JP2001525613A - Titanium chemical vapor deposition on wafer including in-situ pre-cleaning step - Google Patents
Titanium chemical vapor deposition on wafer including in-situ pre-cleaning stepInfo
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Abstract
(57)【要約】 基板上にチタン膜を堆積するためのマルチステップ化学気相堆積方法に関する。堆積プロセスの第1のステップは、水素含有ガスを含む前処理ガスと不活性ガスが基板処理チャンバの堆積区域内に流入されるプラズマ前処理ステップを含む。第1の堆積ステップ中、プラズマが前処理ガスから形成され、少なくとも約5秒間維持され、基板のコンタクト領域に残ったあらゆる絶縁材料をエッチングし、チタン層堆積前にコンタクト領域を洗浄する。次に、第2の堆積ステップ中、チタン含有源と還元剤が堆積区域内に導入され、第1ステップで形成されたプラズマが維持され、基板上のチタン層が堆積される。好適な実施形態では、前処理ガスに含まれる水素含有源と第2の堆積ステップの処理ガスにある還元剤は、H 2の同じ連続した流れである。 (57) [Summary] A multi-step chemical vapor deposition method for depositing a titanium film on a substrate. The first step of the deposition process includes a plasma pretreatment step in which a pretreatment gas including a hydrogen-containing gas and an inert gas are flowed into a deposition area of the substrate processing chamber. During the first deposition step, a plasma is formed from the pre-treatment gas and maintained for at least about 5 seconds to etch any remaining insulating material in the contact areas of the substrate and to clean the contact areas before depositing the titanium layer. Next, during a second deposition step, a titanium-containing source and a reducing agent are introduced into the deposition area, the plasma formed in the first step is maintained, and a titanium layer on the substrate is deposited. In a preferred embodiment, the hydrogen-containing source contained in the pretreatment gas and the reducing agent in the treatment gas of the second deposition step are H TwoIs the same continuous flow.
Description
【0001】 (発明の背景) 本発明は、半導体基板上の高融点金属層の堆積に関する。更に詳しく言えば、
本発明は、シート抵抗の均一性が向上し、かつコンタクトのボトムカバレージが
良好なチタン層を堆積するための改良形化学気相堆積法及びその装置に関する。
本発明は、さまざまなチタン堆積処理に応用可能であり、チタン源として四塩化
チタン(TiCl4)を含む処理に実用的に応用可能である。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the deposition of a refractory metal layer on a semiconductor substrate. More specifically,
The present invention relates to an improved chemical vapor deposition method and apparatus for depositing a titanium layer with improved sheet resistance uniformity and good contact bottom coverage.
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to various titanium deposition processes, and is practically applicable to a process including titanium tetrachloride (TiCl 4 ) as a titanium source.
【0002】 現在の半導体装置の主要な製造ステップのうちの1つに、半導体基板上に絶縁
層及び金属層を含むさまざまな層を形成するステップがある。公知のように、こ
れらの層は、さまざまな方法の中でも化学気相堆積法(CVD:Chemical Vapor
Deposition)か若しくは物理気相堆積法(PVD:Physical Vapor Deposition
)を用いて堆積することができる。従来の熱CVD処理では、基板表面に反応ガ
スが供給され、熱誘導化学反応が起こり、所望の膜を形成する。従来のプラズマ
CVD処理では、制御されたプラズマが形成されて反応種を分解及び/又は励起
させて、所望の膜を形成する。一般に、熱処理及びプラズマ処理の反応速度は、
温度、圧力、プラズマ密度、反応ガスの流量、パワー周波数、パワーレベル、チ
ャンバの物理的形状などのうち1以上のものを制御することによって制御される
場合がある。[0002] One of the main manufacturing steps of a current semiconductor device is a step of forming various layers including an insulating layer and a metal layer on a semiconductor substrate. As is known, these layers are formed, among other methods, by chemical vapor deposition (CVD).
Deposition) or physical vapor deposition (PVD)
). In a conventional thermal CVD process, a reactive gas is supplied to the substrate surface, and a heat-induced chemical reaction occurs to form a desired film. In a conventional plasma CVD process, a controlled plasma is formed to decompose and / or excite a reactive species to form a desired film. Generally, the reaction rates of heat treatment and plasma treatment are as follows:
It may be controlled by controlling one or more of temperature, pressure, plasma density, reactant gas flow, power frequency, power level, physical shape of the chamber, and the like.
【0003】 PVDシステムの例を挙げると、ターゲット(堆積しようとする材料の板)が
マイナスの電圧供給源(直流(DC)か若しくは高周波数(RF))に接続され
ており、ターゲットと対向する基板ホルダが、接地、浮動、バイアス、加熱、冷
却されているか、若しくはそれらの幾つかを組み合わされて設けられている。ア
ルゴンなどのガスがPVDシステム内に導入され、通常は数ミリtorr(mt
orr)から約100mtorrの圧力で維持されて、媒体内にグロー放電が起
こり維持される。グロー放電が始まると、正のイオンがターゲットに衝突し、タ
ーゲット原子が運動量の輸送により除去される。これらのターゲット原子は、基
板ホルダ上に配置される基板上に次々と堆積されて薄膜となる。In a PVD system, for example, a target (a plate of material to be deposited) is connected to a negative voltage supply (direct current (DC) or high frequency (RF)) and faces the target. The substrate holder is grounded, floating, biased, heated, cooled, or provided in some combination. A gas such as argon is introduced into the PVD system and is typically a few millitorr (mt)
(orr) to about 100 mtorr, and glow discharge occurs in the medium and is maintained. When the glow discharge starts, positive ions collide with the target, and the target atoms are removed by momentum transport. These target atoms are sequentially deposited on the substrate placed on the substrate holder to form a thin film.
【0004】 半導体デバイスが最初に導入されてからこれまでの数10年間、半導体デバイ
スの形状サイズは急速に小型化されている。今日のウェーハ製造工場では、日常
的に0.5μmや更に小型の0.35μmの特徴サイズのデバイスが製造されて
おり、近い将来の工場では、更に小型の特徴サイズが製造されることになるであ
ろう。特徴サイズが小型化して集積密度が高まるにつれ、半導体産業界において
これまで考慮していなかった非常に重要な問題への関心が高まっている。例えば
、集積密度がかなり高いデバイスの特徴部のアスペクト比が高くなる(例えば、
0.35μmの特徴サイズのデバイスに対して約6:1以上)問題などがそうで
ある。(アスペクト比とは、2つの隣接するステップの高さと幅の比である。)
ギャップ等のアスペクト比が高い特徴は、多くの応用では層を堆積させて適切に
充填される必要がある。For several decades since the semiconductor device was first introduced, the shape size of the semiconductor device has been rapidly reduced. Today's wafer fabs routinely produce 0.5 μm and smaller 0.35 μm feature size devices, and in the near future factories will produce smaller feature sizes. There will be. As feature sizes shrink and integration densities increase, there is a growing interest in very important issues not previously considered in the semiconductor industry. For example, features with significantly higher integration densities have higher aspect ratios (e.g.,
Such problems are about 6: 1 for devices with 0.35 μm feature size). (The aspect ratio is the ratio of the height and width of two adjacent steps.)
High aspect ratio features, such as gaps, require that layers be deposited and properly filled in many applications.
【0005】 このような高集積デバイスの製造に対する要求は当然かなり厳しいものとなる
ため、従来の基板処理システムではこのような要求を満たすには不充分である。
更に、デバイス設計の進化に伴い、これらのデバイスを実行するのに必要な特性
を備えた膜を堆積させるために用いる基板処理システムにも更に高度な能力が要
求される。例えば、チタンの使用がこれまでよりも集積回路製造プロセスに組み
込まれている。半導体デバイスでの使用において、チタンは望ましい特徴を多く
備えている。例えば、チタンは金ボンディングパッドと半導体の間の拡散障壁と
して、ある原子種が隣りの原子種へと移動しないように作用させることもある。
また、チタンを用いて、シリコンやアルミニウムなどの2つの層の間の密着性を
高めることもある。更に、チタンを用いて、シリコンと混合させてケイ化チタン
(TiSix)の合金を作ることで、例えば、オーム接触が形成される。このよ うなチタン膜を堆積させるために用いるのに共通した堆積システムの1つに、チ
タンスパッタリング堆積(PVD)システムがある。しかしながら、このような
スパッタリングシステムでは、より高度な処理及び製造要求でデバイス形成を行
うには不充分であることが多い。特に、スパッタリングを施すと、このようなデ
バイスのすでに堆積した層や構造にダメージを与えることで、性能及び/又は歩
留りの低下につながることもある。また、チタンスパッタリングシステムでは、
スパッタリングを施すことでシャドーイング効果が生じるため、高アスペクト比
のギャップに均一なコンフォーマル層を堆積できなくなることもある。[0005] The demands for the manufacture of such highly integrated devices are of course quite stringent, and conventional substrate processing systems are insufficient to meet such demands.
In addition, as device designs evolve, more sophisticated capabilities are required of substrate processing systems used to deposit films with the properties required to implement these devices. For example, the use of titanium has been more integrated into integrated circuit manufacturing processes. For use in semiconductor devices, titanium has many desirable features. For example, titanium may act as a diffusion barrier between a gold bonding pad and a semiconductor, preventing one atomic species from migrating to an adjacent atomic species.
In addition, titanium may be used to increase the adhesion between two layers such as silicon and aluminum. Furthermore, by using titanium, by mixing with the silicon by alloying of titanium silicide (TiSi x), for example, ohmic contact is formed. One common deposition system used to deposit such titanium films is a titanium sputtering deposition (PVD) system. However, such sputtering systems are often insufficient to perform device formation with more sophisticated processing and manufacturing requirements. In particular, sputtering can damage already deposited layers and structures of such devices, leading to reduced performance and / or yield. Also, in the titanium sputtering system,
Sputtering produces a shadowing effect, which may make it impossible to deposit a uniform conformal layer in a gap having a high aspect ratio.
【0006】 スパッタリングシステムと比べると、プラズマ強化化学気相堆積(PECVD
:Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)システムの方が、高アスペク ト比のギャップをもつ基板上にチタン膜を形成するのにより適していることがあ
る。よく知られているように、プラズマはイオンとガス分子との混合物であり、
例えば、チャンバ圧、温度、RFパワーなどの適切な条件下で堆積チャンバの処
理ガスに、高周波(RF)エネルギなどのエネルギを印加することで形成される
ことがある。プラズマはしきい値密度に達すると、グロー放電(プラズマの「打
ち込み」又は「点火」と呼ばれることが多い)が形成されることが知られている
自己持続状態になる。このRFエネルギによって、処理ガスの分子のエネルギ状
態が上がり、分子からイオン種を形成する。励起された分子とイオン種は共に、
通常処理ガスよりも反応性が高いため、所望の膜を形成しやすい。プラズマはま
た、チタン膜の形成時、基板表面全体での反応種の移動度を高めることにより、
ギャップ充填能力が良好な膜が得られるという利点がある。[0006] Compared to sputtering systems, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD)
: Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) system may be more suitable for forming titanium films on substrates with high aspect ratio gaps. As is well known, plasma is a mixture of ions and gas molecules,
For example, it may be formed by applying energy, such as radio frequency (RF) energy, to a process gas in a deposition chamber under appropriate conditions, such as chamber pressure, temperature, and RF power. When the plasma reaches a threshold density, it becomes self-sustaining, known to form a glow discharge (often referred to as "bombardment" or "ignition" of the plasma). This RF energy raises the energy state of the molecules of the processing gas, and forms ionic species from the molecules. Both excited molecules and ionic species
Since the reactivity is higher than that of the normal processing gas, a desired film can be easily formed. Plasma also enhances the mobility of reactive species across the substrate surface during the formation of a titanium film,
There is an advantage that a film having a good gap filling ability can be obtained.
【0007】 チタン膜を堆積させるためのある公知のCVD方法には、標準的なPECVD
プロセスにおいて、TiCl4原料ガスと水素(H2)反応ガスを含む処理ガスか
らプラズマを形成するステップが含まれている。このようなTiCl4/H2のP
ECVD処理を施すことにより、バイアの充填、均一性、接触抵抗特性が良好な
チタン膜を堆積でき、多くの異なる商業的に入手可能な集積回路の製造時に適切
に使用できる膜が作られる。これらの処理がある製造使用に適したものであるか
否かにかかわらず、TiCl4とH2の前駆体ガスから堆積させたものなどのチタ
ン膜のバイア充填、均一性及び接触抵抗を更に高めることが変わらず求められて
いる。[0007] One known CVD method for depositing titanium films includes standard PECVD.
The process includes forming a plasma from a process gas including a TiCl 4 source gas and a hydrogen (H 2 ) reactive gas. The P of such TiCl 4 / H 2
The ECVD process allows the deposition of a titanium film with good via fill, uniformity, and contact resistance characteristics, creating a film that can be suitably used in the manufacture of many different commercially available integrated circuits. Whether or not these processes are suitable for certain manufacturing uses, further enhance via fill, uniformity and contact resistance of titanium films such as those deposited from TiCl 4 and H 2 precursor gases. It is still required.
【0008】 (発明の開示) 本発明は、チタン膜の堆積処理法を改善したCVD法と、この堆積を行うため
の改良された装置に関する。本発明の方法によると、基板上にチタン膜を堆積さ
せるためのマルチステップを含む化学気相堆積法が教示されている。通常、本発
明のチタン層は、基板上にある酸化シリコン膜などの絶縁膜をエッチングして形
成したコンタクト領域に第1の層として堆積されるが、他のチタン堆積用途でも
使用することが可能である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a CVD process with an improved method of depositing a titanium film and an improved apparatus for performing this deposition. According to the method of the present invention, a chemical vapor deposition method including multi-steps for depositing a titanium film on a substrate is taught. Usually, the titanium layer of the present invention is deposited as a first layer in a contact region formed by etching an insulating film such as a silicon oxide film on a substrate, but can be used in other titanium deposition applications. It is.
【0009】 マルチステップ堆積法の第1のステップは、プラズマ前処理ステップを含み、
基板処理チャンバの堆積区域内に水素含有ガスと不活性ガスを含む前処理ガスが
流入される。この第1の堆積ステップ中、プラズマが前処理ガスから形成されて
、少なくとも約5秒間維持され、基板のコンタクト領域内に残るあらゆる絶縁材
料をエッチングして取り除き、チタン層を堆積する前にコンタクト領域を洗浄す
る。次に、第1ステップが終了した後の第2の堆積ステップの間、堆積区域内に
チタンを含む原料と還元剤が導入され、第1ステップで形成されたプラズマが維
持されて、基板上にチタン層を堆積させる。好適な実施形態では、前処理ガスに
含まれる水素含有原料と、第2ステップの処理ガス内の還元剤は、H2の同じ連 続流れである。また、別の好適な実施形態では、プラズマ前処理ステップは、約
5秒から60秒間続く。The first step of the multi-step deposition method includes a plasma pre-treatment step,
A pre-processing gas including a hydrogen-containing gas and an inert gas flows into the deposition area of the substrate processing chamber. During this first deposition step, a plasma is formed from the pre-treatment gas and maintained for at least about 5 seconds to etch away any insulating material remaining in the contact area of the substrate and to remove the contact area before depositing the titanium layer. Wash. Next, during the second deposition step after the completion of the first step, a raw material containing titanium and a reducing agent are introduced into the deposition area, and the plasma formed in the first step is maintained, so that the plasma is formed on the substrate. Deposit a titanium layer. In a preferred embodiment, the hydrogen-containing material included in the pre-treatment gas, the reducing agent within the process gas in the second step is the same continuous flow of H 2. In another preferred embodiment, the plasma pretreatment step lasts about 5 to 60 seconds.
【0010】 任意に、酸素及び/又は炭素などの空気から生じた不純物で汚染しないように
、チタン層にパッシベーションを施してもよい。パッシベーションを施すには、
チタン層に近接した堆積区域に、(1)窒素を流入させるステップと、(2)窒
素プラズマを打ち込むステップの何れか一方か又はその両方のステップを行う。
チタン層を窒素に晒すことにより、チタン層の表面に窒化チタンの薄い層が形成
される。窒化チタン層はチタン層をパッシベーションして、不純物がチタン層内
に吸着しないようにする。このように、チタン層は、表面抵抗などの特性が安定
しており、また引き続き窒化チタンバリヤ層を堆積するための表面がクリーンな
状態になる。更に、安定且つパッシベーションを施したチタン層を作ることによ
って、更に処理を施すために別の処理チャンバへと移動する際、チタン層が汚染
される危険性がなく、ウェーハを大気に晒すことができる。このことから、本発
明のチャンバを独立形のチタン膜堆積チャンバとして使用することもできる。[0010] Optionally, the titanium layer may be passivated so as not to be contaminated with air-borne impurities such as oxygen and / or carbon. To passivate,
Either (1) flowing nitrogen and / or (2) implanting nitrogen plasma into the deposition area close to the titanium layer are performed.
By exposing the titanium layer to nitrogen, a thin layer of titanium nitride is formed on the surface of the titanium layer. The titanium nitride layer passivates the titanium layer so that impurities do not adsorb into the titanium layer. As described above, the properties of the titanium layer such as surface resistance are stable, and the surface for continuously depositing the titanium nitride barrier layer is in a clean state. Furthermore, by creating a stable and passivated titanium layer, the wafer can be exposed to the atmosphere without the risk of contamination of the titanium layer when moving to another processing chamber for further processing. . For this reason, the chamber of the present invention can be used as a stand-alone titanium film deposition chamber.
【0011】 本発明の方法の別の実施形態によると、チタン源の流入は、第2の堆積ステッ
プの前の少なくとも6〜8秒で開始される。しかしながら、このようにチャンバ
内に流入させる代わりに、前方のラインに流入させる。このようにして、チタン
源の流入は、堆積ステップの前に安定化されて、延長されたウェーハランの複数
のウェーハ上に堆積させたチタン膜の膜の均一性が更に良好になる。[0011] According to another embodiment of the method of the present invention, the flow of the titanium source is started at least 6 to 8 seconds before the second deposition step. However, instead of flowing into the chamber in this way, it flows into the front line. In this way, the inflow of the titanium source is stabilized prior to the deposition step, further improving the film uniformity of the titanium film deposited on the plurality of wafers of the extended wafer run.
【0012】 本発明の前記及び他の実施形態、ならびにその利点及び特徴は、以下の記載及
び添付の図面と組み合わせてより詳細に記載される。[0012] These and other embodiments of the present invention, as well as its advantages and features, are described in more detail in conjunction with the following description and the accompanying drawings.
