專利名稱：銅膜的成膜方法
技術領域：
本發(fā)明涉及銅(Cu)膜的成膜方法，特別是涉及在半導體基板上 形成銅膜的成膜方法。
背景技術：
與半導體裝置高速化和配線圖案細微化相呼應，導電性比鋁高， 耐電遷移性好的Cu，作為配線材料備受觀注。
作為Cu膜的成膜方法，已知有利用含Cu原料氣體的熱分解反應 或使用含Cu原料氣體還原性的還原反應，在基板上形成Cu膜的CVD (化學氣相沉淀)法，利用這種CVD法形成的Cu膜顯示出優(yōu)良的覆 蓋度(coverage),并且相對于細長而深的圖案，顯示出優(yōu)異的埋入性， 因此適宜在形成微細的配線圖案中使用。
作為能夠形成良好膜質Cu薄膜的CVD法之一，已知有ALD (Atomic Layer Deposition)法。ALD 去通過反復進行以下工序形成目 的厚度的Cu薄膜，g卩，在襯底上以分子(原子)層水平的厚度吸附原 料氣體的工序，和使吸附的原料氣體與還原性氣體反應，形成Cu薄膜 的工序(例如，參照JP2004-6856A)。
利用CVD法形成Cu膜時，已知作為原料使用P-二酮絡合物或其 衍生物(例如，參照JP2003-138378A)。然而，將這種(3-二酮絡合物作 為原料，利用ALD進行成膜時，由于氣化的|3-二酮絡合物對襯底的濕 潤性很低，所以被襯底吸附時，會產生凝聚。此外，由于成膜初期Cu 的核密度很低，所以表面會形成粗糙的Cu膜，難以形成極薄的Cu膜。
利用還原性氣體進行的還原反應，需要較長的時間，因此為了提 高整個成膜工藝的生產能力，期望縮短還原工序的時間，然而，縮短 還原工序時間時，除了在襯底和和Cu膜的界面處，會由原料氣產生碳等雜質外，還會很容易受到襯底氧化的影響，降低Cu膜對襯底的緊密 貼合，同時有使膜表面顯著變粗糙等問題，因此，通過縮短還原工序 的時間，難以同時實現生產能力和膜質量的提高。

發(fā)明內容
本發(fā)明就是鑒于上述問題而進行的，其目的在于提供一種能夠形
成良好膜質的Cu薄膜的成膜方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠同時提高成膜工藝的生產能 力、降低Cu薄膜面粗糙度及提高對襯底緊密接合性的成膜方法。
為達到上述目的，本發(fā)明的第一個觀點提供一種成膜方法，其特 征在于使用含有Cu羧酸絡合物或其衍生物的原料物質，通過CVD 法，在基板上形成Cu膜。
本發(fā)明的第二個觀點提供一種成膜方法，其特征在于交替實施 以下工序，S卩，向基板供給含有Cu羧酸絡合物或其衍生物的原料物質 的工序；和，停止供給上述原料物質后，向上述基板供給還原性氣體 的工序。
本發(fā)明的第三個觀點提供一種成膜方法，其特征在于，將基板配 置在處理容器內，反復進行(a) (d)的工序，即(a)向基板供給 含有Cu羧酸絡合物或其衍生物的原料物質的工序；(b)停止供給上述 原料物質后，除去上述處理容器內殘留氣體的工序；(c)向基板供給 還原性氣體的工序；(d)停止供給上述還原性氣體后，除去上述處理 容內殘留氣體的工序。
本發(fā)明的第四個觀點提供一種成膜方法，在交替實施向基板供給 含有Cu的原料物質的工序和停止供給含有Cu的原料物質后，向上述 基板供給還原性氣體的工序，其特征在于，具有將成膜初期供給還 原性氣體的時間取作第一時間Tl，交替進行上述兩個工序的第一成膜 期；和將上述供給還原性氣體的時間取為比上述T1短的第二時間T2， 在上述第一成膜期之后，交替進行上述兩個工序的第二成膜期。
