專利名稱：成膜裝置和成膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在半導體設(shè)備的制造中形成CuMn膜的成膜裝置和成膜方法， CuMn膜為在向溝槽或?qū)仔纬蒀u配線時，用作防擴散阻擋膜的MnSix0y自形成阻擋膜的 種膜層。
背景技術(shù)：
近來，對應(yīng)于半導體設(shè)備的高速化、配線圖案的微細化、高集成化的要求，需要降 低配線間的容量并提高配線的導電性、以及提高電遷移耐性，作為與此相應(yīng)的技術(shù)，配線 材料使用導電性比鋁(A1)和鎢(W)高且電遷移耐性優(yōu)異的銅(Cu)、使用低介電常數(shù)膜 (Low-k膜)作為層間絕緣膜的Cu多層配線技術(shù)備受關(guān)注。由于Cu是極易擴散的元素，所以在向溝槽和導通孔形成Cu配線時，Cu在絕緣膜 中擴散，導致裝置性能變差。因此，在形成Cu配線之前，使用防擴散阻擋膜，作為這樣的防 擴散阻擋膜，MnSix0y自形成阻擋膜有望被重視(日本特開2005-277390號公報)。為了形成該MnSix0y自形成阻擋膜，需要預先堆積由CuMn膜構(gòu)成的種膜層。為了 以良好的階梯覆蓋率形成這樣的CuMn膜，利用CVD成膜是有利的，在日本特開平11-200048 號公報、日本特開2007-67107號公報中公開了這種利用CVD形成CuMn膜的技術(shù)。在日本特開平11-200048號公報中，公開了通過H2氣體的鼓泡，氣相供給Cu原料 (Cu前體)和Mn原料(Mn前體)，利用CVD形成CuMn膜的例子。另外，在日本特開2007-67107號公報中，公開了使Cu前體和Mn前體在各自的氣 化器等中氣化，之后以氣相混合，向腔室內(nèi)供給，形成CuMn膜的例子。但是，在日本特開平11-200048號公報中公開的鼓泡法中，可能存在原料(前體) 的流量控制性、供給再現(xiàn)性、由高溫保持產(chǎn)生的原料分解變差等的問題，還存在前體的蒸氣 壓必須較高、前體的選擇受到限制的問題。另外，在日本特開平11-200048號公報和日本特開2007-67107號公報的任一種 技術(shù)中，均是將Cu前體和Mn前體分別氣化后，以氣相狀態(tài)將兩者混合，但因為如果使這些 氣體氣化后混合，則難以均勻混合，所以，可能對成膜均勻性造成影響。另外，如日本特開 2007-67107號公報，在使Cu前體和Mn前體分別在各自的氣化器等中氣化時，會導致裝置繁
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供不會產(chǎn)生原料的流量控制性、供給再現(xiàn)性、由高溫保持產(chǎn) 生的原料分解變差等問題，并且結(jié)構(gòu)比較簡易的CuMn膜成膜用的成膜裝置和成膜方法。本發(fā)明的其它目的在于，提供除了上述優(yōu)點外、原料混合性良好的CuMn膜成膜用 的成膜裝置和成膜方法。本發(fā)明的又一目的在于提供存儲有用于實行這樣的成膜方法的程序的存儲介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的第1觀點，提供一種成膜裝置，其用于向被處理基板上供給含有Cu
5原料氣體和Mn原料氣體的氣體，形成CuMn膜，其具備收容被處理基板的處理容器；氣體 供給部，其用于向處理容器內(nèi)供給含有Cu原料氣體和Mn原料氣體的氣體；氣體導入部，其 用于向上述處理容器內(nèi)導入來自上述氣體供給部的氣體；和對上述處理容器內(nèi)進行排氣的 排氣機構(gòu)，其中，上述氣體供給部具有儲存液態(tài)的Cu原料的Cu原料儲存部；儲存液態(tài)的 Mn原料的Mn原料儲存部；使上述Cu原料和上述Mn原料氣化的一個氣化器；從上述Cu原 料儲存部和上述Mn原料儲存部向上述氣化器導入Cu原料和Mn原料的原料供給單元；和從 上述氣化器向上述氣體導入部導入Cu原料氣體和Mn原料氣體的原料氣體供給配管。