JP3771882B2 - Metal film production apparatus and metal film production method - Google Patents
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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。
【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。
【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。
【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作製できる金属膜作製装置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、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作製できる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ハロゲン化金属製の被エッチング部材と、基板と被エッチング部材との間におけるチャンバ内に希ガスを供給する希ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化して希ガスプラズマを発生させ希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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に希ガスプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
また、上記目的を達成するための本発明の金属膜作製装置は、基板が収容される円筒状のチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバの上方部に設けられるハロゲン化金属製の被エッチング部材と、チャンバ内に希ガスを供給する希ガス供給手段と、チャンバの筒部の外方に設けられチャンバの内部を給電によりプラズマ化するためのコイル状のアンテナ部材と、アンテナ部材に給電を行うことでチャンバ内をプラズマ化して希ガスプラズマを発生させ希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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に希ガスプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0009】
また、上記目的を達成するための本発明の金属膜作製装置は、基板が収容され上方が開口するチャンバと、チャンバ内に希ガスを供給する希ガス供給手段と、チャンバの上部の開口を密閉する絶縁材製の天井部材と、天井部材の外方に設けられチャンバの内部を給電によりプラズマ化するためのアンテナ部材と、アンテナ部材の電気の流れ方向に対して不連続状態で基板と天井部材との間に複数配置されるハロゲン化金属製の被エッチング部材と、アンテナ部材に給電を行い被エッチング部材の基板側にアンテナ部材の電気の流れ方向と同一方向の電気の流れを生じさせることによりチャンバの内部をプラズマ化して希ガスプラズマを発生させ希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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に希ガスプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0010】
また、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、チャンバとは隔絶した部位で希ガスをプラズマ化し励起された希ガス成分によりハロゲン化金属製の被エッチング部材をエッチングすることにより気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に離脱種からハロゲンと金属の解離種を生成する生成手段と、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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0011】
そして、希ガスはアルゴンであることを特徴とする。
【0012】
また、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ハロゲン化金属製の被エッチング部材と、基板と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供給する原料ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンプラズマを発生させハロゲン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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共にハロゲンプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0014】
また、上記目的を達成するための本発明の金属膜作製装置は、基板が収容される円筒状のチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバの上方部に設けられるハロゲン化金属製の被エッチング部材と、チャンバ内にハロゲンを供給する原料ガス供給手段と、チャンバの筒部の外方に設けられチャンバの内部を給電によりプラズマ化するためのコイル状のアンテナ部材と、アンテナ部材に給電を行うことでチャンバ内をプラズマ化してハロゲンプラズマを発生させハロゲン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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共にハロゲンプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0015】
また、上記目的を達成するための本発明の金属膜作製装置は、基板が収容され上方が開口するチャンバと、チャンバ内にハロゲンを供給する原料ガス供給手段と、チャンバの上部の開口を密閉する絶縁材製の天井部材と、天井部材の外方に設けられチャンバの内部を給電によりプラズマ化するためのアンテナ部材と、アンテナ部材の電気の流れ方向に対して不連続状態で基板と天井部材との間に複数配置されるハロゲン化金属製の被エッチング部材と、アンテナ部材に給電を行い被エッチング部材の基板側にアンテナ部材の電気の流れ方向と同一方向の電気の流れを生じさせることによりチャンバの内部をプラズマ化してハロゲンプラズマを発生させハロゲン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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共にハロゲンプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0016】
また、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、チャンバとは隔絶した部位でハロゲンをプラズマ化し励起されたハロゲン成分によりハロゲン化金属製の被エッチング部材をエッチングすることにより気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に離脱種からハロゲンと金属の解離種を生成する生成手段と、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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0017】
そして、ハロゲンは、塩素であることを特徴とする。
【0018】
また、被エッチング部材を塩化銅製とすることにより、離脱種としてCuClを生成すると共に解離種としてCu及びClを生成し、基板にCuを成膜させることを特徴とする。
【0019】
また、ハロゲン化金属の金属成分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。
【0020】
上記目的を達成するための本発明の金属膜作製方法は、基板が収容されるチャンバ内の内部をプラズマ化して希ガスプラズマを発生させ、希ガスプラズマでハロゲン化金属製の被エッチング部材をエッチングすることにより気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に希ガスプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種を生成し、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解離種の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする。
【0021】
そして、希ガスプラズマを発生させる希ガスはアルゴンであることを特徴とする。
【0022】
また、上記目的を達成するための本発明の金属膜作製方法は、基板が収容されるチャンバ内の内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、ハロゲンガスプラズマでハロゲン化金属製の被エッチング部材をエッチングすることにより気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共にハロゲンガスプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種を生成し、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解離種の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする。
【0023】
そして、ハロゲンガスプラズマを発生させるハロゲンは塩素であることを特徴とする。
【0024】
また、被エッチング部材を塩化銅製とすることにより、離脱種としてCuClを生成すると共に解離種としてCu及びClを生成し、基板にCuを成膜させると共に基板上のCuClにClを反応させてCl2 として放出させることで基板にCuを成膜させることを特徴とする。
【0025】
【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、ハロゲン化金属製(CuCl製)の被エッチング部材が収容されたチャンバ内に希ガスとしてのアルゴンガスを供給し、アルゴンガスプラズマを発生させアルゴン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CuClの離脱種を生成し、更に、アルゴンガスプラズマによりCuClの離脱種からCuとClの解離種を生成し、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解離種のCu成分を基板に成膜させると共に、CuClの離脱種に解離種のClを反応させてCl2 を放出してCu成分を基板に成膜させるようにしたものである。
【0026】
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の実施形態例を説明する。
【0027】
図1、図2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には成膜の概念状況を示してある。
【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。
【0029】
チャンバ1の上面は開口部とされ、開口部はハロゲン化金属製の被エッチング部材としての塩化銅製(CuCl製)のCuCl板部材7で塞がれている。CuCl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。CuCl板部材7には整合器9及び電源10が接続され、CuCl板部材7に給電が行われる(プラズマ発生手段)。
【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の内部に希ガスとしてのアルゴン(Ar)ガスを供給する希ガス供給手段としてのArガスノズル11が接続されている。Arガスノズル11には流量制御器12を介してArガスが送られる。
【0031】
尚、ハロゲン化金属のハロゲンとしては、フッ素(F)、臭素(Br)及びヨウ素(I)等を適用することが可能である。また、ハロゲン化金属の金属としては、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、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。また、希ガスとしては、ヘリウムやキセノン、クリプトン等の他の希ガスを適用することが可能である。
【0032】
上述した金属膜作成装置では、チャンバ1の内部にArガスノズル11からArガスを供給し、CuCl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、Arガスがイオン化されてArガスプラズマ13が発生する。Arガスプラズマ13のAr* によりCuCl板部材7にエッチング反応が生じ、気相中にCuClの離脱種14が生成される。また、Arガスプラズマ13のAr* により離脱種14からCuとClの解離種15が生成される。このとき、CuCl板部材7は図示しない温度制御手段により基板3の温度より高い温度(例えば、200℃乃至400℃)に維持されている。
【0033】
チャンバ1の内部で生成された離脱種14及び解離種15は、CuCl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。図2に示すように、解離種15のCu成分が基板3に成膜されると共に、離脱種14のCuClと解離種15のClが反応してCl2 が放出されCu成分が基板3に成膜される。これにより、基板3の表面にCu薄膜16が生成される。
【0034】
このときの反応状況は、
CuCl(s):CuCl板部材7がAr* によりCuCl(g) となる。
CuCl(g) がAr* によりCu,Cl となる。
同時に、
CuCl(g) がAr* によりCuCl(ad)となる。
【0035】
図2に示すように、解離種15のCuが基板3に成膜されると共に、CuCl(ad)と解離種15のClが反応してCl2 が放出され(直接還元反応)、金属(Cu)として析出する。反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口17から排気される。
【0036】
上述した金属膜作製装置は、Arガスプラズマ13を用いてエッチング反応により離脱種14及び解離種15を生成し、直接還元反応によりCu薄膜16を作製しているので、反応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、温度制御手段6を用いて基板3をCuCl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。
【0037】
更に、CuCl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等の部材が不要となり、周囲の構成の自由度を増すことができる。
【0038】
そして、還元反応を行う原料ガスを全く必要としないため、原料ガスのための附帯設備が不要となり、設備コストを大幅に低減することができる。また、安価なCuCl板部材7及びArガスを使用するだけでCu薄膜16を作製することができるので、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【0039】
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2実施例を説明する。図3には本発明の第2実施例に係る金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、図1に示した部材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。
【0040】
図3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。
【0041】
チャンバ1の上面は開口部とされ、開口部はハロゲン化金属製の被エッチング部材としての塩化銅製(CuCl製)のCuCl板部材7で塞がれている。CuCl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。チャンバ1の筒部の周囲にはアンテナ部材としてのコイル状のプラズマアンテナ21が設けられ、プラズマアンテナ21には整合器9及び電源10が接続されて給電が行われる(プラズマ発生手段)。
【0042】
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の内部に希ガスとしてのアルゴン(Ar)ガスを供給する希ガス供給手段としてのArガスノズル11が接続されている。Arガスノズル11には流量制御器12を介してArガスが送られる。
【0043】
上述した金属膜作成装置では、チャンバ1の内部にArガスノズル11からArガスを供給し、プラズマアンテナ21から電磁波をチャンバ1の内部に入射することで、Arガスがイオン化されてArガスプラズマ13が発生する。Arガスプラズマ13のAr* によりCuCl板部材7にエッチング反応が生じ、気相中にCuClの離脱種14が生成される。また、Arガスプラズマ13のAr* により離脱種14からCuとClの解離種15が生成される。このとき、CuCl板部材7は図示しない温度制御手段により基板3の温度より高い温度(例えば、200℃乃至400℃)に維持されている。
【0044】
チャンバ1の内部で生成された離脱種14及び解離種15は、CuCl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。解離種15のCu成分が基板3に成膜されると共に、離脱種14のCuClと解離種15のClが反応してCl2 が放出されCu成分が基板3に成膜される。これにより、基板3の表面にCu薄膜16が生成される。
【0045】
上述した金属膜作製装置は、Arガスプラズマ13を用いてエッチング反応により離脱種14及び解離種15を生成し、直接還元反応によりCu薄膜16を作製しているので、反応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、温度制御手段6を用いて基板3をCuCl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。
