JP2010212323A - METHOD OF FORMING Cu FILM, AND STORAGE MEDIUM - Google Patents

METHOD OF FORMING Cu FILM, AND STORAGE MEDIUM Download PDF

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JP2010212323A JP2009054509A JP2009054509A JP2010212323A JP 2010212323 A JP2010212323 A JP 2010212323A JP 2009054509 A JP2009054509 A JP 2009054509A JP 2009054509 A JP2009054509 A JP 2009054509A JP 2010212323 A JP2010212323 A JP 2010212323A
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Yasuhiko Kojima
康彦 小島
Kenji Hikawa
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming a Cu film in which a smooth CVD-Cu film of high quality can be formed with high adhesion to a substrate. <P>SOLUTION: In the method of forming the Cu film, the temperature of a wall part of a chamber 1 is controlled to equal to or higher than a temperature at which the vapor pressure of Cu(hfac)<SB>2</SB>as a by-product produced during film formation becomes equal to the pressure in the chamber 1 and lower than the decomposition temperature of Cu(hfac)TMVS as a film forming material when the Cu film is formed on an Ru film by a CVD method by storing a wafer W having a CVD-Ru film in the chamber 1, and introducing, into the chamber 1, the film forming material made of the Cu(hfac)TMVS as a Cu complex such that the vapor pressure of Cu(hfac)<SB>2</SB>as the by-product is lower than its vapor pressure. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体基板等の基板にCVDによりCu膜を成膜するCu膜の成膜方法および記憶媒体に関する。   The present invention relates to a Cu film forming method and a storage medium for forming a Cu film on a substrate such as a semiconductor substrate by CVD.

近時、半導体デバイスの高速化、配線パターンの微細化等に呼応して、Al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等も良好なCuが配線、Cuメッキのシード層、コンタクトプラグの材料として注目されている。   Recently, Cu has higher conductivity than Al and better electromigration resistance in response to higher speeds of semiconductor devices, finer wiring patterns, etc. Materials for wiring, Cu plating seed layers, and contact plugs It is attracting attention as.

この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)法が多用されていたが、半導体デバイスの微細化にともなってステップカバレッジが悪いという欠点が顕在化している。   As a Cu film forming method, a physical vapor deposition (PVD) method typified by sputtering has been frequently used. However, a defect that the step coverage is poor with the miniaturization of a semiconductor device has become apparent.

そこで、Cu膜の成膜方法として、Cuを含む原料ガスの熱分解反応や、当該原料ガスの還元性ガスによる還元反応にて基板上にCuを成膜する化学気相成長(CVD)法が用いられつつある。このようなCVD法により成膜されたCu膜(CVD−Cu膜)は、ステップカバレッジ(段差被覆性)が高く、細長く深いパターン内への成膜性に優れているため、微細なパターンへの追従性が高く、配線、Cuメッキのシード層、コンタクトプラグの形成には好適である。 Therefore, as a method for forming a Cu film, there is a chemical vapor deposition (CVD) method in which Cu is formed on a substrate by a thermal decomposition reaction of a source gas containing Cu or a reduction reaction of the source gas with a reducing gas. It is being used. A Cu film (CVD-Cu film) formed by such a CVD method has high step coverage (step coverage) and excellent film formability in a long and narrow pattern. The followability is high, and it is suitable for forming a wiring, a Cu plating seed layer, and a contact plug.

このCVD法によりCu膜を成膜するにあたり、成膜原料(プリカーサー)にヘキサフルオロアセチルアセトナート・トリメチルビニルシラン銅(Cu(hfac)TMVS)等のCu錯体を用い、これを熱分解する技術が知られている(例えば特許文献1)。   In forming a Cu film by this CVD method, a technology is known in which a Cu complex such as hexafluoroacetylacetonate / trimethylvinylsilane copper (Cu (hfac) TMVS) is used as a film forming material (precursor) and thermally decomposed. (For example, Patent Document 1).

一方、Cuの密着層やバリアメタルとして、CVD法によるRu膜(CVD−Ru膜)を用いる技術が知られている(特許文献2)。CVD−Ru膜は、ステップカバレッジが高く、Cu膜との密着性も高いため、Cuの密着層やバリアメタルに適している。   On the other hand, a technique using a Ru film (CVD-Ru film) by a CVD method is known as a Cu adhesion layer or a barrier metal (Patent Document 2). A CVD-Ru film is suitable for a Cu adhesion layer or a barrier metal because it has high step coverage and high adhesion to a Cu film.

特開2000−282242号公報JP 2000-282242 A 特開平10−229084号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-229084

しかしながら、CVD−Cu膜の成膜原料として上述したCu(hfac)TMVSのような1価のジケトン系錯体を用いる場合には、CVD−Cu膜の成膜中に成膜原料よりも蒸気圧が低い副生成物が発生し、この副生成物が成膜表面に吸着する。このため、成膜表面であるRu膜表面は被毒により化学的活性が低下し、Cu原料の吸着阻害およびCu膜とRu膜との間の濡れ性低下が発生する。その結果、Cuの初期核密度が低下し、Cu膜の表面性状が悪化し(粗表面形状化)、Cu膜の品質低下が生じ、かつCu膜とRu膜との密着性が低下してしまう。このような問題は、成膜表面としてCVD−Ru膜以外の膜を用いた場合にも少なからず発生する。   However, when a monovalent diketone complex such as Cu (hfac) TMVS described above is used as a film-forming raw material for the CVD-Cu film, the vapor pressure is higher than that of the film-forming raw material during the film formation of the CVD-Cu film. A low by-product is generated, and this by-product is adsorbed on the film formation surface. For this reason, the Ru film surface, which is the film formation surface, has a chemical activity that decreases due to poisoning, which causes inhibition of adsorption of the Cu raw material and a decrease in wettability between the Cu film and the Ru film. As a result, the initial nucleus density of Cu is lowered, the surface properties of the Cu film are deteriorated (roughened surface shape), the quality of the Cu film is lowered, and the adhesion between the Cu film and the Ru film is lowered. . Such a problem often occurs when a film other than the CVD-Ru film is used as the film formation surface.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、平滑で高品質のCVD−Cu膜を下地に対して高い密着性をもって成膜することができるCu膜の成膜方法を提供することを目的とする。
また、そのような成膜方法を実行するためのプログラムを記憶し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, and provides a Cu film forming method capable of forming a smooth and high-quality CVD-Cu film with high adhesion to a base. Objective.
It is another object of the present invention to provide a storage medium storing a program for executing such a film forming method.

