JP2009120909A - Film deposition method, film deposition system, and storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体の配線として用いられる銅膜等の金属膜を成膜する成膜方法および成膜装置、ならびに記憶媒体に関する。 The present invention relates to a film forming method and a film forming apparatus for forming a metal film such as a copper film used as a semiconductor wiring, and a storage medium.
近時、半導体デバイスの高速化、配線パターンの微細化、高集積化の要求に対応して、配線間の容量の低下ならびに配線の導電性向上およびエレクトロマイグレーション耐性の向上が求められており、それに対応した技術として、配線材料にアルミニウム(Al)やタングステン(W)よりも導電性が高くかつエレクトロマイグレーション耐性に優れている銅(Cu)を用い、層間絶縁膜として低誘電率膜(Low−k膜)を用いたCu多層配線技術が注目されている。 Recently, in response to demands for higher speeds of semiconductor devices, finer wiring patterns, and higher integration, there has been a demand for lower capacitance between wirings, improved wiring conductivity, and improved electromigration resistance. As a corresponding technology, copper (Cu), which has higher conductivity than aluminum (Al) and tungsten (W) and has excellent electromigration resistance, is used as a wiring material, and a low dielectric constant film (Low-k) is used as an interlayer insulating film. Cu multilayer wiring technology using a film) has attracted attention.
Cu多層配線のCuの成膜方法としては、スパッタリングに代表される物理蒸着(PVD)法、めっき法、および有機金属原料を気化して利用する化学蒸着(MOCVD)法が知られている。しかし、PVD法ではステップカバレッジが悪く、微細パターンへの埋め込みが困難である。めっき法では、めっき液内に含まれる添加剤のため、Cu膜中に不純物が多く含まれる。MOCVD法では良好なステップカバレッジは得られやすいものの、Cu原子に配位する側鎖基からの炭素(C)、酸素(O)、フッ素(F)などの不純物がCu膜中に多く残留するため、膜質の向上が困難である。さらに、Cu原子に配位させる側鎖基が複雑であることから原料が非常に高価である。また、熱的に不安定かつ低蒸気圧であるため安定的な原料気体の供給が難しい。 As a Cu film forming method for Cu multilayer wiring, a physical vapor deposition (PVD) method typified by sputtering, a plating method, and a chemical vapor deposition (MOCVD) method in which an organic metal material is vaporized and used are known. However, the PVD method has poor step coverage and is difficult to embed in a fine pattern. In the plating method, due to the additive contained in the plating solution, a large amount of impurities are contained in the Cu film. Although good step coverage can be easily obtained by the MOCVD method, impurities such as carbon (C), oxygen (O), fluorine (F), etc. from the side chain group coordinated to the Cu atom remain in the Cu film. It is difficult to improve the film quality. Furthermore, since the side chain group coordinated to Cu atom is complicated, the raw material is very expensive. Moreover, since it is thermally unstable and has a low vapor pressure, it is difficult to supply a stable raw material gas.
これに対し、特許文献1には、CuCl板をチャンバ内に配置し、Arガスプラズマを発生させてCuCl板をエッチングして、CuClの脱離種を生成し、この脱離種からArガスプラズマによりCuとClの解離種を生成し、基板の温度をCuCl板の温度よりも低くして直接還元により基板にCu膜を成膜する技術が開示されている。そして、この技術により、成膜速度が速く、安価な原料を用いることができ、膜中に不純物が残留しないCu膜を作製することができるとしている。 On the other hand, in Patent Document 1, a CuCl plate is disposed in a chamber, Ar gas plasma is generated, and the CuCl plate is etched to generate a desorbed species of CuCl, and Ar gas plasma is generated from the desorbed species. A technique is disclosed in which a dissociated species of Cu and Cl is generated by the above, and the temperature of the substrate is made lower than the temperature of the CuCl plate to form a Cu film on the substrate by direct reduction. With this technique, it is said that an inexpensive raw material can be used with a high deposition rate, and a Cu film in which no impurities remain in the film can be produced.
しかしながら、特許文献1の技術では、Cu膜中のClを完全に除去することは困難であり、微量のClが残存するおそれがある。Clはその残留量がわずかであってもCu配線の腐食にともなう配線抵抗の上昇や信頼性の低下等の問題がある。また、成膜初期に基板表面がプラズマにさらされるため、基板が化学的もしくは物理的なダメージを受ける懸念がある。特に配線で使用されるLow−k膜は、これらプラズマによって誘電率の上昇や微細構造の破壊が起こりやすい(プラズマダメージ)。また、プラズマは反応器内部のCuCl板以外の部材もスパッタリングするため、部材の損傷、スパッタリングされた粒子に起因する膜中不純物、およびコンタミネーション汚染を引き起こす。よって、特許文献1の技術をCu多層配線に適用することは、上記の問題を克服するために、コストが高い機構や材料を必要としなければならないという不都合がある。 However, with the technique of Patent Document 1, it is difficult to completely remove Cl in the Cu film, and a trace amount of Cl may remain. Even if the residual amount of Cl is small, there are problems such as an increase in wiring resistance and a decrease in reliability due to corrosion of the Cu wiring. In addition, since the substrate surface is exposed to plasma at the initial stage of film formation, there is a concern that the substrate may be chemically or physically damaged. In particular, low-k films used for wiring tend to cause an increase in dielectric constant and destruction of fine structure due to these plasmas (plasma damage). Further, since the plasma also sputters members other than the CuCl plate inside the reactor, it causes damage to the members, impurities in the film due to the sputtered particles, and contamination contamination. Therefore, applying the technique of Patent Document 1 to a Cu multilayer wiring has the disadvantage that a costly mechanism or material must be required to overcome the above problems.
一方、半導体製造プロセス以外で、湿式めっき法ではない方法で安い原料を用いてCu配線を製造する方法が特許文献2に開示されている。これは、安価な有機Cu化合物である第二蟻酸銅(Cu(OCHO)2)もしくはその水和物を基板に塗布し、非酸化雰囲気中にて熱を与えることでCu薄膜を生成している。同様に、基板に塗布した二水和第二蟻酸銅を、光径を絞ったレーザー光により加熱することでCu配線を形成する報告が非特許文献1にある。これらはいずれも、第二蟻酸銅が熱分解反応によりCuになることを利用している。これらの手法は、安価に金属Cuを成膜させることができるが、超集積回路(ULSI)の配線のようにナノメーターレベルに加工された微細な形状の中に金属を埋め込むには適しておらず、その電気伝導率もCu本来の値よりも悪い値になってしまう。 On the other hand, Patent Document 2 discloses a method of manufacturing Cu wiring by using a cheap raw material by a method other than the wet plating method other than the semiconductor manufacturing process. This is a copper thin film formed by applying copper diformate (Cu (OCHO) 2 ), which is an inexpensive organic Cu compound, or a hydrate thereof to a substrate and applying heat in a non-oxidizing atmosphere. . Similarly, Non-Patent Document 1 reports that Cu wiring is formed by heating copper dihydrate diformate coated on a substrate with laser light with a narrowed optical diameter. All of these utilize the fact that cupric formate becomes Cu by a thermal decomposition reaction. Although these methods can form a metal Cu film at low cost, they are not suitable for embedding metal in a fine shape processed at the nanometer level, such as a wiring of a super integrated circuit (ULSI). Therefore, the electrical conductivity also becomes worse than the original value of Cu.
安価な水和第二蟻酸銅をMOCVDの原料として使用する試みが非特許文献2に報告されている。原料容器内に水和第二蟻酸銅の粉体を入れ、加熱したところにキャリアガスを導入する。加熱したことによって生じる気化成分を、配管を通してキャリアガスで別の反応器内の加熱された基板表面まで輸送する。輸送された気化成分は基板表面で熱分解し、Cu膜が成膜される。 An attempt to use inexpensive hydrated copper diformate as a raw material for MOCVD has been reported in Non-Patent Document 2. A powder of hydrated copper formate is placed in a raw material container, and a carrier gas is introduced into the heated container. The vaporized component generated by heating is transported through a pipe to the heated substrate surface in another reactor with a carrier gas. The transported vaporized component is thermally decomposed on the substrate surface, and a Cu film is formed.
非特許文献3によって、この原料容器内部で生じる気化した成分は、第一蟻酸銅であることが知られている。以下の(1)式に示す反応式により気化しにくい第二蟻酸銅から気化しやすい第一蟻酸銅(Cu(OCHO))がガスとして生成し、これが基板まで輸送されている。
2Cu(OCHO)2 → 2Cu(OCHO)+CO+CO2+H2O……(1)
第一蟻酸銅は、非特許文献3に報告されているように、非常に熱分解しやすい物質であるため、低温で以下の(2)式に示す反応式により第一蟻酸銅から容易にCu薄膜が成膜される。
2Cu(OCHO) → 2Cu +2CO2 + H2 ……(2)
この方法によれば、配位子であるフォルメート基(OCHO)はCO2やH2に熱分解して排気されやすいためにCu膜中に取り込まれ難い。そのため不純物を含まない、高純度のCu膜が生成されやすい。しかし、一般に固体原料から気化させたものをキャリアガスで運ぶ方法は、減圧下での固体原料容器内部の熱伝導状態に大きく影響され、安定した供給が難しい。また、固体原料容器内部で原料の第二蟻酸銅が熱分解してしまい、そこでCuが成膜されてしまう。つまり、原料の劣化が起こりやすい。
According to Non-Patent Document 3, it is known that the vaporized component generated inside the raw material container is cuprous formate. Copper formate (Cu (OCHO)), which is easily vaporized, is generated as a gas from copper diformate which is difficult to be vaporized by the reaction formula shown in the following formula (1), and this is transported to the substrate.
2Cu (OCHO) 2 → 2Cu (OCHO) + CO + CO 2 + H 2 O (1)
As reported in Non-Patent Document 3, copper primary formate is a substance that is very easily thermally decomposed. Therefore, Cu can be easily formed from copper formate by the reaction formula shown in the following formula (2) at low temperature. A thin film is formed.
2Cu (OCHO) → 2Cu + 2CO 2 + H 2 ...... (2)
According to this method, the formate group (OCHO), which is a ligand, is easily taken out by being thermally decomposed into CO 2 or H 2, and thus is hardly taken into the Cu film. Therefore, it is easy to produce a high-purity Cu film that does not contain impurities. However, in general, a method in which a gas vaporized from a solid raw material is carried by a carrier gas is greatly influenced by the heat conduction state inside the solid raw material container under reduced pressure, and stable supply is difficult. Further, the raw material cupric formate is thermally decomposed inside the solid material container, and Cu is formed there. That is, the raw material tends to deteriorate.
また、非特許文献3には、蟻酸化物として同様の反応を示す金属種として銅の他に銀を挙げており、同様な手法で配線層として銀膜を形成可能であるが、やはり銅の場合と同様の問題が生じる。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、ステップカバレッジが良好で、原料を安定的に供給するとともに原料の劣化を生じさせずに実用的かつ安価に良質な金属膜を成膜することができる成膜方法および成膜装置を提供することを目的とする。
また、このような方法を実行させるプログラムが記憶された記憶媒体を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, has good step coverage, stably supplies raw materials, and forms a high-quality metal film practically and inexpensively without causing deterioration of the raw materials. An object of the present invention is to provide a film forming method and a film forming apparatus that can perform the above process.
Another object of the present invention is to provide a storage medium storing a program for executing such a method.
上記課題を解決するため、本発明の第1の観点では、一酸化炭素と水と酸素含有金属化合物とを反応させて当該金属の蟻酸塩ガスを生成する工程と、基板上に前記金属の蟻酸塩ガスを供給する工程と、基板にエネルギーを与え、基板上に供給された前記金属の蟻酸塩を分解して金属膜を形成する工程とを有することを特徴とする成膜方法を提供する。 In order to solve the above problems, in a first aspect of the present invention, a step of reacting carbon monoxide, water, and an oxygen-containing metal compound to generate a formate gas of the metal, and a formic acid of the metal on a substrate There is provided a film forming method comprising a step of supplying a salt gas, and a step of applying energy to the substrate to decompose the metal formate supplied on the substrate to form a metal film.
上記第1の観点において、前記酸素含有金属化合物は粉末状であり、これに気体状の一酸化炭素と気体状の水とを供給することにより蟻酸塩ガスを得るようにすることができる。 In the first aspect, the oxygen-containing metal compound is in a powder form, and formate gas can be obtained by supplying gaseous carbon monoxide and gaseous water thereto.
