JP3820195B2

JP3820195B2 - Metal film manufacturing method and metal film manufacturing apparatus

Info

Publication number: JP3820195B2
Application number: JP2002243249A
Authority: JP
Inventors: 仁志坂本; 謙小椋; 義行大庭; 年彦西森; 直樹八幡
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2022-08-23
Also published as: JP2004083946A

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金属膜作製装置に関し、特に成膜効率を向上させるべく高密度のＣｌ₂ガス等の原料ガスをチャンバ内に供給して基板上に金属薄膜を成膜する場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【背景技術】
従来、気相成長法により金属膜、例えば、銅の薄膜を作製する場合、例えば、銅・ヘキサフロロアセチルアセトナト・トリメチルビニルシラン等の液体の有機金属錯体を原料として用い、固体状の原料を溶媒に溶かし、熱的な反応を利用して気化することにより基板に対する成膜を実施している。
【０００３】
しかし、かかる従来技術は、熱的反応を利用した成膜のため、成膜速度の向上を図ることが困難であり、また原料となる金属錯体が高価であり、しかも銅に付随しているヘキサフロロアセチルアセトナト及びトリメチルビニルシランが銅の薄膜中に不純物として残留するため、膜質の向上を図ることが困難であるという欠点を有していた。
【０００４】
これに対し、今回、本発明者等は次の知見を得た。すなわち、基板を収容する真空のチャンバ内に塩素ガスを供給し、この塩素ガスをプラズマ発生手段によりプラズマ化する一方、前記チャンバに配設した銅板からなる被エッチング部材を、塩素ガスプラズマでエッチングした場合、銅板と基板との温度の関係を適切に制御することにより、エッチングされた銅を基板に析出させて銅の薄膜を形成することができる、すなわちエッチング部材である銅板を高温（例えば３００°Ｃ〜４００°Ｃ）に、また基板を低温（２００°Ｃ程度）にした場合、基板には銅薄膜を形成することができるというものである。
【０００５】
したがって、相対的な高温雰囲気を形成する塩素ガスプラズマに臨んで銅板を配設する一方、このプラズマ雰囲気を挟んで銅板に対向する相対的な低温雰囲気に基板を配設するとともに、両者の温度を適切に制御することにより容易にＣｕ薄膜の作製装置を提供することができる。ここで、被エッチング部材としては、Ｃｕの他に、例えば、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ等、高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属であれば一般に用いることができ、また原料ガスとしてはＣｌ₂の他に、ハロゲンガスであれば一般に用いることができる。
【０００６】
上述のＣｕ薄膜の作製装置においては、次の様な反応が起こっていると考えられる。
▲１▼プラズマの解離反応；Ｃｌ₂→２Ｃｌ^*
▲２▼エッチング反応；Ｃｕ＋Ｃｌ^*→ＣｕＣｌ（ｇ）
▲３▼基板への吸着反応；ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ）
▲４▼成膜反応；ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋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。
【０００７】
かかる反応式における▲２▼のエッチング反応で十分にＣｌ^*が存在すれば同式の右側への反応が進み、良好にＣｕ膜を析出させるための前駆体であるＣｕＣｌ（ｇ）を得ることができる。このことは、チャンバ内に供給する原料ガスであるＣｌ₂ガスの濃度が高ければ高いほど十分にプラズマの解離が行われ、その分高密度のＣｌ^*が生成されて良好なエッチング反応が進行することを意味する。したがって、成膜速度を向上させるためには、原料ガスの高濃度化を図ってやれば良い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、チャンバ内に供給するＣｌ₂ガスの濃度を上げていった場合、新たな問題が発生する。すなわち、高濃度のＣｌ₂ガスを供給してこれをプラズマ化した場合、高密度のプラズマが生成されるため、このプラズマの移動距離が小さくなり、チャンバ内に十分拡散させることができなくなる。
【０００９】
プラズマの拡散が十分行われないということは、成膜中の基板の近傍部分の空間においてＣｌ^*が不足することを意味する。このように、成膜中の基板の近傍部分の空間においてＣｌ^*が不足した場合、上記反応式における▲３▼の基板への吸着反応；ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ）は進行するものの、▲４▼の成膜反応；ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑が十分には進行しない。すなわち、ＣｕＣｌ（ａｄ）からＣｌ₂を十分引き抜けず、結果としてＣｕＣｌ（ａｄ）→ＣｕＣｌ（ｓ）の反応が進行し、ＣｕＣｌの固体を形成してしまう。このＣｕＣｌ（ｓ）は絶縁体である。したがって、Ｃｕ膜中におけるＣｕＣｌ（ｓ）の存在は、生成したＣｕ膜の導電率を低下させる原因となり、膜質を悪化させてしまう。かかる問題は、供給するＣｌ₂ガスが高濃度になればその分顕著になり、遂には所定品質の成膜を行うことができなくなる。
【００１０】
本発明は、上記従来技術に鑑み、成膜効率を向上させるべく高濃度の原料ガスを供給した場合でも、装置を大がかりにすることなく高品質の成膜を行うことができる金属膜作製方法及び金属膜作製装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の金属膜作製方法は、
内部に基板を収容するチャンバに高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属で形成した被エッチング部材を配設する一方、この被エッチング部材と基板の温度とを所定の温度及び温度差に制御することにより、チャンバ内のハロゲンのプラズマで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形成し、この前駆体を基板に吸着させる一方、ハロゲンの供給が行なわれるプラズマ発生源により、基板の近傍部分におけるその上方の空間に前駆体の一部を解離する補助原料ガスプラズマを形成し、この補助原料ガスプラズマで基板に吸着された前駆体からハロゲン成分を引き抜くことにより前駆体の金属成分を基板に析出させて所定の成膜を行うことを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の金属膜作製装置の構成は、
基板が収容されたチャンバと、
チャンバ内で基板に対向する位置に配置される金属製の被エッチング部材と、
基板と被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを供給する原料ガス供給手段と、
高周波電力の供給によりチャンバ内をプラズマ化してハロゲンのプラズマを発生させハロゲンのプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとの前駆体を生成する成膜用プラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
基板の近傍において基板の上方の空間に前駆体の一部を解離させた補助原料ガスプラズマを形成するための補助プラズマ発生手段とを備え、
原料ガス供給手段は、
基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、ガス流路に設けられハロゲンを基板の上方に噴出するガスノズルとからなり、
補助プラズマ発生手段は、
基板の周囲に配置され高周波電力が供給されるリング状導電体製のアンテナ部材とからなる
ことを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するための本発明の金属膜作製装置は、
基板が収容され上部が開口された円筒状のチャンバと、
チャンバの上部の開口を密閉する絶縁材製の天井部材と、
基板と被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを供給する原料ガス供給手段と、
天井部材の上方に配置され高周波電力の供給によりチャンバの内部をプラズマ化するための平面リング状のアンテナ部材と、
基板と天井部材との間におけるチャンバの径方向に延びると共に周方向に複数配置されアンテナ部材の電気の流れ方向に対して不連続状態となる金属製の被エッチング部材と、
アンテナ部材に給電を行い被エッチング部材と基板との間をプラズマ化してハロゲンのプラズマを発生させハロゲンのプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとの前駆体を生成する成膜用プラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
基板の近傍において基板の上方の空間に前駆体の一部を解離させた補助原料ガスプラズマを形成するための補助プラズマ発生手段とを備え、
原料ガス供給手段は、
基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、ガス流路に設けられハロゲンを基板の上方に噴出するガスノズルとからなり、
補助プラズマ発生手段は、
基板の周囲に配置され高周波電力が供給されるリング状導電体製のアンテナ部材とからなる
ことを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成するための本発明の金属膜作製装置は、
基板が収容された円筒状のチャンバと、
基板に対向する位置に配置される金属製の被エッチング部材と、
基板と被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを供給する原料ガス供給手段と、
チャンバの筒部外方に配置され高周波電力の供給によりチャンバの内部をプラズマ化するための円筒コイル状のアンテナ部材と、
アンテナ部材に給電を行いチャンバ内をプラズマ化してハロゲンのプラズマを発生させハロゲンのプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとの前駆体を生成する成膜用プラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
基板の近傍において基板の上方の空間に前駆体の一部を解離させた補助原料ガスプラズマを形成するための補助プラズマ発生手段とを備え、
原料ガス供給手段は、
基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、ガス流路に設けられハロゲンを基板の上方に噴出するガスノズルとからなり、
補助プラズマ発生手段は、
基板の周囲に配置され高周波電力が供給されるリング状導電体製のアンテナ部材とからなる
ことを特徴とする。
【００１５】
また、上記目的を達成するための本発明の金属膜作製装置は、
基板が収容され一端が開口された絶縁材製のチャンバと、
チャンバの開口部を密閉する金属製の被エッチング部材と、
チャンバ内にハロゲンを供給する原料ガス供給手段と、
被エッチング部材に給電を行いチャンバ内をプラズマ化してハロゲンのプラズマを発生させハロゲンのプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとの前駆体を生成する成膜用プラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
基板の近傍において基板の上方の空間に前駆体の一部を解離させた補助原料ガスプラズマを形成するための補助プラズマ発生手段とを備え、
原料ガス供給手段は、
基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、ガス流路に設けられハロゲンを基板の上方に噴出するガスノズルとからなり、
補助プラズマ発生手段は、
基板の周囲に配置され高周波電力が供給されるリング状導電体製のアンテナ部材とからなる
ことを特徴とする。
【００１６】
そして、請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
原料ガス供給手段のリング状のガス流路は導電体製であり、
導電体製のガス流路をリング状導電体製のアンテナ部材として補助プラズマ発生手段を構成したことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
原料ガス供給手段のリング状のガス流路と補助プラズマ発生手段のアンテナ部材とは、上下方向にずれて配置されていることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
原料ガス供給手段のリング状のガス流路と補助プラズマ発生手段のアンテナ部材とは、同一平面内に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項２乃至請求項８のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
補助プラズマ発生手段のアンテナ部材は周方向で非絶縁状態で電源側に接続され、基板との間に容量結合型の補助原料ガスプラズマが形成されることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項２乃至請求項８のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
補助プラズマ発生手段のアンテナ部材は周方向の少なくとも一箇所が絶縁されて電源側に接続され、基板との間に誘導結合型の補助原料ガスプラズマが形成されることを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成するための本発明の金属膜作製装置は、
基板が収容される筒状のチャンバと、
チャンバ内で基板に対向する位置に配設される金属製の被エッチング部材と、
基板と被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを供給する原料ガス供給手段と、
高周波電力の供給によりチャンバ内をプラズマ化してハロゲンのプラズマを発生させハロゲンのプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとの前駆体を生成する成膜用プラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
基板に吸着された前駆体からハロゲンを引き抜くよう、チャンバ内における基板の近傍部分の空間にハロゲンのラジカルを補給するラジカル補給手段とを備え、原料ガス供給手段は、
基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、ガス流路に設けられハロゲンを基板の上方に噴出するガスノズルとからなる
ことを特徴とする。
【００２２】
そして、請求項１１に記載の金属膜作製装置において、
成膜用プラズマ発生手段は、チャンバの上端開口部を塞ぐ天井板の上方に配設した成膜用プラズマアンテナを有し、この成膜用アンテナに高周波電力を供給してハロゲンをプラズマ化するものであり、
被エッチング部材は、チャンバの天井板の下方でチャンバ内に臨み、チャンバの径方向に突出させるとともにその周方向に関して分割して配設した複数本の突起部と、この突起部の基端部を一体的に連結するリング部とを有するものであることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１１に記載の金属膜作製装置において、
成膜用プラズマ発生手段は、チャンバの被エッチング部材側の外周面に巻回したコイル状の成膜用アンテナを有し、この成膜用アンテナに高周波数の電力を供給してハロゲンをプラズマ化するものであり、
被エッチング部材は、チャンバの上端開口部を塞ぐ天井板を兼備するものであることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１１に記載の金属膜作製装置において、
被エッチング部材は、チャンバの上端開口部を塞ぐ天井板として構成するとともに、基板を挟んで対向する平板電極に対する対向電極としての機能も兼備させ、さらにこの被エッチング部材に高周波数の電力を供給するようにしたものであることを特徴とする。
【００２５】
上記目的を達成するための本発明の金属膜作製装置は、
基板が収容されたチャンバと、
チャンバ内で基板に対向する位置に配置される金属製の被エッチング部材と、
ハロゲンをチャンバとは隔絶して励起する励起手段と、
励起手段で励起されたハロゲンで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとの前駆体を生成する成膜用生成手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
基板の近傍にハロゲンを別途供給する補助原料ガス供給手段と、
基板に吸着された前駆体からハロゲンを引き抜くように、チャンバ内における基板の近傍部分の空間に補助原料ガスのハロゲンのプラズマを形成するための補助プラズマ発生手段とを備え、
補助原料ガス供給手段は、
基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、ガス流路に設けられハロゲンを基板の上方に噴出するガスノズルとからなり、
補助プラズマ発生手段は、
基板の周囲に配置され高周波電力が供給されるリング状導電体製のアンテナ部材とからなる
ことを特徴とする。
【００２６】
そして、請求項１５に記載の金属膜作製装置において、
補助原料ガス供給手段のリング状のガス流路は導電体製であり、
導電体製のガス流路をリング状導電体製のアンテナ部材として補助プラズマ発生手段を構成したことを特徴とする金属膜作製装置。
【００２７】
また、請求項１５に記載の金属膜作製装置において、
補助原料ガス供給手段のリング状のガス流路と補助プラズマ発生手段のアンテナ部材とは、上下方向にずれて配置されていることを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１５に記載の金属膜作製装置において、
補助原料ガス供給手段のリング状のガス流路と補助プラズマ発生手段のアンテナ部材とは、同一平面内に配置されていることを特徴とする金属膜作製装置。
【００２９】
また、請求項１５乃至請求項１８のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
補助プラズマ発生手段のアンテナ部材は周方向で非絶縁状態で電源側に接続され、基板との間に容量結合型の補助原料ガスプラズマが形成されることを特徴とする。
【００３０】
また、請求項１５乃至請求項１８のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
補助プラズマ発生手段のアンテナ部材は周方向の少なくとも一箇所が絶縁されて電源側に接続され、基板との間に誘導結合型の補助原料ガスプラズマが形成されることを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００３２】
＜第１実施形態例＞
【００３３】
図１には本発明の第１実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面、図２には図１中のII-II 線矢視、図３には図２中のIII-III 線矢視を示してある。また、図４にはリング状パイプの平面視状況、図５には他の実施形態例に係るリング状パイプの平面視状況を示してある。
【００３４】
図１に示すように、円筒状に形成された、金属製（例えば、アルミ製）のチャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所定温度（例えば、基板３が１００℃乃至２００℃に維持される温度）に制御されるようになっている。
【００３５】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材製（例えば、セラミックス製）の天井部材である円盤状の天井板７によって塞がれている。天井板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。
【００３６】
チャンバ１の内部における支持台２の周囲には原料ガス供給手段としてリング状パイプ１０が設けられてガス流路が形成され、リング状パイプ１０には流量制御器１１を介してハロゲンとしての塩素を含有する原料ガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50% 、好ましくは10% 程度に希釈されたCl₂ガス）が送られる。リング状パイプ１０にはガスノズルとしての噴出穴１２が周方向に多数設けられ、リング状パイプ１０に原料ガスが送られることで、噴出穴１２から原料ガスがチャンバ１内に噴出して供給される。
【００３７】
原料ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）及びヨウ素（Ｉ）等を適用することが可能である。
