JP2003226973A - 金属膜作製装置及び金属膜作製方法 - Google Patents
金属膜作製装置及び金属膜作製方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い密着性のCu膜１６を基板３の表面に作成
する。 【解決手段】 基板３と金属製（Cu製）の銅板部材７と
の間におけるチャンバ１内に原料ガスを０から所定の流
量まで連続的に漸増させて金属成分（Cu成分）の粒子径
を徐々に大きくするように供給し、前駆体１５の粒子を
漸増させながら前駆体１５のCu成分を基板３に成膜さ
せ、高い密着性のCu膜１６を基板３の表面に作成し、金
属配線のプロセスを安定させる。
する。 【解決手段】 基板３と金属製（Cu製）の銅板部材７と
の間におけるチャンバ１内に原料ガスを０から所定の流
量まで連続的に漸増させて金属成分（Cu成分）の粒子径
を徐々に大きくするように供給し、前駆体１５の粒子を
漸増させながら前駆体１５のCu成分を基板３に成膜さ
せ、高い密着性のCu膜１６を基板３の表面に作成し、金
属配線のプロセスを安定させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気相成長法により
基板の表面に金属膜を作製する金属膜作製装置及び金属
膜作製方法に関する。
基板の表面に金属膜を作製する金属膜作製装置及び金属
膜作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、気相成長法により金属膜、例え
ば、銅の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等の液
体の有機金属錯体を原料として用い、固体状の原料を溶
媒に溶かし、熱的な反応を利用して気化して基板に成膜
を実施している。
ば、銅の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等の液
体の有機金属錯体を原料として用い、固体状の原料を溶
媒に溶かし、熱的な反応を利用して気化して基板に成膜
を実施している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、熱的
反応を利用した成膜のため、成膜速度の向上を図ること
が困難であった。また、原料となる金属錯体が高価であ
り、しかも、銅に付随しているヘキサフロロアセチルア
セトナト及びトリメチルビニルシランが銅の薄膜中に不
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。
反応を利用した成膜のため、成膜速度の向上を図ること
が困難であった。また、原料となる金属錯体が高価であ
り、しかも、銅に付随しているヘキサフロロアセチルア
セトナト及びトリメチルビニルシランが銅の薄膜中に不
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。
【０００４】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、成膜速度が速く、安価な原料を用いることができ、
膜中に不純物が残留しない金属膜を密着性よく作製でき
る金属膜作製装置及び金属膜作製方法を提供することを
目的とする。
で、成膜速度が速く、安価な原料を用いることができ、
膜中に不純物が残留しない金属膜を密着性よく作製でき
る金属膜作製装置及び金属膜作製方法を提供することを
目的とする。
【０００５】また、本発明は上記状況に鑑みてなされた
もので、配線用の溝等が設けられた基板に対し成膜速度
が速く、安価な原料を用いることができ、膜中に不純物
が残留しない金属膜を密着性よくしかも埋め込み性よく
作製できる金属膜作製装置及び金属膜作製方法を提供す
ることを目的とする。
もので、配線用の溝等が設けられた基板に対し成膜速度
が速く、安価な原料を用いることができ、膜中に不純物
が残留しない金属膜を密着性よくしかも埋め込み性よく
作製できる金属膜作製装置及び金属膜作製方法を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の金属膜作製装置は、基板が収容されるチャン
バと、基板に対向する位置におけるチャンバに設けられ
る金属製の被エッチング部材と、ハロゲンを含有する原
料ガスを供給する原料ガス供給手段と、原料ガスプラズ
マを発生させ被エッチング部材をエッチングすることに
より被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスと
の前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基板側の温度
を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金
属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、成膜時に原
料ガスを０から所定の流量まで漸増させて金属成分の粒
子径を徐々に大きくする制御手段とを備えたことを特徴
とする。
の本発明の金属膜作製装置は、基板が収容されるチャン
バと、基板に対向する位置におけるチャンバに設けられ
る金属製の被エッチング部材と、ハロゲンを含有する原
料ガスを供給する原料ガス供給手段と、原料ガスプラズ
マを発生させ被エッチング部材をエッチングすることに
より被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスと
の前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基板側の温度
を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金
属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、成膜時に原
料ガスを０から所定の流量まで漸増させて金属成分の粒
子径を徐々に大きくする制御手段とを備えたことを特徴
とする。
【０００７】そして、制御手段には、原料ガスを連続的
に漸増させる機能が備えられていることを特徴とする。
また、成膜開始時に所定の流量の希ガスを供給して希ガ
スプラズマを発生させるための希ガス供給手段を備え、
制御手段には、原料ガスの量を漸増させる際に希ガスの
量を原料ガスの漸増に応じて漸減させる機能が備えられ
ていることを特徴とする。また、制御手段には、基板側
の材料及び成膜される金属成分に応じて増加関数を変更
する変更機能が備えられていることを特徴とする。
に漸増させる機能が備えられていることを特徴とする。
また、成膜開始時に所定の流量の希ガスを供給して希ガ
スプラズマを発生させるための希ガス供給手段を備え、
制御手段には、原料ガスの量を漸増させる際に希ガスの
量を原料ガスの漸増に応じて漸減させる機能が備えられ
ていることを特徴とする。また、制御手段には、基板側
の材料及び成膜される金属成分に応じて増加関数を変更
する変更機能が備えられていることを特徴とする。
【０００８】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向
する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッ
チング部材と、ハロゲンを含有する原料ガスを供給する
原料ガス供給手段と、原料ガスプラズマを発生させ被エ
ッチング部材をエッチングすることにより被エッチング
部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成す
るプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング部
材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成
膜させる温度制御手段と、成膜時に原料ガスを所定の流
量まで多段階に増加させて金属成分の粒子径を段階的に
大きくする制御手段とを備えたことを特徴とする。
作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向
する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッ
チング部材と、ハロゲンを含有する原料ガスを供給する
原料ガス供給手段と、原料ガスプラズマを発生させ被エ
ッチング部材をエッチングすることにより被エッチング
部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成す
るプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング部
材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成
膜させる温度制御手段と、成膜時に原料ガスを所定の流
量まで多段階に増加させて金属成分の粒子径を段階的に
大きくする制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】そして、成膜開始時に所定の流量の希ガス
を供給して希ガスプラズマを発生させるための希ガス供
給手段を備え、制御手段には、原料ガスの量を多段に増
加させる際に希ガスの量を原料ガスの増加に応じて多段
に減少させる機能が備えられていることを特徴とする。
また、チャンバに収容される基板には配線形成用の溝が
設けられ、制御手段には、溝の内部に金属成分の粒子が
積層される状態の原料ガスの量を供給し、その後原料ガ
スの量を増加させる機能が備えられていることを特徴と
する。
を供給して希ガスプラズマを発生させるための希ガス供
給手段を備え、制御手段には、原料ガスの量を多段に増
加させる際に希ガスの量を原料ガスの増加に応じて多段
に減少させる機能が備えられていることを特徴とする。
また、チャンバに収容される基板には配線形成用の溝が
設けられ、制御手段には、溝の内部に金属成分の粒子が
積層される状態の原料ガスの量を供給し、その後原料ガ
スの量を増加させる機能が備えられていることを特徴と
する。
【００１０】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向
する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッ
チング部材と、ハロゲンを含有する原料ガスを供給する
原料ガス供給手段と、原料ガスプラズマを発生させ被エ
ッチング部材をエッチングすることにより被エッチング
部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成す
るプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング部
材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成
膜させる温度制御手段と、成膜時に原料ガスを所定の流
量まで多段階に増加させて金属成分の粒子径を段階的に
大きくする一方、それぞれの増加開始時に原料ガスを漸
増させて金属成分の粒子径を徐々に大きくする制御手段
とを備えたことを特徴とする。
作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向
する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッ
チング部材と、ハロゲンを含有する原料ガスを供給する
原料ガス供給手段と、原料ガスプラズマを発生させ被エ
ッチング部材をエッチングすることにより被エッチング
部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成す
るプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング部
材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成
膜させる温度制御手段と、成膜時に原料ガスを所定の流
量まで多段階に増加させて金属成分の粒子径を段階的に
大きくする一方、それぞれの増加開始時に原料ガスを漸
増させて金属成分の粒子径を徐々に大きくする制御手段
とを備えたことを特徴とする。
【００１１】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向
する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッ
チング部材と、ハロゲンを含有する原料ガスを供給する
原料ガス供給手段と、原料ガスプラズマを発生させ被エ
ッチング部材をエッチングすることにより被エッチング
部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成す
るプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング部
材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成
膜させる温度制御手段と、成膜時に原料ガスを所定の流
量まで漸増させて金属成分の粒子径を徐々に大きくする
一方、原料ガスを間欠的に供給してエッチング粒子の相
対的な増加を抑制する制御手段とを備えたことを特徴と
する。
作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向
する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッ
チング部材と、ハロゲンを含有する原料ガスを供給する
原料ガス供給手段と、原料ガスプラズマを発生させ被エ
ッチング部材をエッチングすることにより被エッチング
部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成す
るプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング部
材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成
膜させる温度制御手段と、成膜時に原料ガスを所定の流
量まで漸増させて金属成分の粒子径を徐々に大きくする
一方、原料ガスを間欠的に供給してエッチング粒子の相
対的な増加を抑制する制御手段とを備えたことを特徴と
する。
【００１２】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向
する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッ
チング部材と、ハロゲンを含有する原料ガスを供給する
原料ガス供給手段と、原料ガスプラズマを発生させ被エ
ッチング部材をエッチングすることにより被エッチング
部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成す
るプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング部
材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成
膜させる温度制御手段と、成膜時に原料ガスを所定の流
量まで多段階に増加させて金属成分の粒子径を段階的に
大きくする一方、増加開始時に原料ガスを漸増させて金
属成分の粒子径を徐々に大きくし、更に、原料ガスを間
欠的に供給してエッチング粒子の相対的な増加を抑制す
る制御手段とを備えたことを特徴とする。
作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向
する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッ
チング部材と、ハロゲンを含有する原料ガスを供給する
原料ガス供給手段と、原料ガスプラズマを発生させ被エ
ッチング部材をエッチングすることにより被エッチング
部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成す
るプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング部
材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成
膜させる温度制御手段と、成膜時に原料ガスを所定の流
量まで多段階に増加させて金属成分の粒子径を段階的に
大きくする一方、増加開始時に原料ガスを漸増させて金
属成分の粒子径を徐々に大きくし、更に、原料ガスを間
欠的に供給してエッチング粒子の相対的な増加を抑制す
る制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】そして、ハロゲンを含有する原料ガスは、
塩素を含有する原料ガスであることを特徴とする。ま
た、被エッチング部材を銅製とすることにより、前駆体