本發(fā)明的第五個觀點提供一種成膜方法，是將基板配置在處理容 器內，反復進行(a) (d)工序的成膜方法，即(a)向基板供給含 有Cu的原料物質的工序；(b)停止供給上述含有Cu的原料物質后，除去上述處理容器內殘留氣體的工序；(C)向基板供給還原性氣體的 工序；和(d)停止供給上述還原性氣體后，除去上述處理容器內殘留 氣體的工序；其特征在于具有將成膜初期供給還原性氣體的時間取 為第一時間T1，反復進行上述(a) (d)的工序的第一成膜期；和 將上述供給還原性氣體的時間取為比上述第一時間短的第二時間T2， 在第--成膜期之后，反復進行上述(a) (d)的工序的第二成膜期。 上述第三和第五觀點中，上述(b)工序和上述(d)工序，可以 用惰性氣體置換上述處理容器內的氣體環(huán)境，或將上述處理容器內真 空排氣。
上述第二 第五個觀點中，向基板供給上述還原性氣體時，可利 用等離子體游離基(radical)化。作為上述還原性氣體，可使用H2氣 體。上述第一 三觀點中，上述原料物質可以形成含有三氟醋酸銅的 材料。
第四個觀點和第五個觀點中，優(yōu)選上述第一期間直到在上述基板 上形成的Cu在該基板上形成連續(xù)膜為止，而上述第二期間進行到在上 述基板上形成的Cu膜厚度達到目的厚度為止。此外，上述第一時間 Tl可取為3 20秒，上述第二時間T2取為1 5秒。
根據上述本發(fā)明的第一^^第三觀點，用作原料物質的Cu羧酸絡合 物或其衍生物，蒸汽壓很高，所以可利用高濃度的原料氣體進行吸附 工序，并且這種原料氣體相對襯底的濕潤性很高，即使是很薄的膜， 也能形成連續(xù)平滑的優(yōu)質Cu膜。此外，Cu羧酸絡合物或其衍生物， 由于極性高，對基板的吸附力很大，所以成膜速度也很高，進而，Cu 羧酸絡合物或其衍生物，生成簡單，具有原料成本低的優(yōu)點，這樣， 如第二和第三觀點，通過采用ALD法，可以很高的膜厚精度獲得質量 極為優(yōu)異的膜。
根據本發(fā)明的第四和第五觀點，成膜初期，使用還原性氣體，優(yōu) 選使用其游離基的還原反應時間相對較長，所以能防止在襯底和Cu膜 的界面處出現來自原料的碳等雜質的影響和襯底氧化影響，而連續(xù)的 形成優(yōu)質Cu膜，在其以后的成膜后期，使用還原性氣體，優(yōu)選使用其 游離基的還原反應時間相對較短，從而縮短了成膜后期所要的時間， 由此，不論含有Cu的原料物質是何種類，整個成膜工藝所用的時間都能縮短，所以在利用ALD法形成Cu薄膜時，能同時提高膜質量和生 產能力。
進而，本發(fā)明提供一種記錄介質，記錄有利用成膜裝置的控制計 算機可實行的軟件，其特征在于通過實行該軟件，由上述控制計算 機控制上述成膜裝置，實行上述成膜方法。


圖1是本發(fā)明實施中使用的成膜裝置簡要構成截面圖。
圖2是本發(fā)明的成膜方法中氣體供給時間的一例時間圖。 圖3是圖1所示的成膜裝置的氣體供給機構變形例的配管圖。 圖4是本發(fā)明成膜方法中氣體供給時間的另一例時間圖。 符號說明
l腔室；2基座；2a下部電極；3支承部件；5加熱器；IO噴淋頭；
20氣體供給機構；21、 41Cu原料供給源；22加熱器；23 Ar氣體供給 源；24H2氣體供給源；25、 27、 28、 44氣體管路；45氣化器；50計 算機(裝置控制器)；54記錄介質；Sl、 Sll、 S12原料供給工序;，S2、 S12、 S22原料供給停止，去除殘留氣體工序；S3、 S13、 S23還原性氣 體供給工序；S4、 S14、 S24停止供給還原性氣體，去除殘留氣體的工 序；W晶片
具體實施例方式
以下參照

本發(fā)明的實施方式。
如圖1所示，成膜裝置具有氣密構成的約圓筒狀腔室1，其中水平 支承被處理體的晶片W的基座2被支承在圓筒狀的支承部件3上。在 基座2的外緣部分設有用來導向晶片W的導向環(huán)4。此外，在基座2 中埋有加熱器5，該加熱器5與加熱電源6連接，將晶片W加熱到規(guī) 定的溫度?；?上設有接地的下部電極2a。
