TW573044B - CVD apparatus - Google Patents

Description

573044 五、發明說明（1) “本發明係關於CVD裝置者，特別是有關用於半導體積_ $路的配線材料等之Cu薄膜形成用的CVD裝置。&貝體 兔龙^術 近年來’隨著半導體裝置的高集成化，形成積體 今Μ泥：7 M A &略之 ”屬配線的配線寬度與配線間隔等之尺寸有日益縮 勢"。彳的趨 由於如此般的配線尺寸的縮小，使得配線電阻增大 又^線間隔減小，則配線間的寄生電容會增大，因^會’ 起包氣信號延遲時間增大的問題。此情況，為了抑制配線 電阻的增大，有將配線的高度加大及增大配線的截二 做、、表 , %两檟的 …β ’但，由於配線間相面對的面之面積增大時，寄生電 4也隨之增大，無法過度地加大配線的高度。而信號延遲 的問題，在0· 1微米程度的配線尺寸下，會妨礙到積體電” 1的正常動作，影響頗大。又，因於配線寬度的縮小所造 升5電阻及電流密度的增大，由焦耳熱引起的配線溫度上 或電子遷移（electro migration)等，會造成積體電路 的可靠性降低。 、 於此，為了解決信號延遲及可靠性降低的問題，最近， 作為金屬配線的材料，使用較“電阻低、而熔點高的U曰 盈普遍。 另一_方面，於半導體積體電路中，有使用多層配線構造 之3次元配線，配線尺寸的縮小乃得自於進行3次元配線的 連接之連接孔的微細化的成果。作為對此種微細的連接孔 内部埋設金屬材料的方》，係使用著電鍍法將Cu埋設。

第5頁 573044 五、發明說明（2) 欲進行電鍍，作為底層的Cu薄膜（種子銅層（seed Cu 層））是必要的，於其上可使用濺錢法進行成膜。然而，配 線尺寸進展到0 · 1微米程度’見鬲比（孔的深度與開口徑的 比）增大，則使用濺鐘法時’高低差覆蓋性變差，因此無 法在孔壁形成充分的種子層’而有電鍍鍍覆不良的問題存 在。若縱橫尺寸比更大時’則即使用電鍍法也會發生孔内 埋設不良的情形。為解決此般之微細孔中之金屬埋設的問 題’欲使開口徑0 · 1微米以下的微細孔内部形成均一的種 子層或施行完全的埋設’最近利用CVD法（化學氣相沈積 法）之Cu埋設技術受到注目，而在檢討中。有關使用CVd法 之 C u 埋設技術’例如於 J ρ η · J · A p p 1 · p h y s · V ο 1 · 3 7 ( 1 9 9 8 ) pp.6353-6363所記述般’有研究報告提出，在充分的成膜 速度下，對於縱橫尺寸比為7以上的微細孔作完全的埋設 是為可能，作為Cu埋設技術，是被視為有發展性的。 如上面所述般’今後朝向更進一步的高集成化、高性能

化進展之半導體積體電路中’銅配線及埋設之相關技術是 極為重要，Cu薄膜形成用CVD方法及裝置對於量產製程之 重要性日益增高。吾等認為，此般的⑸乂”裝置用於半導 體製程方面的進展可藉助於習用的金屬CVD裝置之應用得 以達成。於是，現在，將作為金屬CVD裝置最為確立的鎢 CVD裝置的氣體導入機構作變更使適合於⑸―CVD裝置的 料，嘗試以之作為Cu-CVD裝置來運作進行檢討。 鎢CJD—法中之氣體導入機構，係為將液體原料之六氟化 鎢的蒸汽以一般的流量控制器控制蒸汽流量而導入成膜室

第6頁 573044 五、發明說明（3) 室 二。另、：：：：C=VD法的情況’係以例如Cu(hfac) (tmvs)寺有機糸氣體原料作為原料，任一種

溫下都低至1〇〇Pa以下，因此無法使用一般的流量控制 器。因此，例如於jPn.j.Appl· Phys. v〇i 37(i 9 98 )J p^.6353-6363所§己述般，使用將液體 器以固定的流量送往汽化器，於汽化器中汽化後 成膜室之導入方法。此等由液體流量控制器及汽化哭二構 ，之原料導入機構，係與鎢CVD法的氣體導入機構相°°昱 處。 < 此外，有關將汽化之氣體直接導人成膜室内之氣入 部份’及基板加熱機構、排氣機構’ CVD裝置所用的機構相同者。 白用之鶴 此處’於半導體製造工程中，將如鎢般的金屬薄膜以 CVD法形成之情況，為了能夠安定生產高性能積體電路， 極力抑制粒子（particle)發生是必要的，就此觀點而令， 基板内面的成膜防止是必要的。χ，特別是在Cu薄膜二 況，基板内面的成膜防止，因為後述的理由，比鎢箄 況是更為重要的。此即，Cu為可在Si中高速擴散且合對/ 半導體的特性有大的影響之物質，由於基板溫度愈‘ 速度愈大，在高溫下進行成膜之CVD中，成膜過程中其月 板内面的膜附著及原料的的繞入之防止變得特別重 ^ 化學協會期刊，2258-22 6 0 ( 1 9 99 ))。 吾等認為有關此對基板内面之成膜及原料氣體之附著防 止方法，在鎢CVD法中經確立的幾種方法也可適用於⑸一

573044 五、發明說明（4) CVD中。於曰 〜 體繞入防止"V就習用之鶴CVD裝置中對基板内面之；^料气 作：!5止機構作總括說明。 回又原科虱 ㈣裝、/，以例1 ^曰本專利特開平7-221 024號中揭示之 人部35和盘：=二方其，屢容器31中配置有原料氣體導 體導入部用夹持具33,由原料^ 此處.，夾持且 千寻在基板32上形成薄膜。 動，進行成M : 升降器41帶動作上下移