本発明者らは、副生成物の蒸気圧がその蒸気圧よりも低い成膜原料を用いた場合に、副生成物の吸着によってCu原料の吸着阻害およびCu膜と下地との間の濡れ性低下が発生するメカニズムについて検討した。その結果、成膜原料よりも蒸気圧の低い副生成物は、処理容器の壁部に吸着しやすく、処理容器の壁部に吸着した副生成物成分が成膜の際に気化して処理容器内の気相中に多量の副生成物が発生し、その多量の副生成物が基板表面に吸着することにより、Cu原料の吸着阻害およびCu膜と下地との間の濡れ性低下が発生することが判明した。このことを基にさらに検討を重ねた結果、成膜の際に処理容器の壁部の温度を副生成物の蒸気圧が成膜処理時の処理容器内圧力と等しくなる温度以上で成膜原料の分解温度未満に制御することにより、処理容器内での成膜原料の分解を抑制しつつ副生成物の処理容器内壁への吸着が防止され、成膜中に吸着した副生成物が気化したり処理容器内で成膜原料が分解して気相中に生成する副生成物の量を抑制することができ、副生成物が基板上の下地膜に吸着することによるCu原料の吸着阻害およびCu膜と下地との間の濡れ性低下が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。   In the case where a film-forming raw material whose vapor pressure of the by-product is lower than the vapor pressure is used, the present inventors inhibit adsorption of the Cu raw material due to adsorption of the by-product and wettability between the Cu film and the base. The mechanism by which the decrease occurs was examined. As a result, a by-product having a vapor pressure lower than that of the film forming raw material is easily adsorbed on the wall of the processing container, and the by-product component adsorbed on the wall of the processing container is vaporized during film formation. A large amount of by-products are generated in the gas phase inside, and the large amount of by-products are adsorbed on the substrate surface, thereby inhibiting the adsorption of Cu raw material and reducing the wettability between the Cu film and the base. It has been found. As a result of further investigation based on this, the temperature of the wall of the processing container during film formation is higher than the temperature at which the vapor pressure of the by-product is equal to the pressure in the processing container during the film forming process. By controlling the temperature below the decomposition temperature, the adsorption of by-products to the inner wall of the processing vessel is prevented while suppressing the decomposition of the film forming raw material in the processing vessel, and the by-product adsorbed during the film formation is vaporized. The amount of by-products generated in the gas phase by decomposition of the film-forming raw material in the processing vessel can be suppressed, and the adsorption of the Cu raw material due to the by-product adsorbing to the base film on the substrate and The inventors have found that a decrease in wettability between the Cu film and the base is suppressed, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、処理容器内に基板を収容し、前記処理容器内に、成膜中に発生する副生成物の蒸気圧がその蒸気圧よりも低いCu錯体からなる成膜原料を気相状態で導入して、基板上にCVD法によりCu膜を成膜するにあたり、前記処理容器の壁部の温度を、副生成物の蒸気圧が成膜処理時の処理容器内圧力と等しくなる温度以上で前記成膜原料の分解温度未満に制御することを特徴とするCu膜の成膜方法を提供する。   That is, according to the present invention, a substrate is accommodated in a processing container, and a film forming raw material composed of a Cu complex in which the vapor pressure of a by-product generated during film formation is lower than the vapor pressure is vapor-phased in the processing container. When the Cu film is formed on the substrate by CVD, the temperature of the wall of the processing container is set to a temperature at which the vapor pressure of the by-product becomes equal to the pressure in the processing container during the film forming process. The Cu film forming method is characterized by controlling the temperature below the decomposition temperature of the film forming raw material.

本発明において、前記Cu錯体としては1価のβ−ジケトン錯体を用いることができる。その中ではヘキサフルオロアセチルアセトナート・トリメチルビニルシラン銅(Cu(hfac)TMVS)を好適なものとして挙げることができ、前記副生成物は、ヘキサフルオロアセチルアセトナート銅(Cu(hfac))である。この場合には、前記処理容器の壁部の温度は、75℃以上100℃未満であることが好ましい。 In the present invention, a monovalent β-diketone complex can be used as the Cu complex. Among them, hexafluoroacetylacetonate / trimethylvinylsilane copper (Cu (hfac) TMVS) can be mentioned as a suitable one, and the by-product is hexafluoroacetylacetonate copper (Cu (hfac) 2 ). . In this case, the temperature of the wall portion of the processing container is preferably 75 ° C. or higher and lower than 100 ° C.

前記基板として、表面にCVD法により成膜したRu膜を有するものを用い、そのRu膜の上にCu膜を成膜することが好ましい。前記Ru膜としては、成膜原料としてRu(CO)12を用いて成膜されたものが好適である。前記Ru膜は拡散防止膜の全部または一部として用いることができる。この場合に、前記拡散防止膜は、前記Ru膜の下層として、高融点材料膜を有するものとすることができる。前記高融点材料膜としては、Ta、TaN、Ti、W、TiN、WN、および酸化マンガンのいずれかからなるものを用いることができる。 It is preferable to use a substrate having a Ru film formed on the surface by a CVD method, and form a Cu film on the Ru film. As the Ru film, a film formed using Ru 3 (CO) 12 as a film forming material is suitable. The Ru film can be used as all or part of the diffusion barrier film. In this case, the diffusion prevention film may have a refractory material film as a lower layer of the Ru film. As the refractory material film, a film made of any of Ta, TaN, Ti, W, TiN, WN, and manganese oxide can be used.

得られたCu膜は、配線材として用いてもよいし、Cuメッキのシード膜として用いてもよい。   The obtained Cu film may be used as a wiring material or a seed film for Cu plating.

本発明はまた、コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するための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、上記成膜方法が行われるように、コンピュータに前記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。   The present invention is also a storage medium that operates on a computer and stores a program for controlling the film forming apparatus, and the program is stored in the computer so that the film forming method is performed at the time of execution. A storage medium characterized by controlling a film formation apparatus is provided.

本発明によれば、基板表面への副生成物の吸着を抑制することができるので、Cu原料の吸着阻害およびCu膜と下地との間の濡れ性低下を抑制することができる。このため、基板上に平滑で高品質のCVD−Cu膜を高い密着性をもって成膜することができる。   According to the present invention, adsorption of by-products on the substrate surface can be suppressed, so that inhibition of adsorption of Cu raw material and reduction in wettability between the Cu film and the base can be suppressed. For this reason, a smooth and high-quality CVD-Cu film can be formed on the substrate with high adhesion.

