JP2003119565A - 金属薄膜の気相成長方法およびその気相成長装置 - Google Patents
金属薄膜の気相成長方法およびその気相成長装置Info
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価な高純度銅板と安価な塩素、塩化水素ま
たは塩素および水素とを原料ガスとして用いて炭素のよ
うな不純物を残留せず、かつ膜質が良好な銅薄膜を再現
性よく形成することが可能な銅薄膜の気相成長方法を提
供する。 【解決手段】 高純度銅板を塩素ガスを含むガスのプラ
ズマに曝して前記銅板をエッチングして活性なＣｕxＣ
ｌy（ｘ＝１〜３，ｙ＝１〜３）ガスを生成する工程
と、被処理基板表面に前記ＣｕxＣｌyガスを輸送して銅
薄膜を成膜する工程とを含むことを特徴とする。
たは塩素および水素とを原料ガスとして用いて炭素のよ
うな不純物を残留せず、かつ膜質が良好な銅薄膜を再現
性よく形成することが可能な銅薄膜の気相成長方法を提
供する。 【解決手段】 高純度銅板を塩素ガスを含むガスのプラ
ズマに曝して前記銅板をエッチングして活性なＣｕxＣ
ｌy（ｘ＝１〜３，ｙ＝１〜３）ガスを生成する工程
と、被処理基板表面に前記ＣｕxＣｌyガスを輸送して銅
薄膜を成膜する工程とを含むことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の配線
材料膜の形成等に適用される銅薄膜の気相成長方法およ
び気相成長装置に関する。
材料膜の形成等に適用される銅薄膜の気相成長方法およ
び気相成長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、配線材料等として利用される銅
（Ｃｕ）薄膜は、真空蒸着法、イオンプレーティング
法、及びスパッタリング等の物理的成膜法と、化学的気
相成長法（ＣＶＤ法）とにより形成されている。特に、
ＣＶＤ法は表面の被覆性に優れていることから、一般的
に広く用いられる。
（Ｃｕ）薄膜は、真空蒸着法、イオンプレーティング
法、及びスパッタリング等の物理的成膜法と、化学的気
相成長法（ＣＶＤ法）とにより形成されている。特に、
ＣＶＤ法は表面の被覆性に優れていることから、一般的
に広く用いられる。
【０００３】ＣＶＤ法による銅薄膜の形成方法として
は、従来、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などの液体の有機銅錯体を原料とし
て用いる方法が知られている。また、特開平４−７２０
６６号、特開平４−７４８６６号、特開平９−５３１７
７号にはフッ素を含まない有機金属錯体を原料として用
いる方法が開示されている。このような原料を昇華・輸
送し、熱、光、プラズマ等により励起して被処理基板表
面に銅薄膜を成膜する。
は、従来、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などの液体の有機銅錯体を原料とし
て用いる方法が知られている。また、特開平４−７２０
６６号、特開平４−７４８６６号、特開平９−５３１７
７号にはフッ素を含まない有機金属錯体を原料として用
いる方法が開示されている。このような原料を昇華・輸
送し、熱、光、プラズマ等により励起して被処理基板表
面に銅薄膜を成膜する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の銅薄膜の形成方法は次のような問題がある。
た従来の銅薄膜の形成方法は次のような問題がある。
【０００５】（１）原料化合物が非常に高価であるた
め、成膜された銅薄膜のコストが高くなる。
め、成膜された銅薄膜のコストが高くなる。
【０００６】（２）昇華に際しての制御が非常に難しい
ために、均質な銅薄膜を再現性よく成膜することが困難
になる。
ために、均質な銅薄膜を再現性よく成膜することが困難
になる。
【０００７】（３）炭素を含んだ有機化合物の場合、銅
薄膜中に炭素が混入して電気特性等に悪影響を及ぼす。
薄膜中に炭素が混入して電気特性等に悪影響を及ぼす。
【０００８】本発明は、安価な高純度銅板と安価な塩
素、塩化水素または塩素および水素とを原料ガスとして
用いて炭素のような不純物を残留せず、かつ膜質が良好
な銅薄膜を再現性よく形成することが可能な銅薄膜の気
相成長方法を提供するものである。
素、塩化水素または塩素および水素とを原料ガスとして
用いて炭素のような不純物を残留せず、かつ膜質が良好
な銅薄膜を再現性よく形成することが可能な銅薄膜の気
相成長方法を提供するものである。
【０００９】本発明は、前述した特性を有する銅薄膜の
成膜を実現することが可能な銅薄膜の気相成長装置を提
供するものである。
成膜を実現することが可能な銅薄膜の気相成長装置を提
供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る銅薄膜の気
相成長方法は、高純度銅板を塩素ガスを含むガスのプラ
ズマに曝して前記銅板をエッチングして活性なＣｕxＣ
ｌy（ｘ＝１〜３，ｙ＝１〜３）ガスを生成する工程
と、被処理基板表面に前記ＣｕxＣｌyガスを輸送して銅
薄膜を成膜する工程とを含むことを特徴とするものであ
る。
相成長方法は、高純度銅板を塩素ガスを含むガスのプラ
ズマに曝して前記銅板をエッチングして活性なＣｕxＣ
ｌy（ｘ＝１〜３，ｙ＝１〜３）ガスを生成する工程
と、被処理基板表面に前記ＣｕxＣｌyガスを輸送して銅
薄膜を成膜する工程とを含むことを特徴とするものであ
る。
【００１１】本発明に係る別の銅薄膜の気相成長方法
は、高純度銅板を塩化水素ガスを含むガスのプラズマに
曝して前記銅板をエッチングして活性なＣｕxＣｌy（ｘ
＝１〜３，ｙ＝１〜３）ガスを生成する工程と、被処理
基板表面に前記ＣｕxＣｌyガスを輸送して銅薄膜を成膜
する工程とを含むことを特徴とするものである。
は、高純度銅板を塩化水素ガスを含むガスのプラズマに
曝して前記銅板をエッチングして活性なＣｕxＣｌy（ｘ
＝１〜３，ｙ＝１〜３）ガスを生成する工程と、被処理
基板表面に前記ＣｕxＣｌyガスを輸送して銅薄膜を成膜
する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１２】本発明に係るさらに別の銅薄膜の気相成長
方法は、高純度銅板を塩素ガスおよび水素のプラズマに