【００３８】
チャンバ１の上面の開口部と天井板７との間には金属製（Cu製）の被エッチング部材１３が挟持されている。図１、図２に示すように、被エッチング部材１３は、チャンバ１の上部に挟持されるリング部１４が備えられ、リング部１４の内周側にはチャンバ１の径方向中心部近傍まで延び同一幅となっている突起部１５が円周方向に複数（図示例では１２個）設けられている。
【００３９】
突起部１５は、リング部１４に対して一体、もしくは、取り外し自在に取り付けられている。天井板７とチャンバ１の内部との間には突起部１５の間で形成される切欠部１６（空間）が存在した状態になっている。リング部１４はアースされており、複数の突起部１５は電気的につながれて同電位に維持されている。
【００４０】
尚、突起部１５の間に突起部１５よりも径方向に短い第２突起部を配置することも可能であり、更に、突起部１５と第２突起部との間に短い突起部を配置することも可能である。このようにすると、誘導電流を抑制しつつエッチング対象となる銅の面積を確保することができる。
【００４１】
天井板７の上方にはチャンバ１の内部をプラズマ化するためのアンテナ部材としてのプラズマアンテナ１７が設けられ、プラズマアンテナ１７は天井板７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１７には成膜用プラズマ発生手段としての整合器１８及び電源１９が接続されて給電が行われる。
【００４２】
被エッチング部材１３は、リング部１４の内周側に突起部１５が円周方向に複数設けられ、突起部１５の間で形成される切欠部１６（空間）が存在しているので、プラズマアンテナ１７の電気の流れ方向に対して不連続な状態で基板３と天井板７との間に突起部１５が配置された状態になっている。
【００４３】
チャンバ１の下部には排気手段としての排気口２１が設けられ、排気口２１からは反応に関与しないガス及びエッチング生成物が排出される。
【００４４】
上述した金属膜作製装置では、チャンバ１の内部にリング状パイプ１０から原料ガスを供給し、プラズマアンテナ１７から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Cl₂ガスがイオン化されてCl₂ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）２２が発生する。
【００４５】
プラズマアンテナ１７の下部には導電体である被エッチング部材１３が存在しているが、以下の作用により被エッチング部材１３と基板３との間、即ち、被エッチング部材１３の下側にCl₂ガスプラズマ２２が安定して発生するようになっている。
【００４６】
被エッチング部材１８に下側にCl₂ガスプラズマ１４が発生する作用について説明する。
【００４７】
図３に示すように、平面リング状のプラズマアンテナ１７の電気の流れＡは突起部１５を横切る方向となり、このとき、突起部１５のプラズマアンテナ１７との対向面には誘導電流ｂが発生する。被エッチング部材１３には切欠部１６（空間）が存在している状態になっているので、誘導電流ｂはそれぞれの突起部１５の下面に流れてプラズマアンテナ１７の電気の流れＡと同一方向の流れａとなる（ファラデーシールド）。
【００４８】
このため、基板３側から被エッチング部材１３を見た場合、プラズマアンテナ１７の電気の流れＡを打ち消す方向の流れが存在しない状態になり、しかも、リング部１４がアースされて突起部１５が同電位に維持されている。これにより、導電体である被エッチング部材１３が存在していても、プラズマアンテナ１７から電磁波がチャンバ１内に確実に入射し、被エッチング部材１３の下側にCl₂ガスプラズマ２２が安定して発生するようになっている。
【００４９】
尚、突起部１５をリング部１４につなげずに原料ガスの供給を制御することで電位の違いによるプラズマの不安定をなくすようにすることも可能である。
【００５０】
Cl₂ガスプラズマ２２により、銅製の被エッチング部材１３にエッチング反応が生じ、前駆体（Cu_xCl_y）２３が生成される。このとき、被エッチング部材１３はCl₂ガスプラズマ２２により基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されている。チャンバ１の内部で生成された前駆体（Cu_xCl_y）２３は、被エッチング部材１３よりも低い温度に制御された基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（Cu_xCl_y）２３は還元反応によりCuイオンのみとされて基板３に当てられ、基板３の表面にCu薄膜２４が生成される。
【００５１】
このときの反応は、次式で表すことができる。
２Ｃｕ＋Ｃｌ₂→２ＣｕＣｌ→２Ｃｕ↓＋Ｃｌ₂↑
反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口２１から排気される。
【００５２】
尚、原料ガスとして、He，Ar等で希釈された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、被エッチング部材１８のエッチングにより生成される前駆体はCu_xCl_yである。従って、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。
【００５３】
また、被エッチング部材１８の材質は、銅（Cu）に限らず、ハロゲン化物形成金属、好ましくは塩化物形成金属であるAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等を用いることが可能である。この場合、前駆体はAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等のハロゲン化物（塩化物）となり、基板３の表面に生成される薄膜はAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等になる。
【００５４】
ここで、成膜速度を向上させるべくリング状パイプ１０の噴出穴１２から高密度の原料ガスを供給しした場合、その分高密度のCl₂ガスプラズマ２２が形成される。この結果、Cl₂ガスプラズマ２２はあまり拡散せず、チャンバ１の上部に偏在する。すなわち、基板３の近傍における上部空間のCl₂ガスプラズマ２２の密度は相対的に薄くなる。
【００５５】
一方、被エッチング部材１３のエッチングは高効率で進行するので多量の前駆体（Cu_xCl_y）２３が生成され、この前駆体（Cu_xCl_y）２３はどんどん基板３側に搬送される。この結果、前記反応式における ▲３▼の基板３への吸着反応（ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ））が高効率で進行する。したがって、このままでは、前記成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）を促進するＣｌ^*が不足し、基板３に吸着されたＣｕＣｌ（ａｄ）が、ＣｕＣｌ（ａｄ）→ＣｕＣｌ（ｓ）の反応により固化してしまう。
【００５６】
そこで、本形態においては、補助プラズマ発生手段を備えて電磁波をチャンバ１の内部、特に基板３の近傍の空間に入射している。図１、図４に示すように、補助プラズマ発生手段は、リング状パイプ１０を導電体製で形成され、リング状パイプ１０に補助プラズマ発生手段としての整合器２５及び電源２６が接続されている。つまり、リング状導電体製のアンテナ部材としてリング状パイプ１０が用いられている。リング状パイプ１０は周方向で非絶縁状態で電源２６に接続され、支持台２側が接地された状態にされ、リング状パイプ１０と基板３側との間で容量結合型の補助原料ガスプラズマが形成される。
【００５７】
原料ガス供給手段であるリング状パイプ１０と、補助原料ガスプラズマを発生させるためのリング状導電体製のアンテナ部材とを兼用しているので、スペースを有効に利用して装置の大型化を抑制することができる。
【００５８】
この結果、基板３の近傍の空間では、前駆体（Cu_xCl_y）２３の一部がプラズマ化されてＣｌ^*を発生する（補助原料ガスプラズマ）。すなわち、ＣｕＣｌ→Ｃｕ＋Ｃｌ^*の反応が進行する。このようにして基板３の近傍の空間に十分な量のＣｌ^*が発生し、このＣｌ^*により前記成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）が促進される。この結果、高密度のCl₂ガスを供給することによる成膜速度の向上と、成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）の促進による成膜品質の向上を同時に達成し得る。
【００５９】
図５に示すように、リング状パイプ１０の周方向の一箇所に絶縁部材２７を設け、絶縁部材２７を挟んで一方側を電源２６側に接続すると共に他方側を接地することも可能である。この場合、支持台２側を接地せずにリング状パイプ１０と基板３側との間に誘導結合型の補助原料ガスプラズマが発生する。
【００６０】
＜第２実施形態例＞
【００６１】
図６には本発明の第２実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面、図７にはリング状パイプの部位の平面視状況、図８には他の実施形態例に係るリング状パイプの部位の平面視状況を示してある。尚、図１乃至図５に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。第２実施形態例の金属膜作製装置は、補助プラズマ発生手段の構成が第１実施形態例と相違している。
【００６２】
図６に示すように、円筒状に形成された、金属製（例えば、アルミ製）のチャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所定温度（例えば、基板３が１００℃乃至２００℃に維持される温度）に制御されるようになっている。
【００６３】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材製（例えば、セラミックス製）の天井部材である円盤状の天井板７によって塞がれている。天井板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。
【００６４】
チャンバ１の内部における支持台２の周囲には原料ガス供給手段としてリング状パイプ１０が設けられてガス流路が形成され、リング状パイプ１０には流量制御器１１を介してハロゲンとしての塩素を含有する原料ガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50% 、好ましくは10% 程度に希釈されたCl₂ガス）が送られる。リング状パイプ１０にはガスノズルとしての噴出穴１２が周方向に多数設けられ、リング状パイプ１０に原料ガスが送られることで、噴出穴１２から原料ガスがチャンバ１内に噴出して供給される。
【００６５】
原料ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）及びヨウ素（Ｉ）等を適用することが可能である。
【００６６】
チャンバ１の上面の開口部と天井板７との間には金属製（Cu製）の被エッチング部材１３が挟持されている。図１、図２に示すように、被エッチング部材１３は、チャンバ１の上部に挟持されるリング部１４が備えられ、リング部１４の内周側にはチャンバ１の径方向中心部近傍まで延び同一幅となっている突起部１５が円周方向に複数（例えば、１２個）設けられている。
【００６７】
突起部１５は、リング部１４に対して一体、もしくは、取り外し自在に取り付けられている。天井板７とチャンバ１の内部との間には突起部１５の間で形成される切欠部１６（空間）が存在した状態になっている。リング部１４はアースされており、複数の突起部１５は電気的につながれて同電位に維持されている。
【００６８】
尚、突起部１５の間に突起部１５よりも径方向に短い第２突起部を配置することも可能であり、更に、突起部１５と第２突起部との間に短い突起部を配置することも可能である。このようにすると、誘導電流を抑制しつつエッチング対象となる銅の面積を確保することができる。
【００６９】
天井板７の上方にはチャンバ１の内部をプラズマ化するためのアンテナ部材としてのプラズマアンテナ１７が設けられ、プラズマアンテナ１７は天井板７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１７には成膜用プラズマ発生手段としての整合器１８及び電源１９が接続されて給電が行われる。
【００７０】
被エッチング部材１３は、リング部１４の内周側に突起部１５が円周方向に複数設けられ、突起部１５の間で形成される切欠部１６（空間）が存在しているので、プラズマアンテナ１７の電気の流れ方向に対して不連続な状態で基板３と天井板７との間に突起部１５が配置された状態になっている。
【００７１】
チャンバ１の下部には排気手段としての排気口２１が設けられ、排気口２１からは反応に関与しないガス及びエッチング生成物が排出される。
【００７２】
上述した金属膜作製装置では、チャンバ１の内部にリング状パイプ１０から原料ガスを供給し、プラズマアンテナ１７から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Cl₂ガスがイオン化されてCl₂ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）２２が発生する。
【００７３】
プラズマアンテナ１７の下部には導電体である被エッチング部材１３が存在しているが、前述したように、基板３側から被エッチング部材１３を見た場合、プラズマアンテナ１７の電気の流れを打ち消す方向の流れが存在しない状態になり、しかも、リング部１４がアースされて突起部１５が同電位に維持されているので、プラズマアンテナ１７から電磁波がチャンバ１内に確実に入射し、被エッチング部材１３の下側にCl₂ガスプラズマ２２が安定して発生するようになっている。
【００７４】
Cl₂ガスプラズマ２２により、銅製の被エッチング部材１３にエッチング反応が生じ、前駆体（Cu_xCl_y）２３が生成される。このとき、被エッチング部材１３はCl₂ガスプラズマ２２により基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されている。チャンバ１の内部で生成された前駆体（Cu_xCl_y）２３は、被エッチング部材１３よりも低い温度に制御された基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（Cu_xCl_y）２３は還元反応によりCuイオンのみとされて基板３に当てられ、基板３の表面にCu薄膜２４が生成される。
【００７５】
このときの反応は、次式で表すことができる。
２Ｃｕ＋Ｃｌ₂→２ＣｕＣｌ→２Ｃｕ↓＋Ｃｌ₂↑
反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口２１から排気される。
【００７６】
尚、原料ガスとして、He，Ar等で希釈された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、被エッチング部材１８のエッチングにより生成される前駆体はCu_xCl_yである。従って、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。
【００７７】
また、被エッチング部材１８の材質は、銅（Cu）に限らず、ハロゲン化物形成金属、好ましくは塩化物形成金属であるAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等を用いることが可能である。この場合、前駆体はAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等のハロゲン化物（塩化物）となり、基板３の表面に生成される薄膜はAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等になる。
【００７８】
ここで、成膜速度を向上させるべくリング状パイプ１０の噴出穴１２から高密度の原料ガスを供給しした場合、その分高密度のCl₂ガスプラズマ２２が形成される。この結果、Cl₂ガスプラズマ２２はあまり拡散せず、チャンバ１の上部に偏在する。すなわち、基板３の近傍における上部空間のCl₂ガスプラズマ２２の密度は相対的に薄くなる。
【００７９】
一方、被エッチング部材１３のエッチングは高効率で進行するので多量の前駆体（Cu_xCl_y）２３が生成され、この前駆体（Cu_xCl_y）２３はどんどん基板３側に搬送される。この結果、前記反応式における ▲３▼の基板３への吸着反応（ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ））が高効率で進行する。したがって、このままでは、前記成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）を促進するＣｌ^*が不足し、基板３に吸着されたＣｕＣｌ（ａｄ）が、ＣｕＣｌ（ａｄ）→ＣｕＣｌ（ｓ）の反応により固化してしまう。
【００８０】
そこで、本形態においては、補助プラズマ発生手段を備えて電磁波をチャンバ１の内部、特に基板３の近傍の空間に入射している。図６、図７に示すように、補助プラズマ発生手段は、リング状パイプ１０の内周の上側にリング状導電体製のアンテナ部材２８が設けられ、アンテナ部材２８に補助プラズマ発生手段としての整合器２５及び電源２６が接続されている。アンテナ部材２８は周方向で非絶縁状態で電源２６に接続され、支持台２側が接地された状態にされ、アンテナ部材２８と基板３側との間で容量結合型の補助原料ガスプラズマが形成される。
【００８１】
リング状パイプ１０の内周の上側に補助原料ガスプラズマを発生させるためのアンテナ部材２８を設けたので、原料ガスの噴出に影響を与えることなく補助プラズマの状態を制御することができる。
【００８２】
この結果、基板３の近傍の空間では、前駆体（Cu_xCl_y）２３の一部がプラズマ化されてＣｌ^*を発生する（補助原料ガスプラズマ）。すなわち、ＣｕＣｌ→Ｃｕ＋Ｃｌ^*の反応が進行する。このようにして基板３の近傍の空間に十分な量のＣｌ^*が発生し、このＣｌ^*により前記成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）が促進される。この結果、高密度のCl₂ガスを供給することによる成膜速度の向上と、成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）の促進による成膜品質の向上を同時に達成し得る。
【００８３】
図８に示すように、アンテナ部材２８の周方向の一箇所に絶縁部材２９を設け、絶縁部材２９を挟んで一方側を電源２６側に接続すると共に他方側を接地することも可能である。この場合、支持台２側を接地せずにアンテナ部材２８と基板３側との間に誘導結合型の補助原料ガスプラズマが発生する。
【００８４】
＜第３実施形態例＞
【００８５】
図９には本発明の第３実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、図１乃至図８に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。第３実施形態例の金属膜作製装置は、補助プラズマ発生手段の構成が第１実施形態例及び第２実施形態例と相違している。
【００８６】
図９に示すように、円筒状に形成された、金属製（例えば、アルミ製）のチャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所定温度（例えば、基板３が１００℃乃至２００℃に維持される温度）に制御されるようになっている。
【００８７】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材製（例えば、セラミックス製）の天井部材である円盤状の天井板７によって塞がれている。天井板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。
【００８８】
チャンバ１の内部における支持台２の周囲には原料ガス供給手段としてリング状パイプ１０が設けられてガス流路が形成され、リング状パイプ１０には流量制御器１１を介してハロゲンとしての塩素を含有する原料ガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50% 、好ましくは10% 程度に希釈されたCl₂ガス）が送られる。リング状パイプ１０にはガスノズルとしての噴出穴１２が周方向に多数設けられ、リング状パイプ１０に原料ガスが送られることで、噴出穴１２から原料ガスがチャンバ１内に噴出して供給される。
【００８９】
原料ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）及びヨウ素（Ｉ）等を適用することが可能である。
【００９０】
チャンバ１の上面の開口部と天井板７との間には金属製（Cu製）の被エッチング部材１３が挟持されている。図１、図２に示すように、被エッチング部材１３は、チャンバ１の上部に挟持されるリング部１４が備えられ、リング部１４の内周側にはチャンバ１の径方向中心部近傍まで延び同一幅となっている突起部１５が円周方向に複数（例えば、１２個）設けられている。
【００９１】
突起部１５は、リング部１４に対して一体、もしくは、取り外し自在に取り付けられている。天井板７とチャンバ１の内部との間には突起部１５の間で形成される切欠部１６（空間）が存在した状態になっている。リング部１４はアースされており、複数の突起部１５は電気的につながれて同電位に維持されている。