在上述第1觀點中，優(yōu)選上述Cu原料和上述Mn原料處于溶解在溶劑中的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的第2觀點，提供一種成膜裝置，其用于向被處理基板上供給含有Cu 原料氣體和Mn原料氣體的氣體，形成CuMn膜，其具備收容被處理基板的處理容器；氣體 供給部，其用于向處理容器內(nèi)供給含有Cu原料氣體和Mn原料氣體的氣體；氣體導入部，其 用于向上述處理容器內(nèi)導入來自上述氣體供給部的氣體；和對上述處理容器內(nèi)進行排氣的 排氣機構(gòu)，其中，上述氣體供給部具有儲存液態(tài)的Cu原料的Cu原料儲存部；儲存液態(tài)的 Mn原料的Mn原料儲存部；導入上述Cu原料和上述Mn原料、將兩者混合的混合部；從上述 Cu原料儲存部向上述混合部導入Cu原料的Cu原料供給配管；從上述Mn原料儲存部向上 述混合部導入Mn原料的Mn原料供給配管；使在上述混合部形成的上述Cu原料和上述Mn 原料的混合體氣化的一個氣化器；從上述混合部向上述氣化器導入上述混合體的混合原料 供給單元；和原料氣體供給配管，其用于向上述氣體導入部導入在上述氣化器中上述混合 體氣化而形成的原料氣體。在上述第2觀點中，優(yōu)選上述氣體供給部具有流量控制機構(gòu)，該流量控制機構(gòu)用 于控制上述Cu原料的流量和上述Mn原料的流量。并且，優(yōu)選在40 200°C范圍內(nèi)的相同 溫度下，Cu原料的蒸氣壓與Mn原料的蒸氣壓之比在1 20 20 1的范圍內(nèi)。在這種情 況下，優(yōu)選上述Cu原料是Cu (hfac) TMVS和Cu (hfac) 2的任一種，上述Mn原料是(MeCp) 2Mn、 (EtCp) 2Mn和(MeCp) Mn (CO) 3的任一種。并且，優(yōu)選上述Cu原料和上述Mn原料溶解在共同 的溶劑中。在這種情況下，優(yōu)選上述氣體供給部還具有儲存上述溶劑的溶劑儲存部；和從 上述溶劑儲存部向上述混合部導入上述溶劑的溶劑配管。作為上述溶劑，優(yōu)選使用選自己 烷、環(huán)己烷、甲苯、辛烷、戊烷、THF(四氫呋喃)的溶劑。在上述第1、第2觀點中，優(yōu)選上述氣體供給部還具有儲存清潔用的蝕刻溶液的 蝕刻溶液儲存部；和從上述蝕刻溶液儲存部向上述氣化器導入蝕刻溶液的蝕刻溶液供給單 元，蝕刻溶液在上述氣化器中被氣化。上述被氣化的蝕刻氣體被供給到上述處理容器、上述 氣體導入部、上述原料氣體供給配管，對它們進行清潔；或者上述被氣化的蝕刻氣體，在形 成CuMn膜之前被供給到上述處理容器內(nèi)，進行CuMn膜形成前的基板的還原清潔。在這種 情況下，作為上述蝕刻溶液，優(yōu)選有機酸，其中，優(yōu)選使用選自H(hfac)、TFAA(三氟乙酸)、 乙酸、甲酸中的有機酸。根據(jù)本發(fā)明的第3觀點，提供一種成膜方法，其包括混合液態(tài)的Cu原料和液態(tài)的 Mn原料的步驟；將混合液態(tài)的Cu原料和液態(tài)的Mn原料形成的混合體在一個氣化器中氣化 的步驟；向保持在減壓下的處理容器內(nèi)的被處理基板導入通過上述氣化形成的原料氣體的 步驟；和使上述原料氣體在被處理基板上反應(yīng)，在被處理基板上形成CuMn膜的步驟。在上述第3觀點中，優(yōu)選在40 200°C范圍內(nèi)的相同溫度下，Cu原料的蒸氣壓與Mn原料的蒸氣壓之比在1 20 20 1的范圍內(nèi)。在這種情況下，作為上述Cu原料，可 以使用Cu (hfac) TMVS和Cu (hfac) 2的任一種；作為Mn原料，可以使用(MeCp) 2Mn、(EtCp) 2Mn 和(MeCp) Mn (CO) 3 的任一種。在上述第3觀點中，優(yōu)選上述Cu原料和上述Mn原料處于溶解在共同的溶劑中的狀態(tài)。在這種情況下，作為上述溶劑，優(yōu)選使用選自己烷、環(huán)己烷、甲苯、辛烷、戊烷、THF(四 氫呋喃)的溶劑。在上述第3觀點中，優(yōu)選還包括在未進行CuMn膜的成膜的規(guī)定期間內(nèi)，使蝕刻溶液在上述氣化器中氣化，對包括上述處理容器和配管在內(nèi)的部件進行清潔洗的步驟。在 這種情況下，作為上述蝕刻溶液，優(yōu)選有機酸，其中，可以使用選自H (hfac)、TFAA (三氟乙 酸)、乙酸、甲酸中的有機酸。并且，優(yōu)選還包括在CuMn膜的成膜前，使蝕刻溶液在上述氣化 器中氣化供給到上述處理容器內(nèi)，進行CuMn膜形成前的基板的還原清潔的步驟。根據(jù)本發(fā)明的第4觀點，提供一種存儲介質(zhì)，其存儲有在計算機上運行、用于控制 成膜裝置的程序，在執(zhí)行上述程序時，由計算機控制上述成膜裝置，使其進行包括下述步驟 的成膜方法混合液態(tài)的Cu原料和液態(tài)的Mn原料的步驟；將混合液態(tài)的Cu原料和液態(tài) 的Mn原料形成的混合體在一個氣化器中氣化的步驟；向保持在減壓下的處理容器內(nèi)的被 處理基板導入通過上述氣化形成的原料氣體的步驟；和使上述原料氣體在被處理基板上反 應(yīng)，在被處理基板上形成CuMn膜的步驟。