としてCuxClyを生成することを特徴とする。また、被エ
ッチング部材は、ハロゲン化物形成金属であるタンタル
もしくはタングステンもしくはチタンであることを特徴
とする。
塩素を含有する原料ガスであることを特徴とする。ま
た、被エッチング部材を銅製とすることにより、前駆体
としてCuxClyを生成することを特徴とする。また、被エ
ッチング部材は、ハロゲン化物形成金属であるタンタル
もしくはタングステンもしくはチタンであることを特徴
とする。
【００１４】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを０か
ら所定の流量まで漸増させて金属成分の粒子径を徐々に
大きくするように供給し、チャンバの内部をプラズマ化
して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被
エッチング部材をエッチングすることにより被エッチン
グ部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成
し、基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低
くすることで金属成分の粒子の径を漸増させながら前駆
体の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする。
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを０か
ら所定の流量まで漸増させて金属成分の粒子径を徐々に
大きくするように供給し、チャンバの内部をプラズマ化
して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被
エッチング部材をエッチングすることにより被エッチン
グ部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成
し、基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低
くすることで金属成分の粒子の径を漸増させながら前駆
体の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする。
【００１５】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを所定
の流量まで多段階に増加させて金属成分の粒子径を段階
的に大きくするように供給し、チャンバの内部をプラズ
マ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマ
で被エッチング部材をエッチングすることにより被エッ
チング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を
生成し、基板側の温度を被エッチング部材側の温度より
も低くすることで粒子の径を段階的に増加させて前駆体
の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする。
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを所定
の流量まで多段階に増加させて金属成分の粒子径を段階
的に大きくするように供給し、チャンバの内部をプラズ
マ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマ
で被エッチング部材をエッチングすることにより被エッ
チング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を
生成し、基板側の温度を被エッチング部材側の温度より
も低くすることで粒子の径を段階的に増加させて前駆体
の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする。
【００１６】そして、原料ガスを所定の流量まで多段階
に増加させる際には、基板に設けられた配線形成用の溝
の内部に金属成分の粒子が積層される状態の原料ガスの
量を供給し、その後原料ガスの量を増加させるようにし
たことを特徴とする。
に増加させる際には、基板に設けられた配線形成用の溝
の内部に金属成分の粒子が積層される状態の原料ガスの
量を供給し、その後原料ガスの量を増加させるようにし
たことを特徴とする。
【００１７】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを所定
の流量まで多段階に増加させて金属成分の粒子径を段階
的に大きくする一方、それぞれの増加開始時に原料ガス
を漸増させて金属成分の粒子径を徐々に大きくするよう
に供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプ
ラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材
をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれ
る金属成分と原料ガスとの前駆体を生成し、基板側の温
度を被エッチング部材側の温度よりも低くすることで粒
子の径を段階的に増加させると共に粒子の径を漸増させ
ながら前駆体の金属成分を基板に成膜させることを特徴
とする。
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを所定
の流量まで多段階に増加させて金属成分の粒子径を段階
的に大きくする一方、それぞれの増加開始時に原料ガス
を漸増させて金属成分の粒子径を徐々に大きくするよう
に供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプ
ラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材
をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれ
る金属成分と原料ガスとの前駆体を生成し、基板側の温
度を被エッチング部材側の温度よりも低くすることで粒
子の径を段階的に増加させると共に粒子の径を漸増させ
ながら前駆体の金属成分を基板に成膜させることを特徴
とする。
【００１８】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを０か
ら所定の流量まで漸増させて金属成分の粒子径を徐々に
大きくするように供給する一方、原料ガスを間欠的に供
給してエッチング粒子の相対的な増加を抑制するように
供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラ
ズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材を
エッチングすることにより被エッチング部材に含まれる
金属成分と原料ガスとの前駆体を生成し、基板側の温度
を被エッチング部材側の温度よりも低くすることで粒子
の径を漸増させると共に粒子の径を漸増させながら前駆
体の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする。
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを０か
ら所定の流量まで漸増させて金属成分の粒子径を徐々に
大きくするように供給する一方、原料ガスを間欠的に供
給してエッチング粒子の相対的な増加を抑制するように
供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラ
ズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材を
エッチングすることにより被エッチング部材に含まれる
金属成分と原料ガスとの前駆体を生成し、基板側の温度
を被エッチング部材側の温度よりも低くすることで粒子
の径を漸増させると共に粒子の径を漸増させながら前駆
体の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする。
【００１９】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを原料
ガスを所定の流量まで多段階に増加させて金属成分の粒
子径を段階的に大きくする一方、それぞれの増加開始時
に原料ガスを漸増させて金属成分の粒子径を徐々に大き
くし、更に、原料ガスを間欠的に供給してエッチング粒
子の相対的な増加を抑制するように供給し、チャンバの
内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料
ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすること
により被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガス
との前駆体を生成し、基板側の温度を被エッチング部材
側の温度よりも低くすることで粒子の径を段階的に増加
させると共に粒子の径を漸増させ、更に、エッチング粒
子の相対的な増加を抑制しながら前駆体の金属成分を基
板に成膜させることを特徴とする。
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを原料
ガスを所定の流量まで多段階に増加させて金属成分の粒
子径を段階的に大きくする一方、それぞれの増加開始時
に原料ガスを漸増させて金属成分の粒子径を徐々に大き
くし、更に、原料ガスを間欠的に供給してエッチング粒
子の相対的な増加を抑制するように供給し、チャンバの
内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料
ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすること
により被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガス
との前駆体を生成し、基板側の温度を被エッチング部材
側の温度よりも低くすることで粒子の径を段階的に増加
させると共に粒子の径を漸増させ、更に、エッチング粒
子の相対的な増加を抑制しながら前駆体の金属成分を基
板に成膜させることを特徴とする。
【００２０】そして、ハロゲンを含有する原料ガスは、
塩素を含有する原料ガスであることを特徴とする。ま
た、被エッチング部材を銅製とすることにより、前駆体
としてCuxClyを生成することを特徴とする。また、被エ
ッチング部材は、ハロゲン化物形成金属であるタンタル
もしくはタングステンもしくはチタンであることを特徴
とする。
塩素を含有する原料ガスであることを特徴とする。ま
た、被エッチング部材を銅製とすることにより、前駆体
としてCuxClyを生成することを特徴とする。また、被エ
ッチング部材は、ハロゲン化物形成金属であるタンタル
もしくはタングステンもしくはチタンであることを特徴
とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の金属
膜作製装置及び金属膜作製方法を説明する。本発明の金
属膜作製装置及び金属膜作製方法は、基板の表面に、拡
散を防止するための、例えば、窒化タンタル(TaN) のバ
リアメタル層が作製されたものに対して、高い密着性で
金属成分の膜、例えば、銅(Cu)の膜を作製するようにし
たものである。
膜作製装置及び金属膜作製方法を説明する。本発明の金
属膜作製装置及び金属膜作製方法は、基板の表面に、拡
散を防止するための、例えば、窒化タンタル(TaN) のバ
リアメタル層が作製されたものに対して、高い密着性で
金属成分の膜、例えば、銅(Cu)の膜を作製するようにし
たものである。
【００２２】第１の実施形態例では、基板と金属製（Cu
製）の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハ
ロゲンとしての塩素を含有する原料ガスを０から所定の
流量まで連続的に漸増させて金属成分（Cu成分）の粒子
径を徐々に大きくするように供給し、チャンバの内部を
プラズマ化して塩素ガスプラズマを発生させ塩素ガスプ
ラズマで銅板部材をエッチングすることにより銅板部材
に含まれるCu成分と塩素ガスとの前駆体を生成し、基板
側の温度を銅板部材側の温度よりも低くすることで前駆
体の粒子を漸増させながら前駆体のCu成分を基板に成膜
させるようにしたものである。
製）の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハ
ロゲンとしての塩素を含有する原料ガスを０から所定の
流量まで連続的に漸増させて金属成分（Cu成分）の粒子
径を徐々に大きくするように供給し、チャンバの内部を
プラズマ化して塩素ガスプラズマを発生させ塩素ガスプ
ラズマで銅板部材をエッチングすることにより銅板部材
に含まれるCu成分と塩素ガスとの前駆体を生成し、基板
側の温度を銅板部材側の温度よりも低くすることで前駆
体の粒子を漸増させながら前駆体のCu成分を基板に成膜
させるようにしたものである。
【００２３】尚、原料ガスを連続的に漸増させるように
しているが、段階的に漸増させることも可能である。こ
の場合も、前駆体の粒子が漸増しながら前駆体のCu成分
が基板に成膜される。
しているが、段階的に漸増させることも可能である。こ
の場合も、前駆体の粒子が漸増しながら前駆体のCu成分
が基板に成膜される。
【００２４】これにより、成膜開始直後は密着性を阻害
するエッチング粒子を含む前駆体の粒子の発生が抑制さ
れると共に小さな粒子径のCu成分が成膜され、徐々にCu
成分の粒子径が大きくなって所定の大きさの粒子径とさ
れ、高い密着性のCu膜を基板の表面に作製することが可
能になる。また、原料ガスを連続的に漸増させるように
したので、確実にCu成分を小さな粒子径か大きな粒子径
にすることができる。原料ガスを連続的に漸増させる場
合、希ガス（例えば、Heガス）を原料ガスの漸増に応じ
て漸減させて供給してプラズマを発生させておけば、総
ガス量を一定に保ちながら安定したプラズマ状態で原料
ガスを連続的に漸増させることができる。尚、希ガスの
供給は省略することも可能である。
するエッチング粒子を含む前駆体の粒子の発生が抑制さ
れると共に小さな粒子径のCu成分が成膜され、徐々にCu
成分の粒子径が大きくなって所定の大きさの粒子径とさ
れ、高い密着性のCu膜を基板の表面に作製することが可
能になる。また、原料ガスを連続的に漸増させるように
したので、確実にCu成分を小さな粒子径か大きな粒子径
にすることができる。原料ガスを連続的に漸増させる場
合、希ガス（例えば、Heガス）を原料ガスの漸増に応じ
て漸減させて供給してプラズマを発生させておけば、総
ガス量を一定に保ちながら安定したプラズマ状態で原料
ガスを連続的に漸増させることができる。尚、希ガスの
供給は省略することも可能である。
【００２５】希ガスを原料ガスの漸増に応じて漸減させ
て供給する場合、原料ガスの希釈ガスを希ガスとして用
い、一つのノズルに混合タンクを介して希ガスと原料ガ
スを同時に供給することができる。この場合、配管が少
なくてよいので、コストを低減することが可能になる。
また、原料ガスと希ガスの供給系統を独立させ、２系統
のノズルから希ガスと原料ガスを個別に供給することが
できる。この場合、原料ガスと希ガスの供給量を容易に
制御することが可能になる。
て供給する場合、原料ガスの希釈ガスを希ガスとして用
い、一つのノズルに混合タンクを介して希ガスと原料ガ
スを同時に供給することができる。この場合、配管が少
なくてよいので、コストを低減することが可能になる。
また、原料ガスと希ガスの供給系統を独立させ、２系統
のノズルから希ガスと原料ガスを個別に供給することが
できる。この場合、原料ガスと希ガスの供給量を容易に
制御することが可能になる。
【００２６】原料ガスの漸増の関数はバリアメタル層の
材質や成膜される金属により適宜設定される。例えば、
成膜される金属がCuでバリアメタル層が窒化タンタル(T
aN)の場合、原料ガスをリニアに増加させることが好ま
しい。また、成膜される金属がCuでバリアメタル層が窒
化タングステン(WN)の場合、タングステンはタンタルに
比べてCuとの密着性が高いので、原料ガスを早めに増加
させることが好ましい。また、成膜される金属がCuでバ
リアメタル層が窒化チタン(TiN) の場合、チタンはタン
タルに比べてCuとの密着性が低いので、原料ガスを遅め
に増加させることが好ましい。これにより、材料に合わ
せてCu成分の粒子径を最適化することができる。
材質や成膜される金属により適宜設定される。例えば、
成膜される金属がCuでバリアメタル層が窒化タンタル(T
aN)の場合、原料ガスをリニアに増加させることが好ま
しい。また、成膜される金属がCuでバリアメタル層が窒
化タングステン(WN)の場合、タングステンはタンタルに
比べてCuとの密着性が高いので、原料ガスを早めに増加
させることが好ましい。また、成膜される金属がCuでバ
リアメタル層が窒化チタン(TiN) の場合、チタンはタン