【００９２】
尚、突起部１５の間に突起部１５よりも径方向に短い第２突起部を配置することも可能であり、更に、突起部１５と第２突起部との間に短い突起部を配置することも可能である。このようにすると、誘導電流を抑制しつつエッチング対象となる銅の面積を確保することができる。
【００９３】
天井板７の上方にはチャンバ１の内部をプラズマ化するためのアンテナ部材としてのプラズマアンテナ１７が設けられ、プラズマアンテナ１７は天井板７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１７には成膜用プラズマ発生手段としての整合器１８及び電源１９が接続されて給電が行われる。
【００９４】
被エッチング部材１３は、リング部１４の内周側に突起部１５が円周方向に複数設けられ、突起部１５の間で形成される切欠部１６（空間）が存在しているので、プラズマアンテナ１７の電気の流れ方向に対して不連続な状態で基板３と天井板７との間に突起部１５が配置された状態になっている。
【００９５】
チャンバ１の下部には排気手段としての排気口２１が設けられ、排気口２１からは反応に関与しないガス及びエッチング生成物が排出される。
【００９６】
上述した金属膜作製装置では、チャンバ１の内部にリング状パイプ１０から原料ガスを供給し、プラズマアンテナ１７から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Cl₂ガスがイオン化されてCl₂ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）２２が発生する。
【００９７】
プラズマアンテナ１７の下部には導電体である被エッチング部材１３が存在しているが、前述したように、基板３側から被エッチング部材１３を見た場合、プラズマアンテナ１７の電気の流れを打ち消す方向の流れが存在しない状態になり、しかも、リング部１４がアースされて突起部１５が同電位に維持されているので、プラズマアンテナ１７から電磁波がチャンバ１内に確実に入射し、被エッチング部材１３の下側にCl₂ガスプラズマ２２が安定して発生するようになっている。
【００９８】
Cl₂ガスプラズマ２２により、銅製の被エッチング部材１３にエッチング反応が生じ、前駆体（Cu_xCl_y）２３が生成される。このとき、被エッチング部材１３はCl₂ガスプラズマ２２により基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されている。チャンバ１の内部で生成された前駆体（Cu_xCl_y）２３は、被エッチング部材１３よりも低い温度に制御された基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（Cu_xCl_y）２３は還元反応によりCuイオンのみとされて基板３に当てられ、基板３の表面にCu薄膜２４が生成される。
【００９９】
このときの反応は、次式で表すことができる。
２Ｃｕ＋Ｃｌ₂→２ＣｕＣｌ→２Ｃｕ↓＋Ｃｌ₂↑
反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口２１から排気される。
【０１００】
尚、原料ガスとして、He，Ar等で希釈された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、被エッチング部材１８のエッチングにより生成される前駆体はCu_xCl_yである。従って、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。
【０１０１】
また、被エッチング部材１８の材質は、銅（Cu）に限らず、ハロゲン化物形成金属、好ましくは塩化物形成金属であるAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等を用いることが可能である。この場合、前駆体はAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等のハロゲン化物（塩化物）となり、基板３の表面に生成される薄膜はAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等になる。
【０１０２】
ここで、成膜速度を向上させるべくリング状パイプ１０の噴出穴１２から高密度の原料ガスを供給しした場合、その分高密度のCl₂ガスプラズマ２２が形成される。この結果、Cl₂ガスプラズマ２２はあまり拡散せず、チャンバ１の上部に偏在する。すなわち、基板３の近傍における上部空間のCl₂ガスプラズマ２２の密度は相対的に薄くなる。
【０１０３】
一方、被エッチング部材１３のエッチングは高効率で進行するので多量の前駆体（Cu_xCl_y）２３が生成され、この前駆体（Cu_xCl_y）２３はどんどん基板３側に搬送される。この結果、前記反応式における ▲３▼の基板３への吸着反応（ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ））が高効率で進行する。したがって、このままでは、前記成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）を促進するＣｌ^*が不足し、基板３に吸着されたＣｕＣｌ（ａｄ）が、ＣｕＣｌ（ａｄ）→ＣｕＣｌ（ｓ）の反応により固化してしまう。
【０１０４】
そこで、本形態においては、補助プラズマ発生手段を備えて電磁波をチャンバ１の内部、特に基板３の近傍の空間に入射している。補助プラズマ発生手段は、リング状パイプ１０の内周における同一平面内にリング状導電体製のアンテナ部材３１が設けられ、アンテナ部材３１に補助プラズマ発生手段としての整合器２５及び電源２６が接続されている。アンテナ部材３１は周方向で非絶縁状態で電源２６に接続され（図７と同じ状態）、支持台２側が接地された状態にされ、アンテナ部材３１と基板３側との間で容量結合型の補助原料ガスプラズマが形成される。
【０１０５】
リング状パイプ１０の内周における同一平面内に補助原料ガスプラズマを発生させるためのアンテナ部材３１を設けたので、原料ガスの噴出に影響を与えることなく基板３の直上に補助プラズマを発生させることができる。
【０１０６】
この結果、基板３の近傍の空間では、前駆体（Cu_xCl_y）２３の一部がプラズマ化されてＣｌ^*を発生する（補助原料ガスプラズマ）。すなわち、ＣｕＣｌ→Ｃｕ＋Ｃｌ^*の反応が進行する。このようにして基板３の近傍の空間に十分な量のＣｌ^*が発生し、このＣｌ^*により前記成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）が促進される。この結果、高密度のCl₂ガスを供給することによる成膜速度の向上と、成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）の促進による成膜品質の向上を同時に達成し得る。
【０１０７】
尚、図８に示した状態のように、アンテナ部材３１の周方向の一箇所に絶縁部材を設け、絶縁部材を挟んで一方側を電源２６側に接続すると共に他方側を接地することも可能である。この場合、支持台２側を接地せずにアンテナ部材２８と基板３側との間に誘導結合型の補助原料ガスプラズマが発生する。
【０１０８】
＜第４実施形態例＞
【０１０９】
図１０には本発明の第４実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、図１乃至図９に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。第４実施形態例の金属膜作製装置は、成膜用プラズマ発生手段の構成が第１実施形態例と相違している。
【０１１０】
図１０に示すように、円筒状に形成された、例えば、セラミックス製（絶縁材料製）のチャンバ４１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所定温度（例えば、基板３が１００℃乃至２００℃に維持される温度）に制御されるようになっている。
【０１１１】
チャンバ４１の上面は開口部とされ、開口部は金属製の被エッチング部材としての金属部材４２によって塞がれている。金属部材４２によって塞がれたチャンバ４１の内部は真空装置８により所定の圧力に維持される。支持台２の周囲には原料ガス供給手段としてのリング状パイプ１０が設けられ、ガス流路が構成されている。
【０１１２】
リング状パイプ１０にはハロゲンとしての塩素を含有する原料ガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50% 、好ましくは10% 程度に希釈されたCl₂ガス）が流量制御器１１を介して送られる。リング状パイプ１０にはガスノズルとしての噴出穴１２が周方向に多数設けられ、リング状パイプ１０に原料ガスが送られることで、噴出穴１２から原料ガスがチャンバ４１内に噴出して供給される。
【０１１３】
チャンバ４１の筒部の外周には円筒コイル状のプラズマアンテナ４３が設けられ、プラズマアンテナ４３には成膜用プラズマ発生手段としての整合器２５及び電源２６が接続されて給電が行われる。また、チャンバ１の下部には排気手段としての排気口２１が設けられ、排気口２１からは反応に関与しないガス及びエッチング生成物が排出される。
【０１１４】
コイル状のプラズマアンテナ４３を適用したことにより、チャンバ４１の大型化が容易となり、大型の基板に対する成膜が可能になる。
【０１１５】
上述した金属膜作製装置では、チャンバ４１の内部にリング状パイプ１０から原料ガスを供給し、プラズマアンテナ４３から電磁波をチャンバ４１の内部に入射することで、Cl₂ガスがイオン化されてCl₂ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）２２が発生する。Cl₂ガスプラズマ２２により、銅製の金属部材４２にエッチング反応が生じ、前駆体（Cu_xCl_y）２３が生成される。このとき、金属部材４２はCl₂ガスプラズマ２２により基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されている。
【０１１６】
チャンバ１の内部で生成された前駆体（Cu_xCl_y）２３は、金属部材４２よりも低い温度に制御された基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（Cu_xCl_y）２３は還元反応によりCuイオンのみとされて基板３に当てられ、基板３の表面にCu薄膜２４が生成される。
【０１１７】
このときの反応は、次式で表すことができる。
２Ｃｕ＋Ｃｌ₂→２ＣｕＣｌ→２Ｃｕ↓＋Ｃｌ₂↑
反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口２１から排気される。
【０１１８】
尚、原料ガスとして、He，Ar等で希釈された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、金属部材４２のエッチングにより生成される前駆体はCu_xCl_yである。従って、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。
【０１１９】
また、金属部材４２の材質は、銅（Cu）に限らず、ハロゲン化物形成金属、好ましくは塩化物形成金属であるAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等を用いることが可能である。この場合、前駆体はAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等のハロゲン化物（塩化物）となり、基板３の表面に生成される薄膜はAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等になる。
【０１２０】
ここで、成膜速度を向上させるべくリング状パイプ１０の噴出穴１２から高密度の原料ガスを供給しした場合、その分高密度のCl₂ガスプラズマ２２が形成される。この結果、Cl₂ガスプラズマ２２はあまり拡散せず、チャンバ４１の上部に偏在する。すなわち、基板３の近傍における上部空間のCl₂ガスプラズマ２２の密度は相対的に薄くなる。
【０１２１】
一方、金属部材４２のエッチングは高効率で進行するので多量の前駆体（Cu_xCl_y）２３が生成され、この前駆体（Cu_xCl_y）２３はどんどん基板３側に搬送される。この結果、前記反応式における ▲３▼の基板３への吸着反応（ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ））が高効率で進行する。したがって、このままでは、前記成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）を促進するＣｌ^*が不足し、基板３に吸着されたＣｕＣｌ（ａｄ）が、ＣｕＣｌ（ａｄ）→ＣｕＣｌ（ｓ）の反応により固化してしまう。
【０１２２】
そこで、本形態においては、補助プラズマ発生手段を備えて電磁波をチャンバ１の内部、特に基板３の近傍の空間に入射している。補助プラズマ発生手段は、リング状パイプ１０が導電体製で形成され、リング状パイプ１０に補助プラズマ発生手段としての整合器２５及び電源２６が接続されている。つまり、リング状導電体製のアンテナ部材としてリング状パイプ１０が用いられている。リング状パイプ１０は周方向で非絶縁状態で電源２６に接続され、支持台２側が接地された状態にされ、リング状パイプ１０と基板３側との間で容量結合型の補助原料ガスプラズマが形成される（図４参照）。
【０１２３】
原料ガス供給手段であるリング状パイプ１０と、補助原料ガスプラズマを発生させるためのリング状導電体製のアンテナ部材とを兼用しているので、スペースを有効に利用して装置の大型化を抑制することができる。
【０１２４】
この結果、基板３の近傍の空間では、前駆体（Cu_xCl_y）２３の一部がプラズマ化されてＣｌ^*を発生する（補助原料ガスプラズマ）。すなわち、ＣｕＣｌ→Ｃｕ＋Ｃｌ^*の反応が進行する。このようにして基板３の近傍の空間に十分な量のＣｌ^*が発生し、このＣｌ^*により前記成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）が促進される。この結果、高密度のCl₂ガスを供給することによる成膜速度の向上と、成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）の促進による成膜品質の向上を同時に達成し得る。
【０１２５】
尚、図５に示すように、リング状パイプ１０の周方向の一箇所に絶縁部材２７を設け、絶縁部材２７を挟んで一方側を電源２６側に接続すると共に他方側を接地することも可能である。この場合、支持台２側を接地せずにリング状パイプ１０と基板３側との間に誘導結合型の補助原料ガスプラズマが発生する。
【０１２６】
また、図６乃至図９に示したように、リング状パイプ１０とは別にリング状導電体製のアンテナ部材を独立して備え、リング状パイプ１０と上下方向にずらして配置したり、同一平面内に配置することが可能である。
【０１２７】
＜第５実施形態例＞
【０１２８】
図１１には本発明の第５実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、図１乃至図１０に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。第５実施形態例の金属膜作製装置は、成膜用プラズマ発生手段の構成が第１実施形態例及び第４実施形態例と相違している。
【０１２９】
図１１に示した第５実施形態例に係る金属膜作成装置は、図１０に示した金属膜作成装置に対し、チャンバ４１の筒部の周囲にはプラズマアンテナ４３が設けられておらず、金属部材４２に整合器２５及び電源２６が接続されて金属部材４２に給電が行われ、支持台２側が接地されている（成膜用プラズマ発生手段）。
【０１３０】
このため、チャンバ４１の周囲にアンテナ等を配置するスペースを確保する必要がなくなり、周辺スペースの利用自由度を向上させることができる。
【０１３１】
上述した金属膜作製装置では、チャンバ４１の内部にリング状パイプ１０から原料ガスを供給し、金属部材４２から電磁波をチャンバ４１の内部に入射することで、Cl₂ガスがイオン化されてCl₂ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）２２が発生する。Cl₂ガスプラズマ２２により、銅製の金属部材４２にエッチング反応が生じ、前駆体（Cu_xCl_y）２３が生成される。このとき、金属部材４２はCl₂ガスプラズマ２２（もしくは図示しない温度制御手段）により基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されている。
【０１３２】
チャンバ１の内部で生成された前駆体（Cu_xCl_y）２３は、金属部材４２よりも低い温度に制御された基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（Cu_xCl_y）２３は還元反応によりCuイオンのみとされて基板３に当てられ、基板３の表面にCu薄膜２４が生成される。
【０１３３】
このときの反応は、次式で表すことができる。
２Ｃｕ＋Ｃｌ₂→２ＣｕＣｌ→２Ｃｕ↓＋Ｃｌ₂↑
反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口２１から排気される。
【０１３４】
尚、原料ガスとして、He，Ar等で希釈された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、金属部材４２のエッチングにより生成される前駆体はCu_xCl_yである。従って、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。
【０１３５】
また、金属部材４２の材質は、銅（Cu）に限らず、ハロゲン化物形成金属、好ましくは塩化物形成金属であるAg,Au,Pt,Ta,Ti, Ｗ等を用いることが可能である。この場合、前駆体はAg,Au,Pt,Ta,Ti, Ｗ等のハロゲン化物（塩化物）となり、基板３の表面に生成される薄膜はAg,Au,Pt,Ta,Ti, Ｗ等になる。
【０１３６】
ここで、成膜速度を向上させるべくリング状パイプ１０の噴出穴１２から高密度の原料ガスを供給しした場合、その分高密度のCl₂ガスプラズマ２２が形成される。この結果、Cl₂ガスプラズマ２２はあまり拡散せず、チャンバ４１の上部に偏在する。すなわち、基板３の近傍における上部空間のCl₂ガスプラズマ２２の密度は相対的に薄くなる。
【０１３７】
一方、金属部材４２のエッチングは高効率で進行するので多量の前駆体（Cu_xCl_y）２３が生成され、この前駆体（Cu_xCl_y）２３はどんどん基板３側に搬送される。この結果、前記反応式における ▲３▼の基板３への吸着反応（ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ））が高効率で進行する。したがって、このままでは、前記成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）を促進するＣｌ^*が不足し、基板３に吸着されたＣｕＣｌ（ａｄ）が、ＣｕＣｌ（ａｄ）→ＣｕＣｌ（ｓ）の反応により固化してしまう。
【０１３８】
そこで、本形態においては、補助プラズマ発生手段を備えて電磁波をチャンバ１の内部、特に基板３の近傍の空間に入射している。補助プラズマ発生手段は、リング状パイプ１０が導電体製で形成され、リング状パイプ１０に補助プラズマ発生手段としての整合器２５及び電源２６が接続されている。つまり、リング状導電体製のアンテナ部材としてリング状パイプ１０が用いられている。リング状パイプ１０は周方向で非絶縁状態で電源２６に接続され、支持台２側が接地された状態にされ、リング状パイプ１０と基板３側との間で容量結合型の補助原料ガスプラズマが形成される（図４参照）。
【０１３９】
原料ガス供給手段であるリング状パイプ１０と、補助原料ガスプラズマを発生させるためのリング状導電体製のアンテナ部材とを兼用しているので、スペースを有効に利用して装置の大型化を抑制することができる。
【０１４０】
この結果、基板３の近傍の空間では、前駆体（Cu_xCl_y）２３の一部がプラズマ化されてＣｌ^*を発生する（補助原料ガスプラズマ）。すなわち、ＣｕＣｌ→Ｃｕ＋Ｃｌ^*の反応が進行する。このようにして基板３の近傍の空間に十分な量のＣｌ^*が発生し、このＣｌ^*により前記成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）が促進される。この結果、高密度のCl₂ガスを供給することによる成膜速度の向上と、成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）の促進による成膜品質の向上を同時に達成し得る。
【０１４１】
尚、図５に示すように、リング状パイプ１０の周方向の一箇所に絶縁部材２７を設け、絶縁部材２７を挟んで一方側を電源２６側に接続すると共に他方側を接地することも可能である。この場合、支持台２側を接地せずにリング状パイプ１０と基板３側との間に誘導結合型の補助原料ガスプラズマが発生する。
【０１４２】
また、図６乃至図９に示したように、リング状パイプ１０とは別にリング状導電体製のアンテナ部材を独立して備え、リング状パイプ１０と上下方向にずらして配置したり、同一平面内に配置することが可能である。
【０１４３】
＜第６実施形態例＞
【０１４４】
