JPH08188877A - Formation of titanium nitride film and device therefor - Google Patents
Formation of titanium nitride film and device thereforInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造の
際、主にバリア膜として用いられるTiN膜の成膜方
法、並びに薄膜の成膜及びエッチングに用いられるプラ
ズマ処理装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a TiN film forming method mainly used as a barrier film in manufacturing a semiconductor device, and a plasma processing apparatus used for forming and etching a thin film.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の微細化、高集積化に伴い、
コンタクトホールやバイア(Via)ホールには拡散防
止膜(以下バリア膜と呼ぶ)が用いられるようになって
いる。2. Description of the Related Art With the miniaturization and high integration of semiconductor devices,
A diffusion prevention film (hereinafter referred to as a barrier film) is used for the contact hole and the via hole.
【0003】このバリア膜とは、コンタクトホールやバ
イアホール内に形成されるW(タングステン)、Al
(アルミニウム)のプラグ(電極)が下地層と反応した
り、下地層に拡散することを防止するためのものであ
る。TiN膜は導電性膜で化学的に安定であるのでバリ
ア膜として用いられる。The barrier film is W (tungsten) or Al formed in a contact hole or a via hole.
The purpose is to prevent the (aluminum) plug (electrode) from reacting with the underlayer or diffusing into the underlayer. Since the TiN film is a conductive film and is chemically stable, it is used as a barrier film.
【0004】このTiN膜の成膜には電子サイクロトロ
ン共鳴(ECR)を利用するECRプラズマCVD法が
用いられる。これは、ECRプラズマがプラズマ流の指
向性に優れ、高アスペクト比のホールの底部にも段差被
覆性良く成膜できるためである。The ECR plasma CVD method utilizing electron cyclotron resonance (ECR) is used for forming this TiN film. This is because the ECR plasma has excellent directivity of the plasma flow and can form a film with good step coverage even on the bottom of a hole having a high aspect ratio.
【0005】図4は従来のECRプラズマCVD装置の
模式的縦断面図である。このECRプラズマCVD装置
は、主に装置本体とECR磁場発生手段とマイクロ波導
入手段とから構成される。装置本体はプラズマ生成室4
と反応室10とからなる。ECR磁場発生手段として、
プラズマ生成室4の周囲にECR磁場発生コイル9を備
えている。このECR磁場発生コイル9には直流電源
(図示しない)が接続されている。マイクロ波導入手段
として、マイクロ波発振器(図示しない)から発振され
たマイクロ波をプラズマ生成室4に導入する導波管1等
とを備えている。FIG. 4 is a schematic vertical sectional view of a conventional ECR plasma CVD apparatus. This ECR plasma CVD apparatus is mainly composed of an apparatus main body, an ECR magnetic field generating means, and a microwave introducing means. The device body is a plasma generation chamber 4
And a reaction chamber 10. As ECR magnetic field generation means,
An ECR magnetic field generating coil 9 is provided around the plasma generating chamber 4. A DC power source (not shown) is connected to the ECR magnetic field generating coil 9. The microwave introduction means includes a waveguide 1 for introducing microwaves oscillated from a microwave oscillator (not shown) into the plasma generation chamber 4.
【0006】プラズマ生成室4は略円筒状に形成されて
いる。このプラズマ生成室4の上部壁中央にはマイクロ
波導入口4aが開口され、石英製のマイクロ波導入窓3
で真空封止されている。このマイクロ波導入口4aは導
波管1に接続されている。このマイクロ波導入窓3に近
接して、高周波発振器(図示しない)が接続された電極
2が設けられている。これは、TiN膜等の導電膜形成
時、マイクロ波導入窓3のプラズマ生成室側の面に導電
膜が形成されマイクロ波がここで遮断されることを防止
するためのものである。すなわち、プラズマ生成時にマ
イクロ波導入窓3に高周波を印加することにより、この
導電膜をスパッタするものである。また、プラズマ生成
室4の上部壁には、第1のガス導入管5が接続されてい
る。プラズマ生成室7の壁には冷却水経路6が設けられ
ている。The plasma generating chamber 4 is formed in a substantially cylindrical shape. A microwave introduction port 4a is opened in the center of the upper wall of the plasma generation chamber 4, and the microwave introduction window 3 made of quartz is used.
