JP2001342564A - 金属薄膜の作製方法及びその作製装置 - Google Patents
金属薄膜の作製方法及びその作製装置Info
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- JP2001342564A JP2001342564A JP2000320136A JP2000320136A JP2001342564A JP 2001342564 A JP2001342564 A JP 2001342564A JP 2000320136 A JP2000320136 A JP 2000320136A JP 2000320136 A JP2000320136 A JP 2000320136A JP 2001342564 A JP2001342564 A JP 2001342564A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 成膜速度が速く、安価な原料を用いることが
でき、薄膜に不純物が残留しない貴金属薄膜の作製方法
及びその作製装置を提供する。 【解決手段】 塩素を含有する原料ガス５５をCu製の穴
開き板１２を有する導入容器１１内に供給するステップ
と、原料ガス５５をプラズマ化するステップと、原料ガ
スプラズマで穴開き板１２をエッチングさせることによ
って、穴開き板１２に含まれるCu成分と原料ガス５５中
の塩素との前駆体１３を生成するステップと、水素ガス
をプラズマ化するステップと、前駆体１３を導入容器１
１から排出したのち回転磁場中を通し、基板１５に向け
て加速させて走行させるステップと、前駆体１３を水素
ガスプラズマ中に通すことによって、前駆体１３から塩
素を除去してから基板１５に当てることによって、基板
１５上にCu薄膜６２を生成するステップとを含んでなる
金属薄膜の作製方法である。
でき、薄膜に不純物が残留しない貴金属薄膜の作製方法
及びその作製装置を提供する。 【解決手段】 塩素を含有する原料ガス５５をCu製の穴
開き板１２を有する導入容器１１内に供給するステップ
と、原料ガス５５をプラズマ化するステップと、原料ガ
スプラズマで穴開き板１２をエッチングさせることによ
って、穴開き板１２に含まれるCu成分と原料ガス５５中
の塩素との前駆体１３を生成するステップと、水素ガス
をプラズマ化するステップと、前駆体１３を導入容器１
１から排出したのち回転磁場中を通し、基板１５に向け
て加速させて走行させるステップと、前駆体１３を水素
ガスプラズマ中に通すことによって、前駆体１３から塩
素を除去してから基板１５に当てることによって、基板
１５上にCu薄膜６２を生成するステップとを含んでなる
金属薄膜の作製方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ気相成長
法による貴金属薄膜の作製方法及びその作製装置に関す
る。
法による貴金属薄膜の作製方法及びその作製装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、気相成長法により貴金属薄膜を作
製する場合、例えば、銅・ヘキサフロロアセチルアセト
ナト・トリメチルビニルシラン（以下、Cu(hfac)(tmvs)
という。）などの液体の有機金属錯体を原料として用
い、熱的な反応を利用して成膜している。
製する場合、例えば、銅・ヘキサフロロアセチルアセト
ナト・トリメチルビニルシラン（以下、Cu(hfac)(tmvs)
という。）などの液体の有機金属錯体を原料として用
い、熱的な反応を利用して成膜している。
【０００３】図１０は従来の貴金属薄膜気相成長装置１
００を示す概略図である。この装置１００を用いて基板
１１５の上に貴金属の薄膜１４１を生成する方法を説明
する。まず、原料容器１２１内に液体原料１２２として
Cu(hfac)(tmvs)を封入し、Heガスを輸送用ガスとしてバ
ブリングを行なう。このバブリングによって蒸気化した
原料と還元反応用H2を流量制御器１０３，１０６によっ
てそれぞれ流量を制御し、気化器１２０を有する導入容
器１１１内で完全に気化した後に、反応容器１０１の内
部に穴開き板１１２を通して前駆体１１３として導入す
る。基板１１５は、ヒーター１１６に載置された状態で
穴開き板１１２の直下に配設されている。このとき、原
料１２２及び還元反応用H2の流量と成長温度を制御する
ことにより、成長速度と膜質の改善を図っている。
００を示す概略図である。この装置１００を用いて基板
１１５の上に貴金属の薄膜１４１を生成する方法を説明
する。まず、原料容器１２１内に液体原料１２２として
Cu(hfac)(tmvs)を封入し、Heガスを輸送用ガスとしてバ
ブリングを行なう。このバブリングによって蒸気化した
原料と還元反応用H2を流量制御器１０３，１０６によっ
てそれぞれ流量を制御し、気化器１２０を有する導入容
器１１１内で完全に気化した後に、反応容器１０１の内
部に穴開き板１１２を通して前駆体１１３として導入す
る。基板１１５は、ヒーター１１６に載置された状態で
穴開き板１１２の直下に配設されている。このとき、原
料１２２及び還元反応用H2の流量と成長温度を制御する
ことにより、成長速度と膜質の改善を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術においては、以下の３つの問題点があっ
た。第１に、基板１１５を加熱することによって起こ
る、基板表面上での熱的反応を利用した成膜方法のた
め、成膜速度の向上を図ることが困難であった。第２
に、原料となる有機金属錯体、例えばCu(hfac)(tmvs)の
コストが高かった。第３に、Cu(hfac)(tmvs)のうち、Cu
に付随しているヘキサフロロアセチルアセトナト（hfa
c）及びトリメチルビニルシラン（tmvs）が薄膜１４１
であるCu薄膜中に不純物として残留するため、膜質の向
上を図ることが困難であった。
た従来の技術においては、以下の３つの問題点があっ
た。第１に、基板１１５を加熱することによって起こ
る、基板表面上での熱的反応を利用した成膜方法のた
め、成膜速度の向上を図ることが困難であった。第２
に、原料となる有機金属錯体、例えばCu(hfac)(tmvs)の
コストが高かった。第３に、Cu(hfac)(tmvs)のうち、Cu
に付随しているヘキサフロロアセチルアセトナト（hfa
c）及びトリメチルビニルシラン（tmvs）が薄膜１４１
であるCu薄膜中に不純物として残留するため、膜質の向
上を図ることが困難であった。
【０００５】本発明は、上記課題を解決し、成膜速度が
速く、安価な原料を用いることができ、薄膜に不純物が
残留しない貴金属薄膜の作製方法及びその作製装置を提
供することを目的とする。
速く、安価な原料を用いることができ、薄膜に不純物が
残留しない貴金属薄膜の作製方法及びその作製装置を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る金属薄膜の
作製方法は、上記目的を達成するため、ハロゲン元素を
含有する原料ガスを金属製の穴開き板を有する導入容器
内に供給するステップと、該原料ガスをプラズマ化して
原料ガスプラズマを生成するステップと、該原料ガスプ
ラズマで穴開き板をエッチングすることによって、該穴
開き板に含まれる金属成分と原料ガス中のハロゲン元素
との前駆体を生成するステップと、還元性ガスをプラズ
マ化して還元性ガスプラズマを発生させるステップと、
上記前駆体を導入容器から排出したのち回転磁場中を通
すことによって、前駆体を基板に向けて加速させて走行
させるステップと、上記前駆体を還元性ガスプラズマ中
に通すことによって、前駆体からハロゲン元素を除去
し、金属イオン又は中性金属にして基板に当てることに
より、基板上に金属薄膜を生成するステップとを含んで
なる方法である。
作製方法は、上記目的を達成するため、ハロゲン元素を
含有する原料ガスを金属製の穴開き板を有する導入容器
内に供給するステップと、該原料ガスをプラズマ化して
原料ガスプラズマを生成するステップと、該原料ガスプ
ラズマで穴開き板をエッチングすることによって、該穴
開き板に含まれる金属成分と原料ガス中のハロゲン元素
との前駆体を生成するステップと、還元性ガスをプラズ
マ化して還元性ガスプラズマを発生させるステップと、
上記前駆体を導入容器から排出したのち回転磁場中を通
すことによって、前駆体を基板に向けて加速させて走行
させるステップと、上記前駆体を還元性ガスプラズマ中
に通すことによって、前駆体からハロゲン元素を除去
し、金属イオン又は中性金属にして基板に当てることに
より、基板上に金属薄膜を生成するステップとを含んで
なる方法である。
【０００７】上記金属イオンは、金属原子が電子を放出
してイオン化されているものであり、中性金属とは、イ
オン化されていない状態の金属原子をいう。上記穴開き
板としては、Cuや、Ag,Au,Ptなどの貴金属から成るもの
が好ましく、例えばCu製の穴開き板を用いた場合は、上
記前駆体としてCuxClyが生成されるため、Cuイオンが基
