JP2000219968A - Ｃｕ−ＣＶＤプロセス用原料とＣｕ−ＣＶＤ装置 - Google Patents
Ｃｕ−ＣＶＤプロセス用原料とＣｕ−ＣＶＤ装置Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
(57)【要約】
【課題】Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）カクテルを原料
としてＣＶＤ法でＣｕ膜を形成するとき、熱安定性を良
くし、核発生が良好に誘起され、低温であっても低抵抗
でマイクロボイドが発生しにくくする。 【解決手段】Ｃｕ−ＣＶＤプロセス用原料はＣｕ（ｈｆ
ａｃ）（ｔｍｖｓ）に対してｔｍｖｓとＨｈｆａｃ・２
Ｈ2 Ｏを添加して作られる液体原料であり、Ｃｕ（ｈｆ
ａｃ）（ｔｍｖｓ）に対するｔｍｖｓの添加割合が１〜
１０ｗｔ％の範囲に含まれ、触媒であるＨｈｆａｃ・２
Ｈ2 Ｏの添加割合が０．１〜０．０１ｗｔ％の範囲に含
まれる。好ましくはｔｍｖｓの添加割合が５ｗｔ％であ
り、Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの添加割合が０．０４ｗｔ％
である。
としてＣＶＤ法でＣｕ膜を形成するとき、熱安定性を良
くし、核発生が良好に誘起され、低温であっても低抵抗
でマイクロボイドが発生しにくくする。 【解決手段】Ｃｕ−ＣＶＤプロセス用原料はＣｕ（ｈｆ
ａｃ）（ｔｍｖｓ）に対してｔｍｖｓとＨｈｆａｃ・２
Ｈ2 Ｏを添加して作られる液体原料であり、Ｃｕ（ｈｆ
ａｃ）（ｔｍｖｓ）に対するｔｍｖｓの添加割合が１〜
１０ｗｔ％の範囲に含まれ、触媒であるＨｈｆａｃ・２
Ｈ2 Ｏの添加割合が０．１〜０．０１ｗｔ％の範囲に含
まれる。好ましくはｔｍｖｓの添加割合が５ｗｔ％であ
り、Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの添加割合が０．０４ｗｔ％
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＶＤ法を利用し
て基板上に良好な膜質の配線用Ｃｕ膜を形成するのに適
したＣｕ−ＣＶＤプロセス用原料と、この原料を利用し
て構成されるＣｕ−ＣＶＤ装置に関する。
て基板上に良好な膜質の配線用Ｃｕ膜を形成するのに適
したＣｕ−ＣＶＤプロセス用原料と、この原料を利用し
て構成されるＣｕ−ＣＶＤ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】大規模集積回路（ＬＳＩ）や液晶ディス
プレイ（ＬＣＤ）等の製作では基板の表面に薄膜を作製
する工程が存在する。この薄膜作製では、反応性ガスの
化学反応を利用して成膜を行うＣＶＤ法を用いることが
広く行われている。ＣＶＤ法によれば、反応室内に加熱
状態で配置された基板の表面に対して原料ガス供給系か
ら原料ガスを導入し化学反応を利用して当該表面に薄膜
を作製する。
プレイ（ＬＣＤ）等の製作では基板の表面に薄膜を作製
する工程が存在する。この薄膜作製では、反応性ガスの
化学反応を利用して成膜を行うＣＶＤ法を用いることが
広く行われている。ＣＶＤ法によれば、反応室内に加熱
状態で配置された基板の表面に対して原料ガス供給系か
ら原料ガスを導入し化学反応を利用して当該表面に薄膜
を作製する。
【０００３】ＣＶＤ法を利用した金属材料の成膜では、
近年、原料として常温常圧で液体である有機金属化合物
あるいは有機金属錯体を使用する方法が採用される。配
線用金属材料の分野では高マイグレーション耐性で低比
抵抗を有する銅（Ｃｕ）が次世代の配線材料として有力
視されている。Ｃｕ成膜のＣＶＤプロセスでは、原料と
してトリメチルビニルシリルヘキサフルオロアセチルア
セトナト酸塩銅（以下では「Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖ
ｓ）」と記す）のごとき常温常圧で液体であるβ−ジケ
トンの有機金属錯体が使用される。
近年、原料として常温常圧で液体である有機金属化合物
あるいは有機金属錯体を使用する方法が採用される。配
線用金属材料の分野では高マイグレーション耐性で低比
抵抗を有する銅（Ｃｕ）が次世代の配線材料として有力
視されている。Ｃｕ成膜のＣＶＤプロセスでは、原料と
してトリメチルビニルシリルヘキサフルオロアセチルア
セトナト酸塩銅（以下では「Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖ
ｓ）」と記す）のごとき常温常圧で液体であるβ−ジケ
トンの有機金属錯体が使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記Ｃｕ（ｈｆａｃ）
（ｔｍｖｓ）は液体原料であり、液体状態で流量制御さ
れ、気化状態で反応室に導入される。純粋なＣｕ（ｈｆ
ａｃ）（ｔｍｖｓ）は標準的な原料であり（エアプロダ
クツ・アンド・ケミカルズ社の「CupraSelect 」（登録
商標）と呼ばれる商品）、成膜されたＣｕ膜は膜質は良
好であるが、常温で徐々に変性し、熱安定性が極めて悪
いという問題がある。そこで、従来、常温での安定化を
高めるために添加剤が加えられた原料が使用されてい
た。この原料は、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）カクテ
ルと呼ばれている。このＣｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）
カクテルで、現在、代表的なカクテル原料は、例えば純
粋な液体原料のＣｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）に対して
５ｗｔ％（重量パーセント）のｔｍｖｓ（トリメチルビ
ニルシリル）が添加され、さらに触媒として０．４ｗｔ
％（重量パーセント）のＨｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏ（ヘキサ
フルオロアセチルアセトン・ダイハイドレイト）が添加
