CN101978477B - 成膜方法及成膜装置 - Google Patents

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Abstract

一种成膜方法，其特征在于，使包含含羰基金属原料气体和含一氧化碳运载气体的处理气体，避开所述被处理基板表面而在比被处理基板的外周更靠直径方向上外侧的区域流动，从所述处理气体流使所述羰基金属向所述被处理基板表面扩散，在所述被处理基板表面进行金属膜的成膜。

Description

成膜方法及成膜装置
技术领域
本发明一般涉及半导体装置的制造，尤其涉及利用气相原料的分解的成膜方法及成膜装置。 
背景技术
如今的半导体集成电路装置中，伴随微型化，形成于层间绝缘膜中的铜(Cu)通孔塞(via plug)的直径也已由65nm缩小为45nm，因而可以预测，在不远的将来通孔塞直径将进一步缩小为32nm或22nm。 
随着这种半导体集成电路装置的微型化，在微小的导通孔或配线沟中，由于阶梯覆盖的观点，按照现有的PVD法很难完成金属阻隔膜或敷铜层的成膜，因而在研究利用了在对低介电常数材料(low-K材料)组成的层间绝缘膜不带来损坏的低温下能够实现优异的阶梯覆盖的MOCVD法或ALD法的成膜技术。 
但是，MOCVD法、ALD法一般使用金属原子与有机基团结合的有机金属原料，所以容易在形成的膜中残留杂质，因此即使是由一看就良好的阶梯覆盖形成的膜，其膜质也不稳定，例如在钽(Ta)金属阻隔膜上通过MOCVD法形成了敷铜层时，所形成的敷铜层容易发生凝集，很难进行使Ta阻隔膜稳定且以相同的膜厚进行覆盖的敷铜层的成膜。将产生这种凝集的敷层作为电极而进行Cu层的电镀时，填充配线沟或导通孔的Cu层中将包含潜在的缺陷，不仅引起电阻的增加，还引起电子迁移耐性、应力迁移耐性劣化等问题。 
因此，近年提出了通过使用了羰基金属原料的金属膜的MOCVD技术而将金属阻隔膜或敷铜层直接形成在层间绝缘膜上的方法。羰基金属原料能在较低温度下容易地发生热分解形成金属膜，同时羰基金属原料的配体的CO不会残留在形成的膜中，直接排放到成膜反应系之外，能够形成杂质极少的优质的金属阻隔膜、敷铜层。通过该方法能够作为金属阻隔膜使用例如W(CO)6来成膜W膜，或作为敷铜层能够使用例如Ru3(CO)12来形成钌(Ru)膜。 
另一方面，由于羰基金属原料具有在较低温度下也极其容易分解的性质，所以提出了一种在输送原料的路径(原料供给系统)中供给具有分解抑制作用的CO气体作为运载气体而抑制原料的分解的技术。 
例如在作为敷铜层形成Ru膜的技术中，作为运载气体用CO气体将Ru3(CO)12等Ru羰原料供给到原料供给系统统中，在输送过程中抑制Ru羰原料的分解。 
图1表示按照上述相关技术的成膜装置10的结构。 
参照图1，成膜装置10包括通过排气系统11进行排气且具备保持被处理基板W的基板保持台13的处理容器12，在上述处理容器12上进一步形成有取出和放入被处理基板W的闸阀12G。 
上述基板处理台13内装有未图示的加热器，通过介由驱动线13A对所述加热器进行驱动，将上述被处理基板W保持于所希望的处理温度。 
上述排气系统11具有串联涡轮分子泵11A和干式真空泵11B的结构，在上述涡轮分子泵11A中介由阀11b供给氮气。在上述处理容器12和涡轮分子泵11A之间设有可变传导阀11a，使上述处理容器12内的总压力维持不变。进一步，在图1的成膜装置10中，为了将上述处理容器12通过干式真空泵11B进行粗抽，设置有与上述涡轮分子泵11A构成分支的排气路径11C，在排气路径11C上设置有阀11c，在涡轮分子泵11A的下游侧设置有另一个阀11d。 
上述处理容器12中，从包含起泡器14A的原料供给系统14以气体形态介由气体导入线14B供给成膜原料。 
在图示的例子中，在上述起泡器14A中保持有作为Ru的羰化合物的Ru3(CO)12，从包含MFC(质量流量控制装置)14b的起泡气体线14a将CO气体作为运载气体进行供给，从而气化了的Ru3(CO)12原料气体介由上述气体导入线14B及喷头14S，与来自包含线MFC14c的线14d的CO运载气体一起，作为由上述原料气体和CO运载气体构 成的处理气体供给到上述处理容器12中。 
进一步，在图1的结构中，在上述原料供给系统14中设有包含阀14g、14h及MFC14e并供给Ar等惰性气体的线14f，向介由上述线14B供给到上述处理容器12的Ru3(CO)12原料气体添加惰性气体。 
