JP4364504B2 - 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、金属膜作製方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、半導体等の製造では、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition) 装置を用いた成膜が知られている(例えば、特許文献1参照)。プラズマCVD装置とは、チャンバ内に導入した膜の材料となる有機金属錯体等のガスを、高周波アンテナから入射する高周波によりプラズマ状態にし、プラズマ中の活性な励起原子によって基板表面の化学的な反応を促進して金属薄膜等を成膜する装置である。
【0003】
【特許文献1】
米国特許第6235625号明細書
【0004】
これに対し、本発明者らは、成膜を望む金属成分を含有する被エッチング部材をチャンバに設置し、被エッチング部材をハロゲンガスのプラズマによりエッチングすることで金属成分のハロゲン化物である前駆体を生成させると共に、前駆体の金属成分のみを基板上に成膜するプラズマCVD装置および成膜方法を開発した。
【0005】
図9は、本発明者らが開発したプラズマCVD装置の概略透視断面図である。同図に示すように、筒形状に形成された、絶縁材料製のチャンバ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により所定温度に制御される。チャンバ1の上面は開口部とされ、開口部は高蒸気圧ハロゲン化物を形成しうる金属(以下、銅として説明する)で形成される被エッチング部材7によって塞がれている。被エッチング部材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。また、チャンバ1の筒部の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ9が設けられ、プラズマアンテナ9には整合器10及び電源11が接続されて高周波電流が供給される。
【0006】
支持台2とほぼ同じ高さにおけるチャンバ1の筒部には、チャンバ1の内部にハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガス18(He,Ar等で塩素濃度が≦50%、好ましくは10%程度に希釈された塩素ガス)を供給するノズル12が接続されている。原料ガス18は、成膜時にチャンバ1内において基板3側から被エッチング部材7側に送られる。成膜に関与しないガス等は排気口17から排気される。
【0007】
上述したプラズマCVD装置では、以下の方法で金属薄膜16(Cu薄膜)の成膜を行う。まず、チャンバ1の内部に原料ガス18を供給すると共に、プラズマアンテナ9から電磁波をチャンバ1の内部に入射することで、原料ガス18中の塩素ガスをイオン化して塩素ガスプラズマを発生させる。プラズマは、ガスプラズマ14で図示する領域に発生する。
【0008】
このガスプラズマ14が被エッチング部材7に作用することにより、被エッチング部材7が加熱されると共に、被エッチング部材7にエッチング反応が生じる。この結果、被エッチング部材7の銅成分の塩化物である前駆体15がガス状態として生成する。
【0009】
ガスプラズマ14を発生させることにより被エッチング部材7を加熱し、更に温度制御手段6により基板3の温度を被エッチング部材7の温度よりも低い温度に設定する。この結果、前駆体15は基板3に吸着する。基板3に吸着した前駆体は、塩素ガスラジカルにより還元されて金属銅となることで、金属薄膜16が成膜される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
図10は、窒化タンタルの基板に上記成膜方法により成膜する場合の概念図である。窒化タンタル等の窒化金属や不動態は、表面が不活性であるため、これらの基板上に成膜する場合には、基板と成膜された金属薄膜との密着性、平坦性及び埋め込み性が不十分となることがある。これは、不活性表面に対する前駆体の吸着係数が小さく、成膜された薄膜を構成する金属粒子の径が粗大であるためである。
【0011】
すなわち、本発明者らが開発したプラズマCVD装置および成膜方法においては、まず窒化タンタル56の表面に結晶成長核としてCu粒子65が生成し、このCu粒子65を核としてCu粒子が成長する(Cu成長粒子66)ことでCu薄膜67が形成される。ここで、成膜工程の初期段階で窒化タンタル56の表面に生成するCu粒子65は、密度(単位面積あたりのCu粒子65の生成個数)が低いため、約1μm以上の粗大粒子に成長しなければCu薄膜67を形成することができない。この結果、Cu成長粒子66と窒化タンタル56の表面との接触面積が低くなるため、基板と成膜された金属薄膜との密着性が不十分となると共に、Cu成長粒子66が粗大となるため、平坦性(平均粗さRa>200nm)及び埋め込み性が不十分となる。
【0012】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、基板に対して優れた密着性、平坦性及び埋め込み性を有する薄膜を成膜する金属膜作製方法及び装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決する第1の発明に係る金属膜作製方法は、初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより窒化金属又は酸化金属で覆われた基板の表面を活性化する工程を行い、
前記基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【0014】
上記目的を解決する第2の発明に係る金属膜作製方法は、初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより窒化金属又は酸化金属で覆われた基板の表面を活性化する工程を行い、
前記基板が収容されるチャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給し、当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記チャンバの内部に前記ハロゲンガスプラズマを供給し、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【0015】
上記目的を解決する第3の発明に係る金属膜作製方法は、初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより窒化金属又は酸化金属で覆われた基板の表面を活性化する工程を行い、
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、前記チャンバの周囲に巻回したコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【0016】
上記目的を解決する第4の発明に係る金属膜作製方法は、初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより窒化金属又は酸化金属で覆われた基板の表面を活性化する工程を行い、
前記基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、前記チャンバに設けられた絶縁材製の天井板の外方に配設した平面リング形状のコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【0017】
上記目的を解決する第5の発明に係る金属膜作製方法は、初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより窒化金属又は酸化金属で覆われた基板の表面を活性化する工程を行い、
前記基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバに設けられた天井板である被エッチング部材に給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【0018】
上記目的を解決する第6の発明に係る金属膜作製方法は、初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより窒化金属又は酸化金属で覆われた基板の表面を活性化する工程を行い、
前記基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、前記チャンバに設けられた絶縁材製のチャンバ外方側に湾曲した凸形状の天井板の外方周囲に配設した円錐リング形状のコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【0019】
上記目的を解決する第7の発明に係る金属膜作製方法は、初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより窒化金属又は酸化金属で覆われた基板の表面を活性化する工程を行い、
前記基板が収容されるチャンバの内部に連通する筒状の通路にハロゲンガスを供給し、前記筒状の通路の周囲に巻回したコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記チャンバの内部に前記ハロゲンガスプラズマを供給し、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【0021】
上記目的を解決する第8の発明に係る金属膜作製方法は、
第1ないし第7の発明に記載する金属膜作製方法において、
前記活性化ガスは、希ガス又は水素ガスであることを特徴とする金属膜作製方法である。
【0022】
上記目的を解決する第9の発明に係る金属膜作製方法は、
第1ないし第8の発明のいずれかに記載する金属膜作製方法において、
前記還元ガスは水素ガス又はハロゲンガスであることを特徴とする金属膜作製方法である。
【0024】
上記目的を解決する第10の発明に係る金属膜作製装置は、
窒化金属又は酸化金属により覆われた基板が収容されるチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置である。
【0025】
上記目的を解決する第11の発明に係る金属膜作製装置は、
窒化金属又は酸化金属により覆われた基板が収容されるチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室と、
前記外部プラズマ発生室に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記外部プラズマ発生室に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスを前記外部プラズマ発生室においてプラズマ化すると共に前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置である。
【0026】
上記目的を解決する第12の発明に係る金属膜作製装置は、
窒化金属又は酸化金属により覆われた基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記チャンバの周囲に巻回したコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置である。
【0027】
上記目的を解決する第13の発明に係る金属膜作製装置は、
窒化金属又は酸化金属により覆われた基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
前記チャンバの開口を密閉する絶縁材製の天井板と、
前記チャンバの内部に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記天井板の外方に配設した平面リング形状のコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に前記平面リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置である。
【0028】
上記目的を解決する第14の発明に係る金属膜作製装置は、
アースされた窒化金属又は酸化金属により覆われた基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記被エッチング部材と当該被エッチング部材に給電する電源部とを有し、前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部に前記活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置である。
【0029】
上記目的を解決する第15の発明に係る金属膜作製装置は、
窒化金属又は酸化金属により覆われた基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
前記チャンバの開口を密閉する絶縁材製のチャンバ外方側に湾曲した凸形状の天井板と、
前記チャンバの内部に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記天井板の外方周囲に配設した円錐リング形状のコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置である。
【0030】
上記目的を解決する第16の発明に係る金属膜作製装置は、
第15の発明に記載する金属膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に、前記円錐リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置されたことを特徴とする金属膜作製装置である。
【0031】
上記目的を解決する第17の発明に係る金属膜作製装置は、
第15の発明に記載する金属膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記天井板の内側の湾曲形状に沿いながら前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に、前記円錐リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置されたことを特徴とする金属膜作製装置である。
【0032】
上記目的を解決する第18の発明に係る金属膜作製装置は、
窒化金属又は酸化金属により覆われた基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する筒状の通路と、
前記筒状の通路に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記筒状の通路にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記筒状の通路に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記筒状の通路の周囲に巻回したコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスを前記筒状の通路においてプラズマ化すると共に前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置である。
【0034】
上記目的を解決する第19の発明に係る金属膜作製装置は、
第11ないし第18のいずれかに記載する金属膜作製装置において、
前記活性化ガスは、希ガス又は水素ガスであることを特徴とする金属膜作製装置である。
【0035】
上記目的を解決する第20の発明に係る金属膜作製装置は、
第11ないし第19の発明のいずれかに記載する金属膜作製装置において、
前記還元ガスは水素ガス又はハロゲンガスであることを特徴とする金属膜作製装置である。
【0037】
【発明の実施の形態】
<第1の実施形態>
図1に基づいて第1の実施形態に係る金属膜作製方法及び金属膜作製装置を説明する。図1は、本発明の第1の実施形態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透視断面図である。
【0038】
図1に示すように、筒形状に形成された、例えば、セラミックス製(絶縁材料製)のチャンバ1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℃〜200℃に維持される温度)に制御される。本実施形態においては、基板3を窒化タンタル(TaN)からなる基板として説明する。
【0039】
チャンバ1の上面は開口部とされ、開口部は高蒸気圧ハロゲン化物を形成しうる金属で形成される被エッチング部材7によって塞がれている。被エッチング部材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。本実施形態では銅製の被エッチング部材を例として説明する。
【0040】
チャンバ1の筒部の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ9が設けられ、プラズマアンテナ9には整合器10及び電源11が接続されて高周波電流が供給される。プラズマアンテナ9、整合器10及び電源11によりプラズマ発生手段が構成されている。
【0041】
支持台2とほぼ同じ高さにおけるチャンバ1の筒部には、チャンバ1の内部にハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガス18(He,Ar等で塩素濃度が≦50%、好ましくは10%程度に希釈された塩素ガス)を供給するノズル12-1、還元ガスとしてのH2 (水素)ガス51を供給するノズル12-2、活性化ガスとしての希ガス50を供給するノズル12-3とが接続されている。ノズル12-1は被エッチング部材7に向けて、またノズル12-2,12-3はチャンバ1内のプラズマアンテナ9が設置される高さ付近に向けて開口し、これらのノズル12-1,12-2,12-3には流量制御器13を介してそれぞれ原料ガス18、H2 ガス51、希ガス50が送られる。成膜に関与しない余分なガス等は排気口17から排気される。ノズル12-1と流量制御器13とによりハロゲンガス供給手段が、ノズル12-2と流量制御器13とにより還元ガス供給手段が、ノズル12-3と流量制御器13とにより活性化ガス供給手段が構成されている。
【0042】