【0013】 (好ましい実施形態の詳細な説明) I.序論 本発明により、前処理プラズマステップでチタン膜が堆積される基板を前処理
することで、チタン膜をより良好に堆積することが可能となる。本願発明者等は
、このようなプラズマ前処理ステップは、酸化シリコン層などの絶縁層を介して
エッチングされるコンタクト領域で半導体基板とオーム接触させる多層スタック
(例えば、チタン/窒化チタンスタックなど)の一部として堆積されたチタン層
が使用される場合に特に有益であることを発見した。プラズマ前処理ステップで
は、基板のコンタクト領域に残ったあらゆる残留絶縁材料がエッチングされ、チ
タン層が堆積される前にコンタクト領域が洗浄される。プラズマ前処理ステップ
が完了した後に、前に形成したプラズマを維持しながらチタン含有原料ガスを導
入することによって、チタン層が堆積される。本発明の方法により堆積されたチ
タン層は、0.35から0.11ミクロン以下の特徴サイズを有する集積回路を
製造する際に用いるのに適したものである。また、本発明は、容易に入手可能な
ガスを用いて従来形のデザインのCVDチャンバでチタン膜を堆積するために用
いることも可能である。Detailed Description of Preferred Embodiments I. INTRODUCTION The present invention allows better deposition of titanium films by pre-treating the substrate on which the titanium film is deposited in a pre-treatment plasma step. The present inventors have determined that such a plasma pre-treatment step involves the formation of a multilayer stack (e.g., a titanium / titanium nitride stack, etc.) in ohmic contact with the semiconductor substrate at a contact region that is etched through an insulating layer, such as a silicon oxide layer. It has been found to be particularly beneficial when a partially deposited titanium layer is used. In the plasma pretreatment step, any residual insulating material remaining in the contact areas of the substrate is etched and the contact areas are cleaned before the titanium layer is deposited. After the plasma pretreatment step is completed, a titanium layer is deposited by introducing a titanium-containing source gas while maintaining the previously formed plasma. The titanium layer deposited by the method of the present invention is suitable for use in manufacturing integrated circuits having feature sizes of 0.35 to 0.11 microns or less. The invention can also be used to deposit titanium films in conventional design CVD chambers using readily available gases.
【0014】 II.CVDチャンバの典型例 図1Aは、本発明によりチタン層が堆積される簡潔な平行板化学気相堆積(C
VD)システム10の1つの実施形態を示すものである。CVDシステム10は
、ガス搬送システム89からガスライン92A〜C(他にもラインが存在する場
合もあるが図示せず)を介してガスを受け取る反応チャンバ30を含む。反応チ
ャンバを特定の圧力に維持するために真空システム88が使用され、気体の副生
成物と使用済みのガスが反応チャンバから取り除かれる。低周波RF電源5によ
り反応チャンバに無線周波パワーを与えて、チタンを堆積している間は堆積ガス
から、そしてチャンバの洗浄動作中は反応チャンバ洗浄ガスからプラズマを形成
する。熱交換システム6には、水か若しくは水とグルコールの混合物などの液体
熱伝達媒体が用いられて、反応チャンバから熱を除去して反応チャンバのある部
分を適切に冷却した状態で保つことによって、安定したプロセス温度に室温を維
持したり、必要であれば、反応チャンバ部分を加熱することができる。制御ライ
ン3、3A〜D(そのうちの一部のみが図示されている)を介してメモリ86に
格納されている命令に従って、プロセッサ85が反応チャンバとサブシステムの
動作を制御する。II. Typical Example of CVD Chamber FIG. 1A shows a simplified parallel plate chemical vapor deposition (C) where a titanium layer is deposited according to the present invention.
1 illustrates one embodiment of a VD) system 10. The CVD system 10 includes a reaction chamber 30 that receives gas from a gas delivery system 89 via gas lines 92A-C (other lines may be present but not shown). A vacuum system 88 is used to maintain the reaction chamber at a particular pressure, removing gaseous by-products and spent gas from the reaction chamber. A radio frequency power is applied to the reaction chamber by a low frequency RF power supply 5 to form a plasma from the deposition gas during titanium deposition and from the reaction chamber cleaning gas during the chamber cleaning operation. The heat exchange system 6 employs a liquid heat transfer medium, such as water or a mixture of water and glycol, to remove heat from the reaction chamber and to keep certain portions of the reaction chamber cool properly. Room temperature can be maintained at a stable process temperature or the reaction chamber portion can be heated if necessary. Processor 85 controls the operation of the reaction chamber and subsystems according to instructions stored in memory 86 via control lines 3, 3A-D (only some of which are shown).
【0015】 ガス搬送システム89には、ガス供給パネル90とガス又は液体供給源(ソー
ス)91A〜C(必要に応じて更に供給源を追加する場合もある)を含み、特定
の用途で使用される所望のプロセスに応じて変化するガス又は液体を含む。液体
供給源の温度は室温よりもかなり高くされており、室温の変化による供給源の変
動を最小限に抑える。ガス供給パネル90には、供給ライン92A〜Cを介して
ガス供給カバープレート45の中央ガス入口部44に混合及び輸送するために、
供給源91A〜Cから堆積プロセス及びキャリヤガス(若しくは気化液体)を受
ける混合システムがある。液体供給源は加熱されて、チャンバ動作圧を超える圧
力で蒸気を発生させてもよいし、又はHe、Ar、若しくはN2などのキャリヤ ガスが液体(若しくは加熱液体)で気泡化させて蒸気を生成してもよい。一般に
、処理ガスのそれぞれの供給ラインには、処理ガスの流れを自動的か若しくは手
動で締め出すために使用される閉止弁(図示せず)と、供給ラインを介してガス
か若しくは液体の流量を測定する質量流量コントローラ(図示せず)が含まれて
いる。有害ガス(例えば、オゾンガスやハロゲン化ガスなど)がプロセスで使用
されると、従来形の構造では数個の閉止弁が核ガス供給ラインに配置されている
こともある。例えば、四塩化チタン(TiCl4)蒸気、水素(H2)、ヘリウム
(He)、アルゴン(Ar)、窒素(N2)及び/又は他のドープ剤や反応源な どを含む堆積及びキャリヤガスが反応チャンバ30に供給される速度も、液体又
はガス質量コントローラ(MFC)(図示せず)及び/又は弁(図示せず)によ
り制御される。好適な実施形態では、ガス混合システム(図示せず)には、反応
液(例えば、TiCl4)を気化するための液体噴射システムが含まれている。 液体噴射システムは、バブラタイプの供給源と比較すると、ガス混合システム内
に導入された反応液の量をより良好に制御できるため好ましいものである。次い
で、蒸発されたガスがガスパネル内で、ヘリウムなどのキャリヤガスと混合され
た後、供給ラインへと搬送される。当然のごとく、他の化合物も堆積源として使
用されることがあることもある。The gas transfer system 89 includes a gas supply panel 90 and gas or liquid sources (sources) 91A to 91C (additional sources may be added as necessary), and is used for a specific application. Gas or liquid depending on the desired process. The temperature of the liquid source is much higher than room temperature to minimize source fluctuations due to room temperature changes. The gas supply panel 90 includes a supply line 92A-C for mixing and transporting to the central gas inlet 44 of the gas supply cover plate 45,
There are mixing systems that receive the deposition process and carrier gas (or vaporized liquid) from sources 91A-C. Fluid source is heated, it may be to generate steam at a pressure above the chamber operating pressure, or He, Ar, or a carrier gas such as N 2 is then bubbled in the liquid (or heated liquid) steam May be generated. Generally, each process gas supply line has a shutoff valve (not shown) used to automatically or manually shut off the process gas flow, and a gas or liquid flow rate through the supply line. A mass flow controller (not shown) to measure is included. When harmful gases (eg, ozone gas, halogenated gas, etc.) are used in the process, several shut-off valves may be located in the nuclear gas supply line in conventional designs. For example, deposition and carrier gases including titanium tetrachloride (TiCl 4 ) vapor, hydrogen (H 2 ), helium (He), argon (Ar), nitrogen (N 2 ) and / or other dopants and reaction sources. The rate at which is supplied to the reaction chamber 30 is also controlled by a liquid or gas mass controller (MFC) (not shown) and / or valves (not shown). In a preferred embodiment, the gas mixing system (not shown) includes a liquid injection system for vaporizing the reaction liquid (eg, TiCl 4 ). Liquid injection systems are preferred because they allow better control of the amount of reaction liquid introduced into the gas mixing system as compared to bubbler-type sources. Next, the vaporized gas is mixed with a carrier gas such as helium in a gas panel, and is then conveyed to a supply line. Of course, other compounds may also be used as a deposition source.
【0016】 熱交換システム6は、反応チャンバ30のさまざまな要素に冷却剤を搬送して
、高温処理中これらの構成要素を冷却する。熱交換システム6は、これらの反応
チャンバの要素の温度を下げて、高温処理によりこれらの要素に望ましくない堆
積が生じないようにする。熱交換システム6には、面板40(以下に記載)を含
むガス搬送システムに冷却剤を搬送するための冷却材マニホールド(図示せず)
を介して冷却水を供給する接続部(図示せず)が含まれている。水流検出器が熱
交換器(図示せず)から筐体アセンブリへの水流を検出する。The heat exchange system 6 transports coolant to various elements of the reaction chamber 30 to cool these components during high temperature processing. The heat exchange system 6 lowers the temperature of these reaction chamber components so that high temperature processing does not cause undesirable deposition on these components. The heat exchange system 6 includes a coolant manifold (not shown) for delivering coolant to a gas delivery system including a face plate 40 (described below).
And a connection (not shown) for supplying cooling water via the connector. A water flow detector detects water flow from a heat exchanger (not shown) to the housing assembly.
【0017】 抵抗加熱したペデスタル32で、ウェーハポケット34にあるウェーハ36が
支持される。ペデスタル32の断面図を簡略的に表わした図1Bに示すように、
ペデスタル32には、組み込まれたモリブデンメッシュなどの組込形電極22と
、組み込まれたモリブデンワイヤコイルなどの加熱要素33が含まれている。ペ
デスタル32は、高処理温度に耐性にするために窒化アルミニウム製のものが好
ましく、更にリフトモータと噛み合う水冷アルミニウムシャフト28(図1Bに
は図示していないが、図1Cには図示している)に固定されたセラミック製の支
持ステム26に拡散接合されることが好ましい。セラミック製支持ステム26と
アルミニウムシャフト28は、電極22を接地するニッケルロッド25が占める
中央通路を有する。中央通路は大気圧に維持されて、金属と金属の接続部分が腐
食しないようにする。The wafer 36 in the wafer pocket 34 is supported by the resistance-heated pedestal 32. As shown in FIG. 1B schematically showing a cross-sectional view of the pedestal 32,
The pedestal 32 includes an embedded electrode 22 such as an embedded molybdenum mesh, and a heating element 33 such as an embedded molybdenum wire coil. The pedestal 32 is preferably made of aluminum nitride to withstand high processing temperatures, and further has a water-cooled aluminum shaft 28 (not shown in FIG. 1B but shown in FIG. 1C) that meshes with the lift motor. It is preferably diffusion bonded to a ceramic support stem 26 fixed to the support stem 26. The ceramic support stem 26 and aluminum shaft 28 have a central passage occupied by a nickel rod 25 that grounds the electrode 22. The central passage is maintained at atmospheric pressure to prevent corrosion of the metal-to-metal connection.
【0018】 基板ホルダ表面の下側にRF電極22を均一な深さで埋め込むことによって静
電容量を一定にするようにセラミック製のペデスタル32が製造される。RF電
極22は、セラミック材料にもよるが、最大の静電容量を供給しながらRF電極
22を被覆する薄いセラミック層が割れたり剥がれたりしないように最小の深さ
の位置に配置されることが好ましい。1つの実施形態では、RF電極22はペデ
スタル32の上側表面の下、約40milの位置に埋め込まれている。セラミッ
ク製のペデスタル32に関しては、本願と同一の譲受人に譲渡され、Sebastien
Raoux、Mandar Mudholkar、William N. Taylor、Mark Fodor、Judy Huang、David Sil
vetti、David Cheung、Kevin Fairbairnが共同発明者である「混合周波数CVDプ
ロセス及びその装置(Mixed Frequency CVD Process And Apparatus)」と題した
1997年12月1日出願の米国特許出願第 / 号(代理人事
件整理No.16301−019900)により詳細に記載されており、それら
の内容全体は本願明細書に援用されている。A ceramic pedestal 32 is manufactured so that the RF electrode 22 is embedded at a uniform depth below the surface of the substrate holder so that the capacitance is constant. The RF electrode 22, depending on the ceramic material, may be located at a minimum depth to prevent the thin ceramic layer covering the RF electrode 22 from cracking or peeling while providing maximum capacitance. preferable. In one embodiment, the RF electrode 22 is embedded about 40 mils below the upper surface of the pedestal 32. The ceramic pedestal 32 is assigned to the same assignee as the present application and Sebastien
Raoux, Mandar Mudholkar, William N. Taylor, Mark Fodor, Judy Huang, David Sil
vetti, David Cheung, Kevin Fairbairn is co-inventor, "mixed frequency CVD process and apparatus (Mixed Frequency CVD Process And Apparatus)" entitled December 1, 1997 U.S. Patent Application No. / No., filed (Attorney Case No. 16301-019900), the entire contents of which are incorporated herein by reference.
【0019】 ペデスタル32は、処理位置(図1Cに示されている位置)と更に下がった積
載位置(図示せず)との間を自己調整メカニズムを用いて垂直方向に移動させて
もよく、この自己調整メカニズムに関しては、本願と同一の譲受人に譲渡され、
「自己整合リフトメカニズム(Self-Aligning Lift Mechanism)」と題した199
6年10月25日出願の米国特許出願第08/738,240号により詳細に記
載されており、それらの内容全体を参照により本願明細書に引用したものとする
。図1Cを参照すると、リフトピン38(図には2つのみしか示していない)が
ペデスタル32内で摺動可能な状態に設けられているが、ピンの上側端部に円錐
形のヘッド部により下に落ちて外れないようになっている。リフトピン38の下
側端部は、垂直方向に移動可能なリフトリング39と噛み合い、ペデスタルの表
面よりも上側に持ち上げられる。ペデスタル32が下側の積載位置(スリット弁
56よりも僅かに下側)にあるとき、リフトピン及びリフトリングと連動するロ
ボットブレード(図示せず)が、スリット弁56を介してウェーハ36を反応チ
ャンバに搬入又は反応チャンバから搬出させ、スリット弁56を介してガスが反
応室内に流入又は反応チャンバから流出しないように真空密閉される。リフトピ
ン38は、挿入したウェーハ(図示せず)をロボットブレードから持ち上げ、次
いでペデスタルが上昇して、ペデスタルの上側表面にあるウェーハポケットにウ
ェーハをリフトピンから離して持ち上げる。適切なロボット輸送アセンブリが、
本願と同一の譲受人に譲渡されたMaydanの米国特許第4,951,601
号に記載されており、それらの内容全体を参照により本願明細書に引用したもの
とする。The pedestal 32 may be moved vertically between a processing position (the position shown in FIG. 1C) and a further lowered loading position (not shown) using a self-adjusting mechanism. As for the self-regulation mechanism, it is assigned to the same assignee as the present application,
199 entitled "Self-Aligning Lift Mechanism"
It is described in more detail in U.S. patent application Ser. No. 08 / 738,240, filed Oct. 25, 2006, the entire contents of which are incorporated herein by reference. Referring to FIG. 1C, a lift pin 38 (only two shown) is slidably mounted within the pedestal 32, but with a conical head at the upper end of the pin. So that it does not fall off. The lower end of the lift pin 38 is engaged with a vertically movable lift ring 39 and is lifted above the surface of the pedestal. When the pedestal 32 is in the lower loading position (slightly below the slit valve 56), a robot blade (not shown) interlocking with the lift pins and the lift ring transfers the wafer 36 through the slit valve 56 to the reaction chamber. And is carried out of the reaction chamber, and is vacuum-sealed so that gas does not flow into or out of the reaction chamber through the slit valve 56. Lift pins 38 lift the inserted wafer (not shown) from the robot blade, and then the pedestal rises, lifting the wafer away from the lift pins into a wafer pocket on the upper surface of the pedestal. A suitable robot transport assembly
Maydan, U.S. Pat. No. 4,951,601, assigned to the same assignee as the present application.
And the entire contents of which are incorporated herein by reference.
【0020】 ペデスタル32は、ウェーハ36を更に処理位置まで持ち上げて、処理ガスを
処理区域58内に噴射するための多数の穴又は通路42を含むガス分配面板(以
下、「シャワヘッド」)40に近接させる。処理ガスは、第1の円盤状のマニホ
ールド48のガス供給カバープレート45にある中央ガス入口44を通り、次い
で第2の円盤状のマニホールド54のそらせ板(若しくは遮断板)52にある通
路50を通って、反応チャンバ30内に注入される。The pedestal 32 lifts the wafer 36 further to a processing position and places it on a gas distribution faceplate (hereinafter “shower head”) 40 that includes a number of holes or passages 42 for injecting processing gas into the processing area 58. Bring them closer. The processing gas passes through the central gas inlet 44 in the gas supply cover plate 45 of the first disc-shaped manifold 48, and then passes through the passage 50 in the deflector (or blocking plate) 52 of the second disc-shaped manifold 54. And is injected into the reaction chamber 30.
【0021】 矢印で示されるように、処理ガスは、シャワヘッド40の穴42から、シャワ
ヘッドとペデスタルの間にある処理区域58(「堆積区域」とも称される)内に
噴入されて、ウェーハ36の表面で反応を起こす。次いで、ウェーハ36と、ペ
デスタルが処理位置にあるときにペデスタル32の上側周辺部上に位置する流量
リストリクタ リング46(以下により詳細に記載する)にある処理ガスの副生 成物が、それら両方の隅から隅まで直ちに外側に流出される。その後、処理ガス
が、流量リストリクタ リング46の上部と環状のアイソレータ53の底部との 間に形成されたチョーク穴50を通ってポンプチャネル60内に流入する。ポン
プチャネル60に入るとすぐに、排気ガスが処理チャンバ周辺に流して、真空ポ
ンプ82によって排出される。排気孔74を介してポンププレナム76にポンプ
チャネル60が接続されている。排気穴74は、ポンプチャネルとポンププレナ
ムとの間の流量を制限する。弁78が排気ベント80から真空ポンプ82への排
気をゲート制御する。システムコントローラ(図3には図示せず)は、マノメー
タなどの圧力センサ(図示せず)からの測定信号を、メモリに格納されているか
若しくは圧力制御プログラムにより発生させた所望の値と比較するメモリ(図示
せず)内に格納された圧力制御プログラムに従って、絞り弁83を制御する。As indicated by the arrows, processing gas is injected from holes 42 in the showerhead 40 into a processing area 58 (also referred to as a “deposition area”) between the showerhead and the pedestal, A reaction occurs on the surface of the wafer 36. The wafer 36 and process gas by-products on the flow restrictor ring 46 (described in more detail below) located on the upper periphery of the pedestal 32 when the pedestal is in the process position are both of these. Is immediately drained out from corner to corner. Thereafter, process gas flows into the pump channel 60 through a choke hole 50 formed between the top of the flow restrictor ring 46 and the bottom of the annular isolator 53. Upon entering the pump channel 60, the exhaust gas flows around the processing chamber and is exhausted by the vacuum pump 82. The pump channel 60 is connected to the pump plenum 76 via the exhaust hole 74. Exhaust holes 74 limit the flow between the pump channel and the pump plenum. Valve 78 gates exhaust from exhaust vent 80 to vacuum pump 82. A system controller (not shown in FIG. 3) is a memory that compares a measurement signal from a pressure sensor (not shown) such as a manometer with a desired value stored in the memory or generated by a pressure control program. The throttle valve 83 is controlled in accordance with a pressure control program stored in (not shown).
