DE60027935T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Wolframnitridschicht - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Bildung von Metall-Nitriden. Genauer gesagt, stellt es eine Technik bereit, die zum Ausbilden von Wolfram-Nitridfilmen (Schichten) geeignet ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In den jüngsten Jahren ist Aluminium als das Material, das bei Metall-Interconnect-Filmen für Halbleiter-Vorrichtungen hauptsächlich eingesetzt wird, durch Kupfer abgelöst worden. Im Falle von Aluminiumfilmen werden Titan-Nitridfilme als Sperrschichten an der Schnittstelle zwischen den Aluminiumschichten und den Silizium-Substraten ausgebildet. Jedoch haben diese Titan-Nitridfilme nur ein geringe Fähigkeit, die Diffusion von Kupfer zu verhindern. Somit haben WXN-Filme (Wolframnitridfilme) die Aufmerksamkeit als Sperrfilme gegen Kupferfilme erregt.
  • Der Patent Abstract of Japan, Band 16, Nr. 55 beschreibt die Herstellung einer Halbleiter-Vorrichtung, bei der ein Wolframnitridfilm auf einem beschichteten Silizium-Substrat ausgebildet wird. Es ist essentiell, dass zwei Gase, wie etwa Stickstoff und Sauerstoff, von dem ersten Gaszufuhrrohr zugeführt werden, während Wolfram-Hexafluorid vom zweiten Gaszufuhrrohr zugeführt wird.
  • Im Patent Abstract of Japan, Band 1997, Nr. 4 ist eine Vakuum-Behandlungsvorrichtung gezeigt, mit welcher eine Dünnfilm-Abscheidung vorgenommen werden kann. Das Ziel ist es, die Freisetzung eines Dünnfilms, der auf der inneren Oberfläche eines Vakuum-Gefäßes abgelagert wird, zu vermeiden.
  • Es war Praxis, WXN-Filme bei hoher Temperatur (das heißt 500°C oder darüber) und hohem Druck (das heißt Film ausbildender Druck: mehrere tausende Pa) herzustellen. Jedoch sollte eine Großmaßstabs-Vorrichtung eingesetzt werden, um solch einen hohen Druck aufrecht zu erhalten, und darüber hinaus werden problematische Bedienungen für deren Wartung benötigt. In einer Vorbehandlungs-Vorrichtung zum Ausbilden von WXN-Filmen und einer Filmausbildungs-Vorrichtung zum Ausbilden von Kupferfilm auf den WXN-Filmen sollten Substrate in Vakuum behandelt werden.
  • Somit ergibt sich das zusätzliche Problem, dass diese Vorrichtungen hinsichtlich der Verbindungseigenschaften mit einer WXN-Film ausbildenden Vorrichtung schlecht sind und somit die Substrate nicht kontinuierlich behandelt werden können.
  • Dementsprechend war es erforderlich, eine filmausbildende Vorrichtung zu entwickeln, mit der WXN-Filme im Vakuum (unter vermindertem Druck) produziert werden können. In 5(a) besteht ein Substrat 120, auf dem ein WXN-Film und ein Kupferfilm auszubilden sind, aus einem Silizium-Substrat 150, einem auf dem Silizium-Substrat ausgebildeten Siliziumoxid-Film 152 und einer in Siliziumoxid-Film 152 ausgebildeten Pore 160.
  • Wenn ein WXN-Film auf dem Substrat 120 durch Verwendung einer CVD-Vorrichtung 102 des Standes der Technik, wie in 6 gezeigt, auszubilden ist, wird zuerst ein Reaktor 111 evakuiert. Dann wird das Substrat 120 hineinverbracht und auf einem Halter 114 platziert, der an einer Bodenseite des Reaktors 111 vorgesehen ist.
  • Eine Duschdüse 112 ist auf der Deckenseite des Reaktors 111 vorgesehen. Nach Aufheizen des Substrates 120 auf eine vorgegebene Temperatur mit einem im Halter 114 enthaltenen Heizer werden zwei Arten von Ausgangsgasen (beispielsweise WF6-Gas und NH3-Gas) aus der Duschdüse 112 zum Substrat 120 gesprüht, wie durch Pfeile 151 gezeigt, wodurch die nachfolgende chemische Reaktion induziert wird: 4WF6 + 8NH3 → 2W2N + 24HF + 3N2.
