成膜装置和成膜方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够获得即使膜厚薄而膜中氯也少的良好的TiN膜的成膜装置和成膜方法。通过ALD法在晶片(W)上成膜TiN膜的成膜装置(100)，包括：收纳晶片W的腔室(1)；向腔室(1)内部供给由TiCl4气体形成的钛原料气体、由NH3气体形成的氮化气体和吹扫气体的气体供给机构(5)；对腔室(1)内进行排气的排气机构(42)；和控制部(6)，其控制气体供给机构(5)以使得向晶片(W)交替供给TiCl4气体和NH3气体，气体供给机构(5)具有加热NH3气体并使其状态变化的NH3气体加热单元(65)，向腔室(1)内供给由NH3气体加热单元(65)导致状态发生了变化的NH3气体。

【技术实现步骤摘要】
成膜装置和成膜方法
本专利技术涉及通过原子层沉积法(AtomicLayerDeposition；ALD法)成膜TiN膜的成膜装置和成膜方法。
技术介绍
在半导体器件的制造中，TiN膜用于钨膜的防护膜、高介电常数膜的电极层等各种用途。另一方面，对应于现有器件的微小化，作为TiN膜的成膜方法的阶梯覆盖层用作良好的ALD法。在通过ADL法进行TiN膜的成膜时，交替供给原料气体四氯化钛(TiCl4)气体和作为氮化气体的氨气(NH3)，通过将其反复规定次数，成膜规定膜厚的TiN膜(例如，专利文献1)。在现有技术中，作为TiN膜要求2～3nm以下的极薄膜，但是，通过使用TiCl4气体和NH3气体的ALD法成膜TiN膜时，存在膜厚越变越薄而膜中的氯浓度越变高的趋势。这是被认为是因为膜厚越薄，膜厚的残留氯浓度的比例越相对变高。由于该残留氯浓度的比例高，导致在薄TiN膜中与厚TiN膜相比电阻率变大，特别是，在膜厚1.5nm以下的极薄膜中，残留氯成为问题。作为使膜中氯浓度降低且一边抑制成膜后的氧化并一边降低电阻率的方法，存在使成膜温度为550～600℃的高温进行成膜的方法，但是当成膜温度成为高温时能够获得膜的连续性为止的膜厚变厚，因此在该方法中难以获得薄TiN膜，为了得到薄TiN膜，不得不在400～550℃的低温下成膜。另外，通过增加NH3气体的流量，能够降低残留氯浓度，但是，通过排气泵的能力而流动的流量有限制，难以获得充分的残留氯浓度降低效果。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-214730号公报
技术实现思路
专利技术想要解决的技术问题如上所述，在膜厚薄的TiN膜中，膜中氯浓度变多，电阻率变高。另外，在膜厚薄的TiN膜中，由于膜中氯多，难以获得具有良好的连续性的膜。因此，本专利技术的课题在于能够得到即使膜厚薄而膜中氯也较少的良好的TiN膜。用于解决技术问题的技术方案为了解决上述课题，本专利技术的第一个方面提供一种成膜装置，其通过ALD法在被处理基片上成膜TiN膜，上述成膜装置的特征在于，包括：收纳被处理基片的腔室；气体供给机构，其向上述腔室内供给由含氯的钛化合物气体形成的钛原料气体、由含有氮和氢的化合物气体形成的氮化气体、以及吹扫气体；对上述腔室内进行排气的排气机构；和控制部，其控制上述气体供给机构，以使得将上述钛原料气体和上述氮化气体交替供给到上述被处理基片，上述气体供给机构具有对上述氮化气体进行加热而使其状态变化的氮化气体加热单元，将由上述氮化气体加热单元导致状态发生了变化的上述氮化气体供给到腔室内。在上述成膜装置中，能够适当地使用TiCl4作为上述钛原料气体，且能够适当地使用NH3作为上述氮化气体。优选上述氮化气体加热单元将NH3加热到100℃以上。上述氮化气体加热单元具有向内部弯曲的气体流路并内置有加热器，将上述加热器加热至规定的设定温度，从而利用热交换对在气体流路中流过的氮化气体进行加热。