【0046】
そして、還元反応を行う原料ガスを全く必要としないため、原料ガスのための附帯設備が不要となり、設備コストを大幅に低減することができる。また、安価なCuCl板部材7及びArガスを使用するだけでCu薄膜16を作製することができるので、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【0047】
更に、チャンバ1の筒部の外側にコイル状のプラズマアンテナ21を設けたので、大きなチャンバ1を用いても、即ち、大きな基板3に対してもCu薄膜16を生成することが可能になる。
【0048】
図4乃至図6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3実施形態例を説明する。図4には本発明の第3実施形態例に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略側面、図5には図4中のX-X 線矢視、図6には図5中のVI-VI 線矢視を示してある。尚、図1に示した部材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。
【0049】
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)に制御されるようになっている。
【0050】
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)の天井板22によって塞がれている。天井板22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。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の内部に希ガスとしてのアルゴン(Ar)ガスを供給する希ガス供給手段としてのArガスノズル11が接続されている。Arガスノズル11には流量制御器12を介してArガスが送られる。
【0051】
尚、ノズル11を円周方向に複数設け、円周方向でArガスノズル11の開口方向を2方向以上に変更して設け、開口方向が異なるArガスノズル11を使い分けることにより、Arガスの供給状況(プラズマの発生状況)を制御することが可能である。また、Arガスノズル11を設ける場所は、チャンバ1の上部に水平方向に設けたり、チャンバ1の上下に2段に設ける等が可能であり、図示例の状態に限定されるものではない。
【0052】
チャンバ1の上面の開口部と天井板22との間には塩化銅製(CuCl製)の被エッチング部材23が挟持されている。図4、図5に示すように、被エッチング部材23は、チャンバ1の上面の開口部に挟持されるリング部24が備えられ、リング部24の内周側にはチャンバ1の径方向中心部近傍まで延び同一幅となっている突起部25が円周方向に複数(図示例では12個)設けられている。
【0053】
突起部25は、リング部24に対して一体、もしくは、取り外し自在に取り付けられている。天井板22とチャンバ1の内部との間には突起部25の間で形成される切欠部26(空間)が存在した状態になっている。リング部24はアースされており、複数の突起部25は電気的につながれて同電位に維持されている(同電位維持手段)。
【0054】
尚、突起部25の間に突起部25よりも径方向に短い第2突起部を配置することも可能であり、更に、突起部25と第2突起部との間に短い突起部を配置することも可能である。このようにすると、誘導電流を抑制しつつエッチング対象となるCuClの面積を確保することができる。
【0055】
天井板22の上方にはチャンバ1の内部をプラズマ化するためのアンテナ部材としてのプラズマアンテナ27(プラズマ発生手段)が設けられ、プラズマアンテナ27は天井板22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22には整合器9及び電源10が接続されて給電が行われる。
【0056】
被エッチング部材23は、リング部24の内周側に突起部25が円周方向に複数設けられ、突起部25の間で形成される切欠部26(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と天井部材との間に突起部25が配置された状態になっている。
【0057】
上述した金属膜作製装置では、チャンバ1の内部にArガスノズル11からAr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、Arガスがイオン化されてArガスプラズマ13が発生する。プラズマアンテナ27の下部には導電体である被エッチング部材23が存在しているが、以下の作用により被エッチング部材23と基板3との間、即ち、被エッチング部材23の下側にArガスプラズマ13が安定して発生するようになっている。
【0058】
被エッチング部材23に下側にArガスプラズマ13が発生する作用について説明する。図6に示すように、平面リング状のプラズマアンテナ27の電気の流れAは突起部25を横切る方向となり、このとき、突起部25のプラズマアンテナ27との対向面には誘導電流bが発生する。被エッチング部材23には切欠部26(空間)が存在している状態になっているので、誘導電流bはそれぞれの突起部25の下面に流れてプラズマアンテナ27の電気の流れAと同一方向の流れaとなる(ファラデーシールド)。
【0059】
このため、基板3側から被エッチング部材23を見た場合、プラズマアンテナ27の電気の流れAを打ち消す方向の流れが存在しない状態になり、しかも、リング部24がアースされて突起部25が同電位に維持されている。これにより、導電体である被エッチング部材23が存在していても、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23の下側にArガスプラズマ13が安定して発生するようになっている。
【0060】
Arガスプラズマ13のAr* によりCuCl板部材7にエッチング反応が生じ、気相中にCuClの離脱種14が生成される。また、Arガスプラズマ13のAr* により離脱種14からCuとClの解離種15が生成される。このとき、CuCl板部材7は図示しない温度制御手段により基板3の温度より高い温度(例えば、200℃乃至400℃)に維持されている。
【0061】
チャンバ1の内部で生成された離脱種14及び解離種15は、CuCl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。解離種15のCu成分が基板3に成膜されると共に、離脱種14のCuClと解離種15のClが反応してCl2 が放出されCu成分が基板3に成膜される。これにより、基板3の表面にCu薄膜16が生成される。
【0062】
上述した金属膜作製装置は、Arガスプラズマ13を用いてエッチング反応により離脱種14及び解離種15を生成し、直接還元反応によりCu薄膜16を作製しているので、反応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、温度制御手段6を用いて基板3を被エッチング部材23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。
【0063】
また、被エッチング部材23は、リング部24の内周側に突起部25が円周方向に複数設けられ、突起部25の間で形成される切欠部26(空間)が存在しているので、被エッチング部材23に生じる誘導電流は基板3側からみてプラズマアンテナ27の電気の流れと同一方向の流れとなる。これにより、導電体である被エッチング部材23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23の下側にArガスプラズマ13を安定して発生させることが可能となる。
【0064】
そして、還元反応を行う原料ガスを全く必要としないため、原料ガスのための附帯設備が不要となり、設備コストを大幅に低減することができる。また、安価なCuCl製の被エッチング部材23及びArガスを使用するだけでCu薄膜16を作製することができるので、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【0065】
図7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4実施形態例を説明する。図7には本発明の第4実施形態例に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、図1に示した部材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。
【0066】
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)に制御されるようになっている。
【0067】
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31によって塞がれている。天井板31の下面には塩化銅製(CuCl製)の被エッチング部材32が設けられ、被エッチング部材32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33が形成され、開口部33には筒状の通路34の一端がそれぞれ固定されている。
【0068】
通路34の途中部には絶縁体製の筒状の励起室35が設けられ、励起室35の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ36が設けられ、プラズマアンテナ36は整合器9及び電源10に接続されて給電が行われる。通路34の他端側には流量制御器12が接続され、流量制御器12を介して通路34内にArガスが供給される。
【0069】
プラズマアンテナ36から電磁波を励起室35の内部に入射することで、Arガスがイオン化されてArガスプラズマ13が発生する(生成手段)。つまり、Arガスをチャンバ1と隔絶した励起室35で励起するようになっている。Arガスプラズマ13の発生により励起Arが開口部33からチャンバ1内に送られ、被エッチング部材32が励起Arによりエッチングされる。
【0070】
被エッチング部材32のエッチングにより、気相中にCuClの離脱種14が生成される。また、励起Arにより離脱種14からCuとClの解離種15が生成される。このとき、被エッチング部材32はヒータ37等の温度制御手段により基板3の温度より高い温度(例えば、200℃乃至400℃)に維持されている。
【0071】
チャンバ1の内部で生成された離脱種14及び解離種15は、被エッチング部材32よりも低い温度に制御された基板3に運ばれる。解離種15のCu成分が基板3に成膜されると共に、離脱種14のCuClと解離種15のClが反応してCl2 が放出されCu成分が基板3に成膜される。これにより、基板3の表面にCu薄膜16が生成される。
【0072】
上述した金属膜作製装置は、励起Arを用いてエッチング反応により離脱種14及び解離種15を生成し、直接還元反応によりCu薄膜16を作製しているので、反応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、温度制御手段6を用いて基板3を被エッチング部材32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。
【0073】
そして、還元反応を行う原料ガスを全く必要としないため、原料ガスのための附帯設備が不要となり、設備コストを大幅に低減することができる。また、安価なCuCl製の被エッチング部材32及びArガスを使用するだけでCu薄膜16を作製することができるので、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【0074】
更に、チャンバ1と隔絶した励起室35でArガスプラズマ13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。
【0075】
尚、励起室33でArガスプラズマ13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。
【0076】
次に、本発明の金属膜作製装置及び金属膜作製方法の他の実施形態例を説明する。他の実施形態例の金属膜作製装置及び金属膜作製方法は、ハロゲン化金属製(CuCl製)の被エッチング部材が収容されたチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスとしての塩素ガス(希ガスにより所定濃度に希釈された状態)を供給し、塩素ガスプラズマを発生させ塩素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CuClの離脱種を生成し、更に、塩素ガスプラズマによりCuClの離脱種からCuとClの解離種を生成し、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解離種のCu成分を基板に成膜させると共に、CuClの離脱種に解離種のClを反応させてCl2 を放出してCu成分を基板に成膜させるようにしたものである。
【0077】
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の他の実施形態例を説明する。
【0078】
図8、図9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8には本発明の第5実施例に係る金属膜作製装置の概略側面、図9には成膜の概念状況を示してある。尚、本実施例は、図1、図2に示した第1実施例に対応するものであり、図1、図2に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。
【0079】
図8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。
【0080】
チャンバ1の上面は開口部とされ、開口部はハロゲン化金属製の被エッチング部材としての塩化銅製(CuCl製)のCuCl板部材7で塞がれている。CuCl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。CuCl板部材7には整合器9及び電源10が接続され、CuCl板部材7に給電が行われる(プラズマ発生手段)。
【0081】
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Cl2 を含有する原料ガス(Cl2 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)を供給する原料ガス供給手段としてのCl2 ガスノズル41が接続されている。Cl2 ガスノズル41には流量制御器42を介してCl2 ガスが送られる。
【0082】
尚、ハロゲン化金属のハロゲンとしては、フッ素(F)、臭素(Br)及びヨウ素(I)等を適用することが可能である。また、ハロゲン化金属の金属としては、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、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。また、希ガスとしては、ヘリウムやキセノン、クリプトン等の他の希ガスを適用することが可能である。
【0083】
上述した金属膜作成装置では、チャンバ1の内部にCl2 ガスノズル41からCl2 ガスを供給し、CuCl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43が発生する。Cl2 ガスプラズマ43のCl* によりCuCl板部材7にエッチング反応が生じ、気相中にCuClの離脱種14が生成される。また、Cl2 ガスプラズマ43のCl* により離脱種14からCuとClの解離種15が生成される。このとき、CuCl板部材7は図示しない温度制御手段により基板3の温度より高い温度(例えば、200℃乃至400℃)に維持されている。
【0084】
チャンバ1の内部で生成された離脱種14及び解離種15は、CuCl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。図2に示すように、解離種15のCu成分が基板3に成膜されると共に、離脱種14のCuClと解離種15のClが反応してCl2 が放出されCu成分が基板3に成膜される。これにより、基板3の表面にCu薄膜16が生成される。
【0085】
このときの反応状況は、
CuCl(s):CuCl板部材7がCl* によりCuCl(g) となる。
CuCl(g) がCl* によりCu,Cl となる。
同時に、
CuCl(g) がCl* によりCuCl(ad)となる。
【0086】
図9に示すように、解離種15のCuが基板3に成膜されると共に、CuCl(ad)と解離種15のClが反応してCl2 が放出され(直接還元反応)、金属(Cu)として析出する。反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口17から排気される。
【0087】
上述した金属膜作製装置は、Cl2 ガスプラズマ43を用いてエッチング反応により離脱種14及び解離種15を生成し、直接還元反応によりCu薄膜16を作製しているので、反応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、CuCl(ad)に対しCl* の一部が反応してCu薄膜16を作製しているので、成膜速度が更に速くなる。また、温度制御手段6を用いて基板3をCuCl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。
【0088】
更に、CuCl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等の部材が不要となり、周囲の構成の自由度を増すことができる。
【0089】
そして、原料ガスとして安価なCl2 ガスを用い、安価なCuCl板部材7を使用するだけでCu薄膜16を作製することができるので、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【0090】
図10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6実施例を説明する。図10には本発明の第6実施例に係る金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、本実施例は、図3に示した第2実施例に対応するものであり、図3に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。また、図8に示した部材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。
【0091】
図3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。
【0092】
