JP3065041B2 - 半導体デバイスの成膜方法及び成膜装置 - Google Patents
半導体デバイスの成膜方法及び成膜装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/288—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
- C23C18/08—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of metallic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
製造プロセスにおいて、有機金属を含む液体を用いて半
導体基板等の被処理体上で成膜を行う、半導体デバイス
の成膜方法及び成膜装置に関する。
製造プロセスにおいて、有機金属を含む液体を用いて半
導体基板等の被処理体上で成膜を行う、半導体デバイス
の成膜方法及び成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの製造プロセスに
おいては、半導体デバイスの高集積化、微細化の要請が
強まっており、このような要請に応えるべく、成膜プロ
セスで使用する配線材料をアルミニウム系から銅系に転
換することが考えられている。
おいては、半導体デバイスの高集積化、微細化の要請が
強まっており、このような要請に応えるべく、成膜プロ
セスで使用する配線材料をアルミニウム系から銅系に転
換することが考えられている。
【０００３】このような銅を含む材料を用いて成膜を行
う方法としては、例えば、（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖ
ｓ）等の有機金属（常温、常圧下では液状）を気化して
処理チャンバに導入し、この処理チャンバ内に配置され
た基板上で熱分解反応させることによって薄膜を形成す
る方法が知られている。
う方法としては、例えば、（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖ
ｓ）等の有機金属（常温、常圧下では液状）を気化して
処理チャンバに導入し、この処理チャンバ内に配置され
た基板上で熱分解反応させることによって薄膜を形成す
る方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したような有機金
属を含む液体を使用する成膜法においては、半導体基板
の表面に微細加工されたコンタクトホール等のホールや
溝の内部全体に有機金属含有液体をまんべんなく流し込
み、ボイドが生ずることのない埋め込み性の優れた成膜
を行うことが強く要望されている。
属を含む液体を使用する成膜法においては、半導体基板
の表面に微細加工されたコンタクトホール等のホールや
溝の内部全体に有機金属含有液体をまんべんなく流し込
み、ボイドが生ずることのない埋め込み性の優れた成膜
を行うことが強く要望されている。
【０００５】本発明の目的は、ボイドの無い埋め込み性
の優れた成膜を可能にする半導体デバイスの成膜方法及
び成膜装置を提供することにある。
の優れた成膜を可能にする半導体デバイスの成膜方法及
び成膜装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、処理チャンバ内に配置された被処理体
上に有機金属を含む液体を付着させ熱分解反応させるこ
とで成膜を行う、半導体デバイスの成膜方法であって、
まず有機金属と混合する溶剤を被処理体上に付着させ、
その後有機金属を含む液体を被処理体上に付着させるこ
とを特徴とする半導体デバイスの成膜方法を提供する。
めに、本発明は、処理チャンバ内に配置された被処理体
上に有機金属を含む液体を付着させ熱分解反応させるこ
とで成膜を行う、半導体デバイスの成膜方法であって、
まず有機金属と混合する溶剤を被処理体上に付着させ、
その後有機金属を含む液体を被処理体上に付着させるこ
とを特徴とする半導体デバイスの成膜方法を提供する。
【０００７】このように有機金属と混合する溶剤により
予め被処理体の表面を濡らした状態で、被処理体上に有
機金属を含む液体を付着させると、当該液体が先に付着
させた溶剤になじんで全体にまんべんなく行きわたり、
被処理体上に微細加工されたホールや溝の内部にまで有
機金属を含む液体がまんべんなく流れ込む。したがっ
て、微細パターン内部にボイドが存在することがほとん
どなく、埋め込み性の優れた成膜が可能となる。
予め被処理体の表面を濡らした状態で、被処理体上に有
機金属を含む液体を付着させると、当該液体が先に付着
させた溶剤になじんで全体にまんべんなく行きわたり、
被処理体上に微細加工されたホールや溝の内部にまで有
機金属を含む液体がまんべんなく流れ込む。したがっ
て、微細パターン内部にボイドが存在することがほとん
どなく、埋め込み性の優れた成膜が可能となる。
【０００８】上記半導体デバイスの成膜方法において、
好ましくは、有機金属を含む液体として、有機金属に溶
剤を混合させたものを使用する。これにより、成膜に使