It is vacuum sealed with. The microwave introduction port 4a is connected to the waveguide 1. An electrode 2 to which a high-frequency oscillator (not shown) is connected is provided near the microwave introduction window 3. This is for preventing the microwave from being blocked here by forming a conductive film on the surface of the microwave introduction window 3 on the side of the plasma generation chamber when forming a conductive film such as a TiN film. That is, this conductive film is sputtered by applying a high frequency to the microwave introduction window 3 during plasma generation. A first gas introduction pipe 5 is connected to the upper wall of the plasma generation chamber 4. A cooling water passage 6 is provided on the wall of the plasma generation chamber 7.
【0007】反応室10はこのプラズマ生成室4よりも
大口径であって、プラズマ生成室4の下方に設けられて
いる。この反応室10とプラズマ生成室4とは、仕切板
8によって仕切られており、この仕切板8に開口された
プラズマ引出口8aを介して連通している。反応室10
内には、このプラズマ引出口8aに臨ませてウエハ31
等の試料が載置される試料台14が設けられている。試
料台14はウエハ31を所定の高温に維持すべくヒータ
(図示しない)を内部に備えている。また、反応室10
の側壁には第2のガス導入管11が接続され、反応室1
0の底部には排気系(図示しない)につながる排気管1
2が接続されている。The reaction chamber 10 has a larger diameter than the plasma generation chamber 4 and is provided below the plasma generation chamber 4. The reaction chamber 10 and the plasma generation chamber 4 are partitioned by a partition plate 8 and communicate with each other through a plasma outlet 8a opened in the partition plate 8. Reaction chamber 10
The inside of the wafer 31 faces the plasma outlet 8a.
A sample table 14 on which a sample such as the above is placed is provided. The sample stage 14 is internally provided with a heater (not shown) for maintaining the wafer 31 at a predetermined high temperature. Also, the reaction chamber 10
A second gas introduction pipe 11 is connected to the side wall of the reaction chamber 1
Exhaust pipe 1 connected to an exhaust system (not shown) at the bottom of 0
2 is connected.
【0008】試料台14の下部には、プラズマ生成室4
で生成したプラズマを効率良くウエハ31に照射すべ
く、プラズマ流制御用磁場発生コイル21が設けられて
いる。A plasma generation chamber 4 is provided below the sample table 14.
A magnetic field generating coil 21 for controlling a plasma flow is provided in order to efficiently irradiate the wafer 31 with the plasma generated in (3).
【0009】このプラズマ流制御用磁場発生コイル21
は、直流電源にそれぞれ接続された外側コイル21a、
内側コイル21b及び純鉄製のヨーク21c、21d、
21eから構成されている。This plasma flow control magnetic field generating coil 21
Is an outer coil 21a connected to a DC power source,
The inner coil 21b and the pure iron yokes 21c and 21d,
21e.
【0010】次に、このECRプラズマCVD装置を用
いてTiN膜を成膜する方法について説明する。Next, a method of forming a TiN film by using this ECR plasma CVD apparatus will be described.
【0011】プラズマ生成室4及び反応室10内を所定
の圧力まで排気する。第1のガス導入管5からN2 、H
2 及びArガスをプラズマ生成室4内に供給し、第2の
ガス導入管11からTiCl4 を反応室10内に供給し
所定の圧力とする。ECR磁場発生コイル9に直流電流
を通流してECRに必要な磁場をプラズマ生成室内に形
成する。ECRに必要な磁場とは、マイクロ波の周波数
が2.45GHzの場合は875Gauss である。導波管
1及びマイクロ波導入窓3を介して、プラズマ生成室4
内にマイクロ波を導入してプラズマを生成させる。この
際、電極2に高周波を印加して、マイクロ波導入窓3へ
のTiN膜の付着を防止する。The plasma generation chamber 4 and the reaction chamber 10 are exhausted to a predetermined pressure. N 2 , H from the first gas introduction pipe 5
2 and Ar gas are supplied into the plasma generation chamber 4, and TiCl 4 is supplied into the reaction chamber 10 from the second gas introduction pipe 11 to a predetermined pressure. A direct current is passed through the ECR magnetic field generating coil 9 to form a magnetic field required for ECR in the plasma generation chamber. The magnetic field required for ECR is 875 Gauss when the microwave frequency is 2.45 GHz. Plasma generation chamber 4 through waveguide 1 and microwave introduction window 3
Microwave is introduced into the inside to generate plasma. At this time, a high frequency is applied to the electrode 2 to prevent the TiN film from adhering to the microwave introduction window 3.