根據(jù)本發(fā)明，因為使用氣化器將Cu原料和Mn原料氣化，進行CuMn膜的成膜，所 以，難以產(chǎn)生鼓泡時那樣的原料的流量控制性、供給再現(xiàn)性、由高溫保持產(chǎn)生的原料分解變 差等問題。另外，因為利用一個氣化器將Cu原料和Mn原料氣化，所以能夠使裝置結(jié)構(gòu)較為 簡易。并且，通過以液體狀態(tài)混合Cu原料和Mn原料以后氣化，能夠使原料的混合性良好。


圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的CuMn膜的成膜裝置的截面圖。圖2是表示各種Cu原料和Mn原料的溫度與蒸氣壓的關(guān)系的圖。
具體實施例方式以下，參照附圖，說明本發(fā)明的實施形態(tài)。圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的CuMn膜成膜裝置的整體結(jié)構(gòu)圖的示意圖。該 CuMn膜成膜裝置100具有處理腔室2、作為氣體導入部的噴頭4、排氣收集器6、真空泵8和 氣體供給部10。處理腔室2在側(cè)壁設(shè)置有閘閥(未圖示)，在開放該閘閥的狀態(tài)下搬入晶片W，其 中設(shè)置有用于載置晶片W的載置臺2a。在載置臺2a中埋設(shè)有加熱器(未圖示)，將載置在 載置臺2a上的晶片W加熱到規(guī)定的處理溫度。在處理腔室2上連接有排氣配管2b，在該排 氣配管2b上連接有排氣收集器6和真空泵8，構(gòu)成處理容器2的排氣機構(gòu)。排氣收集器6 收集排出氣體中的副產(chǎn)物，防止配管堵塞和真空泵損壞。真空泵8用于對處理腔室2內(nèi)進 行排氣、將其中維持在規(guī)定的真空度。噴頭4與載置臺2a向?qū)ο啵O(shè)置在處理腔室2的上部，用于將作為處理氣體的原 料氣體和還原氣體導入處理腔室2內(nèi)，通過各自的通路噴出原料氣體和還原氣體，噴出后將它們混合，為所謂的后混合型。氣體供給部10用于向噴頭4供給處理氣體，具有供給原料氣體的原料氣體供給部 11、和供給還原氣體的還原氣體供給部12。原料氣體供給部11具有儲存溶解在溶劑中的Cu原料的Cu原料容器21、儲存溶解 在溶劑中的Mn原料的Mn原料容器22、和儲存溶劑的溶劑容器23作為原料儲存部。并且， 具有儲存用于清潔的蝕刻溶液的蝕刻溶液容器24。在Cu原料容器21、Mn原料容器22、溶劑容器23、蝕刻溶液容器24上，連接有從供 給壓送氣體的壓送氣體供給管線25分支的分支管線26、27、28、29，通過向這些容器中供給 由He、Ar等惰性氣體或N2氣構(gòu)成的壓送氣體，利用其壓力將這些容器內(nèi)的液體送出。在Cu原料容器21、Mn原料容器22、溶劑容器23、蝕刻溶液容器24內(nèi)的液體中，分 別插入有Cu原料供給配管30、Mn原料供給配管31、溶劑供給配管32和蝕刻溶液供給配管 33，在這些配管30 33上分別連接有流量控制用的液體質(zhì)量流量控制器(LMFC) 34、35、36、 37。并且，Cu原料供給配管30、Mn原料供給配管31、溶劑供給配管32、蝕刻溶液供給配管 33均與總管40連接。該總管40與氣化器42的噴霧噴嘴42a連接。在總管40的與氣化 器42的連接端部的相反一側(cè)的端部，經(jīng)由閥43連接有載氣配管44，從該載氣配管44向總 管40供給由He、Ar等惰性氣體或N2氣構(gòu)成的載氣。通過設(shè)置在閥43上游的質(zhì)量流量控 制器(MFC)(未圖示)進行該載氣的流量控制。在總管40的氣化器42近處位置設(shè)置有閥 45。該總管40具有液體原料的混合器的作用，從良好混合、并減少靜區(qū)的觀點出發(fā)，以內(nèi)徑 2. 3mm左右以下的細配管構(gòu)成。因此，能夠一邊利用液體質(zhì)量流量控制器(LMFC) 34將在Cu原料容器21中儲存的 溶解在溶劑中的Cu原料控制在規(guī)定流量，一邊經(jīng)由Cu原料供給配管30向總管40供給；一 邊利用液體質(zhì)量流量控制器(LMFC) 35將在Mn原料容器22中儲存的溶解在溶劑中的Mn原 料控制在規(guī)定流量，一邊經(jīng)由Mn原料供給配管31向總管40供給，這樣，通過供給Cu原料 和Mn原料，兩者在總管40內(nèi)混合，該混合體被從載氣配管44供給的載氣運載，導向氣化器 42的噴霧噴嘴42a。