JP2004047644A

JP2004047644A - Method and apparatus for depositing film

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Publication number: JP2004047644A
Application number: JP2002201690A
Authority: JP
Inventors: Masashi Murakami; 村上　誠志
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: JP4094901B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology capable of depositing a film having high deposition properties of step coverage at low temperatures, suppressing the consumption of treatment gas, and obtaining high throughput, when applying deposition treatment on the surface of a wafer. <P>SOLUTION: A method for depositing a high-purity TiN film on a wafer surface comprises steps of mounting the wafer on a stand in a treatment vessel; setting temperatures for the inner wall surface of the treatment vessel to the extent that a first raw material does not liquefy; cooling the stand to such a degree that the temperature of wafer is decreased to the level or lower to liquefy or solidify the first raw material; supplying TiCl4 gas to the wafer to be cooled and desposited on its surface; making the deposite react with supplied NH3 gas and separating and removing impurities in the film on the wafer by transferring and heating the wafer to the other vessel and heat it up to 120 °C; further transferring the wafer to the other treatment vessel; and removing impurities in the film by heating it to a temperatures higher than that of the separation. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に対して成膜原料をガス化して供給し、当該成膜原料を分解することで被処理体の表面に例えばチタンナイトライド等の薄膜を形成する成膜方法及び成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多層配線構造をなす半導体デバイスは、例えばシリコン基板などの半導体ウエハの表面に成膜とパターンエッチングとを繰り返して行うことで製造されている。エッチングにより形成される段差の被覆は、従来より例えば熱ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）と呼ばれる手法により例えば図７に示す成膜装置を用いて行われる。図中１は底面には排気口１１が形成されたチャンバである。このチャンバ１の内部には、ヒータ１２を備えると共にその上面が半導体ウエハ（以下ウエハと略す）Ｗを水平姿勢で載置できるように形成された載置台１３と、この載置台１３に載置されるウエハＷと対向する位置に多数の孔部１４が形成される処理ガス供給用のガスシャワーヘッド１５とが設けられている。このような装置では載置台１３にウエハＷを載置し、当該ウエハＷをヒータ１２にて加熱すると共にガスシャワーヘッド１５から処理ガスの供給を行うと、熱エネルギーを受けた処理ガスが分解し、化学的気相反応によりウエハＷの表面に成膜が施され、段差が被覆される。具体例を挙げると、チャンバ１内に四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガスを３０ｓｃｃｍ、アンモニア（ＮＨ３）ガスを４００ｓｃｃｍで供給しながらプロセス温度を７００℃として３０秒間の加熱を行った場合、ウエハＷの表面には厚さ２００Åのチタンナイトライド（ＴｉＮ）膜が形成される。
【０００３】
この手法には、従来行われていた固相または液相による反応では得られにくい化学組成の薄膜も容易に作成でき、原料ガスに応じて任意の膜厚に調節できるという利点があるものの、近年ではデバイスの複雑化に伴い、良好なステップカバレッジ（段差被覆性）が得られない場合が生じていた。一例を挙げると図８に示すように誘電層１６では電荷を多く蓄えるため、より多くの表面積を確保しようとその表面（被覆面）に多数の半球状の突起１７を形成することがあるが、この場合に鎖線１８にて示すように表面に成膜を施そうとすると、例えばピンホールが生じたりして良好な埋め込み特性が得られないことがある。以上の問題は図８のようなコンタクトホールの場合のみならず、上方に突出した形状を有するキャパシタ等でも同様である。また高真空下で処理ガスをウエハの全面に均一に行き渡らせることは困難であり、濃度の高いところで膜厚が高くなり、逆に濃度の低いところで膜厚が低くなるといった問題も生じている。
【０００４】
更にまた銅の多層配線を実現するにあたり、例えばパターンの線幅が０．１０μｍの世代以降においては、ｎ＋１層目の配線とビアホール内の配線とを同時に埋め込むデュアルダマシンプロセスを用いて多層構造を得ることが有効であると考えられているが、この手法では多層化が進んだときに、既に形成された膜がその後の熱プロセスにより熱履歴を繰り返し受けてしまうため、その熱履歴をできるだけ低減する必要がある。
【０００５】
そこで上述した問題を回避するために、最近では例えば特開昭６０−２１１５５にて開示する原子層蒸着（ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ））等の技術により成膜を行うことが検討されている。ＡＬＤは、既存の成膜技術と異なり原子層を一層ずつ積み上げて薄膜を形成していく手法であり、その成膜工程についてＴｉＮ膜の成膜を例に取って図９を参照しながら簡単に説明する。この図９は処理ガスであるＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスとの給断のタイミングを時系列に沿って示したものであり、図示するようにチャンバ１内にＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスとを交互に供給し、各々のガス供給の間（時刻ｔ２〜ｔ３及び時刻ｔ４〜ｔ５）にチャンバ１内を例えば５秒間ずつ引き切りの状態とすることで、ウエハＷ上には極めて薄いＴｉＮ膜が形成される。そして時刻ｔ１〜ｔ５の各ステップを１サイクルとしたとき、例えば１００サイクル繰り返すことでウエハの表面には例えば２００Åの膜厚のＴｉＮ膜が形成される。
【０００６】
ＡＬＤの主な利点は以下の通りである。即ち、膜の成長速度は時間ではなく、原料ガスの供給サイクルの数に比例するため、極めて薄い膜から厚い膜まで成長の度合いを自在に変えることができ、且つ凹凸に左右されることなく一定の厚さの薄膜を形成できるため、段差被覆性にも優れている。更には熱ＣＶＤに比べて低い温度で成膜を行うことができ、膜厚の面内均一性も良好である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＡＬＤは上記のように優れた特性を有する手法だが、上述したように極めて薄い膜（原子層）を積層して所望の膜厚を得るものであるため、その処理には熱ＣＶＤ以上の多大な時間を要するという問題がある。またＡＬＤにおいて上記の効果を得るためには、処理ガスの供給量が十分であることが必要であり、これに加えて処理ガスの供給と真空引きとを何度も繰り返して行うものであるため、一サイクル毎に大部分の処理ガスが排気されることとなり収率が例えば１％程度とかなり低く、無駄に廃棄されるガスの量が多い。更にまたチャンバ１では処理ガスの給断と真空引きとを繰り返すため、制御性が悪いという問題もある。
【０００８】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、被処理体の表面に成膜処理を施すにあたり、段差被覆性の高い成膜を低い温度で行うことができ、更には処理ガスの消費量を抑えると共に高いスループットの得られる技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る成膜方法は、成膜成分を含む第１の原料と、第２の原料とを反応させて被処理体の表面に薄膜を形成する方法において、処理容器内に被処理体を搬入する工程と、前記被処理体の表面の温度を前記処理容器の内壁面の温度よりも低くかつ第１の原料が液体または固体になる温度以下の温度に設定する工程と、次いで第１の原料をガス状態で前記処理容器内に供給して被処理体の表面に吸着させる工程と、第２の原料をガス状態で被処理体の表面に供給し、被処理体に吸着している第１の原料と反応させて生成物を生成する工程と、その後、被処理体の表面にエネルギーを与えて前記生成物中の不純物を除去する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また本発明に係る他の成膜方法は、成膜成分を含む第１の原料と、第２の原料とを反応させて被処理体の表面に薄膜を形成する方法において、処理容器内に被処理体を搬入する工程と、前記被処理体の表面の温度を前記処理容器の内壁面の温度よりも低くかつ第１の原料が液体または固体になる温度以下の温度に設定する工程と、次いで第１の原料をガス状態で前記処理容器内に供給して被処理体の表面に吸着させる工程と、被処理体の表面にエネルギーを与え、そのエネルギーを大きくしながら第２の原料をガス状態で被処理体の表面に供給し、被処理体に吸着している第１の原料と第２の原料とを反応させて薄膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
このような方法によれば、被処理体の表面に高い段差被覆性を有する薄膜を形成することができるため、被覆面の凹凸が激しい場合にも例えばピンホールなどが生じるおそれが低減し、製品の歩留まりが向上する。また熱ＣＶＤ等の従来手法よりも低い温度で成膜を行うことができるため、例えば半導体デバイスの製造における銅配線等の工程で有効である。更に第１の原料を被処理体の表面に吸着させる工程は、処理容器内の排気を停止すると共に当該処理容器内を減圧雰囲気とした状態で行われることが好ましく、このようにすることで第１の原料の被処理体への吸着性が高まる。更にまた被処理体の表面に与えられるエネルギーは、熱エネルギー及びプラズマのエネルギーの少なくとも一方であることが好ましい。
【００１２】
また上記成膜方法に含まれる「生成物中の不純物を除去する工程」は被処理体の表面に第１のエネルギーを与える工程と、その後被処理体の表面に前記第１のエネルギーよりも大きい第２のエネルギーを与える工程とを含むことが好ましい。このような構成によれば、第２のエネルギーを与える工程の前に、目的とする成膜成分以外の副生成物を除去できるため、最終的に得られる膜の純度が高まるという利点がある。この手法は、例えば第１の原料としてＴｉＣｌ４を用い、第２の原料としてＮＨ３を用いて被処理体上にＴｉＮ膜の成膜を行う場合のように、第１及び第２の原料により生じた生成物が様々な副生成物を含む場合に有効である。以上において生成物中の不純物を除去する工程は第２の原料をガス状態で被処理体に供給する工程を含むことが好ましい。
【００１３】
本発明に係る成膜装置は、内壁面の温度調節が可能な処理容器と、この処理容器内に設けられ、被処理体を載置すると共に当該被処理体の温度調節が可能な載置台と、成膜成分を含む第１の原料をガス状態で前記処理容器内に供給する第１の原料供給部と、第１の原料と反応して生成物を生成する第２の原料をガス状態で処理容器内に供給する第２の原料供給部と、前記被処理体の表面の温度を前記処理容器の内壁面の温度よりも低くかつ第１の原料が液体または固体になる温度以下の温度に設定する手段と、を備え、第１の原料をガス状態で処理容器内に供給して被処理体の表面に吸着させ、次いで第２の原料を被処理体に吸着している第１の原料と反応させて生成物を生成するための第１の処理装置と、
前記第１の処理装置の処理容器に気密に接続され、前記第１の処理装置で処理された被処理体が搬入される処理容器と、被処理体の表面にエネルギーを与えることにより前記生成物中の不純物を除去して所望の薄膜を得るためのエネルギー供給手段と、を備えた第２の処理装置と、
前記第１の処理装置で処理された被処理体を第２の処理装置に搬入するための搬送手段と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る成膜方法の実施の形態について、クラスターツールと呼ばれる構成の成膜装置を用い、被処理体であるウエハＷの表面にＴｉＮ膜を成膜する場合を例に説明を行う。図１は上記成膜装置の全体構成を示す平面図である。図中１００は気密な搬送室であり、その周囲には図示しない開口部を介して例えば第１の処理装置１０１と、例えば二つの第２の処理装置１０２，１０３と、二つのカセット室１０４，１０５とが夫々気密に接続されている。この例ではスループットを高めるために第２の処理装置として２基用意しているが、これは限定されるものではない。カセット室１０４，１０５の内部には例えば２５枚のウエハＷを多段に収納可能なカセットＣが載置されており、このカセットＣはカセット室１０４（または１０５）の上部に設けられる図示しない蓋体を介して搬入出できるようになっている。また搬送室１００には、回転及び進退自在に構成され、被処理体である半導体ウエハ（以下ウエハと略す）Ｗの搬送を行うための搬送アーム１０６が設けられており、この搬送アーム１０６の働きにより搬送室１００と、第１の処理装置１０１、第２の処理装置１０２、１０３及びカセット室１０４、１０５との夫々の間でウエハＷの受け渡しが行えるようになっている。
【００１５】
図２は第１の処理装置１０１を示す縦断面図である。図中２は処理容器であるチャンバであり、その底面中央は凹部２０により塞がれている。この凹部２０には側壁には真空排気手段２１と連通する排気口２２が形成されており、チャンバ２内を所定の真空圧に維持できるようになっている。このチャンバ２の内部には、上部側に例えばセラミックまたはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）よりなる絶縁部材２ａ及び支持部２ｂを介してガス供給部であるガスシャワーヘッド２３が設けられており、その下部側には凹部２０の底面から上方に延びる支持部３１にて下方側を支持されると共に、その上面がガスシャワーヘッド２３と対向する載置台３が設けられている。
【００１６】
また、チャンバ２の側壁部にはウエハＷの受け渡し時に既述の搬送アーム１０６の進入が可能なように開口部２４が形成されておりゲートバルブＧにより開閉自在とされている。更にチャンバ２の壁部には例えば抵抗発熱体よりなるヒータ２５と、このヒータ２５の埋設部位近傍の温度を検出するための熱電対ＴＣ１とが埋設されており、夫々が例えばチャンバ２の外に設けられる温度制御部２６と接続されている。温度制御部２６は、熱電対ＴＣ１から得た温度検出データに基づいてヒータ２５への電力供給量を調節し、例えばチャンバ２の内壁面の温度を所定の値に調節する構成とされている。
【００１７】
ガスシャワーヘッド２３の内部には、例えば２系統のガスがその内部で互いに混じり合うことなく載置台３の上方へ分散して供給されるように２つのガス流路２７、２８が形成されており、底面にはガス流路２７と連通する孔部２９とガス流路２８と連通する孔部３０とが例えば互い違いに形成されている。またガスシャワーヘッド２３の天井部には第１及び第２のガス供給管４ａ、４ｂが接続されており、第１のガス供給管４ａはガス流路２７と連通し、第２のガス供給管４ｂはガス流路２８と連通する。第１のガス供給管４ａの上流側には例えば第１の原料であるＴｉＣｌ４のガス化機構を備えるＴｉＣｌ４ガス供給源（第１の原料供給源）４１が、第２のガス供給管４ｂの上流側には、ＴｉＮ膜の成膜時において、ウエハＷの表面に吸着したＴｉＣｌ４を還元するための第２の原料であるＮＨ３ガスを供給するＮＨ３ガス供給源（第２の原料供給源）４２が夫々接続されている。また第１のガス供給管４ａにはプラズマ発生用の処理ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスを供給するためのＡｒガス供給源４ｃが、第２のガス供給管４ｂには例えばＴｉ膜の成膜を行う際に第２の処理ガスとして用いられる水素（Ｈ２）ガスを供給するためのＨ２ガス供給源４ｄが夫々接続されている。なお図中Ｖ１〜Ｖ８はバルブであり、Ｍ１〜Ｍ４はマスフローコントローラである。
【００１８】
更にガスシャワーヘッド２３には整合器２３ａを介してエネルギー供給手段である高周波電源部２３ｂが接続されている。この高周波電源部２３ｂは、例えば第１の原料と第２の原料とを反応させてウエハＷ表面に成膜を行うとき、当該反応を促進させるプラズマを発生させるためのものである。更にガスシャワーヘッド２３には例えば抵抗加熱体等からなる図示しない温度調節手段が設けられており、当該ガスシャワーヘッド２３の全体を任意の温度に調節できるようになっている。
【００１９】
次に載置台３について説明すると、載置台３は例えばアルミニウムよりなると共にその形状は円柱状とされており、上面は図示しない静電チャックの働きによりウエハＷを吸着保持できるようになっている。載置台３の内部には当該載置台３の上面に載置されるウエハＷを冷却するための冷却手段３２が例えば分割して設けられている。冷却手段３２としては例えば冷媒流路やペルチェ素子などを用いることができ、冷媒流路を用いる場合には冷媒として例えばガルダン等の使用が可能である。その他に、載置台３の内部には既述の搬送アーム１０６との間でウエハＷの受け渡しを行う例えば３本のリフトピン３３が設けられている。リフトピン３３は突没自在とされており、その昇降はリフトピン３３の下端部を支持する支持部材３４を介し昇降機構３５の働きにより行われる。
【００２０】
次いで第２の処理装置１０２（１０３）について詳述する。図３は第２の処理装置の全体構成を示す縦断面図である。図中５は処理容器であるチャンバであり、その内部には載置台５１が設けられている。載置台５１の下方側にはチャンバ５の下方開口部を塞ぐようにして石英製の透過窓５２が下向き凸状かつ気密に取り付けられている。透過窓５２の下方側には、回転テーブル６１上に同心円に沿って複数の加熱ランプ６２を配列した加熱装置６が設けられている。加熱ランプ６２には例えばハロゲンランプやアークランプが用いられる。加熱手段６の温度制御は、例えば載置台５１或いはその近傍部位に設けられる図示しない熱電対から得た温度検出データに基づき、温度制御部６３から出力を調整して行うようになっている。
【００２１】
チャンバ５における載置台５１の周囲には溝部５３が形成されており、例えば溝部５３の底面には真空排気手段５４と連通する排気口５５が形成されている。またチャンバ５の側壁にはウエハＷの搬入出を行うための開口部５６が形成され、ゲートバルブＧにより開閉自在とされている。また載置台５１の周囲には図示しないウエハリフトが設けられており、開口部５６を介して進入してきた既述の搬送アーム１０６と載置台５１との間でウエハＷの受け渡しをするときには、このウエハリフトがウエハＷを上下させる構成とされている。
【００２２】