腔室1的頂壁la上，隔著絕緣部件9設置有噴淋頭10。該噴淋頭 10由上段塊體10a、中段塊體10b和下段塊體10c構成。在下段塊體 10c上交替形成吐出氣體的吐出孔17和18，在上段塊體10a的上面， 形成第一氣體導入口 11和第二氣體導入12。在上段塊體10a中，由第一氣體導入口 11分成多條氣體通路13。在中段塊體10b中形成氣體通
路15，上述氣體通路13與這些氣體通路15連通。進而，此氣體通路 15與下段塊體10c的吐出孔17連通。此外，在上段塊體10a中，從第 二氣體導入口 12分成多條氣體通路14。在中段塊體10b中形成氣體通 路16，上述氣體通路14與這些氣體通路16連通。進而，此氣體通路 16與下段塊體10c的吐出孔18連通。由此，上述第一和第二氣體導入 口 11， 12與氣體供給機構20的氣體管路連接。
氣體供給機構20，例如具有Cu原料供給源21，供給三氟醋酸銅 (Cu(TFAA)2) —類的Cu羧酸等含有Cu的原料；Ar氣體供給源23， 供給Ar氣體作為載氣；和H2氣體供給源24，供給H2氣體作為還原性 氣體。
分別將氣體管路25與Cu原料供給源21連接，將與氣體管路25 合流的氣體管路27與Ar氣體供給源23連接，將氣體管路28與112氣 體供給源24連接。在氣體管路25中設置質量流量控制器30，并在其 下流側配置閥29，分別在管路27和28中，以夾持質量流量控制器30 和質量流量控制器30的狀態(tài)配置2個閥29。
Cu原料供給源21和與其連接的氣體管路25，由加熱器22，例如 加熱到200°C以下，優(yōu)選150°C以下。作為Cu原料使用的Cu羧酸絡合 物(Cu(RC00)2)在常溫常壓下為固體。通過加熱器22加熱Cu原料 供給源21和氣體管路25，再通過如后述的減壓腔室l內，將在常壓下 升華溫度為15(TC的Cu羧酸絡合物升華，以氣體狀態(tài)供給。
由Cu原料供給源21延伸的氣體管路25，通過隔熱體(insulator) 25a與第一氣體導入口 11連接。由H2氣體供給源24延伸的氣體管路 28，通過隔熱體28a與第二氣體導入口 12連接。
因此，在成膜加工時，由Cu原料供給源21出來的含有Cu的原料 氣體，由從Ar氣體供給源23通過氣體管路27供給的Ar氣體進行載 帶，通過氣體管路25，從噴淋頭10的第一氣體導入口 ll至噴淋頭lO 內，經過氣體通路13和15，由吐出孔17吐入腔室1內。在圖1所示 的實施方式中，由與氣體管路25連接的氣體管路27供給Ar氣體作為 載氣，也可設置載氣管線將載氣供入Cu原料供給源21中。
另一方面，由H2氣體供給源24出來的H2氣體，通過氣體管路28，從噴淋頭10的第二氣體導入口 12至噴淋頭10內，經由氣體通路14
和16，由吐出孔18吐入腔室1內。
高頻電源33通過匹配器32與噴淋頭10連接，由該高頻電源33 向噴淋頭10和下部電極2a之間供給高頻電力，由此，將通過噴淋頭 IO供給腔室1內的還原性氣體H2氣體等離子體化。
在腔室1的底壁lb上連接排氣管37，該排氣管37與排氣裝置38 連接。通過排氣裝置38的動作，可以使得腔室l內減壓到規(guī)定的真空 度。在腔室l的側壁上設置有門閥39，當打開該門閥39時，可將晶片 W送入送出腔室1內。
成膜裝置的各功要素，通過信號線51與自動控制整體成膜裝置工 作的控制計算機50連接。此處所說的功能要素，是指加熱器電源6， 向加熱器22供電的未圖示的加熱器電源，閥29、質量流量控制器30， 高頻電源33和排氣裝置38等(并不僅限于這些)的，為實現規(guī)定工 藝條件，而進行工作的全部要素，為了簡化附圖，只圖示了多條信號 線51中的一部分。此外，下述圖3的實施方式中也同樣，全部功能要 素都與控制計算機50連接，按照控制計算機50的指令進行工作，典 型的，控制計算機50依靠實行的軟件，是可實現任意功能的廣泛使用 的計算機。
