发明名称 金属膜之制作方法及其制作装置
摘要 本发明系提供一种沉积速率快、可使用廉价原料且杂质不会残留在薄膜之贵金属薄膜之制作方法及其制作装置。其系包括下列步骤之金属薄膜之制作方法及使用于该方法之装置:对于具有Cu制穿孔板12之导入容器11内供应含氯原料气体55之步骤;使原料气体55电浆化之步骤;以原料气体电浆蚀刻穿孔板12,藉此以产生含在穿孔板12之Cu成分与原料气体55中之氯的先质13之步骤;使氢气电浆化之步骤;使先质13自导入容器11排出后使其通过旋转磁场中,使其加速而向基板15移动之步骤;以及使先质13通过氢气电浆中,以自先质13除去氯后碰撞于基板15,藉此以在基板15上形成Cu薄膜62之步骤。
申请公布号 TW517287 申请公布日期 2003.01.11
申请号 TW090107127 申请日期 2001.03.27
申请人 三菱重工业股份有限公司 发明人 本 仁志;西森 年彦;吴屋 真之;阿部 隆夫;上田 宪照
分类号 H01L21/28 主分类号 H01L21/28
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 2.一种金属膜之制作方法,其系包括下列步骤:对于具有金属制穿孔板之导入容器内供应含卤素原料气体之步骤;使该原料气体电浆化而产生原料气体电浆之步骤;以该原料气体电浆蚀刻穿孔板,藉此以产生含在该穿孔板之金属成分与原料气体中卤素气体的先质之步骤;对于具有可供先质穿过的开口之电极通以高频电流,藉此以使还原性气体电浆化以产生还原性气体电浆之步骤;以及经使上述先质通过该还原性气体电浆中,藉此以自该先质除去卤素,使其成为金属离子或中性金属后碰撞于基板,藉此以在基板上形成金属薄膜之步骤。3.一种金属膜之制作方法,其系包括下列步骤:对于具有金属制穿孔板之导入容器内供应含卤素原料气体之步骤;使该原料气体电浆化而产生原料气体电浆之步骤;以该原料气体电浆蚀刻穿孔板,藉此以产生含在该穿孔板之金属成分与原料气体中卤素气体的先质之步骤;在穿孔板与基板之间,将还原性气体加热成高温以产生原子态还原气体之步骤;以及经使上述先质自导入容器排出后使其通过原子态还原气体中,藉此以自该先质除去卤素,使其成为金属离子或中性金属后碰撞于基板,藉此以在基板上形成金属薄膜之步骤。4.一种金属膜之制作方法,其系包括下列步骤:使含卤素原料气体接触于高温之金属制灯丝,以原料气体蚀刻该灯丝,藉此以产生含在该灯丝之金属成分与原料气体中卤素的先质之步骤;将还原性气体加热成高温以使其成为原子态还原气体之步骤;使上述先质通过该原子态还原气体中,藉此以自该先质除去卤素,使其成为金属离子或中性金属后碰撞于基板,藉此以在基板上形成金属薄膜之步骤。5.一种金属膜之制作方法,其系包括下列步骤:使含卤素原料气体接触于高温之金属制灯丝,以原料气体蚀刻该灯丝,藉此以产生含在该灯丝之金属成分与原料气体中卤素的先质之步骤;利用高频功率以作为使还原性气体电浆化而产生还原性气体电浆的方法之步骤;以及使上述先质通过还原性气体电浆中,藉此以自先质除去卤素,使其成为金属离子或中性金属后碰撞于基板,藉此以在基板上形成金属薄膜之步骤。6.如申请专利范围第1至5项中任一项之金属膜之制作方法,其中之穿孔板或灯丝系含有铜元素,上述先质为CuxC1y。7.如申请专利范围第1至5项中任一项之金属膜之制作方法,其中将原料气体供应于导入容器内之步骤,产生原料气体电浆之步骤,以及产生先质之步骤系:以输送用气体使液体的有机金属复体鼓泡后使之气化之步骤,以该气化之有机金属复体蚀刻穿孔板,藉此以产生含在该穿孔板之金属成分与有机金属复体中卤素之先质。8.如申请专利范围第6项之金属膜之制作方法,其中将原料气体供应于导入容器内之步骤,产生原料气体电浆之步骤,以及产生先质之步骤系:以输送用气体使液体的有机金属复体鼓泡后使之气化之步骤,以该气化之有机金属复体蚀刻穿孔板,藉此以产生含在该穿孔板之金属成分与有机金属复体中卤素之先质。9.一种金属膜之制作装置,其特征在于具有:导入容器,其具有穿设喷射穴之金属制喷射板且可将原料气体供应于其内部;第一电浆产生机构,其系用以使导入容器内之原料气体电浆化而产生原料气体电浆;反应室,其系用以收容导入容器及基板;旋转磁场发生装置,其系于上述金属制穿孔板及基板间生旋转磁场;第二电浆产生机构,其系用以在反应室内使还原气体电浆化。