【手続補正書】
【提出日】平成22年2月2日(2010.2.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空引き可能になされた処理容器内で、銅を含む銅含有原料ガスと遷移金属を含む遷移金属含有原料ガスと還元ガスとにより被処理体の表面に、熱処理により薄膜を形成する工程を備え、
前記薄膜中の銅と遷移金属との組成比を前記薄膜の膜厚方向で変化させるために前記銅含有原料ガス及び／又は前記遷移金属含有原料ガスの供給量を前記熱処理の途中で変化させるようにしたことを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記熱処理は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法であることを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
【請求項３】
前記熱処理は、前記原料ガスと前記還元ガスとを交互に繰り返し供給して成膜を行うＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法であることを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
【請求項４】
前記熱処理は、前記２つの原料ガスを間欠期間を挟んで交互に繰り返し供給すると共に、前記間欠期間の時に前記還元ガスを供給するようにしたことを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
【請求項５】
前記薄膜が形成された被処理体上に、ＣＶＤ法により銅膜を堆積して前記被処理体の凹部の埋め込み処理を行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項６】
前記埋め込み処理は、前記薄膜を形成した処理容器内で行うことを特徴とする請求項５記載の成膜方法。
【請求項７】
前記被処理体は、前記埋め込み処理の後の工程でアニール処理が施されることを特徴とする請求項５又は６に記載の成膜方法。
【請求項８】
前記アニール処理は、前記薄膜を形成した処理容器内で行うことを特徴とする請求項７記載の成膜方法。
【請求項９】
前記薄膜が形成された被処理体上に、メッキ法により銅膜を堆積して前記被処理体の凹部の埋め込み処理を行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記被処理体は、前記埋め込み処理の後の工程でアニール処理が施されることを特徴とする請求項９記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記薄膜中の前記遷移金属の組成比が、前記薄膜内の下層側は大きく、上層側へ行くに従って小さくなるように前記各原料ガスの供給量が制御されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記薄膜中に含まれる前記遷移金属の量は、前記遷移金属の純金属の膜厚に換算して０．７〜２．６ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項１３】
前記薄膜の下地膜は、ＳｉＯ２ 膜とＳｉＯＣ膜とＳｉＣＯＨ膜とＳｉＣＮ膜とポーラスシリカ膜とポーラスメチルシルセスキオキサン膜とポリアリレン膜とＳｉＬＫ（登録商標）膜とフロロカーボン膜とよりなる群から選択される１つ以上の膜よりなることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項１４】
前記遷移金属含有原料は、有機金属材料、或いは金属錯体材料よりなることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項１５】
前記有機金属材料は、Ｍ（Ｒ−Ｃｐ）ｘ（ｘは自然数）であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の成膜方法。ただし、Ｍは遷移金属を示し、Ｒはアルキル基を示してＨ、ＣＨ３ 、Ｃ２ Ｈ５ 、Ｃ３ Ｈ７ 、Ｃ４ Ｈ９ よりなる群より選択される１つであり、Ｃｐはシクロペンタンジエニル基（Ｃ５ Ｈ４ ）である。
【請求項１６】
前記有機金属材料は、Ｍ（Ｒ−Ｃｐ）ｘ（ＣＯ）ｙ（ｘ、ｙは自然数）であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の成膜方法。ただし、Ｍは遷移金属を示し、Ｒはアルキル基を示してＨ、ＣＨ３ 、Ｃ２ Ｈ５ 、Ｃ３ Ｈ７ 、Ｃ４ Ｈ９ よりなる群より選択される１つであり、Ｃｐはシクロペンタンジエニル基（Ｃ５ Ｈ４ ）、ＣＯはカルボニル基である。
【請求項１７】
前記有機金属材料は、遷移金属とＣとＨとからなることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項１８】
前記遷移金属は、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｖ、Ｙ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｔｃ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｒｅよりなる群から選択される１以上の金属であることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項１９】