また、流量制御器13には、制御手段であるコントロールユニット52が接続される。コントロールユニット52は、各ガスの供給タイミング、流量等を制御することにより、下記詳細に説明する初期工程を行う初期制御、第1工程を行う第1制御、第2工程を行う第2制御、第3工程を行う第3制御を順次行う。
【0043】
上述した金属膜作製装置では、以下に詳説する方法で金属薄膜16の成膜を行う。
【0044】
<初期工程を行う初期制御>
図1および図6に基づき、初期工程について説明する。図6は、窒化タンタルからなる基板3の表面の活性化を示す概念図である。初期工程とは、窒化タンタル56の表面を活性化する工程であり、希ガスプラズマ55により、窒化タンタル56の表面を活性化する。なお、本実施形態では、希ガス50としてHeガスを適用した例を説明する。
【0045】
まず、チャンバ1の内部にノズル12-3から希ガス50を供給すると共に、プラズマアンテナ9から電磁波をチャンバ1の内部に入射することで、希ガス50をイオン化して希ガスプラズマ55を発生させる。希ガスプラズマ55は、ガスプラズマ14で図示する領域に発生する。このときの反応は、次式で表すことができる。
He → He* ・・・・・・(1)
ここで、He* はヘリウムガスラジカルを表す。
【0046】
この希ガスプラズマ55が窒化タンタル56に作用することにより、窒化タンタル56の表面活性化反応が生じる。このときの反応は、次式で表される。
TaN(s)+He* → Ta(s)+N* +He* ・・・・(2)
ここで、sは固体状態を表す。式(2)は、窒化タンタル56の表面層における窒素成分が希ガスプラズマ55により追い出され、タンタル金属のみからなるタンタル膜57が生成した状態を表す。
【0047】
窒化タンタル等の金属窒化物およびいわゆる不動態は、低い表面活性を示す。その結果、これらの金属化合物からなる基板に成膜しようとする場合、得られる薄膜の基板に対する密着性が弱かったり、平坦性、埋め込み性が良好でないといった問題が生じる場合がある。一方、これらの金属化合物を構成する金属成分は活性が高いため、初期工程において純金属の表面とすることで活性化することができる。なお、不動態とは表面が酸化金属等の不活性物質により覆われた金属のことであり、上式(2)と同様に、希ガスプラズマにより表面の酸素成分等を除去することで表面活性化が可能である。
【0048】
<第1工程を行う第1制御>
次に、図1に基づき、初期工程に続く第1工程について説明する。第1工程とは、前駆体15を基板3に成膜する工程であり、原料ガス18から発生させた塩素ガスプラズマ(ガスプラズマ14の領域に発生)により、被エッチング部材7をエッチングし、銅とハロゲンとからなる前駆体15(ガス状の塩化銅)を基板3に成膜する。
【0049】
まず、チャンバ1の内部にノズル12-1から原料ガス18を供給すると共に、プラズマアンテナ9から電磁波をチャンバ1の内部に入射することで、原料ガス18中の塩素ガスをイオン化して塩素ガスプラズマを発生させる。プラズマは、ガスプラズマ14で図示する領域に発生する。このときの反応は、次式で表すことができる。
Cl2 → 2Cl* ・・・・・・(3)
ここで、Cl* は塩素ガスラジカルを表す。
【0050】
このガスプラズマ14が被エッチング部材7に作用することにより、被エッチング部材7が加熱されると共に、被エッチング部材7にエッチング反応が生じる。このときの反応は、例えば、次式で表される。
Cu(s)+2Cl* → CuCl2 (g) ・・・・(4)
ここで、gはガス状態を表す。式(4)は、被エッチング部材7のCu成分がガスプラズマ14によりエッチングされ、ガス化した状態を表す。前駆体15は、ガス化したCuCl2 及びこれと組成比が異なる物質(CuX1ClY1)である。
【0051】
ガスプラズマ14を発生させることにより被エッチング部材7を加熱し、更に温度制御手段6により基板3の温度を被エッチング部材7の温度よりも低い温度に設定する。この結果、前駆体15は基板3に吸着される。このときの反応は、例えば、次式で表される。
CuCl2 (g) → CuCl2 (ad) ・・・・(5)
ここで、adは吸着状態を表す。
【0052】
基板3は、初期工程において活性化されており、前駆体15の吸着は比較的速いため、後に詳細に説明する「塩素ガスラジカルの還元作用によるCu生成」は起こらない。この後、吸着した前駆体は固体状態となり基板3に成膜される。このときの反応は、例えば、次式で表される。
CuCl2 (ad) → CuCl2 (s) ・・・・(6)
この状態を図7(a)に示す。初期工程で生成したタンタル膜57に対して、前駆体15の膜であるCuCl膜58が成膜されている。
【0053】
<第2工程を行う第2制御>
次に、図1および図7に基づき、第1工程に続く第2工程について説明する。図7は、基板上に成膜されたCuCl膜の還元を示す概念図である。第2工程とは、第1工程において成膜された前駆体15であるCuCl膜58を還元して金属粒(Cu粒子59)の膜とする工程であり、還元ガスであるH2 ガス51から発生させたH2 ガスプラズマ(ガスプラズマ14の領域に発生)により、基板3に成膜されたCuCl膜58を還元して金属粒の膜とする。
【0054】
まず、チャンバ1の内部にノズル12-2からH2 ガス51を供給すると共に、プラズマアンテナ9から電磁波をチャンバ1の内部に入射することで、H2 ガス51をイオン化してH2 ガスプラズマを発生させる。H2 ガスプラズマは、ガスプラズマ14で図示する領域に発生する。このときの反応は、次式で表すことができる。
H2 → 2H* ・・・・・・(7)
ここで、H* は水素ラジカルを表す。
【0055】
このH2 ガスプラズマがCuCl膜58に作用することにより、CuCl膜58の還元反応が生じる。このときの反応は、例えば、次式で表される。
CuCl2 (s)+2H* → Cu(s)+2HCl ・・・(8)
式(8)は、CuCl膜58がH2 ガスプラズマにより還元され、塩素成分が除去されると共にCu粒子59が生成した状態を表す。
【0056】
第1工程に続く第2工程を行うことにより、図7(b)に概念的に示すように、Cu粒子59を密な状態でタンタル膜57の表面に生成させ、膜状とすることができる。
【0057】
<第3工程を行う第3制御>
次に、図1および図8に基づき、第2工程に続く第3工程について説明する。図8は、基板上に成膜された金属粒の膜に対する金属成膜を示す概念図である。第3工程とは、第2工程において生成させたCu粒子59の膜に、前駆体15の金属成分を成膜する工程であり、Cu粒子59を結晶成長核として、ハロゲンガスプラズマにより前駆体15を生成させ、前駆体15の金属成分をCu粒子59の膜に成膜する。
【0058】
まず、チャンバ1の内部にノズル12-1から原料ガス18を供給すると共に、プラズマアンテナ9から電磁波をチャンバ1の内部に入射することで、原料ガス18中の塩素ガスをイオン化して塩素ガスプラズマを発生させる。プラズマは、ガスプラズマ14で図示する領域に発生する。このときの反応は、上式(3)と同様である。
【0059】
このガスプラズマ14が被エッチング部材7に作用することにより、被エッチング部材7が加熱されると共に、被エッチング部材7にエッチング反応が生じる。このときの反応は、上式(4)と同様である。
【0060】
ガスプラズマ14を発生させることにより被エッチング部材7を加熱し、更に温度制御手段6により基板3の温度を被エッチング部材7の温度よりも低い温度に設定する。この結果、前駆体15は基板3上のCu粒子59の膜に吸着される。このときの反応は、上式(5)と同様である。
【0061】
吸着したCuCl2 は、塩素ガスラジカルにより還元されてCu成分となることで、金属薄膜16(Cu薄膜)の一部を形成する。このときの反応は、例えば、次式で表される。
CuCl2 (ad)+2Cl* →Cu(s)+2Cl2 ↑ ・・(9)
【0062】
更に、上式(4)において発生したガス化したCuCl2 の一部は、基板3上のCu粒子59の膜に吸着する(上式(5)参照)前に、塩素ガスラジカルにより還元されてガス状態のCuとなる。このときの反応は、例えば、次式で表される。
CuCl2 (g)+2Cl* →Cu(g)+2Cl2 ↑ ・・(10)
この後、ガス状態の銅は、基板3上のCu粒子59の膜に成膜され、金属薄膜16を形成する他の一部となる。
【0063】
成膜された金属薄膜16の状態を図8(b)に示す。第2工程で生成したCu粒子59を結晶成長核として、Cu粒子59の膜に対して、Cu薄膜60が成膜されている。このCu薄膜60が基板3上に成膜された金属薄膜16である。
【0064】
以上説明する、初期工程、第1工程から第3工程は、コントロールユニット52による初期制御、第1制御から第3制御により行われる。このようにして成膜することで、金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【0065】
図2ないし図5は、それぞれ、本発明の第2ないし第5の実施形態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透視断面図である。以下、図面に基づいて各実施形態を説明するが、図1に示した金属膜作製装置と同種部材には同一符号を付し、重複する説明は省略してある。
【0066】
<第2の実施形態>
図2に示した第2の実施形態に係る金属膜作製装置では、チャンバ1の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材製(例えば、セラミックス製)の板状の天井板25によって塞がれている。天井板25の上方にはチャンバ1の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ27が設けられ、プラズマアンテナ27は天井板25の面と平行な平面リング状に形成されている。プラズマアンテナ27には整合器10及び電源11が接続されて高周波電流が供給される。
【0067】
チャンバ1の上面の開口部と天井板25との間には、高蒸気圧ハロゲン化物を形成しうる金属(本実施形態では銅)で形成される被エッチング部材20が挟持されている。被エッチング部材20は、突起部21とリング部22とからなり、チャンバ1内で基板3に対向する位置に設置され、チャンバ1の側壁周方向に亘り複数に分割すると共に各分割部分である突起部21が円筒状のチャンバ1に沿って設置されるリング部22から中心側に向かって突出した構造となっている。すなわち、突起部21は、チャンバ1の内壁から径方向中心に向かうと共に円周方向に複数設けられ、突起部21同士の間には切欠部(空間)が存在しているため、プラズマアンテナ27に流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように基板3と天井板25との間に配置されている。
【0068】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、第1の実施形態と同様に、コントロールユニット52による初期制御、第1制御から第3制御により、初期工程、第1工程から第3工程を行う。このようにして成膜することで、金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【0069】
なお、本実施形態におけるガスプラズマ14の発生については、第1の実施形態と多少異なるため、以下説明を加える。
【0070】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、チャンバ1の内部にノズル12-1からハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガス18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、塩素ガスがイオン化されて塩素ガスプラズマが発生する。このプラズマは、ガスプラズマ14で図示する領域に発生する。
【0071】
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20が存在しているが、上述するように被エッチング部材20はプラズマアンテナ27に流れる電流の流れ方向に対して不連続な状態で配置されているので、被エッチング部材20付近のみならず、被エッチング部材20と基板3との間、すなわち、被エッチング部材20の下側にもガスプラズマ14が安定して発生するようになっている。
【0072】
ガスプラズマ14が被エッチング部材20に作用することにより、被エッチング部材20にエッチング反応が生じ、第1の実施形態と同じ作用により、図7(a)に示すCuCl膜58の成膜及び図8に示すCu薄膜60の成膜が行われ、最終的に金属薄膜16が成膜される。
【0073】
<第3の実施形態>
図3に示した第3の実施形態に係る金属膜作製装置では、図1に示した金属膜作製装置と比較して、チャンバ1の筒部の周囲にはプラズマアンテナ9が設けられておらず、被エッチング部材7に整合器10及び電源11が接続されて被エッチング部材7に高周波電流が供給される。また、支持台2(基板3)はアースされている。
【0074】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、第1の実施形態と同様に、コントロールユニット52による初期制御、第1制御から第3制御により、初期工程、第1工程から第3工程を行う。このようにして成膜することで、金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【0075】
なお、本実施形態におけるガスプラズマ14の発生については、第1の実施形態と多少異なるため、以下説明を加える。
【0076】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、チャンバ1の内部にノズル12-1からハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガス18を供給すると共に、電源11からの給電により被エッチング部材7からチャンバ1の内部に静電場を作用させることで、塩素ガスがイオン化されて塩素ガスプラズマが発生する。このプラズマは、ガスプラズマ14で図示する領域に発生する。
【0077】
ガスプラズマ14が被エッチング部材7に作用することにより、被エッチング部材7にエッチング反応が生じ、第1の実施形態と同じ作用により、図7(a)に示すCuCl膜58の成膜及び図8に示すCu薄膜60の成膜が行われ、最終的に金属薄膜16が成膜される。
【0078】
<第4の実施形態>
図4に示した第4の実施形態に係る金属膜作製装置では、チャンバ1の上面は開口部とされ、開口部は、例えば、セラミックス製(絶縁材料製)の天井板25によって塞がれている。天井板25の下面には高蒸気圧ハロゲン化物を形成しうる金属(本実施形態では銅)で形成される被エッチング部材30が設けられ、被エッチング部材30は円錐形状(基板3側に凸形状)となっている。
【0079】
被エッチング部材30とほぼ同じ高さにおけるチャンバ1の筒部の周囲には、スリット状の開口部31が形成され、開口部31には筒状の通路32の一端がそれぞれ固定されている。通路32の途中部には絶縁体製の筒状の励起室33が設けられ、励起室33の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ34が設けられ、プラズマアンテナ34は整合器10及び電源11に接続されて高周波電流が供給される。
【0080】
通路32の他端側には流量制御器13が接続され、流量制御器13を介して通路32内にハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガス18、還元ガスとしてのH2 (水素)ガス51、活性化ガスとしての希ガス50が供給される。本実施形態では、プラズマ発生手段は、通路32と励起室33とプラズマアンテナ34と整合器10と電源11とから構成され、チャンバ1の外部に設置されていることから「外部プラズマ発生室」という。
【0081】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、第1の実施形態と同様に、コントロールユニット52による初期制御、第1制御から第3制御により、初期工程、第1工程から第3工程を行う。このようにして成膜することで、金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【0082】
原料ガス18、H2 ガス51又は希ガス50が供給されるノズル(図1におけるノズル12-1,12-2,12-3参照)は、本実施形態では特別に設けられていないが、開口部31がノズルに相当し、前記各ガスは共通の開口部31から供給される。なお、H2 ガス51及び希ガス50については、被エッチング部材30に作用させる必要がないため、基板3とほぼ同じ高さにおけるチャンバ1の筒部の周囲にH2 ガス51及び希ガス50をプラズマ化する専用の「外部プラズマ発生室」を設置してもよい。
【0083】
本実施形態における被エッチング部材30のエッチングは、第1の実施形態と多少異なるため、以下説明を加える。
【0084】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、流量制御器13を介して通路32内に供給された原料ガス18は、励起室33に送り込まれる。次に、プラズマアンテナ34から電磁波を励起室33の内部に入射することで、塩素ガスをイオン化してガスプラズマ35を発生させる。真空装置8によりチャンバ1内の圧力と励起室33の圧力とに所定の差圧が設定されているため、励起室33内のガスプラズマ35の塩素ラジカルは開口部31からチャンバ1内に送られる。この塩素ラジカルが被エッチング部材30に作用することにより、被エッチング部材30にエッチング反応が生じる。
【0085】
このようにしてエッチング反応が生じる結果、第1の実施形態と同じ作用により、図7(a)に示すCuCl膜58の成膜及び図8に示すCu薄膜60の成膜が行われ、最終的に金属薄膜16が成膜される。
【0086】
H2 ガス51及び希ガス50のプラズマについても、原料ガス18のプラズマと同様にして発生し、チャンバ1内に送られる。しかしながら、チャンバ1内に送られたH2 ガス51及び希ガス50のプラズマは、被エッチング部材30ではなく、基板3に積極的に供給されるようになっている。
【0087】