用する液体が有機金属と混合する溶剤だけで済むため、
液体を溜めるタンク等の機器を減らすことができ、コス
ト削減が図られる。
好ましくは、有機金属を含む液体として、有機金属に溶
剤を混合させたものを使用する。これにより、成膜に使
用する液体が有機金属と混合する溶剤だけで済むため、
液体を溜めるタンク等の機器を減らすことができ、コス
ト削減が図られる。
【０００９】例えば、有機金属として銅のケトナト系金
属錯体を使用し、有機金属と混合する溶剤として脂肪族
飽和炭化水素を使用する。
属錯体を使用し、有機金属と混合する溶剤として脂肪族
飽和炭化水素を使用する。
【００１０】また、上記の目的を達成するため、本発明
は、処理チャンバ内に配置された被処理体上に有機金属
を含む液体を付着させ熱分解反応させることで成膜を行
う、半導体デバイスの成膜装置であって、被処理体上に
有機金属と混合する溶剤を付着させる溶剤付着手段と、
被処理体上に有機金属を含む液体を付着させる有機金属
含有液体付着手段と、溶剤を被処理体上に付着させてか
ら有機金属を含む液体を被処理体上に付着させるよう溶
剤付着手段及び有機金属含有液体付着手段を制御する制
御手段とを備えたことを特徴とする半導体デバイスの成
膜装置を提供する。
は、処理チャンバ内に配置された被処理体上に有機金属
を含む液体を付着させ熱分解反応させることで成膜を行
う、半導体デバイスの成膜装置であって、被処理体上に
有機金属と混合する溶剤を付着させる溶剤付着手段と、
被処理体上に有機金属を含む液体を付着させる有機金属
含有液体付着手段と、溶剤を被処理体上に付着させてか
ら有機金属を含む液体を被処理体上に付着させるよう溶
剤付着手段及び有機金属含有液体付着手段を制御する制
御手段とを備えたことを特徴とする半導体デバイスの成
膜装置を提供する。
【００１１】このように溶剤付着手段、有機金属含有液
体付着手段及び制御手段を設けることにより、上記の成
膜方法を実施することができ、ボイドの無い埋め込み性
の優れた成膜を行うことが可能となる。
体付着手段及び制御手段を設けることにより、上記の成
膜方法を実施することができ、ボイドの無い埋め込み性
の優れた成膜を行うことが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を参照して詳細に説明する。
ついて図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】図１は、本発明に係わる成膜装置の第１の
実施形態を概略的に示したものである。同図において、
成膜装置１０は、処理チャンバ１２を備えており、この
処理チャンバ１２内には、被処理体である半導体基板Ｗ
の支持手段であるターンテーブル１４が配置されてい
る。このターンテーブル１４は、真空チャック等の適当
な手段で基板Ｗを支持し、かつ処理チャンバ１２の外部
に設置された駆動モータ１６により回転駆動される。ま
た、ターンテーブル１４には、図示はしないが、基板Ｗ
の縁部をクランプするリング状クランプ部材が設けられ
ている。このクランプ部材を設けるのは、基板Ｗの縁部
で成膜が行われると、パーティクルの原因になる等の不
具合が生じるからである。また、処理チャンバ１２内に
は、ターンテーブル１４上に載置された基板Ｗを加熱す
るためのハロゲンランプ等の加熱用ランプ１８が複数個
設置されている。
実施形態を概略的に示したものである。同図において、
成膜装置１０は、処理チャンバ１２を備えており、この
処理チャンバ１２内には、被処理体である半導体基板Ｗ
の支持手段であるターンテーブル１４が配置されてい
る。このターンテーブル１４は、真空チャック等の適当
な手段で基板Ｗを支持し、かつ処理チャンバ１２の外部
に設置された駆動モータ１６により回転駆動される。ま
た、ターンテーブル１４には、図示はしないが、基板Ｗ
の縁部をクランプするリング状クランプ部材が設けられ
ている。このクランプ部材を設けるのは、基板Ｗの縁部
で成膜が行われると、パーティクルの原因になる等の不
具合が生じるからである。また、処理チャンバ１２内に
は、ターンテーブル１４上に載置された基板Ｗを加熱す
るためのハロゲンランプ等の加熱用ランプ１８が複数個
設置されている。
【００１４】また、成膜装置１０は、有機溶剤及び有機
金属を有機溶剤に混合させたものを基板Ｗ表面に付着す
る液体付着装置２０と、この液体付着装置２０を制御す
る制御装置２２とを有している。ここで、有機溶剤とし
てはヘプタデカンを使用し、有機金属としては常温、常
圧下で液状である（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ）を使
用する。
金属を有機溶剤に混合させたものを基板Ｗ表面に付着す
る液体付着装置２０と、この液体付着装置２０を制御す
る制御装置２２とを有している。ここで、有機溶剤とし
てはヘプタデカンを使用し、有機金属としては常温、常
圧下で液状である（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ）を使