溶劑容器23內(nèi)的溶劑也能夠一邊利用液體質(zhì)量流量控制器(LMFC) 36控制在規(guī)定 流量，一邊經(jīng)由溶劑供給配管32向總管40供給。通過根據(jù)需要供給該溶劑，能夠在總管40 內(nèi)，在上述混合體或者Cu原料或Mn原料中進一步混合溶劑，進行濃度調(diào)節(jié)等。另外，也可 以通過從溶劑容器23供給溶劑，進行總管40、氣化器42、原料氣體供給配管54、過濾器56、 閥45、55的液體氣化供給系統(tǒng)的配管洗凈。蝕刻溶液容器24內(nèi)的蝕刻溶液也能夠一邊利用液體質(zhì)量流量控制器(LMFC) 37控 制在規(guī)定流量，一邊經(jīng)由蝕刻溶液供給配管33向總管40供給，在未進行成膜處理的適當時 期，根據(jù)需要，經(jīng)由總管40利用氣化器42使該蝕刻溶液氣化，向噴頭4和處理腔室2中供 給，能夠?qū)@些部件進行清潔。氣化器42由噴霧噴嘴42a和本體容器42b構(gòu)成。在噴霧噴嘴42a的上端連接有 噴霧氣體供給配管46。在噴霧氣體供給配管46中，設(shè)置有流量控制用的質(zhì)量流量控制器 (MFC)47和其下游側(cè)的閥48。通過向噴霧氣體供給配管46供給由He、Ar等惰性氣體或N2 氣構(gòu)成的噴霧氣體，利用質(zhì)量流量控制器(MFC)47對該噴霧氣體進行流量控制，向噴霧噴 嘴42a供給，向本體容器42b內(nèi)噴出經(jīng)由總管40供給的Cu原料和Mn原料的混合體。在氣化器42的本體容器42b內(nèi)，通過對被噴霧的液體進行加熱，形成為氣體狀。原料氣體供給配管54的一端與本體容器42b連接，該原料氣體供給配管54的另 一端與噴頭4連接。在原料氣體供給配管54的中途，連接有旁通管線57，該旁通管線57的 另一端與排氣收集器6連接。在原料氣體供給配管54的旁通管線連接點的下游側(cè)設(shè)置有 開關(guān)閥55，在旁通管線57的原料氣體供給配管54的附近設(shè)置有開關(guān)閥58。通過打開這些 開關(guān)閥55、58的一個，可以選擇經(jīng)由噴頭4向處理腔室2供給原料氣體，或者將處理腔室2 旁通，向排氣配管2b供給。在原料氣體供給配管54的開關(guān)閥55下游側(cè)設(shè)置有過濾器56。在總管40中的蝕刻溶液配管33的連接點與閥45之間，連接有排液配管49的一 端，排液配管49的另一端與排液容器50連接。在排液配管49的中途的總管40近處位置 設(shè)置著開關(guān)閥51，通過開啟開關(guān)閥51、關(guān)閉閥45，能夠?qū)⒖偣?0內(nèi)的液體原料導入排液容 器50。在排液容器50上連接有排液排氣管線52，該排液排氣管線52被連接在處理腔室2 的排氣配管2b的排氣收集器6和真空泵8之間的位置。并且，利用真空泵8，經(jīng)由排液排氣 管線52對排液容器50內(nèi)進行排氣，只是其中的溶劑氣化被排出，原料本身被儲存在排液容 器50內(nèi)。氣體供給部10的還原氣體供給部12具有還原氣體供給配管59，該還原氣體供給 配管供給作為還原氣體的例如H2氣，該還原氣體供給配管59與噴頭4連接。在該還原氣 體供給配管59中設(shè)置有流量控制用的質(zhì)量流量控制器(MFC)60和其前后的開關(guān)閥61、62。 于是，一邊利用質(zhì)量流量控制器(MFC) 60對作為還原氣體的例如H2氣進行流量控制，一邊 經(jīng)由還原氣體供給配管59向噴頭4供給。CuMn膜成膜裝置100的各構(gòu)成部，例如，液體質(zhì)量流量控制器(LMFC) 34 37、質(zhì) 量流量控制器(MFC)47、60、閥43、45、48、51、55、58、61、62、真空泵8等構(gòu)成為，與具備微處 理器(計算機)的工藝控制器71連接，并受其控制。在工藝控制器71上連接有用戶界面 72和存儲部73。該用戶界面由操作者為了管理CuMn膜成膜裝置100而進行指令的輸入操 作等的鍵盤、或可視化顯示CuMn膜成膜裝置100的運轉(zhuǎn)狀況的顯示器等構(gòu)成。