控制計算機50具有中央處理裝置(CPU) 52、支持CPU的電路 53，和存貯控制軟件的記錄介質54。通過實行控制軟件，控制計算機 50控制成膜裝置的各功能要素，實現由規(guī)定的工藝方法所定義的各種 各樣的工藝條件(氣體流量、工藝壓力、工藝溫度、高頻電力等)。
記錄介質54是固定設在控制計算機50中的，或者是以自由拆轉 的方式安裝在設置在控制計算機50上的讀取裝置中，可以通過該讀取 裝置讀取。最典型的實施方式中，記錄介質54是由成膜裝置制造商的 技術人員安裝控制軟件的硬盤驅動。其他實施方式中，記錄介質54是 寫入控制軟件的CD-ROM或DVD-ROM-類的活動磁盤(removable disk),這種活動磁盤由設在控制計算機50中的光學讀取裝置讀取。記 錄介質54可以是RAM (random access memory)或ROM (read only memory)中的任一種形式的，此外，記錄介質54也可以是如盒式的ROM 類的，總之，在計算機技術領域中已知的任意介質都可用作記錄介質
954。配置數個成膜裝置的工廠中，也可將控制軟件存儲到統一控制各 成膜裝置的控制計算機50的管理計算機中。此時，各個成膜裝置可通 過通訊線路由管理計算機操作，運行規(guī)定的工藝。
以下參照圖2，說明利用上述成膜裝置在晶片W上形成Cu薄膜的工藝。
在實施該成膜工藝時，首先，利用加熱器5將晶片W加熱到50 350°C，優(yōu)選50 20(TC，同時用排氣裝置38對腔室1內進行排氣，使 腔室1內的壓力保持在10 1400Pa，優(yōu)選保持在10 500Pa的狀態(tài)。
作為Cu原料物質，Cu羧酸絡合物或其衍生物，例如，三氟醋酸 銅(Cu(TFAA)2) (TFAA=Trifluoroacetic Acid Anhydride),由Cu原料 供給源21氣化，例如以流量0.01 lg/min，，供給時間0.1 5秒的 條件，供入到腔室1內，吸附在加熱到Cu原料未分解的溫度，如400°C 以下，優(yōu)選350。C以下，更優(yōu)選200。C以下的整個晶片W面上(原料 供給工序S1)。
接著停止供給原料氣，通過將腔室1內減壓排氣，除去殘留在腔 室1內的多余原料氣體(停止供給原料，除去殘留氣體的工序S2)。這 時， 一邊向腔室1內供給惰性氣體Ar凈化， 一邊減壓排氣除去殘留氣 體，作為凈化氣體，可使用N2氣體和He氣體等除Ar氣體之外的惰性
氣體，或H2氣體。
隨后，從H2氣體供給源24供給H2氣體作為還原性氣體，例如以 100 5000ml/min的流量供給到腔室1內，同時，由高頻電頻電源33 供給50 2000W，優(yōu)選100 1000W的高頻電力。高頻電力的頻率數， 例如可取為13.56MHz，但并不限于此。通過供給高頻電力，使H2氣 體等離子體化，生成氫游離基(H^)，利用該氫游離基(H/)，吸附在晶 片W表面的三氟醋酸酮(Cu(TFAA)2)，以下述反應式所示的反應，被 還原(還原性氣體供給工序S3)。
Cu(CF3COO)2+2H*—Cu+2CF3COOH
該工序S3，進行例如1 5秒鐘。
隨后，停止供給H2氣體和施加高頻電力，對腔室l內進行減壓排
氣，從腔室l內除去H2氣體(停止供還原性氣體，除去殘留氣體的工 序S4)。此時， 一邊向腔室1內供給Ar氣體凈氣， 一邊減壓排氣將殘留氣體從腔室l內除去。作為凈化氣體，如上所述，還可使用N2氣體
和He氣體等除Ar氣體以外的惰性氣體，或者使用&氣體。
利用以上工序S1 S4，可形成保形(conformal)非常優(yōu)良的Cu 膜。反復進行以上工序S1 S4，直到在晶片W上形成的Cu薄膜達到 目的厚度為止。