図１２には本発明の第６実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、図１乃至図１１に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。第６実施形態例の金属膜作製装置は、第１実施形態例における補助プラズマ発生手段に代えてラジカル補給手段を備えたものである。
【０１４５】
図１２に示すように、円筒状に形成された、金属製（例えば、アルミ製）のチャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所定温度（例えば、基板３が１００℃乃至２００℃に維持される温度）に制御されるようになっている。
【０１４６】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材製（例えば、セラミックス製）の天井部材である円盤状の天井板７によって塞がれている。天井板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。
【０１４７】
チャンバ１の内部における支持台２の周囲には原料ガス供給手段としてリング状パイプ１０が設けられてガス流路が形成され、リング状パイプ１０には流量制御器１１を介してハロゲンとしての塩素を含有する原料ガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50% 、好ましくは10% 程度に希釈されたCl₂ガス）が送られる。リング状パイプ１０にはガスノズルとしての噴出穴１２が周方向に多数設けられ、リング状パイプ１０に原料ガスが送られることで、噴出穴１２から原料ガスがチャンバ１内に噴出して供給される。
【０１４８】
原料ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）及びヨウ素（Ｉ）等を適用することが可能である。
【０１４９】
チャンバ１の上面の開口部と天井板７との間には金属製（Cu製）の被エッチング部材１３が挟持されている。被エッチング部材１３は、チャンバ１の上部に挟持されるリング部１４が備えられ、リング部１４の内周側にはチャンバ１の径方向中心部近傍まで延び同一幅となっている突起部１５が円周方向に複数（例えば、１２個）設けられている。
【０１５０】
突起部１５は、リング部１４に対して一体、もしくは、取り外し自在に取り付けられている。天井板７とチャンバ１の内部との間には突起部１５の間で形成される切欠部１６（空間）が存在した状態になっている。リング部１４はアースされており、複数の突起部１５は電気的につながれて同電位に維持されている。
【０１５１】
尚、突起部１５の間に突起部１５よりも径方向に短い第２突起部を配置することも可能であり、更に、突起部１５と第２突起部との間に短い突起部を配置することも可能である。このようにすると、誘導電流を抑制しつつエッチング対象となる銅の面積を確保することができる。
【０１５２】
天井板７の上方にはチャンバ１の内部をプラズマ化するためのアンテナ部材としてのプラズマアンテナ１７が設けられ、プラズマアンテナ１７は天井板７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１７には成膜用プラズマ発生手段としての整合器１８及び電源１９が接続されて給電が行われる。
【０１５３】
被エッチング部材１３は、リング部１４の内周側に突起部１５が円周方向に複数設けられ、突起部１５の間で形成される切欠部１６（空間）が存在しているので、プラズマアンテナ１７の電気の流れ方向に対して不連続な状態で基板３と天井板７との間に突起部１５が配置された状態になっている。
【０１５４】
チャンバ１の下部には排気手段としての排気口２１が設けられ、排気口２１からは反応に関与しないガス及びエッチング生成物が排出される。
【０１５５】
上述した金属膜作製装置では、チャンバ１の内部にリング状パイプ１０から原料ガスを供給し、プラズマアンテナ１７から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Cl₂ガスがイオン化されてCl₂ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）２２が発生する。
【０１５６】
プラズマアンテナ１７の下部には導電体である被エッチング部材１３が存在しているが、第１実施形態例で説明したように、被エッチング部材１３と基板３との間、即ち、被エッチング部材１３の下側にCl₂ガスプラズマ２２が安定して発生するようになっている。
【０１５７】
Cl₂ガスプラズマ２２により、銅製の被エッチング部材１３にエッチング反応が生じ、前駆体（Cu_xCl_y）２３が生成される。このとき、被エッチング部材１３はCl₂ガスプラズマ２２により基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されている。チャンバ１の内部で生成された前駆体（Cu_xCl_y）２３は、被エッチング部材１３よりも低い温度に制御された基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（Cu_xCl_y）２３は還元反応によりCuイオンのみとされて基板３に当てられ、基板３の表面にCu薄膜２４が生成される。
【０１５８】
このときの反応は、次式で表すことができる。
２Ｃｕ＋Ｃｌ₂→２ＣｕＣｌ→２Ｃｕ↓＋Ｃｌ₂↑
反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口２１から排気される。
【０１５９】
尚、原料ガスとして、He，Ar等で希釈された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、被エッチング部材１８のエッチングにより生成される前駆体はCu_xCl_yである。従って、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。
【０１６０】
また、被エッチング部材１８の材質は、銅（Cu）に限らず、ハロゲン化物形成金属、好ましくは塩化物形成金属であるAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等を用いることが可能である。この場合、前駆体はAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等のハロゲン化物（塩化物）となり、基板３の表面に生成される薄膜はAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等になる。
【０１６１】
ここで、成膜速度を向上させるべくリング状パイプ１０の噴出穴１２から高密度の原料ガスを供給しした場合、その分高密度のCl₂ガスプラズマ２２が形成される。この結果、Cl₂ガスプラズマ２２はあまり拡散せず、チャンバ４１の上部に偏在する。すなわち、基板３の近傍における上部空間のCl₂ガスプラズマ２２の密度は相対的に薄くなる。
【０１６２】
一方、金属部材４２のエッチングは高効率で進行するので多量の前駆体（Cu_xCl_y）２３が生成され、この前駆体（Cu_xCl_y）２３はどんどん基板３側に搬送される。この結果、前記反応式における ▲３▼の基板３への吸着反応（ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ））が高効率で進行する。したがって、このままでは、前記成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）を促進するＣｌ^*が不足し、基板３に吸着されたＣｕＣｌ（ａｄ）が、ＣｕＣｌ（ａｄ）→ＣｕＣｌ（ｓ）の反応により固化してしまう。
【０１６３】
図１乃至図１１に示す金属膜作製装置は、成膜用プラズマ発生手段の他に、補助プラズマ発生手段を設けるものであるが、補助プラズマ発生手段を設ける代わりに遠隔で形成したＣｌ^*を基板３の近傍における上方の空間に供給する（以下、この様な方式をリモートプラズマ方式と呼称する）ように構成しても同様に成膜反応を促進することができる。基板３に吸着状態となっているＣｕＣｌ膜にＣｌ^*を作用させてＣｌを引き抜くことができるからである。
【０１６４】
図１２に示すように、チャンバ１の筒部における基板３の斜め上方の位置には、スリット状の開口部３３が形成され、この開口部３３には筒状の通路３４の一端がそれぞれ固定してある。通路３４の途中には絶縁体で形成した筒状の励起室３５が設けられ、この励起室３５の周囲にはコイル状の補助プラズマアンテナ３６が巻回してある。この補助プラズマアンテナ３６には整合器３７及び電源３８が接続され、給電を行うようになっている。
【０１６５】
ここで、開口部３３、これに伴う通路３４及び励起室３５等はチャンバ１の同一高さ位置で、このチャンバ１の周囲に、例えば、４箇所（図には２箇所のみを示す）に配設してある。通路３４の他端側には流量制御器３９が接続され、この流量制御器３９を介して通路３４内にＣｌ^*（原料ガスのラジカル）を得るためのＣｌ₂ガスが供給される。これら、補助プラズマアンテナ３６、整合器３７、電源３８及び流量制御器３９でリモートプラズマ方式におけるラジカル補給手段を構成している。
【０１６６】
ラジカル補給手段において、流量制御器３９を介して励起室３５内にＣｌ₂ガスを供給しつつ、補助プラズマアンテナ３６から電磁波を励起室３５の内部に入射することで、Ｃｌ^*を形成する。このとき、励起室３５内ではＣｌ^*を高密度で形成することができるようプラズマ条件を調整してある。このようにして形成したＣｌ^*は、成膜時に通路３４を介してチャンバ１内に供給される。このＣｌ^*は、基板３上に吸着状態となっているＣｕＣｌ（ａｄ）からＣｌ₂ガスを解離して当該成膜反応を促進させる。
【０１６７】
図１２に示す金属膜作製装置におけるラジカル補給手段は、筒状の励起室３５の周囲に巻回したコイル状の補助プラズマアンテナ３６で、この励起室３５内にＣｌ^*を形成し、このＣｌ^*をチャンバ１等の内部に補給するように構成したが、これに限るものではない。原料ガス（例えば、Ｃｌ₂ガス）のラジカル（例えば、Ｃｌ^*）を別途形成してこれをチャンバの内部に補給することができるようになっていれば良い。例えば、次の様な構成のラジカル供給手段が考えられる。
【０１６８】
１）チャンバ内に連通して原料ガスを流通させる筒状の通路にマイクロ波の供給手段を有し、このマイクロ波供給手段が発生するマイクロ波により前記原料ガスをプラズマ化するもの。これは、例えばマグネトロンを利用することにより容易に構成することができる。この場合、周波数は２．４５（ＧＨｚ）程度のものを使用することができる。
【０１６９】
２）チャンバ内に連通する筒状の通路を流通する原料ガスを加熱してこの原料ガスを熱的に解離する加熱手段を有するもの。かかる加熱手段としては、フィラメントで形成したヒータが考えられるが、かかるヒータで熱解離に必要な１５００度以上の温度は容易に得られる。したがって、最も安価にラジカル補給手段を構成することができる。
【０１７０】
３）チャンバ内に連通する筒状の通路を流通する原料ガスにレーザ光又は電子線等の電磁波を供給してこの原料ガスを解離させる電磁波発生手段を有するもの。これは、レーザ光又は電子線の波長を特定のものに固定することにより、所望のラジカル（例えばＣｌ^*）を高効率で発生させることかできる。すなわち、所望のラジカルを選択的に高効率で発生させることができる。
【０１７１】
＜第７実施形態例＞
【０１７２】
図１３には本発明の第７実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、図１乃至図１２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。第７実施形態例の金属膜作製装置は、図１２に示した第６実施形態例の成膜用プラズマ発生手段に代えて、図１０に示した第４実施形態例の成膜用プラズマ発生手段を適用したものである。
【０１７３】
つまり、図１３に示すように、チャンバ４１が絶縁材製で形成され、天井部に金属部材４２が設けられている。そして、円筒コイル状のプラズマアンテナ４３により成膜用のプラズマ（Cl₂ガスプラズマ２２）が形成される。その他の構成は図１２と同一である。
【０１７４】
従って、遠隔で形成したＣｌ^*を基板３の近傍における上方の空間に供給することで、基板３に吸着状態となっているＣｕＣｌ膜にＣｌ^*を作用させてＣｌを引き抜くことができ、成膜反応を促進することができる。
【０１７５】
＜第８実施形態例＞
【０１７６】
図１４には本発明の第８実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、図１乃至図１４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。第８実施形態例の金属膜作製装置は、図１２に示した第６実施形態例の成膜用プラズマ発生手段に代えて、図１１に示した第５実施形態例の成膜用プラズマ発生手段を適用したものである。
【０１７７】
つまり、図１４に示すように、チャンバ４１が絶縁材製で形成され、天井部に金属部材４２が設けられている。そして、金属部材４２に整合器２５及び電源２６が接続され、金属部材４２に給電を行なうことにより成膜用のプラズマ（Cl₂ガスプラズマ２２）が形成される。その他の構成は図１２と同一である。
【０１７８】
従って、遠隔で形成したＣｌ^*を基板３の近傍における上方の空間に供給することで、基板３に吸着状態となっているＣｕＣｌ膜にＣｌ^*を作用させてＣｌを引き抜くことができ、成膜反応を促進することができる。
【０１７９】
＜第９実施形態例＞
【０１８０】
図１５には本発明の第９実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、図１乃至図１４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。第９実施形態例の金属膜作製装置は、図１に示した第１実施形態例の成膜用プラズマ発生手段に代えて、励起手段により励起された塩素により被エッチング部材をエッチングして前駆体２３を生成する構成としたものである（成膜用生成手段）。
【０１８１】
円筒状に形成された、金属製（例えば、アルミ製）のチャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所定温度（例えば、基板３が１００℃乃至２００℃に維持される温度）に制御されるようになっている。
【０１８２】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材製（例えば、セラミックス製）の天井板５１によって塞がれている。天井板５１の下面には金属製（銅製：Cu製）の被エッチング部材５２が設けられ、被エッチング部材５２は円錐形状となっている。チャンバ１の筒部の上部の周囲４箇所（図には２箇所のみ示す）にはスリット状の開口部５３が形成され、開口部５３には筒状の通路５４の一端がそれぞれ固定されている。通路５４の途中部には絶縁体で形成した筒状の励起室５５が設けられ、励起室５５の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ５６が設けられている。プラズマアンテナ５６には整合器５７及び電源が接続されて給電が行なわれる。
【０１８３】
通路５４の他端部には流量制御器５９が接続され、流量制御器５９を介して通路５４内にハロゲンとしての塩素を含有する原料ガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50% 、好ましくは10% 程度に希釈されたCl₂ガス）が供給される。プラズマアンテナ５６から電磁波を励起室５５の内部に入射することで、Cl₂ガスがイオン化されてCl₂ガスプラズマ（励起塩素）６０が発生する。つまり、塩素を含有する原料ガスをチャンバ１とは隔絶した励起室５５で励起する励起手段が構成されている。Cl₂ガスプラズマ６０の発生により励起塩素が開口部５３からチャンバ１内の被エッチング部材５２側に供給され、被エッチング部材５２が励起塩素によりエッチングされる。
【０１８４】
塩素を含有する原料ガスをチャンバ１とは隔絶した励起室５５で励起するようにしたので、基板３の上部でのプラズマの発生を少なくし基板３に対するプラズマの影響を最小限に抑えることが可能となる。
【０１８５】
原料ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）及びヨウ素（Ｉ）等を適用することが可能である。
【０１８６】
チャンバ１の下部には排気手段としての排気口２１が設けられ、排気口２１からは反応に関与しないガス及びエッチング生成物が排出される。
【０１８７】
励起塩素により銅製の被エッチング部材５２にエッチング反応が生じ、前駆体（Cu_xCl_y）２３が生成される。このとき、被エッチング部材５２は、図示しない加熱手段等により基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されている。チャンバ１の内部で生成された前駆体（Cu_xCl_y）２３は、被エッチング部材５２よりも低い温度に制御された基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（Cu_xCl_y）２３は還元反応によりCuイオンのみとされて基板３に当てられ、基板３の表面にCu薄膜２４が生成される。
【０１８８】
このときの反応は、次式で表すことができる。
２Ｃｕ＋Ｃｌ₂→２ＣｕＣｌ→２Ｃｕ↓＋Ｃｌ₂↑
反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口２１から排気される。
【０１８９】
尚、原料ガスとして、He，Ar等で希釈された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、被エッチング部材１８のエッチングにより生成される前駆体はCu_xCl_yである。従って、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。
【０１９０】
また、被エッチング部材１８の材質は、銅（Cu）に限らず、ハロゲン化物形成金属、好ましくは塩化物形成金属であるAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等を用いることが可能である。この場合、前駆体はAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等のハロゲン化物（塩化物）となり、基板３の表面に生成される薄膜はAg,Au,Pt,Ir,Ta,Ti,Ｗ等になる。
【０１９１】
ここで、成膜速度を向上させるべく励起室５５に高密度の原料ガスを供給しした場合、その分高密度のCl₂ガスプラズマ６０が形成される。この結果、Cl₂ガスプラズマ６０の励起塩素はあまり拡散せず、チャンバ１の上部に偏在する。すなわち、基板３の近傍における上部空間の励起塩素の密度は相対的に薄くなる。
【０１９２】
一方、被エッチング部材５２のエッチングは高効率で進行するので多量の前駆体（Cu_xCl_y）２３が生成され、この前駆体（Cu_xCl_y）２３はどんどん基板３側に搬送される。この結果、前記反応式における ▲３▼の基板３への吸着反応（ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ））が高効率で進行する。したがって、このままでは、前記成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）を促進するＣｌ^*が不足し、基板３に吸着されたＣｕＣｌ（ａｄ）が、ＣｕＣｌ（ａｄ）→ＣｕＣｌ（ｓ）の反応により固化してしまう。
【０１９３】
そこで、本形態においては、補助原料ガス供給手段及び補助プラズマ発生手段を備えて電磁波をチャンバ１の内部、特に基板３の近傍の空間に入射している。
【０１９４】
補助原料ガス供給手段は、リング状パイプ６１のガス流路が基板３の周囲に配置され、リング状パイプ６１にはガスノズルとしての多数の噴出穴６２が設けられている。リング状パイプ６１には補助ガス流量制御器６３を介してハロゲンとしての塩素を含有する補助原料ガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50% 、好ましくは10% 程度に希釈されたCl₂ガス）が供給される。リング状パイプ６１に供給された補助原料ガスは噴出穴６２から噴出して基板３の近傍に送られる。
【０１９５】
補助プラズマ発生手段は、リング状パイプ６１が導電体製で形成され、リング状パイプ６１に補助プラズマ発生手段としての整合器６４及び電源６５が接続されている。つまり、リング状導電体製のアンテナ部材としてリング状パイプ６１が用いられている。リング状パイプ６１は周方向で非絶縁状態で電源６５に接続され、支持台２側が接地された状態にされ、リング状パイプ６１と基板３側との間で容量結合型の補助原料ガスプラズマが形成される。
【０１９６】
補助原料ガス供給手段であるリング状パイプ６１と、補助原料ガスプラズマを発生させるためのリング状導電体製のアンテナ部材とを兼用しているので、スペースを有効に利用して装置の大型化を抑制することができる。
【０１９７】
この結果、基板３の近傍の空間では、補助原料ガスがプラズマ化されてＣｌ^*を発生する（補助原料ガスプラズマ）。すなわち、ＣｕＣｌ→Ｃｕ＋Ｃｌ^*の反応が進行する。このようにして基板３の近傍の空間に十分な量のＣｌ^*が発生し、このＣｌ^*により前記成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）が促進される。この結果、高密度のCl₂ガスを供給することによる成膜速度の向上と、成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^*→Ｃｕ＋Ｃｌ₂↑）の促進による成膜品質の向上を同時に達成し得る。
