JPH09143737A - Film forming apparatus - Google Patents

Film forming apparatus

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JPH09143737A
JPH09143737A JP32828595A JP32828595A JPH09143737A JP H09143737 A JPH09143737 A JP H09143737A JP 32828595 A JP32828595 A JP 32828595A JP 32828595 A JP32828595 A JP 32828595A JP H09143737 A JPH09143737 A JP H09143737A
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JP
Japan
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gas
additive
film forming
container
processing
Prior art date
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Application number
JP32828595A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinpei Jinnai
新平 陣内
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film forming apparatus capable of forming aluminum films into which additives are incorporated by a CVD treatment with good mass productivity. SOLUTION: This apparatus has a treating vessel 24 constituted to allow evacuation to vacuum, a stage 32 housed in this treating vessel 24 for placing a work W thereon, a heating means 40 for heating this stage to a film forming temp., a treating gas supplying system for supplying the treating gas for film formation formed by vaporization of a DMAH liquid to the treating vessel 24 and an additive gas supplying system for supplying the additive gasses to the treating vessel 24. The treating gas and the additive gas are introduced from both supplying systems into the treating vessel and the CVD aluminum films into which the additives are incorporated are formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理体にCVDによりアルミニウム膜を形成する成膜
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming apparatus for forming an aluminum film on a target object such as a semiconductor wafer by CVD.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体デバイスにあっては、最
近の高密度化、高集積化の要請に応じて、回路構成を多
層配線構造にする傾向にあり、この場合、下層デバイス
と上層アルミ配線との接続部であるコンタクトホールや
下層アルミ配線と上層アルミ配線との接続部であるヴィ
アホールなどの埋め込み技術が、両者の電気的な接続を
はかるために重要になっている。コンタクトホールやヴ
ィアホールの埋め込みには、安価で導電性の良好な材
料、例えばアルミニウムを用いるのが好ましい。アルミ
ニウムの成膜に関しては、ボイドの発生をなくし、且つ
量産性も高く維持するためには方向性の高いスパッタに
よる成膜でなく、ステップカバレージの高いCVD(C
hemical Vapor Deposition)
による成膜が望まれている。
2. Description of the Related Art In general, a semiconductor device tends to have a multilayer wiring structure in response to recent demands for higher density and higher integration. In this case, a lower device and an upper aluminum wiring are required. Embedding technology such as a contact hole as a connection portion with the via and a via hole as a connection portion between the lower aluminum wiring and the upper aluminum wiring has become important in order to make an electrical connection between them. For burying the contact holes and via holes, it is preferable to use an inexpensive material having good conductivity, for example, aluminum. Regarding the film formation of aluminum, in order to prevent the generation of voids and to maintain high mass productivity, it is not a film formation by sputtering having a high directionality, but a CVD (C
chemical Vapor Deposition)
Film formation is desired.

【0003】アルミ−CVD膜を形成するためには、一
般的には処理ガスとして有機金属ガスであるDMAH
(ジメチルアルミニウムハイドライド)を用いるが、こ
のDMAHは、常温では粘度が8000cp(センチポ
アズ)程度と非常に高くて水あめ状になっており、しか
も、空気中の水分や酸素と激しく反応して発火するため
に非常に取り扱いが困難な物質である。このため、現状
においては、量産性のあるアルミ−CVD成膜技術は十
分には開発されておらず、最適なプロセス温度やプロセ
ス圧力等も模索状態であり、最適値が見つかっていな
い。例えば従来において試験的にアルミ−CVD成膜を
作成してみたところ、バルクアルミニウムの抵抗率が略
2.7μΩ・cmであるのに対して、このアルミ−CV
D成膜の抵抗率は略3.5μΩ・cm以上と大きな値と
なり、高集積化された半導体デバイスの配線材等として
使えるものではない。
In order to form an aluminum-CVD film, DMAH which is an organic metal gas is generally used as a processing gas.
(Dimethylaluminum hydride) is used, but this DMAH has a very high viscosity of about 8000 cp (centipoise) at room temperature and has a syrup-like form, and moreover, it reacts violently with moisture and oxygen in the air and ignites. It is a very difficult substance to handle. Therefore, at present, a mass-produced aluminum-CVD film forming technique has not been sufficiently developed, and the optimum process temperature and process pressure are being sought, and an optimum value has not been found. For example, when an aluminum-CVD film is formed on a trial basis in the past, the resistivity of bulk aluminum is about 2.7 μΩ · cm, whereas the aluminum-CV film has a resistivity of about 2.7 μΩ · cm.
The resistivity of the D film has a large value of about 3.5 μΩ · cm or more, and it cannot be used as a wiring material of a highly integrated semiconductor device.

【0004】そのため、従来においてはコンタクトホー
ルやヴィアホールの埋め込みには、電気抵抗に関しては
アルミよりも少し大きいが、CVD成膜技術が確立され
て量産性に優れるタングステン膜を用いることが行なわ
れている。図5はコンタクトホールの埋め込み工程の一
例を示しており、まず、図5(A)に示すように基板2
上にはスパッタリングにより形成された第1のアルミ層
4があり、この上に例えばSiO2 絶縁膜6が形成さ
れ、この絶縁膜6の一部にコンタクトホール8が形成さ
れている。
Therefore, in the past, a tungsten film, which has a slightly higher electric resistance than aluminum but is excellent in mass productivity since the CVD film forming technique has been established, has been conventionally used for filling contact holes and via holes. There is. FIG. 5 shows an example of the step of filling the contact hole. First, as shown in FIG.
There is a first aluminum layer 4 formed by sputtering on top of which a SiO 2 insulating film 6 is formed, for example, and a contact hole 8 is formed in part of this insulating film 6.

【0005】まず、タングステンとアルミニウムが直接
接触すると両者間に発生する吸い上げ効果によってコン
タクト抵抗が大きくなるので、これを防ぐために全面に
例えばTiNよりなるバリヤメタル10(図5(B))
を予め形成し、ホール内のバリヤメタル以外をエッチン
グにより除去し、この上に例えばCVDによりタングス
テン膜12を成膜してホールを埋め込む(図5
(C))。次に、ホールに埋め込まれたタングステン以
外をエッチングにより除去し(図5(D))、表面全体
にスパッタリングにより第2のアルミ層14を形成し、
これにより、第1のアルミ層4と第2のアルミ層14を
コンタクトホールのバリヤメタル10及びタングステン
膜12を介して電気的に接続させている。ここで、上記
第1及び第2のアルミ層4、14のスパッタ成膜時には
アルミニウムのターゲットのみならず、例えば銅のター
ゲットも用いられ、これらの層中には小量の添加物、例
えば銅が混入されている。このように、銅などの添加物
を混入させる理由は、もし純粋アルミニウムの配線とし
た場合には、これに電流が流れることによってAl原子
が移動する、いわゆるエレクトロマイグレーションが生
じ、これがために断線が生じ易くなるので、このエレク
トロマイグレーションを抑制するために上述のように添
加物が加えられる。
First, when tungsten and aluminum come into direct contact with each other, the contact resistance increases due to the sucking effect generated between the two. To prevent this, a barrier metal 10 made of, for example, TiN is formed on the entire surface (FIG. 5B).
Are formed in advance, the portions other than the barrier metal in the holes are removed by etching, and a tungsten film 12 is formed thereon by, for example, CVD to fill the holes (FIG. 5).
(C)). Next, except the tungsten embedded in the holes is removed by etching (FIG. 5D), and the second aluminum layer 14 is formed on the entire surface by sputtering.
As a result, the first aluminum layer 4 and the second aluminum layer 14 are electrically connected via the barrier metal 10 and the tungsten film 12 of the contact hole. Here, not only an aluminum target but also, for example, a copper target is used when the first and second aluminum layers 4 and 14 are formed by sputtering, and a small amount of an additive such as copper is contained in these layers. It is mixed. As described above, the reason for mixing the additive such as copper is that if the wiring is made of pure aluminum, a current flows in the wiring to cause Al atoms to move, that is, so-called electromigration occurs, which causes disconnection. Since it easily occurs, the additive is added as described above in order to suppress this electromigration.