盥严# +成螟％，升將環狀夾盤34上舉，使美;te Μ I 狀夾盤34的前端部40的下方 ，基板32表面 ;此；可阻止原料氣體繞入基：：：面觸， 二失持具33則下降，環狀夾盤34由 人:換基板 原料氣體的未反應部份及副生 撐。 於支樓構件36處的開口39，〇體、:由至几通過形成 到容器外部。又，在宮，盏 透過排氣埠38排出 流入室72中’設置有沖洗氣體導：^原2料=以生氣體 =氣體會通過環狀爽盤34與支撐構件36間；；二2 =沖 7〇，而與原料氣體等一起排出到容器外面。，、机入至 圓Γ:/Λ氣體繞入防止機構’係為令基板外周部整個 固周地與壞狀夹盤與基板接觸而防 Ρ正個 此’環狀失盤與基板接觸之部份的距離以：堯：’因 ΓΠ:由於環狀夾盤與基板相接，故在接觸部會引起ϊ 盍由基板至環狀夾盤前端部的膜附著的情彤。 趁涵 同樣的構造，在日本專利申請案特願;/—3°890 國專利第5 0 0 0 1 1 3號及5 0 94885號中亦有揭示。 〜’杲 _ C:\2D-C0DE\90-07\90111819.ptd 第8頁 573044 五、發明說明（5) 又二在美國專利第26〇39〇9號中，揭示之構造為，如圖6 戶7示般’於作上下移動的環狀夾盤3 4的前端部的下面部 知、由内圓周前端邊緣往外圍方向卜l.Wm處設置有固定 接腳43 ’用以將基板3 2固定於夾持具3 3上，並防止自環 狀夾盤與基板之間沖洗氣體吹出時之原料氣體繞入基板的 。此方法中，為了防止原料氣體的繞入，由沖洗氣體 流=、、固定接腳的高度來決定的環狀夾盤與基板的間隔A 及環狀夾盤覆盖基板的距離B是重要的。又，由於固定接 ，係位於環狀夾盤前端的的内圍圓周的内側，因此，在固 定接腳與基板的接觸部沒有膜附著的情形發生。 、進而，在日本專利特開平4_2332 2 1號公報中揭示之構造 為，=圖7所示般，將基板32以真空夾盤固定於夾持具33 上，於基板外周部邊緣附近自氣體溝45吹出沖洗氣體來防 止原料氣體繞人基板内面。此情況，為防止原料氣體的繞 入，沖洗氣體流量是重要的。真空夾盤，係為將夾持呈 =面的夾盤溝44與基板32間的空間，以與成膜室不；的 排乳糸統進行排氣產生夾盤溝44與成膜室間的壓力差， ，基板32固定。此方法之優點為可對基板全面進行成膜， 提升晶片收率，增大半導體生產效率。 、 1明所欲解決之誤顥 然而，於上述圖5所示之CVD裝置（日本專利特 7-22 1 0 24號公報）中，由於基板32與環狀夾盤^前端 觸部份也會形成膜，因此，在將環狀夾盤自基板脫之 時，會引起接觸部的膜剝離，而有導致Cu的粒子發生的

C:\2D-C0DE\90-07\90111819.ptd 第9頁 573044 五、發明說明（6) 將會附著於隨後所處 題存在。Cu粒子如掉落至夾持具上 理之基板的内面，而產生Cu污染。 又，為提高防止原料氣體 周部之環狀夾盤的覆蓋寬度 膜面積必須減少，亦為問題 又，本發明者就使原料氣 之構造進行檢討之中，發現 問題。亦即，發現於生產裝 構的必要，但，於是7 1的外 的出入口（基板移送口）的構 之情況，原料氣體繞入防止 為此必須要解決的問題， $、繞入的有效度，加大基板外 疋必要的’為此，基板上的成 所在。

@的、繞入防止效果更高的裝置 ® 5 #構造的CVD裝置有重大的 4 ^情況’有設置基板移送機 ，^内部壁處設置基板移送臂 ^ k ’即使令其送出沖洗氣體 效果也大為降低。 就包括基板移送口的設置位置 等進行裝置全體構造之種種檢討之後，了解到：原料氣體 導入低壓容器之後至排出到容器外面中間的經過路徑之原

料氣體的氣流狀況，對原料氣體的繞入程度有大的影響， 藉著將氣、流作成為軸對稱，令其形成不阻塞的流暢氣流可 提高氣體繞入防止效果。亦即，於圖5的裝置中，因基板 移送口之設置導致之原料氣體繞入防止效果的降低，原因 之中’吾等認為至少有由於無法在橫跨整個基板直徑設置 開口 3 9 ’而導致氣流不均一，造成原料氣體的滯留等，而 往室7 2繞入’引起基板内面的污染。又，即使導入沖洗氣 體到室7 2 ’再將沖洗氣體流往室7 0，此般構造下，吾等認 為因沖洗氣體的氣流會偏斜而無法充分發揮效果。 第二例（美國專利第2 6 0 3 9 0 9號公報）中，即使於基板3 2