进一步，上述成膜装置10设有对上述处理容器12、排气系统11、原料供给系统14进行控制的控制装置10A。 
并且，被处理基板W上的Ru膜的形成是通过上述Ru3(CO)12原料的分解反应Ru3(CO)12→3Ru+12CO而产生。 
在成膜系统(处理容器)中所存在的CO气体的分压低时该反应向右侧进行，所以随着CO气体排放到处理容器12之外，反应彻底进行，其结果形成的膜的阶梯覆盖变差。因此，将上述处理容器12内部设为高浓度的CO气体氛围，抑制上述分解反应过度进行(专利文献2)。 
本发明的发明人发现，在使用如图1所示的现有的喷头14S的成膜装置10中，如图2所示，被处理基板W上的Ru膜的堆积速度在基板面内变不均匀，更为具体地，有时发生在基板中央部堆积速度大，而在周边部堆积速度变小的面内堆积速度分布曲线的情况。与此同时发现，形成在上述被处理基板W表面上的Ru膜，也变成具有如图3所示在被处理基板W的中央部变厚，在周边部变薄的面内膜厚分布曲线，此时的面内膜厚偏差有时甚至达到15％。 
其中，上述图2、3的结果是针对如下所述的情况作出的。即，作为上述处理容器12使用内径为505mm的大致圆筒形的处理容器，在上述基板保持台13上将径直径为300mm的硅晶片作为被处理基板W进行保持，将上述喷头14S和被处理基板W的间隔设定为18mm，将作为原料气体的Ru3(CO)12气体以1～2sccm的流量，与流量为100sccm的CO运载气体一起进行供给，在190℃的基板温度下进行Ru膜的成膜。 
因此，要求一种能够抑制这种面内堆积速度分布曲线或面内膜厚分布曲线的技术。 
专利文献1：日本特开2002-60944号公报 
专利文献2：日本特开2004-346401号公报 
发明内容
一方面，本发明提供一种成膜方法，其特征在于，使包含含羰基金属原料气体和含一氧化碳运载气体的处理气体，避开所述被处理基板表面而在比被处理基板的外周在直径方向上更靠外侧的区域流动，使所述羰基金属从所述处理气体流向所述被处理基板表面扩散，在所述被处理基板表面进行金属膜的成膜。 
另一方面，本发明提供一种成膜装置，其特征在于，具备：保持被处理基板的基板保持台；和与所述基板保持台一起划分处理空间的处理容器；和在所述基板保持台的直径方向外侧对所述处理空间进行排气的排气口；以及处理气体供给部，其在所述处理容器上与所述基板保持台对峙设置，向所述处理空间供给包含原料气体和运载气体的处理气体；所述处理气体供给部，在从垂直方向看所述基板保持台时比所述基板保持台上的所述被处理基板在直径方向上更靠外侧的部分上，形成有使所述处理气体以在所述处理空间中避开所述被处理基板而向所述排气口流动的方式进行供给的处理气体导入部。 
还一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，存储了在被执行时使通用计算机控制成膜装置的软件，其特征在于，所述成膜装置具备：保持被处理基板的基板保持台；和与所述基板保持台一起划分处理空间的处理容器；和在所述基板保持台的直径方向外侧对所述处理空间进行排气的排气口；以及处理气体供给部，其在所述处理容器上与所述基板保持台对峙设置，向所述处理空间供给包含原料气体和运载气体的处理气体；所述处理气体供给部，在从垂直方向看所述基板保持台时比所述基板保持台上的所述被处理基板直径方向上更靠外侧的部分上，形成有使所述处理气体以在所述处理空间中避开所述被处理基板而向所述排气口流动的方式进行供给的处理气体导入部；所述处理气体供给部作为所述处理气体供给羰基金属原料，并且作为运载气体供给一氧化碳；所述通用计算机将所述基板保持台的温度控制在一氧化碳能够抑制所述羰基金属的分解的温度以下。 
按照本发明，通过使包含处理气体和运载气体的处理气体流，避开上述被处理基板表面而在比被处理基板的外周更靠直径方向上外侧的区域上流动，使上述处理气体的化学类从上述处理气体流向上述被处理基板表面扩散，从而在上述被处理基板表面进行成膜，由此能够抑制上述被处理基板表面的面内堆积速度的变动、抑制形成的膜的面内膜厚分布的变动。 
附图说明
图1为表示具有现有Ru膜成膜中使用的喷头的CVD装置的结构的图。 
图2为说明本发明的课题的图。 
图3为说明本发明的课题的图。 
图4为表示使用喷头的现有Ru膜成膜的概要的图。 
图5为表示图4的成膜中产生的处理气体的压力面内分布和流速面内分布的图。 
图6为表示图4的成膜中产生的面内原料分布和面内膜厚分布的图。 
图7为表示按照本发明的Ru膜的成膜的概要的图。 
图8为表示按照本发明的Ru膜的成膜的概要的图。 
图9为表示按照本发明的Ru膜的成膜的概要的图。 
图10为表示按照本发明的Ru膜的成膜的概要的图。 
图11A为表示按照本发明第一实施方式的成膜装置的图。 
图11B为表示按照本发明第一实施方式的成膜装置的图。 
图11C为表示按照本发明第一实施方式的成膜装置的图。 
图12A为表示按照第一实施方式对Ru膜进行成膜时的堆积速度的 面内均匀性的图。 
图12B为说明图12A的测定的图。 
图13为说明图11A～11C的成膜装置中挡板的尺寸效果的图。 
图14为说明由一氧化碳环境带来的Ru羰原料的分解抑制效果对温度的依存性的图。 
图15为表示在各种基板温度下堆积在被处理基板上的Ru膜的膜厚的面内不均匀性和基板温度的关系的图。 
图16为表示由原料容器的温度变化带来的Ru膜的成膜速度的变化的图。 
图17为表示由CO运载气体的流量变化带来的Ru膜的成膜速度的变化的图。 
图18为表示第一实施方式的一变形例的图。 
图19为表示第一实施方式的其他变形的图。 
图20为表示按照第二实施方式的成膜装置的结构的图。 
图21为表示使用图20的成膜装置的成膜工序的图(其1)。 
图22为表示使用图20的成膜装置的成膜工序的图(其2)。 
图23为表示使用图20的成膜装置的成膜工序的图(其3)。 
图24为表示使用图20的成膜装置的成膜工序的图(其4)。 
图25为表示使用图20的成膜装置的成膜工序的图(其5)。 
图26为表示使用图20的成膜装置的成膜工序的图(其6)。 
图27为表示使用图20的成膜装置的成膜工序的图(其7)。 
图28为表示使用图20的成膜装置的成膜工序的图(其8)。 
具体实施方式
本发明的发明人在构成本发明基础的研究中，通过流速模拟对使用图1所示的喷头的成膜装置10中发生如上述图2或图3所示的堆积速度及膜厚面内不均匀的原因进行探讨，获得了以下见解。 
图4表示，对在图1的成膜装置10中，作为喷头14S使用与被处理基板W对峙的面上同样地形成有气体吹出孔的通常的喷头，一边从设在基板保持台13的外周部上的排气口进行排气，一边通过上述喷头将前面说明的处理气体向被处理基板W的表面供给而堆积Ru膜时，在上述喷头14S和被处理基板W之间的处理空间中产生的处理气体流的流速分布进行模拟的结果。并且，在图4的模拟结果中，明亮的部分表示气体的浓度，因此表示压力高的部分。在图4中，图中各点的气体流速用极少的箭头进行了表示，但是用图4的绘图很难进行解像，所以在图5以座标图的形式表示了被处理基板W的表面上的处理气体的压力和流速的分布。 
参照图4可知，从上述喷头14S，通过在上述喷头14S中的、在与保持于上述基板保持台13上的被处理基板W面对的侧上同样地形成的气体吹出孔14s，向上述保持台13吹出气体时，吹出的气体将沿着上述被处理基板W的表面向外周部的排气口高速流动。此时，图中用虚线画圈表示的由上述线14B供给气体的喷头中心部附近，如图5所示气体压力稍高，并且原料气体向外周方向的流速在被处理基板中心部附近变小，因此如图6所示原料的浓度在被处理基板W的中心部附近变高，与此对应，在被处理基板W的中央部膜厚增加，由此可能产生如在上述图2中说明的膜厚分布。 
另一方面，通过图4、图5可知，在上述被处理基板W的表面形成沿直径方向朝向外周流动的气体流，其流速朝向被处理基板W的外周逐渐增加。并且，图4～6的模拟是针对如下情况进行的。即，作为被处理基板W使用直径为300mm的晶片，作为喷头14S使用直径为370mm且隔着13.8mm的间隔同样地形成的直径为6.5mm的气体吹出孔14s的喷头，进一步将上述喷头14S和被处理基板W的间隔设定为18mm，将气体以100sccm的流量供给到上述喷头的情况。 
基于这种见解，本发明的发明人构思了如下技术。即，如图7所示，替代上述喷头14S，使用比被处理基板W的外周更靠外侧的位置作为气体导入部具有气体吹出开口部24s的处理气体供给部件24S作为气体供给机构，使用向比上述被处理基板W的外周还外侧上供给气体，进一步通过比上述被处理基板W的外周还外侧上设置的排气口(未图示)来进行排气的结构，利用从上述外周部向被处理基板W的表面扩散的处理气体的化学类而在上述被处理基板W上进行Ru膜的成膜。 
在图7的结构中，向被处理基板W表面的气体的直接供给，被比上述处理气体供给部件24S的开口部24s内侧的挡部24B所阻拦，使从流动于上述被处理基板W外周部的气体扩散的化学类到达上述被处理基板W的表面。 
其结果，如在图8中概略地表示的那样，在被处理基板W的表面上产生浓度相同的原料分布，在上述被处理基板W的表面以相同的膜厚产生Ru膜的成膜。 
图9、图10分别将如下情况的基板面内膜厚分布及基板面内堆积速度分布，与上述图2、图3的结果一并表示。即，使用与上述图2、图3的实验相同的成膜装置，在相同的条件下，其中，对喷头14S的除位于比上述被处理基板W的外周还外侧的最外周3列气体吹出孔之外的气体吹出孔进行遮挡而进行Ru膜的成膜的情况的基板面内膜厚分布及基板面内堆积速度分布。 
参照图9可知，如此，通过一边向比被处理基板W的外周部还外侧供给处理气体一边进行成膜，使形成在被处理基板W上的Ru膜的膜厚偏差的标准偏差σ，从使用气体吹出孔同样地形成的喷头14S时的15％减少至3％，并且面内最大膜厚差Δ也从 
Figure BPA00001229976900081
减少至 
Figure BPA00001229976900082
同样，通过图10可知，堆积速度的面内分布也比使用喷头14S的情况得到大的改善。 
[第一实施方式] 
图11A表示本发明的第一实施方式的成膜装置40的结构。 
参照图11A，成膜装置40包括：外侧容器41，其通过未图示的排 气装置进行排气；以及内侧处理容器42，其形成在上述外侧容器41的内侧，外周部形成有排气口42A，并介由上述外侧容器41进行排气；并且，在上述内侧处理容器42的底部，设有保持被处理基板W的基板保持台43。上述基板保持台43担持被处理基板W和在其周部与其卡合的加套43A，上述加套43A与上述内侧处理容器42的外壁下端部卡合，上述内侧处理容器42划分封闭的处理空间42S。 
上述处理空间42S中通过处理气体供给线42来供给处理气体，上述处理气体供给线42D的上述内侧处理容器42上的开口部42d和上述基板保持台43上的被处理基板W之间，设有图11B、11C所示的挡板42B，供给的处理气体通过形成在上述挡板42B的外周部上的开口部42C流向上述排气口42A。其中，图11B表示上述挡板42B的俯视图，图11C表示图11B中的沿着线B-B′的剖视图。 
参照图11B、11C可知，上述挡板42B由法兰部42Ba和挡部42Bb构成，上述法兰部42Ba构成上述内侧处理容器42的一部分，上述挡部42Bb通过连接部42Bc被支承在上述法兰部42Ba上，上述挡部42Bb将上述法兰部42Ba保持在上述内侧处理容器42。上述法兰部42Ba上形成有用于固定到上述内侧处理容器42的螺孔42Bd。 
上述基板保持台43搭载有与上述挡板42B不同的挡板43B，从上述开口部42C通过排气口42A排放的处理气体，通过上述挡板43B中的开口部43b流向与图1的排气系统11相同的排气系统。 
因此，在上述被处理基板W的表面上，由于从通过了上述开口部42C的处理气体流扩散的Ru3(CO)12分子的前面说明的反应而发生分解，从而生成所希望的的Ru膜的成膜。 
因此，在之前的图1的成膜装置10中用图7的处理气体供给部件24S来替代了喷头14S的情况下，如图9、10的说明所示，虽然提高形成的Ru膜的膜厚及堆积速度的基板面内分布，但是根据图10可知堆积速度将大幅下降。 
因此，使用图11A～11C的成膜装置40，以不失去形成的Ru膜的膜厚分布及堆积速度的面内分布地提高堆积速度为目的，进行了对上述 挡板42B的直径D、挡板42B与被处理基板W间的距离G、开口部42A的高度C及形成在挡板43B上的开口部43b的宽度A进行各种改变的Ru膜的成膜实验。上述开口部42A及开口部43b作为插入于上述成膜装置40的排气系统的节流发挥作用。上述实验是通过上述处理气体供给线42D，与流量为100sccm的CO运载气体一起将Ru3(CO)12原料气体以1～2sccm的流量进行供给，在190℃的基板温度下进行了Ru膜的成膜。 
图12A总结表示上述实验的结果。图12A中，纵轴表示堆积速度，横轴表示被处理基板W的面内位置。其中，图12A中基板上的面内位置表示，在如图12B所示的作为被处理基板W使用的直径为300mm的硅晶片的线A-A′上的位置。 
参照图12A，“Ref”表示上述图10的实验，“I”为表示作为上述挡板42B使用直径D为200mm的盘状部件，并将上述距离G设定为67mm，将上述排气口42A的宽度C设定为19.5mm，进一步将上述开口部43b的宽度A设定为77mm的情况，“II”为表示将作为上述挡板42B使用直径D为300mm的盘状部件，并将上述距离G设定为67mm，将上述排气口42A的宽度C设定为19.5mm，进一步将上述开口部43b的宽度A设定为77mm的情况，“III”为表示作为上述挡板42B使用直径D为300mm的磁盘状部件，并将上述距离G设定为25mm，将上述排气口42A的宽度C设定为19.5mm，进一步将上述开口部43b的宽度A设定为77mm的情况，“IV”为表示作为上述挡板42B使用直径D为300mm的磁盘状部件，并将上述距离G设定为67mm，将上述排气口42A的宽度C设定为2mm，进一步将上述开口部43b的宽度A设定为77mm的情况，“VI”为表示作为上述挡板42B使用直径D为300mm的磁盘状部件，并将上述距离G设定为67mm，将上述排气口42A的宽度C设定为19.5mm，进一步将上述开口部43b的宽度A设定为2mm的情况。 
相对于在上述“Ref”的实验中平均堆积速度为 
Figure BPA00001229976900101
/分，其面内偏差的标准偏差σ为2.8％，在上述“I”实验中平均堆积速度为 
Figure BPA00001229976900102
/分，其面内变动的标准偏差σ为11.6％；在上述“II”实验中平均堆积速度为 /分，其面内偏差的标准偏差σ为5.0％；在上述“III”实验中平均堆积速度为 
Figure BPA00001229976900104
/分，其面内偏差的标准偏差σ为17.7％；在上述“IV” 实验中平均堆积速度为 
Figure BPA00001229976900111
/分，其面内偏差的标准偏差σ为5.5％；在上述“V”实验中平均堆积速度为 /分，其面内偏差的标准偏差σ为5.7；在上述“VI”实验中平均堆积速度为 
Figure BPA00001229976900113
/分，其面内偏差的标准偏差σ为5.4％。 
通过图12A可知，如图11A所示，通过在排气口42A及开口部43b处对从处理容器42的排气路径的传导(Conductance)进行节流而提高了成膜速度。并且此时，相比作为上述挡板42B使用直径D为200mm的情况，使用直径D与被处理基板W的直径相同的300mm的情况，能够提高成膜速度的面内分布。 
如此，由于确认到了与被处理基板W对峙配设的挡板42B的直径D对被处理基板W上的成膜的面内均匀性带来较大影响，所以本发明申请的发明人，对使上述图11A～11C的成膜装置40中的挡板42B的直径D进一步增加设为340mm时获得的Ru膜的膜厚，调查了其面内均匀性。图13表示该结果。在图13中，横轴与图12A同样表示沿着图12B的线A-A′的面内位置，与此相对，纵轴表示相对于被处理基板W的中央部(基板面内位置＝0mm)的膜厚进行了规格化的Ru膜的膜厚。 
参照图13可知，与挡板42B的直径D为200mm的情况(膜厚面内偏差的标准偏差为11.6％)相比，300mm的情况时面内均匀性优异(膜厚面内偏差的标准偏差为5.9％)，进一步，与300mm的情况相比，上述挡板42B的直径D为340mm的情况时的面内均匀性进一步优异(膜厚面内偏差的标准偏差为2.9％)。尤其使直径D从200mm变化为300mm时的面内均匀性的提高非常大，即以这种膜厚的面内偏差的标准偏差从11.6％至5.9％，所以可以得出在提高上述被处理基板W上的Ru膜的成膜的面内均匀性方面，使用被处理基板W的直径以上的直径的部件作为上述挡板42B是有效的。 
但是，就像前面所说明，本发明申请中，在利用使用了Ru等羰基金属原料的金属膜的CVD法而进行成膜时，通过作为运载气体使用CO而抑制原料输送中的分解。并且，进行阶梯覆盖等特性优异的成膜时重要的是：如本实施方式所示，通过从被处理基板W的周边部向中心部扩散羰基金属，而在使用了一边通过使用一氧化碳环境来对扩散途中的分解进行抑制一边进行输送的机构的基板处理装置中，在扩散期间维持 通过CO而抑制羰基金属分解的效果。 
图14为表示对于Ru3(CO)12原料的因CO气体添加而抑制分解作用的、基板温度的效果的图。图14中，纵轴表示Ru膜的成膜速度，横轴表示基板温度。并且，图中线I表示未添加CO时的从上述Ru3(CO) 12原料的Ru膜的成膜，另一方面，线II表示CO环境下的从上述Ru3(CO)12原料的Ru膜的成膜。 
参照图14可知，基板温度在200℃以下时，CO环境中的Ru3(CO) 12膜的成膜速度非常小，实质的分解被抑制，但是基板温度在超过200℃时，抑制效果逐渐降低，当超过230℃时几乎失去了有效性。伴随与此，在图11A～11C的成膜装置40中将被处理基板W的基板温度设定为235℃以上时，如图15所示成膜会在基板周边部优先产生，从而导致所希望的成膜的面内均匀性遭到破坏。 
基于此，在图11的成膜装置40中使用羰基金属原料来对金属膜进行成膜时，例如使用Ru3(CO)12原料来对Ru膜进行成膜时，优选的是在被处理基板W的基板温度为由于CO带来的羰基金属的分解抑制效果有效作用的温度，例如230℃以下的温度下实施成膜。并且，基板温度在200℃以下时由于CO带来的分解抑制效果充分作用，所以优选的是基板温度在200℃以下。尤其存在CO时，由于Ru3(CO)12原料的分解在100℃以上时开始进行，所以优选的是上述基板温度在100℃以上。 
此外，对于被处理基板W上的Ru膜的成膜速度，可通过使图1所示的原料供给系统14中的构成其一部分的原料瓶的温度上升而也能增加。 
图16为表示在图1的成膜装置10中用处理气体供给部24S来代替使用喷头14S的图7的结构的成膜装置中，使原料容器14A的温度变化时的堆积速度的面内均匀性的变化的图。 
在图16中，数据“I”为将原料容器的温度设定为75℃的情况，与前面的图10的结果对应。相对于此，在图16中，从数据“II”为在图7的结构中，将与图11的挡板43B相同的挡板形成在基板保持台13周围的 情况，其他条件与数据“I”相同，但是，在对排气路径的传导进行节流的结果，平均堆积速度提高到了 
Figure BPA00001229976900131
/分。在数据“II”中，对于形成的Ru膜，其堆积速度的面内偏差被抑制成以标准偏差为2％，确保了优异的基板面内均匀性。 
进一步在图16中，数据“III”表示将图1的结构作为基础将上述挡板追加到图7的结构的成膜装置中，将原料容器14A的保持温度设定为85℃时的堆积速度的面内分布。从图16可知，使上述原料容器14A的保持温度从75℃增加为85℃时，其他条件相同的状态下，平均堆积速度从 
Figure BPA00001229976900132
/分增加到 
Figure BPA00001229976900133
/分，增加了60％。在数据“III”，堆积速度的面内偏差被抑制成以标准偏差为2.6％，确保了优异的基板面内均匀性。 
进一步，在图7或图11的结构中，通过一边维持处理容器内的CO气体分压不变一边使CO运载气体的流量增加而也能使Ru膜的成膜速度增加。 
图17为表示在上述图11A～11C的成膜装置40中，只将CO运载气体的流量从100sccm增加到200sccm而其他条件设为相同时的Ru膜的堆积速度的面内均匀性的图。 
参照图17可知，在CO运载气体流量为100sccm时为 /分的平均堆积速度，通过使CO运载气体流量增加为200sccm而变为 
Figure BPA00001229976900135
/分，增加了大致30％。并且，观察堆积速度的面内偏差可以发现，不管在哪一种情况均被抑制成以标准偏差为5.5～5.7％的范围，确保了优异的基板面内均匀性。 
图18、图19表示根据上述图11B所示挡板42B一个变形例的挡板52B的结构。 
参照图18、图19，在挡板52B中，以相对于基板保持台43从垂直方向观察时位于被处理基板W的外侧的方式，沿着上述被处理基板W的外周与上述图11A～11C的开口部11C对应地形成有三列开口部52b或两排开口部52c。通过例如将上述开口部52b或52c的直径设为6.5mm，间隔设为13.8mm，而能够与上述图11A的成膜装置40一样，将处理气体供给到上述被处理基板W的外周的外侧。 
[第二实施方式] 
图20表示本发明第二实施方式的成膜装置60的结构的无功状态。 
参照图20，上述成膜装置60在基台61上固定有外侧容器62，在上述外侧容器62的上部通过法兰部63F安装有形成了处理气体导入口63A的内侧处理容器63。上述外侧容器62与上述图11A的外侧容器41对应，其侧壁面形成有被处理基板的搬入/搬出口62A。 
另一方面，上述内侧处理容器63与上述图11A的内侧处理容器42对应，具有大致圆筒形状，连接图1的处理气体供给线14B的处理气体导入口63A在其上部与中心轴大致一致地被设置。并且在上述内侧处理容器63上形成有用于控制温度的冷热介质通路63BN。 
上述内侧处理容器63的底部为开放，在上述底部上，以在支撑部64A的前端遮盖上述底部的方式形成有与上述图11A的基板保持台43对应的基板保持台64。其结果，上述内侧处理容器63与基板保持台64一起划分处理空间63S。 
上述基板保持台64的支承部64A介由电磁式或油压式的执行元件61A及臂61a被保持在上述基部61，通过驱动上述执行元件61A，而能够如图中的箭头所示地上下移动。并且，上述支承部64A和上述外侧容器62的卡合部通过包含波纹管62c的密封部62C进行密封。 
