JP2006228923A - Method for manufacturing thin film - Google Patents

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Masao Watanabe
征夫 渡辺
Masaharu Shiratani
正治 白谷
Kazunori Koga
一憲 古閑
Akimasa Yajima
明政 矢島
Toshiya Kamimoto
俊哉 神元
Naoto Tsukamoto
直人 塚本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a thin film by which embedding characteristic to super-microfabricated hole required for high integration of LIS or precise step coverage can be realized. <P>SOLUTION: The method is used to manufacture a thin film containing metal atoms on a substrate through Plasma CVD method. In concrete, the thin film containing metal atoms is formed, while pulse vias voltage is being applied onto the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プラズマCVD法により、基体上に金属原子含有薄膜を製造する方法に関し、詳しくは、基体にパルスバイアス電圧を印加することにより、金属原子含有薄膜の成膜形状を制御する薄膜の製造方法に関する。本発明の薄膜の製造方法は、銅薄膜を製造する場合に特に有用である。   The present invention relates to a method for producing a metal atom-containing thin film on a substrate by plasma CVD, and more particularly, to produce a thin film for controlling the shape of a metal atom-containing thin film by applying a pulse bias voltage to the substrate. Regarding the method. The method for producing a thin film of the present invention is particularly useful when producing a copper thin film.

LSIの配線においては、配線遅延やエレクトロマイグレーションの問題を回避する配線材料として、銅が使用されている。銅を使用した配線の製造には、プラズマCVD法が用いられており、微細化に対応するために成膜形状をコントロールする方法が報告されている。例えば、特許文献1には、基体にバイアスを印加して埋め込み特性を向上させる方法が報告されている。   In LSI wiring, copper is used as a wiring material to avoid wiring delay and electromigration problems. For the production of wiring using copper, the plasma CVD method is used, and a method for controlling the film formation shape to cope with the miniaturization has been reported. For example, Patent Document 1 reports a method of improving the embedding characteristics by applying a bias to a substrate.

特開平11−87267号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-87267

LISの更なる高集積化に伴い、超微細化孔への埋め込み特性や、精密な段差被覆性の実現が要求されている。
従って、本発明の目的は、これらの要求を満たし得る薄膜の製造方法を提供することにある。
Along with further higher integration of LIS, realization of embedding characteristics in ultrafine holes and precise step coverage is required.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a thin film that can satisfy these requirements.

本発明者等は、検討を重ねた結果、基体にパルス電圧を印加することにより、製造される薄膜の形状を制御できることを知見した。   As a result of repeated studies, the present inventors have found that the shape of the thin film to be manufactured can be controlled by applying a pulse voltage to the substrate.

本発明は、上記知見に基づきなされたもので、プラズマCVD法によって基体上に金属原子含有薄膜を製造する方法であり、基体にパルスバイアス電圧を印加しながら該金属原子含有薄膜を形成する薄膜の製造方法を提供するものである。   The present invention has been made on the basis of the above knowledge, and is a method for producing a metal atom-containing thin film on a substrate by a plasma CVD method. A thin film for forming a metal atom-containing thin film while applying a pulse bias voltage to the substrate. A manufacturing method is provided.

本発明によれば、超微細化孔への埋め込み特性や、精密な段差被覆性の実現が可能な薄膜の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the thin film which can implement | achieve the embedding characteristic to an ultrafine hole and a precise | minute level | step difference coverage can be provided.

本発明の薄膜の製造方法により製造される金属原子含有薄膜は、膜を構成する成分として金属元素が含まれているものである。該金属原子含有薄膜としては、例えば、金属薄膜、金属窒化物薄膜、金属炭化物薄膜、金属酸化物薄膜が挙げられ、これらの金属原子含有薄膜の組成に含まれる金属原子は1種類でもよく、2種類以上でもよい。   The metal atom-containing thin film produced by the method for producing a thin film of the present invention contains a metal element as a component constituting the film. Examples of the metal atom-containing thin film include a metal thin film, a metal nitride thin film, a metal carbide thin film, and a metal oxide thin film, and one kind of metal atom may be included in the composition of these metal atom-containing thin films. It may be more than types.

上記金属薄膜の組成としては、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、鉄、ルテニウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、白金、銅、銀、金、ガリウム、インジウム、錫、これらを含有する合金等が挙げられる。上記金属窒化物薄膜の組成としては、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化ハフニウム、窒化バナジウム、窒化ニオブ、窒化タンタル、窒化アルミニウム等が挙げられる。上記金属炭化物薄膜の組成としては、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ニオブ、炭化タンタル等が挙げられる。上記金属酸化物薄膜の組成としては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム、酸化ゲルマニウム、酸化錫、酸化ランタン、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化エルビウム、チタン酸鉛(PT)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、ランタン添加チタン酸ジルコン酸鉛(PLZT)、チタン酸ビスマス(BT)、珪素−BT複合酸化物(BTS)、ランタン添加チタン酸ビスマス(BLT)、珪素−BLT複合酸化物、タンタル酸ビスマスストロンチウム(SBT)、タンタル−ニオブ複合酸化物、チタン−タンタル複合酸化物、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、ニオブ酸リチウム、YBa2Cu37-δ型酸化物(YBC)、YBCのYサイトをランタノイド元素で置換したREBC型酸化物、Bi2Sr2Ca2Cu28、Bi2Sr2Ca2Cu310、ハフニウム−アルミニウム複合酸化物、珪素−チタン複合酸化物、珪素−ジルコニウム複合酸化物、珪素−ハフニウム複合酸化物、珪素−タンタル複合酸化物、希土類−珪素複合酸化物、希土類−アルミニウム複合酸化物、希土類−珪素−アルミニウム複合酸化物、希土類元素添加型光学ガラス等が挙げられる。 The composition of the metal thin film includes titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, iron, ruthenium, cobalt, rhodium, iridium, platinum, copper, silver, gold, gallium, indium, tin, and the like. Examples thereof include alloys. Examples of the composition of the metal nitride thin film include titanium nitride, zirconium nitride, hafnium nitride, vanadium nitride, niobium nitride, tantalum nitride, and aluminum nitride. Examples of the composition of the metal carbide thin film include titanium carbide, zirconium carbide, niobium carbide, and tantalum carbide. The composition of the metal oxide thin film includes titanium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, iron oxide, ruthenium oxide, aluminum oxide, germanium oxide, tin oxide, lanthanum oxide, praseodymium oxide, and oxidation. Neodymium, erbium oxide, lead titanate (PT), lead zirconate titanate (PZT), lanthanum-doped lead zirconate titanate (PLZT), bismuth titanate (BT), silicon-BT composite oxide (BTS), lanthanum Addition bismuth titanate (BLT), silicon-BLT composite oxide, bismuth strontium tantalate (SBT), tantalum-niobium composite oxide, titanium-tantalum composite oxide, barium titanate, strontium titanate, lithium niobate, YBa 2 Cu 3 O 7- δ-type oxide (YB ), REBC type oxide of Y site YBC was replaced by lanthanide elements, Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 2 O 8, Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10, hafnium - aluminum complex oxide, silicon - titanium composite Oxide, silicon-zirconium composite oxide, silicon-hafnium composite oxide, silicon-tantalum composite oxide, rare earth-silicon composite oxide, rare earth-aluminum composite oxide, rare earth-silicon-aluminum composite oxide, rare earth element added Type optical glass.