板に当たって基板上にCu薄膜が形成される。この方法に
よれば、原料ガスプラズマと還元性ガスプラズマという
２つのプラズマを用いるため、反応効率が大幅に向上し
て、成膜速度が大きくなる。また、原料ガスには塩素を
含有したガスを、還元性ガスには水素を含有したガスを
用いているため、コストが大幅に減少する。さらに、還
元反応を独立に高めることができるため、薄膜中に塩素
等の不純物の残留が少なくなり、高品質な薄膜を生成す
ることができる。
してイオン化されているものであり、中性金属とは、イ
オン化されていない状態の金属原子をいう。上記穴開き
板としては、Cuや、Ag,Au,Ptなどの貴金属から成るもの
が好ましく、例えばCu製の穴開き板を用いた場合は、上
記前駆体としてCuxClyが生成されるため、Cuイオンが基
板に当たって基板上にCu薄膜が形成される。この方法に
よれば、原料ガスプラズマと還元性ガスプラズマという
２つのプラズマを用いるため、反応効率が大幅に向上し
て、成膜速度が大きくなる。また、原料ガスには塩素を
含有したガスを、還元性ガスには水素を含有したガスを
用いているため、コストが大幅に減少する。さらに、還
元反応を独立に高めることができるため、薄膜中に塩素
等の不純物の残留が少なくなり、高品質な薄膜を生成す
ることができる。
【０００８】本発明に係る金属薄膜の作製方法の別の態
様は、上記目的を達成するため、ハロゲン元素を含有す
る原料ガスを金属製の穴開き板を有する導入容器内に供
給するステップと、該原料ガスをプラズマ化して原料ガ
スプラズマを生成するステップと、該原料ガスプラズマ
で穴開き板をエッチングすることによって、該穴開き板
に含まれる金属成分と原料ガス中のハロゲン元素との前
駆体を生成するステップと、還元性ガスをプラズマ化し
て還元性ガスプラズマを発生させるステップと、上記前
駆体を還元性ガスプラズマ中に通すことによって、前駆
体からハロゲン元素を除去し、金属イオン又は中性金属
にして基板に当てることにより、基板上に金属薄膜を生
成するステップとを含んでなる方法である。
様は、上記目的を達成するため、ハロゲン元素を含有す
る原料ガスを金属製の穴開き板を有する導入容器内に供
給するステップと、該原料ガスをプラズマ化して原料ガ
スプラズマを生成するステップと、該原料ガスプラズマ
で穴開き板をエッチングすることによって、該穴開き板
に含まれる金属成分と原料ガス中のハロゲン元素との前
駆体を生成するステップと、還元性ガスをプラズマ化し
て還元性ガスプラズマを発生させるステップと、上記前
駆体を還元性ガスプラズマ中に通すことによって、前駆
体からハロゲン元素を除去し、金属イオン又は中性金属
にして基板に当てることにより、基板上に金属薄膜を生
成するステップとを含んでなる方法である。
【０００９】上記穴開き板としては、Cuや、Ag,Au,Ptな
どの貴金属から成るものが好ましく、例えばCu製の穴開
き板を用いた場合は、上記前駆体としてCuxClyが生成さ
れるため、Cuイオンが基板に当たって基板上にCu薄膜が
形成される。また上記還元性ガスプラズマを発生させる
方法としては、高周波電力を電極に印加することによっ
て行なう方法がある。例えば、基板に対向して配設され
た電極の全面にプラズマを発生させることによって、上
記基板に拡散している前駆体を還元することができる。
この方法によれば、原料ガスプラズマと還元性ガスプラ
ズマという２つのプラズマを用いるため、反応効率が大
幅に向上して成膜速度が大きくなる。また、原料ガスに
はハロゲン元素を含有したガスを、還元性ガスには水素
を含有したガスを用いているため、コストが大幅に減少
する。さらに、還元反応を独立に高めることができるた
め、薄膜中に塩素等の不純物の残留が少なくなり、高品
質な薄膜を生成することができる。
どの貴金属から成るものが好ましく、例えばCu製の穴開
き板を用いた場合は、上記前駆体としてCuxClyが生成さ
れるため、Cuイオンが基板に当たって基板上にCu薄膜が
形成される。また上記還元性ガスプラズマを発生させる
方法としては、高周波電力を電極に印加することによっ
て行なう方法がある。例えば、基板に対向して配設され
た電極の全面にプラズマを発生させることによって、上
記基板に拡散している前駆体を還元することができる。
この方法によれば、原料ガスプラズマと還元性ガスプラ
ズマという２つのプラズマを用いるため、反応効率が大
幅に向上して成膜速度が大きくなる。また、原料ガスに
はハロゲン元素を含有したガスを、還元性ガスには水素
を含有したガスを用いているため、コストが大幅に減少
する。さらに、還元反応を独立に高めることができるた
め、薄膜中に塩素等の不純物の残留が少なくなり、高品
質な薄膜を生成することができる。
【００１０】また、本発明に係る金属薄膜の作製方法の
別の態様は、ハロゲン元素を含有する原料ガスを金属製
の穴開き板を有する導入容器内に供給するステップと、
該原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを生成す
るステップと、該原料ガスプラズマで穴開き板をエッチ
ングすることによって、該穴開き板に含まれる金属成分
と原料ガス中のハロゲン元素との前駆体を生成するステ
ップと、穴開き板と基板との間に、還元性ガスを高温に
加熱して原子状還元ガスを発生させるステップと、上記
前駆体を導入容器から排出したのち原子状還元ガス中に
通すことによって、前駆体からハロゲン元素を除去して
金属イオン又は中性金属にしてから基板に当てることに
より、基板上に金属薄膜を生成するステップとを含んで
なる方法である。
別の態様は、ハロゲン元素を含有する原料ガスを金属製
の穴開き板を有する導入容器内に供給するステップと、
該原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを生成す
るステップと、該原料ガスプラズマで穴開き板をエッチ
ングすることによって、該穴開き板に含まれる金属成分
と原料ガス中のハロゲン元素との前駆体を生成するステ
ップと、穴開き板と基板との間に、還元性ガスを高温に
加熱して原子状還元ガスを発生させるステップと、上記
前駆体を導入容器から排出したのち原子状還元ガス中に
通すことによって、前駆体からハロゲン元素を除去して
金属イオン又は中性金属にしてから基板に当てることに
より、基板上に金属薄膜を生成するステップとを含んで
なる方法である。
【００１１】この方法によれば、反応効率が大幅に向上
して、成膜速度が大きくなる。また、原料ガスにはハロ
ゲン元素を含有したガスを、還元性ガスには水素を含有
したガスを用いているため、コストが大幅に減少する。
さらに、還元反応を独立に高めることができるため、薄
膜中に塩素等の不純物の残留が少なくなり、高品質な薄
膜を生成することができる。
して、成膜速度が大きくなる。また、原料ガスにはハロ
ゲン元素を含有したガスを、還元性ガスには水素を含有
したガスを用いているため、コストが大幅に減少する。
さらに、還元反応を独立に高めることができるため、薄
膜中に塩素等の不純物の残留が少なくなり、高品質な薄
膜を生成することができる。
【００１２】さらに、本発明に係る金属薄膜の作製方法
の別の態様は、ハロゲン元素を含有する原料ガスを高温
の金属製フィラメントに接触させ、該フィラメントを原
料ガスでエッチングさせることによって、該フィラメン
トに含まれる金属成分と原料ガス中のハロゲン元素との
前駆体を生成させるステップと、還元性ガスを高温に加
熱して原子状還元性ガスにするステップと、この原子状
還元ガス中に上記前駆体を通すことによって、前駆体か
らハロゲン元素を除去して金属イオン又は中性金属にし
てから基板に当てることによって、基板上に金属薄膜を
生成するステップとを含んでなる方法である。
の別の態様は、ハロゲン元素を含有する原料ガスを高温
の金属製フィラメントに接触させ、該フィラメントを原
料ガスでエッチングさせることによって、該フィラメン
トに含まれる金属成分と原料ガス中のハロゲン元素との
前駆体を生成させるステップと、還元性ガスを高温に加
熱して原子状還元性ガスにするステップと、この原子状
還元ガス中に上記前駆体を通すことによって、前駆体か
らハロゲン元素を除去して金属イオン又は中性金属にし
てから基板に当てることによって、基板上に金属薄膜を
生成するステップとを含んでなる方法である。
【００１３】上記方法によれば、反応効率が大幅に向上
して、成膜速度が大きくなる。また、原料ガスにはハロ
ゲン元素を含有したガスを、還元性ガスには水素を含有
したガスを用いているため、コストが大幅に減少する。
さらに、還元反応を独立に高めることができるため、薄
膜中に塩素等の不純物の残留が少なくなり、高品質な薄
膜を生成することができる。
して、成膜速度が大きくなる。また、原料ガスにはハロ
ゲン元素を含有したガスを、還元性ガスには水素を含有
したガスを用いているため、コストが大幅に減少する。
さらに、還元反応を独立に高めることができるため、薄
膜中に塩素等の不純物の残留が少なくなり、高品質な薄
膜を生成することができる。