本実施形態に係る金属膜作製装置は、チャンバ1と隔絶した(チャンバ1の外部に設けた)励起室33でガスプラズマ35を発生させるようにしているので、基板3が必要以上に塩素ガスプラズマに晒されることがなくなり、基板3に塩素ガスプラズマによる損傷が生じることがない。例えば、金属膜が成膜された基板3に別材料の金属成膜を行う場合には、既に成膜された金属膜を損傷させることなく別材料の金属成膜が可能である。なお、励起室33でガスプラズマ35を発生させる手段としては、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。
【0088】
<第5の実施形態>
図5に示した第5の実施形態に係る金属膜作製装置では、図2に示した金属膜作製装置に比べて、天井板、プラズマアンテナの形状が異なっている。すなわち、チャンバ1の上部開口にはチャンバ外方側に湾曲した凸形状(ドーム形状)の天井板43が固定されている。なお、天井板43は絶縁材(セラミックス等)からなる。一方、天井板43の外方周囲にはチャンバ1の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ44が設けられている。プラズマアンテナ44は天井板43の凸形状に沿って円錐リング状に形成されている。プラズマアンテナ44には整合器10及び電源11が接続されて高周波電力が給電されるようになっている。プラズマアンテナ44と整合器10と電源11とによりプラズマ発生手段が構成されている。
【0089】
本実施形態においては天井板43を凸形状に形成し、プラズマアンテナ44を天井板43の凸形状に沿って円錐リング状に形成することにより、第2の実施形態に比べて、発生させるガスプラズマ45を均一かつ安定にすることが可能になる。
【0090】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、第1の実施形態と同様に、コントロールユニット52による初期制御、第1制御から第3制御により、初期工程、第1工程から第3工程を行う。このようにして成膜することで、金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【0091】
なお、本実施形態におけるガスプラズマ45の発生については、第1の実施形態と多少異なるため、以下説明を加える。
【0092】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、チャンバ1の内部にノズル12-1からハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガス18を供給し、プラズマアンテナ44から電磁波をチャンバ1の内部に入射することで、塩素ガスがイオン化されて塩素ガスプラズマが発生する。このプラズマは、ガスプラズマ45で図示する領域に発生する。
【0093】
ガスプラズマ45が被エッチング部材20に作用することにより、被エッチング部材20にエッチング反応が生じ、第1の実施形態と同じ作用により、図7(a)に示すCuCl膜58の成膜及び図8に示すCu薄膜60の成膜が行われ、最終的に金属薄膜16が成膜される。
【0094】
なお、本実施形態では、被エッチング部材として、基板3と天井板43との間におけるチャンバ1の径方向に延びると共に、円錐リング形状のプラズマアンテナ44に流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるようにチャンバ1の側壁周方向に複数配置した被エッチング部材20を用いて説明したが、これに限られない。例えば、天井板43の内側の湾曲形状に沿いながら基板3と天井板43との間におけるチャンバ1の径方向に延びると共に、円錐リング形状のプラズマアンテナ44に流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるようにチャンバ1の側壁周方向に複数配置した被エッチング部材としてもよい。
【0095】
なお、上記各実施形態においては、原料ガスとして、Heで希釈されたCl2 ガスを例に挙げて説明したが、Cl2 ガスを単独で用いたり、HClガスを適用することも可能である。HClガスを適用した場合、原料ガスプラズマはHClガスプラズマが生成されるが、銅製の被エッチング部材のエッチングにより生成される前駆体はCux Cly である。したがって、原料ガスは塩素を含有するガスであればよく、HClガスとCl2 ガスとの混合ガスを用いることも可能である。さらに、一般的には塩素に限らず、ハロゲンガスであれば、本発明の原料ガスとして利用することができる。ハロゲンとしては、フッ素、臭素及びヨウ素などを適用することが可能である。
【0096】
活性化ガスとして利用する希ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等を利用することができ、また、H2 ガスも利用することができる。更に、還元ガスとしては、H2 ガスの他に、塩素、フッ素、臭素及びヨウ素のハロゲンガスも利用することができる。
【0097】
また、被エッチング部材は銅に限らず、例えばTa、Ti、W、Zn、In、Cd等の高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属であれば同様に用いることができる。この場合、前駆体はTa、Ti、W、Zn、In、Cd等の塩化物(ハロゲン化物)となり、基板3の表面に生成される薄膜はTa、Ti、W、Zn、In、Cd等となる。
【0098】
また、本発明を適用して成膜することができる基板としては、どのような材料の基板にも応用できるが、金属窒化物の基板としては、例えば、窒化タンタル、窒化タングステン、窒化ケイ素、窒化チタン等が挙げられる。また、不動態としては、母体金属がFe,Ni,Co,Cr,Ti,Ta,Nb,Alの不動態が挙げられる。
【0099】
更に、上記各実施形態では、第1工程を行う第1制御に先立って初期制御により初期工程を行う例を示したが、本発明はこれに限られず、初期制御を行わずに第1工程以降の工程により成膜を行っても、密着性、平坦性及び埋め込み性が良好な薄膜を得ることができる。初期工程を行うことで更に密着性、平坦性及び埋め込み性が良好な薄膜を得ることができる。
【0100】
【発明の効果】
第1の発明に係る金属膜作製方法によれば、
初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより窒化金属又は酸化金属で覆われた基板の表面を活性化する工程を行い、
前記基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜することとしたので、
不動態からなる基板に対して、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【0101】
第2の発明に係る金属膜作製方法によれば、
初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより窒化金属又は酸化金属で覆われた基板の表面を活性化する工程を行い、
前記基板が収容されるチャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給し、当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記チャンバの内部に前記ハロゲンガスプラズマを供給し、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜することとしたので、
不動態からなる基板に対して、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【0102】
第3の発明に係る金属膜作製方法によれば、
初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより窒化金属又は酸化金属で覆われた基板の表面を活性化する工程を行い、
前記基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、前記チャンバの周囲に巻回したコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜することとしたので、
第1又は第2の発明の効果に加えて、チャンバ上方の自由度を大きくすることができる。
【0103】
第4の発明に係る金属膜作製方法によれば、
初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより窒化金属又は酸化金属で覆われた基板の表面を活性化する工程を行い、
前記基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、前記チャンバに設けられた絶縁材製の天井板の外方に配設した平面リング形状のコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜することとしたので、
第1又は第2の発明の効果に加えて、チャンバ側周囲の自由度を大きくすることができる。
【0104】
第5の発明に係る金属膜作製方法によれば、
初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより窒化金属又は酸化金属で覆われた基板の表面を活性化する工程を行い、
前記基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバに設けられた天井板である被エッチング部材に給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜することとしたので、
第1又は第2の発明の効果に加えて、プラズマ発生用のアンテナをなくすことができ、チャンバ周囲の自由度を大きくすることができる。
【0105】
第6の発明に係る金属膜作製方法によれば、
初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより窒化金属又は酸化金属で覆われた基板の表面を活性化する工程を行い、
前記基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、前記チャンバに設けられた絶縁材製のチャンバ外方側に湾曲した凸形状の天井板の外方周囲に配設した円錐リング形状のコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜することとしたので、
第1又は第2の発明の効果に加えて、安定にプラズマを発生させることができる。
【0106】
第7の発明に係る金属膜作製方法によれば、
初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより窒化金属又は酸化金属で覆われた基板の表面を活性化する工程を行い、
前記基板が収容されるチャンバの内部に連通する筒状の通路にハロゲンガスを供給し、前記筒状の通路の周囲に巻回したコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記チャンバの内部に前記ハロゲンガスプラズマを供給し、前記初期工程に続いて、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜することとしたので、
第1又は第2の発明の効果に加えて、基板に成膜された金属薄膜のプラズマによる損傷を防止することができる。
【0108】
第8の発明に係る金属膜作製方法によれば、
第1ないし第7の発明に記載する金属膜作製方法において、前記活性化ガスは、希ガス又は水素ガスであることとしたので、不動態からなる基板の表面を効果的に活性化することができる。
【0109】
第9の発明に係る金属膜作製方法によれば、
第1ないし第8の発明のいずれかに記載する金属膜作製方法において、前記還元ガスは水素ガス又はハロゲンガスであることとしたので、ハロゲン化金属である前駆体を効果的に還元することができる。
【0111】
第10の発明に係る金属膜作製装置によれば、
窒化金属又は酸化金属により覆われた基板が収容されるチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えたので、
金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【0112】
第11の発明に係る金属膜作製装置によれば、
窒化金属又は酸化金属により覆われた基板が収容されるチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室と、
前記外部プラズマ発生室に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
当該外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記外部プラズマ発生室に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスを前記外部プラズマ発生室においてプラズマ化すると共に前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えたので、
金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【0113】
第12の発明に係る金属膜作製装置によれば、
窒化金属又は酸化金属により覆われた基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記チャンバの周囲に巻回したコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えたので、
第10又は第11の発明の効果に加えて、チャンバ上方の自由度を大きくすることができる。
【0114】
第13の発明に係る金属膜作製装置によれば、
窒化金属又は酸化金属により覆われた基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
前記チャンバの開口を密閉する絶縁材製の天井板と、
前記チャンバの内部に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記天井板の外方に配設した平面リング形状のコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に前記平面リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えたので、
第11又は第12の発明の効果に加えて、チャンバ側周囲の自由度を大きくすることができる。
【0115】
第14の発明に係る金属膜作製装置によれば、
アースされた窒化金属又は酸化金属により覆われた基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記被エッチング部材と当該被エッチング部材に給電する電源部とを有し、前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えたので、
第10又は第11の発明の効果に加えて、プラズマ発生用のアンテナをなくすことができ、チャンバ周囲の自由度を大きくすることができる。
【0116】
第15の発明に係る金属膜作製装置によれば、
窒化金属又は酸化金属により覆われた基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
前記チャンバの開口を密閉する絶縁材製のチャンバ外方側に湾曲した凸形状の天井板と、
前記チャンバの内部に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記天井板の外方周囲に配設した円錐リング形状のコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えたので、
第10又は第11の発明の効果に加えて、安定にプラズマを発生させることができる。
【0117】
第16の発明に係る金属膜作製装置によれば、
第15の発明に記載する金属膜作製装置において、
前記被エッチング部材を、前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に、前記円錐リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置したので、第15の発明を加工の容易な被エッチング部材で実現できる。
【0118】
第17の発明に係る金属膜作製装置によれば、
第15の発明に記載する金属膜作製装置において、
前記被エッチング部材を、前記天井板の内側の湾曲形状に沿いながら前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に、前記円錐リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置したので、第15の発明において、成膜効率を向上させることができる。
【0119】
第18の発明に係る金属膜作製装置によれば、
窒化金属又は酸化金属により覆われた基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する筒状の通路と、
前記筒状の通路に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
当該筒状の通路にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記筒状の通路に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記筒状の通路の周囲に巻回したコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスを前記筒状の通路においてプラズマ化すると共に前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えたので、基板に成膜された金属薄膜のプラズマによる損傷を防止することができる。
【0121】
第19の発明に係る金属膜作製装置によれば、
第10ないし第18の発明に記載する金属膜作製装置において、前記活性化ガスは、希ガス又は水素ガスであることとしたので、不動態からなる基板の表面を効果的に活性化することができる。
【0122】
第20の発明に係る金属膜作製装置によれば、
第11ないし第19の発明のいずれかに記載する金属膜作製装置において、前記還元ガスは水素ガス又はハロゲンガスであることとしたので、ハロゲン化金属である前駆体を効果的に還元することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態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透視断面図である。
