KR20100015932A - Ti-film formation method - Google Patents

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Abstract

A Ti-film formation method includes: a step of placing a substrate to be treated and having an Si portion on a table; a step of heating the substrate to be treated; a step of setting a pressure in a chamber to a predetermined value; a step of introducing a treating gas containing TiClgas and a reduction gas; a step of forming a high-frequency field by high-frequency formation means so as to obtain the treating gas in a plasma state; and a step of causing a reaction by the Ticlgas and the reduction gas on the surface of the substrate to be treated. When the reaction is used to form the Ti-film on the Si portion of the substrate to be treated, the pressure in the chamber and the high-frequency power to be applied are controlled so as to suppress generation of TiSi at the Si portion of the substrate to be treated.

Description

Ｔｉ막의 성막 방법{TI-FILM FORMATION METHOD} Ti film formation method {TI-FILM FORMATION METHOD}

본 발명은 챔버 내에서 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여, 챔버 내의 탑재대 상에 탑재된 Si 함유 부분을 갖는 피 처리 기판의 Si 함유 부분에 Ti막을 성막(成膜)하는 Ti막의 성막 방법에 관한 것이다. The present invention supplies a processing gas containing a TiCl 4 gas and a reducing gas in a chamber to form a Ti film on a Si-containing portion of a substrate to be processed having a Si-containing portion mounted on a mounting table in the chamber. It relates to a film forming method of a Ti film.

반도체 디바이스의 제조에 있어서는, 최근의 고밀도화 및 고집적화의 요청에 대응하여 회로 구성을 다층 배선 구조로 하는 경향이 있고, 이 때문에 하층의 반도체 디바이스와 상층의 배선층의 접속부인 콘택트 홀이나, 상하의 배선층끼리의 접속부인 비아홀 등의 층간의 전기적 접속을 위한 매립 기술이 중요해지고 있다. In the manufacture of semiconductor devices, there is a tendency for the circuit configuration to have a multi-layered wiring structure in response to the recent demands for higher density and higher integration, and therefore for the purpose of contact holes, which are connection parts between lower semiconductor devices and upper wiring layers, and upper and lower wiring layers, The embedding technology for the electrical connection between layers, such as a via hole which is a connection part, becomes important.

이러한 콘택트 홀이나 비아홀의 매립에는 일반적으로 Al(알루미늄)이나 W(텅스텐) 또는 이들을 주체로 하는 합금이 사용되지만, 이러한 금속이나 합금과 하층의 Si 기판이나 poly-Si 층의 콘택트를 형성하기 위해서, 이들의 매립에 앞서서 Ti막을 형성하는 것에 의해 베이스의 Si와 반응시켜 콘택트 홀의 밑바닥의 Si 확산층 상에 TiSi2를 선택 성장시켜, 양호한 옴 저항을 얻고 있다(예컨대 일본 특허 공개 평5-67585호 공보). Al (aluminum), W (tungsten), or alloys mainly composed of these are used for the filling of such contact holes or via holes, but in order to form contacts of such metals or alloys and underlying Si substrates or poly-Si layers, By forming the Ti film prior to the filling, the Ti film is reacted with Si of the base to selectively grow TiSi 2 on the Si diffusion layer at the bottom of the contact hole, thereby obtaining a good ohmic resistance (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-67585). .

CVD-Ti막을 성막하는 경우에는 원료 가스로서 TiCl4 가스가 일반적으로 사용되고, 환원 가스로서 H2 가스 등이 사용되지만, 이 TiCl4 가스의 결합에너지는 꽤 높고, 열에너지 단독으로는 1,200℃ 정도의 고온이 아니면 분해되지 않기 때문에, 플라즈마 에너지를 병용하는 플라즈마 CVD에 의해서, 보통 프로세스 온도 650℃ 정도에서 성막을 실시하고 있다. 또한, 반응을 촉진하는 관점에서, 비교적 높은 압력 및 고주파 전력 파워를 채용하여 플라즈마를 형성하고 있다. In the case of forming a CVD-Ti film, TiCl 4 gas is generally used as a raw material gas, and H 2 gas or the like is used as a reducing gas. However, the bonding energy of the TiCl 4 gas is quite high, and the thermal energy alone is a high temperature of about 1,200 ° C. Otherwise, since it is not decomposed, film formation is usually performed at a process temperature of about 650 ° C. by plasma CVD using plasma energy in combination. In addition, from the viewpoint of promoting the reaction, relatively high pressure and high frequency power power are employed to form plasma.

그런데, 최근 게이트 전극의 폴리실리콘상의 메탈과의 콘택트 층으로서 Ti막이 사용되고 있어, 종래의 650℃ 부근의 성막 온도에서는 온도가 지나치게 높기 때문에, 550℃ 부근의 저온에서의 Ti막의 성막이 검토되고 있다. By the way, Ti film | membrane is used as a contact layer with the polysilicon metal of a gate electrode in recent years, and since the temperature is too high at the conventional film forming temperature of 650 degreeC, film-forming of the Ti film in low temperature vicinity of 550 degreeC is examined.

그러나, 550℃ 부근에서 성막을 실시하는 경우에는 피 처리 기판인 반도체 웨이퍼의 온도를 균일하게 해도, 웨이퍼면 내에서의 실리사이드화에 편차가 생겨버려 면내의 막질 균일성이 악화되게 된다. 또한, 플라즈마에 의해, 웨이퍼에 대한 차징 손상이나 챔버에 대한 이상방전 등의 플라즈마 손상이 발생해 버린다. However, in the case of forming the film at around 550 ° C, even if the temperature of the semiconductor wafer as the substrate to be processed is made uniform, variation in silicide in the wafer surface causes deterioration in film quality uniformity. In addition, the plasma causes plasma damage such as charging damage to the wafer and abnormal discharge to the chamber.

한편, 현행의 Ti막 성막에 있어서는, 플라즈마화의 용이성의 관점에서 먼저 Ar 가스 및 환원 가스인 H2 가스를 챔버 내에 도입하여 플라즈마화하고나서 TiCl4 가스를 도입하고 있지만, 뒤에서 TiCl4 가스를 도입함으로써 일시적으로 방전 상태가 변화하여 챔버 내에서 이상방전이 생기거나, 웨이퍼에의 플라즈마 손상이 생겨버린다. On the other hand, in the current Ti film formation, from the viewpoint of plasma formation, TiCl 4 gas is introduced after introduction of Ar gas and H 2 gas, which is a reducing gas, into a chamber and plasma formation, but TiCl 4 gas is introduced later. As a result, the discharge state changes temporarily, causing abnormal discharge in the chamber or plasma damage to the wafer.

(발명의 개시)(Initiation of invention)

본 발명의 목적은 피 처리 기판 면내에서의 실리사이드화를 균일하게 진행시킬 수 있는 Ti막의 성막 방법을 제공하는 것에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for forming a Ti film capable of uniformly advancing silicide in the surface of a substrate to be treated.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 피 처리 기판이나 챔버에 대한 플라즈마 손상이 생기기 어려운 Ti막의 성막 방법을 제공하는 것에 있다. Another object of the present invention is to provide a Ti film forming method in which plasma damage to a substrate or chamber to be processed is less likely to occur.

본 발명의 제 1 관점에 의하면, 피 처리 기판을 수용하는 챔버와, 챔버 내에서 피 처리 기판을 탑재하는 탑재대와, 탑재대 상의 기판을 가열하는 가열 수단과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 탑재대 상의 피 처리 기판의 상방의 공간에 고주파 전계를 형성하는 고주파 전계 형성 수단과, 상기 챔버 내를 배기하는 배기 수단을 갖는 성막 장치에 의해 Si 부분을 갖는 피 처리 기판의 Si 함유 부분에 Ti막을 형성하는 Ti막의 성막 방법으로서, 상기 탑재대에 Si 부분을 갖는 피 처리 기판을 배치하는 것과, 피 처리 기판을 가열하는 것과, 챔버 내를 소정의 압력으로 하는 것과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 도입하는 것과, 상기 고주파 전계 형성 수단에 의해 고주파 전계를 형성하는 것에 의해 상기 처리 가스를 플라즈마화하는 것과, 피 처리 기판의 표면에서 상기 TiCl4 가스 및 환원 가스에 의한 반응을 생기게 하는 것을 포함하고, 상기 반응에 의해 피 처리 기판의 Si 부분에 Ti막을 성막할 때에, 피 처리 기판의 Si 부분에서의 TiSi의 생성 반응이 억제되도록 챔버 내 압력 및 인가되는 고주파 전력의 파워를 제어하는 Ti막의 성막 방법이 제공된 다. According to the first aspect of the present invention, there is provided a chamber for receiving a substrate, a mounting table for mounting a substrate in the chamber, heating means for heating the substrate on the mounting table, a TiCl 4 gas and a reducing gas in the chamber. And a processing gas supply means for supplying a processing gas comprising: a high frequency electric field forming means for forming a high frequency electric field in a space above the substrate to be processed on the mounting table; and an exhausting means for exhausting the inside of the chamber. A method of forming a Ti film in which a Ti film is formed on a Si-containing portion of a substrate having a Si portion by placing a substrate to be processed having a Si portion on the mounting table, heating the substrate to be processed, and by that for a predetermined pressure, as for introducing a process gas including TiCl 4 gas and a reducing gas into the chamber, the high frequency electric field forming means, the high frequency By forming the system and includes causing a reaction with the TiCl 4 gas and the reducing gas in that, of the substrate surface for generating plasma of the processing gas, the Si portions of the substrate by the reaction Ti When forming a film, there is provided a method for forming a Ti film which controls the pressure in the chamber and the power of the applied high frequency power so that the reaction of generating TiSi in the Si portion of the substrate to be processed is suppressed.

이 경우에, 피 처리 기판의 온도 550℃ 근방에서, 프리커서로서 TiCl3이 주체가 되는 성막 반응이 생기도록 챔버 내 압력 및 인가되는 고주파 전력의 파워를 제어하는 것이 바람직하다. In this case, it is preferable to control the pressure in the chamber and the power of the applied high frequency electric power so that the film forming reaction mainly comprising TiCl 3 as a precursor occurs near the temperature of the substrate to be processed at 550 ° C.

본 발명의 제 2 관점에 의하면, 피 처리 기판을 수용하는 챔버와, 챔버 내에서 피 처리 기판을 탑재하는 탑재대와, 탑재대 상의 기판을 가열하는 가열 수단과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 탑재대 상의 피 처리 기판의 상방의 공간에 고주파 전계를 형성하는 고주파 전계 형성 수단과, 상기 챔버 내를 배기하는 배기 수단을 갖는 성막 장치에 의해, Si 부분을 갖는 피 처리 기판의 Si 부분에 Ti막을 형성하는 Ti막의 성막 방법으로서, 상기 탑재대에 Si 부분을 갖는 피 처리 기판을 배치하는 것과, 피 처리 기판을 가열하는 것과, 챔버 내 압력을 진공 흡인하는 것과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 도입하는 것과, 상기 고주파 전계 형성 수단에 의해 고주파 전계를 형성하여 상기 처리 가스를 플라즈마화하는 것과, 피 처리 기판의 표면에서 상기 TiCl4 가스 및 환원 가스에 의한 반응을 생기게 하는 것을 포함하고, 챔버 내 압력이 266 내지 1,333Pa인 범위, 고주파 전력 파워가 200 내지 1,000W인 범위 내에서, 챔버 내 압력을 x(Pa), 고주파 전력 파워를 y(W)로 했을 때에 (y-333)<160,400/(x-266)을 만족시키는 Ti막의 성막 방법이 제공된다. According to the second aspect of the present invention, there is provided a chamber for receiving a substrate, a mounting table for mounting a substrate in the chamber, heating means for heating the substrate on the mounting table, a TiCl 4 gas and a reducing gas in the chamber. And a processing gas supply means for supplying a processing gas comprising: a high frequency electric field forming means for forming a high frequency electric field in a space above the substrate to be processed on the mounting table; and an exhausting means for exhausting the inside of the chamber. The Ti film forming method of forming a Ti film on a Si portion of a substrate having a Si portion by forming a Ti film includes disposing a substrate having the Si portion on the mounting table, heating the substrate, and pressure in the chamber. a high frequency electric field by the vacuum suction as, that of introducing a process gas including TiCl 4 gas and a reducing gas into the chamber, the high frequency electric field forming means As a plasma of the processing gas on the sex, on the surface of the substrate which the TiCl 4 gas, and includes causing a reaction by the reducing gas, and the range is within the pressure chamber 266 to 1,333Pa, high frequency electric power of 200 Provided is a Ti film forming method that satisfies (y-333) < 160,400 / (x-266) when the chamber pressure is x (Pa) and the high frequency electric power is y (W) within a range from -1000 W. do.

본 발명의 제 3 관점에 의하면, 피 처리 기판을 수용하는 챔버와, 챔버 내에 서 피 처리 기판을 탑재하는 탑재대와, 탑재대 상의 기판을 가열하는 가열 수단과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 탑재대 상의 피 처리 기판의 상방의 공간에 고주파 전계를 형성하는 고주파 전계 형성 수단과, 상기 챔버 내를 배기하는 배기 수단을 갖는 성막 장치에 의해 Si 부분을 갖는 피 처리 기판의 Si 부분에 Ti막을 형성하는 Ti막의 성막 방법으로서, 상기 탑재대에 Si 함유 부분을 갖는 피 처리 기판을 배치하는 것과, 피 처리 기판을 가열하는 것과, 챔버 내 압력을 300 내지 800Pa의 범위로 하는 것과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 도입하는 것과, 상기 고주파 전계 형성 수단의 고주파 전력 파워 300 내지 600W로 고주파 전계를 형성하는 것에 의해 상기 처리 가스를 플라즈마화하는 것과, 피 처리 기판의 표면에서 상기 TiCl4 가스 및 환원 가스에 의한 반응을 생기게 하는 것을 포함하는 Ti막의 성막 방법이 제공된다. According to the third aspect of the present invention, there is provided a chamber for receiving a substrate, a mounting table for mounting a substrate in the chamber, heating means for heating the substrate on the mounting table, a TiCl 4 gas and a reducing gas in the chamber. And a processing gas supply means for supplying a processing gas comprising: a high frequency electric field forming means for forming a high frequency electric field in a space above the substrate to be processed on the mounting table; and an exhausting means for exhausting the inside of the chamber. A method of forming a Ti film in which a Ti film is formed on a Si portion of a substrate having a Si portion by forming a Ti film, comprising: arranging the substrate having the Si-containing portion on the mounting table, heating the substrate, and pressure in the chamber. to 300 to the high as those in a range of 800Pa, introducing a process gas including TiCl 4 gas and a reducing gas into the chamber, the high frequency electric field forming means As wave power power from 300 to 600W plasma of the processing gas by forming a high frequency electric field screen, the surface of the substrate a Ti film formation method which comprises causing a reaction with the TiCl 4 gas and the reducing gas, Is provided.