チャンバ1の上面は開口部とされ、開口部はハロゲン化金属製の被エッチング部材としての塩化銅製(CuCl製)のCuCl板部材7で塞がれている。CuCl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。チャンバ1の筒部の周囲にはアンテナ部材としてのコイル状のプラズマアンテナ21が設けられ、プラズマアンテナ21には整合器9及び電源10が接続されて給電が行われる(プラズマ発生手段)。
【0093】
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Cl2 を含有する原料ガス(Cl2 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)を供給する原料ガス供給手段としてのCl2 ガスノズル41が接続されている。Cl2 ガスノズル41には流量制御器42を介してCl2 ガスが送られる。
【0094】
上述した金属膜作成装置では、チャンバ1の内部にCl2 ガスノズル41からCl2 ガスを供給し、プラズマアンテナ21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43が発生する。Cl2 ガスプラズマ43のCl* によりCuCl板部材7にエッチング反応が生じ、気相中にCuClの離脱種14が生成される。また、Cl2 ガスプラズマ43のCl* により離脱種14からCuとClの解離種15が生成される。このとき、CuCl板部材7は図示しない温度制御手段により基板3の温度より高い温度(例えば、200℃乃至400℃)に維持されている。
【0095】
チャンバ1の内部で生成された離脱種14及び解離種15は、CuCl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。解離種15のCu成分が基板3に成膜されると共に、離脱種14のCuClと解離種15のClが反応してCl2 が放出されCu成分が基板3に成膜される。これにより、基板3の表面にCu薄膜16が生成される。
【0096】
上述した金属膜作製装置は、Cl2 ガスプラズマ43を用いてエッチング反応により離脱種14及び解離種15を生成し、直接還元反応によりCu薄膜16を作製しているので、反応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、CuCl(ad)に対しCl* の一部が反応してCu薄膜16を作製しているので、成膜速度が更に速くなる。また、温度制御手段6を用いて基板3をCuCl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。
【0097】
そして、原料ガスとして安価なCl2 ガスを用い、安価なCuCl板部材7を使用するだけでCu薄膜16を作製することができるので、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【0098】
更に、チャンバ1の筒部の外側にコイル状のプラズマアンテナ21を設けたので、大きなチャンバ1を用いても、即ち、大きな基板3に対してもCu薄膜16を生成することが可能になる。
【0099】
図11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7実施形態例を説明する。図11には本発明の第7実施形態例に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、本実施例は、図4乃至図6に示した第3実施例に対応するものであり、図4乃至図6に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。また、図8乃至図10に示した部材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。
【0100】
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)に制御されるようになっている。
【0101】
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)の天井板22によって塞がれている。天井板22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。
【0102】
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Cl2 を含有する原料ガス(Cl2 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)を供給する原料ガス供給手段としてのCl2 ガスノズル41が接続されている。Cl2 ガスノズル41には流量制御器42を介してCl2 ガスが送られる。
【0103】
尚、Cl2 ガスノズル41を円周方向に複数設け、円周方向でCl2 ガスノズル41の開口方向を2方向以上に変更して設け、開口方向が異なるCl2 ガスノズル41を使い分けることにより、Cl2 ガスの供給状況(プラズマの発生状況)を制御することが可能である。また、Cl2 ガスノズル41を設ける場所は、チャンバ1の上部に水平方向に設けたり、チャンバ1の上下に2段に設ける等が可能であり、図示例の状態に限定されるものではない。
【0104】
チャンバ1の上面の開口部と天井板22との間には塩化銅製(CuCl製)の被エッチング部材23が挟持されている。被エッチング部材23は、チャンバ1の上面の開口部に挟持されるリング部24が備えられ、リング部24の内周側にはチャンバ1の径方向中心部近傍まで延び同一幅となっている突起部25が円周方向に複数設けられている(図4、図5に示したものと同一)。
【0105】
突起部25は、リング部24に対して一体、もしくは、取り外し自在に取り付けられている。天井板22とチャンバ1の内部との間には突起部25の間で形成される切欠部26(空間)が存在した状態になっている(図5参照)。リング部24はアースされており、複数の突起部25は電気的につながれて同電位に維持されている(同電位維持手段)。
【0106】
尚、突起部25の間に突起部25よりも径方向に短い第2突起部を配置することも可能であり、更に、突起部25と第2突起部との間に短い突起部を配置することも可能である。このようにすると、誘導電流を抑制しつつエッチング対象となるCuClの面積を確保することができる。
【0107】
天井板22の上方にはチャンバ1の内部をプラズマ化するためのアンテナ部材としてのプラズマアンテナ27(プラズマ発生手段)が設けられ、プラズマアンテナ27は天井板22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22には整合器9及び電源10が接続されて給電が行われる。
【0108】
被エッチング部材23は、リング部24の内周側に突起部25が円周方向に複数設けられ、突起部25の間で形成される切欠部26(空間)が存在しているので(図5参照)、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と天井部材との間に突起部25が配置された状態になっている。
【0109】
上述した金属膜作製装置では、チャンバ1の内部にCl2 ガスノズル41からCl2 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43が発生する。プラズマアンテナ27の下部には導電体である被エッチング部材23が存在しているが、前述した第3実施形態例で説明した作用により(図6参照)被エッチング部材23と基板3との間、即ち、被エッチング部材23の下側にCl2 ガスプラズマ43が安定して発生するようになっている。
【0110】
Cl2 ガスプラズマ43のCl* によりCuCl板部材7にエッチング反応が生じ、気相中にCuClの離脱種14が生成される。また、Cl2 ガスプラズマ43のCl* により離脱種14からCuとClの解離種15が生成される。このとき、CuCl板部材7は図示しない温度制御手段により基板3の温度より高い温度(例えば、200℃乃至400℃)に維持されている。
【0111】
チャンバ1の内部で生成された離脱種14及び解離種15は、CuCl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。解離種15のCu成分が基板3に成膜されると共に、離脱種14のCuClと解離種15のClが反応してCl2 が放出されCu成分が基板3に成膜される。これにより、基板3の表面にCu薄膜16が生成される。
【0112】
上述した金属膜作製装置は、Cl2 ガスプラズマ43を用いてエッチング反応により離脱種14及び解離種15を生成し、直接還元反応によりCu薄膜16を作製しているので、反応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、CuCl(ad)に対しCl* の一部が反応してCu薄膜16を作製しているので、成膜速度が更に速くなる。また、温度制御手段6を用いて基板3を被エッチング部材23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。
【0113】
また、被エッチング部材23は、リング部24の内周側に突起部25が円周方向に複数設けられ、突起部25の間で形成される切欠部26(空間)が存在しているので(図5参照)、被エッチング部材23に生じる誘導電流は基板3側からみてプラズマアンテナ27の電気の流れと同一方向の流れとなる。これにより、導電体である被エッチング部材23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23の下側にCl2 ガスプラズマ43を安定して発生させることが可能となる。
【0114】
そして、原料ガスとして安価なCl2 ガスを用い、安価なCuCl製の被エッチング部材23を使用するだけでCu薄膜16を作製することができるので、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【0115】
図12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8実施形態例を説明する。図12には本発明の第8実施形態例に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、本実施例は、図7に示した第4実施例に対応するものであり、図7に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。また、図8乃至図11に示した部材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。
【0116】
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)に制御されるようになっている。
【0117】
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31によって塞がれている。天井板31の下面には塩化銅製(CuCl製)の被エッチング部材32が設けられ、被エッチング部材32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33が形成され、開口部33には筒状の通路34の一端がそれぞれ固定されている。
【0118】
通路34の途中部には絶縁体製の筒状の励起室35が設けられ、励起室35の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ36が設けられ、プラズマアンテナ36は整合器9及び電源10に接続されて給電が行われる。通路34の他端側には流量制御器12が接続され、流量制御器12を介して通路34内にハロゲンとしてのCl2 を含有する原料ガス(Cl2 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)が供給される。
【0119】
プラズマアンテナ36から電磁波を励起室35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43が発生する(生成手段)。つまり、Cl2 ガスをチャンバ1と隔絶した励起室35で励起するようになっている。Cl2 ガスプラズマ43の発生により励起Clが開口部33からチャンバ1内に送られ、被エッチング部材32が励起Clによりエッチングされる。
【0120】
被エッチング部材32のエッチングにより、気相中にCuClの離脱種14が生成される。また、励起Clにより離脱種14からCuとClの解離種15が生成される。このとき、被エッチング部材32はヒータ37等の温度制御手段により基板3の温度より高い温度(例えば、200℃乃至400℃)に維持されている。
【0121】
チャンバ1の内部で生成された離脱種14及び解離種15は、被エッチング部材32よりも低い温度に制御された基板3に運ばれる。解離種15のCu成分が基板3に成膜されると共に、離脱種14のCuClと解離種15のClが反応してCl2 が放出されCu成分が基板3に成膜される。これにより、基板3の表面にCu薄膜16が生成される。
【0122】
上述した金属膜作製装置は、励起Clを用いてエッチング反応により離脱種14及び解離種15を生成し、直接還元反応によりCu薄膜16を作製しているので、反応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、CuCl(ad)に対し励起Clの一部が反応してCu薄膜16を作製しているので、成膜速度が更に速くなる。また、温度制御手段6を用いて基板3を被エッチング部材32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。
【0123】
そして、原料ガスとして安価なCl2 ガスを用い、安価なCuCl製の被エッチング部材32を使用するだけでCu薄膜16を作製することができるので、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【0124】
更に、チャンバ1と隔絶した励起室35でCl2 ガスプラズマ43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。
【0125】
尚、励起室33でCl2 ガスプラズマ43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。
【0126】
【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ハロゲン化金属製の被エッチング部材と、基板と被エッチング部材との間におけるチャンバ内に希ガスを供給する希ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化して希ガスプラズマを発生させ希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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に希ガスプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたので、希ガスプラズマを用いてエッチング反応により離脱種及び解離種を生成し、直接還元反応により金属膜を作製することができる。
【0127】
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作製できる金属膜作製装置とすることが可能になる。
【0128】
そして、還元反応を行う原料ガスを全く必要としないため、原料ガスのための附帯設備が不要となり、設備コストを大幅に低減することができると共に、安価なハロゲン化金属製の被エッチング部材及び希ガスを使用するだけで金属膜を作製することができるので、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【0132】
また、本発明の金属膜作製装置は、基板が収容される円筒状のチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバの上方部に設けられるハロゲン化金属製の被エッチング部材と、チャンバ内に希ガスを供給する希ガス供給手段と、チャンバの筒部の外方に設けられチャンバの内部を給電によりプラズマ化するためのコイル状のアンテナ部材と、アンテナ部材に給電を行うことでチャンバ内をプラズマ化して希ガスプラズマを発生させ希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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に希ガスプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたので、希ガスプラズマを用いてエッチング反応により離脱種及び解離種を生成し、直接還元反応により金属膜を作製することができる。
【0133】
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作製できる金属膜作製装置とすることが可能になる。
【0134】
そして、還元反応を行う原料ガスを全く必要としないため、原料ガスのための附帯設備が不要となり、設備コストを大幅に低減することができると共に、安価なハロゲン化金属製の被エッチング部材及び希ガスを使用するだけで金属膜を作製することができるので、ランニングコストを大幅に低減することができ、更に、チャンバの筒部の外側にコイル状のアンテナ部材を設けたので、大きなチャンバを用いても、即ち、大きな基板に対しても金属膜を生成することが可能になる。
【0135】
また、本発明の金属膜作製装置は、基板が収容され上方が開口するチャンバと、チャンバ内に希ガスを供給する希ガス供給手段と、チャンバの上部の開口を密閉する絶縁材製の天井部材と、天井部材の外方に設けられチャンバの内部を給電によりプラズマ化するためのアンテナ部材と、アンテナ部材の電気の流れ方向に対して不連続状態で基板と天井部材との間に複数配置されるハロゲン化金属製の被エッチング部材と、アンテナ部材に給電を行い被エッチング部材の基板側にアンテナ部材の電気の流れ方向と同一方向の電気の流れを生じさせることによりチャンバの内部をプラズマ化して希ガスプラズマを発生させ希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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に希ガスプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたので、希ガスプラズマを用いてエッチング反応により離脱種及び解離種を生成し、直接還元反応により金属膜を作製することができる。
【0136】
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作製できる金属膜作製装置とすることが可能になる。
【0137】
そして、導電体である被エッチング部材がアンテナ部材の下に存在していても、アンテナ部材から電磁波がチャンバ内に確実に入射し、被エッチング部材の下側に希ガスプラズマを安定して発生させることが可能となると共に、還元反応を行う原料ガスを全く必要としないため、原料ガスのための附帯設備が不要となり、設備コストを大幅に低減することができると共に、安価なハロゲン化金属製の被エッチング部材及び希ガスを使用するだけで金属膜を作製することができるので、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【0138】