本発明の薄膜の製造方法は、銅、ルテニウム、白金等の金属薄膜、窒化タンタル等の導電性金属窒化物薄膜、酸化ルテニウム等の導電性金属酸化物薄膜を作成する場合に、特に優れたパターン埋め込み特性を与えることができ、例えば、高アスペクト比のトレンチ構造を有するLIS用銅薄膜配線の製造方法として有用である。   The method for producing a thin film of the present invention has a particularly excellent pattern when a metal thin film such as copper, ruthenium or platinum, a conductive metal nitride thin film such as tantalum nitride, or a conductive metal oxide thin film such as ruthenium oxide is formed. For example, it is useful as a method for manufacturing a copper thin film wiring for LIS having a trench structure with a high aspect ratio.

本発明の薄膜の製造方法においては、基体にパルスバイアス電圧を印加すること以外は、従来のプラズマCVD法に準じて、金属原子含有薄膜を製造することができる。本発明の薄膜の製造方法により製造する薄膜の厚みは、用途により適宜選択される。   In the method for producing a thin film of the present invention, a metal atom-containing thin film can be produced according to the conventional plasma CVD method except that a pulse bias voltage is applied to the substrate. The thickness of the thin film produced by the thin film production method of the present invention is appropriately selected depending on the application.

本発明において、基体に印加するパルスバイアス電圧のパルス周波数は、1Hzより低いとトレンチ底面の膜厚が不均一になる場合があり、また、1MHzより高いとバイアス電圧が印加できない場合があるので、1Hz〜1MHzが好ましく、10Hz〜0.4MHzがより好ましい範囲である。   In the present invention, if the pulse frequency of the pulse bias voltage applied to the substrate is lower than 1 Hz, the film thickness at the bottom of the trench may be non-uniform, and if it is higher than 1 MHz, the bias voltage may not be applied. 1 Hz to 1 MHz is preferable, and 10 Hz to 0.4 MHz is a more preferable range.

また、基体に印加するパルスバイアス電圧(接地電位を基準とした電位差)は、接地電位を基準とした基体電位の直流電圧成分において、−0.1Vより高いとバイアス電圧の効果がない場合があり、−1000Vより低いとスパッタリングが大きい場合があるので、−0.1〜−1000Vの範囲が好ましく、−0.1〜−500Vの範囲がより好ましい。   Further, if the pulse bias voltage (potential difference with respect to the ground potential) applied to the substrate is higher than −0.1 V in the DC voltage component of the substrate potential with respect to the ground potential, the bias voltage may not be effective. If it is lower than −1000 V, sputtering may be large, so a range of −0.1 to −1000 V is preferable, and a range of −0.1 to −500 V is more preferable.

また、基体に印加するパルスバイアス電圧のデューティ比(パルス1周期中のバイアス電圧のon−off比)は、所望する薄膜の形状により、上記のパルスバイアス電圧のパラメータと共に、0〜99%の範囲で調整することができる。   In addition, the duty ratio of the pulse bias voltage applied to the substrate (on-off ratio of the bias voltage during one pulse period) is in the range of 0 to 99%, together with the above-described parameters of the pulse bias voltage, depending on the shape of the thin film. Can be adjusted.

例えば、微細トレンチパターンの基体に銅配線を作成するために銅薄膜を製造する場合、メッキ工程のための銅のシード層を形成するときには、基体電位が−10Vより高くなるようなパルスバイアス電圧とするか、そのデューティ比を1%以下と小さくすればよく、微細トレンチパターンをCVDによりダイレクトに埋め込むときには、基体電位が−20Vより低くなるようなパルスバイアス電圧とするか、そのデューティ比を5%以下と大きくとすればよい。   For example, when a copper thin film is manufactured to form a copper wiring on a substrate having a fine trench pattern, when a copper seed layer is formed for a plating process, a pulse bias voltage such that the substrate potential is higher than −10V is set. Alternatively, the duty ratio may be reduced to 1% or less, and when a fine trench pattern is directly buried by CVD, a pulse bias voltage is set so that the substrate potential is lower than −20 V, or the duty ratio is 5%. What is necessary is just to make it large with the following.

本発明の薄膜の製造方法においては、プラズマ主放電をパルス化させると、基体に蓄積される電荷量を小さく抑えることができるため、基体中のデバイスの損傷を防ぐことができるので好ましく、そのパルスの周波数は、1Hz〜1MHzが好ましく、10Hz〜0.4MHzがより好ましい。   In the thin film manufacturing method of the present invention, it is preferable to pulse the plasma main discharge because the amount of charge accumulated in the substrate can be suppressed to a small value, so that damage to devices in the substrate can be prevented. The frequency of 1 Hz to 1 MHz is preferable, and 10 Hz to 0.4 MHz is more preferable.

また、プラズマ主放電のパルス周波数と基体に印加するパルスバイアス電圧の周波数とを同期化させると、基体表面に流入するイオンの基体方向への指向性を高めることができ、結果として、トレンチを有する基体への成膜形状を一層良好に制御することが出来る。   Further, by synchronizing the pulse frequency of the plasma main discharge and the frequency of the pulse bias voltage applied to the substrate, the directivity of ions flowing into the substrate surface toward the substrate can be improved, and as a result, a trench is provided. The film formation shape on the substrate can be controlled more favorably.