【0012】生成したプラズマは、プラズマ引出口8a
より反応室10内の導入され、試料台14上に載置され
ているウエハ31上に照射される。ウエハ31は予め所
定温度に加熱されており、このウエハ31上にTiN膜
が成膜される。この際、プラズマ流制御用磁場発生コイ
ル21により、プラズマ流はウエハ31上に効率良く照
射される。このプラズマ流制御用磁場発生コイル21に
よるプラズマ流の制御は以下のように行われる。外側コ
イル21aにECR磁場発生コイル9と同じ方向に直流
電流を流し、ミラー磁場を形成し、内側コイル21bに
ECR磁場発生コイル9とは逆の方向に直流電流を流
し、カスプ磁場を形成する。これにより、プラズマ流の
中心部分をカスプ磁場により広げ、プラズマ流の外側部
分をミラー磁場により閉じこめ、プラズマ流を均一化し
てウエハ31上に照射する。The generated plasma is the plasma outlet 8a.
Further, the wafer 31 introduced into the reaction chamber 10 and placed on the sample table 14 is irradiated with the wafer 31. The wafer 31 is heated to a predetermined temperature in advance, and a TiN film is formed on this wafer 31. At this time, the plasma flow is efficiently irradiated onto the wafer 31 by the plasma flow control magnetic field generating coil 21. The control of the plasma flow by the magnetic field generating coil 21 for controlling the plasma flow is performed as follows. A DC current is applied to the outer coil 21a in the same direction as the ECR magnetic field generating coil 9 to form a mirror magnetic field, and a DC current is applied to the inner coil 21b in the opposite direction to the ECR magnetic field generating coil 9 to form a cusp magnetic field. As a result, the central portion of the plasma flow is widened by the cusp magnetic field, and the outer portion of the plasma flow is confined by the mirror magnetic field, and the plasma flow is uniformized and irradiated onto the wafer 31.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のECRプラズマ装置を用いたTiN膜の成膜方法にお
いては、ウエハの周縁でのTiN膜の膜中のCl(塩
素)含有量が大きいという問題があった。TiN膜の膜
中のCl含有量が大きいと、この部分の抵抗が増加する
問題およびTiN膜と接するAl電極が腐食される問題
が生じる。However, in the TiN film forming method using the above-described conventional ECR plasma device, the content of Cl (chlorine) in the TiN film at the periphery of the wafer is high. There was a problem. If the content of Cl in the TiN film is large, there arises a problem that the resistance of this portion increases and a problem that the Al electrode in contact with the TiN film is corroded.
【0014】本発明は上記の問題を解決すべく行われた
ものであり、その目的はウエハの中心、周縁に関わらず
Cl含有量が小さいTiN膜の成膜方法及び装置を提供
することを目的としている。The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a method and apparatus for forming a TiN film having a small Cl content regardless of the center and the periphery of the wafer. I am trying.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のTiN膜の成膜方法は、電子サイクロトロン
共鳴を利用してTiCl4 とH2 とN2 とを含むガスの
プラズマを生成し、磁場を利用して生成したプラズマを
試料台上に載置された試料に照射して、試料上にTiN
膜を成膜するTiN膜の成膜方法において、試料載置面
に垂直方向の磁場の試料載置面での半径方向の分布が載
置された試料の外側で最大値を有し、かつこの最大値が
載置された試料の周縁部の値に比べ140Gauss 以上大
きいことを特徴とする。In order to achieve the above object, a TiN film forming method of the present invention utilizes electron cyclotron resonance to generate a plasma of a gas containing TiCl 4 , H 2 and N 2. Then, the sample placed on the sample table is irradiated with the plasma generated by using the magnetic field, and TiN is deposited on the sample.
In a TiN film forming method for forming a film, a radial distribution of a magnetic field perpendicular to the sample mounting surface on the sample mounting surface has a maximum value outside the mounted sample, and It is characterized in that the maximum value is 140 Gauss or more larger than the value of the peripheral portion of the mounted sample.