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與環 一性 度的 僅為 持具 發生 又 定接 膜情 必要 可能 ϋ夹盤34間流通沖洗氣體，由於其流量、氣流的不均 2，原料氣體會有朝與沖洗氣體的氣流逆向之較低濃 ::擴散的情开》。而且，環狀夾盤之覆蓋基板的距離 吊紐的卜1. 5咖，因此原料氣體到達基板近旁的夾 33處"遺著基板處理牧數的增加，會於夹；：二 果付者’而成為基板内面污染的原因。 腳J巧32以固定接腳43固定’沖洗氣體流通經過由固 :的^度所決定的間隙A，為使固定接腳上不發生成 广因：锿T夾盤前端到固定接腳間有一定的距離是為 。b，Λ弟一例同樣地，對基板全面進行成膜為不 第三例（日本專利特開平4_23322丨號公報 ，板32與夾持具33間的封閉（seai )係以直月般兄成^ 早純的接觸，因係藉由直处真、工火皇所作的 引，存在於基板近旁之原；匕㈣議 基板内面的污染的情形。、 土板内面而發生 盤溝44間的壓力差將A ， 〉係利用成膜壓力與头 以下的低壓成膜方自，是為問題所在。難以適用从抓 如此般地，使用習用之鎢CVD裝置 缺點，就良率、晶片收率、耠案，各有優 都不能說是充分圓滿的，對： = = :考量’ 防止效果的機構，是所期待 θ /、的基板内面附著 線用Cu薄膜形成用之CVD 匕/、疋，半導體線路的

573044 五、發明說明（8) 因此’較鎢等須要求更嚴密的附著防止機構，例如， 巧内面的CU污染量控制在lxl0i3cnr2以内是為必要之事龄基 提及過（J· Electrochem Soc·，2 2 58-226 0 ( 1 999 )) / 被 上述又的狀況下’本發明以提供一種CVD奘詈：& η ^其係為解決習用型裝置的問題，且具有°高衣生置二^^ 土板内面的污染性少，且良率得以提高者。 對 CVD更二—步’本發明之目的在於，提供-種〜薄膜形成用 CVD衣置，其係可適用今後朝向更高度積體化、高成用 進展之半導體積體電路者。 化 显以解1問題之手段 ，發明者’為解決以往的問題點，並達成上述目的 容器的内部構造、氣體之流自、基板的固定方法等： ，板内面的污染間的關係，進行種種基礎的檢討，就^ 到的發現再進一步加以檢討之社| t 發明。 7爻、，口果，兀成了以下所示之本 杰it ^ ’本發明的CVD裝置’係在設於低壓容器内之加熱 ^寺八上載放基板，以具有防止原料氣體及副生成氣俨达 反内面之機能的環狀失盤(ring chuck :: 設置的氣；導入部對基板吹出原料氣體， =上：積含有原料氣體之構成元素中之至少 者，巧徵為：將用以接受前述環狀失盤之支樓構件設置 低壓容器作上下分隔，上部以i:構件及基板將 述支樓構件設置之内部壁分卩器頂板與上 卞又I 1 土刀隔為成膜室與排氣室，下部的

573044 五 發明說明（9) _ 部份則作為基板的移送室，前述成膜室鱼 ^ 中心軸的外圍作軸對稱地形成，且以执^ j至都以同一 貫通口連通，，述成膜室與前述移送；則於：述内部壁的 與前述支撐構件之間形成的間隙連通。、河述環狀夾盤 如此般，將低壓容器内部分隔成上 以相同水平高度設置成膜室與排氣室，^ = ’於上側部份 心軸作軸對稱之配置’目此在成膜室二：、對同-中 :置於下部之移送室方面之繞： = ; =生氣體往 成膜附著。 1 對基板内面的 “般裝置，其特徵為，將用以接受編 L 支撐構件設置於低壓容器的側壁，以乂、+ 盤、支撑構件及基板卿容器 C環狀夾 2再留下由容器頂板到前述環狀丄二部的 由頂板往下作成内部壁分隔為成膜室：疋的間隙而 份則作為基板的移g t f “至，下部的部 心軸的外圍作述以同-中 及設置於前述内部壁的貫通？連與通環= 間：=二;;述移4室則以前述環狀夾盤與前述支撐：株述 間形成的間隙連通。 义又保構件之 I:=:種？造’沖洗氣體由移送室直接流往 ^， 暢二=Ϊ中’可使得成膜室中的氣流成為益阻二： 可：：，而使原料氣體等往移送室侵入的量更；減；=