上述气体供给机构包括：供给上述Ti原料气体的Ti原料气体供给源；供给上述氮化气体的氮化气体供给源；供给上述吹扫气体的第一吹扫气体供给源和第二吹扫气体供给源；与上述Ti原料气体供给源连接，用于向上述腔室供给上述Ti原料气体的第一气体供给配管；与上述氮化气体供给源连接，用于向上述腔室供给上述氮化气体的第二气体供给配管；与上述第一吹扫气体供给源连接，与上述第一气体供给配管合流的第三气体供给配管；与上述第二吹扫气体供给源连接，与上述第二气体供给配管合流的第四气体供给配管；和分别设置于上述第一～第四气体供给配管的开闭阀，上述氮化气体加热单元设置于比上述第二气体供给配管与上述第四气体供给配管合流的部分靠下游侧的位置，上述控制部，在成膜中打开上述第三气体供给配管和上述第四气体供给配管的上述开闭阀而总是使吹扫气体流过，并且交替间歇地打开和关闭上述第一气体供给配管和上述第二气体供给配管的上述开闭阀，上述吹扫气体总是被供给到上述氮化气体加热单元中而被加热，并且伴随着上述吹扫气体上述氮化气体被间歇地供给到上述氮化气体加热单元中，上述氮化气体与上述吹扫气体一起被加热。还包括对上述被处理基片进行加热的加热机构，上述控制部控制上述加热机构以使得上述被处理基片的温度成为400～550℃范围内的温度。本专利技术的第二个方面提供一种成膜方法，其向收纳被处理基片并被保持为减压状态的腔室内，交替间歇地供给由含氯的钛化合物形成的钛原料气体和由含有氮和氢的化合物气体形成的氮化气体，通过ALD法在被处理基片上成膜TiN膜，上述成膜方法的特征在于：对上述氮化气体进行加热而使其状态变化，将状态发生了变化的上述氮化气体供给到上述腔室内。在上述成膜装置中，能够适当地使用TiCl4作为上述钛原料气体，且能够适当地使用NH3作为上述氮化气体。优选在对作为氮化气体的NH3进行加热时将其加热到100℃以上。在供给上述钛原料气体和供给上述氮化气体的步骤之间，向上述腔室内供给吹扫气体，对上述腔室内进行吹扫。此时，在成膜中，总是向上述腔室内供给上述吹扫气体，并与上述吹扫气体一起交替间歇地供给上述Ti原料气体和上述氮化气体，在上述氮化气体与上述吹扫气体合流的配管中，总是对上述吹扫气体进行加热，在被供给了上述氮化气体时将上述氮化气体与上述吹扫气体一起加热。优选将上述被处理基片的温度控制为400～550℃范围内的温度。本专利技术的第三个方面提供一种存储介质，其存储有在计算机上运行的用于控制成膜装置的程序，上述存储介质的特征在于：上述程序在被执行时使计算机控制上述成膜装置以使得进行第二方面的成膜方法。专利技术效果根据本专利技术，当向收纳被处理基片的腔室内交替间歇地供给由含氯的钛化合物气体形成的钛原料气体和由含有氮和氢的化合物气体形成的氮化气体并通过ALD法成膜TiN膜时，将氮化气体加热而使其状态变化，将状态发生了变化的上述氮化气体供给到上述腔室内，因此，能够提高氮化气体和膜中的氯的反应性，能够得到即使膜厚薄膜中氯也较少的良好的TiN膜。附图说明图1为表示本专利技术一个实施方式的成膜装置的截面图。图2为表示图1的成膜装置的气体供给顺序的图。图3为表示未完全除去膜中Cl时的通过XRF得到的TiN膜厚和通过XPS得到的膜中Cl浓度(Cl2p/Ti2p)的关系的图。图4为表示NH3的热平衡的图。图5为表示NH3加热后和未加热时的NH3气体的流量和电阻率的关系的图。图6为NH3加热后和未加热时的通过XRF得到的TiN膜厚和通过XPS得到的膜中Cl浓度(Cl2p/Ti2p)的关系的图。附图标记说明1：腔室2：基座3：气体气体导入部4：排气部5：气体供给机构6：控制部31：气体导入块32：主体部33：喷淋板51：TiCl4气体供给源52：NH3气体供给源53：第一N2气体供给源54：第二N2气体供给源61～64：气体供给配管65：NH3气体加热单元71b、72b、73b、74b：开闭阀100：成膜装置W：半导体晶片(被处理基片)。