【0016】また、そのTiN膜の成膜方法に用いられ
るプラズマ処理装置は、図1に示すように、プラズマ生
成室4と、プラズマ生成室4に連通し、その内部に試料
台14が配設された反応室10と、プラズマ生成室4ま
たは反応室10にガスを導入する手段と、プラズマ生成
室4にマイクロ波を導入する手段と、プラズマ室の周囲
に配設されたECR磁場発生コイル9と、試料台14の
下方に配設されたプラズマ流制御用磁場発生コイル21
と、試料台の外周部近傍に配設されたヨークリング22
とを備えることを特徴とする。Further, as shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus used in the TiN film forming method is in communication with the plasma generation chamber 4 and the plasma generation chamber 4, and the sample table 14 is provided therein. The reaction chamber 10, the plasma generation chamber 4 or a means for introducing a gas into the reaction chamber 10, a means for introducing a microwave into the plasma generation chamber 4, and an ECR magnetic field generation coil 9 arranged around the plasma chamber. And a magnetic field generating coil 21 for controlling the plasma flow arranged below the sample table 14.
And a yoke ring 22 arranged near the outer periphery of the sample table.
And characterized in that:
【0017】なお、ヨークリング22とは、純鉄等の磁
性体で作製されたものであり、試料台14での磁場分布
を変化させるためのものである。The yoke ring 22 is made of a magnetic material such as pure iron, and serves to change the magnetic field distribution on the sample table 14.
【0018】[0018]
【作用】TiCl4 は以下の反応式に従い、H(水素)
によってプラズマ中で還元され、試料上にTiN膜を成
膜する。The function of TiCl 4 is H (hydrogen) according to the following reaction formula.
Is reduced in plasma by the method to form a TiN film on the sample.
【0019】 2TiCl4 +N2 +4H2 =2TiN+8HCl しかし、Hが十分に存在しなければ、TiCl4 の還元
は十分に行われず、試料上に成膜されたTiN膜中にC
lが含まれることになる。2TiCl 4 + N 2 + 4H 2 = 2TiN + 8HCl However, if H is not sufficiently present, TiCl 4 is not sufficiently reduced, and C is contained in the TiN film formed on the sample.
l will be included.
【0020】TiCl4 、N2 、H2 、Arガスのプラ
ズマ中では、反応に重要な役割を持つHが他のガス分子
に比べ軽い原子である。そのため、従来の磁場分布にお
いては中心に比べ周辺のHイオンの割合が小さくなり、
その結果周縁部でのTiN膜中のCl含有量が増加して
いた。In the plasma of TiCl 4 , N 2 , H 2 and Ar gas, H, which has an important role in the reaction, is an atom lighter than other gas molecules. Therefore, in the conventional magnetic field distribution, the ratio of H ions in the periphery is smaller than that in the center,
As a result, the Cl content in the TiN film at the peripheral portion was increased.
【0021】そこで、試料載置面に垂直方向の磁場のウ
エハ載置面での半径方向の分布を載置された試料より外
側で最大値を有し、かつこの最大値が載置された試料の
周縁部の値に比べ140Gauss 以上大きくなる磁場分布
とする。これにより、プラズマの閉じこめ効果を従来に
比べて十分に高めて、試料周縁部へもHを十分に供給さ
せて、試料周縁部のTiN膜中のCl含有量を低減させ
ることができる。Therefore, the sample in which the distribution of the magnetic field in the direction perpendicular to the sample mounting surface in the radial direction on the wafer mounting surface has a maximum value outside the mounted sample, and this maximum value is mounted The magnetic field distribution is 140 Gauss or more larger than the value of the peripheral portion of. As a result, the effect of confining the plasma can be sufficiently enhanced as compared with the conventional case, H can be sufficiently supplied to the peripheral portion of the sample, and the Cl content in the TiN film at the peripheral portion of the sample can be reduced.
【0022】また、さらにこの磁場分布によりプラズマ
の閉じこめ効果を従来に比べて高めたので、ホール底部
への段差被覆性も向上できる。Further, since the effect of confining the plasma is enhanced by this magnetic field distribution as compared with the conventional case, the step coverage on the bottom of the hole can be improved.