  • Somit wird ein WXN-Film 153 auf der Oberfläche des Substrates 120 ausgebildet, wie in 5(b) gezeigt, wobei X versuchsweise als 2 bezeichnet wird.
  • Wenn eine vorgegebene Dicke des WXN-Films erreicht ist, wird das Substrat 120 aus dem Reaktor 111 entnommen. Dann wird ein Kupferfilm 154 auf dem WXN-Film 153 ausgebildet, wie in 5(c) gezeigt, und ihm folgt der Transport zur nachfolgenden Stufe, das heißt der Bemusterung des Kupferfilms 154 etc.
  • Wenn der WXN-Film 153 und der Kupferfilm 154 in Vakuum ausgebildet sind, wie oben beschrieben, kann das Substrat 120 kontinuierlich ohne Exponieren gegenüber der Atmosphäre behandelt werden, indem eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Wolframfilmes und eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Kupferfilmes zu einer mehrkammerartigen Vorrichtung verbunden werden.
  • Jedoch leidet eine CVD-Vorrichtung des Standes der Technik wie oben beschrieben an dem Problem ernsthafter Verdreckung. Dies liegt daran, dass die Reaktion zwischen WF6 und NH3 selbst bei Raumtemperatur fortschreitet und bei Raumtemperatur nicht WXN, sondern WF6·4NH3 etc. ausgebildet werden, abweichend von der obigen Reaktionsformel, und an der Innenwand des Reaktors 111 anhaften.
  • Wenn die Wand des Reaktors 111 auf eine Temperatur nahe der Temperatur des Substrates 120 erhitzt ist, kann zumindest die Bildung von WF6·4NH3 verhindert werden. In diesem Fall wird jedoch WXN auf der Innenwand des Reaktors 111 im Gegensatz dazu abgelagert und verursacht eine Verdreckung.
  • Zusätzlich leidet der oben beschriebene Reaktor 111 des Standes der Technik an einem anderen Problem, dass einer niedrigen Aufwachs-Geschwindigkeit des WXN-Films. Somit war es erforderlich, die Ursache dieses Phänomens zu klären und eine dagegen wirksame Maßnahme zu etablieren.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung, die gemacht worden ist, um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, die im Stand der Technik auftreten, zielt auf das Bereitstellen einer Technik zum Ausbilden eines Wolframnitridfilms ohne Verursachung von Verdrecken und einer Technik zum Ausbilden eines Wolframnitridfilms, der eine hohe Aufwachs-Geschwindigkeit zeigt.
  • Um diese Aufgaben zu lösen, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines Wolframnitridfilms unter Verwendung einer filmbildenden Vorrichtung, die mit einem evakuierbaren Reaktor, einem in dem Reaktor platzierten adhäsionsverhindernden Behälter, einem Halter, durch den ein Objekt, auf dem der Film auszubilden ist, in dem adhäsionsverhindernden Behälter lokalisiert wird, einer ersten Gaseinlass-Ausrüstung, die zum Halter weist und so konstruiert ist, dass sie einen Gasstrom in den adhäsionsverhindernden Behälter stoßen kann und einer zweiten Gaseinlass-Ausrüstung, die so konstruiert ist, dass sie ein Gas zwischen der ersten Gaseinlass-Ausrüstung und den Halter stoßen kann, versehen ist.
  • Die filmausbildende Vorrichtung ist so konstruiert, dass in dem adhäsionsverhindernden Behälter zumindest der Teil um das Material herum, auf dem der Film auszubilden ist, bei einer Temperatur von 150 bis 300°C gehalten wird.
  • Die filmausbildende Vorrichtung, die die erste Gaseinlass-Ausrüstung umfasst, hat eine Duschdüse, die mit einer Anzahl von Gasstromöffnungen versehen ist, die fast auf derselben Ebene ausgebildet sind.
