JP2000212749A - 薄膜形成装置、及び窒化タングステン薄膜製造方法 - Google Patents
薄膜形成装置、及び窒化タングステン薄膜製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ダストを発生させず、成長速度の大きい窒化タ
ングステン薄膜形成技術を提供する。 【解決手段】本発明の薄膜形成装置２は、反応槽１１内
に防着容器８が配置され、その内部に成膜対象物２０が
位置するように構成されている。また、第１のガス導入
系４１は、上部のシャワーノズル１２から第１の原料ガ
スを噴出し、第２のガス導入系４２は、シャワーノズル
１２と成膜対象物２０の間の位置で、成膜対象物２０の
周囲から第２の原料ガスを噴出するように構成されてい
る。従って、第１の原料ガスと第２の原料ガスが混合さ
れずに成膜対象物表面に到達し、効率の良い反応が行わ
れる。防着容器８は、１５０℃以上２５０℃以下に加熱
されるようになっており、ＷＦ6・４ＮＨ3やＷXＮが生
成されず、ダストが発生することはない。
ングステン薄膜形成技術を提供する。 【解決手段】本発明の薄膜形成装置２は、反応槽１１内
に防着容器８が配置され、その内部に成膜対象物２０が
位置するように構成されている。また、第１のガス導入
系４１は、上部のシャワーノズル１２から第１の原料ガ
スを噴出し、第２のガス導入系４２は、シャワーノズル
１２と成膜対象物２０の間の位置で、成膜対象物２０の
周囲から第２の原料ガスを噴出するように構成されてい
る。従って、第１の原料ガスと第２の原料ガスが混合さ
れずに成膜対象物表面に到達し、効率の良い反応が行わ
れる。防着容器８は、１５０℃以上２５０℃以下に加熱
されるようになっており、ＷＦ6・４ＮＨ3やＷXＮが生
成されず、ダストが発生することはない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属窒化物を形成
する技術分野にかかり、特に、窒化タングステン薄膜を
形成するのに適した技術を提供することにある。
する技術分野にかかり、特に、窒化タングステン薄膜を
形成するのに適した技術を提供することにある。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスに用いられる金属配線膜
は、近年では、アルミニウムに代え、銅が主流になりつ
つある。アルミニウム薄膜の場合には、シリコン基板と
の界面に窒化チタン薄膜を形成し、バリア膜としている
が、窒化チタン薄膜は、銅に対する拡散防止能力が低い
ため、銅薄膜に対するバリア薄膜として、ＷXＮ薄膜(窒
化タングステン薄膜)が注目されている。
は、近年では、アルミニウムに代え、銅が主流になりつ
つある。アルミニウム薄膜の場合には、シリコン基板と
の界面に窒化チタン薄膜を形成し、バリア膜としている
が、窒化チタン薄膜は、銅に対する拡散防止能力が低い
ため、銅薄膜に対するバリア薄膜として、ＷXＮ薄膜(窒
化タングステン薄膜)が注目されている。
【０００３】従来では、ＷXＮ薄膜は、温度５００℃以
上、成膜圧力数千Ｐａという高温高圧条件で形成されて
いるが、高圧力を維持する設備は大型であり、しかも保
守が面倒である。また、ＷXＮ薄膜を形成するための前
処理装置や、ＷXＮ薄膜上に銅薄膜を形成するための薄
膜形成装置は、基板を真空雰囲気で処理するため、ＷX
Ｎ薄膜形成装置との接続性が悪く、基板の連続的な処理
を行えないと言う問題がある。
上、成膜圧力数千Ｐａという高温高圧条件で形成されて
いるが、高圧力を維持する設備は大型であり、しかも保
守が面倒である。また、ＷXＮ薄膜を形成するための前
処理装置や、ＷXＮ薄膜上に銅薄膜を形成するための薄
膜形成装置は、基板を真空雰囲気で処理するため、ＷX
Ｎ薄膜形成装置との接続性が悪く、基板の連続的な処理
を行えないと言う問題がある。
【０００４】そこで、真空雰囲気(減圧雰囲気)でＷXＮ
薄膜を形成できる薄膜形成装置が求められている。図５
(ａ)の符号１２０は、ＷXＮ薄膜及び銅薄膜の成膜対象
である基板である。この基板１２０は、シリコン基板１
５０と、該シリコン基板１２０上に形成されたシリコン
酸化膜１５２と、シリコン酸化膜１５２に形成された孔
１６０とで構成されている。
薄膜を形成できる薄膜形成装置が求められている。図５
(ａ)の符号１２０は、ＷXＮ薄膜及び銅薄膜の成膜対象
である基板である。この基板１２０は、シリコン基板１
５０と、該シリコン基板１２０上に形成されたシリコン
酸化膜１５２と、シリコン酸化膜１５２に形成された孔
１６０とで構成されている。
【０００５】基板１２０上に、図５に示した従来技術の
ＣＶＤ装置１０２を用いてＷXＮ薄膜を形成する場合、
先ず、反応槽１１１内を真空雰囲気し、基板１２０を搬
入し、反応槽１１１の底面側に設けられた保持台１１４
上に載置する。
ＣＶＤ装置１０２を用いてＷXＮ薄膜を形成する場合、
先ず、反応槽１１１内を真空雰囲気し、基板１２０を搬