상기 제 1 내지 제 3 관점에서, 기판 온도가 300 내지 670℃의 범위로 할 수 있다. 특별히, 기판 온도가 500℃±20℃인 경우에 유효하다. From the said 1st thru | or 3rd viewpoint, substrate temperature can be in the range of 300-670 degreeC. In particular, it is effective when the substrate temperature is 500 ° C ± 20 ° C.

본 발명의 제 4 관점에 의하면, 피 처리 기판을 수용하는 챔버와, 챔버 내에서 피 처리 기판을 탑재하는 탑재대와, 탑재대 상의 기판을 가열하는 가열 수단과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 탑재대 상의 피 처리 기판의 상방의 공간에 고주파 전계를 형성하는 고주파 전계 형성 수단과, 상기 챔버 내를 배기하는 배기 수단을 갖는 성막 장 치에 의해, Si 부분을 갖는 피 처리 기판의 Si 부분에 Ti막을 형성하는 Ti막의 성막 방법으로서, According to the fourth aspect of the present invention, there is provided a chamber for receiving a substrate, a mounting table for mounting a substrate in the chamber, heating means for heating the substrate on the mounting table, a TiCl 4 gas and a reducing gas in the chamber. A film forming apparatus having a processing gas supply means for supplying a processing gas including a gas, a high frequency electric field forming means for forming a high frequency electric field in a space above the substrate on the mounting table, and an exhaust means for exhausting the inside of the chamber; As a film forming method of a Ti film which forms a Ti film on the Si portion of the substrate to be processed having a Si portion,

상기 탑재대에 Si 부분을 갖는 피 처리 기판을 배치하는 것과, 피 처리 기판을 가열하는 것과, 챔버 내를 소정의 압력으로 하는 것과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스 및 불활성 가스를 포함하는 처리 가스를 도입하는 것과, 상기 고주파 전계 형성 수단에 의해 고주파 전계를 형성하는 것에 의해 상기 처리 가스를 플라즈마화하는 것과, 피 처리 기판의 표면에서 상기 TiCl4 가스 및 환원 가스에 의한 반응을 생기게 하는 것을 포함하고, TiCl4 가스 및 환원 가스 및 불활성 가스를 상기 챔버 내에 도입한 후에, 고주파 전계를 형성하여 플라즈마를 생성하는 Ti막의 성막 방법이 제공된다. Arranging the substrate to be processed having the Si portion in the mounting table, heating the substrate to be treated, setting the pressure in the chamber to a predetermined pressure, and processing gas containing TiCl 4 gas and a reducing gas and an inert gas in the chamber. Introducing plasma, plasma forming the processing gas by forming a high frequency electric field by the high frequency electric field forming means, and generating a reaction by the TiCl 4 gas and the reducing gas on the surface of the substrate to be processed; After introducing the TiCl 4 gas and the reducing gas and the inert gas into the chamber, there is provided a method for forming a Ti film in which a high frequency electric field is formed to generate a plasma.

상기 본 발명의 제 4 관점에서, 챔버 내 압력이 266 내지 1,333Pa인 범위, 고주파 전력 파워가 200 내지 1,000W인 범위 내에서, 챔버 내 압력을 x(Pa), 고주파 전력 파워를 y(W)로 했을 때에 (y-333)<160,400/(x-266)을 만족시키는 것이 바람직하다. In the fourth aspect of the present invention, the pressure in the chamber is x (Pa) and the high frequency power is y (W) within the range in which the pressure in the chamber is 266-1333 Pa and the high-frequency power is 200-1,000 W. It is preferable to satisfy (y-333) < 160,400 / (x-266).

또한, 챔버 내 압력이 300 내지 800Pa인 범위, 고주파 전력 파워가 300 내지 600W인 범위인 것이 특히 바람직하다. Moreover, it is especially preferable that it is the range whose pressure in a chamber is 300-800 Pa, and the range whose high frequency electric power power is 300-600W.

상기 제 4 관점에서 기판 온도가 300 내지 670℃인 범위로 할 수 있다. 특히, 기판 온도가 620 내지 650℃인 경우에 유효하다. It can be set as the range whose board | substrate temperature is 300-670 degreeC from a said 4th viewpoint. In particular, it is effective when substrate temperature is 620-650 degreeC.

상기 제 1 내지 제 4 관점에서, 피 처리 기판은 Si 부분 외에 SiO2 부분을 가지고, Si 부분과 SiO2 부분의 양쪽에 Ti막을 성막하도록 할 수 있다. From the above first to fourth aspects, the substrate to be treated may have a SiO 2 portion in addition to the Si portion, and a Ti film may be formed on both the Si portion and the SiO 2 portion.

상기 제 1 내지 제 4 관점에서, 피 처리 기판의 Si 부분에 Ti막이 형성되는 것에 의해 그 계면이 실리사이드화되는 것이 바람직하다. It is preferable that the interface silicides by forming a Ti film in the Si part of a to-be-processed substrate from the said 1st-4th viewpoint.

본 발명의 제 5 관점에 의하면, 컴퓨터 상에서 동작하고 성막 장치를 제어하는 프로그램이 기억된 기억 매체로서, 상기 제어 프로그램은 실행 시에, 피 처리 기판을 수용하는 챔버와, 챔버 내에서 피 처리 기판을 탑재하는 탑재대와, 탑재대 상의 기판을 가열하는 가열 수단과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 탑재대 상의 피 처리 기판의 상방의 공간에 고주파 전계를 형성하는 고주파 전계 형성 수단과, 상기 챔버 내를 배기하는 배기 수단을 갖는 성막 장치에 의해, Si 부분을 갖는 피 처리 기판의 Si 함유 부분에 Ti막을 형성하는 Ti막의 성막 방법이고, 상기 탑재대에 Si 부분을 갖는 피 처리 기판을 배치하는 것과, 피 처리 기판을 가열하는 것과, 챔버 내를 소정의 압력으로 하는 것과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 도입하는 것과, 상기 고주파 전계 형성 수단에 의해 고주파 전계를 형성하는 것에 의해 상기처리 가스를 플라즈마화하는 것과, 피 처리 기판의 표면에서 상기 TiCl4 가스 및 환원 가스에 의한 반응을 생기게 하는 것을 포함하며, 상기 반응에 의해 피 처리 기판의 Si 부분에 Ti막을 성막할 때에, 피 처리 기판의 Si 부분에서의 TiSi의 생성 반응이 억제되도록 챔버 내 압력 및 인가되는 고주파 전력의 파워를 제어하는 Ti막의 성막 방법이 실시되도록, 컴퓨터로 상기 성막 장치를 제어시키 는 기억 매체가 제공된다. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a storage medium in which a program operating on a computer and controlling a film forming apparatus is stored, wherein the control program, when executed, includes a chamber for receiving a substrate to be processed and a substrate to be processed within the chamber. A mounting table to be mounted, heating means for heating a substrate on the mounting table, processing gas supply means for supplying a processing gas containing a TiCl 4 gas and a reducing gas into the chamber, and a space above the substrate to be processed on the mounting table; A film forming method of a Ti film, in which a Ti film is formed on an Si-containing portion of a substrate having a Si portion by a film forming apparatus having a high frequency electric field forming means for forming a high frequency electric field in the chamber and an exhaust means for evacuating the chamber. Arranging the substrate to be processed having the Si portion on the mounting table, heating the substrate to be treated, bringing the inside of the chamber to a predetermined pressure, and Introducing a processing gas containing a TiCl 4 gas and a reducing gas into the plasma; plasmaizing the processing gas by forming a high frequency electric field by the high frequency electric field forming means; and forming the TiCl 4 gas on the surface of the substrate to be treated. And generating a reaction by a reducing gas, wherein when the Ti film is formed on the Si portion of the substrate to be processed by the reaction, the pressure and application in the chamber are suppressed so that the reaction of formation of TiSi in the Si portion of the substrate is suppressed. A storage medium for controlling the film forming apparatus by a computer is provided so that the film forming method of Ti film for controlling the power of the high frequency electric power to be performed is implemented.

현행의 Ti막 성막에 있어서는 반응을 촉진하는 관점에서 챔버 내 압력을 667Pa 정도, 고주파 전력 파워를 800W 정도로 비교적 높게 설정하여 성막 처리를 하고 있지만, 이러한 조건으로 성막하는 경우, 피 처리 기판의 온도 550℃ 부근에서 실리사이드화의 편차가 생긴다. 본 발명자들이 그 원인을 조사한 결과, 이 온도 부근에서, Si 상에서 반응에 의해 생성되는 상이 Ti로부터 TiSi로 전이하여 실리사이드화의 편차가 생기기 쉬운 것이 밝혀졌다. 그리고, TiSi는 고온에서 생성되는 TiSi2나 저온에서의 Ti보다 저항이 높고, 성막 거동도 다르기 때문에, Ti로부터 TiSi로의 전이점 부근에서는 막 두께나 막질의 편차가 생기게 되는 것이다.In the current Ti film formation, the film formation process is performed with a relatively high pressure in the chamber of about 667 Pa and a high frequency power of about 800 W from the viewpoint of promoting the reaction. However, when the film is formed under such conditions, the temperature of the substrate to be treated is 550 ° C. There is a deviation of silicideization in the vicinity. As a result of investigating the cause, the inventors found that near this temperature, the phase generated by the reaction of the Si phase transitions from Ti to TiSi, causing susceptibility to silicide formation. Further, since TiSi has higher resistance than TiSi 2 produced at high temperature and Ti at low temperature, and the film forming behavior is different, there is a variation in film thickness and film quality near the transition point from Ti to TiSi.

그래서, 본 발명자들이 550℃ 부근이더라도 이러한 편차가 생기기 어려운 조건을 검토한 결과, 챔버 내 압력 및 인가되는 고주파 전력의 파워를 제어함으로써 TiSi를 생성하기 어렵게 하여, Ti와 TiSi의 전이점을 실질적으로 소멸시킬 수 있고, 그로 인해 상술한 바와 같은 550℃ 부근에서의 편차를 회피하는 것이 가능하다는 것이 발견되었다. 전형적으로는, 챔버 내 압력 및 인가되는 고주파 전력의 파워를 저하시키는 것에 의해 Ti와 TiSi의 전이점을 실질적으로 소멸시킬 수 있고, 550℃ 부근에서의 막 두께나 막질의 편차를 회피할 수 있음과 동시에, 파워 저하에 동반하여 플라즈마 손상을 저감할 수 있다. Therefore, the present inventors have examined conditions under which such deviations are unlikely to occur even at around 550 ° C. As a result, it is difficult to generate TiSi by controlling the pressure in the chamber and the power of the applied high frequency power, thereby substantially eliminating the transition point between Ti and TiSi. It has been found that it is possible to avoid the deviation in the vicinity of 550 ° C as described above. Typically, by lowering the pressure in the chamber and the power of the applied high frequency power, the transition point of Ti and TiSi can be substantially eliminated, and variations in film thickness and film quality around 550 ° C can be avoided. At the same time, plasma damage can be reduced in conjunction with power reduction.

또한, 먼저 TiCl4 가스를 챔버 내로 도입하고 나서 고주파 전계를 형성함으로써 이상방전의 발생을 억제할 수 있고, 플라즈마 손상을 저감할 수 있다. 이 때 문에, 압력 및 고주파 전력 파워를 저하시키는 것에 더하여, 추가로 플라즈마의 생성에 앞서 TiCl4 가스를 도입하도록 함으로써, 저온에서부터 고온까지 플라즈마 손상이 생기지 않고, 또한 안정성 및 균일성이 높은 Ti막 성막을 실시할 수 있다. Furthermore, by first introducing TiCl 4 gas into the chamber and then forming a high frequency electric field, occurrence of abnormal discharge can be suppressed and plasma damage can be reduced. For this reason, in addition to lowering the pressure and the high frequency power power, by introducing TiCl 4 gas in advance of plasma generation, the Ti film does not cause plasma damage from low temperature to high temperature and has high stability and uniformity. Film formation can be performed.

도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 Ti막의 성막 방법의 실시에 이용하는 Ti막 성막 장치의 일례를 나타내는 개략 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a Ti film deposition apparatus used for implementing a Ti film deposition method according to one embodiment of the present invention.

도 2는 고주파 전력 파워 800W, 챔버 내 압력 667Pa에서 Si 상과 SiO2상에 Ti막을 퇴적했을 때에 있어서 각 막상에서의 저항치 및 그 편차의 온도 변화 및 각 온도에서 실리콘상에 생성되는 상을 나타내는 도면이다. Fig. 2 is a diagram showing a phase change of the resistance value and variation in each film phase and a phase formed in the silicon phase at each temperature when a Ti film is deposited on a Si phase and a SiO 2 at a high frequency power power of 800 W and a chamber pressure of 667 Pa. to be.

도 3은 고주파 전력 파워 800W, 챔버 내 압력 667Pa에서 Si 상과 SiO2상에 Ti막을 퇴적했을 때에 있어서 각 막상에서의 막 두께 및 그 편차의 온도 변화를 나타내는 도면이다. FIG. 3 is a diagram showing a change in film thickness and variation in temperature on each film when Ti films are deposited on a Si phase and a SiO 2 at a high frequency power power of 800 W and a chamber pressure of 667 Pa. FIG.

도 4A는 프리커서가 TiCl3인 경우의 성막 초기 실리사이드화의 추정 메커니즘을 모식적으로 나타내는 도면이다. Figure 4A is a view showing a film forming mechanism of the initial estimate silicidation when the precursor is TiCl 3. Fig.

도 4B는 프리커서가 TiCl3인 경우의 성막 후기 실리사이드화의 추정 메커니즘을 모식적에 나타내는 도면이다. Figure 4B is a schematic view showing a film forming enemy reviews suicided estimation mechanism in the case where the precursor is TiCl 3.

도 4C는 프리커서가 TiCl3인 경우의 성막 시간과 막 두께와의 관계를 나타내 는 도면이다. 4C is a diagram showing the relationship between the film formation time and the film thickness when the precursor is TiCl 3 .

도 5A는 프리커서가 TiCl2인 경우의 성막 초기 실리사이드화의 추정　메커니즘을 모식적으로 나타내는 도면이다. 5A is a view showing a film forming mechanism of the initial estimate silicidation when the precursor is TiCl 2. Fig.