  • Die filmausbildende Vorrichtung, die die zweite Gaseinlass-Ausrüstung umfasst, weist eine aus einer Hohlröhre hergestellte Düse auf, die zu einem Ring ausgeformt ist, und eine Anzahl von Gasstromöffnungen sind in der Hohlröhre ausgebildet.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Wolframnitridfilms, welches umfasst: Ausstoßen eines ersten NH3-Ausgangsgases und eines zweiten WF6-Ausgangsgases in einen Reaktor und Reagierenlassen des ersten Ausgangsgases mit dem zweiten Ausgangsgas, um so einen Wolframnitridfilm auf der Oberfläche eines Materials auszubilden, auf dem der Film ausgebildet werden soll, wobei der Abstand zwischen der Position, von der das erste Ausgangsgas ausgestoßen wird, und der Oberfläche des Materials, auf dem der Film ausgebildet werden soll, sich von dem Abstand zwischen der Position, von der das zweite Ausgangsgas ausgestoßen wird und der Oberfläche des Materials, auf dem der Film ausgebildet werden soll, unterscheidet.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Wolframnitridfilms, welches umfasst:
    Bereitstellen eines adhäsionsverhindernden Behälters in dem Reaktor und Platzieren des Objektes, auf dem ein Film ausgebildet werden soll, in dem adhäsionsverhindernden Behälter;
    Erhitzen in dem adhäsionsverhindernden Behälter zumindest des Teils um das Material herum, auf dem der Film ausgebildet werden soll, auf eine Temperatur von vorzugsweise 150 bis 250°C und Ausstoßen des ersten Ausgangsgases und des zweiten Ausgangsgases in den adhäsionsverhindernden Behälter.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Wolframnitridfilms, bei dem das erste Ausgangsgas und/oder das zweite Ausgangsgas abwärts in vertika ler Richtung zur Oberfläche des Objektes, auf dem der Film ausgebildet werden soll, ausgestoßen wird.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Wolframnitridfilms, bei dem zwischen dem ersten Ausgangsgas und dem zweiten Ausgangsgas das aus der unteren Position ausgestoßene Gas seitwärts zum Zentrum des Objektes ausgestoßen wird, auf dem der Film ausgebildet werden soll.
  • Viele andere Merkmale, Vorteile und zusätzliche Aspekte der vorliegenden Erfindung werden für auf dem Gebiet Versierte bei Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungsblätter manifest werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Zeichnung, die ein Beispiel der filmausbildenden Vorrichtung zeigt, die im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • 2 ist eine Zeichnung, die den adhäsionsverhindernden Behälter der filmausbildenden Vorrichtung illustriert.
  • 3(a) ist eine perspektivische Ansicht der zu einem Ring geformten Düse 3(b) ist eine vergrößerte partielle Ansicht derselben und 3(c) ist eine perspektivische Ansicht einer Düse mit einer anderen Form.
  • 4(a) ist eine Aufsicht eines Beispiels der Duschdüse der vorliegenden Erfindung und 4(b) ist eine Aufsicht einer Duschdüse des Standes der Technik.
  • 5(a)–5(c) sind Zeichnungen, die die Schritte der Ausbildung eines Wolframnitridfilms und eines Kupferfilms zeigen.
  • 6 ist eine Zeichnung, die eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Wolframnitridfilms gemäß dem Stand der Technik zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die filmausbildende Vorrichtung, die im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, welche den oben beschriebenen Aufbau aufweist, weist einen im Reaktor platzierten adhäsionsverhindernden Behälter auf. In diesem adhäsionsverhindernden Behälter wird ein Halter vorgesehen, so dass ein Objekt, auf dem ein Film ausgebildet werden soll (das heißt das Substrat), im adhäsionsverhindernden Behälter gehalten werden kann.