本発明のCu膜の成膜方法を実施する成膜装置の構成の一例を示す略断面である。1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a film forming apparatus that performs the Cu film forming method of the present invention. 本発明のCu膜の成膜方法が適用される基板である半導体ウエハの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor wafer which is a board | substrate with which the film-forming method of Cu film | membrane of this invention is applied. 従来のCu膜の成膜方法におけるチャンバー内の状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the chamber in the film-forming method of the conventional Cu film | membrane. 本発明のCu膜の成膜方法におけるチャンバー内の状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the chamber in the film-forming method of Cu film | membrane of this invention. 図2の構造の半導体ウエハに対してCVD−Cu膜を配線材として形成した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which formed the CVD-Cu film | membrane as a wiring material with respect to the semiconductor wafer of the structure of FIG. 図2の構造の半導体ウエハに対してCVD−Cu膜をCuメッキのシード膜として形成した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which formed the CVD-Cu film | membrane as a seed film | membrane of Cu plating with respect to the semiconductor wafer of the structure of FIG. 図5の構造の半導体ウエハに対してCMPを行った状態を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a state where CMP is performed on the semiconductor wafer having the structure of FIG. 5. 図6の構造の半導体ウエハに対してCuメッキを施した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which gave Cu plating with respect to the semiconductor wafer of the structure of FIG. 図8の構造の半導体ウエハに対してCMPを行った状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which performed CMP with respect to the semiconductor wafer of the structure of FIG. 本発明のCu膜の成膜方法が適用される基板である半導体ウエハの他の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structure of the semiconductor wafer which is a board | substrate with which the film-forming method of Cu film | membrane of this invention is applied. 実施例の方法により成膜したCu膜を示す走査型顕微鏡(SEM)写真である。It is a scanning microscope (SEM) photograph which shows Cu film | membrane formed into a film by the method of the Example. 比較例の方法により成膜したCu膜を示す走査型顕微鏡(SEM)写真である。It is a scanning microscope (SEM) photograph which shows Cu film | membrane formed into a film by the method of the comparative example.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

<本発明の成膜方法を実施するための成膜装置の構成>
図1は、本発明の成膜方法を実施する成膜装置の構成の一例を示す略断面である。
この成膜装置100は、気密に構成された略円筒状のチャンバー1を有しており、その中には被処理基板である半導体ウエハWを水平に支持するためのサセプタ2がその中央下部に設けられた円筒状の支持部材3により支持された状態で配置されている。このサセプタ2はAlN等のセラミックスからなっている。また、サセプタ2にはヒーター5が埋め込まれており、このヒーター5にはヒーター電源6が接続されている。一方、サセプタ2の上面近傍には熱電対7が設けられており、熱電対7の信号はヒーターコントローラ8に伝送されるようになっている。そして、ヒーターコントローラ8は熱電対7の信号に応じてヒーター電源6に指令を送信し、ヒーター5の加熱を制御してウエハWを所定の温度に制御するようになっている。
<Configuration of film forming apparatus for carrying out the film forming method of the present invention>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a film forming apparatus for carrying out the film forming method of the present invention.
The film forming apparatus 100 includes a substantially cylindrical chamber 1 that is airtightly configured, and a susceptor 2 for horizontally supporting a semiconductor wafer W that is a substrate to be processed is provided at the lower center of the chamber. It arrange | positions in the state supported by the provided cylindrical support member 3. As shown in FIG. The susceptor 2 is made of a ceramic such as AlN. Further, a heater 5 is embedded in the susceptor 2, and a heater power source 6 is connected to the heater 5. On the other hand, a thermocouple 7 is provided in the vicinity of the upper surface of the susceptor 2, and a signal of the thermocouple 7 is transmitted to the heater controller 8. The heater controller 8 transmits a command to the heater power supply 6 in accordance with a signal from the thermocouple 7, and controls the heating of the heater 5 to control the wafer W to a predetermined temperature.

チャンバー1の天壁1aには、円形の孔1bが形成されており、そこからチャンバー1内へ突出するようにシャワーヘッド10が嵌め込まれている。シャワーヘッド10は、後述するガス供給機構30から供給された成膜用のガスをチャンバー1内に吐出するためのものであり、その上部には、成膜原料ガスとして熱分解して生成される副生成物の蒸気圧がその蒸気圧よりも低いCu錯体、例えば1価のβ−ジケトン錯体であるヘキサフルオロアセチルアセトナート・トリメチルビニルシラン銅(Cu(hfac)TMVS)が導入される第1の導入路11と、チャンバー1内に希釈ガスが導入される第2の導入路12とを有している。この希釈ガスとしては、ArガスまたはHガスが用いられる。 A circular hole 1 b is formed in the top wall 1 a of the chamber 1, and a shower head 10 is fitted so as to protrude into the chamber 1 therefrom. The shower head 10 is for discharging a film forming gas supplied from a gas supply mechanism 30 to be described later into the chamber 1, and is generated by thermal decomposition as a film forming raw material gas on the upper part thereof. First introduction in which a Cu complex in which the vapor pressure of the by-product is lower than the vapor pressure, for example, hexafluoroacetylacetonate-trimethylvinylsilane copper (Cu (hfac) TMVS), which is a monovalent β-diketone complex, is introduced. A passage 11 and a second introduction passage 12 through which dilution gas is introduced into the chamber 1 are provided. Ar gas or H 2 gas is used as the dilution gas.

シャワーヘッド10の内部には上下2段に空間13、14が設けられている。上側の空間13には第1の導入路11が繋がっており、この空間13から第1のガス吐出路15がシャワーヘッド10の底面まで延びている。下側の空間14には第2の導入路12が繋がっており、この空間14から第2のガス吐出路16がシャワーヘッド10の底面まで延びている。すなわち、シャワーヘッド10は、成膜原料としてのCu錯体ガスと希釈ガスとがそれぞれ独立して吐出路15および16から吐出するようになっている。 Inside the shower head 10, spaces 13 and 14 are provided in two upper and lower stages. A first introduction path 11 is connected to the upper space 13, and a first gas discharge path 15 extends from the space 13 to the bottom surface of the shower head 10. A second introduction path 12 is connected to the lower space 14, and a second gas discharge path 16 extends from the space 14 to the bottom surface of the shower head 10. That is, the shower head 10 is configured so that the Cu complex gas and the dilution gas as film forming materials are independently discharged from the discharge paths 15 and 16.

チャンバー1の底壁には、下方に向けて突出する排気室21が設けられている。排気室21の側面には排気管22が接続されており、この排気管22には真空ポンプや圧力制御バルブ等を有する排気装置23が接続されている。そしてこの排気装置23を作動させることによりチャンバー1内を所定の真空度まで減圧することが可能となっている。   An exhaust chamber 21 that protrudes downward is provided on the bottom wall of the chamber 1. An exhaust pipe 22 is connected to the side surface of the exhaust chamber 21, and an exhaust device 23 having a vacuum pump, a pressure control valve, and the like is connected to the exhaust pipe 22. By operating the exhaust device 23, the inside of the chamber 1 can be depressurized to a predetermined degree of vacuum.

チャンバー1の側壁には、ウエハ搬送室(図示せず)との間でウエハWの搬入出を行うための搬入出口24と、この搬入出口24を開閉するゲートバルブGとが設けられている。   On the side wall of the chamber 1, a loading / unloading port 24 for loading / unloading the wafer W to / from a wafer transfer chamber (not shown) and a gate valve G for opening / closing the loading / unloading port 24 are provided.