【０１９８】
尚、前述した図５に示したものと同様に、リング状パイプ６１の周方向の一箇所に絶縁部材を設け、絶縁部材を挟んで一方側を電源６５側に接続すると共に他方側を接地することも可能である。この場合、支持台２側を接地せずにリング状パイプ６５と基板３側との間に誘導結合型の補助原料ガスプラズマが発生する。
【０１９９】
＜第１０実施形態例＞
【０２００】
図１６には本発明の第１０実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、図１乃至図１４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。第１０実施形態例の金属膜作製装置は、図１５に示した第９実施形態例の補助プラズマ発生手段の構成が相違するものである。
【０２０１】
図に示すように、補助プラズマ発生手段は、リング状パイプ６１の内周の上側にリング状導電体製のアンテナ部材６７が設けられ、アンテナ部材６７に補助プラズマ発生手段としての整合器６４及び電源６５が接続されている。アンテナ部材６７は周方向で非絶縁状態で電源６５に接続され、支持台２側が接地された状態にされ、アンテナ部材６５と基板３側との間で容量結合型の補助原料ガスプラズマが形成される。
【０２０２】
リング状パイプ６１の内周の上側に補助原料ガスプラズマを発生させるためのアンテナ部材６７を設けたので、補助原料ガスの噴出に影響を与えることなく補助プラズマの状態を制御することができる。
【０２０３】
前述した図８と同様に、アンテナ部材６７の周方向の一箇所に絶縁部材を設け、絶縁部材を挟んで一方側を電源６５側に接続すると共に他方側を接地することも可能である。この場合、支持台２側を接地せずにアンテナ部材６７と基板３側との間に誘導結合型の補助原料ガスプラズマが発生する。
【０２０４】
＜第１１実施形態例＞
【０２０５】
図１７には本発明の第１１実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、図１乃至図１６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。第１１実施形態例の金属膜作製装置は、図１６に示した第１０実施形態例の補助プラズマ発生手段のアンテナ部材６７の配置が相違するものである。
【０２０６】
図に示すように、補助プラズマ発生手段は、リング状パイプ６１の内周における同一平面内にリング状導電体製のアンテナ部材６７が設けられ、アンテナ部材６７に補助プラズマ発生手段としての整合器６４及び電源６５が接続されている。アンテナ部材６７は周方向で非絶縁状態で電源６５に接続され（図７と同じ状態）、支持台２側が接地された状態にされ、アンテナ部材６５と基板３側との間で容量結合型の補助原料ガスプラズマが形成される。
【０２０７】
リング状パイプ６１の内周における同一平面内に補助原料ガスプラズマを発生させるためのアンテナ部材６７を設けたので、原料ガスの噴出に影響を与えることなく基板３の直上に補助プラズマを発生させることができる。
【０２０８】
前述した図８と同様に、アンテナ部材６７の周方向の一箇所に絶縁部材を設け、絶縁部材を挟んで一方側を電源６５側に接続すると共に他方側を接地することも可能である。この場合、支持台２側を接地せずにアンテナ部材６７と基板３側との間に誘導結合型の補助原料ガスプラズマが発生する。
【０２０９】
尚、上述した各実施形態例において、リング状パイプ１０もしくはリング状パイプ６１から原料ガスとして酸素や窒素を含有するガスもしくは酸素や窒素の単独のガスを供給することも可能である。酸素や窒素を供給することにより、酸素や窒素のプラズマを発生させて酸化膜や窒化膜を成膜することが可能となる。
【０２１０】
【発明の効果】
本発明の金属膜作製方法は、
内部に基板を収容するチャンバに高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属で形成した被エッチング部材を配設する一方、この被エッチング部材と基板の温度とを所定の温度及び温度差に制御することにより、チャンバ内のハロゲンのプラズマで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形成し、この前駆体を基板に吸着させる一方、ハロゲンの供給が行なわれるプラズマ発生源により、基板の近傍部分におけるその上方の空間に前駆体の一部を解離する補助原料ガスプラズマを形成し、この補助原料ガスプラズマで基板に吸着された前駆体からハロゲン成分を引き抜くことにより前駆体の金属成分を基板に析出させて所定の成膜を行うようにしたので、成膜効率を向上させるべく高濃度の原料ガスを供給した場合でも、装置を大がかりにすることなく高品質の成膜を行うことができる。
【０２１１】
本発明の金属膜作製装置は、
基板が収容されたチャンバと、
チャンバ内で基板に対向する位置に配置される金属製の被エッチング部材と、
基板と被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを供給する原料ガス供給手段と、
高周波電力の供給によりチャンバ内をプラズマ化してハロゲンのプラズマを発生させハロゲンのプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとの前駆体を生成する成膜用プラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
基板の近傍において基板の上方の空間に前駆体の一部を解離させた補助原料ガスプラズマを形成するための補助プラズマ発生手段とを備え、
原料ガス供給手段は、
基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、ガス流路に設けられハロゲンを基板の上方に噴出するガスノズルとからなり、
補助プラズマ発生手段は、
基板の周囲に配置され高周波電力が供給されるリング状導電体製のアンテナ部材とからなるので、
成膜効率を向上させるべく高濃度の原料ガスを供給した場合でも、装置を大がかりにすることなく高品質の成膜を行うことができる。
【０２１２】
また、本発明の金属膜作製装置は、
基板が収容され上部が開口された円筒状のチャンバと、
チャンバの上部の開口を密閉する絶縁材製の天井部材と、
基板と被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを供給する原料ガス供給手段と、
天井部材の上方に配置され高周波電力の供給によりチャンバの内部をプラズマ化するための平面リング状のアンテナ部材と、
基板と天井部材との間におけるチャンバの径方向に延びると共に周方向に複数配置されアンテナ部材の電気の流れ方向に対して不連続状態となる金属製の被エッチング部材と、
アンテナ部材に給電を行い被エッチング部材と基板との間をプラズマ化してハロゲンのプラズマを発生させハロゲンのプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとの前駆体を生成する成膜用プラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
基板の近傍において基板の上方の空間に前駆体の一部を解離させた補助原料ガスプラズマを形成するための補助プラズマ発生手段とを備え、
原料ガス供給手段は、
基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、ガス流路に設けられハロゲンを基板の上方に噴出するガスノズルとからなり、
補助プラズマ発生手段は、
基板の周囲に配置され高周波電力が供給されるリング状導電体製のアンテナ部材とからなるので、
成膜効率を向上させるべく高濃度の原料ガスを供給した場合でも、装置を大がかりにすることなく高品質の成膜を行うことができる。
【０２１３】
また、本発明の金属膜作製装置は、
基板が収容された円筒状のチャンバと、
基板に対向する位置に配置される金属製の被エッチング部材と、
基板と被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを供給する原料ガス供給手段と、
チャンバの筒部外方に配置され高周波電力の供給によりチャンバの内部をプラズマ化するための円筒コイル状のアンテナ部材と、
アンテナ部材に給電を行いチャンバ内をプラズマ化してハロゲンのプラズマを発生させハロゲンのプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとの前駆体を生成する成膜用プラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
基板の近傍において基板の上方の空間に前駆体の一部を解離させた補助原料ガスプラズマを形成するための補助プラズマ発生手段とを備え、
原料ガス供給手段は、
基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、ガス流路に設けられハロゲンを基板の上方に噴出するガスノズルとからなり、
補助プラズマ発生手段は、
基板の周囲に配置され高周波電力が供給されるリング状導電体製のアンテナ部材とからなるので、
成膜効率を向上させるべく高濃度の原料ガスを供給した場合でも、装置を大がかりにすることなく高品質の成膜を行うことができる。
【０２１４】
また、本発明の金属膜作製装置は、
基板が収容され一端が開口された絶縁材製のチャンバと、
チャンバの開口部を密閉する金属製の被エッチング部材と、
チャンバ内にハロゲンを供給する原料ガス供給手段と、
被エッチング部材に給電を行いチャンバ内をプラズマ化してハロゲンのプラズマを発生させハロゲンのプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとの前駆体を生成する成膜用プラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
基板の近傍において基板の上方の空間に前駆体の一部を解離させた補助原料ガスプラズマを形成するための補助プラズマ発生手段とを備え、
原料ガス供給手段は、
基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、ガス流路に設けられハロゲンを基板の上方に噴出するガスノズルとからなり、
補助プラズマ発生手段は、
基板の周囲に配置され高周波電力が供給されるリング状導電体製のアンテナ部材とからなるので、
成膜効率を向上させるべく高濃度の原料ガスを供給した場合でも、装置を大がかりにすることなく高品質の成膜を行うことができる。
【０２１５】
そして、請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
原料ガス供給手段のリング状のガス流路は導電体製であり、
導電体製のガス流路をリング状導電体製のアンテナ部材として補助プラズマ発生手段を構成したので、
原料ガス供給手段と補助プラズマ発生手段を兼用することができる。
【０２１６】
また、請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
原料ガス供給手段のリング状のガス流路と補助プラズマ発生手段のアンテナ部材とは、上下方向にずれて配置されているので、
原料ガスの供給に影響を及ぼすことなく補助原料ガスプラズマの発生状況を制御することができる。
【０２１７】
また、請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
原料ガス供給手段のリング状のガス流路と補助プラズマ発生手段のアンテナ部材とは、同一平面内に配置されているので、原料ガスの供給に影響を及ぼすことなく補助原料ガスプラズマを基板の上に発生させることができる。
【０２１８】
また、請求項２乃至請求項８のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
補助プラズマ発生手段のアンテナ部材は周方向で非絶縁状態で電源側に接続され、基板との間に容量結合型の補助原料ガスプラズマが形成されるので、容量結合プラズマにより補助原料ガスプラズマを発生させることができる。
【０２１９】
また、請求項２乃至請求項８のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
補助プラズマ発生手段のアンテナ部材は周方向の少なくとも一箇所が絶縁されて電源側に接続され、基板との間に誘導結合型の補助原料ガスプラズマが形成されるので、誘導結合プラズマにより補助原料ガスプラズマを発生させることができる。
【０２２０】
本発明の金属膜作製装置は、
基板が収容される筒状のチャンバと、
チャンバ内で基板に対向する位置に配設される金属製の被エッチング部材と、
基板と被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを供給する原料ガス供給手段と、
高周波電力の供給によりチャンバ内をプラズマ化してハロゲンのプラズマを発生させハロゲンのプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとの前駆体を生成する成膜用プラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
基板に吸着された前駆体からハロゲンを引き抜くよう、チャンバ内における基板の近傍部分の空間にハロゲンのラジカルを補給するラジカル補給手段とを備え、原料ガス供給手段は、
基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、ガス流路に設けられハロゲンを基板の上方に噴出するガスノズルとからなる
ので、
成膜効率を向上させるべく高濃度の原料ガスを供給した場合でも、装置を大がかりにすることなく高品質の成膜を行うことができる。
【０２２１】
そして、請求項１１に記載の金属膜作製装置において、
成膜用プラズマ発生手段は、チャンバの上端開口部を塞ぐ天井板の上方に配設した成膜用プラズマアンテナを有し、この成膜用アンテナに高周波電力を供給してハロゲンをプラズマ化するものであり、
被エッチング部材は、チャンバの天井板の下方でチャンバ内に臨み、チャンバの径方向に突出させるとともにその周方向に関して分割して配設した複数本の突起部と、この突起部の基端部を一体的に連結するリング部とを有するものであるので、
被エッチング部材の下側に原料ガスプラズマを発生させることができる。
【０２２２】
また、請求項１１に記載の金属膜作製装置において、
成膜用プラズマ発生手段は、チャンバの被エッチング部材側の外周面に巻回したコイル状の成膜用アンテナを有し、この成膜用アンテナに高周波数の電力を供給してハロゲンをプラズマ化するものであり、
被エッチング部材は、チャンバの上端開口部を塞ぐ天井板を兼備するものであるので、
チャンバを大型化して大径の基板の成膜に適用することが可能になる。
【０２２３】
また、請求項１１に記載の金属膜作製装置において、
被エッチング部材は、チャンバの上端開口部を塞ぐ天井板として構成し、さらにこの被エッチング部材に高周波数の電力を供給するようにしたので、周囲にアンテナ等の部材を配置する必要がない。
【０２２４】
本発明の金属膜作製装置は、
基板が収容されたチャンバと、
チャンバ内で基板に対向する位置に配置される金属製の被エッチング部材と、
ハロゲンをチャンバとは隔絶して励起する励起手段と、
励起手段で励起されたハロゲンで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとの前駆体を生成する成膜用生成手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と、
基板の近傍にハロゲンを別途供給する補助原料ガス供給手段と、
基板に吸着された前駆体からハロゲンを引き抜くように、チャンバ内における基板の近傍部分の空間に補助原料ガスのハロゲンのプラズマを形成するための補助プラズマ発生手段とを備え、
補助原料ガス供給手段は、
基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、ガス流路に設けられハロゲンを基板の上方に噴出するガスノズルとからなり、
補助プラズマ発生手段は、
基板の周囲に配置され高周波電力が供給されるリング状導電体製のアンテナ部材とからなる
ので、
成膜効率を向上させるべく高濃度の原料ガスを供給した場合でも、装置を大がかりにすることなく高品質の成膜を行うことができる。
【０２２５】
そして、請求項１５に記載の金属膜作製装置において、
補助原料ガス供給手段のリング状のガス流路は導電体製であり、
導電体製のガス流路をリング状導電体製のアンテナ部材として補助プラズマ発生手段を構成したので、
補助原料ガス供給手段と補助プラズマ発生手段を兼用することができる。
【０２２６】
また、請求項１５に記載の金属膜作製装置において、
補助原料ガス供給手段のリング状のガス流路と補助プラズマ発生手段のアンテナ部材とは、上下方向にずれて配置されているので、補助原料ガスの供給に影響を与えずに補助原料ガスプラズマの発生状況を制御することができる。
【０２２７】
また、請求項１５に記載の金属膜作製装置において、
補助原料ガス供給手段のリング状のガス流路と補助プラズマ発生手段のアンテナ部材とは、同一平面内に配置されているので、補助原料ガスの供給に影響を与えずに補助原料ガスプラズマを基板の上に発生させることができる。
【０２２８】
また、請求項１５乃至請求項１８のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
補助プラズマ発生手段のアンテナ部材は周方向で非絶縁状態で電源側に接続され、基板との間に容量結合型の補助原料ガスプラズマが形成されるので、
容量結合プラズマの補助原料ガスプラズマを発生させることができる。
【０２２９】
また、請求項１５乃至請求項１８のいずれか一項に記載の金属膜作製装置において、
補助プラズマ発生手段のアンテナ部材は周方向の少なくとも一箇所が絶縁されて電源側に接続され、基板との間に誘導結合型の補助原料ガスプラズマが形成されるので、
誘導結合プラズマの補助原料ガスプラズマを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【図２】図１中のII-II 線矢視図。
【図３】図２中のIII-III 線矢視図。
【図４】リング状パイプの平面視図。
【図５】他の実施形態例に係るリング状パイプの平面視図。
【図６】本発明の第２実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【図７】リング状パイプの部位の平面視図。
【図８】他の実施形態例に係るリング状パイプの部位の平面視図。
【図９】本発明の第３実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【図１０】本発明の第４実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【図１１】本発明の第５実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【図１２】本発明の第６実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【図１３】本発明の第７実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【図１４】本発明の第８実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【図１５】本発明の第９実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【図１６】本発明の第１０実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【図１７】本発明の第１１実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【符号の説明】
１，４１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
７，５１天井板
８真空装置
１０，６１リング状パイプ
１１，５９流量制御器
１２，６２噴出穴
１３，５２被エッチング部材
１４リング部
１５突起部
１６切欠部
１７，３６，４３，５６プラズマアンテナ
１８，２５，３７，５７，６４整合器
１９，２６，３８，５８，６５電源
２１排気口
２２，６０ Cl₂ガスプラズマ
２３前駆体
２４ Cu薄膜
２７，３１，６７アンテナ部材
２９絶縁部材
３３，５３開口部
３４，５４通路
３５，５５励起室
４２金属部材
６３補助ガス流量制御器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal film manufacturing method and a metal film manufacturing apparatus, and in particular, a high-density Cl to improve film forming efficiency.₂It is useful when applied to the case where a metal thin film is formed on a substrate by supplying a source gas such as a gas into the chamber.