本発明の第2の観点では、真空に保持された処理容器内に基板を配置する工程と、一酸化炭素と水と酸素含有金属化合物とを反応させて当該金属の蟻酸塩ガスを生成する工程と、前記処理容器内の基板上に前記蟻酸塩ガスを供給する工程と、 基板にエネルギーを与え、基板上に供給された蟻酸塩を分解して金属膜を形成する工程とを有することを特徴とする成膜方法を提供する。 In a second aspect of the present invention, a step of placing a substrate in a processing container held in a vacuum, and a step of reacting carbon monoxide, water, and an oxygen-containing metal compound to generate a formate gas of the metal. And supplying the formate gas onto the substrate in the processing container; and applying energy to the substrate to decompose the formate supplied onto the substrate to form a metal film. A film forming method is provided.
上記第2の観点において、前記蟻酸塩ガスは、前記処理容器外で気体状の一酸化炭素と気体状の水と酸素含有金属化合物とを反応させて形成し、配管を介して前記処理容器内に導入するようにすることができる。この場合に、酸素含有金属化合物粉末に気体状の一酸化炭素と気体状の水とを供給することにより蟻酸塩ガスを生成させるようにすることができる。また、前記配管として内面に 酸素含有金属化合物をコーティングしたものを用い、その配管に気体状の一酸化炭素と気体状の水とを通流させることにより蟻酸塩ガスを生成させるようにすることができる。 In the second aspect, the formate gas is formed by reacting gaseous carbon monoxide, gaseous water, and an oxygen-containing metal compound outside the processing container, and the inside of the processing container via a pipe. Can be introduced. In this case, it is possible to generate formate gas by supplying gaseous carbon monoxide and gaseous water to the oxygen-containing metal compound powder. In addition, for the pipe, an inner surface coated with an oxygen-containing metal compound is used, and formate gas is generated by passing gaseous carbon monoxide and gaseous water through the pipe. it can.
また、上記第2の観点において、蟻酸塩ガスは、前記処理容器内で一酸化炭素と水と酸素含有金属化合物とを反応させて生成するようにすることができ、この場合に、前記処理容器内に酸化銅からなる部材を配置し、その部材に気体状の一酸化炭素と気体状の水とを供給することにより蟻酸塩ガスを生成させるようにすることができる。 In the second aspect, the formate gas can be generated by reacting carbon monoxide, water, and an oxygen-containing metal compound in the processing container. In this case, the processing container A formate gas can be generated by disposing a member made of copper oxide therein and supplying gaseous carbon monoxide and gaseous water to the member.
上記第1および第2の観点において、基板上に気体状の一酸化炭素と気体状の水を供給することにより基板上に蟻酸塩を堆積させ、前記蟻酸塩が堆積された基板にエネルギーを与えることにより基板上の蟻酸塩を分解するようにしてもよいし、基板上に蟻酸塩ガスを供給しながら、基板にエネルギーを与えるようにしてもよい。また、前記金属として銅または銀を好適に用いることができる。この場合に、前記酸素含有金属化合物は、酸化第一銅(Cu2O)、酸化第二銅(CuO)、水酸化第二銅(Cu(OH)2)、酸化第一銀(Ag2O)、Ag2O2(酸化第二銀)のいずれかを用いることができる。 In the first and second aspects, formic acid is deposited on the substrate by supplying gaseous carbon monoxide and gaseous water onto the substrate, and energy is applied to the substrate on which the formate has been deposited. Thus, the formate on the substrate may be decomposed, or energy may be applied to the substrate while supplying the formate gas onto the substrate. Moreover, copper or silver can be suitably used as the metal. In this case, the oxygen-containing metal compound includes cuprous oxide (Cu 2 O), cupric oxide (CuO), cupric hydroxide (Cu (OH) 2 ), and cuprous oxide (Ag 2 O). ) Or Ag 2 O 2 (secondary silver oxide).
上記第1、第2の観点において、基板に与えられるエネルギーとしては、熱エネルギーを用いることができる。この場合に、基板を支持する基板支持部材に設けられた抵抗発熱体により基板に熱エネルギーを与えてもよく、また、基板から離れた位置に設けられた加熱ランプにより基板に熱エネルギーを与えてもよい。 In the first and second aspects, thermal energy can be used as the energy given to the substrate. In this case, thermal energy may be given to the substrate by a resistance heating element provided on a substrate support member that supports the substrate, or thermal energy may be given to the substrate by a heating lamp provided at a position away from the substrate. Also good.
本発明の第3の観点では、真空に保持され、基板が配置される処理容器と、前記処理容器内で基板を支持する基板支持部材と、一酸化炭素と水と酸素含有金属化合物とを反応させて当該金属の蟻酸塩ガスを生成するガス生成手段と、前記処理容器内の基板上に前記蟻酸塩ガスを供給するガス供給手段と、前記基板支持部材上の基板にエネルギーを与えるエネルギー付与手段と、前記処理容器内を排気する排気手段とを具備し、前記ガス供給手段により基板上に蟻酸塩が供給され、前記エネルギー付与手段によるエネルギーによって蟻酸塩が分解して基板上に金属膜が形成されることを特徴とする成膜装置を提供する。 In a third aspect of the present invention, a processing container that is held in a vacuum and in which a substrate is disposed, a substrate support member that supports the substrate in the processing container, carbon monoxide, water, and an oxygen-containing metal compound are reacted. Gas generating means for generating the metal formate gas, gas supply means for supplying the formate gas onto the substrate in the processing container, and energy applying means for supplying energy to the substrate on the substrate support member And exhaust means for exhausting the inside of the processing container, formate is supplied onto the substrate by the gas supply means, and the formate is decomposed by the energy from the energy application means to form a metal film on the substrate. A film forming apparatus is provided.
上記第3の観点において、前記ガス生成手段は、気体状の一酸化炭素を供給する一酸化炭素供給部と、気体状の水を供給する水供給部と、酸素含有金属化合物を含み前記一酸化炭素供給部から供給された気体状の一酸化炭素および前記水供給部から供給された気体状の水と酸素含有金属化合物との反応により当該金属の蟻酸塩ガスを生成する反応部とを有し、前記蟻酸塩ガスを供給するガス供給手段は、生成された蟻酸塩ガスを前記処理容器に導く蟻酸塩導入部を有する構成とすることができる。この場合に、前記水供給部は、酸素と水素とにより水蒸気を発生する水蒸気発生器を有するものとすることができる。また、前記反応部は、酸素含有金属化合物粉末を貯留する反応容器を有するものであってよく、また、酸素含有金属化合物からなる部材を有するものであってもよい。そして、前記一酸化炭素供給部は一酸化炭素供給配管を有し、前記水供給部は水供給配管を有し、前記反応部は、前記一酸化炭素供給配管と水供給配管が合流した合流配管を有し、前記反応部の酸素含有金属化合物からなる部材は、前記合流配管の内面に設けられた酸素含有金属化合物からなる内面層であってよい。さらに、前記蟻酸塩導入部は、蟻酸塩ガスをシャワー状に導くシャワーヘッドを有する構成とすることができる。 In the third aspect, the gas generation means includes the carbon monoxide supply unit that supplies gaseous carbon monoxide, the water supply unit that supplies gaseous water, and the oxygen-containing metal compound. A gaseous carbon monoxide supplied from a carbon supply unit, and a reaction unit that generates a formate gas of the metal by a reaction between gaseous water supplied from the water supply unit and an oxygen-containing metal compound. The gas supply means for supplying the formate gas may have a formate introduction part that guides the generated formate gas to the processing container. In this case, the water supply unit may include a water vapor generator that generates water vapor with oxygen and hydrogen. Moreover, the said reaction part may have a reaction container which stores oxygen-containing metal compound powder, and may have a member consisting of an oxygen-containing metal compound. The carbon monoxide supply part has a carbon monoxide supply pipe, the water supply part has a water supply pipe, and the reaction part is a merged pipe in which the carbon monoxide supply pipe and the water supply pipe are merged. And the member made of an oxygen-containing metal compound in the reaction section may be an inner surface layer made of an oxygen-containing metal compound provided on the inner surface of the junction pipe. Furthermore, the formate introduction part may be configured to have a shower head that guides the formate gas into a shower.
本発明の第4の観点では、真空に保持され、基板が配置される処理容器と、前記処理容器内で基板を支持する基板支持部材と、前記処理容器内に配置された、酸素含有金属化合物からなる部材と、前記反応容器内に気体状の一酸化炭素を供給する一酸化炭素供給手段と、前記反応容器内に気体状の水を供給する水供給手段と、前記基板支持部材上の基板にエネルギーを与えるエネルギー付与手段と、前記処理容器内を排気する排気手段とを具備し、前記一酸化炭素供給手段から供給された気体状の一酸化炭素と、前記水供給手段から供給された気体状の水と、前記酸素含有金属化合物からなる部材とが反応して蟻酸塩ガスが生成され、その蟻酸塩ガスが基板上に供給され、前記エネルギー付与手段によるエネルギーによって蟻酸塩が分解して基板上に金属膜が形成されることを特徴とする成膜装置を提供する。 In a fourth aspect of the present invention, a processing container that is held in vacuum and in which a substrate is disposed, a substrate support member that supports the substrate in the processing container, and an oxygen-containing metal compound that is disposed in the processing container A member comprising: carbon monoxide supplying means for supplying gaseous carbon monoxide into the reaction vessel; water supply means for supplying gaseous water into the reaction vessel; and a substrate on the substrate support member An energy applying means for giving energy to the gas and an exhaust means for exhausting the inside of the processing vessel, and gaseous carbon monoxide supplied from the carbon monoxide supply means, and gas supplied from the water supply means The formate gas is generated by the reaction between the water-like water and the member made of the oxygen-containing metal compound, the formate gas is supplied onto the substrate, and the formate is decomposed by the energy applied by the energy applying means. To provide a film forming apparatus, wherein a metal film is formed on the plate.
上記第4の観点において、前記一酸化炭素供給手段は、一酸化炭素供給源と、気体状の一酸化炭素を前記処理容器に供給する一酸化炭素供給配管と、気体状の一酸化炭素を前記処理容器内に導入する一酸化炭素導入部とを有し、前記水供給手段は、水供給源と、気体状の水を前記処理容器に供給する水供給配管と、気体状の水を前記処理容器に内に導く水導入部とを有するものであってよい。この場合に、前記水供給源としては、酸素と水素とにより水蒸気を発生する水蒸気発生器を有するものであってよい。また、前記一酸化炭素導入部と前記水導入部とは合流部を有し、酸素含有金属化合物からなる部材は前記合流部に設けられていてよい。そして、前記合流部は、複数の吐出孔を有する吐出部材を有するシャワーヘッドを備え、前記酸素含有金属化合物からなる部材は、前記吐出部材の一部または全部を構成し、前記シャワーヘッドに導入された気体状の一酸化炭素と気体状の水が前記吐出孔を通過する際に酸素含有金属化合物と反応して蟻酸塩ガスを吐出するようにすることが好ましい。この場合に、前記シャワーヘッドの吐出部材は、基材と基材表面に形成された酸素含有金属化合物からなるコーティング層とを有し、該コーティング層が前記酸素含有金属化合物からなる部材として機能するようにしてよい。 In the fourth aspect, the carbon monoxide supply means includes a carbon monoxide supply source, a carbon monoxide supply pipe for supplying gaseous carbon monoxide to the processing vessel, and gaseous carbon monoxide. A carbon monoxide introduction part to be introduced into the processing container, wherein the water supply means includes a water supply source, a water supply pipe for supplying gaseous water to the processing container, and the gaseous water for the treatment It may have a water introduction part led in to a container. In this case, the water supply source may include a water vapor generator that generates water vapor with oxygen and hydrogen. Further, the carbon monoxide introduction part and the water introduction part have a joining part, and a member made of an oxygen-containing metal compound may be provided in the joining part. The merging portion includes a shower head having a discharge member having a plurality of discharge holes, and the member made of the oxygen-containing metal compound constitutes part or all of the discharge member and is introduced into the shower head. It is preferable to discharge the formate gas by reacting with the oxygen-containing metal compound when the gaseous carbon monoxide and gaseous water pass through the discharge hole. In this case, the discharge member of the shower head has a base material and a coating layer made of an oxygen-containing metal compound formed on the surface of the base material, and the coating layer functions as a member made of the oxygen-containing metal compound. You may do it.
上記第3および第4の観点において、前記ガス供給手段により基板上に蟻酸塩ガスが供給されて蟻酸塩が堆積し、前記エネルギー付与手段によるエネルギーによって基板上に堆積した蟻酸塩が分解するようにしてもよいし、前記ガス供給手段により基板上に蟻酸塩ガスが供給されながら、前記エネルギー付与手段により基板にエネルギーが付与されるようにしてもよい。また、前記金属として銅または銀を好適に用いることができる。この場合に、前記ガス生成手段で用いられる酸素含有金属化合物は、酸化第一銅(Cu2O)、酸化第二銅(CuO)、水酸化第二銅(Cu(OH)2)、酸化第一銀(Ag2O)、酸化第二銀(Ag2O2)のいずれかを用いることができる。 In the third and fourth aspects, the formate gas is supplied onto the substrate by the gas supply means to deposit formate, and the formate deposited on the substrate is decomposed by the energy from the energy application means. Alternatively, energy may be applied to the substrate by the energy applying means while formate gas is supplied onto the substrate by the gas supplying means. Moreover, copper or silver can be suitably used as the metal. In this case, the oxygen-containing metal compound used in the gas generating means is cuprous oxide (Cu 2 O), cupric oxide (CuO), cupric hydroxide (Cu (OH) 2 ), oxidized second Either single silver (Ag 2 O) or dichroic oxide (Ag 2 O 2 ) can be used.