またチャンバ５の天井部には、例えばセラミックスまたはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等からなる絶縁部材７ａを介してガス供給部であるガスシャワーヘッド７が設けられ、その上面には第２の原料供給源であるＮＨ３ガス供給源７１ａから延びるガス供給管７２の一端が接続されている。またガス供給管７２にはプラズマ発生用の処理ガスを供給するためのＡｒガス供給源７１ｂと、例えばＴｉ膜の成膜を行う際に第２の原料として用いられるＨ２ガスを供給するためのＨ２ガス供給源７１ｃと、パージガス供給用のＮ２ガス供給源７１ｄとが接続されている。更にガス供給管７２にはエネルギー供給手段であるプラズマ発生部７ｂが介設されている。このプラズマ発生部７ｂは例えばガスの流路を挟んで電極を対向配置し、その電極間に高周波電圧を印加してガスをプラズマ化するものであり、先に述べた高周波電源部２３ｂと同様にウエハＷへの成膜時の反応を促進させるためのものである。なおプラズマ発生部７ｂは、Ｎ２，Ｈ２，Ａｒ，ＮＨ３の各ガス供給路に設けてもよい。ガスシャワーヘッド７の内部には、ガス供給管７２を介して供給されるガスを拡散させるためのガス流路７３が形成されており、このガス流路７３はガスシャワーヘッド７の下端面に形成される多数の孔部７４と連通する。なお図中Ｖ９〜Ｖ１６はバルブ、Ｍ５〜Ｍ８はマスフローコントローラである。
【００２３】
次いで本発明に係る成膜方法について、図４〜図６を参照しながら説明する。図４は上記の装置を用い、ウエハＷの表面にＴｉＮ膜の成膜が施されるまでのステップを示す工程図であり、図５及び図６は各ステップにおけるウエハＷの表面近傍の様子を示す模式図である。先ず例えば２５枚のウエハＷが保持されたカセットＣをカセット室１０４内に搬入し、図示しない蓋体を閉じると共にカセット室１０４内が搬送室１００内と同程度になるまで真空排気する。そしてカセット室１０４の図示しないゲートバルブを開いて搬送アーム１０６がカセットＣのウエハＷを受け取り、第１の処理装置１０１のゲートバルブＧを介してチャンバ２内へと進入し、ウエハＷは搬送アーム１０６とリフトピン３３との協働作業により載置台３に載置される。そして搬送アーム１０６が退出してゲートバルブＧを閉じた後、排気口２２を介してチャンバ２内の真空引きを行って内部圧力を例えば７．５×１０^−３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）に維持する。また排気を停止してもよい。
【００２４】
一方、チャンバ２の内壁面の温度は、温度制御部２６の働きによりＴｉＣｌ４の液化温度よりも高い温度例えば１００℃〜２００℃好ましくは１７０℃となるように予め温度調節が行われており、またガスシャワーヘッド２３の温度もＴｉＣｌ４の液化しない温度例えば１７０℃に調節されている。そして載置台３についてはウエハＷの温度がチャンバ２の内壁温度以下例えばＴｉＣｌ４の液化する温度以下となるように、予め冷却手段３２による冷却が行われる。従ってウエハＷは、その温度がチャンバ２の内壁温度より低く、好ましくはＴｉＣｌ４が液化する温度以下、より好ましくは常温以下となるまで冷却される（ステップＳ１）。具体的には例えば−３０℃〜３０℃に冷却される。
【００２５】
次いでＴｉＣｌ４ガス供給源４１からＴｉＣｌ４をガス化した状態でウエハＷの表面に向けて供給すると、ウエハＷの表面温度はＴｉＣｌ４ガスが液化する温度まで冷却されているため、ＴｉＣｌ４ガスは図５（ａ）に示すように当該ウエハＷの表面部に液化して吸着される（ステップＳ２）。なおＴｉＣｌ４の供給量は例えばガスの状態で数ｃｃ程度である。このときチャンバ２では排気が行われていないため、理論的にはガスシャワーヘッド２３から供給したＴｉＣｌ４ガスの１００％がウエハＷに吸着されるが、実際にはＴｉＣｌ４の一部が浮遊することなどから、ウエハＷの表面に付着しない分も生じる。このため、所定量のＴｉＣｌ４ガスの供給が終了するとチャンバ２内の排気を行い、ウエハＷに吸着されなかった分のＴｉＣｌ４ガスの排出が行われる。
【００２６】
そして排気を停止し、例えばチャンバ２の内壁面及び載置台３をステップＳ１と同様の温度としながら、例えば１００ｃｃ程度のＮＨ３ガスをウエハＷに向けて供給する（ステップＳ３）。ＮＨ３ガスは、ウエハＷに吸着している液状のＴｉＣｌ４と反応してＴｉＣｌｘＮＨ４Ｃｌｙ（ｘ、ｙは任意の自然数）の化学式にて示される反応生成物（固相）を生成する（図５（ｂ）参照）。
【００２７】
次いでウエハＷをチャンバ３から搬出し、搬送アーム１０６により搬送室１００を経由して第２の処理装置１０２におけるチャンバ５内へ搬入して、当該搬送アーム１０６と図示しないウエハリフトとの協働作用により載置台５１に載置する（ステップＳ４）。次に載置台３の温度を不純物の除去温度、例えば１２０℃以上にしてウエハＷの加熱が行われる（ステップＳ５：被処理体に第１のエネルギーを与える工程）。このときチャンバ５内にはＮ２ガス供給手段７１ｄを介してＮ２ガス（パージガス）が供給されると共に、当該チャンバ５内の圧力が例えば１３３Ｐａとなるように排気が行われ、かかる状態で例えば３０秒間加熱を継続することでＴｉＣｌｘＮＨ４ＣｌｙからＮＨ４Ｃｌを主成分とするガスが離脱する。そして、ウエハＷ上には例えば固相をなすＴｉＮｘＣｌｙ（ｘ，ｙは任意の自然数）を成分とする膜が残る（図５（ｃ）参照）。
【００２８】
そしてステップＳ５が終了すると、続いてステップＳ６に示すように加熱ランプ６２パワーを上げて更にウエハＷを例えば４００℃に加熱し、チャンバ５内の圧力を１３３Ｐａに維持し、ＮＨ３ガスを例えば２００ｓｃｃｍの流量で６０秒間供給する（図６（ａ））。これによりウエハＷ表面のＴｉＮｘＣｌｙをＮＨ３が還元し、ＴｉＮｘＣｌｙ中のＣｌは塩化水素（ＨＣｌ）やＮＨ４Ｃｌといった形態としてなって除去され、ウエハＷの表面には純度の高いＴｉＮ膜が残される。なお、ステップＳ６は特許請求の範囲に記載の「第２のエネルギーを与える工程」に相当するものである。また、この例ではステップＳ５及びステップＳ６の工程を同一のチャンバで行っているが、第２の処理装置１０２と同様の装置をもう一台搬送室１００に連結しておいて両工程を別のチャンバで行うようにしてもよい。
【００２９】
以上のように本実施の形態によれば、チャンバ２の内壁面よりも低くかつＴｉＣｌ４ガスが液化する温度以下の温度となるように載置台３を冷却し、ウエハＷの表面にＴｉＣｌ４ガスを液状にて付着させているため、ＴｉＣｌ４がウエハＷの表面上の凹凸を万遍なく被覆する。そしてＮＨ３ガスを供給して液状のＴｉＣｌ４と反応（浸透）させ、更にウエハＷを加熱して薄膜中から不純物を除去してＴｉＮ膜を形成させる。従って、従来の熱ＣＶＤのように被覆面の凹凸に影響されることなく高い段差被覆性を有する薄膜を形成することができる。例えばピンホール等の発生を低減し、製品の歩留まりも向上する。また従来４５０〜７００℃程度での加熱が必要だった熱ＣＶＤに比して例えば４００℃以下という低い温度にて成膜を行うことができ、しかもその加熱処理はＣｌを除去するプロセスであることからプロセス時間が短くて済み、従って既に形成された膜に与える熱履歴（熱応力）の程度が小さく、例えば銅配線に用いた場合、銅の拡散防止膜として高い効果を得ることができる。
【００３０】
更に本実施の形態では、ＴｉＣｌ４ガスをウエハＷの表面に液体状態で吸着させるようにしているため、ウエハＷに接触したＴｉＣｌ４ガスは高い確率で吸着される。そしてＴｉＣｌ４ガスの供給に際してはチャンバ２内の排気を停止しているため、従来の熱ＣＶＤやＡＬＤといったような連続排気を必要とする手法に比して成膜ガスの消費を抑制でき、極めて高い収率で運用することが可能である。発明者の試験によれば熱ＣＶＤでは通常１０〜２０％、ＡＬＤでは１％程度であった収率が、本実施の形態では５０％以上となることが見込まれている。
【００３１】
ところで上述装置を用いればウエハＷに接触するＴｉＣｌ４ガスは、理論的には全て吸着するものと考えられるため、例えばウエハＷの周辺からチャンバ２の内壁面の間の間隔が狭いほど、つまりチャンバ２内の容積が小さいほどその収率は上がる。ここで本実施の形態における収率以外のＡＬＤに対する優位点としては、ＡＬＤ法のようにガスの給断及び真空引きの繰り返しを行わず、低い温度によりＴｉＣｌ４ガスの吸着性を高めているので成膜の制御がしやすいことが挙げられる。また成膜をサイクリックに行う必要がないため処理に要する時間も短い。
【００３２】
更にまた本実施の形態では、ウエハＷの表面に吸着したＴｉＣｌ４にＮＨ３を反応させて錯体を生成した後、一旦低い温度でこの錯体からＮＨ４Ｃｌ等を除去する工程（ステップＳ５）を行っているため、最後にＮＨ３ガスを供給しながら加熱して塩素を除去する工程（ステップＳ６）の負荷を軽減できると共に、最終的に得られるＴｉＮ膜の純度を高めることができる。
【００３３】
なお上述実施の形態では、第１の処理装置１０１にてウエハＷ上にＴｉＣｌ４ガスを供給して、ウエハＷ上に吸着したＴｉＣｌ４にＮＨ３ガスを供給してＴｉＣｌ４とＮＨ３とを反応させた後、ウエハＷを第２の処理装置１０２に移して加熱を行う手法を採ったが、例えば載置台３にヒータを埋め込んでウエハＷを３０℃以下の温度から１２０℃まで昇温させるようにしてもよい。しかしながらヒータによりウエハＷを昇温させるのには長い時間がかかることから、スループットの向上という点からすれば上述実施の形態のようにウエハＷを第２の処理装置１０２に移した方が好ましい。更にまたウエハＷを１２０℃から４００℃に昇温させる待ち時間をなくすために二つの第２の処理装置１０２，１０３を用いているが、例えば第２の処理装置１０２のみで１２０℃の加熱と４００℃の加熱とを行うようにしてもよいし、全工程を一のチャンバ内で行うようにしても構わない。そしてまた上述のステップＳ５を、第１の処理装置１０１内にてプラズマを発生させることによって即ち第１のエネルギーとしてプラズマのエネルギーを利用して不純物の除去を行ってもよいし、その際既述のように載置台３にヒータを埋め込んで加熱エネルギーを更に利用してもよい。更にまたステップＳ６についても同様にして、第１の処理装置１０１内にてプラズマを発生させるようにしてもよく、前記ヒータの加熱エネルギーを併用してもよい。
【００３４】
また第１の処理装置１０１にて行ったウエハＷの表面におけるＴｉＣｌ４とＮＨ３との反応は上記の順序に限定されるものではなく、例えばチャンバ２にＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスとを同時に入れ、ウエハＷ上に吸着されたＴｉＣｌ４とＮＨ３とがＴｉＣｌｘＮＨ４Ｃｌｙの反応生成物を形成するようにしてもよい。
【００３５】
更に図４におけるステップＳ５については不純物の除去が必要ない場合には省略しても構わないし、或いは第１の原料に含まれる有機溶媒を除去する工程を行っても構わない。ステップＳ５を有機溶媒の除去工程とする手法は、第１の原料としてＴＥＯＳやＰＥＴ等の有機原料ガスを用いる場合に適用が可能である。例えば第１の原料がＴＥＯＳであればステップＳ６の加熱温度よりも低い温度例えば２００℃でウエハＷを加熱することで、有機溶剤成分例えばエチルアルコールを揮発させることができる。
【００３６】
更にまたウエハＷに第２のエネルギーを与える工程（ステップＳ５）においては、第２の原料を供給しなくてもよい。従って上記の例で言えば、ウエハＷを４００℃まで加熱する際にＮＨ３を供給しなくてもＴｉＮ膜の形成は可能であるが、ＮＨ３の供給を行うことでより多くの塩素を除去できるため、膜の純度が向上しかつ安定性が増すという効果がある。
【００３７】
また第１の原料が成膜成分を含むと共に常温、常圧で液体または固体であるもの、またはチャンバ内で常温以下で液状になるものであれば、ウエハＷの表面に形成する薄膜の種類はＴｉＮ膜に限られない。具体的には第１の原料としてＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケート：化学式　Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）を用い、第２の原料としてＯ２ガスを用いてシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）の成膜を行う場合に適用できる。この場合にも上述実施の形態と同様に、例えば第１の処理装置１０１において、チャンバ２の内壁面の温度をＴＥＯＳが液化する温度よりも高くすると共に、ウエハＷの温度をチャンバ２の内壁面の温度よりも低くかつＴＥＯＳが液体または固体になるような温度とし、かかる状態でウエハＷにガス状のＴＥＯＳを供給して吸着させ、次いで例えば第２の処理装置１０２にてウエハＷの表面にＯ２ガスを供給しながら当該ウエハＷを２００℃へと加熱していき、このようにすることで純度が高くかつ安定したＳｉＯ２膜が得られる。
【００３８】
更に例えば第１の原料としてＰＥＴ（タンタルエチルオルトシリケート）を用い、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）膜の成膜を行うこともできる。この場合第２の原料としてＯ２ガスを用いるが、用いなくてもよい。更に本発明方法では第１の原料としてＴｉＣｌ４を用い、第２の原料として水素（Ｈ２）を用いてＴｉ膜の成膜を行うことも可能である。この場合には第１の処理装置１０１にてウエハＷ表面にＴｉＣｌ４を吸着させ、第２の処理装置１０２にてウエハＷ表面にＨ２ガスの供給を行いながら、当該ウエハＷに例えば熱エネルギー及びプラズマの少なくとも一方のエネルギーを与えることでＴｉ膜の成膜を行うようにしてもよい。なおエネルギーとしてプラズマを用いるときにはチャンバ５内に、Ｈ２ガスに加えてプラズマ用ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスの供給を行い、これをプラズマ化することが好ましい。
【００３９】
他にも本実施の形態はＣＶＤによる成膜が可能な膜種であれば、上記以外のものにも適用可能である。具体的には第１の原料として有機Ａｌ、有機ＴｉＮ、有機Ｃｕ等を用いた場合に適用できる。例えば有機ＡｌとしてＴＭＡ（トリメチルアルミ（Ａｌ（ＣＨ３）３）），ＴＥＡ（トリエチルアルミ（Ａｌ（Ｃ２Ｈ５）３））を用いた場合、第２の原料としてＯ２またはＯ３を用いることでウエハＷの表面に良質なＡｌ２Ｏ３膜を形成することができる。ここで第１の原料のガスをウエハＷに吸着させるとき（ステップＳ２）のウエハＷの表面温度は上記第１の原料（ＴＭＡ，ＴＥＡ）が液化する温度、例えば−３０℃〜３０℃であり、ステップＳ５におけるウエハＷの加熱温度は１００℃〜１２０℃、そしてステップＳ６におけるウエハＷの加熱温度は４００℃である。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、被処理体の表面に成膜処理を施すにあたり、処理容器内の排気を停止し、被処理体の表面に第１の原料を液体または固体の状態で吸着させ、更に吸着した第１の原料に第２の原料を反応させるようにしているため、段差被覆性の高い成膜を低い温度で行うことができる。更には処理ガスの消費量を抑えると共に高いスループットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る成膜方法の実施に用いられる成膜装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】上記成膜装置に組み込まれる第１の処理装置を示す縦断面図である。
【図３】上記成膜装置に組み込まれる第２の処理装置を示す縦断面図である。
【図４】上記成膜方法によりウエハＷにＴｉＮ膜の成膜を行う工程について示すフローチャートである。
【図５】上記成膜時におけるウエハＷの表面近傍の様子を示す模式図である。
【図６】上記成膜時におけるウエハＷの表面近傍の様子を示す模式図である。
【図７】従来から使用されている成膜装置を示す概略縦断面図である。
【図８】熱ＣＶＤによる成膜における問題点を説明するための模式図である。
【図９】ＡＬＤにおけるガスの給断のタイミングについて、時系列に沿って示した特性図である。
【符号の説明】
Ｗ　　　　半導体ウエハ
２　　　　チャンバ（処理容器）
２３　　　ガスシャワーヘッド
２１　　　真空排気手段
３　　　　載置台
３２　　　冷却手段
４１　　　ＴｉＣｌ４ガス供給源
４２　　　ＮＨ３ガス供給源
５　　　　チャンバ
５１　　　載置台
６　　　　加熱手段
６３　　　温度制御部
７　　　　ガスシャワーヘッド
７１　　　ＮＨ３ガス供給源[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a method of forming a thin film of, for example, titanium nitride on the surface of an object by gasifying and supplying a film forming material to an object to be processed such as a semiconductor wafer and decomposing the film forming material. The present invention relates to a film method and a film forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A semiconductor device having a multilayer wiring structure is manufactured by repeatedly performing film formation and pattern etching on a surface of a semiconductor wafer such as a silicon substrate. Covering of a step formed by etching is conventionally performed, for example, by a method called thermal CVD (chemical vapor deposition) using, for example, a film forming apparatus shown in FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a chamber having an exhaust port 11 formed on the bottom surface. Inside the chamber 1, there is provided a heater 12, and a mounting table 13 whose upper surface is formed so that a semiconductor wafer (hereinafter abbreviated as “wafer”) W can be mounted in a horizontal posture, and is mounted on the mounting table 13. A gas shower head 15 for supplying a processing gas, in which a large number of holes 14 are formed at a position facing the wafer W, is provided. In such an apparatus, when the wafer W is mounted on the mounting table 13 and the wafer W is heated by the heater 12 and the processing gas is supplied from the gas shower head 15, the processing gas which has received the thermal energy is decomposed. Then, a film is formed on the surface of the wafer W by a chemical vapor reaction, and the step is covered. As a specific example, when heating is performed for 30 seconds at a process temperature of 700 ° C. while supplying a titanium tetrachloride (TiCl 4) gas at 30 sccm and an ammonia (NH 3) gas at 400 sccm into the chamber 1, the surface of the wafer W A 200 nm thick titanium nitride (TiN) film is formed.