[0002]
[Background]
Conventionally, when a metal film, for example, a copper thin film is produced by a vapor deposition method, for example, a liquid organic metal complex such as copper, hexafluoroacetylacetonate, trimethylvinylsilane, or the like is used as a raw material, and a solid raw material is used as a solvent. The film is formed on the substrate by being dissolved in and vaporized by utilizing a thermal reaction.
[0003]
However, this conventional technique is difficult to improve the film formation speed because of the film formation utilizing thermal reaction, the metal complex as the raw material is expensive, and hexagonal copper is attached. Since fluoroacetylacetonate and trimethylvinylsilane remain as impurities in the copper thin film, it has a drawback that it is difficult to improve the film quality.
[0004]
In contrast, the present inventors have obtained the following knowledge. That is, chlorine gas is supplied into a vacuum chamber that accommodates the substrate, and this chlorine gas is converted into plasma by plasma generating means, while an etching target member made of a copper plate disposed in the chamber is etched with chlorine gas plasma. In this case, by appropriately controlling the temperature relationship between the copper plate and the substrate, the etched copper can be deposited on the substrate to form a copper thin film, that is, the copper plate as an etching member is heated to a high temperature (for example, 300 ° C-400 ° C), and when the substrate is at a low temperature (about 200 ° C), a copper thin film can be formed on the substrate.
[0005]
Therefore, while the copper plate is disposed facing the chlorine gas plasma forming a relatively high temperature atmosphere, the substrate is disposed in a relative low temperature atmosphere facing the copper plate with the plasma atmosphere interposed therebetween, and the temperature of both is set. A Cu thin film manufacturing apparatus can be easily provided by appropriate control. Here, as a member to be etched, in addition to Cu, for example, Ta, Ti, W or the like can be generally used as long as it is a metal that forms a high vapor pressure halide, and a source gas is Cl.₂In addition, any halogen gas can be generally used.
[0006]
In the above-mentioned Cu thin film production apparatus, the following reaction is considered to occur.
(1) Plasma dissociation reaction; Cl₂→ 2Cl^*
(2) Etching reaction: Cu + Cl^*→ CuCl (g)
(3) Adsorption reaction on the substrate; CuCl (g) → CuCl (ad)
(4) Film formation reaction: CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂↑
Where Cl^*Represents a Cl radical, (g) represents a gas state, and (ad) represents an adsorption state.
[0007]
In the reaction formula (2), the etching reaction of (2) is sufficiently Cl.^*Is present, the reaction to the right side of the formula proceeds and CuCl (g), which is a precursor for depositing a Cu film satisfactorily, can be obtained. This is because the source gas supplied into the chamber is Cl.₂The higher the gas concentration, the more the plasma is dissociated, and the higher the concentration of Cl.^*Is generated and a good etching reaction proceeds. Therefore, in order to improve the film formation rate, the source gas may be increased in concentration.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, Cl supplied into the chamber₂If the gas concentration is increased, a new problem occurs. That is, high concentration of Cl₂When gas is supplied and converted into plasma, high-density plasma is generated, so that the moving distance of the plasma becomes small and cannot be sufficiently diffused in the chamber.
[0009]
Insufficient plasma diffusion means that Cl in the space near the substrate during film formation^*Means a shortage. In this way, Cl is formed in the space in the vicinity of the substrate during film formation.^*In the above reaction formula, (3) adsorption reaction on the substrate; CuCl (g) → CuCl (ad) proceeds, but (4) film formation reaction; CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂↑ does not progress sufficiently. That is, CuCl (ad) to Cl₂As a result, the reaction of CuCl (ad) → CuCl (s) proceeds to form a CuCl solid. This CuCl (s) is an insulator. Therefore, the presence of CuCl (s) in the Cu film causes a decrease in the electrical conductivity of the generated Cu film and deteriorates the film quality. The problem is that the Cl supplied₂If the gas concentration becomes high, it becomes more prominent, and finally it becomes impossible to perform film formation of a predetermined quality.
[0010]
In view of the above prior art, the present invention provides a metal film manufacturing method capable of performing high-quality film formation without making the apparatus large even when a high-concentration source gas is supplied in order to improve film formation efficiency. An object is to provide a metal film manufacturing apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the metal film production method of the present invention comprises:
While the member to be etched formed of a metal that forms a high vapor pressure halide is disposed in the chamber that accommodates the substrate therein, by controlling the temperature of the member to be etched and the substrate to a predetermined temperature and a temperature difference, In the chamberHalogenEtching the member to be etched with plasma and the metal componenthalogenWhile the precursor is formed and adsorbed on the substrate,halogenAn auxiliary source gas plasma that dissociates a part of the precursor is formed in a space above the substrate in the vicinity of the substrate by the plasma generation source to which the substrate is supplied, and from the precursor adsorbed on the substrate by the auxiliary source gas plasmahalogenBy extracting the components, the metal component of the precursor is deposited on the substrate to perform a predetermined film formation.
[0012]
The configuration of the metal film production apparatus of the present invention for achieving the above object is as follows.
A chamber containing a substrate;
A metal member to be etched disposed at a position facing the substrate in the chamber;
In the chamber between the substrate and the member to be etchedhalogenRaw material gas supply means for supplying
Plasma is generated in the chamber by supplying high-frequency power.HalogenGenerate plasmaHalogenMetal components contained in the member to be etched by etching the member to be etched with plasmahalogenA film-forming plasma generating means for generating a precursor with
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
An auxiliary plasma generating means for forming auxiliary material gas plasma in which a part of the precursor is dissociated in a space above the substrate in the vicinity of the substrate;
The source gas supply means is
The gas flow path of the ring-shaped pipe arranged around the substrate and the gas flow pathhalogenAnd a gas nozzle that jets above the substrate,
Auxiliary plasma generation means
An antenna member made of a ring-shaped conductor that is arranged around the substrate and is supplied with high-frequency power
It is characterized by that.
[0013]
In addition, the metal film manufacturing apparatus of the present invention for achieving the above object is
A cylindrical chamber containing a substrate and having an open top;
A ceiling member made of insulating material that seals the upper opening of the chamber;
In the chamber between the substrate and the member to be etchedhalogenRaw material gas supply means for supplying
A planar ring-shaped antenna member that is disposed above the ceiling member and converts the inside of the chamber into plasma by supplying high-frequency power;
A member to be etched made of metal that extends in the radial direction of the chamber between the substrate and the ceiling member and is disposed in the circumferential direction and is discontinuous with respect to the direction of electricity flow of the antenna member
Power is supplied to the antenna member and plasma is formed between the member to be etched and the substrate.HalogenGenerate plasmaHalogenMetal components contained in the member to be etched by etching the member to be etched with plasmahalogenA film-forming plasma generating means for generating a precursor with
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
An auxiliary plasma generating means for forming auxiliary material gas plasma in which a part of the precursor is dissociated in a space above the substrate in the vicinity of the substrate;
The source gas supply means is
The gas flow path of the ring-shaped pipe arranged around the substrate and the gas flow pathhalogenAnd a gas nozzle that jets above the substrate,
Auxiliary plasma generation means
An antenna member made of a ring-shaped conductor that is arranged around the substrate and is supplied with high-frequency power
It is characterized by that.
[0014]
In addition, the metal film manufacturing apparatus of the present invention for achieving the above object is
A cylindrical chamber containing a substrate;
A metal member to be etched disposed at a position facing the substrate;
In the chamber between the substrate and the member to be etchedhalogenRaw material gas supply means for supplying
A cylindrical coil-shaped antenna member disposed outside the cylindrical portion of the chamber for converting the inside of the chamber into plasma by supplying high-frequency power;
Power is supplied to the antenna member and the chamber is turned into plasmaHalogenGenerate plasmaHalogenMetal components contained in the member to be etched by etching the member to be etched with plasmahalogenA film-forming plasma generating means for generating a precursor with
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
An auxiliary plasma generating means for forming auxiliary material gas plasma in which a part of the precursor is dissociated in a space above the substrate in the vicinity of the substrate;
The source gas supply means is
The gas flow path of the ring-shaped pipe arranged around the substrate and the gas flow pathhalogenAnd a gas nozzle that jets above the substrate,
Auxiliary plasma generation means
An antenna member made of a ring-shaped conductor that is arranged around the substrate and is supplied with high-frequency power
It is characterized by that.
[0015]
In addition, the metal film manufacturing apparatus of the present invention for achieving the above object is
A chamber made of an insulating material in which a substrate is accommodated and one end is opened;
A metal member to be sealed that seals the opening of the chamber;
In the chamberHalogenRaw material gas supply means to supply;
Power is supplied to the member to be etched and the chamber is turned into plasma.HalogenGenerate plasmaHalogenMetal components contained in the member to be etched by etching the member to be etched with plasmahalogenA film-forming plasma generating means for generating a precursor with
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
An auxiliary plasma generating means for forming auxiliary material gas plasma in which a part of the precursor is dissociated in a space above the substrate in the vicinity of the substrate;
The source gas supply means is
The gas flow path of the ring-shaped pipe arranged around the substrate and the gas flow pathhalogenAnd a gas nozzle that jets above the substrate,
Auxiliary plasma generation means
An antenna member made of a ring-shaped conductor that is arranged around the substrate and is supplied with high-frequency power
It is characterized by that.
[0016]
And in the metal film production apparatus according to any one of claims 2 to 5,
The ring-shaped gas flow path of the source gas supply means is made of a conductor,
Auxiliary plasma generating means is configured by using a gas flow path made of a conductor as an antenna member made of a ring-shaped conductor.
[0017]
Further, in the metal film manufacturing apparatus according to any one of claims 2 to 5,
The ring-shaped gas flow path of the source gas supply means and the antenna member of the auxiliary plasma generation means are arranged so as to be shifted in the vertical direction.
[0018]
Further, in the metal film manufacturing apparatus according to any one of claims 2 to 5,
The ring-shaped gas flow path of the source gas supply means and the antenna member of the auxiliary plasma generating means are arranged in the same plane.
[0019]
Moreover, in the metal film production apparatus according to any one of claims 2 to 8,
The antenna member of the auxiliary plasma generating means is connected to the power supply side in a non-insulated state in the circumferential direction, and capacitively coupled auxiliary source gas plasma is formed between the antenna member and the substrate.
[0020]
Moreover, in the metal film production apparatus according to any one of claims 2 to 8,
The antenna member of the auxiliary plasma generating means is characterized in that at least one portion in the circumferential direction is insulated and connected to the power supply side, and inductively coupled auxiliary source gas plasma is formed between the antenna member and the substrate.
[0021]
In order to achieve the above object, the metal film production apparatus of the present invention comprises:
A cylindrical chamber in which a substrate is accommodated;
A metal member to be etched disposed at a position facing the substrate in the chamber;
In the chamber between the substrate and the member to be etchedhalogenRaw material gas supply means for supplying
Plasma is generated in the chamber by supplying high-frequency power.HalogenGenerate plasmaHalogenMetal components contained in the member to be etched by etching the member to be etched with plasmahalogenA film-forming plasma generating means for generating a precursor with
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
From the precursor adsorbed on the substratehalogenIn the space in the vicinity of the substrate in the chamber.halogenA radical replenishing means for replenishing radicals of the raw material gas,
The gas flow path of the ring-shaped pipe arranged around the substrate and the gas flow pathhalogenAnd a gas nozzle for jetting the substrate upward
It is characterized by that.
[0022]
And in the metal film production apparatus according to claim 11,
The film-forming plasma generating means has a film-forming plasma antenna disposed above the ceiling plate that closes the upper end opening of the chamber, and supplies high-frequency power to the film-forming antenna.halogenIs turned into plasma,
The member to be etched faces the chamber below the ceiling plate of the chamber, protrudes in the radial direction of the chamber, and is divided into a plurality of protrusions arranged in the circumferential direction, and a base end portion of the protrusions. And a ring portion that is integrally connected.
[0023]
The metal film manufacturing apparatus according to claim 11,
The film-forming plasma generating means has a coil-shaped film-forming antenna wound around the outer peripheral surface of the chamber to be etched, and a high-frequency power is supplied to the film-forming antenna.TheSupplyhalogenIs turned into plasma,
The member to be etched has a ceiling plate that closes the upper end opening of the chamber.
[0024]
The metal film manufacturing apparatus according to claim 11,
The member to be etched is configured as a ceiling plate that closes the upper end opening of the chamber, and also has a function as a counter electrode with respect to the flat plate electrode opposed to the substrate, and further supplies high frequency power to the member to be etched. It is characterized by the above.
[0025]
In order to achieve the above object, the metal film production apparatus of the present invention comprises:
A chamber containing a substrate;
A metal member to be etched disposed at a position facing the substrate in the chamber;
HalogenAn excitation means that is isolated from the chamber and excited;
A film formation generating means for generating a precursor of a metal component and a halogen contained in the member to be etched by etching the member to be etched with halogen excited by the excitation means;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
Halogen near the substrateSeparatelyAuxiliary source gas supply means for supplying,
From the precursor adsorbed on the substratehalogenThe auxiliary source gas in the space in the vicinity of the substrate in the chamberHalogenAuxiliary plasma generating means for forming a plasma of
Auxiliary source gas supply means
The gas flow path of the ring-shaped pipe arranged around the substrate and the gas flow pathhalogenAnd a gas nozzle that jets above the substrate,
Auxiliary plasma generation means
An antenna member made of a ring-shaped conductor that is arranged around the substrate and is supplied with high-frequency power
It is characterized by that.
[0026]
And in the metal film production apparatus according to claim 15,
The ring-shaped gas flow path of the auxiliary source gas supply means is made of a conductor,
An apparatus for producing a metal film, characterized in that auxiliary plasma generating means is configured by using a gas path made of a conductor as an antenna member made of a ring-shaped conductor.
[0027]
Moreover, in the metal film production apparatus according to claim 15,
The ring-shaped gas flow path of the auxiliary source gas supply means and the antenna member of the auxiliary plasma generation means are arranged so as to be shifted in the vertical direction.
[0028]
Moreover, in the metal film production apparatus according to claim 15,
The metal film production apparatus characterized in that the ring-shaped gas flow path of the auxiliary source gas supply means and the antenna member of the auxiliary plasma generation means are arranged in the same plane.
[0029]
Furthermore, in the metal film manufacturing apparatus according to any one of claims 15 to 18,
The antenna member of the auxiliary plasma generating means is connected to the power supply side in a non-insulated state in the circumferential direction, and capacitively coupled auxiliary source gas plasma is formed between the antenna member and the substrate.
[0030]
Furthermore, in the metal film manufacturing apparatus according to any one of claims 15 to 18,
The antenna member of the auxiliary plasma generating means is characterized in that at least one portion in the circumferential direction is insulated and connected to the power supply side, and inductively coupled auxiliary source gas plasma is formed between the antenna member and the substrate.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0032]
<First embodiment>
[0033]
1 is a schematic side view of a metal film production apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view taken along the line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is a line III-III in FIG. Visually shown. 4 shows a plan view situation of the ring-shaped pipe, and FIG. 5 shows a plan view situation of the ring-shaped pipe according to another embodiment.
[0034]
As shown in FIG. 1, a support base 2 is provided in the vicinity of the bottom of a metal (for example, aluminum) chamber 1 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 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. ) To be controlled.
[0035]
The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by a disk-shaped ceiling plate 7 that is a ceiling member made of an insulating material (for example, made of ceramics). The inside of the chamber 1 closed by the ceiling plate 7 is maintained at a predetermined pressure by the vacuum device 8.
[0036]
A ring-shaped pipe 10 is provided as a raw material gas supply means around the support base 2 inside the chamber 1 to form a gas flow path. Chlorine as a halogen is supplied to the ring-shaped pipe 10 via a flow rate controller 11. Contained source gas (Cl diluted with He, Ar, etc. to a chlorine concentration of ≦ 50%, preferably about 10%)₂Gas). The ring-shaped pipe 10 is provided with a large number of ejection holes 12 as gas nozzles in the circumferential direction, and the source gas is sent to the ring-shaped pipe 10 to be ejected from the ejection holes 12 into the chamber 1 and supplied. .
[0037]
As the halogen contained in the source gas, fluorine (F), bromine (Br), iodine (I), or the like can be applied.
[0038]
Between the opening on the upper surface of the chamber 1 and the ceiling plate 7, a metal (Cu) member to be etched 13 is sandwiched. As shown in FIGS. 1 and 2, the member to be etched 13 includes a ring portion 14 that is sandwiched by the upper portion of the chamber 1, and extends to the vicinity of the radial center of the chamber 1 on the inner peripheral side of the ring portion 14. A plurality (12 in the illustrated example) of protrusions 15 having the same width are provided in the circumferential direction.