作為原料氣體使用的Cu羧酸絡合物或其衍生物對襯底具有良好 的濕潤性，Cu羧酸絡合物或其衍生物的氣體蒸汽壓很高，所以可使用 高濃度的氣體，由此，在原料供給工序S1中，Cu羧酸絡合物或其衍 生物可均勻地吸附在晶片W表面上，因此，在隨后實行的還原性氣體 供給工序S3中，利用還原反應可形成連續(xù)平滑的Cu薄膜。由于利用 ALD法進行成膜，因此能形成膜質優(yōu)良，膜厚精度高的薄膜。使用PVD 法，不能在最近的細小孔內形成保形的種子層，但根據本實施方式， 在細小孔內可形成極薄的形成保形的Cu膜。
上述實施方式中，雖然是在Cu原料供給源21內使固體的 Cu(TFAA)2升華，但也可以使用圖3所的氣化器，使Cu(TFAA)2氣化。
圖3所示的實施方式中，Cu原料供給源41，由罐(tank)等容器 構成，其中將Cu原料Cu(TFAA)2溶解在規(guī)定的溶劑中，例如已烷、正 己烷、辛烷、苯、丙酮、乙醇或醋酸中，以液體狀貯存。Cu(TFAA)2 通過閥29a將壓送氣體He氣體等導入Cu原料供給源41內，通過插入 到Cu原料供給源41內液體中的配管42進行壓送。在配管42中安裝 有閥29和液體質量流量控制器30a，配管42的端部與氣化器45連接。 該氣化器45與從載氣體供給源43供給Ar或H2等載氣的氣體管路44 連接。在氣體管路44中，設置質量流量控制器30和以夾持質量流量 控制器30的方式配置的2個閥29。
氣化器45將來自Cu原料供給源41、通過配管42壓送的含有 Cu(TFAA)2的液體，通過由氣體管路44供給的載氣噴霧氣化，作為原 料氣體送出到氣體管路25中。通過使用氣化器45供給Cu原料，能有 效地使Cu原料氣化，將原料氣體供入腔室l內，并能使原料氣體很容 易地吸附在晶片W上形成飽和狀態(tài)，從氣化器45至腔室1的氣體管 路25，為防止原料氣凝縮，可用加熱器22加熱。
在上述圖1 圖3所示的實施方式中，作為Cu羧酸絡合物或其衍生物，使用了 CuCTFAA)2，也可以使用醋酸銅代之。
接著，參照圖4，說明本發(fā)明成膜方法的另一實施方式，該圖4
的實施方式中，可使用和圖1相同的成膜裝置。
本實施方式是為解決使用ALD法形成Cu膜時的不良現象，即， 在技術背景中所述的，通過縮短還原工序的時間，難以同時實現生產 能力和膜質的提高的問題。本實施方式在成膜初期的第一成膜期，和 上述成膜初期以后繼續(xù)達到目的膜厚的第二成膜期內，通過改變供給 還原性氣體的時間，以克服ALD法的上述技術問題，并能夠以很高的 生產能力形成優(yōu)質的Cu膜。
本實施方式中，對Cu原料沒有限制，可使用現有使用的卩一二酮 絡合物及其衍生物，或乙酸鹽。作為具體的Cu原料，可舉出(3—二酮 絡4、物的存f生物[三甲基乙i希曱硅烷基]六氟乙酰丙酮酸鹽Cu (以下記 作"Cu(hfac)TMVS")，可以使用將其作為主成分的常溫常壓下為液體 的原料，g卩，飽和蒸氣壓低的原料。這種原料可用圖3所示的原料供 給系統供入到腔室內。
首先，利用加熱器5將晶片W加熱到50 350°C，優(yōu)選70 180°C 的原料氣體不分解的溫度，同時利用排氣裝置38，對腔室l內進行減 壓排氣，使腔室1內的壓力保持在10 1400Pa，優(yōu)選10 200Pa。
接著，用氣化器將作為Cu原料物質的Cu(hfac)TMVS氣化，例如， 在流量0.01 lg/min，供給時間0.] 5秒的條件下，供入腔室1內， 吸附在整個晶片W面上(原料供給工序Sll)。接著，停止供給原料氣， 通過對腔室1內進行減壓排氣，除去殘留在腔室1內的多余的原料氣 體(停止供給原料，除去殘留氣的工序S12)。這時， 一邊向腔室l內 供入惰性氣Ar凈化， 一邊減壓排氣除去殘留氣體。作為凈化氣體，除 Ar氣外，還可使用N2氣體和He氣體等惰性氣體，或112氣體。