  • Diese filmausbildende Vorrichtung ist mit einer ersten Gaseinlass-Ausrüstung und einer zweiten Gaseinlass-Ausrüstung versehen, durch welche die Ausgangsgase jeweils in den adhäsionsverhindernden Behälter ausgestoßen werden. Die zweite Gaseinlass-Ausrüstung ist an einer solchen Position lokalisiert, dass sie Gas zwischen der Ausstoßposition der ersten Gaseinlass-Ausrüstung und den Halter ausstoßen kann.
  • Durch Lokalisieren der Gasausstoßpositionen der ersten und der zweiten Gaseinlass-Ausrüstung bei unterschiedlichen Höhen auf der Oberfläche des Objektes, auf dem der Film ausgebildet werden soll, und Ausstoßen der Ausgangsgase in den adhäsionsverhindernden Behälter können die ersten und zweiten Ausgangsgase, die jeweils aus der Gaseinlass-Ausrüstung ausgestoßen sind, die Oberfläche des Objektes erreichen, auf der ein Film ausgebildet werden soll, das auf dem Halter lokalisiert ist, ohne sich miteinander zu mischen, selbst bei einem Druck innerhalb des viskosen Flussbereiches (das heißt 1,0 bis 100 Pa.).
  • Wenn das erste Ausgangsgas NH3-Gas ist und das zweite Ausgangsgas WF6-Gas ist, die jeweils von der ersten Gaseinlass-Ausrüstung und der zweiten Gaseinlass-Ausrüstung zugeführt werden, reagieren diese Gase deshalb miteinander nicht im Raum, sondern auf der Oberfläche des Objektes, auf der ein Film ausgebildet werden soll, und somit kann der Wolframnitridfilm effizient gebildet werden.
  • Ein Wolframnitridfilm mit einer guten Filmdickenverteilung kann auf der Oberfläche des Objektes, auf der ein Film ausgebildet werden soll, ausgebildet werden, indem die erste Gaseinlass-Ausrüstung mit einer Duschdüse versehen wird und somit das Ausgangsgas abwärts zu dem Objekt ausstößt, auf dem der Film ausgebildet werden soll. 4(a) zeigt mit 71 die Oberfläche der Duschdüse. Auf dieser Duschdüse, die eine Anzahl von Ausstoßöffnungen 72 aufweist, wird dasselbe Ausgangsgas ausgestoßen.
  • Bei der Duschdüse 171 des in 4(b) gezeigten Standes der Technik sind zwei Arten von Gasausstoßöffnungen 173 und 174 ausgebildet. Von einer Art 173 dieser Öffnungen wird ein Stickstoffatome enthaltendes Ausgangsgas ausgestoßen, während ein Wolframatome enthaltendes anderes Ausgangsgas aus den verbleibenden 174 ausgestoßen wird. In diesem Fall werden diese Gase miteinander gemischt und reagieren miteinander, bevor sie die Oberfläche des Objektes, auf dem der Film auszubilden ist, erreichen, was erwartungsgemäß zu einer niedrigeren, im Stand der Technik erzielten, Filmbildungs(Abscheidungs)Rate führt.
  • In der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine zu einem Ring ausgeformte Düse in der zweiten Gaseinlass-Ausrüstung vorgesehen. Diese Düse hat eine Anzahl von Gasausstoßöffnungen, aus denen ein Gas zum Zentrum des Ringes ausgestoßen wird, optional unter etwas Verschiebung zu dem Objekt, auf dem der Film ausgebildet werden soll, hin. Somit kann das von der zweiten Gaseinlass-Ausrüstung angelieferte Ausgangsgas gleichförmig die Oberfläche des Objektes erreichen, auf dem der Film ausgebildet werden soll.
  • In diesem Fall erreicht das von der ersten Gaseinlass-Ausrüstung zugeführte Ausgangsgas die Oberfläche des Objektes, auf dem ein Film ausgebildet werden soll, über das Zentrum des Rings der Düse. Daher können die jeweils von der ersten und zweiten Gaseinlass-Ausrüstung zugeführten Gase die Oberfläche des Objekts, auf der ein Film ausgebildet werden soll, erreichen, ohne miteinander gemischt zu werden und somit kann die Reaktion effizient auf der Oberfläche des Objektes fortschreiten, auf dem ein Film ausgebildet werden soll.