【００１４】さらに、本発明に係る金属薄膜の作製方法
の別の態様は、ハロゲン元素を含有する原料ガスを高温
の金属製フィラメントに接触させ、該フィラメントを原
料ガスでエッチングさせることによって、該フィラメン
トに含まれる金属成分と原料ガス中のハロゲン元素との
前駆体を生成するステップと、還元性ガスをプラズマ化
して還元性ガスプラズマを発生させる方法として高周波
電力を利用するステップと、上記前駆体を還元性ガスプ
ラズマ中に通すことによって、前駆体からハロゲン元素
を除去し、金属イオン又は中性金属にして基板に当てる
ことにより、基板上に金属薄膜を生成するステップとを
含んでなる方法である。
の別の態様は、ハロゲン元素を含有する原料ガスを高温
の金属製フィラメントに接触させ、該フィラメントを原
料ガスでエッチングさせることによって、該フィラメン
トに含まれる金属成分と原料ガス中のハロゲン元素との
前駆体を生成するステップと、還元性ガスをプラズマ化
して還元性ガスプラズマを発生させる方法として高周波
電力を利用するステップと、上記前駆体を還元性ガスプ
ラズマ中に通すことによって、前駆体からハロゲン元素
を除去し、金属イオン又は中性金属にして基板に当てる
ことにより、基板上に金属薄膜を生成するステップとを
含んでなる方法である。
【００１５】上記方法によれば、反応効率が大幅に向上
して、成膜速度が大きくなる。また、原料ガスにはハロ
ゲン元素を含有したガスを、還元性ガスには水素を含有
したガスを用いているため、コストが大幅に減少する。
さらに、還元反応を独立に高めることができるため、薄
膜中に塩素等の不純物の残留が少なくなり、高品質な薄
膜を生成することができる。
して、成膜速度が大きくなる。また、原料ガスにはハロ
ゲン元素を含有したガスを、還元性ガスには水素を含有
したガスを用いているため、コストが大幅に減少する。
さらに、還元反応を独立に高めることができるため、薄
膜中に塩素等の不純物の残留が少なくなり、高品質な薄
膜を生成することができる。
【００１６】そして、本発明に係る金属薄膜の作製方法
では、上記原料ガスとして、ハロゲンガス、ハロゲン化
水素ガス、又はこれらの混合ガスを用いている。例え
ば、フッソガス、塩素ガス、臭素ガス、ヨウ素ガスや、
これらのハロゲンが水素に化合したハロゲン化水素ガス
などを用いることができる。また、これらのガスのう
ち、塩化水素ガスのほうが塩素ガスよりも反応効率が大
きいので、還元性ガスの量が少なくてすみ、コスト低減
が図れる。
では、上記原料ガスとして、ハロゲンガス、ハロゲン化
水素ガス、又はこれらの混合ガスを用いている。例え
ば、フッソガス、塩素ガス、臭素ガス、ヨウ素ガスや、
これらのハロゲンが水素に化合したハロゲン化水素ガス
などを用いることができる。また、これらのガスのう
ち、塩化水素ガスのほうが塩素ガスよりも反応効率が大
きいので、還元性ガスの量が少なくてすみ、コスト低減
が図れる。
【００１７】さらに、上述した原料ガスの供給から前駆
体の生成までのステップを、液体の有機金属錯体をHe等
の輸送用ガスによってバブリングし蒸気化させるステッ
プと、この蒸気化した有機金属錯体を気化器等により気
化させた後に反応容器に導入するステップとを含んでな
る方法に置き換えることも可能である。この方法によれ
ば、還元性ガスプラズマが原料ガスに含まれるハロゲン
化合物や炭素化合物等の不純物を分解するため、金属薄
膜中への不純物の残留が少なくなる。
体の生成までのステップを、液体の有機金属錯体をHe等
の輸送用ガスによってバブリングし蒸気化させるステッ
プと、この蒸気化した有機金属錯体を気化器等により気
化させた後に反応容器に導入するステップとを含んでな
る方法に置き換えることも可能である。この方法によれ
ば、還元性ガスプラズマが原料ガスに含まれるハロゲン
化合物や炭素化合物等の不純物を分解するため、金属薄
膜中への不純物の残留が少なくなる。
【００１８】また、本発明に係る金属薄膜の作製装置
は、噴射穴が穿設された金属製の穴開き板を有すると共
に、その内部に原料ガスを供給する導入容器と、該導入
容器の内部に収容された原料ガスをプラズマ化して原料
ガスプラズマを生成する第１プラズマ発生装置と、上記
導入容器及び基板を収容した反応容器と、上記穴開き板
及び基板の間に回転磁場を発生させる回転磁場発生装置
と、反応容器内に供給する還元性ガスをプラズマ化する
第２プラズマ発生装置とを備えている。上記回転磁場発
生装置としては、例えば反応容器の側部に回転磁場コイ
ルを配設し、該回転磁場コイルに高い電流を流す装置を
用いることができる。
は、噴射穴が穿設された金属製の穴開き板を有すると共
に、その内部に原料ガスを供給する導入容器と、該導入
容器の内部に収容された原料ガスをプラズマ化して原料
ガスプラズマを生成する第１プラズマ発生装置と、上記
導入容器及び基板を収容した反応容器と、上記穴開き板
及び基板の間に回転磁場を発生させる回転磁場発生装置
と、反応容器内に供給する還元性ガスをプラズマ化する
第２プラズマ発生装置とを備えている。上記回転磁場発
生装置としては、例えば反応容器の側部に回転磁場コイ
ルを配設し、該回転磁場コイルに高い電流を流す装置を
用いることができる。
【００１９】また、本発明に係る金属薄膜の作製装置の
別の態様は、噴射穴が穿設された金属製の穴開き板を有
すると共に、その内部に原料ガスを供給する導入容器
と、該導入容器の内部に収容された原料ガスをプラズマ
化して原料ガスプラズマを生成する第１プラズマ発生装
置と、上記導入容器及び基板を収容した反応容器と、反
応容器内に供給する還元性ガスをプラズマ化するための
高周波電力を印加するメッシュ形状、梯子形状、櫛形形
状の電極とを備えている。このように電極面に孔や隙間
を設けることによって、基板に向かう前駆体の行路を妨
げることなく、前駆体フラックスに均等に還元反応を起
こさせることができる。
別の態様は、噴射穴が穿設された金属製の穴開き板を有
すると共に、その内部に原料ガスを供給する導入容器
と、該導入容器の内部に収容された原料ガスをプラズマ
化して原料ガスプラズマを生成する第１プラズマ発生装
置と、上記導入容器及び基板を収容した反応容器と、反
応容器内に供給する還元性ガスをプラズマ化するための
高周波電力を印加するメッシュ形状、梯子形状、櫛形形
状の電極とを備えている。このように電極面に孔や隙間
を設けることによって、基板に向かう前駆体の行路を妨
げることなく、前駆体フラックスに均等に還元反応を起
こさせることができる。
【００２０】さらに、本発明に係る金属薄膜の作製装置
の別の態様は、噴射穴が穿設された金属製の穴開き板を
有すると共に、その内部に原料ガスを供給する導入容器
と、該導入容器の内部に収容された原料ガスをプラズマ
化して原料ガスプラズマを生成するプラズマ発生装置
と、上記導入容器及び基板を収容した反応容器と、反応
容器内に供給する還元性ガスを加熱する還元性ガス加熱
装置とを備えている。上記還元性ガス加熱装置として
は、例えば、高い電流を流して高温に加熱したタングス
テン製フィラメントを好適に用いることができ、このフ
ィラメント中に還元性ガスを流すと、原子状還元ガスが
生成される。
の別の態様は、噴射穴が穿設された金属製の穴開き板を
有すると共に、その内部に原料ガスを供給する導入容器
と、該導入容器の内部に収容された原料ガスをプラズマ
化して原料ガスプラズマを生成するプラズマ発生装置
と、上記導入容器及び基板を収容した反応容器と、反応
容器内に供給する還元性ガスを加熱する還元性ガス加熱
装置とを備えている。上記還元性ガス加熱装置として
は、例えば、高い電流を流して高温に加熱したタングス
テン製フィラメントを好適に用いることができ、このフ
ィラメント中に還元性ガスを流すと、原子状還元ガスが
生成される。
【００２１】更に、本発明に係る金属薄膜の作製装置の
別の態様は、原料ガスを高温の金属製フィラメントに接
触させて前駆体にしてから反応容器内に供給する前駆体
供給装置と、基板を収容した反応容器と、反応容器内に
供給する還元性ガスを加熱する還元性ガス加熱装置とを
備えている。
別の態様は、原料ガスを高温の金属製フィラメントに接
触させて前駆体にしてから反応容器内に供給する前駆体
供給装置と、基板を収容した反応容器と、反応容器内に
供給する還元性ガスを加熱する還元性ガス加熱装置とを
備えている。
【００２２】更に、本発明に係る金属薄膜の作製装置の
別の態様は、液体の有機金属錯体を輸送用ガスのバブリ
ングによって蒸気化させ前駆体にしてから反応容器内に
供給する前駆体供給装置と、基板を収容した反応容器
と、基板上部の空間に回転磁場を発生させる回転磁場発
生装置と、反応容器内に供給する還元性ガスをプラズマ
化する第２プラズマ発生装置とを備えている。
別の態様は、液体の有機金属錯体を輸送用ガスのバブリ
ングによって蒸気化させ前駆体にしてから反応容器内に
供給する前駆体供給装置と、基板を収容した反応容器
と、基板上部の空間に回転磁場を発生させる回転磁場発
生装置と、反応容器内に供給する還元性ガスをプラズマ
化する第２プラズマ発生装置とを備えている。
