JP4364504B2 - Metal film production apparatus and metal film production method - Google Patents

Metal film production apparatus and metal film production method Download PDF

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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 plasma antenna 9 is provided around the cylindrical portion of the chamber 1, and a matching unit 10 and a power source 11 are connected to the plasma antenna 9 to supply a high-frequency current.
[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 plasma antenna 9 to ionize the chlorine gas in the source gas 18 to generate chlorine gas plasma. The plasma is generated in the region shown by the gas plasma 14.
[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 precursor 15 which is a chloride of the copper component of the member to be etched 7 is generated in a gas state.
[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 precursor 15 is adsorbed on the substrate 3. The precursor adsorbed on the substrate 3 is reduced by chlorine gas radicals to become metal copper, whereby the metal thin film 16 is formed.
[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 coiled plasma antenna 9 is provided around the cylindrical portion of the chamber 1, and a matching unit 10 and a power source 11 are connected to the plasma antenna 9 to supply a high-frequency current. Plasma generating means is constituted by the plasma antenna 9, the matching unit 10 and the power source 11.
[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 plasma antenna 9 in the chamber 1 is installed. 12-2 and 12-3 are supplied with the raw material gas 18 and H through the flow rate controller 13, respectively.2Gas 51 and noble gas 50 are sent. Excess gas that is not involved in film formation is exhausted from the exhaust port 17. The halogen gas supply means is constituted by the nozzle 12-1 and the flow rate controller 13, the reducing gas supply means is constituted by the nozzle 12-2 and the flow rate controller 13, and the activated gas supply means is constituted by the nozzle 12-3 and the flow rate controller 13. Is configured.
[0042]
The flow rate controller 13 is connected to a control unit 52 that is a control means. The control unit 52 controls the supply timing, flow rate, etc. of each gas, thereby performing initial control for performing an initial process described in detail below, first control for performing a first process, second control for performing a second process, The 3rd control which performs 3 processes is performed sequentially.
[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 rare gas plasma 55. In the present embodiment, an example in which He gas is applied as the rare gas 50 will be described.
[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 plasma antenna 9, thereby ionizing the rare gas 50 and generating the rare gas plasma 55. . The rare gas plasma 55 is generated in the region illustrated by the gas plasma 14. The reaction at this time can be expressed by the following formula.
He → He*      (1)
Where He*Represents a helium gas radical.
[0046]
The rare gas plasma 55 acts on the tantalum nitride 56 to cause a surface activation reaction of the tantalum nitride 56. The reaction at this time is represented by the following formula.
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 rare gas plasma 55 and the tantalum film 57 made of only tantalum metal is generated.
[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 precursor 15 on the substrate 3, and the member to be etched 7 is etched by chlorine gas plasma (generated in the region of the gas plasma 14) generated from the source gas 18, and the copper A precursor 15 (gaseous copper chloride) made of silane and halogen is formed on the substrate 3.
[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 plasma antenna 9, thereby ionizing the chlorine gas in the raw material gas 18 to produce chlorine gas plasma. Is generated. The plasma is generated in the region shown by the gas plasma 14. The reaction at this time can be expressed by the following formula.
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 precursor 15 is gasified CuCl.2And a substance having a different composition ratio (CuX1ClY1).
[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 precursor 15 is adsorbed on the substrate 3. The reaction at this time is represented by the following formula, for example.
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 precursor 15 is relatively fast, “Cu generation due to the reducing action of chlorine gas radicals” described in detail later does not occur. Thereafter, the adsorbed precursor becomes a solid state and is formed on the substrate 3. The reaction at this time is represented by the following formula, for example.
CuCl2(Ad) → CuCl2(S) ... (6)
This state is shown in FIG. A CuCl film 58 that is a film of the precursor 15 is formed on the tantalum film 57 generated in the initial step.
[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 CuCl film 58, which is the precursor 15 formed in the first step, into a film of metal particles (Cu particles 59), and is a reducing gas such as H.2H generated from gas 512The CuCl film 58 formed on the substrate 3 is reduced to a metal particle film by gas plasma (generated in the region of the gas plasma 14).
[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 plasma antenna 9, so that H2The gas 51 is ionized and H2A gas plasma is generated. H2The gas plasma is generated in a region illustrated by the gas plasma 14. The reaction at this time can be expressed by the following formula.
H2  → 2H*      (7)
Where H*Represents a hydrogen radical.
[0055]
This H2When the gas plasma acts on the CuCl film 58, a reduction reaction of the CuCl film 58 occurs. The reaction at this time is represented by the following formula, for example.