[0003]
This method has the advantage that thin films having a chemical composition that cannot be easily obtained by a conventional solid-phase or liquid-phase reaction can be easily formed and can be adjusted to an arbitrary thickness according to the source gas. In such a case, along with the increase in the complexity of the device, good step coverage (step coverage) could not be obtained. For example, as shown in FIG. 8, a large amount of electric charge is stored in the dielectric layer 16, so that many hemispherical projections 17 may be formed on the surface (covering surface) in order to secure a larger surface area. In this case, if an attempt is made to form a film on the surface as indicated by a chain line 18, for example, pinholes may be generated, and good filling characteristics may not be obtained. The above problem is not limited to the case of the contact hole as shown in FIG. 8, but also applies to a capacitor or the like having a shape protruding upward. Further, it is difficult to uniformly distribute the processing gas over the entire surface of the wafer under a high vacuum, and there is a problem that the film thickness becomes high at a high concentration, and conversely, the film thickness becomes low at a low concentration.
[0004]
Further, in realizing a copper multilayer wiring, for example, in the generations after the line width of the pattern is 0.10 μm, a multilayer structure is obtained by using a dual damascene process for simultaneously burying the wiring of the (n + 1) th layer and the wiring in the via hole. Is considered to be effective, but in this method, when multi-layering progresses, the already formed film repeatedly receives the thermal history due to the subsequent thermal process, so that the thermal history is reduced as much as possible There is a need.
[0005]
Therefore, in order to avoid the above-described problem, it has been recently studied to form a film by a technique such as atomic layer deposition (ALD) disclosed in JP-A-60-21155. ALD is a method of forming a thin film by stacking atomic layers one by one unlike the existing film forming technology. The film forming process will be briefly described with reference to FIG. 9 taking a TiN film as an example. explain. FIG. 9 shows the supply and disconnection timings of the processing gases TiCl4 gas and NH3 gas in chronological order. As shown, TiCl4 gas and NH3 gas are alternately supplied into the chamber 1. During the supply of each gas (time t2 to t3 and time t4 to t5), the inside of the chamber 1 is pulled off, for example, every 5 seconds, whereby an extremely thin TiN film is formed on the wafer W. When each step from time t1 to t5 is defined as one cycle, a TiN film having a thickness of, for example, 200 ° is formed on the surface of the wafer by repeating, for example, 100 cycles.
[0006]
The main advantages of ALD are: That is, the growth rate of the film is proportional to the number of source gas supply cycles, not time, so that the growth rate can be freely changed from an extremely thin film to a thick film, and is constant without being affected by unevenness. Since a thin film having a thickness of 3 mm can be formed, the step coverage is excellent. Furthermore, film formation can be performed at a lower temperature than in thermal CVD, and the in-plane uniformity of the film thickness is good.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Although ALD is a technique having excellent characteristics as described above, since a desired film thickness is obtained by laminating an extremely thin film (atomic layer) as described above, the processing requires much more than thermal CVD. There is a problem that it takes time. Further, in order to obtain the above effect in ALD, it is necessary that the supply amount of the processing gas is sufficient, and in addition, the supply of the processing gas and the evacuation are repeatedly performed many times. Most of the processing gas is exhausted every cycle, so that the yield is considerably low, for example, about 1%, and the amount of waste gas is large. Furthermore, in the chamber 1, there is a problem that the controllability is poor because the supply of the processing gas and the evacuation are repeated.
[0008]
The present invention has been made based on such circumstances, and its purpose is to perform film formation on a surface of an object to be processed, so that film formation with high step coverage can be performed at a low temperature. An object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing the consumption of the processing gas and obtaining a high throughput.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In a method for forming a thin film on a surface of an object by reacting a first material containing a film forming component and a second material, a film forming method according to the present invention includes: Carrying in, setting the temperature of the surface of the object to be processed to a temperature lower than the temperature of the inner wall surface of the processing container and not higher than the temperature at which the first raw material becomes a liquid or a solid; Supplying the raw material in a gaseous state into the processing container and adsorbing it on the surface of the processing target; and supplying the second raw material in a gaseous state to the surface of the processing target and adsorbing the second raw material on the processing target. A step of producing a product by reacting the material with the first raw material; and thereafter, a step of applying energy to the surface of the object to be processed to remove impurities in the product.
[0010]
Another film forming method according to the present invention is a method for forming a thin film on the surface of a processing target by reacting a first raw material containing a film forming component with a second raw material. Loading the processing object, and setting the temperature of the surface of the processing object to a temperature lower than the temperature of the inner wall surface of the processing container and equal to or lower than the temperature at which the first raw material becomes a liquid or a solid, Supplying the first raw material in a gaseous state into the processing container and adsorbing the first raw material on the surface of the processing target; applying energy to the surface of the processing target; And forming a thin film by reacting the first raw material and the second raw material that are supplied to the surface of the object to be processed and adsorbed on the object to be processed.
[0011]
According to such a method, a thin film having high step coverage can be formed on the surface of the object to be processed, so that even when the coating surface has severe irregularities, for example, the risk of forming pinholes and the like is reduced, and Yield is improved. Further, since the film can be formed at a lower temperature than a conventional method such as thermal CVD, it is effective in a process such as copper wiring in the manufacture of a semiconductor device. Further, the step of adsorbing the first raw material on the surface of the object to be processed is preferably performed in a state in which the evacuation of the processing container is stopped and the inside of the processing container is in a reduced-pressure atmosphere. The adsorptivity of the first raw material to the object to be processed is increased. Further, it is preferable that the energy applied to the surface of the object be at least one of thermal energy and plasma energy.
[0012]
The “step of removing impurities in a product” included in the film formation method includes a step of applying a first energy to the surface of the object to be processed and a step of applying a first energy to the surface of the object to be processed thereafter. And applying a second energy. According to such a configuration, by-products other than the target film-forming components can be removed before the step of applying the second energy, so that there is an advantage that the purity of the finally obtained film is increased. This technique is generated by the first and second raw materials, for example, when a TiN film is formed on an object using TiCl 4 as a first raw material and NH 3 as a second raw material. It is effective when the product contains various by-products. In the above, the step of removing impurities in the product preferably includes the step of supplying the second raw material to the object in a gaseous state.
[0013]