用する。
【００１５】液体付着装置２０は、上記の有機溶剤を貯
蔵しておく第１タンク２４と、上記の有機金属を貯蔵し
ておく第２タンク２６と、第１タンク２４及び第２タン
ク２６と供給配管２８及び３０を介してそれぞれ接続さ
れたミキシングタンク３２と、このミキシングタンク３
２と供給配管３４及びホース等の継ぎ手３６を介して接
続され、一部が処理チャンバ１２内部まで延びた供給配
管３８と、この供給配管３８の上端部から水平方向に延
び先端が下向きのノズル４０と、供給配管２８と供給配
管３４とを接続するバイパス配管４２とを有している。
蔵しておく第１タンク２４と、上記の有機金属を貯蔵し
ておく第２タンク２６と、第１タンク２４及び第２タン
ク２６と供給配管２８及び３０を介してそれぞれ接続さ
れたミキシングタンク３２と、このミキシングタンク３
２と供給配管３４及びホース等の継ぎ手３６を介して接
続され、一部が処理チャンバ１２内部まで延びた供給配
管３８と、この供給配管３８の上端部から水平方向に延
び先端が下向きのノズル４０と、供給配管２８と供給配
管３４とを接続するバイパス配管４２とを有している。
【００１６】ミキシングタンク３２の内部には、駆動モ
ータ４４により回転駆動され、第１タンク２４に貯蔵さ
れた有機溶剤（ヘプタデカン）と第２タンク２６に貯蔵
された有機金属（（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ））と
を混合する１対のミキシングロール４６が配置されてい
る。
ータ４４により回転駆動され、第１タンク２４に貯蔵さ
れた有機溶剤（ヘプタデカン）と第２タンク２６に貯蔵
された有機金属（（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ））と
を混合する１対のミキシングロール４６が配置されてい
る。
【００１７】また、供給配管３８は駆動モータ４８によ
り回転駆動され、これによりノズル４０の先端部が供給
配管３８の軸線を中心にして回転可能になっている。な
お、ノズル４０の先端部の移動経路における所定位置の
真下にはドレイン管５０が配置されており、ノズル４０
から滴下した液体をドレイン管５０に回収し、再使用可
能としている。
り回転駆動され、これによりノズル４０の先端部が供給
配管３８の軸線を中心にして回転可能になっている。な
お、ノズル４０の先端部の移動経路における所定位置の
真下にはドレイン管５０が配置されており、ノズル４０
から滴下した液体をドレイン管５０に回収し、再使用可
能としている。
【００１８】供給配管２８及び３０には、ミキシングタ
ンク３２側より、開閉弁５２及び５４と、有機溶剤の供
給流量を調整するための質量流量調整装置（ＭＦＣ）５
６及び５８とが設けられている。また、供給配管３４に
は開閉弁６０が設けられ、供給配管４２には開閉弁６２
が設けられている。なお、これら開閉弁５２，５４，６
０，６２は電磁式であり、制御装置２２により制御され
る。また、ＭＦＣ５６，５８は、所定量の有機溶剤及び
有機金属を供給するように制御装置２２からの信号によ
り調整されている。
ンク３２側より、開閉弁５２及び５４と、有機溶剤の供
給流量を調整するための質量流量調整装置（ＭＦＣ）５
６及び５８とが設けられている。また、供給配管３４に
は開閉弁６０が設けられ、供給配管４２には開閉弁６２
が設けられている。なお、これら開閉弁５２，５４，６
０，６２は電磁式であり、制御装置２２により制御され
る。また、ＭＦＣ５６，５８は、所定量の有機溶剤及び
有機金属を供給するように制御装置２２からの信号によ
り調整されている。
【００１９】以上の液体付着装置２０において、第１タ
ンク２４、供給配管２８、ＭＦＣ５６、開閉弁５２、バ
イパス配管４２、開閉弁６２、供給配管３４、継ぎ手３
６、供給配管３８、ノズル４０は、基板Ｗ上に有機金属
と混合する有機溶剤（ヘプタデカン）を付着させる溶剤
付着手段を構成し、第１タンク２４、供給配管２８、Ｍ
ＦＣ５６、開閉弁５２、第２タンク２６、供給配管３
０、ＭＦＣ５８、開閉弁５４、ミキシングタンク３２、
供給配管３４、開閉弁６０、継ぎ手３６、供給配管３
８、ノズル４０は、基板Ｗ上に有機金属を含む液体（ヘ
プタデカンと（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ）とを混合
したもの）を付着させる有機金属含有液体付着手段を構
成する。
ンク２４、供給配管２８、ＭＦＣ５６、開閉弁５２、バ
イパス配管４２、開閉弁６２、供給配管３４、継ぎ手３
６、供給配管３８、ノズル４０は、基板Ｗ上に有機金属
と混合する有機溶剤（ヘプタデカン）を付着させる溶剤
付着手段を構成し、第１タンク２４、供給配管２８、Ｍ
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０、ＭＦＣ５８、開閉弁５４、ミキシングタンク３２、
供給配管３４、開閉弁６０、継ぎ手３６、供給配管３
８、ノズル４０は、基板Ｗ上に有機金属を含む液体（ヘ