【0023】また、試料台の外周部近傍にヨークリング
を設ける構造とすることにより、試料台全体の構成を大
きく変えることなく、プラズマ閉じこめ効果を容易に高
めることができる。Further, by providing the yoke ring in the vicinity of the outer periphery of the sample table, the plasma confinement effect can be easily enhanced without significantly changing the overall structure of the sample table.
【0024】この試料台の外周部近傍にヨークリングを
設ける構造は、プラズマ流制御の効果を容易に高めるこ
とができるので、エッチング装置にも適用できる。The structure in which the yoke ring is provided in the vicinity of the outer peripheral portion of the sample table can easily enhance the effect of controlling the plasma flow, and thus can be applied to the etching apparatus.
【0025】また、このヨークリングは必ずしも環状で
一体のものである必要はなく、複数のヨークを試料台の
外周部近傍に試料台を取り囲むように配置するものであ
っても良い。The yoke ring does not necessarily have to be annular and integrated, and a plurality of yokes may be arranged in the vicinity of the outer periphery of the sample stage so as to surround the sample stage.
【0026】[0026]
【実施例】以下、本発明に係るTiNの成膜方法の実施
例を説明する。EXAMPLES Examples of the TiN film forming method according to the present invention will be described below.
【0027】図1は本発明に係るTiNの成膜方法に用
いたECRプラズマCVD装置の一実施例を示す模式的
断面図である。試料台14の外周部にヨークリング22
が設けられている。このヨークリング22は純鉄をリン
グ状に加工し、表面にNi−Cr合金をコーティングし
たものである。その他の部分は[従来技術]の欄で説明
した図4の従来のECRプラズマCVD装置と同じであ
るので、説明を省略する。なお、マイクロ波の周波数は
2.45GHzである。FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of the ECR plasma CVD apparatus used in the TiN film forming method according to the present invention. A yoke ring 22 is provided on the outer periphery of the sample table 14.
Is provided. The yoke ring 22 is made by processing pure iron into a ring shape and coating the surface with a Ni—Cr alloy. The other parts are the same as those of the conventional ECR plasma CVD apparatus shown in FIG. The frequency of the microwave is 2.45 GHz.
【0028】上記本発明の装置(ヨークリングの有るも
の)と図4に示す従来の装置(ヨークリングのないも
の)に対して、磁場分布の測定を行った。ECR磁場発
生用コイル9の電流は25Aとし、プラズマ流制御用コ
イル21のコイル電流は次の2条件とした。Magnetic field distributions were measured for the apparatus of the present invention (having a yoke ring) and the conventional apparatus shown in FIG. 4 (having no yoke ring). The current of the ECR magnetic field generation coil 9 was set to 25 A, and the coil current of the plasma flow control coil 21 was set to the following two conditions.
【0029】条件1:外側コイル21a(15A)、内
側コイル21b( 0A) 条件2:外側コイル21a( 3A)、内側コイル21
b(−5A) なお、コイル電流の+(プラス)はECR磁場発生用コ
イル9の電流と同じ方向の電流の場合を、コイル電流の
−(マイナス)はECR磁場発生用コイル9の電流と逆
の方向の電流の場合である。Condition 1: Outer coil 21a (15A), Inner coil 21b (0A) Condition 2: Outer coil 21a (3A), Inner coil 21
b (−5 A) In addition, + (plus) of the coil current is a current in the same direction as the current of the ECR magnetic field generating coil 9, and − (minus) of the coil current is the reverse of the current of the ECR magnetic field generating coil 9. This is the case for the current in the direction of.
【0030】図2に、本発明の装置と従来の装置の試料
載置面上の半径方向の磁場分布の測定結果を示す。本発
明の装置の測定結果を本発明例、従来の装置の測定結果
を従来例として示している。横軸は試料載置面中心から
の距離(mm)であり、縦軸は試料載置面に垂直方向の
磁場強度(Gauss )である。試料として8インチウエハ
を想定し、ウエハ周縁部の位置を試料載置面中心から9
0mmの位置で評価した。FIG. 2 shows the measurement results of the magnetic field distribution in the radial direction on the sample mounting surface of the apparatus of the present invention and the conventional apparatus. The measurement result of the device of the present invention is shown as an example of the present invention and the measurement result of the conventional device is shown as a conventional example. The horizontal axis represents the distance (mm) from the center of the sample mounting surface, and the vertical axis represents the magnetic field strength (Gauss) in the direction perpendicular to the sample mounting surface. Assuming an 8-inch wafer as a sample, the position of the peripheral edge of the wafer is set to 9
Evaluation was made at a position of 0 mm.