A film forming apparatus according to the present invention includes a processing container capable of adjusting the temperature of an inner wall surface, and a mounting table provided in the processing container, on which the object to be processed is mounted and the temperature of the object to be processed can be adjusted. A first raw material supply unit that supplies a first raw material containing a film forming component in a gas state into the processing container, and a second raw material that reacts with the first raw material to generate a product in a gas state. A second material supply unit for supplying the inside of the processing container, wherein the temperature of the surface of the object to be processed is lower than the temperature of the inner wall surface of the processing container and lower than the temperature at which the first material becomes liquid or solid. Setting means for supplying the first raw material in a gaseous state into the processing vessel to cause the first raw material to be adsorbed on the surface of the processing target, and then adsorbing the second raw material to the processing target. A first processing device for producing a product by reacting with
A processing container, which is air-tightly connected to a processing container of the first processing device and into which a processing target processed by the first processing device is loaded, and the product by applying energy to a surface of the processing target. A second processing apparatus comprising: an energy supply means for removing impurities therein to obtain a desired thin film;
And a transport unit for carrying the object to be processed processed by the first processing apparatus into a second processing apparatus.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a film forming method according to the present invention will be described by taking as an example a case where a TiN film is formed on a surface of a wafer W as a processing target using a film forming apparatus having a configuration called a cluster tool. . FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of the film forming apparatus. In the figure, reference numeral 100 denotes an airtight transfer chamber, around which, for example, a first processing apparatus 101, for example, two second processing apparatuses 102 and 103, and two cassette chambers 104 and 105 are airtightly connected to each other. In this example, two second processing devices are prepared to increase the throughput, but this is not a limitation. A cassette C capable of storing, for example, 25 wafers W in multiple stages is placed in the cassette chambers 104 and 105. The cassette C is a lid (not shown) provided above the cassette chamber 104 (or 105). It can be carried in and out via. The transfer chamber 100 is provided with a transfer arm 106 configured to be rotatable and movable forward and backward, and for transferring a semiconductor wafer (hereinafter abbreviated as “wafer”) W as an object to be processed. Thus, the wafer W can be transferred between the transfer chamber 100, the first processing apparatus 101, the second processing apparatuses 102 and 103, and the cassette chambers 104 and 105.
[0015]
FIG. 2 is a vertical sectional view showing the first processing apparatus 101. In the figure, reference numeral 2 denotes a chamber which is a processing container, and the center of the bottom surface is closed by a recess 20. An exhaust port 22 communicating with the vacuum exhaust means 21 is formed on a side wall of the concave portion 20 so that the inside of the chamber 2 can be maintained at a predetermined vacuum pressure. Inside the chamber 2, a gas shower head 23 serving as a gas supply unit is provided on the upper side via an insulating member 2a made of, for example, ceramic or alumina (Al2O3) and a support unit 2b, and on the lower side. A mounting table 3 whose lower side is supported by a support portion 31 extending upward from the bottom surface of the concave portion 20 and whose upper surface faces the gas shower head 23 is provided.
[0016]
An opening 24 is formed in the side wall of the chamber 2 so that the above-described transfer arm 106 can enter when the wafer W is transferred, and can be opened and closed by a gate valve G. Further, a heater 25 made of, for example, a resistance heating element and a thermocouple TC1 for detecting the temperature near the embedded portion of the heater 25 are embedded in the wall of the chamber 2. It is connected to a temperature control unit 26 provided. The temperature control unit 26 is configured to adjust the amount of power supply to the heater 25 based on the temperature detection data obtained from the thermocouple TC1, and to adjust, for example, the temperature of the inner wall surface of the chamber 2 to a predetermined value.
[0017]
Two gas channels 27 and 28 are formed inside the gas shower head 23 so that, for example, two systems of gas are dispersed and supplied above the mounting table 3 without being mixed with each other. On the bottom surface, holes 29 communicating with the gas passage 27 and holes 30 communicating with the gas passage 28 are formed, for example, alternately. Further, first and second gas supply pipes 4a and 4b are connected to the ceiling of the gas shower head 23, and the first gas supply pipe 4a communicates with the gas flow path 27 and the second gas supply pipe 4b communicates with the gas flow path 28. On the upstream side of the first gas supply pipe 4a, for example, a TiCl4 gas supply source (first source supply source) 41 having a gasification mechanism of TiCl4, which is a first raw material, is provided upstream of the second gas supply pipe 4b. On the side, an NH3 gas supply source (second source supply source) 42 for supplying NH3 gas as a second source for reducing TiCl4 adsorbed on the surface of the wafer W during the formation of the TiN film. Each is connected. An Ar gas supply source 4c for supplying argon (Ar) gas as a processing gas for plasma generation is provided in the first gas supply pipe 4a, and a Ti film is formed in the second gas supply pipe 4b. H2 gas supply sources 4d for supplying hydrogen (H2) gas used as the second processing gas when performing the process are connected respectively. In the drawing, V1 to V8 are valves, and M1 to M4 are mass flow controllers.
[0018]
Further, the gas shower head 23 is connected to a high-frequency power supply unit 23b as an energy supply unit via a matching unit 23a. The high frequency power supply unit 23b is for generating plasma for promoting the reaction when, for example, the first raw material and the second raw material react with each other to form a film on the surface of the wafer W. Further, the gas shower head 23 is provided with a temperature adjusting means (not shown) composed of, for example, a resistance heating element, so that the entire gas shower head 23 can be adjusted to an arbitrary temperature.
[0019]
Next, the mounting table 3 will be described. The mounting table 3 is made of, for example, aluminum and has a columnar shape. The upper surface of the mounting table 3 can hold the wafer W by suction by an electrostatic chuck (not shown). Inside the mounting table 3, a cooling unit 32 for cooling the wafer W mounted on the upper surface of the mounting table 3 is provided, for example, in a divided manner. As the cooling means 32, for example, a refrigerant flow path, a Peltier element, or the like can be used. When a refrigerant flow path is used, for example, Gardan or the like can be used as the refrigerant. In addition, for example, three lift pins 33 for transferring the wafer W to and from the transfer arm 106 described above are provided inside the mounting table 3. The lift pin 33 can be freely protruded and retracted, and its elevation is performed by the operation of an elevation mechanism 35 via a support member 34 that supports the lower end of the lift pin 33.
[0020]
Next, the second processing apparatus 102 (103) will be described in detail. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the entire configuration of the second processing apparatus. In the figure, reference numeral 5 denotes a chamber which is a processing container, in which a mounting table 51 is provided. A transmission window 52 made of quartz is downwardly and convexly and airtightly attached to the lower side of the mounting table 51 so as to close the lower opening of the chamber 5. Below the transmission window 52, a heating device 6 in which a plurality of heating lamps 62 are arranged on a rotary table 61 along concentric circles is provided. As the heating lamp 62, for example, a halogen lamp or an arc lamp is used. The temperature of the heating unit 6 is controlled by adjusting the output from the temperature control unit 63 based on temperature detection data obtained from a thermocouple (not shown) provided at the mounting table 51 or a portion near the mounting table 51, for example.
[0021]