ガス供給機構30は、熱分解して生成される副生成物の蒸気圧がその蒸気圧よりも低いCu錯体、例えば液体状の1価のβ−ジケトン錯体であるCu(hfac)TMVSを成膜原料として貯留する成膜原料タンク31を有している。成膜原料を構成するCu錯体としては、Cu(hfac)MHY、Cu(hfac)ATMS、Cu(hfac)DMDVS、Cu(hfac)TMOVS、Cu(hfac)COD等の他の1価のβ−ジケトン錯体を用いることができる。用いる1価のCu錯体が常温で固体である場合には、溶媒に溶かした状態で成膜原料タンク31に貯留することができる。   The gas supply mechanism 30 forms a Cu complex, for example, Cu (hfac) TMVS, which is a liquid monovalent β-diketone complex, in which the vapor pressure of a by-product generated by thermal decomposition is lower than the vapor pressure. It has the film-forming raw material tank 31 stored as a raw material. Other monovalent β-diketones such as Cu (hfac) MHY, Cu (hfac) ATMS, Cu (hfac) DMDVS, Cu (hfac) TMMOVS, Cu (hfac) COD, etc. are used as the Cu complex constituting the film forming raw material. Complexes can be used. When the monovalent Cu complex to be used is solid at room temperature, it can be stored in the film forming raw material tank 31 in a state dissolved in a solvent.

成膜原料タンク31には、上方からHeガス等の圧送ガスを供給するための圧送ガス配管32が挿入されており、圧送ガス配管32はバルブ33が介装されている。また、成膜原料タンク31内の成膜原料には原料送出配管34が上方から挿入されており、この原料送出配管34の他端には気化器37が接続されている。原料送出配管34にはバルブ35および液体マスフローコントローラ36が介装されている。そして、圧送ガス配管32を介して成膜原料タンク31内に圧送ガスを導入することで、成膜原料タンク31内のCu錯体、例えばCu(hfac)TMVSが液体のまま気化器37に供給される。このときの液体供給量は液体マスフローコントローラ36により制御される。気化器37には、キャリアガスとしてArまたはH等を供給するキャリアガス配管38が接続されている。キャリアガス配管38には、マスフローコントローラ39およびマスフローコントローラ39を挟んで2つのバルブ40が設けられている。また、気化器37には、気化されたCu錯体をシャワーヘッド10に向けて供給する成膜原料ガス供給配管41が接続されている。成膜原料ガス供給配管41にはバルブ42が介装されており、その他端はシャワーヘッド10の第1の導入路11に接続されている。そして、気化器37で気化したCu錯体がキャリアガスにキャリアされて成膜原料ガス供給配管41に送出され、第1の導入路11からシャワーヘッド10内に供給される。気化器37および成膜原料ガス供給配管41およびキャリアガス配管の下流側のバルブ40までの部分には、成膜原料ガスの凝縮防止のためのヒーター43が設けられている。ヒーター43にはヒーター電源(図示せず)から給電され、コントローラ(図示せず)により温度制御されるようになっている。 A pressure-feed gas pipe 32 for supplying a pressure-feed gas such as He gas is inserted into the film-forming raw material tank 31 from above, and a valve 33 is interposed in the pressure-feed gas pipe 32. In addition, a raw material delivery pipe 34 is inserted from above into the deposition raw material in the deposition raw material tank 31, and a vaporizer 37 is connected to the other end of the raw material delivery pipe 34. A valve 35 and a liquid mass flow controller 36 are interposed in the raw material delivery pipe 34. Then, by introducing the pressurized gas into the film forming raw material tank 31 through the pressure supplying gas pipe 32, the Cu complex, for example, Cu (hfac) TMVS in the film forming raw material tank 31 is supplied to the vaporizer 37 in a liquid state. The The liquid supply amount at this time is controlled by the liquid mass flow controller 36. The vaporizer 37 is connected to a carrier gas pipe 38 for supplying Ar or H 2 or the like as a carrier gas. The carrier gas pipe 38 is provided with two valves 40 sandwiching the mass flow controller 39 and the mass flow controller 39. The vaporizer 37 is connected to a film forming material gas supply pipe 41 that supplies the vaporized Cu complex toward the shower head 10. A film forming source gas supply pipe 41 is provided with a valve 42, and the other end is connected to the first introduction path 11 of the shower head 10. Then, the Cu complex vaporized by the vaporizer 37 is carried by the carrier gas, sent to the film forming raw material gas supply pipe 41, and supplied from the first introduction path 11 into the shower head 10. A heater 43 for preventing condensation of the film forming raw material gas is provided in a portion to the vaporizer 37, the film forming raw material gas supply pipe 41 and the valve 40 on the downstream side of the carrier gas pipe. The heater 43 is supplied with power from a heater power source (not shown), and the temperature is controlled by a controller (not shown).

シャワーヘッド10の第2の導入路12には、希釈ガスを供給する希釈ガス供給配管44が接続されている。この希釈ガス供給配管44にはバルブ45が介装されている。そして、この希釈ガス供給配管44を介して第2の導入路12からシャワーヘッド内に、希釈ガスとしてArガスまたはHガスが供給される。 A dilution gas supply pipe 44 that supplies dilution gas is connected to the second introduction path 12 of the shower head 10. A valve 45 is interposed in the dilution gas supply pipe 44. Then, Ar gas or H 2 gas is supplied as dilution gas from the second introduction path 12 into the shower head via the dilution gas supply pipe 44.

チャンバー1の壁部にはヒーター46が設けられており、このヒーター46にはヒーター電源47が接続されている。一方、チャンバー1の壁部には熱電対48が埋設されており、熱電対48の信号はヒーターコントローラ49に伝送されるようになっている。そして、ヒーターコントローラ49は熱電対48の信号に応じてヒーター電源47に指令を送信し、ヒーター46の加熱を制御してチャンバー1の内壁の温度を、副生成物の蒸気圧が成膜処理時のチャンバー1内の圧力と等しくなる温度以上で成膜処理時のチャンバー1内における副生成物の蒸気圧温度以上でかつ成膜原料の分解温度より低い温度に制御するようになっている。   A heater 46 is provided on the wall of the chamber 1, and a heater power supply 47 is connected to the heater 46. On the other hand, a thermocouple 48 is embedded in the wall portion of the chamber 1, and a signal of the thermocouple 48 is transmitted to the heater controller 49. Then, the heater controller 49 sends a command to the heater power supply 47 in accordance with the signal from the thermocouple 48, controls the heating of the heater 46, changes the temperature of the inner wall of the chamber 1, and the vapor pressure of the byproduct is during the film forming process. The temperature is controlled to a temperature equal to or higher than the pressure in the chamber 1 and higher than the vapor pressure temperature of the by-product in the chamber 1 during the film forming process and lower than the decomposition temperature of the film forming raw material.