【0031】条件1の場合について説明する。従来例で
はウエハ周縁部(90mm)で320Gauss 、磁場の最
大値が350Gauss (130mm)であった。一方、本
発明例ではウエハ周縁部(90mm)で300Gauss 、
磁場の最大値が630Gauss(150mm)であった。
すなわち、従来例では磁場強度の差が30Gauss であっ
たのに対し、本発明例では330Gauss と大きくなって
いる。条件2の場合について説明する。従来例ではウエ
ハ周縁部(90mm)で90Gauss 、磁場の最大値が1
30Gauss (140mm)であった。一方、本発明例で
はウエハ周縁部(90mm)で80Gauss 、磁場の最大
値が220Gauss (150mm)であった。すなわち、
条件2の場合でも、従来例では磁場強度の差が40Gaus
s であったのに対し、本発明例では140Gauss と大き
くなっている。ヨークリング22を用いることにより、
ウエハ外側の磁場の最大値を高め、ウエハ周縁部との間
に140Gauss 以上の磁場障壁を形成することができ
た。The case of condition 1 will be described. In the conventional example, the wafer peripheral portion (90 mm) has 320 Gauss, and the maximum value of the magnetic field is 350 Gauss (130 mm). On the other hand, in the example of the present invention, 300 Gauss at the wafer peripheral portion (90 mm),
The maximum value of the magnetic field was 630 Gauss (150 mm).
That is, the difference in magnetic field strength was 30 Gauss in the conventional example, while it was as large as 330 Gauss in the example of the present invention. The case of condition 2 will be described. In the conventional example, the wafer peripheral edge (90 mm) is 90 Gauss, and the maximum value of the magnetic field is 1.
It was 30 Gauss (140 mm). On the other hand, in the example of the present invention, the peripheral portion of the wafer (90 mm) was 80 Gauss, and the maximum value of the magnetic field was 220 Gauss (150 mm). That is,
Even in the case of condition 2, the difference in magnetic field strength is 40 Gaus in the conventional example.
However, in the example of the present invention, it is as large as 140 Gauss. By using the yoke ring 22,
It was possible to increase the maximum value of the magnetic field outside the wafer and form a magnetic field barrier of 140 Gauss or more between it and the peripheral portion of the wafer.
【0032】本発明の装置(ヨークリングの有るもの)
と従来の装置(ヨークリングのないもの)に対して、上
記の条件1、条件2の磁場分布のもとで、TiN膜を成
膜し、ウエハ中心から90mmの位置でのClの含有量
を評価した。Clの含有量の評価にはSIMS(2次イ
オン質量分析法)を用いた。また、同様にして、SEM
(走査型電子顕微鏡)を用いて、段差被覆性を評価し
た。この評価はウエハ中心、中心から60mmの位置お
よび中心から90mmの位置の3点で評価した。Device of the present invention (with yoke ring)
With respect to the conventional device (without the yoke ring), a TiN film was formed under the magnetic field distributions of the conditions 1 and 2 described above, and the content of Cl at the position 90 mm from the center of the wafer was adjusted. evaluated. SIMS (secondary ion mass spectrometry) was used for evaluation of the content of Cl. Similarly, SEM
Using a (scanning electron microscope), the step coverage was evaluated. This evaluation was performed at three points: the center of the wafer, a position 60 mm from the center, and a position 90 mm from the center.
【0033】この評価を行ったTiN膜の成膜条件を表
1に示す。なお、直径が0.75μm近傍で深さが0.
95μm近傍のコンタクトホールを有する8インチウエ
ハ上に成膜を行った。Table 1 shows the film forming conditions of the TiN film evaluated in this way. The diameter is 0.75 μm and the depth is 0.
The film was formed on an 8-inch wafer having a contact hole near 95 μm.