タルに比べてCuとの密着性が低いので、原料ガスを遅め
に増加させることが好ましい。これにより、材料に合わ
せてCu成分の粒子径を最適化することができる。
【００２７】図１乃至図３に基づいて本発明の金属膜作
製装置及び金属膜作製方法の第１実施例を説明する。図
１には本発明の第１実施例に係る金属膜作製装置の概略
側面、図２には原料ガス及び希ガスの流量の経時変化、
図３には基板表面の断面状況を示してある。
製装置及び金属膜作製方法の第１実施例を説明する。図
１には本発明の第１実施例に係る金属膜作製装置の概略
側面、図２には原料ガス及び希ガスの流量の経時変化、
図３には基板表面の断面状況を示してある。
【００２８】図１に示すように、円筒状に形成された、
例えば、セラミックス製（絶縁材料製）のチャンバ１
（絶縁材料製）の底部近傍には支持台２が設けられ、支
持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４
及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段６が設けら
れ、支持台２は温度制御手段６により所定温度（例え
ば、基板３が１００℃乃至２００℃に維持される温度）
に制御される。チャンバ１の上面は開口部とされ、開口
部は金属製の被エッチング部材としての銅板部材７によ
って塞がれている。銅板部材７によって塞がれたチャン
バ１の内部は真空装置８により所定の圧力に維持され
る。
例えば、セラミックス製（絶縁材料製）のチャンバ１
（絶縁材料製）の底部近傍には支持台２が設けられ、支
持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４
及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段６が設けら
れ、支持台２は温度制御手段６により所定温度（例え
ば、基板３が１００℃乃至２００℃に維持される温度）
に制御される。チャンバ１の上面は開口部とされ、開口
部は金属製の被エッチング部材としての銅板部材７によ
って塞がれている。銅板部材７によって塞がれたチャン
バ１の内部は真空装置８により所定の圧力に維持され
る。
【００２９】チャンバ１の筒部の周囲にはコイル状のプ
ラズマアンテナ９が設けられ、プラズマアンテナ９には
整合器１０及び電源１１が接続されて給電が行われる。
プラズマアンテナ９、整合器１０及び電源１１によりプ
ラズマ発生手段が構成されている。
ラズマアンテナ９が設けられ、プラズマアンテナ９には
整合器１０及び電源１１が接続されて給電が行われる。
プラズマアンテナ９、整合器１０及び電源１１によりプ
ラズマ発生手段が構成されている。
【００３０】支持台２の上方におけるチャンバ１の筒部
には、チャンバ１の内部にハロゲンとしての塩素を含有
する原料ガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50% 、好ましく
は10% 程度に希釈されたCl2 ガス）を供給するノズル１
２が接続されている。ノズル１２は銅板部材７に向けて
開口し、ノズル１２には流量制御器１３を介して原料ガ
スが送られる。（原料ガス供給手段）。尚、原料ガスに
含有されるハロゲンとしては、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂ
ｒ）及びヨウ素（Ｉ）等を適用することが可能である。
には、チャンバ１の内部にハロゲンとしての塩素を含有
する原料ガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50% 、好ましく
は10% 程度に希釈されたCl2 ガス）を供給するノズル１
２が接続されている。ノズル１２は銅板部材７に向けて
開口し、ノズル１２には流量制御器１３を介して原料ガ
スが送られる。（原料ガス供給手段）。尚、原料ガスに
含有されるハロゲンとしては、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂ
ｒ）及びヨウ素（Ｉ）等を適用することが可能である。
【００３１】上述した金属膜作製装置では、チャンバ１
の内部にノズル１２から原料ガスを供給し、プラズマア
ンテナ９から電磁波をチャンバ１の内部に入射すること
で、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラズマ（原料
ガスプラズマ）１４が発生する。Cl2 ガスプラズマ１４
により、銅板部材７にエッチング反応が生じ、前駆体
（CuxCly）１５が生成される。このとき、銅板部材７は
Cl2 ガスプラズマ１４により基板３の温度よりも高い所
定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されて
いる。
の内部にノズル１２から原料ガスを供給し、プラズマア
ンテナ９から電磁波をチャンバ１の内部に入射すること
で、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラズマ（原料
ガスプラズマ）１４が発生する。Cl2 ガスプラズマ１４
により、銅板部材７にエッチング反応が生じ、前駆体
（CuxCly）１５が生成される。このとき、銅板部材７は
Cl2 ガスプラズマ１４により基板３の温度よりも高い所
定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されて
いる。
【００３２】チャンバ１の内部で生成された前駆体（Cu
xCly）１５は、銅板部材７よりも低い温度に制御された
基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（CuxCly）
１５は基板３に当てられ、還元反応（Clラジカルによる
エッチング作用）によりCuイオンのみとされて基板３の
表面にCu薄膜１６が生成される。
xCly）１５は、銅板部材７よりも低い温度に制御された
基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（CuxCly）
１５は基板３に当てられ、還元反応（Clラジカルによる
エッチング作用）によりCuイオンのみとされて基板３の
表面にCu薄膜１６が生成される。
【００３３】このときの反応は、次式で表すことができ
る。 ２Ｃｕ＋Ｃｌ2 →２ＣｕＣｌ→２Ｃｕ↓＋Ｃｌ2 ↑ 反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口１
７から排気される。
る。 ２Ｃｕ＋Ｃｌ2 →２ＣｕＣｌ→２Ｃｕ↓＋Ｃｌ2 ↑ 反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口１
７から排気される。
【００３４】尚、原料ガスとして、He，Ar等で希釈され
たCl2 ガスを例に挙げて説明したが、Cl2 ガスを単独で
用いたり、HCl ガスを適用することも可能である。HCl
ガスを適用した場合、原料ガスプラズマはHCl ガスプラ
ズマが生成されるが、銅板部材７のエッチングにより生
成される前駆体はCuxClyである。従って、原料ガスは塩
素を含有するガスであればよく、HCl ガスとCl2 ガスと
の混合ガスを用いることも可能である。また、銅板部材
７の材質は、銅（Cu）に限らず、ハロゲン化物形成金
属、好ましくは塩化物形成金属であれば、Ag,Au,Pt,Ta,
Ti, Ｗ等を用いることが可能である。この場合、前駆体
はAg,Au,Pt,Ta,Ti, Ｗ等のハロゲン化物（塩化物）とな
り、基板３の表面に生成される薄膜はAg,Au,Pt,Ta,Ti,
Ｗ等になる。
たCl2 ガスを例に挙げて説明したが、Cl2 ガスを単独で
用いたり、HCl ガスを適用することも可能である。HCl
ガスを適用した場合、原料ガスプラズマはHCl ガスプラ
ズマが生成されるが、銅板部材７のエッチングにより生
成される前駆体はCuxClyである。従って、原料ガスは塩
素を含有するガスであればよく、HCl ガスとCl2 ガスと
の混合ガスを用いることも可能である。また、銅板部材
７の材質は、銅（Cu）に限らず、ハロゲン化物形成金
属、好ましくは塩化物形成金属であれば、Ag,Au,Pt,Ta,
Ti, Ｗ等を用いることが可能である。この場合、前駆体
はAg,Au,Pt,Ta,Ti, Ｗ等のハロゲン化物（塩化物）とな
り、基板３の表面に生成される薄膜はAg,Au,Pt,Ta,Ti,
Ｗ等になる。
【００３５】上記構成の金属膜作製装置は、Cl2 ガスプ
ラズマ（原料ガスプラズマ）１４を用いているため、反
応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、原
料ガスとしてCl2 ガスを用いているため、コストを大幅
に減少させることができる。また、温度制御手段６を用
いて基板３を銅板部材７よりも低い温度に制御している
ので、Cu薄膜１６中に塩素等の不純物の残留を少なくす
ることができ、高品質なCu薄膜１６を生成することが可
能になる。
ラズマ（原料ガスプラズマ）１４を用いているため、反
応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、原
料ガスとしてCl2 ガスを用いているため、コストを大幅
に減少させることができる。また、温度制御手段６を用
いて基板３を銅板部材７よりも低い温度に制御している
ので、Cu薄膜１６中に塩素等の不純物の残留を少なくす
ることができ、高品質なCu薄膜１６を生成することが可
能になる。
【００３６】本実施例の金属膜作製装置には、成膜の開
始時に原料ガスを０から所定の流量（通常の成膜を行な
う時の流量）まで漸増させて金属成分の粒子径を徐々に
大きくする制御手段２１が備えられている。即ち、流量
制御器１３によるCl2 ガスの流量が制御手段２１の指令
により制御される。また、成膜の開始時に所定の流量の
希ガス（例えば、Heガス）を供給しHeガスプラズマを発
生させるための希ガスノズル２２がが設けられ、希ガス
ノズル２２には流量制御器２３を介してHeガスが送られ
る（希ガス供給手段）。流量制御器２３には制御手段２
１からの指令が入力され、流量制御器２３によるHeガス
の流量が制御される。
始時に原料ガスを０から所定の流量（通常の成膜を行な
う時の流量）まで漸増させて金属成分の粒子径を徐々に
大きくする制御手段２１が備えられている。即ち、流量
制御器１３によるCl2 ガスの流量が制御手段２１の指令
により制御される。また、成膜の開始時に所定の流量の
希ガス（例えば、Heガス）を供給しHeガスプラズマを発
生させるための希ガスノズル２２がが設けられ、希ガス
ノズル２２には流量制御器２３を介してHeガスが送られ
る（希ガス供給手段）。流量制御器２３には制御手段２
１からの指令が入力され、流量制御器２３によるHeガス
の流量が制御される。
【００３７】つまり、図２に実線で示すように、成膜開
始（t0）時にCl2 ガスが０から所定の流量（１００とす
る）まで（時間t1まで）リニアに漸増されるように制御
される。同時に、図２に点線で示すように、成膜開始
（t0）時にHeガスが１００から時間t1までに０になるよ
うにリニアに漸減されるように制御される。時間t1はガ
ス流量や成膜終了時間（t2）にもよるが、例えば、約１
分に設定されている。尚、Cl2 ガスを所定の流量まで漸
増させる時間は、適宜の時間に設定変更可能である。こ
のように、成膜開始（t0）時にCl2 ガスを漸増させると
同時にHeガスがを漸減させて供給することにより、成膜
開始時から総ガス量を１００として供給することがで
き、成膜開始（t0）時にCl2 ガスが０であってもプラズ
マの発生を維持することができ、総ガス量を一定に保ち
ながら安定したプラズマ状態でCl2 ガス連続的に漸増さ
せることができる。
始（t0）時にCl2 ガスが０から所定の流量（１００とす
る）まで（時間t1まで）リニアに漸増されるように制御
される。同時に、図２に点線で示すように、成膜開始
（t0）時にHeガスが１００から時間t1までに０になるよ
うにリニアに漸減されるように制御される。時間t1はガ
ス流量や成膜終了時間（t2）にもよるが、例えば、約１
分に設定されている。尚、Cl2 ガスを所定の流量まで漸
増させる時間は、適宜の時間に設定変更可能である。こ
のように、成膜開始（t0）時にCl2 ガスを漸増させると
同時にHeガスがを漸減させて供給することにより、成膜
開始時から総ガス量を１００として供給することがで
き、成膜開始（t0）時にCl2 ガスが０であってもプラズ
マの発生を維持することができ、総ガス量を一定に保ち
ながら安定したプラズマ状態でCl2 ガス連続的に漸増さ
せることができる。
【００３８】これにより、成膜開始直後は密着性を阻害
するエッチング粒子を含む前駆体の粒子の発生が抑制さ
れると共に小さな粒子径のCu成分が成膜され、徐々にCu
成分の粒子径が大きくなって所定の大きさの粒子径とさ
れ、高い密着性のCu膜を基板の表面に作製することが可
能になる。
するエッチング粒子を含む前駆体の粒子の発生が抑制さ
れると共に小さな粒子径のCu成分が成膜され、徐々にCu
成分の粒子径が大きくなって所定の大きさの粒子径とさ
れ、高い密着性のCu膜を基板の表面に作製することが可
能になる。
【００３９】即ち、Cl2 ガスを０から所定の流量（１０
０とする）まで漸増するように制御することにより、成
膜開始直後は、図３(a) に示すように、小さな粒子径の
前駆体１５により小さな粒子径（例えば、０．１μｍ以
下）のCuの粒子が成膜され、図３(b) に示すように、徐
々に大きな粒子径の前駆体によりCuの粒子（例えば、最
終的に０．５μｍ程度）が成膜されてCu薄膜１６とな
る。
０とする）まで漸増するように制御することにより、成
膜開始直後は、図３(a) に示すように、小さな粒子径の
前駆体１５により小さな粒子径（例えば、０．１μｍ以
下）のCuの粒子が成膜され、図３(b) に示すように、徐
々に大きな粒子径の前駆体によりCuの粒子（例えば、最
終的に０．５μｍ程度）が成膜されてCu薄膜１６とな
る。
【００４０】このため、成膜初期に小さな粒径のCuの粒
子が成膜されると共に密着性を阻害するエッチング微粒
子の発生が抑制され、密着性を向上させて成膜を行なう
ことが可能になる。
子が成膜されると共に密着性を阻害するエッチング微粒
子の発生が抑制され、密着性を向上させて成膜を行なう
ことが可能になる。
【００４１】尚、成膜条件の一例としては、バリアメタ
ル層を窒化タンタル(TaN) とし、プラズマのパワー面積
密度を２．２ｗ／ｃｍ2 とし、Cl2 ガスを約１分間で所
定の流量（１００）まで漸増させ０時に、小さな粒子径
（例えば、０．１μｍ以下）のCuの粒子が初期に成膜さ
れ、徐々に大きな粒子径のCuの粒子（例えば、最終的に
０．５μｍ程度）が成膜されることが確認されている。
そして、密着性を評価するために粘着テープを使用した
ピーリングテストにより剥離状況を確認した結果、全く
剥離が生じないことが確認されている。Cuの粒子が例え
ば、最終的に０．５μｍ程度になるのは、小さい粒子同
士が互いの成長を阻害して最終的な粒子の大きさが０．
５μｍ程度に抑制される。
ル層を窒化タンタル(TaN) とし、プラズマのパワー面積
密度を２．２ｗ／ｃｍ2 とし、Cl2 ガスを約１分間で所
定の流量（１００）まで漸増させ０時に、小さな粒子径
（例えば、０．１μｍ以下）のCuの粒子が初期に成膜さ
れ、徐々に大きな粒子径のCuの粒子（例えば、最終的に
０．５μｍ程度）が成膜されることが確認されている。
そして、密着性を評価するために粘着テープを使用した
ピーリングテストにより剥離状況を確認した結果、全く
剥離が生じないことが確認されている。Cuの粒子が例え
ば、最終的に０．５μｍ程度になるのは、小さい粒子同
士が互いの成長を阻害して最終的な粒子の大きさが０．
５μｍ程度に抑制される。
【００４２】成膜初期の段階からCl2 ガスを所定の流量
（１００）で供給した場合、図３(c) に示すように、大
きな粒子径の前駆体１５（例えば、１μｍを越える）の
Cuの粒子が成膜され、バリアメタル層との間に隙間がで
きて密着性が阻害されてしまう虞がある。そして、成膜
初期の段階からCl2 ガスを所定の流量（１００）で供給
した場合のCu薄膜１６について、密着性を評価するため
に粘着テープを使用したピーリングテストにより剥離状
況を確認した結果、剥離が１００％生じたことが確認さ
れている。
（１００）で供給した場合、図３(c) に示すように、大
きな粒子径の前駆体１５（例えば、１μｍを越える）の
Cuの粒子が成膜され、バリアメタル層との間に隙間がで
きて密着性が阻害されてしまう虞がある。そして、成膜
初期の段階からCl2 ガスを所定の流量（１００）で供給
した場合のCu薄膜１６について、密着性を評価するため
に粘着テープを使用したピーリングテストにより剥離状
況を確認した結果、剥離が１００％生じたことが確認さ
れている。
【００４３】尚、Cl2 ガスの漸増の関数はバリアメタル
層の材質や成膜される金属により適宜設定される。例え
ば、成膜される金属がCuでバリアメタル層が窒化タンタ
ル(TaN) の場合、図２に実線で示したように、Cl2 ガス
をリニアに増加させる。また、成膜される金属がCuでバ
リアメタル層が窒化タングステン(WN)の場合、タングス
テンはタンタルに比べてCuとの密着性が高いので、図２
に一点鎖線で示したように、Cl2 ガスを早めに増加させ
る。また、成膜される金属がCuでバリアメタル層が窒化
チタン(TiN) の場合、チタンはタンタルに比べてCuとの
密着性が低いので、図２に二点鎖線で示したように、Cl
2 ガスを遅めに増加させる。これにより、バリアメタル
層の材質や成膜される金属に拘らず密着性を向上させる
ことが可能になる。尚、制御手段２１は、装置の個体差
や諸条件によりCl2 ガスの漸増の関数を変更できように
なっている。
層の材質や成膜される金属により適宜設定される。例え
ば、成膜される金属がCuでバリアメタル層が窒化タンタ
ル(TaN) の場合、図２に実線で示したように、Cl2 ガス
をリニアに増加させる。また、成膜される金属がCuでバ
リアメタル層が窒化タングステン(WN)の場合、タングス
テンはタンタルに比べてCuとの密着性が高いので、図２
に一点鎖線で示したように、Cl2 ガスを早めに増加させ
る。また、成膜される金属がCuでバリアメタル層が窒化
チタン(TiN) の場合、チタンはタンタルに比べてCuとの
密着性が低いので、図２に二点鎖線で示したように、Cl
2 ガスを遅めに増加させる。これにより、バリアメタル
層の材質や成膜される金属に拘らず密着性を向上させる
ことが可能になる。尚、制御手段２１は、装置の個体差
や諸条件によりCl2 ガスの漸増の関数を変更できように
なっている。
【００４４】図４乃至図６に基づいて金属膜作製装置の
第２実施例乃至第４実施例を説明する。以下に示した金
属膜作製装置でも、制御手段２１により、基板と金属製
（Cu製）の被エッチング部材との間におけるチャンバ１
内にハロゲンとしての塩素を含有する原料ガスが０から
所定の流量まで連続的に漸増させて金属成分（Cu成分）
の粒子径を徐々に大きくするように供給される。これに
より、成膜開始直後は密着性を阻害するエッチング粒子
を含む前駆体の粒子の発生が抑制されると共に小さな粒
子径のCu成分が成膜され、徐々にCu成分の粒子径が大き
くなって所定の大きさの粒子径とされ、高い密着性のCu
膜を基板の表面に作製することが可能になる。
第２実施例乃至第４実施例を説明する。以下に示した金
属膜作製装置でも、制御手段２１により、基板と金属製
（Cu製）の被エッチング部材との間におけるチャンバ１
内にハロゲンとしての塩素を含有する原料ガスが０から
所定の流量まで連続的に漸増させて金属成分（Cu成分）
の粒子径を徐々に大きくするように供給される。これに
より、成膜開始直後は密着性を阻害するエッチング粒子
を含む前駆体の粒子の発生が抑制されると共に小さな粒
子径のCu成分が成膜され、徐々にCu成分の粒子径が大き
くなって所定の大きさの粒子径とされ、高い密着性のCu
膜を基板の表面に作製することが可能になる。
【００４５】図４乃至図６には本発明の第２実施例乃至
第４実施例に係る金属膜作製装置の概略構成を示してあ
る。尚、図１に示した金属膜作製装置と同一部材には同
一符号を付して重複する説明は省略してある。
第４実施例に係る金属膜作製装置の概略構成を示してあ
る。尚、図１に示した金属膜作製装置と同一部材には同
一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００４６】図４に示した第２実施例の金属膜作製装置
は、チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材
製（例えば、セラミックス製）の円盤状の天井板２５に
よって塞がれている。チャンバ１の上面の開口部と天井
板２５との間には金属製（Cu製）の被エッチング部材２
６が挟持されている。天井板２５の上方にはチャンバ１
の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ２７が
設けられ、プラズマアンテナ２７は天井板２５の面と平
行な平面リング状に形成されている。プラズマアンテナ
２７には整合器１０及び電源１１が接続されて給電が行
われる。被エッチング部材２６は、リング部の内周側に
突起部が円周方向に複数設けられ、突起部の間で形成さ
れる切欠部（空間）が存在しているので、プラズマアン
テナ２７の電気の流れ方向に対して不連続な状態で基板
３と天井板２５との間に配置された状態になっている。
は、チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材
製（例えば、セラミックス製）の円盤状の天井板２５に
よって塞がれている。チャンバ１の上面の開口部と天井
板２５との間には金属製（Cu製）の被エッチング部材２
６が挟持されている。天井板２５の上方にはチャンバ１
の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ２７が
設けられ、プラズマアンテナ２７は天井板２５の面と平
行な平面リング状に形成されている。プラズマアンテナ
２７には整合器１０及び電源１１が接続されて給電が行
われる。被エッチング部材２６は、リング部の内周側に
突起部が円周方向に複数設けられ、突起部の間で形成さ
れる切欠部（空間）が存在しているので、プラズマアン
テナ２７の電気の流れ方向に対して不連続な状態で基板
３と天井板２５との間に配置された状態になっている。
【００４７】上述した金属膜作製装置では、チャンバ１
の内部にノズル１２から原料ガスを供給し、プラズマア
ンテナ２７から電磁波をチャンバ１の内部に入射するこ
とで、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラズマ（原
料ガスプラズマ）１４が発生する。プラズマアンテナ２
７の下部には導電体である被エッチング部材２６が存在
しているが、被エッチング部材２６はプラズマアンテナ
２７の電気の流れ方向に対して不連続な状態で配置され
ているので、被エッチング部材２６と基板３との間、即
ち、被エッチング部材２６の下側にCl2 ガスプラズマ１
４が安定して発生するようになっている。
の内部にノズル１２から原料ガスを供給し、プラズマア
ンテナ２７から電磁波をチャンバ１の内部に入射するこ
とで、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラズマ（原
料ガスプラズマ）１４が発生する。プラズマアンテナ２
７の下部には導電体である被エッチング部材２６が存在
しているが、被エッチング部材２６はプラズマアンテナ
２７の電気の流れ方向に対して不連続な状態で配置され
ているので、被エッチング部材２６と基板３との間、即
ち、被エッチング部材２６の下側にCl2 ガスプラズマ１
４が安定して発生するようになっている。
【００４８】図４に示した金属膜作製装置では、導電体
である被エッチング部材２６がプラズマアンテナ２７の
下に存在していても、プラズマアンテナ２７から電磁波
がチャンバ１内に確実に入射し、被エッチング部材２６
の下側にCl2 ガスプラズマ１４を安定して発生させるこ
とが可能となる。
である被エッチング部材２６がプラズマアンテナ２７の
下に存在していても、プラズマアンテナ２７から電磁波
がチャンバ１内に確実に入射し、被エッチング部材２６
の下側にCl2 ガスプラズマ１４を安定して発生させるこ
とが可能となる。
【００４９】図５に示した第３実施例の金属膜作製装置
は、図１に示した金属膜作製装置に対し、チャンバ１の
筒部の周囲にはプラズマアンテナ９が設けられておら
ず、銅板部材７に整合器１０及び電源１１が接続されて
銅板部材７に給電が行われる。
は、図１に示した金属膜作製装置に対し、チャンバ１の
筒部の周囲にはプラズマアンテナ９が設けられておら
ず、銅板部材７に整合器１０及び電源１１が接続されて
銅板部材７に給電が行われる。
【００５０】チャンバ１の内部にノズル１２から原料ガ
スを供給し、銅板部材７から電磁波をチャンバ１の内部
に入射することで、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガス
プラズマ（原料ガスプラズマ）１４が発生する。Cl2 ガ
スプラズマ１４により、銅板部材７にエッチング反応が
生じ、前駆体１５が生成される。このとき、銅板部材７
は図示しない温度制御手段により基板３の温度よりも高
い温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されて
いる。
スを供給し、銅板部材７から電磁波をチャンバ１の内部
に入射することで、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガス
プラズマ（原料ガスプラズマ）１４が発生する。Cl2 ガ
スプラズマ１４により、銅板部材７にエッチング反応が
生じ、前駆体１５が生成される。このとき、銅板部材７
は図示しない温度制御手段により基板３の温度よりも高
い温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されて
いる。
【００５１】図５に示した金属膜作製装置では、銅板部
材７自身をプラズマ発生用の電極として適用しているの
で、チャンバ１の筒部の周囲にプラズマアンテナ９が不
要となり、周囲の構成の自由度を増すことができる。
材７自身をプラズマ発生用の電極として適用しているの
で、チャンバ１の筒部の周囲にプラズマアンテナ９が不
要となり、周囲の構成の自由度を増すことができる。
【００５２】図６に示した第４実施例の金属膜作製装置
は、チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は、例え
ば、セラミックス製（絶縁材料製）の天井板２９によっ
て塞がれている。天井板２９の下面には金属製（銅製：
Cu製）の被エッチング部材３０が設けられ、被エッチン
グ部材３０は四角錐形状となっている。チャンバ１の筒
部の周囲には、スリット状の開口部３１が形成され、開
口部３１には筒状の通路３２の一端がそれぞれ固定され
ている。
は、チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は、例え
ば、セラミックス製（絶縁材料製）の天井板２９によっ
て塞がれている。天井板２９の下面には金属製（銅製：
Cu製）の被エッチング部材３０が設けられ、被エッチン
グ部材３０は四角錐形状となっている。チャンバ１の筒
部の周囲には、スリット状の開口部３１が形成され、開
口部３１には筒状の通路３２の一端がそれぞれ固定され
ている。
【００５３】通路３２の途中部には絶縁体製の筒状の励
起室３３が設けられ、励起室３３の周囲にはコイル状の
プラズマアンテナ３４が設けられ、プラズマアンテナ３
４は整合器１０及び電源１１に接続されて給電が行われ
る。通路３２の他端側には流量制御器１３が接続され、
流量制御器１３を介して通路３２内に原料ガスが供給さ
れる。
起室３３が設けられ、励起室３３の周囲にはコイル状の
プラズマアンテナ３４が設けられ、プラズマアンテナ３
４は整合器１０及び電源１１に接続されて給電が行われ
る。通路３２の他端側には流量制御器１３が接続され、
流量制御器１３を介して通路３２内に原料ガスが供給さ
れる。
【００５４】プラズマアンテナ３４から電磁波を励起室
３３の内部に入射することで、Cl2ガスがイオン化され
てCl2 ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）３５が発生す
る。つまり、原料ガスをチャンバ１と隔絶した励起室３
３で励起するようになっている。Cl2 ガスプラズマ３５
の発生により励起塩素が開口部３１からチャンバ１内に
送られ、被エッチング部材３０が励起塩素によりエッチ
ングされる。
３３の内部に入射することで、Cl2ガスがイオン化され
てCl2 ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）３５が発生す
る。つまり、原料ガスをチャンバ１と隔絶した励起室３
３で励起するようになっている。Cl2 ガスプラズマ３５
の発生により励起塩素が開口部３１からチャンバ１内に
送られ、被エッチング部材３０が励起塩素によりエッチ
ングされる。
【００５５】流量制御器１３を介して通路３２内に原料
ガスを供給して励起室３３に原料ガスを送り込む。プラ
ズマアンテナ３４から電磁波を励起室３３の内部に入射
することで、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラズ
マ（原料ガスプラズマ）３５が発生する。真空装置８に
よりチャンバ１内の圧力と励起室３３の圧力とに所定の
差圧が設定されているため、励起室３３のCl2 ガスプラ
ズマ３５の励起塩素が開口部３１からチャンバ１内の被
エッチング部材３０に送られる。励起塩素により被エッ
チング部材３０にエッチング反応が生じ、チャンバ１の
内部で前駆体（CuxCly）１５が生成される。
ガスを供給して励起室３３に原料ガスを送り込む。プラ
ズマアンテナ３４から電磁波を励起室３３の内部に入射
することで、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラズ
マ（原料ガスプラズマ）３５が発生する。真空装置８に
よりチャンバ１内の圧力と励起室３３の圧力とに所定の
差圧が設定されているため、励起室３３のCl2 ガスプラ
ズマ３５の励起塩素が開口部３１からチャンバ１内の被
エッチング部材３０に送られる。励起塩素により被エッ
チング部材３０にエッチング反応が生じ、チャンバ１の
内部で前駆体（CuxCly）１５が生成される。
【００５６】図６に示した金属膜作製装置は、チャンバ
１と隔絶した励起室３３でCl2 ガスプラズマ３５を発生
させるようにしているので、基板３がプラズマに晒され
ることがなくなり、基板３にプラズマによる損傷が生じ
ることがない。例えば、前工程で別材料の膜が成膜され
た基板３では、前工程で成膜された材料の膜に損傷が生
じることがなくなる。尚、励起室３３でCl2 ガスプラズ
マ３５を発生させる手段（励起手段）としては、マイク
ロ波、レーザ、電子線、放射光等を用いることも可能で
ある。また、図６に示した金属膜作製装置は、チャンバ
１内でのプラズマの発生がないため、チャンバ１内のプ
ラズマを安定させるために希ガスを供給する必要がな
い。
１と隔絶した励起室３３でCl2 ガスプラズマ３５を発生
させるようにしているので、基板３がプラズマに晒され
ることがなくなり、基板３にプラズマによる損傷が生じ
ることがない。例えば、前工程で別材料の膜が成膜され
た基板３では、前工程で成膜された材料の膜に損傷が生
じることがなくなる。尚、励起室３３でCl2 ガスプラズ
マ３５を発生させる手段（励起手段）としては、マイク
ロ波、レーザ、電子線、放射光等を用いることも可能で
ある。また、図６に示した金属膜作製装置は、チャンバ
１内でのプラズマの発生がないため、チャンバ１内のプ
ラズマを安定させるために希ガスを供給する必要がな
い。
【００５７】上述した図４乃至図６に示した金属膜作製
装置でも、成膜開始直後は密着性を阻害するエッチング
粒子を含む前駆体の粒子の発生が抑制されると共に小さ
な粒子径のCu成分が成膜され、徐々にCu成分の粒子径が
大きくなって所定の大きさの粒子径とされ、高い密着性
のCu膜を基板の表面に作製することが可能になる。
装置でも、成膜開始直後は密着性を阻害するエッチング
粒子を含む前駆体の粒子の発生が抑制されると共に小さ
な粒子径のCu成分が成膜され、徐々にCu成分の粒子径が
大きくなって所定の大きさの粒子径とされ、高い密着性
のCu膜を基板の表面に作製することが可能になる。
【００５８】本発明の第２の実施形態例を説明する。
【００５９】第２の実施形態例では、表面に配線形成用
の溝が設けられた基板と金属製（Cu製）の被エッチング
部材との間におけるチャンバ内に、ハロゲンとしての塩
素を含有する原料ガスを他段階（例えば、２段階）に増
加させて金属成分（Cu成分）の粒子径を２段階に大きく
するように供給し、チャンバの内部をプラズマ化して塩
素ガスプラズマを発生させ塩素ガスプラズマで銅板部材
をエッチングすることにより銅板部材に含まれるCu成分
と塩素ガスとの前駆体を生成し、基板側の温度を銅板部
材側の温度よりも低くすることで金属成分（Cu成分）の
粒子径を２段階に増加させて基板に成膜させるようにし
たものである。
の溝が設けられた基板と金属製（Cu製）の被エッチング
部材との間におけるチャンバ内に、ハロゲンとしての塩
素を含有する原料ガスを他段階（例えば、２段階）に増
加させて金属成分（Cu成分）の粒子径を２段階に大きく
するように供給し、チャンバの内部をプラズマ化して塩
素ガスプラズマを発生させ塩素ガスプラズマで銅板部材
をエッチングすることにより銅板部材に含まれるCu成分
と塩素ガスとの前駆体を生成し、基板側の温度を銅板部
材側の温度よりも低くすることで金属成分（Cu成分）の
粒子径を２段階に増加させて基板に成膜させるようにし
たものである。
【００６０】これにより、成膜開始直後は配線形成用の
溝の内部にCu成分が成膜され（埋め込まれ）、その後Cu
成分の粒子径が大きくなって所定の大きさの粒子径とさ
れてCu膜を基板の表面に作製することが可能になる。原
料ガスを２段階に増加させる場合、希ガス（例えば、He
ガス）を原料ガスの増加に応じて２段階に減少させて供
給してプラズマを発生させておけば、総ガス量を一定に
保ちながら安定したプラズマ状態で原料ガスを２段階に
増加させることができる。尚、希ガスの供給は省略する
ことも可能である。
溝の内部にCu成分が成膜され（埋め込まれ）、その後Cu
成分の粒子径が大きくなって所定の大きさの粒子径とさ
れてCu膜を基板の表面に作製することが可能になる。原
料ガスを２段階に増加させる場合、希ガス（例えば、He
ガス）を原料ガスの増加に応じて２段階に減少させて供
給してプラズマを発生させておけば、総ガス量を一定に
保ちながら安定したプラズマ状態で原料ガスを２段階に
増加させることができる。尚、希ガスの供給は省略する
ことも可能である。
【００６１】希ガスを原料ガスの増加に応じて減少させ
て供給する場合、原料ガスの希釈ガスを希ガスとして用
い、一つのノズルに混合タンクを介して希ガスと原料ガ
スを同時に供給することができる。この場合、配管が少
なくてよいので、コストを低減することが可能になる。
また、原料ガスと希ガスの供給系統を独立させ、２系統
のノズルから希ガスと原料ガスを個別に供給することが
できる。この場合、原料ガスと希ガスの供給量を容易に
制御することが可能になる。
て供給する場合、原料ガスの希釈ガスを希ガスとして用
い、一つのノズルに混合タンクを介して希ガスと原料ガ
スを同時に供給することができる。この場合、配管が少
なくてよいので、コストを低減することが可能になる。
また、原料ガスと希ガスの供給系統を独立させ、２系統
のノズルから希ガスと原料ガスを個別に供給することが
できる。この場合、原料ガスと希ガスの供給量を容易に
制御することが可能になる。
【００６２】図７、図８に基づいて本発明の金属膜作製
装置及び金属膜作製方法の第５実施例を説明する。図７
には本発明の第５実施例に係る金属膜作製装置における
原料ガスの流量の経時変化、図８には基板表面の断面状
況を示してある。
装置及び金属膜作製方法の第５実施例を説明する。図７
には本発明の第５実施例に係る金属膜作製装置における
原料ガスの流量の経時変化、図８には基板表面の断面状
況を示してある。
【００６３】第５実施例の金属膜作製装置では、制御手
段２１（図１参照）により成膜の開始時に原料ガスを０
から所定の流量（通常の成膜を行なう時の流量）まで漸
増させて金属成分の粒子径を徐々に大きくするようにし
たが、第５実施例の金属膜作製装置では、制御手段２１
（図１参照）により原料ガスを他段階（例えば、２段
階）に増加させて金属成分（Cu成分）の粒子径を２段階
に大きくするようにしたものである。その他の成膜の原
理等は第１実施例と同一である。このため、全体構成に
ついては図面を省略してある。
段２１（図１参照）により成膜の開始時に原料ガスを０
から所定の流量（通常の成膜を行なう時の流量）まで漸
増させて金属成分の粒子径を徐々に大きくするようにし
たが、第５実施例の金属膜作製装置では、制御手段２１
（図１参照）により原料ガスを他段階（例えば、２段
階）に増加させて金属成分（Cu成分）の粒子径を２段階
に大きくするようにしたものである。その他の成膜の原
理等は第１実施例と同一である。このため、全体構成に
ついては図面を省略してある。
【００６４】本実施例の金属膜作製装置には、成膜の開
始時に原料ガスを他段階（例えば、２段階）に増加させ
て金属成分（Cu成分）の粒子径を２段階に大きくする制
御手段２１（図１参照）が備えられている。即ち、流量
制御器１３（図１参照）によるCl2 ガスの流量が制御手
段２１（図１参照）の指令により制御される。希ガスノ
ズル２２（図１参照）の流量制御器２３（図１参照）に
は制御手段２１（図１参照）からの指令が入力され、流
量制御器２３によるHeガスの流量が原料ガスの増加に応
じて制御される。
始時に原料ガスを他段階（例えば、２段階）に増加させ
て金属成分（Cu成分）の粒子径を２段階に大きくする制
御手段２１（図１参照）が備えられている。即ち、流量
制御器１３（図１参照）によるCl2 ガスの流量が制御手
段２１（図１参照）の指令により制御される。希ガスノ
ズル２２（図１参照）の流量制御器２３（図１参照）に
は制御手段２１（図１参照）からの指令が入力され、流
量制御器２３によるHeガスの流量が原料ガスの増加に応
じて制御される。
【００６５】つまり、図７に示すように、成膜開始（t
0）時にCl2 ガスが所定の流量（１００とする）に対し
て３０（２０から４０程度）の割合が時間t1まで供給さ
れ、時間t1でCl2 ガスが所定の流量（１００とする）で
供給され、時間t2の成膜終了まで所定の流量で供給され
る。これにより、成膜開始から時間t1まで小さな粒子径
のCu成分が成膜され、時間t1からCu成分の粒子径が大き
くなって所定の大きさの粒子径とされる。
0）時にCl2 ガスが所定の流量（１００とする）に対し
て３０（２０から４０程度）の割合が時間t1まで供給さ
れ、時間t1でCl2 ガスが所定の流量（１００とする）で
供給され、時間t2の成膜終了まで所定の流量で供給され
る。これにより、成膜開始から時間t1まで小さな粒子径
のCu成分が成膜され、時間t1からCu成分の粒子径が大き
くなって所定の大きさの粒子径とされる。
【００６６】図８に示すように、基板３の表面には配線
形成用の溝１９が設けられ、溝１９は例えば、幅が０．
２μｍで深さが１μｍ程度に設定されている。成膜開始
（t0）時に所定の流量（１００とする）でCl2 ガスを供
給すると、前述したように大きな粒子径の前駆体（例え
ば、１μｍを越える）のCuの粒子が成膜されることにな
り、溝１９の内部に粒子が到達できない虞がある。所定
の流量に対して３０の割合でCl2 ガスを供給することに
より、時間t1までは粒径が小さなCuの粒子となって溝１
９の内部に成膜され、粒径が小さなCuは溝１９の上方に
成長する。
形成用の溝１９が設けられ、溝１９は例えば、幅が０．
２μｍで深さが１μｍ程度に設定されている。成膜開始
（t0）時に所定の流量（１００とする）でCl2 ガスを供
給すると、前述したように大きな粒子径の前駆体（例え
ば、１μｍを越える）のCuの粒子が成膜されることにな
り、溝１９の内部に粒子が到達できない虞がある。所定
の流量に対して３０の割合でCl2 ガスを供給することに
より、時間t1までは粒径が小さなCuの粒子となって溝１
９の内部に成膜され、粒径が小さなCuは溝１９の上方に
成長する。
【００６７】本実施例の金属膜作製装置では、エッチン
グ作用のある塩素ラジカルCl2 * が共存しているため、
塩素ラジカルCl2 * により面積の大きな溝１９の入口近
傍の壁面がエッチングされることになり、溝１９の奥ま
では塩素ラジカルCl2 * が到達せず、粒径が小さなCuだ
けが溝１９に成膜される。従って、時間t1までの間で溝
１９の内部に粒径が小さなCuが成膜され、時間t1から時
間t2の成膜終了まで所定の粒径のCuが基板３の表面に成
膜されてCu薄膜１６とされる。
グ作用のある塩素ラジカルCl2 * が共存しているため、
塩素ラジカルCl2 * により面積の大きな溝１９の入口近
傍の壁面がエッチングされることになり、溝１９の奥ま
では塩素ラジカルCl2 * が到達せず、粒径が小さなCuだ
けが溝１９に成膜される。従って、時間t1までの間で溝
１９の内部に粒径が小さなCuが成膜され、時間t1から時
間t2の成膜終了まで所定の粒径のCuが基板３の表面に成
膜されてCu薄膜１６とされる。
【００６８】成膜開始（t0）から時間t1は、例えば、６
０秒間に設定され、時間t1から時間t2の成膜終了まで
は、例えば、６０秒間に設定される。原料ガスの供給量
の割合の時間は、全体の成膜時間に対して概ね１：１に
設定されるが、溝１９の形状やガス流量・ガス種類、プ
ラズマパワー、バリアメタルの種類等により成膜完了時
間に対する割合で適宜変更されて設定される。
０秒間に設定され、時間t1から時間t2の成膜終了まで
は、例えば、６０秒間に設定される。原料ガスの供給量
の割合の時間は、全体の成膜時間に対して概ね１：１に
設定されるが、溝１９の形状やガス流量・ガス種類、プ
ラズマパワー、バリアメタルの種類等により成膜完了時
間に対する割合で適宜変更されて設定される。
【００６９】これにより、成膜開始から時間t1の間は粒
径が小さなCuだけが溝１９に成膜され、続いてCu成分の
粒子径が大きくなって所定の大きさの粒子径とされてCu
膜を基板の表面に作製することが可能になる。このた
め、溝１９の内部にもCuの粒子が確実に成膜され、溝１
９が形成された基板３に対しても埋め込み性を向上させ
て成膜を行なうことが可能になる。
径が小さなCuだけが溝１９に成膜され、続いてCu成分の
粒子径が大きくなって所定の大きさの粒子径とされてCu
膜を基板の表面に作製することが可能になる。このた
め、溝１９の内部にもCuの粒子が確実に成膜され、溝１
９が形成された基板３に対しても埋め込み性を向上させ
て成膜を行なうことが可能になる。
【００７０】本発明の第６実施例を説明する。図９には
本発明の第６実施例を説明するための原料ガスの流量の
経時変化を示してある。
本発明の第６実施例を説明するための原料ガスの流量の
経時変化を示してある。
【００７１】制御手段２１（図１参照）により原料ガス
を他段階（例えば、２段階）に増加させて金属成分（Cu
成分）の粒子径を２段階に大きくする際に、増加初期
（供給初期）に原料ガスを漸増させるようにしたもので
ある。その他の成膜の原理等は第１実施例と同一であ
る。このため、全体構成については図面を省略してあ
る。
を他段階（例えば、２段階）に増加させて金属成分（Cu
成分）の粒子径を２段階に大きくする際に、増加初期
（供給初期）に原料ガスを漸増させるようにしたもので
ある。その他の成膜の原理等は第１実施例と同一であ
る。このため、全体構成については図面を省略してあ
る。
【００７２】本実施例の金属膜作製装置には、成膜の開
始時に原料ガスを他段階（例えば、２段階）に増加させ
て金属成分（Cu成分）の粒子径を２段階に大きくすると
共に、それぞれの増加開始時（供給初期及び増加初期）
に原料ガスを漸増させる制御手段２１（図１参照）が備
えられている。即ち、流量制御器１３（図１参照）によ
るCl2 ガスの流量が制御手段２１（図１参照）の指令に
より制御される。希ガスノズル２２（図１参照）の流量
制御器２３（図１参照）には制御手段２１（図１参照）
からの指令が入力され、流量制御器２３によるHeガスの
流量が原料ガスの増加に応じて制御される。
始時に原料ガスを他段階（例えば、２段階）に増加させ
て金属成分（Cu成分）の粒子径を２段階に大きくすると
共に、それぞれの増加開始時（供給初期及び増加初期）
に原料ガスを漸増させる制御手段２１（図１参照）が備
えられている。即ち、流量制御器１３（図１参照）によ
るCl2 ガスの流量が制御手段２１（図１参照）の指令に
より制御される。希ガスノズル２２（図１参照）の流量
制御器２３（図１参照）には制御手段２１（図１参照）
からの指令が入力され、流量制御器２３によるHeガスの
流量が原料ガスの増加に応じて制御される。
【００７３】つまり、図９に示すように、成膜開始（t
0）時に供給初期である時間t1a まではCl2 ガスが漸増
され、時間t1a からCl2 ガスが所定の流量（１００とす
る）に対して３０（２０から４０程度）の割合で時間t1
まで供給される。時間t1から増加初期である時間t2a ま
ではCl2 ガスが３０の割合の状態から漸増され、時間t2
a からCl2 ガスが所定の流量（１００とする）で供給さ
れ、時間t2の成膜終了まで所定の流量で供給される。こ
れにより、各段階での初期に前述したように成膜の密着
性が良好になり、密着性よく成膜開始から時間t1まで小
さな粒子径のCu成分が成膜され、時間t2a からCu成分の
粒子径が大きくなって所定の大きさの粒子径とされる。
0）時に供給初期である時間t1a まではCl2 ガスが漸増
され、時間t1a からCl2 ガスが所定の流量（１００とす
る）に対して３０（２０から４０程度）の割合で時間t1
まで供給される。時間t1から増加初期である時間t2a ま
ではCl2 ガスが３０の割合の状態から漸増され、時間t2
a からCl2 ガスが所定の流量（１００とする）で供給さ
れ、時間t2の成膜終了まで所定の流量で供給される。こ
れにより、各段階での初期に前述したように成膜の密着
性が良好になり、密着性よく成膜開始から時間t1まで小
さな粒子径のCu成分が成膜され、時間t2a からCu成分の
粒子径が大きくなって所定の大きさの粒子径とされる。
【００７４】図９に示したような時間変化では、成膜開
始（t0）から時間t1a は、例えば、３０秒間に設定さ
れ、時間t1a から時間t1は、例えば、６０秒間に設定さ
れ、時間t1から時間t2a は、例えば、３０秒間に設定さ
れ、時間t2a から時間t2の成膜終了までは、例えば、６
０秒間に設定される。原料ガスの供給量の割合の時間
は、全体の成膜時間に対して設定されるが、溝１９の形
状やガス流量・ガス種類、プラズマパワー、バリアメタ
ルの種類等により成膜完了時間に対する割合で適宜変更
されて設定される。
始（t0）から時間t1a は、例えば、３０秒間に設定さ
れ、時間t1a から時間t1は、例えば、６０秒間に設定さ
れ、時間t1から時間t2a は、例えば、３０秒間に設定さ
れ、時間t2a から時間t2の成膜終了までは、例えば、６
０秒間に設定される。原料ガスの供給量の割合の時間
は、全体の成膜時間に対して設定されるが、溝１９の形
状やガス流量・ガス種類、プラズマパワー、バリアメタ
ルの種類等により成膜完了時間に対する割合で適宜変更
されて設定される。
【００７５】このため、密着性と埋め込み性を両立させ
て成膜を行なうことが可能になる。
て成膜を行なうことが可能になる。
【００７６】上述した第５実施例及び第６実施例におい
ても、図４乃至図６に示した金属膜作製装置を適用する
ことが可能である。
ても、図４乃至図６に示した金属膜作製装置を適用する
ことが可能である。
【００７７】ところで、上述した各実施例の成膜の機構
としては、Cl2 ガスをプラズマ化して銅をエッチングし
ている。前駆体１５のCuClが多く存在している間は成膜
に寄与するCuも安定して基板３上に体積するが、Cl2 ガ
スをプラズマ化した場合、チャンバ１内では塩素ラジカ
ルCl* がClと反応してCl2 が生成されたり、塩素ラジカ
ルCl* がCuClと反応してCuCl2 が生成される。また、塩
素ラジカルCl* 同士も衝突して減少する。これらの二次
反応により、成膜が進むとCuClが減少して成膜が進行し
なくなると共に、生成されたCl2 やCuCl2 により一度成
膜されたCu薄膜１６がエッチングされてしまう現象が考
えられる。
としては、Cl2 ガスをプラズマ化して銅をエッチングし
ている。前駆体１５のCuClが多く存在している間は成膜
に寄与するCuも安定して基板３上に体積するが、Cl2 ガ
スをプラズマ化した場合、チャンバ１内では塩素ラジカ
ルCl* がClと反応してCl2 が生成されたり、塩素ラジカ
ルCl* がCuClと反応してCuCl2 が生成される。また、塩
素ラジカルCl* 同士も衝突して減少する。これらの二次
反応により、成膜が進むとCuClが減少して成膜が進行し
なくなると共に、生成されたCl2 やCuCl2 により一度成
膜されたCu薄膜１６がエッチングされてしまう現象が考
えられる。
【００７８】このため、CuClの増加のピークでCl2 ガス
の供給を停止して一度チャンバ１内を排気して塩素ラジ
カルCl* を排出し、改めてCl2 ガスを供給してプラズマ
化することで、即ち、Cl2 ガスを間欠的に供給すること
で、二次反応によるCuCl量の減少やエッチング反応を抑
えて成膜効率の低下を抑制することができる。これによ
り、トータルの成膜時間に対して成膜の厚さを増加させ
ることができ、成膜速度を速くすることが可能になる。
の供給を停止して一度チャンバ１内を排気して塩素ラジ
カルCl* を排出し、改めてCl2 ガスを供給してプラズマ
化することで、即ち、Cl2 ガスを間欠的に供給すること
で、二次反応によるCuCl量の減少やエッチング反応を抑
えて成膜効率の低下を抑制することができる。これによ
り、トータルの成膜時間に対して成膜の厚さを増加させ
ることができ、成膜速度を速くすることが可能になる。
【００７９】例えば、CuClのプラズマ強度を検出し、Cu
Clのプラズマ強度が低下しはじめたときにCl2 ガスの供
給を停止して排気を行い、塩素ラジカルCl* の排出によ
りClプラズマ強度が減少したときにCl2 ガスの供給を再
開する制御を行なうことが可能である。図２、図７及び
図９で示した経時変化の状況を、所定時間毎（例えば、
数十秒毎）に分割し、間欠状態（パルス状態）でCl2 ガ
スを供給することが好ましい。
Clのプラズマ強度が低下しはじめたときにCl2 ガスの供
給を停止して排気を行い、塩素ラジカルCl* の排出によ
りClプラズマ強度が減少したときにCl2 ガスの供給を再
開する制御を行なうことが可能である。図２、図７及び
図９で示した経時変化の状況を、所定時間毎（例えば、
数十秒毎）に分割し、間欠状態（パルス状態）でCl2 ガ
スを供給することが好ましい。
【００８０】即ち、図１０に示すように、図２に示した
Cl2 ガスの供給を、例えば、そのまま３分割にしたり、
図１１に示すように、図７で示したCl2 ガスの供給を、
例えば、そのまま３分割にしたり、図１２に示すよう
に、図９で示したCl2 ガスの供給を、例えば、そのまま
４分割にすることが可能である。この場合、個々の供給
部ではCuClのプラズマ強度が低下しない状態に制御さ
れ、Cl2 やCuCl2 の生成が抑制されているため、トータ
ルの時間を短くしても所定の厚さのCu薄膜１６を得るこ
とが可能である。
Cl2 ガスの供給を、例えば、そのまま３分割にしたり、
図１１に示すように、図７で示したCl2 ガスの供給を、
例えば、そのまま３分割にしたり、図１２に示すよう
に、図９で示したCl2 ガスの供給を、例えば、そのまま
４分割にすることが可能である。この場合、個々の供給
部ではCuClのプラズマ強度が低下しない状態に制御さ
れ、Cl2 やCuCl2 の生成が抑制されているため、トータ
ルの時間を短くしても所定の厚さのCu薄膜１６を得るこ
とが可能である。
【００８１】
【発明の効果】本発明の金属膜作製装置は、基板が収容
されるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャン
バに設けられる金属製の被エッチング部材と、ハロゲン
を含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、原
料ガスプラズマを発生させ被エッチング部材をエッチン
グすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分
と原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くし
て前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段
と、成膜時に原料ガスを０から所定の流量まで漸増させ
て金属成分の粒子径を徐々に大きくする制御手段とを備
えたので、成膜開始直後は小さな粒子径の金属成分が成
膜され、徐々に金属成分の粒子径が大きくなって所定の
大きさにされ、高い密着性の金属膜を作製することがで
きる。この結果、成膜速度が速く、安価な原料を用いる
ことができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を密着性
よく作製できる金属膜作製装置とすることが可能にな
る。
されるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャン
バに設けられる金属製の被エッチング部材と、ハロゲン
を含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、原
料ガスプラズマを発生させ被エッチング部材をエッチン
グすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分
と原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くし
て前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段
と、成膜時に原料ガスを０から所定の流量まで漸増させ
て金属成分の粒子径を徐々に大きくする制御手段とを備
えたので、成膜開始直後は小さな粒子径の金属成分が成
膜され、徐々に金属成分の粒子径が大きくなって所定の
大きさにされ、高い密着性の金属膜を作製することがで
きる。この結果、成膜速度が速く、安価な原料を用いる
ことができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を密着性
よく作製できる金属膜作製装置とすることが可能にな
る。
【００８２】そして、制御手段には、原料ガスを連続的
に漸増させる機能が備えられているので、確実に金属成
分の粒子径を小さな粒子径から大きな粒子径にすること
が可能となる。
に漸増させる機能が備えられているので、確実に金属成
分の粒子径を小さな粒子径から大きな粒子径にすること
が可能となる。
【００８３】また、成膜開始時に所定の流量の希ガスを
供給して希ガスプラズマを発生させるための希ガス供給
手段を備え、制御手段には、原料ガスの量を漸増させる
際に希ガスの量を原料ガスの漸増に応じて漸減させる機
能が備えられているので、安定したプラズマ状態で原料
ガスを漸増させることが可能となる。
供給して希ガスプラズマを発生させるための希ガス供給
手段を備え、制御手段には、原料ガスの量を漸増させる
際に希ガスの量を原料ガスの漸増に応じて漸減させる機
能が備えられているので、安定したプラズマ状態で原料
ガスを漸増させることが可能となる。
【００８４】また、制御手段には、基板側の材料及び成
膜される金属成分に応じて増加関数を変更する変更機能
が備えられているので、材料に合わせて金属成分の粒子
径を最適化することが可能となる。
膜される金属成分に応じて増加関数を変更する変更機能
が備えられているので、材料に合わせて金属成分の粒子
径を最適化することが可能となる。
【００８５】本発明の金属膜作製装置は、基板が収容さ
れるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバ
に設けられる金属製の被エッチング部材と、ハロゲンを
含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、原料
ガスプラズマを発生させ被エッチング部材をエッチング
することにより被エッチング部材に含まれる金属成分と
原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基
板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして
前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
成膜時に原料ガスを所定の流量まで多段階に増加させて
金属成分の粒子径を段階的に大きくする制御手段とを備
えたので、基板に溝等があっても成膜直後は内部に金属
成分が成膜され、その後金属成分の粒子径が大きくなっ
て所定の大きさにされ、高い埋め込み性の金属膜を作製
することができる。この結果、配線用の溝等が設けられ
た基板に対し成膜速度が速く、安価な原料を用いること
ができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を密着性よく
しかも埋め込み性よく作製できる金属膜作製装置とする
ことが可能になる。
れるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバ
に設けられる金属製の被エッチング部材と、ハロゲンを
含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、原料
ガスプラズマを発生させ被エッチング部材をエッチング
することにより被エッチング部材に含まれる金属成分と
原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基
板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして
前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
成膜時に原料ガスを所定の流量まで多段階に増加させて
金属成分の粒子径を段階的に大きくする制御手段とを備
えたので、基板に溝等があっても成膜直後は内部に金属
成分が成膜され、その後金属成分の粒子径が大きくなっ
て所定の大きさにされ、高い埋め込み性の金属膜を作製
することができる。この結果、配線用の溝等が設けられ
た基板に対し成膜速度が速く、安価な原料を用いること
ができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を密着性よく
しかも埋め込み性よく作製できる金属膜作製装置とする
ことが可能になる。
【００８６】そして、成膜開始時に所定の流量の希ガス
を供給して希ガスプラズマを発生させるための希ガス供
給手段を備え、制御手段には、原料ガスの量を多段に増
加させる際に希ガスの量を原料ガスの増加に応じて多段
に減少させる機能が備えられているので、安定したプラ
ズマ状態で原料ガスを所定の流量まで多段階に増加させ
ることが可能になる。
を供給して希ガスプラズマを発生させるための希ガス供
給手段を備え、制御手段には、原料ガスの量を多段に増
加させる際に希ガスの量を原料ガスの増加に応じて多段
に減少させる機能が備えられているので、安定したプラ
ズマ状態で原料ガスを所定の流量まで多段階に増加させ
ることが可能になる。
【００８７】また、チャンバに収容される基板には配線
形成用の溝が設けられ、制御手段には、溝の内部に金属
成分の粒子が積層される状態の原料ガスの量を供給し、
その後原料ガスの量を増加させる機能が備えられている
ので、配線形成用の溝に対して埋め込み性を高めること
可能になる。
形成用の溝が設けられ、制御手段には、溝の内部に金属
成分の粒子が積層される状態の原料ガスの量を供給し、
その後原料ガスの量を増加させる機能が備えられている
ので、配線形成用の溝に対して埋め込み性を高めること
可能になる。
【００８８】本発明の金属膜作製装置は、基板が収容さ
れるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバ
に設けられる金属製の被エッチング部材と、ハロゲンを
含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、原料
ガスプラズマを発生させ被エッチング部材をエッチング
することにより被エッチング部材に含まれる金属成分と
原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基
板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして
前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
成膜時に原料ガスを所定の流量まで多段階に増加させて
金属成分の粒子径を段階的に大きくする一方、それぞれ
の増加開始時に原料ガスを漸増させて金属成分の粒子径
を徐々に大きくする制御手段とを備えたので、基板に溝
等があっても成膜直後は内部に金属成分が成膜され、そ
の後金属成分の粒子径が大きくなって所定の大きさにさ
れると共に、成膜開始直後は小さな粒子径の金属成分が
成膜され、徐々に金属成分の粒子径が大きくなって所定
の大きさにされ、高い埋め込み性と高い密着性の金属膜
を作製することができる。この結果、配線用の溝等が設
けられた基板に対し成膜速度が速く、安価な原料を用い
ることができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を密着
性よくしかも埋め込み性よく作製できる金属膜作製装置
とすることが可能になる。
れるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバ
に設けられる金属製の被エッチング部材と、ハロゲンを
含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、原料
ガスプラズマを発生させ被エッチング部材をエッチング
することにより被エッチング部材に含まれる金属成分と
原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基
板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして
前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
成膜時に原料ガスを所定の流量まで多段階に増加させて
金属成分の粒子径を段階的に大きくする一方、それぞれ
の増加開始時に原料ガスを漸増させて金属成分の粒子径
を徐々に大きくする制御手段とを備えたので、基板に溝
等があっても成膜直後は内部に金属成分が成膜され、そ
の後金属成分の粒子径が大きくなって所定の大きさにさ
れると共に、成膜開始直後は小さな粒子径の金属成分が
成膜され、徐々に金属成分の粒子径が大きくなって所定
の大きさにされ、高い埋め込み性と高い密着性の金属膜
を作製することができる。この結果、配線用の溝等が設
けられた基板に対し成膜速度が速く、安価な原料を用い
ることができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を密着
性よくしかも埋め込み性よく作製できる金属膜作製装置
とすることが可能になる。
【００８９】本発明の金属膜作製装置は、基板が収容さ
れるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバ
に設けられる金属製の被エッチング部材と、ハロゲンを
含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、原料
ガスプラズマを発生させ被エッチング部材をエッチング
することにより被エッチング部材に含まれる金属成分と
原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基
板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして
前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
成膜時に原料ガスを所定の流量まで漸増させて金属成分
の粒子径を徐々に大きくする一方、原料ガスを間欠的に
供給してエッチング粒子の相対的な増加を抑制する制御
手段とを備えたので、成膜開始直後は小さな粒子径の金
属成分が成膜され、徐々に金属成分の粒子径が大きくな
って所定の大きさにされると共に、エッチング粒子の相
対的な増加が抑制され、高い密着性で成膜速度を向上さ
せて金属膜を作製することができる。この結果、成膜速
度が速く、安価な原料を用いることができ、膜中に不純
物が残留しない金属膜を密着性よく作製できる金属膜作
製装置とすることが可能になる。
れるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバ
に設けられる金属製の被エッチング部材と、ハロゲンを
含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、原料
ガスプラズマを発生させ被エッチング部材をエッチング
することにより被エッチング部材に含まれる金属成分と
原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基
板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして
前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
成膜時に原料ガスを所定の流量まで漸増させて金属成分
の粒子径を徐々に大きくする一方、原料ガスを間欠的に
供給してエッチング粒子の相対的な増加を抑制する制御
手段とを備えたので、成膜開始直後は小さな粒子径の金
属成分が成膜され、徐々に金属成分の粒子径が大きくな
って所定の大きさにされると共に、エッチング粒子の相
対的な増加が抑制され、高い密着性で成膜速度を向上さ
せて金属膜を作製することができる。この結果、成膜速
度が速く、安価な原料を用いることができ、膜中に不純
物が残留しない金属膜を密着性よく作製できる金属膜作
製装置とすることが可能になる。
【００９０】本発明の金属膜作製装置は、基板が収容さ
れるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバ
に設けられる金属製の被エッチング部材と、ハロゲンを
含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、原料
ガスプラズマを発生させ被エッチング部材をエッチング
することにより被エッチング部材に含まれる金属成分と
原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基
板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして
前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
成膜時に原料ガスを所定の流量まで多段階に増加させて
金属成分の粒子径を段階的に大きくする一方、増加開始
時に原料ガスを漸増させて金属成分の粒子径を徐々に大
きくし、更に、原料ガスを間欠的に供給してエッチング
粒子の相対的な増加を抑制する制御手段とを備えたの
で、基板に溝等があっても成膜直後は内部に金属成分が
成膜され、その後金属成分の粒子径が大きくなって所定
の大きさにされると共に、成膜開始直後は小さな粒子径
の金属成分が成膜され、徐々に金属成分の粒子径が大き
くなって所定の大きさにされ、更に、エッチング粒子の
相対的な増加が抑制され、高い埋め込み性と高い密着性
でしかも成膜速度を向上させて金属膜を作製することが
できる。この結果、成膜速度が速く、安価な原料を用い
ることができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を埋め
込み性よくしかも密着性よく作製できる金属膜作製装置
とすることが可能になる。
れるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバ
に設けられる金属製の被エッチング部材と、ハロゲンを
含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、原料
ガスプラズマを発生させ被エッチング部材をエッチング
することにより被エッチング部材に含まれる金属成分と
原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基
板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして
前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
成膜時に原料ガスを所定の流量まで多段階に増加させて
金属成分の粒子径を段階的に大きくする一方、増加開始
時に原料ガスを漸増させて金属成分の粒子径を徐々に大
きくし、更に、原料ガスを間欠的に供給してエッチング
粒子の相対的な増加を抑制する制御手段とを備えたの
で、基板に溝等があっても成膜直後は内部に金属成分が
成膜され、その後金属成分の粒子径が大きくなって所定
の大きさにされると共に、成膜開始直後は小さな粒子径
の金属成分が成膜され、徐々に金属成分の粒子径が大き
くなって所定の大きさにされ、更に、エッチング粒子の
相対的な増加が抑制され、高い埋め込み性と高い密着性
でしかも成膜速度を向上させて金属膜を作製することが
できる。この結果、成膜速度が速く、安価な原料を用い
ることができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を埋め
込み性よくしかも密着性よく作製できる金属膜作製装置
とすることが可能になる。
【００９１】本発明の金属膜作製方法は、基板と金属製
の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを０から所定の流量まで漸増させ
て金属成分の粒子径を徐々に大きくするように供給し、
チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発
生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチン
グすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分
と原料ガスとの前駆体を生成し、基板側の温度を被エッ
チング部材側の温度よりも低くすることで金属成分の粒
子の径を漸増させながら前駆体の金属成分を基板に成膜
させるようにしたので、成膜開始直後は小さな粒子径の
金属成分が成膜され、徐々に金属成分の粒子径が大きく
なって所定の大きさにされ、高い密着性の金属膜を作製
することができる。この結果、成膜速度が速く、安価な
原料を用いることができ、膜中に不純物が残留しない金
属膜を密着性よく作製できる金属膜作製方法とすること
が可能になる。
の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを０から所定の流量まで漸増させ
て金属成分の粒子径を徐々に大きくするように供給し、
チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発
生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチン
グすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分
と原料ガスとの前駆体を生成し、基板側の温度を被エッ
チング部材側の温度よりも低くすることで金属成分の粒
子の径を漸増させながら前駆体の金属成分を基板に成膜
させるようにしたので、成膜開始直後は小さな粒子径の
金属成分が成膜され、徐々に金属成分の粒子径が大きく
なって所定の大きさにされ、高い密着性の金属膜を作製
することができる。この結果、成膜速度が速く、安価な
原料を用いることができ、膜中に不純物が残留しない金
属膜を密着性よく作製できる金属膜作製方法とすること
が可能になる。
【００９２】本発明の金属膜作製方法は、基板と金属製
の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを所定の流量まで多段階に増加さ
せて金属成分の粒子径を段階的に大きくするように供給
し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマ
を発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッ
チングすることにより被エッチング部材に含まれる金属
成分と原料ガスとの前駆体を生成し、基板側の温度を被
エッチング部材側の温度よりも低くすることで粒子の径
を段階的に増加させて前駆体の金属成分を基板に成膜さ
せるようにしたので、基板に溝等があっても成膜直後は
内部に金属成分が成膜され、その後金属成分の粒子径が
大きくなって所定の大きさにされ、高い埋め込み性の金
属膜を作製することができる。この結果、配線用の溝等
が設けられた基板に対し成膜速度が速く、安価な原料を
用いることができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を
密着性よくしかも埋め込み性よく作製できる金属膜作製
方法とすることが可能になる。
の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを所定の流量まで多段階に増加さ
せて金属成分の粒子径を段階的に大きくするように供給
し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマ
を発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッ
チングすることにより被エッチング部材に含まれる金属
成分と原料ガスとの前駆体を生成し、基板側の温度を被
エッチング部材側の温度よりも低くすることで粒子の径
を段階的に増加させて前駆体の金属成分を基板に成膜さ
せるようにしたので、基板に溝等があっても成膜直後は
内部に金属成分が成膜され、その後金属成分の粒子径が
大きくなって所定の大きさにされ、高い埋め込み性の金
属膜を作製することができる。この結果、配線用の溝等
が設けられた基板に対し成膜速度が速く、安価な原料を
用いることができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を
密着性よくしかも埋め込み性よく作製できる金属膜作製
方法とすることが可能になる。
【００９３】そして、原料ガスを所定の流量まで多段階
に増加させる際には、基板に設けられた配線形成用の溝
の内部に金属成分の粒子が積層される状態の原料ガスの
量を供給し、その後原料ガスの量を増加させるようにし
たので、配線形成用の溝に対して埋め込み性を高めるこ
と可能になる。
に増加させる際には、基板に設けられた配線形成用の溝
の内部に金属成分の粒子が積層される状態の原料ガスの
量を供給し、その後原料ガスの量を増加させるようにし
たので、配線形成用の溝に対して埋め込み性を高めるこ
と可能になる。
【００９４】本発明の金属膜作製方法は、基板と金属製
の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを所定の流量まで多段階に増加さ
せて金属成分の粒子径を段階的に大きくする一方、それ
ぞれの増加開始時に原料ガスを漸増させて金属成分の粒
子径を徐々に大きくするように供給し、チャンバの内部
をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガス
プラズマで被エッチング部材をエッチングすることによ
り被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの
前駆体を生成し、基板側の温度を被エッチング部材側の
温度よりも低くすることで粒子の径を段階的に増加させ
ると共に粒子の径を漸増させながら前駆体の金属成分を
基板に成膜させるようにしたので、基板に溝等があって
も成膜直後は内部に金属成分が成膜され、その後金属成
分の粒子径が大きくなって所定の大きさにされると共
に、成膜開始直後は小さな粒子径の金属成分が成膜さ
れ、徐々に金属成分の粒子径が大きくなって所定の大き
さにされ、高い埋め込み性と高い密着性の金属膜を作製
することができる。この結果、配線用の溝等が設けられ
た基板に対し成膜速度が速く、安価な原料を用いること
ができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を密着性よく
しかも埋め込み性よく作製できる金属膜作製方法とする
ことが可能になる。
の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを所定の流量まで多段階に増加さ
せて金属成分の粒子径を段階的に大きくする一方、それ
ぞれの増加開始時に原料ガスを漸増させて金属成分の粒
子径を徐々に大きくするように供給し、チャンバの内部
をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガス
プラズマで被エッチング部材をエッチングすることによ
り被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの
前駆体を生成し、基板側の温度を被エッチング部材側の
温度よりも低くすることで粒子の径を段階的に増加させ
ると共に粒子の径を漸増させながら前駆体の金属成分を
基板に成膜させるようにしたので、基板に溝等があって
も成膜直後は内部に金属成分が成膜され、その後金属成
分の粒子径が大きくなって所定の大きさにされると共
に、成膜開始直後は小さな粒子径の金属成分が成膜さ
れ、徐々に金属成分の粒子径が大きくなって所定の大き
さにされ、高い埋め込み性と高い密着性の金属膜を作製
することができる。この結果、配線用の溝等が設けられ
た基板に対し成膜速度が速く、安価な原料を用いること
ができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を密着性よく
しかも埋め込み性よく作製できる金属膜作製方法とする
ことが可能になる。
【００９５】本発明の金属膜作製方法は、基板と金属製
の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを０から所定の流量まで漸増させ
て金属成分の粒子径を徐々に大きくするように供給する
一方、原料ガスを間欠的に供給してエッチング粒子の相
対的な増加を抑制するように供給し、チャンバの内部を
プラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプ
ラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより
被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前
駆体を生成し、基板側の温度を被エッチング部材側の温
度よりも低くすることで金属成分の粒子の径を漸増させ
ながら前駆体の金属成分を基板に成膜させると共にエッ
チング粒子の相対的な増加を抑制するようにしたので、
成膜開始直後は小さな粒子径の金属成分が成膜され、徐
々に金属成分の粒子径が大きくなって所定の大きさにさ
れると共に、エッチング粒子の相対的な増加が抑制さ
れ、高い密着性で成膜速度を向上させて金属膜を作製す
ることができる。この結果、成膜速度が速く、安価な原
料を用いることができ、膜中に不純物が残留しない金属
膜を密着性よく作製できる金属膜作製方法とすることが
可能になる。
の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを０から所定の流量まで漸増させ
て金属成分の粒子径を徐々に大きくするように供給する
一方、原料ガスを間欠的に供給してエッチング粒子の相
対的な増加を抑制するように供給し、チャンバの内部を
プラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプ
ラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより
被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前
駆体を生成し、基板側の温度を被エッチング部材側の温
度よりも低くすることで金属成分の粒子の径を漸増させ
ながら前駆体の金属成分を基板に成膜させると共にエッ
チング粒子の相対的な増加を抑制するようにしたので、
成膜開始直後は小さな粒子径の金属成分が成膜され、徐
々に金属成分の粒子径が大きくなって所定の大きさにさ
れると共に、エッチング粒子の相対的な増加が抑制さ
れ、高い密着性で成膜速度を向上させて金属膜を作製す
ることができる。この結果、成膜速度が速く、安価な原
料を用いることができ、膜中に不純物が残留しない金属
膜を密着性よく作製できる金属膜作製方法とすることが
可能になる。
【００９６】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを原料
ガスを所定の流量まで多段階に増加させて金属成分の粒
子径を段階的に大きくする一方、それぞれの増加開始時
に原料ガスを漸増させて金属成分の粒子径を徐々に大き
くし、更に、原料ガスを間欠的に供給してエッチング粒
子の相対的な増加を抑制するように供給し、チャンバの
内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料
ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすること
により被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガス
との前駆体を生成し、基板側の温度を被エッチング部材
側の温度よりも低くすることで粒子の径を段階的に増加
させると共に粒子の径を漸増させ、更に、エッチング粒
子の相対的な増加を抑制しながら前駆体の金属成分を基
板に成膜させるようにしたので、基板に溝等があっても
成膜直後は内部に金属成分が成膜され、その後金属成分
の粒子径が大きくなって所定の大きさにされると共に、
成膜開始直後は小さな粒子径の金属成分が成膜され、徐
々に金属成分の粒子径が大きくなって所定の大きさにさ
れ、更に、エッチング粒子の相対的な増加が抑制され、
高い埋め込み性と高い密着性でしかも成膜速度を向上さ
せて金属膜を作製することができる。この結果、成膜速
度が速く、安価な原料を用いることができ、膜中に不純
物が残留しない金属膜を埋め込み性よくしかも密着性よ
く作製できる金属膜作製方法とすることが可能になる。
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを原料
ガスを所定の流量まで多段階に増加させて金属成分の粒
子径を段階的に大きくする一方、それぞれの増加開始時
に原料ガスを漸増させて金属成分の粒子径を徐々に大き
くし、更に、原料ガスを間欠的に供給してエッチング粒
子の相対的な増加を抑制するように供給し、チャンバの
内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料
ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすること
により被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガス
との前駆体を生成し、基板側の温度を被エッチング部材
側の温度よりも低くすることで粒子の径を段階的に増加
させると共に粒子の径を漸増させ、更に、エッチング粒
子の相対的な増加を抑制しながら前駆体の金属成分を基
板に成膜させるようにしたので、基板に溝等があっても
成膜直後は内部に金属成分が成膜され、その後金属成分