存儲部中存 儲有用于通過工藝控制器71的控制實現(xiàn)在CuMn膜成膜裝置100中實行的各種處理的控制 程序、或者用于根據(jù)處理條件在CuMn膜成膜裝置100的各構(gòu)成部中實行處理的程序，即處 理方案。處理方案被記憶在存儲于存儲部73中的存儲介質(zhì)(未圖示)中。存儲介質(zhì)可以 是硬盤那樣的固定的存儲介質(zhì)，也可以是CDROM、DVD、閃存等可移動的存儲介質(zhì)。另外，也 可以從其它裝置，例如，通過專用線路適當傳送方案。然后，根據(jù)需要，通過來自用戶界面72的指示等，從存儲部73讀取任意的方案，由 工藝控制器71執(zhí)行，由此，在工藝控制器71的控制下，進行CuMn膜成膜裝置100中的希望 的處理。在這樣構(gòu)成的CuMn膜成膜裝置中，首先，在開啟閘閥(未圖示)的狀態(tài)下，將晶片 W搬入處理腔室2，載置在載置臺2a上。接著，關(guān)閉閘閥，利用真空泵8經(jīng)由排氣配管2b對 處理腔室2內(nèi)進行真空排氣，維持在規(guī)定的真空度。在該狀態(tài)下，利用埋入載置臺2a內(nèi)的 加熱器(未圖示)，一邊將載置臺2a上的晶片W加熱到100 350°C范圍的適宜溫度，一邊 如后所述使以Cu原料和Mn原料混合的狀態(tài)被氣化的原料氣體從氣體供給部10的原料氣 體供給部11，首先，通過關(guān)閉開關(guān)閥55、開啟開關(guān)閥58而流入旁通管線57，在供給穩(wěn)定時， 通過關(guān)閉開關(guān)閥58、開啟開關(guān)閥55，經(jīng)由噴頭4將原料氣體供給到處理腔室2內(nèi)。另一方面，從還原氣體供給部12經(jīng)由噴頭4向處理腔室2內(nèi)供給作為還原氣體的例如H2氣。如上所述，噴頭4是后混合型，原料氣體和還原氣體通過各自的通路噴出，在噴出后被混合。通過將這些原料氣體和還原氣體供給到加熱保持在規(guī)定溫度的晶片W上，原料氣體被還原，在晶片W上形成CuMn膜。此時的原料氣體如下生成。一邊通過氣體壓送，分別經(jīng)由Cu原料供給配管30和Mn原料供給配管31，利用液體質(zhì)量流量控制器(LMFC) 34、35對在Cu原料容器21內(nèi)以溶解在溶劑中的狀態(tài)儲存的Cu原料、和在Mn原料容器22內(nèi)以溶解在溶劑中的狀態(tài)儲存的Mn原料進行流量控制，一邊向作為氣體混合部的總管40供給。在總管40中，這些Cu原料和Mn原料以液體狀態(tài)混合，得到混合體。然后，通過載氣將總管40內(nèi)的混合體導入氣化器42的噴霧噴嘴42a。然后，通過噴霧氣體從噴霧噴嘴42a向本體容器42b內(nèi)噴出混合體，在本體容器42b內(nèi)氣化，從而生成Cu原料和Mn原料以所希望的比例混合的原料氣體。此時，例如如調(diào)節(jié)濃度那樣，根據(jù)需要，適當?shù)娜軇娜軇┤萜?3通過溶劑供給配管32，以規(guī)定流量供給到總管40，Cu原料和Mn原料混合。此時，因為以液體狀態(tài)混合Cu原料和Mn原料，所以，混合性高，在利用氣化器42進行氣化時，能夠得到Cu原料和Mn原料均勻混合的原料氣體。另外，因為利用一個氣化器使液體狀態(tài)的Cu原料和Mn原料氣化，所以能夠避免裝置的復雜化，可以形成為較簡易的構(gòu)成。這樣，利用一個氣化器使Cu原料和Mn原料氣化，所以，優(yōu)選Cu原料和Mn原料在同樣溫度下為幾乎相同的蒸氣壓。但是，MnSixOy自形成阻擋膜的CuMn種膜層的Mn量比較少，所以不必使蒸氣壓嚴格一致，只要在相同溫度下的原料蒸氣壓之差大致在1個數(shù)量級以內(nèi)，具體而言在40 200°C范圍內(nèi)的相同溫度下Cu原料蒸氣壓與Mn原料蒸氣壓之比在 1 20 20 1范圍內(nèi)，就可以判定能夠利用一個氣化器使其同時氣化。圖2表示各種Cu原料和Mn原料的溫度與蒸氣壓的關(guān)系。圖2的斜線部分A在相同溫度下，蒸氣壓之差基本在1個數(shù)量級以內(nèi)，具體而言，在40 150°C范圍內(nèi)的相同溫度下，Cu原料的蒸氣壓與Mn原料的蒸氣壓之比在1 20 20 1范圍內(nèi)。作為包括在該 范圍內(nèi)的原料，Cu原料可以列舉Cu (hfac)TMVS和Cu (hfac) 2，Mn原料可以列(MeCp) 2Mn、 (EtCp)2Mn和(MeCp)Mn(CO)30其中，在圖2中，(MeCp)Mn (CO) 3沒有進入斜線的范圍內(nèi)，但是，如果提高該Mn原料的溫度，就被包含在斜線內(nèi)。