本発明の薄膜の製造方法においては、垂直方向の薄膜堆積速度を選択的に増大させるために、イオンエネルギー5〜500eVのイオン照射を行いながら薄膜を形成してもよい。イオンエネルギーは、20eVより小さいと照射効果が現れない場合があり、また、200eVを超えると、スパッタリングが大きくなったり、得られる薄膜中の不純物量や欠陥密度が増加することがあるので、20eV〜200eVが好ましい。   In the thin film manufacturing method of the present invention, in order to selectively increase the thin film deposition rate in the vertical direction, the thin film may be formed while performing ion irradiation with an ion energy of 5 to 500 eV. If the ion energy is less than 20 eV, the irradiation effect may not appear. If the ion energy exceeds 200 eV, sputtering may increase or the amount of impurities and defect density in the resulting thin film may increase. 200 eV is preferred.

本発明の薄膜の製造方法においては、薄膜表面への水素原子照射量を増加し、薄膜中の不純物量の低減、結晶サイズの増大、及び表面平滑性の向上を実現するために、アシストプラズマを印加してもよい。   In the method for producing a thin film of the present invention, an assist plasma is used to increase the amount of hydrogen atoms irradiated on the surface of the thin film to reduce the amount of impurities in the thin film, increase the crystal size, and improve the surface smoothness. You may apply.

本発明の薄膜の製造方法に用いられるCVD原料は、薄膜に金属元素を供給するプレカーサの一種又は二種以上を含有するものであり、必要に応じて有機溶剤や安定剤を含んでもよい。その形態は、後述するCVD原料の輸送方法に合わせて選択される。   The CVD raw material used in the method for producing a thin film of the present invention contains one or more precursors for supplying metal elements to the thin film, and may contain an organic solvent and a stabilizer as necessary. The form is selected according to the method of transporting the CVD raw material described later.

上記のプレカーサとしては、アルコール化合物、グリコール化合物、β−ジケトン化合物、シクロペンタジエン化合物及び有機アミン化合物等の有機配位子として用いられる化合物からなる群から選択される一種類又は二種類以上と金属との化合物、ハロゲン化金属、アルキル金属等が挙げられる。また、上記プレカーサの金属種としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等の1族元素、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等の2族元素、スカンジウム、イットリウム、ランタノイド元素(ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム)、アクチノイド元素等の3族元素、チタニウム、ジルコニウム、ハフニウムの4族元素、バナジウム、ニオブ、タンタルの5族元素、クロム、モリブデン、タングステンの6族元素、マンガン、テクネチウム、レニウムの7族元素、鉄、ルテニウム、オスミウムの8族元素、コバルト、ロジウム、イリジウムの9族元素、ニッケル、パラジウム、白金の10族元素、銅、銀、金の11族元素、亜鉛、カドミウム、水銀の12族元素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウムの13族元素、ゲルマニウム、錫、鉛の14族元素、砒素、アンチモン、ビスマスの15族元素、ポロニウムの16族元素が挙げられる。   As said precursor, one or two or more types selected from the group consisting of compounds used as organic ligands such as alcohol compounds, glycol compounds, β-diketone compounds, cyclopentadiene compounds and organic amine compounds, and metals These compounds, metal halides, alkyl metals and the like. The precursor metal species include group 1 elements such as lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium, group 2 elements such as beryllium, magnesium, calcium, strontium and barium, scandium, yttrium and lanthanoid elements (lanthanum, cerium). , Praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium), group 3 elements such as actinoid elements, group 4 elements of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, Group 5 element of tantalum, Group 6 element of chromium, molybdenum, tungsten, Group 7 element of manganese, technetium, rhenium, Group 8 element of iron, ruthenium, osmium, Koval , Rhodium, iridium group 9 elements, nickel, palladium, platinum group 10 elements, copper, silver, gold group 11 elements, zinc, cadmium, mercury group 12 elements, aluminum, gallium, indium, thallium group 13 elements Germanium, tin, lead group 14 elements, arsenic, antimony, bismuth group 15 elements, and polonium group 16 elements.

上記の有機配位子として用いられるアルコール化合物としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、2−ブタノール、イソブタノール、第3ブタノール、アミルアルコール、イソアミルアルコール、第3アミルアルコール等のアルキルアルコール類;2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、2−(2−メトキシエトキシ)エタノール、2−メトキシ−1−メチルエタノール、2−メトキシ−1,1−ジメチルエタノール、2−エトキシ−1,1−ジメチルエタノール、2−イソプロポキシ−1,1−ジメチルエタノール、2−ブトキシ−1,1−ジメチルエタノール、2−(2−メトキシエトキシ)−1,1−ジメチルエタノール、2−プロポキシ−1,1−ジエチルエタノール、2−第2ブトキシ−1,1−ジエチルエタノール、3−メトキシ−1,1−ジメチルプロパノール等のエーテルアルコール類が挙げられる。   Examples of the alcohol compound used as the organic ligand include alkyls such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, 2-butanol, isobutanol, tertiary butanol, amyl alcohol, isoamyl alcohol, and tertiary amyl alcohol. Alcohols: 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-butoxyethanol, 2- (2-methoxyethoxy) ethanol, 2-methoxy-1-methylethanol, 2-methoxy-1,1-dimethylethanol, 2- Ethoxy-1,1-dimethylethanol, 2-isopropoxy-1,1-dimethylethanol, 2-butoxy-1,1-dimethylethanol, 2- (2-methoxyethoxy) -1,1-dimethylethanol, 2- Propoxy-1 1-diethylethanolamine, 2-second-butoxy-1,1-diethyl ethanol, ether alcohols such as 3-methoxy-1,1-dimethyl propanol.

上記の有機配位子として用いられるグリコール化合物としては、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、2,4−ヘキサンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,4−ブタンジオール、2,2−ジエチル−1,3−ブタンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,4−ヘキサンジオール、2,4−ジメチル−2,4−ペンタンジオール等が挙げられる。   Examples of the glycol compound used as the organic ligand include 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 2,4-hexanediol, 2,2-dimethyl-1, 3-propanediol, 2,2-diethyl-1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 2,4-butanediol, 2,2-diethyl-1,3-butanediol, 2-ethyl-2 -Butyl-1,3-propanediol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,4-hexanediol, 2,4- Examples thereof include dimethyl-2,4-pentanediol.