プタデカンと（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ）とを混合
したもの）を付着させる有機金属含有液体付着手段を構
成する。
【００２０】制御装置２２は、例えば図示しない手動ス
イッチにより有機溶剤の供給が指示されると、有機溶剤
のみを基板Ｗ上に塗布すべく、開閉弁５４，６０にオフ
信号を出力し、開閉弁５２，６２にオン信号を出力す
る。そして、例えば内蔵のタイマにより所定時間が経過
したと検出されると、有機金属に溶剤を混合させたもの
（以下、成膜液という）を基板Ｗ上に塗布すべく、上記
の状態から、開閉弁６２にオフ信号を出力し、開閉弁５
４にオン信号を出力する。
イッチにより有機溶剤の供給が指示されると、有機溶剤
のみを基板Ｗ上に塗布すべく、開閉弁５４，６０にオフ
信号を出力し、開閉弁５２，６２にオン信号を出力す
る。そして、例えば内蔵のタイマにより所定時間が経過
したと検出されると、有機金属に溶剤を混合させたもの
（以下、成膜液という）を基板Ｗ上に塗布すべく、上記
の状態から、開閉弁６２にオフ信号を出力し、開閉弁５
４にオン信号を出力する。
【００２１】以上のように構成した成膜装置２０を用い
て基板Ｗ表面に薄膜を形成する成膜方法を説明する。
て基板Ｗ表面に薄膜を形成する成膜方法を説明する。
【００２２】まず、図示しない搬送装置により基板Ｗを
ターンテーブル１４上に載置し、その後駆動モータ１６
を駆動してターンテーブル１４を所定の回転速度で回転
させる。この時、基板Ｗ表面の酸化やその他の反応を防
止するために、処理チャンバ１２内に窒素ガス等の不活
性ガスを供給し、処理チャンバ１２内を不活性ガス雰囲
気にしておくことが好ましい。
ターンテーブル１４上に載置し、その後駆動モータ１６
を駆動してターンテーブル１４を所定の回転速度で回転
させる。この時、基板Ｗ表面の酸化やその他の反応を防
止するために、処理チャンバ１２内に窒素ガス等の不活
性ガスを供給し、処理チャンバ１２内を不活性ガス雰囲
気にしておくことが好ましい。
【００２３】ここで用いる基板Ｗは、図２に示すような
多層構造のデュアルダマシンプロセスに適用されるもの
とする。この基板Ｗは、シリコン（Ｓｉ）の下地６２の
上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）層６４が形成され、更
にその上にタンタル（Ｔａ）からなるバリアメタル層６
６が形成されている（図２（ａ））。このバリアメタル
層６６を設けるのは、基板Ｗ上に成膜液を塗布したとき
に、成膜液中の銅（Ｃｕ）成分がＳｉＯ2 中さらにはＳ
ｉ中に拡散しないようにするためである。なお、バリア
メタル層は上記のＴａに限らず、窒化タンタル（Ｔａ
Ｎ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タングステン（Ｗ
Ｎ）で構成してもよい。
多層構造のデュアルダマシンプロセスに適用されるもの
とする。この基板Ｗは、シリコン（Ｓｉ）の下地６２の
上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）層６４が形成され、更
にその上にタンタル（Ｔａ）からなるバリアメタル層６
６が形成されている（図２（ａ））。このバリアメタル
層６６を設けるのは、基板Ｗ上に成膜液を塗布したとき
に、成膜液中の銅（Ｃｕ）成分がＳｉＯ2 中さらにはＳ
ｉ中に拡散しないようにするためである。なお、バリア
メタル層は上記のＴａに限らず、窒化タンタル（Ｔａ
Ｎ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タングステン（Ｗ
Ｎ）で構成してもよい。
【００２４】続いて、制御装置２２により開閉弁５２，
６２をオンにすると、第１タンク２４に貯蔵されている
有機溶剤（ヘプタデカン）が供給配管２８、バイパス配
管４２、供給配管３４及び３８を介してノズル４０に送
られ、その先端から有機溶剤のみが滴下される。このと
き、ターンテーブル１４は比較的高速で回転しているた
め、基板Ｗ上に塗布された有機溶剤は遠心力で径方向外
方に広がり、ヘプタデカン層６８が形成される（図２
（ｂ））。
６２をオンにすると、第１タンク２４に貯蔵されている
有機溶剤（ヘプタデカン）が供給配管２８、バイパス配
管４２、供給配管３４及び３８を介してノズル４０に送
られ、その先端から有機溶剤のみが滴下される。このと
き、ターンテーブル１４は比較的高速で回転しているた
め、基板Ｗ上に塗布された有機溶剤は遠心力で径方向外
方に広がり、ヘプタデカン層６８が形成される（図２
（ｂ））。
【００２５】また、有機溶剤であるヘプタデカンは、下
層であるバリアメタル層６６を構成するＴａ膜に対して
の濡れ性（広がり度合い）が良好であるため、効率よく
基板Ｗ全面に行きわたる。また、ヘプタデカンはホール
や溝の内部にまで十分に流れ込み、良好なカバレッジが
形成される。
層であるバリアメタル層６６を構成するＴａ膜に対して
の濡れ性（広がり度合い）が良好であるため、効率よく
基板Ｗ全面に行きわたる。また、ヘプタデカンはホール
や溝の内部にまで十分に流れ込み、良好なカバレッジが