573044 發明說明（10) 加熱 氣體繞 進而，本發明之CVD裝置，係在設於低壓容器内之 夾持具上載放基板，以具有防止原料氣體及副生成4 入基板内面之機能的環狀夾盤固定，自與基板成相對向設 ^氣ΐ導人部對基板吹出原料氣體，在基板上沈積含有 成元素中之至少1種的薄膜者，其特徵為： 其中，刖述裱狀夾盤，係於内周邊 藉著該錐狀部將基板Μ住固定 二、°，成、隹狀部， 之沖洗氣體的出口釋沖洗氣體到基；外=置於該錐狀部 如此般，由於以環狀夾盤的錐狀部 ^ 住固定，可確實防止原料氣體及副生$ 土板卜周的邊端壓 入。又，因與基板間的接觸為線接乳體往基板内面的繞 熱傳導，並可抑制對包含與基板的艇可抑制來自基板的 膜。而且，藉著自設置於錐狀部之，部之環狀夾盤的成 洗氣體到基板外周部，如同於cu的产洗氣體的出口吹出沖 擴散也不容許之情況，確實地隔絕^ =般，即使是微量的 成為可能。 y、；斗氣體等之繞入内面 且，經由氣體流量之調節，可確每 入内面，並可於基板表面的幾乎是二也隔絕原料氣體之缺 此，使提高半導體晶片的收率成為二面上形成薄膜，因几 童施發明之形¥ ”、 旎。 以下，就本發明之實施形態參照 本發明之第1實施形態之CVD裝置二不加以說明。 截面圖表示。圖丨係表示成膜時之低/冓例以圖丨之概略 圖所示般，低壓容器丨的内部，^ ^各器的内部者， _ %為成膜室1。。、排“ 573044 五、發明說明（η) __ 1 01、及移送室1 02之]含 λ ^、、， 氣室係於同-中心軸的月；私运至的上# ’成膜室與排 基板2載置於可上下的移周 餅形之環狀夾盤4的内周，户〇二、二持具3上，在作成圈 與基板2的邊緣作全圓;=而二二=成之漸細的尖端邊緣 1曰〕原料亂體供給機槿〗q，岌 所必需的原料氣體導入成膜室1〇〇内 為將成膜 5。於氣體導入部’為使原料氣體向基板均！=入部 固定的間隔設置有多數的氣體吹出孔。成膜室t。:：;彳 室101，於加熱夾持具下降時，接住環狀夹盤至1ί 念樓用的支擇構件16與容器的頂板之内 6j= 者以形成於内部壁部6之貫穿口11連結。又，排氣室'01兩 璋10、閥14與外部的排氣機構17連結，導入成膜 至枓軋體的未反應部份及副生氣、 排氣埠10排出到外部。 、、貝穿口11、 詈m μ於配置於容器下部部位之移送室w處，， * 3、及其他之，於基板交換時暫時支撐A 板的支撐接腳9、基板搬出搬入用的移送口8 =基 (sht閥）7。又，支撐構件16與環狀夾固 的間隔之間隙50。 j則$成固定 首先，將基板載置於加熱夾持具上，然後在基 成膜，其順序以圖丨作說明。 ^基板上進行 將加熱夾持具以未圖示的上下驅動機構降到 導引桿9成為突出於加熱夾持具上之狀態。接著，打而開開則 \\312\2d-code\9〇.〇7\9〇n18]9 ptd 573044 五、發明說明（12) 口閥7，將夾持著未處理其 送室内’將基板載置到導%丨桿9上械手臂(未圖示)插入移 此處，係以驅動機構使加:且 盤4相接，將此推擠上升固.彳夺/、上升。基板與環狀失 支樓構件16間的間隙的較勺停止。環狀夹盤4與 基板2，藉來自設置於夹土 =為〇.3〜U襲。 到熱電偶u與加熱L:電溫度，係由連接 化之加熱器1 2的形狀，可其，、、，'°機構所控制，經由最適 面，由氣體導入部5將载、二板内面均-地加#。另-方 室_内，於基板上形成所原料氣體-起導入成膜 原料氣體及副生氣體則通過貫穿口 7 °、、ώ另一方〃面，未反應 通過排氣埠排氣到容器外部。 极彺排乳室1 0 1，再 如前述般，若Cu之類沾人ρ , 半導體基板内面，而成Λ ^附者於基板表面，會擴散到 此，於金屬薄膜形成：為=力電路特性劣化之原因。因 以維持於清淨的狀態，這在：土 ^ ^面與原料氣體隔絕， 導體積Μ電路上是：為$要:產I定之所希DM寺性之半 以下，就圖1所示之CVD = 構詳細說明。 、有關之基板内面污染防止機 作為基板内面污染的 (以下稱「原料氣體等1古有^原料氣體與副生氣體< 染、或附著於加熱失持且七直接k入基板内面造成的污 於表面上形成膜所造成2 J送機構上之原料氣體及該等 成的間接的污染。此等可認為係原二 第16頁 C:\2D-CODE\90-07\90111819.ptd /3044 五、發明說明（13) 氣體等往移送室繞入所造成。 對此，圖1中所示之CVD裝 一 機構，首先是為，將低壓室= : 内面污染防止 路徑，由於上士 w此’使移送室不作為氣體流經的 熱失持呈3 Λ根本將原料氣體等流入基板2内面、或加 、又持具3、及移送機構中 基板内面的污毕。而日 峪任去除掉因此，可防止 白勺水平高度酉己Ϊ於气1〇0及排氣室101以相同 成對稱構造，闲μ ,二治、的上°卩，且為對同一中心軸 口此’氣流為卓由對猛的洛、、六 的順暢的氣流。m對1冉的“而形成不限塞 容哭内的月、*严，；；二果軋肢的排氣可以有效率地進行， 達到基板内面的污半防止：速執订因此，可以有效地 以及移逆窒，成膜室10〇、排氣室101 藉此m: 部位以作成圓滑的曲面形狀為佳， 成更不阻塞而順暢的氣流。又，亦軸對稱地設 ΐΐ 於上述“軸的周_，藉此更 句构一的軸對稱流。 二的構造之，原料氣體等若會於成膜中繞入 至中，，、路徑是為環狀夾盤4與基板2的接觸部，及環 ft盤外”與，構件16間的間隙。又，環匕= 二、妾觸處’右有膜附著’當環狀夾盤以 ;Ι:Γ:，導致產生粒子的狀況…，作為= 妾觸部的微細的間隙之原料氣體等的擴散之ΐ;;;;; 觸部的膜附著防止機構之設置1為第三之基