また、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、チャンバとは隔絶した部位で希ガスをプラズマ化し励起された希ガス成分によりハロゲン化金属製の被エッチング部材をエッチングすることにより気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に離脱種からハロゲンと金属の解離種を生成する生成手段と、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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたので、励起希ガス成分を用いてエッチング反応により離脱種及び解離種を生成し、直接還元反応により金属膜を作製することができる。
【0139】
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作製できる金属膜作製装置とすることが可能になる。
【0140】
そして、還元反応を行う原料ガスを全く必要としないため、原料ガスのための附帯設備が不要となり、設備コストを大幅に低減することができると共に、安価なハロゲン化金属製の被エッチング部材及び希ガスを使用するだけで金属膜を作製することができるので、ランニングコストを大幅に低減することができ、更に、チャンバと隔絶して希ガスプラズマを発生させるようにしているので、基板がプラズマに晒されることがなくなり、基板にプラズマによる損傷が生じることがない。
【0141】
そして、希ガスはアルゴンであるので、安価なアルゴンガスを使用することができる。
【0142】
また、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ハロゲン化金属製の被エッチング部材と、基板と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供給する原料ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンプラズマを発生させハロゲン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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共にハロゲンプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたので、ハロゲンプラズマを用いてエッチング反応により離脱種及び解離種を生成し、直接還元反応により金属膜を作製することができる。
【0143】
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作製できる金属膜作製装置とすることが可能となる。
【0144】
そして、安価なハロゲン化金属製の被エッチング部材及びハロゲンを含有する原料ガスを使用するだけで金属膜を作製することができるので、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【0148】
また、本発明の金属膜作製装置は、基板が収容される円筒状のチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバの上方部に設けられるハロゲン化金属製の被エッチング部材と、チャンバ内にハロゲンを供給する原料ガス供給手段と、チャンバの筒部の外方に設けられチャンバの内部を給電によりプラズマ化するためのコイル状のアンテナ部材と、アンテナ部材に給電を行うことでチャンバ内をプラズマ化してハロゲンプラズマを発生させハロゲン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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共にハロゲンプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたので、ハロゲンプラズマを用いてエッチング反応により離脱種及び解離種を生成し、直接還元反応により金属膜を作製することができる。
【0149】
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作製できる金属膜作製装置とすることが可能になる。
【0150】
そして、安価なハロゲン化金属製の被エッチング部材及びハロゲンを含有する原料ガスを使用するだけで金属膜を作製することができるので、ランニングコストを大幅に低減することができ、更に、チャンバの筒部の外側にコイル状のアンテナ部材を設けたので、大きなチャンバを用いても、即ち、大きな基板に対しても金属膜を生成することが可能になる。
【0151】
また、本発明の金属膜作製装置は、基板が収容され上方が開口するチャンバと、チャンバ内にハロゲンを供給する原料ガス供給手段と、チャンバの上部の開口を密閉する絶縁材製の天井部材と、天井部材の外方に設けられチャンバの内部を給電によりプラズマ化するためのアンテナ部材と、アンテナ部材の電気の流れ方向に対して不連続状態で基板と天井部材との間に複数配置されるハロゲン化金属製の被エッチング部材と、アンテナ部材に給電を行い被エッチング部材の基板側にアンテナ部材の電気の流れ方向と同一方向の電気の流れを生じさせることによりチャンバの内部をプラズマ化してハロゲンプラズマを発生させハロゲン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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共にハロゲンプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたので、ハロゲンプラズマを用いてエッチング反応により離脱種及び解離種を生成し、直接還元反応により金属膜を作製することができる。
【0152】
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作製できる金属膜作製装置とすることが可能になる。
【0153】
そして、導電体である被エッチング部材がアンテナ部材の下に存在していても、アンテナ部材から電磁波がチャンバ内に確実に入射し、被エッチング部材の下側に希ガスプラズマを安定して発生させることが可能となると共に、安価なハロゲン化金属製の被エッチング部材及びハロゲンを含有する原料ガスを使用するだけで金属膜を作製することができるので、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【0154】
また、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、チャンバとは隔絶した部位でハロゲンをプラズマ化し励起されたハロゲン成分によりハロゲン化金属製の被エッチング部材をエッチングすることにより気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に離脱種からハロゲンと金属の解離種を生成する生成手段と、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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたので、励起ハロゲンガス成分を用いてエッチング反応により離脱種及び解離種を生成し、直接還元反応により金属膜を作製することができる。
【0155】
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作製できる金属膜作製装置とすることが可能になる。
【0156】
そして、安価なハロゲン化金属製の被エッチング部材及びハロゲンを含有する原料ガスを使用するだけで金属膜を作製することができるので、ランニングコストを大幅に低減することができ、更に、チャンバと隔絶してハロゲンガスプラズマを発生させるようにしているので、基板がプラズマに晒されることがなくなり、基板にプラズマによる損傷が生じることがない。
【0157】
また、ハロゲンは、塩素であるので、安価な塩素ガスを使用することができる。
【0158】
そして、被エッチング部材を塩化銅製とすることにより、離脱種としてCuClを生成すると共に解離種としてCu及びClを生成し、基板にCuを成膜させるようにしたので、安価な塩化銅を使用してCu膜を生成することができる。
【0159】
また、ハロゲン化金属の金属成分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ので、タンタルもしくはタングステンの膜を生成することができる。
【0160】
本発明の金属膜作製方法は、基板が収容されるチャンバ内の内部をプラズマ化して希ガスプラズマを発生させ、希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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に希ガスプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種を生成し、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解離種の金属成分を基板に成膜させるようにしたので、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作製できる金属膜作製方法とすることが可能になる。
【0161】
そして、希ガスはアルゴンであるので、安価なアルゴンガスを使用することができる。
【0162】
本発明の金属膜作製方法は、基板が収容されるチャンバ内の内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、ハロゲンガスプラズマでハロゲン化金属製の被エッチング部材をエッチングすることにより気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共にハロゲンガスプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種を生成し、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解離種の金属成分を基板に成膜させるようにしたので、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作製できる金属膜作製方法とすることが可能になる。
【0163】
そして、ハロゲンガスプラズマを発生させるハロゲンは塩素であるので、安価な塩素ガスを使用することができる。
【0164】
また、被エッチング部材を塩化銅製とすることにより、離脱種としてCuClを生成すると共に解離種としてCu及びClを生成し、基板にCuを成膜させると共に基板上のCuClにClを反応させてCl2 として放出させることで基板にCuを成膜させるようにしたので、安価な塩化銅を使用してCu膜を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略側面図。
【図2】成膜の概念状況説明図。
【図3】本発明の第2実施例に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略側面図。
【図4】本発明の第3実施形態例に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略側面図。
【図5】図4中のX-X 線矢視図。
【図6】図5中のVI-VI 線矢視図。
【図7】本発明の第4実施例に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略構成図。
【図8】本発明の第5実施例に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略構成図。
【図9】成膜の概念状況説明図。
【図10】本発明の第6実施例に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略構成図。
【図11】本発明の第7実施例に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略構成図。
【図12】本発明の第8実施例に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略構成図。
【符号の説明】
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 冷媒流通手段
6 温度制御手段
7 CuCl板部材
8 真空装置
9 整合器
10 電源
11 Arガスノズル
12,42 流量制御器
13 Arガスプラズマ
14 離脱種
15 解離種
16 Cu薄膜
17 排気口
21 プラズマアンテナ
22 天井板
23 被エッチング部材
24 リング部材
25 突起部
26 切欠部
27 プラズマアンテナ
31 天井板
32 被エッチング部材
33 開口部
34 通路
35 励起室
36 プラズマアンテナ
41 Cl2 ガスノズル
43 Cl2 ガスプラズマ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal film production apparatus and a metal film production method for producing a metal film on a surface of a substrate by a vapor deposition method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when a metal film, for example, a copper thin film is produced by a vapor deposition method, for example, a liquid organic metal complex such as copper, hexafluoroacetylacetonate, trimethylvinylsilane, or the like is used as a raw material, and the solid raw material is It is dissolved in the gas and vaporized using a thermal reaction to form a film on the substrate.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional technique, it is difficult to improve the film formation speed because the film is formed using a thermal reaction. In addition, the metal complex used as a raw material is expensive, and hexafluoroacetylacetonate and trimethylvinylsilane associated with copper remain as impurities in the copper thin film, making it difficult to improve the film quality. It was.
[0004]
The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a metal film production apparatus that can produce a metal film that has a high film formation rate, can use inexpensive raw materials, and no impurities remain in the film. And
[0005]
In addition, the present invention has been made in view of the above situation, and provides a metal film manufacturing method capable of forming a metal film that has a high film forming speed, can use inexpensive raw materials, and no impurities remain in the film. With the goal.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a metal film manufacturing apparatus of the present invention includes a chamber in which a substrate is accommodated, a metal halide etching member provided in a chamber facing the substrate, a substrate, and an etching member. A rare gas supply means for supplying a rare gas into the chamber between the chamber, and plasma generation of the inside of the chamber to generate a rare gas plasma, and etching the member to be etched with the rare gas plasma, thereby forming a metal halide in the gas phase. Plasma generating means for generating a dissociated species and generating dissociated species of halogen and metal from the dissociated species by rare gas plasma, and lowering the temperature on the substrate side lower than the temperature on the member to be etched to dissociate the metal component of the dissociated species into the substrate And a temperature control means for film formation.
