り、作業時間の短縮を図ることができる。
That is, in this way, the pressure at the time of sputtering can be lowered while maintaining the formation of the TiN thin film as in the case of Example 1, so that the Ti particles wrap around by the gas as shown in FIG. It is possible to prevent the occurrence of foreign matter and suppress the generation of foreign matter by reducing the amount of deposits having a small adhesive force. In addition, it is necessary to preset a predetermined mixing ratio of N 2 that nitrides the target surface. Therefore, it becomes easy to control the mixing ratio in the first step, and the working time can be shortened.

【0045】実施例8.又、上記実施例7では、N2
所定の混合比を実験等で求めて予め設定しておく場合に
ついて説明したが、N2の混合比を漸次低下させて、T
i成膜領域からTiN成膜領域に切り替わり得る最小の
混合比より高いある比率の混合比を、所定の混合比と決
めても良く、この発明の趣旨を逸脱するものではない。
Example 8. Further, in the above-mentioned Example 7, the case where the predetermined mixing ratio of N 2 was obtained by experiments or the like and set in advance was explained, but the mixing ratio of N 2 is gradually decreased to
A certain mixing ratio higher than the minimum mixing ratio that can switch from the i film forming region to the TiN film forming region may be determined as the predetermined mixture ratio without departing from the gist of the present invention.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1によ
れば、放電ガスとしてArおよびN2、ターゲットとし
てTiをそれぞれ用い基板上にTiN薄膜を形成するT
iN薄膜の形成方法において、ターゲット表面を所定の
速度で窒化する第1の工程と、第1の工程における窒化
速度より遅く且つ第1の工程で形成されたターゲット表
面の窒化層を維持し得る範囲内の所望の窒化速度で基板
上に成膜を行う第2の工程とを包含するようにしたの
で、異物の発生を抑制して、製品の信頼性の向上を図る
ことが可能なTiN薄膜の形成方法を提供することがで
きる。
As described above, according to claim 1 of the present invention, T and T forming a TiN thin film on a substrate using Ar and N 2 as discharge gases and Ti as a target, respectively.
In the method of forming an iN thin film, a first step of nitriding a target surface at a predetermined rate, and a range that is slower than the nitriding rate in the first step and can maintain a nitride layer on the target surface formed in the first step Since the second step of forming a film on the substrate at a desired nitriding speed is included, it is possible to suppress the generation of foreign matter and improve the reliability of the TiN thin film. A forming method can be provided.

【0047】又、この発明の請求項2によれば、放電ガ
スとしてArおよびN2、ターゲットとしてTiをそれ
ぞれ用い基板上にTiN薄膜を形成するTiN薄膜の形
成方法において、放電ガスの所定のガス流量より大きい
ガス流量でターゲットの表面を窒化させる第1の工程
と、所定のガス流量より小さく且つ第1の工程で形成さ
れたターゲット表面の窒化層を維持し得る範囲内の所望
のガス流量で基板上に成膜を行う第2の工程とを包含す
るようにしたので、異物の発生を抑制して、製品の信頼
性の向上を図ることが可能なTiN薄膜の形成方法を提
供することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the method of forming a TiN thin film on a substrate using Ar and N 2 as a discharge gas and Ti as a target, respectively, a predetermined discharge gas is used. A first step of nitriding the surface of the target with a gas flow rate higher than the flow rate, and a desired gas flow rate lower than a predetermined gas flow rate and within a range capable of maintaining the nitrided layer on the target surface formed in the first step. Since the second step of forming a film on the substrate is included, it is possible to provide a method for forming a TiN thin film capable of suppressing the generation of foreign matter and improving the reliability of the product. it can.

【0048】又、この発明の請求項3によれば、請求項
2において、所定のガス流量を予め設定しておくように
したので、異物の発生を抑制して、製品の信頼性の向上
を図ることが可能であることは勿論のこと、作業時間の
短縮を図ることが可能なTiN薄膜の形成方法を提供す
ることができる。
Further, according to claim 3 of the present invention, in claim 2, the predetermined gas flow rate is set in advance, so that the generation of foreign matter is suppressed and the reliability of the product is improved. It is of course possible to provide a method for forming a TiN thin film capable of shortening the working time, as well as being able to achieve the above.