【００２３】更に、本発明に係る金属薄膜の作製装置の
別の態様は、液体の有機金属錯体を輸送用ガスのバブリ
ングによって蒸気化させ前駆体にしてから反応容器内に
供給する前駆体供給装置と、基板を収容した反応容器
と、反応容器内に供給する還元性ガスをプラズマ化する
ために高周波電力を印加するメッシュ形状、梯子形状、
櫛型形状の電極とを備えている。
別の態様は、液体の有機金属錯体を輸送用ガスのバブリ
ングによって蒸気化させ前駆体にしてから反応容器内に
供給する前駆体供給装置と、基板を収容した反応容器
と、反応容器内に供給する還元性ガスをプラズマ化する
ために高周波電力を印加するメッシュ形状、梯子形状、
櫛型形状の電極とを備えている。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を用いて詳細に説明する。
いて、図面を用いて詳細に説明する。
【００２５】［第１の実施の形態］図１は、第１の実施
の形態に係る貴金属薄膜作製に用いるプラズマ励起気相
成長装置を示す概略図である。このプラズマ励起気相成
長装置５１は、箱形に形成された反応容器１と、該反応
容器１の上下に配設された第１及び第２プラズマ発生装
置５２，５３と、反応容器１の側部に配設された回転磁
場コイル４，４とを備えている。
の形態に係る貴金属薄膜作製に用いるプラズマ励起気相
成長装置を示す概略図である。このプラズマ励起気相成
長装置５１は、箱形に形成された反応容器１と、該反応
容器１の上下に配設された第１及び第２プラズマ発生装
置５２，５３と、反応容器１の側部に配設された回転磁
場コイル４，４とを備えている。
【００２６】また、上記反応容器１の上部には、原料ガ
ス５５を収容する導入容器１１が配設されている。この
導入容器１１の側部には流量制御器３及びノズル２が接
続され、底部には複数の穴１２ａが穿設されたＣｕ製の
穴開き板１２が配設されている。さらに、反応容器１の
側部に配設された回転磁場コイル４，４によって反応容
器１内部の下方には回転磁場が形成されており、この回
転磁場によってCuなどの金属は基板１５側に向いた力が
加わり、加速されて走行する。上記反応容器１の底部に
は、穴開き板１２から間隔を隔ててヒーター１６が配設
されており、該ヒーター１６の上部には基板１５が載置
されている。そして、反応容器１の下端部で回転磁場コ
イル４の下部には、還元ガス６０である水素ガスを反応
容器１の内部に送給する還元ガス流量制御器６及び還元
ガス導入ノズル５が配設されている。また、第１プラズ
マ発生装置５２は、反応容器１の上面５８に配設された
絶縁板９、該絶縁板９に設けられた第１プラズマ用アン
テナ８及び第１プラズマ用電源７によって構成されてお
り、第２プラズマ発生装置５３も第１プラズマ発生装置
５２と同一構造を有する。そして、反応容器１の底面５
６には排気口５７が穿設されている。
ス５５を収容する導入容器１１が配設されている。この
導入容器１１の側部には流量制御器３及びノズル２が接
続され、底部には複数の穴１２ａが穿設されたＣｕ製の
穴開き板１２が配設されている。さらに、反応容器１の
側部に配設された回転磁場コイル４，４によって反応容
器１内部の下方には回転磁場が形成されており、この回
転磁場によってCuなどの金属は基板１５側に向いた力が
加わり、加速されて走行する。上記反応容器１の底部に
は、穴開き板１２から間隔を隔ててヒーター１６が配設
されており、該ヒーター１６の上部には基板１５が載置
されている。そして、反応容器１の下端部で回転磁場コ
イル４の下部には、還元ガス６０である水素ガスを反応
容器１の内部に送給する還元ガス流量制御器６及び還元
ガス導入ノズル５が配設されている。また、第１プラズ
マ発生装置５２は、反応容器１の上面５８に配設された
絶縁板９、該絶縁板９に設けられた第１プラズマ用アン
テナ８及び第１プラズマ用電源７によって構成されてお
り、第２プラズマ発生装置５３も第１プラズマ発生装置
５２と同一構造を有する。そして、反応容器１の底面５
６には排気口５７が穿設されている。
【００２７】上記構成を有するプラズマ励起気相成長装
置５１による作用を以下に説明する。まず、原料ガス５
５であるCl2ガスを流量制御器３において流量制御した
のち、ノズル２を介して導入容器１１内に導入する。次
いで、第１プラズマ用電源７で第１プラズマ用アンテナ
８を介して原料ガスであるCl2ガスをプラズマ化する
と、原料ガスプラズマ１０であるCl2プラズマが導入容
器１１の内部に発生する。ここで、穴開き板１２はその
材質にCuを含んでいるため、このCl2プラズマによってC
u製の穴開き板１２のエッチング反応が積極的に起こる
結果、前駆体（Cu xCly）１３が生成される。この前駆体
（CuxCly）１３は穴開き板１２から複数の穴１２ａを通
して下方に噴射される。こののち、回転磁場コイル４，
４で形成された回転磁場によって、前駆体１３がヒータ
ー１６上に設置した基板１５に向けて加速して送られ
る。前駆体１３が基板１５に到達する直前に、第２プラ
ズマ用電源１９で第２プラズマ用アンテナ１８を介して
発生させた還元ガスプラズマ１４であるH2プラズマ中を
通過すると、上記前駆体１３が原子状水素による還元反
応を起こして基板１５上にCu薄膜６２が生成される。こ
のCu薄膜６２が成膜される範囲は回転磁場の均一さに依
存する
置５１による作用を以下に説明する。まず、原料ガス５
５であるCl2ガスを流量制御器３において流量制御した
のち、ノズル２を介して導入容器１１内に導入する。次
いで、第１プラズマ用電源７で第１プラズマ用アンテナ
８を介して原料ガスであるCl2ガスをプラズマ化する
と、原料ガスプラズマ１０であるCl2プラズマが導入容
器１１の内部に発生する。ここで、穴開き板１２はその
材質にCuを含んでいるため、このCl2プラズマによってC
u製の穴開き板１２のエッチング反応が積極的に起こる
結果、前駆体（Cu xCly）１３が生成される。この前駆体
（CuxCly）１３は穴開き板１２から複数の穴１２ａを通
して下方に噴射される。こののち、回転磁場コイル４，
４で形成された回転磁場によって、前駆体１３がヒータ
ー１６上に設置した基板１５に向けて加速して送られ
る。前駆体１３が基板１５に到達する直前に、第２プラ
ズマ用電源１９で第２プラズマ用アンテナ１８を介して
発生させた還元ガスプラズマ１４であるH2プラズマ中を
通過すると、上記前駆体１３が原子状水素による還元反
応を起こして基板１５上にCu薄膜６２が生成される。こ
のCu薄膜６２が成膜される範囲は回転磁場の均一さに依
存する
【００２８】なお、上記原料ガス５５としてHClガスを
用いても良く、この場合は、原料ガスプラズマ１０はHC
lプラズマが生成されるが、Cu製の穴開き板１２のエッ
チング反応によって生成される前駆体１３は、CuxClyで
ある。従って、原料ガス５５は、塩素を含有するガスで
あれば良く、HCl ガスとCl2 ガスとの混合ガスを用いる
ことができる。また、安定した薄膜が生成できる範囲は
回転磁場の均一さに依存している。
用いても良く、この場合は、原料ガスプラズマ１０はHC
lプラズマが生成されるが、Cu製の穴開き板１２のエッ
チング反応によって生成される前駆体１３は、CuxClyで
ある。従って、原料ガス５５は、塩素を含有するガスで
あれば良く、HCl ガスとCl2 ガスとの混合ガスを用いる
ことができる。また、安定した薄膜が生成できる範囲は
回転磁場の均一さに依存している。
【００２９】［第２の実施の形態］図２は、第２の実施
の形態に係る貴金属薄膜を作製するためのプラズマ励起
気相成長装置６５の概略図である。この装置６５には、
上記第１の実施の形態におけるプラズマ励起気相成長装
置５１と構造が同じ部位があるため、その同一部位につ
いては、同一符号を付して説明を省略する。第２の実施
の形態におけるプラズマ励起気相成長装置６５は、箱形
に形成された反応容器１と、該反応容器１の上部に配設
された第１プラズマ発生装置５２と、水素ガス等の還元
ガス５５を加熱して原子状ガスにする還元ガス加熱装置
６６とを備えている。このプラズマ励起気相成長装置６
５と上記第１の実施の形態におけるプラズマ励起気相成
長装置５１とは、還元ガス加熱装置６６を設けた点にお
いて異なっている。この還元ガス加熱装置６６は、還元
ガス流量制御器６に還元ガス導入ノズル５を設け、該還
元ガス導入ノズル５の内部にタングステンフィラメント
を設け、その端部を直流電源２４に接続している。
の形態に係る貴金属薄膜を作製するためのプラズマ励起
気相成長装置６５の概略図である。この装置６５には、
上記第１の実施の形態におけるプラズマ励起気相成長装
置５１と構造が同じ部位があるため、その同一部位につ
いては、同一符号を付して説明を省略する。第２の実施
の形態におけるプラズマ励起気相成長装置６５は、箱形
に形成された反応容器１と、該反応容器１の上部に配設
された第１プラズマ発生装置５２と、水素ガス等の還元
ガス５５を加熱して原子状ガスにする還元ガス加熱装置
６６とを備えている。このプラズマ励起気相成長装置６