入し、反応槽１１１の底面側に設けられた保持台１１４
上に載置する。
【０００６】反応槽１１１の天井側にはガスシャワーノ
ズル１１２が配置されており、保持台１１４に内蔵され
たヒータにより、基板１２０を所定温度に昇温させた
後、シャワーノズル１１２から、２種類の原料ガス(例
えばＷＦ6ガスとＮＨ3ガス)を、符号１５１で示すよう
に基板１２０に向けて噴出させ、下記化学反応、
ズル１１２が配置されており、保持台１１４に内蔵され
たヒータにより、基板１２０を所定温度に昇温させた
後、シャワーノズル１１２から、２種類の原料ガス(例
えばＷＦ6ガスとＮＨ3ガス)を、符号１５１で示すよう
に基板１２０に向けて噴出させ、下記化学反応、
【０００７】 ４ＷＦ6＋８ＮＨ3 → ２Ｗ2Ｎ＋２４ＨＦ＋３Ｎ2 を進行させると、基板１２０表面にＷXＮ薄膜１５３が
形成される(図５(ｂ))（ここでは仮にＸ＝２と仮定す
る。）。
形成される(図５(ｂ))（ここでは仮にＸ＝２と仮定す
る。）。
【０００８】ＷXＮ薄膜１５３が所定膜厚に形成された
後、基板１２０を反応槽１１１外に搬出し、図５(ｃ)に
示すように、ＷXＮ薄膜１５３上に銅薄膜１５４を形成
し、銅薄膜１５４のパターニング等の後工程に搬送す
る。
後、基板１２０を反応槽１１１外に搬出し、図５(ｃ)に
示すように、ＷXＮ薄膜１５３上に銅薄膜１５４を形成
し、銅薄膜１５４のパターニング等の後工程に搬送す
る。
【０００９】上記のように、真空雰囲気でＷXＮ薄膜１
５３及び銅薄膜１５４を形成する場合、マルチチャンバ
型の装置にタングステン薄膜形成装置と銅薄膜形成装置
を接続すれば、基板１２０を大気に曝すことなく、連続
処理することが可能である。
５３及び銅薄膜１５４を形成する場合、マルチチャンバ
型の装置にタングステン薄膜形成装置と銅薄膜形成装置
を接続すれば、基板１２０を大気に曝すことなく、連続
処理することが可能である。
【００１０】しかしながら上記従来技術のＣＶＤ装置で
は、ダストの発生が非常に多い。その原因は、ＷＦ6と
ＮＨ3の反応は室温でも進行し、室温では、上記反応式
とは異なり、ＷXＮが生成されずにＷＦ6・４ＮＨ3等が生
成され、それが反応槽１０２内壁に付着することにあ
る。
は、ダストの発生が非常に多い。その原因は、ＷＦ6と
ＮＨ3の反応は室温でも進行し、室温では、上記反応式
とは異なり、ＷXＮが生成されずにＷＦ6・４ＮＨ3等が生
成され、それが反応槽１０２内壁に付着することにあ
る。
【００１１】反応槽１０２の壁面を基板１２０の温度と
同程度まで加熱すれば、少なくともＷＦ6・４ＮＨ3は生
成しないが、逆に反応槽１１１内壁にＷXＮが析出して
しまい、今度はそのＷXＮがダストの原因になってしま
う。
同程度まで加熱すれば、少なくともＷＦ6・４ＮＨ3は生
成しないが、逆に反応槽１１１内壁にＷXＮが析出して
しまい、今度はそのＷXＮがダストの原因になってしま
う。
【００１２】また、上記従来技術の反応槽１０２では、
ＷXＮ薄膜の成長速度が遅いという問題があり、その原
因の究明と対策が望まれている。
ＷXＮ薄膜の成長速度が遅いという問題があり、その原
因の究明と対策が望まれている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の不都合を解決するために創作されたものであり、そ
の目的は、ダストを発生させない窒化タングステン薄膜
の形成技術、及び、成長速度の大きい窒化タングステン
薄膜形成技術を提供することにある。
術の不都合を解決するために創作されたものであり、そ
の目的は、ダストを発生させない窒化タングステン薄膜
の形成技術、及び、成長速度の大きい窒化タングステン
薄膜形成技術を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、薄膜形成装置であって、反
応槽と、該反応槽内に配置された防着容器と、前記防着
容器内に成膜対象物を位置させる保持台と、前記前記保
持台に対向配置され、前記防着容器内にガスを噴出でき
るように構成された第１のガス導入系と、前記第１のガ
ス導入系と前記保持台との間にガスを噴出できるように
構成された第２のガス導入系とを有することを特徴とす
る。
に、請求項１記載の発明は、薄膜形成装置であって、反
応槽と、該反応槽内に配置された防着容器と、前記防着
容器内に成膜対象物を位置させる保持台と、前記前記保
持台に対向配置され、前記防着容器内にガスを噴出でき
るように構成された第１のガス導入系と、前記第１のガ
ス導入系と前記保持台との間にガスを噴出できるように
構成された第２のガス導入系とを有することを特徴とす
る。
【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の薄
膜形成装置であって、前記防着容器の少なくとも前記成
膜対象物付近は、１５０℃以上３００℃以下の温度を維
持できるように構成されたことを特徴とする。
膜形成装置であって、前記防着容器の少なくとも前記成
