Cu膜的成膜方法及存储介质技术

在处理容器内收纳基板，以气相状态将含1价脒基铜的成膜原料和含羧酸的还原剂导入至处理容器内，使它们在基板上反应，使Cu膜沉积在基板上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用CVD在半导体基板等基板上成膜Cu膜的Cu膜的成膜方法及存储介质。
技术介绍
近期，与半导体设备的高速化、导线图案的微细化等相对应，导电性高于Al且电迁移耐性等也良好的Cu作为配线、镀Cu的晶种层、接触插塞(contact plug)的材料备受关注。作为该Cu的成膜方法，多使用以溅射为代表的物理蒸镀(PVD)法，但随着半导体设备的微细化，阶跃式覆盖率较差的缺点变得明显。因而，作为Cu膜的成膜方法，开始使用化学气相沉积(CVD)法，所述化学气相沉积(CVD)法通过含Cu的原料气体的热分解反应、该原料气体的利用还原性气体的还原反应而在基板上成膜Cu。利用这种CVD法成膜的Cu膜(CVD-Cu膜)由于阶跃式覆盖率(step coverage)高、在细长且深的图案内的成膜性优异，因而与微细图案的追随性好，适于形成配线、镀Cu的晶种层、接触插塞。对于利用CVD法的Cu膜而言，发表了作为成膜原料(precursor)使用1价的脒基铜、作为还原剂使用H2、NH3的学术论文(例如J. Electrochem. Soc. 153 (11) C787 (2006))。但是，在使用了这种脒基铜和吐或NH3的CVD中，实际上在浓度非常低的水分环境下难以引起反应，成膜需要300°C以上的高温，另外，成膜速率也低。因而，在成膜中会发生 Cu膜表面迁移的减少、Cu凝集沉积为岛状，其结果，难以获得平滑的Cu膜。另外，由于成膜速率低，因而作为半导体工艺是不现实的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供使用1价脒基铜作为成膜原料、可以在低温下且以实用的成膜速率成膜表面性状良好的CVD-Cu膜的Cu膜的成膜方法。本专利技术的其他目的在于还提供存储有用于执行这种成膜方法的程序的存储介质。本专利技术人等为了达成上述目的进行了研究，结果发现，使用1价脒基铜作为成膜原料时，通过使用羧酸作为还原剂，能够在低温下且以可适用于半导体工艺的成膜速度对 Cu膜进行成膜，表面性状也变得良好，从而完成了本专利技术。S卩，本专利技术提供Cu膜的成膜方法，其包含以下工序在处理容器内收纳基板的工序；以气相状态将含有1价脒基铜的成膜原料和含有羧酸的还原剂导入到所述处理容器内的工序；使所述成膜原料与所述还原剂在基板上反应、在基板上沉积Cu膜的工序。另外，本专利技术提供使计算机控制所述成膜装置的存储介质，所述存储介质为在计算机上运行、存储有用于控制成膜装置的程序的存储介质，所述程序在执行时，进行包含以下工序的Cu膜的成膜方法在处理容器内收纳基板的工序；以气相状态将含有1价脒基铜的成膜原料和含有羧酸的还原剂导入到所述处理容器内的工序；使所述成膜原料与所述还原剂在基板上反应、在基板上沉积Cu膜的工序。 附图说明图1表示实施本专利技术的Cu膜的成膜方法的成膜装置的结构之一例的大致截面。图2为表示成膜顺序(seq uence)之一例的时序图。图3为表示成膜顺序的其他例子的时序图。图4为表示使用2和甲酸在1!35°C和150°C下对CVD-Cu膜进行成膜时的成膜时间与膜厚的关系的图。图5为表示使用2和甲酸进行了成膜的CVD-Cu膜的截面的扫描型显微镜(SEM)照片。具体实施例方式以下参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。<用于实施本专利技术的成膜方法的成膜装置的结构>图1为表示实施本专利技术的成膜方法的成膜装置的结构之一例的大致截面。该成膜装置100具有作为处理容器的气密地构成的近似圆筒状的腔室1，在其中， 用于水平地支撑作为被处理基板的半导体晶圆W的基座2以被设置于其中央下部的圆筒状支撑部件3支撑的状态进行配置。该基座2由AlN等的陶瓷构成。另外，在基座2中埋有加热器5，在该加热器5上连接有加热器电源6。