另外，作為另一個區(qū)域的圖2的斜線部分B，在相同溫度下，蒸氣壓之差基本在1個數(shù)量級以內(nèi)，具體而言，在130 200°C范圍的相同溫度下，Cu原料的蒸氣壓與Mn原料的蒸氣壓之比在1 20 20 1范圍內(nèi)。作為包括在該范圍內(nèi)的原料，Cu原料可以列舉 Cu(dibm)2 和 Cu(dpm)2, Mn原料可以列舉(i_PrCp)2Mn。因此，通過這些原料的組合，能夠利用同一氣化器進行氣化，可以適用于本發(fā)明。這些原料中，因為Cu (hfac)2、Cu(dibm)2、Cu(dpm)2* (MeCp)2Mn 在常溫下是固體原料，所以，必須以溶解在溶劑中的狀態(tài)使用。在常溫下為液體原料的Cu (hfac) TMVS、 (EtCp)2Mru (I-PrCp)2Mn和(MeCp)Mn(CO)3不必須溶解在溶劑中，但是加入溶劑會降低粘性、容易氣化，從穩(wěn)定供給等方面考慮優(yōu)選。作為溶劑，優(yōu)選難以與上述原料反應(yīng)的溶劑，可以適當使用己烷、環(huán)己烷、甲苯、辛烷、戊烷等烴或THF (四氫呋喃)。在上述Cu原料和Mn原料中加入溶劑、作為溶液原料使用 時，優(yōu)選原料濃度為0. 1 0. 3mol/L。如果在該范圍內(nèi)，使用任意溶劑都很穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn) 溶液原料化。另外，在使用這些原料時，氣化器42的氣化溫度范圍大致為40 130°C。這樣，使Cu原料和Mn原料氣化，向晶片W上供給原料氣體，如上所述在100 350°C范圍內(nèi)加熱晶片溫度，同時形成CuMn層，但在使用上述那樣的原料時，從Cu原子和 Mn原子脫離的反應(yīng)生成物是比較穩(wěn)定的物質(zhì)，所以，迅速地從處理腔室2被排出，并且，難 以發(fā)生反應(yīng)生成物之間的副反應(yīng)。因此，如上所述，向一個氣化器同時供給Cu原料和Mn原 料，能夠不產(chǎn)生任何不良地堆積CuMn膜。如上所述形成CuMn膜后，打開處理腔室2的閘閥，從處理腔室2搬出載置臺2a的晶片W。如上所述進行CuMn膜的成膜后，定期地例如在規(guī)定片數(shù)的成膜處理后或者根據(jù) 需要，使用蝕刻溶液進行干式清潔。在該干式清潔時，通過氣體壓送從蝕刻溶液容器24經(jīng) 由蝕刻溶液供給配管33向總管40供給蝕刻溶液，利用氣化器42使其氣化，經(jīng)由原料氣體 供給配管54向噴頭4供給，從此處向處理腔室2內(nèi)噴出。由此，對氣化器42、原料氣體供給 配管54、過濾器56、噴頭4、處理腔室2進行干式清潔。作為蝕刻溶液，適宜使用包括H(hfac)、TFAA(三氟乙酸)、乙酸、甲酸等有機酸的 溶液。由此，使附著在上述硬部件上的Cu和Mn配位化，能夠通過直接抽真空而容易地除去。另外，如果使這樣的蝕刻溶液氣化，向種膜層CuMn膜形成前的晶片供給，就能夠 對在晶片上被圖案化后的通孔底露出的Cu配線等進行還原清潔。由此，能夠在1個處理腔 室2進行多個處理，所以能夠降低成本。另外，因為不用從處理腔室2搬出還原清潔后的晶 片而進行CuMn膜的成膜，所以能夠抑制膜質(zhì)變差和微粒的發(fā)生。接著，說明具體的CuMn膜的成膜順序。Cu原料使用Cu(hfac)TMVS，Mn原料使用(MeCp) 2Mn。這些原料均溶解在正己烷 中，得到溶液原料。將氣化器的溫度設(shè)定在60°C時，各種原料的蒸氣壓Cu(hfac)TMVS為 1. 4Torr, (MeCp)2Mn為0. 5Torr。Mn原料的蒸氣壓低，Mn的堆積速度比Cu的堆積速度慢，但 蒸氣壓之差在一個數(shù)量級以內(nèi)，原始的CuMn種膜層的Mn量也有時少，混合正己烷，通過調(diào) 整Cu (hfac) TMVS和(MeCp) 2Mn的濃度，能夠沒有問題地堆積CuMn膜。另外，通過使用這些 原料，能夠在100 350°C的范圍堆積CuMn膜。通過使用這些原料，如上所述，反應(yīng)生成物 迅速地從處理腔室2被排氣，并且因為難以發(fā)生副反應(yīng)，所以能夠同時向一個氣化器供給， 能夠堆積膜質(zhì)良好的CuMn膜。另外，本發(fā)明不限定于上述實施方式，可以進行各種變更。例如，在上述實施方式 中，在液體階段混合Cu原料和Mn原料后，利用一個氣化器進行氣化，使用將Cu原料和Mn 原料的混合體氣化后的氣化物，堆積CuMn膜，但也可以供給利用氣化器將Mn原料氣化后的 Mn原料氣體形成Mn膜，此后，供給利用同一氣化器將Cu原料氣化后的Cu原料氣體形成Cu 膜，形成Cu/Mn疊層膜。另外，作為基板，例示了使用半導體晶片的例子，但不限于半導體晶片，也可以是 其它基板。