【0006】このように、従来にあっては、添加物が混
入されたCVDアルミ成膜技術が十分に確立されていな
いことから、ホールの埋め込みのために上述のようにバ
リヤメタルの成膜やタングステン膜の成膜及びエッチン
グといった煩雑な工程を組み込まなければならなず、こ
れを避けるために量産性が可能な、しかも添加物を混入
できるAl−CVD成膜技術の確立が強く望まれている
のが現状である。本発明は、以上のような問題点に着目
し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本
発明の目的は、添加物の混入されたアルミニウム成膜を
量産性良くCVD処理により形成することのできる成膜
装置を提供することにある。
As described above, since the CVD aluminum film forming technique in which the additive is mixed has not been sufficiently established in the related art, the barrier metal film formation or the tungsten film formation as described above is performed to fill the holes. Since complicated steps such as film formation and etching must be incorporated, it is strongly desired to establish an Al-CVD film formation technique which can be mass-produced and in which additives can be mixed in order to avoid the complicated steps. Is the current situation. The present invention has been devised in view of the above problems and effectively solving them. An object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of forming an aluminum film containing an additive by a CVD process with high mass productivity.

【0007】[0007]

【課題解決するための手段】本発明は、上記問題点を解
決するために、真空引き可能になされた処理容器と、被
処理体を載置するために前記処理容器内に収容された載
置台と、この載置台を成膜温度に加熱する加熱手段と、
DMAH液を気化させることにより形成した成膜用の処
理ガスを前記処理容器へ供給する処理ガス供給系と、添
加物ガスを前記処理容器へ供給する添加物ガス供給系と
を備えるように構成したものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides a processing container which can be evacuated, and a mounting table which is housed in the processing container for mounting an object to be processed. And heating means for heating the mounting table to a film forming temperature,
A processing gas supply system for supplying a processing gas for film formation formed by vaporizing a DMAH liquid to the processing container, and an additive gas supply system for supplying an additive gas to the processing container are configured. It is a thing.

【0008】このような装置において、被処理体を載置
台に載置保持し、これを加熱手段で成膜温度に加熱維持
した状態で、処理ガス供給系からは気化されたDMAH
が処理ガスとして、また、添加物ガス供給系からは添加
物ガスがそれぞれ処理容器内に供給され、成膜処理を行
なう。この場合、各ガス供給系の導入部は、共通になさ
れたシャワーヘッド構造とすることにより、両ガスを均
一に拡散混合させることができ、その分、成膜の特性の
均一性を確保することができる。添加物としては、アル
ミニウム膜に対しては、銅を用いるのが一般的であり、
この添加物ガスは、常温で、固体のCpCuTEP(シ
クロペンタジエニル銅(II)トリエチルフォスフィン
アダクト)を加熱気化させることにより作ることができ
る。そのために、添加物ガス供給系は、固体のCpCu
TEPを収容する添加物収納容器と、これを加熱して気
化させる容器加熱手段と、発生した添加物ガスを移送す
るガス移送通路を有し、効率的に添加物ガスを発生する
ようになっている。発生した添加物ガスは、これと反応
性のないキャリアガスを用いて処理容器まで搬送するこ
とができる。また、ガス移送通路の全体には、通路加熱
ヒータを設けて、ここを流れるガスを加熱することによ
り、これが凝縮することを防止することができる。
In such an apparatus, an object to be processed is placed and held on a mounting table, and the DMAH vaporized from the processing gas supply system in a state where the object is heated and maintained at the film forming temperature by the heating means.
As the processing gas, and the additive gas is supplied into the processing container from the additive gas supply system to perform the film forming process. In this case, the introduction part of each gas supply system has a common shower head structure, so that both gases can be uniformly diffused and mixed, and the uniformity of film formation characteristics can be ensured accordingly. You can As an additive, it is common to use copper for an aluminum film,
This additive gas can be produced by heating and evaporating solid CpCuTEP (cyclopentadienyl copper (II) triethylphosphine adduct) at room temperature. Therefore, the additive gas supply system is a solid CpCu.
An additive storage container for storing the TEP, a container heating means for heating and vaporizing the TEP, and a gas transfer passage for transferring the generated additive gas are provided to efficiently generate the additive gas. There is. The generated additive gas can be transported to the processing container by using a carrier gas that is not reactive with the additive gas. Further, by providing a passage heater to the entire gas transfer passage to heat the gas flowing through the passage heater, it is possible to prevent the gas from condensing.

【0009】このような装置を用いて、添加物、例えば
銅が僅かに添加されたアルミニウム膜をCVDにより成
膜することにより、抵抗率3.2μΩ・cm以下の特性
の良好なAl−CVD膜を得ることができる。この場、
成膜時の被処理体の温度は、180℃を下回ると成膜の
表面に無数の凹凸が生じて表面状態が劣化し、また、成
膜速度も極端に落ちるので、好ましくなく、また、25
0℃を上回ると抵抗率が急激に上昇し、配線として使う
ことができない。また、成膜時のプロセス圧力は、0.
5Torrから100Torrの範囲内が良く、0.5
Torrを下回ると成膜速度が十分でなくなり、また、
100Torrを上回ると成膜の特性が劣化し、しかも
成膜の表面状態も悪化してしまう。
By using such an apparatus to form an aluminum film to which an additive, for example, copper is slightly added, by CVD, an Al-CVD film having a resistivity of 3.2 μΩ · cm or less and good characteristics is formed. Can be obtained. In this case,
If the temperature of the object to be processed at the time of film formation is lower than 180 ° C., countless unevenness is generated on the surface of the film formation, the surface condition is deteriorated, and the film formation rate is also extremely reduced.
If the temperature exceeds 0 ° C, the resistivity rises sharply and cannot be used as wiring. The process pressure during film formation is 0.
The range of 5 Torr to 100 Torr is good, 0.5
If it is less than Torr, the film formation rate becomes insufficient, and
When it exceeds 100 Torr, the characteristics of the film formation are deteriorated and the surface condition of the film formation is also deteriorated.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る成膜装置の
一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図1は本発明
に係る成膜装置を示す全体構成図、図2は図1に示す成
膜装置の成膜装置本体を示す構成図である。本実施例に
おいては、添加物として僅かな量の銅を添加した金属ア
ルミニウム膜をCVDにより成膜する場合を例にとって
説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a film forming apparatus according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. 1 is an overall configuration diagram showing a film forming apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram showing a film forming apparatus main body of the film forming apparatus shown in FIG. In this embodiment, an example will be described in which a metal aluminum film to which a small amount of copper is added as an additive is formed by CVD.