膜対象物付近は、１５０℃以上３００℃以下の温度を維
持できるように構成されたことを特徴とする。
【００１６】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２のいずれか１項記載の薄膜形成装置であって、前記
第１のガス導入系は、略同一平面に多数の噴出口が形成
されたシャワーノズルを有することを特徴とする。
項２のいずれか１項記載の薄膜形成装置であって、前記
第１のガス導入系は、略同一平面に多数の噴出口が形成
されたシャワーノズルを有することを特徴とする。
【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれか１項記載の薄膜形成装置であって、前記
第２のガス導入系は、中空パイプがリング形状に成形さ
れ、該中空パイプに多数のガス噴出口が形成されたノズ
ル部を有することを特徴とする。
項３のいずれか１項記載の薄膜形成装置であって、前記
第２のガス導入系は、中空パイプがリング形状に成形さ
れ、該中空パイプに多数のガス噴出口が形成されたノズ
ル部を有することを特徴とする。
【００１８】請求項５記載の発明は、化学構造中に窒素
原子を有する第１の原料ガスと、化学構造中にタングス
テン原子を有する第２の原料ガスとを反応槽内に噴出さ
せ、前記第１の原料ガスと前記第２の原料ガスとを反応
させ、成膜対象物表面に窒化タングステン薄膜を形成す
るタングステン薄膜形成方法であって、前記第１の原料
ガスを噴出する位置の前記成膜対象物表面からの高さ
と、前記第２の原料ガスを噴出する位置の前記成膜対象
物表面からの高さとを異ならせることを特徴とする。
原子を有する第１の原料ガスと、化学構造中にタングス
テン原子を有する第２の原料ガスとを反応槽内に噴出さ
せ、前記第１の原料ガスと前記第２の原料ガスとを反応
させ、成膜対象物表面に窒化タングステン薄膜を形成す
るタングステン薄膜形成方法であって、前記第１の原料
ガスを噴出する位置の前記成膜対象物表面からの高さ
と、前記第２の原料ガスを噴出する位置の前記成膜対象
物表面からの高さとを異ならせることを特徴とする。
【００１９】請求項６記載の発明は、請求項５記載のタ
ングステン薄膜の製造方法であって、前記反応槽内に防
着容器を設け、前記成膜対象物を防着装置内に配置し、
前記防着容器の少なくとも前記成膜対象物周囲を１５０
℃以上２５０℃以下の温度に昇温させ、前記第１、第２
の原料ガスを前記防着容器内に噴出させることを特徴と
する。
ングステン薄膜の製造方法であって、前記反応槽内に防
着容器を設け、前記成膜対象物を防着装置内に配置し、
前記防着容器の少なくとも前記成膜対象物周囲を１５０
℃以上２５０℃以下の温度に昇温させ、前記第１、第２
の原料ガスを前記防着容器内に噴出させることを特徴と
する。
【００２０】請求項７記載の発明は、前記第１、第２の
原料ガスのうち、いずれか一方の原料ガスを前記成膜対
象物表面の鉛直上方から前記成膜対象物表面に向けて噴
出させることを特徴とする請求項５又は請求項６のいず
れか１項記載のタングステン薄膜の製造方法。
原料ガスのうち、いずれか一方の原料ガスを前記成膜対
象物表面の鉛直上方から前記成膜対象物表面に向けて噴
出させることを特徴とする請求項５又は請求項６のいず
れか１項記載のタングステン薄膜の製造方法。
【００２１】請求項８記載の発明は、請求項５乃至請求
項７のいずれか１項記載のタングステン薄膜の製造方法
であって、他方の原料ガスを、前記一方の原料ガスの噴
出位置よりも低い位置で、前記成膜対象物側方から噴出
させることを特徴とする。
項７のいずれか１項記載のタングステン薄膜の製造方法
であって、他方の原料ガスを、前記一方の原料ガスの噴
出位置よりも低い位置で、前記成膜対象物側方から噴出
させることを特徴とする。
【００２２】請求項９記載の発明は、請求項５乃至請求
項８のいずれか１項記載のタングステン薄膜の製造方法
であって、前記第１の原料ガスを噴出する位置を、前記
第２の原料ガスを噴出する位置よりも高くすることを特
徴とする。
項８のいずれか１項記載のタングステン薄膜の製造方法
であって、前記第１の原料ガスを噴出する位置を、前記
第２の原料ガスを噴出する位置よりも高くすることを特
徴とする。
【００２３】本発明の薄膜形成装置は上記のように構成
されており、反応槽内に防着容器が配置されている。防
着容器内には保持台が配置されており、成膜対象物(基
板)を防着容器内に位置させられるように構成されてい
る。
されており、反応槽内に防着容器が配置されている。防
着容器内には保持台が配置されており、成膜対象物(基
板)を防着容器内に位置させられるように構成されてい
る。
【００２４】この薄膜形成装置には、第１、第２のガス
導入系が設けられており、防着容器内に原料ガスをそれ
ぞれ噴出させられるように構成されている。第２のガス
導入系は、第１のガス導入系のガス噴出部分と、保持台