[0039]
The protruding portion 15 is attached to the ring portion 14 so as to be integrated or detachable. Between the ceiling plate 7 and the inside of the chamber 1, there is a notch 16 (space) formed between the protrusions 15. The ring portion 14 is grounded, and the plurality of protrusions 15 are electrically connected and maintained at the same potential.
[0040]
In addition, it is also possible to arrange | position the 2nd projection part shorter than the projection part 15 in the radial direction between the projection parts 15, and also arrange | position a short projection part between the projection part 15 and the 2nd projection part. It is also possible. If it does in this way, the area of copper used as an etching object can be secured, suppressing an induction current.
[0041]
Above the ceiling plate 7 is provided a plasma antenna 17 as an antenna member for converting the inside of the chamber 1 into plasma, and the plasma antenna 17 is formed in a planar ring shape parallel to the surface of the ceiling plate 7. The plasma antenna 17 is connected to a matching unit 18 and a power source 19 as plasma generating means for film formation, and is supplied with power.
[0042]
In the member 13 to be etched, a plurality of protrusions 15 are provided in the circumferential direction on the inner peripheral side of the ring part 14, and there are notches 16 (spaces) formed between the protrusions 15. The projection 15 is disposed between the substrate 3 and the ceiling plate 7 in a discontinuous state with respect to the direction of electricity flow 17.
[0043]
An exhaust port 21 as an exhaust means is provided in the lower part of the chamber 1, and gases and etching products that are not involved in the reaction are exhausted from the exhaust port 21.
[0044]
In the metal film manufacturing apparatus described above, the source gas is supplied from the ring-shaped pipe 10 into the chamber 1, and electromagnetic waves are incident from the plasma antenna 17 into the chamber 1.₂The gas is ionized and Cl₂Gas plasma (raw material gas plasma) 22 is generated.
[0045]
A member 13 to be etched, which is a conductor, is present below the plasma antenna 17, and Cl is formed between the member 13 to be etched and the substrate 3, that is, below the member to be etched 13 by the following action.₂The gas plasma 22 is generated stably.
[0046]
The member 18 to be etched has Cl on the lower side.₂The effect | action which the gas plasma 14 generate | occur | produces is demonstrated.
[0047]
As shown in FIG. 3, the electric flow A of the planar ring-shaped plasma antenna 17 is in a direction crossing the projection 15, and at this time, an induced current b is generated on the surface of the projection 15 facing the plasma antenna 17. . Since the notched portion 16 (space) exists in the member to be etched 13, the induced current b flows to the lower surface of each protrusion 15 and flows in the same direction as the electric current A of the plasma antenna 17. Flow a (Faraday shield).
[0048]
For this reason, when the member 13 to be etched is viewed from the substrate 3 side, there is no flow in a direction that cancels the electric flow A of the plasma antenna 17, and the ring portion 14 is grounded and the projection 15 is the same. It is maintained at a potential. As a result, even if the member to be etched 13 which is a conductor exists, the electromagnetic wave is surely incident from the plasma antenna 17 into the chamber 1, and the Cl₂The gas plasma 22 is generated stably.
[0049]
It is also possible to eliminate plasma instability due to potential difference by controlling the supply of the source gas without connecting the protrusion 15 to the ring portion 14.
[0050]
Cl₂The gas plasma 22 causes an etching reaction in the member to be etched 13 made of copper, and the precursor (Cu_xCl_y) 23 is generated. At this time, the member 13 to be etched is Cl₂The gas plasma 22 maintains a predetermined temperature (for example, 200 ° C. to 400 ° C.) higher than the temperature of the substrate 3. Precursor generated inside chamber 1 (Cu_xCl_y) 23 is carried to the substrate 3 controlled to a temperature lower than that of the member 13 to be etched. Precursor (Cu_xCl_y) 23 is made only Cu ions by the reduction reaction and applied to the substrate 3, and a Cu thin film 24 is generated on the surface of the substrate 3.
[0051]
The reaction at this time can be expressed by the following formula.
2Cu + Cl₂→ 2CuCl → 2Cu ↓ + Cl₂↑
Gases and etching products that are not involved in the reaction are exhausted from the exhaust port 21.
[0052]
As source gas, Cl diluted with He, Ar, etc.₂The gas was explained as an example, but Cl₂It is 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 member to be etched 18 is Cu._xCl_yIt 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.
[0053]
Further, the material of the member 18 to be etched is not limited to copper (Cu), and a halide forming metal, preferably a chloride forming metal such as Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti, W, or the like can be used. It is. In this case, the precursor is a halide (chloride) such as Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti, W, and the thin film formed on the surface of the substrate 3 is Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti. , W etc.
[0054]
Here, in the case where a high-density source gas is supplied from the ejection hole 12 of the ring-shaped pipe 10 in order to improve the film formation rate, the higher-density Cl₂A gas plasma 22 is formed. As a result, Cl₂The gas plasma 22 does not diffuse so much and is unevenly distributed in the upper part of the chamber 1. That is, Cl in the upper space in the vicinity of the substrate 3₂The density of the gas plasma 22 becomes relatively thin.
[0055]
On the other hand, since the etching of the member 13 to be etched proceeds with high efficiency, a large amount of precursor (Cu_xCl_y) 23 is produced and this precursor (Cu_xCl_y23) is transported to the substrate 3 side. As a result, the adsorption reaction (CuCl (g) → CuCl (ad)) of (3) in the reaction formula proceeds with high efficiency. Therefore, in this state, the film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂↑) Promoting Cl^*And CuCl (ad) adsorbed on the substrate 3 is solidified by a reaction of CuCl (ad) → CuCl (s).
[0056]
Therefore, in the present embodiment, auxiliary plasma generating means is provided and electromagnetic waves are incident on the interior of the chamber 1, particularly the space near the substrate 3. As shown in FIGS. 1 and 4, the auxiliary plasma generating means is formed by making the ring-shaped pipe 10 made of a conductor, and the matching device 25 and the power source 26 as auxiliary plasma generating means are connected to the ring-shaped pipe 10. . That is, the ring-shaped pipe 10 is used as an antenna member made of a ring-shaped conductor. The ring-shaped pipe 10 is connected to the power supply 26 in a non-insulated state in the circumferential direction, the support base 2 side is grounded, and a capacitively coupled auxiliary source gas plasma is generated between the ring-shaped pipe 10 and the substrate 3 side. It is formed.
[0057]
Since the ring-shaped pipe 10 serving as the source gas supply means and the antenna member made of the ring-shaped conductor for generating the auxiliary source gas plasma are used together, the space is effectively used to suppress the enlargement of the apparatus. can do.
[0058]
As a result, in the space near the substrate 3, the precursor (Cu_xCl_y) A part of 23 is turned into plasma and Cl^*(Auxiliary source gas plasma). That is, CuCl → Cu + Cl^*The reaction proceeds. In this way, a sufficient amount of Cl is added to the space near the substrate 3.^*Occurs and this Cl^*The film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂↑) is promoted. As a result, high-density Cl₂Improvement of film formation speed by supplying gas and film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂Improvement of film formation quality by promoting ↑) can be achieved at the same time.
[0059]
As shown in FIG. 5, it is also possible to provide an insulating member 27 at one place in the circumferential direction of the ring-shaped pipe 10 so that one side is connected to the power supply 26 side and the other side is grounded with the insulating member 27 interposed therebetween. . In this case, inductively coupled auxiliary source gas plasma is generated between the ring-shaped pipe 10 and the substrate 3 side without grounding the support base 2 side.
[0060]
<Second Embodiment>
[0061]
FIG. 6 is a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention, FIG. 7 is a plan view of a ring-shaped pipe portion, and FIG. 8 is a ring-shaped pipe according to another embodiment. The plan view situation of this part is shown. The same members as those shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals. The metal film manufacturing apparatus of the second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of auxiliary plasma generating means.
[0062]
As shown in FIG. 6, a support base 2 is provided in the vicinity of the bottom of a metal (for example, aluminum) chamber 1 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 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. ) To be controlled.
[0063]
The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by a disk-shaped ceiling plate 7 that is a ceiling member made of an insulating material (for example, made of ceramics). The inside of the chamber 1 closed by the ceiling plate 7 is maintained at a predetermined pressure by the vacuum device 8.
[0064]
A ring-shaped pipe 10 is provided as a raw material gas supply means around the support base 2 inside the chamber 1 to form a gas flow path. Chlorine as a halogen is supplied to the ring-shaped pipe 10 via a flow rate controller 11. Contained source gas (Cl diluted with He, Ar, etc. to a chlorine concentration of ≦ 50%, preferably about 10%)₂Gas). The ring-shaped pipe 10 is provided with a large number of ejection holes 12 as gas nozzles in the circumferential direction, and the source gas is sent to the ring-shaped pipe 10 to be ejected from the ejection holes 12 into the chamber 1 and supplied. .
[0065]
As the halogen contained in the source gas, fluorine (F), bromine (Br), iodine (I), or the like can be applied.
[0066]
Between the opening on the upper surface of the chamber 1 and the ceiling plate 7, a metal (Cu) member to be etched 13 is sandwiched. As shown in FIGS. 1 and 2, the member to be etched 13 includes a ring portion 14 that is sandwiched by the upper portion of the chamber 1, and extends to the vicinity of the radial center of the chamber 1 on the inner peripheral side of the ring portion 14. Plural (for example, twelve) protrusions 15 having the same width are provided in the circumferential direction.
[0067]
The protruding portion 15 is attached to the ring portion 14 so as to be integrated or detachable. Between the ceiling plate 7 and the inside of the chamber 1, there is a notch 16 (space) formed between the protrusions 15. The ring portion 14 is grounded, and the plurality of protrusions 15 are electrically connected and maintained at the same potential.
[0068]
In addition, it is also possible to arrange | position the 2nd projection part shorter than the projection part 15 in the radial direction between the projection parts 15, and also arrange | position a short projection part between the projection part 15 and the 2nd projection part. It is also possible. If it does in this way, the area of copper used as an etching object can be secured, suppressing an induction current.
[0069]
Above the ceiling plate 7 is provided a plasma antenna 17 as an antenna member for converting the inside of the chamber 1 into plasma, and the plasma antenna 17 is formed in a planar ring shape parallel to the surface of the ceiling plate 7. The plasma antenna 17 is connected to a matching unit 18 and a power source 19 as plasma generating means for film formation, and is supplied with power.
[0070]
In the member 13 to be etched, a plurality of protrusions 15 are provided in the circumferential direction on the inner peripheral side of the ring part 14, and there are notches 16 (spaces) formed between the protrusions 15. The projection 15 is disposed between the substrate 3 and the ceiling plate 7 in a discontinuous state with respect to the direction of electricity flow 17.
[0071]
An exhaust port 21 as an exhaust means is provided in the lower part of the chamber 1, and gases and etching products that are not involved in the reaction are exhausted from the exhaust port 21.
[0072]
In the metal film manufacturing apparatus described above, the source gas is supplied from the ring-shaped pipe 10 into the chamber 1, and electromagnetic waves are incident from the plasma antenna 17 into the chamber 1.₂The gas is ionized and Cl₂Gas plasma (raw material gas plasma) 22 is generated.
[0073]
A member 13 to be etched, which is a conductor, is present below the plasma antenna 17. As described above, when the member 13 to be etched is viewed from the substrate 3 side, the flow of electricity in the plasma antenna 17 is canceled. In addition, since the ring portion 14 is grounded and the protrusion 15 is maintained at the same potential, the electromagnetic wave reliably enters the chamber 1 from the plasma antenna 17, and the member to be etched 13 Cl below₂The gas plasma 22 is generated stably.
[0074]
Cl₂The gas plasma 22 causes an etching reaction in the member to be etched 13 made of copper, and the precursor (Cu_xCl_y) 23 is generated. At this time, the member 13 to be etched is Cl₂The gas plasma 22 maintains a predetermined temperature (for example, 200 ° C. to 400 ° C.) higher than the temperature of the substrate 3. Precursor generated inside chamber 1 (Cu_xCl_y) 23 is carried to the substrate 3 controlled to a temperature lower than that of the member 13 to be etched. Precursor (Cu_xCl_y) 23 is made only Cu ions by the reduction reaction and applied to the substrate 3, and a Cu thin film 24 is generated on the surface of the substrate 3.
[0075]
The reaction at this time can be expressed by the following formula.
2Cu + Cl₂→ 2CuCl → 2Cu ↓ + Cl₂↑
Gases and etching products that are not involved in the reaction are exhausted from the exhaust port 21.
[0076]
As source gas, Cl diluted with He, Ar, etc.₂The gas was explained as an example, but Cl₂It is 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 member to be etched 18 is Cu._xCl_yIt 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.
[0077]
Further, the material of the member 18 to be etched is not limited to copper (Cu), and a halide-forming metal, preferably a chloride-forming metal such as Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti, W, or the like can be used. It is. In this case, the precursor is a halide (chloride) such as Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti, W, and the thin film formed on the surface of the substrate 3 is Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti. , W etc.
[0078]
Here, in the case where a high-density source gas is supplied from the ejection hole 12 of the ring-shaped pipe 10 in order to improve the film formation rate, the higher the density of the Cl₂A gas plasma 22 is formed. As a result, Cl₂The gas plasma 22 does not diffuse so much and is unevenly distributed in the upper part of the chamber 1. That is, Cl in the upper space in the vicinity of the substrate 3₂The density of the gas plasma 22 becomes relatively thin.
[0079]
On the other hand, since the etching of the member 13 to be etched proceeds with high efficiency, a large amount of precursor (Cu_xCl_y) 23 is produced and this precursor (Cu_xCl_y23) is transported to the substrate 3 side. As a result, the adsorption reaction (CuCl (g) → CuCl (ad)) of (3) in the reaction formula proceeds with high efficiency. Therefore, in this state, the film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂↑) Promoting Cl^*And CuCl (ad) adsorbed on the substrate 3 is solidified by a reaction of CuCl (ad) → CuCl (s).
[0080]
Therefore, in the present embodiment, auxiliary plasma generating means is provided and electromagnetic waves are incident on the interior of the chamber 1, particularly the space near the substrate 3. As shown in FIGS. 6 and 7, the auxiliary plasma generating means is provided with an antenna member 28 made of a ring-shaped conductor on the upper side of the inner periphery of the ring-shaped pipe 10, and matching with the antenna member 28 as auxiliary plasma generating means. A device 25 and a power source 26 are connected. The antenna member 28 is connected to the power supply 26 in a non-insulated state in the circumferential direction, the support base 2 side is grounded, and a capacitively coupled auxiliary source gas plasma is formed between the antenna member 28 and the substrate 3 side. The
[0081]
Since the antenna member 28 for generating the auxiliary source gas plasma is provided on the upper side of the inner periphery of the ring-shaped pipe 10, the state of the auxiliary plasma can be controlled without affecting the injection of the source gas.
[0082]
As a result, in the space near the substrate 3, the precursor (Cu_xCl_y) A part of 23 is turned into plasma and Cl^*(Auxiliary source gas plasma). That is, CuCl → Cu + Cl^*The reaction proceeds. In this way, a sufficient amount of Cl is added to the space near the substrate 3.^*Occurs and this Cl^*The film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂↑) is promoted. As a result, high-density Cl₂Improvement of film formation speed by supplying gas and film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂Improvement of film formation quality by promoting ↑) can be achieved at the same time.
[0083]
As shown in FIG. 8, it is also possible to provide an insulating member 29 at one place in the circumferential direction of the antenna member 28, connect one side to the power supply 26 side with the insulating member 29 interposed therebetween, and ground the other side. In this case, inductive coupling type auxiliary material gas plasma is generated between the antenna member 28 and the substrate 3 side without grounding the support base 2 side.
[0084]
<Third Embodiment>
[0085]
FIG. 9 shows a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to the third embodiment of the present invention. The same members as those shown in FIGS. 1 to 8 are denoted by the same reference numerals. The metal film manufacturing apparatus of the third embodiment is different from the first and second embodiments in the configuration of auxiliary plasma generating means.
[0086]
As shown in FIG. 9, a support base 2 is provided near the bottom of a metal (for example, aluminum) chamber 1 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 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. ) To be controlled.
[0087]
The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by a disk-shaped ceiling plate 7 that is a ceiling member made of an insulating material (for example, made of ceramics). The inside of the chamber 1 closed by the ceiling plate 7 is maintained at a predetermined pressure by the vacuum device 8.
[0088]
A ring-shaped pipe 10 is provided as a raw material gas supply means around the support base 2 inside the chamber 1 to form a gas flow path. Chlorine as a halogen is supplied to the ring-shaped pipe 10 via a flow rate controller 11. Contained source gas (Cl diluted with He, Ar, etc. to a chlorine concentration of ≦ 50%, preferably about 10%)₂Gas). The ring-shaped pipe 10 is provided with a large number of ejection holes 12 as gas nozzles in the circumferential direction, and the source gas is sent to the ring-shaped pipe 10 to be ejected from the ejection holes 12 into the chamber 1 and supplied. .