[0008]
In addition, the metal film manufacturing apparatus of the present invention for achieving the above object includes a cylindrical chamber in which a substrate is accommodated, and a metal halide to-be-etched member provided at an upper portion of the chamber at a position facing the substrate. A rare gas supply means for supplying a rare gas into the chamber, a coiled antenna member provided outside the cylindrical portion of the chamber for plasmaizing the inside of the chamber by power supply, and feeding the antenna member Thus, the inside of the chamber is turned into plasma to generate rare gas plasma, and the etched member is etched with the rare gas plasma to generate a metal halide separation species in the gas phase, and the rare gas plasma generates halogen and metal from the separation species. Generating means for generating dissociated species, and the metal component of the dissociated species by lowering the temperature on the substrate side lower than the temperature on the member to be etched Characterized in that a temperature control means for depositing on the substrate.
[0009]
In order to achieve the above object, the metal film manufacturing apparatus of the present invention includes a chamber in which a substrate is accommodated and an upper opening, a rare gas supply means for supplying a rare gas into the chamber, and an opening at the top of the chamber. A ceiling member made of an insulating material, an antenna member that is provided outside the ceiling member and converts the inside of the chamber into plasma by power feeding, and the substrate and the ceiling member in a discontinuous state with respect to the direction of electricity flow of the antenna member A plurality of metal halide to-be-etched members arranged between the antenna member and the antenna member to feed power to the substrate side of the to-be-etched member in the same direction as that of the antenna member. The inside of the chamber is turned into a plasma to generate a rare gas plasma, and the member to be etched is etched with the rare gas plasma. Plasma generation means for generating halogen and metal dissociated species from the released species by noble gas plasma, and forming the metal component of the dissociated species on the substrate by lowering the temperature on the substrate side than the temperature on the member to be etched And a temperature control means.
[0010]
In addition, the metal film production apparatus of the present invention for achieving the above object is a metal halide production apparatus comprising a chamber in which a substrate is accommodated and a rare gas component excited by plasma-induced excitation of a rare gas at a site separated from the chamber. Etching the member to be etched generates a metal halide dissociation species in the gas phase and generates a halogen and metal dissociation species from the dissociation species, and the temperature on the substrate side is higher than the temperature on the member to be etched side. And a temperature control means for forming a metal component of dissociated species on the substrate.
[0011]
The rare gas is argon.
[0012]
In addition, the metal film manufacturing apparatus of the present invention for achieving the above object includes a chamber in which a substrate is accommodated, a metal halide etching target provided in a chamber at a position facing the substrate, the substrate and the etching target. In the chamber between the parts halogen The source gas supply means for supplying the gas and the inside of the chamber is converted into plasma. halogen Generate plasma halogen Etching the material to be etched with plasma generates metal halide separation species in the gas phase. halogen Plasma generating means for generating dissociated species of halogen and metal from the dissociated species by plasma; and temperature control means for forming a metal component of the dissociated species on the substrate by lowering the temperature on the substrate side than the temperature on the member to be etched. It is provided with.
[0014]
In addition, the metal film manufacturing apparatus of the present invention for achieving the above object includes a cylindrical chamber in which a substrate is accommodated, and a metal halide to-be-etched member provided at an upper portion of the chamber at a position facing the substrate. And in the chamber halogen Source gas supply means, a coiled antenna member that is provided outside the cylindrical portion of the chamber and converts the inside of the chamber into plasma by feeding power, and the antenna member is turned into plasma by feeding power to the antenna member. The halogen Generate plasma halogen Etching the material to be etched with plasma generates metal halide separation species in the gas phase. halogen Plasma generating means for generating dissociated species of halogen and metal from the dissociated species by plasma; and temperature control means for forming a metal component of the dissociated species on the substrate by lowering the temperature on the substrate side than the temperature on the member to be etched. It is provided with.
[0015]
In order to achieve the above object, the metal film manufacturing apparatus of the present invention includes a chamber in which a substrate is accommodated and an upper opening, and a chamber in the chamber. halogen A source gas supply means for supplying a gas, an insulating ceiling member that seals the upper opening of the chamber, an antenna member that is provided outside the ceiling member and converts the inside of the chamber into plasma by feeding power, and an antenna member A plurality of metal halide etching target members arranged between the substrate and the ceiling member in a discontinuous state with respect to the direction of electricity flow, and feeding power to the antenna member to connect the antenna member to the substrate side of the etching target member. By creating an electric flow in the same direction as the electric flow direction, halogen Generate plasma halogen Etching the material to be etched with plasma generates metal halide separation species in the gas phase. halogen Plasma generating means for generating dissociated species of halogen and metal from the dissociated species by plasma; and temperature control means for forming a metal component of the dissociated species on the substrate by lowering the temperature on the substrate side than the temperature on the member to be etched. It is provided with.
[0016]
In addition, the metal film manufacturing apparatus of the present invention for achieving the above object includes a chamber in which a substrate is accommodated and a portion separated from the chamber. halogen Excited into plasma halogen Etching a metal halide to-be-etched member with a component generates a metal halide separation species in the gas phase and generates a halogen and metal dissociation species from the separation species, and a substrate side temperature. And temperature control means for lowering the temperature of the member to be etched to form a metal component of dissociated species on the substrate.
[0017]
And halogen The salt Plain It is characterized by being.
[0018]
Further, the member to be etched is made of copper chloride, so that CuCl is generated as a separation species and Cu and Cl are generated as dissociation species, and Cu is formed on the substrate.
[0019]
The metal component of the metal halide is a tantalum, tungsten or titanium which is a halide forming metal.
[0020]
In order to achieve the above object, the metal film manufacturing method of the present invention generates plasma of the inside of a chamber in which a substrate is accommodated to generate a rare gas plasma, and etches a metal halide etching target member with the rare gas plasma. To generate a metal halide dissociation species in the gas phase and to generate a dissociation species of halogen and metal from the dissociation species by a rare gas plasma so that the temperature on the substrate side is lower than the temperature on the member to be etched. A metal component of dissociated species is deposited on the substrate.
[0021]
The rare gas that generates the rare gas plasma is argon.
[0022]
In addition, the metal film manufacturing method of the present invention for achieving the above object is characterized in that a halogen gas plasma is generated by plasmaizing the inside of a chamber in which a substrate is accommodated, and the metal halide etching target member is generated by the halogen gas plasma. Etching is used to generate metal halide dissociation species in the gas phase, and halogen gas plasma generates halogen and metal dissociation species from the dissociation species, so that the temperature on the substrate side is lower than the temperature on the etched member side. Thus, a metal component of dissociated species is deposited on the substrate.
[0023]
The halogen that generates the halogen gas plasma is a salt. Plain It is characterized by being.
[0024]
In addition, by making the member to be etched made of copper chloride, CuCl is generated as a separation species and Cu and Cl are generated as dissociation species, Cu is formed on the substrate, and Cl is reacted with CuCl on the substrate to form Cl. 2 It is characterized in that Cu is deposited on the substrate by discharging as.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a metal film production apparatus and a metal film production method of the present invention will be described with reference to the drawings. The metal film production apparatus and the metal film production method of the present invention supply argon gas as a rare gas into a chamber in which a metal halide (CuCl) member to be etched is accommodated to generate argon gas plasma and generate argon gas. Etching the member to be etched with gas plasma generates CuCl desorption species, and argon gas plasma generates Cu and Cl dissociation species from the CuCl desorption species, and the substrate side temperature is set to the copper plate member side temperature. The Cu component of the dissociated species is formed on the substrate by lowering the thickness of the substrate, and the dissociated species Cl reacts with the dissociated species of CuCl. 2 And Cu component is deposited on the substrate.
[0026]
Embodiments of a metal film production apparatus and a metal film production method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0027]
A metal film production apparatus and a metal film production method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic side view of a metal film production apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a conceptual situation of film formation.
[0028]
As shown in FIG. 1, for example, a
[0029]
The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed with a
[0030]
An
[0031]
As the halogen of the metal halide, fluorine (F), bromine (Br), iodine (I), or the like can be applied. As the metal halide, Ag, Au, Pt, Ta, Ti, W, etc. can be used as long as it is a halide-forming metal, preferably a chloride-forming metal. In this case, the thin film generated on the surface of the
[0032]
In the metal film forming apparatus described above, Ar gas is supplied into the chamber 1 from the
[0033]
The
[0034]
The reaction situation at this time is
CuCl (s):
CuCl (g) is Ar * To Cu, Cl.
at the same time,
CuCl (g) is Ar * To CuCl (ad).
[0035]
As shown in FIG. 2, Cu of dissociated
[0036]
Since the metal film production apparatus described above uses
[0037]
Furthermore, since the
[0038]
Further, since no source gas for carrying out the reduction reaction is required, ancillary equipment for the source gas becomes unnecessary, and the equipment cost can be greatly reduced. Moreover, since the Cu
[0039]
A second embodiment of the metal film production apparatus and metal film production method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as the member shown in FIG. 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0040]
As shown in FIG. 3, for example, a
[0041]
The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed with a
[0042]
An
[0043]
In the metal film forming apparatus described above, Ar gas is supplied into the chamber 1 from the
[0044]
The
[0045]
Since the metal film production apparatus described above uses
[0046]
Further, since no source gas for carrying out the reduction reaction is required, ancillary equipment for the source gas becomes unnecessary, and the equipment cost can be greatly reduced. Moreover, since the Cu
[0047]
Furthermore, since the coiled plasma antenna 21 is provided outside the cylindrical portion of the chamber 1, the Cu
[0048]
A third embodiment of the metal film production apparatus and the metal film production method of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 is a schematic side view of a metal film production apparatus for performing the metal film production method according to the third embodiment of the present invention, FIG. 5 is a view taken along the line XX in FIG. 4, and FIG. VI-VI line arrow view is shown. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as the member shown in FIG. 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0049]
As shown in the figure, a
[0050]
The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by a ceiling plate 22 made of an insulating material (for example, ceramic). The interior of the chamber 1 closed by the ceiling plate 22 is maintained at a predetermined pressure by the vacuum device 8. An
[0051]
It should be noted that by providing a plurality of
[0052]
A member to be etched 23 made of copper chloride (CuCl) is sandwiched between the opening on the upper surface of the chamber 1 and the ceiling plate 22. As shown in FIGS. 4 and 5, the member to be etched 23 is provided with a ring portion 24 sandwiched by an opening on the upper surface of the chamber 1, and the radial center portion of the chamber 1 is provided on the inner peripheral side of the ring portion 24. A plurality (12 in the illustrated example) of
[0053]
The protruding
[0054]
In addition, it is also possible to arrange | position the 2nd projection part shorter than the
[0055]
Above the ceiling plate 22 is provided a plasma antenna 27 (plasma generating means) as an antenna member for converting the inside of the chamber 1 into plasma, and the plasma antenna 27 is formed in a planar ring shape parallel to the surface of the ceiling plate 22. Has been. A matching unit 9 and a
[0056]
In the member to be etched 23, a plurality of
[0057]
In the metal film manufacturing apparatus described above, Ar gas is supplied into the chamber 1 from the
[0058]
An operation of generating
[0059]
For this reason, when the
[0060]
[0061]
The
[0062]
Since the metal film production apparatus described above uses
[0063]
In addition, since the member to be etched 23 includes a plurality of
[0064]
Further, since no source gas for carrying out the reduction reaction is required, ancillary equipment for the source gas becomes unnecessary, and the equipment cost can be greatly reduced. Moreover, since the Cu
[0065]
A fourth embodiment of the metal film production apparatus and metal film production method of the present invention will be described based on FIG. FIG. 7 shows a schematic side view of a metal film production apparatus for performing the metal film production method according to the fourth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as the member shown in FIG. 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0066]
As shown in the figure, a
[0067]
The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by, for example, a ceiling plate 31 made of ceramics (made of an insulating material). A to-be-etched member 32 made of copper chloride (made by CuCl) is provided on the lower surface of the ceiling plate 31, and the to-be-etched member 32 has a quadrangular pyramid shape. A slit-shaped
[0068]
A
[0069]
When electromagnetic waves are incident on the inside of the
[0070]
Etching of the member 32 to be etched generates
[0071]
The
[0072]
The above-described metal film manufacturing apparatus generates the leaving
[0073]
Further, since no source gas for carrying out the reduction reaction is required, ancillary equipment for the source gas becomes unnecessary, and the equipment cost can be greatly reduced. Moreover, since the Cu
[0074]
Furthermore, since the
[0075]
As a means (excitation means) for generating the
[0076]
Next, another embodiment of the metal film production apparatus and metal film production method of the present invention will be described. In another embodiment of the metal film production apparatus and metal film production method, a chlorine gas as a source gas containing halogen is contained in a chamber in which a metal halide (CuCl) member to be etched is accommodated. CuCl release species are generated by generating chlorine gas plasma and etching the member to be etched with chlorine gas plasma, and further generating CuCl from the CuCl release species by chlorine gas plasma. And dissociated species of Cl, and by making the temperature on the substrate side lower than the temperature on the copper plate member side, the Cu component of the dissociated species is formed on the substrate, and the dissociated species of Cl reacts with the dissociated species of CuCl. Cl 2 And Cu component is deposited on the substrate.