曝して前記銅板をエッチングして活性なＣｕxＣｌy（ｘ
＝１〜３，ｙ＝１〜３）ガスと水素を含む混合ガスを生
成する工程と、被処理基板表面に前記混合ガスを輸送し
て銅薄膜を成膜する工程とを含むことを特徴とするもの
である。
方法は、高純度銅板を塩素ガスおよび水素のプラズマに
曝して前記銅板をエッチングして活性なＣｕxＣｌy（ｘ
＝１〜３，ｙ＝１〜３）ガスと水素を含む混合ガスを生
成する工程と、被処理基板表面に前記混合ガスを輸送し
て銅薄膜を成膜する工程とを含むことを特徴とするもの
である。
【００１３】本発明に係る各銅薄膜の気相成長方法にお
いて、前記高純度銅板を２００〜４００℃に加熱し、前
記被処理基板を１００〜２００℃に加熱することが好ま
しい。
いて、前記高純度銅板を２００〜４００℃に加熱し、前
記被処理基板を１００〜２００℃に加熱することが好ま
しい。
【００１４】本発明に係る銅薄膜の気相成長装置は、内
部に被処理基板が配置される反応容器と、前記反応容器
内に前記被処理基板と対向して配置された高純度銅板
と、前記反応容器内に挿入され、前記高純度銅板の近傍
に塩素ガスまたは塩化水素ガスを含むガスを供給するた
めのガス供給管と、前記反応容器内の前記高純度銅板近
傍に塩素または塩化水素のプラズマを発生するためのプ
ラズマ発生手段と、前記反応容器内のガスを排気するた
めの排気手段とを具備したことを特徴とするものであ
る。
部に被処理基板が配置される反応容器と、前記反応容器
内に前記被処理基板と対向して配置された高純度銅板
と、前記反応容器内に挿入され、前記高純度銅板の近傍
に塩素ガスまたは塩化水素ガスを含むガスを供給するた
めのガス供給管と、前記反応容器内の前記高純度銅板近
傍に塩素または塩化水素のプラズマを発生するためのプ
ラズマ発生手段と、前記反応容器内のガスを排気するた
めの排気手段とを具備したことを特徴とするものであ
る。
【００１５】本発明に係る別の銅薄膜の気相成長装置
は、内部に被処理基板が配置される反応容器と、前記反
応容器内に前記被処理基板と対向して配置された高純度
銅板と、前記反応容器内に挿入され、前記高純度銅板の
近傍に塩素ガスを含むガス供給するための第１ガス供給
管と、前記反応容器内に挿入され、前記高純度銅板の近
傍に水素を供給するための第２ガス供給管と、前記反応
容器内の前記高純度銅板近傍に塩素および水素のプラズ
マを発生するためのプラズマ発生手段と、前記反応容器
内のガスを排気するための排気手段とを具備したことを
特徴とするものである。
は、内部に被処理基板が配置される反応容器と、前記反
応容器内に前記被処理基板と対向して配置された高純度
銅板と、前記反応容器内に挿入され、前記高純度銅板の
近傍に塩素ガスを含むガス供給するための第１ガス供給
管と、前記反応容器内に挿入され、前記高純度銅板の近
傍に水素を供給するための第２ガス供給管と、前記反応
容器内の前記高純度銅板近傍に塩素および水素のプラズ
マを発生するためのプラズマ発生手段と、前記反応容器
内のガスを排気するための排気手段とを具備したことを
特徴とするものである。
【００１６】本発明に係る各銅薄膜の気相成長装置にお
いて、さらに前記高純度銅板の温度を制御するための第
１温度制御手段を備えることが好ましい。
いて、さらに前記高純度銅板の温度を制御するための第
１温度制御手段を備えることが好ましい。
【００１７】本発明に係る各銅薄膜の気相成長装置にお
いて、さらに前記被処理基板の温度を制御するための第
２温度制御手段を備えることが好ましい。
いて、さらに前記被処理基板の温度を制御するための第
２温度制御手段を備えることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【００１９】（第１実施形態）図１は、この第１実施形
態に係る銅薄膜の気相成長装置を示す概略図である。
態に係る銅薄膜の気相成長装置を示す概略図である。
【００２０】底部に真空ポンプ等の排気部材１が連結さ
れた箱形をなす反応容器２内には、被処理基板が載置さ
れる第２温度制御手段、例えば平板状の加熱部材３が配
置されている。高純度銅板４は、前記反応容器２内の上
部に前記加熱部材３と対向するように配置されている。
第１温度制御手段、例えば加熱冷却部材５は、前記高純
度銅板４の前記加熱部材３との対向面とは反対側の面に
配置されている。
れた箱形をなす反応容器２内には、被処理基板が載置さ
れる第２温度制御手段、例えば平板状の加熱部材３が配
置されている。高純度銅板４は、前記反応容器２内の上
部に前記加熱部材３と対向するように配置されている。
第１温度制御手段、例えば加熱冷却部材５は、前記高純
度銅板４の前記加熱部材３との対向面とは反対側の面に
配置されている。
【００２１】塩素ガスを含むガス（または塩化水素ガス
を含むガス）を導入するためのガス供給管６は、前記反
応容器２の上部側壁に連結されている。流量制御器７
は、前記反応容器２の外部に位置する前記ガス供給管６
部分に介装されている。
を含むガス）を導入するためのガス供給管６は、前記反
応容器２の上部側壁に連結されている。流量制御器７
は、前記反応容器２の外部に位置する前記ガス供給管６
部分に介装されている。
【００２２】ＲＦコイル８は、前記反応器２の上部側壁
の周囲に配置されている。ＲＦ電源９は、前記ＲＦコイ
ル８に接続され、１３．５６ＭＨｚのＲＦパワーを前記
ＲＦコイル８に印加する。このようなプラズマ発生手段
は、誘導結合型に限定されず、容量結合型でもよい。
の周囲に配置されている。ＲＦ電源９は、前記ＲＦコイ
ル８に接続され、１３．５６ＭＨｚのＲＦパワーを前記
ＲＦコイル８に印加する。このようなプラズマ発生手段
は、誘導結合型に限定されず、容量結合型でもよい。
【００２３】なお、図１では反応容器２内に高純度銅板
４を上部側に、被処理基板１０が載置される加熱部材３
および排気部材１を下部側に、位置するようにそれぞれ
配置したが、この配置を逆にしてもよい。
４を上部側に、被処理基板１０が載置される加熱部材３
および排気部材１を下部側に、位置するようにそれぞれ
配置したが、この配置を逆にしてもよい。
【００２４】次に、前述した図１に示す銅薄膜の気相成
長装置による銅薄膜の形成方法を説明する。
長装置による銅薄膜の形成方法を説明する。
【００２５】まず、被処理基板１０を反応容器２内の加
熱部材３上に設置する。排気部材１を作動して前記反応
容器２内のガス（空気）を排気して所定の真空度にす