【図2】本発明の第2の実施形態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透視断面図である。
【図3】本発明の第3の実施形態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透視断面図である。
【図4】本発明の第4の実施形態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透視断面図である。
【図5】本発明の第5の実施形態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透視断面図である。
【図6】基板である窒化タンタルの表面の活性化を示す概念図である。
【図7】基板上に成膜された前駆体の還元を示す概念図である。
【図8】基板上に成膜された金属粒の膜に対する金属成膜を示す概念図である。
【図9】従来の金属膜作製装置の一例の概略透視断面図である。
【図10】従来の成膜工程を示す概念図である。
【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 被エッチング部材
8 真空装置
9 プラズマアンテナ
10 整合器
11 電源
12-1,2,3 ノズル
13 流量制御器
14 ガスプラズマ
15 前駆体
16 金属薄膜
17 排気口
18 原料ガス
20 被エッチング部材
21 突起部
22 リング部
25 天井板
27 プラズマアンテナ
30 被エッチング部材
31 開口部
32 通路
33 励起室
34 プラズマアンテナ
35 ガスプラズマ
40 被エッチング部材
41 突起部
42 リング部
43 天井板
44 プラズマアンテナ
45 ガスプラズマ
50 希ガス
51 H2 ガス
52 コントロールユニット
55 希ガスプラズマ
56 窒化タンタル
57 タンタル膜
58 CuCl膜
59,65 Cu粒子
60,67 Cu薄膜
66 Cu成長粒子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal film manufacturing method and apparatus.
[0002]
[Prior art]
Currently, in the manufacture of semiconductors and the like, film formation using a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus is known (see, for example, Patent Document 1). A plasma CVD apparatus is a plasma reaction of a gas such as an organometallic complex that becomes a material of a film introduced into a chamber by a high frequency incident from a high frequency antenna, and a chemical reaction on the substrate surface by active excited atoms in the plasma. Is a device for forming a metal thin film or the like by promoting the above.
[0003]
[Patent Document 1]
US Pat. No. 6,235,625
[0004]
On the other hand, the present inventors installed a member to be etched containing a metal component desired to be formed in a chamber, and etched the member to be etched with a plasma of a halogen gas to thereby obtain a precursor that is a halide of the metal component. And a plasma CVD apparatus and a film forming method for forming only the metal component of the precursor on the substrate have been developed.
[0005]
FIG. 9 is a schematic perspective sectional view of a plasma CVD apparatus developed by the present inventors. As shown in the figure, a support base 2 is provided in the vicinity of the bottom of a chamber 1 made of an insulating material formed in a cylindrical shape, and a substrate 3 is placed on the support base 2. The support base 2 is provided with a temperature control means 6 including a heater 4 and a refrigerant flow means 5, and the support base 2 is controlled to a predetermined temperature by the temperature control means 6. The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by a member 7 to be etched, which is formed of a metal capable of forming a high vapor pressure halide (hereinafter referred to as copper). The inside of the chamber 1 closed by the member 7 to be etched is maintained at a predetermined pressure by the vacuum device 8. A coiled
[0006]
In the cylindrical portion of the chamber 1 at almost the same height as the support 2, a source gas 18 containing chlorine gas as a halogen gas inside the chamber 1 (He, Ar, etc., the chlorine concentration is ≦ 50%, preferably 10 Nozzle 12 for supplying chlorine gas diluted to about%) is connected. The source gas 18 is sent from the substrate 3 side to the etched member 7 side in the chamber 1 during film formation. Gases that are not involved in film formation are exhausted from the exhaust port 17.
[0007]
In the plasma CVD apparatus described above, the metal thin film 16 (Cu thin film) is formed by the following method. First, the source gas 18 is supplied into the chamber 1 and electromagnetic waves are incident on the chamber 1 from the
[0008]
When this gas plasma 14 acts on the member 7 to be etched, the member 7 to be etched is heated and an etching reaction occurs in the member 7 to be etched. As a result, the
[0009]
The member 7 to be etched is heated by generating the gas plasma 14, and the temperature control means 6 sets the temperature of the substrate 3 to be lower than the temperature of the member 7 to be etched. As a result, the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 10 is a conceptual diagram when a film is formed on a tantalum nitride substrate by the film forming method. The surface of metal nitride such as tantalum nitride or passive is inactive, so when forming a film on these substrates, the adhesion between the substrate and the formed metal thin film, flatness and embedding properties are low. It may be insufficient. This is because the adsorption coefficient of the precursor with respect to the inert surface is small, and the diameter of the metal particles constituting the formed thin film is coarse.
[0011]
That is, in the plasma CVD apparatus and film forming method developed by the present inventors, first, Cu particles 65 are generated as crystal growth nuclei on the surface of tantalum nitride 56, and Cu particles grow using the Cu particles 65 as nuclei ( A Cu thin film 67 is formed by Cu growing particles 66). Here, since the Cu particles 65 generated on the surface of the tantalum nitride 56 in the initial stage of the film forming process have a low density (the number of Cu particles 65 generated per unit area), they must grow to coarse particles of about 1 μm or more. Cu thin film 67 cannot be formed. As a result, the contact area between the Cu growth particles 66 and the surface of the tantalum nitride 56 is reduced, resulting in insufficient adhesion between the substrate and the formed metal thin film, and the Cu growth particles 66 are coarse. , Flatness (average roughness Ra> 200 nm) and embeddability are insufficient.
[0012]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a metal film manufacturing method and apparatus for forming a thin film having excellent adhesion, flatness, and embedding with respect to a substrate.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The metal film manufacturing method according to the first invention for solving the above object is as follows:As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide by an activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas is performed.
AboveHalogen gas is supplied into the chamber in which the substrate is accommodated, and the halogen gas is turned into plasma to generate halogen gas plasma.
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched,Following the initial step,
First step: forming a film of the precursor on the substrate;
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: Using the metal particle film generated in the second step as a crystal growth nucleus, forming a metal component of the precursor on the metal particle film;About each process of
SaidInitial processOr a metal film manufacturing method in which the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the third step.
[0014]
The metal film manufacturing method according to the second invention for solving the above object is as follows:As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide by an activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas is performed.
AboveHalogen gas is supplied to an external plasma generation chamber communicating with the inside of the chamber in which the substrate is accommodated, and the halogen gas is converted into plasma to generate halogen gas plasma.
Supplying the halogen gas plasma into the chamber;
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched,Following the initial step,
First step: forming a film of the precursor on the substrate;
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: Using the metal particle film generated in the second step as a crystal growth nucleus, forming a metal component of the precursor on the metal particle film;About each process of
SaidInitial processOr a metal film manufacturing method in which the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the third step.
[0015]
A metal film manufacturing method according to a third invention for solving the above object is as follows:As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide by an activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas is performed.
Halogen gas is supplied to the inside of the chamber in which the substrate is accommodated, and the halogen gas is turned into plasma by supplying power to a coil wound around the chamber to generate halogen gas plasma.
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched,Following the initial step,
First step: forming a film of the precursor on the substrate;
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: Using the metal particle film generated in the second step as a crystal growth nucleus, forming a metal component of the precursor on the metal particle film;About each process of
SaidInitial processOr a metal film manufacturing method in which the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the third step.
[0016]
A metal film manufacturing method according to a fourth invention for solving the above object is as follows:As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide by an activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas is performed.
AboveHalogen gas is supplied into the chamber in which the substrate is accommodated, and the halogen gas is converted into plasma by supplying power to a planar ring-shaped coil disposed outside the ceiling plate made of an insulating material provided in the chamber. To generate halogen gas plasma,
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched,Following the initial step,
First step: forming a film of the precursor on the substrate;
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: Using the metal particle film generated in the second step as a crystal growth nucleus, forming a metal component of the precursor on the metal particle film;About each process of
SaidInitial processOr a metal film manufacturing method in which the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the third step.
[0017]
A metal film manufacturing method according to a fifth invention for solving the above object is as follows:As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide by an activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas is performed.
AboveThe halogen gas is supplied to a member to be etched, which is a ceiling plate provided in the chamber, by supplying a halogen gas to the inside of the chamber in which the substrate is accommodated, and forming a high vapor pressure halide. Into plasma to generate halogen gas plasma,
Etching the member to be etched with the halogen gas plasma to form a precursor of a metal component and a halogen,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched,Following the initial step,
First step: forming a film of the precursor on the substrate;
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: forming the metal component of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus;About each process of
SaidInitial processOr a metal film manufacturing method in which the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the third step.
[0018]
A metal film manufacturing method according to a sixth invention for solving the above object is as follows:As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide by an activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas is performed.
AboveA conical ring-shaped coil that is provided around the outer periphery of a convex ceiling plate that is made of an insulating material and is provided outside the chamber and is curved toward the outside of the chamber. The halogen gas is turned into plasma by supplying power to the gas to generate halogen gas plasma,
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched,Following the initial step,
First step: forming a film of the precursor on the substrate;
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: Forming the metal component of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus,About each process of
SaidInitial processOr a metal film manufacturing method in which the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the third step.
[0019]
A metal film manufacturing method according to a seventh invention for solving the above object is as follows:As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide by an activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas is performed.
AboveHalogen gas is supplied to a cylindrical passage communicating with the inside of the chamber in which the substrate is accommodated, and the halogen gas plasma is converted into plasma by supplying power to a coil wound around the cylindrical passage. Generate
Supplying the halogen gas plasma into the chamber;
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched,Following the initial step,
First step: forming a film of the precursor on the substrate;
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: Forming the metal component of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus,About each process of
SaidInitial processOr a metal film manufacturing method in which the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the third step.
[0021]
The first to solve the above purpose8The metal film production method according to the invention of
1st to 7thIn the metal film preparation method described in the invention of
The metal film manufacturing method is characterized in that the activation gas is a rare gas or a hydrogen gas.
[0022]
The first to solve the above purpose9The metal film production method according to the invention of
1st to 1st8In the metal film manufacturing method described in any of the inventions,
In the metal film manufacturing method, the reducing gas is hydrogen gas or halogen gas.
[0024]
First to solve the above objective0The metal film manufacturing apparatus according to the invention of
Covered with metal nitride or metal oxideA chamber containing a substrate;
A member to be etched, which is formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide and is provided at a position facing the substrate in the chamber;
An activated gas supply means for supplying an activated gas into the chamber;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas into the chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas into the chamber;
The activated gas,The halogen gas or the reducing gas is turned into plasma and is put into the chamber.Activated gas plasma,Plasma generating means for generating halogen gas plasma or reducing gas plasma;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control in which the precursor formed on the substrate in the first control is reduced by the reducing gas plasma to remove the halogen component of the precursor to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen and the precursor. Control to form a metal component of the body on the metal particle film;For each control of
SaidInitial controlOr a metal film manufacturing apparatus including control means for sequentially performing the third control.
[0025]
First to solve the above objective1The metal film manufacturing apparatus according to the invention of
Covered with metal nitride or metal oxideA chamber containing a substrate;
A member to be etched, which is formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide and is provided at a position facing the substrate in the chamber;
An external plasma generation chamber communicating with the interior of the chamber;
An activated gas supply means for supplying an activated gas to the external plasma generation chamber;
AboveHalogen gas supply means for supplying halogen gas to the external plasma generation chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas to the external plasma generation chamber;
The activated gas,The halogen gas or the reducing gas is turned into plasma in the external plasma generation chamber, and inside the chamberActivated gas plasma,Plasma generating means for supplying halogen gas plasma or reducing gas plasma;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control in which the precursor formed on the substrate in the first control is reduced by the reducing gas plasma to remove the halogen component of the precursor to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen, and the precursor Control to form a metal component of the body on the metal particle film;For each control of
SaidInitial controlOr a metal film manufacturing apparatus including control means for sequentially performing the third control.