【0034】Clの含有量の測定結果を表2に示す。こ
こでは、本発明の装置の測定結果を本発明例、従来の装
置の測定結果を従来例として示している。ヨークコイル
22を用い磁場分布を改善することにより、条件1の場
合、Clの含有量を2.0atm %から1.4atm %へ、
条件2の場合、Clの含有量を2.0atm %から1.5
atm %へ低減できていることがわかる。Table 2 shows the measurement results of the Cl content. Here, the measurement result of the device of the present invention is shown as an example of the present invention, and the measurement result of the conventional device is shown as a conventional example. By improving the magnetic field distribution using the yoke coil 22, in the case of the condition 1, the content of Cl is changed from 2.0 atm% to 1.4 atm%.
In the case of condition 2, the content of Cl is 2.0 atm% to 1.5.
It can be seen that it has been reduced to atm%.
【0035】コンタクトホール部近傍へのTiN膜の成
膜状況の結果を表3(a)〜(d)に示す。表3(a)
は本発明の装置(条件1)、表3(b)は従来の装置
(条件1)、表3(c)は本発明の装置(条件2)、表
3(d)は従来の装置(条件2)の結果である。表中の
dはコンタクトホール直径、hはコンタクトホールの深
さであり、t1はコンタクトホール外部のTiNの膜
厚、t2はコンタクトホール底部のTiNの最小膜厚、
t3はコンタクトホール底部のTiNの最大膜厚であ
る。これらを模式的に図3に示す。Rは段差被覆率であ
り、t2/t1で評価した。θは底部傾きであり、ホー
ル底部の両端においてTiNの膜厚が最小値t2と最大
値t3をとる場合、tanθ=(t3−t2)/dを満
たす。ヨークコイル22を用い磁場分布を改善すること
により、中心から90mmの位置において、条件1の場
合、段差被覆率Rを0.31から0.51へ、底部傾き
θを2.0゜から1.5゜へ改善することができた。ま
た、条件2の場合、段差被覆率Rを0.31から0.4
4へ、底部傾きθを1.8゜から1.7゜へ改善するこ
とができた。Tables 3 (a) to 3 (d) show the results of the state of forming the TiN film in the vicinity of the contact hole. Table 3 (a)
Is the device of the present invention (condition 1), Table 3 (b) is the conventional device (condition 1), Table 3 (c) is the device of the present invention (condition 2), and Table 3 (d) is the conventional device (conditions). This is the result of 2). In the table, d is the diameter of the contact hole, h is the depth of the contact hole, t1 is the film thickness of TiN outside the contact hole, t2 is the minimum film thickness of TiN at the bottom of the contact hole,
t3 is the maximum film thickness of TiN at the bottom of the contact hole. These are shown schematically in FIG. R is the step coverage and was evaluated by t2 / t1. θ is the bottom slope, and tan θ = (t3−t2) / d is satisfied when the TiN film thickness has the minimum value t2 and the maximum value t3 at both ends of the hole bottom. By improving the magnetic field distribution using the yoke coil 22, the step coverage R is 0.31 to 0.51 and the bottom inclination θ is 2.0 ° to 1. I was able to improve to 5 °. In the case of condition 2, the step coverage R is 0.31 to 0.4.
4, it was possible to improve the bottom inclination θ from 1.8 ° to 1.7 °.
【0036】[0036]
【表1】 [Table 1]
【0037】[0037]
【表2】 [Table 2]
【0038】[0038]
【表3】 [Table 3]
【0039】[0039]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るTi
Nの成膜方法及び装置は、ウエハ上の磁場分布を改善す
ることにより、TiN膜中のCl含有量を低減すること
ができる。また、それに併せて、コンタクトホール底部
へ段差被覆性良く成膜することができる。As described in detail above, Ti according to the present invention
The N film forming method and apparatus can reduce the Cl content in the TiN film by improving the magnetic field distribution on the wafer. Along with that, it is possible to form a film on the bottom of the contact hole with good step coverage.
【図1】本発明の実施例のECRプラズマCVD装置を
示す模式的縦断面図である。FIG. 1 is a schematic vertical sectional view showing an ECR plasma CVD apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明例と従来例の試料載置面上の磁場分布の
測定結果の図である。FIG. 2 is a diagram showing measurement results of magnetic field distributions on sample mounting surfaces of an example of the present invention and a conventional example.
【図3】コンタクトホールへのTiN膜の成膜状況を特
徴づけるd、h、t1、t2、t3、θを説明する模式
図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating d, h, t1, t2, t3, and θ that characterize the film formation state of a TiN film in a contact hole.