【0011】図1に示すように、このCVDの成膜装置
16は、実際に成膜処理を行なう成膜装置本体18と、
この本体18にDMAH(ジメチルアルミニウムハイド
ライド)液を気化させることにより、形成した成膜用の
処理ガスを供給する処理ガス供給系20と、添加物、例
えば銅を含有する添加物ガスを上記成膜装置本体18へ
供給する添加物ガス供給系22とを有している。まず、
図2を参照して成膜装置本体18について説明する。図
示するようにこの成膜装置本体18は、例えばアルミニ
ウム等により円筒体状に成型された処理容器24を有し
ており、この処理容器24の底部26の中心部には給電
線挿通孔28が形成されると共に周辺部には、図示しな
い真空引きポンプに接続された排気口30が設けられて
おり、容器内部を真空引き可能としている。
As shown in FIG. 1, the CVD film forming apparatus 16 includes a film forming apparatus main body 18 that actually performs a film forming process.
By vaporizing a DMAH (dimethylaluminum hydride) liquid in the main body 18, a processing gas supply system 20 for supplying a processing gas for forming the formed film, and an additive gas containing an additive such as copper are formed into the film. It has an additive gas supply system 22 for supplying it to the apparatus main body 18. First,
The film forming apparatus body 18 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the film forming apparatus main body 18 has a processing container 24 formed of, for example, aluminum in a cylindrical shape, and a feed line insertion hole 28 is provided at the center of a bottom portion 26 of the processing container 24. An exhaust port 30 that is formed and is connected to a vacuum pump (not shown) is provided in the peripheral portion, so that the inside of the container can be vacuumed.

【0012】この処理容器24内には、例えばアルミナ
製の円板状の載置台32が設けられ、この載置台32の
下面中央部には下方に延びる円筒状の脚部34が一体的
に形成され、この脚部34の下端は上記容器底部26の
給電線挿通孔28の周辺部にOリング等のシール部材3
6を介在させてボルト38等を用いて気密に取り付け固
定される。
A disk-shaped mounting table 32 made of, for example, alumina is provided in the processing container 24, and a cylindrical leg portion 34 extending downward is integrally formed at the center of the lower surface of the mounting table 32. The lower end of the leg portion 34 is attached to the periphery of the power feed line insertion hole 28 of the container bottom portion 26 and the seal member 3 such as an O-ring.
6 is interposed and fixed airtightly using bolts 38 and the like.

【0013】上記載置台32の上部全面には、加熱手段
として例えば、SiCによりコーティングされたカーボ
ン製の抵抗発熱体40が埋め込まれており、この上面側
に載置される被処理体としての半導体ウエハWを所望の
温度に加熱し得るようになっている。この載置台32の
上面には、内部に銅などの導電板(図示せず)を埋め込
んだ薄いセラミック製の静電チャック42を設けてお
り、この静電チャック42が発生すクーロン力により、
この上面にウエハWを吸着保持するようになっている。
尚、静電チャック42に代えて、メカニカルクランプを
用いてウエハWを保持するようにしてもよい。上記抵抗
発熱体40には、絶縁されたリード線44が接続され、
このリード線44は、円筒状の脚部34内及び給電線挿
通孔28を通って外へ引き出され、開閉スイッチ46を
介して給電部48に接続される。また、静電チャック4
2の図示しない導電板には、絶縁されたリード線50が
接続され、このリード線50も円筒状の脚部34内及び
給電線挿通孔28を通って外へ引き出され、開閉スイッ
チ52を介して高圧直流電源54に接続される。
A resistance heating element 40 made of, for example, carbon coated with SiC is embedded as heating means on the entire upper surface of the mounting table 32, and a semiconductor as an object to be processed mounted on the upper surface side. The wafer W can be heated to a desired temperature. A thin ceramic electrostatic chuck 42 having a conductive plate (not shown) such as copper embedded therein is provided on the upper surface of the mounting table 32. Due to the Coulomb force generated by the electrostatic chuck 42,
The wafer W is sucked and held on this upper surface.
Instead of the electrostatic chuck 42, a mechanical clamp may be used to hold the wafer W. An insulated lead wire 44 is connected to the resistance heating element 40,
The lead wire 44 is drawn out through the inside of the cylindrical leg portion 34 and the power feed wire insertion hole 28, and is connected to the power feed portion 48 via the open / close switch 46. In addition, the electrostatic chuck 4
An insulated lead wire 50 is connected to a conductive plate (not shown) of FIG. 2, and the lead wire 50 is also pulled out to the outside through the inside of the cylindrical leg portion 34 and the power feed line insertion hole 28, and via the open / close switch 52. Connected to the high voltage DC power supply 54.

【0014】載置台32及び静電チャック42の周辺部
の所定の位置には、複数のリフタ孔56が上下方向に貫
通させて設けられており、このリフタ孔56内に上下方
向に昇降可能にウエハリフタピン58が収容されてお
り、ウエハWの搬入・搬出時に図示しない昇降機構によ
りリフタピン58を昇降させることにより、ウエハWを
持ち上げたり、持ち下げたりするようになっている。こ
のようなウエハリフタピン58は、一般的にはウエハ周
縁部に対応させて3本設けられる。
A plurality of lifter holes 56 are vertically penetrated at predetermined positions around the mounting table 32 and the electrostatic chuck 42, and the lifter holes 56 can be vertically moved up and down. A wafer lifter pin 58 is housed, and when the wafer W is loaded or unloaded, the lifter pin 58 is moved up and down by a lift mechanism (not shown) to lift or lower the wafer W. Generally, three such wafer lifter pins 58 are provided so as to correspond to the peripheral portion of the wafer.

【0015】また、処理容器24の天井部には、シャワ
ーヘッド構造60が一体的に設けられた天井板62がO
リング等のシール部材64を介して気密に取り付けられ
ており、上記シャワーヘッド構造60は載置台32の上
面の略全面を覆うように対向させて設けられる。このシ
ャワーヘッド構造60は処理容器24内に処理ガスと添
加物ガスの混合ガスをシャワー状に導入するものであ
り、シャワーヘッド構造60の下面の噴射面66には上
記混合ガスを噴出するための多数の噴射孔68が形成さ
れる。
A ceiling plate 62 integrally provided with a shower head structure 60 is provided at the ceiling of the processing container 24.
The shower head structure 60 is airtightly mounted via a seal member 64 such as a ring, and the shower head structure 60 is provided so as to face substantially the entire upper surface of the mounting table 32. The shower head structure 60 is for introducing a mixed gas of the processing gas and the additive gas into the processing container 24 in a shower shape, and is for ejecting the mixed gas onto the ejection surface 66 on the lower surface of the shower head structure 60. A large number of injection holes 68 are formed.

【0016】天井板62には、シャワーヘッド構造60
に処理ガスを導入する処理ガス導入ポート70と添加物
ガスを導入する添加物ガス導入ポート72が並べて設け
られており、各導入ポート70、72には処理ガスを流
すガス供給通路74及び添加ガスを流すガス移送通路7
6がそれぞれ接続されている。そして、このシャワーヘ
ッド構造60内には、各通路74、76から供給された
処理ガスと添加物ガスを十分に混合させて拡散する目的
で、各導入ポート70、72に対向させて第1の拡散板
78と、この下方に位置させて第2の拡散板80がそれ
ぞれ設けられている。そして、各拡散板78及び80に
は、多数の拡散孔82を形成しており、この拡散孔82
を2つのガスが通過することにより2つのガスを十分に
混合して分散させるようになっている。尚、シャワーヘ
ッド構造60の下面と載置台32との間の距離Lは略3
0mm程度に設定されている。
The shower head structure 60 is provided on the ceiling plate 62.
A process gas introducing port 70 for introducing a process gas and an additive gas introducing port 72 for introducing an additive gas are provided side by side, and each of the introducing ports 70, 72 has a gas supply passage 74 through which the process gas flows and an additive gas. Gas passage 7
6 are connected to each other. In the shower head structure 60, for the purpose of sufficiently mixing and diffusing the processing gas and the additive gas supplied from the respective passages 74 and 76, the first gas is provided so as to face the respective introduction ports 70 and 72. A diffusion plate 78 and a second diffusion plate 80 located below the diffusion plate 78 are provided. A large number of diffusion holes 82 are formed in each of the diffusion plates 78 and 80.
By passing the two gases through, the two gases are sufficiently mixed and dispersed. The distance L between the lower surface of the shower head structure 60 and the mounting table 32 is about 3
It is set to about 0 mm.