도 5B는 프리커서가 TiCl2인 경우의 성막 후기 실리사이드화의 추정　메커니즘을 모식적으로 나타내는 도면이다. 5B is a view showing a mechanism for estimating the deposition reviews silicidation in the case where the precursor is TiCl 2. Fig.

도 5C는 프리커서가 TiCl2인 경우의 성막 시간과 막 두께와의 관계를 나타내는 도면이다. 5C is a diagram showing a relationship between the film formation time and the film thickness when the precursor is TiCl 2 .

도 6은 횡축에 챔버 내 압력을 취하고, 종축에 고주파 전력 파워를 취한 좌표에 있어서, 550℃에서의 TiCl3을 프리커서로 하는 반응을 주체로 하는 영역과 TiCl2를 프리커서로 하는 반응을 주체로 하는 영역의 경계를 나타내는 도면이다. Figure 6 is according to take the pressure in the chamber on a horizontal axis, taking the high frequency electric power on the vertical axis coordinates, subject the reaction to the region and TiCl 2 of the reaction for the TiCl 3 in 550 ℃ a precursor as the main component to the precursor It is a figure which shows the boundary of the area | region made into.

도 7은 고주파 전력 파워 500W, 챔버 내 압력 500Pa에서 Si 상과 SiO2 상에 Ti막을 퇴적했을 때에 있어서 각 막상에서의 저항치 및 그 편차의 온도 변화 및 각 온도에서 실리콘상에 생성되는 상을 나타내는 도면이다. FIG. 7 is a diagram showing a phase change in the resistance value and variation in each film phase and a phase formed in the silicon phase at each temperature when a Ti film is deposited on a Si phase and a SiO 2 at a high frequency power power of 500 W and a chamber pressure of 500 Pa. FIG. to be.

도 8은 고주파 전력 파워 500W, 챔버 내 압력 500Pa에서 Si 상과 SiO2 상에 Ti막을 퇴적했을 때에 있어서 각 막상에서의 막 두께 및 그 편차의 온도 변화를 나타내는 도면이다. FIG. 8 is a diagram showing the change in film thickness and the temperature variation of the Ti film on the Si film and the SiO 2 layer at the high frequency power power 500 W and the chamber pressure 500 Pa. FIG.

도 9는 횡축에 챔버 내 압력을 취하고, 종축에 고주파 전력 파워를 취한 웨이퍼 온도 550℃에서의 좌표에 있어서 막 두께의 선택비(Si 상의 막 두께/SiO2 상의 막 두께)의 등고선을 나타내는 도면이다. Fig. 9 is a diagram showing the contour line of the selectivity of the film thickness (film thickness on Si / film thickness on SiO 2 ) in the coordinates at the wafer temperature of 550 ° C. in which the pressure in the chamber is taken on the horizontal axis and high frequency power is applied on the vertical axis. .

도 10은 횡축에 챔버 내 압력을 취하고, 종축에 고주파 전력 파워를 취한 웨이퍼 온도 550℃에서의 좌표에 있어서 평균 막 두께의 등고선을 나타내는 도면이다. It is a figure which shows the contour of average film thickness in the coordinate at the wafer temperature of 550 degreeC which took the pressure in a chamber on the horizontal axis, and the high frequency electric power on the vertical axis.

도 11은 횡축에 챔버 내 압력을 취하고, 종축에 고주파 전력 파워를 취한 웨이퍼 온도 550℃에서의 좌표에 있어서 저항치 편차의 등고선을 나타내는 도면이다. It is a figure which shows the contour of resistance value deviation in the coordinate at the wafer temperature of 550 degreeC which took the pressure in a chamber on the horizontal axis, and the high frequency electric power on the vertical axis.

도 12는 횡축에 챔버 내 압력을 취하고, 종축에 고주파 전력 파워를 취한 웨이퍼 온도 550℃에서의 좌표에 있어서 저항치의 평균치의 등고선을 나타내는 도면이다. It is a figure which shows the contour line of the average value of a resistance value in the coordinate at the wafer temperature of 550 degreeC which took the pressure in a chamber on the horizontal axis, and the high frequency electric power on the vertical axis.

도 13A는 Ti막을 퇴적할 때의 플라즈마 형성 타이밍의 바람직한 예를 나타내는 도면이다. 13A is a diagram showing a preferable example of the plasma formation timing when the Ti film is deposited.

도 13B는 Ti막을 퇴적할 때의 플라즈마 형성 타이밍의 바람직한 예를 나타내는 도면이다. 13B is a diagram showing a preferable example of the plasma formation timing when the Ti film is deposited.

도 14는 종래의 800W, 667Pa의 조건에서 프리플라즈마를 행한 경우, 같은 조건에서 프리TiCl4를 행한 경우, 500W, 500Pa의 조건에서 프리TiCl4를 행한 경우에 있어서 온도에 의한 선택비의 변화를 나타내는 도면이다. 14 is a case where the pre-plasma under the conditions of a conventional 800W, 667Pa, when subjected to free TiCl 4 under the same conditions, showing a change in the selection of the temperature ratio in the case where the free TiCl 4 under the condition of 500W, 500Pa Drawing.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)(The best mode for carrying out the invention)

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described concretely with reference to an accompanying drawing.

도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 Ti막의 성막 방법의 실시에 이용하는 Ti막 성막 장치의 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다. 이 Ti막 성막 장치(100)는 평행 평판 전극에 고주파 전계를 형성하는 것에 의해 플라즈마를 형성하면서 CVD 성막을 행하는 플라즈마 CVD 성막 장치로 구성된다. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a Ti film deposition apparatus used for implementing a Ti film deposition method according to one embodiment of the present invention. This Ti film forming apparatus 100 is constituted by a plasma CVD film forming apparatus which performs CVD film formation while forming plasma by forming a high frequency electric field on a parallel plate electrode.

이 Ti막 성막 장치(100)는 대략 원통상의 챔버(1)를 갖고 있다. 챔버(1)의 내부에는 피 처리 기판인 웨이퍼(W)를 수평으로 지지하기 위한 AlN으로 구성된 서셉터(Susceptor; 2)가 그 중앙 하부에 설치된 원통상의 지지부재(3)에 의해 지지된 상태로 배치되어 있다. 서셉터(2)의 외연부에는 웨이퍼(W)를 가이드하기 위한 가이드 링(4)이 설치되어 있다. 또한, 서셉터(2)에는 몰리브덴 등의 고융점 금속으로 구성된 히터(5)가 설치되어 있고, 이 히터(5)는 히터 전원(6)으로부터 급전되는 것에 의해 피 처리 기판인 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열한다. 서셉터(2)의 표면 근방에는 평행 평판 전극의 하부 전극으로서 기능하는 전극(8)이 매설되어 있고, 이 전극(8)은 접지되어 있다. This Ti film forming apparatus 100 has a substantially cylindrical chamber 1. In the chamber 1, a susceptor 2 composed of AlN for horizontally supporting the wafer W, which is a substrate to be processed, is supported by a cylindrical support member 3 provided below the center thereof. It is arranged. At the outer edge of the susceptor 2, a guide ring 4 for guiding the wafer W is provided. In addition, the susceptor 2 is provided with a heater 5 made of a high melting point metal such as molybdenum, and the heater 5 is powered from the heater power supply 6 to thereby receive the wafer W as a substrate to be processed. Heat to predetermined temperature. In the vicinity of the surface of the susceptor 2, an electrode 8 that functions as a lower electrode of the parallel plate electrode is embedded, and the electrode 8 is grounded.

챔버(1)의 천벽(1a)에는 절연 부재(9)를 통해서 평행 평판 전극의 상부 전극으로서도 기능하는 샤워 헤드(10)가 설치되어 있다. 이 샤워 헤드(10)는 상단 블록체(10a), 중단 블록체(10b), 하단 블록체(10c)로 구성되어 있고, 대략 원반상을 하고 있다. 상단 블록체(10a)는 중단 블록체(10b) 및 하단 블록체(10c)와 동시에 샤워 헤드 본체부를 구성하는 수평부(10d)와 이 수평부(10d)의 외주 상방으로 연속되는 환상 지지부(1Oe)를 가지며, 오목한 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 이 환상 지지부(10e)에 의해 샤워 헤드(10) 전체가 지지되어 있다. 그리고, 하단 블록체(10c)에는 가스를 토출하는 토출 구멍(17)과 토출 구멍(18)이 교대로 형성되어 있다. 상단 블록체(10a)의 상면에는 제 1 가스 도입구(11)와 제 2 가스 도입구(12)가 형성되어 있다. 상단 블록체(10a) 안에서는 제 1 가스 도입구(11)로부터 다수의 가스 통로(13)가 분기되어 있다. 중단 블록체(10b)에는 가스 통로(15)가 형성되어 있고, 상기 가스 통로(13)가 수평으로 연장된 연통로(13a)를 통해서 이들 가스 통로(15)에 연통되어 있다. 또한, 이 가스 통로(15)가 하단 블록체(10c)의 토출 구멍(17)에 연통되어 있다. 또한, 상단 블록체(10a) 안에서는 제 2 가스 도입구(12)로부터 다수의 가스 통로(14)가 분기되어 있다. 중단 블록체(10b)에는 가스 통로(16)가 형성되어 있고, 상기 가스 통로(14)가 이들 가스 통로(16)에 연통되어 있다. 또한, 이 가스 통로(16)가 중단 블록체(10b) 내에 수평으로 연장되는 연통로(16a)에 접속되어 있고, 이 연통로(16a)가 하단 블록체(10c)의 다수의 토출 구멍(18)에 연통되어 있다. 그리고, 상기 제 1 및 제 2 가스 도입구(11, 12)는 가스 공급 기구(20)의 가스 라인에 접속되어 있다. The shower head 10 which functions also as an upper electrode of a parallel plate electrode is provided in the ceiling wall 1a of the chamber 1 via the insulating member 9. This shower head 10 is comprised from the upper block 10a, the interruption block 10b, and the lower block 10c, and is substantially disk-shaped. The upper block 10a has a horizontal portion 10d constituting the shower head main body portion at the same time as the middle block 10b and the lower block 10c, and an annular support portion 10e that is continuous over the outer circumference of the horizontal portion 10d. ), And is formed in a concave shape. And the whole shower head 10 is supported by this annular support part 10e. In the lower block body 10c, discharge holes 17 and discharge holes 18 for discharging gas are alternately formed. The first gas inlet 11 and the second gas inlet 12 are formed on the upper surface of the upper block body 10a. In the upper block body 10a, a plurality of gas passages 13 branch from the first gas inlet 11. The gas passage 15 is formed in the interruption block body 10b, and the gas passage 13 communicates with these gas passages 15 through a communication passage 13a extending horizontally. Moreover, this gas passage 15 communicates with the discharge hole 17 of the lower block body 10c. In the upper block body 10a, a plurality of gas passages 14 branch from the second gas inlet 12. The gas passage 16 is formed in the interruption block 10b, and the gas passage 14 communicates with these gas passages 16. Moreover, this gas passage 16 is connected to the communication path 16a which extends horizontally in the interruption block body 10b, and this communication path 16a is the many discharge hole 18 of the lower block body 10c. Is in communication with). The first and second gas inlets 11 and 12 are connected to the gas line of the gas supply mechanism 20.

가스 공급 기구(20)는 클리닝 가스인 ClF3 가스를 공급하는 ClF3 가스 공급원(21), Ti 화합물 가스인 TiCl4 가스를 공급하는 TiCl4 가스 공급원(22), Ar 가스를 공급하는 Ar 가스 공급원(23), 환원 가스인 H2 가스를 공급하는 H2 가스 공급원(24), 질화 가스(22)인 NH3 가스를 공급하는 NH3 가스 공급원(25), N2 가스를 공급하는 N2 가스 공급원(26)을 갖고 있다. 그리고, ClF3 가스 공급원(21)에는 ClF3 가스 공급 라인(27) 및 ClF3 가스 공급 라인(30b)가, TiCl4 가스 공급원(22)에는 TiCl4 가스 공급 라인(28)이, Ar 가스 공급원(23)에는 Ar 가스 공급 라인(29)이, H2 가스 공급원(24)에는 H2 가스 공급 라인(30)이, NH3 가스 공급원(25)에는 NH3 가스 공급 라인(30a), N2 가스 공급원(26)에는 N2 가스 공급 라인(30c)이 각각 접속되어 있다. 그리고, 각 가스 라인에는 매스 플로우 컨트롤러(32) 및 매스 플로우 컨트롤러(32)를 사이에 둔 2개의 밸브(31)가 설치되어 있다. The gas supply mechanism 20 includes a ClF 3 gas source 21 for supplying ClF 3 gas, which is a cleaning gas, a TiCl 4 gas source 22 for supplying TiCl 4 gas, a Ti compound gas, and an Ar gas supply source for Ar gas. (23), H 2 gas supply source 24 for supplying H 2 gas, which is a reducing gas, NH 3 gas supply source 25 for supplying NH 3 gas, which is a nitriding gas 22, and N 2 gas for supplying N 2 gas It has a source 26. And, ClF 3 gas supply source 21, the ClF 3 gas supply line 27 and the ClF 3 gas supply line (30b) is, TiCl 4 gas supply source 22, TiCl 4 gas supply line 28 is, Ar gas source 23, an Ar gas supply line 29, an H 2 gas supply 24, an H 2 gas supply line 30, and an NH 3 gas supply 25, an NH 3 gas supply line 30a, N 2. N 2 gas supply lines 30c are connected to the gas supply source 26, respectively. Each gas line is provided with two valves 31 between the mass flow controller 32 and the mass flow controller 32.