形成される。
【００２６】なお、この時、超音波等によりターンテー
ブル１４または基板Ｗ自体に振動を与えたり、あるいは
基板Ｗ上にヘプタデカンを塗布した後、スポンジ状のロ
ーラパッド等を基板Ｗに接触させて水平方向に動かす
と、ヘプタデカンをより効率よく基板Ｗ全面に行きわた
らせることができる。
ブル１４または基板Ｗ自体に振動を与えたり、あるいは
基板Ｗ上にヘプタデカンを塗布した後、スポンジ状のロ
ーラパッド等を基板Ｗに接触させて水平方向に動かす
と、ヘプタデカンをより効率よく基板Ｗ全面に行きわた
らせることができる。
【００２７】続いて、制御装置２２により開閉弁６２を
オフにすると共に、開閉弁５４，６０をオンにすると、
第１タンク２４に貯蔵されているヘプタデカンと第２タ
ンク２６に貯蔵されている（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖ
ｓ）とが供給配管２８及び３０を介してミキシングタン
ク３２に送られ、ミキシングロール４６によりそれらを
混合した成膜液が生成され、この成膜液が供給配管３４
及び３８を介してノズル４０に送られ、その先端から滴
下される。
オフにすると共に、開閉弁５４，６０をオンにすると、
第１タンク２４に貯蔵されているヘプタデカンと第２タ
ンク２６に貯蔵されている（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖ
ｓ）とが供給配管２８及び３０を介してミキシングタン
ク３２に送られ、ミキシングロール４６によりそれらを
混合した成膜液が生成され、この成膜液が供給配管３４
及び３８を介してノズル４０に送られ、その先端から滴
下される。
【００２８】このとき、先に塗布したヘプタデカンは溶
剤であるため、成膜液はヘプタデカン層６８になじみや
すく、ヘプタデカン層６８を塗布助剤として効率よく基
板Ｗ全面に行きわたり、基板Ｗの表面全域にわたって成
膜液が均一な膜厚及び膜質で付着される。また、ホール
や溝の側面には既にヘプタデカンが付着されているの
で、成膜液はホール等の内部にまでまんべんなく流れ込
み、ボイドが生ずることなしに埋め込みが行われる。そ
して、成膜液はヘプタデカン中に拡散していき、ヘプタ
デカン層６８は成膜液に吸収された形となる。すなわ
ち、ヘプタデカン層は消失し、バリアメタル層６６の直
上に成膜液層７０が形成されたのと同等となる（図２
（ｃ））。
剤であるため、成膜液はヘプタデカン層６８になじみや
すく、ヘプタデカン層６８を塗布助剤として効率よく基
板Ｗ全面に行きわたり、基板Ｗの表面全域にわたって成
膜液が均一な膜厚及び膜質で付着される。また、ホール
や溝の側面には既にヘプタデカンが付着されているの
で、成膜液はホール等の内部にまでまんべんなく流れ込
み、ボイドが生ずることなしに埋め込みが行われる。そ
して、成膜液はヘプタデカン中に拡散していき、ヘプタ
デカン層６８は成膜液に吸収された形となる。すなわ
ち、ヘプタデカン層は消失し、バリアメタル層６６の直
上に成膜液層７０が形成されたのと同等となる（図２
（ｃ））。
【００２９】その後、加熱用ランプ１８を点灯して基板
Ｗ上に付着された成膜液を加熱させる。すると、当該成
膜液中の（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ）が熱分解反応
され、銅が基板Ｗの表面に析出されて薄膜７２が形成さ
れる（図２（ｄ））。（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ）
の熱分解反応は次の通りである。
Ｗ上に付着された成膜液を加熱させる。すると、当該成
膜液中の（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ）が熱分解反応
され、銅が基板Ｗの表面に析出されて薄膜７２が形成さ
れる（図２（ｄ））。（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ）
の熱分解反応は次の通りである。
【００３０】
【化１】
【００３１】この反応において生成されるＣｕ+2（ｈｆ
ａｃ）2 とｔｍｖｓは、熱分解反応時における処理チャ
ンバ１２の内部温度によりガス化されるため、図示しな
い排気ポンプにより処理チャンバ１２から排出される。
有機溶剤であるヘプタデカンも熱により気化して排出さ
れ、基板Ｗ上に残存することはない。
ａｃ）2 とｔｍｖｓは、熱分解反応時における処理チャ
ンバ１２の内部温度によりガス化されるため、図示しな
い排気ポンプにより処理チャンバ１２から排出される。
有機溶剤であるヘプタデカンも熱により気化して排出さ
れ、基板Ｗ上に残存することはない。
【００３２】以上のように本実施形態にあっては、まず
有機溶剤であるヘプタデカンを基板Ｗ上に塗布して基板
Ｗ表面を予め濡らしておき、その後ヘプタデカンと有機
金属である（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ）とを混合し