【0017】また、処理容器24の側壁には、壁面を冷
却するために例えば冷媒を流す冷却ジャケット84が設
けられており、これに例えば50℃程度の温水を冷媒と
して流すようになっている。また、この容器24の側壁
の一部には、ウエハWの搬入・搬出時に開閉されるゲー
トバルブ86を気密に取り付けられている。このように
構成された成膜装置本体18に処理ガスを供給する処理
ガス供給系20と添加物ガスを供給する添加物ガス供給
系22は、図1に示されており、まず、処理ガス供給系
20について説明する。ここでは、液状の高粘度のDM
AH液を気化し、これを処理ガスとして用いる場合を例
にとって説明するが、このDMAHは、前述のように、
常温では8000cp程度と高い粘度を示して水あめ状
になっており、また、反応性に富み、空気中の酸素や水
分と激しく反応する一方、略100℃以上では熱分解し
て金属アルミニウムが析出するなど取り扱いが極めて困
難である。
Further, a cooling jacket 84 is provided on the side wall of the processing container 24 to cool the wall surface, for example, a coolant, and hot water of about 50 ° C., for example, is used as a coolant. A gate valve 86 that is opened and closed when loading and unloading the wafer W is airtightly attached to a part of the side wall of the container 24. A processing gas supply system 20 for supplying a processing gas and an additive gas supply system 22 for supplying an additive gas to the film forming apparatus main body 18 configured as described above are shown in FIG. The system 20 will be described. Here, liquid high viscosity DM
The case where the AH liquid is vaporized and used as a processing gas will be described as an example. The DMAH is, as described above,
At room temperature, it has a high viscosity of about 8,000 cp and is in the form of a starch syrup. It is also highly reactive and reacts violently with oxygen and moisture in the air, while at temperatures above approximately 100 ° C. it undergoes thermal decomposition and metal aluminum precipitates. It is extremely difficult to handle.

【0018】DMAH液の気化には直接法を用いるが、
粘度の高いDMAHを圧送するために、ここではDMA
H液を所定の温度まで加熱してその粘度を低下させて流
れ易くしている。図1において液体収納容器88には液
状のDMAH90が収納されており、この容器全体はオ
ーブン92内に収容されてDMAHがその粘度を低下さ
せる温度であって、且つ熱分解しない温度、例えば50
℃程度に加熱され、これにより粘度を2000cp程度
まで低下して流れ易くしている。このオーブン92は、
温度制御部93により、上記した50℃を維持するよう
に温度管理されている。収納容器88内には、下端をD
MAH90の液面の上方に位置させて圧送管94が挿入
されており、この圧送管94は、容器開閉弁96、ジョ
イント98及び管開閉弁100を介して圧送ガスとして
例えばHeガスを貯留するHeガス源102に接続され
ており、例えば5kg/cm2 の圧力で容器88内のD
MAH90を加圧し得るようになっている。
Although the direct method is used for vaporizing the DMAH liquid,
In order to pump highly viscous DMAH, DMA is used here.
Liquid H is heated to a predetermined temperature to reduce its viscosity and make it easier to flow. In FIG. 1, a liquid storage container 88 stores a liquid DMAH 90, and the entire container is stored in an oven 92 at a temperature at which DMAH lowers its viscosity and at a temperature at which it does not thermally decompose, for example, 50.
It is heated to about 0 ° C., which reduces the viscosity to about 2000 cp and facilitates flow. This oven 92
The temperature is controlled by the temperature controller 93 so as to maintain the above-mentioned 50 ° C. The lower end of the storage container 88 is D
A pressure feed pipe 94 is inserted at a position above the liquid level of the MAH 90. The pressure feed pipe 94 is a He gas that stores He gas, for example, as a pressure feed gas via a container opening / closing valve 96, a joint 98, and a pipe opening / closing valve 100. It is connected to the gas source 102 and, for example, at a pressure of 5 kg / cm 2
The MAH 90 can be pressurized.

【0019】また、収納容器88と前記成膜装置本体1
8の処理ガス導入ポート70(図2参照)との間は、D
MAHを流すガス供給通路74により接続されており、
この通路74の先端は、収納容器88内の液状のDMA
H90中に浸漬されている。従って、加熱により粘度の
低下した液状のDMAHは、圧送ガスの圧力によりガス
供給通路74内に押し出されて流れて行くことになる。
このガス供給通路74には、上流側より下流側に向け
て、容器開閉弁104、ジョイント106、第1開閉弁
108、液体用マスフローコントローラ110、第2開
閉弁112、気化器114及び第3開閉弁116が順次
介設されている。従って、ガス供給通路74内を圧送さ
れた液状のDMAHは液体用マスフローコントローラ1
10で流量制御されつつ気化器114に流れ込んで気化
されて処理ガスとなり、この処理ガスが成膜装置本体1
8へ供給されるとになる。
Further, the storage container 88 and the film forming apparatus main body 1
8 between the processing gas introduction port 70 and the processing gas introduction port 70 (see FIG. 2)
Connected by a gas supply passage 74 through which MAH flows,
The tip of this passage 74 is a liquid DMA inside the storage container 88.
It is immersed in H90. Therefore, the liquid DMAH whose viscosity has been lowered by heating is pushed out into the gas supply passage 74 by the pressure of the pressure-fed gas and flows.
In the gas supply passage 74, from the upstream side to the downstream side, the container opening / closing valve 104, the joint 106, the first opening / closing valve 108, the liquid mass flow controller 110, the second opening / closing valve 112, the carburetor 114, and the third opening / closing. The valves 116 are sequentially provided. Therefore, the liquid DMAH pumped in the gas supply passage 74 is transferred to the liquid mass flow controller 1.
While being controlled in flow rate by 10, the gas flows into the vaporizer 114 and is vaporized into a processing gas.
8 will be supplied.

【0020】上記気化器114には、キャリアガス管1
18が接続され、このキャリアガス管118の他端に
は、気化ガス兼キャリアガスとしての例えばH2 ガスを
貯留するH2 ガス源120が設けられる。そして、この
2 ガスを、マスフローコントローラ122により流量
制御しつつ上記気化器114へ供給するようになってい
る。尚、キャリアガスとしてはH2 ガスに代えて、Ar
ガス、Heガス、Neガス等の他の不活性ガスを用いて
もよい。
In the vaporizer 114, the carrier gas pipe 1
18 is connected, and the other end of the carrier gas pipe 118 is provided with an H 2 gas source 120 that stores, for example, H 2 gas as a vaporized gas and carrier gas. The H 2 gas is supplied to the vaporizer 114 while controlling the flow rate by the mass flow controller 122. As the carrier gas, Ar gas was used instead of H 2 gas.
Other inert gas such as gas, He gas, Ne gas may be used.