の粒子径が大きくなって所定の大きさにされると共に、
成膜開始直後は小さな粒子径の金属成分が成膜され、徐
々に金属成分の粒子径が大きくなって所定の大きさにさ
れ、更に、エッチング粒子の相対的な増加が抑制され、
高い埋め込み性と高い密着性でしかも成膜速度を向上さ
せて金属膜を作製することができる。この結果、成膜速
度が速く、安価な原料を用いることができ、膜中に不純
物が残留しない金属膜を埋め込み性よくしかも密着性よ
く作製できる金属膜作製方法とすることが可能になる。
【図１】本発明の第１実施例に係る金属膜作製装置の概
略側面図。
略側面図。
【図２】原料ガス及び希ガスの流量の経時変化を表すグ
ラフ。
ラフ。
【図３】基板表面の断面図。
【図４】本発明の第２実施例に係る金属膜作製装置の概
略構成図。
略構成図。
【図５】本発明の第３実施例に係る金属膜作製装置の概
略構成図。
略構成図。
【図６】本発明の第４実施例に係る金属膜作製装置の概
略構成図。
略構成図。
【図７】本発明の第５実施例に係る金属膜作製装置にお
ける原料ガスの流量の経時変化を表すグラフ。
ける原料ガスの流量の経時変化を表すグラフ。
【図８】基板表面の断面図。
【図９】本発明の第６実施例を説明するための原料ガス
の流量の経時変化を表すグラフ。
の流量の経時変化を表すグラフ。
【図１０】間欠状態で原料ガスを供給するときの経時変
化を表すグラフ。
化を表すグラフ。
【図１１】間欠状態で原料ガスを供給するときの経時変
化を表すグラフ。
化を表すグラフ。
【図１２】間欠状態で原料ガスを供給するときの経時変
化を表すグラフ。
化を表すグラフ。
１ チャンバ
２ 支持台
３ 基板
４ ヒータ
５ 冷媒流通手段
６ 温度制御手段
７ 銅板部材
８ 真空装置
９，２７，３４ プラズマアンテナ
１０ 整合器
１１ 電源
１２ ノズル
１３，２３ 流量制御器
１４，３５ Cl2 ガスプラズマ
１５ 前駆体
１６ Cu薄膜
２１ 制御手段
２２ 希ガスノズル
２５，２９ 天井板
２６，３０ 被エッチング部材
３１ 開口部
３２ 通路
３３ 励起室
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 八幡 直樹
兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目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 AA02 AA03 BA01 BA17 BA18
BA20 EA01 EA03 FA01 LA15
4M104 BB04 BB14 BB17 BB18 BB32
DD44 FF18
Claims (22)
- 【請求項１】 基板が収容されるチャンバと、基板に対
向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エ
ッチング部材と、ハロゲンを含有する原料ガスを供給す
る原料ガス供給手段と、原料ガスプラズマを発生させ被
エッチング部材をエッチングすることにより被エッチン
グ部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成
するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング
部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に
成膜させる温度制御手段と、成膜時に原料ガスを０から
所定の流量まで漸増させて金属成分の粒子径を徐々に大
きくする制御手段とを備えたことを特徴とする金属膜作
製装置。 - 【請求項２】 請求項１において、制御手段には、原料
ガスを連続的に漸増させる機能が備えられていることを
特徴とする金属膜作製装置。 - 【請求項３】 請求項２において、成膜開始時に所定の
流量の希ガスを供給して希ガスプラズマを発生させるた
めの希ガス供給手段を備え、制御手段には、原料ガスの
量を漸増させる際に希ガスの量を原料ガスの漸増に応じ
て漸減させる機能が備えられていることを特徴とする金
属膜作製装置。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に
おいて、制御手段には、基板側の材料及び成膜される金
属成分に応じて増加関数を変更する変更機能が備えられ
ていることを特徴とする金属膜作製装置。 - 【請求項５】 基板が収容されるチャンバと、基板に対
向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エ
ッチング部材と、ハロゲンを含有する原料ガスを供給す
る原料ガス供給手段と、原料ガスプラズマを発生させ被
エッチング部材をエッチングすることにより被エッチン
グ部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成
するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング
部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に
成膜させる温度制御手段と、成膜時に原料ガスを所定の
流量まで多段階に増加させて金属成分の粒子径を段階的
に大きくする制御手段とを備えたことを特徴とする金属
膜作製装置。 - 【請求項６】 請求項５において、成膜開始時に所定の
流量の希ガスを供給して希ガスプラズマを発生させるた
めの希ガス供給手段を備え、制御手段には、原料ガスの
量を多段に増加させる際に希ガスの量を原料ガスの増加
に応じて多段に減少させる機能が備えられていることを
特徴とする金属膜作製装置。 - 【請求項７】 請求項５もしくは請求項６において、チ
ャンバに収容される基板には配線形成用の溝が設けら
れ、制御手段には、溝の内部に金属成分の粒子が積層さ
れる状態の原料ガスの量を供給し、その後原料ガスの量
を増加させる機能が備えられていることを特徴とする金
属膜作製装置。 - 【請求項８】 基板が収容されるチャンバと、基板に対
向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エ
ッチング部材と、ハロゲンを含有する原料ガスを供給す
る原料ガス供給手段と、原料ガスプラズマを発生させ被
エッチング部材をエッチングすることにより被エッチン
グ部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成
するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング
部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に
成膜させる温度制御手段と、成膜時に原料ガスを所定の
流量まで多段階に増加させて金属成分の粒子径を段階的
に大きくする一方、それぞれの増加開始時に原料ガスを
漸増させて金属成分の粒子径を徐々に大きくする制御手
段とを備えたことを特徴とする金属膜作製装置。 - 【請求項９】 基板が収容されるチャンバと、基板に対
向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エ
ッチング部材と、ハロゲンを含有する原料ガスを供給す
る原料ガス供給手段と、原料ガスプラズマを発生させ被
エッチング部材をエッチングすることにより被エッチン
グ部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成
するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング
部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に
成膜させる温度制御手段と、成膜時に原料ガスを所定の
流量まで漸増させて金属成分の粒子径を徐々に大きくす
る一方、原料ガスを間欠的に供給してエッチング粒子の
相対的な増加を抑制する制御手段とを備えたことを特徴
とする金属膜作製装置。 - 【請求項１０】 基板が収容されるチャンバと、基板に
対向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被
エッチング部材と、ハロゲンを含有する原料ガスを供給
する原料ガス供給手段と、原料ガスプラズマを発生させ
被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチ
ング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生
成するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチン
グ部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板
に成膜させる温度制御手段と、成膜時に原料ガスを所定
の流量まで多段階に増加させて金属成分の粒子径を段階
的に大きくする一方、増加開始時に原料ガスを漸増させ
て金属成分の粒子径を徐々に大きくし、更に、原料ガス
を間欠的に供給してエッチング粒子の相対的な増加を抑
制する制御手段とを備えたことを特徴とする金属膜作製
装置。 - 【請求項１１】 請求項１乃至請求項１０のいずれか一
項において、ハロゲンを含有する原料ガスは、塩素を含
有する原料ガスであることを特徴とする金属膜作製装
置。 - 【請求項１２】 請求項１１において、被エッチング部
材を銅製とすることにより、前駆体としてCuxClyを生成
することを特徴とする金属膜作製装置。 - 【請求項１３】 請求項１乃至請求項１１のいずれか一
項において、被エッチング部材は、ハロゲン化物形成金
属であるタンタルもしくはタングステンもしくはチタン
であることを特徴とする金属膜作製装置。 - 【請求項１４】 基板と金属製の被エッチング部材との
間におけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを
０から所定の流量まで漸増させて金属成分の粒子径を徐
々に大きくするように供給し、チャンバの内部をプラズ
マ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマ
で被エッチング部材をエッチングすることにより被エッ
チング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を
生成し、基板側の温度を被エッチング部材側の温度より
も低くすることで金属成分の粒子の径を漸増させながら
前駆体の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする
金属膜作製方法。 - 【請求項１５】 基板と金属製の被エッチング部材との
間におけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを
所定の流量まで多段階に増加させて金属成分の粒子径を
段階的に大きくするように供給し、チャンバの内部をプ
ラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラ
ズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被
エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆
体を生成し、基板側の温度を被エッチング部材側の温度
よりも低くすることで粒子の径を段階的に増加させて前
駆体の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする金
属膜作製方法。 - 【請求項１６】 請求項１５において、原料ガスを所定
の流量まで多段階に増加させる際には、基板に設けられ
た配線形成用の溝の内部に金属成分の粒子が積層される
状態の原料ガスの量を供給し、その後原料ガスの量を増
加させるようにしたことを特徴とする金属膜作製方法。 - 【請求項１７】 基板と金属製の被エッチング部材との
間におけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを
所定の流量まで多段階に増加させて金属成分の粒子径を
段階的に大きくする一方、それぞれの増加開始時に原料
ガスを漸増させて金属成分の粒子径を徐々に大きくする
ように供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガ
スプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング
部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含
まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成し、基板側
の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くすること
で粒子の径を段階的に増加させると共に粒子の径を漸増
させながら前駆体の金属成分を基板に成膜させることを
特徴とする金属膜作製方法。 - 【請求項１８】 基板と金属製の被エッチング部材との
間におけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを
０から所定の流量まで漸増させて金属成分の粒子径を徐
々に大きくするように供給する一方、原料ガスを間欠的
に供給してエッチング粒子の相対的な増加を抑制するよ
うに供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガス
プラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部
材をエッチングすることにより被エッチング部材に含ま
れる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成し、基板側の
温度を被エッチング部材側の温度よりも低くすることで
粒子の径を漸増させると共に粒子の径を漸増させながら
前駆体の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする
金属膜作製方法。 - 【請求項１９】 基板と金属製の被エッチング部材との
間におけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを
原料ガスを所定の流量まで多段階に増加させて金属成分
の粒子径を段階的に大きくする一方、それぞれの増加開
始時に原料ガスを漸増させて金属成分の粒子径を徐々に
大きくし、更に、原料ガスを間欠的に供給してエッチン
グ粒子の相対的な増加を抑制するように供給し、チャン
バの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ
原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングする
ことにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料
ガスとの前駆体を生成し、基板側の温度を被エッチング
部材側の温度よりも低くすることで粒子の径を段階的に
増加させると共に粒子の径を漸増させ、更に、エッチン
グ粒子の相対的な増加を抑制しながら前駆体の金属成分
を基板に成膜させることを特徴とする金属膜作製方法。 - 【請求項２０】 請求項１４乃至請求項１９のいずれか
一項において、ハロゲンを含有する原料ガスは、塩素を
含有する原料ガスであることを特徴とする金属膜作製方
法。 - 【請求項２１】 請求項２０において、被エッチング部
材を銅製とすることにより、前駆体としてCuxClyを生成
することを特徴とする金属膜作製方法。 - 【請求項２２】 請求項１４乃至請求項２０のいずれか
一項において、被エッチング部材は、ハロゲン化物形成
金属であるタンタルもしくはタングステンもしくはチタ
ンであることを特徴とする金属膜作製方法。
Priority Applications (9)
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN100440427C (zh) * | 2005-09-30 | 2008-12-03 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理室 |
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| JP2011249408A (ja) * | 2010-05-24 | 2011-12-08 | Mems Core Co Ltd | 配線構造物及びその製造方法 |
-
2002
- 2002-02-05 JP JP2002027727A patent/JP3649696B2/ja not_active Expired - Fee Related
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