JP2006257496A - 薄膜作製方法並びに薄膜作製装置及び水蒸気供給装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ハロゲンを含有する作用ガス21をプラズマ化して得るハロゲンラジカルで金属製の被エッチング部材11をエッチングして前記被エッチング部材11に含まれる金属成分とハロゲンとからなる前駆体24を形成する一方、前記基板3側の温度を前記被エッチング部材11の温度よりも低くすることにより前記前駆体24を前記ハロゲンラジカルで還元して得られる金属成分からなる所定の薄膜を形成する薄膜作製方法において、水蒸気22をプラズマ化して得たヒドロキシラジカルを少なくとも前記基板3の上方近傍部分に供給する。
【選択図】 図1
Description
(2)エッチング反応;xM+yCl*→MxCly(g)
(3)基板への吸着反応;MxCly(g)→MxCly(ad)
(4)成膜反応;MxCly(ad)+yCl* →xM+yCl2↑
ここで、Cl*はClのラジカルであることを、(g)はガス状態であることを、(ad)は吸着状態であることを、xおよびyは数値をそれぞれ表している。
水蒸気をプラズマ化して得たヒドロキシラジカルを少なくとも前記基板の上方近傍部分に供給することを特徴とする薄膜作製方法にある。
前記ヒドロキシラジカルの供給は、前記薄膜の形成が開始される前まで行うことを特徴とする薄膜作製方法にある。
前記ヒドロキシラジカルを、少なくとも前記ハロゲンラジカルが形成される前まで供給することを特徴とする薄膜作製方法にある。
前記ヒドロキシラジカルを、さらに前記ハロゲンラジカルが形成され始めてから前記前駆体が形成され、基板表面に到達する時点まで供給することを特徴とする薄膜作製方法にある。
前記水蒸気は、クラスターサイズが制御されたものであることを特徴とする薄膜作製方法にある。
前記金属成分は、薄膜となる際に凝集性の高い元素であることを特徴とする薄膜作製方法にある。
前記作用ガスおよび前記水蒸気をそれぞれ前記被エッチング部材が備えられたチャンバ内に供給すると共にプラズマを介して前記ハロゲンラジカルおよび前記ヒドロキシラジカルをそれぞれ発生させることを特徴とする薄膜作製方法にある。
前記水蒸気の供給量が、前記チャンバ内の全圧の15体積%以下であることを特徴とする薄膜作製方法にある。
基板が収容されるチャンバと、
前記基板が対向する位置における前記チャンバに設けられる金属製の被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンを含有する作用ガスを供給する作用ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化して、作用ガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、このハロゲンラジカルで前記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ハロゲンとからなる前駆体を生成する作用ガスプラズマ発生手段と、
前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して得られる金属成分からなる薄膜が前記基板上に形成されるよう、前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低温に制御する温度制御手段とを具備する薄膜作製装置において、
クラスターサイズが制御された水蒸気を含む水蒸気ガスを供給する水蒸気ガス供給手段と、
この水蒸気供給手段から供給された水蒸気をプラズマ化する水蒸気プラズマ発生手段とを備え、
水蒸気をプラズマ化して得られるヒドロキシラジカルを前記基板に作用させるようにした
ことを特徴とする薄膜作製装置にある。
前記水蒸気ガス供給手段は、所定のクラスターサイズの水蒸気を透過する透湿性高分子膜と、この透湿性高分子膜の一方側に水を保持する水保持手段と、前記透湿性高分子膜の他方側にキャリアガスを供給して当該水透過性高分子膜を透過した水蒸気を前記チャンバ内に搬送する水蒸気搬送手段と、前記チャンバ内に供給される水蒸気量を制御する流量制御手段とを具備することを特徴とする薄膜作製装置にある。
薄膜作製装置のチャンバ内に水蒸気を供給する水蒸気供給装置であって、
所定のクラスターサイズの水蒸気を生成する水蒸気生成手段と、
この水蒸気生成手段が生成した水蒸気を含む水蒸気ガスを前記チャンバ内に供給する水蒸気ガス供給手段と、
前記チャンバに供給される水蒸気量を制御する流量制御手段と
を具備することを特徴とする水蒸気供給装置にある。
請求項11に記載する水蒸気供給装置において、
前記水蒸気生成手段が、
所定のクラスターサイズの水を透過する透湿性高分子膜と、
この透湿性高分子膜の一方側に水を保持する水保持手段と、
を具備することを特徴とする水蒸気供給装置にある。
図1は本発明の第1実施の形態に係る薄膜作製装置を示す概略側面図である。同図に示すように、円筒状に形成された、例えばセラミックス製のチャンバ1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が載置されている。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、温度制御手段6により支持台2は所定温度(例えば、基板3が100℃から300℃に維持される温度)に制御される。なお、チャンバの形状は円筒状に限らず、例えば、矩形状のチャンバを適用することも可能である。
上記第1の実施の形態では、一組のプラズマ発生手段で塩素プラズマと水蒸気プラズマの両方を形成するようにしたが、これらを別々のプラズマ発生手段で独立に形成するようにすることもできる。