【0021】また、液体収納容器88と気化器114と
の間のガス供給通路74及びここに介設される各部材の
全体には、例えばテープヒータを巻回することにより第
1の加熱ヒータ124が設けられており、全体を容器8
8と同じ温度、例えば50℃に加熱して流れる液状DM
AHの低粘度化を維持している。更に、気化器114及
びこの下流側のガス供給通路74にも例えばテープヒー
タを巻回することにより、第2の加熱ヒータ126が設
けられており、全体を処理ガスが再液化しない温度、例
えば60〜80℃の範囲内に加熱している。尚、キャリ
アガス管118にもテープヒータ128を巻回してこれ
を60〜80℃に加熱することによりキャリアガスを予
熱し、DMAHの気化を促進させるようにしてもよい。
尚、処理ガスの供給方法として、上記したような直接気
化法に限定されず、液状のDMAH中にバブリングガス
を導入して気化させる、いわゆるバブリング法を用いて
もよい。
Further, a tape heater is wound around the entire gas supply passage 74 between the liquid storage container 88 and the vaporizer 114 and each member interposed therein, so that the first heating heater 124 is provided. Is provided, and the whole container 8
Liquid DM flowing at the same temperature as 8
The low viscosity of AH is maintained. Further, the vaporizer 114 and the gas supply passage 74 on the downstream side are also provided with a second heater 126 by winding a tape heater, for example, at a temperature at which the processing gas does not reliquefy, for example, 60. It is heated within the range of -80 ° C. The tape heater 128 may be wound around the carrier gas pipe 118 to heat it to 60 to 80 ° C. to preheat the carrier gas and promote the vaporization of DMAH.
The method of supplying the processing gas is not limited to the above-mentioned direct vaporization method, and a so-called bubbling method in which a bubbling gas is introduced into liquid DMAH and vaporized may be used.

【0022】次に、添加物ガス供給系22について説明
する。ここでは、常温では固体のCpCuTEP(シク
ロペンタジエニル銅(II)トリエチルフォスフィンア
ダクト)を加熱して気化し、これを銅添加用のガスとし
て供給する。添加物収納容器130には、常温で固体の
CpCuTEP132が収納されており、この容器全体
は容器加熱手段としてのオーブン134内に収容されて
おり、CpCuTEP132が気化する温度以上、例え
ば60℃程度に加熱されている。尚、このオーブン13
4による加熱温度は、例えば40℃から120℃の範囲
が好ましく、40℃以下ではガスの発生量が過度に少な
く、120℃以上ではCpCuTEP132が熱分解し
て金属銅が析出してしまう。このオーブン134は、温
度制御部136により上記した60℃程度を維持するよ
うに温度管理されている。
Next, the additive gas supply system 22 will be described. Here, CpCuTEP (cyclopentadienyl copper (II) triethylphosphine adduct) that is solid at room temperature is heated and vaporized, and this is supplied as a gas for copper addition. CpCuTEP132, which is solid at room temperature, is stored in the additive storage container 130, and the entire container is stored in an oven 134 as a container heating means, and is heated to a temperature above the vaporization temperature of CpCuTEP132, for example, about 60 ° C. Has been done. In addition, this oven 13
The heating temperature by 4 is preferably in the range of 40 ° C. to 120 ° C., for example, when the temperature is 40 ° C. or lower, the gas generation amount is excessively small, and when the temperature is 120 ° C. or higher, CpCuTEP132 is thermally decomposed and metallic copper is deposited. The temperature of the oven 134 is controlled by the temperature controller 136 so as to maintain the above-mentioned temperature of about 60 ° C.

【0023】添加物収納容器130内には、キャリアガ
ス管138が挿入されており、このガス管138には、
途中に容器開閉弁140、ジョイント142、第1開閉
弁144、マスフローコントローラ146及び第2開閉
弁148を介してキャリアガスとして例えばH2 ガスを
貯留するキャリアガス源としてのH2 ガス源150に接
続されており、流量制御されたH2 ガスを上記添加物収
納容器130内へ導入し得るようになっている。尚、こ
のH2 ガス源150は、先の処理ガス供給系20のH2
ガス源120と共用するようにしてもよい。また、添加
物収納容器130と前記成膜装置本体18の添加物ガス
導入ポート72(図2参照)との間は、添加物ガスを流
すガス移送通路76により接続されている。このガス移
送通路76には、上流側より下流側に向けて、容器開閉
弁152、ジョイント154、第1開閉弁156、マス
フローコントローラ158及び第2開閉弁160が順次
介設されている。従って、容器130内で発生したCp
CuTEPのガス、すなわち添加物ガスをH2 ガスのキ
ャリアガスで搬送してマスフローコントローラ158で
流量制御しつつ成膜装置本体18へ供給するようになっ
ている。
A carrier gas pipe 138 is inserted into the additive container 130, and this gas pipe 138 has
Connected to a H 2 gas source 150 as a carrier gas source for storing, for example, H 2 gas as a carrier gas through a container opening / closing valve 140, a joint 142, a first opening / closing valve 144, a mass flow controller 146 and a second opening / closing valve 148. The H 2 gas whose flow rate is controlled can be introduced into the additive container 130. Incidentally, the H 2 gas source 150, the previous processing gas supply system 20 H 2
It may be shared with the gas source 120. Further, the additive storage container 130 and the additive gas introduction port 72 (see FIG. 2) of the film forming apparatus main body 18 are connected by a gas transfer passage 76 through which an additive gas flows. In the gas transfer passage 76, a container opening / closing valve 152, a joint 154, a first opening / closing valve 156, a mass flow controller 158, and a second opening / closing valve 160 are sequentially provided from the upstream side toward the downstream side. Therefore, the Cp generated in the container 130
A CuTEP gas, that is, an additive gas is carried by a carrier gas of H 2 gas and is supplied to the film forming apparatus main body 18 while the flow rate is controlled by the mass flow controller 158.

【0024】この場合にも、キャリアガスとしては、H
2 ガスに代えて、Arガス、Heガス、Neガス等の他
の不活性ガスを用いてもよい。そして、上記ガス移送通
路76の全体及びこれに介設される各部材には、例えば
テープヒータを巻回することにより通路加熱ヒータ16
2が設けられており、全体を添加物ガスの凝縮温度以
上、例えば60℃程度に加熱しており、流れる添加物ガ
スの凝縮を防止してこれを円滑に流すようになってい
る。尚、ヒータ162の加熱温度は凝縮温度や熱分解温
度を考慮して好ましくは40℃から80℃の範囲内に設
定するのがよい。
Also in this case, the carrier gas is H
Instead of the 2 gas, another inert gas such as Ar gas, He gas, Ne gas may be used. Then, a tape heater is wound around the entire gas transfer passage 76 and each member interposed therebetween, for example, by heating the passage heater 16.
2 is provided, and the whole is heated to a temperature equal to or higher than the condensation temperature of the additive gas, for example, about 60 ° C., so that the flowing additive gas is prevented from condensing and flows smoothly. The heating temperature of the heater 162 is preferably set in the range of 40 ° C to 80 ° C in consideration of the condensation temperature and the thermal decomposition temperature.