５と上記第１の実施の形態におけるプラズマ励起気相成
長装置５１とは、還元ガス加熱装置６６を設けた点にお
いて異なっている。この還元ガス加熱装置６６は、還元
ガス流量制御器６に還元ガス導入ノズル５を設け、該還
元ガス導入ノズル５の内部にタングステンフィラメント
を設け、その端部を直流電源２４に接続している。
【００３０】上記構成を有するプラズマ励起気相成長装
置６５による作用を以下に説明する。まず、原料ガス５
５であるCl2ガスを流量制御器３により流量制御してノ
ズル２を通して導入容器１１内に導入すると、該Cl2ガ
スはプラズマ用電源７でプラズマ用アンテナ８を介して
原料ガスプラズマ１０であるCl2プラズマとなる。このC
l2プラズマによってCu製の穴開き板１２のエッチング反
応が積極的に起こる結果、導入容器１１内部において前
駆体（CuxCly）１３が生成される。この前駆体（CuxC
ly）１３は穴開き板１２から複数の穴１２ａを通して下
方に噴射される。ここで、前駆体１３が基板１５に到達
する直前に、還元ガス６０であるH2ガスを還元反応流量
制御器６により流量制御し、直流電源２４でタングステ
ンフィラメント２３を１８００℃に加熱し、原子状還元
ガス２５である原子状水素を発生させ、還元ガス導入ノ
ズル５より反応容器１内に照射する。これにより、前駆
体１３に原子状水素による還元反応を起こさせて基板１
５上にCu薄膜６２を生成する。
置６５による作用を以下に説明する。まず、原料ガス５
５であるCl2ガスを流量制御器３により流量制御してノ
ズル２を通して導入容器１１内に導入すると、該Cl2ガ
スはプラズマ用電源７でプラズマ用アンテナ８を介して
原料ガスプラズマ１０であるCl2プラズマとなる。このC
l2プラズマによってCu製の穴開き板１２のエッチング反
応が積極的に起こる結果、導入容器１１内部において前
駆体（CuxCly）１３が生成される。この前駆体（CuxC
ly）１３は穴開き板１２から複数の穴１２ａを通して下
方に噴射される。ここで、前駆体１３が基板１５に到達
する直前に、還元ガス６０であるH2ガスを還元反応流量
制御器６により流量制御し、直流電源２４でタングステ
ンフィラメント２３を１８００℃に加熱し、原子状還元
ガス２５である原子状水素を発生させ、還元ガス導入ノ
ズル５より反応容器１内に照射する。これにより、前駆
体１３に原子状水素による還元反応を起こさせて基板１
５上にCu薄膜６２を生成する。
【００３１】なお、上記原料ガス５５としてHClガスを
用いても良く、この場合は、原料ガスプラズマ１０とし
てはHClプラズマが生成されるが、Cu製の穴開き板１２
のエッチング反応によって生成される前駆体１３は、Cu
xClyである。従って、原料ガス５５は、塩素を含有する
ガスであれば良く、HCl ガスとCl2 ガスとの混合ガスを
用いることもできる。また、原子状還元ガス２５である
原子状水素を比較的柔軟な配置が可能な還元ガス導入ノ
ズル５のみで供給できるため、50mm×50mm程度までの面
積の安定した成膜に対応できる。
用いても良く、この場合は、原料ガスプラズマ１０とし
てはHClプラズマが生成されるが、Cu製の穴開き板１２
のエッチング反応によって生成される前駆体１３は、Cu
xClyである。従って、原料ガス５５は、塩素を含有する
ガスであれば良く、HCl ガスとCl2 ガスとの混合ガスを
用いることもできる。また、原子状還元ガス２５である
原子状水素を比較的柔軟な配置が可能な還元ガス導入ノ
ズル５のみで供給できるため、50mm×50mm程度までの面
積の安定した成膜に対応できる。
【００３２】［第３の実施の形態］図３は、第３の実施
の形態に係る貴金属薄膜を作製するためのプラズマ励起
気相成長装置７０の概略図である。この装置７０は、上
記第１及び第２の実施の形態におけるプラズマ励起気相
成長装置５１，６５と構造が同じ部位があるため、その
同一部位については、同一符号を付して説明を省略す
る。第３の実施の形態におけるプラズマ励起気相成長装
置７０は、箱形に形成された反応容器１と、該反応容器
１の上部に配設された原料ガス加熱装置７１と、反応容
器１の下部に配設された還元ガス加熱装置６６とを備え
ている。このプラズマ励起気相成長装置７０と上記第２
の実施の形態におけるプラズマ励起気相成長装置６５と
は、原料ガス加熱装置７１を設けた点において異なって
いる。この原料ガス加熱装置７１は、流量制御器３にノ
ズル２を設け、該ノズル２の内部に複数回巻いた状態の
銅フィラメント２６を設け、該銅フィラメント２６の端
部を直流電源２７に接続している。
の形態に係る貴金属薄膜を作製するためのプラズマ励起
気相成長装置７０の概略図である。この装置７０は、上
記第１及び第２の実施の形態におけるプラズマ励起気相
成長装置５１，６５と構造が同じ部位があるため、その
同一部位については、同一符号を付して説明を省略す
る。第３の実施の形態におけるプラズマ励起気相成長装
置７０は、箱形に形成された反応容器１と、該反応容器
１の上部に配設された原料ガス加熱装置７１と、反応容
器１の下部に配設された還元ガス加熱装置６６とを備え
ている。このプラズマ励起気相成長装置７０と上記第２
の実施の形態におけるプラズマ励起気相成長装置６５と
は、原料ガス加熱装置７１を設けた点において異なって
いる。この原料ガス加熱装置７１は、流量制御器３にノ
ズル２を設け、該ノズル２の内部に複数回巻いた状態の
銅フィラメント２６を設け、該銅フィラメント２６の端
部を直流電源２７に接続している。
【００３３】上記構成を有するプラズマ励起気相成長装
置７０による作用を以下に説明する。まず、原料ガス５
５であるCl2ガスを流量制御器３により流量制御して原
料ガス導入ノズル２に送り込む。この原料ガス導入ノズ
ル２の内部には、直流電源２７から電流を流して３００
〜６００℃に加熱された銅フィラメント２６が設けられ
ており、該銅フィラメント２６に上記Cl2ガスを効率良
く接触させることによって、前駆体１３を発生させる。
この前駆体１３を原料ガス導入ノズル２を介して反応容
器１内に導入すると、該前駆体１３は下方に移動する。
置７０による作用を以下に説明する。まず、原料ガス５
５であるCl2ガスを流量制御器３により流量制御して原
料ガス導入ノズル２に送り込む。この原料ガス導入ノズ
ル２の内部には、直流電源２７から電流を流して３００
〜６００℃に加熱された銅フィラメント２６が設けられ
ており、該銅フィラメント２６に上記Cl2ガスを効率良
く接触させることによって、前駆体１３を発生させる。
この前駆体１３を原料ガス導入ノズル２を介して反応容
器１内に導入すると、該前駆体１３は下方に移動する。
【００３４】ここで、還元ガス６０であるH2ガスを還元
ガス流量制御器６により流量制御し、還元ガス導入ノズ
ル５に送る。この還元ガス導入ノズル５の内部にはタン
グステンフィラメント２３が設けられており、該タング
ステンフィラメント２３に直流電源２４から電流を流し
て約１８００℃に加熱することによって、還元ガス６０
から原子状還元ガス２５である原子状水素を発生させ
る。前駆体１３が基板１５に到達する直前に、該原子状
水素を還元ガス導入ノズル５から反応容器１内に照射
し、上記前駆体１３に原子状水素による還元反応を起こ
させることによって、基板１５上にCu薄膜６２を生成す
る。
ガス流量制御器６により流量制御し、還元ガス導入ノズ
ル５に送る。この還元ガス導入ノズル５の内部にはタン
グステンフィラメント２３が設けられており、該タング
ステンフィラメント２３に直流電源２４から電流を流し
て約１８００℃に加熱することによって、還元ガス６０
から原子状還元ガス２５である原子状水素を発生させ
る。前駆体１３が基板１５に到達する直前に、該原子状
水素を還元ガス導入ノズル５から反応容器１内に照射
し、上記前駆体１３に原子状水素による還元反応を起こ
させることによって、基板１５上にCu薄膜６２を生成す
る。
【００３５】なお、上記原料ガス５５として塩素を含有
するガスであれば良く、例えばHClガスやHCl ガスとCl
2 ガスとの混合ガスであっても良い。上記方法により、
前駆体１３及び原子状水素を、比較的柔軟な配置が可能
なガスノズル５のみで供給できるため、100mm×100mm程
度までの面積の安定した成膜に対応できる。
するガスであれば良く、例えばHClガスやHCl ガスとCl
2 ガスとの混合ガスであっても良い。上記方法により、
前駆体１３及び原子状水素を、比較的柔軟な配置が可能
なガスノズル５のみで供給できるため、100mm×100mm程
度までの面積の安定した成膜に対応できる。
【００３６】［第４の実施の形態］図４は、第４の実施
の形態に係る貴金属薄膜を作製するためのプラズマ励起
気相成長装置８５の概略図である。この装置８５は、上
記第１の実施の形態におけるプラズマ励起気相成長装置
５１と構造が同じ部位があるため、その同一部位につい
ては、同一符号を付して説明を省略する。上記プラズマ
励起気相成長装置８５は、第１の実施の形態に係るプラ
ズマ励起気相成長装置５１において、還元プラズマを発
生させるために高周波電力を利用したものである。具体