10.一种金属膜之制作装置,其特征在于具有:导入容器,其具有穿设喷射穴的金属制穿孔板,且供作在其内部供应原料气体之用;第一电浆产生装置,其系用以使收容在该导入容器内部之原料气体电浆化以产生原料气体电浆;反应容器,其系供收容上述导入容器及基板;以及电极,其系用以施加为使将要供应于反应容器内的还原性气体电浆化所需之高频功率。11.一种金属膜之制作装置,其特征在于具有:导入容器,其具有穿设喷射穴的金属制穿孔板,且供作在其内部供应原料气体之用;电浆产生装置,其系用以使收容在该导入容器内部之原料气体电浆化以产生原料气体电浆;反应容器,其系供收容上述导入容器及基板;以及还原性气体加热装置,其系用以加热将要供应于反应容器内之还原性气体。12.一种金属膜之制作装置,其特征在于具有:先质供应装置,其系用以使原料气体接触于高温的金属制灯丝使之成为先质后供应于反应容器内;反应容器,其系用以收容基板;以及还原性气体加热装置,其系用以加热将要供应于反应容器内之还原性气体。13.一种金属膜之制作装置,其特征在于具有:先质供应装置,其系用以经以输送用气体之鼓泡使液体的有机金属复体气化,并由该气化之有机金属复体产生先质而供应于反应容器内;反应容器,其系用以收容基板;旋转磁场形成装置,其系用以在基板上部空间形成旋转磁场;以及第二电浆产生装置,其系用以使将要供应于反应容器内之还原性气体电浆化。14.一种金属膜之制作装置,其特征在于具有:先质供应装置,其系用以藉由输送用气体之鼓泡使液体的有机金属复体气化,并由该气化之有机金属复体产生先质而供应于反应容器内;反应容器,其系用以收容基板;以及电极,其系用以施加为使将要供应于反应容器内的还原性气体电浆化所需之高频功率。15.一种金属膜之制作装置,其特征在于具有:导入容器,其具有穿设衆多喷射穴之金属制喷射板且可供将含氯原料气体供应于其内部;室,其系用以收容导入容器及基板;第一电浆产生机构,其系用以使导入容器内之原料气体电浆化而产生原料气体电浆而以原料气体电浆蚀刻喷射板,藉此以产生含在喷射板之金属成分与原料气体中氯的先质;第二电浆产生机构,其系用以在室内使还原气体电浆化以产生还原气体电浆;以及室加热机构,其系用以将反应室加热成特定温度;而使先质在反应室内通过还原气体电浆中,藉此以使先质在不致于附着在经予加热的反应室内壁之状态下由先质还原除去氯而以只有金属离子之状态下碰撞于基板而在基板上形成金属膜。16.一种金属膜之制作装置,其特征在于具有:导入容器,其具有穿设衆多喷射穴之金属制喷射板且可供将含氯原料气体供应于其内部;喷射板加热机构,其系用以将喷射板加热成特定温度;室,其系用以收容导入容器及基板;第一电浆产生机构,其系用以使导入容器内之原料气体电浆化而产生原料气体电浆而以原料气体电浆蚀刻喷射板,藉此以产生含在喷射板之金属成分与原料气体中氯的先质;以及第二电浆产生机构,其系用以在室内使还原气体电浆化以产生还原气体电浆;而使经由蚀刻被加热的喷射板所产生易于还原之先质,通过还原气体电浆中,藉此以由先质还原除去氯而以只有金属离子之状态下碰撞于基板而在基板上形成金属膜。17.一种金属膜之制作装置,其特征在于具有:导入容器,其具有穿设衆多喷射穴之金属制喷射板且可供将含氯原料气体供应于其内部;喷射板加热机构,其系用以将喷射板加热成特定温度;室,其系用以收容导入容器及基板;第一电浆产生机构,其系用以使导入容器内之原料气体电浆化而产生原料气体电浆而以原料气体电浆蚀刻喷射板,藉此以产生含在喷射板之金属成分与原料气体中氯的前驱体;第二电浆产生机构,其系用以在反应室内使还原气体电浆化以产生送原气体电浆;以及室加热机构,其系用以将反应室加热成特定温度;而使经由蚀刻被加热的喷射板所产生易于还原之先质,通过还原气体电浆中,藉此以使先质不致于附着在经予加热的室内壁之状态下由先质还原除去氯而以只有金属离子之状态下碰撞于基板而在基板上形成金属膜。18.