[0026]
First to solve the above objective2The metal film manufacturing apparatus according to the invention of
Covered with metal nitride or metal oxideA cylindrical chamber in which a substrate is accommodated and one end side is opened;
A member to be etched that is formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide, seals the opening of the chamber, and is provided at a position facing the substrate;
An activated gas supply means for supplying an activated gas into the chamber;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas into the chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas into the chamber;
A coil wound around the chamber and a power supply for supplying power to the coil;The activated gas,The halogen gas or the reducing gas is turned into plasma and is put into the chamber.Activated gas plasma,Plasma generating means for generating halogen gas plasma or reducing gas plasma;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the substrate surface by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control that reduces the halogen component of the precursor by reducing the precursor deposited on the substrate in the first control with the reducing gas plasma to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen, and the precursor Control to form a metal component of the body on the metal particle film;For each control of
SaidInitial controlOr a metal film manufacturing apparatus including control means for sequentially performing the third control.
[0027]
First to solve the above objective3The metal film manufacturing apparatus according to the invention of
Covered with metal nitride or metal oxideA cylindrical chamber in which a substrate is accommodated and one end side is opened;
A ceiling plate made of an insulating material for sealing the opening of the chamber;
An activated gas supply means for supplying an activated gas into the chamber;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas into the chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas into the chamber;
A flat ring-shaped coil disposed outside the ceiling plate and a power supply unit for supplying power to the coil;The activated gas,The halogen gas or the reducing gas is turned into plasma and is put into the chamber.Activated gas plasmaPlasma generating means for generating halogen gas plasma or reducing gas plasma;
Discontinuous state with respect to the flow direction of the current formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide and extending in the radial direction of the chamber between the substrate and the ceiling plate and flowing through the planar ring-shaped coil A plurality of members to be etched arranged in the circumferential direction so that
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control that reduces the halogen component of the precursor by reducing the precursor deposited on the substrate in the first control with the reducing gas plasma to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen, and the precursor Control to form a metal component of the body on the metal particle film;For each control of
SaidInitial controlOr a metal film manufacturing apparatus including control means for sequentially performing the third control.
[0028]
First to solve the above objective4The metal film manufacturing apparatus according to the invention of
GroundedCovered with metal nitride or metal oxideA cylindrical chamber in which a substrate is accommodated and one end side is opened;
A member to be etched that is formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide, seals the opening of the chamber, and is provided at a position facing the substrate;
An activated gas supply means for supplying an activated gas into the chamber;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas into the chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas into the chamber;
A power source that feeds power to the member to be etched and the member to be etched;The activated gas, Converting the halogen gas or the reducing gas into plasma,The activated gas plasma,Plasma generating means for generating halogen gas plasma or reducing gas plasma;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control that reduces the halogen component of the precursor by reducing the precursor deposited on the substrate in the first control with the reducing gas plasma to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen, and the precursor Control to form a metal component of the body on the metal particle film;For each control of
SaidInitial controlOr a metal film manufacturing apparatus including control means for sequentially performing the third control.
[0029]
First to solve the above objective5The metal film manufacturing apparatus according to the invention of
Covered with metal nitride or metal oxideA cylindrical chamber in which a substrate is accommodated and one end side is opened;
A convex ceiling plate curved outwardly from the chamber made of an insulating material that seals the opening of the chamber;
An activated gas supply means for supplying an activated gas into the chamber;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas into the chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas into the chamber;
A conical ring-shaped coil disposed around the outside of the ceiling plate and a power supply unit for supplying power to the coil;The activated gas,The halogen gas or the reducing gas is turned into plasma and is put into the chamber.Activated gas plasma,Plasma generating means for generating halogen gas plasma or reducing gas plasma;
A member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control that reduces the halogen component of the precursor by reducing the precursor deposited on the substrate in the first control with the reducing gas plasma to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen, and the precursor Control to form a metal component of the body on the metal particle film;For each control of
SaidInitial controlOr a metal film manufacturing apparatus including control means for sequentially performing the third control.
[0030]
First to solve the above objective6The metal film manufacturing apparatus according to the invention of
First5In the metal film manufacturing apparatus described in the invention,
The member to be etched extends in the circumferential direction so as to extend in the radial direction of the chamber between the substrate and the ceiling plate and to be discontinuous with respect to the flow direction of the current flowing through the conical ring-shaped coil. A metal film manufacturing apparatus characterized in that a plurality of metal film manufacturing apparatuses are arranged.
[0031]
First to solve the above objective7The metal film manufacturing apparatus according to the invention of
First5In the metal film manufacturing apparatus described in the invention,
The member to be etched extends in the radial direction of the chamber between the substrate and the ceiling plate while following the curved shape inside the ceiling plate, and with respect to the flow direction of the current flowing in the conical ring-shaped coil. The metal film manufacturing apparatus is characterized in that a plurality of devices are arranged in the circumferential direction so as to be discontinuous.
[0032]
The first to solve the above purpose18The metal film manufacturing apparatus according to the invention of
Covered with metal nitride or metal oxideA cylindrical chamber in which a substrate is accommodated and one end side is opened;
A member to be etched, which is formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide and is provided at a position facing the substrate in the chamber;
A cylindrical passage communicating with the interior of the chamber;
An activated gas supply means for supplying an activated gas to the cylindrical passage;
AboveHalogen gas supply means for supplying halogen gas to the cylindrical passage;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas to the cylindrical passage;
A coil wound around the cylindrical passage and a power supply unit for supplying power to the coil;The activated gas,The halogen gas or the reducing gas is turned into plasma in the cylindrical passage, and inside the chamberActivated gas plasma,Plasma generating means for supplying halogen gas plasma or reducing gas plasma;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control that reduces the halogen component of the precursor by reducing the precursor deposited on the substrate in the first control with the reducing gas plasma to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen, and the precursor Control to form a metal component of the body on the metal particle film;For each control of
SaidInitial controlOr a metal film manufacturing apparatus including control means for sequentially performing the third control.
[0034]
The first to solve the above purpose19The metal film manufacturing apparatus according to the invention of
Any of 11th to 18thIn the metal film manufacturing apparatus to be described,
In the metal film manufacturing apparatus, the activation gas is a rare gas or a hydrogen gas.
[0035]
Second to solve the above-mentioned purpose0The metal film manufacturing apparatus according to the invention of
First1Or the second19In the metal film production apparatus described in any of the inventions,
In the metal film manufacturing apparatus, the reducing gas is hydrogen gas or halogen gas.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<First Embodiment>
A metal film manufacturing method and a metal film manufacturing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic perspective cross-sectional view of a metal film production apparatus for performing the metal film production method according to the first embodiment of the present invention.
[0038]
As shown in FIG. 1, a support base 2 is provided in the vicinity of the bottom of a chamber 1 made of, for example, ceramics (made of an insulating material), and a substrate 3 is placed on the support base 2. . The support base 2 is provided with a temperature control means 6 including a heater 4 and a refrigerant flow means 5, and the support base 2 is set to a predetermined temperature (for example, a temperature at which the substrate 3 is maintained at 100 ° C. to 200 ° C.) by the temperature control means 6. ) Is controlled. In the present embodiment, the substrate 3 will be described as a substrate made of tantalum nitride (TaN).
[0039]
The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by a member to be etched 7 formed of a metal capable of forming a high vapor pressure halide. The inside of the chamber 1 closed by the member 7 to be etched is maintained at a predetermined pressure by the vacuum device 8. In the present embodiment, a member to be etched made of copper will be described as an example.
[0040]
A
[0041]
In the cylindrical portion of the chamber 1 at almost the same height as the support 2, a source gas 18 containing chlorine gas as a halogen gas inside the chamber 1 (He, Ar, etc., the chlorine concentration is ≦ 50%, preferably 10 Nozzle 12-1 supplying chlorine gas diluted to about%, H as reducing gas2A nozzle 12-2 for supplying a (hydrogen) gas 51 and a nozzle 12-3 for supplying a rare gas 50 as an activation gas are connected. The nozzle 12-1 is directed toward the member 7 to be etched, and the nozzles 12-2 and 12-3 are opened near the height at which the
[0042]
The
[0043]
In the metal film manufacturing apparatus described above, the metal thin film 16 is formed by the method described in detail below.
[0044]
<Initial control to perform initial process>
The initial process will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a conceptual diagram showing activation of the surface of the substrate 3 made of tantalum nitride. The initial step is a step of activating the surface of the tantalum nitride 56, and the surface of the tantalum nitride 56 is activated by the
[0045]
First, the rare gas 50 is supplied into the chamber 1 from the nozzle 12-3, and electromagnetic waves are incident on the chamber 1 from the
He → He* (1)
Where He*Represents a helium gas radical.
[0046]
The
TaN (s) + He*→ Ta (s) + N*+ He* (2)
Here, s represents a solid state. Expression (2) represents a state in which the nitrogen component in the surface layer of the tantalum nitride 56 is driven out by the
[0047]
Metal nitrides such as tantalum nitride and so-called passivation show low surface activity. As a result, when an attempt is made to form a film on a substrate made of these metal compounds, there may be a problem that the obtained thin film has poor adhesion to the substrate, and the flatness and embedding property are not good. On the other hand, since the metal component which comprises these metal compounds has high activity, it can be activated by setting it as the surface of a pure metal in an initial process. Passivity is a metal whose surface is covered with an inert substance such as metal oxide. Similar to the above formula (2), surface activity is removed by removing oxygen components on the surface with a rare gas plasma. Is possible.
[0048]
<First control for performing the first step>
Next, the first step following the initial step will be described with reference to FIG. The first step is a step of depositing the
[0049]
First, the raw material gas 18 is supplied into the chamber 1 from the nozzle 12-1, and the electromagnetic wave is incident on the inside of the chamber 1 from the
Cl2 → 2Cl* (3)
Where Cl*Represents a chlorine gas radical.
[0050]
When this gas plasma 14 acts on the member 7 to be etched, the member 7 to be etched is heated and an etching reaction occurs in the member 7 to be etched. The reaction at this time is represented by the following formula, for example.
Cu (s) + 2Cl*→ CuCl2(G) (4)
Here, g represents a gas state. Expression (4) represents a state in which the Cu component of the member to be etched 7 is etched and gasified by the gas plasma 14. The
[0051]
The member 7 to be etched is heated by generating the gas plasma 14, and the temperature control means 6 sets the temperature of the substrate 3 to be lower than the temperature of the member 7 to be etched. As a result, the
CuCl2(G) → CuCl2(Ad) (5)
Here, ad represents an adsorption state.
[0052]
Since the substrate 3 is activated in the initial step and the adsorption of the
CuCl2(Ad) → CuCl2(S) ... (6)
This state is shown in FIG. A
[0053]
<Second control for performing the second step>
Next, based on FIG. 1 and FIG. 7, the 2nd process following a 1st process is demonstrated. FIG. 7 is a conceptual diagram showing the reduction of the CuCl film formed on the substrate. The second step is a step of reducing the
[0054]
First, the nozzle 12-2 from the inside of the chamber 12The gas 51 is supplied and electromagnetic waves are incident on the inside of the chamber 1 from the
H2 → 2H* (7)
Where H*Represents a hydrogen radical.
[0055]
This H2When the gas plasma acts on the
CuCl2(S) + 2H*→ Cu (s) + 2HCl (8)
Formula (8) shows that the
[0056]
By performing the second step subsequent to the first step,
[0057]
<Third control for performing the third step>
Next, a third process following the second process will be described with reference to FIGS. 1 and 8. FIG. 8 is a conceptual diagram showing metal film formation on a metal grain film formed on a substrate. The third step is a step of forming the metal component of the
[0058]
First, the source gas 18 is supplied into the chamber 1 from the nozzle 12-1 and the electromagnetic wave is incident on the chamber 1 from the
[0059]
When this gas plasma 14 acts on the member 7 to be etched, the member 7 to be etched is heated and an etching reaction occurs in the member 7 to be etched. The reaction at this time is the same as in the above formula (4).
[0060]
The member 7 to be etched is heated by generating the gas plasma 14, and the temperature control means 6 sets the temperature of the substrate 3 to be lower than the temperature of the member 7 to be etched. As a result, the
[0061]
Adsorbed CuCl2Is reduced by chlorine gas radicals to become a Cu component, thereby forming part of the metal thin film 16 (Cu thin film). The reaction at this time is represented by the following formula, for example.