上述の各実施の形態は、何れもチャンバ1内で塩素ラジカル及び水蒸気ラジカルを形成する場合であるが、チャンバ1外で形成したヒドロキシラジカルをチャンバ1内に導入する構成とすることもできる。第3の実施の形態に係る薄膜作製装置は、ヒドロキシラジカルをチャンバ1外で形成する、いわゆるリモートプラズマ方式の装置である。
上記第1乃至第3の実施の形態において、被エッチング部材11は銅を材料として構成したが、これに限定するものではない。ハロゲン化物を生成し得る金属であれば他の材料でもよい。特に、特に、凝集性の高い金属、例えば、Cuの他、Ir、Alなどの金属の成膜に有効である。勿論、その他の金属、例えば、Ta、Ti、W、Zn、In、Cd等に用いることもできる。
3…基板
6…温度制御手段
7…天井板
8…プラズマアンテナ
9…整合器
10…高周波電源
11…被エッチング部材
14…ノズル
15…流量制御器
16…ノズル
17,17A…水蒸気供給装置
19…銅薄膜
21…作用ガス
22…水蒸気ガス
Claims (12)
- ハロゲンを含有する作用ガスをプラズマ化して得るハロゲンラジカルで金属製の被エッチング部材をエッチングして前記被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、前記基板側の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くすることにより前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して得られる金属成分からなる所定の薄膜を形成する薄膜作製方法において、
水蒸気をプラズマ化して得たヒドロキシラジカルを少なくとも前記基板の上方近傍部分に供給することを特徴とする薄膜作製方法。 - 請求項1に記載する薄膜作製方法において、
前記ヒドロキシラジカルの供給は、前記薄膜の形成が開始される前まで行うことを特徴とする薄膜作製方法。 - 請求項1又は2に記載する薄膜作製方法において、
前記ヒドロキシラジカルを、少なくとも前記ハロゲンラジカルが形成される前まで供給することを特徴とする薄膜作製方法。 - 請求項3に記載する薄膜作製方法において、
前記ヒドロキシラジカルを、さらに前記ハロゲンラジカルが形成され始めてから前記前駆体が形成され、基板に到達する時点まで供給することを特徴とする薄膜作製方法。 - 請求項1〜4の何れかに記載する薄膜作製方法において、
前記水蒸気は、クラスターサイズが制御されたものであることを特徴とする薄膜作製方法。 - 請求項1〜5の何れかに記載する薄膜作製方法において、
前記金属成分は、薄膜となる際に凝集性の高い元素であることを特徴とする薄膜作製方法。 - 請求項1〜6の何れかに記載する薄膜作製方法において、
前記作用ガス及び前記水蒸気をそれぞれ前記被エッチング部材が備えられたチャンバ内に供給すると共にプラズマを介して前記ハロゲンラジカルおよび前記ヒドロキシラジカルをそれぞれ発生させることを特徴とする薄膜作製方法。 - 請求項7に記載する薄膜作製方法において、
前記水蒸気の供給量が、前記チャンバ内の全圧の15体積%以下であることを特徴とする薄膜作製方法。 - 基板が収容されるチャンバと、
前記基板が対向する位置における前記チャンバに設けられる金属製の被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンを含有する作用ガスを供給する作用ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化して、作用ガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、このハロゲンラジカルで前記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ハロゲンとからなる前駆体を生成する作用ガスプラズマ発生手段と、
前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して得られる金属成分からなる薄膜が前記基板上に形成されるよう、前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低温に制御する温度制御手段とを具備する薄膜作製装置において、
クラスターサイズが制御された水蒸気を含む水蒸気ガスを供給する水蒸気ガス供給手段と、
この水蒸気供給手段から供給された水蒸気をプラズマ化する水蒸気プラズマ発生手段とを備え、
水蒸気をプラズマ化して得られるヒドロキシラジカルを前記基板に作用させるようにした
ことを特徴とする薄膜作製装置。 - 請求項9に記載する薄膜作製装置において、
前記水蒸気ガス供給手段は、所定のクラスターサイズの水蒸気を透過する透湿性高分子膜と、この透湿性高分子膜の一方側に水を保持する水保持手段と、前記透湿性高分子膜の他方側にキャリアガスを供給して当該水透過性高分子膜を透過した水蒸気を前記チャンバ内に搬送する水蒸気搬送手段と、前記チャンバ内に供給される水蒸気量を制御する流量制御手段とを具備することを特徴とする薄膜作製装置。 - 薄膜作製装置のチャンバ内に水蒸気を供給する水蒸気供給装置であって、
所定のクラスターサイズの水蒸気を生成する水蒸気生成手段と、
この水蒸気生成手段が生成した水蒸気を含むガスを前記チャンバ内に搬送する水蒸気ガス供給手段と、
前記チャンバに供給される水蒸気量を制御する流量制御手段と
を具備することを特徴とする水蒸気供給装置。 - 請求項11に記載する水蒸気供給装置において、
前記水蒸気生成手段が、
所定のクラスターサイズの水蒸気を透過する透湿性高分子膜と、
この透湿性高分子膜の一方側に水を保持する水保持手段と、
を具備することを特徴とする水蒸気供給装置。
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