【0022】 環状のポンプチャネル60の側面は、セラミックリング64、チャンバ蓋ライ
ナ70、チャンバ壁ライナ72及び環状のアイソレータ53で概ね画定されてい
る。図1Eは、ペデスタル32、流量レストリクタリング46、ライナ70及び
72、アイソレータ53、セラミックリング64及びポンプチャネル60の簡略
化し部分的に切断した斜視図である。この図には、シャワヘッド40にあるノズ
ル42からウェーハ36の方向に処理ガスが流入した後、ウェーハ36上を放射
状に外側に流れている状態84が示されている。その後、ガスの流れが上側方向
に偏向されて、リストリクタ リング46の上面を超えてポンプチャネル60内 に入る。ポンプチャネル60では、円周通路86に沿って真空ポンプの方向へと
ガスが流れる。The sides of the annular pump channel 60 are generally defined by a ceramic ring 64, a chamber lid liner 70, a chamber wall liner 72 and an annular isolator 53. FIG. 1E is a simplified, partially cutaway perspective view of pedestal 32, flow restrictor ring 46, liners 70 and 72, isolator 53, ceramic ring 64 and pump channel 60. FIG. This figure shows a state 84 in which the processing gas flows in the direction of the wafer 36 from the nozzle 42 in the shower head 40 and then flows radially outward on the wafer 36. Thereafter, the gas flow is deflected upward and into the pump channel 60 beyond the upper surface of the restrictor ring 46. In the pump channel 60, gas flows along the circumferential passage 86 in the direction of the vacuum pump.
【0023】 ポンプチャネル60とその構成要素は、処理ガスと副生成物を排気システム内
に向けることによって、望ましくない膜堆積による影響を最小限に抑えるための
ものである。排気の流れには、ほとんどガスの動きがない「デッドゾーン」が形
成される。これらのデッドゾーンは、その領域内にある反応ガスを置き換え、望
ましくない堆積物を減少させるパージガスブランケットに近いものである。また
、パージガス(例えば、アルゴン)が、ガスノズル(図示せず)からセラミック
部分やヒータの縁部や裏側などのブランケットの重要部位に導入されて、それら
の領域に堆積する望ましくない堆積物を更に減少させる。The pump channel 60 and its components are for directing process gases and by-products into the exhaust system to minimize the effects of unwanted film deposition. A "dead zone" is formed in the exhaust flow where there is little gas movement. These dead zones are close to a purge gas blanket that displaces the reactant gases in that area and reduces unwanted deposits. Also, a purge gas (eg, argon) is introduced from gas nozzles (not shown) into critical portions of the blanket, such as the ceramic portion and the edge and backside of the heater, to further reduce unwanted deposits in those regions. Let it.
【0024】 反応チャンバのペデスタルや他の部品上に堆積する望ましくない堆積物は、他
の方法でも最小に抑えられる。更に詳しく言えば、流量リストリクタ リング4 6は、ペデスタルを超えて反応チャンバの底部に流れるガスの流量を最小限に抑
える。本発明の実施形態によれば、TiCl4を用いたチタンの堆積(以下によ り詳細に記載される)は、他のチタン膜を形成するための従来の堆積システムに
用いられる従来の方法よりも、かなり大きな流量をもつ。チタン堆積に適切な好
適な実施形態では、流量リストリクタ リング46は、熱伝導率が比較的低く非 導電性の性質を備えているという理由から融点石英製のものである。別の実施形
態では、流量リストリクタ リングは、リング材料が堆積層を汚染しないという 点から、チタン含有層の堆積プロセスで用いるチタン製のものであってもよい。Undesired deposits on the pedestal and other components of the reaction chamber are minimized in other ways. More specifically, the flow restrictor ring 46 minimizes the flow of gas past the pedestal to the bottom of the reaction chamber. According to embodiments of the present invention, the deposition of titanium using TiCl 4 (described in more detail below) is less than conventional methods used in conventional deposition systems for forming other titanium films. Also have a rather large flow rate. In a preferred embodiment suitable for titanium deposition, the flow restrictor ring 46 is made of fused silica because of its relatively low thermal conductivity and non-conductive properties. In another embodiment, the flow restrictor ring may be made of titanium used in a titanium-containing layer deposition process, in that the ring material does not contaminate the deposited layer.
【0025】 さまざまな実施形態において、リストリクタ リングはペデスタルの上面及び 縁部分を覆っているため、反応チャンバのペデスタルや底上ではなく、リング上
に望ましくない膜が堆積する。流量リストリクタ リングにより、このような大 きい流量で生じてしまう可能性がある望ましくない堆積(及びそれに付随する問
題)の危険性が最小限に抑えられる利点がある。チャンバ蓋66は、洗浄用に容
易に取外して、比較的低価格のリストリクタ リングまで近づけるため、持ち上 げた後、化学及び/又は機械的プロセスを用いて完全に洗浄される。In various embodiments, the restrictor ring covers the top and edge of the pedestal, thus depositing unwanted films on the ring rather than on the pedestal or bottom of the reaction chamber. Flow restrictor rings have the advantage of minimizing the risk of unwanted deposition (and attendant problems) that can occur at such high flow rates. The chamber lid 66 is completely removed using a chemical and / or mechanical process after being lifted to remove it easily for cleaning and approach relatively inexpensive restrictor rings.
【0026】 図1Aを再度参照すると、上述したように、プロセス中、ペデスタル32によ
って流量リストリクタ リング46が支持されている。ウェーハを下ろしたり載 せたりするためにペデスタルが下げられるとき、リストリクタ リングは棚部6 9のセラミックリング64上に載る。次のウェーハを支持するペデスタルが処理
位置内まで上昇させられると、ペデスタルは流量リストリクタ リングを持ち上 げる。本発明の実施形態によるチタン処理に使用される反応チャンバの圧力では
、ペデスタル上にウェーハ(ウェーハポケット内に置かれる)とリストリクタ リングの両方を保持するには重力で十分である。Referring again to FIG. 1A, the flow restrictor ring 46 is supported by the pedestal 32 during the process, as described above. When the pedestal is lowered to lower or load the wafer, the restrictor ring rests on the ceramic ring 64 of the shelf 69. As the pedestal supporting the next wafer is raised into the processing position, the pedestal raises the flow restrictor ring. At the pressure of the reaction chamber used for titanium processing according to embodiments of the present invention, gravity is sufficient to hold both the wafer (located in the wafer pocket) and the restrictor ring on the pedestal.
【0027】 絞り弁83やペデスタル32などの可動式機械アセンブリの位置を動かし決定
するために、モータ及び光センサ(図示せず)が使用される。ペデスタル32と
反応チャンバ本体76の底に取り付けたベローズ(図示せず)がペデスタル周辺
に可動気密シール部を形成する。ペデスタルリフトシステム、モータ、仕切弁、
光学遠隔プラズマシステム4(マイクロ波源などを用いて形成される遠隔プラズ
マを用いて反応チャンバを洗浄できるようにしようしてもよい)を含むプラズマ
システム及び他のシステムの構成要素は、ここでは一部しか図示していないが、
制御ライン3及び3A〜Dを介してプロセッサ85により制御される。A motor and an optical sensor (not shown) are used to move and determine the position of a movable mechanical assembly, such as throttle valve 83 and pedestal 32. The pedestal 32 and a bellows (not shown) attached to the bottom of the reaction chamber body 76 form a movable hermetic seal around the pedestal. Pedestal lift system, motor, gate valve,
The components of the plasma system, including the optical remote plasma system 4 (which may be capable of cleaning the reaction chamber with a remote plasma formed using a microwave source or the like) and other system components, are here partially described. Although only shown,
Controlled by processor 85 via control lines 3 and 3A-D.
【0028】 プロセッサ85は、プロセッサ85に接続されたメモリ86に格納されたコン
ピュータプログラムであるシステム制御ソフトウェアを実行する。メモリ86は
ハードディスクドライブであることが好ましいが、勿論、メモリ86は他の種類
のメモリであってもよい。ハードディスクドライブ(例えば、メモリ86)以外
に、ある特定の実施形態において、CVD装置10はフロッピーディスクドライ
ブやカードラックを含む。プロセッサ85は、システム制御ソフトウェアの制御
下で動作し、このソフトウェアには、ある特定のプロセスでのタイミング、ガス
の混合、ガスの流量、室圧、室温、RFパワーレベル、ヒータのペデスタル位置
、ヒータの温度及び他のパラメータを要求する命令のセットが含まれている。例
えば、ディスクドライブや他の適切なドライブに挿入されるフロッピーディスク
や他のコンピュータプログラム製品などの他のメモリ上に格納されているものな
どの他のコンピュータプログラムは、プロセッサ85を動作するために使用され
ることもある。システム制御ソフトウェアに関しては以下に詳細に記載する。カ
ードラックは、シングルボードコンピュータ、アナログ・ディジタル入力/出力
ボード、インタフェースボード及びステッパモータコントローラボードを含む。
CVD装置10のさまざまな部品は、ボード、カードケージ、コネクタの寸法や
種類を規定するVME(Versa Modular European)規格に準拠するものである。 VME規格はまた、16ビットデータバス及び24ビットアドレスバスを有する
バス構造も規定する。The processor 85 executes system control software which is a computer program stored in a memory 86 connected to the processor 85. The memory 86 is preferably a hard disk drive, but of course the memory 86 may be another type of memory. In addition to a hard disk drive (eg, memory 86), in certain embodiments, the CVD apparatus 10 includes a floppy disk drive and a card rack. Processor 85 operates under the control of system control software, which includes timing, gas mixing, gas flow, room pressure, room temperature, RF power level, heater pedestal position, heater pedestal position for a particular process. A set of instructions requesting the temperature and other parameters of the system. Other computer programs, such as those stored on other memory, such as a floppy disk or other computer program product inserted into a disk drive or other suitable drive, are used to operate the processor 85. It may be done. The system control software is described in detail below. The card rack includes a single board computer, analog and digital input / output boards, interface boards and stepper motor controller boards.
Various components of the CVD apparatus 10 conform to the VME (Versa Modular European) standard that specifies the dimensions and types of boards, card cages, and connectors. The VME standard also defines a bus structure having a 16-bit data bus and a 24-bit address bus.
【0029】 ユーザとプロセッサ85間のインタフェースは、マルチチャンバシステムの複
数のチャンバの1つとして示したCVD装置10を用いたシステムモニタの簡略
図である図1Dに示すように、CRTモニタ93aとライトペン93bを介した
ものである。CVD装置10は、装置10の電気的な配管や他の支持機能を備え
て供給するメインフレームユニット95に取り付けられることが好ましい。CV
D装置10の実施形態と一致する例示的なメインフレームユニットは、カリフォ
ルニア州、サンタクララのアプライドマテリアルズ社のプレシジョン5000(
商標)、センチュラ5200(商標)、デンデュラ5500(商標)として現在
商業的に入手可能である。マルチチャンバシステムによって、真空状態を破壊し
ないで、更にウェーハをマルチチャンバシステムの外側にある湿気や他の汚染物
に露出させないで、ウェーハをチャンバ間に輸送することができる。マルチチャ
ンバシステムの利点は、マルチチャンバシステムの異なるチャンバを全体のプロ
セスで異なる目的で使用してもよいという点である。例えば、本発明の好適な実
施形態では、チタン膜のCVD堆積用に用いられるチャンバもあれば、窒化チタ
ン膜のCVD堆積に用いられるチャンバもある。このようにして、以下図2Aを
参照して記載するコンタクト構造の形成時に一般に使用されるチタン/窒化チタ
ンスタックの堆積を、マルチチャンバシステム内で中断されることなく進めるこ
とによって、チタン/窒化チタンスタックプロセスで、さまざまな別々の個々の
チャンバ(マルチチャンバシステムにおいてではない)の間でウェーハを輸送す
るときによく生じるウェーハの汚染を防止することができる。The interface between the user and the processor 85 includes a CRT monitor 93 a and a light, as shown in FIG. 1D, which is a simplified view of a system monitor using the CVD apparatus 10 shown as one of a plurality of chambers in a multi-chamber system. This is via the pen 93b. The CVD apparatus 10 is preferably mounted on a main frame unit 95 that supplies the apparatus 10 with electrical piping and other support functions. CV
An exemplary mainframe unit consistent with the embodiment of the D-device 10 is Precision 5000 (Applied Materials, Santa Clara, CA).
(Trademark), Centura 5200 (trademark), Dendura 5500 (trademark). The multi-chamber system allows wafers to be transported between chambers without breaking vacuum and exposing the wafers to moisture and other contaminants outside the multi-chamber system. An advantage of a multi-chamber system is that different chambers of the multi-chamber system may be used for different purposes in the overall process. For example, in a preferred embodiment of the invention, some chambers are used for CVD deposition of titanium films, while others are used for CVD deposition of titanium nitride films. In this way, the deposition of the titanium / titanium nitride stack commonly used in forming the contact structures described below with reference to FIG. Stacking processes can prevent wafer contamination that often occurs when transporting wafers between various separate individual chambers (not in multi-chamber systems).
【0030】 好適な実施形態では、2つのモニタ93aが使用されており、1つのモニタは
オペレータ用のものでクリーンルームの壁に取り付けられており、もう1つのモ
ニタはサービス技術者用に壁の後ろ側に設けられたものである。両方のモニタ9
3aは同時に同じ情報を表示するが、ライトペン93bは1つしか使えない。ラ
イトペン93bは、ペンの先端にある光センサでCRTディスプレイが放出する
光を検出する。ある特定のスクリーンや機能を選択するために、オペレータはデ
ィスプレイスクリーンの指定領域に触って、ペン93bのボタンを押す。接触し
た領域の色が明るくなるか、若しくは新しいメニュー又はスクリーンが表示され
、ライトペンとディスプレイスクリーンの間の通信状態を確認する。勿論、キー
ボード、マウス、若しくは他のポインティングデバイス又は通信デバイスを、ラ
イトペン93bの代わりに用いたり、ライトペン93bに追加して用いることも
あり、これを使用してプロセッサ85とユーザが通信できる。In a preferred embodiment, two monitors 93 a are used, one monitor for the operator and mounted on the clean room wall, and another monitor behind the wall for service technicians. It is provided on the side. Both monitors 9
3a displays the same information at the same time, but only one light pen 93b can be used. The light pen 93b detects light emitted from the CRT display with an optical sensor at the tip of the pen. To select a particular screen or function, the operator touches a designated area of the display screen and presses a button on pen 93b. The color of the touched area becomes lighter or a new menu or screen is displayed to confirm the communication between the light pen and the display screen. Of course, a keyboard, mouse, or other pointing device or communication device may be used in place of, or in addition to, the light pen 93b, which allows the user to communicate with the processor 85.
【0031】 膜を堆積し、反応チャンバをドライクリーニングするための処理は、プロセッ
サ85(図1A)で実行されるコンピュータプログラム製品を用いて実行される
。コンピュータプログラムコードは、例えば、68000アセンブリ言語、C、
C++、パスカル、フォートラン又は他の言語などのあらゆる従来のコンピュー
タ読出し可能なプログラミング言語で書かれる。適切なプログラムコードは、従
来のテキストエディタを用いて、単一のファイルか若しくは複数のファイル内に
入力され、コンピュータのメモリシステムなどのコンピュータ使用可能媒体内に
格納又は取り入れられる。入力されたコードテキストが高水準言語であれば、コ
ードはコンパイルされて、次いで、その結果得られたコンパイラコードは事前に
コンパイルしたウインドウズのライブラリルーチンのオブジェクトコードでリン
クされる。リンクしたコンパイルオブジェクトコードを実行するには、システム
ユーザがオブジェクトコードを呼出し、コンピュータシステムにコードをメモリ
にロードさせて、そこからCPUがコードを読出し実行して、プログラムで識別
されたタスクを実行する。The process for depositing the film and dry cleaning the reaction chamber is performed using a computer program product executed on processor 85 (FIG. 1A). The computer program code is, for example, 68000 assembly language, C,
Written in any conventional computer readable programming language, such as C ++, Pascal, Fortran or other languages. Suitable program code is entered into a single file or multiple files using a conventional text editor, and stored or embodied in a computer usable medium, such as a computer memory system. If the input code text is a high-level language, the code is compiled, and the resulting compiler code is then linked with the object code of the precompiled Windows library routine. To execute the linked compiled object code, a system user calls the object code, causes the computer system to load the code into memory, from which the CPU reads and executes the code to perform the tasks identified in the program. .
【0032】 図1Fは、特定の実施形態によるもので、システム制御ソフトウェアの階層制
御構造であるコンピュータプログラム160を示すブロック図である。ライトペ
ンインタフェースを用いて、CRTモニタに表示されるメニューやスクリーンに
応答して、プロセスセット番号やプロセスチャンバ番号をプロセス選択サブルー
チン161内に入力する。特定の処理を実行するのに必要なプロセスパラメータ
の所定数のセットであるプロセスセットは、予め規定したセット番号で識別され
る。プロセス選択サブルーチン161は、(i)所望のプロセスチャンバと、(
ii)所望のプロセスを実行するためにプロセスチャンバを動作するのに必要な
プロセスパラメータの所望のセットを識別する。ある特定のプロセスを実行する
ためのプロセスパラメータは、例えば、プロセスガス組成及び流量、温度、圧力
、高周波及び低周波RFパワーレベルや高周波及び低周波RF周波数(更に、遠
隔マイクロ波プラズマシステムを備えた実施形態の場合は、マイクロ波発生器パ
ワーレベル)などのプラズマ状態、冷却ガス圧及びチャンバ壁温度などのプロセ
ス条件に関するものである。プロセス選択サブルーチン161は、どのタイプの
プロセス(堆積、ウェーハクリーニング、チャンバクリーニング、チャンバゲッ
タリング、リフロ)がチャンバ30内のある時点で実行されるかを制御する。幾
つかの実施形態では、2以上のプロセス選択サブルーチンがあってもよい。プロ
セスパラメータはレシピ形式でユーザに与えられ、ライトペン/CRTモニタイ
ンタフェースを使って入力してもよい。FIG. 1F is a block diagram illustrating a computer program 160 according to a particular embodiment, which is a hierarchical control structure of system control software. Using the light pen interface, a process set number or a process chamber number is input into the process selection subroutine 161 in response to a menu or screen displayed on the CRT monitor. A process set, which is a set of a predetermined number of process parameters required to execute a specific process, is identified by a set number defined in advance. The process selection subroutine 161 includes (i) a desired process chamber and (
ii) Identify the desired set of process parameters required to operate the process chamber to perform the desired process. Process parameters for performing a particular process include, for example, process gas composition and flow rates, temperature, pressure, high and low frequency RF power levels and high and low frequency RF frequencies (as well as remote microwave plasma systems. The embodiment relates to process conditions such as a plasma state such as a microwave generator power level), a cooling gas pressure, and a chamber wall temperature. The process selection subroutine 161 controls which type of process (deposition, wafer cleaning, chamber cleaning, chamber gettering, reflow) is performed at some point in the chamber 30. In some embodiments, there may be more than one process selection subroutine. Process parameters are provided to the user in the form of a recipe and may be entered using a light pen / CRT monitor interface.