[0077]
Hereinafter, other embodiments of the metal film production apparatus and the metal film production method of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0078]
A fifth embodiment of the metal film manufacturing apparatus and the metal film manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows a schematic side view of a metal film production apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 9 shows a conceptual situation of film formation. The present embodiment corresponds to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and the same members as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
[0079]
As shown in FIG. 8, for example, a
[0080]
The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed with a
[0081]
The cylindrical portion of the chamber 1 above the
[0082]
As the halogen of the metal halide, fluorine (F), bromine (Br), iodine (I), or the like can be applied. As the metal halide, Ag, Au, Pt, Ta, Ti, W, etc. can be used as long as it is a halide-forming metal, preferably a chloride-forming metal. In this case, the thin film generated on the surface of the
[0083]
In the above-described metal film forming apparatus, Cl 1 is contained in the chamber 1. 2 Cl from the
[0084]
The
[0085]
The reaction situation at this time is
CuCl (s):
CuCl (g) is Cl * To Cu, Cl.
at the same time,
CuCl (g) is Cl * To CuCl (ad).
[0086]
As shown in FIG. 9, Cu of dissociated
[0087]
The metal film production apparatus described above is Cl 2 Since the
[0088]
Furthermore, since the
[0089]
And cheap Cl as source gas 2 Since the Cu
[0090]
A sixth embodiment of the metal film production apparatus and metal film production method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to the second embodiment shown in FIG. 3, and the same members as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. Further, the same members as those shown in FIG.
[0091]
As shown in FIG. 3, for example, a
[0092]
The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed with a
[0093]
The cylindrical portion of the chamber 1 above the
[0094]
In the above-described metal film forming apparatus, Cl 1 is contained in the chamber 1. 2 Cl from the
[0095]
The
[0096]
The metal film production apparatus described above is Cl 2 Since the
[0097]
And cheap Cl as source gas 2 Since the Cu
[0098]
Furthermore, since the coiled plasma antenna 21 is provided outside the cylindrical portion of the chamber 1, the Cu
[0099]
A seventh embodiment of the metal film production apparatus and the metal film production method of the present invention will be described based on FIG. FIG. 11 shows a schematic side view of a metal film production apparatus for performing the metal film production method according to the seventh embodiment of the present invention. The present embodiment corresponds to the third embodiment shown in FIGS. 4 to 6, and the same members as those shown in FIGS. 4 to 6 are denoted by the same reference numerals. Further, the same members as those shown in FIGS. 8 to 10 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0100]
As shown in the figure, a
[0101]
The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by a ceiling plate 22 made of an insulating material (for example, ceramic). The interior of the chamber 1 closed by the ceiling plate 22 is maintained at a predetermined pressure by the vacuum device 8.
[0102]
The cylindrical portion of the chamber 1 above the
[0103]
In addition, Cl 2 A plurality of
[0104]
A member to be etched 23 made of copper chloride (CuCl) is sandwiched between the opening on the upper surface of the chamber 1 and the ceiling plate 22. The member to be etched 23 is provided with a ring portion 24 that is sandwiched by the opening on the upper surface of the chamber 1, and a protrusion that extends to the vicinity of the central portion in the radial direction of the chamber 1 on the inner peripheral side of the ring portion 24. A plurality of
[0105]
The protruding
[0106]
In addition, it is also possible to arrange | position the 2nd projection part shorter than the
[0107]
Above the ceiling plate 22 is provided a plasma antenna 27 (plasma generating means) as an antenna member for converting the inside of the chamber 1 into plasma, and the plasma antenna 27 is formed in a planar ring shape parallel to the surface of the ceiling plate 22. Has been. A matching unit 9 and a
[0108]
In the
[0109]
In the above-described metal film manufacturing apparatus, Cl 1 is placed inside the chamber 1. 2 Cl from the
[0110]
Cl 2 Cl of
[0111]
The
[0112]
The metal film production apparatus described above is Cl 2 Since the
[0113]
Further, since the member to be etched 23 has a plurality of
[0114]
And cheap Cl as source gas 2 Since the Cu
[0115]
An eighth embodiment of the metal film production apparatus and metal film production method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows a schematic side view of a metal film production apparatus for performing the metal film production method according to the eighth embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to the fourth embodiment shown in FIG. 7, and the same members as those shown in FIG. Further, the same members as those shown in FIGS. 8 to 11 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0116]
As shown in the figure, a
[0117]
The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by, for example, a ceiling plate 31 made of ceramics (made of an insulating material). A to-be-etched member 32 made of copper chloride (made by CuCl) is provided on the lower surface of the ceiling plate 31, and the to-be-etched member 32 has a quadrangular pyramid shape. A slit-shaped
[0118]
A
[0119]
By making electromagnetic waves enter the inside of the
[0120]
Etching of the member 32 to be etched generates
[0121]
The
[0122]
The above-described metal film production apparatus generates the leaving
[0123]
And cheap Cl as source gas 2 Since the Cu
[0124]
Furthermore, in the
[0125]
In the
[0126]
【The invention's effect】
The metal film production apparatus of the present invention includes a chamber in which a substrate is accommodated, a member to be etched made of a metal halide provided in a chamber facing the substrate, and a chamber between the substrate and the member to be etched. A rare gas supply means for supplying a gas and plasma generation of the inside of the chamber to generate a rare gas plasma and etching the member to be etched with the rare gas plasma to generate a metal halide separation species in the gas phase and a rare gas. Plasma generating means for generating dissociated species of halogen and metal from the dissociated species by gas plasma, and temperature control means for forming a metal component of the dissociated species on the substrate by lowering the temperature on the substrate side than the temperature on the member to be etched Therefore, the separation and dissociation species are generated by etching reaction using rare gas plasma, and the metal film is directly reduced. It can be produced.
[0127]
As a result, an inexpensive raw material can be used at a high film formation speed, and a metal film manufacturing apparatus capable of manufacturing a metal film in which no impurities remain in the film can be obtained.
[0128]
In addition, since no source gas for performing the reduction reaction is required, ancillary equipment for the source gas is not required, and the equipment cost can be greatly reduced. Since the metal film can be produced only by using the gas, the running cost can be greatly reduced.
[0132]
In addition, the metal film manufacturing apparatus of the present invention includes a cylindrical chamber in which a substrate is accommodated, a metal halide to-be-etched member provided in an upper portion of the chamber at a position facing the substrate, and a rare gas in the chamber. A rare gas supply means for supplying gas, a coiled antenna member provided outside the cylindrical portion of the chamber for plasmaizing the inside of the chamber by feeding power, and plasmaizing the inside of the chamber by feeding power to the antenna member Generates rare gas plasma and etches the member to be etched with the rare gas plasma, thereby generating a metal halide dissociation species in the gas phase and generating a halogen and metal dissociation species from the dissociation species by the rare gas plasma. And a temperature control for forming a dissociated metal component on the substrate by lowering the temperature on the substrate side lower than the temperature on the member to be etched. Because and means, using a noble gas plasma to produce a leaving species and dissociation species by the etching reaction, it is possible to produce metal film by direct reduction reaction.
[0133]
As a result, an inexpensive raw material can be used at a high film formation speed, and a metal film manufacturing apparatus capable of manufacturing a metal film in which no impurities remain in the film can be obtained.
[0134]
In addition, since no source gas for performing the reduction reaction is required, ancillary equipment for the source gas is not required, and the equipment cost can be greatly reduced. Since a metal film can be produced simply by using gas, the running cost can be greatly reduced, and a coiled antenna member is provided outside the cylindrical portion of the chamber, so that a large chamber is used. In other words, a metal film can be formed even on a large substrate.
[0135]
The metal film manufacturing apparatus of the present invention includes a chamber in which a substrate is accommodated and an upper opening, a rare gas supply means for supplying a rare gas into the chamber, and a ceiling member made of an insulating material that seals the upper opening of the chamber. And an antenna member that is provided outside the ceiling member and converts the inside of the chamber into plasma by feeding power, and a plurality of antenna members are disposed between the substrate and the ceiling member in a discontinuous state with respect to the direction of electricity flow of the antenna member. The inside of the chamber is turned into plasma by supplying power to the etched member made of metal halide and the antenna member and generating an electric flow in the same direction as the electric flow direction of the antenna member on the substrate side of the etched member. By generating a rare gas plasma and etching the member to be etched with the rare gas plasma, a release species of metal halide is generated in the vapor phase and the rare gas plasma is generated. Plasma generating means for generating a dissociated species of halogen and metal from the dissociated species by means of temperature; and a temperature control means for forming a metal component of the dissociated species on the substrate by lowering the temperature on the substrate side than the temperature on the member to be etched Therefore, a leaving film and a dissociating species can be generated by an etching reaction using a rare gas plasma, and a metal film can be formed by a direct reduction reaction.
[0136]
As a result, an inexpensive raw material can be used at a high film formation speed, and a metal film manufacturing apparatus capable of manufacturing a metal film in which no impurities remain in the film can be obtained.
[0137]
And even if the member to be etched, which is a conductor, exists under the antenna member, the electromagnetic wave reliably enters the chamber from the antenna member, and the rare gas plasma is stably generated below the member to be etched. In addition, since no source gas for performing the reduction reaction is required, ancillary equipment for the source gas is not required, and the equipment cost can be greatly reduced. Since the metal film can be produced only by using the member to be etched and the rare gas, the running cost can be greatly reduced.
