成膜装置制造方法及图纸

使用包括有机金属化合物的原料气体形成薄膜的成膜装置具备：内部能够真空排气的处理容器（22）；载置被处理体（W），并且设置有对被处理体（W）进行加热的加热器（34）的载置台（28）；在载置台（28）的上方与载置台（28）相对设置，向着载置台（28）上的被处理体（W）外周端更外侧的区域导入原料气体的气体导入机构（80）；包围载置台（28）的上方的处理空间（S），划分处理空间的内外，并且以其下端部接近载置台（28）的方式设置，在下端部与载置台（28）的周边部之间形成气体出口（92）的内部划分壁（90）；在内部划分壁（90）的下端部，向着载置台（28）的半径方向的内方延伸设置，在与载置台（28）的周边部之间形成与气体出口（92）连通的孔口部（98）的孔口形成部件（96）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用原料气体在半导体晶片等被处理体上形成薄膜的成膜装置。
技术介绍
近年来，在半导体集成电路装置中，伴随着微细化，层间绝缘膜中形成的Cu孔塞的直径从65nm縮小到45nm，可以预测在不远的将来孔塞直径还会进一步缩小到32nm或22nm。伴随着这样的半导体集成电路装置的微细化，在微细的通孔或配线槽中，通过现有的PVD法进行阻挡金属膜或Cu种层的成膜，从阶梯覆盖的观点出发很困难。因此，利用能够实现优异的阶梯覆盖的MOCVD法或ALD法进行的成膜技术备受瞩目。此外，近来经常使用的由低介电常数材料构成的层间绝缘膜(Low-k膜)会由于热而受到损害，因此，研究在不对Low-k膜造成损害的低温下进行利用MOCVD法或ALD法的成膜。但是，MOCVD法或ALD法，通常使用金属原子与有机基团接合的有机金属化合物作为原料，因而形成的膜中容易残留杂质，因此，即使是以看起来良好的阶梯覆盖形成的膜，其膜质也不稳定。例如，在通过MOCVD法在Ta阻挡金属膜上形成Cu镀层的种层的情况下，形成的种层容易发生凝结，使Ta阻挡膜稳定、进行以ー样的膜厚覆盖的种层的成膜困难。将这种发生凝结的种层作为电极进行Cu层的电镀时，填充配线槽或者通孔的Cu层中包括潜在的缺陷，不仅电阻增加，还会引起电子迁移耐性和应カ迁移耐性的劣化等的问题。因此，最近提出了使用羰基金属原料、通过MOCVD法在层间绝缘膜上直接形成阻挡金属膜或种层的方法(例如，专利文献1、2)。羰基金属原料在比较低的温度下容易热分解能够形成金属膜，并且，作为羰基金属原料的配体的CO不会残留在形成的膜中而会直接排出到成膜反应体系之外，能够形成杂质极少、优质的阻挡金属膜或种层。通过该方法，可以使用例如W(CO)6作为阻抗金属膜形成W膜，或者使用例如Ru3(CO) 12作为Cu镀层的种层形成Ru膜。在这种情况下，由于羰基金属原料具有在比较低的温度下极易分解的性质，使用具有抑制分解的作用的CO气体作为载气。并且，由羰基金属原料构成的原料气体，从设置在处理容器的天井部的喷淋头供给，例如通过CVD在载置台上载置的被加热的半导体晶片上成膜。但是，使用喷淋头供给羰基金属原料气体进行成膜吋，具有如下特征作为被处理体的半导体晶片的中心部的膜厚増大，随着向晶片的周边部前进，膜厚变小。在此，作为能够避免这种问题的成膜装置，提案有在处理容器的天井部设置挡板以代替喷淋头，并且以包围处理容器内的处理空间的方式设置环状的内部划分壁，从挡板的周边部设置的气体放出ロ向着载置台上载置的半导体晶片的外周端更外侧的区域供给原料气体(专利文献3)。在该成膜装置中，从挡板的周边部设置的气体放出ロ向着下方供给到处理空间的原料气体，大部分向着下方流动，其一部分向着处理空间的中心方向扩散流动，由此，在作为被处理体的半导体晶片的表面形成薄膜。另ー方面，处理空间内的气体，从内部划分壁的下端与载置台之间形成的环状的气体出ロ向着下方排气。在先技术文献专利文献专利文献I :日本特开2002-60944号公报专利文献2 :日本特开2004-346401号公报专利文献3 :日本特开2009-239104号公报
技术实现思路