상기 제 1 가스 도입구(11)에는 TiCl4 가스 공급원(22)으로부터 연장된 TiCl4 가스 공급 라인(28)이 접속되어 있고, 이 TiCl4 가스 공급 라인(28)에는 ClF3 가스 공급원(21)으로부터 연장된 ClF3 가스 공급 라인(27) 및 Ar 가스 공급원(23)으로부터 연장된 Ar 가스 공급 라인(29)이 접속되어 있다. 또한, 상기 제 2 가스 도입구(12)에는 H2 가스 공급원(24)으로부터 연장된 H2 가스 공급 라인(30)이 접속되어 있고, 이 H2 가스 공급 라인(30)에는 NH3 가스 공급원(25)으로부터 연장된 NH3 가스 공급 라인(30a), N2 가스 공급원(26)으로부터 연장되는 N2 가스 공급 라인(30c) 및 ClF3 가스 공급원(21)으로부터 연장되는 ClF3 가스 공급 라인(30b)이 접속되어 있다. 따라서, 프로세스시에는 TiCl4 가스 공급원(22)으로부터의 TiCl4 가스가, Ar 가스 공급원(23)으로부터의 Ar 가스와 동시에 TiCl4 가스 공급 라인(28)을 통해서 샤워 헤드(10)의 제 1 가스 도입구(11)로부터 샤워 헤드(10)내에 이르고, 가스 통로(13, 15)를 지나서 토출 구멍(17)으로부터 챔버(1)내로 토출되는 한편, H2 가스 공급원(24)으로부터의 H2 가스가, H2 가스 공급 가스 라인(30)을 통해서 샤워 헤드(10)의 제 2 가스 도입구(12)로부터 샤워 헤드(10)내에 이르고, 가스 통로(14, 16)를 지나서 토출 구멍(18)으로부터 챔버(1)내로 토출된다. 즉, 샤워 헤드(10)는 TiCl4 가스와 H2 가스가 완전히 독립하여 챔버(1)내로 공급되는 포스트 믹스 타입으로 되어 있고, 이들은 토출 후에 혼합되어 반응이 이루어진다. 한편, 이에 한하지 않고 TiCl4와 H2가 혼합된 상태로 이들을 챔버(1)내에 공급하는 프리 믹스 타입이어도 좋다. The first is a TiCl 4 gas supply line 28 extending gas inlet (11) from the TiCl 4 gas supply source 22 is connected, and the TiCl 4 gas supply line 28, the ClF 3 gas supply source 21 The ClF 3 gas supply line 27 extending from and the Ar gas supply line 29 extending from the Ar gas supply source 23 are connected. The second gas feed port 12, H 2 is the H 2 gas supply line 30 extending from the gas supply source 24 is connected, and the H 2 gas supply line 30, the NH 3 gas supply source ( 25) the NH 3 gas supply line (30a), N 2 gas supply ClF 3 gas supply line extending from the N 2 gas supply line (30c) and the ClF 3 gas supply source (21) extending from (26) (30b extending from the ) Is connected. Thus, the process when there TiCl 4 the first gas of the gas source (22), TiCl 4 gas, Ar gas supply source 23, a shower head (10), Ar gas and at the same time, through the TiCl 4 gas supply line 28 from the from the H 2 gas from the H 2 gas supply source 24 is reached from the inlet 11 into the shower head 10 and discharged from the discharge hole 17 into the chamber 1 through the gas passages 13 and 15. The discharge hole 18 passes from the second gas inlet 12 of the shower head 10 to the shower head 10 via the H 2 gas supply gas line 30, and passes through the gas passages 14 and 16. Is discharged from the chamber 1 into the chamber 1. That is, the shower head 10 is of a post-mix type in which TiCl 4 gas and H 2 gas are completely independently supplied into the chamber 1, and these are mixed after discharge and reacted. On the other hand, it may be a pre-mix type was supplied into the TiCl 4 and H 2 that these chambers (1) in a mixed state without it.

샤워 헤드(10)에는 정합기(33)을 통하여 고주파 전원(34)이 접속되어 있고, 이 고주파 전원(34)으로부터 샤워 헤드(10)에 고주파 전력이 공급되도록 되어 있다. 고주파 전원(34)으로부터 고주파 전력을 공급함으로써 샤워 헤드(10)를 통해 챔버(1) 내에 공급된 가스를 플라즈마화하여 성막 처리를 행한다. The high frequency power supply 34 is connected to the shower head 10 via the matching device 33, and high frequency power is supplied to the shower head 10 from the high frequency power supply 34. By supplying the high frequency power from the high frequency power supply 34, the gas supplied into the chamber 1 through the shower head 10 is converted into plasma to perform a film forming process.

또한, 샤워 헤드(10)의 상단 블록체(10a)의 수평부(10d)에는 샤워 헤드(10)를 가열하기 위한 히터(45)가 설치되어 있다. 이 히터(45)에는 히터 전원(46)이 접속되어 있고, 히터 전원(46)으로부터 히터(45)로 급전되는 것에 의해 샤워 헤드(10)가 원하는 온도로 가열된다. 상단 블록체(10a)의 오목부에는 히터(45)에 의한 가열 효율을 높이기 위해서 단열 부재(47)가 설치되어 있다. In addition, a heater 45 for heating the shower head 10 is provided in the horizontal portion 10d of the upper block body 10a of the shower head 10. A heater power source 46 is connected to the heater 45, and the shower head 10 is heated to a desired temperature by being fed from the heater power source 46 to the heater 45. The heat insulation member 47 is provided in the recessed part of the upper block body 10a in order to raise the heating efficiency by the heater 45. As shown in FIG.

챔버(1)의 저벽(底壁; 1b)의 중앙부에는 원형의 구멍(35)이 형성되어 있고, 저벽(1b)에는 이 구멍(35)을 덮도록 아래쪽으로 향하여 돌출된 배기실(36)이 설치되어 있다. 배기실(36)의 측면에는 배기관(37)이 접속되어 있고, 이 배기관(37)에는 배기 장치(38)가 접속되어 있다. 그리고 이 배기 장치(38)를 작동시키는 것에 의해 챔버(1) 내를 소정의 진공도까지 감압하는 것이 가능해진다. A circular hole 35 is formed in the center of the bottom wall 1b of the chamber 1, and an exhaust chamber 36 protruding downward to cover the hole 35 is formed in the bottom wall 1b. It is installed. An exhaust pipe 37 is connected to the side of the exhaust chamber 36, and an exhaust device 38 is connected to the exhaust pipe 37. By operating this exhaust device 38, the chamber 1 can be reduced in pressure to a predetermined degree of vacuum.

서셉터(2)에는 웨이퍼(W)를 지지하여 승강시키기 위한 3개(2개만 도시)의 웨이퍼 지지 핀(39)이 서셉터(2)의 표면에 대하여 돌몰(突沒) 가능하도록 설치되어 있고, 이들 웨이퍼 지지 핀(39)은 지지 판(40)에 고정되어 있다. 그리고, 웨이퍼 지지 핀(39)은 에어 실린더 등의 구동 기구(41)에 의해 지지 판(40)을 통해서 승강된다. On the susceptor 2, three (only two) wafer support pins 39 for supporting and lifting the wafer W are provided so that they can be driven against the surface of the susceptor 2. These wafer support pins 39 are fixed to the support plate 40. And the wafer support pin 39 is lifted up and down via the support plate 40 by the drive mechanism 41, such as an air cylinder.

챔버(1)의 측벽에는 챔버(1)와 인접하여 설치된 웨이퍼 반송실(도시하지 않음)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 반입 반출을 하기 위한 반입 출구(42)와, 이 반입 출구(42)를 개폐하는 게이트 밸브(43)가 설치되어 있다. A carry-out outlet 42 for carrying in and carrying out the wafer W between the chamber 1 and a wafer transfer chamber (not shown) provided adjacent to the chamber 1, and this carry-in outlet 42. The gate valve 43 which opens and closes is provided.

Ti막 성막 장치(100)의 구성부인 히터 전원(6 및 46), 밸브(31), 매스 플로우 컨트롤러(32), 정합기(33), 고주파 전원(34) 등은 컴퓨터로 이루어지는 제어부(50)에 접속되어 제어되는 구성으로 이루어져 있다. 또한, 제어부(50)에는 공정 관리자가 Ti막 성막 장치(100)를 관리하기 위해서 명령의 입력 조작 등을 행하는 키보드나, Ti막 성막 장치(100)의 가동 상황을 가시화하고 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 사용자 인터페이스(51)가 접속되어 있다. 또한, 제어부(50)에는 Ti막 성막 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 제어부(50)의 제어로써 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 Ti막 성막 장치(100)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉 레시피가 격납된 기억부(52)가 접속되어 있다. 레시피는 기억부(52) 중의 기억 매체에 기억되어 있다. 기억 매체는 하드디스크나 반도체 메모리여도 좋고, CDROM, DVD 등의 이동 가능한 것이어도 좋다. 또한, 다른 장치로부터, 예컨대 전용회선을 통해서 레시피를 적절히 전송시키도록 하여도 좋다. 그리고, 필요에 따라 사용자 인터페이스(51)로부터의 지시 등으로 임의의 레시피를 기억부(52)로부터 호출하여 제어부(50)로 실행시키는 것으로써, 제어부(50)의 제어 하에 Ti막 성막 장치(100)에서의 원하는 처리가 행하여진다. The heater power supply 6 and 46, the valve 31, the mass flow controller 32, the matching device 33, the high frequency power supply 34, and the like, which are components of the Ti film forming apparatus 100, are made of a computer control unit 50. It is configured to be connected to and controlled. The control unit 50 includes a keyboard for performing a command input operation or the like for the process manager to manage the Ti film forming apparatus 100, a display for visualizing and displaying the operation status of the Ti film forming apparatus 100. The user interface 51 is connected. In addition, the control part 50 has a control program for realizing various processes performed by the Ti film-forming apparatus 100 by the control of the control part 50, and each component part of the Ti film-forming apparatus 100 according to process conditions. A program for executing the process, that is, a storage unit 52 in which a recipe is stored is connected. The recipe is stored in the storage medium in the storage unit 52. The storage medium may be a hard disk or a semiconductor memory, or may be a removable medium such as a CDROM or a DVD. Alternatively, the recipe may be appropriately transmitted from another device, for example, via a dedicated line. Then, if necessary, an arbitrary recipe is called from the storage unit 52 by the instruction from the user interface 51 and executed by the control unit 50, thereby controlling the Ti film forming apparatus 100 under the control of the control unit 50. Desired processing is carried out.

다음으로, 이상과 같은 Ti막 성막 장치(100)에 있어서의 본 실시 형태에 따른 Ti막 성막 처리 방법에 대하여 설명한다. Next, the Ti film film-forming method which concerns on this embodiment in the above-mentioned Ti film-forming apparatus 100 is demonstrated.

본 실시 형태에 있어서 대상으로 삼는 웨이퍼(W)는 Si 부분이 노출되어 있는 것이고, Si 부분으로서는 Si 기판이어도 좋고, 그 위에 형성된 폴리실리콘막이더라도 좋으며, 그 위에 Ti막이 형성된다. 보통은 층간 절연막으로서 SiO2막(또는 Low-k 막) 등의 SiO2 부분을 포함하고 있고, Si 부분과 SiO2 부분의 양쪽에 Ti막이 형성된다. In the present embodiment, the wafer W to be used is an exposed Si portion, the Si substrate may be a Si substrate, a polysilicon film formed thereon, and a Ti film is formed thereon. Usually, and it includes SiO 2 portions, such as SiO 2 film (or the Low-k film) as an interlayer insulation film, a Ti film is formed on both sides of the Si and SiO 2 portion parts.

한편, 이하의 설명에 있어서, 가스의 유량의 단위는 mL/min을 이용하고 있지만, 가스는 온도 및 기압에 의해 부피가 크게 변화되기 때문에, 본 발명에서는 표준상태로 환산한 값을 이용하고 있다. 한편, 표준상태로 환산한 유량은 보통 sccm(Standard Cubic Centimeter per Minutes)으로 표기되기 때문에 sccm을 병기하고 있다. 여기에 있어서 표준상태는 온도 0℃(273.15 K), 기압 1atm(101,325Pa)의 상태이다. In addition, in the following description, although the unit of the flow volume of gas uses mL / min, since gas changes volume largely by temperature and atmospheric pressure, the value converted to the standard state is used in this invention. On the other hand, since the flow rate converted to the standard state is usually expressed in sccm (Standard Cubic Centimeter per Minutes), sccm is written together. In this case, the standard state is a temperature of 0 ° C. (273.15 K) and an atmospheric pressure of 1 atm (101,325 Pa).

우선, 챔버(1) 내에 웨이퍼가 반입되어 있지 않은 상태에서 프리코트를 한다. 프리코트에 있어서는, 배기 장치(38)에 의해 챔버(1) 내를 진공배기 상태로 하여 챔버(1) 내에 Ar 가스와 N2 가스를 도입하면서, 히터(5)에 의해 서셉터(2)를 승온시켜 서셉터(2)의 온도가 소정 온도로 안정된 시점에서 TiCl4 가스를 소정 유량으로 도입하면서, 고주파 전원(34)으로부터 고주파 전력을 인가하여 챔버(1) 내에 도입된 Ar 가스, H2 가스, TiCl4 가스를 플라즈마화함으로써 챔버(1) 내벽, 배기실(36) 내벽, 샤워 헤드(10) 및 서셉터(2)에 Ti막을 형성하고,　진공배기를 계속하면서 TiCl4 가스만을 정지하여, 질화 가스로서의 NH3 가스를 흘림과 동시에 샤워 헤드(10)에 고주파 전력을 인가하여, 이들 가스를 플라즈마화하여 Ti막을 질화한다. 이들을 복수회 반복하는 것에 의해 프리코트 막을 형성한다. First, precoat is performed in the state in which the wafer is not carried in the chamber 1. In the precoat, the susceptor 2 is opened by the heater 5 while introducing the Ar gas and the N 2 gas into the chamber 1 by evacuating the inside of the chamber 1 by the exhaust device 38. When the temperature of the susceptor 2 is stabilized to a predetermined temperature and the TiCl 4 gas is introduced at a predetermined flow rate, the Ar gas and the H 2 gas introduced into the chamber 1 by applying high frequency power from the high frequency power source 34. By converting the TiCl 4 gas into plasma, a Ti film is formed on the inner wall of the chamber 1, the inner wall of the exhaust chamber 36, the shower head 10, and the susceptor 2, and only the TiCl 4 gas is stopped while continuing the vacuum exhaust. High frequency power is applied to the shower head 10 at the same time as flowing NH 3 gas as the nitriding gas, and these gases are converted into plasma to nitride the Ti film. By repeating these multiple times, a precoat film is formed.

이와 같이 프리코트가 종료한 후, 웨이퍼(W)에 대한 Ti막의 퇴적을 실시한다. 이 Ti막의 퇴적에서는 히터(5)에 의해 서셉터(2)를 소정 온도까지 상승시킨 후에, 챔버(1) 내를 게이트 밸브(43)를 통해 접속되어 있는 외부 분위기와 같이 조정하고, 그 후에 게이트 밸브(43)를 개방으로 하여 진공 상태의 웨이퍼 반송실(도시하지 않음)로부터 반입 출구(42)를 통하여 웨이퍼(W)를 챔버(1) 내로 반입한다. 이어서, 프리코트 공정에서 샤워 헤드(10) 등에 Ti막을 형성한 순서와 같이, 챔버(1) 내에 도입된 Ar 가스, H2 가스, TiCl4 가스를 플라즈마화하고 이들을 반응시켜, 웨이퍼(W) 상에 소정 두께의 Ti막을 퇴적한다. After the precoat is finished in this manner, the Ti film is deposited on the wafer W. In the deposition of this Ti film, after raising the susceptor 2 to a predetermined temperature by the heater 5, the inside of the chamber 1 is adjusted in the same manner as the external atmosphere connected through the gate valve 43, and then the gate With the valve 43 open, the wafer W is carried into the chamber 1 from the wafer transfer chamber (not shown) in a vacuum state through the carry-in outlet 42. Subsequently, the Ar gas, the H 2 gas, and the TiCl 4 gas introduced into the chamber 1 are converted into plasma and reacted in the same manner as the Ti film is formed in the shower head 10 or the like in the precoat process, and the wafer W is formed on the wafer W. FIG. A Ti film having a predetermined thickness is deposited on the substrate.