權(quán)利要求
一種成膜裝置，其用于向被處理基板上供給含有Cu原料氣體和Mn原料氣體的氣體，形成CuMn膜，其特征在于，具備收容被處理基板的處理容器；氣體供給部，其用于向處理容器內(nèi)供給含有Cu原料氣體和Mn原料氣體的氣體；氣體導入部，其用于向所述處理容器內(nèi)導入來自所述氣體供給部的氣體；和對所述處理容器內(nèi)進行排氣的排氣機構(gòu)，其中，所述氣體供給部具有儲存液態(tài)的Cu原料的Cu原料儲存部；儲存液態(tài)的Mn原料的Mn原料儲存部；使所述Cu原料和所述Mn原料氣化的一個氣化器；從所述Cu原料儲存部和所述Mn原料儲存部向所述氣化器導入Cu原料和Mn原料的原料供給單元；和從所述氣化器向所述氣體導入部導入Cu原料氣體和Mn原料氣體的原料氣體供給配管。
2.如權(quán)利要求1所述的成膜裝置，其特征在于所述Cu原料和所述Mn原料處于溶解在溶劑中的狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的成膜裝置，其特征在于，所述氣體供給部還具有 儲存清潔用的蝕刻溶液的蝕刻溶液儲存部；和從所述蝕刻溶液儲存部向所述氣化器導入蝕刻溶液的蝕刻溶液供給單元， 蝕刻溶液在所述氣化器中被氣化。
4.如權(quán)利要求3所述的成膜裝置，其特征在于所述被氣化的蝕刻氣體被供給到所述處理容器、所述氣體導入部、所述原料氣體供給 配管，對它們進行清潔。
5.如權(quán)利要求3所述的成膜裝置，其特征在于所述被氣化的蝕刻氣體，在形成CuMn膜之前被供給到所述處理容器內(nèi)，進行CuMn膜形 成前的基板的還原清潔。
6.如權(quán)利要求3所述的成膜裝置，其特征在于 所述蝕刻溶液是有機酸。
7.如權(quán)利要求6所述的成膜裝置，其特征在于所述蝕刻溶液選自H(hfac)、TFAA(三氟乙酸)、乙酸、甲酸。
8.一種成膜裝置，其用于向被處理基板上供給含有Cu原料氣體和Mn原料氣體的氣體， 形成CuMn膜，其特征在于，具備收容被處理基板的處理容器；氣體供給部，其用于向處理容器內(nèi)供給含有Cu原料氣體和Mn原料氣體的氣體；氣體導入部，其用于向所述處理容器內(nèi)導入來自所述氣體供給部的氣體；和對所述處理容器內(nèi)進行排氣的排氣機構(gòu)，其中，所述氣體供給部具有儲存液態(tài)的Cu原料的Cu原料儲存部；儲存液態(tài)的Mn原料的Mn原料儲存部；導入所述Cu原料和所述Mn原料、將兩者混合的混合部；從所述Cu原料儲存部向所述混合部導入Cu原料的Cu原料供給配管；從所述Mn原料儲存部向所述混合部導入Mn原料的Mn原料供給配管； 使在所述混合部形成的所述Cu原料和所述Mn原料的混合體氣化的一個氣化器； 從所述混合部向所述氣化器導入所述混合體的混合原料供給單元；和 原料氣體供給配管，其用于向所述氣體導入部導入在所述氣化器中所述混合體氣化而 形成的原料氣體。
9.如權(quán)利要求8所述的成膜裝置，其特征在于所述氣體供給部具有流量控制機構(gòu)，該流量控制機構(gòu)用于控制所述Cu原料的流量和 所述Mn原料的流量。
10.如權(quán)利要求8所述的成膜裝置，其特征在于在40 200°C范圍內(nèi)的相同溫度下，Cu原料的蒸氣壓與Mn原料的蒸氣壓之比在 1 20 20 1的范圍內(nèi)。
11.如權(quán)利要求10所述的成膜裝置，其特征在于所述Cu原料是Cu (hfac) TMVS和Cu (hfac) 2的任一種，所述Mn原料是(MeCp) 2Mn、 (EtCp)2Mn 禾口 (MeCp)Mn(C0)3 的任一種。
12.如權(quán)利要求8所述的成膜裝置，其特征在于 所述Cu原料和所述Mn原料溶解在共同的溶劑中。
13.如權(quán)利要求12所述的成膜裝置，其特征在于，所述氣體供給部還具有 儲存所述溶劑的溶劑儲存部；和從所述溶劑儲存部向所述混合部導入所述溶劑的溶劑配管。
14.如權(quán)利要求12所述的成膜裝置，其特征在于所述溶劑選自己烷、環(huán)己烷、甲苯、辛烷、戊烷、THF(四氫呋喃)。