五、發明說明（14) _ 防止機構，係為防止通過環狀夾 隙50之原料氣體等之繞入的機構卜卩與容器壁間的間 板内面污染防止機構加以敘述。°又置。以下，就此等基 首先將第二之基板内面污染 圖2(a)為’表示連接到基板的邊端部=圖2作說明。 情形之概略截面圖。環狀夾盤前 的：細 圓周地接觸，！|此接觸，將原 ：：伤與基板作全 此，由基二=接觸部係暴露於原料氣體中，因 防止此；卜緣==盤的範圍會發生膜附著。為 (第2沖洗氣體)吹拂。九 < 接觸部的内緣能以沖洗氣體 ^加熱夾持具3供給之第2沖洗 盤内之複數個朝丰庐古—〇从^ ^ 、、工由叹置於％狀夾 狀失盤内的圓。向延伸之供給管路2 0 0，供給到環 Ύ内的0核狀的供給管路Ml 201連結之間隙2〇2 /、、、口到與（、給官路 成之間隙ΛΛ Λ 圓周方向平行的連續地形 處，夢著 ^ 疋間隔为隔之不連續的間隙亦可。此 小，^沖洗曰02的電導（C〇ndUCtanCe)較供給管路2〇1 、2洗虱體付以沿環狀夾盤内緣均一地吹出。 於環t L持具3往環狀夾盤4的第2沖洗氣體之供給，由 肉^、Φ I =與加熱夾持具3不能接觸，故將加熱夾持呈3 = = = 與環^

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5?3〇44 友、發明說明（15) __ 外的空間。另一方面，第 沖洗氣體供給機構20供給到/勒乳+體係由設置於外部之第2 2〇4。供給管路204則經由加執U具3内的供給管路 督路2 0 5分送到複數個放射狀、之 持具上部之圓環狀的分配 供給到於圓周方向作Λ射分狀配之之路2(33，使沖洗氣體 ，。此處，放射狀的供給管配路 给管路 4。藉此沖洗氣體，可防止 數目以8到24支為 成膜，且可防止欲透過接觸二土 $與環狀夾盤之接觸部的 料氣體等之侵入。 。卩的裢細的間隙進行擴散之原 又，將環狀夾盤的沖洗氣㈣ 般，作成對基板表面成垂ί二二；::二圖_所示 果。藉著沖洗氣體之流量的,，于，j更咼的附者防止效 膜範圍，1，由於環狀夹心:’可控制基板外緣部之成 端，因此基板表面的;的？觸部為基板的邊 基板係以環狀夾盤固定^為可能。又’由於 為可能。 〇此在見廣的壓力範圍下成膜是 其认’就第二之基板內而、-、V? rr 明。 巧糸防止機構以圖1、2作說 沖洗氣體（第1沖洗氣體）經 供給機構21供給到加埶夾抟二二；外部之第1沖洗氣患 自加熱夹持具3的下部:^出持中具^：：^體供給管路m， 管路2 0 6經由在上部的圓環狀分配；矛夕运室。^每 射狀供給管路208’第1沖洗氣體於圓周方個: 入移送室内。經由此等作 方向均寻刀配而琴 之效果為，使移送室内的氣0

573044 五、發明說明（16) ^為對稱，通過間隙50的沖洗氣體流於圓周方向均一化， 20 8形的成叙無阻塞而順暢的氣流。此處’放射狀的供給管路 20 8的數目以8支至24支為佳。 =第卜沖洗氣體的供給，於成膜中，移送室⑽内的壓

般4外:/ 1〇0的壓力為高…匕，沖洗氣體會自環狀夾 Γ —卜味。卩與支撐構件1 6的間隙50通過流到成臈室内。移 =2成膜室間的壓力差只要有數百^，則作為黏性流即 ϋ級a成膜室内，因此可有效地抑制原料氣體由成膜室姑 膜室與移送室間的壓力差加大，貝“該間隙所； 出之乳k於圓周方向會更為均一。且，環狀夾盤4與支捭 構件1 6間的間隙5 〇的形狀係作成如圖般的楔型人 [藉著其複雜化可使原料氣體的繞入防止效果更佳提S 。2著環狀夾盤與支撐構件間作成互相嵌合之凹凸構 ^，杰基板交換時，經由環狀夾盤與容器壁 予令環狀夹盤的定位得以每次進行之效果。又，：由2 =的二力作某i呈度的提高’則第1沖洗氣體不只流經 二！ ± 部 通過環狀夾盤4的沖洗氣體供給路徑 屬；能成膜室如此依情況需要省略第2沖洗氣艘亦 本。發明中’移送室的壓力通常設定為較成膜室壓 約1 ο/。’因Jt，兩者的壓力差若再加大，因於此壓力差， 成膜中環狀夾盤會有發生顛動或移動的狀況。— 盤！2動…發氣流齋亂，進而發生原料氣體流入;i 运至的問通。更且，由於環狀夾盤之與基板或支撑構件相

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573044 五 發明說明（17) 摩ΐ ’會造成粒子的發生或基板的損傷等。 因此’環狀夾盤，需要能耐得住此 不發生移動等之有足夠舌旦本炎从 刀是以使用 之基板的情況，以使用/ 例如，於2 0 0_直徑 盤為佳。 使用5kS程度以上的30〇mm直徑之環狀失 又，環狀基板之；_ 其理由在於，依於以能對基板作平均地加重為佳。 壓住基板的力量有；=成=種類與成膜條件，若 形成之薄膜的膜厚均一性；二^ ;度會發生呈異’而有 示。 丨卩牛低的h形。此之一例如圖4所 圖4 (a)為表示，對戸4 全體成為5kg，於形成;狀夾盤士的底面安置馬蹄型的重物使 方面，圖4⑻為使用成膜時之片電阻的分布圖。另— 成Cu薄膜時之片電環狀，，），同樣地於形 示，粗線為平均值的等^ :圖中’寺南線採1%間隔來表 由圖中可清楚地了負至了 : ^ 環狀夹盤的情況之w j「較於使用附上馬蹄型的重物之 最小值）]為±7.3%，、^ 2值-最小值）/ (最大值+ 膜厚分布為±3.3%，有；型的環狀夹盤之情況的 而且’作為成膜過程中 有，*於吸附而殘留^外之基板内面污染之發生原因 體，於成膜終了之導入部5的内部壁等之原料氣 基板内面或加熱夾=換時，釋流入成膜…而污染 入部的内部所殘留之原^此處，對於此氣體導 ’、；、斗氣肢所造成的基板内面污染的防