CuCl2(Ad) + 2Cl*→ Cu (s) + 2Cl2↑ ・ ・ (9)
[0062]
Further, the gasified CuCl generated in the above equation (4)2A part of is adsorbed to the film of
CuCl2(G) + 2Cl*→ Cu (g) + 2Cl2↑ ・ ・ (10)
Thereafter, the copper in the gas state is formed on the film of the
[0063]
The state of the formed metal thin film 16 is shown in FIG. A Cu
[0064]
The initial process, the first process to the third process described above are performed by the initial control by the
[0065]
2 to 5 are schematic perspective sectional views of a metal film production apparatus for performing the metal film production methods according to the second to fifth embodiments of the present invention, respectively. Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the drawings. The same reference numerals are given to the same members as those of the metal film manufacturing apparatus shown in FIG. 1, and duplicate descriptions are omitted.
[0066]
<Second Embodiment>
In the metal film manufacturing apparatus according to the second embodiment shown in FIG. 2, the upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by a plate-like ceiling plate 25 made of an insulating material (for example, ceramic). It is. A plasma antenna 27 for converting the inside of the chamber 1 into plasma is provided above the ceiling plate 25, and the plasma antenna 27 is formed in a planar ring shape parallel to the surface of the ceiling plate 25. The plasma antenna 27 is connected to the
[0067]
Between the opening on the upper surface of the chamber 1 and the ceiling plate 25, an
[0068]
In the metal film manufacturing apparatus according to the present embodiment, as in the first embodiment, the initial process by the
[0069]
Note that the generation of the gas plasma 14 in the present embodiment is slightly different from that in the first embodiment, and thus will be described below.
[0070]
In the metal film manufacturing apparatus according to the present embodiment, a raw material gas 18 containing chlorine gas as a halogen gas is supplied from the nozzle 12-1 into the chamber 1, and electromagnetic waves are incident from the plasma antenna 27 into the chamber 1. As a result, chlorine gas is ionized to generate chlorine gas plasma. This plasma is generated in a region shown by the gas plasma 14.
[0071]
A
[0072]
When the gas plasma 14 acts on the
[0073]
<Third Embodiment>
In the metal film manufacturing apparatus according to the third embodiment shown in FIG. 3, the
[0074]
In the metal film manufacturing apparatus according to the present embodiment, as in the first embodiment, the initial process by the
[0075]
Note that the generation of the gas plasma 14 in the present embodiment is slightly different from that in the first embodiment, and thus will be described below.
[0076]
In the metal film manufacturing apparatus according to the present embodiment, a raw material gas 18 containing chlorine gas as a halogen gas is supplied from the nozzle 12-1 into the chamber 1, and the chamber to be etched from the member to be etched 7 by power supply from the
[0077]
When the gas plasma 14 acts on the member 7 to be etched, an etching reaction occurs in the member 7 to be etched, and the
[0078]
<Fourth Embodiment>
In the metal film manufacturing apparatus according to the fourth embodiment shown in FIG. 4, the upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by a ceiling plate 25 made of, for example, ceramics (made of an insulating material). Yes. A member to be etched 30 formed of a metal (copper in this embodiment) capable of forming a high vapor pressure halide is provided on the lower surface of the ceiling plate 25. The member to be etched 30 has a conical shape (a convex shape on the substrate 3 side). ).
[0079]
A slit-shaped opening 31 is formed around the cylindrical portion of the chamber 1 at substantially the same height as the member to be etched 30, and one end of the
[0080]
A
[0081]
In the metal film manufacturing apparatus according to the present embodiment, as in the first embodiment, the initial process by the
[0082]
Source gas 18, H2The nozzle to which the gas 51 or the rare gas 50 is supplied (see the nozzles 12-1, 12-2, and 12-3 in FIG. 1) is not specially provided in the present embodiment, but the opening 31 corresponds to the nozzle. The respective gases are supplied from a common opening 31. H2Since the gas 51 and the rare gas 50 do not need to act on the member to be etched 30, the gas 51 and the rare gas 50 are formed around the cylindrical portion of the chamber 1 at substantially the same height as the substrate 3.2A dedicated “external plasma generation chamber” for converting the gas 51 and the rare gas 50 into plasma may be installed.
[0083]
Since the etching of the member 30 to be etched in this embodiment is slightly different from that of the first embodiment, the following description is added.
[0084]
In the metal film manufacturing apparatus according to the present embodiment, the source gas 18 supplied into the
[0085]
As a result of the etching reaction occurring in this way, the
[0086]
H2The plasma of the gas 51 and the rare gas 50 is also generated in the same manner as the plasma of the source gas 18 and is sent into the chamber 1. However, the H sent into the chamber 12The plasma of the gas 51 and the rare gas 50 is positively supplied not to the member 30 to be etched but to the substrate 3.
[0087]
In the metal film manufacturing apparatus according to this embodiment, the
[0088]
<Fifth Embodiment>
In the metal film manufacturing apparatus according to the fifth embodiment shown in FIG. 5, the shapes of the ceiling plate and the plasma antenna are different from those of the metal film manufacturing apparatus shown in FIG. That is, a convex (dome-shaped) ceiling plate 43 that is curved outward from the chamber is fixed to the upper opening of the chamber 1. The ceiling plate 43 is made of an insulating material (ceramics or the like). On the other hand, a
[0089]
In the present embodiment, the ceiling plate 43 is formed in a convex shape, and the
[0090]
In the metal film manufacturing apparatus according to the present embodiment, as in the first embodiment, the initial process by the
[0091]
Note that generation of the gas plasma 45 in the present embodiment is slightly different from that in the first embodiment, and thus will be described below.
[0092]
In the metal film manufacturing apparatus according to the present embodiment, a raw material gas 18 containing chlorine gas as a halogen gas is supplied from the nozzle 12-1 into the chamber 1, and electromagnetic waves are incident from the
[0093]
When the gas plasma 45 acts on the member to be etched 20, an etching reaction occurs in the member to be etched 20, so that the
[0094]
In this embodiment, the member to be etched extends in the radial direction of the chamber 1 between the substrate 3 and the ceiling plate 43 and is discontinuous with respect to the flow direction of the current flowing through the
[0095]
In each of the above embodiments, the source gas is Cl diluted with He.2The gas has been described as an example, but Cl2It is also possible to use the gas alone or to apply HCl gas. When HCl gas is applied, HCl gas plasma is generated as the source gas plasma, but the precursor generated by etching of the copper member to be etched is Cu.xClyIt is. Therefore, the source gas may be any gas containing chlorine, and HCl gas and Cl2It is also possible to use a mixed gas with the gas. Furthermore, in general, not only chlorine but any halogen gas can be used as the raw material gas of the present invention. As the halogen, fluorine, bromine, iodine and the like can be applied.
[0096]
As the rare gas used as the activation gas, helium, neon, argon, krypton, xenon, etc. can be used, and H2Gas can also be used. Furthermore, as a reducing gas, H2In addition to gases, halogen gases such as chlorine, fluorine, bromine and iodine can also be used.
[0097]
Further, the member to be etched is not limited to copper, and any metal that forms a high vapor pressure halide such as Ta, Ti, W, Zn, In, and Cd can be used similarly. In this case, the precursor is chloride (halide) such as Ta, Ti, W, Zn, In, and Cd, and the thin film formed on the surface of the substrate 3 is Ta, Ti, W, Zn, In, Cd, and the like. Become.
[0098]
In addition, as a substrate that can be formed by applying the present invention, it can be applied to a substrate of any material. Examples of a metal nitride substrate include tantalum nitride, tungsten nitride, silicon nitride, and nitride. Examples include titanium. In addition, as the passivity, there may be mentioned passivities in which the base metal is Fe, Ni, Co, Cr, Ti, Ta, Nb, and Al.
[0099]
Further, in each of the above-described embodiments, an example in which the initial process is performed by the initial control prior to the first control in which the first process is performed has been described. Even if film formation is performed by this process, a thin film having good adhesion, flatness and embedding can be obtained. By performing the initial process, a thin film with better adhesion, flatness and embedding can be obtained.
[0100]
【The invention's effect】
According to the metal film manufacturing method according to the first invention,
As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide by an activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas is performed.
AboveHalogen gas is supplied into the chamber in which the substrate is accommodated, and the halogen gas is turned into plasma to generate halogen gas plasma.
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched,Following the initial step,
First step: forming a film of the precursor on the substrate;
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: Forming the metal component of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus,About each process of
SaidInitial processSince the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the third step,
A metal thin film can be formed with good adhesion, flatness and embedding on a passive substrate.
[0101]
According to the metal film manufacturing method according to the second invention,
As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide by an activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas is performed.
AboveHalogen gas is supplied to an external plasma generation chamber communicating with the inside of the chamber in which the substrate is accommodated, and the halogen gas is converted into plasma to generate halogen gas plasma.
Supplying the halogen gas plasma into the chamber;
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched,Following the initial step,
First step: forming a film of the precursor on the substrate;
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: Forming the metal component of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus,About each process of
SaidInitial processSince the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the third step,
A metal thin film can be formed with good adhesion, flatness and embedding on a passive substrate.
[0102]
According to the metal film manufacturing method according to the third invention,
As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide by an activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas is performed.
AboveHalogen gas is supplied to the inside of the chamber in which the substrate is accommodated, and the halogen gas is turned into plasma by supplying power to a coil wound around the chamber to generate halogen gas plasma.
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched,Following the initial step,
First step: forming a film of the precursor on the substrate;
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: Forming the metal component of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus,About each process of
SaidInitial processSince the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the third step,
In addition to the effects of the first or second invention, the degree of freedom above the chamber can be increased.
[0103]
According to the metal film manufacturing method of the fourth invention,
As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide by an activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas is performed.
AboveHalogen gas is supplied into the chamber in which the substrate is accommodated, and the halogen gas is converted into plasma by supplying power to a planar ring-shaped coil disposed outside the ceiling plate made of an insulating material provided in the chamber. To generate halogen gas plasma,
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched,Following the initial step,
First step: forming a film of the precursor on the substrate;
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: Forming the metal component of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus,About each process of
SaidInitial processSince the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the third step,
In addition to the effects of the first or second invention, the degree of freedom around the chamber side can be increased.
[0104]
According to the metal film manufacturing method of the fifth invention,
As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide by an activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas is performed.
AboveThe halogen gas is supplied to a member to be etched, which is a ceiling plate provided in the chamber, by supplying a halogen gas to the inside of the chamber in which the substrate is accommodated, and forming a high vapor pressure halide. Into plasma to generate halogen gas plasma,
Etching the member to be etched with the halogen gas plasma to form a precursor of a metal component and a halogen,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched,Following the initial step,
First step: forming a film of the precursor on the substrate;
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: Forming the metal component of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus,About each process of
SaidInitial processSince the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the third step,
In addition to the effects of the first or second invention, the antenna for generating plasma can be eliminated, and the degree of freedom around the chamber can be increased.
[0105]
According to the metal film manufacturing method of the sixth invention,
As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide by an activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas is performed.
AboveA conical ring-shaped coil that is provided around the outer periphery of a convex ceiling plate that is made of an insulating material and is provided outside the chamber and is curved toward the outside of the chamber. The halogen gas is turned into plasma by supplying power to the gas to generate halogen gas plasma,
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched,Following the initial step,
First step: forming a film of the precursor on the substrate;
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: Forming the metal component of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus,About each process of
SaidInitial processSince the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the third step,
In addition to the effects of the first or second invention, plasma can be generated stably.
[0106]
According to the metal film manufacturing method of the seventh invention,
As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide by an activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas is performed.
AboveHalogen gas is supplied to a cylindrical passage communicating with the inside of the chamber in which the substrate is accommodated, and the halogen gas plasma is converted into plasma by supplying power to a coil wound around the cylindrical passage. Generate
Supplying the halogen gas plasma into the chamber;Following the initial step,
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched,
First step: forming a film of the precursor on the substrate;
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: Forming the metal component of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus,About each process of
SaidInitial processSince the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the third step,
In addition to the effects of the first or second invention, damage to the metal thin film formed on the substrate by plasma can be prevented.
[0108]
First8According to the metal film manufacturing method of the invention,
1st to 1stFirst7In the metal film manufacturing method described in the invention, since the activation gas is a rare gas or a hydrogen gas, it is possible to effectively activate the surface of the passive substrate.
[0109]
First9According to the metal film manufacturing method of the invention,
1st to 1st8In the metal film manufacturing method according to any one of the inventions, since the reducing gas is hydrogen gas or halogen gas, a precursor that is a metal halide can be effectively reduced.