されて作られる。以下、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）
に対し５ｗｔ％のｔｍｖｓが添加された液体原料を「５
％カクテル原料」と呼ぶ。この５％カクテル原料を化学
式で表現すると、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）＋５ｗ
ｔ％ｔｍｖｓ＋０．４ｗｔ％Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏとい
う式で示すことができる。この５％カクテル原料によれ
ば、第１添加剤の５ｗｔ％ｔｍｖｓによって熱安定性が
改善される。しかしながら、この添加剤だけでは核発生
段階での膜成長が不良となる。そこで、第２添加剤であ
る触媒としての０．４ｗｔ％Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏを追
加することにより核発生段階での膜成長を改善してい
る。
（ｔｍｖｓ）は液体原料であり、液体状態で流量制御さ
れ、気化状態で反応室に導入される。純粋なＣｕ（ｈｆ
ａｃ）（ｔｍｖｓ）は標準的な原料であり（エアプロダ
クツ・アンド・ケミカルズ社の「CupraSelect 」（登録
商標）と呼ばれる商品）、成膜されたＣｕ膜は膜質は良
好であるが、常温で徐々に変性し、熱安定性が極めて悪
いという問題がある。そこで、従来、常温での安定化を
高めるために添加剤が加えられた原料が使用されてい
た。この原料は、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）カクテ
ルと呼ばれている。このＣｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）
カクテルで、現在、代表的なカクテル原料は、例えば純
粋な液体原料のＣｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）に対して
５ｗｔ％（重量パーセント）のｔｍｖｓ（トリメチルビ
ニルシリル）が添加され、さらに触媒として０．４ｗｔ
％（重量パーセント）のＨｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏ（ヘキサ
フルオロアセチルアセトン・ダイハイドレイト）が添加
されて作られる。以下、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）
に対し５ｗｔ％のｔｍｖｓが添加された液体原料を「５
％カクテル原料」と呼ぶ。この５％カクテル原料を化学
式で表現すると、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）＋５ｗ
ｔ％ｔｍｖｓ＋０．４ｗｔ％Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏとい
う式で示すことができる。この５％カクテル原料によれ
ば、第１添加剤の５ｗｔ％ｔｍｖｓによって熱安定性が
改善される。しかしながら、この添加剤だけでは核発生
段階での膜成長が不良となる。そこで、第２添加剤であ
る触媒としての０．４ｗｔ％Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏを追
加することにより核発生段階での膜成長を改善してい
る。
【０００５】しかしながら、従来の５％カクテル原料で
は、純粋なＣｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）に比較して、
熱安定性は改善されたが、他面、核発生段階での膜成長
の改善を図る目的で０．４ｗｔ％Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏ
を加えたことが原因で、２００℃以下の成膜条件で、膜
質について、抵抗が高くなり、不純物が増加し、膜中に
マイクロボイド（０．１μｍ前後の空隙のことである）
が生じるという問題が提起される。
は、純粋なＣｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）に比較して、
熱安定性は改善されたが、他面、核発生段階での膜成長
の改善を図る目的で０．４ｗｔ％Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏ
を加えたことが原因で、２００℃以下の成膜条件で、膜
質について、抵抗が高くなり、不純物が増加し、膜中に
マイクロボイド（０．１μｍ前後の空隙のことである）
が生じるという問題が提起される。
【０００６】なお、ここで本発明に関連すると思われる
公知文献を２件列挙する。第１の文献は特許公報第２６
４１７００号である。この文献に開示される発明は、集
積回路における装置間の金属電気相互接続構成（配線）
に関して良好な特性を有する銅膜を用いることを提案す
ることにおいて、銅膜の作製方法として、Ｃｕ（ｈｆａ
ｃ）（ｔｍｖｓ）の蒸気を、その銅錯体の蒸気の少なく
とも１体積％の割合の揮発性配位子または配位子水和物
と一緒に使用することに特徴がある。これにより銅膜の
成膜に関して均一性改善と蒸着速度の促進という効果を
達成している。第２の文献は特許公報第２７０４７０５
号である。この文献に開示される発明は、金属系膜の量
産に適したＣＶＤ法で、実用化に有効な原料として、金
属有機化合物および溶媒からなる溶液を提案している。
公知文献を２件列挙する。第１の文献は特許公報第２６
４１７００号である。この文献に開示される発明は、集
積回路における装置間の金属電気相互接続構成（配線）
に関して良好な特性を有する銅膜を用いることを提案す
ることにおいて、銅膜の作製方法として、Ｃｕ（ｈｆａ
ｃ）（ｔｍｖｓ）の蒸気を、その銅錯体の蒸気の少なく
とも１体積％の割合の揮発性配位子または配位子水和物
と一緒に使用することに特徴がある。これにより銅膜の
成膜に関して均一性改善と蒸着速度の促進という効果を
達成している。第２の文献は特許公報第２７０４７０５
号である。この文献に開示される発明は、金属系膜の量
産に適したＣＶＤ法で、実用化に有効な原料として、金
属有機化合物および溶媒からなる溶液を提案している。
【０００７】本発明の目的は、上記問題を解決すること
にあり、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）カクテルを原料
としてＣＶＤ法によりＣｕ膜を形成するとき、熱安定性
が良く、核発生が良好に誘起され、低温であっても低抵
抗でマイクロボイドが発生しにくい良好な膜質のＣｕ膜
作製に適したＣｕ−ＣＶＤプロセス用原料、およびこの
ＣＶＤプロセス用原料を使用してＣｕ膜を形成するＣｕ
−ＣＶＤ装置を提供することにある。
にあり、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）カクテルを原料
としてＣＶＤ法によりＣｕ膜を形成するとき、熱安定性
が良く、核発生が良好に誘起され、低温であっても低抵
抗でマイクロボイドが発生しにくい良好な膜質のＣｕ膜
作製に適したＣｕ−ＣＶＤプロセス用原料、およびこの
ＣＶＤプロセス用原料を使用してＣｕ膜を形成するＣｕ
−ＣＶＤ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、上
記目的を達成するために、次のように構成される。
記目的を達成するために、次のように構成される。
【０００９】本発明に係るＣｕ−ＣＶＤプロセス用原料
は、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）に対してｔｍｖｓと
Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏを添加して作られる液体原料であ
り、液体のまま流量を制御して気化器に送られ、ここで
気化されて反応室内に導入され、さらに反応室内で加熱
状態で配置された基板の表面にＣＶＤ法によりＣｕ膜を
形成するのに使用される。その特徴的構成は、Ｃｕ（ｈ
ｆａｃ）（ｔｍｖｓ）に加えられる添加剤に関して、ｔ
ｍｖｓの添加割合が１〜１０ｗｔ％の範囲に含まれ、か
つ触媒であるＨｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの添加割合が０．１
〜０．０１ｗｔ％の範囲に含まれることである。
は、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）に対してｔｍｖｓと
Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏを添加して作られる液体原料であ
り、液体のまま流量を制御して気化器に送られ、ここで
気化されて反応室内に導入され、さらに反応室内で加熱
状態で配置された基板の表面にＣＶＤ法によりＣｕ膜を
形成するのに使用される。その特徴的構成は、Ｃｕ（ｈ
ｆａｃ）（ｔｍｖｓ）に加えられる添加剤に関して、ｔ
ｍｖｓの添加割合が１〜１０ｗｔ％の範囲に含まれ、か
つ触媒であるＨｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの添加割合が０．１
〜０．０１ｗｔ％の範囲に含まれることである。
【００１０】上記のＣｕ−ＣＶＤプロセス用原料では、
従来の例えば５％カクテル原料に添加される触媒として
のＨｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの添加割合を最適微量に調整す
ることにより、上記の目的、特にＣｕ膜の膜質を良好な
ものとし、従来の５％カクテル原料等で生じた諸問題を
解消することが可能となる。またＨｈｆａｃ・２Ｈ2Ｏ
の添加割合が０．１〜０．０１ｗｔ％の範囲の中に含ま
れることが望ましいという理由は次の通りである。範囲
の下限に関しＨｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの添加割合が０．０
１ｗｔ％未満であると、核発生段階での膜成長が不良と
なる。０．０１ｗｔ％未満では、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔ
ｍｖｓ）にＨｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏを添加したことによる
技術的に有利な効果が発揮されなくなる。他方、範囲の
上限に関しＨｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの添加割合が０．１ｗ
ｔ％より多くなると、生成されたＣｕ膜の比抵抗が２．
０μΩ・ｃｍより高くなる。このようなＣｕは、従来か
らＩＣ配線に用いられているＡｌ膜の比抵抗よりも高く
なることすらある。さらにこのようなＣｕ膜は、その膜
中に多数のマイクロボイドを含んでいる。従って、この
ようなＣｕ膜はＩＣ配線に使用することはできない。
従来の例えば５％カクテル原料に添加される触媒として
のＨｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの添加割合を最適微量に調整す
ることにより、上記の目的、特にＣｕ膜の膜質を良好な
ものとし、従来の５％カクテル原料等で生じた諸問題を
解消することが可能となる。またＨｈｆａｃ・２Ｈ2Ｏ
の添加割合が０．１〜０．０１ｗｔ％の範囲の中に含ま
れることが望ましいという理由は次の通りである。範囲
の下限に関しＨｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの添加割合が０．０
１ｗｔ％未満であると、核発生段階での膜成長が不良と
なる。０．０１ｗｔ％未満では、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔ
ｍｖｓ）にＨｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏを添加したことによる
技術的に有利な効果が発揮されなくなる。他方、範囲の
上限に関しＨｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの添加割合が０．１ｗ
ｔ％より多くなると、生成されたＣｕ膜の比抵抗が２．
０μΩ・ｃｍより高くなる。このようなＣｕは、従来か
らＩＣ配線に用いられているＡｌ膜の比抵抗よりも高く
なることすらある。さらにこのようなＣｕ膜は、その膜
中に多数のマイクロボイドを含んでいる。従って、この
ようなＣｕ膜はＩＣ配線に使用することはできない。
【００１１】上記の本発明に係るＣｕ−ＣＶＤプロセス
用原料において、好ましくは、上記ｔｍｖｓの添加割合
が５ｗｔ％であり、上記Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの添加割
合が０．０４ｗｔ％であることを特徴とする。
用原料において、好ましくは、上記ｔｍｖｓの添加割合
が５ｗｔ％であり、上記Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの添加割
合が０．０４ｗｔ％であることを特徴とする。
【００１２】また本発明に係るＣｕ−ＣＶＤ装置は、Ｃ
ｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）に対してｔｍｖｓとＨｈｆ
ａｃ・２Ｈ2 Ｏを添加して作られた液体原料を収容する
原料容器と、この原料容器から液体配管を介して当該液
体原料が供給されかつこれを気化する気化器とを備え、
気化された原料を反応室に導入しＣＶＤ法によって基板
の表面にＣｕ膜を形成するＣｕ−ＣＶＤ装置であり、さ
らに原料容器に収容される液体原料が前述の本発明に係
るＣｕ−ＣＶＤプロセス用原料であることを特徴とす
る。かかるＣｕ−ＣＶＤプロセス用原料を用いて反応室
に配置された基板の表面にＣｕ膜を形成すると、このＣ
ｕ−ＣＶＤ装置によれば、上記特性を有したＣｕ膜を形
成することができる。
ｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）に対してｔｍｖｓとＨｈｆ
ａｃ・２Ｈ2 Ｏを添加して作られた液体原料を収容する
原料容器と、この原料容器から液体配管を介して当該液
体原料が供給されかつこれを気化する気化器とを備え、
気化された原料を反応室に導入しＣＶＤ法によって基板
の表面にＣｕ膜を形成するＣｕ−ＣＶＤ装置であり、さ
らに原料容器に収容される液体原料が前述の本発明に係
るＣｕ−ＣＶＤプロセス用原料であることを特徴とす
る。かかるＣｕ−ＣＶＤプロセス用原料を用いて反応室
に配置された基板の表面にＣｕ膜を形成すると、このＣ
ｕ−ＣＶＤ装置によれば、上記特性を有したＣｕ膜を形
成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。
を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】図１を参照して本発明に係るＣｕ−ＣＶＤ
装置を説明する。このＣｕ−ＣＶＤ装置は、反応室１１
に搬入されかつ基板ホルダ１２に搭載された例えば一枚
の基板１３の表面に、ＣＶＤ法によってＣｕ（金属銅）
の薄膜を堆積させる装置である。基板１３は一枚ごと反
応室１１に搬入される。ＣＶＤ装置の反応室１１には、
図示しないロードロック室がゲートバルブ１４を介して
接続されている。基板搬送アームにより、開かれたゲー
トバルブ１４を介して、未処理の基板がロードロック室
側から反応室１１内に搬入され、また成膜処理が完了し
た基板１３が反応室１１からロードロック室側へ搬出さ
れる。
装置を説明する。このＣｕ−ＣＶＤ装置は、反応室１１
に搬入されかつ基板ホルダ１２に搭載された例えば一枚
の基板１３の表面に、ＣＶＤ法によってＣｕ（金属銅）
の薄膜を堆積させる装置である。基板１３は一枚ごと反
応室１１に搬入される。ＣＶＤ装置の反応室１１には、
図示しないロードロック室がゲートバルブ１４を介して
接続されている。基板搬送アームにより、開かれたゲー
トバルブ１４を介して、未処理の基板がロードロック室
側から反応室１１内に搬入され、また成膜処理が完了し
た基板１３が反応室１１からロードロック室側へ搬出さ
れる。
【００１５】反応室１１において基板ホルダ１２は基板
１３をほぼ水平に維持している。基板１３の上側位置に
は、基板１３に向かって原料ガスを供給するための調整
管１５が設けられる。調整管１５は、その上端が反応室
１１の天井部１１ａに固定されており、上側部分は径の
小さい管状であり、基板１３に近づくにつれて径が次第
に拡大され連続的な湾曲部が形成される形態を有してい
る。調整管１５の下端開口部は、好ましくは基板１３の
直径よりも大きな直径を有し、基板１３の外周縁に接近
している。調整管１５は、全体として、楽器のホルンに
似た形状を有している。かかる形状を有する調整管１５
は、気体状態で供給される原料の流れを基板表面の近傍
領域で望ましい状態に調整するための原料ガス調整機能
を有している。
１３をほぼ水平に維持している。基板１３の上側位置に
は、基板１３に向かって原料ガスを供給するための調整
管１５が設けられる。調整管１５は、その上端が反応室
１１の天井部１１ａに固定されており、上側部分は径の
小さい管状であり、基板１３に近づくにつれて径が次第
に拡大され連続的な湾曲部が形成される形態を有してい
る。調整管１５の下端開口部は、好ましくは基板１３の
直径よりも大きな直径を有し、基板１３の外周縁に接近
している。調整管１５は、全体として、楽器のホルンに
似た形状を有している。かかる形状を有する調整管１５
は、気体状態で供給される原料の流れを基板表面の近傍
領域で望ましい状態に調整するための原料ガス調整機能
を有している。
【００１６】また基板ホルダ１２の内部には加熱機構１
６が内蔵されている。加熱機構１６には温度制御機構
（図示せず）が付設され、これにより基板１３の温度を
望ましい最適な温度に調整する。基板１３の表面にＣｕ
膜を成膜するために必要な成膜温度は、本実施形態の場
合、２００℃以下の比較的に低い温度である。
６が内蔵されている。加熱機構１６には温度制御機構
（図示せず）が付設され、これにより基板１３の温度を
望ましい最適な温度に調整する。基板１３の表面にＣｕ
膜を成膜するために必要な成膜温度は、本実施形態の場
合、２００℃以下の比較的に低い温度である。
【００１７】また反応室１１の側壁部には、排気を行う
ための排気ポート１７が形成され、この排気ポート１７
には排気管１８が接続され、排気管１８の先部にはさら
に排気機構１９が接続される。排気機構１９によって反
応室１１の内部は所要の減圧状態に保持される。内部圧
力としては例えば１０Torrである。
ための排気ポート１７が形成され、この排気ポート１７
には排気管１８が接続され、排気管１８の先部にはさら
に排気機構１９が接続される。排気機構１９によって反
応室１１の内部は所要の減圧状態に保持される。内部圧
力としては例えば１０Torrである。
【００１８】次に、反応室１１の内部に供給される原
料、および原料供給機構について説明する。
料、および原料供給機構について説明する。
【００１９】原料容器２０の内部には液体原料２１が収
容されている。液体原料２１としては、有機金属錯体で
あるＣｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）（トリメチルビニル
シリルヘキサフルオロアセチルアセトナト酸塩銅）と、
これにｔｍｖｓ（トリメチルビニルシリル）とＨｈｆａ
ｃ・２Ｈ2 Ｏ（ヘキサフルオロアセチルアセトン・ダイ
ハイドレイト）が所定の割合で添加された原料が使用さ
れる。上記Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）は常温常圧で
液体である。またｔｍｖｓの好ましい添加割合は１〜１
０ｗｔ％の範囲に含まれ、Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの好ま
しい添加割合は０．１〜０．０１ｗｔ％の範囲に含まれ
る。特にもっとも好ましい添加割合は、ｔｍｖｓが５ｗ
ｔ％であり、Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏが０．０４ｗｔ％で
ある。上記ｔｍｖｓは熱安定性を高める添加剤として使
用され、Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏは核発生段階の膜成長を
促進する触媒として使用される。特にＨｈｆａｃ・２Ｈ
2Ｏの添加割合を上記のごとき微量に設定することによ
り、基板１３の表面に形成されるＣｕ膜の膜質を良好な
ものとすることが可能になる。原料容器２０の内部には
配管２２によってＨｅ（ヘリウム）ガスが供給され、液
体原料２１にはＨｅガスによる圧力が加えられている。
液体原料２１はこの圧力により液体配管２３へ押し出さ
れる。
容されている。液体原料２１としては、有機金属錯体で
あるＣｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）（トリメチルビニル
シリルヘキサフルオロアセチルアセトナト酸塩銅）と、
これにｔｍｖｓ（トリメチルビニルシリル）とＨｈｆａ
ｃ・２Ｈ2 Ｏ（ヘキサフルオロアセチルアセトン・ダイ
ハイドレイト）が所定の割合で添加された原料が使用さ
れる。上記Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）は常温常圧で
液体である。またｔｍｖｓの好ましい添加割合は１〜１
０ｗｔ％の範囲に含まれ、Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの好ま
しい添加割合は０．１〜０．０１ｗｔ％の範囲に含まれ
る。特にもっとも好ましい添加割合は、ｔｍｖｓが５ｗ
ｔ％であり、Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏが０．０４ｗｔ％で
ある。上記ｔｍｖｓは熱安定性を高める添加剤として使
用され、Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏは核発生段階の膜成長を
促進する触媒として使用される。特にＨｈｆａｃ・２Ｈ
2Ｏの添加割合を上記のごとき微量に設定することによ
り、基板１３の表面に形成されるＣｕ膜の膜質を良好な
ものとすることが可能になる。原料容器２０の内部には
配管２２によってＨｅ（ヘリウム）ガスが供給され、液
体原料２１にはＨｅガスによる圧力が加えられている。
液体原料２１はこの圧力により液体配管２３へ押し出さ
れる。
【００２０】液体配管２３は原料容器２０と気化器２４
を接続しており、その途中には液体流量制御器２５が設
けられている。原料容器２０から気化器２４に供給され
る液体原料２１は、液体流量制御器２５によってその供
給量が制御される。気化器２４に供給された液体原料
は、気化器２４で気相に変換され、Ｈ2 （水素）ガスや
Ａｒ（アルゴン）ガス等のキャリアガスと共に、原料ガ
スとして配管２６を通して前述の調整管１５内へ供給さ
れる。このようにして、例えばＣｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍ
ｖｓ）＋５ｗｔ％ｔｍｖｓ＋０．０４ｗｔ％Ｈｈｆａｃ
・２Ｈ2 Ｏという式で表される液体原料２１は、気相状
態で調整管１５を介して反応室１１内に導入される。
を接続しており、その途中には液体流量制御器２５が設
けられている。原料容器２０から気化器２４に供給され
る液体原料２１は、液体流量制御器２５によってその供
給量が制御される。気化器２４に供給された液体原料
は、気化器２４で気相に変換され、Ｈ2 （水素）ガスや
Ａｒ（アルゴン）ガス等のキャリアガスと共に、原料ガ
スとして配管２６を通して前述の調整管１５内へ供給さ
れる。このようにして、例えばＣｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍ
ｖｓ）＋５ｗｔ％ｔｍｖｓ＋０．０４ｗｔ％Ｈｈｆａｃ
・２Ｈ2 Ｏという式で表される液体原料２１は、気相状
態で調整管１５を介して反応室１１内に導入される。
【００２１】次に、上記Ｃｕ−ＣＶＤ装置において本発
明によるＣｕ−ＣＶＤプロセスによって形成されるＣｕ
膜の膜質について説明する。実験的に上記Ｃｕ（ｈｆａ
ｃ）（ｔｍｖｓ）＋５ｗｔ％ｔｍｖｓ＋０．０４ｗｔ％
Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏで表される液体原料２１を使用し
てＣｕ−ＣＶＤプロセスによって反応室１１内で基板１
３の表面にＣｕ膜を堆積する。この実験的なＣＶＤ−Ｃ
ｕ堆積では、標準条件（成膜圧力：１０Torr、キャリア
ガス（Ｈ2 ）の流量：３００sccm、液体原料の流量（LM
2100実流値）：０．４４g/min ）で、かつ基板温度１７
０℃で１０分間の成膜を行った。
明によるＣｕ−ＣＶＤプロセスによって形成されるＣｕ
膜の膜質について説明する。実験的に上記Ｃｕ（ｈｆａ
ｃ）（ｔｍｖｓ）＋５ｗｔ％ｔｍｖｓ＋０．０４ｗｔ％
Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏで表される液体原料２１を使用し
てＣｕ−ＣＶＤプロセスによって反応室１１内で基板１
３の表面にＣｕ膜を堆積する。この実験的なＣＶＤ−Ｃ
ｕ堆積では、標準条件（成膜圧力：１０Torr、キャリア
ガス（Ｈ2 ）の流量：３００sccm、液体原料の流量（LM
2100実流値）：０．４４g/min ）で、かつ基板温度１７
０℃で１０分間の成膜を行った。
【００２２】ここでＣｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）に対
してｔｍｖｓとＨｈｆａｃ・２Ｈ2Ｏを添加してなる液
体原料について、以下では、Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの添
加割合が０．４ｗｔ％の従来の液体原料を「０．４％カ
クテル」、Ｈｈｆａｃ・２Ｈ 2 Ｏの添加割合が０．０４
ｗｔ％の本実施形態による液体原料を「０．０４％カク
テル」と呼ぶ。
してｔｍｖｓとＨｈｆａｃ・２Ｈ2Ｏを添加してなる液
体原料について、以下では、Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの添
加割合が０．４ｗｔ％の従来の液体原料を「０．４％カ
クテル」、Ｈｈｆａｃ・２Ｈ 2 Ｏの添加割合が０．０４
ｗｔ％の本実施形態による液体原料を「０．０４％カク
テル」と呼ぶ。
【００２３】０．０４％カクテルを使用して形成された
Ｃｕ膜の膜質については、０．４％カクテルを使用した
ものと対比して比抵抗とモフォロジーおよび膜中不純物
濃度が検討される。
Ｃｕ膜の膜質については、０．４％カクテルを使用した
ものと対比して比抵抗とモフォロジーおよび膜中不純物
濃度が検討される。
【００２４】比抵抗（μΩ・ｃｍ）に関して、０．４％
カクテルと０．０４％カクテルの各々の比抵抗の成膜温
度依存性のグラフが図２に示される。図２で直線３１は
バルクの比抵抗、１．７３μΩ・ｃｍを示している。比
抵抗は、Ｃｕ膜のシート抵抗およびＳＥＭから観察され
た膜厚により計算した。図２のグラフから明らかなよう
に、０．０４％カクテルは低温１７０℃でも低い比抵抗
（約１．９μΩ・ｃｍ）のＣｕ膜を得ることができ、１
８０℃の場合にはバルク並の比抵抗を実現することがで
きる。これに対して、０．４％カクテルの場合には、２
００℃より高い温度に設定しないと、２μΩ・ｃｍ以下
の比抵抗を得ることができない。
カクテルと０．０４％カクテルの各々の比抵抗の成膜温
度依存性のグラフが図２に示される。図２で直線３１は
バルクの比抵抗、１．７３μΩ・ｃｍを示している。比
抵抗は、Ｃｕ膜のシート抵抗およびＳＥＭから観察され
た膜厚により計算した。図２のグラフから明らかなよう
に、０．０４％カクテルは低温１７０℃でも低い比抵抗
（約１．９μΩ・ｃｍ）のＣｕ膜を得ることができ、１
８０℃の場合にはバルク並の比抵抗を実現することがで
きる。これに対して、０．４％カクテルの場合には、２
００℃より高い温度に設定しないと、２μΩ・ｃｍ以下
の比抵抗を得ることができない。
【００２５】モフォロジーについて、０．０４％カクテ
ルを使用しかつ標準条件で形成されたＣｕ膜は、表面が
平坦で、断面ＳＥＭの観察によればマイクロボイドの存
在を見出すことはできなかった。これに対して０．４％
カクテルを使用して形成されたＣｕ膜では、膜中に多く
のマイクロボイドが観察された。マイクロボイドの観察
例を図３および図４に示す。図３の観察例は本実施形態
による０．０４％カクテルで作製したＣｕ膜の内部構造
を示す断面写真であり、図４の観察例は従来の０．４％
カクテルで作製したＣｕ膜の内部構造を示す断面写真で
ある。図３のＣｕ膜ではマイクロボイドが生じないのに
対して、図４のＣｕ膜ではマイクロボイドが生じてい
る。
ルを使用しかつ標準条件で形成されたＣｕ膜は、表面が
平坦で、断面ＳＥＭの観察によればマイクロボイドの存
在を見出すことはできなかった。これに対して０．４％
カクテルを使用して形成されたＣｕ膜では、膜中に多く
のマイクロボイドが観察された。マイクロボイドの観察
例を図３および図４に示す。図３の観察例は本実施形態
による０．０４％カクテルで作製したＣｕ膜の内部構造
を示す断面写真であり、図４の観察例は従来の０．４％
カクテルで作製したＣｕ膜の内部構造を示す断面写真で
ある。図３のＣｕ膜ではマイクロボイドが生じないのに
対して、図４のＣｕ膜ではマイクロボイドが生じてい
る。
【００２６】さらにＣｕ膜の膜中不純物（Ｆ，Ｃ，Ｏ）
の濃度について従来の０．４％カクテルと０．０４％カ
クテルを比較したものを下記の表１に示す。なお成膜条
件は、液体原料の流量：０．４４g/min 、Ｈ2 の流量：
３００sccm、成膜温度：１７０℃、圧力：１０Torrであ
る。０．０４％カクテルで作製したＣｕ膜の膜中不純物
濃度は、０．４％カクテルを使用した場合より、一桁低
くなっている。
の濃度について従来の０．４％カクテルと０．０４％カ
クテルを比較したものを下記の表１に示す。なお成膜条
件は、液体原料の流量：０．４４g/min 、Ｈ2 の流量：
３００sccm、成膜温度：１７０℃、圧力：１０Torrであ
る。０．０４％カクテルで作製したＣｕ膜の膜中不純物
濃度は、０．４％カクテルを使用した場合より、一桁低
くなっている。
【００２７】
【表１】
【００２８】本発明では、図２に示すように、埋め込み
特性に優れる１７０℃の比較的低い温度領域から、成膜
速度がさらに増す２２０℃の比較的高い温度領域まで、
成膜温度に依らず所望の低い比抵抗をしかも一定に維持
することができ、従って、成膜温度に対するプロセスマ
ージンを広く選択できる。
特性に優れる１７０℃の比較的低い温度領域から、成膜
速度がさらに増す２２０℃の比較的高い温度領域まで、
成膜温度に依らず所望の低い比抵抗をしかも一定に維持
することができ、従って、成膜温度に対するプロセスマ
ージンを広く選択できる。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、基板の表面にＣｕ−ＣＶＤプロセスでＣｕ膜を形
成する場合に、原料としてＣｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖ
ｓ）にｔｍｖｓとＨｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏを添加してなる
カクテル状の液体原料を用いるとき、触媒であるＨｈｆ
ａｃ・２Ｈ2 Ｏの添加割合を微量（０．１〜０．０１ｗ
ｔ％）に設定したため、熱安定性を良好に保ち、核発生
段階での膜成長が良好であることは勿論のこと、低温状
態で比抵抗の低いＣｕ膜を形成することができ、さらに
このＣｕ膜ではマイクロボイドをなくすことができ、不
純物の濃度も低減することができる。すなわち、良好な
膜質のＣｕ膜を作製することができる。さらに本発明の
Ｃｕ−ＣＶＤ装置によれば、前述の本発明の液体原料を
使用するように構成したため、膜質の良好なＣｕ膜を形
成できるという効果を有する。
れば、基板の表面にＣｕ−ＣＶＤプロセスでＣｕ膜を形
成する場合に、原料としてＣｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖ
ｓ）にｔｍｖｓとＨｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏを添加してなる
カクテル状の液体原料を用いるとき、触媒であるＨｈｆ
ａｃ・２Ｈ2 Ｏの添加割合を微量（０．１〜０．０１ｗ
ｔ％）に設定したため、熱安定性を良好に保ち、核発生
段階での膜成長が良好であることは勿論のこと、低温状
態で比抵抗の低いＣｕ膜を形成することができ、さらに
このＣｕ膜ではマイクロボイドをなくすことができ、不
純物の濃度も低減することができる。すなわち、良好な
膜質のＣｕ膜を作製することができる。さらに本発明の
Ｃｕ−ＣＶＤ装置によれば、前述の本発明の液体原料を
使用するように構成したため、膜質の良好なＣｕ膜を形
成できるという効果を有する。
【図１】 本発明に係るＣｕ−ＣＶＤ装置の一例を示す
構成図である。
構成図である。
【図２】 本発明に係るＣｕ−ＣＶＤプロセス用原料を
使用して形成されたＣｕ膜の比抵抗特性を示すグラフで
ある。
使用して形成されたＣｕ膜の比抵抗特性を示すグラフで
ある。
【図３】 本実施形態による０．０４％カクテルを用い
て作製されたＣｕ膜の断面構造を示した写真である。
て作製されたＣｕ膜の断面構造を示した写真である。
【図４】 従来の０．４％カクテルを用いて作製された
Ｃｕ膜の断面構造の写真である。
Ｃｕ膜の断面構造の写真である。
１１ 反応室 １２ 基板ホルダ １３ 基板 １４ ゲートバルブ １５ 調整管 １６ 加熱機構 １７ 排気ポート ２０ 原料容器 ２１ 液体原料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 張 敏娟 東京都府中市四谷５丁目８番１号 アネル バ株式会社内 (72)発明者 関口 敦 東京都府中市四谷５丁目８番１号 アネル バ株式会社内 (72)発明者 岡田 修 東京都府中市四谷５丁目８番１号 アネル バ株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 AA16 BA01 EA01 JA06 LA15 LA18 4M104 BB04 DD44 DD45 HH16
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）に対して
ｔｍｖｓとＨｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏを添加して作られる液
体原料であって、気化されて反応室内に導入され、この
反応室内で加熱状態で配置された基板の表面にＣＶＤ法
によりＣｕ膜を形成するのに使用されるＣｕ−ＣＶＤプ
ロセス用原料であり、 前記ｔｍｖｓの添加割合が１〜１０ｗｔ％の範囲に含ま
れ、前記Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの添加割合が０．１〜
０．０１ｗｔ％の範囲に含まれることを特徴とするＣｕ
−ＣＶＤプロセス用原料。 - 【請求項２】 前記ｔｍｖｓの添加割合が５ｗｔ％であ
り、前記Ｈｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏの添加割合が０．０４ｗ
ｔ％であることを特徴とする請求項１記載のＣｕ−ＣＶ
Ｄプロセス用原料。 - 【請求項３】 Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）に対して
ｔｍｖｓとＨｈｆａｃ・２Ｈ2 Ｏを添加して作られた液
体原料を収容する原料容器と、この原料容器から液体配
管を介して前記液体原料が供給されかつこれを気化する
気化器とを備え、気化された原料を反応室に導入しＣＶ
Ｄ法によって基板の表面にＣｕ膜を形成するＣｕ−ＣＶ
Ｄ装置において、 前記原料容器に収容される前記液体原料は請求項１，２
のいずれか１項に記載された原料であることを特徴とす
るＣｕ−ＣＶＤ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01309599A JP4338246B2 (ja) | 1998-11-27 | 1999-01-21 | Ｃｕ−ＣＶＤプロセス用原料とＣｕ−ＣＶＤ装置 |
| KR1019990007931A KR100323648B1 (ko) | 1998-11-27 | 1999-03-10 | Ｃｕ－ＣＶＤ 공정용 원료와 Ｃｕ－ＣＶＤ 장치 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35391198 | 1998-11-27 | ||
| JP10-353911 | 1998-11-27 | ||
| JP01309599A JP4338246B2 (ja) | 1998-11-27 | 1999-01-21 | Ｃｕ−ＣＶＤプロセス用原料とＣｕ−ＣＶＤ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000219968A true JP2000219968A (ja) | 2000-08-08 |
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Family
ID=26348826
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01309599A Expired - Fee Related JP4338246B2 (ja) | 1998-11-27 | 1999-01-21 | Ｃｕ−ＣＶＤプロセス用原料とＣｕ−ＣＶＤ装置 |
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|---|---|
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| KR (1) | KR100323648B1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002057126A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-22 | Fujitsu Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
| US7311946B2 (en) | 2003-05-02 | 2007-12-25 | Air Products And Chemicals, Inc. | Methods for depositing metal films on diffusion barrier layers by CVD or ALD processes |
| KR20160108497A (ko) | 2014-06-05 | 2016-09-19 | 제이엑스금속주식회사 | 염화 구리, cvd 원료, 구리 배선막 및 염화 구리의 제조 방법 |
| CN111441015A (zh) * | 2013-12-06 | 2020-07-24 | 应用材料公司 | 沉积装置、沉积设备及其操作方法 |
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|---|---|---|---|---|
| KR100380163B1 (ko) * | 2001-06-29 | 2003-04-11 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법 |
| CN101780439B (zh) * | 2009-12-18 | 2012-01-18 | 江苏华大离心机制造有限公司 | 离心机中的卸料装置 |
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1999
- 1999-01-21 JP JP01309599A patent/JP4338246B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2002057126A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-22 | Fujitsu Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
| US7311946B2 (en) | 2003-05-02 | 2007-12-25 | Air Products And Chemicals, Inc. | Methods for depositing metal films on diffusion barrier layers by CVD or ALD processes |
| EP1916707A2 (en) | 2003-05-02 | 2008-04-30 | Air Products and Chemicals, Inc. | Methods for depositing metal films by CVD or ALD processes onto diffusion barrier layers |
| EP1953809A2 (en) | 2003-05-02 | 2008-08-06 | Air Products and Chemicals, Inc. | Method for depositing metal films by CVD on diffusion barrier layers |
| US7524533B2 (en) | 2003-05-02 | 2009-04-28 | Air Products And Chemicals, Inc. | Diffusion barrier layers and processes for depositing metal films thereupon by CVD or ALD processes |
| US7985449B2 (en) | 2003-05-02 | 2011-07-26 | Air Products And Chemicals, Inc. | Methods for depositing metal films onto diffusion barrier layers by CVD or ALD processes |
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