在上述外侧容器62的下部设有未图示的排气口，通过与图1的排气系统11连接，使上述处理空间63S介由形成在上述基板保持台64及其支承部64A和外侧容器62之间的排气路径进行排气。 
从图20可知，上述基板保持台64在其周围设有法兰状的挡部64F，在上述挡部64F和上述内侧处理容器63的下端之间形成连续的排气口63C。该排气口63C比在上述内侧处理容器63上保持的被处理基板W的外周还外侧上连续地形成。通过使上述基板保持台64上下移动而使上述排气口63C的宽度发生变化，进而传导发生变化。 
进一步在上述基板保持台64上埋设有加热器64H，通过来自电极64H的驱动电流被驱动。并且，在上述基板保持台64上形成有升降销 64L，并且包含销驱动部的其下端部64l以固定在上述外侧容器62的一部分的状态被形成。因此，使上述基板保持台64通过上述执行元件61A下降时，上述升降销64L从上述基板保持台64向上方突出，从而抬起保持在上述基板保持台64上的被处理基板。并且，在上述基板保持台64的内部，在上述加热器64H的下方，形成有供冷热介质通过的冷热介质通路64B。 
进一步，在上述基板保持台64上具有与被保持的被处理基板的外周卡合的加套64R，上述加套64R具有贯通上述基板保持台64向下方延伸存在并与上述外侧容器62的一部分卡合的驱动部64r，上述基板保持台64下降时，解除与上述被处理基板64的卡合。 
进一步，在图20的成膜装置60中，在上述内侧处理容器63的内部，以比上述基板保持台64上的被处理基板的直径大的直径形成有与上述被处理基板对峙并与上述图11A的挡板42B对应的挡板65，在上述挡板65的周围，比上述基板保持台64上的被处理基板的外周还外侧上形成有与图11A的开口部42C对应的开口部65A。上述挡板65在上述开口部65A的外侧具有法兰部65F，将上述法兰部65F通过螺钉65d拧紧固定在上述内侧处理容器63的上半体63U。在上述法兰部65F的下部同样用螺钉65e拧紧固定上述内侧处理容器63的下半体63L。上述上半体63U及下半体63L与上述法兰部65F一起构成上述内侧处理容器63。 
进一步，在图20的成膜装置60中，设有由内存了程序的通用计算机构成的控制器66，用于控制包括上述执行元件61A的动作的整个动作。 
下面，参照图21～28，对使用图20的成膜装置60，向硅基板上进行Ru膜的成膜处理的例子进行说明。 
参照图21，通过上述控制器66使上述执行元件61A向下方驱动，由此上述基板保持台64从上述内侧处理容器63分离而下降。其结果，对应上述外侧容器62的基板搬入/搬出口62A，排气口63C较大地开口。在图21的状态下，上述排气口63C在上下方向具有32.3mm的宽度。在图21的状态下，伴随上述基板保持台64的下降，升降销64L从上述 基板保持台64的表面突出，变成上述加套64R也向比上述基板保持台64R的表面还上方分离的位置关系。 
接着，如图22所示，保持了被处理基板W的基板传送机构的臂71从上述基板搬入/搬出口62A介由上述较大地开口的排气口63C，插入到上述升降销64L和加套64R之间的位置，如图23所示，驱动上述升降销64L的驱动部64l，使升降销64L上升，由此上述被处理基板W从上述臂71分离。 
进一步，如图24所示，上述臂70从上述基板搬入/搬出口62A退出，未图示的闸阀关闭。 
接着，如图25所示，驱动上述执行元件61A，上述基板保持台64介由支承部64A上升，保持在上述升降销64L上的被处理基板W由基板保持台64所保持。该状态下，上述排气口63C在上下方向具有10mm的宽度。 
接着，如图26所示，稍微驱动上述执行元件61A，使上述基板保持台64稍微上升，将上述排气口63C的上下方向的宽度设定为8mm。并且，在该状态下，上述加套64R与上述被处理基板W的侧面卡合，进行保持。 
进一步，在图27的工序中上述基板保持台27通过对上述执行元件61A进行驱动而进一步稍微上升，上述挡板65和被处理基板W之间的距离被设定为67mm，并且上述排气口63C的上下方向的宽度被设定为2mm，通过上述处理气体导入口63A导入由Ru3(CO)12气体和CO运载气体构成的处理气体，将其如图27中的箭头所示地从上述挡板65外周的开口部65A向排气口63C进行排气，从而在上述被处理基板W的表面使从上述处理气体流扩散的Ru3(CO)12分子分解，以一样的面内堆积速度堆积Ru膜，从而形成具有优异的面内膜厚均匀性的Ru膜。此外，通过上述排气口63C排放的处理气体，通过形成在上述外侧容器63和基板保持台64或其支承部64A之间的排气路径62B，由未图示的排气口被排放。 