前記遷移金属はマンガン（Ｍｎ）よりなり、該マンガンを含む有機金属材料は、Ｃｐ２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ５ ）２ ］、（ＭｅＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（ＣＨ３ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、（ＥｔＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ２ Ｈ５ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、（ｉ−ＰｒＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ３ Ｈ７ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、ＭｅＣｐＭｎ（ＣＯ）３ ［＝（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）Ｍｎ（ＣＯ）３ ］、（ｔ−ＢｕＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ   （Ｃ４ Ｈ９ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、ＣＨ３ Ｍｎ（ＣＯ）５ 、Ｍｎ（ＤＰＭ）３ ［＝Ｍｎ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２ ）３ ］、Ｍｎ（ＤＭＰＤ）（ＥｔＣｐ）［＝Ｍｎ（Ｃ７ Ｈ１１Ｃ２ Ｈ５ Ｃ５ Ｈ４ ）］、Ｍｎ（ａｃａｃ）２ ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ７ Ｏ２ ）２ ］、Ｍｎ（ＤＰＭ）２［＝Ｍｎ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２）２ ］、Ｍｎ（ａｃａｃ）３［＝Ｍｎ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）３］、Ｍｎ（ｈｆａｃ）２［＝Ｍｎ（Ｃ５ＨＦ６Ｏ２）３］よりなる群から選択される１以上の材料であることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項２０】
前記熱処理ではプラズマが併用されることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項２１】
前記原料ガスと還元ガスとは前記処理容器内で初めて混合されることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項２２】
前記還元ガスはＨ２ ガスであることを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項２３】
成膜装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項１乃至２２のいずれか１つに記載の成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【請求項２４】
真空引き可能になされた処理容器と、
前記処理容器内に設けられて被処理体を載置するための載置台構造と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
前記ガス導入手段へ原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記ガス導入手段へ還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
装置全体を制御する制御手段とを有する成膜装置を用いて前記被処理体の表面に熱処理によって遷移金属を含む薄膜を形成するに際して、
請求項１乃至２２のいずれか一項に記載した成膜方法を実行するように前記成膜装置を制御するコンピュータ読み取り可能なプログラムを記憶する記憶媒体。
【請求項２５】
前記原料ガスは、銅を含む銅含有原料ガスと遷移金属を含む遷移金属含有原料ガスとを含むことを特徴とする請求項２４記載の記憶媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項１に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器内で、銅を含む銅含有原料ガスと遷移金属を含む遷移金属含有原料ガスと還元ガスとにより被処理体の表面に、熱処理により薄膜を形成する工程を備え、前記薄膜中の銅と遷移金属との組成比を前記薄膜の膜厚方向で変化させるために前記銅含有原料ガス及び／又は前記遷移金属含有原料ガスの供給量を前記熱処理の途中で変化させるようにしたことを特徴とする成膜方法である。
このように、真空引き可能になされた処理容器内で、銅を含む銅含有原料ガスと遷移金属を含む遷移金属含有原料ガスと還元ガスとにより被処理体の表面に、熱処理により薄膜を形成するようにし、しかも薄膜中の銅と遷移金属との組成比を薄膜の膜厚方向で変化させるために銅含有原料ガス及び／又は遷移金属含有原料ガスの供給量を熱処理の途中で変化させるようにしたので、微細な凹部でも、高いステップカバレッジで埋め込むことができ、しかも、同一の処理装置で連続的な処理を行うようにして装置コストを大幅に低減化することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の関連技術は、真空引き可能になされた処理容器内で、遷移金属を含む遷移金属含有原料ガスと還元ガスとにより被処理体の表面に、熱処理により薄膜を形成するようにしたことを特徴とする成膜方法である。
このように、真空引き可能になされた処理容器内で、遷移金属を含む遷移金属含有原料ガスと還元ガスとにより被処理体の表面に、熱処理により薄膜を形成するようにしたので、微細な凹部でも、高いステップカバレッジで埋め込むことができ、しかも、同一の処理装置で連続的な処理を行うようにして装置コストを大幅に低減化することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記熱処理は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法である。
また例えば請求項３に規定するように、前記熱処理は、前記原料ガスと前記還元ガスとを交互に繰り返し供給して成膜を行うＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法である。