隨后，從H2氣體供給源24將作為還原性氣體的H2氣體供入腔室 1內，例如以100 5000ml/min的流量供入，同時，由高頻電源33供 給50 2000W，優(yōu)選100 1000W的高頻電力，高頻電力的頻率數， 例如可取為13.56MHz，但并不限于此，通過供給高頻電力，使H2等 離子體化，生成氫游離基(HZ)，利用該氫游離基(H2"還原吸附在晶片 W表面的Cu(hfac)TMVS (供給還原性氣體工序S13)。將該還原性氣供給工序S13的時間(第一時間Tl)取為3 20秒。
隨后，停止供給H2和施加高頻電力，對腔室l內減壓排氣，從腔
室l內除去H2 (停止供給還原性氣體，除去殘留氣體的工序S14)。這 時， 一邊向腔室l內供入Ar氣體凈化， 一邊減壓排氣除去殘留氣體。 此時同樣，作為凈化氣體，除Ar氣體外，還可作用N2氣體或He氣體 等惰性氣體，或H2氣體等。
在工序S13中，供給還原性氣體H2的時間Tl長達3 20秒，即 使使用P —二酮絡合物的衍生物Cu(hfac)TMVS —類對襯底濕潤性低的 原料時，也不會因襯底和Cu膜界面處存在來自原料的碳等雜質和襯底 氧化的影響，而產生Cu膜接合性的降低和表面的粗糙，可穩(wěn)定地得到 優(yōu)質膜，因此，反復進行工序S11 S14的處理，直到Cu薄膜的厚度 達到不會因雜質或襯底氧化的影響降低接合性和表面粗糙度的值為 止，或者直到襯底上的Cu薄膜形成連續(xù)膜為止(沒有未形成Cu薄膜 的部分)。到此為止，是第一成膜期。
隨后，繼上述第一成膜期，在第二成膜期，繼續(xù)成膜，在此第二 成膜期中，首先，使用Cu(hfac)TMVS作為Cu原料物質，在和上述工 序Sll —樣的條件下使其氣化，并導入腔室1內，吸附在整個晶片W 面上(原料供給工序S21)。接著，進行減壓排氣，從腔室l內除去多 余的原料氣體(停止供給原料，除去殘留氣體的工序S22)。
隨后，從H2氣體供給源24將作為還原性氣體的H2氣體供給到腔 室1內，例如，以100 5000ml/min的流量導入，同時，從高頻電源 33供給50 2000W，優(yōu)選100 1000W的高頻電力，高頻電力的頻率 數，例如可取為13.56MHz，對此沒有限定，通過供給高頻電力，使 H2等離子化，生成氫游離基(H2"，該氫游離基(H^)可還原吸附在晶片 W表面的Cu(hfac)TMVS (供給還原性氣體的工序S23)。該還原性氣 體供給工序S23的時間(第二時間T2)短于第一時間Tl，取為1 5 秒。其后，停止供給H2和施加高頻電力，減壓排氣從腔室1內除去 H2 (停止供給還原性氣體，除去殘留氣體的工序S24)。利用減壓排氣 除去多余的原料氣體和殘留的H游離基時， 一邊向腔室l內供給Ar、 N2、 He、 H2氣體一邊進行是有效的。
反復進行上述工序S21 S24，直到在晶片W上形成的Cu薄膜達到要求的厚度為止，第二成膜期結束。
本實施方式中，在有可能使得Cu膜接合性降低和表面粗糙的成膜 初期的第一成膜期，使還原性氣體的供給時間T1相對加長，形成優(yōu)質 的初期薄膜，這種可能性消失后的第二成膜期，可以相對縮短還原性 氣體的供給時間T2。由此，只要縮短第二成膜期的還原性氣體供給工 序，就能縮短整個成膜工序所要的時間。由此，能以高生產能力形成 保形優(yōu)質的膜。
根據本實施方式，在連續(xù)的第一成膜期和第二成膜期內，通過使
第一成膜期中的Hb氣體(還原性氣體)供給時間Tl，長于第二成膜期 中的H2氣體(還原性氣體)供給時間T2，可以高生產能力得到接合性 高、表面粗糙度小的Cu膜。
本發(fā)明不限于上述實施方式，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內，可 作進行各種變形。例如，上述全部實施方式中，都使用了H2氣體作為 還原性氣體，但也可以使用NH3、肼、SiH4、 Si2H5、二氯硅烷、乙硼烷、 或磷化氫等還原性氣體，取代H2氣體。