上記の有機配位子として用いられるβ−ジケトン化合物としては、例えば、アセチルアセトン、ヘキサン−2,4−ジオン、5−メチルヘキサン−2,4−ジオン、ヘプタン−2,4−ジオン、2−メチルヘプタン−3,5−ジオン、5−メチルヘプタン−2,4−ジオン、6−メチルヘプタン−2,4−ジオン、2,2−ジメチルヘプタン−3,5−ジオン、2,6−ジメチルヘプタン−3,5−ジオン、2,2,6−トリメチルヘプタン−3,5−ジオン、2,2,6,6−テトラメチルヘプタン−3,5−ジオン、オクタン−2,4−ジオン、2,2,6−トリメチルオクタン−3,5−ジオン、2,6−ジメチルオクタン−3,5−ジオン、2,2−ジメチル−6−エチルオクタン−3,5−ジオン、2,2,6,6−テトラメチルオクタン−3,5−ジオン、2,9−ジメチルノナン−4,6−ジオン、2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ノナンジオン、2−メチル−6−エチルデカン−3,5−ジオン、2,2−ジメチル−6−エチルデカン−3,5−ジオン等のアルキル置換β−ジケトン類;1,1,1−トリフルオロペンタン−2,4−ジオン、1,1,1−トリフルオロ−5,5−ジメチルヘキサン−2,4−ジオン、1,1,1,5,5,5−ヘキサフルオロペンタン−2,4−ジオン、1,3−ジパーフルオロヘキシルプロパン−1,3−ジオン等のフッ素置換アルキルβ−ジケトン類;1,1,5,5−テトラメチル−1−メトキシヘキサン−2,4−ジオン、2,2,6,6−テトラメチル−1−メトキシヘプタン−3,5−ジオン、2,2,6,6−テトラメチル−1−(2−メトキシエトキシ)ヘプタン−3,5−ジオン等のエーテル置換β−ジケトン類が挙げられる。   Examples of the β-diketone compound used as the organic ligand include acetylacetone, hexane-2,4-dione, 5-methylhexane-2,4-dione, heptane-2,4-dione, and 2-methyl. Heptane-3,5-dione, 5-methylheptane-2,4-dione, 6-methylheptane-2,4-dione, 2,2-dimethylheptane-3,5-dione, 2,6-dimethylheptane- 3,5-dione, 2,2,6-trimethylheptane-3,5-dione, 2,2,6,6-tetramethylheptane-3,5-dione, octane-2,4-dione, 2,2 , 6-trimethyloctane-3,5-dione, 2,6-dimethyloctane-3,5-dione, 2,2-dimethyl-6-ethyloctane-3,5-dione, 2,2,6,6- Tetramethyl Kutan-3,5-dione, 2,9-dimethylnonane-4,6-dione, 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-nonanedione, 2-methyl-6-ethyldecane-3,5- Alkyl-substituted β-diketones such as dione and 2,2-dimethyl-6-ethyldecane-3,5-dione; 1,1,1-trifluoropentane-2,4-dione, 1,1,1-trifluoro -5,5-dimethylhexane-2,4-dione, 1,1,1,5,5,5-hexafluoropentane-2,4-dione, 1,3-diperfluorohexylpropane-1,3- Fluorine-substituted alkyl β-diketones such as dione; 1,1,5,5-tetramethyl-1-methoxyhexane-2,4-dione, 2,2,6,6-tetramethyl-1-methoxyheptane-3 , 5-dione, 2,2,6 - ether substituted β- diketones such as tetramethyl-1- (2-methoxyethoxy) heptane-3,5-dione can be cited.

上記の有機配位子として用いられるシクロペンタジエン化合物としては、シクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエン、エチルシクロペンタジエン、プロピルシクロペンタジエン、イソプロピルシクロペンタジエン、ブチルシクロペンタジエン、第2ブチルシクロペンタジエン、イソブチルシクロペンタジエン、第3ブチルシクロペンタジエン、ジメチルシクロペンタジエン、テトラメチルシクロペンタジエン等が挙げられる。   Examples of the cyclopentadiene compound used as the organic ligand include cyclopentadiene, methylcyclopentadiene, ethylcyclopentadiene, propylcyclopentadiene, isopropylcyclopentadiene, butylcyclopentadiene, second butylcyclopentadiene, isobutylcyclopentadiene, third Examples include butylcyclopentadiene, dimethylcyclopentadiene, and tetramethylcyclopentadiene.

上記の有機配位子として用いられる有機アミン化合物としては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、第2ブチルアミン、第3ブチルアミン、イソブチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、エチルメチルアミン、プロピルメチルアミン、イソプロピルメチルアミン、ビス(トリメチルシリル)アミン等が挙げられる。   Examples of the organic amine compound used as the organic ligand include methylamine, ethylamine, propylamine, isopropylamine, butylamine, secondary butylamine, tertiary butylamine, isobutylamine, dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, diisopropylamine. , Ethylmethylamine, propylmethylamine, isopropylmethylamine, bis (trimethylsilyl) amine, and the like.

上記のCVD原料に使用する有機溶剤としては、特に制限を受けることはなく、周知一般の有機溶剤を用いることが出来る。該有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、2−プロパノール、n−ブタノール等のアルコール類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸メトキシエチル等の酢酸エステル類;テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、モルホリン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジブチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類;メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルブチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン類;ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、トルエン、キシレン等の炭化水素類;1−シアノプロパン、1−シアノブタン、1−シアノヘキサン、シアノシクロヘキサン、シアノベンゼン、1,3−ジシアノプロパン、1,4−ジシアノブタン、1,6−ジシアノヘキサン、1,4−ジシアノシクロヘキサン、1,4−ジシアノベンゼン等のシアノ基を有する炭化水素類;ピリジン、ルチジンが挙げられ、これらは、溶質の溶解性、使用温度と沸点、引火点との関係等により、単独で又は二種類以上の混合溶媒として用いられる。これらの有機溶剤を使用する場合、該有機溶剤中におけるプレカーサ成分の合計量が0.01〜2.0モル/リットル、特に0.05〜1.0モル/リットルとなるようにするのが好ましい。   The organic solvent used for the above CVD raw material is not particularly limited, and a known general organic solvent can be used. Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol and n-butanol; acetates such as ethyl acetate, butyl acetate and methoxyethyl acetate; tetrahydrofuran, tetrahydropyran, morpholine, ethylene glycol dimethyl ether, Ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, dibutyl ether and dioxane; ketones such as methyl butyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl butyl ketone, dipropyl ketone, diisobutyl ketone, methyl amyl ketone, cyclohexanone and methylcyclohexanone; hexane , Cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane, ethylcyclohexane, heptane, octane, Hydrocarbons such as ene and xylene; 1-cyanopropane, 1-cyanobutane, 1-cyanohexane, cyanocyclohexane, cyanobenzene, 1,3-dicyanopropane, 1,4-dicyanobutane, 1,6-dicyanohexane, Hydrocarbons having a cyano group such as 1,4-dicyanocyclohexane, 1,4-dicyanobenzene; pyridine, lutidine, and the like, depending on the solubility of the solute, the relationship between the use temperature and boiling point, the flash point, etc. , Used alone or as a mixed solvent of two or more. When these organic solvents are used, the total amount of the precursor components in the organic solvent is preferably 0.01 to 2.0 mol / liter, particularly 0.05 to 1.0 mol / liter. .