[0138]
Further, the metal film manufacturing apparatus of the present invention etches a metal halide etching target member with a rare gas component that is excited by converting a rare gas into plasma in a chamber in which a substrate is accommodated and a portion separated from the chamber. Generating means for generating metal halide dissociation species in the gas phase and generating dissociation species of halogen and metal from the dissociation species, and reducing the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched. Since the temperature control means for depositing the metal component on the substrate is provided, the excited rare gas component is used to generate the leaving species and the dissociated species by the etching reaction, and the metal film can be produced by the direct reduction reaction.
[0139]
As a result, an inexpensive raw material can be used at a high film formation speed, and a metal film manufacturing apparatus capable of manufacturing a metal film in which no impurities remain in the film can be obtained.
[0140]
In addition, since no source gas for performing the reduction reaction is required, ancillary equipment for the source gas is not required, and the equipment cost can be greatly reduced. Since a metal film can be produced simply by using a gas, the running cost can be greatly reduced. Further, since a rare gas plasma is generated by being isolated from the chamber, the substrate is turned into a plasma. The substrate is not exposed, and the substrate is not damaged by the plasma.
[0141]
Since the rare gas is argon, an inexpensive argon gas can be used.
[0142]
Further, the metal film manufacturing apparatus of the present invention includes a chamber in which a substrate is accommodated, a member to be etched made of a metal halide provided in a chamber at a position facing the substrate, and an interior of the chamber between the substrate and the member to be etched. In halogen The source gas supply means for supplying the gas and the inside of the chamber is converted into plasma. halogen Generate plasma halogen Etching the material to be etched with plasma generates metal halide separation species in the gas phase. halogen Plasma generating means for generating dissociated species of halogen and metal from the dissociated species by plasma; and temperature control means for forming a metal component of the dissociated species on the substrate by lowering the temperature on the substrate side than the temperature on the member to be etched. So that halogen By using plasma, a leaving film and a dissociating seed are generated by an etching reaction, and a metal film can be formed by a direct reduction reaction.
[0143]
As a result, an inexpensive raw material can be used with a high film formation rate, and a metal film manufacturing apparatus capable of manufacturing a metal film in which no impurities remain in the film can be obtained.
[0144]
And since a metal film can be produced only by using an inexpensive metal halide to-be-etched member and a source gas containing halogen, the running cost can be greatly reduced.
[0148]
Further, the metal film manufacturing apparatus of the present invention includes a cylindrical chamber in which a substrate is accommodated, a metal halide etching target member provided in an upper portion of the chamber at a position facing the substrate, and a chamber. halogen Source gas supply means, a coiled antenna member that is provided outside the cylindrical portion of the chamber and converts the inside of the chamber into plasma by feeding power, and the antenna member is turned into plasma by feeding power to the antenna member. The halogen Generate plasma halogen Etching the material to be etched with plasma generates metal halide separation species in the gas phase. halogen Plasma generating means for generating dissociated species of halogen and metal from the dissociated species by plasma; and temperature control means for forming a metal component of the dissociated species on the substrate by lowering the temperature on the substrate side than the temperature on the member to be etched. So that halogen By using plasma, a leaving film and a dissociating seed are generated by an etching reaction, and a metal film can be formed by a direct reduction reaction.
[0149]
As a result, an inexpensive raw material can be used at a high film formation speed, and a metal film manufacturing apparatus capable of manufacturing a metal film in which no impurities remain in the film can be obtained.
[0150]
Since a metal film can be produced simply by using an inexpensive metal halide to-be-etched member and a halogen-containing source gas, the running cost can be greatly reduced. Since the coiled antenna member is provided outside the portion, it is possible to generate a metal film even when a large chamber is used, that is, even on a large substrate.
[0151]
In addition, the metal film manufacturing apparatus of the present invention includes a chamber in which a substrate is accommodated and an upper portion is opened, halogen A source gas supply means for supplying a gas, an insulating ceiling member that seals the upper opening of the chamber, an antenna member that is provided outside the ceiling member and converts the inside of the chamber into plasma by feeding power, and an antenna member A plurality of metal halide etching target members arranged between the substrate and the ceiling member in a discontinuous state with respect to the direction of electricity flow, and feeding power to the antenna member to connect the antenna member to the substrate side of the etching target member. By creating an electric flow in the same direction as the electric flow direction, halogen Generate plasma halogen Etching the material to be etched with plasma generates metal halide separation species in the gas phase. halogen Plasma generating means for generating dissociated species of halogen and metal from the dissociated species by plasma; and temperature control means for forming a metal component of the dissociated species on the substrate by lowering the temperature on the substrate side than the temperature on the member to be etched. So that halogen By using plasma, a leaving film and a dissociating seed are generated by an etching reaction, and a metal film can be formed by a direct reduction reaction.
[0152]
As a result, an inexpensive raw material can be used at a high film formation speed, and a metal film manufacturing apparatus capable of manufacturing a metal film in which no impurities remain in the film can be obtained.
[0153]
And even if the member to be etched, which is a conductor, exists under the antenna member, the electromagnetic wave reliably enters the chamber from the antenna member, and the rare gas plasma is stably generated below the member to be etched. In addition, since the metal film can be produced simply by using an inexpensive metal halide to-be-etched member and a source gas containing halogen, the running cost can be greatly reduced.
[0154]
In addition, the metal film manufacturing apparatus of the present invention has a chamber in which a substrate is accommodated and a portion separated from the chamber. halogen Excited into plasma halogen Etching a metal halide to-be-etched member with a component generates a metal halide separation species in the gas phase and generates a halogen and metal dissociation species from the separation species, and a substrate side temperature. Since it has a temperature control means for forming a metal component of dissociated species on the substrate at a temperature lower than the temperature of the member to be etched, a separation species and a dissociated species are generated by an etching reaction using an excited halogen gas component, A metal film can be produced by a direct reduction reaction.
[0155]
As a result, an inexpensive raw material can be used at a high film formation speed, and a metal film manufacturing apparatus capable of manufacturing a metal film in which no impurities remain in the film can be obtained.
[0156]
Further, since the metal film can be produced simply by using an inexpensive metal halide to-be-etched member and a halogen-containing source gas, the running cost can be greatly reduced, and the chamber can be isolated. Since the halogen gas plasma is generated, the substrate is not exposed to the plasma and the substrate is not damaged by the plasma.
[0157]
Also, halogen The salt Plain Since there is, inexpensive chlorine gas can be used.
[0158]
Since the member to be etched is made of copper chloride, CuCl is generated as a separation species and Cu and Cl are generated as dissociation species, and Cu is formed on the substrate, so that inexpensive copper chloride is used. Cu film can be produced.
[0159]
Further, since the metal component of the metal halide is tantalum, tungsten or titanium which is a halide forming metal, a tantalum or tungsten film can be formed.
[0160]
In the metal film manufacturing method of the present invention, the inside of the chamber in which the substrate is accommodated is turned into plasma to generate a rare gas plasma, and the member to be etched is etched with the rare gas plasma, thereby releasing the metal halide into the gas phase. In addition to generating seeds, dissociating species of halogen and metal are generated from the leaving species by noble gas plasma, and the temperature of the substrate side is made lower than the temperature of the member to be etched, thereby forming the metal component of the dissociating species on the substrate. Since it did in this way, it becomes possible to set it as the metal film preparation method which can use a cheap raw material with a high film-forming speed | rate, and can produce the metal film in which an impurity does not remain in a film | membrane.
[0161]
Since the rare gas is argon, an inexpensive argon gas can be used.
[0162]
In the metal film manufacturing method of the present invention, the inside of the chamber in which the substrate is accommodated is plasmatized to generate halogen gas plasma, and the metal halide etching target member is etched in the gas phase by halogen gas plasma. A metal halide dissociation species is generated and a halogen and metal dissociation species are generated from the dissociation species by halogen gas plasma, and the metal component of the dissociation species is reduced by lowering the temperature on the substrate side than the temperature on the member to be etched. Since the film is formed on the substrate, it is possible to provide a metal film manufacturing method capable of forming a metal film having a high film forming speed and using an inexpensive raw material without impurities remaining in the film.
[0163]
The halogen that generates the halogen gas plasma is a salt. Plain Since there is, inexpensive chlorine gas can be used.
[0164]
In addition, by making the member to be etched made of copper chloride, CuCl is generated as a separation species and Cu and Cl are generated as dissociation species, Cu is formed on the substrate, and Cl is reacted with CuCl on the substrate to form Cl. 2 Since Cu is deposited on the substrate by releasing the Cu, a Cu film can be generated using inexpensive copper chloride.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view of a metal film production apparatus for performing a metal film production method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a conceptual state of film formation.
FIG. 3 is a schematic side view of a metal film production apparatus for performing a metal film production method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic side view of a metal film production apparatus for performing a metal film production method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view taken along line XX in FIG.
6 is a view taken along the line VI-VI in FIG. 5;
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a metal film manufacturing apparatus for performing a metal film manufacturing method according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a metal film manufacturing apparatus for performing a metal film manufacturing method according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a conceptual state of film formation.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a metal film manufacturing apparatus for performing a metal film manufacturing method according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a metal film manufacturing apparatus for performing a metal film manufacturing method according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a metal film manufacturing apparatus for performing a metal film manufacturing method according to an eighth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 chamber
2 Support stand
3 Substrate
4 Heater
5 Refrigerant distribution means
6 Temperature control means
7 Refrigerant distribution means
6 Temperature control means
7 CuCl plate
8 Vacuum equipment
9 Matching device
10 Power supply
11 Ar gas nozzle
12, 42 Flow controller
13 Ar gas plasma
14 Withdrawal species
15 Dissociated species
16 Cu thin film
17 Exhaust port
21 Plasma antenna
22 Ceiling board
23 Member to be etched
24 Ring member
25 Protrusion
26 Notch
27 Plasma antenna
31 Ceiling board
32 Member to be etched
33 opening
34 Passage
35 Excitation room
36 Plasma antenna
41 Cl 2 Gas nozzle
43 Cl 2 Gas plasma
Claims (17)
基板に対向する位置におけるチャンバに設けられるハロゲン化金属製の被エッチング部材と、
基板と被エッチング部材との間におけるチャンバ内に希ガスを供給する希ガス供給手段と、
チャンバの内部をプラズマ化して希ガスプラズマを発生させ希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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に希ガスプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と
を備えたことを特徴とする金属膜作製装置。A chamber containing a substrate;
A member to be etched made of a metal halide provided in a chamber at a position facing the substrate;
A rare gas supply means for supplying a rare gas into the chamber between the substrate and the member to be etched;
The inside of the chamber is plasmatized to generate a rare gas plasma, and the etched member is etched with the rare gas plasma to generate metal halide separation species in the gas phase, and the rare gas plasma generates halogen and metal from the separation species. Plasma generating means for generating dissociated species;
An apparatus for producing a metal film, comprising: temperature control means for lowering the temperature on the substrate side to be lower than the temperature on the member to be etched and forming a metal component of dissociated species on the substrate.