【0025】次に、以上のように構成された装置の動作
について説明する。まず、処理容器24内に、開かれた
ゲートバルブ86を介して未処理のウエハWを図示しな
い搬送アームを用いて搬入してこれをウエハリフタピン
58で受け取り、これを降下させることにより載置台3
2上に載置する。このウエハWは、静電チャック42か
ら発生するクーロン力により強固に保持される。そし
て、排気系を駆動することにより処理容器24内をベー
ス圧まで真空引きすると共に抵抗発熱体40に通電を行
なってウエハWを所定のプロセス温度範囲、例えば18
0℃から250℃の範囲内の所定の値、例えば200℃
に維持する。そして、処理ガス供給系20より供給され
る処理ガス、すなわちDMAH液の気体と、添加物ガス
供給系22より供給される銅を含む添加物ガスとをシャ
ワーヘッド構造60に供給して混合させ、この混合ガス
をシャワーヘッド構造60から処理容器24内へ導入し
つつ内部をプロセス圧力範囲、例えば0.5〜100T
orrの範囲内の所定値、例えば2Torr程度を維持
して銅の添加されたアルミニウムのCVD成膜を行な
う。アルミニウムのエレクトロマイグレーションを抑制
するためには、銅の含有量は重量比で0.5%から10
%の範囲内に設定し、好ましくは1%程度に設定する。
Next, the operation of the apparatus configured as above will be described. First, an unprocessed wafer W is loaded into the processing container 24 via the opened gate valve 86 using a transfer arm (not shown), the wafer is received by the wafer lifter pin 58, and the wafer W is lowered to lower the mounting table. Three
2 The wafer W is firmly held by the Coulomb force generated by the electrostatic chuck 42. Then, by driving the exhaust system, the inside of the processing container 24 is evacuated to the base pressure and the resistance heating element 40 is energized to bring the wafer W into a predetermined process temperature range, for example, 18
Predetermined value within the range of 0 ℃ to 250 ℃, eg 200 ℃
To maintain. Then, the processing gas supplied from the processing gas supply system 20, that is, the gas of the DMAH liquid and the additive gas containing copper supplied from the additive gas supply system 22 are supplied to the shower head structure 60 to be mixed, While introducing this mixed gas from the shower head structure 60 into the processing container 24, the inside of the processing pressure range, for example, 0.5 to 100 T.
A CVD film formation of copper-added aluminum is performed while maintaining a predetermined value within the range of orr, for example, about 2 Torr. In order to suppress the electromigration of aluminum, the content of copper is 0.5% to 10% by weight.
%, And preferably about 1%.

【0026】ここでガスの供給方法について説明する。
まず、処理ガスを供給するには、オーブン92により液
体収納容器88及びDMAH90を50℃程度に加熱維
持し、前述のように常温では粘度の高いDMAH90を
2000cp程度の粘度まで低下させて流れ易くしてお
き、この状態で圧送管94を介して例えば5kg/cm
2 の圧力のHeガスを容器内に導入することにより、こ
の圧力で液状のDMAHがガス供給通路74内に押し出
されて流れて行き、液体用マスフローコントローラ11
0によりその流量が制御されつつ気化器114に導入さ
れる。そして、この気化器114にて液状DMAHは、
2 ガス源120よりマスフローコントローラ122に
より流量制御されつつ供給されるキャリアガスであるH
2 ガスにより気化されて処理ガスとなり、そのままガス
供給通路74内を流れて成膜装置本体18に到達し、処
理ガス導入ポート70よりシャワーヘッド構造60内に
導入されることになる。
Here, a gas supply method will be described.
First, in order to supply the processing gas, the oven 92 is used to heat and maintain the liquid storage container 88 and the DMAH 90 at about 50 ° C., and as described above, the DMAH 90, which has a high viscosity at room temperature, is reduced to a viscosity of about 2000 cp to facilitate the flow. In this state, for example, 5 kg / cm via the pressure feeding pipe 94.
By introducing the He gas having a pressure of 2 into the container, the liquid DMAH is pushed out and flows into the gas supply passage 74 at this pressure, and the liquid mass flow controller 11
It is introduced into the vaporizer 114 while its flow rate is controlled by 0. Then, the liquid DMAH in the vaporizer 114 is
H 2 which is a carrier gas supplied from the H 2 gas source 120 while the flow rate is controlled by the mass flow controller 122.
The gas is vaporized by the two gases and becomes a processing gas, flows through the gas supply passage 74 as it is, reaches the film forming apparatus main body 18, and is introduced into the shower head structure 60 from the processing gas introduction port 70.

【0027】この場合、液体収納容器88から気化器1
14までのガス供給通路74及びここに介設される各部
材は第1の加熱ヒータ124により液体のDMAHが熱
分解せずに且つその粘度を低く維持できる温度、すなわ
ち収納容器88と同じ温度、例えば50℃に加熱されて
いるので、ここを流れる液状のDMAHの粘度も低い状
態に維持されて円滑に流れて行き、量産レベルの成膜を
行なうのに必要とされる十分な量のDMAHを高精度に
流量制御しつつ気化器114に供給することができる。
また、気化器114にて液状DMAHをH2 ガスにより
気化させることにより発生した処理ガスは、更にガス供
給通路74内を下流に向けて流れるが、気化器114、
これより下流側のガス供給通路74及びこれに介設され
る部材は第2の加熱ヒータ126によりDMAHが熱分
解せずに且つ気化状態を維持している温度、例えば60
〜80℃の範囲内に加熱されているので、ここを流れる
処理ガスは再液化することがなく円滑に搬送され、上述
のようにシャワーヘッド構造60内に供給される。
In this case, the liquid storage container 88 is removed from the vaporizer 1
The temperature of the gas supply passage 74 up to 14 and the members interposed therein are the temperatures at which the liquid DMAH is not thermally decomposed by the first heater 124 and the viscosity can be kept low, that is, the same temperature as the storage container 88, For example, since it is heated to 50 ° C., the viscosity of the liquid DMAH flowing therethrough is maintained in a low state and smoothly flows, so that a sufficient amount of DMAH required for mass-production level film formation is obtained. It can be supplied to the vaporizer 114 while controlling the flow rate with high accuracy.
Further, the processing gas generated by vaporizing liquid DMAH with H 2 gas in the vaporizer 114 further flows toward the downstream in the gas supply passage 74.
The temperature of the gas supply passage 74 on the downstream side of this and the members interposed therein, at which the second heater 126 does not thermally decompose DMAH and maintains the vaporized state, for example, 60
Since it is heated within the range of -80 ° C, the processing gas flowing therethrough is smoothly transported without being reliquefied and is supplied into the showerhead structure 60 as described above.

【0028】一方、添加物ガスを供給するためには、オ
ーブン134により添加物収納容器130を、CpCu
TEPの気化温度以上で且つこれが熱分解しない温度、
例えば本実施例では100℃程度に加熱し、中に収容し
てある固体CpCuTEP132を気化させて添加物ガ
スを生成する。これと同時にキャリアガス源150から
は、マスフローコントローラ146により流量制御され
たH2 ガスがキャリアガスとして容器130に導入さ
れ、ここで発生した上記添加物ガスはこのキャリアガス
に随伴されてガス移送通路76内をマスフローコントロ
ーラ158により流量制御されつつ流れて成膜装置本体
18に到達し、添加物ガス導入ポート72によりシャワ
ーヘッド構造60に導入されることになる。この場合、
ガス移送通路76及びこれに介設される各部材は通路加
熱ヒータ162により、添加物ガスが再凝縮せずに且つ
熱分解しない温度範囲、例えば40℃から80℃の範囲
内の所定の値、例えば60℃程度に加熱維持されている
ので添加物ガスは再凝縮することなく、円滑に流れて行
くことになる。ここで、アルミ成膜中のCuの含有量
は、エレクトロマイグレーションを十分に抑制できる
量、例えば重量比で0.5%以上とし、特に、1%以上
に設定するのが好ましく、また、10%を越えるとエレ
クトロマイグレーションの抑制効果は飽和してしまう。
On the other hand, in order to supply the additive gas, the additive accommodating container 130 is set to CpCu by the oven 134.
A temperature above the vaporization temperature of TEP and at which it does not thermally decompose,
For example, in the present embodiment, the solid CpCuTEP132 contained therein is heated to about 100 ° C. and vaporized to generate an additive gas. At the same time, from the carrier gas source 150, the H 2 gas whose flow rate is controlled by the mass flow controller 146 is introduced as a carrier gas into the container 130, and the additive gas generated here is accompanied by this carrier gas and is passed through the gas transfer passage. The mass flow controller 158 flows through the mass flow controller 158 while controlling the flow rate, reaches the film forming apparatus main body 18, and is introduced into the shower head structure 60 by the additive gas introduction port 72. in this case,
By the passage heater 162, the gas transfer passage 76 and each member interposed therewith have a predetermined value within a temperature range where the additive gas is not recondensed and thermally decomposed, for example, a range of 40 ° C. to 80 ° C., For example, since the heating is maintained at about 60 ° C., the additive gas smoothly flows without recondensing. Here, the content of Cu in the aluminum film formation is an amount capable of sufficiently suppressing electromigration, for example, 0.5% by weight or more, particularly preferably set to 1% or more, and 10%. If it exceeds, the effect of suppressing electromigration will be saturated.