【0049】又、この発明の請求項4によれば、請求項
2において、排気ポンプ側のゲートバルブの開度調節に
よりガス流量を制御するようにしたので、異物の発生を
抑制して、製品の信頼性の向上を図ることが可能である
ことは勿論のこと、作業時間の短縮を図ることが可能な
TiN薄膜の形成方法を提供することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, in the second aspect, the gas flow rate is controlled by adjusting the opening degree of the gate valve on the exhaust pump side. It is of course possible to provide a method for forming a TiN thin film, which can shorten the working time, as well as improving the reliability.

【0050】又、この発明の請求項5によれば、放電ガ
スとしてArおよびN2、ターゲットとしてTiをそれ
ぞれ用い基板上にTiN薄膜を形成するTiN薄膜の形
成方法において、ターゲットの表面を窒化し得る最大の
投入パワーより小さい所定の投入パワーでターゲットの
表面を窒化させる第1の工程と、所定の投入パワーより
大きく且つ最大の投入パワーより小さい所望の投入パワ
ーで基板上に成膜を行う第2の工程とを包含するように
したので、異物の発生を抑制して、製品の信頼性の向上
を図ることが可能なTiN薄膜の形成方法を提供するこ
とができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method of forming a TiN thin film, wherein a TiN thin film is formed on a substrate using Ar and N 2 as a discharge gas and Ti as a target, respectively, the surface of the target is nitrided. A first step of nitriding the surface of the target with a predetermined input power smaller than the maximum input power obtained, and a step of forming a film on the substrate with a desired input power larger than the predetermined input power and smaller than the maximum input power Since the second step is included, it is possible to provide a method for forming a TiN thin film capable of suppressing the generation of foreign matter and improving the reliability of the product.

【0051】又、この発明の請求項6によれば、請求項
5において、所定の投入パワーの値を予め設定しておく
ようにしているので、異物の発生を抑制して、製品の信
頼性の向上を図ることが可能であることは勿論のこと、
作業時間の短縮を図ることが可能なTiN薄膜の形成方
法を提供することができる。
Further, according to claim 6 of the present invention, in claim 5, the predetermined input power value is set in advance, so that the generation of foreign matter is suppressed and the reliability of the product is improved. It goes without saying that it is possible to improve
It is possible to provide a method for forming a TiN thin film that can reduce the working time.

【0052】又、この発明の請求項7によれば、放電ガ
スとしてArおよびN2、ターゲットとしてTiをそれ
ぞれ用い基板上にTiN薄膜を形成するTiN薄膜の形
成方法において、放電ガスのArに対するN2の混合比
をターゲットの表面を窒化し得る最小の混合比より高い
所定の混合比でターゲットの表面を窒化させる第1の工
程と、所定の混合比より低く且つ第1の工程で形成され
たターゲット表面の窒化層を維持し得る範囲内の所望の
混合比で基板上に成膜を行う第2の工程とを包含するよ
うにしたので、異物の発生を抑制して、製品の信頼性の
向上を図ることが可能なTiN薄膜の形成方法を提供す
ることができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method of forming a TiN thin film on a substrate using Ar and N 2 as a discharge gas and Ti as a target, respectively, in a discharge gas containing N and Ar. The mixing ratio of 2 is higher than the minimum mixing ratio capable of nitriding the surface of the target, and the first step of nitriding the surface of the target with a predetermined mixing ratio, and the mixing ratio lower than the predetermined mixing ratio and formed in the first step Since the second step of forming a film on the substrate with a desired mixing ratio within a range capable of maintaining the nitrided layer on the target surface is included, the generation of foreign matter is suppressed and the reliability of the product is improved. It is possible to provide a method for forming a TiN thin film that can be improved.