【図4】従来のECRプラズマCVD装置を示す模式的
縦断面図である。FIG. 4 is a schematic vertical sectional view showing a conventional ECR plasma CVD apparatus.
1 導波管 2 電極 3 マイクロ波導入窓 4 プラズマ生成室 4a マイクロ波導入口 8a プラズマ引出口 9 ECR磁場発生コイル 10 反応室 14 試料台 21 プラズマ流制御用コイル 22 ヨークリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waveguide 2 Electrode 3 Microwave introduction window 4 Plasma generation chamber 4a Microwave introduction port 8a Plasma extraction port 9 ECR magnetic field generation coil 10 Reaction chamber 14 Sample stage 21 Plasma flow control coil 22 Yoke ring
Claims (2)
l4 とH2 とN2 とを含むガスのプラズマを生成し、磁
場を利用して生成したプラズマを試料台上に載置された
試料に照射して、試料上にTiN膜を成膜するTiN膜
の成膜方法において、試料載置面に垂直方向の磁場の試
料載置面での半径方向の分布が載置された試料より外側
で最大値を有し、かつこの最大値が載置された試料の周
縁部の値に比べ140Gauss 以上大きいことを特徴とす
るTiN膜の成膜方法。1. TiC utilizing electron cyclotron resonance
A plasma of a gas containing l 4 , H 2 and N 2 is generated, and the plasma generated by using a magnetic field is applied to a sample placed on a sample stage to form a TiN film on the sample. In the method of forming a TiN film, the radial distribution of the magnetic field in the direction perpendicular to the sample mounting surface has a maximum value outside the mounted sample, and this maximum value The method for forming a TiN film is characterized in that it is larger than the value of the peripheral portion of the prepared sample by 140 Gauss or more.
し、その内部に試料台が配設された反応室と、プラズマ
生成室または反応室にガスを導入する手段と、プラズマ
生成室にマイクロ波を導入する手段と、プラズマ室の周
囲に配設されたECR磁場発生コイルと、試料台の下方
に配設されたプラズマ流制御用磁場発生コイルと、試料
台の外周部近傍に配設されたヨークリングとを備えるこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。2. A plasma generation chamber, a reaction chamber in communication with the plasma generation chamber, in which a sample stage is arranged, a means for introducing gas into the plasma generation chamber or the reaction chamber, and a micro-chamber in the plasma generation chamber. A means for introducing a wave, an ECR magnetic field generation coil arranged around the plasma chamber, a plasma flow control magnetic field generation coil arranged below the sample stage, and a magnetic field generation coil disposed near the outer periphery of the sample stage. And a yoke ring.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7001474A JPH08188877A (en) | 1995-01-09 | 1995-01-09 | Formation of titanium nitride film and device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7001474A JPH08188877A (en) | 1995-01-09 | 1995-01-09 | Formation of titanium nitride film and device therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08188877A true JPH08188877A (en) | 1996-07-23 |
Family
ID=11502460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7001474A Pending JPH08188877A (en) | 1995-01-09 | 1995-01-09 | Formation of titanium nitride film and device therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08188877A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003524285A (en) * | 2000-02-24 | 2003-08-12 | シーシーアール ゲゼルシャフト ミト ベシュレンクテル ハフツング ベーシッヒツングステクノロジー | RF plasma source |
KR100722847B1 (en) * | 2005-11-30 | 2007-05-30 | 주식회사 아이피에스 | Method and apparatus for depositing thin film using magnetic field |
JP2017201055A (en) * | 2016-02-22 | 2017-11-09 | ウルトラテック インク | Quartz-caused contaminant reducing pe-ald method |
-
1995
- 1995-01-09 JP JP7001474A patent/JPH08188877A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003524285A (en) * | 2000-02-24 | 2003-08-12 | シーシーアール ゲゼルシャフト ミト ベシュレンクテル ハフツング ベーシッヒツングステクノロジー | RF plasma source |
JP5000061B2 (en) * | 2000-02-24 | 2012-08-15 | シーシーアール ゲゼルシャフト ミト ベシュレンクテル ハフツング ベーシッヒツングステクノロジー | RF plasma source |
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