【0029】従って、処理ガスと添加物ガスの流量は、
アルミ成膜中において上記したような範囲のCu含有量
となるような流量にそれぞれ制御されることになる。以
上のようにして供給された添加物ガスと処理ガスがシャ
ワーヘッド構造60にて効果的に拡散されて均等に混合
されて処理空間に噴射され、上述のようにウエハ表面
に、Cuの添加されたAl−CVDの成膜が行なわれる
ことになる。
Therefore, the flow rates of the processing gas and the additive gas are
During the aluminum film formation, the flow rate is controlled so that the Cu content falls within the above range. The additive gas and the processing gas supplied as described above are effectively diffused in the showerhead structure 60, uniformly mixed and injected into the processing space, and Cu is added to the wafer surface as described above. The Al-CVD film is formed.

【0030】この場合、銅の添加されたCVD−Al膜
の成膜条件として、プロセス温度は180℃〜250℃
の範囲内に設定するのが良く、プロセス温度が、180
℃を下回っている場合には、Al成膜の表面に無数の凹
凸が生じて表面状態が劣化して、いわゆるモホロジーが
悪化し、しかも成膜速度も極端に落ちてくることから好
ましくない。また、250℃を越えて温度が高くなり過
ぎると、抵抗率が急激に上昇して特性が劣化し、配線と
して使うことができない。また、成膜時のプロセス圧力
は、0.5Torrから100Torrの範囲が良く、
0.5Torrを下回ると成膜速度が非常に低くなって
十分でなくなり、また、100Torrを越えて大きく
なると、成膜の特性が劣化し、しかも成膜の表面状態も
悪化してモホロジーが悪くなる。
In this case, the process temperature is 180 ° C. to 250 ° C. as a film forming condition for the CVD-Al film to which copper is added.
It is better to set it within the range of
If the temperature is lower than 0 ° C, numerous irregularities are formed on the surface of the Al film, the surface condition is deteriorated, so-called morphology is deteriorated, and the film formation rate is also extremely reduced, which is not preferable. Further, if the temperature exceeds 250 ° C. and becomes too high, the resistivity rapidly rises and the characteristics deteriorate, so that it cannot be used as a wiring. The process pressure during film formation is preferably in the range of 0.5 Torr to 100 Torr,
If it is less than 0.5 Torr, the film forming rate becomes very low and not sufficient, and if it exceeds 100 Torr, the film forming characteristics are deteriorated and the surface condition of the film forming is also deteriorated to deteriorate the morphology. .

【0031】更に、処理ガスである気体DMAHの量は
多い程良く、特に、流量が多い程、プロセス温度を上げ
てもAl成膜の抵抗率の上昇を抑制することが可能とな
る。図3はプロセス温度に対する成膜速度と抵抗率との
関係を示すグラフであり、図中、黒丸、白丸はDMAH
を20SCCM,H2 ガスを1000SCCM、添加物
ガスを微量、それぞれ供給した場合、黒三角、白抜き三
角はDMAHを10SCCM,H2 ガスを500SCC
M、添加物ガスを微量、それぞれ供給した場合を示す。
添加物ガスの流量は、前述のようにアルミ成膜中のCu
の重量比が1%程度となるように設定されている。尚、
この時のプロセス圧力は2Torrである。まず、成膜
速度に関しては、プロセス温度を上げる程、成膜速度も
大きくなって量産性に向いているのであるが、温度が2
50℃を越えて大きくなると、抵抗率が配線として使用
できる限界値3.2μΩ・cmを越えて大きくなり、成
膜の電気的特性が劣化することが判明する。尚、バルク
アルミニウムの抵抗率は略2.7μΩ・cmであり、理
論的にはこの値よりも抵抗率が小さくなることはない。
Further, the larger the amount of the gas DMAH as the processing gas, the better, and in particular, the higher the flow rate, the more the increase in the process temperature can suppress the increase in the resistivity of the Al film. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the film forming rate and the resistivity with respect to the process temperature. In the figure, black circles and white circles indicate DMAH.
20 SCCM, H 2 gas 1000 SCCM, and a small amount of additive gas respectively, black triangles, open triangles DMAH 10 SCCM, H 2 gas 500 SCC
The figure shows the case where a small amount of M and additive gas are supplied respectively.
As described above, the flow rate of the additive gas is Cu during the aluminum film formation.
The weight ratio is set to about 1%. still,
The process pressure at this time is 2 Torr. First, regarding the film formation rate, the higher the process temperature, the higher the film formation rate, which is suitable for mass production.
When the temperature exceeds 50 ° C. and increases, the resistivity increases beyond the limit value of 3.2 μΩ · cm that can be used as wiring, and the electrical characteristics of film formation deteriorate. The resistivity of bulk aluminum is approximately 2.7 μΩ · cm, and theoretically the resistivity does not become smaller than this value.

【0032】また、プロセス温度が低下する程、成膜速
度も低下して量産性に適さなくなってくるが、特に、1
80℃を下回ると、顕微鏡写真によると成膜表面に激し
く凹凸が生じてモホロジーが激しく悪化することが判明
した。従って、プロセス温度は、前述のように180℃
〜250℃の範囲内が良好であることが判明する。尚、
この場合、処理ガスの供給量が多い程、成膜速度も大き
くなるのは当然であるが、供給量が多い程、プロセス温
度の上昇に伴う抵抗率の上昇が抑制されていることが判
明する。従って、抵抗率の上昇を抑制するためにも処理
ガスの供給量を多くするのが望ましい。このように、処
理ガスの供給量の増大は、前述のように液状のDMAH
を加熱してその粘度を低下させて流れ易くした状態で圧
送することにより実現でき、高精度な流量制御下におい
て100SCCM程度もの流量も容易に確保することが
できる。
Further, as the process temperature decreases, the film forming speed also decreases, making it unsuitable for mass production.
When the temperature is lower than 80 ° C., it was found from a micrograph that the film-forming surface was severely roughened and the morphology was significantly deteriorated. Therefore, the process temperature is 180 ° C as described above.
It turns out that a temperature within the range of up to 250 ° C. is good. still,
In this case, it is natural that the film-forming rate increases as the supply amount of the processing gas increases, but it is revealed that the increase in the resistivity accompanying the increase in the process temperature is suppressed as the supply amount increases. . Therefore, it is desirable to increase the supply amount of the processing gas in order to suppress the increase in the resistivity. As described above, the increase in the supply amount of the processing gas is caused by the liquid DMAH as described above.
This can be realized by heating and heating the resin to reduce its viscosity to facilitate the flow, and it is possible to easily secure a flow rate of about 100 SCCM under highly accurate flow rate control.