上記第3、第4の観点において、前記エネルギー付与手段としては、前記基板に熱エネルギーを与えるものであることが好ましく、その場合に、前記エネルギー付与手段は、前記基板支持部材に設けられた抵抗発熱体を有するものであっても、前記基板支持部材から離隔して設けられた加熱ランプを有するものであってもよい。 In the third and fourth aspects, it is preferable that the energy applying unit is a unit that applies thermal energy to the substrate. In this case, the energy applying unit is a resistor provided on the substrate support member. Even if it has a heating element, it may have a heating lamp provided separately from the substrate support member.
本発明の第5の観点では、真空に保持され、基板が配置されて、配置された基板に一酸化炭素と水と酸素含有金属化合物とを反応させて生成された蟻酸塩を供給して基板上に蟻酸塩膜を堆積させる第1の処理容器と、真空に保持され、前記第1の処理容器内で蟻酸塩膜が堆積された基板が配置されて、配置された基板にエネルギーを与えて基板上の蟻酸塩を分解し、基板上に金属膜を形成する第2の処理容器と、前記第1の処理容器から前記第2の処理容器へ真空を破ることなく基板を搬送する基板搬送機構とを具備することを特徴とする成膜装置を提供する。 In a fifth aspect of the present invention, a formate formed by reacting carbon monoxide, water, and an oxygen-containing metal compound is supplied to the substrate that is held in a vacuum and disposed, and the substrate is disposed. A first processing container on which a formate film is deposited and a substrate on which a formate film is deposited are disposed in the first processing container, and energy is applied to the disposed substrate. A second processing container that decomposes formate on the substrate and forms a metal film on the substrate, and a substrate transport mechanism that transports the substrate from the first processing container to the second processing container without breaking the vacuum A film forming apparatus is provided.
本発明の第6の観点では、コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第1、第2の観点のいずれかの成膜方法が実施されるようにコンピュータに成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a storage medium that stores a program that operates on a computer and controls a film forming apparatus, and the program is one of the first and second aspects when executed. There is provided a storage medium characterized by causing a computer to control a film forming apparatus so that the film forming method is performed.
本発明によれば、一酸化炭素と水と酸素含有金属化合物とを反応させて、低エネルギーで熱分解して金属膜が生成される蟻酸塩を基板上に供給し、この蟻酸塩にエネルギーを与えることによりCu膜のような配線層として有効な金属膜を高ステップカバレッジで得ることができる。特に蟻酸銅、好ましくは第一蟻酸銅を基板上に供給し、この蟻酸銅にエネルギーを与えて銅膜を得ることにより、極めて低エネルギーで良好なステップカバレッジでCu膜を成膜することができる。この際に、蟻酸塩、例えば蟻酸銅を基板上に供給して堆積させ、その後に基板上の蟻酸塩にエネルギーを与えて金属膜を形成する手法を用いることにより、ステップカバレッジをさらに良好にすることができる。原料としての蟻酸塩中の金属原子への有機配位子、具体的には蟻酸銅、特に第一蟻酸銅中のCu原子への有機配位子は、熱分解して金属膜(典型的にはCu膜)に影響を与えないガスとして排気されるので膜中の不純物が非常に少なく極めて良質な膜を得ることができる。酸化第一銅等を原料とする場合には、既存のCu−CVDの原料有機化合物を使用する場合よりも極めて安価であり、原料コストが低くできるメリットがある。 According to the present invention, carbon monoxide is reacted with water and an oxygen-containing metal compound, and a formate that is thermally decomposed with low energy to form a metal film is supplied onto the substrate, and energy is supplied to the formate. By providing, a metal film effective as a wiring layer such as a Cu film can be obtained with high step coverage. In particular, copper formate, preferably copper formate, is supplied onto the substrate, and energy is applied to the copper formate to obtain a copper film, whereby a Cu film can be formed with very low energy and good step coverage. . At this time, step coverage is further improved by using a technique in which a formate, for example, copper formate, is supplied and deposited on the substrate, and then a formate is formed on the substrate by applying energy to the formate. be able to. Organic ligands to metal atoms in formate as raw materials, specifically copper formate, especially organic ligands to Cu atoms in cuprous formate, are thermally decomposed into metal films (typically Is exhausted as a gas that does not affect the Cu film), so that an extremely high quality film can be obtained with very few impurities in the film. When cuprous oxide or the like is used as a raw material, it is extremely cheaper than the case of using an existing Cu-CVD raw material organic compound, and there is an advantage that the raw material cost can be reduced.
さらに、一酸化炭素と水と酸素含有金属化合物とを反応させて蟻酸塩ガス、好適には蟻酸銅ガスを生成するので、供給する一酸化炭素と水の量を調節することによって、生成する蟻酸塩の量を調節することができる。このため、従来の粉状の第二蟻酸銅を加熱して第一蟻酸銅ガスを得る方法よりも、安定的に、かつ調節可能な方法で原料を供給することができ、原料の劣化も少ない。この場合に、原料として用いる酸素含有金属化合物、特に酸化第一銅は、粉体として用いざるを得ない第二蟻酸銅とは異なり、緻密な膜としても形成することができるので、壁材に設置したり、配管にコートする等、設置場所の自由度が高く、成膜する基板から原料までの輸送長さを短くする等の装置上の工夫が可能となり、基板に至るまでの輸送中に熱分解により銅が形成されたり、分解生成物が冷やされて固化が生じることを有効に防止することができる。 Furthermore, carbon monoxide, water, and an oxygen-containing metal compound are reacted to produce formate gas, preferably copper formate gas. Formic acid produced by adjusting the amount of carbon monoxide and water to be supplied The amount of salt can be adjusted. For this reason, the raw material can be supplied in a stable and adjustable manner, and the deterioration of the raw material is less than the conventional method of heating the powdery cupric formate to obtain the cuprous formate gas. . In this case, the oxygen-containing metal compound used as a raw material, particularly cuprous oxide, can be formed as a dense film, unlike copper formate, which must be used as a powder. There is a high degree of freedom in the installation location, such as installation and coating on the piping, and it is possible to devise on the equipment such as shortening the transport length from the substrate to the film to the raw material, and during transportation to the substrate It is possible to effectively prevent copper from being formed by pyrolysis or solidification due to cooling of the decomposition products.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
まず、本発明に係る成膜方法の概念を説明する。図1は、本発明に係る成膜方法の概念を説明するための模式図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, the concept of the film forming method according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the concept of a film forming method according to the present invention.
最初に、図1の(a)に示すように、得ようとする金属膜の金属を含む酸素含有金属化合物と、一酸化炭素と、水とを反応させて蟻酸塩ガス、例えば第一蟻酸銅ガスを生成する。このようにすることにより、供給する一酸化炭素および水の量を調節することによって生成する蟻酸塩の量を調節することができ、安定的に制御性良く原料を供給することができる。 First, as shown in FIG. 1 (a), an oxygen-containing metal compound containing a metal of the metal film to be obtained, carbon monoxide, and water are reacted to form a formate gas, for example, cuprous formate. Generate gas. By doing in this way, the amount of formate produced | generated can be adjusted by adjusting the quantity of the carbon monoxide and water to supply, and a raw material can be supplied stably with sufficient controllability.
このように一酸化炭素と水と酸素含有金属化合物を反応させることにより金属膜を形成することができるが、一酸化炭素としては気体状のもの(典型的には一酸化炭素ガス)水としては水蒸気が好適に用いられ、酸素含有金属化合物としては、典型的には金属酸化物を挙げることができる。また金属水酸化物も用いることができる。金属水酸化物は金属酸化物よりも熱的に不安定であるため、反応温度をより低下することができるメリットを有する場合がある。 As described above, a metal film can be formed by reacting carbon monoxide, water, and an oxygen-containing metal compound. As carbon monoxide, gaseous (typically carbon monoxide gas) water is used. Water vapor is preferably used, and typical examples of the oxygen-containing metal compound include metal oxides. Metal hydroxides can also be used. Since the metal hydroxide is more thermally unstable than the metal oxide, it may have an advantage that the reaction temperature can be further lowered.
このような金属としては、銅(Cu)および銀(Ag)が好ましい。これらの酸素含有化合物と一酸化炭素と水とが反応することにより、熱分解しやすい蟻酸塩を形成することができ、抵抗が非常に低く、配線材料として適している。金属としてCu、Agを用いる場合には、酸素含有金属化合物としては、酸化第一銅(Cu2O)、酸化第二銅(CuO)、水酸化第二銅(Cu(OH)2)、酸化第一銀(Ag2O)、酸化第二銀(Ag2O2)を挙げることができる。反応性の観点からは、二価の酸化物である酸化第二銅(CuO)や酸化第二銀(Ag2O2)よりも、一価の酸化物である酸化第一銅(Cu2O)や酸化第一銀(Ag2O)のほうが好ましい。水酸化第二銅(Cu(OH)2)は熱的により不安定であるためカルボン酸塩を形成する温度を低下することができるが、保存安定性等が低いおそれがある。銀の場合にはAg(OH)が存在するが熱的に不安定過ぎて室温で分解してしまうため、適用が困難である。 As such a metal, copper (Cu) and silver (Ag) are preferable. By reacting these oxygen-containing compounds, carbon monoxide, and water, a formate salt that is easily thermally decomposed can be formed, the resistance is very low, and it is suitable as a wiring material. When Cu or Ag is used as the metal, examples of the oxygen-containing metal compound include cuprous oxide (Cu 2 O), cupric oxide (CuO), cupric hydroxide (Cu (OH) 2 ), and oxidation. Examples include primary silver (Ag 2 O) and secondary silver oxide (Ag 2 O 2 ). From the viewpoint of reactivity, divalent oxides in a cupric oxide (CuO) and than (II) oxide and silver (Ag 2 O 2), cuprous oxide is an oxide of a monovalent (Cu 2 O ) And primary silver oxide (Ag 2 O) are preferred. Since cupric hydroxide (Cu (OH) 2 ) is thermally more unstable, the temperature for forming the carboxylate can be lowered, but the storage stability and the like may be low. In the case of silver, Ag (OH) is present but it is too thermally unstable and decomposes at room temperature, making it difficult to apply.
酸素含有金属化合物としてCu2Oを用いた場合の蟻酸塩生成反応は以下の(3)式に示すようになり、第一蟻酸銅が生成される。
Cu2O+2CO+H2O → 2Cu(HCOO) ……(3)
The formate formation reaction when Cu 2 O is used as the oxygen-containing metal compound is as shown in the following formula (3), and first copper formate is generated.
Cu 2 O + 2CO + H 2 O → 2Cu (HCOO) (3)
次に、図1の(b)に示すように、基板1上に上記のようにして生成した蟻酸塩ガスを供給する。蟻酸塩は蒸気圧が高く熱分解しやすいので、エネルギーを与えることによって容易に金属に分解させることができ、容易に金属膜を形成することができる。蟻酸塩の酸化を極力抑制して所望の成分を維持するためには、蟻酸塩の供給を真空中で行うことが好ましい。上述した好適な蟻酸塩である第一蟻酸銅は不安定な物質であり、銅に分解されやすいことが知られており、その性質を利用して銅膜を比較的容易に形成することができる。また、第一蟻酸銅は真空中ではガスとして存在するが、大気雰囲気下では容易に酸化されて酸化第一銅となってしまうため、この第一蟻酸銅の供給は真空中で行う。この際に、第一蟻酸銅はガス状に保持されるように50〜150℃程度の温度にされる。本発明の第一蟻酸銅には、単量体のみならず多量体も含まれる。なお、第一蟻酸銅ガスを大量に生成し、生成した第一蟻酸銅の気相中での分解を抑制するために、一酸化炭素ガスおよび水蒸気の分圧条件はある程度高くする必要がある。ただし、圧力が高すぎると水蒸気の気化供給に不利となる。よって、第一蟻酸銅生成反応の際の水蒸気の分圧は、133〜6650Pa(1〜50Torr)程度が望ましい。また、一酸化炭素ガスの分圧は水蒸気分圧の2倍程度が望ましい。 Next, as shown in FIG. 1B, the formate gas generated as described above is supplied onto the substrate 1. Since formate has a high vapor pressure and is easily thermally decomposed, it can be easily decomposed into metal by applying energy, and a metal film can be easily formed. In order to suppress the oxidation of formate as much as possible and maintain a desired component, it is preferable to supply the formate in a vacuum. Copper formate, which is the preferred formate described above, is an unstable substance and is known to be easily decomposed into copper, and a copper film can be formed relatively easily by utilizing its properties. . In addition, although cuprous formate exists as a gas in a vacuum, it is easily oxidized in the atmosphere to become cuprous oxide. Therefore, the cuprous formate is supplied in a vacuum. At this time, the cuprous formate is brought to a temperature of about 50 to 150 ° C. so as to be kept in a gaseous state. The cuprous formate of the present invention includes not only monomers but also multimers. In addition, in order to produce | generate a large amount of cuprous formate gas and to suppress decomposition | disassembly in the gaseous phase of the produced cuprous formate, it is necessary to raise the partial pressure conditions of carbon monoxide gas and water vapor to some extent. However, if the pressure is too high, it is disadvantageous for the vaporized supply of water vapor. Therefore, the partial pressure of water vapor during the reaction for producing cuprous formate is preferably about 133 to 6650 Pa (1 to 50 Torr). The partial pressure of carbon monoxide gas is preferably about twice the partial pressure of water vapor.