573044 五、發明說明（18) 止之對策（第四之基板内面污染防止機構）說明如下。 停止原料氣體及載送氣體導入成膜室1〇〇，對基板之成 膜終了後仍暫時繼續供給第1及第2沖洗氣體。經過固定的 時間後’打開切換閥1 5，利用有別於連結到排氣室丨〇 1之 排氣機構17之外部的排氣機構18對氣體導入部5的内部進 行排氣。藉此，進行止於原料氣體供給機構丨9之前的排 氣。此時，由於流入成膜室之沖洗氣體的一部份會通過導 入部5内而進行排氣，因此，氣體導入部内經由沖洗氣體 進行沖洗，並將導入部内殘留的氣體迅速地往外部排氣。 此間，成膜室及排氣室内也經由沖洗氣體進行沖洗。 在固定時間的沖洗後，停止第2沖洗氣體的供給，再進 行基板交換。須停止第2沖洗氣體的供給之理由為，在美 板近旁，由於第2沖洗氣體的流動，有造成基板交換時^ 板自所定的位置偏離的可能性。$ _方面，第i沖洗 則以不妨礙基板交換及移送的程度之流量繼續供給。在a 狀態下，由移送室往成膜室及氣體導入部内仍然有氣體 流，=抑制沖洗後在導入部的微量殘留的原料氣體 =。？丄經由上述第四之防止機構，即使於基板交換又 時，對於包括基板内面及加熱夾持具之移送機構的^ 體的附著所造成的污染得以防止。 ’、4乳 使：如圖!所示之CVD裝置’在20 0〜3〇〇mm基板 二之二，為Λ佳之成膜條件為，加熱炎持具溫度為 ihf 力為ο.1〜1kPa，作為原料氣體之㈧ (hfac)(tmVS)流量為〇.卜lg/min，作為載送氣體之&的流

573044 五、發明說明（19) $為50〜20〇sccm，Ar的流量為50〜2 0 0 sccm，N2的流量為 〜200sccm，供給至環狀夾盤之第2沖洗氣體流量為1〇〜 lOOsccm ’第1沖洗氣體流量為〜5〇〇sccm。於基板交換時 之第1沖洗氣體流量為5〜1 〇 〇 s c c m。此處，係使用a r、N等 作為沖洗氣體。 2 以上述條件 在20 0mm直徑的基板上進行cu成膜時 , *——— ▼一 •，八一〜I J u /认狀7 對表面的近乎全面進行成膜，而且，經原子吸光分析的結 果，基板内面污染量，Cu原子部份為lxl〇ll原子/cm2以 下’可抑制於極低值之事實可得了解。 其次’就本發明的第二之實施形態作說明。 圖3係為表示本發明之CVD裝置之其他構造例之概略截面 圖。與圖1的CVD裝置在構造上之主要相異點在於，用以分 隔成膜室100與排氣室101之内部壁6的設置位置之不同刀 亦即’於圖3的CVD裝置中，内部壁為自容器的頂板往°下到 %狀夾盤4的上方，環狀夾盤與内部壁之間留有固定的 隙60而設置。成膜室1〇〇與排氣室1〇1之間係以設置於曰 連人通孔11及内部壁6與環狀爽盤之間的間隙60作空間 亡的、，·σ & ，又，移送室102與排氣室1〇1與環狀夾盤4盥 益壁間則以其間的間隙50作空間上的結合。 内部壁6與環狀夾盤4間的間隙60之距離，於 、 作成0.5〜5. 0mm為佳，此可依内部壁的高度' 、\ ’以 隙60，與連通？L11同樣地係為原料氣體自成膜室。= 氣室1 01之原料氣體等的氣流之路徑的一部、 住排 第-之實施形態同樣地’成膜室内的氣流°係7丄广稱氣與

\\312\2d-code\90-07\90111819.ptd 第23頁 573〇44 五、發明說明（20) 流。 又，沖洗氣 之實施形態大 支撐構件1 6之 膜室中的氣流 成膜室内的停 室相對地較低 入量， 其他 板内面 又， 裝置之 施形態 更佳的 如以 至第四 成Cu薄 積體電 水準， 積體電 置，並 定要設 要能因 又， 較第一 構造與 污染防 關於圖 情況幾 同樣的 内面附 上所述 之基板 膜之情 路的動 為對企 路之安 不僅侷 置全部 應所要 本發明 體由移送室直接流入排氣室之構造係與第一 為相異者。此效果為，因為由環狀夾盤4與 間隙所吹出之沖洗氣體不流入成膜室中，成 更為單純，沒有循環氣流，故原料氣 滞時間變短。X，由於排氣室的壓 ，通過間隙50通往移送室之原料氣體等的侵 之實施例可更為減少。 機能則與第-之實施例相同，有關前述之基 止亦以相同構造進行相同動作。 勺液置之ί"兄’其較佳之成膜條件與圖^的 乎相同。使用圖3的裝置，進行與第一之奋 成膜貫驗’可得到盘/th ^ 與弟一之實施形態同等或 者防止效果之事獲得確認。 =面圖匕及3的CVD“，任一個都 一 :面=防止機構’因此即使於半導體上形 作牯w —八、々二了抑制於對高性能半導體 疋生產上有貝齡i . PP於L 4 — 獻者。又’本發明的CVD裝 ::亡述：施形態中所記述者。Μ如，不一 求之其f Ϊ四，基板内面污染防止機構，只 之cviT狀反娶，〉可染防正量之裳置構造即可。 、5適用於Cu薄膜之形成，但並不

