JP4480516B2 - バリア膜の形成方法 - Google Patents
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Description
上述した吸着工程と反応工程との切り替えについては、一旦真空ポンプの排気を利用して高真空にチャンバー内を引き切る方法とN2やAr等の不活性ガスでチャンバー内をパージして原料ガス、反応ガスを効率的に排気する方法の2種類がある。当然に両者を併用するものも含む。
203、302 原料 401 真空チャンバー
403 触媒室 403a ガス導入口
408 ベントライン 409 基板ステージ
401a 原料ガス導入口 401b 反応ガス導入口
411 RF電源 702 真空チャンバー
703 触媒室 801 真空成膜装置
802a、802b 基板ステージ 804a、804b ベルジャー形真空容器
805a、805b 空間 806a、806b 間隙
813 排気手段 901 真空成膜装置
902a、902b、902c、902d 基板ステージ
905a、9050b、905c、905d ベルジャー形真空容器
906 空間 908 回転テーブル
908a 開口 908b 基板保持部
Claims (25)
- ホール、トレンチが形成されている絶縁膜を有する成膜対象物を真空チャンバー内に載置し、この成膜対象物の表面上で、ALD法を用いて、Zr(BH4)4ガスからなる原料ガスと励起されたH2ガス及びNH3ガスの少なくとも1種を含む反応ガスとを反応させ、ホール、トレンチの内面を含めて絶縁膜上にZrB2膜又はZrBN膜からなるバリア膜を形成することを特徴とするバリア膜の形成方法。
- ホール、トレンチが形成されている絶縁膜を有する成膜対象物を真空チャンバー内に載置し、この成膜対象物の表面上で、ALD法を用いて、所定の圧力下で導入されたZr(BH4)4ガスからなる原料ガスを吸着させる工程と、所定の圧力下で導入された、励起されたH2ガス及びNH3ガスの少なくとも1種を含む反応ガスと成膜対象物の表面に吸着された原料ガスとを反応させる工程とを有する、ホール、トレンチの内面を含めて絶縁膜上にZrB2膜又はZrBN膜からなるバリア膜を形成することを特徴とするバリア膜の形成方法。
- ホール、トレンチが形成されている絶縁膜を有する成膜対象物を真空チャンバー内に載置し、この成膜対象物の50〜450℃に加熱された表面上で、ALD法を用いて、Zr(BH4)4ガスからなる原料ガスを所定の圧力下に0.1〜10秒の間、0.5〜200sccmの流量で導入して吸着させる工程と、励起されたH2ガス及びNH3ガスの少なくとも1種を含む反応ガスを所定の圧力下に0.1〜10秒の間、20〜1000sccmの流量で導入して吸着された原料ガスと反応させる工程とを有する、ホール、トレンチの内面を含めて絶縁膜上にZrB2膜又はZrBN膜からなるバリア膜を形成することを特徴とするバリア膜の形成方法。
- 前記原料ガスとして、固体状態、液体状態又は固相状態と液相状態との混ざった状態のいずれかの状態のZr(BH4)4原料から昇華又は気化させて得られたガスを導入することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のバリア膜の形成方法。
- 前記原料ガスとして、原料が固体状態、固相状態と液相状態との混ざった状態又は液体状態になるような60℃以下の温度に保温されたタンク内に入れられた原料から得られたガスを導入することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のバリア膜の形成方法。
- 前記原料ガスとして、原料の融点より低い温度に保温されたタンク内に設けられた網の上に乗せられた固体状の原料に対して、又は該タンク内に設けられた2枚の網で挟持された固体状の原料に対して、該網を通して不活性ガスからなるバブリングガスを流して原料を昇華させて得られたガスを導入することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のバリア膜の形成方法。
- 前記励起された反応ガスとして、真空チャンバーに連通可能に接続された触媒室内で触媒により励起されたガスを導入することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のバリア膜の形成方法。