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行具体说明。<成膜装置的例子>图1为表示本专利技术一个实施方式的成膜装置的截面图。成膜装置100是通过ALD法使用作为原料气体的TiCl4气体和作为氮化气体的NH3气体来成膜TiN膜的装置，包括：腔室1；用于在腔室1内水平地支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成膜装置，其通过ALD法在被处理基片上成膜TiN膜，所述成膜装置的特征在于，包括：收纳被处理基片的腔室；气体供给机构，其向所述腔室内供给由含氯的钛化合物气体形成的钛原料气体、由含有氮和氢的化合物气体形成的氮化气体、以及吹扫气体；对所述腔室内进行排气的排气机构；和控制部，其控制所述气体供给机构，以使得将所述钛原料气体和所述氮化气体交替供给到所述被处理基片，所述气体供给机构具有对所述氮化气体进行加热而使其状态变化的氮化气体加热单元，将由所述氮化气体加热单元导致状态发生了变化的所述氮化气体供给到腔室内。

【技术特征摘要】
2016.10.21 JP 2016-2067301.一种成膜装置，其通过ALD法在被处理基片上成膜TiN膜，所述成膜装置的特征在于，包括：收纳被处理基片的腔室；气体供给机构，其向所述腔室内供给由含氯的钛化合物气体形成的钛原料气体、由含有氮和氢的化合物气体形成的氮化气体、以及吹扫气体；对所述腔室内进行排气的排气机构；和控制部，其控制所述气体供给机构，以使得将所述钛原料气体和所述氮化气体交替供给到所述被处理基片，所述气体供给机构具有对所述氮化气体进行加热而使其状态变化的氮化气体加热单元，将由所述氮化气体加热单元导致状态发生了变化的所述氮化气体供给到腔室内。2.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于：所述钛原料气体为TiCl4气体。3.如权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于：所述氮化气体为NH3气体。4.如权利要求3所述的成膜装置，其特征在于：所述氮化气体加热单元将NH3加热到100℃以上。5.如权利要求1至4中任一项所述的成膜装置，其特征在于：所述氮化气体加热单元具有向内部弯曲的气体流路并内置有加热器，将所述加热器加热至规定的设定温度，从而利用热交换对在气体流路中流过的氮化气体进行加热。6.如权利要求1至5中任一项所述的成膜装置，其特征在于：所述气体供给机构包括：供给所述Ti原料气体的Ti原料气体供给源；供给所述氮化气体的氮化气体供给源；供给所述吹扫气体的第一吹扫气体供给源和第二吹扫气体供给源；与所述Ti原料气体供给源连接，用于向所述腔室供给所述Ti原料气体的第一气体供给配管；与所述氮化气体供给源连接，用于向所述腔室供给所述氮化气体的第二气体供给配管；与所述第一吹扫气体供给源连接，与所述第一气体供给配管合流的第三气体供给配管；与所述第二吹扫气体供给源连接，与所述第二气体供给配管合流的第四气体供给配管；和分别设置于所述第一～第四气体供给配管的开闭阀，所述氮化气体加热单元设置于比所述第二气体供给配管与所述第四气体供给配管合流的部分靠下游侧的位置，所述控制部，在成膜中打开所述第三气体供给配管和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：小田桐正弥，桑田拓岳，江原宽贵，田部井幸宽，高桥毅，中村秀雄，山崎和良，出野由和，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP