JP3975207B2 - 金属膜作製装置及び金属膜作製方法 - Google Patents
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Description
2)エッチング反応;M+Cl*→MCl(g)
3)基板への吸着反応;MCl(g)→MCl(ad)
4)成膜反応;MCl(ad)+Cl* →M+Cl2↑ ・・・(1)
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それぞれ表している。
また、SiO2、Al2O3、ガラス等に金属膜を作製する場合、バリアメタル層を密着層として形成するための設備が必要で装置が大掛かりなものとなっていた。
基板の材質に拘らず金属膜を作製することができる金属膜作製装置及び金属膜作製方法を提供することを目的とする。
樹脂製の基板が収容されるチャンバと、
基板が対向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッチング部材と、
チャンバの内部にハロゲンを含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成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の温度よりも低くすることにより前駆体の金属成分を基板側に成膜させる温度制御手段と、
原料ガスプラズマを発生させた際に原料ガスプラズマにより表面水素成分が除去される温度に基板を加熱する加熱手段と、
加熱手段により基板の加熱を行なった後、プラズマ発生手段により原料ガスプラズマを発生させて基板の表面水素成分を除去し、原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成し、温度制御手段により基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより前駆体の金属成分を基板側に成膜させる、成膜制御手段と
を備えたことを特徴とする。
請求項1に記載の金属膜作製装置において、
被エッチング部材は配線用金属材料であることを特徴とする。
請求項2に記載の金属膜作製装置において、
配線用金属材料は銅もしくはアルミニウムもしくは銀であることを特徴とする。
請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
加熱手段は、前記被エッチング部材の予備加熱を行う予備加熱手段を兼用したものであることを特徴とする。
請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
加熱手段は、前記温度制御手段を兼用して構成したものであることを特徴とする。
請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
ハロゲンを含有する原料ガスは塩素を含有する原料ガスである
ことを特徴とする。
原料ガスプラズマを発生させた際に原料ガスプラズマにより表面水素成分が除去される温度に樹脂製の基板の加熱を行なった後、金属製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給し、原料ガスプラズマを発生させて樹脂製の基板の表面水素成分を除去し、原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成し、樹脂製の基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより前駆体の金属成分を樹脂製の基板に成膜させることを特徴とする。
請求項7に記載の金属膜作製方法において、
樹脂製の基板に成膜させる金属は配線用金属材料であることを特徴とする。
請求項8に記載の金属膜作製方法において、
配線用金属材料は銅もしくはアルミニウムもしくは銀であることを特徴とする。
請求項7乃至請求項9のいずれか一項に記載の金属膜作製方法において、
被エッチング部材の予備加熱を行うことで樹脂製の基板の加熱を同時に行なうことを特徴とする。
請求項7乃至請求項9のいずれか一項に記載の金属膜作製方法において、
基板側の温度を独立して制御することで樹脂製の基板の加熱を行なうことを特徴とする。
請求項7乃至請求項11のいずれか一項に記載の金属膜作製方法において、ハロゲンを含有する原料ガスは塩素を含有する原料ガスであることを特徴とする。
図1には本発明の第1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2には基板側の温度の経時変化を表すグラフ、図3には基板表面の反応状況を表す概念、図4には銅の成膜状況を表す概念を示してある。
Cl2→2Cl* ・・・・(1)
ここで、Cl*は塩素ラジカルを表す。
Cu(s)+Cl* →CuCl(g) ・・・・(2)
ここで、sは固体状態、gはガス状態を表す。式(2)は、Cuがガスプラズマ20によりエッチングされ、前駆体23とされた状態である。
CuCl(g)→CuCl(ad) ・・・・(3)
CuCl(ad)+Cl*→Cu(s)+Cl2↑ ・・・・(4)
CuCl(g)+Cl*→Cu(g)+Cl2↑ ・・・・(5)
この後、ガス状態のCu成分は、図3(c)に示すように、酸素と結合され基板3に成膜されてCu薄膜が作製可能となる。
図5には本発明の参考実施形態例に係る金属膜作成方法を実施する金属膜作成装置の概略側面、図6には酸素成分を含んだ炭素の成膜状況を表す概念を示してある。尚、図1に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。