基板に対向する位置におけるチャンバの上方部に設けられるハロゲン化金属製の被エッチング部材と、
チャンバ内に希ガスを供給する希ガス供給手段と、
チャンバの筒部の外方に設けられチャンバの内部を給電によりプラズマ化するためのコイル状のアンテナ部材と、
アンテナ部材に給電を行うことでチャンバ内をプラズマ化して希ガスプラズマを発生させ希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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に希ガスプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と
を備えたことを特徴とする金属膜作製装置。A cylindrical chamber containing a substrate;
A member to be etched made of a metal halide provided in an upper portion of the chamber at a position facing the substrate;
A rare gas supply means for supplying a rare gas into the chamber;
A coiled antenna member provided outside the cylindrical portion of the chamber for converting the inside of the chamber into plasma by power feeding;
By supplying power to the antenna member, the inside of the chamber is turned into plasma to generate a rare gas plasma, and the member to be etched is etched with the rare gas plasma, thereby generating metal halide separation species in the gas phase and Plasma generating means for generating halogen and metal dissociation species from the leaving species;
An apparatus for producing a metal film, comprising: temperature control means for lowering the temperature on the substrate side to be lower than the temperature on the member to be etched and forming a metal component of dissociated species on the substrate.
チャンバ内に希ガスを供給する希ガス供給手段と、
チャンバの上部の開口を密閉する絶縁材製の天井部材と、
天井部材の外方に設けられチャンバの内部を給電によりプラズマ化するためのアンテナ部材と、
アンテナ部材の電気の流れ方向に対して不連続状態で基板と天井部材との間に複数配置されるハロゲン化金属製の被エッチング部材と、
アンテナ部材に給電を行い被エッチング部材の基板側にアンテナ部材の電気の流れ方向と同一方向の電気の流れを生じさせることによりチャンバの内部をプラズマ化して希ガスプラズマを発生させ希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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に希ガスプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と
を備えたことを特徴とする金属膜作製装置。A chamber in which the substrate is accommodated and the upper side is open;
A rare gas supply means for supplying a rare gas into the chamber;
A ceiling member made of insulating material that seals the upper opening of the chamber;
An antenna member provided on the outside of the ceiling member for converting the inside of the chamber into plasma by feeding,
A member to be etched made of a metal halide disposed between the substrate and the ceiling member in a discontinuous state with respect to the direction of electricity flow of the antenna member;
By supplying power to the antenna member and generating an electric flow in the same direction as the electric flow direction of the antenna member on the substrate side of the member to be etched, the inside of the chamber is turned into a plasma to generate a rare gas plasma, which is covered with the rare gas plasma. Means for generating a metal halide dissociation species in the gas phase by etching the etching member, and generating a halogen and metal dissociation species from the dissociation species by a rare gas plasma;
An apparatus for producing a metal film, comprising: temperature control means for lowering the temperature on the substrate side to be lower than the temperature on the member to be etched and forming a metal component of dissociated species on the substrate.
チャンバとは隔絶した部位で希ガスをプラズマ化し励起された希ガス成分によりハロゲン化金属製の被エッチング部材をエッチングすることにより気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に離脱種からハロゲンと金属の解離種を生成する生成手段と、
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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と
を備えたことを特徴とする金属膜作製装置。A chamber containing a substrate;
A metal halide release species is generated in the gas phase by etching a metal halide to-be-etched member with the excited rare gas component by plasmaizing a rare gas at a site isolated from the chamber, and halogen from the release species. And means for generating dissociated species of the metal,
An apparatus for producing a metal film, comprising: temperature control means for lowering the temperature on the substrate side to be lower than the temperature on the member to be etched and forming a metal component of dissociated species on the substrate.
希ガスはアルゴンであることを特徴とする金属膜作製装置。In any one of Claims 1 thru | or 4 ,
A metal film manufacturing apparatus, wherein the rare gas is argon.
基板に対向する位置におけるチャンバに設けられるハロゲン化金属製の被エッチング部材と、
基板と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供給する原料ガス供給手段と、
チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンプラズマを発生させハロゲン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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共にハロゲンプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と
を備えたことを特徴とする金属膜作製装置。A chamber containing a substrate;
A member to be etched made of a metal halide provided in a chamber at a position facing the substrate;
Source gas supply means for supplying halogen into the chamber between the substrate and the member to be etched;
The dissociated species halogen and metal from the detached species by halogen plasma to generate a disengagement species of the metal halide in the gas phase by etching the etched member with a halogen plasma internally to generate halogen plasma into plasma to the chamber Plasma generating means for generating;
An apparatus for producing a metal film, comprising: temperature control means for lowering the temperature on the substrate side to be lower than the temperature on the member to be etched and forming a metal component of dissociated species on the substrate.
基板に対向する位置におけるチャンバの上方部に設けられるハロゲン化金属製の被エッチング部材と、
チャンバ内にハロゲンを供給する原料ガス供給手段と、
チャンバの筒部の外方に設けられチャンバの内部を給電によりプラズマ化するためのコイル状のアンテナ部材と、
アンテナ部材に給電を行うことでチャンバ内をプラズマ化してハロゲンプラズマを発生させハロゲン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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共にハロゲンプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と
を備えたことを特徴とする金属膜作製装置。A cylindrical chamber containing a substrate;
A member to be etched made of a metal halide provided in an upper portion of the chamber at a position facing the substrate;
Source gas supply means for supplying halogen into the chamber;
A coiled antenna member provided outside the cylindrical portion of the chamber for converting the inside of the chamber into plasma by power feeding;
From the detached species by halogen plasma to generate a disengagement species of the metal halide in the gas phase by by plasma in the chamber by performing feeding to the antenna member to etch the etched member with a halogen plasma is generated halogen plasma Plasma generating means for generating dissociated species of halogen and metal;
An apparatus for producing a metal film, comprising: temperature control means for lowering the temperature on the substrate side to be lower than the temperature on the member to be etched and forming a metal component of dissociated species on the substrate.
チャンバ内にハロゲンを供給する原料ガス供給手段と、
チャンバの上部の開口を密閉する絶縁材製の天井部材と、
天井部材の外方に設けられチャンバの内部を給電によりプラズマ化するためのアンテナ部材と、
アンテナ部材の電気の流れ方向に対して不連続状態で基板と天井部材との間に複数配置されるハロゲン化金属製の被エッチング部材と、
アンテナ部材に給電を行い被エッチング部材の基板側にアンテナ部材の電気の流れ方向と同一方向の電気の流れを生じさせることによりチャンバの内部をプラズマ化してハロゲンプラズマを発生させハロゲン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気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共にハロゲンプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と
を備えたことを特徴とする金属膜作製装置。A chamber in which the substrate is accommodated and the upper side is open;
Source gas supply means for supplying halogen into the chamber;
A ceiling member made of insulating material that seals the upper opening of the chamber;
An antenna member provided on the outside of the ceiling member for converting the inside of the chamber into plasma by feeding,
A member to be etched made of a metal halide disposed between the substrate and the ceiling member in a discontinuous state with respect to the direction of electricity flow of the antenna member;
Etched member inside the chamber by causing a flow of the flow direction and in the same direction electric electrical antenna member to the substrate side by halogen plasma to generate halogen plasma into plasma of the etched member performs fed to the antenna member Plasma generating means for generating a metal halide dissociation species in the gas phase by etching and generating a halogen and metal dissociation species from the dissociation species by halogen plasma,
An apparatus for producing a metal film, comprising: temperature control means for lowering the temperature on the substrate side to be lower than the temperature on the member to be etched and forming a metal component of dissociated species on the substrate.
チャンバとは隔絶した部位でハロゲンをプラズマ化し励起されたハロゲン成分によりハロゲン化金属製の被エッチング部材をエッチングすることにより気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に離脱種からハロゲンと金属の解離種を生成する生成手段と、
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解離種の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と
を備えたことを特徴とする金属膜作製装置。A chamber containing a substrate;
Halogen plasma is generated at a site separated from the chamber, and the metal halide etching member is etched by the excited halogen component to generate a metal halide separation species in the gas phase, and the halogen and metal from the separation species. Generating means for generating a dissociated species of
An apparatus for producing a metal film, comprising: temperature control means for lowering the temperature on the substrate side to be lower than the temperature on the member to be etched and forming a metal component of dissociated species on the substrate.
ハロゲンは、塩素であることを特徴とする金属膜作製装置。In the metal film production apparatus according to any one of claims 6 to 9 ,
Halogen metal film production apparatus, characterized in that the chlorine.
被エッチング部材を塩化銅製とすることにより、離脱種としてCuClを生成すると共に解離種としてCu及びClを生成し、基板にCuを成膜させることを特徴とする金属膜作製装置。The metal film manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 10 ,
An apparatus for producing a metal film, characterized in that a member to be etched is made of copper chloride, so that CuCl is generated as a separation species and Cu and Cl are generated as dissociation species to form a Cu film on a substrate.
ハロゲン化金属の金属成分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。The metal film manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 10 ,
An apparatus for producing a metal film, wherein the metal component of the metal halide is a tantalum, tungsten or titanium which is a halide forming metal.
希ガスプラズマでハロゲン化金属製の被エッチング部材をエッチングすることにより気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共に希ガスプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種を生成し、
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解離種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。Plasmaizing the inside of the chamber in which the substrate is accommodated to generate a rare gas plasma,
Etching a metal halide to-be-etched member with a rare gas plasma generates a metal halide separation species in the gas phase, and generates a halogen and metal dissociation species from the separation species with a rare gas plasma.
A method for producing a metal film, characterized in that a metal component of dissociated species is formed on a substrate by making the temperature on the substrate side lower than the temperature on the member to be etched.
希ガスプラズマを発生させる希ガスはアルゴンであることを特徴とする金属膜作製方法。In the metal film preparation method according to claim 13 ,
A method for producing a metal film, wherein the rare gas for generating the rare gas plasma is argon.
ハロゲンガスプラズマでハロゲン化金属製の被エッチング部材をエッチングすることにより気相中にハロゲン化金属の離脱種を生成すると共にハロゲンガスプラズマにより離脱種からハロゲンと金属の解離種を生成し、
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解離種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。Plasma is generated inside the chamber in which the substrate is accommodated to generate halogen gas plasma,
Etching a metal halide to-be-etched member with a halogen gas plasma generates a release species of the metal halide in the gas phase and generates a dissociation species of halogen and metal from the release species by the halogen gas plasma.
A method for producing a metal film, characterized in that a metal component of dissociated species is formed on a substrate by making the temperature on the substrate side lower than the temperature on the member to be etched.
ハロゲンガスプラズマを発生させるハロゲンは塩素であることを特徴とする金属膜作製方法。The method for producing a metal film according to claim 15 ,
Metal film production method characterized by the halogen generating a halogen gas plasma is chlorine.
被エッチング部材を塩化銅製とすることにより、離脱種としてCuClを生成すると共に解離種としてCu及びClを生成し、基板にCuを成膜させると共に基板上のCuClにClを反応させてCl2として放出させることで基板にCuを成膜させることを特徴とする金属膜作製方法。In the metal film preparation method according to any one of claims 13 to 16 ,
By making the member to be etched made of copper chloride, CuCl is generated as a separation species and Cu and Cl are generated as dissociation species, Cu is formed on the substrate, and Cl is reacted with CuCl on the substrate as Cl 2. A metal film manufacturing method characterized by depositing Cu on a substrate by discharging.
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