Ti막의 퇴적 후 Ti막의 질화 처리가 실시된다. 이 질화 처리에서는 상기 Ti막의 성막이 종료된 후 TiCl4 가스를 정지하고 H2 가스 및 Ar 가스를 흐르는 상태로 하여, 챔버(1) 내(챔버벽이나 샤워 헤드 표면 등)를 적절한 온도로 가열하면서 질화 가스로서 NH3 가스를 흘림과 동시에 고주파 전원(34)으로부터 샤워 헤드(10)로 고주파 전력을 인가하여 처리 가스를 플라즈마화하고, 플라즈마화된 처리 가스에 의해 웨이퍼(W)에 성막된 Ti 박막의 표면을 질화하여 Ti막 성막 처리가 완료된다. After deposition of the Ti film, nitriding treatment of the Ti film is performed. In this nitriding treatment, after the film formation of the Ti film is finished, the TiCl 4 gas is stopped and the H 2 gas and the Ar gas are flowed, and the inside of the chamber 1 (chamber wall or shower head surface, etc.) is heated to an appropriate temperature. A Ti thin film formed on the wafer W by plasma treatment by applying a high frequency power from the high frequency power source 34 to the shower head 10 while flowing NH 3 gas as a nitride gas and plasma forming the process gas. The surface of the film was nitrided to complete the Ti film forming process.

여기서, 상기 Ti막의 퇴적에 있어서 종래는 650℃ 부근의 비교적 높은 성막 온도를 사용했었지만, 게이트전극의 폴리실리콘상의 메탈과의 콘택트층으로서 사용하는 경우 등, 보다 저온이 요구되는 용도에 있어서는 550℃ 부근에서의 성막이 요구된다. Here, in the deposition of the Ti film, although a relatively high film forming temperature of about 650 ° C. has been conventionally used, in applications where a lower temperature is required, such as when the gate electrode is used as a contact layer with a polysilicon metal on the gate electrode, it is around 550 ° C. The deposition in Esau is required.

한편, 종래는 보다 실리사이드화를 촉진하려는 관점에서 챔버(1) 내의 압력을 667Pa 정도, 고주파 전력 파워를 800W 정도로 하는 비교적 고압력·고파워의 조건이 채용되고 있었다. 이 조건으로 웨이퍼(W)의 Si 함유 부분, 예컨대 폴리실리콘막상에 Ti막을 성막하는 경우에는 550℃ 부근에서 실리사이드화가 편차가 생기게 되고, 막질 및 막 두께에도 편차가 생기는 것이 밝혀졌다. On the other hand, relatively high pressure and high power conditions have conventionally been adopted in which the pressure in the chamber 1 is about 667 Pa and the high frequency electric power is about 800 W from the viewpoint of promoting silicide formation. In the case where a Ti film is formed on a Si-containing portion of the wafer W, for example, a polysilicon film under these conditions, it has been found that silicidation occurs at around 550 ° C., and variation also occurs in film quality and film thickness.

그 점에 대하여 구체적으로 설명한다. This point is explained concretely.

도 2는 횡축에 웨이퍼 온도를 취하고, 종축에 저항치 Rs의 평균치(Ω/□) 및 그 편차(1σ, %)를 취하여, Si 상과 SiO2 상에 Ti막을 퇴적했을 때에 있어서, 각 막상에서의 저항치 및 그 편차의 온도 변화를 나타내는 도면이다. 또한, 각 온도에서 실리콘상에 생성되는 상을 나타낸다. Fig. 2 shows the wafer temperature on the horizontal axis, the average value (Ω / □) of the resistance value Rs and the deviation (1σ,%) on the vertical axis, and deposits a Ti film on the Si phase and SiO 2 on each film. It is a figure which shows the temperature change of a resistance value and the deviation. Also shown are the phases produced on the silicon phase at each temperature.

또한, 도 3은 횡축에 웨이퍼 온도를 취하고, 종축에 막 두께(nm) 및 그 편차(1σ, %)를 취하여 Si 상과 SiO2 상에 Ti막을 퇴적했을 때에 있어서, 각 막상에서의 막 두께 및 그 편차의 온도 변화를 나타내는 도면이다. 3 shows the film thickness on each film when Ti film is deposited on Si and SiO 2 by taking wafer temperature on the horizontal axis and film thickness (nm) and its deviation (1σ,%) on the vertical axis. It is a figure which shows the temperature change of the deviation.

한편, 도 2, 3의 경우 성막 조건은 챔버 내의 압력을 667Pa로 하고, Ti막 퇴적은 가스 유량을 TiCl4/Ar/H2:12/1,600/4,000(mL/min(sccm)), 고주파 전력 파워를 800W, 시간을 30sec로 하였으며, 질화 처리는 가스 유량을 NH3/Ar/H2:1,500/1,600/2,000(mL/min(sccm)), 고주파 전력 파워: 800W, 시간: 30sec로 하였다. On the other hand, in the case of FIGS. 2 and 3, the film forming conditions are 667 Pa in the chamber, and the Ti film deposition has a gas flow rate of TiCl 4 / Ar / H 2 : 12 / 1,600 / 4,000 (mL / min (sccm)), and high frequency power. The power was 800 W, the time was 30 sec, and the nitriding treatment was the gas flow rate NH 3 / Ar / H 2 : 1500 / 1,600 / 2,000 (mL / min (sccm)), high frequency power power: 800 W, time: 30 sec.

도 2에 나타낸 바와 같이, 실리콘 산화막 상의 막은 웨이퍼 온도가 상승함에 따라서 막의 저항치가 단조롭게 감소하는 경향이 있지만, 폴리실리콘상의 막은 550℃ 부근에서 급격한 저항치의 상승이 보인다. 또한, 590℃ 부근에서 저항치의 변곡점이 보인다. 이것은, 실리콘상에 Ti막을 성막했을 때에 온도에 의해서 생성되는 상이 달라 저온에서는 Ti가, 중온에서는 타이타늄모노실리사이드(TiSi)가, 고온에서는 타이타늄다이실리사이드(TiSi2)가 생성되며, 550℃ 부근에 Ti/TiSi 전이점이 있고, 590℃ 부근에 TiSi/TiSi2 전이점이 있기 때문이다. 이들 전이점에 대응하여 저항치의 편차도 커진다는 것을 알 수 있다. 특히, Ti 성막 온도의 타겟이 되는 550℃에서는 도시하는 바와 같이, 큰 저항치의 편차가 보인다. As shown in Fig. 2, the film on the silicon oxide film tends to decrease monotonically as the wafer temperature rises, but the film on polysilicon shows a sharp increase in resistance near 550 占 폚. In addition, the inflection point of the resistance value is seen at around 590 ° C. This is because when the Ti film is deposited on silicon, the phase is different due to the temperature, so that Ti is formed at low temperature, titanium monosilicide (TiSi) is produced at medium temperature, and titanium disiicide (TiSi 2 ) is produced at high temperature. This is because there is a / TiSi transition point and there is a TiSi / TiSi 2 transition point near 590 ° C. It can be seen that the variation of the resistance value also increases in response to these transition points. Especially at 550 degreeC which becomes a target of Ti film-forming temperature, as shown in figure, a big deviation of resistance value is seen.

또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 실리콘 산화막 상에서의 성막 속도는 온도 상승에 동반하여 단조롭게 증가하고 있는데 대하여, 폴리실리콘막 상에서의 성막 속도는 TiSi로 전이하는 550℃ 부근에서 저하되고, TiSi 생성 온도인 550 내지 590℃ 부근에서 실리콘 산화막 상에서의 막 두께보다도 성막 속도가 낮게 되어 버린다. 즉, 이 온도 범위에서 실리콘 산화막 상에서의 성막 속도에 대한 폴리실리콘상에서의 성막 속도로 표시되는 선택비가 1보다도 작게 되어 버린다. Ti 생성 영역에서는 선택비가 거의 1이므로, 전이점인 550℃ 부근에서 선택비의 편차가 생긴다. As shown in Fig. 3, the deposition rate on the silicon oxide film monotonously increases with temperature rise, whereas the deposition rate on the polysilicon film is lowered at around 550 ° C., which transitions to TiSi, which is a TiSi production temperature. The film formation rate becomes lower than the film thickness on the silicon oxide film in the vicinity of 550 to 590 ° C. That is, in this temperature range, the selectivity expressed by the deposition rate on the polysilicon to the deposition rate on the silicon oxide film becomes smaller than one. Since the selectivity is almost 1 in the Ti generation region, there is a variation in the selectivity near the transition point of 550 占 폚.

즉, 종래의 조건에서는 웨이퍼 온도 550℃에서 Si 및 SiO2 상에 Ti 성막을 실시하면 실리사이드화의 편차가 생기고, 막질 및 막 두께도 편차가 생겨버린다. That is, under the conventional conditions, when Ti is formed on Si and SiO 2 at the wafer temperature of 550 ° C., the silicide is generated and the film quality and the film thickness are also varied.

이와 같이 편차가 생기는 것은 550℃에 있어서의 실리사이드화의 메커니즘이 아래와 같이 되어 있기 때문으로 추정된다. This variation is presumed to be because the mechanism of silicide formation at 550 ° C. is as follows.

우선, 성막 원료인 TiCl4가 플라즈마 중에서 (1)식의 반응에 따라서 활성화된다. 다음으로, 활성화된 TiCl4 *가 (2)식의 반응에 따라서 환원되고, TiCl3이 형성되어 반응에 기여하는 프리커서가 된다. 또한, (3)식에 따라서 TiCl3 * 끼리 반응하여 TiCl2가 형성되고, 이것도 반응에 기여하는 프리커서가 된다. First, TiCl 4 which is a film forming raw material is activated in accordance with the reaction of Formula (1) in the plasma. Next, the activated TiCl 4 * is reduced according to the reaction of formula (2), and TiCl 3 is formed to become a precursor that contributes to the reaction. In addition, according to the formula (3), TiCl 3 * reacts with each other to form TiCl 2 , which also becomes a precursor that contributes to the reaction.

TiCl4+Ar → TiCl4 *+Ar (1) TiCl 4 + Ar → TiCl 4 * + Ar (1)

TiCl4 *+H+ → TiCl3+HCl (2) TiCl 4 * + H + → TiCl 3 + HCl (2)

TiCl3 *+TiCl3 * → TiCl2+TiCl4 (3) TiCl 3 * + TiCl 3 * → TiCl 2 + TiCl 4 (3)

즉, 반응에 기여하는 프리커서가 TiCl3과 TiCl2의 2종류 존재하는 것으로 된다. 이들 TiCl3과 TiCl2는 리사이드화의 메커니즘이 다르다. That is, two kinds of precursors which contribute to the reaction are present in TiCl 3 and TiCl 2 . These TiCl 3 and TiCl 2 have different mechanisms of redidation.

프리커서가 TiCl3인 경우의 추정 메커니즘을 도 4A 내지 도 4C에 나타낸다. 우선, 성막 초기에는 도 4A에 나타낸 바와 같이 Si 기판 상에 TiCl3이 흡착하고, H2에 의해 환원되어 Si 기판 상에 Ti막이 성막되며, 열에 의해 실리사이드화된다. 또한, 성막 후기에는 도 4B에 나타낸 바와 같이 실리사이드상에 TiCl3이 흡착하고, H2에 의해 환원되어 실리사이드상에 Ti막이 성막되며, 열에 의해 실리사이드화된다. 즉, 성막 초기도 성막 후기도 메커니즘은 기본적으로 변화되지 않고, 도 4C에 나타낸 바와 같이 막 두께는 시간에 대하여 직선적으로 변화된다. 즉, 성막 속도는 일정하다. 한편, 이러한 메커니즘은 상기 Ti 생성 영역에 상당한다. The estimation mechanism when the precursor is TiCl 3 is shown in FIGS. 4A-4C. First, as shown in Fig. 4A, TiCl 3 is adsorbed onto the Si substrate, reduced by H 2 to form a Ti film on the Si substrate, and silicided by heat, as shown in Fig. 4A. In the late film formation, as shown in Fig. 4B, TiCl 3 is adsorbed on the silicide, reduced by H 2 to form a Ti film on the silicide, and silicided by heat. That is, the film formation initial stage and the late deposition mechanism do not basically change, and as shown in Fig. 4C, the film thickness changes linearly with time. That is, the film formation speed is constant. On the other hand, such a mechanism corresponds to the Ti generation region.

다음으로 프리커서가 TiCl2인 경우의 추정　메커니즘을 도 5A 내지 5C에 나타낸다. 우선 성막 초기에는, 도 5A에 나타낸 바와 같이 Si 기판 상에 TiCl2가 흡착하여 Si 기판 상에서 직접 Si와 반응하여 실리사이드가 되고(Si 환원), Si가 에칭된다(SiCl2가 되어 휘발). 그리고, 실리사이드 중의 Ti는 Si 기판 중으로 확산한다. 또한, 성막 후기에는, 도 5B에 나타낸 바와 같이, 실리사이드 상에 TiCl2가 흡착하고, 실리사이드 중의 Ti가 실리사이드화한 Si 기판 중으로 확산함과 동시에, TiCl2가 기판 중의 Si와 직접 반응하여 실리사이드되고(Si 환원), Si가 에칭된다(SiCl2로 되어 휘발). TiCl2가 H2 환원되지 않지 않는 것은 Ti-Si-Cl 결합 쪽이 HCl 결합보다도 크기 때문이다. 이와 같이 실리사이드화에 Ti의 확산이 기여하는 경우에는, 성막 후기에는 Ti의 확산속도가 저하되기 때문에, 도 5C에 나타낸 바와 같이 성막 후기에는 성막 속도가 저하되는 경향이 있다. 한편, 이러한 메커니즘은 상기 TiSi 생성 영역에 상당한다. Next, the estimation mechanism when the precursor is TiCl 2 is shown in Figs. 5A to 5C. First, as shown in Fig. 5A, TiCl 2 is adsorbed onto the Si substrate and reacts with Si directly on the Si substrate to form silicide (Si reduction) and Si is etched (SiCl 2 to volatilize) as shown in FIG. 5A. Ti in the silicide diffuses into the Si substrate. At the end of film formation, as shown in Fig. 5B, TiCl 2 is adsorbed on the silicide, Ti in the silicide diffuses into the silicided Si substrate, and TiCl 2 is directly reacted with Si in the substrate to be silicided ( Si reduction), and the Si etching (SiCl 2 is a volatile). TiCl 2 does not reduce H 2 because the Ti-Si-Cl bond is larger than the HCl bond. As described above, when Ti diffusion contributes to silicide formation, the diffusion rate of Ti decreases during the late deposition, so that the deposition rate tends to decrease during the late deposition as shown in FIG. 5C. On the other hand, this mechanism corresponds to the TiSi generation region.