  • Wenn ein NH3-Gas enthaltendes Ausgangsgas und ein anderes WF6-Gas enthaltendes Ausgangsgas getrennt in den adhäsionsverhindernden Behälter eingeleitet werden, insbesondere unter einem Druck von 1,0 bis 100 Pa, wird WF6·4NH3 bei einer Temperatur unter 150°C ausgebildet, während ein WXN (ein Wolframnitridfilm) bei einer Temperatur ausgebildet wird, die 300°C übersteigt.
  • In der vorliegenden Erfindung wird der adhäsionsverhindernde Behälter bei einer Temperatur vorzugsweise von 150 bis 250°C (vorzugsweise um 200°C) gehalten. Als Ergebnis werden weder WF6·4NH3 noch WXN auf der Oberfläche des adhäsionsverhindernden Behälters ausgebildet, so dass keine Verdreckung verursacht wird.
  • Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung und den Beispielen, die folgen, ersichtlicher werden.
  • Nunmehr wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • In 1 zeigt Bezugszeichen 2 ein Beispiel einer filmausbildenden Vorrichtung, die im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, die einen Reaktor 11 aufweist. Ein Hohlraum-adhäsionsverhindernder Behälter 8 wird in diesem Reaktor 11 platziert.
  • Wie 2 zeigt, ist dieser adhäsionsverhindernde Behälter 8 mit einer Bodenplatte 31, einer Rektifizierplatte 32 und einer oberen Platte 33 jede von kreisförmiger Form und einer zylindrischen Wandplatte 30 versehen.
  • Es sind kreisförmige Löcher 36 bis 38 jeweils am Zentrum der Bodenplatte 31, der Rektifizierplatte 32 und der oberen Platte 33 ausgebildet.
  • Die Bodenplatte 30 ist am Boden der Wandplatte 30 lokalisiert, während die Rektifizierplatte 32 oberhalb der Bodenplatte 31 und umgeben von der Wandplatte 30 lokalisiert ist. Die obere Platte 33 ist an der Öffnung der Wandplatte 30 oberhalb der Rektifizierplatte 32 lokalisiert.
  • Die Bodenplatte 31, die Rektifizierplatte 32 und die obere Platte 33 sind parallel unter definierten Intervallen angeordnet und jede ist an der Wandplatte 30 fixiert.
  • Die Löcher 36 bis 38, die jeweils auf der Bodenplatte 31, der Rektifizierplatte 32 und der oberen Platte 33 ausgebildet sind, sind alle in einer solchen Weise angeordnet, dass das Zentrum derselben auf der Zentralachse der Wandplatte 30 lokalisiert ist.
  • Der die oben beschriebene Konstruktion aufweisende adhäsionsverhindernde Behälter 8 ist als solcher auf dem Boden des Reaktors 11 platziert.
  • Der Reaktor 11 ist mit einem Halter 14 auf dem Boden desselben versehen und der adhäsionsverhindernde Behälter 8 wird so platziert, dass der Halter 14 im Loch 36 der Bodenplatte 31 und dem Loch 37 der Rektifizierplatte 32 lokalisiert ist. Die Oberfläche des Halters 14 ist zwischen der rechtwinkligen Platte 31 und der oberen Platte 33 lokalisiert.
  • Eine erste Gasquelle 45 und eine zweite Gasquelle 46, die jeder aus einem Gaszylinder, einer Massenflusssteuerung, Ventilen, Röhren, etc. bestehen, sind außerhalb des Reaktors 11 vorgesehen.
  • In 1 sind 611 bis 614 Massenflusssteuerungen und 621 bis 628 sind Ventile.
  • Die erste Gasquelle 45 ist mit einer Duschdüse 12 als erste Gaseinlass-Ausrüstung verbunden. Ein erstes Gaseinlass-System besteht aus dieser ersten Gasquelle 45 und der Duschdüse 12, welche eine erste Gaseinlass-Ausrüstung ist.