A groove 53 is formed around the mounting table 51 in the chamber 5. For example, an exhaust port 55 communicating with the vacuum exhaust means 54 is formed on the bottom surface of the groove 53. An opening 56 for loading / unloading the wafer W is formed in the side wall of the chamber 5, and can be opened and closed by a gate valve G. A wafer lift (not shown) is provided around the mounting table 51. When the wafer W is transferred between the transfer arm 106 and the mounting table 51 which have entered through the opening 56, the wafer lift is not used. Are configured to raise and lower the wafer W.
[0022]
A gas shower head 7 serving as a gas supply unit is provided on the ceiling of the chamber 5 via an insulating member 7a made of, for example, ceramics or alumina (Al2O3), and the upper surface thereof serves as a second raw material supply source. One end of a gas supply pipe 72 extending from the NH3 gas supply source 71a is connected. The gas supply pipe 72 has an Ar gas supply source 71b for supplying a processing gas for generating plasma, and an H2 gas for supplying H2 gas used as a second material when, for example, forming a Ti film. A gas supply source 71c and an N2 gas supply source 71d for supplying a purge gas are connected. Further, the gas supply pipe 72 is provided with a plasma generator 7b as an energy supply means. The plasma generating section 7b has, for example, electrodes disposed opposite to each other with a gas flow path interposed therebetween, and applies a high-frequency voltage between the electrodes to convert the gas into plasma. Like the high-frequency power supply section 23b described above, This is to promote a reaction at the time of film formation on the wafer W. The plasma generator 7b may be provided in each gas supply path of N2, H2, Ar, and NH3. A gas flow path 73 for diffusing gas supplied through a gas supply pipe 72 is formed inside the gas shower head 7, and the gas flow path 73 is formed at a lower end surface of the gas shower head 7. And a large number of holes 74 communicated therewith. In the drawing, V9 to V16 are valves, and M5 to M8 are mass flow controllers.
[0023]
Next, a film forming method according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a process diagram showing steps until a TiN film is formed on the surface of the wafer W using the above-described apparatus. FIGS. 5 and 6 show the state near the surface of the wafer W in each step. FIG. First, the cassette C holding, for example, 25 wafers W is loaded into the cassette chamber 104, the cover (not shown) is closed, and the inside of the cassette chamber 104 is evacuated until the inside of the cassette chamber 104 becomes substantially the same as the inside of the transfer chamber 100. Then, a gate valve (not shown) of the cassette chamber 104 is opened, and the transfer arm 106 receives the wafer W of the cassette C, enters the chamber 2 via the gate valve G of the first processing apparatus 101, and transfers the wafer W to the transfer arm. It is mounted on the mounting table 3 by the cooperative operation of the lift pin 33 and 106. After the transfer arm 106 retreats and closes the gate valve G, the inside of the chamber 2 is evacuated through the exhaust port 22 to reduce the internal pressure to, for example, 7.5 × 10 ^-3 It is maintained at Pa (1 Torr). Further, the exhaust may be stopped.
[0024]
On the other hand, the temperature of the inner wall surface of the chamber 2 is previously adjusted by the operation of the temperature control unit 26 so as to be higher than the liquefaction temperature of TiCl 4, for example, 100 ° C. to 200 ° C., preferably 170 ° C. The temperature of the gas shower head 23 is also adjusted to a temperature at which TiCl 4 is not liquefied, for example, 170 ° C. The mounting table 3 is cooled by the cooling means 32 in advance so that the temperature of the wafer W is lower than the inner wall temperature of the chamber 2, for example, lower than the temperature at which TiCl 4 is liquefied. Therefore, the wafer W is cooled until its temperature is lower than the inner wall temperature of the chamber 2, preferably lower than the temperature at which TiCl4 is liquefied, and more preferably lower than normal temperature (step S1). Specifically, it is cooled to, for example, −30 ° C. to 30 ° C.
[0025]
Next, when TiCl4 is supplied from the TiCl4 gas supply source 41 toward the surface of the wafer W in a gasified state, the surface temperature of the wafer W is cooled to a temperature at which the TiCl4 gas is liquefied. The liquid is liquefied and adsorbed on the surface of the wafer W as shown in FIG. The supply amount of TiCl4 is, for example, about several cc in a gas state. At this time, since the chamber 2 is not evacuated, theoretically, 100% of the TiCl 4 gas supplied from the gas shower head 23 is adsorbed on the wafer W, but actually, a part of the TiCl 4 floats. Therefore, there is a portion that does not adhere to the surface of the wafer W. For this reason, when the supply of the predetermined amount of TiCl4 gas is completed, the chamber 2 is evacuated, and the TiCl4 gas not adsorbed on the wafer W is discharged.
[0026]
Then, the evacuation is stopped and, for example, NH3 gas of, for example, about 100 cc is supplied toward the wafer W while keeping the inner wall surface of the chamber 2 and the mounting table 3 at the same temperature as in step S1 (step S3). The NH3 gas reacts with the liquid TiCl4 adsorbed on the wafer W to generate a reaction product (solid phase) represented by a chemical formula of TiClxNH4Cly (x and y are arbitrary natural numbers) (FIG. 5B). reference).
[0027]
Next, the wafer W is unloaded from the chamber 3, loaded into the chamber 5 of the second processing apparatus 102 via the transfer chamber 100 by the transfer arm 106, and cooperated by the transfer arm 106 and a wafer lift (not shown). It is mounted on the mounting table 51 (step S4). Next, the wafer W is heated by setting the temperature of the mounting table 3 to a temperature at which impurities are removed, for example, 120 ° C. or higher (Step S5: a step of applying first energy to the object to be processed). At this time, N2 gas (purge gas) is supplied into the chamber 5 through the N2 gas supply means 71d, and exhaust is performed so that the pressure in the chamber 5 becomes, for example, 133 Pa. By continuing the heating, the gas containing NH4Cl as a main component is released from TiClxNH4Cly. Then, a film containing, for example, TiNxCly (x and y are arbitrary natural numbers) as a solid phase remains on the wafer W (see FIG. 5C).
[0028]
When step S5 is completed, subsequently, as shown in step S6, the power of the heating lamp 62 is increased to further heat the wafer W to, for example, 400 ° C., maintain the pressure in the chamber 5 at 133 Pa, and supply NH 3 gas to, for example, 200 sccm. It is supplied at a flow rate for 60 seconds (FIG. 6A). As a result, TiNxCly on the surface of the wafer W is reduced by NH3, and Cl in the TiNxCly is removed in the form of hydrogen chloride (HCl) or NH4Cl, leaving a high-purity TiN film on the surface of the wafer W. Step S6 corresponds to the “step of applying second energy” described in the claims. Further, in this example, the steps S5 and S6 are performed in the same chamber. However, another apparatus similar to the second processing apparatus 102 is connected to the transfer chamber 100, and both steps are performed separately. It may be performed in a chamber.
[0029]
As described above, according to the present embodiment, the mounting table 3 is cooled so that the temperature is lower than the inner wall surface of the chamber 2 and lower than the temperature at which the TiCl4 gas is liquefied, and the TiCl4 gas is supplied to the surface of the wafer W in a liquid state. Therefore, TiCl4 uniformly covers irregularities on the surface of the wafer W. Then, an NH3 gas is supplied to react (permeate) with the liquid TiCl4, and further, the wafer W is heated to remove impurities from the thin film to form a TiN film. Therefore, a thin film having high step coverage can be formed without being affected by the unevenness of the coating surface unlike the conventional thermal CVD. For example, the occurrence of pinholes and the like is reduced, and the yield of products is also improved. In addition, a film can be formed at a temperature as low as 400 ° C. or less, for example, as compared with thermal CVD which conventionally required heating at about 450 to 700 ° C., and the heat treatment is a process for removing Cl. Therefore, the process time is short, and therefore, the degree of thermal history (thermal stress) given to the already formed film is small. For example, when used for copper wiring, a high effect can be obtained as a copper diffusion prevention film.
[0030]
Further, in the present embodiment, the TiCl4 gas is adsorbed on the surface of the wafer W in a liquid state, so that the TiCl4 gas contacting the wafer W is adsorbed with a high probability. Since the exhaust in the chamber 2 is stopped when the TiCl4 gas is supplied, the consumption of the film forming gas can be suppressed as compared with the conventional technique such as thermal CVD or ALD which requires continuous exhaust, and the consumption is extremely high. It is possible to operate at a yield. According to a test by the inventor, the yield, which is usually about 10 to 20% in thermal CVD and about 1% in ALD, is expected to be 50% or more in this embodiment.