550℃에서의 성막의 경우에는 이와 같이 두 가지의 프리커서의 반응에 의해 성막되지만, TiCl4는 플라즈마 중을 통해 분해가 진행되면서 배기되므로, TiCl4는 웨이퍼의 에지부에서는 분해가 진행되고, 보다 많은 TiCl2가 생성된다. 그 때문에, 웨이퍼 에지부에서는 TiCl2를 프리커서로 하는 상기 도 5A 내지 5C의 메커니즘의 성막 과정이 지배적이 된다. 한편, 웨이퍼 중심부에서는 TiCl4의 분해가 충분하게는 진행되지 않고, 프리커서가 TiCl3 정지가 되어, 상기 도 4A 내지 4C의 메커니즘의 성막 과정이 지배적이 된다. For the film formation of the 550 ℃ include, but formed by the reaction of these two precursors as described above, TiCl 4 is because the exhaust as decomposition progresses through of the plasma, TiCl 4 is decomposed is in progress in the edge portion of the wafer, more Many TiCl 2 are produced. Therefore, the film formation process of the mechanism shown in Figs. 5A to 5C using TiCl 2 as a precursor at the wafer edge portion becomes dominant. On the other hand, the decomposition of TiCl 4 does not proceed sufficiently in the center of the wafer, and the precursor becomes TiCl 3 stop, and the film forming process of the mechanism of FIGS. 4A to 4C becomes dominant.

이와 같이, 온도 이외의 조건을 종래대로 하여 550℃에서 성막을 하는 경우에는, 웨이퍼면 내에서 실리사이드화의 편차가 생기게 되고, 막질이나 막 두께의 편차가 생기는 것이다. 이러한 편차를 해소하기 위해서는, 고주파 전력 파워를 저하시키는 것 및 챔버(1) 내의 압력을 저하시키는 것 중 적어도 한쪽을 실시하는 것이 유효하다. As described above, when the film is formed at 550 ° C. under conditions other than the temperature as before, variations in silicide are generated in the wafer surface and variations in film quality and film thickness occur. In order to eliminate such a deviation, it is effective to perform at least one of lowering the high frequency electric power power and lowering the pressure in the chamber 1.

즉, 고주파 전력의 파워를 저하시키는 것에 의해, TiCl4의 분해를 약하게 하여 웨이퍼 에지에서의 프리커서를 TiCl3 정지로 하는 것에 의해, 웨이퍼 중심부와 에지부에서 어느 것이나 도 4A 내지 4C의 메커니즘에 의한 성막이 실시되고, 실리사이드화의 편차가 억제되어 막질 및 막 두께의 편차를 억제할 수 있다. 또한, 압력을 저하시키는 것으로 챔버 내의 배기 유속이 빠르게 되고, 분해가 진행하기 전에 TiCl4가 플라즈마를 탈출하기 때문에 분해가 억제되며, 에지부의 프리커서가 TiCl3을 주체로 한 것이 되어, 역시 웨이퍼 중심부와 에지부에서 어느 것이나 도 4A 내지 4C의 메커니즘에 의한 성막이 행해지고, 실리사이드화의 편차가 억제되어 막질 및 막 두께의 편차를 억제할 수 있다. That is, by lowering the power of the high frequency power, the decomposition of TiCl 4 is weakened, and the precursor at the wafer edge is made TiCl 3 stop, so that both at the center and the edge of the wafer are driven by the mechanism of FIGS. 4A to 4C. Film formation is performed, and variations in silicide formation can be suppressed to suppress variations in film quality and film thickness. In addition, by reducing the pressure, the exhaust flow rate in the chamber is increased, and since TiCl 4 escapes the plasma before decomposition proceeds, decomposition is suppressed, and the precursor at the edge portion is mainly composed of TiCl 3 . Film formation by the mechanisms of Figs. 4A to 4C is performed at both the and the edge portions, and variations in silicide formation can be suppressed, and variations in film quality and film thickness can be suppressed.

이 편차 개선의 메커니즘의 이미지를 도시하면 도 6에 나타낸 바와 같이 된다. 도 6은 횡축에 챔버 내 압력을 취하고, 종축에 고주파 전력 파워를 취한 좌표에 있어서, 550℃에 있어서의 TiCl3을 프리커서로 하는 반응을 주체로 하는 영역과 TiCl2를 프리커서로 하는 반응을 주체로 하는 영역의 경계를 나타내는 것이다. 웨이퍼의 에지부에서는 상술한 바와 같이 TiCl2가 생기기 쉽기 때문에 경계선이 쉬프트된다. 종래의 조건은 센터부의 경계선과 에지부의 경계선의 사이에 플로트된다. 이 도면으로부터 분명한 바와 같이, 고주파 전력 파워 및 압력의 적어도 한편을 저하시키는 것에 의해 센터부 및 에지부도 어느 것이나 TiCl3을 프리커서로 하는 반응을 주체로 하도록 할 수 있다. An image of this mechanism for improving the deviation is as shown in FIG. Fig. 6 shows reactions in which TiCl 2 is a precursor and a region mainly composed of reactions in which TiCl 3 is a precursor at 550 ° C. in coordinates in which the pressure in the chamber is applied to the horizontal axis and high frequency power power is applied to the vertical axis. It represents the boundary of the area of the subject. In the edge portion of the wafer, the boundary line is shifted because TiCl 2 is likely to occur as described above. The conventional condition is floated between the boundary line of the center portion and the boundary line of the edge portion. As is clear from this figure, by reducing at least one of the high frequency power power and the pressure, both the center portion and the edge portion can mainly cause the reaction of TiCl 3 as a precursor.

300mm 웨이퍼 같은 대형의 웨이퍼라도 웨이퍼 에지까지 안정되게 TiCl3을 프리커서로 하는 반응을 주체로 하는 성막 처리를 실현하기 위해서는 챔버 내 압력을 x(Pa)로 하고, 고주파 전력 파워를 y(W)로 한 경우에 이하의 (4)식을 만족시키는 것이 바람직하다. Even in large wafers such as 300 mm wafers, the chamber pressure is x (Pa) and the high frequency power power is y (W) in order to realize the film forming process mainly in which TiCl 3 is used as a precursor to the wafer edge. In one case, it is preferable to satisfy the following formula (4).

(y-333)<160400/(x-266) (4)(y-333) <160400 / (x-266) (4)

단, 다른 조건을 TiCl4 유량: 3 내지 20mL/min(sccm), Ar 유량: 100 내지 2,000mL/min(sccm), H2 유량: 1,000 내지 5,000mL/min(sccm), 웨이퍼 온도: 500 내지 600℃의 범위내로 한다. However, TiCl 4 flow rate: 3 to 20 mL / min (sccm), Ar flow rate: 100 to 2000 mL / min (sccm), H 2 flow rate: 1,000 to 5,000 mL / min (sccm), wafer temperature: 500 to It is set in the range of 600 degreeC.

다음으로, 이러한 점에 따라서 고주파 전력 파워 및 챔버 내 압력을 저하시킨 조건에서 Ti막을 성막한 결과에 대하여 설명한다. Next, the results of forming the Ti film under conditions in which the high frequency power power and the pressure in the chamber are reduced in accordance with these points will be described.

도 7은 종래보다도 고주파 전력 파워 및 챔버 내 압력을 저하시킨 경우의 Si 상과 SiO2 상에 Ti막을 퇴적했을 때에 있어서의 각 막상에서의 저항치 및 그 편차의 온도 변화를 나타내는 도면이다. 한편, 도 7에는 더불어 각 온도에 있어서 실리콘 상에서 생성되는 상을 나타내고 있다. FIG. 7 is a diagram showing changes in resistance values and variations in temperature on each film when Ti films are deposited on Si and SiO 2 when the high frequency power power and the pressure in the chamber are lowered than before. On the other hand, Fig. 7 also shows the phase generated on the silicon at each temperature.

또한, 도 8은 종래보다도 고주파 전력 파워 및 챔버 내 압력을 저하시킨 경우의 Si 상과 SiO2 상에 Ti막을 퇴적했을 때에 있어서의 각 막 상에서의 막 두께 및 그 편차의 온도 변화를 나타내는 도면이다. FIG. 8 is a diagram showing a change in film thickness and variation in temperature on each film when a Ti film is deposited on a Si phase and a SiO 2 when the high frequency power power and the pressure in the chamber are lowered than before.

한편, 도 7, 8의 경우 성막 조건은 챔버 내의 압력을 500Pa로 하고, Ti막 퇴적은 가스 유량을 TiCl4/Ar/H2: 12/1,600/4,000(mL/min(sccm)), 고주파 전력 파워를 500W, 시간을 29sec로 하며, 질화 처리는 가스 유량을 NH3/Ar/H2: 1,500/1,600/2,000(mL/min(sccm)), 고주파 전력 파워: 800W, 시간: 29sec로 했다. On the other hand, in the case of Fig. 7, 8, the film forming conditions are the pressure in the chamber 500Pa, Ti film deposition is the gas flow rate TiCl 4 / Ar / H 2 : 12 / 1,600 / 4,000 (mL / min (sccm)), high frequency power The power was 500 W, the time was 29 sec, and the nitriding treatment was a gas flow rate of NH 3 / Ar / H 2 : 1500 / 1,600 / 2,000 (mL / min (sccm)), high frequency power power: 800 W, time: 29 sec.

도 7에 나타낸 바와 같이, 종래보다도 고주파 전력 파워 및 챔버 내 압력을 저하시킨 경우는 TiSi가 생성되는 영역이 소실되어 있고, 550℃ 부근에서의 급격한 저항치의 상승은 보이지 않는다. 또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 종래보다도 고주파 전력 파워 및 챔버 내 압력을 저하시킨 경우는 550 내지 590℃ 부근에서의 선택비의 역전은 보이지 않고, 안정한 막 두께를 나타내고 있다. 이상의 결과로부터, 고주파 전력 파워를 저하하는 것 및 챔버 내의 압력을 저하하는 것이 유효하다는 것이 확인되었다. As shown in Fig. 7, when the high frequency power power and the pressure in the chamber are lowered than before, the region where TiSi is generated is lost, and a sudden increase in the resistance value is not observed near 550 占 폚. In addition, as shown in Fig. 8, when the high frequency power power and the pressure in the chamber are lowered than in the related art, the inversion of the selectivity in the vicinity of 550 to 590 ° C is not seen and shows a stable film thickness. From the above results, it was confirmed that decreasing the high frequency power power and decreasing the pressure in the chamber are effective.

다음으로, 웨이퍼 온도를 550℃로 하고, 챔버 내 압력 및 고주파 전력 파워를 변화시켜 성막한 경우의 특성 변화에 대해 조사한 결과에 대하여 설명한다. 한편, 여기서는 다른 조건으로서, Ti막 퇴적은 가스 유량을 TiCl4/Ar/H2: 12/1,600/4,000(mL/min(sccm)), 시간을 30sec로 하고, 질화 처리는 가스 유량을 NH3/Ar/H2: 1,500/1,600/2,000(mL/min(sccm)), 고주파 전력 파워: 800W, 시간: 30sec으로 했다. Next, the result of having investigated the characteristic change at the time of forming into a film by changing wafer pressure and high frequency electric power in a chamber at 550 degreeC is demonstrated. On the other hand, here, as another condition, the Ti film deposition has a gas flow rate of TiCl 4 / Ar / H 2 : 12 / 1,600 / 4,000 (mL / min (sccm)), a time of 30 sec, and the nitriding treatment has a gas flow rate of NH 3. / Ar / H 2 : 1500 / 1,600 / 2,000 (mL / min (sccm)), high frequency electric power power: 800 W, time: 30 sec.

도 9 내지 12는, 횡축에 챔버 내 압력을 취하고, 종축에 고주파 전력 파워를 취한 웨이퍼 온도 550℃에서의 좌표를 나타내는 것이며, 도 9는 막 두께의 선택비(Si 상의 막 두께/SiO2 상의 막 두께)의 등고선을 나타내는 도면, 도 10은 평균 막 두께의 등고선을 나타내는 도면, 도 11은 저항치 편차의 등고선을 나타내는 도면, 도 12는 저항치의 평균치 등고선을 나타내는 도면이다. 9 to 12 show coordinates at a wafer temperature of 550 ° C. in which the horizontal axis takes the pressure in the chamber and the high frequency power is applied to the vertical axis, and FIG. 9 shows the selectivity of the film thickness (film thickness on Si / film on SiO 2) . Fig. 10 is a view showing contour lines of average film thickness, Fig. 11 is a view showing contour lines of resistance value deviation, and Fig. 12 is a view showing average value contour lines of resistance values.

이들 도면으로부터, 챔버 내 압력 및/또는 고주파 전력 파워를 종래(667Pa, 800W)보다 저하시키는 것에 의해, 막 두께의 선택비 1 이상을 확보할 수 있고, 막 두께 자체도 두껍게 되며, 또한 저항치 Rs도 종래보다 낮고 또한 저항치의 편차도 작은 것이 확인되었다. From these figures, by lowering the chamber pressure and / or high frequency power power as compared with the conventional (667 Pa, 800 W), it is possible to ensure a selectivity of one or more of the film thickness, and to make the film thickness itself thick, and also the resistance value Rs. It was confirmed that it is lower than before and the variation of resistance value is also small.

이들 도면으로부터, 상기 (4)식을 만족시키면서, 챔버 내 압력이 266 내지 1,333Pa인 범위, 고주파 전력 파워가 200 내지 1,000W인 범위가 바람직한 것을 알 수 있다. 특히, 웨이퍼(W)나 챔버(1)에 대한 플라즈마 손상을 생기기 어렵게 한다는 관점을 가미하면, 챔버 내 압력이 300 내지 800Pa인 범위, 고주파 전력 파워가 300 내지 600W인 범위가 바람직하다는 것을 알 수 있다. From these figures, while satisfy | filling said Formula (4), it turns out that the range in which the pressure in a chamber is 266-1,333 Pa and the range whose high frequency electric power power is 200-1,000W is preferable. Particularly, in view of making it difficult to cause plasma damage to the wafer W or the chamber 1, it can be seen that a range in which the pressure in the chamber is 300 to 800 Pa and a range in which the high frequency power power is 300 to 600 W is preferable. .

