JP4435629B2 - 薄膜作製方法 - Google Patents
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Description
2)エッチング反応;M+Cl*→MCl(g)
3)基板への吸着反応;MCl(g)→MCl(ad)
4)成膜反応;MCl(ad)+Cl* →M+Cl2↑
ここで、Cl*はClのラジカルであることを、(g)はガス状態であることを、(ad)は吸着状態であることをそれぞれ表している。
基板と、金属製の被エッチング部材としてTaが備えられたチャンバ内に塩素を含有する原料ガスを供給し、
前記チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ、該原料ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれるTa成分と前記原料ガスとの前駆体を生成し、
前記基板側の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くすることにより前記前駆体のTa成分を該基板に成膜させて柱状晶を含むTa膜を形成し、
前記Ta成分を成膜させた後に、前記チャンバの内部にArガスを供給し、該チャンバの内部をプラズマ化してArガスプラズマを発生させ、原料ガス成分とArガス成分を置換し、成膜表面への前記原料ガス成分の影響を抑制して成膜表面を清浄にすると共に、前記Arガス成分を前記Ta膜の金属結晶に作用させて前記柱状晶の柱状界面を乱すようにしたことを特徴とする。
図1には本発明の第1実施形態例に係る薄膜作製装置の概略側面、図2には薄膜表面の状況説明、図3には原料ガスと不活性ガスの供給状況を表すタイムチャート、図4には膜の深さに対するCl量の関係を表すグラフを示してある。第1の実施形態例は、Cuの薄膜を作製する薄膜作製装置に成膜後の表面を清浄にする処理を施す表面処理装置を備えた例を示してある。
Cl2→2Cl* ・・・・(1)
ここで、Cl*は塩素ラジカルを表す。
Cu(s)+Cl* →CuCl(g) ・・・・(2)
ここで、sは固体状態、gはガス状態を表す。式(2)は、Cuがガスプラズマ20によりエッチングされ、前駆体23とされた状態である。
CuCl(g)→CuCl(ad) ・・・・(3)
CuCl(ad)+Cl*→Cu(s)+Cl2↑ ・・・・(4)
CuCl(g)+Cl*→Cu(g)+Cl2↑ ・・・・(5)
この後、ガス状態のCu成分は、基板3に成膜されてCu薄膜が作製される。
図5には本発明の第2実施形態例に係る薄膜作製装置の概略側面、図6には原料ガスと不活性ガスの供給状況を表すタイムチャート、図7にはバリアメタル膜の状況を表す概念を示してある。第2の実施形態例は、薄膜としてTaのバリアメタル膜を作製する薄膜作製装置に成膜後の表面を清浄にする処理を施す表面処理装置を備えた例を示してある。尚、本実施形態例の薄膜作製装置は、図1に示した薄膜作製装置に対し、被エッチング部材が異なる構成であり、その他の構成は同一である。このため、同一部材には同一符号を付してある。
Cl2→2Cl* ・・・・(1)
ここで、Cl*は塩素ラジカルを表す。
xTa(s)+yCl* →TaxCly(g) ・・・・(6)
ここで、sは固体状態、gはガス状態を表し、x及びyは係数を表す。式(6)は、Taがガスプラズマ20によりエッチングされ、前駆体28とされた状態である。
TaxCly(g)→TaxCly(ad) ・・・・(7)
TaxCly(ad)+yCl*→xTa(s)+yCl2↑ ・・・・(8)
TaCl(g)+Cl*→Ta(g)+Cl2↑ ・・・・(9)
この後、ガス状態のTa成分は、基板3に成膜されてバリアメタルが作製される。
図8には本発明の第3実施形態例に係る薄膜作製装置の概略側面を示してある。第3の実施形態例は、原料ガスと還元ガスをプラズマ化し、薄膜として窒化ホウ素(BN)膜を作製する薄膜作製装置に成膜後の表面を清浄にする処理を施す表面処理装置を備えた例を示してある。尚、図1及び図5に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。薄膜として作成される窒化ホウ素は一例であり、原料ガスや還元ガスとして種々のガスを用いる薄膜作製装置を適用することが可能である。
2 支持台
3,59 基板
4,60 ヒータ
5,61 冷媒流通手段
6,62 温度制御手段
7 天井板
8,32 プラズマアンテナ
9 整合器
10 電源
11,25 被エッチング部材
12,26 突起部
13,27 リング部
14 ノズル
15,19,43,46 流量制御器
16 排気口
17 真空装置
18 ガスノズル
20,48 ガスプラズマ
21 原料ガス
22 Arガス
23,28 前駆体
29 柱状晶
30 バリアメタル膜
41 N2ガス
42,44 材料ガス
45 材料ガスノズル
47 窒化ホウ素膜
Claims (1)
- 基板と、金属製の被エッチング部材としてTaが備えられたチャンバ内に塩素を含有する原料ガスを供給し、
前記チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ、該原料ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれるTa成分と前記原料ガスとの前駆体を生成し、
前記基板側の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くすることにより前記前駆体のTa成分を該基板に成膜させて柱状晶を含むTa膜を形成し、
前記Ta成分を成膜させた後に、前記チャンバの内部にArガスを供給し、該チャンバの内部をプラズマ化してArガスプラズマを発生させ、原料ガス成分とArガス成分を置換し、成膜表面への前記原料ガス成分の影響を抑制して成膜表面を清浄にすると共に、前記Arガス成分を前記Ta膜の金属結晶に作用させて前記柱状晶の柱状界面を乱すようにしたことを特徴とする薄膜作製方法。
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JP2004189235A JP4435629B2 (ja) | 2004-06-28 | 2004-06-28 | 薄膜作製方法 |
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