る。
熱部材３上に設置する。排気部材１を作動して前記反応
容器２内のガス（空気）を排気して所定の真空度にす
る。
【００２６】次いで、塩素（Ｃｌ2）を含むガスをガス
供給管６を通して前記反応容器２内に供給する。この
時、前記ガス供給管６に介装された流量制御器７により
前記塩素を含むガスの流量を制御する。加熱冷却部材５
により前記反応容器２の上部に配置した高純度銅板４の
温度を制御する。この高純度銅板４の温度制御後に、Ｒ
Ｆ電源９から１３．５６ＭＨｚのＲＦパワーをＲＦコイ
ル８に印加することにより前記反応容器２内の前記高純
度銅板４の下方近傍に塩素プラズマを発生させる。な
お、塩素プラズマの生成に伴って前記高純度銅板４の温
度が過度に上昇した場合には、前記加熱冷却部材５によ
り前記高純度銅板４を目的とする温度に制御する。
供給管６を通して前記反応容器２内に供給する。この
時、前記ガス供給管６に介装された流量制御器７により
前記塩素を含むガスの流量を制御する。加熱冷却部材５
により前記反応容器２の上部に配置した高純度銅板４の
温度を制御する。この高純度銅板４の温度制御後に、Ｒ
Ｆ電源９から１３．５６ＭＨｚのＲＦパワーをＲＦコイ
ル８に印加することにより前記反応容器２内の前記高純
度銅板４の下方近傍に塩素プラズマを発生させる。な
お、塩素プラズマの生成に伴って前記高純度銅板４の温
度が過度に上昇した場合には、前記加熱冷却部材５によ
り前記高純度銅板４を目的とする温度に制御する。
【００２７】このように前記反応容器２内に塩素プラズ
マを発生させることにより、前記高純度銅板４が励起塩
素でエッチングされるとともに、反応してＣｕxＣｌ
y（ｘ＝１〜３，ｙ＝１〜３）ガスを生成し、そのＣｕx
Ｃｌyフラックス１１は前記加熱部材３により加熱され
た前記被処理基板１０に輸送され、その表面上に銅膜１
２を析出する。なお、ｘ，ｙは温度に依存して変化す
る。このような反応は、例えば次式で表される。
マを発生させることにより、前記高純度銅板４が励起塩
素でエッチングされるとともに、反応してＣｕxＣｌ
y（ｘ＝１〜３，ｙ＝１〜３）ガスを生成し、そのＣｕx
Ｃｌyフラックス１１は前記加熱部材３により加熱され
た前記被処理基板１０に輸送され、その表面上に銅膜１
２を析出する。なお、ｘ，ｙは温度に依存して変化す
る。このような反応は、例えば次式で表される。
【００２８】２Ｃｕ＋Ｃｌ2→２ＣｕＣｌ↑、２ＣｕＣ
ｌ↑→Ｃｕ↓＋ＣｕＣｌ2↑ または ２Ｃｕ＋Ｃｌ2→２ＣｕＣｌ↑、２ＣｕＣｌ↑→２Ｃｕ
↓＋Ｃｌ2↑ 前記反応に関与しないガス及びエッチング生成物は、排
気部材１により排気される。
ｌ↑→Ｃｕ↓＋ＣｕＣｌ2↑ または ２Ｃｕ＋Ｃｌ2→２ＣｕＣｌ↑、２ＣｕＣｌ↑→２Ｃｕ
↓＋Ｃｌ2↑ 前記反応に関与しないガス及びエッチング生成物は、排
気部材１により排気される。
【００２９】前記塩素（Ｃｌ2）を含むガスとしては、
例えば塩素ガス単独、または塩素ガスをヘリウム、アル
ゴンのような不活性ガスにより希釈した塩素濃度が≦５
０％の希釈ガスを用いることができる。
例えば塩素ガス単独、または塩素ガスをヘリウム、アル
ゴンのような不活性ガスにより希釈した塩素濃度が≦５
０％の希釈ガスを用いることができる。
【００３０】前記加熱部材３による前記被処理基板１０
の加熱は、実用的な銅の成膜速度を得るために銅板の設
定温度より低くして、ＣｕxＣｌyガスの基板表面への吸
着を促すことが好ましい。ただし、あまり低く設定しす
ぎると銅薄膜中に塩化物が生成される可能性がある。し
たがって、前記高純度銅板の設定温度を２００〜４００
℃に設定した場合、前記被処理基板の温度を例えば１０
０〜２００℃に設定することが好ましい。
の加熱は、実用的な銅の成膜速度を得るために銅板の設
定温度より低くして、ＣｕxＣｌyガスの基板表面への吸
着を促すことが好ましい。ただし、あまり低く設定しす
ぎると銅薄膜中に塩化物が生成される可能性がある。し
たがって、前記高純度銅板の設定温度を２００〜４００
℃に設定した場合、前記被処理基板の温度を例えば１０
０〜２００℃に設定することが好ましい。
【００３１】前記高純度銅板４を前記加熱冷却部材５に
より０〜６００℃の温度範囲で調節することにより、前
記塩素プラズマの雰囲気においてその表面のエッチング
速度及びエッチング形態を制御することが可能である。
ここで、下限温度は塩素ガスが凝集しない温度、上限温
度は高純度銅板４が溶解しない温度である。すなわち、
前記温度範囲において温度を上昇させると、エッチング
速度（ＣｕxＣｌy生成量）を増加させ、銅の成膜速度を
向上させることができる。ただし、銅の膜質を考慮した
場合、エッチング反応の急増を防ぐために２００〜４０
０℃の範囲で制御するのが好ましい。
より０〜６００℃の温度範囲で調節することにより、前
記塩素プラズマの雰囲気においてその表面のエッチング
速度及びエッチング形態を制御することが可能である。
ここで、下限温度は塩素ガスが凝集しない温度、上限温
度は高純度銅板４が溶解しない温度である。すなわち、
前記温度範囲において温度を上昇させると、エッチング
速度（ＣｕxＣｌy生成量）を増加させ、銅の成膜速度を
向上させることができる。ただし、銅の膜質を考慮した
場合、エッチング反応の急増を防ぐために２００〜４０
０℃の範囲で制御するのが好ましい。
【００３２】前記反応容器２内の塩素ガスの圧力は、前
述した高純度銅板のエッチング反応を真空雰囲気中で実
用的な速度にて行なう観点から、０．１〜１０Ｔｏｒｒ
の範囲に制御するのことが好ましい。
述した高純度銅板のエッチング反応を真空雰囲気中で実
用的な速度にて行なう観点から、０．１〜１０Ｔｏｒｒ
の範囲に制御するのことが好ましい。
【００３３】以上第１実施形態によれば、安価な高純度
銅板４が配置された反応容器２内に安価な塩素を含むガ
ス（例えば塩素ガス）をガス供給管６を通して供給し、
ＲＦ電源９およびＲＦコイル８により前記反応容器２内
の前記高純度銅板４の下方近傍に塩素プラズマを発生さ
せ、前記高純度銅板４を励起塩素でエッチングすると共
に、反応させてＣｕxＣｌyガスを生成し、そのＣｕxＣ
ｌyフラックス１１を被処理基板１０に輸送することに
よって、前記被処理基板１０上に銅薄膜１２を成膜する
ことができる。
銅板４が配置された反応容器２内に安価な塩素を含むガ
ス（例えば塩素ガス）をガス供給管６を通して供給し、
ＲＦ電源９およびＲＦコイル８により前記反応容器２内
の前記高純度銅板４の下方近傍に塩素プラズマを発生さ
せ、前記高純度銅板４を励起塩素でエッチングすると共
に、反応させてＣｕxＣｌyガスを生成し、そのＣｕxＣ
ｌyフラックス１１を被処理基板１０に輸送することに
よって、前記被処理基板１０上に銅薄膜１２を成膜する
ことができる。
【００３４】また、第１実施形態によれば高純度銅板の
温度、塩素ガスの圧力及び流量、被処理基板の温度を独
立に調節することが可能でるため、従来の昇華法による
成膜と比べて制御パラメータの自由度を大きくすること
ができる。その結果、炭素のような不純物を残留せず、
かつ膜質が良好な銅薄膜を被処理基板上に再現性よく形
成することができる。
温度、塩素ガスの圧力及び流量、被処理基板の温度を独
立に調節することが可能でるため、従来の昇華法による
成膜と比べて制御パラメータの自由度を大きくすること
ができる。その結果、炭素のような不純物を残留せず、
かつ膜質が良好な銅薄膜を被処理基板上に再現性よく形
成することができる。
【００３５】（第２実施形態）前述した図１に示す銅薄
膜の気相成長装置を用いてこの第２実施形態に係る銅薄
膜の形成方法を説明する。
膜の気相成長装置を用いてこの第２実施形態に係る銅薄
膜の形成方法を説明する。
【００３６】まず、被処理基板１０を反応容器２内の加
熱部材３上に設置する。排気部材１を作動して前記反応
容器２内のガス（空気）を排気して所定の真空度にす
る。
熱部材３上に設置する。排気部材１を作動して前記反応
容器２内のガス（空気）を排気して所定の真空度にす
る。
【００３７】次いで、塩化水素塩素（ＨＣｌ）を含むガ
スをガス供給管６を通して前記反応容器２内に供給す
る。この時、前記ガス供給管６に介装された流量制御器
７により前記塩化水素を含むガスの流量を制御する。加
熱冷却部材５により前記反応容器２の上部に配置した高
純度銅板４の温度を制御する。この高純度銅板４の温度
制御後に、ＲＦ電源９から１３．５６ＭＨｚのＲＦパワ
ーをＲＦコイル８に印加することにより前記反応容器２
内の前記高純度銅板４の下方近傍に塩化水素プラズマを
発生させる。なお、塩化水素プラズマの生成に伴って前
記高純度銅板４の温度が過度に上昇した場合には、前記
加熱冷却部材５により前記高純度銅板４を目的とする温
度に制御する。
スをガス供給管６を通して前記反応容器２内に供給す
る。この時、前記ガス供給管６に介装された流量制御器
７により前記塩化水素を含むガスの流量を制御する。加
熱冷却部材５により前記反応容器２の上部に配置した高
純度銅板４の温度を制御する。この高純度銅板４の温度
制御後に、ＲＦ電源９から１３．５６ＭＨｚのＲＦパワ
ーをＲＦコイル８に印加することにより前記反応容器２
内の前記高純度銅板４の下方近傍に塩化水素プラズマを
発生させる。なお、塩化水素プラズマの生成に伴って前
記高純度銅板４の温度が過度に上昇した場合には、前記
加熱冷却部材５により前記高純度銅板４を目的とする温
度に制御する。
【００３８】このように前記反応容器２内に塩化水素プ
ラズマを発生させることにより、前記高純度銅板４が励
起塩化水素でエッチングされるとともに、反応してＣｕ
xＣｌy（ｘ＝１〜３，ｙ＝１〜３）ガスを生成し、その
ＣｕxＣｌyフラックス１１は前記加熱部材３により加熱
された前記被処理基板１０に輸送され、その表面上に銅
膜１２を析出する。なお、ｘ，ｙは温度に依存して変化
する。このような反応は、例えば次式で表される。
ラズマを発生させることにより、前記高純度銅板４が励
起塩化水素でエッチングされるとともに、反応してＣｕ
xＣｌy（ｘ＝１〜３，ｙ＝１〜３）ガスを生成し、その
ＣｕxＣｌyフラックス１１は前記加熱部材３により加熱
された前記被処理基板１０に輸送され、その表面上に銅
膜１２を析出する。なお、ｘ，ｙは温度に依存して変化
する。このような反応は、例えば次式で表される。
【００３９】２Ｃｕ＋２ＨＣｌ→２ＣｕＣｌ↑＋Ｈ2、
２ＣｕＣｌ↑＋Ｈ2→Ｃｕ↓＋ＣｕＣｌ2＋Ｈ2 または２Ｃｕ＋２ＨＣｌ→２ＣｕＣｌ↑＋Ｈ2、２Ｃｕ
Ｃｌ↑＋Ｈ2→２Ｃｕ↓＋２ＨＣｌ↑ 前記反応に関与しないガス及びエッチング生成物は、排
気部材１により排気される。
２ＣｕＣｌ↑＋Ｈ2→Ｃｕ↓＋ＣｕＣｌ2＋Ｈ2 または２Ｃｕ＋２ＨＣｌ→２ＣｕＣｌ↑＋Ｈ2、２Ｃｕ
Ｃｌ↑＋Ｈ2→２Ｃｕ↓＋２ＨＣｌ↑ 前記反応に関与しないガス及びエッチング生成物は、排
気部材１により排気される。
【００４０】前記塩化水素（ＨＣｌ）を含むガスとして
は、例えば塩化水素ガス単独、または塩化水素ガスをヘ
リウム、アルゴンのような不活性ガスにより希釈した塩
素濃度が≦５０％の希釈ガスを用いることができる。
は、例えば塩化水素ガス単独、または塩化水素ガスをヘ
リウム、アルゴンのような不活性ガスにより希釈した塩
素濃度が≦５０％の希釈ガスを用いることができる。
【００４１】前記加熱部材３による前記被処理基板１０
の加熱は、実用的な銅の成膜速度を得るために銅板の設
定温度より低くして、ＣｕxＣｌyガスの基板表面への吸
着を促すことが好ましい。ただし、あまり低く設定しす
ぎると銅薄膜中に塩化物が生成される可能性がある。し
たがって、前記高純度銅板の設定温度を２００〜４００
℃に設定した場合、前記被処理基板の温度を例えば１０
０〜２００℃に設定することが好ましい。
の加熱は、実用的な銅の成膜速度を得るために銅板の設
定温度より低くして、ＣｕxＣｌyガスの基板表面への吸
着を促すことが好ましい。ただし、あまり低く設定しす
ぎると銅薄膜中に塩化物が生成される可能性がある。し
たがって、前記高純度銅板の設定温度を２００〜４００
℃に設定した場合、前記被処理基板の温度を例えば１０
０〜２００℃に設定することが好ましい。
【００４２】前記高純度銅板４を前記加熱冷却部材５に
より０〜６００℃の温度範囲で調節することにより、前
記塩化水素プラズマの雰囲気においてその表面のエッチ
ング速度及びエッチング形態を制御することが可能であ
る。ここで、下限温度は塩化水素ガスが凝集しない温
度、上限温度は高純度銅板４が溶解しない温度である。
すなわち、前記温度範囲において温度を上昇させると、
エッチング速度（ＣｕxＣｌy生成量）を増加させ、銅の
成膜速度を向上させることができる。ただし、銅の膜質
を考慮した場合、エッチング反応の急増を防ぐために２
００〜４００℃の範囲で制御するのが好ましい。
より０〜６００℃の温度範囲で調節することにより、前
記塩化水素プラズマの雰囲気においてその表面のエッチ
ング速度及びエッチング形態を制御することが可能であ
る。ここで、下限温度は塩化水素ガスが凝集しない温
度、上限温度は高純度銅板４が溶解しない温度である。
すなわち、前記温度範囲において温度を上昇させると、
エッチング速度（ＣｕxＣｌy生成量）を増加させ、銅の
成膜速度を向上させることができる。ただし、銅の膜質
を考慮した場合、エッチング反応の急増を防ぐために２
００〜４００℃の範囲で制御するのが好ましい。
【００４３】前記反応容器２内の塩化水素ガスの圧力
は、前述した高純度銅板のエッチング反応を真空雰囲気
中で実用的な速度にて行なう観点から、０．１〜１０Ｔ
ｏｒｒの範囲で制御するのことが好ましい。
は、前述した高純度銅板のエッチング反応を真空雰囲気
中で実用的な速度にて行なう観点から、０．１〜１０Ｔ
ｏｒｒの範囲で制御するのことが好ましい。
【００４４】以上第２実施形態によれば、安価な高純度
銅板４が配置された反応容器２内に安価な塩化水素を含
むガス（例えば塩化水素）をガス供給管６を通して供給
し、ＲＦ電源９およびＲＦコイル８により前記反応容器
２内の前記高純度銅板４の下方近傍に塩化水素プラズマ
を発生させ、前記高純度銅板４を励起塩化水素でエッチ
ングすると共に、反応させてＣｕxＣｌyガスを生成し、
そのＣｕxＣｌyフラックス１１を被処理基板１０に輸送
することによって、前記被処理基板１０上に銅薄膜１２
を成膜することができる。
銅板４が配置された反応容器２内に安価な塩化水素を含
むガス（例えば塩化水素）をガス供給管６を通して供給
し、ＲＦ電源９およびＲＦコイル８により前記反応容器
２内の前記高純度銅板４の下方近傍に塩化水素プラズマ
を発生させ、前記高純度銅板４を励起塩化水素でエッチ
ングすると共に、反応させてＣｕxＣｌyガスを生成し、
そのＣｕxＣｌyフラックス１１を被処理基板１０に輸送
することによって、前記被処理基板１０上に銅薄膜１２
を成膜することができる。
【００４５】また、第２実施形態によれば高純度銅板の
温度、塩化水素ガスの圧力及び流量、被処理基板の温度
を独立に調節することが可能でるため、従来の昇華法に
よる成膜と比べて制御パラメータの自由度を大きくする
ことができる。その結果、炭素のような不純物を残留せ
ず、かつ膜質が良好な銅薄膜を被処理基板上に再現性よ
く形成することができる。
温度、塩化水素ガスの圧力及び流量、被処理基板の温度
を独立に調節することが可能でるため、従来の昇華法に
よる成膜と比べて制御パラメータの自由度を大きくする
ことができる。その結果、炭素のような不純物を残留せ
ず、かつ膜質が良好な銅薄膜を被処理基板上に再現性よ
く形成することができる。
【００４６】（第３実施形態）図２は、この第３実施形
態に係る銅薄膜の気相成長装置を示す概略図である。な
お、図２において前述した図１と同様な部材は同符号を
付して説明を省略する。
態に係る銅薄膜の気相成長装置を示す概略図である。な
お、図２において前述した図１と同様な部材は同符号を
付して説明を省略する。
【００４７】この気相成長装置は、反応容器２の上部側
壁に連結された塩素を含むガスを導入するための第１ガ
ス供給管１３と、この第１ガス供給管１３と反対側の反
応容器２の上部側壁に連結された水素を導入するための
第２ガス供給管１４を備えている。前記第１、第２のガ
ス供給管１３，１４には、流量制御器１５，１６がそれ
ぞれ介装されている。
壁に連結された塩素を含むガスを導入するための第１ガ
ス供給管１３と、この第１ガス供給管１３と反対側の反
応容器２の上部側壁に連結された水素を導入するための
第２ガス供給管１４を備えている。前記第１、第２のガ
ス供給管１３，１４には、流量制御器１５，１６がそれ
ぞれ介装されている。
【００４８】なお、図２では反応容器２内に高純度銅板
４を上部側に、被処理基板１０が載置される加熱部材３
および排気部材１を下部側に、位置するようにそれぞれ
配置したが、この配置を逆にしてもよい。
４を上部側に、被処理基板１０が載置される加熱部材３
および排気部材１を下部側に、位置するようにそれぞれ
配置したが、この配置を逆にしてもよい。
【００４９】次に、前述した図２に示す銅薄膜の気相成
長装置による銅薄膜の形成方法を説明する。
長装置による銅薄膜の形成方法を説明する。
【００５０】まず、被処理基板１０を反応容器２内の加
熱部材３上に設置する。排気部材１を作動して前記反応
容器２内のガス（空気）を排気して所定の真空度にす
る。
熱部材３上に設置する。排気部材１を作動して前記反応
容器２内のガス（空気）を排気して所定の真空度にす
る。
【００５１】次いで、塩素（Ｃｌ2）を含むガスを第１
ガス供給管１３を通して前記反応容器２内に供給し、水
素を第２ガス供給管１４を通して前記反応容器２内に供
給する。この時、前記各ガス供給管１３，１４に介装さ
れた流量制御器１５，１６により前記塩素を含むガスお
よび水素の流量を制御する。加熱冷却部材５により前記
反応容器２の例えば上部に配置した高純度銅板４の温度
を制御する。この高純度銅板４の温度制御後に、ＲＦ電
源９から１３．５６ＭＨｚのＲＦパワーをＲＦコイル８
に印加することにより前記反応容器２内の前記高純度銅
板４の下方近傍に塩素＋水素のプラズマを発生する。な
お、塩素＋水素のプラズマの生成に伴って前記高純度銅
板４の温度が過度に上昇した場合には、前記加熱冷却部
材５により前記高純度銅板４を目的とする温度に制御す
る。
ガス供給管１３を通して前記反応容器２内に供給し、水
素を第２ガス供給管１４を通して前記反応容器２内に供
給する。この時、前記各ガス供給管１３，１４に介装さ
れた流量制御器１５，１６により前記塩素を含むガスお
よび水素の流量を制御する。加熱冷却部材５により前記
反応容器２の例えば上部に配置した高純度銅板４の温度
を制御する。この高純度銅板４の温度制御後に、ＲＦ電
源９から１３．５６ＭＨｚのＲＦパワーをＲＦコイル８
に印加することにより前記反応容器２内の前記高純度銅
板４の下方近傍に塩素＋水素のプラズマを発生する。な
お、塩素＋水素のプラズマの生成に伴って前記高純度銅
板４の温度が過度に上昇した場合には、前記加熱冷却部
材５により前記高純度銅板４を目的とする温度に制御す
る。
【００５２】このように前記反応容器２内に塩素＋水素
のプラズマを発生させことにより、前記高純度銅板４が
励起塩素でエッチングされるとともに、水素の解離が生
じてＣｕxＣｌy（ｘ＝１〜３，ｙ＝１〜３）＋Ｈのフラ
ックス１７が生成され、このフラックス１７は前記加熱
部材３により加熱された前記被処理基板１０に輸送さ
れ、その表面上に銅膜１２を析出する。なお、ｘ，ｙは
温度に依存して変化する。このような反応は、例えば次
式で表される。
のプラズマを発生させことにより、前記高純度銅板４が
励起塩素でエッチングされるとともに、水素の解離が生
じてＣｕxＣｌy（ｘ＝１〜３，ｙ＝１〜３）＋Ｈのフラ
ックス１７が生成され、このフラックス１７は前記加熱
部材３により加熱された前記被処理基板１０に輸送さ
れ、その表面上に銅膜１２を析出する。なお、ｘ，ｙは
温度に依存して変化する。このような反応は、例えば次
式で表される。
【００５３】２Ｃｕ＋Ｃｌ2＋Ｈ2→２ＣｕＣｌ↑＋
Ｈ2、２ＣｕＣｌ↑＋Ｈ2→Ｃｕ↓＋ＣｕＣｌ2↑＋Ｈ2 または２Ｃｕ＋Ｃｌ2＋Ｈ2→２ＣｕＣｌ↑＋Ｈ2、２Ｃ
ｕＣｌ↑＋Ｈ2→２Ｃｕ↓＋２ＨＣｌ↑ 前記反応に関与しないガス及びエッチング生成物は、排
気部材１により排気される。
Ｈ2、２ＣｕＣｌ↑＋Ｈ2→Ｃｕ↓＋ＣｕＣｌ2↑＋Ｈ2 または２Ｃｕ＋Ｃｌ2＋Ｈ2→２ＣｕＣｌ↑＋Ｈ2、２Ｃ
ｕＣｌ↑＋Ｈ2→２Ｃｕ↓＋２ＨＣｌ↑ 前記反応に関与しないガス及びエッチング生成物は、排
気部材１により排気される。
【００５４】前記塩素（Ｃｌ2）を含むガスとしては、
例えば塩素ガス単独、または塩素ガスをヘリウム、アル
ゴンのような不活性ガスにより希釈した塩素濃度が≦５
０％の希釈ガスを用いることができる。
例えば塩素ガス単独、または塩素ガスをヘリウム、アル
ゴンのような不活性ガスにより希釈した塩素濃度が≦５
０％の希釈ガスを用いることができる。
【００５５】前記加熱部材３による前記被処理基板１０
の加熱は、実用的な銅の成膜速度を得るために銅板の設
定温度より低くして、ＣｕxＣｌyの基板表面への吸着を
促すことが好ましい。ただし、あまり低く設定しすぎる
と銅薄膜中に塩化物が生成される可能性がある。したが
って、前記高純度銅板の設定温度を２００〜４００℃に
設定した場合、前記被処理基板の温度を例えば１００〜
２００℃に設定することが好ましい。
の加熱は、実用的な銅の成膜速度を得るために銅板の設
定温度より低くして、ＣｕxＣｌyの基板表面への吸着を
促すことが好ましい。ただし、あまり低く設定しすぎる
と銅薄膜中に塩化物が生成される可能性がある。したが
って、前記高純度銅板の設定温度を２００〜４００℃に
設定した場合、前記被処理基板の温度を例えば１００〜
２００℃に設定することが好ましい。
【００５６】前記高純度銅板４を前記加熱冷却部材５に
より０〜６００℃の温度範囲で調節することにより、前
記塩素＋水素のプラズマの雰囲気においてその表面のエ
ッチング速度及びエッチング形態を制御することが可能
である。ここで、下限温度は塩素ガスが凝集しない温
度、上限温度は高純度銅板４が溶解しない温度である。
すなわち、前記温度範囲において温度を上昇させると、
エッチング速度（ＣｕxＣｌy生成量）を増加させ、銅の
成膜速度を向上させることができる。ただし、銅の膜質
を考慮した場合、エッチング反応の急増を防ぐために３
００〜４００℃の範囲で制御するのが好ましい。
より０〜６００℃の温度範囲で調節することにより、前
記塩素＋水素のプラズマの雰囲気においてその表面のエ
ッチング速度及びエッチング形態を制御することが可能
である。ここで、下限温度は塩素ガスが凝集しない温
度、上限温度は高純度銅板４が溶解しない温度である。
すなわち、前記温度範囲において温度を上昇させると、
エッチング速度（ＣｕxＣｌy生成量）を増加させ、銅の
成膜速度を向上させることができる。ただし、銅の膜質
を考慮した場合、エッチング反応の急増を防ぐために３
００〜４００℃の範囲で制御するのが好ましい。
【００５７】前記反応容器２内の塩素ガスの圧力は、前
述した高純度銅板のエッチング反応を真空雰囲気中で実
用的な速度にて行なう観点から、０．１〜１０Ｔｏｒｒ
の範囲で制御することが好ましい。
述した高純度銅板のエッチング反応を真空雰囲気中で実
用的な速度にて行なう観点から、０．１〜１０Ｔｏｒｒ
の範囲で制御することが好ましい。
【００５８】前記反応容器２内の水素ガスの圧力は、還
元反応による銅薄膜の析出（成膜）を効率的に行なうた
めに、１〜１０Ｔｏｒｒの範囲で制御するのことが好ま
しい。
元反応による銅薄膜の析出（成膜）を効率的に行なうた
めに、１〜１０Ｔｏｒｒの範囲で制御するのことが好ま
しい。
【００５９】以上第３実施形態によれば、安価な高純度
銅板４が配置された反応容器２内に安価な塩素を含むガ
ス（例えば塩素ガス）と水素を第１、第２のガス供給管
１３，１４を通して供給し、ＲＦ電源９およびＲＦコイ
ル８により前記反応容器２内の前記高純度銅板４の下方
近傍に塩素＋水素のプラズマを発生させ、前記高純度銅
板４の励起塩素によるエッチングと水素の解離によりＣ
ｕxＣｌy＋Ｈのフラックス１７を生成し、このフラック
ス１７を被処理基板１０に輸送することによって、前記
被処理基板１０上に銅薄膜１２を成膜することができ
る。
銅板４が配置された反応容器２内に安価な塩素を含むガ
ス（例えば塩素ガス）と水素を第１、第２のガス供給管
１３，１４を通して供給し、ＲＦ電源９およびＲＦコイ
ル８により前記反応容器２内の前記高純度銅板４の下方
近傍に塩素＋水素のプラズマを発生させ、前記高純度銅
板４の励起塩素によるエッチングと水素の解離によりＣ
ｕxＣｌy＋Ｈのフラックス１７を生成し、このフラック
ス１７を被処理基板１０に輸送することによって、前記
被処理基板１０上に銅薄膜１２を成膜することができ
る。
【００６０】また、第３実施形態によれば高純度銅板の
温度、塩素ガス、水素の圧力および流量、被処理基板の
温度を独立に調節することが可能でるため、従来の昇華
法による成膜と比べて制御パラメータの自由度を大きく
することができる。その結果、炭素のような不純物を残
留せず、かつ膜質が良好な銅薄膜を被処理基板上に再現
性よく形成することができる。
温度、塩素ガス、水素の圧力および流量、被処理基板の
温度を独立に調節することが可能でるため、従来の昇華
法による成膜と比べて制御パラメータの自由度を大きく
することができる。その結果、炭素のような不純物を残