CuCl2(S) + 2H*→ Cu (s) + 2HCl (8)
Formula (8) shows that the CuCl film 58 is H.2It represents a state in which the Cu particles 59 are generated while being reduced by the gas plasma to remove the chlorine component.
[0056]
By performing the second step subsequent to the first step, Cu particles 59 can be formed on the surface of the tantalum film 57 in a dense state as shown conceptually in FIG. .
[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 precursor 15 on the film of the Cu particles 59 generated in the second step. The precursor 15 is formed by halogen gas plasma using the Cu particles 59 as crystal growth nuclei. And the metal component of the precursor 15 is deposited on the film of Cu particles 59.
[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 plasma antenna 9 to ionize the chlorine gas in the source gas 18 to generate chlorine gas plasma. Is generated. The plasma is generated in the region shown by the gas plasma 14. The reaction at this time is the same as in the above formula (3).
[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 precursor 15 is adsorbed on the film of the Cu particles 59 on the substrate 3. The reaction at this time is the same as in the above formula (5).
[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 Cu particles 59 on the substrate 3 (see the above formula (5)), and is reduced by chlorine gas radicals to become gaseous Cu. The reaction at this time is represented by the following formula, for example.
CuCl2(G) + 2Cl*→ Cu (g) + 2Cl2↑ ・ ・ （10）
Thereafter, the copper in the gas state is formed on the film of the Cu particles 59 on the substrate 3 and becomes another part of forming the metal thin film 16.
[0063]
The state of the formed metal thin film 16 is shown in FIG. A Cu thin film 60 is formed on the Cu particle 59 film using the Cu particles 59 generated in the second step as crystal growth nuclei. This Cu thin film 60 is a metal thin film 16 formed on the substrate 3.
[0064]
The initial process, the first process to the third process described above are performed by the initial control by the control unit 52 and the first control to the third control. By forming the film in this manner, 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.
[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 matching unit 10 and the power source 11 and supplied with a high frequency current.
[0067]
Between the opening on the upper surface of the chamber 1 and the ceiling plate 25, an etching target member 20 made of a metal (copper in this embodiment) capable of forming a high vapor pressure halide is sandwiched. The member 20 to be etched is composed of a protrusion 21 and a ring 22, is installed at a position facing the substrate 3 in the chamber 1, and is divided into a plurality of portions along the circumferential direction of the side wall of the chamber 1. The part 21 has a structure protruding toward the center from a ring part 22 installed along the cylindrical chamber 1. That is, a plurality of protrusions 21 are provided in the circumferential direction from the inner wall of the chamber 1 and are provided in the circumferential direction, and there are notches (spaces) between the protrusions 21. It arrange | positions between the board | substrate 3 and the ceiling board 25 so that it may become a discontinuous state with respect to the flow direction of the flowing electric current.
[0068]
In the metal film manufacturing apparatus according to the present embodiment, as in the first embodiment, the initial process by the control unit 52, the first process through the third control, and the initial process and the first process through the third process are performed. By forming the film in this manner, 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.
[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 member 20 to be etched, which is a conductor, exists below the plasma antenna 27. As described above, the member 20 to be etched is disposed in a discontinuous state with respect to the direction of the current flowing through the plasma antenna 27. Therefore, the gas plasma 14 is stably generated not only in the vicinity of the member to be etched 20, but also between the member to be etched 20 and the substrate 3, that is, below the member to be etched 20.
[0072]
When the gas plasma 14 acts on the member 20 to be etched, an etching reaction occurs in the member 20 to be etched, and the CuCl film 58 shown in FIG. The Cu thin film 60 shown in FIG. 1 is formed, and finally the metal thin film 16 is formed.
[0073]
<Third Embodiment>
In the metal film manufacturing apparatus according to the third embodiment shown in FIG. 3, the plasma antenna 9 is not provided around the cylindrical portion of the chamber 1 as compared with the metal film manufacturing apparatus shown in FIG. The matching unit 10 and the power source 11 are connected to the member 7 to be etched, and a high frequency current is supplied to the member 7 to be etched. Further, the support base 2 (substrate 3) is grounded.
[0074]
In the metal film manufacturing apparatus according to the present embodiment, as in the first embodiment, the initial process by the control unit 52, the first process through the third control, and the initial process and the first process through the third process are performed. By forming the film in this manner, 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.
[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 power source 11. By applying an electrostatic field to 1, chlorine gas is ionized and chlorine gas plasma is generated. This plasma is generated in a region shown by the gas plasma 14.
[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 CuCl film 58 shown in FIG. The Cu thin film 60 shown in FIG. 1 is formed, and finally the metal thin film 16 is formed.