た成膜液を基板Ｗ上に塗布するようにしたので、成膜液
がヘプタデカンになじんで効率よく全面に行きわたり、
ホールや溝の内部にまでもまんべんなく流れ込むように
なる。したがって、微細パターン内部にボイドが生ずる
ことなく埋め込みが行われるようになり、基板Ｗ表面を
予め濡らすことなしに成膜液を直接基板Ｗ上に塗布する
場合よりも埋め込み性の良好な成膜が可能となると考え
られる。
有機溶剤であるヘプタデカンを基板Ｗ上に塗布して基板
Ｗ表面を予め濡らしておき、その後ヘプタデカンと有機
金属である（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ）とを混合し
た成膜液を基板Ｗ上に塗布するようにしたので、成膜液
がヘプタデカンになじんで効率よく全面に行きわたり、
ホールや溝の内部にまでもまんべんなく流れ込むように
なる。したがって、微細パターン内部にボイドが生ずる
ことなく埋め込みが行われるようになり、基板Ｗ表面を
予め濡らすことなしに成膜液を直接基板Ｗ上に塗布する
場合よりも埋め込み性の良好な成膜が可能となると考え
られる。
【００３３】また、基板Ｗの表面全域にわたって膜質が
均一になるので、膜の一部がはがれることがなくなり、
基板Ｗとの密着性が向上する。
均一になるので、膜の一部がはがれることがなくなり、
基板Ｗとの密着性が向上する。
【００３４】さらに、成膜液を塗布する前に予め基板Ｗ
を濡らしておくための有機溶剤として、成膜液の生成に
使用する溶剤と同じヘプタデカンを用いるので、タンク
や配管等の機器の数が必要最小限で済み、コスト削減が
図られる。
を濡らしておくための有機溶剤として、成膜液の生成に
使用する溶剤と同じヘプタデカンを用いるので、タンク
や配管等の機器の数が必要最小限で済み、コスト削減が
図られる。
【００３５】なお、本実施形態においては、ヘプタデカ
ンを基板Ｗ上に塗布してから、ヘプタデカンと（ｈｆａ
ｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ）とを混合した成膜液を基板Ｗ上
に塗布するものとしたが、特にこれに限られず、ヘプタ
デカンを塗布してから（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ）
のみを塗布してもよい。
ンを基板Ｗ上に塗布してから、ヘプタデカンと（ｈｆａ
ｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ）とを混合した成膜液を基板Ｗ上
に塗布するものとしたが、特にこれに限られず、ヘプタ
デカンを塗布してから（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ）
のみを塗布してもよい。
【００３６】また、成膜液としては、銅のケトナト系金
属錯体の１つである（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ）を
脂肪族飽和炭化水素の１つであるヘプタデカンに混合さ
せたものを使用したが、有機金属としては、（ｈｆａ
ｃ）Ｃｕ+1（ｔｅｏｖｓ）のような他の銅のケトナト系
金属錯体、他の材料を成膜する場合には銅のケトナト系
金属錯体以外の有機金属を用いることができる。また、
銅のケトナト系金属錯体に対する有機溶剤についても、
ペンタデカン、ヘキサデカン、オクタデカン等の他の脂
肪族飽和炭化水素を用いることができ、銅のケトナト系
金属錯体以外の有機金属に対しては、その他の溶剤を用
いることができる。この場合、下層である材料に対する
濡れ性が良いこと、有機金属が拡散しやすいこと、熱分
解反応させたときに悪影響を及ぼさないことの条件を満
たすものが好ましい。
属錯体の１つである（ｈｆａｃ）Ｃｕ+1（ｔｍｖｓ）を
脂肪族飽和炭化水素の１つであるヘプタデカンに混合さ
せたものを使用したが、有機金属としては、（ｈｆａ
ｃ）Ｃｕ+1（ｔｅｏｖｓ）のような他の銅のケトナト系
金属錯体、他の材料を成膜する場合には銅のケトナト系
金属錯体以外の有機金属を用いることができる。また、
銅のケトナト系金属錯体に対する有機溶剤についても、
ペンタデカン、ヘキサデカン、オクタデカン等の他の脂
肪族飽和炭化水素を用いることができ、銅のケトナト系
金属錯体以外の有機金属に対しては、その他の溶剤を用
いることができる。この場合、下層である材料に対する
濡れ性が良いこと、有機金属が拡散しやすいこと、熱分
解反応させたときに悪影響を及ぼさないことの条件を満
たすものが好ましい。
【００３７】さらに、液体付着装置２０には、第１タン
ク２４、供給配管２８、ＭＦＣ５６、開閉弁５２、供給
配管３４、継ぎ手３６、供給配管３８、ノズル４０とい
った溶剤付着手段と有機金属含有液体付着手段とで共通
の構成要素が存在するが、溶剤付着手段と有機金属含有
液体付着手段とを全て別の部材で構成してもよい。
ク２４、供給配管２８、ＭＦＣ５６、開閉弁５２、供給
配管３４、継ぎ手３６、供給配管３８、ノズル４０とい
った溶剤付着手段と有機金属含有液体付着手段とで共通
の構成要素が存在するが、溶剤付着手段と有機金属含有