また、上記の安定剤としては、グライム、ジグライム、トリグライム、テトラグライム等のエチレングリコールエーテル類、18−クラウン−6、ジシクロヘキシル−18−クラウン−6、24−クラウン−8、ジシクロヘキシル−24−クラウン−8、ジベンゾ−24−クラウン−8等のクラウンエーテル類、エチレンジアミン、N,N’−テトラメチルエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、1,1,4,7,7−ペンタメチルジエチレントリアミン、1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラミン、トリエトキシトリエチレンアミン等のポリアミン類、サイクラム、サイクレン等の環状ポリアミン類、ピリジン、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、N−メチルピロリジン、N−メチルピペリジン、N−メチルモルホリン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4−ジオキサン、オキサゾール、チアゾール、オキサチオラン等の複素環化合物類、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸−2−メトキシエチル等のβ−ケトエステル類又はアセチルアセトン、2,4−ヘキサンジオン、2,4−ヘプタンジオン、3,5−ヘプタンジオン、ジピバロイルメタン等のβ−ジケトン類等の求核性試薬が挙げられ、これらの安定剤を使用する場合、その使用量は、プレカーサ1モルに対して好ましくは0.1モル〜10モル、さらに好ましくは1〜4モルである。   Examples of the stabilizer include ethylene glycol ethers such as glyme, diglyme, triglyme and tetraglyme, 18-crown-6, dicyclohexyl-18-crown-6, 24-crown-8, dicyclohexyl-24-crown- 8, crown ethers such as dibenzo-24-crown-8, ethylenediamine, N, N′-tetramethylethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, 1,1,4,7,7 -Polyamines such as pentamethyldiethylenetriamine, 1,1,4,7,10,10-hexamethyltriethylenetetramine, triethoxytriethyleneamine, cyclic polyamines such as cyclam, cyclen, pyridine, pyrrolidine, Heterocyclic compounds such as piperidine, morpholine, N-methylpyrrolidine, N-methylpiperidine, N-methylmorpholine, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,4-dioxane, oxazole, thiazole, oxathiolane, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, Β-ketoesters such as 2-methoxyethyl acetoacetate or β-diketones such as acetylacetone, 2,4-hexanedione, 2,4-heptanedione, 3,5-heptanedione, dipivaloylmethane, etc. A nucleophilic reagent is mentioned, and when these stabilizers are used, the amount used is preferably 0.1 mol to 10 mol, more preferably 1 to 4 mol, relative to 1 mol of the precursor.

以下に、本発明の薄膜の製造方法を用いて銅薄膜を製造する場合に用いる銅のCVD原料についてさらに詳述する。
銅のCVD原料としては、特に制限を受けることなく、周知の銅化合物をプレカーサに用いたものを使用することができる。該銅化合物としては、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅等のハロゲン化銅、前記シクロペンタジエン化合物を配位子として形成されるシクロペンタジエニル銅錯体、前記アルコール化合物を配位子として形成される銅アルコキシド化合物、前記β−ジケトン化合物を配位子として形成される銅のβ−ジケトン錯体化合物が挙げられる。
Below, the copper CVD raw material used when manufacturing a copper thin film using the manufacturing method of the thin film of this invention is explained in full detail.
As a CVD material for copper, a material using a known copper compound for a precursor can be used without any particular limitation. Examples of the copper compound include copper halides such as copper chloride, copper bromide, and copper iodide, cyclopentadienyl copper complex formed using the cyclopentadiene compound as a ligand, and the alcohol compound used as a ligand. Copper alkoxide compounds, and copper β-diketone complex compounds formed using the β-diketone compound as a ligand.

銅のβ−ジケトン錯体化合物としては、例えば、下記一般式(1)で表される銅(II)錯体及び下記一般式(2)で表される銅(II)錯体が挙げられる。   Examples of the copper β-diketone complex compound include a copper (II) complex represented by the following general formula (1) and a copper (II) complex represented by the following general formula (2).