的には、図１のプラズマ励起気相成長装置５１から、回
転磁場コイル４、絶縁板１７、第２プラズマ用アンテナ
１８、第２プラズマ用電源１９を除く一方、高周波電源
に接続された電極を追加して配設したものであり、前駆
体１３の発生、還元ガス６０である水素ガスの供給、基
板１５を配設する各部分の構成に変更はない。
の形態に係る貴金属薄膜を作製するためのプラズマ励起
気相成長装置８５の概略図である。この装置８５は、上
記第１の実施の形態におけるプラズマ励起気相成長装置
５１と構造が同じ部位があるため、その同一部位につい
ては、同一符号を付して説明を省略する。上記プラズマ
励起気相成長装置８５は、第１の実施の形態に係るプラ
ズマ励起気相成長装置５１において、還元プラズマを発
生させるために高周波電力を利用したものである。具体
的には、図１のプラズマ励起気相成長装置５１から、回
転磁場コイル４、絶縁板１７、第２プラズマ用アンテナ
１８、第２プラズマ用電源１９を除く一方、高周波電源
に接続された電極を追加して配設したものであり、前駆
体１３の発生、還元ガス６０である水素ガスの供給、基
板１５を配設する各部分の構成に変更はない。
【００３７】上記プラズマ励起気相成長装置８５は、反
応容器１の内部において、穴開き板１２とヒーター１６
との間に還元プラズマ発生用電極７１を配設すると共
に、反応容器１の外部において、高周波電源７６、整合
器７５、電流導入端子７３を配設している。これらの高
周波電源７６、整合器７５及び電流導入端子７３とは、
互いに同軸ケーブル７４によって接続されており、電流
導入端子７３と還元プラズマ発生用電極７１とは給電線
７２によって接続されている。ここで、上記還元プラズ
マ発生用電極７１としては、基板１５へ向かう前駆体１
３のフラックスの行路を妨げないように、多数の孔を有
する平板状の電極を用いる。例えば、図５に示すような
円形のメッシュ状電極７７である。該メッシュ状電極７
７は、内周側に金属ワイヤーを網状にした金属メッシュ
７７ａを配設し、該金属メッシュ７７ａの外周をメッシ
ュ押さえ治具７７ｂで周囲が解れないように固定したも
のである。このメッシュ押さえ治具７７ｂは、例えば金
属メッシュ７７ａと同じ材質の円環であり、該金属メッ
シュ７７ａを上下からサンドイッチ状に挟み込んで固定
する。
応容器１の内部において、穴開き板１２とヒーター１６
との間に還元プラズマ発生用電極７１を配設すると共
に、反応容器１の外部において、高周波電源７６、整合
器７５、電流導入端子７３を配設している。これらの高
周波電源７６、整合器７５及び電流導入端子７３とは、
互いに同軸ケーブル７４によって接続されており、電流
導入端子７３と還元プラズマ発生用電極７１とは給電線
７２によって接続されている。ここで、上記還元プラズ
マ発生用電極７１としては、基板１５へ向かう前駆体１
３のフラックスの行路を妨げないように、多数の孔を有
する平板状の電極を用いる。例えば、図５に示すような
円形のメッシュ状電極７７である。該メッシュ状電極７
７は、内周側に金属ワイヤーを網状にした金属メッシュ
７７ａを配設し、該金属メッシュ７７ａの外周をメッシ
ュ押さえ治具７７ｂで周囲が解れないように固定したも
のである。このメッシュ押さえ治具７７ｂは、例えば金
属メッシュ７７ａと同じ材質の円環であり、該金属メッ
シュ７７ａを上下からサンドイッチ状に挟み込んで固定
する。
【００３８】また、上記還元プラズマ発生用電極７１
は、基板１５へ向かう前駆体１３のフラックスを妨げな
い形状であればメッシュ状電極７７に限定されず、種々
のものを用いることができる。例えば、図６に示す梯子
状電極７９、図７に示す櫛形電極８０、図８に示すパン
チングボード状電極８１などを好適に用いることができ
る。上記梯子状電極７９は、両側に縦状ワイヤー７９ａ
を配設し、該縦状ワイヤー７９ａ，７９ａの間に、横状
ワイヤー７９ｂを複数配設したものである。上記櫛形電
極８０は、１本の縦状ワイヤー８０ａに横状ワイヤー８
０ｂを複数配設したもの２つ作製し、それらの複数の横
状ワイヤー８０ｂが互い違いになるように配置させたも
のである。そして、上記パンチングボード状電極８１
は、円形の金属製ボード８２に小さい穴８３を複数穿設
したものである。なお、上述した電極においては、メッ
シュ状電極７７における金属メッシュ７７ａを構成する
ワイヤーの径や数、メッシュ間のピッチ、梯子状電極７
９における梯子段の径、数及び間隔、櫛形電極８０にお
ける縦状及び横状ワイヤー８０ａ，８０ｂの径や数、間
隔及び櫛形を組み合せる数、パンチングボード状電極８
１を構成するボード８２の孔の径、数及び孔の配置、そ
して、電極の開口率に特別な制限はないので、どのよう
な還元作用を起こさせたいかによって形状を適宜に選択
すればよい。また、これら電極の材料は導電性材料を用
いるが、反応容器内は塩素雰囲気であるため、腐食防止
のためにステンレス等を用いることが望ましい。
は、基板１５へ向かう前駆体１３のフラックスを妨げな
い形状であればメッシュ状電極７７に限定されず、種々
のものを用いることができる。例えば、図６に示す梯子
状電極７９、図７に示す櫛形電極８０、図８に示すパン
チングボード状電極８１などを好適に用いることができ
る。上記梯子状電極７９は、両側に縦状ワイヤー７９ａ
を配設し、該縦状ワイヤー７９ａ，７９ａの間に、横状
ワイヤー７９ｂを複数配設したものである。上記櫛形電
極８０は、１本の縦状ワイヤー８０ａに横状ワイヤー８
０ｂを複数配設したもの２つ作製し、それらの複数の横
状ワイヤー８０ｂが互い違いになるように配置させたも
のである。そして、上記パンチングボード状電極８１
は、円形の金属製ボード８２に小さい穴８３を複数穿設
したものである。なお、上述した電極においては、メッ
シュ状電極７７における金属メッシュ７７ａを構成する
ワイヤーの径や数、メッシュ間のピッチ、梯子状電極７
９における梯子段の径、数及び間隔、櫛形電極８０にお
ける縦状及び横状ワイヤー８０ａ，８０ｂの径や数、間
隔及び櫛形を組み合せる数、パンチングボード状電極８
１を構成するボード８２の孔の径、数及び孔の配置、そ
して、電極の開口率に特別な制限はないので、どのよう
な還元作用を起こさせたいかによって形状を適宜に選択
すればよい。また、これら電極の材料は導電性材料を用
いるが、反応容器内は塩素雰囲気であるため、腐食防止
のためにステンレス等を用いることが望ましい。
【００３９】上記構成を有するプラズマ励起気相成長装
置８５による作用を以下に説明する。まず、前駆体１３
が穴開き板１２の穴１２ａから噴射されるまでの過程
は、第１の実施の形態と同様である。ここで、還元プラ
ズマ発生用電極７１に高周波電源７６から整合器７５、
電流導入端子７３を介して高周波電力を印加すると、上
記還元プラズマ発生用電極７１の全面に還元ガスプラズ
マ１４である水素プラズマが発生する。該水素プラズマ
中を前駆体１３が通過すると、該前駆体１３が原子状水
素によって還元反応を起こし、基板１５上にCu薄膜６２
が形成される。
置８５による作用を以下に説明する。まず、前駆体１３
が穴開き板１２の穴１２ａから噴射されるまでの過程
は、第１の実施の形態と同様である。ここで、還元プラ
ズマ発生用電極７１に高周波電源７６から整合器７５、
電流導入端子７３を介して高周波電力を印加すると、上
記還元プラズマ発生用電極７１の全面に還元ガスプラズ
マ１４である水素プラズマが発生する。該水素プラズマ
中を前駆体１３が通過すると、該前駆体１３が原子状水
素によって還元反応を起こし、基板１５上にCu薄膜６２
が形成される。
【００４０】［第５の実施の形態］図９は、第５の実施
の形態に係る貴金属薄膜を作製するためのプラズマ励起
気相成長装置９０の概略図である。この装置９０は、上
記第４の実施の形態におけるプラズマ励起気相成長装置
８５（図４を参照）と、従来の原料ガス供給方法（図１
０を参照）とを組み合わせた形態のものであり、構造が
同一の部位については、同一符号を付して説明を省略す
る。上記プラズマ励起気相成長装置９０においては、原
料容器１２１を流量制御器１０３を介して気化器１２０
に接続しており、上記原料容器１２１に収容する液体原
料１２２の蒸気を発生させるためにバブリング用の配管
も設けている。また、図４に示すような高周波電力を利
用して前駆体１３を還元ガスプラズマ１４によって還元
反応を起こす装置を配設している。
の形態に係る貴金属薄膜を作製するためのプラズマ励起
気相成長装置９０の概略図である。この装置９０は、上
記第４の実施の形態におけるプラズマ励起気相成長装置
８５（図４を参照）と、従来の原料ガス供給方法（図１
０を参照）とを組み合わせた形態のものであり、構造が
同一の部位については、同一符号を付して説明を省略す
る。上記プラズマ励起気相成長装置９０においては、原
料容器１２１を流量制御器１０３を介して気化器１２０
に接続しており、上記原料容器１２１に収容する液体原
料１２２の蒸気を発生させるためにバブリング用の配管
も設けている。また、図４に示すような高周波電力を利