通过设置这样的挡板，能够抑制向作为被处理体的半导体晶片的中心部的原料气 体的供给，因此，能够避免中心部的膜厚増大，能够维持充分高的膜厚的面内均匀性，但是从挡板的周边部的气体放出ロ放出的气体的大部分从气体出口排出，有助于成膜的原料气体的量減少，因此，不能充分提高成膜速度。此外，Ru3(CO)12等有机金属化合物是昂贵的原料，因此希望回收再利用，但是如专利文献3所述的现有的装置，载置台设定为高温，因此原料气体在载置台周边部分解，堆积不需要的膜，原料的回收很困难。因此，本专利技术的目的在于提供一种能够同时获得良好的膜厚的面内均匀性和高的成膜速度的成膜装置。此外，本专利技术的目的还在于提供一种除此之外还能够有效回收原料的成膜装置。根据本专利技术的第一观点，提供ー种成膜装置，其为使用包括有机金属化合物的原料气体在被处理体的表面形成薄膜的成膜装置，所述成膜装置具备处理容器，内部收容被处理体，且内部能够真空排气；载置台，收容在所述处理容器内，载置被处理体，并且设置有对被处理体进行加热的加热器；气体导入机构，在所述载置台的上方与所述载置台相对设置，向着所述载置台上的所述被处理体的外周端更外侧的区域导入所述原料气体；内部划分壁，包围所述载置台的上方的处理空间，划分处理空间的内外，并且以其下端部接近所述载置台的方式设置，在所述下端部与所述载置台的周边部之间形成气体出口 ；和孔ロ形成部件，在所述内部划分壁的下端部向着所述载置台的半径方向的内方延伸设置，在与所述载置台的周边部之间形成与所述气体出口连通的孔ロ部。根据本专利技术的第二观点，提供ー种成膜装置，其为使用包括有机金属化合物的原料气体在被处理体的表面形成薄膜的成膜装置，所述成膜装置具备处理容器，内部收容被处理体，且内部能够真空排气；载置台，收容在所述处理容器内，载置被处理体，并且设置有对被处理体进行加热的加热器；气体导入机构，在所述载置台的上方与所述载置台相对设置，向着所述载置台上的所述被处理体的外周端更外侧的区域导入所述原料气体；内部划分壁，包围所述载置台的上方的处理空间，划分处理空间的内外，并且以其下端部接近所述载置台的方式设置，在所述下端部与所述载置台的周边部之间形成气体出口 ；和孔ロ形成部件，以在所述气体出口形成上侧的缝隙和下侧的缝隙的方式存在，并且以其内周端向着所述载置台的半径方向的内方延伸的方式设置，所述上侧的缝隙形成孔ロ部。根据本专利技术的第三观点，提供ー种成膜装置，其为使用包括有机金属化合物的原料气体在被处理体的表面形成薄膜的成膜装置，所述成膜装置具备处理容器，内部收容被处理体，且内部能够真空排气；载置台，收容在所述处理容器内，载置被处理体，并且设置有对被处理体进行加热的加热器；气体导入机构，在所述载置台的上方与所述载置台相对设置，向着所述载置台上的所述被处理体的外周端更外侧的区域导入所述原料气体；内部划分壁，包围所述载置台的上方的处理空间，划分处理空间的内外，并且以其下端部接近所述载置台的方式设置，在所述下端部与所述载置台的周边部之间形成气体出口 ；孔ロ形成部件，以在所述气体出口形成上侧的缝隙和下侧的缝隙的方式存在，并且以其内周端向着所述载置台的半径方向的内方延伸的方式设置，所述上侧的缝隙形成孔ロ部；向所述下侧的缝隙供给清洁气体的清洁气体供给机构；和以覆盖所述载置台的周边部的外侧部分的方式设置的覆盖部件，其中，所述内部划分壁、所述孔ロ形成部件和所述覆盖部件，維持在低于所述原料气体的分解温度、并且在固化温度或液化温度以上的温度范围，所述载置台的周边部维持在所述原料气体分解的温度。根据本专利技术的第四观点，提供一种成膜装置，其为使用包括有机金属化合物的原料气体在被处理体的表面形成薄膜的成膜装置，所述成膜装置具备处理容器，内部收容被处理体，且内部能够真空排气；载置台，收容在所述处理容器内，载置被处理体，并且设置 有对被处理体进行加热的加热器；气体导入机构，在所述载置台的上方与所述载置台相对设置，向着所述载置台上的所述被处理体的外周端更外侧的区域导入所述原料气体；内部划分壁，包围所述载置台的上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.16 JP 2010-059963;2010.09.30 JP 2010-220381.一种成膜装置，其为使用包括有机金属化合物的原料气体在被处理体的表面形成薄膜的成膜装置，所述成膜装置的特征在于，具备 处理容器，内部收容被处理体,且内部能够真空排气； 载置台，收容在所述处理容器内，载置被处理体，并且设置有对被处理体进行加热的加热器； 气体导入机构，在所述载置台的上方与所述载置台相对设置，向着所述载置台上的所述被处理体的外周端更外侧的区域导入所述原料气体； 内部划分壁，包围所述载置台的上方的处理空间，划分处理空间的内外，并且以其下端部接近所述载置台的方式设置，在所述下端部与所述载置台的周边部之间形成气体出口 ；和 孔ロ形成部件，在所述内部划分壁的下端部向着所述载置台的半径方向的内方延伸设置，在与所述载置台的周边部之间形成与所述气体出口连通的孔ロ部。2.如权利要求I所述的成膜装置，其特征在于，所述孔ロ形成部件的内周端与所述载置台上载置的所述被处理体的外周端的水平距离为O 10mm。3.如权利要求I所述的成膜装置，其特征在于，所述内部划分壁和所述孔ロ形成部件，維持在低于所述原料气体的分解温度、并且在固化温度或液化温度以上的温度范围。4.