上記一般式(1)及び一般式(2)において、R1〜R6で表される基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第2ブチル、第3ブチル、イソブチル、ペンチル、イソペンチル、第3ペンチル、第2イソペンチル、3−ペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、1−メチルシクロヘキシル、1,1−ジメチルブチル、ヘプチル、2−ヘプチル、イソヘプチル、第3ヘプチル、n−オクチル、イソオクチル、第3オクチル、2−エチルヘキシル、トリフルオロメチル、パーフルオロプロピル、パーフルオロヘキシル、2−メトキシエチル、2−エトキシエチル、2−ブトキシエチル、2−(2−メトキシエトキシ)エチル、1−メトキシ−1,1−ジメチルメチル、2−メトキシ−1,1−ジメチルエチル、2−エトキシ−1,1−ジメチルエチル、2−プロポキシ−1,1−ジメチルエチル、2−イソプロポキシ−1,1−ジメチルエチル、2−ブトキシ−1,1−ジメチルエチル、2−第2ブトキシ−1,1−ジメチルエチル、2−メトキシ−1,1−ジエチルエチル、2−エトキシ−1,1−ジエチルエチル、2−プロポキシ−1,1−ジエチルエチル、2−イソプロポキシ−1,1−ジエチルエチル、2−ブトキシ−1,1−ジエチルエチル、2−メトキシ−1−エチル−1−メチルエチル、2−プロポキシ−1−エチル−1−メチルエチル、2−(2−メトキシエトキシ)−1,1−ジメチルエチル、2−プロポキシ−1,1−ジエチルエチル、3−メトキシ−1,1−ジメチルプロピル等が挙げられる。 In the above general formula (1) and general formula (2), the groups represented by R 1 to R 6 are methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, secondary butyl, tertiary butyl, isobutyl, pentyl, isopentyl. , Tertiary pentyl, secondary isopentyl, 3-pentyl, hexyl, cyclohexyl, 1-methylcyclohexyl, 1,1-dimethylbutyl, heptyl, 2-heptyl, isoheptyl, tertiary heptyl, n-octyl, isooctyl, tertiary octyl 2-ethylhexyl, trifluoromethyl, perfluoropropyl, perfluorohexyl, 2-methoxyethyl, 2-ethoxyethyl, 2-butoxyethyl, 2- (2-methoxyethoxy) ethyl, 1-methoxy-1,1- Dimethylmethyl, 2-methoxy-1,1-dimethylethyl, 2-ethoxy 1,1-dimethylethyl, 2-propoxy-1,1-dimethylethyl, 2-isopropoxy-1,1-dimethylethyl, 2-butoxy-1,1-dimethylethyl, 2-secondbutoxy-1,1 -Dimethylethyl, 2-methoxy-1,1-diethylethyl, 2-ethoxy-1,1-diethylethyl, 2-propoxy-1,1-diethylethyl, 2-isopropoxy-1,1-diethylethyl, -Butoxy-1,1-diethylethyl, 2-methoxy-1-ethyl-1-methylethyl, 2-propoxy-1-ethyl-1-methylethyl, 2- (2-methoxyethoxy) -1,1-dimethyl Examples include ethyl, 2-propoxy-1,1-diethylethyl, 3-methoxy-1,1-dimethylpropyl, and the like.

上記一般式(2)において、Lで表される求核性を有する有機化合物としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、2−メチルヘキセン−3−イン、1,2−ジフェニルエチレン等のアルケン化合物、トラン等のアルキン化合物、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、シクロオクタン−1,5−ジエン、1,5−ジメチルシクロオクタン−1,5−ジエン等のジエン化合物に代表される不飽和結合を有する炭化水素化合物、イソニトリル等の不飽和結合を有する窒素含有炭化水素化合物、下記一般式(3)又は(4)で表されるシラン化合物が挙げられる。   In the general formula (2), examples of the organic compound having nucleophilicity represented by L include ethylene, propylene, butene, pentene, hexene, 2-methylhexene-3-yne, and 1,2-diphenylethylene. Alkene compounds such as Tolane, Alkyne compounds such as Tolan, 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, cyclooctane-1,5-diene, 1,5-dimethylcyclooctane-1,5-diene, etc. A hydrocarbon compound having an unsaturated bond typified by a diene compound, a nitrogen-containing hydrocarbon compound having an unsaturated bond such as isonitrile, and a silane compound represented by the following general formula (3) or (4).

上記一般式(3)及び(4)において、R7〜R10、Ra〜Rcで表される炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第2ブチル、第3ブチル、イソブチルが挙げられ、R7〜R10で表される炭素数6〜12のアリール基としては、フェニル、ナフチル、2−メチルフェニル、3−メチルフェニル、4−メチルフェニル、4−ビニルフェニル、3−イソプロピルフェニル、4−イソプロピルフェニル、4−ブチルフェニル、4−イソブチルフェニル、4−第3ブチルフェニル、4−ヘキシルフェニル、4−シクロヘキシルフェニル、2,3−ジメチルフェニル、2,4−ジメチルフェニル、2,5−ジメチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、3,4−ジメチルフェニル、3,5−ジメチルフェニル等が挙げられ、Ra〜Rcで表される炭素数1〜4のアルコキシ基としては、メチルオキシ、エチルオキシ、プロピルオキシ、イソプロピルオキシ、ブチルオキシ、第2ブチルオキシ、第3ブチルオキシ、イソブチルオキシが挙げられ、Xで表される炭素数1〜4のアルキレン基としては、メチレン、エチレン、プロピレン、メチルエチレン、ジメチルメチレン、ブチレン、1−メチルプロピレン、2−メチルプロピレン等が挙げられる。 In the general formulas (3) and (4), examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 7 to R 10 and R a to R c include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, second Examples of the aryl group having 6 to 12 carbon atoms represented by R 7 to R 10 include phenyl, naphthyl, 2-methylphenyl, 3-methylphenyl, 4-methylphenyl, and the like. 4-vinylphenyl, 3-isopropylphenyl, 4-isopropylphenyl, 4-butylphenyl, 4-isobutylphenyl, 4-tert-butylphenyl, 4-hexylphenyl, 4-cyclohexylphenyl, 2,3-dimethylphenyl, 2 , 4-dimethylphenyl, 2,5-dimethylphenyl, 2,6-dimethylphenyl, 3,4-dimethylphenyl, 3,5-dimethyl Phenyl, and examples of the alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms represented by R a to R c, methyloxy, ethyloxy, propyloxy, isopropyloxy, butyloxy, second butyloxy, 3-butyloxy, iso-butyloxy Examples of the alkylene group having 1 to 4 carbon atoms represented by X include methylene, ethylene, propylene, methylethylene, dimethylmethylene, butylene, 1-methylpropylene, 2-methylpropylene and the like.

以下に、本発明の薄膜の製造方法における上記のCVD原料の輸送方法について説明する。
本発明の薄膜の製造方法において、上記のCVD原料を、薄膜を堆積させる基体まで輸送する方法としては、CVD原料を原料容器中で加熱及び/又は減圧することにより気化させ、必要に応じて用いられるアルゴン、窒素、ヘリウム等のキャリアガスと共に堆積反応部へと導入する気体輸送法、CVD原料を液体又は溶液の状態で気化室まで輸送し、気化室で加熱及び/又は減圧することにより気化させて、堆積反応部へと導入する液体輸送法がある。気体輸送法の場合は、プレカーサそのものがCVD用原料となり、液体輸送法の場合は、プレカーサを有機溶剤に溶かした溶液又は液体状のプレカーサそのものがCVD原料となる。
Below, the transport method of said CVD raw material in the manufacturing method of the thin film of this invention is demonstrated.
In the method for producing a thin film of the present invention, as a method for transporting the above-mentioned CVD raw material to the substrate on which the thin film is deposited, the CVD raw material is vaporized by heating and / or decompressing in the raw material container and used as necessary. Gas transport method that introduces into the deposition reaction part with carrier gas such as argon, nitrogen, helium, etc., transports the CVD raw material to the vaporization chamber in a liquid or solution state, and vaporizes by heating and / or decompressing in the vaporization chamber Thus, there is a liquid transport method introduced into the deposition reaction section. In the case of the gas transport method, the precursor itself is a raw material for CVD. In the case of the liquid transport method, a solution obtained by dissolving the precursor in an organic solvent or the liquid precursor itself is the CVD raw material.