成膜装置100は制御部50を有し、この制御部50により各構成部、例えばヒーター電源6、排気装置23、マスフローコントローラ36,39、バルブ33,35,40,42,45等の制御やヒーターコントローラ8を介してのサセプタ2の温度制御、ヒーターコントローラ49を介してのチャンバー1の内壁の温度制御等を行うようになっている。この制御部50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51と、ユーザーインターフェース52と、記憶部53とを有している。プロセスコントローラ51には成膜装置100の各構成部が電気的に接続されて制御される構成となっている。ユーザーインターフェース52は、プロセスコントローラ51に接続されており、オペレータが成膜装置100の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作などを行うキーボードや、成膜装置100の各構成部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っている。記憶部53もプロセスコントローラ51に接続されており、この記憶部53には、成膜装置100で実行される各種処理をプロセスコントローラ51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100の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわち処理レシピや、各種データベース等が格納されている。処理レシピは記憶部53の中の記憶媒体(図示せず)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に設けられているものであってもよいし、CDROM、DVD、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、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。   The film forming apparatus 100 includes a control unit 50, and the control unit 50 controls various components such as the heater power source 6, the exhaust device 23, the mass flow controllers 36 and 39, the valves 33, 35, 40, 42, and 45. Temperature control of the susceptor 2 through the heater controller 8, temperature control of the inner wall of the chamber 1 through the heater controller 49, and the like are performed. The control unit 50 includes a process controller 51 including a microprocessor (computer), a user interface 52, and a storage unit 53. Each component of the film forming apparatus 100 is electrically connected to the process controller 51 and controlled. The user interface 52 is connected to the process controller 51, and a keyboard on which an operator inputs commands to manage each component of the film forming apparatus 100, and operating status of each component of the film forming apparatus 100. It consists of a display etc. that visualizes and displays. The storage unit 53 is also connected to the process controller 51, and the storage unit 53 corresponds to a control program for realizing various processes executed by the film forming apparatus 100 under the control of the process controller 51 and processing conditions. A control program for causing each component of the film forming apparatus 100 to execute a predetermined process, that is, a process recipe, various databases, and the like are stored. The processing recipe is stored in a storage medium (not shown) in the storage unit 53. The storage medium may be a fixed medium such as a hard disk or a portable medium such as a CDROM, DVD, or flash memory. Moreover, you may make it transmit a recipe suitably from another apparatus via a dedicated line, for example.

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース52からの指示等にて所定の処理レシピを記憶部53から呼び出してプロセスコントローラ51に実行させることで、プロセスコントローラ51の制御下で、成膜装置100での所望の処理が行われる。   Then, if necessary, a predetermined processing recipe is called from the storage unit 53 by an instruction from the user interface 52 and executed by the process controller 51, so that the film forming apparatus 100 can control the process controller 51. Desired processing is performed.

<本発明の実施形態に係るCu膜の成膜方法>
次に、以上のように構成された成膜装置を用いた本実施形態のCu膜の成膜方法について説明する。
<Method for Forming Cu Film According to Embodiment of the Present Invention>
Next, the Cu film forming method of the present embodiment using the film forming apparatus configured as described above will be described.

ここでは、成膜中に発生する副生成物の蒸気圧がその蒸気圧よりも低くなる成膜原料としてCu(hfac)TMVSを用いた場合を例にとって説明する。   Here, a case will be described as an example where Cu (hfac) TMVS is used as a film forming raw material in which the vapor pressure of a by-product generated during film formation is lower than the vapor pressure.

また、ここでは、CVD法により成膜されたRu膜(CVD−Ru膜)の上にCVD法によりCu膜(CVD−Cu膜)を成膜する。例えば、図2に示すように、CVD−Ru膜102を介して下層のCu配線層101が形成された下層の配線絶縁層103の上に、キャップ絶縁膜104を介して層間絶縁膜105が形成され、その上にハードマスク層106を介して上層の配線絶縁層107が形成され、ハードマスク層106、層間絶縁膜105、キャップ絶縁膜104を貫通し、下層のCu配線層101に達するビアホール108が形成され、上層配線絶縁層107に配線溝であるトレンチ109が形成され、さらにビアホール108とトレンチ109の内壁および上層の配線絶縁層107の上にバリア層(拡散防止層)としてCVD−Ru膜110が形成されたウエハWに対し、CVD−Cu膜を成膜する。   Further, here, a Cu film (CVD-Cu film) is formed by the CVD method on the Ru film (CVD-Ru film) formed by the CVD method. For example, as illustrated in FIG. 2, an interlayer insulating film 105 is formed via a cap insulating film 104 on a lower wiring insulating layer 103 where a lower Cu wiring layer 101 is formed via a CVD-Ru film 102. An upper wiring insulating layer 107 is formed thereon via a hard mask layer 106, and penetrates the hard mask layer 106, the interlayer insulating film 105, and the cap insulating film 104, and reaches the lower Cu wiring layer 101. A trench 109 which is a wiring groove is formed in the upper wiring insulating layer 107, and a CVD-Ru film is formed as a barrier layer (diffusion prevention layer) on the inner wall of the via hole 108 and the trench 109 and on the upper wiring insulating layer 107. A CVD-Cu film is formed on the wafer W on which 110 is formed.

CVD−Ru膜は、成膜原料としてRu(CO)12を用いて成膜したものであることが好ましい。これにより、高純度のCVD−Ruを得られるため、清浄かつ強固なCuとRuの界面を形成することができる。CVD−Ru膜を成膜する装置としては、常温で固体であるRu(CO)12を加熱して発生した蒸気を供給するようにした以外は、図1の装置と同様に構成されたものを用いることができる。 The CVD-Ru film is preferably formed using Ru 3 (CO) 12 as a film forming material. Thereby, since high purity CVD-Ru can be obtained, a clean and strong interface between Cu and Ru can be formed. The apparatus for forming the CVD-Ru film is the same as the apparatus of FIG. 1 except that steam generated by heating Ru 3 (CO) 12 that is solid at room temperature is supplied. Can be used.

Cu膜の成膜に際しては、まず、ゲートバルブGを開け、図示しない搬送装置により上記構成のウエハWをチャンバー1内に導入し、サセプタ2上に載置する。次いで、チャンバー1内を排気装置23により排気してチャンバー1内の圧力を
1.33〜266.6Pa(10mTorr〜2Torr)とし、ヒーター5によりサセプタ2を150〜200℃に加熱し、キャリアガス配管38、気化器37、成膜原料ガス配管41、シャワーヘッド10を介してチャンバー1内に100〜1500mL/min(sccm)の流量でキャリアガスを供給し、さらに0〜1500mL/min(sccm)程度の希釈ガスを希釈ガス供給配管44、シャワーヘッド10を介してチャンバー1内に導入して安定化を行う。
When forming the Cu film, first, the gate valve G is opened, the wafer W having the above-described configuration is introduced into the chamber 1 by a transfer device (not shown), and placed on the susceptor 2. Next, the inside of the chamber 1 is evacuated by the exhaust device 23 so that the pressure in the chamber 1 is 1.33 to 266.6 Pa (10 mTorr to 2 Torr), the susceptor 2 is heated to 150 to 200 ° C. by the heater 5, and the carrier gas pipe 38, the vaporizer 37, the film forming raw material gas pipe 41, and the shower head 10 are used to supply a carrier gas into the chamber 1 at a flow rate of 100 to 1500 mL / min (sccm), and about 0 to 1500 mL / min (sccm). The dilution gas is introduced into the chamber 1 through the dilution gas supply pipe 44 and the shower head 10 for stabilization.