- 前記真空チャンバー内の、原料ガス及び反応ガスの導入前の圧力が少なくとも10Pa以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のバリア膜の形成方法。
- 前記吸着工程において原料ガスを真空チャンバー内に導入後、真空チャンバー内の圧力が原料ガス導入時の圧力に比べ1/5以下になった時点で吸着工程を終了させて、該真空チャンバー内へ励起された反応ガスを導入し、真空チャンバー内の圧力が反応ガス導入時の圧力に比べ1/5以下になった時点で反応工程を終了させることを特徴とする請求項2〜8のいずれかに記載のバリア膜の形成方法。
- 前記吸着工程において原料ガスを真空チャンバー内に所定時間導入後、不活性ガスを20〜1000sccmの流量で真空チャンバー内に0.1〜10秒の間導入し、原料ガスの吸着工程を終了させて、該真空チャンバー内へ励起された反応ガスを所定時間導入し、その後に不活性ガスを20〜1000sccmの流量で真空チャンバー内に0.1〜10秒の間導入し、反応工程を終了させることを特徴とする請求項2〜9のいずれかに記載のバリア膜の形成方法。
- 前記吸着工程及び反応工程を数回〜数百回繰り返すことを特徴とする請求項2〜10のいずれかに記載のバリア膜の形成方法。
- 前記吸着工程を実施する前に、真空チャンバーに連通可能に接続された触媒室内で触媒により励起させた反応ガス又はプラズマ発生装置により励起させた反応ガスを真空チャンバー内へ導入して前処理することを特徴とする請求項2〜11のいずれかに記載のバリア膜の形成方法。
- 成膜対象物を載置するための昇降自在の複数の基板ステージと、この基板ステージに対向して設けられる昇降自在の複数のベルジャー形真空容器とが離隔して配置され、該基板ステージ及びベルジャー形真空容器のいずれか一方を他方に向かって移動させるか又は両者を相互に移動させることができるように構成して、成膜プロセス時に該基板ステージとベルジャー形真空容器とで真空チャンバーが構成されうるようにし、該基板ステージとベルジャー形真空容器とで囲まれる複数の真空チャンバーの各空間内に所定のガスを導入するガス導入手段が各ベルジャー形真空容器に設けられ、各基板ステージ相互間で成膜対象物の搬送を行う搬送手段が設けられ、そして該真空チャンバーの空間内で成膜対象物の表面に原料ガスを吸着させる吸着工程及び吸着された原料ガスと反応ガスとを反応させる反応工程のいずれかを行うことができるように構成してなる真空成膜装置を用いてALD法に従ってバリア膜を形成する方法であって、該原料ガスの導入手段が設けられた真空チャンバーの空間内にホール、トレンチが形成されている絶縁膜を有する成膜対象物を載置し、この空間内にZr(BH4)4ガスからなる原料ガスを所定の圧力下に導入し、成膜対象物の表面に吸着させる吸着工程を行い、また、該反応ガスの導入手段が設けられた真空チャンバーの空間内に原料ガスの吸着された成膜対象物を搬送し、この空間内に励起されたH2ガス及びNH3ガスの少なくとも1種を含む反応ガスを導入し、吸着された原料ガスと反応させる反応工程を行って、ホール、トレンチの内面を含めて絶縁膜上にZrB2膜又はZrBN膜からなるバリア膜を形成することを特徴とするバリア膜の形成方法。
- 前記吸着工程では、空間内に載置されている50〜450℃に加熱された成膜対象物に対して、所定の圧力下に0.1〜10秒の間、20〜500sccmの流量で原料ガスを導入してその表面に吸着させ、また、前記反応工程では、空間内へ搬送されてきた成膜対象物に対して、所定の圧力下に0.1〜10秒の間、20〜1000sccmの流量で励起された反応ガスを導入して、成膜対象物表面に吸着されていた原料ガスと反応させてZrB2膜又はZrBN膜からなるバリア膜を形成することを特徴とする請求項13記載のバリア膜の形成方法。
- 前記真空チャンバー内の、原料ガス及び反応ガスの導入前の圧力が少なくとも10Pa以下であり、前記吸着工程を行う真空チャンバーの空間内の圧力が原料ガスを導入後、原料ガス導入時の圧力に比べ1/5以下になった時点で吸着工程を終了させ、また、前記反応工程を行う真空チャンバーの空間内の圧力が反応ガスを導入後、反応ガス導入時の圧力に比べ1/5以下になった時点で反応工程を終了させることを特徴とする請求項13又は14記載のバリア膜の形成方法。