次に、図1の(c)に示すように、蟻酸塩を基板1に吸着させ、所定量堆積させて、金属膜の前駆体としての蟻酸塩膜2を成膜する。このとき、基板1の温度は−30〜50℃程度が好ましい。 Next, as shown in FIG. 1C, formate is adsorbed on the substrate 1 and deposited in a predetermined amount to form a formate film 2 as a precursor of the metal film. At this time, the temperature of the substrate 1 is preferably about −30 to 50 ° C.
次に、図1(d)に示すように、蟻酸塩膜2が形成された基板にエネルギーを与え、反応を進行させ、蟻酸塩を分解して金属膜3を成膜する。
このときエネルギーとしては典型的には熱エネルギーを用いる。熱エネルギーは通常の成膜装置に用いられている抵抗発熱体や加熱ランプ等により与えることができるので適用が容易である。
Next, as shown in FIG. 1D, energy is applied to the substrate on which the formate film 2 is formed, the reaction proceeds, the formate is decomposed, and the metal film 3 is formed.
At this time, heat energy is typically used as the energy. Since the heat energy can be applied by a resistance heating element, a heating lamp, or the like used in a normal film forming apparatus, the application is easy.
このような方法によれば、気相での熱分解なしに、一酸化炭素と水と酸素含有金属化合物とを反応させて形成された蟻酸塩をガスの状態で基板表面に吸着させてから、エネルギーを与えて金属膜とするために、通常のCVDと同様にステップカバレッジを良好にすることができる。そのため、ULSI配線工程における微細パターンへの適用が可能である。また、MOCVDよりも安価な原料を使用することができるため低コストでの金属配線用の成膜が可能である。 According to such a method, formate formed by reacting carbon monoxide, water, and an oxygen-containing metal compound without causing thermal decomposition in the gas phase is adsorbed on the substrate surface in a gas state, Since energy is applied to form a metal film, step coverage can be improved as in the case of normal CVD. Therefore, it can be applied to a fine pattern in the ULSI wiring process. In addition, since a raw material cheaper than MOCVD can be used, film formation for metal wiring can be performed at low cost.
ステップカバレッジを考慮すると、図1に示したように、蟻酸塩を基板表面に吸着させた後、エネルギーを与えて金属膜とすることが好ましいが、図2に示すようにすることもできる。図2の(a)では図1の(a)と同様、蟻酸塩を生成し、その後、図2の(b)に示すように、基板1に熱エネルギー等のエネルギーを与えた状態として、生成した第一蟻酸銅ガスを基板1上に供給してもよい。この場合には、図2の(c)に示すように、蟻酸塩ガスが基板1上に到達すると即座に分解し、金属膜3が成膜されることとなる。このような方法では、図1の方法よりも多少ステップカバレッジが劣る傾向にあるが、図1に示したようなカルボン酸塩を基板表面に吸着させてからエネルギーを与えて金属膜を形成する場合よりも短時間で金属膜を形成することができるというメリットがある。 Considering step coverage, as shown in FIG. 1, it is preferable that formate is adsorbed on the substrate surface, and then energy is applied to form a metal film, but it can also be as shown in FIG. 2. In FIG. 2 (a), as in FIG. 1 (a), formate is generated, and then, as shown in FIG. 2 (b), the substrate 1 is generated in a state where energy such as thermal energy is applied. The first copper formate gas may be supplied onto the substrate 1. In this case, as shown in FIG. 2 (c), when the formate gas reaches the substrate 1, it is immediately decomposed and the metal film 3 is formed. In such a method, the step coverage tends to be slightly inferior to the method of FIG. 1, but when a metal film is formed by applying energy after adsorbing the carboxylate as shown in FIG. 1 to the substrate surface. There is an advantage that the metal film can be formed in a shorter time.
さらに、原料として金属以外にはCとOとHだけであるので不純物の少ない良質の膜を得ることができ、上述の特開2004−27352号公報に開示された技術のように塩素によるCu配線の腐食の問題もない。さらにまた、プラズマを使用しないため、基板下地へのプラズマダメージも発生しない。さらにまた、蟻酸塩膜として第一蟻酸銅膜を用いる場合には、100℃程度の低温で容易に分解されるため、従来のMOCVDよりも各段に低温での成膜が可能であり、このプロセスを半導体装置に適用した場合に下地膜への熱的な劣化を与えるおそれがほとんどない。特に、層間絶縁膜として用いられるLow−k膜は熱に弱いので、このように低温で成膜可能なことは極めて有利である。さらにまた、一酸化炭素と水と酸化第一銅を反応させる場合には反応性が高く、生成される第一蟻酸銅ガスの流量は、既存の有機銅化合物を使う方法よりも遥かに多くすることができる。そのため、短時間で大量の第一蟻酸銅を基板に堆積することが可能となり、成膜速度を高くすることができる。なお、以上のように、典型例であるCu膜を形成するに際しては、酸素含有銅化合物である酸化銅として酸化第一銅が好適であるが、酸化第二銅(CuO)を用いることもできる。酸化第二銅は反応性は酸化第一銅に劣るものの、酸化第二銅のほうが安定であることから、原料の加工形態としては、粉体以外に、ペレット、多結晶板等の多くの形市販されており、コストも低いというメリットがある。Cu膜を形成する際の酸素含有銅化合物として酸化銅の他に、水酸化第二銅(Cu(OH)2)を用いることもできる、水酸化銅は酸化銅よりも熱的に不安定であることから第一蟻酸銅の生成反応の温度を低下できる可能性もある。 Further, since only C, O and H are used as raw materials other than the metal, a high quality film with few impurities can be obtained, and Cu wiring by chlorine as in the technique disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-27352. There is no problem of corrosion. Furthermore, since no plasma is used, plasma damage to the substrate substrate does not occur. Furthermore, when a cuprous formate film is used as the formate film, it is easily decomposed at a low temperature of about 100 ° C., so that it is possible to form a film at a lower temperature than in conventional MOCVD. When the process is applied to a semiconductor device, there is almost no risk of thermal degradation of the underlying film. In particular, since the low-k film used as an interlayer insulating film is vulnerable to heat, it is extremely advantageous that it can be formed at such a low temperature. Furthermore, when carbon monoxide, water, and cuprous oxide are reacted, the reactivity is high, and the flow rate of the generated cuprous formate gas is much higher than that using the existing organic copper compound. be able to. Therefore, a large amount of cuprous formate can be deposited on the substrate in a short time, and the film formation rate can be increased. As described above, when forming a Cu film as a typical example, cuprous oxide is suitable as copper oxide which is an oxygen-containing copper compound, but cupric oxide (CuO) can also be used. . Although cupric oxide is inferior to cuprous oxide in reactivity, cupric oxide is more stable, so the processing form of the raw material includes many forms such as pellets and polycrystalline plates in addition to powder. It is commercially available and has the advantage of low cost. In addition to copper oxide, cupric hydroxide (Cu (OH) 2 ) can also be used as the oxygen-containing copper compound in forming the Cu film. Copper hydroxide is thermally unstable than copper oxide. Therefore, there is a possibility that the temperature of the production reaction of cuprous formate can be lowered.
次に、本発明の具体的な実施形態について説明する。以下の実施形態においては、一酸化炭素と水と酸素含有金属化合物から蟻酸塩を形成する典型例として、酸素含有金属化合物に酸化第一銅を用いて第一蟻酸銅を形成する例を挙げ、これを基板としての半導体ウエハに供給し、エネルギーを与えて金属膜として銅膜を形成する場合について説明する。 Next, specific embodiments of the present invention will be described. In the following embodiments, as a typical example of forming formate from carbon monoxide, water, and an oxygen-containing metal compound, an example of forming cuprous formate using cuprous oxide in an oxygen-containing metal compound is given. A case where a copper film is formed as a metal film by supplying energy to a semiconductor wafer as a substrate and applying energy will be described.
[第1の実施形態]
図3は、第1の実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す断面図である。
図3に示す成膜装置は、例えばアルミニウムなどにより円筒状あるいは箱状に成形されたチャンバ11を有しており、チャンバ11の内部には、被処理体である半導体ウエハ(以下、単にウエハと記す)Wを水平に支持するためのサセプタ12がその中央下部に設けられた円筒状の支持部材13により支持された状態で配置されている。サセプタ12にはヒーター14が埋め込まれており、このヒーター14はヒーター電源15から給電されることにより被処理基板であるウエハWを所定の温度に加熱する。なお、サセプタ12はセラミックス例えばAlNで構成することができる。
[First Embodiment]
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the film forming apparatus according to the first embodiment.
The film forming apparatus shown in FIG. 3 has a
チャンバ11の天壁11aには、シャワーヘッド20が形成されている。シャワーヘッド20は、チャンバ11の天壁11a内に形成された水平に延材する扁平形状のガス拡散空間21と、その下方に設けられた多数のガス吐出孔23を有するシャワープレート22とを有している。シャワーヘッド20の内面にはヒーター20aが設けられている。
A
チャンバ11の側壁下部には排気口24が形成されており、この排気口24には排気管25が接続されている。この排気管25には真空ポンプを有する排気装置26が接続されている。そしてこの排気装置26を作動させることにより排気管25を介してチャンバ11内が所定の真空度まで減圧されるようになっている。チャンバ11の側壁には、ウエハWの搬入出を行うための搬入出口27と、この搬入出口27を開閉するゲートバルブ28とが設けられている。
An
一方、チャンバ11の外部には、一酸化炭素(CO)を供給する一酸化炭素供給源31aと、水(H2O)を貯留する水貯留容器31bが配置されており、一酸化炭素供給源31aからは配管32aが延び、水貯留容器31bからは配管32bが延びている。配管32aにはバルブ33aと流量制御のためのマスフローコントローラ(MFC)34aが設けられており、配管32bにはバルブ33bと流量制御のためのマスフローコントローラ(MFC)34bが設けられている。
これら配管32aおよび配管32bは合流して配管32となっている。チャンバ11の近傍には酸化第一銅粉末36を貯留した反応容器35が配置されており、上記配管32が反応容器35に挿入されている。反応容器35の周囲にはヒーター35aが設けられている。反応容器35の上部には配管37が接続されており、この配管37はチャンバ11の上方からシャワーヘッド20の内部のガス拡散空間21に臨む位置まで延びている。配管37の周囲にはヒーター37aが設けられている。
On the other hand, a carbon
The
水貯留容器31b内の水は、加熱またはバブリング等の適宜の手段により蒸気状(気体状)とされ、配管32bを通って反応容器35に導入される。また、ガスボンベ等の一酸化炭素ガス供給源31aから気体状の一酸化炭素(以下、一酸化炭素ガスという)が反応容器35に導入される。反応容器35内では、ヒーター35aにより50〜150℃に保持された状態で、酸化第一銅粉末36と一酸化炭素ガスと水蒸気(気体状の水)とが反応し、上述した(1)式に示す反応式に従って第一蟻酸銅ガスが生成される。
The water in the
なお、図4に示すように、水貯留容器31bを用いる代わりに、水蒸気発生器151を用いることもできる。水蒸気発生器151には水素ガス配管152および酸素ガス配管153が接続されており、これら配管152および153には、それぞれ水素ガス供給源154および酸素ガス供給源155が接続されている。また、配管152および153には、それぞれマスフローコントローラ156および157が設けられており、それらの上流側にはそれぞれバルブ158および159が設けられている。そして水素ガス供給源154および酸素ガス供給源155から配管152および153を介して水蒸気発生器151に水素ガスおよび酸素ガスを導入することにより水蒸気を発生することができる。
In addition, as shown in FIG. 4, instead of using the
配管32には配管32を不活性ガスでパージするためのガスライン16aが接続されている。ガスライン16aには上流側からバルブ17aおよびマスフローコントローラ(MFC)18aが設けられている。また、シャワーヘッド20のガス拡散空間21内には副生成物のパージおよび希釈ガスを供給するためのガスライン16bが接続されている。ガスライン16bには上流側からバルブ17bおよびマスフローコントローラ(MFC)18bが設けられている。
A
成膜装置を構成する各構成部は、マイクロプロセッサ(コンピュータ)を備えたプロセスコントローラ80に接続されて制御されるようになっている。また、プロセスコントローラ80には、オペレータが成膜装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、成膜装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース81が接続されている。さらに、プロセスコントローラ80には、成膜装置で実行される各種処理をプロセスコントローラ80の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて成膜装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部82が接続されている。レシピは記憶部82において記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスク等の固定的なものであってもよいし、CDROM、DVD等の可搬性のものであってもよい。さらに、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース81からの指示等にて任意のレシピを記憶部82から呼び出してプロセスコントローラ80に実行させることで、プロセスコントローラ80の制御下で、成膜装置での所望の処理が行われる。
Each component constituting the film forming apparatus is connected to and controlled by a
次に、以上のように構成された成膜装置を用いて行われる成膜処理について説明する。
まず、ゲートバルブ28を開にして、ウエハWを搬入出口27からチャンバ11内に搬入し、サセプタ12上に載置する。排気装置26により排気口24および排気管25を介してチャンバ11内を排気することによりチャンバ11内を所定の圧力にする。
Next, a film forming process performed using the film forming apparatus configured as described above will be described.