一种金属膜之制作装置,其特征在于具有:导入容器,其具有穿设衆多喷射穴之金属制喷射板且可供将含氯原料气体供应于其内部;室,其系用以收容导入容器及基板;第一电浆产生机构,其系用以使导入容器内之原料气体电浆化而产生原料气体电浆而以原料气体电浆蚀刻喷射板,藉此以产生含在喷射板之金属成分与原料气体中氯的先质;还原气体加热机构,其系用以将含氢还原气体加热成高温以使原子态还原气体产生于反应室内之基板与喷射板之间;以及室加热机构,其系用以将反应室加热成特定温度;而使先实在室内通过还原气体电浆中,藉此以使先质在不致于附着在经予加热的室内壁之状态下由先质还原除去氯而以只有金属离子之状态下碰撞于基板而在基板上形成金属膜。19.一种金属膜之制作装置,其特征在于具有:导入容器,其具有穿设衆多喷射穴之金属制喷射板且可供将含氯原料气体供应于其内部;喷射板加热机构,其系用以将喷射板加热成特定温度;室,其系用以收容导入容器及基板;第一电浆产生机构,其系用以使导入容器内之原料气体电浆化而产生原料气体电浆而以原料气体电浆蚀刻喷射板,藉此以产生含在喷射板之金属成分与原料气体中氯的先质;以及还原气体加热机构,其系用以将含氢还原气体加热成高温以使原子态还原气体产生于室内之基板与喷射板之间;而使经由蚀刻被加热的喷射板所产生易于还原之先质,通过原子态还原气体中,藉此以由先质还原除去氯而以只有金属离子之状态下碰撞于基板而在基板上形成金属膜。20.一种金属膜之制作装置,其特征在于具有:导入容器,其具有穿设衆多喷射穴之金属制喷射板且可供将含氯原料气体供应于其内部;喷射板加热机构,其系用以将喷射板加热成特定温度;室,其系用以收容导入容器及基板;第一电浆产生机构,其系用以使导入容器内之原料气体电浆化而产生原料气体电浆而以原料气体电浆蚀刻喷射板,藉此以产生含在喷射板之金属成分与原料气体中氯的先质;以及还原气体加热机构,其系用以将含氢还原气体加热成高温以使原子态还原气体产生于室内之基板与喷射板之间;室加热机构,其系用以使室加热成特定温度;而使经由蚀刻被加热的喷射板所产生易于还原之先质,通过还原气体电浆中,藉此以使先质在不致于附着在经予加热的室内壁之状态下由先质还原除去氯而以只有金属离子之状态下碰撞于基板而在基板上形成金属膜。21.一种金属膜之制作装置,其特征在于具有:先质供应机构,其系用以使含氯原料气体接触于高温的金属灯丝而使含在金属灯丝的金属成分与原料气体中氯的先质产生于供收容基板之反应室内;还原气体加热机构,其系用以将含氢还原气体加热成高温以使原子态还原气体产生于室内之基板与喷射板之间;以及室加热机构,其系用以使反应室加热成特定温度;而使先质在室内通过还原气体电浆中,藉此以使先质在不致于附着在经予加热的室内壁之状态下由先质还原除去氯而以只有金属离子之状态下碰撞于基板而在基板上形成金属膜。22.如申请专利范围第15至21项中任一项之金属膜之制作装置,其中之喷射板或金属灯丝系使用铜制,藉此以形成CuxCly以作为上述先质。23.如申请专利范围第16.17.19及20项中任一项之金属膜之制作装置,其中之喷射板系使用铜制,且将藉由喷射板加热机构所加热喷射板之特定温度设定为200℃至800℃。24.如申请专利范围第16.17.19及20项中任一项之金属膜之制作装置,其中之喷射板加热机构系将稀有气体导入于导入容器内,而以第一电浆产生机构产生稀有气体电浆且藉着施加电压,使稀有气体成分离子碰撞于喷射板,藉此以加热喷射板。25.如申请专利范围第23项之金属膜之制作装置,其中之喷射板加热机构系将稀有气体导入于导入容器内,而以第一电浆产生机构产生稀有气体电浆且藉着施加电压,使稀有气体成分离子碰撞于喷射板,藉此以加热喷射板。26.一种金属膜之制作方法,其特征在于:藉着在室内以氯与金属板产生金属成分与氯之先质,并由先质以还原除去其氯使其成为金属离子后碰撞于室内之基板而在基板上形成金属膜时,则将反应室加热成特定温度以使先质不致于附着在反应室内壁。27.一种金属膜之制作方法,其特征在于:藉着在室内以氯与金属板产生金属成分与氯之先质,并由先实以还原除去其氯使其成为金属离子后碰撞于室内之基板而在基板上形成金属膜时,则将金属板加热成特定温度以使先质易于还原。28.