  • Die Duschdüse 12 hat eine Hohlraum-Struktur und eine Anzahl von Öffnungen ist am Boden 18 derselben ausgebildet. Somit wird ein Gas aus der ersten Gasquelle 45 in den Hohlraumteil der Duschdüse 12 geliefert, wird von den Öffnungen auf dem Boden ausgestoßen.
  • Die Duschdüse 12 ist über dem Loch 38 der oberen Platte 33 lokalisiert und am oberen Teil des Reaktors 11 so angebracht, dass der Boden 18 der Duschdüse 12 zur Oberfläche des Halters 14 weist.
  • Das Loch 38 der oberen Platte 33 ist größer als der Boden 18 der Duschdüse 12. Der Boden 18 der Duschdüse 12 ist fast auf derselben Höhe wie die Oberplatte 33 lokalisiert, aber der Boden 18 ist niedriger als das Loch 38 der oberen Platte 33 lokalisiert.
  • Aufgrund dieser Konstruktion wird das aus der Duschdüse 12 ausgestoßene Gas direkt in den adhäsionsverhindernden Behälter 8 eingeleitet und auf die Oberfläche des Halters 14 geblasen.
  • Die zweite Gasquelle 46 ist mit einem Gasausstoßelement 4 als einer zweiten Gaseinlass-Ausrüstung verbunden. Ein zweites Gaseinlass-System 42 besteht aus der zweiten Gasquelle 46 und dem Gasausstoßelement 4, welches eine zweite Gaseinlass-Ausrüstung ist.
  • Dieses Gasausstoßelement 4, das grob zu einem Ring geformt ist, ist zwischen dem Halter 14 und der Duschdüse 12 im adhäsionsverhindernden Behälter 8 parallel zur Oberfläche des Halters 14 angeordnet. Das Gasausstoßelement 4 ist nämlich zwischen der Rektifizierplatte 32 und der oberen Platte 33 angeordnet und parallel zur Rektifizierplatte 32 und der oberen Platte 33.
  • 3(a) ist eine perspektivische Ansicht des Gasausstoßelements 4.
  • Dieses Gasausstoßelement 4 besteht aus einer Ringdüse 21, einem diese Düse 21 tragenden Träger 22 und einer Röhre 23, mit der der Träger 22 mit dem Gaseinlass-System 42 verbunden ist, das außerhalb des Reaktors 11 lokalisiert ist.
  • Die Düse 21, der Träger 22 und die Röhre 23 sind alle aus einer Hohlröhre hergestellt. Wenn ein Gas aus der zweiten Gasquelle 46 in das Gasausstoßelement 4 eingeleitet wird, passiert das Gas die Röhre 23 und den Träger 22 und erreicht die Düse 21.
  • Die Gasdüse 21, die zu einem Ring geformt ist, ist mit einer Anzahl von Löchern 25 auf der inneren Oberfläche versehen. 3(b) ist eine vergrößerte Ansicht der Löcher 25. Diese Löcher 25 sind auf einem etwas niedrigeren Teil der Oberfläche der Ringgasdüse 21 bei fast konstanten Abständen angeordnet, so dass in die Düse 21 fließendes Gas regulär aus diesen Löchern 25 etwas abwärts zum Zentrum hin abgegeben wird.
  • Als nächstes wird ein Verfahren zum Ausbilden eines Wolframnitridfilms unter Verwendung der oben beschriebenen filmbildenden Vorrichtung 2 illustriert.
  • In diesem Fall ist die erste Gasquelle 45 mit einem Gaszylinder versehen, der ein erstes, NH3 umfassendes Ausgangsgas enthält, während die zweite Gasquelle 46 mit einem anderen Gaszylinder versehen ist, der das zweite, WF6 umfassende Ausgangsgas enthält, was die Einleitung jeweils dieser Gase aus den ersten und zweiten Gaseinlass-Systemen 41 und 42 in den Reaktor 11 gestattet.