用して前駆体１３を還元ガスプラズマ１４によって還元
反応を起こす装置を配設している。
【００４１】上記構成を有するプラズマ励起気相成長装
置９０による作用を以下に説明する。まず、原料容器１
２１内に液体原料１２２として例えば銅・ヘキサフロロ
アセチルアセトナト・トリメチルビニルシランCu(hfac)
(tmvs)を封入し、Heを輸送用ガスとしてバブリングを行
なう。液体原料１２２はこれに限らず液体の有機金属錯
体で構わない。このバブリングによって蒸気化した原料
の流量を流量制御器１０３によって制御し、気化器１２
０内に導入する。該気化器１２０内において上記の原料
を完全に気化した後に、反応容器１の内部に穴開き板１
１２を通して前駆体１１３として導入する。ここで、第
４の実施の形態の場合と同様に、高周波電力によって還
元ガスプラズマ１４である水素プラズマが発生するた
め、該水素プラズマ中を上記前駆体１１３が通過する
と、前駆体１１３に還元反応を起こさせることによっ
て、基板１５上にCu薄膜６２を形成する。
置９０による作用を以下に説明する。まず、原料容器１
２１内に液体原料１２２として例えば銅・ヘキサフロロ
アセチルアセトナト・トリメチルビニルシランCu(hfac)
(tmvs)を封入し、Heを輸送用ガスとしてバブリングを行
なう。液体原料１２２はこれに限らず液体の有機金属錯
体で構わない。このバブリングによって蒸気化した原料
の流量を流量制御器１０３によって制御し、気化器１２
０内に導入する。該気化器１２０内において上記の原料
を完全に気化した後に、反応容器１の内部に穴開き板１
１２を通して前駆体１１３として導入する。ここで、第
４の実施の形態の場合と同様に、高周波電力によって還
元ガスプラズマ１４である水素プラズマが発生するた
め、該水素プラズマ中を上記前駆体１１３が通過する
と、前駆体１１３に還元反応を起こさせることによっ
て、基板１５上にCu薄膜６２を形成する。
【００４２】
【発明の効果】本発明に係る金属薄膜の作製方法及び作
製装置によれば、不純物の析出がない高品質の金属薄膜
を安価なコストでかつ高速で生成させることができる。
製装置によれば、不純物の析出がない高品質の金属薄膜
を安価なコストでかつ高速で生成させることができる。
【図１】第１の実施の形態に用いるプラズマ励起気相成
長装置を示す概略図である。
長装置を示す概略図である。
【図２】第２の実施の形態に用いるプラズマ励起気相成
長装置を示す概略図である。
長装置を示す概略図である。
【図３】第３の実施の形態に用いるプラズマ励起気相成
長装置を示す概略図である。
長装置を示す概略図である。
【図４】第４の実施の形態に用いるプラズマ励起気相成
長装置を示す概略図である。
長装置を示す概略図である。
【図５】第４の実施の形態に用いるメッシュ状電極を示
す平面図である。
す平面図である。
【図６】第４の実施の形態に用いる梯子状電極を示す平
面図である。
面図である。
【図７】第４の実施の形態に用いる櫛形電極を示す平面
図である。
図である。
【図８】第４の実施の形態に用いるパンチングボード状
電極を示す平面図である。
電極を示す平面図である。
【図９】第５の実施の形態に用いるプラズマ励起気相成
長装置を示す概略図である。
長装置を示す概略図である。
【図１０】従来の貴金属薄膜気相成長装置を示す概略図
である。
である。
１ 反応容器 ２ 原料ガス導入ノズル ３ 原料ガス流量制御器 ４ 回転磁場コイル ５ 還元性ガス導入ノズル ６ 還元ガス流量制御器 ７ 第１プラズマ用電源 ８ 第１プラズマ用アンテナ ９，１７ 絶縁板 １０ 原料ガスプラズマ １１ 導入容器 １２，１１２ 穴開き板 １３，１１３ 前駆体 １４ 還元ガスプラズマ １５ 基板 １６ ヒーター １８ 第２プラズマ用アンテナ １９ 第２プラズマ用電源 ２３ タングステンフィラメント ２４，２７ 直流電源 ２５ 原子状還元ガス ２６ 銅フィラメント ５１，６５，７０，８５，９０ プラズマ励起気相成長
装置 ５２ 第１プラズマ発生装置 ５３ 第２プラズマ発生装置 ５６ 底面 ５７ 排気口 ５８ 上面 ６０ 還元ガス ６６ 還元ガス加熱装置 ７１ 還元プラズマ発生用電極 ７２ 給電線 ７３ 電流導入端子 ７４ 同軸ケーブル ７５ 整合器 ７６ 高周波電源 ７７ メッシュ状電極 ７８ メッシュ押さえ治具 ７９ 梯子状電極 ８０ 櫛形電極 ８１ パンチングボード状電極 ８２ ボード ８３ 穴 １０３ 流量制御器 １２０ 気化器 １２１ 原料容器 １２２ 液体原料
装置 ５２ 第１プラズマ発生装置 ５３ 第２プラズマ発生装置 ５６ 底面 ５７ 排気口 ５８ 上面 ６０ 還元ガス ６６ 還元ガス加熱装置 ７１ 還元プラズマ発生用電極 ７２ 給電線 ７３ 電流導入端子 ７４ 同軸ケーブル ７５ 整合器 ７６ 高周波電源 ７７ メッシュ状電極 ７８ メッシュ押さえ治具 ７９ 梯子状電極 ８０ 櫛形電極 ８１ パンチングボード状電極 ８２ ボード ８３ 穴 １０３ 流量制御器 １２０ 気化器 １２１ 原料容器 １２２ 液体原料
フロントページの続き (72)発明者 西森 年彦 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内 (72)発明者 坂本 仁志 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Ｆターム(参考） 4K030 AA03 AA11 AA17 BA01 EA04 EA05 FA04 KA17 KA34 KA46
Claims (13)
- 【請求項１】 ハロゲン元素を含有する原料ガスを金属
製の穴開き板を有する導入容器内に供給するステップ
と、該原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを生
成するステップと、該原料ガスプラズマで穴開き板をエ
ッチングすることによって、該穴開き板に含まれる金属
成分と原料ガス中のハロゲン元素との前駆体を生成する
ステップと、還元性ガスをプラズマ化して還元性ガスプ
ラズマを発生させるステップと、上記前駆体を導入容器
から排出したのち回転磁場中を通すことによって、前駆
体を基板に向けて加速させて走行させるステップと、上
記前駆体を還元性ガスプラズマ中に通すことによって、
前駆体からハロゲン元素を除去し、金属イオン又は中性
金属にして基板に当てることにより、基板上に金属薄膜
を生成するステップとを含んでなる金属薄膜の作製方
法。 - 【請求項２】 ハロゲン元素を含有する原料ガスを金属
製の穴開き板を有する導入容器内に供給するステップ
と、該原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを生
成するステップと、該原料ガスプラズマで上記穴開き板
をエッチングすることによって、該穴開き板に含まれる
金属成分と原料ガス中のハロゲン元素との前駆体を生成
するステップと、前駆体が挿通可能な開口を有する電極
に高周波電流を通すことにより、還元性ガスをプラズマ
化して還元性ガスプラズマを発生させるステップと、該
還元性ガスプラズマ中に前駆体を通すことによって、該
前駆体からハロゲン元素を除去し、金属イオン又は中性
金属にして基板に当て、該基板上に金属薄膜を生成する
ステップとを含んでなる金属薄膜の作製方法。 - 【請求項３】 ハロゲン元素を含有する原料ガスを金属
製の穴開き板を有する導入容器内に供給するステップ
と、該原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを生
成するステップと、該原料ガスプラズマで穴開き板をエ
ッチングすることによって、該穴開き板に含まれる金属
成分と原料ガス中のハロゲン元素との前駆体を生成する
ステップと、穴開き板と基板との間に、還元性ガスを高
温に加熱して原子状還元ガスを発生させるステップと、
上記前駆体を導入容器から排出したのち原子状還元ガス
中に通すことによって、前駆体からハロゲン元素を除去
し、金属イオン又は中性金属にして基板に当てることに
より、基板上に金属薄膜を生成するステップとを含んで
なる金属薄膜の作製方法。 - 【請求項４】 ハロゲン元素を含有する原料ガスを高温
の金属製フィラメントに接触させ、該フィラメントを原
料ガスでエッチングさせることによって、該フィラメン
トに含まれる金属成分と原料ガス中のハロゲン元素との
前駆体を生成するステップと、還元性ガスを高温に加熱
して原子状還元ガスにするステップと、この原子状還元
ガス中に上記前駆体を通すことによって、前駆体からハ
ロゲン元素を除去し、金属イオン又は中性金属にして基
板に当てることにより、基板上に金属薄膜を生成するス
テップとを含んでなる金属薄膜の作製方法。 - 【請求項５】 ハロゲン元素を含有する原料ガスを高温
の金属製フィラメントに接触させ、該フィラメントを原
料ガスでエッチングさせることによって、該フィラメン
トに含まれる金属成分と原料ガス中のハロゲン元素との
前駆体を生成するステップと、前駆体が挿通可能な開口
を有する電極に高周波電流を通すことにより、還元ガス
をプラスマ化して還元性ガスプラズマを発生させるステ