[0111]
First10According to the metal film manufacturing apparatus according to the invention,
Covered with metal nitride or metal oxideA chamber containing a substrate;
A member to be etched, which is formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide and is provided at a position facing the substrate in the chamber;
An activated gas supply means for supplying an activated gas into the chamber;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas into the chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas into the chamber;
The activated gas,The halogen gas or the reducing gas is turned into plasma and is put into the chamber.Activated gas plasma,Plasma generating means for generating halogen gas plasma or reducing gas plasma;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control that reduces the halogen component of the precursor by reducing the precursor deposited on the substrate in the first control with the reducing gas plasma to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen, and the precursor Control to form a metal component of the body on the metal particle film;For each control of
SaidInitial controlOr control means for sequentially performing the third control,
A metal thin film can be formed with good adhesion, flatness, and embeddability even on a substrate made of metal nitride, passivation, or the like.
[0112]
First11According to the metal film manufacturing apparatus according to the invention,
Covered with metal nitride or metal oxideA chamber containing a substrate;
A member to be etched, which is formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide and is provided at a position facing the substrate in the chamber;
An external plasma generation chamber communicating with the interior of the chamber;
An activated gas supply means for supplying an activated gas to the external plasma generation chamber;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas to the external plasma generation chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas to the external plasma generation chamber;
The activated gas,The halogen gas or the reducing gas is turned into plasma in the external plasma generation chamber, and inside the chamberActivated gas plasma,Plasma generating means for supplying halogen gas plasma or reducing gas plasma;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control that reduces the halogen component of the precursor by reducing the precursor deposited on the substrate in the first control with the reducing gas plasma to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen, and the precursor Control to form a metal component of the body on the metal particle film;For each control of
SaidInitial controlOr control means for sequentially performing the third control,
A metal thin film can be formed with good adhesion, flatness, and embeddability even on a substrate made of metal nitride, passivation, or the like.
[0113]
First12According to the metal film manufacturing apparatus according to the invention,
Covered with metal nitride or metal oxideA cylindrical chamber in which a substrate is accommodated and one end side is opened;
A member to be etched that is formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide, seals the opening of the chamber, and is provided at a position facing the substrate;
An activated gas supply means for supplying an activated gas into the chamber;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas into the chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas into the chamber;
A coil wound around the chamber and a power supply for supplying power to the coil;The activated gas,The halogen gas or the reducing gas is turned into plasma and is put into the chamber.Activated gas plasma,Plasma generating means for generating halogen gas plasma or reducing gas plasma;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control that reduces the halogen component of the precursor by reducing the precursor deposited on the substrate in the first control with the reducing gas plasma to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen, and the precursor Control to form a metal component of the body on the metal particle film;For each control of
SaidInitial controlOr control means for sequentially performing the third control,
First10Or the second11In addition to the effect of the present invention, the degree of freedom above the chamber can be increased.
[0114]
First13According to the metal film manufacturing apparatus according to the invention,
Covered with metal nitride or metal oxideA cylindrical chamber in which a substrate is accommodated and one end side is opened;
A ceiling plate made of an insulating material for sealing the opening of the chamber;
An activated gas supply means for supplying an activated gas into the chamber;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas into the chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas into the chamber;
A flat ring-shaped coil disposed outside the ceiling plate and a power supply unit for supplying power to the coil;The activated gas,The halogen gas or the reducing gas is turned into plasma and is put into the chamber.Activated gas plasma,Plasma generating means for generating halogen gas plasma or reducing gas plasma;
Discontinuous state with respect to the flow direction of the current formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide and extending in the radial direction of the chamber between the substrate and the ceiling plate and flowing through the planar ring-shaped coil A plurality of members to be etched arranged in the circumferential direction so that
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control that reduces the halogen component of the precursor by reducing the precursor deposited on the substrate in the first control with the reducing gas plasma to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen, and the precursor Control to form a metal component of the body on the metal particle film;For each control of
SaidInitial controlOr control means for sequentially performing the third control,
First11Or the second12In addition to the effect of the present invention, the degree of freedom around the chamber side can be increased.
[0115]
First14According to the metal film manufacturing apparatus according to the invention,
GroundedCovered with metal nitride or metal oxideA cylindrical chamber in which a substrate is accommodated and one end side is opened;
A member to be etched that is formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide, seals the opening of the chamber, and is provided at a position facing the substrate;
An activated gas supply means for supplying an activated gas into the chamber;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas into the chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas into the chamber;
A power source that feeds power to the member to be etched and the member to be etched;The activated gas,The halogen gas or the reducing gas is turned into plasma and is put into the chamber.Activated gas plasma,Plasma generating means for generating halogen gas plasma or reducing gas plasma;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control that reduces the halogen component of the precursor by reducing the precursor deposited on the substrate in the first control with the reducing gas plasma to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen, and the precursor Control to form a metal component of the body on the metal particle film;For each control of
SaidInitial controlOr control means for sequentially performing the third control,
First10Or the second11In addition to the effect of the present invention, the antenna for generating plasma can be eliminated, and the degree of freedom around the chamber can be increased.
[0116]
First15According to the metal film manufacturing apparatus according to the invention,
Covered with metal nitride or metal oxideA cylindrical chamber in which a substrate is accommodated and one end side is opened;
A convex ceiling plate curved outwardly from the chamber made of an insulating material that seals the opening of the chamber;
An activated gas supply means for supplying an activated gas into the chamber;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas into the chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas into the chamber;
A conical ring-shaped coil disposed around the outside of the ceiling plate and a power supply unit for supplying power to the coil;The activated gas,The halogen gas or the reducing gas is turned into plasma and is put into the chamber.Activated gas plasma,Plasma generating means for generating halogen gas plasma or reducing gas plasma;
A member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control that reduces the halogen component of the precursor by reducing the precursor deposited on the substrate in the first control with the reducing gas plasma to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen, and the precursor Control to form a metal component of the body on the metal particle film;For each control of
SaidInitial controlOr control means for sequentially performing the third control,
First10Or the second11In addition to the effect of the present invention, plasma can be generated stably.
[0117]
First16According to the metal film manufacturing apparatus according to the invention,
First15In the metal film manufacturing apparatus described in the invention,
The member to be etched extends in the circumferential direction so as to extend in the radial direction of the chamber between the substrate and the ceiling plate and to be discontinuous with respect to the flow direction of the current flowing through the conical ring-shaped coil. Since there are multiple,15This invention can be realized by a member to be etched that is easy to process.
[0118]
First17According to the metal film manufacturing apparatus according to the invention,
First15In the metal film manufacturing apparatus described in the invention,
The member to be etched extends in the radial direction of the chamber between the substrate and the ceiling plate while following the curved shape inside the ceiling plate, and with respect to the flow direction of the current flowing in the conical ring-shaped coil. As a result, it is arranged in the circumferential direction so as to be discontinuous.15In this invention, the film formation efficiency can be improved.
[0119]
First8According to the metal film manufacturing apparatus according to the invention,
Covered with metal nitride or metal oxideA cylindrical chamber in which a substrate is accommodated and one end side is opened;
A member to be etched, which is formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide and is provided at a position facing the substrate in the chamber;
A cylindrical passage communicating with the interior of the chamber;
An activated gas supply means for supplying an activated gas to the cylindrical passage;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas to the cylindrical passage;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas to the cylindrical passage;
A coil wound around the cylindrical passage and a power supply unit for supplying power to the coil;The activated gas,The halogen gas or the reducing gas is turned into plasma in the cylindrical passage, and inside the chamberActivated gas plasma,Plasma generating means for supplying halogen gas plasma or reducing gas plasma;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control that reduces the halogen component of the precursor by reducing the precursor deposited on the substrate in the first control with the reducing gas plasma to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen, and the precursor Control to form a metal component of the body on the metal particle film;For each control of
SaidInitial controlOr control means for sequentially performing the third control.,Damage to the metal thin film formed on the substrate by plasma can be prevented.
[0121]
First19According to the metal film manufacturing apparatus according to the invention,
10th orFirst18In the metal film manufacturing apparatus described in the invention, since the activation gas is a rare gas or a hydrogen gas, it is possible to effectively activate the surface of the passive substrate.
[0122]
First20According to the metal film manufacturing apparatus according to the invention,
11th to 1st19In the metal film manufacturing apparatus according to any one of the inventions described above, since the reducing gas is hydrogen gas or halogen gas, the precursor which is a metal halide can be effectively reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective sectional 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 a schematic perspective cross-sectional view of a metal film production apparatus for performing a metal film production method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic perspective sectional view of a metal film production apparatus for performing a metal film production method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic perspective cross-sectional view of a metal film production apparatus for performing a metal film production method according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic perspective sectional view of a metal film production apparatus for performing a metal film production method according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing activation of the surface of tantalum nitride as a substrate.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing reduction of a precursor formed on a substrate.
FIG. 8 is a conceptual diagram showing metal film formation on a metal particle film formed on a substrate.
FIG. 9 is a schematic perspective sectional view of an example of a conventional metal film manufacturing apparatus.
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a conventional film forming process.
[Explanation of symbols]
1 chamber
2 Support stand
3 Substrate
4 Heater
5 Refrigerant distribution means
6 Temperature control means
7 Member to be etched
8 Vacuum equipment
9 Plasma antenna
10 Matching device
11 Power supply
12-1,2,3 nozzle
13 Flow controller
14 Gas plasma
15 Precursor
16 Metal thin film
17 Exhaust port
18 Source gas
20 Member to be etched
21 Protrusion
22 Ring part
25 Ceiling board
27 Plasma antenna
30 Member to be etched
31 opening
32 passage
33 Excitation room
34 Plasma antenna
35 Gas plasma
40 Member to be etched
41 Protrusion
42 Ring part
43 Ceiling panel
44 Plasma antenna
45 Gas plasma
50 Noble gas
51 H2gas
52 Control unit
55 Noble gas plasma
56 Tantalum nitride
57 Tantalum film
58 CuCl film
59,65 Cu particles
60, 67 Cu thin film
66 Cu growth particles
Claims (20)
前記基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、
当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法。 As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide with activated gas plasma obtained by converting the activated gas into plasma,
The halogen gas is supplied into the chamber where the substrate is accommodated,
The halogen gas is turned into plasma to generate halogen gas plasma,
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched, and following the initial step ,
1st process: The process of forming into a film the said precursor on the said board | substrate,
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: For each step of forming the metal component film of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus ,
A metal film manufacturing method in which the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the initial process to the third process.
前記基板が収容されるチャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給し、当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記チャンバの内部に前記ハロゲンガスプラズマを供給し、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法。 As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide with activated gas plasma obtained by converting the activated gas into plasma,
Wherein the substrate is a halogen gas is supplied to the external plasma generating chamber communicating with the interior of the chamber to be accommodated, to generate a halogen gas plasma the halogen gas into a plasma,
Supplying the halogen gas plasma into the chamber;
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched, and following the initial step ,
1st process: The process of forming into a film the said precursor on the said board | substrate,
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: For each step of forming the metal component film of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus ,
A metal film manufacturing method in which the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the initial process to the third process.
前記基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、
前記チャンバの周囲に巻回したコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法。 As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide with activated gas plasma obtained by converting the activated gas into plasma,
The halogen gas is supplied into the chamber where the substrate is accommodated,
The halogen gas is turned into plasma by supplying power to a coil wound around the chamber to generate a halogen gas plasma,
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched, and following the initial step ,
1st process: The process of forming into a film the said precursor on the said board | substrate,
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: For each step of forming the metal component film of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus ,
A metal film manufacturing method in which the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the initial process to the third process.
前記基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、
前記チャンバに設けられた絶縁材製の天井板の外方に配設した平面リング形状のコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法。 As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide with activated gas plasma obtained by converting the activated gas into plasma,
The halogen gas is supplied into the chamber where the substrate is accommodated,
The halogen gas is turned into plasma by supplying power to a planar ring-shaped coil disposed outside the ceiling plate made of an insulating material provided in the chamber to generate halogen gas plasma,
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched, and following the initial step ,
1st process: The process of forming into a film the said precursor on the said board | substrate,
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: For each step of forming the metal component film of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus ,
A metal film manufacturing method in which the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the initial process to the third process.
前記基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバに設けられた天井板である被エッチング部材に給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法。 As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide with activated gas plasma obtained by converting the activated gas into plasma,
The halogen gas is supplied into the chamber where the substrate is accommodated,
It is formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide, and the halogen gas is turned into plasma by supplying power to the member to be etched which is a ceiling plate provided in the chamber to generate halogen gas plasma.