との間の位置にガスを噴出できるように構成されてい
る。
導入系が設けられており、防着容器内に原料ガスをそれ
ぞれ噴出させられるように構成されている。第２のガス
導入系は、第１のガス導入系のガス噴出部分と、保持台
との間の位置にガスを噴出できるように構成されてい
る。
【００２５】第１、第２のガス導入系のガス噴出部分
を、成膜対象物表面上の異なる高さに位置させ、防着容
器内に原料ガスを噴出させると、特に、圧力が１．０Ｐ
ａ〜１００Ｐａ程度の粘性流の領域でも、それぞれのガ
ス導入系から噴出された第１、第２の原料ガスは、混じ
り合わずに保持台上の成膜対象物表面に到達することが
できる。
を、成膜対象物表面上の異なる高さに位置させ、防着容
器内に原料ガスを噴出させると、特に、圧力が１．０Ｐ
ａ〜１００Ｐａ程度の粘性流の領域でも、それぞれのガ
ス導入系から噴出された第１、第２の原料ガスは、混じ
り合わずに保持台上の成膜対象物表面に到達することが
できる。
【００２６】従って、第１、第２のガス導入系から、化
学構造中に窒素を含む第１の原料ガスと、タングステン
を含む第２の原料ガスをそれぞれ導入した場合、空間中
で反応せず、成膜対象物表面で反応し、窒化タングステ
ン薄膜が効率よく形成される。
学構造中に窒素を含む第１の原料ガスと、タングステン
を含む第２の原料ガスをそれぞれ導入した場合、空間中
で反応せず、成膜対象物表面で反応し、窒化タングステ
ン薄膜が効率よく形成される。
【００２７】第１のガス導入系にシャワーノズルを設
け、成膜対象物上から原料ガスを噴出するようにする
と、成膜対象物の表面内で膜厚分布の良いタングステン
薄膜を形成することができる。シャワーノズルの表面を
図４(ａ)の符号７１に示す。シャワーノズル７１に多数
形成された噴出口７２は、同一の原料ガスを噴出するよ
うになっている。
け、成膜対象物上から原料ガスを噴出するようにする
と、成膜対象物の表面内で膜厚分布の良いタングステン
薄膜を形成することができる。シャワーノズルの表面を
図４(ａ)の符号７１に示す。シャワーノズル７１に多数
形成された噴出口７２は、同一の原料ガスを噴出するよ
うになっている。
【００２８】なお、図４(ｂ)に示す従来技術のシャワー
ノズル１７１では、表面に２種類のガス噴出口１７３、
１７４が形成されており、一方のガス噴出口１７３から
窒素原子を含む原料ガスが噴出され、他方のガス導入口
１７４からタングステン原子を含む原料ガスが噴出され
るので、成膜対象物表面に到達する前に原料ガス同士が
混じり合い、反応してしまっていたため、低い成膜レー
トしか得られなかったと推測されている。
ノズル１７１では、表面に２種類のガス噴出口１７３、
１７４が形成されており、一方のガス噴出口１７３から
窒素原子を含む原料ガスが噴出され、他方のガス導入口
１７４からタングステン原子を含む原料ガスが噴出され
るので、成膜対象物表面に到達する前に原料ガス同士が
混じり合い、反応してしまっていたため、低い成膜レー
トしか得られなかったと推測されている。
【００２９】本発明では、更に、第２のガス導入系に、
リング形状のノズル部を設け、多数のガス噴出口から、
リング形状の中心方向、又は、中心方向よりもやや成膜
対象物方向に向けてガスを噴出しており、第２のガス導
入系によって導入される原料ガスが、成膜対象物表面に
均一に到達するようになっている。
リング形状のノズル部を設け、多数のガス噴出口から、
リング形状の中心方向、又は、中心方向よりもやや成膜
対象物方向に向けてガスを噴出しており、第２のガス導
入系によって導入される原料ガスが、成膜対象物表面に
均一に到達するようになっている。
【００３０】この場合、第１のガス導入系から導入され
た原料ガスは、ノズル部のリング中央を通り、成膜対象
物表面に到達するので、それぞれのガス導入系から導入
された原料ガスは、混じり合わずに成膜対象物表面に到
達し、成膜対象物表面で効率よく反応が生じるようにな
っている。
た原料ガスは、ノズル部のリング中央を通り、成膜対象
物表面に到達するので、それぞれのガス導入系から導入
された原料ガスは、混じり合わずに成膜対象物表面に到
達し、成膜対象物表面で効率よく反応が生じるようにな
っている。
【００３１】ところで、化学構造中に窒素を含む原料ガ
ス(例えばＮＨ3ガス)と、タングステンを含む原料ガス
(例えばＷＦ6ガス)とを別々に防着坂内に導入した場
合、特に、圧力１．０Ｐa〜１００Ｐａの範囲では、１
５０℃未満の温度では、ＷＦ6・４ＮＨ3が生成され、３
００℃を超えるとＷXＮ(窒化タングステン薄膜)が生成
される。
ス(例えばＮＨ3ガス)と、タングステンを含む原料ガス
(例えばＷＦ6ガス)とを別々に防着坂内に導入した場
合、特に、圧力１．０Ｐa〜１００Ｐａの範囲では、１
５０℃未満の温度では、ＷＦ6・４ＮＨ3が生成され、３
００℃を超えるとＷXＮ(窒化タングステン薄膜)が生成
される。
【００３２】本発明の防着容器は、１５０℃以上２５０
℃以下の温度(２００℃前後が望ましい。)が維持される