【0033】 プロセスをモニタリングするための信号は、システムコントローラのアナログ
入力ボードとディジタル入力ボードで与えられ、プロセスを制御するための信号
は、CVDシステム10のアナログ出力ボードやディジタル出力ボードで出力さ
れる。The signals for monitoring the process are provided on an analog input board and a digital input board of the system controller, and the signals for controlling the process are output on an analog output board and a digital output board of the CVD system 10. .
【0034】 プロセスシーケンササブルーチン162は、識別されたプロセスチャンバとプ
ロセスパラメータのセットをプロセス選択サブルーチン161から受け、更にさ
まざまなプロセスチャンバの動作を制御するためのプログラムコードとを含む。
複数のユーザがプロセスセット番号とプロセスチャンバ番号を入力してもよいし
、又は1人のユーザが複数の処理セット番号とプロセスチャンバ番号を入力して
もよく、そうすることでシーケンササブルーチン162は、所望のシーケンスで
選択したプロセス通りに動作する。シーケンササブルーチン162は、(i)チ
ャンバが使用されているかどうかを決定するためにプロセスチャンバの動作をモ
ニタリングするステップと、(ii)使用されているチャンバ内でどのプロセス
が実行されているかを決定するステップと、(iii)プロセスチャンバの利用
可能性と実行されるべきプロセスの種類をもとに所望のプロセスを実行するステ
ップとを実行するためのプログラムコードを含むことが好ましい。ポーリングな
どのプロセスチャンバをモニタリングする従来の方法が使用される。どのプロセ
スを実行すべきかをスケジューリングするとき、シーケンササブルーチン162
は、選択したプロセスの所望のプロセス状態と比較して使用されているプロセス
チャンバの現在の状態か、それぞれ特定のユーザ入力要求の「エージ(age)
」か、若しくはシステムプログラマがスケジューリングの優先順位を決定するた
めに含んでいてほしいとされるあらゆる他の関連する要因を考慮するようになさ
れる。The process sequencer subroutine 162 receives the identified set of process chambers and process parameters from the process selection subroutine 161 and includes program code for controlling various process chamber operations.
Multiple users may enter process set numbers and process chamber numbers, or a single user may enter multiple process set numbers and process chamber numbers, so that the sequencer subroutine 162 Operate according to the selected process in the desired sequence. Sequencer subroutine 162 includes (i) monitoring the operation of the process chamber to determine if the chamber is being used, and (ii) determining which process is being performed in the chamber being used. Preferably, it comprises program code for performing the steps and (iii) performing the desired process based on the availability of the process chamber and the type of process to be performed. Conventional methods of monitoring the process chamber, such as polling, are used. When scheduling which process to run, the sequencer subroutine 162
Is the current state of the process chamber being used as compared to the desired process state of the selected process, or the "age"
Or any other relevant factors that the system programmer may want included to determine scheduling priorities.
【0035】 シーケンササブルーチン162がどのプロセスチャンバとプロセスセットの組
み合わせが次に実行されるのかを決定すると、シーケンササブルーチン162は
、シーケンササブルーチン162により決定されたプロセスセットにより、プロ
セスチャンバ30でのマルチ処理タスクを制御するチャンバ管理サブルーチン1
63a〜cへと、特定の処理セットパラメータを渡してプロセスセットの実行を
開始する。例えば、チャンバ管理サブルーチン163bは、処理チャンバ30で
CVD動作を制御するためのプログラムコードを含む。チャンバ管理サブルーチ
ン163bはまた、選択されたプロセスセットを実行するのに必要なチャンバ構
成要素の制御を行うさまざまなチャンバ構成要素サブルーチンの実行を制御する
。チャンバ構成要素サブルーチンの例は、基板位置付けサブルーチン164、処
理ガス制御サブルーチン165、圧力制御サブルーチン166、ヒータ制御サブ
ルーチン167及びプラズマ制御サブルーチン168である。CVDチャンバの
特定の構造に左右されるが、上述したすべてのサブルーチンが含まれる実施形態
もあれば、これらのサブルーチンの一部しか含まない実施形態もある。プロセス
チャンバ30にどのプロセスを実行すべきかを考慮しながら、他のチャンバ制御
サブルーチンも含むことができることは、当業者により容易に認識されることで
あろう。動作中、チャンバ管理サブルーチン163bは、実行される特定の処理
セットに応じてプロセス構成要素サブルーチンを選択的にスケジューリングする
か若しくは呼出す。チャンバ管理サブルーチン163bは、シーケンササブルー
チン162がプロセスチャンバ30とプロセスセットの次の実行順番をスケジュ
ーリングするのとほとんど同様に、プロセス構成要素のサブルーチンをスケジュ
ーリングする。通常、チャンバ管理サブルーチン163bは、さまざまなチャン
バ構成要素をモニタリングするステップと、実行されるべきプロセスセットのプ
ロセスパラメータに基づいてどの構成要素を動作する必要があるかを決定するス
テップと、これらのモニタリングステップと決定ステップに応じてチャンバ構成
要素サブルーチンの実行を開始するステップとを含む。Once the sequencer subroutine 162 determines which combination of process chamber and process set is to be executed next, the sequencer subroutine 162 uses the process set determined by the sequencer subroutine 162 to perform multi-processing tasks in the process chamber 30. Control subroutine 1 for controlling
The execution of the process set is started by passing specific processing set parameters to 63a to 63c. For example, the chamber management subroutine 163b includes program code for controlling a CVD operation in the processing chamber 30. The chamber management subroutine 163b also controls the execution of various chamber component subroutines that provide the control of the chamber components necessary to execute the selected set of processes. Examples of chamber component subroutines are a substrate positioning subroutine 164, a process gas control subroutine 165, a pressure control subroutine 166, a heater control subroutine 167, and a plasma control subroutine 168. Depending on the specific structure of the CVD chamber, some embodiments may include all of the subroutines described above, while other embodiments may include only some of these subroutines. It will be readily recognized by those skilled in the art that other chamber control subroutines may be included, taking into account which processes to perform in the process chamber 30. In operation, the chamber management subroutine 163b selectively schedules or calls process component subroutines depending on the particular set of operations to be performed. The chamber management subroutine 163b schedules the subroutines of the process components much like the sequencer subroutine 162 schedules the next execution order of the process chamber 30 and the process set. Typically, the chamber management subroutine 163b monitors various chamber components, determines which components need to be operated based on the process parameters of the process set to be performed, and monitors these. Starting the execution of the chamber component subroutine in response to the steps and the determining step.
【0036】 図1Fに示す特定のチャンバ構成要素サブルーチンの動作に関しては、図1A
を参照してこれから記載する。基板位置決めサブルーチン164は、基板をペデ
スタル32に積載するためと、更に任意に、基板をチャンバ30の所望の高さま
で持ち上げて基板とシャワヘッド40間の間隔を制御するために用いられるチャ
ンバ構成要素を制御するためのプログラムコードを含む。基板がプロセスチャン
バ30内に積載されると、ヒータアセンブリ33が下がって、ウェーハポケット
34に基板を受け入れ、次いで所望の高さまで持ち上げられる。動作中、基板位
置決めサブルーチン164は、チャンバ管理サブルーチン163bから転送され
る支持の高さに関するプロセスセットパラメータに応答して、ペデスタル32の
動きを制御する。Regarding the operation of the particular chamber component subroutine shown in FIG. 1F, FIG. 1A
And will be described below. The substrate positioning subroutine 164 includes chamber components used to load the substrate onto the pedestal 32 and, optionally, to raise the substrate to a desired height in the chamber 30 and control the spacing between the substrate and the showerhead 40. Includes program code for controlling. As the substrate is loaded into the process chamber 30, the heater assembly 33 is lowered to receive the substrate in the wafer pocket 34 and then lifted to a desired height. In operation, the substrate positioning subroutine 164 controls the movement of the pedestal 32 in response to the support height process set parameters transferred from the chamber management subroutine 163b.
【0037】 処理ガス制御サブルーチン165は、処理ガスの組成と流量を制御するための
プログラムコードを備えている。処理ガス制御サブルーチン165は、安全遮断
弁の開/閉位置を制御し、更に所望のガス流量を得るために質量流量コントロー
ラを立ち上げ/立ち下げたりする。処理ガス制御サブルーチン165は、すべて
のチャンバ構成要素サブルーチンと同様に、チャンバ管理サブルーチン163b
によって実行され、所望のガス流量に関するサブルーチンプロセスパラメータを
チャンバ管理プログラムから受け取る。通常、処理ガス制御サブルーチン165
は、ガス供給ラインを開けて、(i)必要な質量流量コントローラを読出し、(
ii)その読み出したものをチャンバ管理サブルーチン163bから受けた所望
の流量と比較し、(iii)必要であればガス供給ラインの流量を調整すること
を繰り返し行うことによって動作する。更に、処理ガス制御サブルーチン163
は、流量が安全な範囲内からはずれていないかガス流量をモニタリングするステ
ップと、安全でない状態が検出されれば安全遮断弁を作動させるステップとを含
む。処理ガス制御サブルーチン165はまた、選択される所望のプロセス(クリ
ーン、堆積など)によるが、クリーンガスや更に堆積ガスのガス組成や流量を制
御する。代替実施形態では、2以上の処理ガス制御サブルーチンを有することも
あり、それぞれのサブルーチンが特定の種類のプロセスやがガスラインの特定の
セットを制御する。The processing gas control subroutine 165 has a program code for controlling the composition and flow rate of the processing gas. The process gas control subroutine 165 controls the open / close position of the safety shut-off valve, and also activates / deactivates the mass flow controller to obtain a desired gas flow. The process gas control subroutine 165, like all chamber component subroutines, has a chamber management subroutine 163b.
And receives subroutine process parameters from the chamber management program for the desired gas flow rate. Normally, the processing gas control subroutine 165
Opens the gas supply line, reads (i) the required mass flow controller,
ii) It operates by comparing the readout with the desired flow rate received from the chamber management subroutine 163b, and (iii) adjusting the flow rate of the gas supply line if necessary, repeatedly. Further, the processing gas control subroutine 163
Includes monitoring the gas flow rate for flow out of a safe range and activating a safety shut-off valve if an unsafe condition is detected. The process gas control subroutine 165 also controls the gas composition and flow rate of the clean gas and also the deposition gas, depending on the desired process selected (clean, deposition, etc.). In alternative embodiments, there may be more than one process gas control subroutine, each subroutine controlling a particular type of process or a particular set of gas lines.
【0038】 幾つかのプロセスにおいて、窒素やアルゴンなどの不活性ガスがチャンバ内に
流入されて、反応処理ガスが導入される前にチャンバ内の圧力を安定にする。こ
れらのプロセスでは、処理ガス制御サブルーチン165が、チャンバ内の圧力を
安定させるのに必要な時間の間不活性ガスをチャンバ内に流入させるためのステ
ップを含むようにプログラムされて、上述したステップが実行される。更に、処
理ガスが、例えば、TiCl4などの液体前駆体から蒸発される場合、処理ガス 制御サブルーチン165は、ヘリウムなどの搬送ガスをバブラアセンブリの液体
前駆体を介して気泡化するステップか、若しくはヘリウムなどのキャリヤガスを
液体噴射システムに導入するステップを含むように書き換えられる。バブラがこ
のタイプのプロセスに使用される場合、処理ガス制御サブルーチン165は、所
望の処理ガス流量を得るために、搬送ガスの流量と、バブラの圧力と、バブラの
温度を調整する。上述したように、所望の処理ガスの流量はプロセスパラメータ
として処理ガス制御サブルーチン165に転送される。更に、処理ガス制御サブ
ルーチン165は、所与の処理ガス流量に必要な値を含む格納されたテーブルに
アクセスして、所望の処理ガス流量に必要な搬送ガス流量、バブラ圧力及びバブ
ラ温度を得るためのステップを含む。必要な値が得られると、必要な値と比較し
ながら、搬送ガス流量、バブラ圧力及びバブラ温度がモニタされ、それに応じて
調整される。In some processes, an inert gas, such as nitrogen or argon, is introduced into the chamber to stabilize the pressure in the chamber before the reaction process gas is introduced. In these processes, the process gas control subroutine 165 is programmed to include a step for flowing an inert gas into the chamber for a time necessary to stabilize the pressure in the chamber, wherein the steps described above are performed. Be executed. Further, if the process gas is to be evaporated from a liquid precursor, such as, for example, TiCl 4 , the process gas control subroutine 165 may bubble the carrier gas, such as helium, through the liquid precursor of the bubbler assembly, or Rewritten to include the step of introducing a carrier gas, such as helium, into the liquid injection system. If a bubbler is used in this type of process, the process gas control subroutine 165 adjusts the carrier gas flow, bubbler pressure, and bubbler temperature to obtain the desired process gas flow. As described above, the desired flow rate of the processing gas is transferred to the processing gas control subroutine 165 as a process parameter. In addition, the process gas control subroutine 165 accesses a stored table containing the required values for a given process gas flow to obtain the required carrier gas flow, bubbler pressure and bubbler temperature for the desired process gas flow. Step. Once the required values have been obtained, the carrier gas flow rate, bubbler pressure and bubbler temperature are monitored while being compared to the required values and adjusted accordingly.
【0039】 圧力制御サブルーチン166は、チャンバの排気システムにある絞り弁の開口
サイズを調整することによって、チャンバ30内の圧力を制御するためのプログ
ラムコードを備えている。絞り弁の開口サイズは、処理ガスの全流量、プロセス
チャンバの大きさ及び排気システムのポンプ設定圧力に関連させて、所望のレベ
ルのチャンバ圧力を制御するように設定される。圧力制御サブルーチン166が
実行される場合、所望若しくは目標とする圧力レベルをチャンバ管理サブルーチ
ン163bからパラメータとしてとして受け取る。圧力制御サブルーチン166
は、チャンバに接続された1以上の従来の圧力マノメータを読出すことによって
チャンバ30内の圧力を測定し、測定値を目標圧力と比較し、格納された圧力テ
ーブルからの目標圧力に対応する比例、微分、積分(PID)値を得て、圧力テ
ーブルから得たPID値に従って絞り弁を調整する。その替わりとして、圧力制
御サブルーチン166は、チャンバ30のポンプ能力を所望のレベルに調整する
ために、絞り弁を特定の開口サイズに開けたり閉じたりするように書き換えるこ
とも可能である。The pressure control subroutine 166 includes program code for controlling the pressure in the chamber 30 by adjusting the opening size of a throttle valve in the exhaust system of the chamber. The aperture size of the throttle valve is set to control the desired level of chamber pressure in relation to the total flow of process gas, the size of the process chamber, and the pump set pressure of the exhaust system. When the pressure control subroutine 166 is executed, a desired or target pressure level is received as a parameter from the chamber management subroutine 163b. Pressure control subroutine 166
Measures the pressure in chamber 30 by reading one or more conventional pressure manometers connected to the chamber, compares the measured value to a target pressure, and calculates a proportional pressure corresponding to the target pressure from a stored pressure table. , Differential and integral (PID) values and adjust the throttle valve according to the PID values obtained from the pressure table. Alternatively, the pressure control subroutine 166 can be rewritten to open and close the throttle valve to a particular opening size to adjust the pumping capacity of the chamber 30 to a desired level.
【0040】 ヒータ制御サブルーチン167は、ペデスタル32(およびその上にあるあら
ゆる基板)を抵抗加熱するために用いられるヒータコイル33の温度を制御する
ためのプログラムコードを備える。ヒータ制御サブルーチンもチャンバ管理サブ
ルーチンによって実行され、目標とする温度パラメータか若しくは設定温度パラ
メータを受け取る。ヒータ制御サブルーチンは、測定温度と設定温度を比較しな
がら、ペデスタル32に設置された熱電対の電圧出力を測定し、更に設定温度を
得るために加熱ユニットに印加される電流を増加若しくは減少させることによっ
て温度を測定する。温度は、格納された変換テーブルの対応温度を探すか、若し
くは4次多項式を用いて温度を計算することによって、測定された電圧から得ら
れる。組み込まれたループがペデスタル32を加熱するために使用される場合、
ヒータ制御サブルーチン167は、ループに印加される電流の立ち上げ/立ち下
げを徐々に制御する。更に、組込みフェールセーフモードがプロセスの安全性の
状態を検出するために含まれることもあり、プロセスチャンバ30が適切に設定
されていなければ、加熱ユニットの動作を遮断させることができる。使用できる
ヒータ制御の代替方法は、ランプ制御アルゴリズムを用いることであり、これに
関しては、本願と同一の譲受人に譲渡され、発明者がJonathan Fra
nkelの「気相堆積装置の温度制御システム及びその方法(Systems and Metho
ds for Controlling the Temperature of a Vapor Deposition Apparatus)」と 題した1996年11月13日に出願され同時継続出願である米国特許出願第0
8/746,657号(代理人事件番号16301−017000)に記載され
ており、それらの内容全体を参照により本願明細書に引用したものとする。The heater control subroutine 167 includes program code for controlling the temperature of the heater coil 33 used to resistively heat the pedestal 32 (and any substrates thereon). The heater control subroutine is also executed by the chamber management subroutine, and receives a target temperature parameter or a set temperature parameter. The heater control subroutine measures the voltage output of the thermocouple installed on the pedestal 32 while comparing the measured temperature with the set temperature, and further increases or decreases the current applied to the heating unit to obtain the set temperature. Measure the temperature by: The temperature is obtained from the measured voltage by looking up the corresponding temperature in a stored conversion table or by calculating the temperature using a fourth order polynomial. If the incorporated loop is used to heat the pedestal 32,
The heater control subroutine 167 gradually controls the rise / fall of the current applied to the loop. In addition, a built-in fail-safe mode may be included to detect the safety status of the process, and if the process chamber 30 is not properly set, the operation of the heating unit can be shut off. An alternative method of heater control that can be used is to use a ramp control algorithm, which is assigned to the same assignee as the present application and allows the inventor to use Jonathan Fra.
nkel, "Systems and Methos for Temperature Control of Vapor Deposition Apparatus"
ds for Controlling the Temperature of a Vapor Deposition Apparatus), filed on November 13, 1996, and filed concurrently with US Patent Application No. 0
No. 8 / 746,657 (Attorney Docket No. 16301-017000), the entire contents of which are incorporated herein by reference.
【0041】 プラズマ制御サブルーチン168は、チャンバ30とヒータアセンブリ32の
プロセス電極に印加する低周波及び高周波RFパワーレベルを設定し、採用した
低いRF周波数を設定するためのプログラムコードを備える。前述したチャンバ
構成要素サブルーチンと同様に、プラズマ制御サブルーチン168もチャンバ管
理サブルーチン163bにより実行される。遠隔プラズマ発生器4を含む実施形
態の場合、プラズマ制御サブルーチン168はまた、遠隔プラズマ発生器を制御
するためのプログラムコードも含む。The plasma control subroutine 168 includes program code for setting low and high frequency RF power levels to be applied to the process electrodes of the chamber 30 and heater assembly 32 and for setting the adopted low RF frequency. Similar to the chamber component subroutine described above, the plasma control subroutine 168 is also executed by the chamber management subroutine 163b. For embodiments that include a remote plasma generator 4, the plasma control subroutine 168 also includes program code for controlling the remote plasma generator.