  • Zuerst wird der Reaktor 11 mit dem mit Reaktor 11 verbundenen Evakuierungssystem 48 auf Vakuum-Atmosphäre evakuiert. Der Substrathalter 17 umfasst eine betriebliche Hoch- und Absenkung. Dann wird das Substrat 20 in den Reaktor 11 geführt, während der Substrathalter 17 angehoben wird, und auf dem Halter 14 platziert. Dieses Substrat 20 ist parallel zum Boden 18 der Duschdüse 12 angeordnet. Als nächstes wird der Substrathalter 17 herab genommen und das Substrat 20 wird am Halter 14 angebracht, gefolgt vom Erhitzen durch Einschalten des Heizers 15.
  • Wenn ein anderer innerhalb des adhäsionsverhindernden Behälters 8 vorgesehener innerer Heizer auch eingeschaltet wird, wird der adhäsionsverhindernde Behälter 8 mit dem inneren Heizer wie auch der vom Halter 14 abgestrahlten Hitze erhitzt. In diesem Schritt wird die dem inneren Heizer zugeleitete Elektrizität so gesteuert, dass die Temperatur des adhäsionsverhindernden Behälters 8 auf 200°C gehalten wird.
  • Wen die Temperatur des Substrates 20 angehoben ist und 300°C oder mehr erreicht, werden die Gasquellen 45 und 46 so manipuliert, dass das erste Ausgangsgas NH3 aus der Duschdüse 12 zum Substrat 20 ausgestoßen wird und gleichzeitig das zweite Ausgangsgas WF6 aus der Düse 21 des Gasausstoßelementes 4 ausgestoßen wird. Somit werden erstes und zweites Ausgangsgas (das heißt die NH3- und WF6-Gase) auf das Substrat 20 geblasen.
  • In diesem Fall werden zwei verschiedene Ausgangsgase (das heißt die NH3- und WF6-Gase) jeweils getrennt aus der Duschdüse 12 und dem Gasausstoßelement 4 ausgestoßen, wie oben beschrieben. Das Steuern der Zufuhrraten der Gase durch Manipulieren der ersten Gasquelle 41 und der zweiten Gasquelle 42 kann der Druck im adhäsionsverhindernden Behälter 8 innerhalb des viskosen Fließbereiches (das heißt 1,0 bis 100 Pa) gehalten werden und das erste Ausgangsgas und das zweite Ausgangsgas können getrennt die Oberfläche des Substrates 20 erreichen, ohne sich miteinander zu mischen. Als Ergebnis setzt sich die Reaktion der Ausbildung von dünnem WXN auf der Oberfläche des Substrats 20 fort und somit wird ein dünner WXN-Film erhalten.
  • Wenn der dünne WXN-Film mit der vorgesehenen Filmdicke ausgebildet ist, wird das Substrat 20 aus dem Reaktor 11 heraus genommen und zu einer Kupferfilm bildenden Vorrichtung transportiert. Gleichzeitig wird ein anderes unbehandeltes Substrat in den Reaktor 11 verbracht und der Ausbildung eines dünnen WXN-Films unterworfen. Somit können kontinuierlich dünne WXN-Filme ausgebildet werden.
  • In der oben beschriebenen filmbildenden Vorrichtung 2 ist der adhäsionsverhindernde Behälter 8 mit dem ersten Ausgangsgas NH3 und dem zweiten Ausgangsgas WF6 gefüllt, was die Innenwand des Reaktors 11 vor der Ablagerung von WF6·4NH3 oder WXN darauf schützt. Somit entwickelt sich kein Dreck aus dem Reaktor 11 und es kann ein defektfreier WXN-Film hergestellt werden.
  • Da die Temperatur des adhäsionsverhindernden Behälters 8 innerhalb eines Bereichs vorzugsweise von 200 bis 300°C gesteuert wird, wird weder WF6·4NH3, welches dafür anfällig ist, bei niedrigeren Temperaturen gebildet zu werden, noch WXN, welches dafür anfällig ist, bei höheren Temperaturen gebildet zu werden, gebildet. Somit kann WXN in einer dreckfreien Umgebung gebildet werden. Weil er entfernbar ist, kann darüber hinaus der adhäsionsverhindernde Behälter 8 leicht gereinigt werden.