First, the
この状態で、バルブ33aおよび33bを開いてマスフローコントローラ(MFC)34aおよび34bにより所定流量に調整された一酸化炭素ガスおよび水蒸気を配管32a,32bおよび配管32を介して反応容器35に導く。反応容器35はヒーター35aにより50〜150℃程度に加熱されており、これにより反応容器35内の酸化第一銅粉末36と一酸化炭素と水蒸気とが上述した(3)式に示す反応式に従って反応して第一蟻酸銅ガスを生成する。この第一蟻酸銅ガスは配管37を経てシャワーヘッド20のガス拡散空間21に至り、シャワープレート22に形成された多数のガス吐出孔23からウエハWに向けて吐出される。この際に、配管37の外周に設けられたヒーター37aおよびシャワーヘッド20の内面に設けられたヒーター20aにより、第一蟻酸銅ガスは50〜150℃に保持されてガスの状態のままウエハWに供給される。
In this state, the
第一蟻酸銅ガスは、常温〜50℃程度の温度に保持されたウエハWに吸着し、前駆体である第一蟻酸銅膜を形成する。このときの第一蟻酸銅膜の膜厚は第一蟻酸銅ガスの供給時間とウエハ温度によって制御することができる。 The first copper formate gas is adsorbed on the wafer W held at a temperature of about room temperature to about 50 ° C. to form a first copper formate film as a precursor. The film thickness of the first copper formate film at this time can be controlled by the supply time of the first copper formate gas and the wafer temperature.
このようにして前駆体である第一蟻酸銅の成膜を所定時間行って、所定の厚さになった時点で、第一蟻酸銅ガスの供給を停止し、引き続きヒーター14によりウエハWを100〜250℃に加熱、昇温し、その際の熱エネルギーにより上述した(2)式に示す反応式に従って第一蟻酸銅を分解し、所定厚さの銅膜を形成する。
In this way, the film formation of the first copper formate as the precursor is performed for a predetermined time, and when the predetermined thickness is reached, the supply of the first copper formate gas is stopped, and then the wafer W is moved to 100 by the
その後、ヒーター14の出力を停止し、ガスラインをパージガスライン16a,16bに切替え、N2やArなどの不活性ガスによって副生成ガスや余分な蟻酸ガスをパージする。次いで、チャンバ11内の圧力を外部の圧力に合わせた後、ゲートバルブ28を開いてウエハWを搬出する。
Thereafter, the output of the
上記構成の装置によれば、ステップカバレッジが良好で良質のCu膜を安価に成膜することができる。また、蟻酸ガスを反応容器35に導入して第一蟻酸銅ガスを生成し、このようにして生成された第一蟻酸銅ガスをチャンバ内に導いてウエハWに第一蟻酸銅を吸着させ、その後加熱するといった、極めて簡便な手法で銅膜を成膜することができる。
According to the apparatus having the above configuration, a good quality Cu film with good step coverage can be formed at low cost. In addition, formic acid gas is introduced into the
上記構成の装置においては、ウエハWをサセプタ12上に載置してチャンバ11内を所定の圧力に調整した後、ヒーター14によってウエハWを100〜250℃に加熱しながら、反応容器35内で生成した第一蟻酸銅ガスをシャワーヘッド20によってウエハWに向けて吐出してもよい。これにより、第一蟻酸銅をウエハW上に堆積させる前に上述した(2)式に示す反応式に従って分解させ、ウエハW上に所定厚さの銅膜を形成することができる。このため、上記構成の装置によれば、銅膜の成膜時間の短縮化を図ることが可能となる。
In the apparatus having the above-described configuration, the wafer W is placed on the
[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態について説明する。
図5は、第2の実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す断面図である。
この成膜装置は、第一蟻酸銅を供給する機構が第1の実施形態に係る図3と異なっており、その他の構成は基本的に図3の装置と同じであるので、同じ部材については同じ符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a film forming apparatus according to the second embodiment.
In this film forming apparatus, the mechanism for supplying the first copper formate is different from that of FIG. 3 according to the first embodiment, and other configurations are basically the same as those of the apparatus of FIG. The same reference numerals are given and description thereof is omitted.
本実施形態では、一酸化炭素と水を供給する上記配管32に連続するように酸化第一銅をその内面に有する配管41をシャワーヘッド20のガス拡散空間21に臨む部分まで設けて、配管41内で第一蟻酸銅ガスを形成するようになっている。具体的には、配管41は、例えばステンレス鋼からなる本体42と、本体42の内側に被覆された酸化第一銅膜43とを有している。酸化第一銅膜43は、例えば特開2003−282897号公報にあるように酸化第二銅をなるべく少なくするような条件下で反応性スパッタリングを行うことで容易に緻密な膜として生成することができる。酸化第一銅膜43を設ける代わりに酸化第一銅からなる管材を設けてもよい。配管41の外側にはヒーター41aが設けられている。したがって、一酸化炭素ガスおよび水蒸気が配管41を通流している間、配管41内ではヒーター41aにより50〜150℃に保持された状態で、一酸化炭素と水と酸化第一銅膜43とが反応し、上述した(3)式に示す反応式に従って第一蟻酸銅ガスが生成される。
In the present embodiment, a
このように構成された第2の実施形態の成膜装置においては、基本的に第1の実施形態と同様にチャンバ11内にウエハWを搬入してサセプタ12上に載置し、チャンバ11内を所定の圧力に保持し、バルブ33aおよび33bを開いてマスフローコントローラ(MFC)34aおよび34bにより所定流量に調整された一酸化炭素ガスおよび水蒸気を配管32a,32bおよび配管32を介して配管41に導く。配管41はヒーター41aにより50〜150℃程度に加熱されており、このため一酸化炭素ガスおよび水蒸気が配管41を通流する過程で配管41の内側に被覆された酸化第一銅膜43と一酸化炭素および水蒸気とが上述した(3)式に示す反応式に従って反応して第一蟻酸銅ガスを生成する。この第一蟻酸銅ガスは配管41を経てシャワーヘッド20のガス拡散空間21に至り、シャワープレート22に形成された多数のガス吐出孔23からウエハWに向けて吐出される。この際にも第1の実施形態と同様、第一蟻酸銅ガスは、ヒーター20aにより50〜150℃に保持されてガスの状態のままウエハWに供給される。そして、第1の実施形態と全く同様に、この第一蟻酸銅ガスは、常温〜50℃程度の温度に保持されたウエハWに吸着し、前駆体である固体状の第一蟻酸銅膜を形成する。さらに第1の実施形態と全く同様に、ヒーター14によりウエハWを100〜250℃に加熱、昇温し、その際の熱エネルギーにより上述した(2)式に示す反応式に従って第一蟻酸銅を分解し、所定厚さの銅膜を形成する。
In the film forming apparatus of the second embodiment configured as described above, the wafer W is loaded into the
本実施形態の装置によれば、一酸化炭素ガスおよび水蒸気が配管41を通流する間に酸化第一銅膜43と一酸化炭素ガスおよび水蒸気とが反応して第一蟻酸銅ガスを生成し、このようにして生成された第一蟻酸銅ガスをチャンバ内に導いてウエハWに第一蟻酸銅を吸着させ、その後加熱するといった、極めて簡便な手法で銅膜を成膜することができ、かつ上述のような効果を奏することができる。
According to the apparatus of the present embodiment, the
本実施形態の装置においては、ウエハWをサセプタ12上に載置してチャンバ11内を所定の圧力に調整した後、ヒーター14によってウエハWを100〜250℃に加熱しながら、配管41内で生成した第一蟻酸銅ガスをシャワーヘッド20によってウエハWに向けて吐出してもよい。これにより、第一蟻酸銅をウエハW上に堆積させる前に上述した(2)式に示す反応式に従って分解させ、ウエハW上に所定厚さの銅膜を形成することができる。このため、本実施形態の装置によっても、銅膜の成膜時間の短縮化を図ることが可能となる。なお、この実施形態においても、水蒸気を供給するために水蒸気発生器151を用いてもよい。
In the apparatus of the present embodiment, the wafer W is placed on the
[第3の実施形態]
次に、第3の実施形態について説明する。
図6は、第3の実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す断面図である。
この成膜装置は、サセプタ上のウエハを加熱する機構および排気経路が第1の実施形態に係る図3と異なっており、その他の構成は基本的に図3の装置と同じであるので、同じ部材については同じ符号を付して説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a film forming apparatus according to the third embodiment.
This film forming apparatus is different from FIG. 3 according to the first embodiment in the mechanism for heating the wafer on the susceptor and the exhaust path, and the other configuration is basically the same as the apparatus in FIG. The members are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
本実施形態では、サセプタ12の代わりにヒーターを有しないサセプタ12′が設けられており、その下方にランプ加熱ユニット50が設けられている。ランプ加熱ユニット50は、紫外線ランプからなる複数のランプヒーター51が配列され、これらランプヒーター51の上に石英等の熱線透過材料よりなる透過窓52が設けられて構成されており、透過窓52の上に上記サセプタ12′が載置されている。
In the present embodiment, a susceptor 12 'having no heater is provided instead of the
また、チャンバ11の側壁のサセプタ12′に対応する高さ位置に排気口53が開口しており、この排気口53からチャンバ11の側壁を水平に延び途中で下方に延びてチャンバ11の底面に開口する排気流路54が形成され、この排気流路54に排気管55が接続されている。排気管55には真空ポンプを有する排気装置56が接続されている。そしてこの排気装置56を作動させることにより排気経路54および排気管55を介してチャンバ11内が所定の真空度まで減圧されるようになっている。
Further, an
この第3の実施形態も基本的に第1の実施形態と同様にウエハWを搬入してサセプタ12′上に載置し、チャンバ11内を所定の圧力に保持し、バルブ33aおよび33bを開いてマスフローコントローラ(MFC)34aおよび34bにより所定流量に調整された一酸化炭素ガスおよび水蒸気を配管32a,32bおよび配管32を介して反応容器35に導き、反応容器35内を、ヒーター35aにより50〜150℃に保持した状態でその中の酸化第一銅粉末36と一酸化炭素ガスガスおよび水蒸気とを反応させ、第一蟻酸銅ガスを生成させる。この第一蟻酸銅ガスは、第1の実施形態と同様、配管37を経てシャワーヘッド20に至り吐出孔23からウエハWに向けて吐出される。配管37の外周に設けられたヒーター37aおよびシャワーヘッド20の内面に設けられたヒーター20aにより、第一蟻酸銅ガスは50〜150℃に保持されてガスの状態のままウエハWに供給される。ここで、ウエハWは、シャワーヘッド20から吐出された第一蟻酸銅ガスはウエハWに吸着し、前駆体である固体状の第一蟻酸銅膜を形成する。そして、所望の厚さの第一蟻酸銅膜が形成されたウエハを第1の実施形態と同様、100〜250℃に加熱、昇温し、その際の熱エネルギーにより上述した(2)式に示す反応式に従って第一蟻酸銅を分解し、所定厚さの銅膜を形成する。
In the third embodiment as well, basically the wafer W is loaded and placed on the susceptor 12 ', the
本実施形態ではランプ加熱ユニット50によりウエハWの加熱を行うため、第一蟻酸銅膜を形成した後の昇温速度が速い。よって迅速に上記(2)式に示す反応式を進行させることができ、極めて簡便な手法であることに加えて高スループットで銅膜を形成することができる。
In this embodiment, since the wafer W is heated by the
本実施形態の装置においては、ウエハWをサセプタ12上に載置してチャンバ11内を所定の圧力に調整した後、ランプ加熱ユニット50によってウエハWを100〜250℃に加熱しながら、反応容器35内で生成した第一蟻酸銅ガスをシャワーヘッド20によってウエハWに向けて吐出してもよい。これにより、第一蟻酸銅をウエハW上に堆積させる前に上述した(2)式に示す反応式に従って分解させ、ウエハW上に所定厚さの銅膜を形成することができる。このため、本実施形態の装置によっても、銅膜の成膜時間の短縮化を図ることが可能となる。
In the apparatus of the present embodiment, the wafer W is placed on the
なお、第3の実施形態においては、第一蟻酸銅の製造手法は、図5に示す第2の実施形態と同様のものであってもよい。また、この実施形態においても、水蒸気を供給するために水蒸気発生器151を用いてもよい。
In the third embodiment, the first copper formate manufacturing method may be the same as that of the second embodiment shown in FIG. Also in this embodiment, the
[第4の実施形態]
次に、第4の実施形態について説明する。
図7は、第4の実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す断面図である。
この成膜装置は、蟻酸と酸化第一銅とのを反応させる手法およびその機構が第1の実施形態に係る図3と異なっており、その他の構成は基本的に図3の装置と同じであるので、同じ部材については同じ符号を付して説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a film forming apparatus according to the fourth embodiment.