安定化を所定時間行って条件が安定した時点で、キャリアガスおよび希釈ガスを供給した状態のまま、液体のCu(hfac)TMVSを50〜70℃の気化器37で気化させてチャンバー1内に導入しCu膜の成膜を開始する。このときの流量は、液体として100〜500mg/min程度とする。   When stabilization is performed for a predetermined time and the conditions are stabilized, liquid Cu (hfac) TMVS is vaporized by a vaporizer 37 at 50 to 70 ° C. in the chamber 1 while the carrier gas and the dilution gas are supplied. Then, Cu film formation is started. The flow rate at this time is about 100 to 500 mg / min as a liquid.

成膜原料であるCu(hfac)TMVSは、サセプタ2のヒーター5により加熱された被処理基板であるウエハW上で以下の(1)式に示す反応により分解し、Ru膜の上にCu膜が成膜される。
2Cu(hfac)TMVS→Cu+Cu(hfac)+2TMVS…(1)
Cu (hfac) TMVS which is a film forming raw material is decomposed by the reaction shown in the following formula (1) on the wafer W which is a substrate to be processed heated by the heater 5 of the susceptor 2, and a Cu film is formed on the Ru film. Is deposited.
2Cu (hfac) TMVS → Cu + Cu (hfac) 2 + 2TMVS (1)

ところで、このとき副生成物として発生するCu(hfac)は、蒸気圧が成膜原料であるCu(hfac)TMVSよりも低い。したがって、チャンバー1の温度が低いと容易にチャンバー1の内壁に吸着する。チャンバー1の内壁にCu(hfac)が吸着した状態で成膜処理を行うと、図3に示すように、チャンバー1の内壁から気化したCu(hfac)がチャンバー1内の気相中に存在することとなる。また、成膜の際に供給されたCu(hfac)TMVSの一部も気相中で分解してCu(hfac)が発生する。このため、チャンバー1内の気相中には多量のCu(hfac)が存在することとなり、Cu(hfac)がCVD−Ru膜110の表面に吸着する。 By the way, Cu (hfac) 2 generated as a by-product at this time has a lower vapor pressure than Cu (hfac) TMVS which is a film forming raw material. Therefore, when the temperature of the chamber 1 is low, it is easily adsorbed on the inner wall of the chamber 1. When film formation is performed with Cu (hfac) 2 adsorbed on the inner wall of the chamber 1, the Cu (hfac) 2 vaporized from the inner wall of the chamber 1 enters the gas phase in the chamber 1 as shown in FIG. 3. Will exist. Further, a part of Cu (hfac) TMVS supplied at the time of film formation is also decomposed in the gas phase to generate Cu (hfac) 2 . For this reason, a large amount of Cu (hfac) 2 exists in the gas phase in the chamber 1, and Cu (hfac) 2 is adsorbed on the surface of the CVD-Ru film 110.

このようにCu(hfac)がCVD−Ru膜110の表面に吸着すると、Ru膜表面は被毒により化学的活性が低下し、Cu(hfac)TMVSの吸着阻害およびCu膜とRu膜との間の濡れ性低下が発生する。その結果、Cuの初期核密度が低下し、Cu膜の表面性状が悪化し(粗表面形状化)、Cu膜の品質低下が生じ、かつCu膜とRu膜との密着性が低下してしまう。 When Cu (hfac) 2 is adsorbed on the surface of the CVD-Ru film 110 in this way, the chemical activity of the Ru film surface decreases due to poisoning, and the adsorption inhibition of Cu (hfac) TMVS and the Cu film and the Ru film. A decrease in wettability occurs. As a result, the initial nucleus density of Cu is lowered, the surface properties of the Cu film are deteriorated (roughened surface shape), the quality of the Cu film is lowered, and the adhesion between the Cu film and the Ru film is lowered. .

そこで、本実施形態では、ヒーター46によりチャンバー1の壁部を加熱し、チャンバー1の内壁温度Tが、副生成物の蒸気圧が成膜処理時のチャンバー1内の圧力と等しくなる温度T以上の温度になるように制御する。ただし、チャンバー1の内壁の温度がCu(hfac)TMVSの分解温度T以上となると、成膜時にCu(hfac)TMVSがチャンバー1の内壁で分解してしまい、ウエハW表面でのCu膜成膜反応に寄与する量が減少してしまう。このため、チャンバー1の内壁の温度をCu(hfac)TMVSの分解温度よりも低い温度となるように制御する。つまり、T≦T<Tとする。 Therefore, in this embodiment, by heating the walls of the chamber 1 by the heater 46, the inner wall temperature T W of the chamber 1, the temperature the vapor pressure of the by-products is equal to the pressure in the chamber 1 of the film forming process T The temperature is controlled to be V or higher. However, if the temperature of the inner wall of the chamber 1 is Cu (hfac) TMVS decomposition temperature T D above, Cu (hfac) TMVS ends up decomposing by the inner wall of the chamber 1 at the time of film formation, Cu MakuNaru of the wafer W surface The amount contributing to the membrane reaction is reduced. For this reason, the temperature of the inner wall of the chamber 1 is controlled to be lower than the decomposition temperature of Cu (hfac) TMVS. In other words, the T V ≦ T W <T D .

具体的には、Cu(hfac)は成膜時の圧力では75℃で気化し、Cu(hfac)TMVSは100℃で分解するので、チャンバー1の壁面の温度Tを、
75≦T(℃)<100
とする。
Specifically, since the Cu (hfac) 2 is the pressure during film formation was vaporized at 75 ℃, Cu (hfac) TMVS decomposes at 100 ° C., a temperature T W of the walls of the chamber 1,
75 ≦ T W (° C.) <100
And

これにより、図4に示すように、チャンバー1内でのCu(hfac)TMVSの分解を抑制しつつCu(hfac)のチャンバー1内壁への吸着が防止され、チャンバー1内壁に吸着したCu(hfac)が気化したりチャンバー1内でCu(hfac)TMVSが分解して気相中に生成するCu(hfac)の量を抑制することができる。このため、Cu(hfac)がCVD−Ru膜110に吸着することによるCu(hfac)TMVSの吸着阻害およびCu膜とRu膜との間の濡れ性低下が抑制される。このため、CVD−Ru膜110の上に平滑で高品質のCVD−Cu膜を高い密着性をもって成膜することができる。 As a result, as shown in FIG. 4, the adsorption of Cu (hfac) 2 to the inner wall of the chamber 1 is prevented while suppressing the decomposition of Cu (hfac) TMVS in the chamber 1, and the Cu ( hfac) 2 is vaporized or Cu (hfac) TMVS is decomposed in the chamber 1 to suppress the amount of Cu (hfac) 2 generated in the gas phase. For this reason, adsorption inhibition of Cu (hfac) TMVS and decrease in wettability between the Cu film and the Ru film due to adsorption of Cu (hfac) 2 to the CVD-Ru film 110 are suppressed. Therefore, a smooth and high-quality CVD-Cu film can be formed on the CVD-Ru film 110 with high adhesion.