【0053】又、この発明の請求項8によれば、請求項
7において、所定の混合比の値を予め設定しておくよう
にしたので、異物の発生を抑制して、製品の信頼性の向
上を図ることが可能であることは勿論のこと、作業時間
の短縮を図ることが可能なTiN薄膜の形成方法を提供
することができる。
Further, according to claim 8 of the present invention, the value of the predetermined mixing ratio is set in advance in claim 7, so that the generation of foreign matter is suppressed and the reliability of the product is improved. It is of course possible to provide a method for forming a TiN thin film, which can shorten the working time, not to mention the improvement.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 N2ガスをArガスに混合して放電ガスとす
る反応性スパッタリングにおいて、Ti、TiN薄膜の
形成状態を放電ガスのガス流量Qをパラメータとして実
験により求めた状態図である。
FIG. 1 is a state diagram obtained by an experiment in which a Ti and TiN thin film is formed in a reactive sputtering process in which N 2 gas is mixed with Ar gas to form a discharge gas, using a gas flow rate Q of the discharge gas as a parameter.

【図2】 この発明の実施例2におけるTiN薄膜の形
成方法を説明するためのTiN成膜のガス流量依存性を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a gas flow rate dependency of TiN film formation for explaining a method of forming a TiN thin film in Example 2 of the present invention.

【図3】 この発明の実施例3におけるTiN薄膜の形
成方法を説明するためのTiN成膜の放電パワー依存性
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing discharge power dependence of TiN film formation for explaining a method of forming a TiN thin film in Example 3 of the present invention.

【図4】 この発明の実施例7におけるTiN薄膜の形
成方法を説明するためのTiN成膜のN2ガス依存性を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing N 2 gas dependence of TiN film formation for explaining a method for forming a TiN thin film in Example 7 of the present invention.

【図5】 この発明におけるTiN薄膜の形成方法でス
パッタリングした場合のTi原子の散乱状態を示す模式
図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a scattered state of Ti atoms when sputtering is performed by the method for forming a TiN thin film according to the present invention.

【図6】 従来のスパッタリング装置の構成を示す概略
図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional sputtering apparatus.

【図7】 放電ガスのガス流量と成膜速度との関係を示
す特性曲線図である。
FIG. 7 is a characteristic curve diagram showing a relationship between a gas flow rate of discharge gas and a film formation rate.