【0042】 上述したCVDシステムに関して、本願と同一の譲受人に譲渡され、「チタン
層を堆積するための高温高成膜速度のプロセス及び装置(A High Temperature, H
igh Deposition Rate Process and Apparatus for Depositing Titanium Layers
)」と題した1997年8月22日出願の米国特許出願第08/918,706 号(代理人事件番号16301−017930)により詳細に記載されており、
それらの内容全体を参照により本願明細書に引用したものとする。しかしながら
、上記リアクタに関する記載は主に説明を目的として記載したものであって、電
子共鳴(ECR)プラズマCVD装置、誘導結合形RF高密度プラズマCVD装
置などの他のプラズマCVD装置が用いられてもよい。更に、ペデスタルのデザ
イン、ヒータのデザイン、ポンプチャネルのデザイン、RFパワー接続の位置や
その他のあらゆる変形など、上述したシステムの変形例も可能である。本発明に
よるチタン層形成の方法は、ある特定のCVD装置に限られるものではない。With respect to the above-described CVD system, it is assigned to the same assignee as the present application and describes, “A high temperature, high-temperature process and apparatus for depositing a titanium layer (A High Temperature, H
igh Deposition Rate Process and Apparatus for Depositing Titanium Layers
)), Which is described in more detail in U.S. patent application Ser. No. 08 / 918,706, filed Aug. 22, 1997 (Attorney Docket No. 16301-017930),
The entire contents of which are incorporated herein by reference. However, the above description of the reactor is given mainly for the purpose of explanation, and other plasma CVD apparatuses such as an electron resonance (ECR) plasma CVD apparatus and an inductively coupled RF high-density plasma CVD apparatus may be used. Good. In addition, variations on the above-described system are possible, such as pedestal designs, heater designs, pump channel designs, locations of RF power connections, and any other variations. The method for forming a titanium layer according to the present invention is not limited to a specific CVD apparatus.
【0043】 III.改良形CVDチタンプロセス 本発明の方法は、上述したCVDチャンバの例のように、基板処理チャンバ内
でこれまでより優れたチタン膜を堆積するために用いられてもよい。上述したよ
うに、チタン膜は今日の集積回路製造時において多く使用されるものである。こ
のようなチタン膜の主要な使用目的の1つは、コンタクト構造の一部であるチタ
ン/窒化チタンスタックの最初の接着層である。このようなコンタクト構造は、
本発明が用いられる実施形態における例示的なコンタクト構造の断面図である図
2Aに示されている。III. Improved CVD Titanium Process The method of the present invention may be used to deposit better titanium films in substrate processing chambers, as in the example of the CVD chamber described above. As described above, titanium films are frequently used in the production of integrated circuits today. One of the primary uses of such a titanium film is as the first adhesion layer of a titanium / titanium nitride stack that is part of a contact structure. Such a contact structure
FIG. 2A is a cross-sectional view of an exemplary contact structure in an embodiment in which the present invention is used.
【0044】 図2Aに示されているように、結晶シリコン又は多結晶シリコンの表面を有す
る基板205上に、約1μmの厚みをもつ酸化物層200(例えば、SiOx膜 )が堆積されている。酸化物層200は、集積回路でプレメタル絶縁体若しくは
層間絶縁体として作用してもよい。層間の電気的接触を得るために、コンタクト
ホール210が酸化物層200を通るにようにエッチングされて、アルミニウム
などの金属で充填される。As shown in FIG. 2A, an oxide layer 200 (eg, SiO x film) having a thickness of about 1 μm is deposited on a substrate 205 having a surface of crystalline silicon or polycrystalline silicon. . Oxide layer 200 may act as a pre-metal insulator or interlayer insulator in integrated circuits. To obtain electrical contact between the layers, the contact holes 210 are etched through the oxide layer 200 and filled with a metal such as aluminum.
【0045】 ほとんどの最新の集積回路において、コンタクトホール210は、幅が狭く、
0.35μm幅よりも狭いものが多く、アスペクト比は約6:1か若しくはそれ
よりも大きいものとなっている。このようなホールの充填作業は非常に困難であ
るが、幾分標準的なプロセスが開発されており、この方法では、ホール210が
チタン層215で最初にコンフォーマルに被覆される。次いで、チタン(Ti)
層215が窒化チタン(TiN)層220でコンフォーマルに被覆される。その
後、アルミニウム層225が、主に物理気相堆積法を用いて堆積され、コンタク
トホール225を充填して、上層との電気的相互接続ラインを形成する。チタン
層215は、下地シリコンとその側壁にある酸化物層の両方に対する接着層とな
る。また、オーム接触を形成するために、下地シリコンで珪化することができる
。TiN層220は、Ti層215としっかりと結合し、アルミニウム層225
はTiNにしっかりとウェッティングしているため、アルミニウムはボイドを形
成することなく、コンタクトホール210を良好に充填できる。また、TiN層
220は、拡散バリヤとしても作用して、アルミニウム225がシリコン205
に移動しないようにして導電性に影響を与えることを防止する。In most modern integrated circuits, contact holes 210 are narrow,
In many cases, the width is smaller than 0.35 μm, and the aspect ratio is about 6: 1 or larger. Filling such holes is very difficult, but somewhat standard processes have been developed, in which holes 210 are first conformally covered with a layer of titanium 215. Next, titanium (Ti)
Layer 215 is conformally coated with titanium nitride (TiN) layer 220. Thereafter, an aluminum layer 225 is deposited, primarily using physical vapor deposition, to fill the contact hole 225 and form an electrical interconnect line with the upper layer. The titanium layer 215 serves as an adhesive layer for both the underlying silicon and the oxide layer on the side walls. It can also be silicided with underlying silicon to form an ohmic contact. The TiN layer 220 tightly bonds with the Ti layer 215 and the aluminum layer 225
Is wetted to TiN, so that aluminum can satisfactorily fill contact holes 210 without forming voids. The TiN layer 220 also acts as a diffusion barrier, and the aluminum 225 is
To prevent from affecting the conductivity.
【0046】 この目的を適切に達成するためには、チタン層215は、複数の特性のなかで
も、良好なボトムカバレージ、低抵抗率、均一な抵抗率と均一な堆積の厚みを、
コンタクトの底部全体及びウェーハ全体(中心から縁部)の両方にもつものでな
ければならない。また、チタン層215はコンタクト210の底に沿って均一に
堆積されるが、側壁には全く堆積されないことが好ましい。チタンが側壁に堆積
されないようにすることによって、コンタクト領域からのシリコンが側壁でチタ
ンと反応して、コンタクトの底部から側壁へと輸送される「シリコンクリープ」
として知られる現象が発生するのを防ぐことができる。本発明の方法により堆積
されるチタン層は、これらすべての特性を満たすもので、従来技術のチタン堆積
プロセスと比較すると、格段に優れたボトムカバレージとシート抵抗の均一性を
示すものである。これらの改良は、主要なチタンバルク堆積ステップよりも優れ
、かつそれに追従する新規且つ特有のステップを組み合わせて達成される。To properly achieve this objective, the titanium layer 215 should have good bottom coverage, low resistivity, uniform resistivity and uniform deposition thickness, among other properties.
It must have both the entire bottom of the contact and the entire wafer (from center to edge). It is also preferred that the titanium layer 215 be deposited uniformly along the bottom of the contact 210, but not deposited on the sidewalls at all. By preventing titanium from being deposited on the sidewalls, "silicon creep" where silicon from the contact area reacts with the titanium at the sidewalls and is transported from the bottom of the contacts to the sidewalls
Can be prevented from occurring. The titanium layer deposited by the method of the present invention satisfies all of these characteristics and exhibits significantly better bottom coverage and sheet resistance uniformity when compared to prior art titanium deposition processes. These improvements are achieved by combining new and unique steps that are superior to and follow the primary titanium bulk deposition step.
【0047】 これらのステップの1つに、チタン堆積ステップの前に実行される新規且つ特
有のプラズマ処理ステップがある。このプラズマ処理ステップでは、ウェーハは
、H2及びArの処理ガスから形成したプラズマに比較的短時間(例えば、好適 な実施形態では5秒から60秒の間)晒す。このようにして、ウェーハの上面の
少量部分が堆積ステップの前にエッチングされる。本願発明者等は、このエッチ
ングステップが、(1)コンタクトホール210を形成した後にウェーハのコン
タクト領域に成長したあらゆる酸化物(SiOx)を除去するときと、(2)ホ ールの形成(エッチング)ステップ後にコンタクトホール210に意図せず残っ
た層200からのあらゆる酸化シリコンを更にエッチングするときに特に有効で
あることを発見した。コンタクト形成前にかなりの時間、ウェーハが大気に晒さ
れると、10〜50オングストロームの厚みをもつ酸化物が一般に形成される。
また、本願発明者等は、多くの商用製造プロセスが、層200を完全にエッチン
グせずに、コンタクト領域上に薄いエッチングされていない酸化シリコン層を残
すことが分かっていた。このような層が、層230として図2Bに示されており
、プロセスによっても異なるが、100〜250オングストローム以上の厚みを
もつ場合がある。One of these steps is a new and unique plasma processing step that is performed before the titanium deposition step. In this plasma processing step, the wafer is exposed to a plasma formed from H 2 and Ar process gases for a relatively short period of time (eg, between 5 and 60 seconds in the preferred embodiment). In this way, a small portion of the top surface of the wafer is etched before the deposition step. The present inventors have determined that this etching step includes (1) removing any oxide (SiO x ) grown in the contact region of the wafer after forming the contact hole 210, and (2) forming the hole ( It has been found to be particularly effective when further etching any silicon oxide from the layer 200 unintentionally left in the contact hole 210 after the (etching) step. If the wafer is exposed to the atmosphere for a significant period of time before contact formation, an oxide with a thickness of 10-50 Å is typically formed.
The inventors have also found that many commercial manufacturing processes do not completely etch layer 200, leaving a thin unetched silicon oxide layer on the contact area. Such a layer is shown in FIG. 2B as layer 230 and may have a thickness of 100 to 250 Angstroms or more, depending on the process.
【0048】 このようなエッチングされていない層230か若しくはウェーハ上に形成され
たあらゆる酸化物の厚みにもよるが、チタン層215が本発明の利点を用いずに
堆積される場合、電気的な接触が下地基板表面に形成されないため、製造プロセ
スの全体的な歩留りを下げる部品故障につながる。他の例では、層230や酸化
形成物が、抵抗レベルが高くなった状態で電気的接触を下地シリコンに形成でき
る厚みのものである。このため、製造されたデバイスは製造者の特性要求には見
合わないものとなることがある。これらのうちどちらの場合でも、本発明の前処
理ステップを用いれば、残留層230若しくは酸化形成物のすべてか若しくは一
部をエッチングすることで、基板200に対する電気的接触を向上させることが
可能となる。本発明のこの態様に関しては、図3を参照しながら以下に更に詳細
に記載する。Depending on the thickness of such unetched layer 230 or of any oxide formed on the wafer, if the titanium layer 215 is deposited without the advantages of the present invention, an electrical Since no contact is formed on the surface of the underlying substrate, it leads to component failure that reduces the overall yield of the manufacturing process. In another example, the layer 230 or oxide formation is of a thickness that allows electrical contact to be made to the underlying silicon at an increased resistance level. As a result, the manufactured device may not meet the characteristics requirements of the manufacturer. In either of these cases, using the pretreatment step of the present invention can improve the electrical contact with the substrate 200 by etching all or part of the residual layer 230 or oxide formation. Become. This aspect of the invention is described in further detail below with reference to FIG.
【0049】 図3は、本発明の好適な実施形態によるもので、チタン膜を堆積するために用
いるステップを詳細に示した流れ図である。図3に示しているステップは、好適
なプロセスのみを示しているもので、本発明の他の実施形態はここに開示したス
テップの幾つかを一緒に用いるか、若しくはこれらのステップの形式や順番を変
更して用いる場合もあることを理解されたい。図3に示すように、チタン層の堆
積を始める前に、ウェーハがチャンバ30に積載され(ステップ300)、プロ
セッサ85が現在のウェーハ数(N:以下に記載するようにクリーニング目的で
使用される)を1に設定する(ステップ305)。ウェーハがチャンバ内に積載
された後、ペデスタル32がガス分配シャワヘッド40から一般に250〜50
0milの間にある処理位置に移動される。1つの特定の好適な実施形態では、
ペデスタル32はシャワヘッド40から329milの位置に配置される。この
ようなウェーハ位置決めステップ中、チャンバは、アルゴンなどの非腐食性ガス
で堆積が起こる圧力よりも上まで加圧される。アルゴンは、チャンバ内の空所や
中空空間、特にヒータペデスタルの内部を満たすため、チャンバ圧が堆積圧(あ
る特定の実施形態では5.0torr)まで引き続き減圧されるように、ガス抜
きされる。このようにして、ステップ310は、ヒータペデスタル又はチャンバ
部分を腐食又は酸化させる可能性がある処理ガスの侵入を最小限に抑える。Ar
加圧ガスは、上側のArの流れとしてシャワヘッド40を介して流れ、更に下側
のArの流れとしてウェーハ36の下側にある場所から流れる。チャンバ圧は、
このステップを実行している間、約5〜90torrの間に設定されることが好
ましい。FIG. 3 is a flowchart detailing the steps used to deposit a titanium film, according to a preferred embodiment of the present invention. The steps shown in FIG. 3 illustrate only the preferred process, and other embodiments of the present invention may use some of the steps disclosed herein together, or the form or order of these steps. It is to be understood that may be used with a change. As shown in FIG. 3, before beginning the deposition of the titanium layer, a wafer is loaded into the chamber 30 (step 300) and the processor 85 is used for cleaning purposes (N: cleaning purposes as described below). ) Is set to 1 (step 305). After the wafers have been loaded into the chamber, the pedestal 32 is typically removed from the gas distribution showerhead 40 by 250-50.
It is moved to the processing position located between 0 mil. In one particular preferred embodiment,
The pedestal 32 is arranged at a position 329 mil from the shower head 40. During such a wafer positioning step, the chamber is pressurized above a pressure at which deposition occurs with a non-corrosive gas such as argon. The argon is vented so that the chamber pressure continues to be reduced to the deposition pressure (5.0 torr in certain embodiments) to fill the voids and cavities within the chamber, particularly the interior of the heater pedestal. In this way, step 310 minimizes the ingress of process gases that can erode or oxidize the heater pedestal or chamber portions. Ar
The pressurized gas flows through the shower head 40 as an upper Ar flow, and further flows from a location below the wafer 36 as a lower Ar flow. The chamber pressure is
While performing this step, it is preferably set between about 5 to 90 torr.
【0050】 更にステップ310では、ペデスタルの温度は、実際のプロセス温度の±15
℃の間に設定される。約400〜750℃の間にあればどの温度でプロセスを実
行してもよいが、ペデスタルの温度が約630〜700℃(約535〜635℃
のウェーハ温度に対応)に設定されることがより好ましく、ある特定の実施形態
では約680℃(約605℃のウェーハ温度に対応)に設定されることが最も好
ましい。ある特定の実施形態では、処理ガスが流れ始めるときヒータ及びウェー
ハを冷却するため、ステップ310で温度は最初約690℃(プロセス温度より
も10℃高い)に設定される。このようにプロセス温度よりもウェーハを最初に
加熱することによって、ウェーハのサイクル時間が更に短くなり、従来はガスが
流れ始めた後にヒータパワーを増大させてヒータを処理温度まで戻すときに生じ
るヒータ要素とヒータ表面との間の熱勾配によるヒータへの温度衝撃が減少され
る。In step 310, the temperature of the pedestal is set to ± 15 of the actual process temperature.
Set between ° C. The process may be performed at any temperature between about 400-750 ° C., but the temperature of the pedestal is about 630-700 ° C. (about 535-635 ° C.).
Is more preferably set to about 680 ° C. (corresponding to a wafer temperature of about 605 ° C.) in certain embodiments. In certain embodiments, the temperature is initially set at about 690 ° C. (10 ° C. above the process temperature) at step 310 to cool the heater and wafer as the process gas begins to flow. By first heating the wafer above the process temperature, the cycle time of the wafer is further reduced, and the heater element that would otherwise be generated when the heater power is increased to return the heater to the processing temperature after gas begins to flow. Thermal shock to the heater due to the thermal gradient between the heater and the heater surface is reduced.
【0051】 ステップ310の開始後約10秒で、温度は実際のプロセス温度(その後全体
の堆積プロセス中維持されることが好ましい)に下げられ、反応ガス(好ましく
はH2)の流れは最初の流量でオンに換え、上側のアルゴンの流量は増大される (ステップ315)。反応ガスにより、所望の膜を形成するために原料ガス(後
で導入される)の堆積に必要なエネルギ量が減り、更に塩素の一部をCl若しく
はCl2として残す以外にそれを塩化水素(HCl)に転化して生じる堆積副生 成物の腐食度も下げる。次いで、ステップ320の2秒後に、ガスの流量が更に
増大し、更にステップ325の3秒後に更に増大する。ガスの流量は、ステップ
310〜325の間、最初の流量から最後の流量まで階段状にインクリメントさ
れる(若しくはその替わりに、立ち上げられる)ことによって、ヒータに対する
温度衝撃を下げることができる。つまり、ガスの最終流量が非常に大きく、一度
にオン状態にするとウェーハを過度に冷却してしまう可能性がある。このような
ガスのステップ的又は立ち上がり的な始め方は、ヘリウムや水素などのガスが高
い熱転移特性を有するため、特に重要なことである。About 10 seconds after the start of step 310, the temperature is reduced to the actual process temperature (which is preferably maintained thereafter during the entire deposition process) and the flow of the reactant gas (preferably H 2 ) is reduced to the initial Turning on at the flow rate, the upper argon flow rate is increased (step 315). The reaction gas, the desired thickness loss amount of energy required for the deposition of the raw material gas to form a (introduced later), further it hydrogen chloride in addition to leave a part of the chlorine as Cl or Cl 2 ( HCl) is also reduced. Then, two seconds after step 320, the gas flow rate further increases, and further increases three seconds after step 325. The flow rate of the gas may be incremented in a stepwise manner (or alternatively, ramped up) from an initial flow rate to a final flow rate during steps 310 to 325 to reduce the thermal shock to the heater. That is, the final flow rate of the gas is extremely large, and if the gas is turned on at once, the wafer may be excessively cooled. Such stepwise or rising start of the gas is particularly important because gases such as helium and hydrogen have high thermal transfer properties.
【0052】 次のステップであるステップ325は、上述したプラズマ前処理ステップであ
る。プラズマ前処理ステップでは、低周波数(例えば、300〜450KHzで
あり、350KHzのものが最も好ましい)RFエネルギがシャワヘッド40に
印加されて、H2とアルゴン処理ガスからプラズマを形成する。上述したように 、このプラズマはコンタクトホール210の形成後に基板200上に成長された
薄い酸化物層か、若しくはコンタクトホール210内にエッチングされずに残っ
た層230をすべてか若しくは部分的にエッチングすることで、基板200に対
する電気的接触を向上させることができる。このようなエッチングプロセスは、
基本的な化学反応であるSiO2+H2→SiH4+H2Oで表わすことができ、こ
こでシラン(SiH4)と水(H2O)は共にチャンバから排気されるものとされ
る。勿論、他の中間反応も起こり、排気される化合物はこれらの中間反応からの
イオンや他の分子も含むものとされる。The next step, Step 325, is the above-described plasma pretreatment step. In plasma pretreatment step, a low frequency (e.g., a 300~450KHz, most preferably from 350 KHz) RF energy is applied to the shower head 40, forming a plasma from H 2 and argon process gas. As described above, this plasma may completely or partially etch the thin oxide layer grown on the substrate 200 after the formation of the contact hole 210, or the layer 230 left unetched in the contact hole 210. Thereby, electrical contact with the substrate 200 can be improved. Such an etching process
It can be represented by the basic chemical reaction SiO 2 + H 2 → SiH 4 + H 2 O, where silane (SiH 4 ) and water (H 2 O) are both evacuated from the chamber. Of course, other intermediate reactions also take place, and the exhausted compounds will include ions and other molecules from these intermediate reactions.