웨이퍼 온도에 관해서는, 상기 조건은 550℃부근, 보다 구체적으로는 550±20℃인 경우에 특히 유효하지만, 300 내지 670℃에 대하여 적용가능하고, 상기의 조건을 채용함으로써 웨이퍼 온도가 300 내지 670℃인 넓은 범위에서 안정한 실리사이드화를 행할 수 있다. Regarding the wafer temperature, the above conditions are particularly effective when the temperature is around 550 ° C., more specifically 550 ± 20 ° C., but is applicable to 300 to 670 ° C., and the wafer temperature is 300 to 670 by employing the above conditions. Stable silicide can be performed in a wide range which is ° C.

다음으로, Ti막을 퇴적할 때의 플라즈마 형성 타이밍에 대하여 설명한다. Next, the plasma formation timing at the time of depositing a Ti film is demonstrated.

종래는 플라즈마화 용이성의 관점에서, 먼저 Ar 가스 및 환원 가스인 H2 가스를 챔버 내에 도입하여 플라즈마화하고 나서 TiCl4 가스를 도입하고 있지만(프리플라즈마), 뒤에 TiCl4 가스를 도입함으로써 일시적으로 방전 상태가 변화되어 온도가 640℃로 높고 또한 고주파 전력 파워도 800W로 비교적 높은 것과 더불어, 챔버 내에서 이상 방전이 생기거나 웨이퍼에의 플라즈마손상이 생기거나 하는 부적당이 생기고 있었다. In the prior art is the point of view of plasma ease, first Ar gas and a reducing plasma by introducing a gas of H 2 gas into the chamber and then, but introducing TiCl 4 gas (pre-plasma), temporarily discharged by the introduction of TiCl 4 gas followed by The state was changed, the temperature was high at 640 ° C. and the high frequency power power was relatively high at 800 W. In addition, there were inadequate discharges or plasma damage to the wafer.

이것을 방지하기 위해서는 도 13A에 나타낸 바와 같이 플라즈마의 생성에 앞서서 TiCl4를 도입하는 것(프리TiCl4)이 바람직하다. 구체적으로는 도 13B에 나타낸 바와 같이 Ar 가스 + H2 가스를 도입한 후 TiCl4를 도입하고, 그 후 플라즈마를 착화(着火)하는 것이 바람직하다 In order to avoid this is to introduce the TiCl 4 prior to the generation of plasma as shown in Fig. 13A (free TiCl 4) is preferred. Specifically, as shown in Fig. 13B, it is preferable to introduce TiCl 4 after introducing Ar gas + H 2 gas, and then to ignite the plasma.

이것은 플라즈마를 형성한 후에 TiCl4 가스를 공급하는 것에 의한 플라즈마의 혼란 쪽이 TiCl4 가스를 도입한 후에 플라즈마를 착화할 때의 혼란보다도 크기 때문이다. 또한, 이와 같이 플라즈마 착화에 앞서서 TiCl4 가스를 공급함으로써 막의 저항을 보다 작게 할 수 있다. TiCl4 가스는 플라즈마 착화보다도 2초 이상 전에 공급하는 것이 바람직하다. This is because the confusion of the plasma by supplying the TiCl 4 gas after the formation of the plasma is larger than the confusion when the plasma is complexed after the introduction of the TiCl 4 gas. In addition, the resistance of the film can be made smaller by supplying TiCl 4 gas in advance of plasma ignition. TiCl 4 gas is preferably supplied at least two seconds before plasma ignition.

이러한 TiCl4 가스를 플라즈마보다도 먼저 도입하는 순서를 채용한 뒤에, 상술한 것과 같은 고주파 전력 파워 및/또는 챔버 내 압력이 낮은 조건에서 Ti 성막을 실시하는 것에 의해 플라즈마에 의한 방전을 한층 더 안정화할 수 있고, 이상 방전이나 웨이퍼에의 손상을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 이 TiCl4 가스를 플라즈마보다도 먼저 도입하는 순서에 관해서도 웨이퍼 온도가 300 내지 670℃인 넓은 범위에서 적용하는 것이 가능하다. After adopting the order of introducing such TiCl 4 gas earlier than the plasma, discharge by plasma can be further stabilized by performing Ti film formation under the condition of high frequency power power and / or pressure in the chamber as described above. The abnormal discharge and damage to the wafer can be suppressed more effectively. Regarding the order of introducing the TiCl 4 gas before the plasma, it is possible to apply the wafer in a wide range of 300 to 670 ° C.

또한, TiCl4 가스를 플라즈마보다도 먼저 도입하는 순서를 채용한 경우에는, 성막 온도가 620 내지 650℃ 부근에서, 플라즈마를 먼저 착화하는 순서를 채용하는 것보다도 온도에 의한 막 두께의 선택비의 변화가 큰 경향이 있지만, TiCl4 가스를 플라즈마보다도 먼저 도입하는 순서를 채용한 뒤에 고주파 전력 파워 및/또는 챔버 내 압력이 낮은 조건에서 Ti 성막을 하는 것에 의해 선택비의 변화를 작게 할 수 있다. 이것을 도 14에 나타낸다. 이 도면은 횡축에 웨이퍼 온도를 취하고, 종축에 막 두께의 선택비를 취하여 종래의 800W, 667Pa의 조건에서 프리플라즈마를 행한 경우, 같은 조건에서 프리TiCl4를 행한 경우, 500W, 500Pa의 조건에서 프리TiCl4를 행한 경우에서의 온도에 의한 선택비의 변화를 나타내는 도면이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 종래의 800W, 667Pa의 조건에서 프리TiCl4를 행한 경우에는 성막 온도가 620 내지 650℃ 부근에서 선택비의 변화가 크지만, 500W, 500Pa의 조건에서 프리TiCl4를 행한 경우에는 프리플라즈마와 같이 선택비가 거의 변화하지 않는 것이 확인되었다. In addition, in the case where the order of introducing the TiCl 4 gas is adopted before the plasma, a change in the selectivity of the film thickness due to temperature is more likely than the case of adopting the order of complexing the plasma first at the film formation temperature of about 620 to 650 ° C. Although there is a large tendency, the change in selectivity can be made small by adopting the procedure of introducing TiCl 4 gas before plasma, and then forming the Ti film under the condition that the high frequency power power and / or the pressure in the chamber are low. This is shown in FIG. This figure shows that when pre-plasma is performed under the conditions of 800W and 667Pa, and pre-TiCl 4 is performed under the same conditions, the wafer temperature is taken on the horizontal axis and the film thickness is selected on the vertical axis. a view showing a temperature change of the selectivity of the in case where the TiCl 4. As shown in this figure, the case of performing the pre-TiCl 4 in a conventional 800W, condition of 667Pa, only a change in the selectivity greater in the vicinity of the film-forming temperature of 620 to 650 ℃, 500W, subjected to free TiCl 4 under the condition of 500Pa In the case, it was confirmed that the selectivity hardly changed like preplasma.

한편, Ti막을 퇴적할 때의 다른 조건의 바람직한 범위는 이하와 같다. In addition, the preferable range of other conditions at the time of depositing a Ti film is as follows.

i) 고주파 전원(34)으로부터의 고주파 전력의 주파수: 300kHz 내지 27MHz i) Frequency of high frequency power from high frequency power supply 34: 300 kHz to 27 MHz

ⅱ) TiCl4 가스 유량: 3 내지 20mL/min(sccm) Ii) TiCl 4 gas flow rate: 3-20 mL / min (sccm)

ⅲ) Ar 가스 유량: 500 내지 2,000mL/min(sccm) V) Ar gas flow rate: 500-2000 mL / min (sccm)

ⅳ) H2 가스 유량: 1,000 내지 5,000mL/min(sccm) V) H 2 gas flow rate: 1,000 to 5,000 mL / min (sccm)

또한, 질화 처리 시의 바람직한 조건은 이하와 같다. In addition, preferable conditions at the time of nitriding process are as follows.

i) 고주파 전원(34)으로부터의 고주파 전력i) high frequency power from high frequency power source 34

주파수: 300kHz 내지 27MHz Frequency: 300 kHz to 27 MHz

파워: 500 내지 1,500W Power: 500-1500 W

ⅱ) 히터(5)에 의한 서셉터(2)의 온도: 300 내지 670℃ Ii) the temperature of the susceptor 2 by the heater 5: 300 to 670 ° C

ⅲ) Ar 가스 유량: 800 내지 2,000mL/min(sccm) V) Ar gas flow rate: 800-2000 mL / min (sccm)

ⅳ) H2 가스 유량: 1,500 내지 4,500mL/min(sccm) V) H 2 gas flow rate: 1,500-4,500 mL / min (sccm)

v) NH3 가스 유량: 500 내지 2,000mL/min(sccm) v) NH 3 gas flow rate: 500-2000 mL / min (sccm)

ⅵ) 챔버 내 압력: 133 내지 1,333Pa(1 내지 10Torr)V) Pressure in the chamber: 133-1333 Pa (1-10 Torr)

한편, 질화 처리는 필수적이지 않지만, Ti막의 산화 방지 등의 관점에서 실시하는 것이 바람직하다. On the other hand, the nitriding treatment is not essential, but is preferably performed from the viewpoint of preventing oxidation of the Ti film.

이러한 Ti막의 퇴적 처리 및 질화 처리를 소정 매(枚)의 웨이퍼에 대하여 행한 후 챔버(1)내의 클리닝이 실시된다. 클리닝 처리는 챔버(1) 내에 웨이퍼가 존재하지 않는 상태에서 챔버(1) 내에 ClF3 가스를 도입하고, 드라이크리닝을 실시한다. 드라이크리닝은 히터(5)에 의해 서셉터(2)를 가열하면서 실시하지만, 그 때의 온도는 170 내지 250℃로 하는 것이 바람직하다. After the Ti film deposition process and the nitriding process are performed on a predetermined number of wafers, cleaning in the chamber 1 is performed. The cleaning process introduces ClF 3 gas into the chamber 1 in a state where no wafer is present in the chamber 1, and performs dry cleaning. Although dry cleaning is performed while heating the susceptor 2 with the heater 5, it is preferable that the temperature at that time shall be 170-250 degreeC.

한편, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 일 없이 여러 가지 변형이 가능하다. 예컨대, 상기 실시 형태에서는 샤워 헤드에 고주파 전력을 인가하는 것에 의해 고주파 전계를 형성하도록 했지만, 이것에 한하지 않고 고주파 전계에 의해 본 발명을 형성할 수 있으면 좋다. 또한, 피 처리 기판으로서는 반도체 웨이퍼에 한하지 않고, 예컨대 액정 표시 장치(LCD)용 기판 등의 다른 기판이더라도 좋다. In addition, various modifications are possible for this invention, without being limited to the said embodiment. For example, in the said embodiment, although a high frequency electric field was formed by applying a high frequency electric power to a shower head, it is not limited to this, What is necessary is just to be able to form this invention by a high frequency electric field. The substrate to be processed is not limited to a semiconductor wafer, but may be another substrate such as a substrate for a liquid crystal display device (LCD).

Claims (25)