在上述實施方式中，使用高頻能量將還原性氣體等離子體化，促 進原料物質的還原反應，在還原性氣體的還原性很高時，不必使用高 頻能量，利用熱能，例如將晶片W加熱的基座2的加熱器5，產生的 熱能，也能進行原料物質的還原反應。
進而，作為原料物質，使用Cu羧酸絡合物或其衍生物時，也可不 使用上述實施方式中使用的ALD法，而使用CVD法，即同時向腔室 1內供給原料物質和還原性氣體，利用高頻能量或熱能進行還原反應。
上述實施方式中，為了產生等離子體，雖然使用了利用高頻的平 行平板型的電容耦合型的等離子體產生裝置，但不限于此，也可使用 感應耦合型的等離子體產生裝置(ICP)。還可使用ECR (電子回旋加 速器共振)等離子體產生裝置，和使用了 RLSA(經向線隙縫天線mdial line slot antenna)的微波等離子體產生裝置。
權利要求
1.一種成膜方法，交替進行向基板上供給含有Cu的原料物質的工序；和停止供給所述含有Cu的原料物質后，向所述基板供給還原性氣體的工序，其中，具有將成膜初期供給還原性氣體的時間作為第一時間T1，交替進行所述兩個工序的第一成膜期；和將所述還原性氣體供給時間作為比所述T1短的第二時間T2，在所述第一成膜期之后、交替進行所述兩個工序的第二成膜期。
2. —種成膜方法，將基板配置在處理容器內，反復進行以下(a) (d)的工序(a) 向基板供給含有Cu的原料物質的工序；(b) 停止供給所述含有Cu的原料物質后，除去所述處理容器內 殘留氣體的工序；(c) 向基板供給還原性氣體的工序；和(d) 停止供給所述還原性氣體后，除去所述處理容器內殘留氣體 的工序，其中，具有將成膜初期供給還原性氣體的時間作為第一時間Tl，反復進行所 述(a) (d)工序的第一成膜期；和將供給所述還原性氣體的時間 作為比所述第一時間Tl短的第二時間T2，在所述第一成膜期之后、 反復進行所述(a) (d)工序的第二成膜期。
3. 如權利要求2所述的成膜方法，其特征在于所述(b)工序和 所述(d)工序，用惰性氣體置換所述處理容器內的氣體環(huán)境，或將所 述處理容器內真空排氣。
4. 如權利要求1或3所述的成膜方法，其特征在于所述第一成膜 期直到在所述基板上形成的Cu，在該基板上形成連續(xù)膜為止；所述第 二成膜期直到在所述基板上形成的Cu膜厚度達到目的厚度為止。
5. 如權利要求1 4中任一項所述的成膜方法，其特征在于所述第一時間Tl為3 20秒，所述第二時間T2為1 5秒。
6. 如權利要求1 5中任一項所述的成膜方法，其特征在于向基板上供給所述還原性氣體時，利用等離子體游離基化。
7. 如權利要求1 6中任一項所述的成膜方法，其特征在于所述 還原性氣體是H2氣體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種成膜方法，利用反復進行下述工序的ALD(AtomicLayer Deposition)法，在基板上形成Cu膜將蒸汽壓高，對襯底濕潤性好的Cu羧酸絡合物或其衍生物氣化，作為原料氣體使用，且使用H₂作為還原氣體，使原料氣體吸附在基板上的工序；和利用還原氣體還原吸附的原料氣體，形成Cu膜的工序。由此可形成保形(conformal)良好膜質的Cu薄膜。
文檔編號C23C16/44GK101684547SQ20091020587
公開日2010年3月31日 申請日期2005年2月25日 優(yōu)先權日2004年3月1日
發(fā)明者吉井直樹, 小島康彥 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社