Cl2→2Cl* ・・・・(11)
ここで、Cl*は塩素ラジカルを表す。
C(s)+Cl* →CCl(g) ・・・・(12)
ここで、sは固体状態、gはガス状態を表す。式(12)は、Cがガスプラズマ20によりエッチングされ、前駆体36とされた状態である。前駆体36はガス化したCCl(CClx)である。
CCl(g)→CCl(ad) ・・・・(13)
CCl(ad)+O+Cl*→(CO)x(s)+Cl2↑ ・・・・(14)
CCl(g)+Cl*→C(g)+Cl2↑ ・・・・(5)
この後、ガス状態のC成分は、酸素と結合され、図6に示すように、基板33に成膜されて(CO)x膜が作製可能となる。
適用可能である。即ち、本参考実施形態例の被エッチング部材34を銅製とすることで、Cu膜の作製が可能となる。
アーム機構52が旋回自在に設けられ、真空チャンバ51には基板加工用チャンバ53が
接続されている。基板加工用チャンバ53には金属膜が作製される基板33が搬入された
り、所望の成膜が完了した基板33が搬送されて所定の処理が施される。多角形型の真空
チャンバ51の周囲には、本参考実施形態例の金属膜作製装置、被エッチング部材を銅製とした金属膜作製装置(銅CVD装置)が順に配設され、アーム機構52によって基板33が搬出入される。
2 支持台
3,33 基板
4 ヒータ
5 冷媒流通手段
6 温度調整手段
7 天井板
8,35 プラズマアンテナ
9 整合器
10 電源
11,34 被エッチング部材
12 突起部
13 リング部
14,26 ノズル
15,27 流量制御器
16 排気口
17 真空装置
20 ガスプラズマ
21 原料ガス
23,35 前駆体
25 アルゴンガス
51 真空チャンバ
52 アーム機構
53 基板加工用チャンバ
54 制御手段
Claims (12)
- 樹脂製の基板が収容されるチャンバと、
基板が対向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッチング部材と、
チャンバの内部にハロゲンを含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成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の温度よりも低くすることにより前駆体の金属成分を基板側に成膜させる温度制御手段と、
原料ガスプラズマを発生させた際に原料ガスプラズマにより表面水素成分が除去される温度に基板を加熱する加熱手段と、
加熱手段により基板の加熱を行なった後、プラズマ発生手段により原料ガスプラズマを発生させて基板の表面水素成分を除去し、原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成し、温度制御手段により基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより前駆体の金属成分を基板側に成膜させる、成膜制御手段と
を備えたことを特徴とする金属膜作製装置。 - 請求項1に記載の金属膜作製装置において、
被エッチング部材は配線用金属材料であることを特徴とする金属膜作製装置。 - 請求項2に記載の金属膜作製装置において、
配線用金属材料は銅もしくはアルミニウムもしくは銀であることを特徴とする金属膜作製装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
加熱手段は、前記被エッチング部材の予備加熱を行う予備加熱手段を兼用したものである
ことを特徴とする金属膜作製装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
加熱手段は、前記温度制御手段を兼用して構成したものであることを特徴とする金属膜作製装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
ハロゲンを含有する原料ガスは塩素を含有する原料ガスである
ことを特徴とする金属膜作製装置。 - 原料ガスプラズマを発生させた際に原料ガスプラズマにより表面水素成分が除去される温度に樹脂製の基板の加熱を行なった後、金属製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給し、原料ガスプラズマを発生させて樹脂製の基板の表面水素成分を除去し、原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成し、樹脂製の基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより前駆体の金属成分を樹脂製の基板に成膜させることを特徴とする金属膜作製方法。
- 請求項7に記載の金属膜作製方法において、
樹脂製の基板に成膜させる金属は配線用金属材料であることを特徴とする金属膜作製方法。 - 請求項8に記載の金属膜作製方法において、
配線用金属材料は銅もしくはアルミニウムもしくは銀であることを特徴とする金属膜作製方法。 - 請求項7乃至請求項9のいずれか一項に記載の金属膜作製方法において、
被エッチング部材の予備加熱を行うことで樹脂製の基板の加熱を同時に行なうことを特徴とする金属膜作製方法。 - 請求項7乃至請求項9のいずれか一項に記載の金属膜作製方法において、
基板側の温度を独立して制御することで樹脂製の基板の加熱を行なうことを特徴とする金属膜作製方法。 - 請求項7乃至請求項11のいずれか一項に記載の金属膜作製方法において、ハロゲンを含有する原料ガスは塩素を含有する原料ガスであることを特徴とする金属膜作製方法。
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