成膜方法和成膜装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种成膜方法和成膜装置，该成膜方法的特征在于，包括：将基板载置在密封状态的处理容器内的基板载置工序；向上述处理容器内供给水蒸气，并向上述处理容器内供给由铜的有机化合物组成的原料气体，在上述基板上形成铜的紧贴层的第一成膜工序；将上述处理容器内的水蒸气和原料气体排出的排出工序；以及向上述处理容器内仅再次供给上述原料气体，在上述紧贴层之上进一步形成铜膜的第二成膜工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及以铜的有机化合物为原料在半导体晶片等基板上形成 铜膜的技术。
技术介绍
由于存在提高半导体装置的性能的要求，近年来，正在实施使用 铜配线代替铝配线的配线技术。在制造这种半导体装置的工序中，在 半导体晶片(以下称为晶片)的表面上形成铜膜的技术很重要。作为 在晶片上形成铜膜的技术之一，已知有以铜的有机化合物为原料的化学气相沉积法(以下称为CVD)。在利用CVD在晶片上形成铜膜的情况下，例如将作为原料气体的 三甲基乙烯基甲硅烷基 六氟乙酰丙酮酸(trimethylvinylsilyl hexafluoroacetylacetonate)铜(以下记作Cu (hfac) TMVS)供给至真 空状态的处理容器中，在已被加热的晶片上使该物质热分解，从而在 晶片的表面上形成铜膜。然而，因为铜原子具有向晶片内扩散的性质，所以很少在晶片上 直接形成铜膜，多在预先形成于基板上的称为阻挡金属的扩散防止膜 (基底膜)之上进行成膜。该基底膜使用钛、钽、或它们的氮化物等。可是，众所周知，基 底膜的阻挡金属与来自于铜的有机化合物的有机物反应，会在铜膜与 隔离金属的界面残留有机杂质。在之间形成有有机杂质层的基底膜和铜膜的紧贴性很差。因此会 导致，上层侧的铜配线与下层侧的铜配线之间的电阻值变大，电特性 恶化，此外，在加工晶片时发生铜膜剥离，生产效率降低。此外，与 基底层相比，有机杂质层的浸润性较差。因此，还具有下述问题易 引起铜的凝结，将铜埋入深宽比高的沟槽的埋入性变差，从而不良地 形成铜配线。6在这些问题中，对于因有机杂质层的形成所引起的铜膜与基底膜的紧贴性变坏的问题，在日本特开2002 — 60942号公报(特别是参照 段落0037 003S以及段落0057)中，介绍有利用水蒸气的技术。利用 该专利文献记载的技术，预先向收纳有晶片的处理容器内供给水蒸气， 例如同时供给Cu (hfac) TMVS和水蒸气0.5秒，之后，仅停止水蒸 气的供给，由此，能够抑制有机杂质层的生成，得到与基底层的紧贴 性提高的铜膜。然而，众所周知，在以Cu (hfac) TMVS为原料的CVD中，水蒸气的存在虽然能够抑制有机杂质层的形成，但是却具有导致铜膜呈针 状地异常生长的缺点。关于这方面，在上述专利文献的技术中，即便 停止供给这些气体，因为在处理容器内依然会滞留有水蒸气，所以难 以立刻停止铜膜的异常生长。在这种情况下，因为在基底膜与铜膜之 间形成间隙，所以难以提高紧贴性
技术实现思路
本专利技术是着眼于上述问题，为了有效解决该问题而完成的。本发 明的目的在于提供一种能够抑制有机杂质层的形成以及铜膜的异常生 长，得到与基底膜的紧贴性良好的铜膜的成膜方法和成膜装置。本专利技术是一种成膜方法，其特征在于，包括将基板载置在密封 的处理容器内的基板载置工序；向上述处理容器内供给水蒸气，并向上述处理容器内供给由铜的有机化合物组成的原料气体，在上述基板卜.形成铜的紧贴层的第--成膜工序；将上述处理容器内的水蒸气和原 料气体排出的排出工序；以及向上述处理容器内仅再次供给上述原料 气体，在上述紧贴层之上进一步形成铜膜的第二成膜工序。根据本专利技术，因为在水蒸汽存在的状态下形成紧贴层，所以，即 便形成紧贴层的基底膜为钛等氧化倾向大的金属，也能够抑制有机杂 质层的形成。结果，能够提高基底膜和紧贴层的紧贴性。另一方面， 在形成紧贴层之后，暂且先对处理容器内进行排气，然后再次供给原 料气体来形成铜膜，因此还能够抑制因水蒸气的存在而导致的铜膜的 异常生长。