また例えば請求項４に規定するように、前記熱処理は、前記２つの原料ガスを間欠期間を挟んで交互に繰り返し供給すると共に、前記間欠期間の時に前記還元ガスを供給する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また例えば請求項５に規定するように、前記薄膜が形成された被処理体上に、ＣＶＤ法により銅膜を堆積して前記被処理体の凹部の埋め込み処理を行うようにする。
また例えば請求項６に規定するように、前記埋め込み処理は、前記薄膜を形成した処理容器内で行う。
これによれば、同一の装置内で、すなわちｉｎ−ｓｉｔｕで連続処理を行うことができるので、不要な金属酸化膜が形成されることを抑制でき、この結果、埋め込み性を改善できると共に、コンタクト抵抗が大きくなることを防止することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また例えば請求項７に規定するように、前記被処理体は、前記埋め込み処理の後の工程でアニール処理が施される。
また例えば請求項８に規定するように、前記アニール処理は、前記薄膜を形成した処理容器内で行う。
また例えば請求項９に規定するように、前記薄膜が形成された被処理体上に、メッキ法により銅膜を堆積して前記被処理体の凹部の埋め込み処理を行うようにする。
また例えば請求項１０に規定するように、前記被処理体は、前記埋め込み処理の後の工程でアニール処理が施される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また例えば請求項１１に規定するように、前記薄膜中の前記遷移金属の組成比が、前記薄膜内の下層側は大きく、上層側へ行くに従って小さくなるように前記各原料ガスの供給量が制御される。
また例えば請求項１２に規定するように、前記薄膜中に含まれる前記遷移金属の量は、前記遷移金属の純金属の膜厚に換算して０．７〜２．６ｎｍの範囲内である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また例えば請求項１３に規定するように、前記薄膜の下地膜は、ＳｉＯ２ 膜とＳｉＯＣ膜とＳｉＣＯＨ膜とＳｉＣＮ膜とポーラスシリカ膜とポーラスメチルシルセスキオキサン膜とポリアリレン膜とＳｉＬＫ（登録商標）膜とフロロカーボン膜とよりなる群から選択される１つ以上の膜よりなる。
また例えば請求項１４に規定するように、前記遷移金属含有原料は、有機金属材料、或いは金属錯体材料よりなる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また例えば請求項１５に規定するように、前記有機金属材料は、Ｍ（Ｒ−Ｃｐ）ｘ（ｘは自然数）である。ただし、Ｍは遷移金属を示し、Ｒはアルキル基を示してＨ、ＣＨ３ 、Ｃ２ Ｈ５ 、Ｃ３ Ｈ７ 、Ｃ４ Ｈ９ よりなる群より選択される１つであり、Ｃｐはシクロペンタンジエニル基（Ｃ５ Ｈ４ ）である。
また例えば請求項１６に規定するように、前記有機金属材料は、Ｍ（Ｒ−Ｃｐ）ｘ（ＣＯ）ｙ（ｘ、ｙは自然数）である。ただし、Ｍは遷移金属を示し、Ｒはアルキル基を示してＨ、ＣＨ３ 、Ｃ２ Ｈ５ 、Ｃ３ Ｈ７ 、Ｃ４ Ｈ９ よりなる群より選択される１つであり、Ｃｐはシクロペンタンジエニル基（Ｃ５ Ｈ４ ）、ＣＯはカルボニル基である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また例えば請求項１７に規定するように、前記有機金属材料は、遷移金属とＣとＨとからなる。
また例えば請求項１８に規定するように、前記遷移金属は、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｖ、Ｙ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｔｃ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｒｅよりなる群から選択される１以上の金属である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また例えば請求項１９に規定するように、前記遷移金属はマンガン（Ｍｎ）よりなり、該マンガンを含む有機金属材料は、Ｃｐ２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ５ ）２ ］、（ＭｅＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（ＣＨ３ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、（ＥｔＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ２ Ｈ５ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、（ｉ−ＰｒＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ３ Ｈ７ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、ＭｅＣｐＭｎ（ＣＯ）３ ［＝（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）Ｍｎ（ＣＯ   ）３ ］、（ｔ−ＢｕＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ４ Ｈ９ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、ＣＨ３ Ｍｎ（ＣＯ）５ 、Ｍｎ（ＤＰＭ）３ ［＝Ｍｎ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２ ）３ ］、Ｍｎ（ＤＭＰＤ）（ＥｔＣｐ）［＝Ｍｎ（Ｃ７ Ｈ１１Ｃ２ Ｈ５ Ｃ５ Ｈ４ ）］、Ｍｎ（ａｃａｃ）２ ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ７ Ｏ２ ）２ ］、Ｍｎ（ＤＰＭ）２［＝Ｍｎ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２）  ２ ］、Ｍｎ（ａｃａｃ）３［＝Ｍｎ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）３］、Ｍｎ（ｈｆａｃ）２ ［＝Ｍｎ（Ｃ５ＨＦ６Ｏ２）３］よりなる群から選択される１以上の材料である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また例えば請求項２０に規定するように、前記熱処理ではプラズマが併用される。