\\312\2d-code\90-07\90111819.ptd 第24頁 573044 五、發明說明（21) 以此為限，鎢等之金屬薄膜、半導體薄膜等之各種薄膜之 形成都可適用。 發明之效果 由以上之說明可明白地了解，有關基板上形成薄膜之 CVD裝置，依據本發明可提供：對基板表面的可近乎全面 地成膜，且可將原料氣體及副生氣體導致之基板内面污染 抑制於極低水準，而可提高生產性與良率之CVD裝置。 元件編號之言兒明 1 容器 2 基板 3 加熱夾持具 4 環狀夾盤 5 氣體導入部 6 内部壁 7 開口閥 8 移送口 9 接腳（p i η ) 10 排氣埠 11 貫通口 12 力口熱器 13 熱電偶 14 壓力調整閥 15 切換閥 ί

I

C:\2D-CODE\90-07\90111819.ptd 第25頁 573044 五、發明說明 (22) 16 支樓構件 17, 18 排氣機構 19 原料氣體供應機構 20 第2沖洗氣體供給機構 21 第1沖洗氣體供給機構 22 加熱器電源供給機構 31 低壓容器 32 基板 33 爽持具 34 壞狀夹盤 35 原料氣體導入部 36 支撐構件 37 内側壁 38 排氣埠 39 開口 41 升降器 42 沖洗氣體導入管 43 接腳 44 夾盤溝 45 沖洗氣體溝 50 環狀夾盤與支撐構件間的間隙 60 環狀夾盤與内部壁間的間隙 100 成膜室 101 排氣室

II ο

\\312\2d-code\90-07\90111819.ptd 第26頁 573044 五、發明說明（23) 102 移送室 20 0 環狀夾盤沖洗氣體供給管 201 圓環狀供給管路 20 2 間隙 2 0 3，2 0 4第2沖洗氣體供給管路 2 0 5，2 0 7圓環狀分配管路 2 0 6第1沖洗氣體供給管路 i ί

C:\2D-CODE\90-07\90111819.ptd 第27頁 573044 圖式簡單說明 圖1為表示本發明之CVD裝置的一構造例之概略截面圖。 圖2 ( a )、2 (b)為表示環狀夾盤的内周部周邊之擴大概略 截面圖。 圖3為表示本發明之CVD裝置的其他構造例之概略截面 圖。 圖4 ( a )、4 (b)為表示薄片抵抗的分布之等高線圖。 圖5為表示習知之氣體繞入防止機構之概略圖。 圖6為表不習知之氣體繞入防止機構之概略圖。 圖7為表示習知之氣體繞入防止機構之概略圖。

\\312\2d-code\90-07\90111819.ptd 第 28 頁

Claims (1)

1. 573044 六、申請專利範圍 置’其—“設—於低壓容器内之加熱夹持具 内面之機能的副生成氣趙繞入基板 衣狀夹盤（rlng chuck)固定，自盥 對向設置的氣體導入邱斜I 4 /、土板成相 積含有原料氣體：nr人出原料氣體’在基板上沈 」 之構成70素中之至少1種的薄膜者，其特 徵為· 、、 將j、又4述環狀夾盤之支撐構件設置於低壓容哭的 =下：=述：狀夾盤、支撐構件及基板將低壓容器；部 i::二部的部份再以連結容器頂板與… 、、土 、、夕k至，剷述成膜室與排氣室都以同一中心站沾 通，前述成膜室盘ί述述内部壁的貫通口連 撲構件之間形成的則以料環狀央盤與前述支 ^放A置，其係在設於低壓容器内之加熱夾持具 内面之機能的環狀夾盤固 基板 體導入部對基板吹出;^二”成相對向设置的氣 體之構成元素中:體二基板/罐^ 將用以接受前述環狀夾盤之、杜、特斂為. 側壁，以前述環ΐ於低壓容器的 八卩s， 支撐構件及基板將低壓容器内部 作下刀™上邛的部份再留下由容器頂板到前述if肤t 定，而由頂板往下作成内部壁以以 的冲知則作為基板的移送室，前述成膜室

   C:\2D-CODE\90-07\90111819.ptd 第29頁 ^/3044 六 ”專㈣® _ ;排氣室都以同一中心麵… 、-- 述内部辟命 J中軸的外圍作軸斜π从^ 的貫通以狀夹盤之間的間隙或/及設冉置於‘成，且以前 盤與前述ΐϊ構與前述移送室A 3.如申^ f構件之間形成的間隙連通。 〜述壞狀央 成的間隙令第 4 &賊至。 ^夕迗室流通到 置有ΐι申Λ專利範圍第2項之CVD裝置，1中，从 構件冲洗氣體導入部，藉著前述環狀夾盤：?多送室設 前5述成：成的間隙令第1沖洗氣體自前述移送 夾5掊：申請專利範圍第3項之CVD裝置，1中 以令第Γ、、Φ内部，言史置有€數個第1沖洗氣體的供1述力口熱 冲洗氣體以軸對稱地吹出至前述移送^ &路， •如申請專利範圍第4項之CVD裝置，其中、，至。 的内部，設置有複數個第1沖洗氣體的俾^前述加熱 ▽弟1沖洗氣體以軸對稱地吹出至前述移送室％官路， ，如申請專利範圍第1至6項中任一項之CVD ^。 ’於前述環狀夾盤與前述支撐構件的相對向之\置，其中 有一部份形成互相嵌合的凹凸。 °卩份’至少 义8·如申請專利範圍第1至6項中任一項之CVD事 如述環狀夾盤，係於内周邊緣的下部形成錐狀&复’其中 錐狀部將基板壓住固定之同時，自設置於誃雜=，藉著該 /雖狀部之第2