另一方面，在基座2的上面附近设有热电偶7，热电偶7的信号被传送至加热器控制器8。而且，加热器控制器8根据热电偶7的信号向加热器电源6发送指令，控制加热器5的加热，以将晶圆W控制为规定温度。在腔室1的顶壁Ia上形成有圆形的孔lb，以从该孔Ib向腔室1内突出的方式嵌入有簇射头10。簇射头10是用于将由后述气体供给装置30供给的成膜用气体喷出至腔室 1内的部件，在其上部具有用于导入作为成膜原料气体的1价脒基铜、例如N，N' - 二仲丁基乙脒基Cu(I) (2)的第1导入路11、和用于将还原剂导入到腔室1内的第2导入路12。该第1导入路11和第2导入路12在簇射头10内分开设置，使成膜原料气体和还原剂在喷出后被混合。在簇射头10内部上下2层地设置空间13、14。第1导入路11连接于上侧空间13， 第1气体喷出路15由此空间13延伸至簇射头10的底面。第2导入路12连接于下侧空间 14，第2气体喷出路16由此空间14延伸至簇射头10的底面。S卩，簇射头10成为作为成膜原料的1价脒基铜气体和作为还原剂的羧酸各自独立地从喷出路15和16喷出的结构。在腔室1的底壁上设有向下方突出的排气室21。在排气室21的侧面连接有排气管22，在该排气管22上连接有具有真空泵、压力控制阀等的排气装置23。而且，通过使该排气装置23工作，可以将腔室1内减压至规定的真空度。在腔室1的侧壁上设置有用于在与晶圆搬送室(未图示)之间进行晶圆W的搬入搬出的搬入出口 M和开关该搬入出口 M的闸门G。另外，在腔室1的壁部上设有加热器沈，在成膜处理时可控制腔室1的内壁的温度。气体供给装置30具有以1价脒基铜、例如N，N' -二仲丁基乙脒基Cu(I) (2)为成膜原料进行储存的成膜原料罐31。作为1价脒基铜，还可使用 N，N' -二叔丁基乙脒基 CU(I)(2)、N，N' -二异丙基乙脒基 Cu(I) (2)。由于1价脒基铜通常在常温下为固体，因而在成膜原料罐31的周围设置加热器 32，由加热器32对1价脒基铜进行加热，使1价脒基铜液化。另外，从成膜原料罐31的底部插入供给作为载气的例如Ar气的载气配管33。在载气配管33上设置有质量流量控制器 34和隔着质量流量控制器34设置的两个阀35。另外，在成膜原料罐31中从上方插入有成膜原料供给配管36，成膜原料供给配管36的另一端连接于第1导入路11。进而，被加热器 32加热而成为液体的1价脒基铜被由载气配管33供给的载气吹泡，变成气体状经由成膜原料配管36和第1导入路11被供至簇射头10。在成膜原料供给配管36的周围设置加热器 37，以使气体状的成膜原料不发生液化。另外，在成膜原料供给配管36上设置流量调整阀 38、其邻近下游侧的开关阀39、第1导入路11附近的开关阀40。在簇射头10的第2导入路12上连接有用于供给作为还原剂的羧酸气体的还原剂供给配管44。在该还原剂供给配管44上连接有用于供给作为还原剂的羧酸的羧酸供给源 46。另外，在该还原剂供给配管44的第2导入路12附近装有阀45。而且，在该还原剂供给配管44上设置有质量流量控制器47和隔着质量流量控制器47设置的两个阀48。在还原剂供给配管44的靠质量流量控制器47的上游侧，分支有载气供给配管44a，在该载气配管 44a上连接有载气供给源41。进而，从羧酸供给源46经由还原剂供给配管44和簇射头10 将作为用于还原1价脒基铜的还原剂的羧酸气体供至腔室1内。另外，从载气供给源41经由载气供给配管44a、还原气体供给配管44和本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种Ｃｕ膜的成膜方法，其包含以下工序：在处理容器内收纳基板的工序；以气相状态将含１价脒基铜的成膜原料和含羧酸的还原剂导入至所述处理容器内的工序；使所述成膜原料与所述还原剂在基板上反应而使Ｃｕ膜沉积在基板上的工序。

【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：小岛康彦，桧皮贤治，
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