在图26的工序中，将上述被处理基板W的温度控制在200℃以上 且230℃以下，由此通过添加的CO气体有效抑制上述被处理基板W的周边部的优先的Ru膜堆积，从而能够回避如前面在图15中说明的Ru膜在被处理基板W的周边部选择性地被堆积的问题。 
对图27的工序的后面，虽然省略其说明，但是上述被处理基板W通过基板传送机构的臂71被取出，成膜装置60的状态如图28所示返回到图20的状态，上述内侧处理容器62的内部被清空。 
在本实施方式中，作为上述挡板65，不限于前面的图11B、11C中说明的挡板，还可以使用图18、19中说明的挡板。 
并且，在本实施方式中，将上述外侧容器62及内侧处理容器63，通过使冷热介质在上述冷热介质通路63B或64B中流动而将其温度维持在例如80℃，从而能够抑制Ru膜向被处理基板W以外的部分成膜。 
从以上的说明可知，本发明申请不限于将Ru3(CO)12气体作为原料与CO一起供给到Ru膜的成膜方法，对W、Co、Os、Ir、Mn、Re、Mo等其他的金属膜通过与CO气体一起供给各自的羰基原料而进行成膜的情况也有效。 
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述的特定的实施方式，在权利要求书记载的范围内可进行各种变形、变更。 
本发明将以2008年3月27日申请的日本特愿2008-084551作为优先权主张的基础，援引其全部内容。 

Claims (13)

1.一种成膜方法，其特征在于，使包含含羰基金属原料气体和含一氧化碳运载气体的处理气体，避开被处理基板表面而在比所述被处理基板的外周更靠直径方向上外侧的外侧区域流动，由该处理气体流使所述羰基金属向所述被处理基板表面扩散，在所述被处理基板表面进行金属膜的成膜，
其中，所述处理气体流，是通过使所述处理气体介由与所述被处理基板表面对峙配置的具有比所述被处理基板的外周大的外周的挡板进行流动而形成的。
2.如权利要求1所述的成膜方法，其特征在于，在所述被处理基板的所述直径方向上外侧的区域设有构成节流的排气口，通过控制所述节流来控制向所述被处理基板表面进行成膜的成膜速度。
3.如权利要求1所述的成膜方法，其特征在于，所述成膜是在产生所述羰基金属的分解被一氧化碳气体抑制的效果的基板温度下执行。
4.如权利要求1所述的成膜方法，其特征在于，所述成膜是在230℃以下的基板温度下执行。
5.一种成膜装置，其特征在于，
具备：保持被处理基板的基板保持台，
与所述基板保持台一起划分处理空间的处理容器，
在所述基板保持台的直径方向上外侧对所述处理空间进行排气的排气口，以及
处理气体供给部，其在所述处理容器上与所述基板保持台对峙设置，向所述处理空间供给包含原料气体和运载气体的处理气体；
所述处理气体供给部，在从垂直方向看所述基板保持台时比所述基板保持台上的所述被处理基板更靠直径方向上外侧的部分上，形成有使所述处理气体以在所述处理空间中避开所述被处理基板而向所述排气口流动的方式进行供给的处理气体导入部，所述处理气体导入部包括与所述基板保持台对峙配设的挡板，和从垂直方向上看所述基板保持台时沿着所述基板保持台上的被处理基板的外周在所述挡板上形成的多个开口部。
6.如权利要求5所述的成膜装置，其特征在于，所述多个开口部分别沿着所述外周延伸存在。
7.如权利要求5所述的成膜装置，其特征在于，所述多个开口部形成沿着所述外周延伸存在的开口部列。
8.如权利要求5所述的成膜装置，其特征在于，所述多个开口部形成沿着所述外周延伸存在的多个开口部列。
9.如权利要求5所述的成膜装置，其特征在于，所述排气口在所述基板保持台的外周和所述处理容器之间，沿着所述基板保持台的外周连续地形成。
10.如权利要求9所述的成膜装置，其特征在于，所述基板保持台相对于所述处理容器能接近、分离地被保持，通过使所述基板保持台相对于所述处理容器接近、分离而使所述排气口的传导发生变化。
11.如权利要求5所述的成膜装置，其特征在于，所述原料气体包含羰基金属，所述运载气体包含一氧化碳。
12.如权利要求11所述的成膜装置，其特征在于，所述基板保持台包含加热器，所述加热器由控制装置进行控制，所述控制装置将所述基板保持台的温度控制在一氧化碳能够抑制所述羰基金属的分解的温度以下。
13.如权利要求12所述的成膜装置，其特征在于，所述控制装置将所述基板保持台的温度控制在230℃以下。
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