この際に、CVD−Cu膜を配線材として用いることもできるし、Cuメッキのシード層として用いることもできる。CVD−Cu膜を配線材として用いる場合には、図5に示すように、ビアホール108およびトレンチ109をすべて埋まるまでCVD−Cu膜111を成膜して、配線およびプラグをすべてCVD−Cu膜111で形成する。また、Cuメッキのシード膜として用いる場合には、図6に示すように、CVD−Cu膜111をCVD−Ru膜110の表面に薄く形成する。   At this time, a CVD-Cu film can be used as a wiring material, or can be used as a seed layer for Cu plating. When the CVD-Cu film is used as the wiring material, as shown in FIG. 5, the CVD-Cu film 111 is formed until all the via holes 108 and the trench 109 are filled, and all the wiring and plugs are formed in the CVD-Cu film 111. Form with. When used as a Cu plating seed film, a CVD-Cu film 111 is thinly formed on the surface of the CVD-Ru film 110 as shown in FIG.

そして、このようにしてCu膜を成膜した後、パージ工程を行う。パージ工程では、Cu(hfac)TMVSの供給を停止した後、排気装置23の真空ポンプを引き切り状態とし、キャリアガスをパージガスとしてチャンバー1内に流してチャンバー1内をパージする。この場合に、できる限り迅速にチャンバー1内をパージする観点から、キャリアガスの供給は断続的に行うことが好ましい。 Then, after forming the Cu film in this way, a purge process is performed. In the purge process, after the supply of Cu (hfac) TMVS is stopped, the vacuum pump of the exhaust device 23 is turned off, and the inside of the chamber 1 is purged by flowing the carrier gas into the chamber 1 as a purge gas. In this case, it is preferable to supply the carrier gas intermittently from the viewpoint of purging the inside of the chamber 1 as quickly as possible.

パージ工程が終了後、ゲートバルブGを開け、図示しない搬送装置により、搬入出口24を介してウエハWを搬出する。これにより、1枚のウエハWの一連の工程が終了する。   After the purge process is completed, the gate valve G is opened, and the wafer W is unloaded through the loading / unloading port 24 by a transfer device (not shown). Thus, a series of steps for one wafer W is completed.

図5のように配線およびプラグをすべてCVD−Cu膜111で形成する場合には、その後、CMP(化学機械研磨)を行って余分なCu部分を除去し、図7に示すように、配線絶縁膜107とCVD−Cu膜111が面一となるようにする。また、図6のようにCVD−Cu膜111をCuメッキのシード膜として薄く形成する場合には、その後、図8に示すようにCuメッキ112を形成して配線およびプラグを形成し、その状態からCMP(化学機械研磨)を行って余分なCu部分を除去し、図9に示すように配線絶縁膜107とCuメッキ層112が面一となるようにする。   When all the wirings and plugs are formed of the CVD-Cu film 111 as shown in FIG. 5, CMP (Chemical Mechanical Polishing) is then performed to remove excess Cu portions, and as shown in FIG. The film 107 and the CVD-Cu film 111 are flush with each other. When the CVD-Cu film 111 is thinly formed as a Cu plating seed film as shown in FIG. 6, the Cu plating 112 is then formed as shown in FIG. Then, CMP (Chemical Mechanical Polishing) is performed to remove an excessive Cu portion so that the wiring insulating film 107 and the Cu plating layer 112 are flush with each other as shown in FIG.

なお、上記例では、バリア層(拡散防止層)としてCVD−Ru膜110の単層を用いた例を示したが、図10に示すように、上層のCVD−Ru膜110と下層としての高融点材料膜113との積層構造であってもよい。この場合に、下層としては、Ta、TaN、Ti、W、TiN、WN、酸化マンガン等のいずれかを用いることができる。   In the above example, a single layer of the CVD-Ru film 110 is used as the barrier layer (diffusion prevention layer). However, as shown in FIG. 10, the upper CVD-Ru film 110 and the high layer as the lower layer are used. A laminated structure with the melting point material film 113 may be used. In this case, any of Ta, TaN, Ti, W, TiN, WN, manganese oxide, etc. can be used as the lower layer.

<実施例>
次に、本発明の実施例について、比較例と比較しつつ説明する。
ここでは、Si基板上に厚さ100nmのSiO膜が形成され、その上にスパッタリングにより形成された厚さ2nmのTi膜と厚さ2nmのCVD−Ru膜からなるバリア層を形成したものを基板として用い、成膜原料としてCu(hfac)TMVSを用い、図1に示す装置にてCu膜を成膜した。成膜原料としてCu(hfac)TMVSを用い255mg/minの流量で供給するとともに、キャリアガスとしてHガスを400mL/min(sccm)の流量で供給し、チャンバー1内の圧力を13.3Pa(0.1Torr)、サセプタ温度240℃でチャンバー1に導入し、チャンバー1の壁部の温度を実施例では80℃、比較例では60℃としてCu膜の成膜を行った。実施例および比較例によって成膜したCu膜の表面状態を、それぞれ図11および図12の走査型顕微鏡(SEM)写真で示す。これらの図に示すように、図12の比較例の場合には核がまばらで核密度が低いが、図11の実施例の場合には核が密集していて核密度が高いことがわかる。この結果から、本発明によりCu膜成膜の際の核密度を高くできることが確認された。
<Example>
Next, examples of the present invention will be described in comparison with comparative examples.
Here, a SiO 2 film having a thickness of 100 nm is formed on a Si substrate, and a barrier layer made of a Ti film having a thickness of 2 nm and a CVD-Ru film having a thickness of 2 nm formed thereon by sputtering is formed. A Cu film was formed by the apparatus shown in FIG. 1 using Cu (hfac) TMVS as a film forming material as a substrate. While using Cu (hfac) TMVS as a film forming material and supplying it at a flow rate of 255 mg / min, H 2 gas is supplied as a carrier gas at a flow rate of 400 mL / min (sccm), and the pressure in the chamber 1 is set to 13.3 Pa ( 0.1 Torr) was introduced into the chamber 1 at a susceptor temperature of 240 ° C., and the Cu film was formed at a temperature of the wall portion of the chamber 1 of 80 ° C. in the example and 60 ° C. in the comparative example. The surface states of the Cu films formed by Examples and Comparative Examples are shown by scanning microscope (SEM) photographs of FIGS. 11 and 12, respectively. As shown in these figures, in the comparative example of FIG. 12, the nuclei are sparse and the nuclear density is low, but in the example of FIG. 11, the nuclei are dense and the nuclear density is high. From this result, it was confirmed that the nuclear density in forming the Cu film can be increased by the present invention.