【図8】 従来のスパッタリング装置でスパッタリング
した場合のTi原子の散乱状態を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a scattering state of Ti atoms when sputtering is performed by a conventional sputtering device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の電極、2 電源、3 ターゲット、4 第2
の電極、5 基板、6 シャッタ、7 シールド板、8
容器、9 ガス導入管、10 排気管。
1 1st electrode, 2 power supply, 3 target, 4 2nd
Electrodes, 5 substrates, 6 shutters, 7 shield plates, 8
Container, 9 gas introduction pipe, 10 exhaust pipe.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放電ガスとしてArおよびN2、ターゲ
ットとしてTiをそれぞれ用い基板上にTiN薄膜を形
成するTiN薄膜の形成方法において、ターゲット表面
を所定の速度で窒化する第1の工程と、上記第1の工程
における窒化速度より遅く且つ上記第1の工程で形成さ
れたターゲット表面の窒化層を維持し得る範囲内の所望
の窒化速度で上記基板上に成膜を行う第2の工程とを包
含することを特徴とするTiN薄膜の形成方法。
1. A method of forming a TiN thin film on a substrate using Ar and N 2 as a discharge gas and Ti as a target, respectively, in the method of forming a TiN thin film, the first step of nitriding the target surface at a predetermined rate, A second step of forming a film on the substrate at a desired nitriding rate that is slower than the nitriding rate in the first step and within a range that can maintain the nitride layer on the target surface formed in the first step. A method for forming a TiN thin film, comprising:
【請求項2】 放電ガスとしてArおよびN2、ターゲ
ットとしてTiをそれぞれ用い基板上にTiN薄膜を形
成するTiN薄膜の形成方法において、上記放電ガスの
所定のガス流量より大きいガス流量で上記ターゲットの
表面を窒化させる第1の工程と、上記所定のガス流量よ
り小さく且つ上記第1の工程で形成されたターゲット表
面の窒化層を維持し得る範囲内の所望のガス流量で上記
基板上に成膜を行う第2の工程とを包含することを特徴
とするTiN薄膜の形成方法。
2. A TiN thin film forming method for forming a TiN thin film on a substrate using Ar and N 2 as a discharge gas and Ti as a target, respectively, wherein a target gas flow rate of the target gas is higher than a predetermined gas flow rate of the discharge gas. First step of nitriding the surface and film formation on the substrate at a desired gas flow rate lower than the predetermined gas flow rate and within a range capable of maintaining the nitrided layer on the target surface formed in the first step And a second step of performing the step of forming a TiN thin film.
【請求項3】 所定のガス流量の値は予め設定されてい
ることを特徴とする請求項2記載のTiN薄膜の形成方
法。
3. The method for forming a TiN thin film according to claim 2, wherein the value of the predetermined gas flow rate is preset.
【請求項4】 排気ポンプ側のゲートバルブの開度調節
によりガス流量を制御するようにしたことを特徴とする
請求項2記載のTiN薄膜の形成方法。
4. The method for forming a TiN thin film according to claim 2, wherein the gas flow rate is controlled by adjusting the opening degree of the gate valve on the exhaust pump side.
【請求項5】 放電ガスとしてArおよびN2、ターゲ
ットとしてTiをそれぞれ用い基板上にTiN薄膜を形
成するTiN薄膜の形成方法において、上記ターゲット
の表面を窒化し得る最大の投入パワーより小さい所定の
投入パワーで上記ターゲットの表面を窒化させる第1の
工程と、上記所定の投入パワーより大きく且つ上記最大
の投入パワーより小さい所望の投入パワーで上記基板上
に成膜を行う第2の工程とを包含することを特徴とする
TiN薄膜の形成方法。
5. A TiN thin film forming method for forming a TiN thin film on a substrate using Ar and N 2 as a discharge gas and Ti as a target, respectively, wherein a predetermined power smaller than a maximum input power capable of nitriding the surface of the target is used. A first step of nitriding the surface of the target with an input power, and a second step of forming a film on the substrate with a desired input power that is larger than the predetermined input power and smaller than the maximum input power. A method for forming a TiN thin film, comprising:
【請求項6】 所定の投入パワーの値は予め設定されて
いることを特徴とする請求項5記載のTiN薄膜の形成
方法。
6. The method for forming a TiN thin film according to claim 5, wherein the value of the predetermined input power is preset.
【請求項7】 放電ガスとしてArおよびN2、ターゲ
ットとしてTiをそれぞれ用い基板上にTiN薄膜を形
成するTiN薄膜の形成方法において、上記放電ガスの
Arに対するN2の混合比を上記ターゲットの表面を窒
化し得る最小の混合比より高い所定の混合比で上記ター
ゲットの表面を窒化させる第1の工程と、上記所定の混
合比より低く且つ上記第1の工程で形成されたターゲッ
ト表面の窒化層を維持し得る範囲内の所望の混合比で上
記基板上に成膜を行う第2の工程とを包含することを特
徴とするTiN薄膜の形成方法。
7. A method of forming a TiN thin film for forming a TiN thin film on a substrate using Ar and N 2 as a discharge gas and Ti as a target, respectively, wherein the mixing ratio of N 2 to Ar of the discharge gas is set to the surface of the target. A first step of nitriding the surface of the target at a predetermined mixing ratio higher than the minimum mixing ratio capable of nitriding Al, and a nitriding layer on the target surface formed in the first step at a lower mixing ratio than the predetermined mixing ratio. And a second step of forming a film on the substrate at a desired mixing ratio within a range capable of maintaining the above condition.
【請求項8】 所定の混合比の値は予め設定されている
ことを特徴とする請求項7記載のTiN薄膜の形成方
法。
8. The method for forming a TiN thin film according to claim 7, wherein the value of the predetermined mixing ratio is set in advance.
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