  • Wie oben beschrieben, werden bei Verwendung der Dünnfilmausbildenden Vorrichtung 2 im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Ausgangsgase nicht miteinander gemischt, sondern können getrennt ein Substrat erreichen und die Reaktion schreitet effizient auf der Substratoberfläche fort. Somit kann ein aus dem Reaktionsprodukt hergestellter dünner WXN-Film rasch wachsen, ohne ein Verdrecken zu verursachen und es kann ein WXN-Film mit ausgezeichneten Qualitäten ausgebildet werden.
  • Obwohl im obigen Fall eine Anzahl von Löchern 25 auf der Innenseite des Gasausstoßelements 4 ausgebildet sind, können andere Konfigurationen dafür verwendet werden, so lange wie das Ausgangsgas gleichförmig aus zwei oder mehr Positionen zum Substrat 20 hin ausgestoßen werden kann. Beispielsweise ist es auch möglich, dass eine Spitze 24 des Trägers 22 zur zentralen Achse des darunter lokalisierten Substrats gebogen ist und das Ausgangsgas aus dem auf der Spitze 24 ausgebildeten Loch 26 ausgestoßen wird, wie 3(c) zeigt.
  • Obwohl WXN in Vakuum (unter vermindertem Druck) ausgebildet wird, von 1,0 bis 100 Pa im obigen Beispiel, kann es unter höherem Druck gebildet werden, z.B. Atmosphärendruck oder mehr.
  • Durch Einsetzen der vorliegenden Erfindungen werden verschiedene Ausgangsgase nicht miteinander gemischt, sondern können die Oberfläche eines Objekts, auf dem ein Film ausgebildet werden soll, getrennt erreichen. Somit kann die Filmbilde-Geschwindigkeit angehoben werden und es kann eine gleichförmige Filmdicke erhalten werden. Auch tritt keine Reaktion auf der Oberfläche des adhäsionsverhindernden Behälters auf und damit kommt es nicht zu Stauben.
  • Zusätzlich werden die Ausgangsgase nicht auf der Oberfläche des adhäsionsverhindernden Behälters verbraucht. Daher kann die Reaktion effizient auf der Oberfläche des Objektes stattfinden, auf der ein Film ausgebildet werden soll und es haftet kein Dreck/Staub an der Oberfläche des adhäsionsverhindernden Behälters.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Wolframnitridfilms, das umfasst Ausstoßen eines NH3-Gases und eines WF6-Gases in einen Reaktor und Reagierenlassen des NH3-Gases mit dem WF6-Gas, um so einem Wolframnitridfilm auf der Oberfläche eines Materials auszubilden, auf dem der Film ausgebildet werden soll; wobei der Abstand zwischen der Position, von der das NH3-Gas ausgestoßen wird, und der Oberfläche des Materials, auf dem der Film ausgebildet werden soll, sich von dem Abstand zwischen der Position, von welcher das WF6-Gas ausgestoßen wird, und der Oberfläche des Materials, auf dem der Film ausgebildet werden soll, unterscheidet; ein adhäsionsverhindernder Behälter in dem Reaktor bereitgestellt wird, wo das Objekt, auf dem der Film ausgebildet werden soll, platziert wird; zumindest der Teil um das Material herum, auf dem der Film auszubilden ist, auf eine Temperatur von 150 bis 300°C in dem adhäsionsverhindernden Behälter erhitzt wird; und das NH3-Gas und WF6-Gas in den adhäsionsverhindernden Behälter ausgestoßen werden.
  2. Verfahren zum Herstellen eines Wolframnitridfilms gemäß Anspruch 1, wobei das NH3-Gas und/oder das WF6-Gas abwärts in vertikaler Richtung zur Oberfläche des Objektes, auf dem der Film ausgebildet werden soll, ausgestoßen werden.
  3. Verfahren zum Herstellen eines Wolframnitridfilms gemäß Anspruch 1, wobei zwischen dem NH3-Gas und dem WF6-Gas das aus der unteren Position ausgestoßene eine Gas seitlich zum Zentrum des Objektes ausgestoßen wird, auf dem der Film ausgebildet werden soll.
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