また、多成分系薄膜を製造する場合の多成分系CVD法においては、CVD原料を各成分独立で気化、供給する方法(シングルソース法)と、多成分原料を予め所望の組成で混合した混合原料を気化、供給する方法(カクテルソース法)がある。カクテルソース法の場合、2種類以上のプレカーサのみによる混合物或いは該混合物に有機溶剤を加えた混合溶液がCVD原料である。   In addition, in the multi-component CVD method for producing a multi-component thin film, the CVD raw material is vaporized and supplied independently for each component (single source method), and the multi-component raw material is mixed in advance with a desired composition. There is a method of vaporizing and supplying raw materials (cocktail sauce method). In the case of the cocktail source method, a mixture of only two or more precursors or a mixed solution obtained by adding an organic solvent to the mixture is a CVD raw material.

以下、実施例をもって本発明を更に詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下の実施例によって何ら制限を受けるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples.

[実施例1]
図1に示すCVD装置により、以下の条件で、パターン形成基板にパルスバイアス電圧を印加し、且つイオン照射を行いながら、該パターン形成基板上に銅薄膜を製造した。得られた薄膜について、断面SEMによる観察を行った。観察結果を図2(写真)及び図3(模式図)に示す。
(条件)
CVD原料;ビス(1,1,1,5,5,5−ヘキサフルオロペンタン−2,4−ジオナト)銅のエタノール溶液(0.146mol/リットル)、液体供給量;4.5sccm、気化室温度;195℃、キャリアガス;水素10sccm+Ar80sccm、基板温度;150℃、反応部圧力0.1torr、プラズマ主放電電力;5W、プラズマ主放電は連続放電、アシストプラズマ放電電力;150W、基板パルスバイアス電圧;−10V(DC)、パルスバイアス電圧印加パルス周波数;1kHz、パルスバイアス電圧デューティ比;5%、基板パルスバイアス電力;0.5W、イオンエネルギー;30eV、成膜時間;80分
[Example 1]
A copper thin film was produced on the pattern formation substrate by applying a pulse bias voltage to the pattern formation substrate and performing ion irradiation under the following conditions by the CVD apparatus shown in FIG. The obtained thin film was observed by cross-sectional SEM. The observation results are shown in FIG. 2 (photograph) and FIG. 3 (schematic diagram).
(conditions)
CVD raw material; bis (1,1,1,5,5,5-hexafluoropentane-2,4-dionato) copper ethanol solution (0.146 mol / liter), liquid supply amount: 4.5 sccm, vaporization chamber temperature 195 ° C., carrier gas; hydrogen 10 sccm + Ar 80 sccm, substrate temperature: 150 ° C., reaction section pressure 0.1 torr, plasma main discharge power: 5 W, plasma main discharge is continuous discharge, assist plasma discharge power; 150 W, substrate pulse bias voltage; 10 V (DC), pulse bias voltage application pulse frequency: 1 kHz, pulse bias voltage duty ratio: 5%, substrate pulse bias power: 0.5 W, ion energy: 30 eV, film formation time: 80 minutes

[実施例2]
図1に示すCVD装置により、以下の条件で、パターン形成基板にパルスバイアス電圧を印加し、且つイオン照射を行いながら、該パターン形成基板上に銅薄膜を製造した。得られた薄膜について、断面SEMによる観察を行った。観察結果を図4(写真)及び図5(模式図)に示す。
(条件)
CVD原料;ビス(1,1,1,5,5,5−ヘキサフルオロペンタン−2,4−ジオナト)銅のエタノール溶液(0.146mol/リットル)、液体供給量;4.5sccm、気化室温度;195℃、キャリアガス;水素60sccm+Ar30sccm、基板温度;150℃、反応部圧力0.1torr、プラズマ主放電電力;45W、プラズマ主放電パルス周波数;1kHz、アシストプラズマ放電電力;150W、基板パルスバイアス電圧;−150V(DC)、パルスバイアス電圧印加パルス周波数;1kHz、パルスバイアス電圧デューティ比;50%、基板パルスバイアス電力;5W、イオンエネルギー;170eV、成膜時間;480分
[Example 2]
A copper thin film was produced on the pattern formation substrate by applying a pulse bias voltage to the pattern formation substrate and performing ion irradiation under the following conditions by the CVD apparatus shown in FIG. The obtained thin film was observed by cross-sectional SEM. The observation results are shown in FIG. 4 (photograph) and FIG. 5 (schematic diagram).
(conditions)
CVD raw material; bis (1,1,1,5,5,5-hexafluoropentane-2,4-dionato) copper ethanol solution (0.146 mol / liter), liquid supply amount: 4.5 sccm, vaporization chamber temperature 195 ° C., carrier gas; hydrogen 60 sccm + Ar 30 sccm, substrate temperature; 150 ° C., reaction part pressure 0.1 torr, plasma main discharge power; 45 W, plasma main discharge pulse frequency; 1 kHz, assist plasma discharge power: 150 W, substrate pulse bias voltage; -150 V (DC), pulse bias voltage application pulse frequency: 1 kHz, pulse bias voltage duty ratio: 50%, substrate pulse bias power: 5 W, ion energy: 170 eV, film formation time: 480 minutes