ようになっており、その結果、防着容器表面には、ＷＦ
6・４ＮＨ3やＷXＮが生成されず、ダストが発生しない
ようになっている。
℃以下の温度(２００℃前後が望ましい。)が維持される
ようになっており、その結果、防着容器表面には、ＷＦ
6・４ＮＨ3やＷXＮが生成されず、ダストが発生しない
ようになっている。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面に基づいて、本
発明を説明する。図１を参照し、符号２は、本発明の一
例の薄膜形成装置であり、反応槽１１を有している。該
反応槽１１の内部には、中空の防着容器８が配置されて
いる。
発明を説明する。図１を参照し、符号２は、本発明の一
例の薄膜形成装置であり、反応槽１１を有している。該
反応槽１１の内部には、中空の防着容器８が配置されて
いる。
【００３４】この防着容器８は、図２に示すように、そ
れぞれ円形の底板３１と、整流板３２と、天板３３とを
有しており、また、円筒状の壁板３０を有している。底
板３１は、壁板３０内に挿入され、その周囲を壁板３０
に固定されている。
れぞれ円形の底板３１と、整流板３２と、天板３３とを
有しており、また、円筒状の壁板３０を有している。底
板３１は、壁板３０内に挿入され、その周囲を壁板３０
に固定されている。
【００３５】整流板３２は、底板３１上に位置するよう
に、壁板３０内に挿入されており、また、天板３３は、
壁板３０の開口部分を蓋するように、壁板２０上に載せ
られている。
に、壁板３０内に挿入されており、また、天板３３は、
壁板３０の開口部分を蓋するように、壁板２０上に載せ
られている。
【００３６】各板３１〜３３の中央部分には、中心点が
防着容器８の中心軸線上に位置するように、円形の孔３
６〜３８が形成されている。防着容器８は、上記のよう
に組み立てられており、その状態で反応槽１１内の底壁
上に配置されている。
防着容器８の中心軸線上に位置するように、円形の孔３
６〜３８が形成されている。防着容器８は、上記のよう
に組み立てられており、その状態で反応槽１１内の底壁
上に配置されている。
【００３７】反応槽１１の底板側には、保持台１４が設
けられており、反応槽１１内に防着容器８が配置された
状態では、保持台１４は、底板３１の孔３６及び整流板
３２の孔３７内に位置している。保持台１４表面は、整
流板３１と天板３３の間に位置するようにされている。
けられており、反応槽１１内に防着容器８が配置された
状態では、保持台１４は、底板３１の孔３６及び整流板
３２の孔３７内に位置している。保持台１４表面は、整
流板３１と天板３３の間に位置するようにされている。
【００３８】反応槽１１の外部には、第１、第２のガス
導入系４１、４２が配置されている。第１のガス導入系
４１は、シャワーノズル１２を有しており、該シャワー
ノズル１２は、天板３３の孔３８内に位置するように、
反応槽１１の天井側に取り付けられている。その結果、
シャワーノズル１２のガス噴出部分は保持台１４表面と
対向するようになっている。
導入系４１、４２が配置されている。第１のガス導入系
４１は、シャワーノズル１２を有しており、該シャワー
ノズル１２は、天板３３の孔３８内に位置するように、
反応槽１１の天井側に取り付けられている。その結果、
シャワーノズル１２のガス噴出部分は保持台１４表面と
対向するようになっている。
【００３９】第２のガス導入系４２は、ガス噴出器具４
１を有しており、該ガス噴出器具４は、防着容器８内
の、保持台１４とシャワーノズル１２の間の位置(整流
板３２と天板３８間)に配置されている。
１を有しており、該ガス噴出器具４は、防着容器８内
の、保持台１４とシャワーノズル１２の間の位置(整流
板３２と天板３８間)に配置されている。
【００４０】ガス噴出器具４の斜視図を図３(ａ)に示
す。このガス噴出器具４は、リング形形状のノズル部２
１と、該ノズル部２１を支持する支持部２２と、該支持
部２２を反応槽１１外部のガス導入系３４に接続する配
管部２３とで構成されている。
す。このガス噴出器具４は、リング形形状のノズル部２
１と、該ノズル部２１を支持する支持部２２と、該支持
部２２を反応槽１１外部のガス導入系３４に接続する配
管部２３とで構成されている。
【００４１】ノズル部２１と、支持部２２と、配管部２
３とは、中空パイプで構成されており、第２のガス導入
系４２からガス噴出器具４内にガスを導入すると、配管
部２３内と支持部２２内を通り、導入ガスは、ガスノズ
ル部２１内に導かれるように構成されている。
３とは、中空パイプで構成されており、第２のガス導入
系４２からガス噴出器具４内にガスを導入すると、配管
部２３内と支持部２２内を通り、導入ガスは、ガスノズ
ル部２１内に導かれるように構成されている。
【００４２】リング形形状のガスノズル部２１は、その
リング形状中心点に向いた面に、多数の孔２５が形成さ
れている。孔２５部分の拡大図を、図３(ｂ)に示す。そ