피 처리 기판을 수용하는 챔버와, 챔버 내에서 피 처리 기판을 탑재하는 탑재대와, 탑재대상의 기판을 가열하는 가열 수단과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 탑재대상의 피 처리 기판의 상방의 공간에 고주파 전계를 형성하는 고주파 전계 형성 수단과, 상기 챔버 내를 배기하는 배기 수단을 갖는 성막 장치에 의해, Si 부분을 갖는 피 처리 기판의 Si 함유 부분에 Ti막을 형성하는 Ti막의 성막 방법으로서, A process for supplying a chamber containing the substrate to be processed, a mounting table for mounting the substrate to be processed in the chamber, heating means for heating the substrate to be mounted, and a processing gas containing TiCl 4 gas and a reducing gas into the chamber. A to-be-processed substrate which has a Si part by the film-forming apparatus which has a gas supply means, the high frequency electric field formation means which forms a high frequency electric field in the space above the said to-be-processed substrate, and the exhaust means which exhausts the inside of the said chamber. As a film forming method of a Ti film which forms a Ti film on an Si-containing portion of 상기 탑재대에 Si 부분을 갖는 피 처리 기판을 배치하는 것과, 피 처리 기판을 가열하는 것과, 챔버 내를 소정의 압력으로 하는 것과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 도입하는 것과, 상기 고주파 전계 형성 수단에 의해 고주파 전계를 형성하는 것에 의해 상기 처리 가스를 플라즈마화하는 것과, 피 처리 기판의 표면에서 상기 TiCl4 가스 및 환원 가스에 의한 반응을 생기게 하는 것을 포함하고, Arranging a substrate to be processed having a Si portion in the mounting table, heating the substrate to be treated, bringing the inside of the chamber to a predetermined pressure, and introducing a processing gas containing TiCl 4 gas and a reducing gas into the chamber. And plasma forming the processing gas by forming a high frequency electric field by the high frequency electric field forming means, and generating a reaction by the TiCl 4 gas and the reducing gas on the surface of the substrate to be treated, 상기 반응에 의해 피 처리 기판의 Si 부분에 Ti막을 성막할 때에 피 처리 기판의 Si 부분에서의 TiSi의 생성 반응이 억제되도록 챔버 내 압력 및 인가되는 고주파 전력의 파워를 제어하는 Ti막의 성막 방법. And forming a Ti film on the Si portion of the substrate by the reaction, controlling the pressure in the chamber and the power of the applied high frequency power so as to suppress the formation reaction of TiSi in the Si portion of the substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 피 처리 기판의 온도가 550℃ 근방에서, 프리커서로서 TiCl3이 주체가 되는 성막 반응이 생기도록 챔버 내 압력 및 인가되는 고주파 전력의 파워를 제어하는 Ti막의 성막 방법. In the vicinity of the temperature of the target substrate 550 ℃, a precursor film forming the Ti film method for controlling a power of the high frequency power applied to the pressure in the chamber and so that a film forming reaction is TiCl 3 is the subject. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 기판 온도가 300 내지 670℃인 Ti막의 성막 방법. The Ti film-forming method whose substrate temperature is 300-670 degreeC. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 기판 온도가 500℃±20℃인 Ti막의 성막 방법. The film-forming method of the Ti film whose substrate temperature is 500 degreeC +/- 20 degreeC. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 피 처리 기판은 Si 부분 외에 SiO2 부분을 가지고, Si 부분과 SiO2 부분의 양쪽에 Ti막을 성막하는 Ti막의 성막 방법. The substrate to be processed has a SiO 2 part in addition to the Si part, and a Ti film forming method for forming a Ti film on both the Si part and the SiO 2 part. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 피 처리 기판의 Si 부분에 Ti막이 형성되는 것에 의해 그 계면이 실리사이드화되는 Ti막의 성막 방법. The Ti film-forming method in which the interface silicides by forming a Ti film in the Si part of a to-be-processed substrate. 피 처리 기판을 수용하는 챔버와, 챔버 내에서 피 처리 기판을 탑재하는 탑 재대와, 탑재대상의 기판을 가열하는 가열 수단과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 탑재대상의 피 처리 기판의 상방의 공간에 고주파 전계를 형성하는 고주파 전계 형성 수단과, 상기 챔버 내를 배기하는 배기 수단을 갖는 성막 장치에 의해, Si 부분을 갖는 피 처리 기판의 Si 부분에 Ti막을 형성하는 Ti막의 성막 방법으로서, A process for supplying a chamber containing the substrate to be processed, a tower for mounting the substrate to be processed in the chamber, heating means for heating the substrate to be mounted, and a processing gas containing TiCl 4 gas and a reducing gas into the chamber. A to-be-processed substrate which has a Si part by the film-forming apparatus which has a gas supply means, the high frequency electric field formation means which forms a high frequency electric field in the space above the said to-be-processed substrate, and the exhaust means which exhausts the inside of the said chamber. As a film forming method of a Ti film which forms a Ti film on the Si portion of 상기 탑재대에 Si 부분을 갖는 피 처리 기판을 배치하는 것과, 피 처리 기판을 가열하는 것과, 챔버 내 압력을 진공 흡인하는 것과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 도입하는 것과, 상기 고주파 전계 형성 수단에 의해 고주파 전계를 형성하여 상기 처리 가스를 플라즈마화하는 것과, 피 처리 기판의 표면에서 상기 TiCl4 가스 및 환원 가스에 의한 반응을 생기게 하는 것을 포함하고, Arranging the substrate to be processed having the Si portion in the mounting table, heating the substrate to be treated, vacuum suctioning the pressure in the chamber, introducing a processing gas containing a TiCl 4 gas and a reducing gas into the chamber; And forming a high frequency electric field by said high frequency electric field forming means to plasmaate said processing gas, and causing a reaction by said TiCl 4 gas and a reducing gas on the surface of the substrate to be processed, 챔버 내 압력이 266 내지 1,333Pa인 범위, 고주파 전력 파워가 200 내지 1,000W인 범위 내에서, 챔버 내 압력을 x(Pa), 고주파 전력 파워를 y(W)로 했을 때에 (y-333)<160,400/(x-266)을 만족시키는 Ti막의 성막 방법. When the pressure in the chamber is x (Pa) and the high frequency power is y (W) within the range in which the pressure in the chamber is in the range of 266 to 1,333 Pa and the high frequency power is in the range of 200 to 1,000 W, (y-333) < A film forming method of a Ti film satisfying 160,400 / (x-266). 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 기판 온도가 300 내지 670℃인 Ti막의 성막 방법. The Ti film-forming method whose substrate temperature is 300-670 degreeC. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 기판 온도가 500℃±20℃인 Ti막의 성막 방법. The film-forming method of the Ti film whose substrate temperature is 500 degreeC +/- 20 degreeC. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 피 처리 기판은 Si 부분 외에 SiO2 부분을 가지고, Si 부분과 SiO2 부분의 양쪽에 Ti막을 성막하는 Ti막의 성막 방법. The substrate to be processed has a SiO 2 part in addition to the Si part, and a Ti film forming method for forming a Ti film on both the Si part and the SiO 2 part. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 피 처리 기판의 Si 부분에 Ti막이 형성되는 것에 의해 그 계면이 실리사이드화되는 Ti막의 성막 방법. The Ti film-forming method in which the interface silicides by forming a Ti film in the Si part of a to-be-processed substrate. 피 처리 기판을 수용하는 챔버와, 챔버 내에서 피 처리 기판을 탑재하는 탑재대와, 탑재대상의 기판을 가열하는 가열 수단과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 탑재대상의 피 처리 기판의 상방의 공간에 고주파 전계를 형성하는 고주파 전계 형성 수단과, 상기 챔버 내를 배기하는 배기 수단을 갖는 성막 장치에 의해, Si 부분을 갖는 피 처리 기판의 Si 부분에 Ti막을 형성하는 Ti막의 성막 방법으로서, A process for supplying a chamber containing the substrate to be processed, a mounting table for mounting the substrate to be processed in the chamber, heating means for heating the substrate to be mounted, and a processing gas containing TiCl 4 gas and a reducing gas into the chamber. A to-be-processed substrate which has a Si part by the film-forming apparatus which has a gas supply means, the high frequency electric field formation means which forms a high frequency electric field in the space above the said to-be-processed substrate, and the exhaust means which exhausts the inside of the said chamber. As a film forming method of a Ti film which forms a Ti film on the Si portion of 상기 탑재대에 Si 함유 부분을 갖는 피 처리 기판을 배치하는 것과, 피 처리 기판을 가열하는 것과, 챔버 내 압력을 300 내지 800Pa의 범위로 하는 것과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 도입하는 것과, 상기 고주파 전계 형성 수단의 고주파 전력 파워를 300 내지 600W로하여 고주파 전계를 형성하는 것에 의해 상기 처리 가스를 플라즈마화하는 것과, 피 처리 기판의 표면에서 상기 TiCl4 가스 및 환원 가스에 의한 반응을 생기게 하는 것을 포함하는 Ti막의 성막 방법. Arranging the substrate to be processed having the Si-containing portion in the mounting table, heating the substrate to be treated, setting the pressure in the chamber in the range of 300 to 800 Pa, and treating the substrate with TiCl 4 gas and reducing gas; Plasma-forming the processing gas by introducing a gas, forming a high-frequency electric field with the high-frequency electric power of the high-frequency electric field forming means at 300 to 600 W, and the TiCl 4 gas and the reducing gas on the surface of the substrate to be processed. A film forming method of a Ti film comprising causing a reaction by. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 기판 온도가 300 내지 670℃인 Ti막의 성막 방법. The Ti film-forming method whose substrate temperature is 300-670 degreeC. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 기판 온도가 500℃±20℃인 Ti막의 성막 방법. The film-forming method of the Ti film whose substrate temperature is 500 degreeC +/- 20 degreeC. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 피 처리 기판은 Si 부분 외에 SiO2 부분을 가지고, Si 부분과 SiO2 부분의 양쪽에 Ti막을 성막하는 Ti막의 성막 방법. The substrate to be processed has a SiO 2 part in addition to the Si part, and a Ti film forming method for forming a Ti film on both the Si part and the SiO 2 part. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 피 처리 기판의 Si 부분에 Ti막이 형성되는 것에 의해 그 계면이 실리사이드화되는 Ti막의 성막 방법. The Ti film-forming method in which the interface silicides by forming a Ti film in the Si part of a to-be-processed substrate. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 피 처리 기판의 Si 부분에 Ti막이 형성되는 것에 의해 그 계면이 실리사이드화되는 Ti막의 성막 방법. The Ti film-forming method in which the interface silicides by forming a Ti film in the Si part of a to-be-processed substrate. 피 처리 기판을 수용하는 챔버와, 챔버 내에서 피 처리 기판을 탑재하는 탑재대와, 탑재대상의 기판을 가열하는 가열 수단과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 탑재대상의 피 처리 기판의 상방의 공간에 고주파 전계를 형성하는 고주파 전계 형성 수단과, 상기 챔버 내를 배기하는 배기 수단을 갖는 성막 장치에 의해, Si 부분을 갖는 피 처리 기판의 Si 부분에 Ti막을 형성하는 Ti막의 성막 방법으로서, A process for supplying a chamber containing the substrate to be processed, a mounting table for mounting the substrate to be processed in the chamber, heating means for heating the substrate to be mounted, and a processing gas containing TiCl 4 gas and a reducing gas into the chamber. A to-be-processed substrate which has a Si part by the film-forming apparatus which has a gas supply means, the high frequency electric field formation means which forms a high frequency electric field in the space above the said to-be-processed substrate, and the exhaust means which exhausts the inside of the said chamber. As a film forming method of a Ti film which forms a Ti film on the Si portion of 상기 탑재대에 Si 부분을 갖는 피 처리 기판을 배치하는 것과, 피 처리 기판을 가열하는 것과, 챔버 내를 소정의 압력으로 하는 것과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스 및 불활성 가스를 포함하는 처리 가스를 도입하는 것과, 상기 고주파 전계 형성 수단에 의해 고주파 전계를 형성하는 것에 의해 상기 처리 가스를 플라즈마화하는 것과, 피 처리 기판의 표면에서 상기 TiCl4 가스 및 환원 가스에 의한 반응을 생기게 하는 것을 포함하고, Arranging the substrate to be processed having the Si portion in the mounting table, heating the substrate to be treated, setting the pressure in the chamber to a predetermined pressure, and processing gas containing TiCl 4 gas and a reducing gas and an inert gas in the chamber. Introducing plasma, plasma forming the processing gas by forming a high frequency electric field by the high frequency electric field forming means, and generating a reaction by the TiCl 4 gas and the reducing gas on the surface of the substrate to be processed; , TiCl4 가스 및 환원 가스 및 불활성 가스를 상기 챔버 내에 도입한 후에, 고주파 전계를 형성하여 플라즈마를 생성하는 Ti막의 성막 방법. A method of forming a Ti film, wherein a high frequency electric field is formed after introducing TiCl 4 gas and a reducing gas and an inert gas into the chamber to generate a plasma. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 챔버 내 압력이 266 내지 1,333Pa인 범위, 고주파 전력 파워가 200 내지 1,000W인 범위내에서, 챔버 내 압력을 x(Pa), 고주파 전력 파워를 y(W)로 했을 때에 (y-333)<160,400/(x-266)를 만족시키는 Ti막의 성막 방법. When the pressure in the chamber is x (Pa) and the high frequency power is y (W) within the range of 266 to 1,333 Pa in the chamber and the range of 200 to 1,000 W in the high frequency power, (y-333) < A film forming method of a Ti film that satisfies 160,400 / (x-266). 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 챔버 내 압력이 300 내지 800Pa의 범위, 고주파 전력 파워가 300 내지 600 W의 범위인 Ti막의 성막 방법. A deposition method of a Ti film, in which the pressure in the chamber is in the range of 300 to 800 Pa and the high frequency power power is in the range of 300 to 600 W. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 기판 온도가 300 내지 670℃인 Ti막의 성막 방법. The Ti film-forming method whose substrate temperature is 300-670 degreeC. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 기판 온도가 620 내지 650℃인 Ti막의 성막 방법. The film-forming method of the Ti film whose substrate temperature is 620-650 degreeC. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 피 처리 기판은 Si 부분 외에 SiO2 부분을 가지고, Si 부분과 SiO2 부분의 양쪽에 Ti막을 성막하는 Ti막의 성막 방법. The substrate to be processed has a SiO 2 part in addition to the Si part, and a Ti film forming method for forming a Ti film on both the Si part and the SiO 2 part. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 피 처리 기판의 Si 부분에 Ti막이 형성되는 것에 의해 그 계면이 실리사이드화되는 Ti막의 성막 방법. The Ti film-forming method in which the interface silicides by forming a Ti film in Si part of a to-be-processed substrate. 컴퓨터상에서 동작하며 성막 장치를 제어하는 프로그램이 기억된 기억 매체로서, A storage medium storing a program that operates on a computer and controls a film forming apparatus, 상기 제어 프로그램은 실행 시에,When the control program is executed, 피 처리 기판을 수용하는 챔버와, 챔버 내에서 피 처리 기판을 탑재하는 탑재대와, 탑재대상의 기판을 가열하는 가열 수단과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 탑재대상의 피 처리 기판의 상방의 공간에 고주파 전계를 형성하는 고주파 전계 형성 수단과, 상기 챔버 내를 배기하는 배기 수단을 갖는 성막 장치에 의해, Si 부분을 갖는 피 처리 기판의 Si 함유 부분에 Ti막을 형성하는 Ti막의 성막 방법이고, A process for supplying a chamber containing the substrate to be processed, a mounting table for mounting the substrate to be processed in the chamber, heating means for heating the substrate to be mounted, and a processing gas containing TiCl 4 gas and a reducing gas into the chamber. A to-be-processed substrate which has a Si part by the film-forming apparatus which has a gas supply means, the high frequency electric field formation means which forms a high frequency electric field in the space above the said to-be-processed substrate, and the exhaust means which exhausts the inside of the said chamber. A Ti film forming method for forming a Ti film on an Si-containing portion of 상기 탑재대에 Si 부분을 갖는 피 처리 기판을 배치하는 것과, 피 처리 기판을 가열하는 것과, 챔버 내를 소정의 압력으로 하는 것과, 챔버 내에 TiCl4 가스 및 환원 가스를 포함하는 처리 가스를 도입하는 것과, 상기 고주파 전계 형성 수단에 의해 고주파 전계를 형성하는 것에 의해 상기 처리 가스를 플라즈마화하는 것과, 피 처리 기판의 표면에서 상기 TiCl4 가스 및 환원 가스에 의한 반응을 생기게 하는 것을 포함하며, Arranging a substrate to be processed having a Si portion in the mounting table, heating the substrate to be treated, bringing the inside of the chamber to a predetermined pressure, and introducing a processing gas containing TiCl 4 gas and a reducing gas into the chamber. And plasma forming the processing gas by forming a high frequency electric field by the high frequency electric field forming means, and generating a reaction by the TiCl 4 gas and a reducing gas on the surface of the substrate to be treated, 상기 반응에 의해 피 처리 기판의 Si 부분에 Ti막을 성막할 때에, 피 처리 기판의 Si 부분에서의 TiSi의 생성 반응이 억제되도록 챔버 내 압력 및 인가되는 고주파 전력의 파워를 제어하는 Ti막의 성막 방법이 실시되도록, 컴퓨터로 상기 성막 장치를 제어시키는 기억 매체. When the Ti film is formed on the Si portion of the substrate to be processed by the above reaction, the Ti film forming method of controlling the pressure in the chamber and the power of the applied high frequency power so as to suppress the formation reaction of TiSi in the Si portion of the substrate is suppressed. The storage medium which controls the said film-forming apparatus with a computer so that it may be implemented.
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