[実施例3]
図1に示すCVD装置により、以下の条件で、パターン形成基板にパルスバイアス電圧を印加し、且つイオン照射を行いながら、該パターン形成基板上に銅薄膜を製造した。得られた薄膜について、断面SEMによる観察を行った。観察結果を図6(写真)及び図7(模式図)に示す。
(条件)
CVD原料;ビス(2,2−ジメチル−6−エチルデカン−3,5−ジオナト)銅のエチルシクロヘキサン溶液(0.1mol/リットル)、液体供給量;9sccm、気化室温度;240℃、キャリアガス;水素60sccm+Ar30sccm、基板温度;150℃、反応部圧力0.1torr、プラズマ主放電電力;45W、プラズマ主放電パルス周波数;1kHz、アシストプラズマ放電電力;150W、基板パルスバイアス電圧;−150V(DC)、パルスバイアス電圧印加パルス周波数;1kHz、パルスバイアス電圧デューティ比;50%、基板パルスバイアス電力;5W、イオンエネルギー;170eV、成膜時間;480分
[Example 3]
A copper thin film was produced on the pattern formation substrate by applying a pulse bias voltage to the pattern formation substrate and performing ion irradiation under the following conditions by the CVD apparatus shown in FIG. The obtained thin film was observed by cross-sectional SEM. The observation results are shown in FIG. 6 (photograph) and FIG. 7 (schematic diagram).
(conditions)
CVD raw material; bis (2,2-dimethyl-6-ethyldecane-3,5-dionato) copper in ethylcyclohexane solution (0.1 mol / liter), liquid supply amount: 9 sccm, vaporization chamber temperature; 240 ° C., carrier gas; Hydrogen 60 sccm + Ar 30 sccm, substrate temperature: 150 ° C., reaction section pressure 0.1 torr, plasma main discharge power: 45 W, plasma main discharge pulse frequency: 1 kHz, assist plasma discharge power: 150 W, substrate pulse bias voltage: −150 V (DC), pulse Bias voltage application pulse frequency: 1 kHz, pulse bias voltage duty ratio: 50%, substrate pulse bias power: 5 W, ion energy: 170 eV, film formation time: 480 minutes

実施例1〜3で製造した銅薄膜の観察結果(図2〜7)から明らかなように、本発明の薄膜の製造方法によれば、超微細化孔への優れた埋め込み特性や、精密な段差被覆性の実現が可能である。   As is clear from the observation results (FIGS. 2 to 7) of the copper thin films produced in Examples 1 to 3, according to the thin film production method of the present invention, excellent embedding characteristics in ultrafine holes and precise It is possible to realize step coverage.

図1は、実施例1〜3において用いた、本発明の薄膜の製造方法に用いられるCVD装置の一例を示す概要図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a CVD apparatus used in the thin film manufacturing method of the present invention used in Examples 1 to 3. 図2は、実施例1において本発明の薄膜の製造方法により製造した銅薄膜の断面SEM写真である。FIG. 2 is a cross-sectional SEM photograph of the copper thin film produced by the thin film production method of the present invention in Example 1. 図3は、図2の断面SEM写真に示された銅薄膜及びパターン形成基板の模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of the copper thin film and the pattern forming substrate shown in the cross-sectional SEM photograph of FIG. 図4は、実施例2において本発明の薄膜の製造方法により製造した銅薄膜の断面SEM写真である。FIG. 4 is a cross-sectional SEM photograph of the copper thin film produced by the thin film production method of the present invention in Example 2. 図5は、図4の断面SEM写真に示された銅薄膜及びパターン形成基板の模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram of the copper thin film and the pattern forming substrate shown in the cross-sectional SEM photograph of FIG. 図6は、実施例3において本発明の薄膜の製造方法により製造した銅薄膜の断面SEM写真である。FIG. 6 is a cross-sectional SEM photograph of the copper thin film produced by the thin film production method of the present invention in Example 3. 図7は、図6の断面SEM写真に示された銅薄膜及びパターン形成基板の模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram of the copper thin film and the pattern forming substrate shown in the cross-sectional SEM photograph of FIG.

Claims (10)

プラズマCVD法によって基体上に金属原子含有薄膜を製造する方法であり、基体にパルスバイアス電圧を印加しながら該金属原子含有薄膜を形成する薄膜の製造方法。   A method for producing a thin film containing metal atoms on a substrate by plasma CVD, wherein the thin film containing metal atoms is formed while applying a pulse bias voltage to the substrate. 上記金属原子含有薄膜が、銅薄膜である請求項1に記載の薄膜の製造方法。   The method for producing a thin film according to claim 1, wherein the metal atom-containing thin film is a copper thin film. 基体に印加する上記パルスバイアス電圧のパルス周波数が、1Hz〜1MHzである請求項1又は2に記載の薄膜の製造方法。   The method for producing a thin film according to claim 1 or 2, wherein a pulse frequency of the pulse bias voltage applied to the substrate is 1 Hz to 1 MHz. 基体に印加する上記パルスバイアス電圧の直流電圧成分が、−0.1〜−1000Vである請求項1〜3のいずれかに記載の薄膜の製造方法。   The method for producing a thin film according to any one of claims 1 to 3, wherein a DC voltage component of the pulse bias voltage applied to the substrate is -0.1 to -1000V. 基体に印加する上記パルスバイアス電圧のデューティ比が、0〜99%である請求項1〜4のいずれかに記載の薄膜の製造方法。   The method for producing a thin film according to any one of claims 1 to 4, wherein a duty ratio of the pulse bias voltage applied to the substrate is 0 to 99%. プラズマ主放電をパルス化させる請求項1〜5のいずれかに記載の薄膜の製造方法。   The method for producing a thin film according to claim 1, wherein the plasma main discharge is pulsed. 上記プラズマ主放電のパルス周波数が、1Hz〜1MHzである請求項6に記載の薄膜の製造方法。   The method for producing a thin film according to claim 6, wherein a pulse frequency of the plasma main discharge is 1 Hz to 1 MHz. 上記プラズマ主放電のパルス周波数と基体に印加する上記パルスバイアス電圧の周波数とを同期化させた請求項6又は7に記載の薄膜の製造方法。   The method for producing a thin film according to claim 6 or 7, wherein a pulse frequency of the plasma main discharge and a frequency of the pulse bias voltage applied to the substrate are synchronized. イオンエネルギー5〜500eVのイオン照射を行ないながら上記金属原子含有薄膜を形成する請求項1〜8のいずれかに記載の薄膜の製造方法。   The method for producing a thin film according to any one of claims 1 to 8, wherein the metal atom-containing thin film is formed while performing ion irradiation with an ion energy of 5 to 500 eV. CVD原料として、銅のβ−ジケトン錯体化合物を含有するものを使用する請求項1〜9のいずれかに記載の薄膜の製造方法。
The manufacturing method of the thin film in any one of Claims 1-9 which uses the beta-diketone complex compound of copper as a CVD raw material.
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