一种金属膜之制作方法,其特征在于:藉着在室内以氯与金属板产生金属成分与氯之先质,并由先质以还原除去其氯使其成为金属离子后碰撞于室内之基板而在基板上形成金属膜时,则将金属板加热成特定温度以使先质不致于附着在室内壁,且将金属板加热成特定温度以使先质易于还原。29.如申请专利范围第26至28项中任一项之金属膜之制作方法,其中金属板系使用铜制,藉此以产生CuxCly以作为上述先质。30.如申请专利范围第29项之金属膜之制作方法,其中被加热的金属板之特定温度系设定在200℃至800℃。31.一种金属膜之制作装置,其特征在于具有:反应容器,其系用以供被处理基板布局在其内部;导入容器,其系布局在上述反应容器内,具有穿设复数个喷射孔之铜制喷射板;温度控制机构,其系设在上述铜制喷射板;原料气体供应管,其系插入于上述导入容器内,用以供应氯或氯化氢;电浆产生机构,其系用以在上述导入容器内产生氯或氯化氢;原子态还原气体产生机构,其系用以在上述反应容器内至少在上述被处理基板附近产生原子态还原气体;以及真空排气机构,其系用以使上述反应容器内及上述导入容器内之气体予以真空排气。32.如申请专利范围第31项之金属膜之制作装置,其中之温度控制机构系内建于上述铜制喷射板,可供加热用媒体或冷却用媒体流通之循环管。33.如申请专利范围第31项之金属膜之制作装置,其中之原子态还原气体产生机构系具有:用以向上述反应容器内供应还原气体之还原气体供应管,以及用以将该还原气体加以电浆化而至少在上述被处理基板附近形成原子态还原气体所需之电浆产生器。34.如申请专利范围第31项之金属膜之制作装置,其中之原子态还原气体产生机构系具有:用以向上述反应容器内供应还原气体之还原气体供应管,以及用以将该还原气体加以加热而至少在上述被处理基板附近形成原子态还原气体所需之加热构件。35.一种金属膜之制作装置,其特征在于具有:反应容器,其系用以供被处理基板布局在其内部;原料气体供应管,其系插入于上述反应容器内,用以供应氯或氯化氢;螺旋管,其系安装在上述原料气体供应管前端,其原料气体之流通穴内面系由铜形成,且附设有加热构件;原子态还原气体产生机构,其系用以在上述反应容器内至少在上述被处理基板附近产生原子态还原气体;以及真空排气机构,其系用以使上述反应容器内及上述导入容器内之气体予以真空排气。36.如申请专利范围第35项之金属膜之制作装置,其中之附设上述加热机构之螺旋管,具有外管与插入于该外管内,用以供上述原料气体流通的铜制内管之双重管构造,且供加热用媒体流通于上述外管与内管之间。37.如申请专利范围第35项之金属膜之制作装置,其中之附设上述加热机构之螺旋管,具有在铜管外周面介以管状绝缘材料而布局管状加热器之构造。图式简单说明:图1系显示使用于第1实施形态之电浆激励汽相沉积装置之概略图。图2系显示使用于第2实施形态之电浆激励汽相沉积装置之概略图。图3系显示使用于第3实施形态之电浆激励汽相沉积装置之概略图。图4系显示使用于第4实施形态之电浆激励汽相沉积装置之概略图。图5系显示使用于第4实施形态之网眼状电极之俯视图。图6系显示使用于第4实施形态之梯子状电极之俯视图。图7系显示使佣于第4实施形态之梳形状电极之俯视图。图8系显示使用于第4实施形态之冲孔板状电极之俯视图。图9系显示使用于第5实施形态之电浆激励汽相沉积装置之概略图。图10系本发明之第6实施形态之金属膜制作装置之概略侧视图。图11系本发明之第7实施形态之金属膜制作装置之概略侧视图。图12系本发明之第8实施形态之金属膜制作装置之概略侧视图。图13系本发明之第9实施形态之金属膜制作装置之概略侧视图。图14系本发明之第10实施形态之金属膜制作装置之概略侧视图。图15系本发明之第11实施形态之金属膜制作装置之概略侧视图。图16系本发明之第12实施形态之金属膜制作装置之概略侧视图。图17系显示第13实施形态之铜薄膜汽相沉积装置之概略侧视图。图18系显示组配于图17之汽相沉积装置的铜制喷射板之俯视图。图19系显示第14实施形态之铜薄膜汽相沉积装置之概略侧视图。图20A及图20B系显示组配于图19之汽相沉积装置的螺旋管之概略侧视图。图21A及图21B系显示组配于图19汽相沉积装置的螺旋管之其他形态图。图22系显示以往之贵金属薄膜汽相沉积装置之概略图。图23系显示以往之铜薄膜汽相沉积装置之概略剖面图。
地址 日本