【0053】 酸化形成物やシリコン酸化物の残留物をエッチングするために、ステップ32
0において、前処理ガスと称される他のガスを用いることができる。前処理ガス
は、シリコン酸化物とシリコン基板との間のエッチング選択性が高いものでなけ
ればならないことから、シリコンのコンタクト領域にダメージを与えることなく
、酸化形成物や残留酸化物をエッチングすることができる。ステップ320で使
用することができる他の前処理ガスは、アンモニア(NH3)とさまざまなハロ ゲン種を含み、シリコン酸化物をエッチングするためのものとして知られている
ものである。フッ素含有ガス(例えば、CHF3、CF4、C2F6、BF3、NH3 など)は、最も好適なハロゲン種とされるのに対し、ヨウ素含有原料は、ヨウ素
原料が室温では固体で作用させにくいことから最も好ましくないものとされる。
また、臭素含有種は、次の堆積プロセスへの影響が少ないとされる点から、塩素
含有種よりも一般に好ましいものである。このような前処理ガスのうちのどれで
もキャリヤガス又は別の不活性ガスと混合でき、また混合することが好ましく、
そうすることによってプラズマやその結果生じたエッチングプロセスを安定化さ
せることができる。Step 32 to etch oxide formations and silicon oxide residues
At 0, other gases referred to as pretreatment gases can be used. Since the pretreatment gas must have a high etching selectivity between the silicon oxide and the silicon substrate, it is necessary to etch oxide formations and residual oxides without damaging the silicon contact region. Can be. Other pretreatment gases that can be used in step 320 include ammonia (NH 3 ) and various halogen species, and are those known for etching silicon oxide. Fluorine-containing gases (eg, CHF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , BF 3 , NH 3, etc.) are the most preferred halogen species, whereas iodine-containing raw materials are solid at room temperature. It is considered to be the most unfavorable because it is difficult to act.
Bromine-containing species are also generally preferred over chlorine-containing species in that they are less likely to affect the next deposition process. Any of these pretreatment gases can be, and preferably are, mixed with a carrier gas or another inert gas.
This can stabilize the plasma and the resulting etching process.
【0054】 ステップ325中、TiCl4(原料ガス)及びヘリウムの流入が開始される 。しかしながら、この時、これらの流れをチャンバ30内に導入せずに、これら
の流れを前方のラインに直接向けて逸らす。このようにして、流れ、特にTiC
l4の流れを方向転換することによって、堆積が始まる前に流れを安定させるこ とができ、マルチウェーハ堆積シーケンス(例えば、2,000ウェーハラン)
でのさまざまなチタン堆積ステップでの処理条件が更に均一化できる。任意に、
別のステップ330の一部として、プラズマ開始後すぐにTiCl4とヘリウム の流れを開始させることも可能である。何れの場合にせよ、堆積ステップ335
の前に少なくとも6〜8秒間、TiCl4の流れを安定化させることが好ましい 。During step 325, the flow of TiCl 4 (source gas) and helium is started. However, this time does not introduce these flows into the chamber 30, but diverts them directly to the front line. In this way, the flow, in particular TiC
By diverting the flow of l 4, can and this to stabilize the flow before the deposition begins, the multi-wafer deposition sequence (e.g., 2,000 wafer run)
The processing conditions in various titanium deposition steps can be made more uniform. Optionally,
As part of another step 330, it is possible to start the flow of TiCl 4 and helium immediately after the start of the plasma. In any case, the deposition step 335
At least 6-8 seconds before, it is preferable to stabilize the flow of TiCl 4.
【0055】 堆積ステップ335では、TiCl4とヘリウムガスの流れがアルゴンとH2の
流れと共に再方向付けされ、プラズマは継続してRFパワーをシャワヘッド40
に印加することで維持される。TiCl4は、液状のもので、ヘリウムキャリヤ ガスと混合される前に、STEC Corporationにより製造されてい
るガスパネル精密液体噴射システム(GPLIS:gas panel precision liquid
injection System)などの液体噴射システムを用いて気化される。以下の表1に
示すように、現在好適とされる実施形態では、H2とTiCl4の比率は、106
:1である。この比率は、当業者によってなされているように、表に与えられた
TiCl4のmgm流量をそれと同等のsccm流量へと変換することによって 算出できる。この場合、TiCl4は400mg/mの速度で導入され、これは 47.23sccmのガスの流量に相当するものである。In the deposition step 335, the flow of TiCl 4 and helium gas is redirected with the flow of argon and H 2 , and the plasma continues to provide RF power to the showerhead 40.
Is maintained by applying the TiCl 4 is a liquid, before being mixed with a helium carrier gas, a gas panel precision liquid injection system (GPLIS) manufactured by STEC Corporation.
It is vaporized using a liquid injection system such as an injection system. As shown in Table 1 below, in the embodiment which is presently preferred, the ratio of H 2 and TiCl 4 is 106
: 1. This ratio can be calculated by converting the mgm flow rate of TiCl 4 given in the table to an equivalent sccm flow rate, as is done by one skilled in the art. In this case, TiCl 4 is introduced at a rate of 400 mg / m, which corresponds to a gas flow rate of 47.23 sccm.
【0056】 堆積ステップ335は、膜の厚みが選択した厚みに堆積されるまで維持される
。堆積温度が高く、ガス流量や他の要因も増大しているため、本発明のチタン膜
は、少なくとも100オングストローム/分から約400オングストローム/分
よりも高い成膜速度で堆積される。従って、ステップ335の全体の時間は、従
来技術のプロセスに必要なものよりも一般に短いものとなり、つまりウェーハの
スループットが増大することにつながる。The deposition step 335 is maintained until the thickness of the film has been deposited to the selected thickness. Due to the high deposition temperature and the increasing gas flow rates and other factors, the titanium films of the present invention are deposited at a deposition rate of at least 100 Å / min to greater than about 400 Å / min. Thus, the overall time of step 335 is generally shorter than that required for the prior art process, which leads to increased wafer throughput.
【0057】 堆積ステップ335が完了した後、H2、TiCl4及びヘリウムの流れがオフ
に換わり、RFパワーが急激に下げられて、上側のアルゴンの流れが急激に減少
されて(ステップ340)、堆積ステップ中にチャンバ上に形成された可能性が
あるあらゆる大きな粒子を遊離させる。次に、約3秒後、RFパワーがオフに切
り換えられ、チタン層がバッシベーションされてもよい。チタン層のパッシベー
ションは、炭素や酸素などの不純物がチタン内に吸着できないように、チタン層
の表面に薄膜の窒化チタン層を形成することによってなされる。このような不純
物はチタン層の抵抗率を変えて、窒化チタンバリヤ層を堆積するための表面が不
適切な表面となることもある。パッシベーションは、パッシベーションステップ
345としてH2とN2の流れをアルゴンの流れに加え、更にステップ350で窒
素プラズマを形成することの両方か若しくはそれらのどちらかのステップによっ
て達成してもよい。両方のステップ345と350が共に実行されることが好ま
しい。このように行う場合、ステップ345により堆積後のプラズマ処理ステッ
プ350の前にチャンバが安定化され、更にチャンバからのTiCl4の残留物 を一掃できる。また、窒素が表面のチタンと反応して、薄膜の窒化チタン層を形
成しはじめる。After the deposition step 335 is completed, the flow of H 2 , TiCl 4 and helium is turned off, the RF power is rapidly reduced, and the upper argon flow is rapidly reduced (step 340), Release any large particles that may have formed on the chamber during the deposition step. Then, after about 3 seconds, the RF power is switched off and the titanium layer may be passivated. The passivation of the titanium layer is performed by forming a thin titanium nitride layer on the surface of the titanium layer so that impurities such as carbon and oxygen cannot be adsorbed in the titanium. Such impurities may alter the resistivity of the titanium layer, making the surface on which the titanium nitride barrier layer is deposited an inappropriate surface. Passivation may be achieved by adding a flow of H 2 and N 2 to the flow of argon as a passivation step 345 and / or forming a nitrogen plasma at step 350. Preferably, both steps 345 and 350 are performed together. Thus, when the perform, the chamber is stabilized before the plasma treatment step 350 after deposition in step 345, can be further wiped residues TiCl 4 from the chamber. Also, the nitrogen reacts with the titanium on the surface and begins to form a thin titanium nitride layer.
【0058】 ステップ345の後、ステップ350において、プラズマを形成するためにチ
ャンバ内のH2/N2/ArパッシベーションガスにRFエネルギを印加すること
によって、チタン層は更にパッシベーションされる。その替わりに、パッシベー
ションプラズマは、遠隔プラズマ源で形成され、チャンバにチャネルで運ばれて
もよい。パッシベーションプラズマでイオン化された窒素は、チタン層の表面と
反応して、約10秒の露出中に薄膜の窒化チタン層の形成を終了する。チャンバ
内にプラズマを形成するために、RFパワーは一般にシャワヘッド40に印加さ
れる。しかしながら、RFパワーはペデスタル電極22か、若しくはペデスタル
電極22とシャワヘッド40の両方に印加されてもよい。両方のステップ345
と350を用いる好適な実施形態では、ステップ345は約8秒間続く。ステッ
プ345か若しくはステップ350のみが用いられる他の実施形態では、ステッ
プはより長い時間、例えば、約10〜30秒の間用いてもよい。After step 345, in step 350, the titanium layer is further passivated by applying RF energy to the H 2 / N 2 / Ar passivation gas in the chamber to form a plasma. Alternatively, the passivation plasma may be formed at a remote plasma source and channeled to the chamber. The nitrogen ionized by the passivation plasma reacts with the surface of the titanium layer to complete the formation of the thin titanium nitride layer during about 10 seconds of exposure. RF power is typically applied to the showerhead 40 to form a plasma in the chamber. However, the RF power may be applied to the pedestal electrode 22 or to both the pedestal electrode 22 and the showerhead 40. Both steps 345
In the preferred embodiment using and 350, step 345 lasts about 8 seconds. In other embodiments where only step 345 or step 350 is used, the steps may be used for a longer time, for example, about 10-30 seconds.
【0059】 ステップ350の後、第2のプラズマパージステップ355が実行されて、チ
ャンバに存在する可能性があるあらゆる大きな粒子を更に遊離させる。プラズマ
パージステップ355は、プラズマパージステップ340と類似しているが、異
なる点は、ステップ355ではN2とH2の流れがアルゴンの流れに加えて維持さ
れることである。最後に、ステップ360では、すべてのガスの流れが遮断され
て、チャンバは排気され、次いで、ウェーハがチャンバから取外される(ステッ
プ365)。ウェーハは一般にパッシベーションされているので、チタン層が酸
素や炭素などの不純物を吸収して有害な状態にならずに、大気に露出させること
ができる。このように、長期間、例えば、何日間も空気に晒しても、チタン層の
特性は劣化しない。更に、窒化チタンのパッシベーション層により、次の処理で
窒化チタンバリヤ層を堆積する表面が「クリーンな」状態になる。ウェーハが除
去された後、次のウェーハが積載され(ステップ410)、プロセッサ85がウ
ェーハカウントを増加させる(ステップ415)前に、温度は約680℃に予め
設定される(ステップ405)。After step 350, a second plasma purge step 355 is performed to further liberate any large particles that may be present in the chamber. Plasma purge step 355 is similar to the plasma purge step 340, The difference is that at step 355 the flow of N 2 and H 2 is maintained in addition to the flow of argon. Finally, in step 360, all gas flows are shut off, the chamber is evacuated, and the wafer is then removed from the chamber (step 365). Since the wafer is generally passivated, it can be exposed to the atmosphere without the titanium layer absorbing impurities such as oxygen and carbon and becoming harmful. Thus, the properties of the titanium layer do not degrade after prolonged exposure to air, for example for days. Furthermore, the passivation layer of titanium nitride provides a "clean" surface for depositing the titanium nitride barrier layer in subsequent processing. After the wafer is removed, the next wafer is loaded (step 410) and the temperature is preset to about 680 ° C. (step 405) before processor 85 increases the wafer count (step 415).
【0060】 各ウェーハ堆積後に実行されるプラズマパージクリーンステップ340と35
5に加えて、ドライクリーンプロセス(チャンバの蓋を開けずに行う)が、所定
数のウェーハ堆積プロセス後にチャンバに周期的に実行され、更にウェーハが汚
染されないようにする。本発明によれば、このクリーンプロセス中、チャンバに
はウェーハ(例えば、ダミーウェーハ)がない。ドライクリーンプロセスは一般
に「X」枚毎のウェーハに実行され、2〜300枚ごとのウェーハに実行される
ことが好ましい。例えば、ある特定の実施形態では、3〜5枚毎のウェーハにド
ライクリーンが実行されているものもある。システム全体のウェーハ生産数にあ
まり影響を及ぼさないように、ドライクリーンプロセスを効率的維持することが
望まれる。ある特定の実施形態による好適なドライクリーニングプロセスが以下
に更に詳細に記載される。Plasma purge clean steps 340 and 35 performed after each wafer deposition
In addition to 5, a dry clean process (performed without opening the chamber lid) is performed on the chamber periodically after a predetermined number of wafer deposition processes to further prevent wafer contamination. According to the present invention, there are no wafers (eg, dummy wafers) in the chamber during this clean process. The dry clean process is generally performed on every "X" wafers, and preferably on every 2 to 300 wafers. For example, in certain embodiments, dry clean is performed on every three to five wafers. It is desirable to maintain a dry clean process efficiently so as not to significantly affect the number of wafers produced in the entire system. Suitable dry cleaning processes according to certain embodiments are described in further detail below.
【0061】 図3を再度参照すると、X(ここでは、例えばX=3)枚のウェーハが処理さ
れると(ステップ370)、チャンバはドライクリーンの対象となる。最初に、
ヒータがシャワヘッドから約650mil離されるように移動させ(ステップ3
75)、680℃の処理温度に維持される。このとき、N2又は同様の非反応性 ガスがチャンバ内に流入され、チャンバは、約0.1〜10torrの範囲にあ
り、好ましくは約5torrより低く、さらにある特定の実施形態では約0.6
torrのクリーニング圧力で維持される。これにより、シャワヘッドへのヒー
タからの熱流量が減少することで、ヒータに対してシャワヘッドが冷却されるこ
とになる。Referring back to FIG. 3, when X (here, X = 3, for example) wafers have been processed (step 370), the chamber is dry-cleaned. At first,
The heater is moved so as to be about 650 mil away from the shower head (step 3).
75), maintained at a processing temperature of 680 ° C. At this time, N 2 or similar non-reactive gas is flowed into the chamber, the chamber is in the range of about 0.1 to 10 Torr, is preferably less than about 5 torr, further certain embodiments about 0. 6
It is maintained at a cleaning pressure of torr. As a result, the heat flow from the heater to the shower head is reduced, so that the shower head is cooled with respect to the heater.
【0062】 ステップ375の3秒後、塩素ガス(Cl2)が約250sccmの流速でチ ャンバ内に流入され、ペデスタルはシャワヘッド40から600milの位置ま
で持ち上げられる(ステップ380)。次に、2秒後、プラズマが約400wa
ttのパワーで打ち込まれる(ステップ385)。この状態がある一定の時間保
持されることによって、塩素種が望ましくない堆積物を反応して、チャンバ構成
要素からその堆積物をエッチングする。堆積処理から生じた望ましくない堆積物
は一般に、チャンバの最も熱い露出部分、即ちウェーハによって被覆されていな
いか、若しくは流量リストリクタ リングで保護されていないヒータの上面上が 最も厚くなっている。ヒータをシャワヘッドから移動させて離すことにより、上
記の状態で、チャンバのあらゆる構成要素、特にシャワヘッドをオーバエッチン
グすることなく、チャンバの構成要素すべてを十分に確実にクリーニングするこ
とができる。Three seconds after step 375, chlorine gas (Cl 2 ) is introduced into the chamber at a flow rate of about 250 sccm, and the pedestal is lifted from shower head 40 to a position of 600 mil (step 380). Next, after 2 seconds, the plasma is about 400 wa.
It is driven with a power of tt (step 385). By maintaining this condition for a period of time, the chlorine species reacts with the unwanted deposits and etches the deposits from the chamber components. Undesired deposits resulting from the deposition process are generally thickest on the hottest exposed portion of the chamber, ie, the top surface of the heater that is not covered by a wafer or protected by a flow restrictor ring. By moving and moving the heater away from the showerhead, all of the components of the chamber, especially the showerhead, can be sufficiently and reliably cleaned in the above condition without over-etching the showerhead.