液体付着手段とを全て別の部材で構成してもよい。
【００３８】また、基板Ｗをターンテーブルに支持する
ものとしたが、基板Ｗを支持する手段はターンテーブル
に限らず、回転しない固定型のものであってもよい。
ものとしたが、基板Ｗを支持する手段はターンテーブル
に限らず、回転しない固定型のものであってもよい。
【００３９】また、本発明は、有機金属を含む液体を材
料として使用するＣＶＤ装置など、有機金属を含む液体
で成膜を行ういかなる装置にも適用できる。
料として使用するＣＶＤ装置など、有機金属を含む液体
で成膜を行ういかなる装置にも適用できる。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、有機金属を含む液体を
用いて成膜を行う際に、被処理体上に微細加工されたホ
ールや溝の内部にボイドが生じることがほとんどない、
埋め込み性の極めて優れた成膜が可能となる。
用いて成膜を行う際に、被処理体上に微細加工されたホ
ールや溝の内部にボイドが生じることがほとんどない、
埋め込み性の極めて優れた成膜が可能となる。
【図１】本発明に係わる成膜装置の一実施形態を概略的
に示したものである。
に示したものである。
【図２】本発明に係わる成膜方法により半導体基板上に
成膜を行う手順を示したものである。
成膜を行う手順を示したものである。
１０…成膜装置、１２…処理チャンバ、１４…ターンテ
ーブル、２０…液体付着装置、２２…制御装置、２４…
第１タンク、２６…第２タンク、３２…ミキシングタン
ク、２８，３０，３４，３８…供給配管、４０…ノズ
ル、４２…バイパス配管、５２，５４，６０，６２…開
閉弁、Ｗ…半導体基板（被処理体）。
ーブル、２０…液体付着装置、２２…制御装置、２４…
第１タンク、２６…第２タンク、３２…ミキシングタン
ク、２８，３０，３４，３８…供給配管、４０…ノズ
ル、４２…バイパス配管、５２，５４，６０，６２…開
閉弁、Ｗ…半導体基板（被処理体）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎗田 弘行 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地 内 アプライド マテリアルズ ジャパ ン 株式会社内 (72)発明者 相田 恒 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地 内 アプライド マテリアルズ ジャパ ン 株式会社内 (72)発明者 吉田 尚美 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地 内 アプライド マテリアルズ ジャパ ン 株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−53132（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−45773（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−274012（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−302471（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−140352（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−135154（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/288 C23C 18/02 H01L 21/3205
Claims (4)
- 【請求項１】 処理チャンバ内に配置された被処理体上
に、（ｈｆａｃ）Ｃｕ＋1（ｔｍｖｓ）及び（ｈｆａ
ｃ）Ｃｕ＋1（ｔｅｏｖｓ）からなる群から選択された
有機金属を含む液体を付着させ熱分解反応させることで
銅の成膜を行う、半導体デバイスの成膜方法であって、 前記有機金属の溶剤として脂肪族飽和炭化水素を前記被
処理体上に付着させ、その後前記有機金属を含む液体を
前記被処理体上に付着させることを特徴とする半導体デ
バイスの成膜方法。 - 【請求項２】 前記有機金属を含む液体として、前記有
機金属に前記溶剤を混合させたものを使用することを特
徴とする請求項１記載の半導体デバイスの成膜方法。 - 【請求項３】 前記溶剤が、ヘプタデカン、ペンタデカ
ン、ヘキサデカン及びオクタデカンからなる群より選ば
れたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の
半導体デバイスの成膜方法。 - 【請求項４】 処理チャンバ内に配置された被処理体上
に、（ｈｆａｃ）Ｃｕ＋1（ｔｍｖｓ）及び（ｈｆａ
ｃ）Ｃｕ＋1（ｔｅｏｖｓ）からなる群から選択された
有機金属を含む液体を付着させ熱分解反応させることで
銅の成膜を行う、半導体デバイスの成膜装置であって、 前記被処理体上に、前記有機金属の溶剤として脂肪族飽