Etching the member to be etched with the halogen gas plasma to form a precursor of a metal component and a halogen,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched, and following the initial step ,
1st process: The process of forming into a film the said precursor on the said board | substrate,
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: For each step of forming the metal component film of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus ,
A metal film manufacturing method in which the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the initial process to the third process.
前記基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、
前記チャンバに設けられた絶縁材製のチャンバ外方側に湾曲した凸形状の天井板の外方周囲に配設した円錐リング形状のコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法。 As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide with activated gas plasma obtained by converting the activated gas into plasma,
The halogen gas is supplied into the chamber where the substrate is accommodated,
The halogen gas is converted into plasma by supplying power to a conical ring-shaped coil disposed on the outer periphery of a convex ceiling plate made of an insulating material provided in the chamber and curved outwardly of the chamber. Is generated,
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched, and following the initial step ,
1st process: The process of forming into a film the said precursor on the said board | substrate,
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: For each step of forming the metal component film of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus ,
A metal film manufacturing method in which the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the initial process to the third process.
前記基板が収容されるチャンバの内部に連通する筒状の通路にハロゲンガスを供給し、前記筒状の通路の周囲に巻回したコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記チャンバの内部に前記ハロゲンガスプラズマを供給し、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、前記初期工程に続いて、
第1工程:前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第2工程:前記第1工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第3工程:前記第2工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、の各工程について、
前記初期工程ないし第3工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法。 As an initial step, a step of activating the surface of the substrate covered with metal nitride or metal oxide with activated gas plasma obtained by converting the activated gas into plasma,
The halogen gas is supplied to the tubular passage communicating with the interior of the chamber in which the substrate is accommodated, halogen gas plasma into plasma the halogen gas by feeding a coil wound around said cylindrical passage Is generated,
Supplying the halogen gas plasma into the chamber;
A metal component and a precursor of a halogen are formed by etching a member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide with the halogen gas plasma,
The temperature of the substrate is lower than the temperature of the member to be etched, and following the initial step ,
1st process: The process of forming into a film the said precursor on the said board | substrate,
Second step: A step of reducing the precursor deposited on the substrate in the first step by a reducing gas plasma obtained by converting a reducing gas into plasma to remove a halogen component of the precursor to form a film of metal particles. ,
Third step: For each step of forming the metal component film of the precursor on the metal grain film using the metal grain film generated in the second step as a crystal growth nucleus ,
A metal film manufacturing method in which the metal component of the precursor is formed on the substrate by sequentially performing the initial process to the third process.
前記活性化ガスは、希ガス又は水素ガスであることを特徴とする金属膜作製方法。 In the metal film preparation method in any one of Claim 1 thru | or 7,
The metal film manufacturing method, wherein the activation gas is a rare gas or a hydrogen gas.
前記還元ガスは水素ガス又はハロゲンガスであることを特徴とする金属膜作製方法。 In the metal film preparation method in any one of Claims 1 thru | or 8,
The metal film manufacturing method, wherein the reducing gas is hydrogen gas or halogen gas.
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記活性化ガス、前記ハロゲンガス 又は 前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置。A chamber containing a substrate covered with metal nitride or metal oxide ;
A member to be etched, which is formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide, and is provided at a position facing the substrate in the chamber;
An activated gas supply means for supplying an activated gas into the chamber;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas into the chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas into the chamber;
It said activating gas, the halogen gas or the inside activated gas plasma of the reducing gas into plasma the chamber, and a plasma generating means for generating a halogen gas plasma or reducing gas plasma,
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control in which the precursor formed on the substrate in the first control is reduced by the reducing gas plasma to remove the halogen component of the precursor to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen and the precursor. For each control of forming a metal component of the body on the metal particle film ,
A metal film manufacturing apparatus comprising control means for sequentially performing the initial control to the third control.
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室と、
前記外部プラズマ発生室に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記外部プラズマ発生室に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスを前記外部プラズマ発生室においてプラズマ化すると共に前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置。A chamber containing a substrate covered with metal nitride or metal oxide ;
A member to be etched, which is formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide, and is provided at a position facing the substrate in the chamber;
An external plasma generation chamber communicating with the interior of the chamber;
An activated gas supply means for supplying an activated gas to the external plasma generation chamber;
Halogen gas supply means for supplying the halogen gas to the external plasma generating chamber,
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas to the external plasma generation chamber;
Plasma generating means for converting the activated gas, the halogen gas or the reducing gas into plasma in the external plasma generation chamber and supplying the activated gas plasma, the halogen gas plasma or the reducing gas plasma into the chamber;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control in which the precursor formed on the substrate in the first control is reduced by the reducing gas plasma to remove the halogen component of the precursor to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen and the precursor. For each control of forming a metal component of the body on the metal particle film ,
A metal film manufacturing apparatus comprising control means for sequentially performing the initial control to the third control.
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記チャンバの周囲に巻回したコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記活性化ガス、ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置。A cylindrical chamber in which a substrate covered with metal nitride or metal oxide is accommodated and one end side is opened;
A member to be etched, which is formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide, seals the opening of the chamber, and is provided at a position facing the substrate;
An activated gas supply means for supplying an activated gas into the chamber;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas into the chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas into the chamber;
A coil wound around the chamber and a power supply unit for supplying power to the coil; the activated gas, the halogen gas or the reducing gas is turned into plasma, and the activated gas plasma and the halogen gas plasma are formed in the chamber Or plasma generating means for generating reducing gas plasma;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control in which the precursor formed on the substrate in the first control is reduced by the reducing gas plasma to remove the halogen component of the precursor to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen and the precursor. For each control of forming a metal component of the body on the metal particle film ,
A metal film manufacturing apparatus comprising control means for sequentially performing the initial control to the third control.
前記チャンバの開口を密閉する絶縁材製の天井板と、
前記チャンバの内部に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記天井板の外方に配設した平面リング形状のコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に前記平面リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置。A cylindrical chamber in which a substrate covered with metal nitride or metal oxide is accommodated and one end side is opened;
A ceiling plate made of an insulating material for sealing the opening of the chamber;
An activated gas supply means for supplying an activated gas into the chamber;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas into the chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas into the chamber;
A flat ring-shaped coil disposed outside the ceiling plate and a power supply unit for supplying power to the coil, and the activated gas, the halogen gas or the reducing gas is converted into plasma and activated in the chamber. Plasma generating means for generating chemical gas plasma, halogen gas plasma or reducing gas plasma;
Discontinuous state with respect to the flow direction of the current formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide and extending in the radial direction of the chamber between the substrate and the ceiling plate and flowing through the planar ring-shaped coil A plurality of members to be etched arranged in the circumferential direction so that
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control in which the precursor formed on the substrate in the first control is reduced by the reducing gas plasma to remove the halogen component of the precursor to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen and the precursor. For each control of forming a metal component of the body on the metal particle film ,
A metal film manufacturing apparatus comprising control means for sequentially performing the initial control to the third control.
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記被エッチング部材と当該被エッチング部材に給電する電源部とを有し、前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置。A cylindrical chamber containing a substrate covered with a grounded metal nitride or metal oxide and having an open end;
A member to be etched, which is formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide, seals the opening of the chamber, and is provided at a position facing the substrate;
An activated gas supply means for supplying an activated gas into the chamber;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas into the chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas into the chamber;
The member to be etched and a power supply unit that supplies power to the member to be etched, and the activated gas, the halogen gas, or the reducing gas is turned into plasma, and activated gas plasma, halogen gas plasma, or reduction is formed inside the chamber. Plasma generating means for generating gas plasma;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control in which the precursor formed on the substrate in the first control is reduced by the reducing gas plasma to remove the halogen component of the precursor to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen and the precursor. For each control of forming a metal component of the body on the metal particle film ,
A metal film manufacturing apparatus comprising control means for sequentially performing the initial control to the third control.
前記チャンバの開口を密閉する絶縁材製のチャンバ外方側に湾曲した凸形状の天井板と、
前記チャンバの内部に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記天井板の外方周囲に配設した円錐リング形状のコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置。A cylindrical chamber in which a substrate covered with metal nitride or metal oxide is accommodated and one end side is opened;
A convex ceiling plate curved outwardly of the chamber made of an insulating material that seals the opening of the chamber;
An activated gas supply means for supplying an activated gas into the chamber;
Halogen gas supply means for supplying halogen gas into the chamber;
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas into the chamber;
A conical ring-shaped coil disposed on the outer periphery of the ceiling plate, and a power supply unit for supplying power to the coil, and the activated gas, the halogen gas, or the reducing gas is converted into a plasma to enter the interior of the chamber. Plasma generating means for generating activated gas plasma, halogen gas plasma or reducing gas plasma;
A member to be etched formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control in which the precursor formed on the substrate in the first control is reduced by the reducing gas plasma to remove the halogen component of the precursor to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen and the precursor. For each control of forming a metal component of the body on the metal particle film ,
A metal film manufacturing apparatus comprising control means for sequentially performing the initial control to the third control.
前記被エッチング部材は、前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に、前記円錐リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置されたことを特徴とする金属膜作製装置。In the metal film preparation apparatus of Claim 15 ,
The member to be etched extends in the circumferential direction so as to extend in the radial direction of the chamber between the substrate and the ceiling plate and to be discontinuous with respect to the flow direction of the current flowing through the conical ring-shaped coil. A metal film manufacturing apparatus, wherein a plurality of metal film manufacturing apparatuses are arranged.
前記被エッチング部材は、前記天井板の内側の湾曲形状に沿いながら前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に、前記円錐リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置されたことを特徴とする金属膜作製装置。In the metal film preparation apparatus of Claim 15 ,
The member to be etched extends in the radial direction of the chamber between the substrate and the ceiling plate while following the curved shape on the inner side of the ceiling plate, and with respect to the flow direction of the current flowing in the conical ring-shaped coil. A metal film manufacturing apparatus characterized in that a plurality of them are arranged in the circumferential direction so as to be discontinuous.
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する筒状の通路と、
前記筒状の通路に活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段と、
前記筒状の通路にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記筒状の通路に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記筒状の通路の周囲に巻回したコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記活性化ガス、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスを前記筒状の通路においてプラズマ化すると共に前記チャンバの内部に活性化ガスプラズマ、ハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
初期制御:前記活性化ガスをプラズマ化した前記活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御、
第1制御:前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第2制御:前記第1制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第3制御:前記第2制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、の各制御について、
前記初期制御ないし第3制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置。A cylindrical chamber in which a substrate covered with metal nitride or metal oxide is accommodated and one end side is opened;
A member to be etched, which is formed of a metal capable of generating a high vapor pressure halide, and is provided at a position facing the substrate in the chamber;
A cylindrical passage communicating with the interior of the chamber;
An activated gas supply means for supplying an activated gas to the cylindrical passage;
Halogen gas supply means for supplying a halogen gas into the tubular passage,
Reducing gas supply means for supplying a reducing gas to the cylindrical passage;
A coil wound around the cylindrical passage and a power supply unit for supplying power to the coil, and the chamber is configured to convert the activated gas, the halogen gas, or the reducing gas into plasma in the cylindrical passage and Plasma generating means for supplying activated gas plasma, halogen gas plasma or reducing gas plasma inside
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate lower than the temperature of the member to be etched;
Initial control: control for activating the surface of the substrate by the activated gas plasma obtained by plasmatizing the activated gas;
1st control: Control which forms the precursor of the metal component and halogen which were produced | generated by etching the said to-be-etched member with the said halogen gas plasma on the said board | substrate,
Second control: Control in which the precursor formed on the substrate in the first control is reduced by the reducing gas plasma to remove the halogen component of the precursor to form a film of metal particles,
Third control: Using the metal grain film generated in the second control as a crystal growth nucleus, the member to be etched is etched by the halogen gas plasma to generate a precursor of a metal component and a halogen and the precursor. For each control of forming a metal component of the body on the metal particle film ,
A metal film manufacturing apparatus comprising control means for sequentially performing the initial control to the third control.
前記活性化ガスは、希ガス又は水素ガスであることを特徴とする金属膜作製装置。 In the metal film preparation apparatus in any one of Claims 11 thru | or 18,
The metal film manufacturing apparatus, wherein the activation gas is a rare gas or a hydrogen gas.
前記還元ガスは水素ガス又はハロゲンガスであることを特徴とする金属膜作製装置。 In the metal film preparation apparatus in any one of Claims 11 thru | or 19,
The metal film manufacturing apparatus, wherein the reducing gas is hydrogen gas or halogen gas.
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