[0031]
By the way, if the above-described apparatus is used, the TiCl4 gas that comes into contact with the wafer W is considered to be theoretically all adsorbed. Therefore, for example, the smaller the distance between the periphery of the wafer W and the inner wall surface of the chamber 2, that is, the lower the chamber 2 The smaller the volume inside, the higher the yield. The advantage of the present embodiment over ALD other than the yield is that TiCl4 gas adsorption is increased at a low temperature without repeating gas supply and evacuation unlike the ALD method. It is easy to control the film. In addition, since it is not necessary to form a film cyclically, the time required for processing is short.
[0032]
Furthermore, in the present embodiment, the step of reacting NH3 with TiCl4 adsorbed on the surface of the wafer W to generate a complex and then temporarily removing NH4Cl and the like from the complex at a low temperature (Step S5) is performed. Finally, the load of the step of removing chlorine by heating while supplying NH3 gas (Step S6) can be reduced, and the purity of the finally obtained TiN film can be increased.
[0033]
In the above-described embodiment, after the first processing apparatus 101 supplies TiCl4 gas onto the wafer W, supplies NH3 gas to TiCl4 adsorbed on the wafer W, and reacts TiCl4 with NH3. Although the method in which the wafer W is transferred to the second processing apparatus 102 and heated is adopted, for example, a heater may be embedded in the mounting table 3 to raise the temperature of the wafer W from 30 ° C. or lower to 120 ° C. . However, since it takes a long time to raise the temperature of the wafer W by the heater, it is preferable to transfer the wafer W to the second processing apparatus 102 as in the above-described embodiment from the viewpoint of improving the throughput. Furthermore, in order to eliminate the waiting time for raising the temperature of the wafer W from 120 ° C. to 400 ° C., the two second processing units 102 and 103 are used. The heating at 400 ° C. may be performed, or the entire process may be performed in one chamber. In the step S5, the impurities may be removed by generating plasma in the first processing apparatus 101, that is, by utilizing the energy of the plasma as the first energy. As described above, a heater may be embedded in the mounting table 3 to further utilize the heating energy. Further, in the same manner as in step S6, plasma may be generated in the first processing apparatus 101, and the heating energy of the heater may be used together.
[0034]
The reaction between TiCl4 and NH3 on the surface of the wafer W performed in the first processing apparatus 101 is not limited to the above-described order. For example, a TiCl4 gas and an NH3 gas are simultaneously put into the chamber 2 and the wafer W The TiCl4 and NH3 adsorbed above may form a reaction product of TiClxNH4Cly.
[0035]
Further, step S5 in FIG. 4 may be omitted if it is not necessary to remove impurities, or a step of removing the organic solvent contained in the first raw material may be performed. The method in which step S5 is an organic solvent removal step can be applied when an organic raw material gas such as TEOS or PET is used as the first raw material. For example, if the first raw material is TEOS, the organic solvent component, for example, ethyl alcohol can be volatilized by heating the wafer W at a temperature lower than the heating temperature in step S6, for example, 200 ° C.
[0036]
Furthermore, in the step of applying the second energy to the wafer W (step S5), the second material need not be supplied. Therefore, in the above example, a TiN film can be formed without supplying NH3 when the wafer W is heated to 400 ° C., but more chlorine can be removed by supplying NH3. This has the effect of improving the purity of the film and increasing the stability.
[0037]
If the first raw material contains a film-forming component and is liquid or solid at normal temperature and normal pressure, or becomes liquid at room temperature or lower in a chamber, the type of the thin film formed on the surface of the wafer W is as follows. It is not limited to the TiN film. More specifically, the present invention can be applied to the case where a silicon oxide film (SiO 2) is formed using TEOS (tetraethyl orthosilicate: chemical formula Si (OC 2 H 5) 4) as a first raw material and using O 2 gas as a second raw material. . In this case, similarly to the above-described embodiment, for example, in the first processing apparatus 101, the temperature of the inner wall surface of the chamber 2 is set to be higher than the temperature at which TEOS is liquefied, and the temperature of the wafer W is set to the inner wall surface of the chamber 2. Is lower than the temperature and the temperature is such that TEOS becomes liquid or solid. In this state, gaseous TEOS is supplied to the wafer W and adsorbed, and then, for example, the second processing apparatus 102 The wafer W is heated to 200 ° C. while supplying the O 2 gas, whereby a highly pure and stable SiO 2 film can be obtained.
[0038]
Further, for example, a tantalum oxide (Ta2O5) film can be formed using PET (tantalum ethyl orthosilicate) as the first raw material. In this case, the O2 gas is used as the second raw material, but may not be used. Further, in the method of the present invention, it is possible to form a Ti film using TiCl4 as the first raw material and hydrogen (H2) as the second raw material. In this case, while the first processing apparatus 101 adsorbs TiCl 4 on the surface of the wafer W and the second processing apparatus 102 supplies H 2 gas to the surface of the wafer W, for example, thermal energy and plasma are applied to the wafer W. The Ti film may be formed by applying at least one of the above energies. When plasma is used as energy, it is preferable to supply an argon (Ar) gas as a plasma gas in addition to the H2 gas into the chamber 5 and convert the gas into plasma.
[0039]
In addition, the present embodiment can be applied to other film types as long as the film types can be formed by CVD. Specifically, the present invention can be applied to a case where organic Al, organic TiN, organic Cu, or the like is used as the first raw material. For example, when TMA (trimethylaluminum (Al (CH3) 3)) and TEA (triethylaluminum (Al (C2H5) 3)) are used as the organic Al, the surface of the wafer W is obtained by using O2 or O3 as the second raw material. A high quality Al2O3 film can be formed. Here, when the gas of the first raw material is adsorbed on the wafer W (step S2), the surface temperature of the wafer W is a temperature at which the first raw material (TMA, TEA) is liquefied, for example, -30 ° C to 30 ° C. The heating temperature of the wafer W in step S5 is 100 ° C. to 120 ° C., and the heating temperature of the wafer W in step S6 is 400 ° C.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in performing the film forming process on the surface of the object, the exhaust in the processing container is stopped, and the first material is adsorbed on the surface of the object in a liquid or solid state. In addition, since the second raw material is caused to react with the adsorbed first raw material, a film having high step coverage can be formed at a low temperature. Further, high throughput can be obtained while suppressing the consumption of the processing gas.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an overall configuration of a film forming apparatus used for performing a film forming method according to the present invention.
FIG. 2 is a vertical sectional view showing a first processing apparatus incorporated in the film forming apparatus.
FIG. 3 is a vertical sectional view showing a second processing apparatus incorporated in the film forming apparatus.
FIG. 4 is a flowchart showing a process of forming a TiN film on a wafer W by the film forming method.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a state near the surface of a wafer W during the film formation.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a state near the surface of a wafer W during the film formation.
FIG. 7 is a schematic vertical sectional view showing a film forming apparatus conventionally used.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a problem in film formation by thermal CVD.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the timing of gas supply / disconnection in ALD in a time series.
[Explanation of symbols]
W semiconductor wafer
2 chamber (processing vessel)
23 gas shower head
21 Evacuation means
3 Mounting table
32 cooling means
41 TiCl4 gas supply source
42 NH3 gas supply source
5 chambers
51 Mounting table
6 heating means
63 Temperature control unit
7 gas shower head
71 NH3 gas supply source