和炭化水素を付着させる溶剤付着手段と、 前記被処理体上に前記有機金属を含む液体を付着させる
有機金属含有液体付着手段と、 前記溶剤を前記被処理体上に付着させてから前記有機金
属を含む液体を前記被処理体上に付着させるよう前記溶
剤付着手段及び前記有機金属含有液体付着手段を制御す
る制御手段とを備えたことを特徴とする半導体デバイス
の成膜装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10308666A JP3065041B2 (ja) | 1998-10-29 | 1998-10-29 | 半導体デバイスの成膜方法及び成膜装置 |
| US09/830,610 US6576567B1 (en) | 1998-10-29 | 1999-10-29 | Film deposition method and apparatus for semiconductor devices |
| PCT/JP1999/006034 WO2004084285A1 (ja) | 1998-10-29 | 1999-10-29 | 半導体デバイスの成膜方法及び成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10308666A JP3065041B2 (ja) | 1998-10-29 | 1998-10-29 | 半導体デバイスの成膜方法及び成膜装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000138189A JP2000138189A (ja) | 2000-05-16 |
| JP3065041B2 true JP3065041B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=17983830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10308666A Expired - Fee Related JP3065041B2 (ja) | 1998-10-29 | 1998-10-29 | 半導体デバイスの成膜方法及び成膜装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6576567B1 (ja) |
| JP (1) | JP3065041B2 (ja) |
| WO (1) | WO2004084285A1 (ja) |
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| US20050048208A1 (en) * | 2003-09-02 | 2005-03-03 | Yao-Hwan Kao | Resist supply apparatus with resist recycling function, coating system having the same and method of resist recycling |
| DE10345824A1 (de) * | 2003-09-30 | 2005-05-04 | Infineon Technologies Ag | Anordnung zur Abscheidung von atomaren Schichten auf Substraten |
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| JP4892839B2 (ja) * | 2005-02-25 | 2012-03-07 | Ｊｓｒ株式会社 | アルミニウム膜を形成する方法 |
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| US4649859A (en) * | 1985-02-19 | 1987-03-17 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Reactor design for uniform chemical vapor deposition-grown films without substrate rotation |
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| US4780334A (en) * | 1987-03-13 | 1988-10-25 | General Electric Company | Method and composition for depositing silicon dioxide layers |
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| JP2980645B2 (ja) * | 1990-06-18 | 1999-11-22 | 株式会社東芝 | 金属薄膜の形成方法 |
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