れら孔２５は、リングガスノズル２１の表面に略等間隔
でやや下方に向けて列設されており、従って、ノズル部
２１内に流入したガスは、各孔２５から中心点のやや下
方に向け、均等に放出されるようになっている。
リング形状中心点に向いた面に、多数の孔２５が形成さ
れている。孔２５部分の拡大図を、図３(ｂ)に示す。そ
れら孔２５は、リングガスノズル２１の表面に略等間隔
でやや下方に向けて列設されており、従って、ノズル部
２１内に流入したガスは、各孔２５から中心点のやや下
方に向け、均等に放出されるようになっている。
【００４３】上記の成膜装置２を用いタングステン薄膜
を形成する方法について説明する。ここでは、第１のガ
ス導入系４１は、化学構造中に窒素原子を含む第１の原
料ガス(ここではＮＨ3ガス)のボンベを装着し、第２の
ガス導入系４２には、化学構造中にタングステン原子を
含む第２の原料ガス(ここではＷＦ6ガス)のボンベを装
着しておく。
を形成する方法について説明する。ここでは、第１のガ
ス導入系４１は、化学構造中に窒素原子を含む第１の原
料ガス(ここではＮＨ3ガス)のボンベを装着し、第２の
ガス導入系４２には、化学構造中にタングステン原子を
含む第２の原料ガス(ここではＷＦ6ガス)のボンベを装
着しておく。
【００４４】先ず、反応槽１１内を真空雰囲気にし、基
板２０を搬入し、保持台１４上に載置する。基板ホルダ
１７により、基板２０を保持台１４上に密着させ、ヒー
タ１５に通電し、昇温させる。
板２０を搬入し、保持台１４上に載置する。基板ホルダ
１７により、基板２０を保持台１４上に密着させ、ヒー
タ１５に通電し、昇温させる。
【００４５】防着容器８の内には、内部ヒータが配置さ
れており、その内部ヒータにも通電し、発熱させると、
防着容器８は、内部ヒータ及び保持台１４からの輻射熱
によって昇温する。ヒータへの通電量を制御し、防着板
８の温度を２００℃に維持する。
れており、その内部ヒータにも通電し、発熱させると、
防着容器８は、内部ヒータ及び保持台１４からの輻射熱
によって昇温する。ヒータへの通電量を制御し、防着板
８の温度を２００℃に維持する。
【００４６】他方、基板２０が３００℃以上に昇温した
ところで、ガス導入系４１、４２を操作し、シャワーノ
ズル１２から基板２０に向けてＮＨ3ガスを噴出させる
と共に、ガス噴出器具４のノズル部２１からＷＦ6ガス
を噴出させ、ＮＨ3ガスとＷＦ 6ガスを混合させずに基板
２０表面に到達させる。
ところで、ガス導入系４１、４２を操作し、シャワーノ
ズル１２から基板２０に向けてＮＨ3ガスを噴出させる
と共に、ガス噴出器具４のノズル部２１からＷＦ6ガス
を噴出させ、ＮＨ3ガスとＷＦ 6ガスを混合させずに基板
２０表面に到達させる。
【００４７】防着容器８内が１．０Ｐａ〜１００Ｐａ
(粘性流量域の圧力)を維持するようにガス導入量を制御
すると、基板２０表面でＷXＮ生成反応が進行し、ＷXＮ
薄膜が形成される。
(粘性流量域の圧力)を維持するようにガス導入量を制御
すると、基板２０表面でＷXＮ生成反応が進行し、ＷXＮ
薄膜が形成される。
【００４８】ＷXＮ薄膜が所定膜厚に形成されたところ
で、基板２０を反応槽１１外部に搬出し、銅薄膜形成装
置内に搬入すると共に、未処理の他の基板を反応槽１１
内に搬入し、ＷXＮ薄膜の形成を続行すると、連続的に
ＷXＮ薄膜を形成することができる。
で、基板２０を反応槽１１外部に搬出し、銅薄膜形成装
置内に搬入すると共に、未処理の他の基板を反応槽１１
内に搬入し、ＷXＮ薄膜の形成を続行すると、連続的に
ＷXＮ薄膜を形成することができる。
【００４９】上記薄膜形成装置２では、防着容器８内に
第１、第２の原料ガス(ＮＨ3ガスとＷＦ6ガス)が充満す
るため、反応槽１１の内壁面にＷＦ6・４ＮＨ3やＷXＮは
析出しないようになっている。従って、反応槽１１から
ダストが発生することが無く、欠陥のないＷXＮ薄膜を
形成することができる。
第１、第２の原料ガス(ＮＨ3ガスとＷＦ6ガス)が充満す
るため、反応槽１１の内壁面にＷＦ6・４ＮＨ3やＷXＮは
析出しないようになっている。従って、反応槽１１から
ダストが発生することが無く、欠陥のないＷXＮ薄膜を
形成することができる。
【００５０】また、防着容器８は２００℃〜３００℃の
温度範囲になるようにされており、低温で生じやすいＷ
Ｆ6・４ＮＨ3や、高温で生じやすいＷXＮのいずれも生成
されないようになっている。従って、ダストが少ない環
境でＷXＮの形成を行うことができる。防着容器８は、
着脱自在なので、清掃する場合も作業は簡単である。
温度範囲になるようにされており、低温で生じやすいＷ
Ｆ6・４ＮＨ3や、高温で生じやすいＷXＮのいずれも生成
されないようになっている。従って、ダストが少ない環
境でＷXＮの形成を行うことができる。防着容器８は、
着脱自在なので、清掃する場合も作業は簡単である。
【００５１】以上説明したように、本発明の薄膜形成装
置２によれば、基板２０表面で効率よく反応を進行させ
られるので、ＷXＮ薄膜成長速度が速く、また、ダスト
の発生が無いので、高品質のＷXＮ薄膜を形成できるよ
うになっている。
置２によれば、基板２０表面で効率よく反応を進行させ
られるので、ＷXＮ薄膜成長速度が速く、また、ダスト
の発生が無いので、高品質のＷXＮ薄膜を形成できるよ
うになっている。
【００５２】なお、上記のガス噴出器具４は、ノズル部
２１の中心点側の面に多数の孔２５を列設したが、基板
２０に向け、２ヶ所以上の位置から原料ガスが均等に噴
出されればよい。例えば、図３(ｃ)に示すように、リン
グ形形状のノズル部２１の代わりに支持部２２の先端２
４を、その下方に配置される基板の中心軸線方向に曲
げ、先端２４の孔２６から原料ガスが噴出されるように
してもよい。
２１の中心点側の面に多数の孔２５を列設したが、基板
２０に向け、２ヶ所以上の位置から原料ガスが均等に噴
出されればよい。例えば、図３(ｃ)に示すように、リン
グ形形状のノズル部２１の代わりに支持部２２の先端２
４を、その下方に配置される基板の中心軸線方向に曲
げ、先端２４の孔２６から原料ガスが噴出されるように
してもよい。
【００５３】また、上記実施例では、ＷXＮを１．０Ｐ
ａ〜１００Ｐａの真空雰囲気(減圧雰囲気)下で生成させ
たが、それよりも高圧力の大気圧下、又は大気圧よりも
高い圧力雰囲気でもＷXＮを生成することができる。
ａ〜１００Ｐａの真空雰囲気(減圧雰囲気)下で生成させ
たが、それよりも高圧力の大気圧下、又は大気圧よりも
高い圧力雰囲気でもＷXＮを生成することができる。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いると
異なる原料ガスを混じり合わせずに、成膜対象物表面に
到達させることができるので、薄膜の形成速度が向上す
る。また、膜厚分布も均一である。防着容器表面で反応
が生じず、ダストの発生がない。また、防着容器表面で
原料ガスが消費されないので、成膜対象物表面で反応が
効率よく進行し、また、防着容器表面にダストが付着す
ることもない。
異なる原料ガスを混じり合わせずに、成膜対象物表面に
到達させることができるので、薄膜の形成速度が向上す
る。また、膜厚分布も均一である。防着容器表面で反応
が生じず、ダストの発生がない。また、防着容器表面で
原料ガスが消費されないので、成膜対象物表面で反応が
効率よく進行し、また、防着容器表面にダストが付着す
ることもない。
【図１】本発明の薄膜形成装置の一例
【図２】その防着容器を説明するための図
【図３】(ａ)：リング形状のノズル部の斜視図 (ｂ)：その部分拡大図 (ｃ)：他の形状のノズル部の斜視図
【図４】(ａ)：本発明のシャワーノズルの一例の平面図 (ｂ)：従来技術のシャワーノズルの平面図
【図５】(ａ)〜(ｃ)：窒化タングステン薄膜及び銅薄膜
の形成工程を示す図
の形成工程を示す図
【図６】従来技術のタングステン薄膜形成装置
２……薄膜形成装置 ４……ガス噴出器具 ８……防着容器 １１……反応槽 １４……保持台 ２０……成膜対象物(基板) ２１……ノズル部 ２５、７２……噴出口 ４１……第１のガス導入系 ４２……第２のガス導入系 ７１……シャワーノズル
Claims (9)
- 【請求項１】反応槽と、 該反応槽内に配置された防着容器と、 前記防着容器内に成膜対象物を位置させる保持台と、 前記前記保持台に対向配置され、前記防着容器内にガス
を噴出できるように構成された第１のガス導入系と、 前記第１のガス導入系と前記保持台との間にガスを噴出
できるように構成された第２のガス導入系とを有するこ
とを特徴とする薄膜形成装置。 - 【請求項２】前記防着容器の少なくとも前記成膜対象物
付近は、１５０℃以上３００℃以下の温度を維持できる
ように構成されたことを特徴とする請求項１記載の薄膜
形成装置。 - 【請求項３】前記第１のガス導入系は、略同一平面に多
数の噴出口が形成されたシャワーノズルを有することを
特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の
薄膜形成装置。 - 【請求項４】前記第２のガス導入系は、中空パイプがリ
ング形状に成形され、該中空パイプに多数のガス噴出口
が形成されたノズル部を有することを特徴とする請求項
１乃至請求項３のいずれか１項記載の薄膜形成装置。 - 【請求項５】化学構造中に窒素原子を有する第１の原料
ガスと、化学構造中にタングステン原子を有する第２の
原料ガスとを反応槽内に噴出させ、 前記第１の原料ガスと前記第２の原料ガスとを反応さ
せ、成膜対象物表面に窒化タングステン薄膜を形成する
タングステン薄膜形成方法であって、 前記第１の原料ガスを噴出する位置の前記成膜対象物表
面からの高さと、前記第２の原料ガスを噴出する位置の
前記成膜対象物表面からの高さとを異ならせることを特
徴とするタングステン薄膜の製造方法。 - 【請求項６】前記反応槽内に防着容器を設け、前記成膜