留せず、かつ膜質が良好な銅薄膜を被処理基板上に再現
性よく形成することができる。
【００６１】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を前述した図
１、図２を参照して詳細に説明する。
１、図２を参照して詳細に説明する。
【００６２】（実施例１）図１に示すように直径３００
ｍｍの被処理基板１０を反応容器２内の加熱部材３上に
設置し、この被処理基板１０を２００℃に加熱した。排
気部材１を作動して前記反応容器２内のガス（空気）を
排気して所定の真空度にした。
ｍｍの被処理基板１０を反応容器２内の加熱部材３上に
設置し、この被処理基板１０を２００℃に加熱した。排
気部材１を作動して前記反応容器２内のガス（空気）を
排気して所定の真空度にした。
【００６３】次いで、塩素（Ｃｌ2）をガス供給管６お
よび流量制御器７を通して前記反応容器２内に１００ｓ
ｃｃｍの流量で供給した。この時、反応容器２内の塩素
の圧力は５Ｔｏｒｒとなった。加熱冷却部材５により前
記反応容器２の上部に配置した高純度銅板４の温度を３
００℃に制御した。この高純度銅板４の温度制御後に、
ＲＦ電源９から１３．５６ＭＨｚのＲＦパワーをＲＦコ
イル８に印加することにより前記反応容器２内の前記高
純度銅板４の下方近傍に塩素プラズマを発生させた。こ
れにより前記高純度銅板４が励起塩素でエッチングされ
るとともに、反応してＣｕxＣｌyフラックス１１が生成
され、前記被処理基板１０表面上に銅膜１２が析出され
た。反応に関与しないガス及びエッチング生成物を排気
部材１により排気した。
よび流量制御器７を通して前記反応容器２内に１００ｓ
ｃｃｍの流量で供給した。この時、反応容器２内の塩素
の圧力は５Ｔｏｒｒとなった。加熱冷却部材５により前
記反応容器２の上部に配置した高純度銅板４の温度を３
００℃に制御した。この高純度銅板４の温度制御後に、
ＲＦ電源９から１３．５６ＭＨｚのＲＦパワーをＲＦコ
イル８に印加することにより前記反応容器２内の前記高
純度銅板４の下方近傍に塩素プラズマを発生させた。こ
れにより前記高純度銅板４が励起塩素でエッチングされ
るとともに、反応してＣｕxＣｌyフラックス１１が生成
され、前記被処理基板１０表面上に銅膜１２が析出され
た。反応に関与しないガス及びエッチング生成物を排気
部材１により排気した。
【００６４】以上の実施例１において、基板上に銅薄膜
を１００ｎｍ／分の速度で、かつ３％以下のばらつきで
均質に成膜できた。また、この銅薄膜はバルク銅の抵抗
率と同等の特性を有していた。
を１００ｎｍ／分の速度で、かつ３％以下のばらつきで
均質に成膜できた。また、この銅薄膜はバルク銅の抵抗
率と同等の特性を有していた。
【００６５】（実施例２）図１に示すように直径３００
ｍｍの被処理基板１０を反応容器２内の加熱部材３上に
設置し、この被処理基板１０を１７０℃に加熱した。排
気部材１を作動して前記反応容器２内のガス（空気）を
排気して所定の真空度にした。
ｍｍの被処理基板１０を反応容器２内の加熱部材３上に
設置し、この被処理基板１０を１７０℃に加熱した。排
気部材１を作動して前記反応容器２内のガス（空気）を
排気して所定の真空度にした。
【００６６】次いで、塩化水素（ＨＣｌ）をガス供給管
６および流量制御器７を通して前記反応容器２内に１０
０ｓｃｃｍの流量で供給した。この時、反応容器２内の
塩化水素の圧力は５Ｔｏｒｒとなった。加熱冷却部材５
により前記反応容器２の上部に配置した高純度銅板４の
温度を３００℃に制御した。この高純度銅板４の温度制
御後に、ＲＦ電源９から１３．５６ＭＨｚのＲＦパワー
をＲＦコイル８に印加することにより前記反応容器２内
の前記高純度銅板４の下方近傍に塩化水素プラズマを発
生させた。これにより前記高純度銅板４が励起塩化水素
でエッチングされるとともに、反応してＣｕxＣｌyフラ
ックス１１が生成され、前記被処理基板１０表面上に銅
膜１２が析出された。反応に関与しないガス及びエッチ
ング生成物を排気部材１により排気した。
６および流量制御器７を通して前記反応容器２内に１０
０ｓｃｃｍの流量で供給した。この時、反応容器２内の
塩化水素の圧力は５Ｔｏｒｒとなった。加熱冷却部材５
により前記反応容器２の上部に配置した高純度銅板４の
温度を３００℃に制御した。この高純度銅板４の温度制
御後に、ＲＦ電源９から１３．５６ＭＨｚのＲＦパワー
をＲＦコイル８に印加することにより前記反応容器２内
の前記高純度銅板４の下方近傍に塩化水素プラズマを発
生させた。これにより前記高純度銅板４が励起塩化水素
でエッチングされるとともに、反応してＣｕxＣｌyフラ
ックス１１が生成され、前記被処理基板１０表面上に銅
膜１２が析出された。反応に関与しないガス及びエッチ
ング生成物を排気部材１により排気した。
【００６７】以上の実施例２において、基板上に銅薄膜
を１００ｎｍ／分の速度で、かつ３％以下のばらつきで
均質に成膜できた。また、この銅薄膜はバルク銅の抵抗
率と同等の特性を有していた。
を１００ｎｍ／分の速度で、かつ３％以下のばらつきで
均質に成膜できた。また、この銅薄膜はバルク銅の抵抗
率と同等の特性を有していた。
【００６８】（実施例３）図２に示すように直径３００
ｍｍの被処理基板１０を反応容器２内の加熱部材３上に
設置し、この被処理基板１０を１５０℃に加熱した。排
気部材１を作動して前記反応容器２内のガス（空気）を
排気して所定の真空度にした。
ｍｍの被処理基板１０を反応容器２内の加熱部材３上に
設置し、この被処理基板１０を１５０℃に加熱した。排
気部材１を作動して前記反応容器２内のガス（空気）を
排気して所定の真空度にした。
【００６９】次いで、塩素ガスを第１ガス供給管１３お
よび流量制御器１５を通して前記反応容器２内に１００
ｓｃｃｍの流量で供給した。また、水素を第２ガス供給
管１４および流量制御器１６を通して前記反応容器２内
に５００ｓｃｃｍの流量で供給した。この時、反応容器
２内の塩素ガスおよび水素の圧力はそれぞれ２．５Ｔｏ
ｒｒ、５Ｔｏｒｒとなった。加熱冷却部材５により前記
反応容器２の上部に配置した高純度銅板４の温度を３０
０℃に制御した。この高純度銅板４の温度制御後に、Ｒ
Ｆ電源９から１３．５６ＭＨｚのＲＦパワーをＲＦコイ
ル８に印加することにより前記反応容器２内の前記高純
度銅板４の下方近傍に塩素＋水素のプラズマを発生させ