- 前記真空チャンバー内の、原料ガス及び反応ガスの導入前の圧力が少なくとも10Pa以下であり、前記吸着工程を行う真空チャンバーの空間内へ原料ガスを所定時間導入後、不活性ガスを20〜1000sccmの流量で真空チャンバー内に0.1〜10秒の間導入し、原料ガスの吸着工程を終了させて、また、前記反応工程を行う真空チャンバーの空間内へ励起された反応ガスを所定時間導入後、不活性ガスを20〜1000sccmの流量で真空チャンバー内に0.1〜10秒の間導入し、反応工程を終了させることを特徴とする請求項13又は14記載のバリア膜の形成方法。
- 前記吸着工程を行う空間及び前記反応工程を行う空間のいずれか一方又は両方の空間内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生装置がベルジャー形真空容器の外側に設けられた真空成膜装置を用いて吸着工程及び反応工程を行うことを特徴とする請求項13〜16のいずれかに記載のバリア膜の形成方法。
- 成膜プロセス時にベルジャー形真空容器によって基板ステージが覆われて構成される真空チャンバーの空間内で吸着工程及び反応工程を行う際に、ベルジャー形真空容器の開口部の内周面と基板ステージの外周壁面との間に所定の寸法の間隙が形成されるように構成された真空成膜装置を用いてこれらの工程を行うことを特徴とする請求項13〜17のいずれかに記載のバリア膜の形成方法。
- 前記吸着工程を実施する前に、真空チャンバーに連通可能に接続された触媒室内で触媒により励起させた反応ガス又はプラズマ発生装置により励起させた反応ガスを真空チャンバー内へ導入して前処理することを特徴とする請求項13〜18のいずれかに記載のバリア膜の形成方法。
- 請求項13〜19のいずれかにおいて、請求項3〜12のいずれかに記載のバリア膜の形成方法に従ってバリア膜を形成することを特徴とするバリア膜の形成方法。
- 成膜対象物を載置するための基板保持部を備えた昇降自在の回転テーブルと、この回転テーブルに対向して離隔して配置された複数のベルジャー形真空容器とを設けてなり、成膜プロセス時に該回転テーブルを上昇させると各ベルジャー形真空容器の開口部を覆って複数の真空チャンバーが構成されるようになっており、該回転テーブルとベルジャー形真空容器とで囲まれる複数の真空チャンバーの各空間に所定のガスを導入するガス導入手段が各ベルジャー形真空容器に設けられ、該回転テーブルには成膜対象物の搬送を行うための回転機構が設けられ、そして該真空チャンバーの空間内で成膜対象物の表面に原料ガスを吸着させる吸着工程及び吸着された原料ガスと反応ガスとを反応させる反応工程のいずれかを行うことができるように構成してなる真空成膜装置を用いてALD法に従ってバリア膜を形成する方法であって、該原料ガスの導入手段が設けられた真空チャンバーの空間内にホール、トレンチが形成されている絶縁膜を有する成膜対象物を載置し、この空間内にZr(BH4)4ガスからなる原料ガスを所定の圧力下に導入し、成膜対象物の表面に吸着させる吸着工程を行い、また、該反応ガスの導入手段が設けられた真空チャンバーの空間内に原料ガスの吸着された成膜対象物を搬送し、この空間内に励起されたH2ガス及びNH3ガスの少なくとも1種を含む反応ガスを導入し、吸着された原料ガスと反応させる反応工程を行って、ホール、トレンチの内面を含めて絶縁膜上にZrB2膜又はZrBN膜からなるバリア膜を形成することを特徴とするバリア膜の形成方法。
- 前記回転テーブルとして、同一円周上に複数の開口が形成されており、この開口の周縁には成膜対象物を載置する基板保持部が設けられており、基板ステージがこの開口を貫通して載置された成膜対象物をベルジャー形真空容器内へ持ち上げることができるように構成されている回転テーブルが設けられた真空成膜装置を用いて吸着工程及び反応工程を行うことを特徴とする請求項21記載のバリア膜の形成方法。
- 前記回転テーブルを一方向に回転させて、原料ガス導入手段を備えた真空チャンバーの空間内で吸着工程を行い、反応ガス導入手段を備えた真空チャンバーの空間で反応工程を行うことができるように各成膜対象物を搬送することを特徴とする請求項21又は22載のバリア膜の形成方法。
- 前記吸着工程を実施する前に、真空チャンバーに連通可能に接続された触媒室内で触媒により励起させた反応ガス又はプラズマ発生装置により励起させた反応ガスを真空チャンバー内へ導入して前処理することを特徴とする請求項21〜23のいずれかに記載のバリア膜の形成方法。
- 請求項21〜24のいずれかにおいて、請求項3〜12のいずれかに記載のバリア膜の形成方法に従ってバリア膜を形成することを特徴とするバリア膜の形成方法。
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