此外，本专利技术是一种成膜方法，其特征在于，包括将基板载置在密封的处理容器内的基板载置工序；向上述处理容器内供给水蒸气， 并向上述处理容器内供给由铜的有机化合物组成的原料气体，在上述 基板上形成铜的紧贴层的第一成膜工序；将上述处理容器内的水蒸气 和原料气体排出的排出工序；和向上述处理容器内再次供给上述原料 气体和上述水蒸气，在上述紧贴层之上进一步形成铜膜的第二成膜工 序，其中，在上述第二成膜工序中供给的水蒸气的量比在上述第一成 膜工序中供给的水蒸气的量少。根据本专利技术，因为在存在水蒸气的状态下形成紧贴层，所以，即 使形成紧贴层的基底膜为钛等氧化倾向大的金属，也能够抑制有机杂 质层的形成。结果，能够提高基底膜和紧贴层的紧贴性。另一方面， 在形成紧贴层之后，暂时先对处理容器内进行排气，然后再次供给原 料气体和少量的水蒸气来形成铜膜，因此还能够抑制因水蒸气的存在 而导致的铜膜的异常生长。上述第一成膜工序中的气体导入顺序为，例如上述原料气体的供 给延迟于开始上述水蒸气的供给之后开始。在此情况下，例如，在上 述第一成膜工序中，上述原料气体的供给也可以在上述水蒸气的供给 被停止之后开始。或者，在上述第一成膜工序中，上述水蒸气的供给例如与上述原 料气体的供给同时进行。此外，优选上述基板被加热至10(TC 15(TC的范围内的温度。 此外，优选在上述基板上预先形成有由选自钛和钽的金属构成的 基底膜，或者由上述金属与氮、碳或氧中任一种或者两种元素的化合 物构成的基底膜，或者由钌或其氧化物构成的基底膜，在该基底膜之 上形成铜膜。或者，本专利技术是一种成膜装置，其特征在于，包括在内部设置 有用于载置基板的载置台的密封的处理容器；向上述处理容器内供给 水蒸气的水蒸气供给单元；向上述处理容器内供给由铜的有机化合物 组成的原料气体的原料气体供给单元；对上述处理容器内进行排气的 排气单元；将上述基板的温度保持为10(TC 15(TC的范围内的温度的 基板温度调节单元；和控制部，其对上述各单元进行控制，使得执行 下述步骤向上述处理容器内供给水蒸气，并向上述处理容器内供给由铜的有机化合物组成的原料气体，在上述基板上形成铜的紧贴层的 步骤；将上述处理容器内的水蒸气和原料气体排出的步骤；向上述处 理容器内仅再次供给上述原料气体，在上述紧贴层上进一步形成铜膜 的步骤。或者，本专利技术是一种成膜装置，其特征在于，包括在内部设置 有用于载置基板的载置台的密封的处理容器；向上述处理容器内供给 水蒸气的水蒸气供给单元；向上述处理容器内供给由铜的有机化合物 组成的原料气体的原料气体供给单元；对上述处理容器内进行排气的 排气单元；将上述基板的温度保持在10(TC 15(TC的范围内的温度的 基板温度调节单元；和控制部，其对上述各单元进行控制，使得执行 下述歩骤向上述处理容器内供给水蒸气，并向上述处理容器内供给 由铜的有机化合物组成的原料气体，在上述基板上形成铜的紧贴层的 步骤；将上述处理容器内的水蒸气和原料气体排出的步骤；以及向上 述处理容器内供给上述原料气体和比上述紧贴层形成步骤中供给的量 少的水蒸气，在上述紧贴层之上进一步形成铜膜的步骤。或者，本专利技术是一种计算机能够读取的存储介质，其存储有控制 程序，该计算机能够读取的存储介质的特征在于该控制程序为控制 成膜装置的控制程序，该成膜装置包括在内部设置有用于载置基板 的载置台的密封的处理容器；向上述处理容器内供给水蒸气的水蒸气 供给单元；向上述处理容器内供给由铜的有机化合物组成的原料气体 的原料气体供给单元；对上述处理容器内进行排气的排气单元；和将 上述基板的温度保持为10(TC 15(TC的范围内的温度的基板温度调节 单元，该控制程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成膜方法，其特征在于，包括：　将基板载置在密封的处理容器内的基板载置工序；　向所述处理容器内供给水蒸气，并向所述处理容器内供给由铜的有机化合物组成的原料气体，在所述基板上形成铜的紧贴层的第一成膜工序；　将所述处理容器内 的水蒸气和原料气体排出的排出工序；和　向所述处理容器内仅再次供给所述原料气体，在所述紧贴层之上进一步形成铜膜的第二成膜工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：波多野达夫，池田太郎，小岛康彦，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]