た。これによって励起塩素による前記高純度銅板４のエ
ッチングと水素の解離によりＣｕxＣｌy＋Ｈのフラック
ス１７が生成され、前記被処理基板１０表面上に銅膜１
２が析出された。反応に関与しないガス及びエッチング
生成物を排気部材１により排気した。
よび流量制御器１５を通して前記反応容器２内に１００
ｓｃｃｍの流量で供給した。また、水素を第２ガス供給
管１４および流量制御器１６を通して前記反応容器２内
に５００ｓｃｃｍの流量で供給した。この時、反応容器
２内の塩素ガスおよび水素の圧力はそれぞれ２．５Ｔｏ
ｒｒ、５Ｔｏｒｒとなった。加熱冷却部材５により前記
反応容器２の上部に配置した高純度銅板４の温度を３０
０℃に制御した。この高純度銅板４の温度制御後に、Ｒ
Ｆ電源９から１３．５６ＭＨｚのＲＦパワーをＲＦコイ
ル８に印加することにより前記反応容器２内の前記高純
度銅板４の下方近傍に塩素＋水素のプラズマを発生させ
た。これによって励起塩素による前記高純度銅板４のエ
ッチングと水素の解離によりＣｕxＣｌy＋Ｈのフラック
ス１７が生成され、前記被処理基板１０表面上に銅膜１
２が析出された。反応に関与しないガス及びエッチング
生成物を排気部材１により排気した。
【００７０】以上の実施例３において、基板上に銅薄膜
を１００ｎｍ／分の速度で、かつ３％以下のばらつきで
均質に成膜できた。また、この銅薄膜はバルク銅の抵抗
率と同等の特性を有していた。
を１００ｎｍ／分の速度で、かつ３％以下のばらつきで
均質に成膜できた。また、この銅薄膜はバルク銅の抵抗
率と同等の特性を有していた。
【００７１】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、安
価な高純度銅板と安価な塩素、塩化水素または塩素およ
び水素とを原料ガスとして用いて炭素のような不純物を
残留せず、かつ膜質が良好な銅薄膜を再現性よく形成す
ることが可能で、半導体装置、液晶表示装置の配線材料
膜の形成等に有用な銅薄膜の気相成長方法を提供するこ
とができる。
価な高純度銅板と安価な塩素、塩化水素または塩素およ
び水素とを原料ガスとして用いて炭素のような不純物を
残留せず、かつ膜質が良好な銅薄膜を再現性よく形成す
ることが可能で、半導体装置、液晶表示装置の配線材料
膜の形成等に有用な銅薄膜の気相成長方法を提供するこ
とができる。
【００７２】また、本発明によれば前述した特性を有す
る銅薄膜の成膜を実現することが可能な銅薄膜の気相成
長装置を提供することができる。
る銅薄膜の成膜を実現することが可能な銅薄膜の気相成
長装置を提供することができる。
【図１】第１実施形態に係る銅薄膜の気相成長装置を示
す概略図。
す概略図。
【図２】第３実施形態に係る銅薄膜の気相成長装置を示
す概略図。
す概略図。
１…排気部材、
２…反応容器、
３…加熱部材、
４…高純度銅板、
５…加熱冷却部材、
６，１３，１４…ガス供給管、
８…ＲＦコイル、
１０…被処理基板、
１１…ＣｕxＣｌyフラックス、
１２…銅薄膜、
１７…ＣｕxＣｌy＋Ｈのフラックス。
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4K030 AA03 BA01 EA01 HA12 JA10
LA15
4M104 BB04 DD44 DD45
Claims (8)
- 【請求項１】 高純度銅板を塩素ガスを含むガスのプラ
ズマに曝して前記銅板をエッチングして活性なＣｕxＣ
ｌy（ｘ＝１〜３，ｙ＝１〜３）ガスを生成する工程
と、 被処理基板表面に前記ＣｕxＣｌyガスを輸送して銅薄膜
を成膜する工程とを含むことを特徴とする銅薄膜の気相
成長方法。 - 【請求項２】 高純度銅板を塩化水素ガスを含むガスの
プラズマに曝して前記銅板をエッチングして活性なＣｕ
xＣｌy（ｘ＝１〜３，ｙ＝１〜３）ガスを生成する工程
と、 被処理基板表面に前記ＣｕxＣｌyガスを輸送して銅薄膜
を成膜する工程とを含むことを特徴とする銅薄膜の気相
成長方法。 - 【請求項３】 高純度銅板を塩素ガスおよび水素を含む
ガスのプラズマに曝して前記銅板をエッチングして活性
なＣｕxＣｌy（ｘ＝１〜３，ｙ＝１〜３）ガスと水素を
含む混合ガスを生成する工程と、 被処理基板表面に前記混合ガスを輸送して銅薄膜を成膜
する工程とを含むことを特徴とする銅薄膜の気相成長方
法。 - 【請求項４】 前記高純度銅板を２００〜４００℃に加
熱し、前記被処理基板を１００〜２００℃に加熱するこ
とを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の銅薄膜
の気相成長方法。 - 【請求項５】 内部に被処理基板が配置される反応容器
と、 前記反応容器内に前記被処理基板と対向して配置された
高純度銅板と、 前記反応容器内に挿入され、前記高純度銅板の近傍に塩
素ガスまたは塩化水素ガスを含むガス供給するためのガ
ス供給管と、 前記反応容器内の前記高純度銅板近傍に塩素または塩化
水素のプラズマを発生するためのプラズマ発生手段と、 前記反応容器内のガスを排気するための排気手段とを具
備したことを特徴とする銅薄膜の気相成長装置。 - 【請求項６】 内部に被処理基板が配置される反応容器
と、 前記反応容器内に前記被処理基板と対向して配置された
高純度銅板と、 前記反応容器内に挿入され、前記高純度銅板の近傍に塩
素を含むガスを供給するための第１ガス供給管と、 前記反応容器内に挿入され、前記高純度銅板の近傍に水
素を供給するための第２ガス供給管と、 前記反応容器内の前記高純度銅板近傍に塩素および水素
のプラズマを発生するためのプラズマ発生手段と、 前記反応容器内のガスを排気するための排気手段とを具
備したことを特徴とする銅薄膜の気相成長装置。 - 【請求項７】 さらに前記高純度銅板の温度を制御する
ための第１温度制御手段を備えることを特徴とする請求
項５または６記載の銅薄膜の気相成長装置。 - 【請求項８】 さらに前記被処理基板の温度を制御する
ための第２温度制御手段を備えることを特徴とする請求
項５または６記載の銅薄膜の気相成長装置。
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| JP2001241168 | 2001-08-08 | ||
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