Claims

成膜成分を含む第１の原料と、第２の原料とを反応させて被処理体の表面に薄膜を形成する方法において、
処理容器内に被処理体を搬入する工程と、
前記被処理体の表面の温度を前記処理容器の内壁面の温度よりも低くかつ第１の原料が液体または固体になる温度以下の温度に設定する工程と、
次いで第１の原料をガス状態で前記処理容器内に供給して被処理体の表面に吸着させる工程と、
第２の原料をガス状態で被処理体の表面に供給し、被処理体に吸着している第１の原料と反応させて生成物を生成する工程と、
その後、被処理体の表面にエネルギーを与えて前記生成物中の不純物を除去する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。In a method for forming a thin film on a surface of an object to be processed by reacting a first raw material containing a film forming component with a second raw material,
A step of loading the object to be processed into the processing container;
Setting the temperature of the surface of the object to be processed to a temperature lower than the temperature of the inner wall surface of the processing container and equal to or lower than the temperature at which the first raw material becomes liquid or solid;
Next, a step of supplying the first raw material in a gaseous state into the processing container and adsorbing the first raw material on the surface of the processing object,
Supplying the second raw material in a gaseous state to the surface of the processing target, and reacting with the first raw material adsorbed on the processing target to generate a product;
And thereafter applying energy to the surface of the object to remove impurities in the product.