また例えば請求項２１に規定するように、前記原料ガスと還元ガスとは前記処理容器内で初めて混合される。
また例えば請求項２２に規定するように、前記還元ガスはＨ２ ガスである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明の関連技術は、被処理体の表面に、熱処理によって遷移金属を含む薄膜を形成する成膜装置において、真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器内に設けられて前記被処理体を載置するための載置台構造と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、前記ガス導入手段へ原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記ガス導入手段へ還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
この場合、例えば前記原料ガスの種類は複数存在し、前記原料ガス毎に異なる原料ガス流路を有し、該原料ガス流路は途中で合流されている。
また、例えば前記原料ガスの種類は複数存在し、前記原料ガス毎に異なる原料ガス流路を有し、該原料ガス流路は途中で合流されることなく前記ガス導入手段のガス入口にそれぞれ共通に接続されている。
また、例えば前記原料ガス流路には、該原料ガス流路に流れる前記原料ガスの液化を防止するために加熱するための流路加熱手段が設けられている。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また例えば前記原料ガスは、銅を含む銅含有原料ガスと遷移金属を含む遷移金属含有原料ガスとを含む。
また例えば前記原料ガスは遷移金属を含む遷移金属含有原料ガスである。
また例えば前記還元ガスはＨ２ ガスである。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
請求項２３に係る発明は、成膜装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、前記コンピュータプログラムは、請求項１乃至２２のいずれか１つに記載の成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体である。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
請求項２４に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器内に設けられて被処理体を載置するための載置台構造と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、前記ガス導入手段へ原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記ガス導入手段へ還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、装置全体を制御する制御手段とを有する成膜装置を用いて前記被処理体の表面に熱処理によって遷移金属を含む薄膜を形成するに際して、請求項１乃至２２のいずれか一項に記載した成膜方法を実行するように前記成膜装置を制御するコンピュータ読み取り可能なプログラムを記憶する記憶媒体である。
この場合、例えば請求項２５に記載するように、前記原料ガスは、銅を含む銅含有原料ガスと遷移金属を含む遷移金属含有原料ガスとを含む。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
以上説明したように、本発明に係る成膜方法及び成膜装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
真空引き可能になされた処理容器内で、銅を含む銅含有原料ガスと遷移金属を含む遷移金属含有原料ガスと還元ガスとにより被処理体の表面に、熱処理により薄膜を形成するようにし、しかも薄膜中の銅と遷移金属との組成比を薄膜の膜厚方向で変化させるために銅含有原料ガス及び／又は遷移金属含有原料ガスの供給量を熱処理の途中で変化させるようにしたので、微細な凹部でも、高いステップカバレッジで埋め込むことができ、しかも、同一の処理装置で連続的な処理を行うようにして装置コストを大幅に低減化することができる。
また上述のように、薄膜中の銅と遷移金属との組成比を薄膜の膜厚方向で変化させるように各原料ガスの供給量を熱処理の途中で変化させるようにしたので、下地膜との密着性を向上させることができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
特に、請求項６に係る発明によれば、同一の装置内で、すなわちｉｎ−ｓｉｔｕで連続処理を行うことができるので、不要な金属酸化膜が形成されることを抑制でき、この結果、埋め込み性を改善できると共に、コンタクト抵抗が大きくなることを防止することができ、ひいては半導体装置の信頼性向上、歩留まりの改善を図ることができる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
更に請求項１２に係る発明によれば、薄膜中に含まれる遷移金属の量を最適化しているので、過剰な量の遷移金属による銅配線の膜質特性の劣化を防止することができる。