ップと、該還元性ガスプラズマ中に前駆体を通すことに
よって、該前駆体からハロゲン元素を除去し、金属イオ
ン又は中性金属にして基板に当て、該基板上に金属薄膜
を生成するステップとを含んでなる金属薄膜の作製方
法。 - 【請求項６】 上記穴開き板又はフィラメントを銅元素
を含み、上記前駆体がCuxClyであることを特徴とする請
求項１〜５のいずれかに記載の金属薄膜の作製方法。 - 【請求項７】 上記原料ガスを導入容器内に供給するス
テップと、原料ガスプラズマを生成するステップと、前
駆体を生成するステップとが、 液体の有機金属錯体を輸送用ガスによってバブリングし
たのち、気化させるステップと、この気化した有機金属
錯体で穴開き板をエッチングすることによって、該穴開
き板に含まれる金属成分と有機金属錯体中のハロゲン元
素との前駆体を生成するステップとであることを特徴と
する請求項１〜６のいずれかに記載の金属薄膜の作製方
法。 - 【請求項８】 噴射穴が穿設された金属製の穴開き板を
有すると共に、その内部に原料ガスを供給する導入容器
と、該導入容器の内部に収容された原料ガスをプラズマ
化して原料ガスプラズマを生成する第１プラズマ発生装
置と、上記導入容器及び基板を収容した反応容器と、上
記穴開き板及び基板の間に回転磁場を発生させる回転磁
場発生装置と、反応容器内に供給する還元性ガスをプラ
ズマ化する第２プラズマ発生装置とを備えたことを特徴
とする金属薄膜の作製装置。 - 【請求項９】 噴射穴が穿設された金属製の穴開き板を
有すると共に、その内部に原料ガスを供給する導入容器
と、該導入容器の内部に収容された原料ガスをプラズマ
化して原料ガスプラズマを生成する第１プラズマ発生装
置と、上記導入容器及び基板を収容した反応容器と、反
応容器内に供給する還元性ガスをプラズマ化するために
高周波電力を印加する電極とを備えたことを特徴とする
金属薄膜の作製装置。 - 【請求項１０】 噴射穴が穿設された金属製の穴開き板
を有すると共に、その内部に原料ガスを供給する導入容
器と、該導入容器の内部に収容された原料ガスをプラズ
マ化して原料ガスプラズマを生成するプラズマ発生装置
と、上記導入容器及び基板を収容した反応容器と、反応
容器内に供給する還元性ガスを加熱する還元性ガス加熱
装置とを備えたことを特徴とする金属薄膜の作製装置。 - 【請求項１１】 原料ガスを高温の金属製フィラメント
に接触させて前駆体にしてから反応容器内に供給する前
駆体供給装置と、基板を収容した反応容器と、反応容器
内に供給する還元性ガスを加熱する還元性ガス加熱装置
とを備えたことを特徴とする金属薄膜の作製装置。 - 【請求項１２】 液体の有機金属錯体を輸送用ガスのバ
ブリングののち気化させ、この気化した有機金属錯体か
ら前駆体を生成して反応容器内に供給する前駆体供給装
置と、基板を収容した反応容器と、基板上部の空間に回
転磁場を発生させる回転磁場発生装置と、反応容器内に
供給する還元性ガスをプラズマ化する第２プラズマ発生
装置とを備えたことを特徴とする金属薄膜の作製装置。 - 【請求項１３】 液体の有機金属錯体を輸送用ガスのバ
ブリングののち気化させ、この気化した有機金属錯体か
ら前駆体を生成して反応容器内に供給する前駆体供給装
置と、基板を収容した反応容器と、反応容器内に供給す
る還元性ガスをプラズマ化するために高周波電力を印加
する電極とを備えたことを特徴とする金属薄膜の作製装
置。
Priority Applications (11)
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|---|---|---|---|
| JP2000320136A JP3776710B2 (ja) | 2000-03-27 | 2000-10-20 | 金属薄膜の作製方法及びその作製装置 |
| EP01917496A EP1199378A4 (en) | 2000-03-27 | 2001-03-26 | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A METAL FILM |
| KR10-2001-7015143A KR100458779B1 (ko) | 2000-03-27 | 2001-03-26 | 금속막의 제작방법 및 그 제작장치 |
| PCT/JP2001/002392 WO2001073159A1 (fr) | 2000-03-27 | 2001-03-26 | Procede et appareil permettant de former un film metallique |
| TW090107127A TW517287B (en) | 2000-03-27 | 2001-03-27 | Method and apparatus for the formation of a metal film |
| US09/926,624 US6656540B2 (en) | 2000-03-27 | 2001-05-26 | Method for forming metallic film and apparatus for forming the same |
| US10/684,503 US20040091636A1 (en) | 2000-03-27 | 2003-10-15 | Methods and apparatus for the formation of a metal film |
| US11/391,242 US20060177583A1 (en) | 2000-03-27 | 2006-03-29 | Method for the formation of a metal film |
| US11/391,241 US20060191481A1 (en) | 2000-03-27 | 2006-03-29 | Apparatus for the formation of a metal film |
| US11/391,251 US20060191477A1 (en) | 2000-03-27 | 2006-03-29 | Apparatus for the formation of a metal film |
| US12/247,432 US20090095425A1 (en) | 2000-03-27 | 2008-10-08 | Apparatus for the formation of a metal film |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000085511 | 2000-03-27 | ||
| JP2000-85511 | 2000-03-27 | ||
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001342564A true JP2001342564A (ja) | 2001-12-14 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2008534778A (ja) * | 2005-03-22 | 2008-08-28 | ハー ツェー シュタルク インコーポレイテッド | 一次高融点金属の製造法 |
| KR101721931B1 (ko) * | 2015-09-30 | 2017-04-03 | (주)아이작리서치 | 원자층 증착 장치 및 원자층 증착 방법 |
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-
2000
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|---|---|---|---|---|
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| KR101323696B1 (ko) | 2005-03-22 | 2013-10-31 | 에이치. 씨. 스타아크 아이앤씨 | 일차 내화 금속의 제조 방법 |
| KR101721931B1 (ko) * | 2015-09-30 | 2017-04-03 | (주)아이작리서치 | 원자층 증착 장치 및 원자층 증착 방법 |
| WO2017057871A1 (ko) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | (주)아이작리서치 | 원자층 증착 장치 및 원자층 증착 방법 |
| CN113493920A (zh) * | 2020-03-19 | 2021-10-12 | 芯恩（青岛）集成电路有限公司 | 改善电镀薄膜均匀性的装置及方法 |
| CN113493920B (zh) * | 2020-03-19 | 2022-12-23 | 芯恩（青岛）集成电路有限公司 | 改善电镀薄膜均匀性的装置及方法 |
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