15.如權(quán)利要求8所述的成膜裝置，其特征在于，所述氣體供給部還具有 儲存清潔用的蝕刻溶液的蝕刻溶液儲存部；和從所述蝕刻溶液儲存部向所述氣化器導入蝕刻溶液的蝕刻溶液供給單元， 蝕刻溶液在所述氣化器中被氣化。
16.如權(quán)利要求15所述的成膜裝置，其特征在于所述被氣化的蝕刻氣體被供給到所述處理容器、所述氣體導入部、所述原料氣體供給 配管，對它們進行清潔。
17.如權(quán)利要求3所述的成膜裝置，其特征在于所述被氣化的蝕刻氣體，在形成CuMn膜之前被供給到所述處理容器內(nèi)，進行CuMn膜形 成前的基板的還原清潔。
18.如權(quán)利要求15所述的成膜裝置，其特征在于 所述蝕刻溶液是有機酸。
19.如權(quán)利要求18所述的成膜裝置，其特征在于所述蝕刻溶液選自H(hfac)、TFAA(三氟乙酸)、乙酸、甲酸。
20.一種成膜方法，其特征在于，包括混合液態(tài)的Cu原料和液態(tài)的Mn原料的步驟；將混合液態(tài)的Cu原料和液態(tài)的Mn原料形成的混合體在一個氣化器中氣化的步驟； 向保持在減壓下的處理容器內(nèi)的被處理基板導入通過所述氣化形成的原料氣體的步驟；和使所述原料氣體在被處理基板上反應(yīng)，在被處理基板上形成CuMn膜的步驟。
21.如權(quán)利要求20所述的成膜方法，其特征在于在40 200°C范圍內(nèi)的相同溫度下，Cu原料的蒸氣壓與Mn原料的蒸氣壓之比在 1 20 20 1的范圍內(nèi)。
22.如權(quán)利要求21所述的成膜方法，其特征在于所述Cu原料是Cu (hfac) TMVS和Cu (hfac) 2的任一種，所述Mn原料是(MeCp) 2Mn、 (EtCp)2Mn 禾口 (MeCp)Mn(C0)3 的任一種。
23.如權(quán)利要求20所述的成膜方法，其特征在于所述Cu原料和所述Mn原料處于溶解在共同的溶劑中的狀態(tài)。
24.如權(quán)利要求23所述的成膜裝置，其特征在于所述溶劑選自己烷、環(huán)己烷、甲苯、辛烷、戊烷、THF(四氫呋喃)。
25.如權(quán)利要求20所述的成膜方法，其特征在于還包括在未進行CuMn膜的成膜的規(guī)定期間內(nèi)，使蝕刻溶液在所述氣化器中氣化，對包 括所述處理容器和配管在內(nèi)的部件進行清潔的步驟。
26.如權(quán)利要求25所述的成膜方法，其特征在于 所述蝕刻溶液是有機酸。
27.如權(quán)利要求26所述的成膜方法，其特征在于所述蝕刻溶液選自H(hfac)、TFAA(三氟乙酸)、乙酸、甲酸。
28.如權(quán)利要求20所述的成膜方法，其特征在于還包括在CuMn膜的成膜前，使蝕刻溶液在所述氣化器中氣化供給到所述處理容器內(nèi)， 進行CuMn膜形成前的基板的還原清潔的步驟。
29.一種存儲介質(zhì)，其存儲有在計算機上運行、用于控制成膜裝置的程序，其特征在于在執(zhí)行所述程序時，由計算機控制所述成膜裝置，使其進行包括下述步驟的成膜方法混合液態(tài)的Cu原料和液態(tài)的Mn原料的步驟；將混合液態(tài)的Cu原料和液態(tài)的Mn原料形成的混合體在一個氣化器中氣化的步驟； 向保持在減壓下的處理容器內(nèi)的被處理基板導入通過所述氣化形成的原料氣體的步 驟；和使所述原料氣體在被處理基板上反應(yīng)，在被處理基板上形成CuMn膜的步驟。
全文摘要
本發(fā)明的成膜裝置(100)具備收容晶片(W)的處理腔室(2)、向處理腔室(2)內(nèi)供給含有Cu原料氣體和Mn原料氣體的氣體的氣體供給部(10)、向處理腔室(2)內(nèi)導入來自氣體供給部(10)的氣體的噴頭(4)、和對處理腔室(2)內(nèi)進行排氣的真空泵(8)。氣體供給部(10)具有Cu原料儲存部(21)、Mn原料儲存部(22)、Cu原料和Mn原料被導入混合的總管(40)、使在總管(40)形成的混合體氣化的一個氣化器(42)、和將被氣化形成的原料氣體導入噴頭(4)的原料氣體供給配管(54)。
文檔編號H01L21/285GK101802255SQ20088010804
公開日2010年8月11日 申請日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者松本賢治 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社