【0033】図4はプロセス圧力と成膜速度との関係を
示すグラフであり、この時のプロセス温度は200℃、
DMAHとH2 ガスはそれぞれ20SCCMと1000
SCCMであり、図3にて説明したと同様に微量の添加
物ガスも加えられている。グラフから明らかなようにプ
ロセス圧力が0.5Torrよりも小さくなると急激に
成膜速度が劣化するので、量産性に適さず、好ましくな
い。従って、プロセス圧力は0.5Torr以上に設定
すればよいことが判明する。ただし、プロセス圧力を1
00Torrよりも大きく設定して成膜を行なったとこ
ろ、顕微鏡写真の結果、成膜の表面に激しい凹凸が生じ
てモホロジーが悪化していた。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the process pressure and the film formation rate. The process temperature at this time is 200.degree.
DMAH and H 2 gas are 20 SCCM and 1000 respectively
It is an SCCM, and a small amount of additive gas is also added as described in FIG. As is clear from the graph, when the process pressure becomes lower than 0.5 Torr, the film forming rate rapidly deteriorates, which is not suitable for mass production and is not preferable. Therefore, it is found that the process pressure should be set to 0.5 Torr or more. However, the process pressure is 1
When the film formation was performed with the setting larger than 00 Torr, the microscopic photograph showed that the surface of the film was severely roughened and the morphology was deteriorated.

【0034】尚、上記実施例では、添加物収納容器13
0を加熱するための容器加熱手段134としてオーブン
を用いたが、これに限定されず、例えば恒温槽等を用い
るようにしてもよい。更には、上記実施例ではCpCu
TEPを用いて銅を添加させた場合を例にとって説明し
たが、これに代えて他の添加物、例えばCpCuTMP
(シクロペンタジエニル銅(II)トリメチルホスフィン
アダクト:C55 CuP(CH33 )等を添加させ
るようにしてもよい。また、上記実施例で、被処理体と
して半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定
されず、他の被処理体、例えばLCD基板やガラス基板
に成膜する場合にも適用できるのは勿論である。
In the above embodiment, the additive storage container 13 is used.
Although an oven was used as the container heating means 134 for heating 0, the present invention is not limited to this, and a thermostat or the like may be used. Furthermore, in the above embodiment, CpCu
Although the case where copper is added using TEP has been described as an example, other additives such as CpCuTMP may be used instead.
(Cyclopentadienyl copper (II) trimethylphosphine adduct: C 5 H 5 CuP (CH 3 ) 3 ) and the like may be added. Further, although the semiconductor wafer is described as an example of the object to be processed in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that it can be applied to the case of forming a film on another object to be processed, for example, an LCD substrate or a glass substrate. Is.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の成膜装置
によれば、次のように優れた作用効果を発揮することが
できる。DMAHを気化させて供給する処理ガス供給系
と添加物ガスを供給する添加物ガス供給系を設けるよう
にしたので、添加物の混入された特性の良好な金属アル
ミニウム膜をCVD成膜により量産レベルで形成するこ
とができる。従って、コンタクトホールやビィアホール
等の埋め込みをCVDによるアルミ成膜で行なうことが
でき、製造工程を大幅に簡略化することができる。
As described above, according to the film forming apparatus of the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited. Since a processing gas supply system for vaporizing and supplying DMAH and an additive gas supply system for supplying an additive gas are provided, it is possible to mass-produce a metal aluminum film containing additives with good characteristics by CVD film formation. Can be formed with. Therefore, the contact holes, the via holes, etc. can be filled with the aluminum film by CVD, and the manufacturing process can be greatly simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る成膜装置を示す全体構成図であ
る。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a film forming apparatus according to the present invention.

【図2】図1に示す成膜装置の成膜装置本体を示す構成
図である。
2 is a configuration diagram showing a film forming apparatus main body of the film forming apparatus shown in FIG.

【図3】プロセス温度に対する成膜速度と抵抗率との関
係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a film forming rate and a resistivity with respect to a process temperature.

【図4】プロセス圧力と成膜速度との関係を示すグラフ
である。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between process pressure and film formation rate.

【図5】ホールの埋め込み処理を説明するための説明図
である。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a hole embedding process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

16 成膜装置 18 成膜装置本体 20 処理ガス供給系 22 添加物ガス供給系 24 処理容器 32 載置台 40 抵抗発熱体(加熱手段) 74 ガス供給通路 76 ガス移送通路 88 液体収納容器 90 DMAH 102 Heガス源 130 添加物収納容器 132 CpCuTEP 134 オーブン(容器加熱手段) 150 H2 ガス源(キャリアガス源) 162 通路加熱ヒータ W 半導体ウエハ(被処理体)16 film forming apparatus 18 film forming apparatus main body 20 processing gas supply system 22 additive gas supply system 24 processing container 32 mounting table 40 resistance heating element (heating means) 74 gas supply passage 76 gas transfer passage 88 liquid storage container 90 DMAH 102 He Gas source 130 Additive storage container 132 CpCuTEP 134 Oven (container heating means) 150 H 2 gas source (carrier gas source) 162 Passage heater W W Semiconductor wafer (object to be processed)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3205 H01L 21/88 N ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H01L 21/3205 H01L 21/88 N

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空引き可能になされた処理容器と、被
処理体を載置するために前記処理容器内に収容された載
置台と、この載置台を成膜温度に加熱する加熱手段と、
DMAH液を気化させることにより形成した成膜用の処
理ガスを前記処理容器へ供給する処理ガス供給系と、添
加物ガスを前記処理容器へ供給する添加物ガス供給系と
を備えたことを特徴とする成膜装置。
1. A processing container that can be evacuated, a mounting base that is housed in the processing container for mounting an object to be processed, and a heating unit that heats the mounting base to a film forming temperature.
A processing gas supply system for supplying a processing gas for film formation formed by vaporizing a DMAH liquid to the processing container; and an additive gas supply system for supplying an additive gas to the processing container. Film forming apparatus.
【請求項2】 前記処理ガス供給系と前記添加物ガス供
給系の前記処理容器へのガス導入部は共通になされてシ
ャワーヘッド構造になされていることを特徴とする請求
項1記載の成膜装置。
2. The film forming method according to claim 1, wherein the processing gas supply system and the additive gas supply system have a shower head structure in common with a gas introduction portion to the processing container. apparatus.
【請求項3】 前記添加物ガス供給系は、固体のCpC
uTEP(シクロペンタジエニル銅(II)トリエチル
フォスフィンアダクト)を収容する添加物収納容器と、
この収納容器を加熱することにより前記CpCuTEP
を気化させて添加物ガスを発生させる容器加熱手段と、
発生した添加物ガスを前記処理容器に向けて移送するガ
ス移送通路とにより構成されることを特徴とする請求項
1または2記載の成膜装置。
3. The additive gas supply system is solid CpC
an additive container for containing uTEP (cyclopentadienyl copper (II) triethylphosphine adduct);
By heating this storage container, the CpCuTEP
A container heating means for vaporizing and generating an additive gas,
The film forming apparatus according to claim 1 or 2, comprising a gas transfer passage for transferring the generated additive gas toward the processing container.
【請求項4】 前記ガス移送通路には、これに流れる前
記添加物ガスの凝縮を防止するための通路加熱ヒータを
設けるように構成したことを特徴とする請求項3記載の
成膜装置。
4. The film forming apparatus according to claim 3, wherein the gas transfer passage is provided with a passage heater for preventing condensation of the additive gas flowing therein.
【請求項5】 前記添加物ガス供給系は、前記添加物ガ
スを搬送するためのキャリアガスを貯留するキャリアガ
ス源を有することを特徴とする請求項1乃至4記載の成
膜装置。
5. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the additive gas supply system has a carrier gas source that stores a carrier gas for transporting the additive gas.
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