   C:\2D-CODE\90-07\90111819.ptd 第30頁 573044 六、申請專利範圍 — 沖(:先氣體的出口釋第2沖洗氣體到基板外周部 9.如申請專利範圍第7項之⑽裝置，里H 盤，係於内周邊緣形成錐狀部， ς中則述環狀夾 固定之同時，自設置於該錐狀部：第；V、』將基板壓住 第2沖洗氣體到基板外周部。 ’先氣體的出口釋 10·如申請專利範圍第8項之CVD 氣體的出口’係沿著前述環狀爽盤的内周、开;前述第2沖洗 11.如申請專利範圍第9項之CVD裝置、成。 洗氣體的出口，係沿著前述環狀 内、中’前述第2沖 12·如申請專利範圍第1〇項之CVD裝置，成。 1體的出口，係位於較與基板的接觸部更第2沖 U·如申請專利範圍第12項之CVD沪置 内圍處。 洗氣體的出口，係令沖洗氣體對基板面=1前述第2沖 14.如申請專利範圍第8項之cvd裝置，、、^略垂直地釋者。 狀失盤，設置有複數個第2沖洗氣體 二中’於前述環 =氣體供給管路，該複數個氣體供給管口及與其連通 圍處之環狀供給管路與前述第2沖洗氣體係隔著設置於内 1 5.如申請專利範圍第9項之CVD裝置，龙f 口連結。 狀夾盤，設置有複數個第2沖洗氣體的^中，於前述環 之氣體供給管路，該複數個氣體供給管D及與其連通 圍處之環狀供給管路與前述第2沖洗氣辦係隔著設置於内 16.如申請專利範圍第14項之CVD裝置甘出口連結。 熱夾持具，設置有複數個連通第2沖洗氣妙、中，於前述加 該加熱夾持具之吹出口，該複數個吹出口V勺供給管路與 係形成於與前述

   C:\2D-CODE\90-07\90lH819.ptd 第31頁 573044 、申請專利範圍 ϊ Ϊ f盤的複數個第2沖洗氣體的導入口相對應的位置 自前述第2沖洗氣體的吹出口吹出之第2 置_ 到則述裱狀夾盤的第2沖洗氣體的導入D。 軋肢达 1 7.如申請專利範圍第丨6項之CVD裝置，其中， :Ϊ :的第2沖洗氣體的吹出口部與前述環狀夾盤的第t ΐ ’乳肢的導入口部處於互相嵌合的凹凸關係。 彳 18.广申請專利範圍第8項之，裝置，其設置有 述V入部的内部進行排氣的第2排氣機構。 字 、，19·如申請專利範圍第9項之CVD裝置，其設置 月il述導入部的内部進行排氣的第2排氣機構。 ^將 乂20.如申請專利範圍第}至6項中任一項之裝 前述環狀夾盤之重量，係不因前述移送室與前述L其中 /及前述排氣室之間的壓力差而移動者。 膜室或 21·如申請專利範圍第2〇項之CVD裝置，其中 η 盤係為將基板平均地加重的構造。 環狀夾 22· —種CVD裝置，其係在設於低壓容器内之加埶 上載放基板，以具有防止原料氣體及副生成氣體=:I具 内面之機能的環狀夾盤固定，自與基板成相對向^基板 體導入部對基板吹出原料氣體，在基 :的氣 體之構成元素中之至以種的薄膜者，反其二積為'有原料氣 前述環狀失盤’係於内周邊緣的下部形成%隹'' ‘ 該錐狀部將基板壓住固定之同時，自設置於 ^错著 洗氣體的出口釋沖洗氣體到基板外周部。 4之沖 23·如申請專利範圍第22項之CVD带^，发士 "，/、中前述沖洗氣

   573044 申5青專利範圍 體出口 ，你么、)L ^ 24 〉口者前述環狀夾盤的内周形成 麵AA•丨如申請專利範圍第22項之CVD裝置，其中前述沖渰* 體的出口 ，铉a ^ ^ 「，无虱 25 彳糸位於較與基板的接觸部更内圍處。 μ :山如申請專利範圍第23項之CVI)裝置，其中前述沖洗友 26 ‘位於較與基板的接觸部更内圍處。 .、如申請專利範圍第22至24項中任一項之CVD骏置，复 地：T洗氣體的出口，係令沖洗氣體對基板面約略垂i 27·如^請專利範圍第22至25項中任一項之"ο裝 苴：前述環狀夾盤’言史置有複數個沖洗氣體的導入丄其 i ^ π通之虱體供給管路，該複數個氣體供給管路係卩-及 =於内圍處之環狀供給管路與前述第2沖洗氣體二'著 28·如申請專利範圍第26項之CVD裝置，发 狀夾盤，設置有複數個沖洗氣體的導入口 ^ 於如述環 體供給管路，該複數個氣體供給管路係隔# = 連通之氣 之環狀供給管路與前述第2沖洗氣體的ψ同者°又置於内圍處 2 9 ·如申請專利範圍第2 7項之CVD裝置， 、、Ό 熱夾持具，設置有複數個連通沖洗氣其中’於前述加 、月旦白勺>ti£

   熱夾持具之吹出口，該複數個吹出口係形^s略與該加 夾盤的複數之沖洗氣體的導入口相對應^ '表與前述環狀 前述沖洗氣體的吹出口吹出之沖洗氣㉟、、、，^立置且能將自 的沖洗氣體的導入口。 迷環狀夾盤 30.如申請專利範圍第m項中任—項之cvd裝 置，其係

   573044 六、申請專利範圍 用於銅（C u)的薄膜形成者。 ί ί 画圓· C:\2D-CODE\90-07\90111819.ptd 第34頁