如权利要求I所述的成膜装置，其特征在于，所述气体导入机构具有 在所述处理容器内与所述载置台的上方相对配置的挡板；和 在所述挡板的周边部，在与所述载置台上载置的所述被处理体的外周端更外侧的区域相对应的位置上形成的气体放出ロ。5.如权利要求I所述的成膜装置，其特征在于，所述载置台的周边部维持在低于所述原料气体的分解温度、并且在固化温度或液化温度以上的温度范围。6.如权利要求I所述的成膜装置，其特征在于，所述有机金属化合物包括选自 Ru3 (CO) 12、W (CO) 6、Ni (CO) 4、Mo (CO) 6、Co2 (CO) 8、Rh4 (CO) 12、Re2 (CO) 10、Cr (CO) 6、Os3(CO)12' Ta(CO)5, TEMAT (四こ基甲基氨基钛)、TAIMATA、Cu(EDMDD)2、TaCl5、TMA (三甲基铝)、TBTDET (叔丁基酰亚胺-三-ニこ基氨基钽)、PET (五こ氧基钽)、TMS (四甲基硅烷)、TEH (四こ氧基铪)、Cp2Mn[ = Mn(C5H5)2]' (MeCp)2Mn[=Mn (CH3C5H4)2]、(EtCp) 2Mn [=Mn (C2H5C5H4) 2]、(i-PrCp) 2Mn [=Mn (C3H7C5H4) 2]、MeCpMn (CO) 3 [= (CH3C5H4)Mn (CO) 3]、(t-BuCp) 2Mn [=Mn (C4H9C5H4) 2]、CH3Mn (CO) 5、Mn (DPM) 3 [=Mn (C11H19O2) 3]、Mn (DMPD)(EtCp) [=Mn (C7H11C2H5C5H4) ]、Mn (acac) 2 [=Mn (C5H7O2) 2]、Mn (DPM) 2 [=Mn (C11H19O2) 2]、Mn (acac) 3 [=Mn (C5H7O2) 3]的材料。7.一种成膜装置，其为使用包括有机金属化合物的原料气体在被处理体的表面形成薄膜的成膜装置，所述成膜装置的特征在于，具备 处理容器，内部收容被处理体,且内部能够真空排气； 载置台，收容在所述处理容器内，载置被处理体，并且设置有对被处理体进行加热的加热器； 气体导入机构，在所述载置台的上方与所述载置台相对设置，向着所述载置台上的所述被处理体的外周端更外侧的区域导入所述原料气体； 内部划分壁，包围所述载置台的上方的处理空间，划分处理空间的内外，并且以其下端部接近所述载置台的方式设置，在所述下端部与所述载置台的周边部之间形成气体出口 ；和 孔ロ形成部件，以在所述气体出口形成上侧的缝隙和下侧的缝隙的方式存在，并且以其内周端向着所述载置台的半径方向的内方延伸的方式设置，所述上侧的缝隙形成孔ロ部。8.如权利要求7所述的成膜装置，其特征在于，所述孔ロ形成部件形成为环状，在所述内部划分壁的下端部，由沿着其周方向隔开规定间隔设置的多个支承臂支承。9.如权利要求7所述的成膜装置，其特征在干，还具备向所述下侧的缝隙供给清洁气体的清洁气体供给机构。10.如权利要求9所述的成膜装置，其特征在于，所述清洁气体是抑制所述原料气体的成膜反应的气体。11.如权利要求10所述的成膜装置，其特征在于，所述原料气体为羰基金属气体，所述清洁气体为CO气体。12.如权利要求7所述的成膜装置，其特征在于，所述孔ロ形成部件的内周端与所述载置台上载置的所述被处理体的外周端的水平距离为O 10mm。13.如权利要求7所述的成膜装置，其特征在于，所述内部划分壁和所述孔ロ形成部件，維持在低于所述原料气体的分解温度并且在固化温度或液化温度以上的温度范围。14.如权利要求7所述的成膜装置，其特征在于，所述气体导入机构具有 在所述处理容器内与所述载置台的上方相对配置的挡板；和 在所述挡板的周边部，在与所述载置台上载置的所述被处理体的外周端更外侧的区域相对应的位置上形成的气体放出ロ。15.如权利要求7所述的成膜装置，其特征在于，所述载置台的周边部维持在低于所述原料气体的分解温度并且在固化温度或液化温度以上的温度范围。16.如权利要求7所述的成膜装置，其特征在于，所述有机金属化合物包括选自 Ru3 (CO) 12、W (CO) 6、Ni (CO) 4、Mo (CO) 6、Co2 (CO) 8、Rh4 (CO) 12、Re2 (CO) 10、Cr (CO) 6、Os3(CO)12' Ta(CO)5, TEMAT (四こ基甲基氨基钛)、TAIMATA, Cu(EDMDD)2、TaCl5、TMA (三甲基铝)、TBTDET (叔丁基酰亚胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：原正道，山本薰，五味淳，多贺敏，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：