This film forming apparatus is different from FIG. 3 according to the first embodiment in the method and mechanism for reacting formic acid and cuprous oxide, and the other configuration is basically the same as the apparatus in FIG. Therefore, the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施形態では、第1の実施形態におけるシャワーヘッド20の代わりにシャワーヘッド20′を設けている。このシャワーヘッド20′は、ガス拡散空間21′と、その下方に設けられ、チャンバ11と一体のベースプレート22aに着脱自在の酸化第一銅含有プレート22bが取り付けられた構造を有するシャワープレート22′とを有している。酸化第一銅含有プレート22bはその一部または全部が酸化第一銅で形成されている。具体的には、酸化第一銅含有プレート22bは、ステンレス鋼等の他の材料のベースの表面に酸化第一銅がコーティングされたものであってもよいし、銅製のプレートを熱酸化してその一部または全部を酸化第一銅としたものであってもよい。酸化第一銅のコーティング膜は、上述したように、酸化第二銅をなるべく少なくするような条件下で反応性スパッタリングを行うことで容易に緻密な膜として生成することができる。シャワープレート22′には、多数のガス吐出孔23′が形成されているとともに、プレートヒーター57がベースプレート22aに埋設されている。
In the present embodiment, a
なお、図8に示すように、酸化第一銅含有プレート22bはベースプレート22aの内側に設けるようにしてもよい。
In addition, as shown in FIG. 8, you may make it provide the cuprous
また、チャンバ11の外部に一酸化炭素供給源31aおよび水貯留容器31bが配置されており、これらから配管32aおよび32bが延び、配管32aおよび32bが合流した配管32が配されている点は図3装置と同様であるが、配管32が直接シャワーヘッド20′に挿入されている点が図3の装置と異なっている。すなわち、シャワーヘッド20′のガス拡散空間21′には一酸化炭素ガスおよび水蒸気が反応することなく直接導入される。そして、シャワープレート22′がプレートヒーター57により50〜150℃に保持された状態で、ガス拡散空間21′に導入された一酸化炭素ガスおよび水蒸気がガス吐出孔23′を通過する際に一酸化炭素および水蒸気と酸化第一銅含有プレート22bの酸化第一銅とが反応し、上述した(3)式に示す反応式に従って第一蟻酸銅ガスとなってウエハWに向けて吐出される。
In addition, a carbon
このように構成された第4の実施形態の成膜装置においては、基本的に第1の実施形態と同様にチャンバ11内にウエハWを搬入してサセプタ12上に載置し、チャンバ11内を所定の圧力に保持し、バルブ33aおよび33bを開いてマスフローコントローラ(MFC)34aおよび34bにより所定流量に調整された一酸化炭素ガスおよび水蒸気を配管32a,32bおよび配管32を介してシャワーヘッド20′のガス拡散空間21′に直接導入する。このとき、シャワープレート22′がプレートヒーター57により50〜150℃と第一蟻酸銅の生成に適した温度とされ、ガス拡散空間21′に導入された一酸化炭素および水蒸気がガス吐出孔23′を通過する際に一酸化炭素および水蒸気と酸化第一銅含有プレート22bの酸化第一銅とが反応し、上述した(3)式に示す反応式に従って第一蟻酸銅ガスとなってウエハWに向けて吐出される。そして、第1の実施形態と全く同様に、この第一蟻酸銅ガスは常温〜50℃程度の温度に保持されたウエハWに吸着し、前駆体である固体状の第一蟻酸銅膜を形成する。さらに第1の実施形態と全く同様に、ヒーター14によりウエハWを100〜250℃まで加熱、昇温し、その際の熱エネルギーにより上述した(2)式に示す反応式に従って第一蟻酸銅を分解し、所定厚さの銅膜を形成する。
In the film forming apparatus of the fourth embodiment configured as described above, the wafer W is loaded into the
本実施形態の装置によれば、ステップカバレッジが良好であり良質のCu膜を安価に成膜することができるという基本的効果に加え、一酸化炭素ガスおよび水蒸気を直接シャワーヘッド20′に導入してガス吐出孔23′から吐出する際に、一酸化炭素および水蒸気と酸化第一銅含有プレート22bの酸化第一銅とが反応して第一蟻酸銅ガスを生成し、その後即座にウエハWに第一蟻酸銅を吸着させ、その後加熱するといった、極めて簡便な手法で銅膜を成膜することができ、しかも第一蟻酸銅ガスが生成してからウエハW表面へ輸送される経路長が非常に短いために、熱的に不安定な第一蟻酸銅ガスを分解させることなくウエハW表面へ均一に供給することを可能とする。
According to the apparatus of this embodiment, in addition to the basic effect that the step coverage is good and a good-quality Cu film can be formed at low cost, carbon monoxide gas and water vapor are directly introduced into the shower head 20 '. When the gas is discharged from the gas discharge hole 23 ', carbon monoxide and water vapor react with the cuprous oxide of the cuprous oxide-containing
本実施形態の装置においては、ウエハWをサセプタ12上に載置してチャンバ11内を所定の圧力に調整した後、ヒーター14によってウエハWを100〜250℃に加熱しながら、蟻酸ガスと酸化第一銅含有プレート22bの酸化第一銅とを反応させて生成した第一蟻酸銅ガスをウエハWに向けて吐出してもよい。これにより、第一蟻酸銅をウエハW上に堆積させる前に上述した(2)式に示す反応式に従って分解させ、ウエハW上に所定厚さの銅膜を形成することができる。このため、本実施形態の装置によっても、銅膜の成膜時間の短縮化を図ることが可能となる。
In the apparatus of this embodiment, after the wafer W is placed on the
なお、サセプタの加熱手段としてヒーター14を設ける代わりに、第3の実施形態に係る図6に示すように加熱ランプユニット50を備えた構成とすることもできる。また、この実施形態においても、水蒸気を供給するために水蒸気発生器151を用いてもよい。
Instead of providing the
[第5の実施形態]
次に、第5の実施形態について説明する。
図9は、第5の実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す断面図である。
図9に示す成膜装置は、図3のチャンバ11と同様の材料で形成された扁平状のチャンバ61を有している。チャンバ61の底部にはウエハWを載置するサセプタ62が配置されている。サセプタ62はサセプタ12と同様の材料で構成され、温度制御用の冷媒流路19が設けられている。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a film forming apparatus according to the fifth embodiment.
The film forming apparatus shown in FIG. 9 has a
チャンバ61の天壁部分には、図6に示す第3の実施形態と同様、複数のランプヒーター51と透過窓52とからなるランプ加熱ユニット50を有しており、透過窓52を下にして下方へ熱線が照射されるように配置されている。
Similar to the third embodiment shown in FIG. 6, the top wall portion of the
チャンバ61の側壁にはガス導入口66が設けられており、このガス導入口66から第一蟻酸銅ガスが導入されるようになっている。また、第2の実施形態と同様、チャンバ11の外部に一酸化炭素供給源31aおよび水貯留容器31bが配置されており、これらから配管32aおよび32bが延び、配管32aおよび32bが合流した配管32が配され、配管32の終端からガス導入口66までは、本体42と、本体42の内側に被覆された酸化第一銅膜43とを有する配管41が設けられている。また、配管41の外側に設けられたヒーター41aにより配管41内を第一蟻酸銅ガスの生成に好適な50〜150℃に加熱するようになっている。したがって、配管41内では50〜150℃に保持された状態で、一酸化炭素ガスと水と酸化第一銅膜43とが反応し、上述した(3)式に示す反応式に従って第一蟻酸銅ガスが生成され、ガス導入口66からチャンバ61内へ導入される。
A
チャンバ61の側壁のガス導入口66と反対側部分には、排気口63が形成されており、この排気口63には排気管64が接続されている。この排気管64には真空ポンプを有する排気装置65が接続されている。そしてこの排気装置65を作動させることにより排気管64を介してチャンバ61内が所定の真空度まで減圧されるようになっている。
An
このように構成された成膜装置においては、まず、図示しないゲートバルブを開いてウエハWをチャンバ61内に搬入し、サセプタ62上に載置する。サセプタ62は予め冷媒流路19を流れる冷媒により−30〜50℃程度の温度に保持される。そして、排気装置65により排気口63および排気管64を介してチャンバ61内を排気することによりチャンバ61内を所定の圧力にする。次いで、バルブ33aおよび33bを開いてマスフローコントローラ(MFC)34aおよび34bにより所定流量に調整された一酸化炭素ガスおよび水蒸気を配管32a,32bおよび配管32を介して配管32に通流させる。そして、本実施形態では一酸化炭素ガスと水蒸気を配管32から配管41に導く。配管41はヒーター41aにより50〜150℃程度に加熱されており、このため一酸化炭素ガスと水蒸気が配管41を通流する過程で配管41の内側に被覆された酸化第一銅膜43と一酸化炭素ガスと水蒸気とが上述した(3)式に示す反応式に従って反応して第一蟻酸銅ガスを生成する。この第一蟻酸銅ガスは配管41からガス導入口66を経てチャンバ61に導入され、ウエハWの表面に沿って流れて排気口63に至る。この過程で第一蟻酸銅は−30〜50℃に保持されたウエハWに吸着し、前駆体である固体状の第一蟻酸銅膜を形成する。その後、ランプ加熱ユニット50のランプヒーター51を照射することによりウエハWを100〜250℃に加熱、昇温し、その際の熱エネルギーにより上述した(2)式に示す反応式に従って第一蟻酸銅を分解し、所定厚さの銅膜を形成する。
In the film forming apparatus configured as described above, first, a gate valve (not shown) is opened, and the wafer W is loaded into the
本実施形態の装置によれば、側壁からガスを導入して反対の側壁から排気するので、装置をコンパクト化できるとともに、ランプ光を直接第一蟻酸銅に当ててエネルギーを供給するので、ウエハやサセプタ裏面から加熱して、伝熱によりエネルギーを間接的に供給する方法と比べて著しく速く反応させることができる。また、エネルギーを上から直接与える方法では、ウエハWの裏に加熱機構を設ける必要がないため、サセプタ62のように冷却機構を設けることが可能となる。第一蟻酸銅ガスのウエハW表面への吸着量は温度が低ければ低いほど多いので、この方式では前述した第1から第4の実施形態と比べて有利となる。 According to the apparatus of this embodiment, since gas is introduced from the side wall and exhausted from the opposite side wall, the apparatus can be made compact, and the lamp light is directly applied to the cuprous formate to supply energy. Compared with the method of heating from the back surface of the susceptor and indirectly supplying energy by heat transfer, the reaction can be made extremely fast. Further, in the method in which energy is directly applied from above, it is not necessary to provide a heating mechanism behind the wafer W, so that a cooling mechanism like the susceptor 62 can be provided. Since the amount of adsorption of the first copper formate gas on the surface of the wafer W is larger as the temperature is lower, this method is more advantageous than the first to fourth embodiments described above.
本実施形態の装置においては、ウエハWをサセプタ62上に載置してチャンバ61内を所定の圧力に調整した後、ランプ加熱ユニット50によってウエハWを100〜250℃に加熱しながら、配管41内で生成した第一蟻酸銅ガスをガス導入口66からチャンバ61内のウエハW上に向けて導入してもよい。これにより、第一蟻酸銅をウエハW上に堆積させる前に上述した(2)式に示す反応式に従って分解させ、ウエハW上に所定厚さの銅膜を形成することができる。このため、本実施形態の装置によっても、銅膜の成膜時間の短縮化を図ることが可能となる。
In the apparatus of this embodiment, the wafer W is placed on the
なお、第一蟻酸銅の形成方法は、第1の実施形態と同様、粉体の酸化第一銅を貯留した反応容器を用いてもよい。また、この実施形態においても、水蒸気を供給するために水蒸気発生器151を用いてもよい。
In addition, the formation method of cuprous formate may use the reaction container which stored the powdered cuprous oxide similarly to 1st Embodiment. Also in this embodiment, the
[第6の実施形態]
次に、第6の実施形態について説明する。
図10は、第6の実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す断面図である。
この成膜装置は、一酸化炭素供給源31aおよび水貯留容器31bから配管32a、32bおよび配管32を介して一酸化炭素ガスおよび水蒸気を直接チャンバ61に供給しチャンバ61内で第一蟻酸銅を生成する他は、基本的に図9に示す第5の実施形態の装置と同じである。すなわち、配管32がチャンバのガス導入口66まで延び、チャンバ61内のガス導入口66の近傍に酸化第一銅含有部材67が配置されている。酸化第一銅含有部材67は、少なくともその表面が酸化第一銅で形成されている。具体的には、酸化第一銅含有部材67は、ステンレス鋼等の他の材料のベースの表面に酸化第一銅がコーティングされたものであってもよいし、銅製のプレートの少なくとも表面部分を熱酸化して酸化第一銅としたものであってもよい。酸化第一銅含有部材67の内部にヒーター68が埋設されており、これにより、酸化第一銅含有部材67を第一蟻酸銅の生成に適した50〜150℃に保持可能となっている。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment will be described.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a film forming apparatus according to the sixth embodiment.
This film forming apparatus supplies carbon monoxide gas and water vapor directly from the carbon
このように構成された成膜装置においては、第5の実施形態と同様にウエハWをチャンバ61内に搬入してサセプタ62に載置し、所定の温度に保持するとともに、チャンバ61内を所定の圧力にする。次いで、バルブ33aおよび33bを開いてマスフローコントローラ(MFC)34aおよび34bにより所定流量に調整された一酸化炭素ガスおよび水蒸気を配管32a,32bおよび配管32を介してチャンバ61内に導入する。チャンバ61内に導入された一酸化炭素ガスおよび水蒸気は、ガス導入口66の近傍に設けられた酸化第一銅含有部材67に沿って流れるが、酸化第一銅含有部材67はヒーター68により50〜150℃程度に加熱されており、このため一酸化炭素ガスおよび水蒸気が酸化第一銅含有部材67の酸化第一銅と上述した(3)式に示す反応式に従って第一蟻酸銅ガスを生成する。そして、この第一蟻酸銅ガスはウエハWの表面に沿って流れ、その過程で−30〜50℃に保持されたウエハWに吸着し、前駆体である固体状の第一蟻酸銅膜を形成する。その後、ランプ加熱ユニット50のランプヒーター51を照射することにより第5の実施形態と同様、ウエハWを100〜250℃に加熱、昇温し、その際の熱エネルギーにより上述した(2)式に示す反応式に従って第一蟻酸銅を分解し、所定厚さの銅膜を形成する。
In the film forming apparatus configured as described above, the wafer W is loaded into the
本実施形態の装置によれば、第5の実施形態と同様の効果を奏する他、ウエハWの直前で第一蟻酸銅ガスを生成するので化学的に不安定な第一蟻酸銅ガスの劣化を少なくすることができる。 According to the apparatus of this embodiment, in addition to the same effects as those of the fifth embodiment, since cuprous formate gas is generated immediately before the wafer W, deterioration of chemically unstable cuprous formate gas is prevented. Can be reduced.
本実施形態の装置においては、ウエハWをサセプタ62上に載置してチャンバ61内を所定の圧力に調整した後、ヒーター68によって酸化第一銅含有部材67を50〜150℃程度に加熱し、かつ、ランプ加熱ユニット50によってウエハWを100〜250℃に加熱しながら、一酸化炭素および水蒸気をガス導入口66からチャンバ61内に導入してもよい。これにより、一酸化炭素および水蒸気と酸化第一銅含有部材67の酸化第一銅とが上述した(3)式に示す反応式に従って反応して生成された第一蟻酸銅を、ウエハW上に堆積させる前に上述した(2)式に示す反応式に従って分解させ、ウエハW上に所定厚さの銅膜を形成することができる。このため、本実施形態の装置によっても、銅膜の成膜時間の短縮化を図ることが可能となる。なお、この実施形態においても、水蒸気を供給するために水蒸気発生器151を用いてもよい。
In the apparatus of the present embodiment, after the wafer W is placed on the
[第7の実施形態]
次に、第7の実施形態について説明する。
図11、第7の実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す断面図である。
図11示す成膜装置は、第1の実施形態に係る図3の成膜装置において、サセプタ12にヒーターを設ける代わりにチャンバ11の上部にランプ加熱ユニット50を設け、シャワーヘッドを設ける代わりにチャンバ11の天壁にガス導入口71を設け、その内面にヒーター71aを設けている。その他の構成は基本的に図3と同じであり、図3と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
[Seventh Embodiment]
Next, a seventh embodiment will be described.
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a film forming apparatus according to a seventh embodiment.
The film forming apparatus shown in FIG. 11 is the same as the film forming apparatus shown in FIG. 3 according to the first embodiment, but instead of providing the
このように構成された第7の実施形態の成膜装置においては、基本的に第1の実施形態と同様にチャンバ11内にウエハWを搬入してサセプタ12上に載置し、チャンバ11内を所定の圧力に保持し、バルブ33aおよび33bを開いてマスフローコントローラ(MFC)34aおよび34bにより所定流量に調整された一酸化炭素ガスおよび水蒸気を配管32a,32bおよび配管32を介して反応容器35に導く。反応容器35はヒーター35aにより50〜150℃程度に加熱されており、これにより反応容器35内の酸化第一銅粉末36と一酸化炭素と水蒸気とが上述した(3)式に示す反応式に従って反応して第一蟻酸銅ガスを生成する。この第一蟻酸銅ガスは配管37およびガス導入口71を経てチャンバ11内に導入される。この際に、配管37のヒーター37aおよびガス導入口71のヒーター71aにより、第一蟻酸銅ガスは50〜150℃に保持されてガスの状態のままウエハWに供給されるが、−30〜50℃程度の温度に保持されたウエハWに接触して吸着する。したがって、所定時間第一蟻酸銅ガスを供給することにより、所定厚さの固体状の第一蟻酸銅膜が形成される。
In the film forming apparatus of the seventh embodiment configured as described above, the wafer W is loaded into the
その後、ランプ加熱ユニット50によりウエハWを加熱し、その際の熱エネルギーにより(2)式に示す反応式の反応に従って第一蟻酸銅を分解し、所定厚さの銅膜を形成する。
Thereafter, the wafer W is heated by the
このような構成によれば、シャワーヘッドを設けない分ガス供給の均一性が若干低下することが懸念されるものの、上方からのランプ加熱で第一蟻酸銅を分解するので、ランプ加熱ユニットをサセプタ12の下方に設けた図6の装置よりも迅速にウエハWを加熱することができ、スループットを一層向上させることができる。第5の実施形態と同じように、サセプタ12の中には加熱機構が設けられていないため、冷却機構を設けることが可能となる。第一蟻酸銅ガスのウエハW表面への吸着量は温度が低ければ低いほど多いので、この方式では前述した第1から第4の実施形態と比べて有利となる。
According to such a configuration, although there is a concern that the uniformity of the gas supply is slightly reduced by the absence of the shower head, the cuprous formate is decomposed by the lamp heating from above, so that the lamp heating unit is connected to the susceptor. The wafer W can be heated more quickly than the apparatus of FIG. 6 provided below 12, and the throughput can be further improved. As in the fifth embodiment, since no heating mechanism is provided in the
本実施形態の装置においては、ウエハWをサセプタ12上に載置してチャンバ11内を所定の圧力に調整した後、ランプ加熱ユニット50によってウエハWを100〜250℃に加熱しながら、反応容器35内で生成された第一蟻酸銅ガスをガス導入口71からウエハWに向けて供給してもよい。これにより、第一蟻酸銅をウエハW上に堆積させる前に上述した(2)式に示す反応式に従って分解させ、ウエハW上に所定厚さの銅膜を形成することができる。このため、本実施形態の装置によっても、銅膜の成膜時間の短縮化を図ることが可能となる。
In the apparatus of the present embodiment, the wafer W is placed on the
なお、この実施形態において、第一蟻酸銅を形成する形態は、図5の装置のように配管の内部に酸化第一銅膜を形成して蟻酸と反応させるようにしてもよいし、チャンバ11内に酸化第一銅含有部材を配置してチャンバ11内に導入された一酸化炭素および水蒸気と反応させるようにしてもよい。なお、この実施形態においても、水蒸気を供給するために水蒸気発生器151を用いてもよい。
In this embodiment, the form of cuprous formate may be formed by reacting with formic acid by forming a cuprous oxide film inside the pipe as in the apparatus of FIG. A cuprous oxide-containing member may be disposed therein and reacted with carbon monoxide and water vapor introduced into the
[第8の実施形態]
第1〜第7の実施形態では、一つのチャンバ内で酸化第一銅の吸着工程と、加熱による銅膜の形成工程の両方を行う例を示したが、本実施形態ではスループットおよび処理の自由度等の観点から、これらの工程を異なるチャンバで実施するようにし、装置をクラスター化した例を示す。
[Eighth Embodiment]
In the first to seventh embodiments, an example in which both the cuprous oxide adsorption process and the copper film formation process by heating are performed in one chamber is shown. In this embodiment, throughput and processing freedom are shown. From the viewpoint of the degree, etc., an example will be shown in which these steps are performed in different chambers and the devices are clustered.
図12はこのようなクラスター化したシステムの概略構造を示す平面図である。このシステムは、ウエハWに第一蟻酸銅を吸着させる吸着処理ユニット101と、ウエハWをアニールしてウエハWに吸着された第一蟻酸銅に熱エネルギーを与えて分解し、銅膜を形成するアニールユニット102と、アニール後のウエハWを冷却する冷却ユニット103を備えており、これらは7角形のウエハ搬送室104の3つの辺に対応して設けられている。また、ウエハ搬送室104の他の2つの辺にはそれぞれロードロック室105、106が設けられている。これらロードロック室105、106のウエハ搬送室104と反対側にはウエハ搬入出室108が設けられており、ウエハ搬入出室108のロードロック室105、106と反対側にはウエハWを収容可能な3つのキャリアCを取り付けるポート109、110、111が設けられている。
FIG. 12 is a plan view showing a schematic structure of such a clustered system. In this system, an
吸着処理ユニット101、アニールユニット102、冷却ユニット103、およびロードロック室105,106は、同図に示すように、ウエハ搬送室104の各辺にゲートバルブGを介して接続され、これらは対応するゲートバルブGを開放することによりウエハ搬送室104と連通され、対応するゲートバルブGを閉じることによりウエハ搬送室104から遮断される。また、ロードロック室105,106のウエハ搬入出室108に接続される部分にもゲートバルブGが設けられており、ロードロック室105,106は、対応するゲートバルブGを開放することによりウエハ搬入出室108に連通され、対応するゲートバルブGを閉じることによりウエハ搬入出室108から遮断される。
The
ウエハ搬送室104内には、吸着処理ユニット101、アニールユニット102、冷却ユニット103、およびロードロック室105,106に対して、ウエハWの搬入出を行うウエハ搬送装置112が設けられている。このウエハ搬送装置112は、ウエハ搬送室104の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部113の先端にウエハWを保持する2つのブレード114a,114bを有しており、これら2つのブレード114a,114bは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部113に取り付けられている。なお、このウエハ搬送室104内は所定の真空度に保持されるようになっている。
In the
ウエハ搬入出室108のキャリアC取り付け用の3つのポート109,110、111にはそれぞれ図示しないシャッタが設けられており、これらポートにウエハWを収容したまたは空のキャリアCが直接取り付けられるようになっている。また、ウエハ搬入出室108の側面にはアライメントチャンバ115が設けられており、そこでウエハWのアライメントが行われる。
The three
ウエハ搬入出室108内には、キャリアCに対するウエハWの搬入出およびロードロック室105,106に対するウエハWの搬入出を行うウエハ搬送装置116が設けられている。このウエハ搬送装置116は、多関節アーム構造を有しており、キャリアCの配列方向に沿ってレール118上を走行可能となっており、その先端のハンド117上にウエハWを載せてその搬送を行う。ウエハ搬送装置112,116の動作等、システム全体の制御は制御部119によって行われる。この制御部119は、上記プロセスコントローラ80、ユーザーインターフェース81、記憶部82の機能を有する。
In the wafer loading /
上記吸着処理ユニット101は、基本的に第1〜第7の実施形態の装置から加熱手段を除いた構成を有するものを用いることができる。
As the
また、アニールユニット102としては、ウエハWを加熱することができるものであればよいが、図13に示すものを好適に用いることができる。このアニールユニット102は、図9に示した装置のチャンバ61と同様に扁平形状のチャンバ121を有し、チャンバ121の底部には第一蟻酸銅膜200が形成されたウエハWを載置するサセプタ122が配置されている。
The
チャンバ121の天壁部分には、複数の紫外線ランプからなるランプヒーター131と透過窓132とからなるランプ加熱ユニット130を有しており、透過窓132を下にして下方へ熱線が照射されるように配置されている。
The top wall portion of the
チャンバ121の側壁にはガス導入口141が設けられており、このガス導入口141にはガス導入配管142が接続されている。ガス導入配管142には、N2ガス、Arガス、Heガス等の不活性ガスを供給するガス供給機構143が接続されている。
A
チャンバ121の側壁のガス導入口141と反対側部分には、排気口144が形成されており、この排気口144には排気管145が接続されている。この排気管145には真空ポンプを有する排気装置146が接続されている。そしてこの排気装置146を作動させることにより排気管145を介してチャンバ121内が所定の真空度まで減圧されるようになっている。
An
このような装置では、ランプ加熱による急速加熱および不活性ガスによる急速冷却が可能であり、極めて迅速なアニール処理を行うことができ、スループットを高めることができる。また、このユニットは、アニール専用モジュールであるため、処理の自由度が高く、例えば、Cu成膜ウエハ温度よりも高温でアニール処理して膜中の炭素および酸素を低減することも容易である。 In such an apparatus, rapid heating by lamp heating and rapid cooling by an inert gas are possible, an extremely rapid annealing process can be performed, and throughput can be increased. In addition, since this unit is a module dedicated to annealing, the degree of freedom of processing is high, and for example, it is easy to reduce the carbon and oxygen in the film by annealing at a temperature higher than the Cu film forming wafer temperature.