前記生成物中の不純物を除去する工程は、第２の原料をガス状態で被処理体に供給する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の成膜方法。2. The film forming method according to claim 1, wherein the step of removing impurities in the product includes a step of supplying a second raw material in a gaseous state to an object to be processed.

前記生成物中の不純物を除去する工程は、被処理体の表面に第１のエネルギーを与える工程と、その後被処理体の表面に前記第１のエネルギーよりも大きい第２のエネルギーを与える工程と、を含むことを特徴とする請求項１記載の成膜方法。The step of removing impurities in the product includes the step of applying a first energy to the surface of the object to be processed, and the step of subsequently applying a second energy larger than the first energy to the surface of the object to be processed. The film forming method according to claim 1, comprising:

被処理体に第２のエネルギーを与える工程は、第２の原料をガス状態で被処理体に供給する工程を含むことを特徴とする請求項３記載の成膜方法。4. The film forming method according to claim 3, wherein the step of applying the second energy to the object to be processed includes a step of supplying the second material in a gaseous state to the object to be processed.

第１の原料である四塩化チタンと第２の原料であるアンモニアとを用いて被処理体の表面にチタンナイトライド膜の成膜を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の成膜方法。5. The method according to claim 1, wherein a titanium nitride film is formed on the surface of the object using titanium tetrachloride as a first raw material and ammonia as a second raw material. The film forming method described in the above.

成膜成分を含む第１の原料と、第２の原料とを反応させて被処理体の表面に薄膜を形成する方法において、
処理容器内に被処理体を搬入する工程と、
前記被処理体の表面の温度を前記処理容器の内壁面の温度よりも低くかつ第１の原料が液体または固体になる温度以下の温度に設定する工程と、
次いで第１の原料をガス状態で前記処理容器内に供給して被処理体の表面に吸着させる工程と、
被処理体の表面にエネルギーを与え、そのエネルギーを大きくしながら第２の原料をガス状態で被処理体の表面に供給し、被処理体に吸着している第１の原料と第２の原料とを反応させて薄膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。In a method for forming a thin film on a surface of an object to be processed by reacting a first raw material containing a film forming component with a second raw material,
A step of loading the object to be processed into the processing container;
Setting the temperature of the surface of the object to be processed to a temperature lower than the temperature of the inner wall surface of the processing container and equal to or lower than the temperature at which the first raw material becomes liquid or solid;
Next, a step of supplying the first raw material in a gaseous state into the processing container and adsorbing the first raw material on the surface of the processing object,
Energy is given to the surface of the object, and the second material is supplied to the surface of the object in a gaseous state while increasing the energy, and the first material and the second material adsorbed on the object are treated. And forming a thin film by reacting the same.

第１の原料であるＴＥＯＳと第２の原料である酸素とを用いて被処理体の表面にシリコン酸化膜の成膜を行うことを特徴とする請求項６記載の成膜方法。7. The film forming method according to claim 6, wherein the silicon oxide film is formed on the surface of the object using TEOS as the first material and oxygen as the second material.

第１の原料であるＰＥＴと第２の原料である酸素とを用いて被処理体の表面に酸化タンタル膜の成膜を行うことを特徴とする請求項６記載の成膜方法。7. The film forming method according to claim 6, wherein the tantalum oxide film is formed on the surface of the object using PET as the first raw material and oxygen as the second raw material.

第２の原料である酸素は第１の原料中に含まれていることを特徴とする請求項８記載の成膜方法。9. The film forming method according to claim 8, wherein oxygen as the second raw material is contained in the first raw material.

被処理体の表面に与えられるエネルギーは、熱エネルギー及びプラズマのエネルギーの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の成膜方法。10. The film forming method according to claim 1, wherein the energy applied to the surface of the object is at least one of thermal energy and plasma energy.

第１の原料を被処理体の表面に吸着させる工程は、処理容器内の排気を停止すると共に当該処理容器内を減圧雰囲気とした状態で行われることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の成膜方法。11. The method according to claim 1, wherein the step of adsorbing the first raw material on the surface of the object to be processed is performed in a state where the evacuation of the inside of the processing vessel is stopped and the inside of the processing vessel is kept in a reduced pressure atmosphere. A film forming method according to any one of the above.

内壁面の温度調節が可能な処理容器と、この処理容器内に設けられ、被処理体を載置すると共に当該被処理体の温度調節が可能な載置台と、成膜成分を含む第１の原料をガス状態で前記処理容器内に供給する第１の原料供給部と、第１の原料と反応して生成物を生成する第２の原料をガス状態で処理容器内に供給する第２の原料供給部と、前記被処理体の表面の温度を前記処理容器の内壁面の温度よりも低くかつ第１の原料が液体または固体になる温度以下の温度に設定する手段と、を備え、第１の原料をガス状態で処理容器内に供給して被処理体の表面に吸着させ、次いで第２の原料を被処理体に吸着している第１の原料と反応させて生成物を生成するための第１の処理装置と、
前記第１の処理装置の処理容器に気密に接続され、前記第１の処理装置で処理された被処理体が搬入される処理容器と、被処理体の表面にエネルギーを与えることにより前記生成物中の不純物を除去して所望の薄膜を得るためのエネルギー供給手段と、を備えた第２の処理装置と、
前記第１の処理装置で処理された被処理体を第２の処理装置に搬入するための搬送手段と、を含むことを特徴とする成膜装置。A processing container capable of controlling the temperature of the inner wall surface, a mounting table provided in the processing container, on which the object to be processed is mounted and capable of adjusting the temperature of the object to be processed; A first raw material supply unit for supplying a raw material in a gaseous state into the processing container; and a second raw material supply unit for supplying a second raw material for producing a product by reacting with the first raw material in a gaseous state. A raw material supply unit, and a unit configured to set a temperature of a surface of the object to be processed to a temperature lower than a temperature of an inner wall surface of the processing container and a temperature equal to or lower than a temperature at which the first raw material becomes a liquid or a solid; The first raw material is supplied in a gaseous state into the processing container to be adsorbed on the surface of the processing target, and then the second raw material is reacted with the first raw material adsorbed on the processing target to generate a product. A first processing device for
A processing container, which is air-tightly connected to a processing container of the first processing device and into which a processing target processed by the first processing device is loaded, and the product by applying energy to a surface of the processing target. A second processing apparatus comprising: an energy supply means for removing impurities therein to obtain a desired thin film;
A film forming apparatus, comprising: a conveying unit for carrying the object to be processed processed by the first processing apparatus into a second processing apparatus.

内壁面の温度調節が可能な処理容器と、この処理容器内に設けられ、被処理体を載置すると共に当該被処理体の温度調節が可能な載置台と、成膜成分を含む第１の原料をガス状態で前記処理容器内に供給する第１の原料供給部と、前記被処理体の表面の温度を前記処理容器の内壁面の温度よりも低くかつ第１の原料が液体または固体になる温度以下の温度に設定する手段と、を備え、第１の原料をガス状態で処理容器内に供給して被処理体の表面に吸着させるための第１の処理装置と、
前記第１の処理装置の処理容器に気密に接続され、前記第１の処理装置で処理された被処理体が搬入される処理容器と、第１の原料と反応して生成物を生成する第２の原料をガス状態で被処理体の表面に供給する第２の原料供給部と、被処理体の表面にエネルギーを与えるためのエネルギー供給手段と、を備え、被処理体の表面にエネルギーを与え、そのエネルギーを大きくしながら第２の原料をガス状態で被処理体の表面に供給し、被処理体に吸着している第１の原料と第２の原料とを反応させて薄膜を形成する第２の処理装置と、
前記第１の処理装置で処理された被処理体を第２の処理装置に搬入するための搬送手段と、を含むことを特徴とする成膜装置。A processing container capable of controlling the temperature of the inner wall surface, a mounting table provided in the processing container, on which the object to be processed is mounted and capable of adjusting the temperature of the object to be processed; A first raw material supply unit for supplying a raw material into the processing container in a gaseous state, wherein a temperature of a surface of the object to be processed is lower than a temperature of an inner wall surface of the processing container and the first raw material is a liquid or a solid. Means for setting the temperature to a temperature equal to or lower than, a first processing apparatus for supplying the first raw material in a gas state into the processing container and adsorbing the first raw material on the surface of the processing object,
A processing vessel, which is air-tightly connected to the processing vessel of the first processing apparatus, and into which the object to be processed processed by the first processing apparatus is carried in; A second raw material supply unit that supplies the second raw material in a gaseous state to the surface of the processing target; and an energy supply unit that supplies energy to the surface of the processing target, and supplies energy to the surface of the processing target. The second raw material is supplied in a gaseous state to the surface of the object to be processed while increasing the energy thereof, and the first raw material and the second raw material adsorbed on the object are reacted to form a thin film. A second processing device,
A film forming apparatus, comprising: a conveying unit for carrying the object to be processed processed by the first processing apparatus into a second processing apparatus.

エネルギー供給手段は、被処理体を加熱するための手段及び処理容器内にてプラズマを発生させるための手段の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１３または１４の成膜装置。15. The film forming apparatus according to claim 13, wherein the energy supply unit is at least one of a unit for heating the object to be processed and a unit for generating plasma in the processing container.