【0063】 ステップ390の長さは、チャンバ30内の堆積形成物の量にもより、言い換
えれば、色々な要因の中でも、ドライクリーン動作間に処理されたウェーハの枚
数及び堆積プロセスの長さ(即ち、ウェーハ36上に堆積されるチタン膜の厚み
)に左右される。ある特定の実施形態では、ステップ390の継続時間は15秒
である。その替わりに、ステップ390の長さは、クリーニングエンドポイント
技術を用いて決定してもよい。この技術は公知のもので、光学式エンドポイント
検出方法及び圧力ベースのエンドポイント検出方法を含む。光学エンドポイント
検出方法では、適切に動作させるためにチャンバ30の壁に石英又は同様に不透
明のウィンドウが必要であり、このようなウィンドウは適切なエンドポイント検
出を妨害するチタン堆積の影響を受けやすいため、あまり好ましくない結果を生
じる実施形態もある。同様に、既知の圧力ベースのエンドポイント検出方法に関
しても、このような圧力ベースのエンドポイント検出方法は、クリーンステップ
390の終了時を的確且つ正確に識別するために、各チャンバ30に対して個々
に較正しなければならないため、理想的なものとはいえない。The length of step 390 depends on the amount of deposit formation in chamber 30, in other words, among other factors, the number of wafers processed during the dry clean operation and the length of the deposition process ( That is, it depends on the thickness of the titanium film deposited on the wafer 36). In one particular embodiment, the duration of step 390 is 15 seconds. Alternatively, the length of step 390 may be determined using a cleaning endpoint technique. This technique is well known and includes optical endpoint detection methods and pressure-based endpoint detection methods. Optical endpoint detection methods require quartz or similarly opaque windows in the walls of chamber 30 for proper operation, and such windows are susceptible to titanium deposition that interferes with proper endpoint detection. Therefore, some embodiments may produce less favorable results. Similarly, with respect to known pressure-based endpoint detection methods, such pressure-based endpoint detection methods can be used individually for each chamber 30 to accurately and accurately identify when clean step 390 is complete. This is not ideal because it must be calibrated to
【0064】 本願発明者等は、測定した反射RFパワーをもとにしたステップ390の新規
なエンドポイント検出法を開発した。このエンドポイント検出法は、全クリーン
ステップ390を通して、チャンバ30からRF電源5(図1A)のパワー供給
ラインに反射されたパワーを測定する。クリーンステップ390の開始時は、反
射パワーは堆積物がチャンバ壁からエッチングされるにつれて増大する。このよ
うな反射パワーの増大は、エッチングされたチタン堆積物からのイオン種と活性
化分子を組み込むにつれて、クリーニングプラズマの密度が高くなっていること
を示している。堆積された材料がチャンバ壁からエッチングされるほど、測定さ
れる反射パワーはピークに達し、その後下がり始める。このような結果は、チタ
ン堆積ステップ335の時間と長さの関数として、クリーンステップ390中測
定した反射パワーを示すグラフである図4に明らかにしている。図4に示すデー
タは、X=1、即ち、チャンバ30が1枚のウェーハの処理が終るとドライクリ
ーンプロセスを受けた場合の実施形態を示している。The present inventors have developed a novel endpoint detection method of step 390 based on the measured reflected RF power. This endpoint detection method measures the power reflected from the chamber 30 to the power supply line of the RF power supply 5 (FIG. 1A) through the entire clean step 390. At the beginning of the clean step 390, the reflected power increases as the deposit is etched from the chamber walls. This increase in reflected power indicates that the density of the cleaning plasma is increasing as ionic species and activated molecules from the etched titanium deposit are incorporated. As the deposited material is etched from the chamber walls, the measured reflected power peaks and then begins to fall. Such results are illustrated in FIG. 4, which is a graph showing the reflected power measured during the clean step 390 as a function of the time and length of the titanium deposition step 335. The data shown in FIG. 4 shows an embodiment in which X = 1, that is, the case where the chamber 30 has undergone a dry clean process after processing of one wafer is completed.
【0065】 チャンバクリーンプロセスは、測定された反射パワーが最小速度以下で減少す
るときに終了される。例えば、ある実施形態では、ステップ390は、測定され
た反射パワーが0ワット/秒まで下がった後の10秒で止められる。別の実施形
態では、ステップ390は、測定された反射パワーの減少速度が、2ワット/秒
以下になるときに停止される。The chamber clean process is terminated when the measured reflected power decreases below a minimum rate. For example, in one embodiment, step 390 is stopped 10 seconds after the measured reflected power has dropped to 0 watts / second. In another embodiment, step 390 is stopped when the rate of decrease of the measured reflected power is less than or equal to 2 watts / sec.
【0066】 プラズマクリーン後、塩素ガスがオフにされて、プラズマパワーがOFFに切
り換えられる(ステップ390)。N2の流量は、約3秒間チャンバをパージす るために維持される。次いで、ペデスタルは約650mil間隔に戻されて(ス
テップ395)、下側のアルゴン流量は10秒間増量されて、更にチャンバをパ
ージする。最後に、チャンバは約5秒間排出される(ステップ400)。勿論、
「ウェットクリーン」又は予防メンテナンスクリーニング(処理されるウェーハ
の数百から数千枚毎に生じる)がチャンバの蓋を開けることで実行され、さまざ
まなチャンバの部分を手動で洗浄する。After the plasma clean, the chlorine gas is turned off, and the plasma power is turned off (step 390). The flow rate of N 2 is maintained for about 3 seconds chamber in order to purge. The pedestal is then returned to approximately 650 mil intervals (step 395), and the lower argon flow is increased for 10 seconds to further purge the chamber. Finally, the chamber is evacuated for about 5 seconds (step 400). Of course,
A "wet clean" or preventative maintenance cleaning (which occurs every hundreds to thousands of wafers to be processed) is performed by opening the chamber lid and manually cleaning various chamber parts.
【0067】 ウェーハ堆積の間に周期的にドライクリーンプロセスを実行することによって
、時間のかかることが多いこれらのウェットクリーン予防メンテナンスの回数が
最小限に抑えられ、更に堆積プロセスの効率性を上げ堆積速度の高速化に貢献さ
れるとされるクリーナチャンバが供給される。更に、周期的なドライクリーンプ
ロセスを用いることによって、延長されたウェーハランでのチタン堆積プロセス
の繰返し性が向上する。即ち、例えば、2,000ウェーハの延長されたウェー
ハランの間、このような周期的なドライクリーニングが用いられない延長された
ウェーハランと比較して、第1の複数のウェーハでの堆積されたチタン層の特性
は、最後の複数のウェーハでの堆積された層の特性にかなり類似している。Performing a dry clean process periodically during wafer deposition minimizes the number of these time consuming wet clean preventive maintenance operations and further increases the efficiency of the deposition process. A cleaner chamber is provided which is said to contribute to speeding up. In addition, the use of a periodic dry clean process improves the repeatability of the titanium deposition process with extended wafer runs. That is, for example, during an extended wafer run of 2,000 wafers, as compared to an extended wafer run in which such periodic dry cleaning is not used, the deposited on the first plurality of wafers The properties of the titanium layer are quite similar to those of the deposited layers in the last multiple wafers.
【0068】 本願発明者等はまた、TiCl4の流れが停止した(ステップ340)後、ガ スラインに残る液体TiCl4で、プロセスの繰返し性に支障をきたすことを発 見した。即ち、ラインに接続された適切な流量制御弁を遮断することによって堆
積ステップ340でTiCl4の流れが停止されるとき、ラインに一部残留した TiCl4液が残る。本願発明者等は、この残留液体の量がある堆積プロセスか ら次のプロセスへと変化し、残留TiCl4によって、堆積が不安定になり、堆 積プロセスに悪影響を与えることを発見した。例えば、TiCl4の残留量が変 化するため、延長されたウェーハランにおいて任意の2つの個々の基板のチャン
バ内に流入されるTiCl4の量は異なる場合があり、特定の基板上に多少の堆 積が生じることになる。また、残留しているTiCl4は、チャンバ内に輸送さ れるときに新しい基板上に存在する湿気と反応して、TiO2を形成して望まし くない粒子を作り出すこともある。最後に、残留しているTiCl4は、ウェー ハ堆積ステップ間でチャンバ内に漏れ、チャンバ又はチャンバの構成要素の部分
を被覆することによって、被覆された部分の色が変わり、チャンバや構成要素の
同じ部分の放射率も変化してしまう。表面の放射率が変化することによって、表
面の温度や他の特性を望ましくない状態に変化することもある。The present inventors have also found that after the flow of TiCl 4 is stopped (step 340), liquid TiCl 4 remaining in the gas line interferes with the repeatability of the process. That is, when the flow of TiCl 4 is stopped in the deposition step 340 by shutting off a suitable flow control valve connected to the line, a part of the TiCl 4 liquid remains in the line. The present inventors have discovered that this amount of residual liquid changes from one deposition process to the next, and that residual TiCl 4 makes the deposition unstable and adversely affects the deposition process. For example, since the residual amount of TiCl 4 is change, there is a case where the amount of TiCl 4 that flows into the chamber of any two individual substrates in extended wafer run is different, somewhat on the particular substrate Accumulation will occur. Also, residual TiCl 4 may react with moisture present on the new substrate as it is transported into the chamber, forming TiO 2 and creating unwanted particles. Finally, residual TiCl 4 leaks into the chamber during the wafer deposition step and changes the color of the coated part by coating parts of the chamber or components of the chamber, thereby changing the color of the chamber or components. The emissivity of the same part also changes. Changes in the emissivity of a surface can change the temperature and other properties of the surface to undesirable states.
【0069】 この残留TiCl4の悪影響をなくすために、本願発明者等は、ドライクリー ンプロセス中にラインを介してヘリウム又は別の不活性ガス原料(残留TiCl 4 と反応しないガス)を流すことで、TiCl4のガスラインを乾燥される新規且
つ特有のステップを考案した。例えば、ステップ375〜395のそれぞれにお
いて、500sccmのヘリウムの流れがTiCl4のライン内に導入されて、 ラインから残留TiCl4を乾燥させてパージする。このようにして、本発明の 方法により、すべてのウェーハに堆積する前に、確実にガスラインが再生可能な
状態にされる。また、TiCl4のラインをパージした後、流入させたヘリウム が堆積チャンバに入り込み、ドライクリーニングプラズマを安定化させる。ヘリ
ウムの流れは、当業者に理解されているように、適切な弁と流量コントローラを
用いて、TiCl4のラインに従って進む。This residual TiClFourIn order to eliminate the adverse effects of helium, the present inventors have determined that helium or another inert gas source (residual TiCl Four Gas that does not react with TiCl)FourNew and dried gas line
Two unique steps have been devised. For example, in each of steps 375-395
Helium flow of 500 sccmFourRemaining in the lineFourDry and purge. In this way, the method of the present invention ensures that gas lines can be regenerated before depositing on all wafers.
State. Also, TiClFourAfter purging the line, the helium that has flowed into the deposition chamber stabilizes the dry cleaning plasma. Helicopter
The flow of um is controlled by appropriate valves and flow controllers, as understood by those skilled in the art.
Using TiClFourFollow the line.
【0070】 図3に対して記載した本発明の現在好適とされる実施形態によるガス流量、圧
力レベル及び他の情報は、以下の表1(堆積プロセス)及び表2(クリーニング
プロセス)で示している。表1及び表2に示したガス導入速度は、8インチウェ
ーハで供給されるアプライドマテリアルズ社社により製造された抵抗加熱された
TixZ CVDチャンバにおいて、図3に示すプロセスの使用に基づいたもの
である。当業者には理解されているように、他の実施形態においてガスが導入さ
れる実際の速度は、異なるデザイン及び/又は容積の他のチャンバが用いられる
場合異なるものとなるであろう。The gas flow rates, pressure levels and other information according to the presently preferred embodiment of the present invention described with respect to FIG. 3 are shown in Tables 1 (deposition process) and 2 (cleaning process) below. I have. The gas introduction rates shown in Tables 1 and 2 are based on the use of the process shown in FIG. 3 in a resistively heated TixZ CVD chamber manufactured by Applied Materials, supplied on 8-inch wafers. is there. As will be appreciated by those skilled in the art, the actual rate at which the gas is introduced in other embodiments will be different if other chambers of different designs and / or volumes are used.
【0071】[0071]
【表1】 [Table 1]
【0072】[0072]
【表2】 [Table 2]
【0073】 上記の表1及び表2に示された堆積条件と流量は、本発明の現在好適とされる
実施形態に用いられた流量を表わしているが、他の堆積条件及び他の流量も使用
可能であることを理解されたい。例えば、原料ガス及び反応ガスが堆積ステージ
中に導入される速度に対して、本願発明者等は、H2とTiCl4の比率を約64
:1と2034:1の間にすべきであることを発見した。好適な比率は、堆積温
度、圧力、ペデスタルの間隔、RFパワーレベル及び他の要因を含む他の堆積条
件に一部依存している。しかしながら、本願発明者等は、上述した比率は、少な
くとも630〜700℃のヒータ温度範囲と、少なくとも1〜10torrの堆
積圧力範囲を含む好適な堆積条件で高品質のチタン膜を堆積するために用いるこ
とができることを発見した。ある特定のテストでは、高品質のチタン膜は、3,
000sccmのH2の流れと400mg/m(47.23sccmに相当)の TiCl4の流量を用いて64:1のH2/TiCl4の比率で堆積されたものと 、12,000sccmのH2の流れと50mg/m(5.9sccmに相当) のTiCl4の流量を用いて2034:1のH2/TiCl4の比率で堆積された ものである。H2/TiCl4の流れの比率が64:1よりも小さい場合、反応時
の水素が足りず不安定になり、流れの比率が2034:1よりも大きい場合、堆
積膜は、コンタクト内のボトムカバレージが劣化し始め受け入れがたいものとな
り、更に排気管理がしにくくなる。The deposition conditions and flow rates shown in Tables 1 and 2 above represent the flow rates used in the presently preferred embodiments of the present invention, but other deposition conditions and other flow rates It should be understood that it can be used. For example, with respect to the rate at which the raw material gas and the reactive gas is introduced into the deposition stage, the present inventors have approximately a ratio of H 2 and TiCl 4 64
: 1 and 2034: 1. The preferred ratio will depend in part on other deposition conditions, including deposition temperature, pressure, pedestal spacing, RF power levels and other factors. However, the inventors use the above ratios to deposit high quality titanium films under suitable deposition conditions including a heater temperature range of at least 630-700 ° C. and a deposition pressure range of at least 1-10 torr. Discovered that you can. In one particular test, a high quality titanium film was
With a flow rate of TiCl 4 in 000sccm of H 2 flow and 400 mg / m (corresponding to 47.23sccm) 64: 1 of H 2 / those deposited at a ratio of TiCl 4 and, 12,000Sccm of H 2 with a flow rate of TiCl 4 flow and 50 mg / m (corresponding to 5.9 sccm) 2034: those which are deposited in a ratio of 1 H 2 / TiCl 4. If the flow ratio of H 2 / TiCl 4 is smaller than 64: 1, the hydrogen during the reaction becomes insufficient and unstable, and if the flow ratio is larger than 2034: 1, the deposited film will have a bottom in the contact. Coverage begins to deteriorate and becomes unacceptable, and furthermore it becomes difficult to control emissions.
【0074】 IV.テスト結果及び測定 本発明の効率性を示すために、本発明の方法を用いた場合と用いていない場合
とでチタン層を堆積する実験を行った。実験は、アプライドマテリアルズ社で製
造される抵抗加熱TixZチャンバで行われた。TixZチャンバは、200m
mウェーハ用に供給されたもので、これもアプライドマテリアルズ社により製造
されたセンチュラマルチチャンバ基板処理システムに載置されたものである。IV. Test Results and Measurements To demonstrate the efficiency of the present invention, experiments were conducted to deposit titanium layers with and without the method of the present invention. The experiments were performed in a resistance heated TixZ chamber manufactured by Applied Materials. TixZ chamber is 200m
Supplied for m-wafers, also mounted on a Centura multi-chamber substrate processing system manufactured by Applied Materials.
【0075】 これらの実験セットの1つにおいて、チタン堆積ステップの前に、酸化シリコ
ン層が上に堆積されたウェーハに対してさまざまな前処理ステップ(ステップ3
25)が実行された。これらの前処理ステップの第1のステップは、Cl2(1 25sccm)、N2(500sccm)及びAr(200sccm)処理ガス からプラズマを形成した。プラズマは、400WのRFパワーレベルを用いて形
成され、異なるテストで40〜100秒間維持された。テスト結果によると、こ
のステップは1.1オングストローム/secの速度で酸化シリコン層をエッチ
ングしたが、エッチングはあまり均一性がなく、かなり制御不能で、酸化シリコ
ンだけでなく、シリコンもエッチングしてしまうほど強いものであった。In one of these experimental sets, prior to the titanium deposition step, various pre-treatment steps (step 3) were performed on the wafer on which the silicon oxide layer was deposited.
25) was performed. The first of these pre-treatment steps formed a plasma from Cl 2 (125 sccm), N 2 (500 sccm) and Ar (200 sccm) process gases. The plasma was formed using a 400 W RF power level and was maintained for 40-100 seconds in different tests. According to test results, this step etched the silicon oxide layer at a rate of 1.1 Å / sec, but the etching was not very uniform and was quite uncontrollable, etching not only silicon oxide but also silicon. It was strong.
【0076】 さらなるテストにより、Cl2プラズマ前処理ステップからの塩素で、次のチ タン堆積ステップに支障をきたすことが分かった。更に詳しく言えば、残量塩素
は、ステップ335でのチタンフィルムの堆積速度が遅くする原因であるとされ
ている。また、その結果生じたチタン層は、Cl2プラズマ前処理ステップを用 いずに堆積したチタン層よりも均一性がないとされた。Further tests have shown that chlorine from the Cl 2 plasma pretreatment step interferes with the next titanium deposition step. More specifically, residual chlorine is said to be the cause of the slowing down of the deposition rate of the titanium film in step 335. Also, the resulting titanium layer was found to be less uniform than a titanium layer deposited without using the Cl 2 plasma pretreatment step.
【0077】 本願発明者等はまた、本発明の現在好適とされる実施形態により、H2を用い てプラズマ前処理ステップを実験した。これらのテストの結果から、H2(12 slm)及びAr(5,500sccm)プラズマ(RFパワー900W)は、
約0.8オングストローム/secの速度で酸化シリコンを均一にエッチングす
ることが分かった。また、エッチングプロセスは、シリコンにダメージを与える
兆候がないという点から比較的穏やかなものであった。図5A及び図5Bは、こ
の処理を用いて得られるエッチングの均一性を示すものである。図5Aは、本発
明のプラズマ前処理を受ける前のウェーハの結果の前にウェーハ上に堆積された
酸化シリコン層の厚みを示している。測定は、当業者に公知のルドルフ フォー カス エリプソメータ(Rudolph Focus Ellipsometer)を用いて行われ、測定結果 によると、前処理ステップの前の酸化物層の厚みは、132±15.61オング
ストロームであった。図5Bは、90秒の前処理ステップの直後の酸化物層の厚
みを示すものである。図5Bにおいて、酸化物層の厚みは58±16.7オング
ストロームである。図5Aと図5Bを比較すると明らかなように、図5Bの酸化
物層の厚みの変化は、図5Aに示す変化とほとんど同一のものである。従って、
この比較から、このステップ325のエッチングは非常に均一であることが明ら
かである。The inventors have also experimented with a plasma pretreatment step using H 2 according to a presently preferred embodiment of the present invention. From the results of these tests, H 2 (12 slm) and Ar (5,500 sccm) plasma (RF power 900 W)
It was found that the silicon oxide was etched uniformly at a rate of about 0.8 Å / sec. Also, the etching process was relatively gentle in that there was no sign of damaging the silicon. FIGS. 5A and 5B show the uniformity of etching obtained using this process. FIG. 5A shows the thickness of the silicon oxide layer deposited on the wafer before the results of the wafer before undergoing the plasma pretreatment of the present invention. The measurement was performed using a Rudolph Focus Ellipsometer known to those skilled in the art, and according to the measurement result, the thickness of the oxide layer before the pretreatment step was 132 ± 15.61 Å. . FIG. 5B shows the thickness of the oxide layer immediately after the 90 second pre-treatment step. In FIG. 5B, the thickness of the oxide layer is 58 ± 16.7 angstroms. 5A and 5B, the change in thickness of the oxide layer in FIG. 5B is almost the same as the change shown in FIG. 5A. Therefore,
From this comparison, it is clear that the etching in this step 325 is very uniform.
【0078】 また、本願発明者等は、チタン堆積の前に酸化物を除去するために、半導体製
造業社で通常一般に用いられているもので、本発明により堆積されたチタン層と
、同様のプロセスで堆積させたチタン層の抵抗率を、プラズマ前処理ステップを
用いないものと、標準HF浸せきステップを用いずに測定した。これらのテスト
結果によると、300オングストロームのチタン層では、プラズマ前処理ステッ
プで処理したチタン膜と比較すると、プラズマ前処理ステップで処理していない
チタン膜の層の抵抗率は0.5〜1.0Ω/□高いものとなった。The present inventors have also generally used semiconductor manufacturing companies to remove oxides prior to titanium deposition, and have found that similar titanium layers deposited according to the present invention The resistivity of the titanium layer deposited in the process was measured without the plasma pretreatment step and without the standard HF dip step. According to these test results, for a 300 Å titanium layer, the resistivity of the layer of titanium film not treated in the plasma pre-treatment step is 0.5-1. 0 Ω / □ higher.