[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 cylindrical passage 32 is fixed to the opening 31. A cylindrical excitation chamber 33 made of an insulator is provided in the middle of the passage 32, and a coiled plasma antenna 34 is provided around the excitation chamber 33. The plasma antenna 34 is connected to the matching unit 10 and the power source 11. Then, a high frequency current is supplied.
[0080]
A flow rate controller 13 is connected to the other end side of the passage 32, and a raw material gas 18 containing chlorine gas as a halogen gas and a H gas as a reducing gas in the passage 32 through the flow rate controller 13.2A (hydrogen) gas 51 and a rare gas 50 as an activation gas are supplied. In the present embodiment, the plasma generating means is composed of the passage 32, the excitation chamber 33, the plasma antenna 34, the matching unit 10, and the power supply 11, and is installed outside the chamber 1, so that it is called “external plasma generation chamber”. .
[0081]
In the metal film manufacturing apparatus according to the present embodiment, as in the first embodiment, the initial process by the control unit 52, the first process through the third control, and the initial process and the first process through the third process are performed. By forming the film in this manner, 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.
[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 passage 32 via the flow rate controller 13 is sent into the excitation chamber 33. Next, electromagnetic waves are incident on the inside of the excitation chamber 33 from the plasma antenna 34, whereby chlorine gas is ionized to generate gas plasma 35. Since a predetermined differential pressure is set between the pressure in the chamber 1 and the pressure in the excitation chamber 33 by the vacuum device 8, chlorine radicals in the gas plasma 35 in the excitation chamber 33 are sent into the chamber 1 from the opening 31. . This chlorine radical acts on the member to be etched 30, thereby causing an etching reaction in the member to be etched 30.
[0085]
As a result of the etching reaction occurring in this way, the CuCl film 58 shown in FIG. 7A and the Cu thin film 60 shown in FIG. 8 are formed by the same action as in the first embodiment. A metal thin film 16 is formed on the substrate.
[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 gas plasma 35 is generated in the excitation chamber 33 that is isolated from the chamber 1 (provided outside the chamber 1). And the substrate 3 is not damaged by chlorine gas plasma. For example, when another metal film is formed on the substrate 3 on which the metal film is formed, another metal film can be formed without damaging the already formed metal film. As a means for generating the gas plasma 35 in the excitation chamber 33, it is also possible to use a microwave, a laser, an electron beam, emitted light, or the like.
[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 plasma antenna 44 for converting the inside of the chamber 1 into plasma is provided around the outside of the ceiling plate 43. The plasma antenna 44 is formed in a conical ring shape along the convex shape of the ceiling plate 43. A matching unit 10 and a power source 11 are connected to the plasma antenna 44 so that high-frequency power is supplied. Plasma generating means is constituted by the plasma antenna 44, the matching unit 10 and the power source 11.
[0089]
In the present embodiment, the ceiling plate 43 is formed in a convex shape, and the plasma antenna 44 is formed in a conical ring shape along the convex shape of the ceiling plate 43, thereby generating a gas plasma as compared with the second embodiment. 45 can be made uniform and stable.
[0090]
In the metal film manufacturing apparatus according to the present embodiment, as in the first embodiment, the initial process by the control unit 52, the first process through the third control, and the initial process and the first process through the third process are performed. By forming the film in this manner, 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.
[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 plasma antenna 44 into the chamber 1. As a result, chlorine gas is ionized to generate chlorine gas plasma. This plasma is generated in the region shown by the gas plasma 45.
[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 CuCl film 58 shown in FIG. The Cu thin film 60 shown in FIG. 1 is formed, and finally the metal thin film 16 is formed.
[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 plasma antenna 44 having a conical ring shape. As described above, the plurality of members to be etched 20 arranged in the circumferential direction of the side wall of the chamber 1 have been described. However, the present invention is not limited to this. For example, it extends in the radial direction of the chamber 1 between the substrate 3 and the ceiling plate 43 along the curved shape inside the ceiling plate 43, and is discontinuous with respect to the flow direction of the current flowing in the plasma antenna 44 having a conical ring shape. It is good also as the to-be-etched member arrange | positioned in the side wall peripheral direction of the chamber 1 so that it may be in a state.
[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)

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。 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. 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。 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. 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. 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。 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. 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。 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. 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。 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. 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。 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. 請求項１ないし７のいずれか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。 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. 請求項１ないし８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。 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. 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。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. 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。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. 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、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. 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。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. 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. 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。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. 請求項１５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。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. 請求項１５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。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. 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。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. 請求項１１ないし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。 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. 請求項１１ないし１９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。 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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