対象物を防着装置内に配置し、 前記防着容器の少なくとも前記成膜対象物周囲を１５０
℃以上２５０℃以下の温度に昇温させ、 前記第１、第２の原料ガスを前記防着容器内に噴出させ
ることを特徴とする請求項５記載のタングステン薄膜の
製造方法。 - 【請求項７】前記第１、第２の原料ガスのうち、いずれ
か一方の原料ガスを前記成膜対象物表面の鉛直上方から
前記成膜対象物表面に向けて噴出させることを特徴とす
る請求項５又は請求項６のいずれか１項記載のタングス
テン薄膜の製造方法。 - 【請求項８】請求項５乃至請求項７のいずれか１項記載
のタングステン薄膜の製造方法であって、他方の原料ガ
スを、前記一方の原料ガスの噴出位置よりも低い位置
で、前記成膜対象物側方から噴出させることを特徴とす
るタングステン薄膜の製造方法。 - 【請求項９】前記第１の原料ガスを噴出する位置を、前
記第２の原料ガスを噴出する位置よりも高くすることを
特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか１項記載の
タングステン薄膜の製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11013791A JP2000212749A (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 薄膜形成装置、及び窒化タングステン薄膜製造方法 |
| KR1019990062682A KR100630647B1 (ko) | 1999-01-22 | 1999-12-27 | 박막형성장치, 및 질화텅스텐 박막 제조방법 |
| TW088123340A TW579393B (en) | 1999-01-22 | 1999-12-30 | Thin film forming device and production of tungsten nitride thin film |
| EP00100937A EP1024210B1 (en) | 1999-01-22 | 2000-01-18 | Apparatus and method for producing tungsten nitride film |
| DE60027935T DE60027935T2 (de) | 1999-01-22 | 2000-01-18 | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Wolframnitridschicht |
| US09/489,338 US6312761B1 (en) | 1999-01-22 | 2000-01-21 | Film forming method for processing tungsten nitride film |
| US09/912,504 US20020000199A1 (en) | 1999-01-22 | 2001-07-26 | Film forming apparatus and method for producing tungsten nitride film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11013791A JP2000212749A (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 薄膜形成装置、及び窒化タングステン薄膜製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000212749A true JP2000212749A (ja) | 2000-08-02 |
| JP2000212749A5 JP2000212749A5 (ja) | 2005-11-04 |
Family
ID=11843083
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11013791A Pending JP2000212749A (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 薄膜形成装置、及び窒化タングステン薄膜製造方法 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1024210B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000212749A (ja) |
| KR (1) | KR100630647B1 (ja) |
| DE (1) | DE60027935T2 (ja) |
| TW (1) | TW579393B (ja) |
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-
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