<本発明の他の適用>
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施の形態においては、熱分解して生成される副生成物の蒸気圧がその蒸気圧よりも低いCu錯体としてCu(hfac)TMVSを用いた場合について示したが、これに限るものではない。また、成膜の下地としてCVD−Ru膜を用いた場合について示したが、これに限るものではない。
<Other applications of the present invention>
The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the case where Cu (hfac) TMVS is used as the Cu complex whose vapor pressure of the by-product generated by thermal decomposition is lower than the vapor pressure is shown, but the present invention is not limited to this. is not. Further, although the case where a CVD-Ru film is used as a base for film formation is shown, the present invention is not limited to this.

また、上記実施の形態では、液体状のCu錯体を圧送して気化器に供給し、気化器で気化させたが、これに限らず、例えばバブリング等により気化させて供給する等、他の手法で気化させてもよい。   In the above embodiment, the liquid Cu complex is pumped and supplied to the vaporizer, and vaporized by the vaporizer. However, the present invention is not limited to this, and other methods such as vaporizing by bubbling or the like and supplying the other methods are available. You may vaporize with.

さらに、成膜装置についても上記実施の形態のものに限らず、例えば、成膜原料ガスの分解を促進するためにプラズマを形成する機構を設けたもの等、種々の装置を用いることができる。   Further, the film forming apparatus is not limited to the one in the above embodiment, and various apparatuses such as a mechanism provided with a plasma forming mechanism for promoting the decomposition of the film forming source gas can be used.

さらにまた、被処理基板の構造は図2、図10のものに限るものではない。さらにまた、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合を説明したが、これに限らず、フラットパネルディスプレイ(FPD)基板等の他の基板であってもよい。   Furthermore, the structure of the substrate to be processed is not limited to that shown in FIGS. Furthermore, although the case where the semiconductor wafer was used as a to-be-processed substrate was demonstrated, not only this but another board | substrate, such as a flat panel display (FPD) board | substrate, may be sufficient.

1;チャンバー
2;サセプタ
3;支持部材
5;ヒーター
10;シャワーヘッド
23;排気装置
30;ガス供給機構
31;成膜原料タンク
34;原料送出配管
37;気化器
38;キャリアガス供給配管
41;成膜原料ガス供給配管
46;ヒーター
47;ヒーター電源
48;熱電対
49;ヒーターコントローラ
50;制御部
51;プロセスコントローラ
52;ユーザーインターフェース
53;記憶部(記憶媒体)
W;半導体ウエハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Chamber 2; Susceptor 3; Support member 5; Heater 10; Shower head 23; Exhaust device 30; Gas supply mechanism 31; Film formation raw material tank 34; Raw material delivery pipe 37; Film source gas supply pipe 46; heater 47; heater power supply 48; thermocouple 49; heater controller 50; control unit 51; process controller 52; user interface 53; storage unit (storage medium)
W: Semiconductor wafer

Claims (12)

処理容器内に基板を収容し、前記処理容器内に、成膜中に発生する副生成物の蒸気圧がその蒸気圧よりも低いCu錯体からなる成膜原料を気相状態で導入して、基板上にCVD法によりCu膜を成膜するにあたり、前記処理容器の壁部の温度を、副生成物の蒸気圧が成膜処理時の処理容器内圧力と等しくなる温度以上で前記成膜原料の分解温度未満に制御することを特徴とするCu膜の成膜方法。   A substrate is accommodated in a processing container, and a film forming material composed of a Cu complex in which the vapor pressure of a by-product generated during film formation is lower than the vapor pressure is introduced into the processing container in a gas phase state. When forming a Cu film on a substrate by a CVD method, the temperature of the wall of the processing container is equal to or higher than the temperature at which the vapor pressure of the by-product is equal to the pressure in the processing container during the film forming process. A method for forming a Cu film, wherein the temperature is controlled to be lower than the decomposition temperature. 前記Cu錯体は1価のβ−ジケトン錯体であることを特徴とする請求項1に記載のCu膜の成膜方法。   The Cu film forming method according to claim 1, wherein the Cu complex is a monovalent β-diketone complex. 前記Cu錯体は、ヘキサフルオロアセチルアセトナート・トリメチルビニルシラン銅(Cu(hfac)TMVS)であり、前記副生成物は、ヘキサフルオロアセチルアセトナート銅(Cu(hfac))であることを特徴とする請求項2に記載のCu膜の成膜方法。 The Cu complex is hexafluoroacetylacetonate / trimethylvinylsilane copper (Cu (hfac) TMVS), and the by-product is hexafluoroacetylacetonate copper (Cu (hfac) 2 ). The method for forming a Cu film according to claim 2. 前記処理容器の壁部の温度は、75℃以上100℃未満であることを特徴とする請求項3に記載のCu膜の成膜方法。   The method of forming a Cu film according to claim 3, wherein the temperature of the wall portion of the processing container is 75 ° C or higher and lower than 100 ° C. 前記基板として、表面にCVD法により成膜したRu膜を有するものを用い、そのRu膜の上にCu膜を成膜することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のCu膜の成膜方法。   5. The method according to claim 1, wherein a substrate having a Ru film formed on the surface by a CVD method is used, and a Cu film is formed on the Ru film. A method for forming a Cu film according to the description. 前記Ru膜は、成膜原料としてRu(CO)12を用いて成膜されたものであることを特徴とする請求項5に記載のCu膜の成膜方法。 The Cu film forming method according to claim 5, wherein the Ru film is formed using Ru 3 (CO) 12 as a film forming material. 前記Ru膜は拡散防止膜の全部または一部として用いられることを特徴とする請求項5または請求項6に記載のCu膜の成膜方法。   The Cu film forming method according to claim 5, wherein the Ru film is used as all or part of a diffusion preventing film. 前記拡散防止膜は、前記Ru膜の下層として、高融点材料膜を有することを特徴とする請求項7に記載のCu膜の成膜方法。   8. The method of forming a Cu film according to claim 7, wherein the diffusion preventing film has a refractory material film as a lower layer of the Ru film. 前記高融点材料膜は、Ta、TaN、Ti、W、TiN、WN、および酸化マンガンのいずれかからなることを特徴とする請求項8に記載のCu膜の成膜方法。   9. The method of forming a Cu film according to claim 8, wherein the refractory material film is made of any one of Ta, TaN, Ti, W, TiN, WN, and manganese oxide. 得られたCu膜を配線材として用いることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のCu膜の成膜方法。   The Cu film forming method according to any one of claims 1 to 9, wherein the obtained Cu film is used as a wiring material. 得られたCu膜をCuメッキのシード膜として用いることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のCu膜の成膜方法。   The method for forming a Cu film according to claim 1, wherein the obtained Cu film is used as a seed film for Cu plating. コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するための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、請求項1から請求項11のいずれかの成膜方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。   A storage medium that operates on a computer and stores a program for controlling a film forming apparatus, wherein the program performs the film forming method according to any one of claims 1 to 11 at the time of execution. And a computer that controls the film forming apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016035623A1 (en) * 2014-09-05 2016-03-10 東京エレクトロン株式会社 Composite wiring and production method therefor

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