冷却ユニット103は、図示しないが、冷媒流路を備えた冷却ステージをチャンバ内に配した簡単な構成のものであり、アニール処理により高温になったウエハWを冷却するためのものである。
Although not shown, the
このように構成されるシステムにおいては、いずれかのキャリアCからウエハ搬送装置116によりウエハWを取り出してロードロック室105に搬入し、ウエハ搬送装置112によりロードロック室105から搬送室104に搬送する。そして、まず、ウエハWを吸着処理ユニット101に搬送して第一蟻酸銅の吸着処理を行う。吸着処理ユニット101において所定厚さの第一蟻酸銅膜が形成されたウエハWをウエハ搬送装置112により吸着処理ユニット101から取り出し、引き続きアニールユニット102に搬入する。アニールユニット102においては、酸化第一銅膜をランプ加熱することにより分解し、銅膜を形成する。その後、ウエハ搬送装置112により銅膜が形成されたウエハWをアニールユニット102から取り出し、引き続き冷却ユニット103に搬入する。冷却ユニット103ではウエハステージ上でウエハWを所定温度に冷却する。冷却ユニット103で冷却されたウエハWはウエハ搬送装置112によりロードロック室106に搬送され、ロードロック室106からウエハ搬送装置116により所定のキャリアCに搬入される。そして、このような一連の処理をキャリアCに収容されている枚数のウエハWについて連続的に行う。
In the system configured as described above, the wafer W is taken out from one of the carriers C by the
このように各工程を異なる装置により行うようにして、これらをクラスター化することにより、各装置(ユニット)において処理を専用化することができ、一つの装置で全ての工程を行うよりもスループットを向上させることができる。 In this way, each process is performed by different devices, and by clustering them, the processing can be dedicated to each device (unit), and throughput can be increased compared to performing all the steps with one device. Can be improved.
なお、本発明に係る銅膜の成膜処理を行うユニットと、スパッタリング等を行う他のユニットとを図13と同様にクラスター化してもよい。 In addition, you may cluster the unit which performs the film-forming process of the copper film based on this invention, and the other unit which performs sputtering etc. similarly to FIG.
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなくさらに種々の変形が可能である。例えば、第一蟻酸銅の生成手段および第一蟻酸銅膜の加熱手段等は一例に過ぎず、他のいかなる手段を用いてもよい。また、上記実施形態では、一酸化炭素と水と酸化銅等とを用いて第一蟻酸銅を生成し、これを基板に供給するとともにエネルギーを与えて分解しCu膜を形成する場合を例に説明したが、第一蟻酸銅の代わりに他の酸素含有金属化合物を用いて蟻酸塩を生成し、これを分解して金属膜を生成することもでき、金属膜もCu膜に限定されず、上述したAg膜を形成することもできる。また、酸化銅や酸化銀のかわりに、酸化コバルトや酸化ニッケルを用いてNi膜やCo膜を形成することもできる。異なる金属の場合、カルボン酸塩の生成温度、圧力、カルボン酸塩の分解温度はCuの場合と異なることがある。さらに、上記実施形態では基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、フラットパネルディスプレイ(FPD)用のガラス基板等、他の基板であっても適用可能である。さらにまた、本発明の範囲を逸脱しない限り、上記実施の形態の構成要素を適宜組み合わせたもの、あるいは上記実施の形態の構成要素を一部取り除いたものも本発明の範囲内である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, the means for producing copper formate and the means for heating the first copper formate film are merely examples, and any other means may be used. Moreover, in the said embodiment, the case where the copper formate is produced | generated using carbon monoxide, water, copper oxide, etc., this is supplied to a board | substrate, energy is given, and it decomposes | disassembles and forms Cu film | membrane is an example. Although explained, it is possible to produce a formate using another oxygen-containing metal compound instead of cuprous formate and decompose it to produce a metal film, and the metal film is not limited to a Cu film, The above Ag film can also be formed. Further, a Ni film or a Co film can be formed using cobalt oxide or nickel oxide instead of copper oxide or silver oxide. In the case of different metals, the formation temperature, pressure and decomposition temperature of the carboxylate may be different from those of Cu. Furthermore, although the case where the semiconductor wafer was used as a board | substrate was shown in the said embodiment, it is applicable also to other board | substrates, such as a glass substrate for flat panel displays (FPD). Furthermore, unless the scope of the present invention is deviated, it is within the scope of the present invention to appropriately combine the constituent elements of the above-described embodiment or to partially remove the constituent elements of the above-described embodiment.
本発明に係る銅膜の成膜方法は、良好なステップカバレッジで良質な膜を安価に得られるため、半導体装置のCu配線として好適である。 The method for forming a copper film according to the present invention is suitable as a Cu wiring of a semiconductor device because a good film can be obtained at a low cost with good step coverage.
1;基板
2;カルボン酸塩膜
3;金属膜
4;第一蟻酸銅膜
5;銅膜
11,61;チャンバ
12,62;サセプタ
14;ヒーター
19;冷媒流路
20;シャワーヘッド
20a,35a,37a,71a;ヒーター
22,22′;シャワープレート
22b;酸化第一銅含有プレート
31a;一酸化炭素供給源
31b;水貯留容器
32,37,41;配管
35;反応容器
36;酸化第一銅粉末
43;酸化第一銅膜
50;ランプ加熱ユニット
57,68;プレートヒーター
80;プロセスコントローラ
81;ユーザーインターフェース
82;記憶部
101;吸着処理ユニット
102;アニールユニット
103;冷却ユニット
119;制御部
151;水蒸気発生器
152,153;配管
154;水素ガス供給源
155;酸素ガス供給源
W;半導体ウエハ(基板)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Board | substrate 2; Carboxylate film | membrane 3;
Claims (37)
基板上に前記金属の蟻酸塩ガスを供給する工程と、
基板にエネルギーを与え、基板上に供給された前記金属の蟻酸塩を分解して金属膜を形成する工程と
を有することを特徴とする成膜方法。 Reacting carbon monoxide, water, and an oxygen-containing metal compound to produce a formate gas of the metal;
Supplying the metal formate gas onto the substrate;
Forming a metal film by applying energy to the substrate and decomposing the metal formate supplied on the substrate to form a metal film.
一酸化炭素と水と酸素含有金属化合物とを反応させて当該金属の蟻酸塩ガスを生成する工程と、
前記処理容器内の基板上に前記蟻酸塩ガスを供給する工程と、
基板にエネルギーを与え、基板上に供給された蟻酸塩を分解して金属膜を形成する工程と
を有することを特徴とする成膜方法。 Placing the substrate in a processing vessel held in vacuum;
Reacting carbon monoxide, water, and an oxygen-containing metal compound to produce a formate gas of the metal;
Supplying the formate gas onto a substrate in the processing vessel;
Forming a metal film by applying energy to the substrate and decomposing the formate supplied on the substrate to form a metal film.
前記蟻酸塩が堆積された基板にエネルギーを与えることにより基板上の蟻酸塩を分解することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の成膜方法。 Formate is deposited on the substrate by supplying gaseous carbon monoxide and gaseous water on the substrate,
9. The film forming method according to claim 1, wherein the formate on the substrate is decomposed by applying energy to the substrate on which the formate is deposited.
前記処理容器内で基板を支持する基板支持部材と、
一酸化炭素と水と酸素含有金属化合物とを反応させて当該金属の蟻酸塩ガスを生成するガス生成手段と、
前記処理容器内の基板上に前記蟻酸塩ガスを供給するガス供給手段と、
前記基板支持部材上の基板にエネルギーを与えるエネルギー付与手段と、
前記処理容器内を排気する排気手段と
を具備し、
前記ガス供給手段により基板上に蟻酸塩が供給され、前記エネルギー付与手段によるエネルギーによって蟻酸塩が分解して基板上に金属膜が形成されることを特徴とする成膜装置。 A processing vessel held in a vacuum and in which a substrate is placed;
A substrate support member for supporting the substrate in the processing container;
A gas generating means for reacting carbon monoxide, water, and an oxygen-containing metal compound to generate a formate gas of the metal;
Gas supply means for supplying the formate gas onto the substrate in the processing vessel;
Energy applying means for applying energy to the substrate on the substrate support member;
An exhaust means for exhausting the inside of the processing container,
A film forming apparatus, wherein formate is supplied onto a substrate by the gas supply means, and the formate is decomposed by energy from the energy applying means to form a metal film on the substrate.
前記処理容器内で基板を支持する基板支持部材と、
前記処理容器内に配置された、酸素含有金属化合物からなる部材と、
前記反応容器内に気体状の一酸化炭素を供給する一酸化炭素供給手段と、
前記反応容器内に気体状の水を供給する水供給手段と、
前記基板支持部材上の基板にエネルギーを与えるエネルギー付与手段と、
前記処理容器内を排気する排気手段と
を具備し、
前記一酸化炭素供給手段から供給された気体状の一酸化炭素と、前記水供給手段から供給された気体状の水と、前記酸素含有金属化合物からなる部材とが反応して蟻酸塩ガスが生成され、その蟻酸塩ガスが基板上に供給され、前記エネルギー付与手段によるエネルギーによって蟻酸塩が分解して基板上に金属膜が形成されることを特徴とする成膜装置。 A processing vessel held in a vacuum and in which a substrate is placed;
A substrate support member for supporting the substrate in the processing container;
A member made of an oxygen-containing metal compound disposed in the processing vessel;
Carbon monoxide supply means for supplying gaseous carbon monoxide into the reaction vessel;
Water supply means for supplying gaseous water into the reaction vessel;
Energy applying means for applying energy to the substrate on the substrate support member;
An exhaust means for exhausting the inside of the processing container,
The gaseous carbon monoxide supplied from the carbon monoxide supply means, the gaseous water supplied from the water supply means, and the member made of the oxygen-containing metal compound react to generate formate gas. Then, the formate gas is supplied onto the substrate, and the formate is decomposed by the energy applied by the energy applying means to form a metal film on the substrate.
真空に保持され、前記第1の処理容器内で蟻酸塩膜が堆積された基板が配置されて、配置された基板にエネルギーを与えて基板上の蟻酸塩を分解し、基板上に金属膜を形成する第2の処理容器と、
前記第1の処理容器から前記第2の処理容器へ真空を破ることなく基板を搬送する基板搬送機構と
を具備することを特徴とする成膜装置。 The substrate is placed in a vacuum, the substrate is placed, and the formate formed by reacting carbon monoxide, water, and an oxygen-containing metal compound is supplied to the placed substrate to deposit a formate film on the substrate. 1 processing container;
A substrate on which a formate film is deposited is disposed in the first processing vessel while being held in a vacuum, energy is applied to the disposed substrate to decompose the formate on the substrate, and a metal film is formed on the substrate. A second processing vessel to be formed;
A film forming apparatus comprising: a substrate transfer mechanism that transfers a substrate from the first processing container to the second processing container without breaking a vacuum.
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