【0079】 これらの結果から分かることは、本発明のプラズマ前処理ステップは、チタン
層の堆積前にシリコン酸化物上の望ましくない酸化物をエッチングするための使
用に有効なことである。前述したように、このような酸化物は、基板上に定期的
に形成され、以前はHF溶液への浸せきなどの別の処理ステップを用いて、基板
をチタン膜の堆積用に別のチャンバへと転送する前に形成されたものをエッチン
グする必要があった。このようなHF浸せきステップでは、ウェーハを後で乾燥
させて、更に酸化が起こる前にすぐに堆積チャンバへと転送しなければならない
。このプロセスは煩雑で時間がかかり、本発明のプロセスよりも本来信頼性が低
くなるものである。From these results, it can be seen that the plasma pretreatment step of the present invention is useful for etching unwanted oxides on silicon oxide prior to the deposition of the titanium layer. As previously described, such oxides are regularly formed on the substrate and previously used another processing step, such as immersion in an HF solution, to transfer the substrate to another chamber for deposition of the titanium film. It was necessary to etch what was formed before transferring. In such an HF dip step, the wafer must be subsequently dried and transferred to the deposition chamber immediately before further oxidation occurs. This process is cumbersome and time-consuming and inherently less reliable than the process of the present invention.
【0080】 他のテストから分かったことは、本発明のプロセスは、ホール210(図2A
)などのコンタクトホールの側壁上にチタンが堆積せず、更にボトムカバレージ
も300%を超える結果を得ている。300%のボトムカバレージを示す膜は、
100オングストロームのチタン層がコンタクト内に堆積されるとき、コンタク
トの底部に形成されるチタンケイ化物が300オングストロームをもつ。From other tests, it has been found that the process of the present invention is performed in the hole 210 (FIG. 2A).
), No titanium is deposited on the side walls of the contact holes, and the bottom coverage exceeds 300%. A membrane exhibiting 300% bottom coverage is:
When a 100 angstrom titanium layer is deposited in the contact, the titanium silicide formed at the bottom of the contact has 300 angstrom.
【0081】 上述のプロセス及び実験で挙げたパラメータは、ここに記載するように請求の
範囲に限定されるべきものではない。当業者であれば、好適な実施形態に対して
ここで記載した以外の化学薬品、チャンバパラメータや条件を用いて上述したプ
ロセスを修正できる。このように、上記の記載は例示的なものであり制限的なも
のではなく、本発明はさまざまな異なる堆積及びクリーニングプロセスでチタン
膜を堆積するために応用可能である。例えば、ドライクリーニングプロセスは、
遠隔プラズマシステム4を用いて、Cl2ガス分子及び/又は他のガスを分解す ることが可能である。同様に、遠隔マイクロ波プラズマシステム4を用いて、堆
積プロセス中にチタンや他の処理ガス分子を分解することが可能であり、分解さ
れたイオンはチャンバ30の方へと送ることも可能である。本発明は、F2、C lF3などを含む異なるクリーニング源を用いて使用することも可能であり、本 発明の技術を、例えば、TiI4(固体)及びあらゆる他のチタンハロゲン化合 物などの異なるチタン源を用いて使用することも可能である。また、プラズマ前
処理ステップ325は、ウェーハを加熱して、堆積ステップの前にウェーハ全体
を均一な温度に安定化させるために用いることも可能である。更に、例えば、N 2 やNH3などの他のガスを、ステップ345と350でチタン層をパッシベーシ
ョンするために使用することも可能である。従って、本発明の範囲は、上述の記
載を参照して限定されるものではなく、それと同等のすべての範囲のものと共に
添付の請求の範囲を参照して限定されるべきである。The parameters listed in the processes and experiments described above were claimed as described herein.
It should not be limited in scope. Those skilled in the art will be able to
Use the chemicals, chamber parameters and conditions other than those described here to
The process can be modified. Thus, the above description is illustrative and not restrictive.
Instead, the present invention provides a variety of different deposition and cleaning processes
Applicable for depositing films. For example, the dry cleaning process
Using the remote plasma system 4, ClTwoIt is possible to decompose gas molecules and / or other gases. Similarly, using the remote microwave plasma system 4,
It is possible to decompose titanium and other process gas molecules during the deposition process
The collected ions can be sent to the chamber 30. The present invention relates to FTwo, C IFThreeIt is also possible to use different cleaning sources including, for example, TiI,FourIt is also possible to use with different titanium sources such as (solid) and any other titanium halides. Also before the plasma
Processing step 325 heats the wafer and removes the entire wafer prior to the deposition step.
Can be used to stabilize at a uniform temperature. Further, for example, N Two And NHThreePassivate the titanium layer in steps 345 and 350
It can also be used to install. Therefore, the scope of the present invention is
Not limited by reference to the list above, with all equivalent ranges
It should be limited with reference to the appended claims.
【図1A】 本発明による簡略化したプラズマ強化化学気相堆積システムの1つの実施形態
を示す垂直断面図である。FIG. 1A is a vertical cross-sectional view illustrating one embodiment of a simplified plasma enhanced chemical vapor deposition system according to the present invention.
【図1B】 本発明の1つの実施形態によるもので、図1Aに示したセラミックペデスタル
36の簡略化した断面図である。FIG. 1B is a simplified cross-sectional view of the ceramic pedestal 36 shown in FIG. 1A, according to one embodiment of the present invention.
【図1C】 本発明の実施形態によるもので、図1Aに示した堆積チャンバ30の簡略化し
た断面図である。FIG. 1C is a simplified cross-sectional view of the deposition chamber 30 shown in FIG. 1A, according to an embodiment of the present invention.
【図1D】 本発明の堆積システムを制御できるユーザ及びプロセッサ間のインタフェース
を示す図である。FIG. 1D illustrates an interface between a user and a processor that can control the deposition system of the present invention.
【図1E】 本発明の1つの実施形態によるもので、ウェーハに渡って排気システム内に流
れ込むガスを示した簡略化した部分的に切断した斜視図である。FIG. 1E is a simplified, partially cut-away perspective view showing gases flowing into an exhaust system across a wafer, according to one embodiment of the invention.
【図1F】 本発明のある実施形態によるもので、システム制御ソフトウェアの階層制御構
造を示す説明的ブロック図である。FIG. 1F is an explanatory block diagram illustrating a hierarchical control structure of system control software according to an embodiment of the present invention.
【図2A】 本発明により堆積されたチタン層が用いられた例示的なコンタクト構造を示す
簡略化した断面図である。FIG. 2A is a simplified cross-sectional view illustrating an exemplary contact structure using a titanium layer deposited according to the present invention.
【図2B】 図2Aのコンタクト構造内の欠陥形成を示す簡略化した断面図である。FIG. 2B is a simplified cross-sectional view illustrating the formation of defects in the contact structure of FIG. 2A.
【図3】 本発明の方法の現在の好適な実施形態によるもので、チタン層を堆積するため
に用いる処理シーケンスの流れ図である。FIG. 3 is a flow diagram of a processing sequence used to deposit a titanium layer, according to a presently preferred embodiment of the method of the present invention.
【図4】 チャンバのクリーンステップ中の時間と堆積長の関数として測定した反射力を
示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the measured reflectivity as a function of time and deposition length during a chamber clean step.
【図5A】 本発明の実験結果を示す膜圧測定結果である。FIG. 5A is a film pressure measurement result showing an experimental result of the present invention.
【図5B】 本発明の実験結果を示す膜圧測定結果である。FIG. 5B is a film pressure measurement result showing an experimental result of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フー, フレデリック, シー. アメリカ合衆国, カリフォルニア州, クパティノ, オリオン プレイス 7771 (72)発明者 ヴァスデヴ, アナンド アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サン ノゼ, インディアン クリーク コート 1859 (72)発明者 チャン, メイ アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サラトガ, コート ドゥ アルジェロ 12881 (72)発明者 ビュックレイ, ローレンス, ディ., ジュニア アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サンタ クララ, サラトガ アヴェニュ ー 141 アパートメント1132 (72)発明者 フー, リー アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サン ノゼ, バーチメドウ コート 1524 (72)発明者 ボイル, ブライアン, ピー. アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サン フランシスコ, マリエッタ ドラ イヴ 193 (72)発明者 ヒズメ, シュンイチ 日本千葉県成田市加良部4−25−1 4− 106 (72)発明者 ジェニングス, パトリシア アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サン ノゼ, フェルプス アヴェニュー 1311 Fターム(参考) 4K030 AA03 AA13 AA17 BA18 BA48 CA04 CA12 DA06 FA03 HA01 JA09 JA10 LA15 4M104 BB14 DD22 DD44 DD45 HH13──────────────────────────────────────────────────の Continuation of front page (72) Inventors: Fu, Frederick, C. United States, California, Cupertino, Orion Place 7771 (72) Inventor Vasdev, Anand United States of America, California, San Jose, Indian Creek Court 1859 (72) Inventor Chan, May United States of America, California, Saratoga, Cote de Algero 12881 (72) 72) Inventor Buclay, Lawrence, D. , Jr. United States, California, Santa Clara, Saratoga Avenue 141 Apartment 1132 (72) Inventor Fu, Lee United States of America, California, San Jose, Birch Meadow Court 1524 (72) Inventor Boyle, Brian, P.S. United States, California, San Francisco, Marietta Driving 193 (72) Inventor Hizume, Shunichi 4-25-1, 4-106, Karabe, Narita-shi, Chiba, Japan Jennings, Patricia United States of America, San Jose, California Phelps Avenue 1311 F-term (reference) 4K030 AA03 AA13 AA17 BA18 BA48 CA04 CA12 DA06 FA03 HA01 JA09 JA10 LA15 4M104 BB14 DD22 DD44 DD45 HH13
Claims (19)
を堆積するための化学気相堆積方法であって、 (a)堆積区域内に基板を配置するステップと、 (b)第1の堆積ステップの間に、 (i)前処理ガスを前記堆積区域内に流すステップと、 (ii)前記堆積区域内に、前記前処理ガスからプラズマを形成するス
テップと、 (iii)前記基板から絶縁層の上側部分をエッチングするために前記
プラズマを維持するのに適切な状態で前記堆積区域を維持するステップと、 (c)前記第1ステップ後の第2の堆積ステップ中に、 (i)チタン含有原料ガスを含む処理ガスと反応ガスを前記堆積区域内
に流すステップと、 (ii)前記処理ガスからプラズマを形成するステップと、 (iii)前記基板上にチタン層を堆積させるために適した状態で前記
堆積区域を維持するステップとを含む方法。1. A chemical vapor deposition method for depositing a titanium film on a substrate having an insulating layer already formed on the substrate, comprising: (a) placing the substrate in a deposition area; b) during a first deposition step: (i) flowing a pre-treatment gas into the deposition area; (ii) forming a plasma in the deposition area from the pre-treatment gas; (iii) C) maintaining the deposition area in a state suitable for maintaining the plasma to etch an upper portion of an insulating layer from the substrate; and c) during a second deposition step after the first step. (I) flowing a processing gas containing a titanium-containing source gas and a reaction gas into the deposition area; (ii) forming a plasma from the processing gas; and (iii) depositing a titanium layer on the substrate. Maintaining said deposition area in a state suitable for stacking.
(b)(iii)は、前記絶縁層の少なくとも10〜50オングストロームをエ
ッチングするのに十分な間維持される請求項1記載の方法。2. The pre-treatment gas comprises either H 2 or NH 3 , and steps (b) and (iii) are maintained for a time sufficient to etch at least 10 to 50 angstroms of the insulating layer. The method according to claim 1.
、リンをドープしたケイ酸塩ガラス(PSG)、リン化ホウ素ケイ酸塩ガラス(
BPSG)及びフッ素をドープしたケイ酸塩ガラス(FSG)の群から選択され
る請求項3記載の方法。4. The insulating layer is made of undoped silicate glass (USG).
, Phosphorus-doped silicate glass (PSG), borophosphosilicate glass (
The method according to claim 3, wherein the method is selected from the group of BPSG) and fluorine-doped silicate glass (FSG).
ングされた少なくとも1つのコンタクト開口を有し、前記チタン層は、前記コン
タクト開口の底部を被覆し前記底部でケイ化チタン層を形成するように堆積され
る請求項4記載の方法。5. The substrate is a silicon substrate, the insulating layer has at least one contact opening etched therein, and the titanium layer covers a bottom of the contact opening and has a titanium silicide at the bottom. 5. The method of claim 4, wherein the layer is deposited to form a layer.
も3倍の厚みを有する請求項5記載の方法。6. The method of claim 5, wherein said titanium silicide layer has a thickness at least three times that of said deposited titanium layer.
学気相堆積方法であって、 (a)堆積区域内に基板を配置するステップと、 (b)第1の堆積ステップの間に、 (i)前処理ガスを前記堆積区域内に流すステップと、 (ii)前記堆積区域内に、前記前処理ガスからプラズマを形成するス
テップと、 (iii)前記基板から絶縁層の上側部分をエッチングするために少な
くとも約5秒間前記プラズマを維持するのに適切な状態で前記堆積区域を維持す
るステップと、 (c)前記第1ステップ後の第2の堆積ステップの間に、 (i)チタン含有原料ガスを含む処理ガスと反応ガスを前記堆積区域内
に流すステップと、 (ii)前記処理ガスからプラズマを形成するステップと、 (iii)前記基板上にチタン層を堆積させるために適した状態で前記
堆積区域を維持するステップとを含む方法。7. A chemical vapor deposition method for depositing a titanium film on an insulating layer formed on a substrate, comprising: (a) disposing a substrate in a deposition area; (I) flowing a pretreatment gas into the deposition area; (ii) forming a plasma from the pretreatment gas in the deposition area; and (iii) from the substrate. Maintaining the deposition area in a state suitable for maintaining the plasma for at least about 5 seconds to etch an upper portion of an insulating layer; and (c) during a second deposition step after the first step. (I) flowing a process gas containing a titanium-containing source gas and a reactive gas into the deposition area; (ii) forming a plasma from the process gas; and (iii) forming a titanium layer on the substrate. Maintaining said deposition area in a state suitable for deposition.
有ガスと不活性ガスを含む請求項7記載の方法。8. The method of claim 7, wherein said pretreatment gas comprises a hydrogen-containing gas selected from the group of H 2 and NH 3 and an inert gas.
マを維持する請求項8記載の方法。9. The method of claim 8, wherein step (b) (iii) maintains the plasma for about 5 to 120 seconds.
マを維持する請求項8記載の方法。10. The method of claim 8, wherein step (b) (iii) maintains the plasma for about 5 to 60 seconds.
の流れを開始し、前記堆積区域から前記チタン含有原料ガスの方向を転換し、基
板処理チャンバの排気ライン内に入る請求項8記載の方法。11. The first deposition step further comprises: starting a flow of the titanium-containing source gas, diverting the titanium-containing source gas from the deposition area, and entering an exhaust line of a substrate processing chamber. Item 9. The method according to Item 8.
れはステップ(b)(i)〜ステップ(c)(iii)まで維持される請求項7
記載の方法。Includes wherein said reactant gas and said hydrogen containing source are both H 2, claim stream H 2 is maintained until the step (b) (i) ~ Step (c) (iii) 7
The described method.
の方法。14. The method of claim 7, wherein said pretreatment gas comprises a halogen-containing gas.
板上に形成された酸化シリコン上にチタン膜を堆積するための化学気相堆積方法
であって、 (a)堆積区域内に基板を配置するステップと、 (b)第1の堆積ステップの間に、 (i)H2を含む前処理ガスと不活性ガスを前記堆積区域内に流すステ ップと、 (ii)前記堆積区域内に、前記前処理ガスからプラズマを形成するス
テップと、 (iii)前記基板から酸化シリコン層の上側部分をエッチングするた
めに約5〜120秒間前記プラズマを維持するのに適切な状態で前記堆積区域を
維持するステップと、 (c)前記第1ステップ後の第2の堆積ステップ中に、 (i)前記堆積区域内に流される処理ガスを形成するために、前記前処
理ガスに蒸発されたTiCl4の流れを加えるステップと、 (ii)前記基板上にチタン層を堆積させるためにステップ(b)(i
i)で形成した前記プラズマを維持するのに適した状態で前記堆積区域を維持す
るステップとを含む方法。15. A chemical vapor deposition method for depositing a titanium film on silicon oxide formed on a substrate having a portion partially etched in a contact region, the method comprising: (B) during a first deposition step, (i) flowing a pretreatment gas containing H 2 and an inert gas into the deposition area; Forming a plasma from the pre-treatment gas in a deposition area; and (iii) maintaining the plasma in a state suitable to maintain the plasma for about 5-120 seconds to etch an upper portion of a silicon oxide layer from the substrate. Maintaining said deposition area; and (c) during a second deposition step after said first step, (i) evaporating said pre-processing gas to form a processing gas flowing into said deposition area Done T And applying a flow of Cl 4, (ii) step to deposit a titanium layer on the substrate (b) (i
maintaining the deposition area in a state suitable for maintaining the plasma formed in i).
バ基板処理システムの第2のチャンバに真空状態下で輸送され、化学気相堆積法
は、堆積されたチタン層上に窒化チタン膜を堆積するために使用される請求項1
5記載の方法。16. After the deposition of the titanium film is completed, the substrate is transported under vacuum to a second chamber of the multi-chamber substrate processing system, and the chemical vapor deposition method comprises the steps of: 2. The method of claim 1, wherein the titanium film is used to deposit a titanium film.
5. The method according to 5.
ン層を堆積させるための化学気相堆積方法であって、 (a)約535〜625℃の温度に前記ウェーハを加熱するステップと、 (b)約1〜10torrの圧力に前記堆積区域を維持するステップと、 (c)TiCl4を含む処理ガスと反応ガスを前記チャンバ内に流し、前記反 応ガスと前記TiCl4は反応物質を有し、原料の流れの割合は約64:1〜2 034:1の間にある流入ステップと、 (d)前記処理ガスからプラズマを形成し、基板上にチタン膜を堆積するため
にエネルギを印加するステップとを含む方法。17. A chemical vapor deposition method for depositing a titanium layer on a substrate disposed in a deposition area of a substrate processing chamber, the method comprising: (a) heating the wafer to a temperature of about 535-625 ° C. (B) maintaining the deposition zone at a pressure of about 1 to 10 torr; (c) flowing a processing gas and a reaction gas including TiCl 4 into the chamber, wherein the reaction gas and the TiCl 4 Comprises a reactant, wherein the flow rate of the raw material is between about 64: 1 to 2034: 1; and (d) forming a plasma from said process gas and depositing a titanium film on the substrate. Applying energy for the application.
Fエネルギを印加することによって形成される請求項18記載の方法。19. The plasma comprises a low frequency R
19. The method of claim 18, formed by applying F energy.
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