[0089]
As the halogen contained in the source gas, fluorine (F), bromine (Br), iodine (I), or the like can be applied.
[0090]
Between the opening on the upper surface of the chamber 1 and the ceiling plate 7, a metal (Cu) member to be etched 13 is sandwiched. As shown in FIGS. 1 and 2, the member to be etched 13 includes a ring portion 14 that is sandwiched by the upper portion of the chamber 1, and extends to the vicinity of the radial center of the chamber 1 on the inner peripheral side of the ring portion 14. Plural (for example, twelve) protrusions 15 having the same width are provided in the circumferential direction.
[0091]
The protruding portion 15 is attached to the ring portion 14 so as to be integrated or detachable. Between the ceiling plate 7 and the inside of the chamber 1, there is a notch 16 (space) formed between the protrusions 15. The ring portion 14 is grounded, and the plurality of protrusions 15 are electrically connected and maintained at the same potential.
[0092]
In addition, it is also possible to arrange | position the 2nd projection part shorter than the projection part 15 in the radial direction between the projection parts 15, and also arrange | position a short projection part between the projection part 15 and the 2nd projection part. It is also possible. If it does in this way, the area of copper used as an etching object can be secured, suppressing an induction current.
[0093]
Above the ceiling plate 7 is provided a plasma antenna 17 as an antenna member for converting the inside of the chamber 1 into plasma, and the plasma antenna 17 is formed in a planar ring shape parallel to the surface of the ceiling plate 7. The plasma antenna 17 is connected to a matching unit 18 and a power source 19 as plasma generating means for film formation, and is supplied with power.
[0094]
In the member 13 to be etched, a plurality of protrusions 15 are provided in the circumferential direction on the inner peripheral side of the ring part 14, and there are notches 16 (spaces) formed between the protrusions 15. The projection 15 is disposed between the substrate 3 and the ceiling plate 7 in a discontinuous state with respect to the direction of electricity flow 17.
[0095]
An exhaust port 21 as an exhaust means is provided in the lower part of the chamber 1, and gases and etching products that are not involved in the reaction are exhausted from the exhaust port 21.
[0096]
In the metal film manufacturing apparatus described above, the source gas is supplied from the ring-shaped pipe 10 into the chamber 1, and electromagnetic waves are incident from the plasma antenna 17 into the chamber 1.₂The gas is ionized and Cl₂Gas plasma (raw material gas plasma) 22 is generated.
[0097]
A member 13 to be etched, which is a conductor, is present below the plasma antenna 17. As described above, when the member 13 to be etched is viewed from the substrate 3 side, the flow of electricity in the plasma antenna 17 is canceled. In addition, since the ring portion 14 is grounded and the protrusion 15 is maintained at the same potential, the electromagnetic wave reliably enters the chamber 1 from the plasma antenna 17, and the member to be etched 13 Cl below₂The gas plasma 22 is generated stably.
[0098]
Cl₂The gas plasma 22 causes an etching reaction in the member to be etched 13 made of copper, and the precursor (Cu_xCl_y) 23 is generated. At this time, the member 13 to be etched is Cl₂The gas plasma 22 maintains a predetermined temperature (for example, 200 ° C. to 400 ° C.) higher than the temperature of the substrate 3. Precursor generated inside chamber 1 (Cu_xCl_y) 23 is carried to the substrate 3 controlled to a temperature lower than that of the member 13 to be etched. Precursor (Cu_xCl_y) 23 is made only Cu ions by the reduction reaction and applied to the substrate 3, and a Cu thin film 24 is generated on the surface of the substrate 3.
[0099]
The reaction at this time can be expressed by the following formula.
2Cu + Cl₂→ 2CuCl → 2Cu ↓ + Cl₂↑
Gases and etching products that are not involved in the reaction are exhausted from the exhaust port 21.
[0100]
As source gas, Cl diluted with He, Ar, etc.₂The gas was explained as an example, but Cl₂It is 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 member to be etched 18 is Cu._xCl_yIt 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.
[0101]
Further, the material of the member 18 to be etched is not limited to copper (Cu), and a halide forming metal, preferably a chloride forming metal such as Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti, W, or the like can be used. It is. In this case, the precursor is a halide (chloride) such as Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti, W, and the thin film formed on the surface of the substrate 3 is Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti. , W etc.
[0102]
Here, in the case where a high-density source gas is supplied from the ejection hole 12 of the ring-shaped pipe 10 in order to improve the film formation rate, the higher the density of the Cl₂A gas plasma 22 is formed. As a result, Cl₂The gas plasma 22 does not diffuse so much and is unevenly distributed in the upper part of the chamber 1. That is, Cl in the upper space in the vicinity of the substrate 3₂The density of the gas plasma 22 becomes relatively thin.
[0103]
On the other hand, since the etching of the member 13 to be etched proceeds with high efficiency, a large amount of precursor (Cu_xCl_y) 23 is produced and this precursor (Cu_xCl_y23) is transported to the substrate 3 side. As a result, the adsorption reaction (CuCl (g) → CuCl (ad)) of (3) in the reaction formula proceeds with high efficiency. Therefore, in this state, the film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂↑) Promoting Cl^*And CuCl (ad) adsorbed on the substrate 3 is solidified by a reaction of CuCl (ad) → CuCl (s).
[0104]
Therefore, in the present embodiment, auxiliary plasma generating means is provided and electromagnetic waves are incident on the interior of the chamber 1, particularly the space near the substrate 3. The auxiliary plasma generating means is provided with an antenna member 31 made of a ring-shaped conductor in the same plane on the inner periphery of the ring-shaped pipe 10, and a matching unit 25 and a power source 26 as auxiliary plasma generating means are connected to the antenna member 31. ing. The antenna member 31 is connected to the power source 26 in the non-insulated state in the circumferential direction (the same state as FIG. 7), the support base 2 side is grounded, and a capacitive coupling type is connected between the antenna member 31 and the substrate 3 side. An auxiliary source gas plasma is formed.
[0105]
Since the antenna member 31 for generating the auxiliary source gas plasma is provided in the same plane on the inner periphery of the ring-shaped pipe 10, the auxiliary plasma can be generated immediately above the substrate 3 without affecting the injection of the source gas. Can do.
[0106]
As a result, in the space near the substrate 3, the precursor (Cu_xCl_y) A part of 23 is turned into plasma and Cl^*(Auxiliary source gas plasma). That is, CuCl → Cu + Cl^*The reaction proceeds. In this way, a sufficient amount of Cl is added to the space near the substrate 3.^*Occurs and this Cl^*The film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂↑) is promoted. As a result, high-density Cl₂Improvement of film formation speed by supplying gas and film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂Improvement of film formation quality by promoting ↑) can be achieved at the same time.
[0107]
As shown in FIG. 8, it is also possible to provide an insulating member at one place in the circumferential direction of the antenna member 31, and connect one side to the power supply 26 side while sandwiching the insulating member and ground the other side. It is. In this case, inductive coupling type auxiliary material gas plasma is generated between the antenna member 28 and the substrate 3 side without grounding the support base 2 side.
[0108]
<Example of Fourth Embodiment>
[0109]
FIG. 10 shows a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. The same members as those shown in FIGS. 1 to 9 are denoted by the same reference numerals. The metal film manufacturing apparatus of the fourth embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the film forming plasma generating means.
[0110]
As shown in FIG. 10, a support base 2 is provided in the vicinity of the bottom of a chamber 41 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. ) To be controlled.
[0111]
The upper surface of the chamber 41 is an opening, and the opening is closed by a metal member 42 as a metal member to be etched. The inside of the chamber 41 closed by the metal member 42 is maintained at a predetermined pressure by the vacuum device 8. A ring-shaped pipe 10 as a raw material gas supply means is provided around the support base 2 to constitute a gas flow path.
[0112]
The ring-shaped pipe 10 includes a source gas containing chlorine as a halogen (Cl, diluted with He, Ar, etc. to a chlorine concentration of ≦ 50%, preferably about 10%).₂Gas) is sent through the flow controller 11. The ring-shaped pipe 10 is provided with a large number of ejection holes 12 as gas nozzles in the circumferential direction, and the source gas is sent to the ring-shaped pipe 10 so that the source gas is ejected into the chamber 41 and supplied. .
[0113]
A cylindrical coil-shaped plasma antenna 43 is provided on the outer periphery of the cylindrical portion of the chamber 41, and the plasma antenna 43 is connected to a matching unit 25 and a power source 26 as plasma generating means for film formation to supply power. In addition, an exhaust port 21 as an exhaust unit is provided in the lower portion of the chamber 1, and gases and etching products that are not involved in the reaction are exhausted from the exhaust port 21.
[0114]
By applying the coiled plasma antenna 43, the chamber 41 can be easily increased in size and can be formed on a large substrate.
[0115]
In the metal film manufacturing apparatus described above, the source gas is supplied from the ring-shaped pipe 10 into the chamber 41, and electromagnetic waves are incident from the plasma antenna 43 into the chamber 41.₂The gas is ionized and Cl₂Gas plasma (raw material gas plasma) 22 is generated. Cl₂The gas plasma 22 causes an etching reaction in the copper metal member 42, and the precursor (Cu_xCl_y) 23 is generated. At this time, the metal member 42 is Cl.₂The gas plasma 22 maintains a predetermined temperature (for example, 200 ° C. to 400 ° C.) higher than the temperature of the substrate 3.
[0116]
Precursor generated inside chamber 1 (Cu_xCl_y) 23 is carried to the substrate 3 controlled to a temperature lower than that of the metal member 42. Precursor (Cu_xCl_y) 23 is made only Cu ions by the reduction reaction and applied to the substrate 3, and a Cu thin film 24 is generated on the surface of the substrate 3.
[0117]
The reaction at this time can be expressed by the following formula.
2Cu + Cl₂→ 2CuCl → 2Cu ↓ + Cl₂↑
Gases and etching products that are not involved in the reaction are exhausted from the exhaust port 21.
[0118]
As source gas, Cl diluted with He, Ar, etc.₂The gas was explained as an example, but Cl₂It is 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 the metal member 42 is Cu._xCl_yIt 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.
[0119]
The material of the metal member 42 is not limited to copper (Cu), and a halide-forming metal, preferably a chloride-forming metal such as Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti, or W can be used. is there. In this case, the precursor is a halide (chloride) such as Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti, W, and the thin film formed on the surface of the substrate 3 is Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti. , W etc.
[0120]
Here, in the case where a high-density source gas is supplied from the ejection hole 12 of the ring-shaped pipe 10 in order to improve the film formation rate, the higher the density of the Cl₂A gas plasma 22 is formed. As a result, Cl₂The gas plasma 22 does not diffuse so much and is unevenly distributed in the upper portion of the chamber 41. That is, Cl in the upper space in the vicinity of the substrate 3₂The density of the gas plasma 22 becomes relatively thin.
[0121]
On the other hand, since the etching of the metal member 42 proceeds with high efficiency, a large amount of precursor (Cu_xCl_y) 23 is produced and this precursor (Cu_xCl_y23) is transported to the substrate 3 side. As a result, the adsorption reaction (CuCl (g) → CuCl (ad)) of (3) in the reaction formula proceeds with high efficiency. Therefore, in this state, the film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂↑) Promoting Cl^*And CuCl (ad) adsorbed on the substrate 3 is solidified by a reaction of CuCl (ad) → CuCl (s).
[0122]
Therefore, in the present embodiment, auxiliary plasma generating means is provided and electromagnetic waves are incident on the interior of the chamber 1, particularly the space near the substrate 3. As for the auxiliary plasma generating means, the ring-shaped pipe 10 is made of a conductor, and a matching unit 25 and a power source 26 as auxiliary plasma generating means are connected to the ring-shaped pipe 10. That is, the ring-shaped pipe 10 is used as an antenna member made of a ring-shaped conductor. The ring-shaped pipe 10 is connected to the power supply 26 in a non-insulated state in the circumferential direction, the support base 2 side is grounded, and a capacitively coupled auxiliary source gas plasma is generated between the ring-shaped pipe 10 and the substrate 3 side. Formed (see FIG. 4).
[0123]
Since the ring-shaped pipe 10 serving as the source gas supply means and the antenna member made of the ring-shaped conductor for generating the auxiliary source gas plasma are used together, the space is effectively used to suppress the enlargement of the apparatus. can do.
[0124]
As a result, in the space near the substrate 3, the precursor (Cu_xCl_y) A part of 23 is turned into plasma and Cl^*(Auxiliary source gas plasma). That is, CuCl → Cu + Cl^*The reaction proceeds. In this way, a sufficient amount of Cl is added to the space near the substrate 3.^*Occurs and this Cl^*The film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂↑) is promoted. As a result, high-density Cl₂Improvement of film formation speed by supplying gas and film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂Improvement of film formation quality by promoting ↑) can be achieved at the same time.
[0125]
In addition, as shown in FIG. 5, it is also possible to provide an insulating member 27 at one place in the circumferential direction of the ring-shaped pipe 10 so that one side is connected to the power supply 26 side and the other side is grounded across the insulating member 27 It is. In this case, inductively coupled auxiliary source gas plasma is generated between the ring-shaped pipe 10 and the substrate 3 side without grounding the support base 2 side.
[0126]
Further, as shown in FIGS. 6 to 9, an antenna member made of a ring-shaped conductor is provided separately from the ring-shaped pipe 10 and is arranged so as to be shifted from the ring-shaped pipe 10 in the vertical direction, or on the same plane. It is possible to arrange in.
[0127]
<Fifth Embodiment>
[0128]
FIG. 11 shows a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. The same members as those shown in FIGS. 1 to 10 are denoted by the same reference numerals. The metal film manufacturing apparatus of the fifth embodiment is different from the first embodiment and the fourth embodiment in the configuration of the film forming plasma generating means.
[0129]
The metal film forming apparatus according to the fifth embodiment shown in FIG. 11 is different from the metal film forming apparatus shown in FIG. 10 in that the plasma antenna 43 is not provided around the cylindrical portion of the chamber 41, The matching unit 25 and the power source 26 are connected to the member 42, power is supplied to the metal member 42, and the support 2 side is grounded (film forming plasma generating means).
[0130]
For this reason, it is not necessary to secure a space for arranging an antenna or the like around the chamber 41, and the degree of freedom of use of the peripheral space can be improved.
[0131]
In the metal film manufacturing apparatus described above, the source gas is supplied from the ring-shaped pipe 10 into the chamber 41, and electromagnetic waves are incident on the interior of the chamber 41 from the metal member 42.₂The gas is ionized and Cl₂Gas plasma (raw material gas plasma) 22 is generated. Cl₂The gas plasma 22 causes an etching reaction in the copper metal member 42, and the precursor (Cu_xCl_y) 23 is generated. At this time, the metal member 42 is Cl.₂It is maintained at a predetermined temperature (for example, 200 ° C. to 400 ° C.) higher than the temperature of the substrate 3 by the gas plasma 22 (or temperature control means not shown).
[0132]
Precursor generated inside chamber 1 (Cu_xCl_y) 23 is carried to the substrate 3 controlled to a temperature lower than that of the metal member 42. Precursor (Cu_xCl_y) 23 is made only Cu ions by the reduction reaction and applied to the substrate 3, and a Cu thin film 24 is generated on the surface of the substrate 3.
[0133]
The reaction at this time can be expressed by the following formula.
2Cu + Cl₂→ 2CuCl → 2Cu ↓ + Cl₂↑
Gases and etching products that are not involved in the reaction are exhausted from the exhaust port 21.
[0134]
As source gas, Cl diluted with He, Ar, etc.₂The gas was explained as an example, but Cl₂It is 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 the metal member 42 is Cu._xCl_yIt 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.
[0135]
The material of the metal member 42 is not limited to copper (Cu), and a halide-forming metal, preferably a chloride-forming metal such as Ag, Au, Pt, Ta, Ti, W, or the like can be used. In this case, the precursor is a halide (chloride) such as Ag, Au, Pt, Ta, Ti, W, and the thin film formed on the surface of the substrate 3 is Ag, Au, Pt, Ta, Ti, W, etc. Become.
[0136]
Here, in the case where a high-density source gas is supplied from the ejection hole 12 of the ring-shaped pipe 10 in order to improve the film formation rate, the higher the density of the Cl₂A gas plasma 22 is formed. As a result, Cl₂The gas plasma 22 does not diffuse so much and is unevenly distributed in the upper portion of the chamber 41. That is, Cl in the upper space in the vicinity of the substrate 3₂The density of the gas plasma 22 becomes relatively thin.
[0137]
On the other hand, since the etching of the metal member 42 proceeds with high efficiency, a large amount of precursor (Cu_xCl_y) 23 is produced and this precursor (Cu_xCl_y23) is transported to the substrate 3 side. As a result, the adsorption reaction (CuCl (g) → CuCl (ad)) of (3) in the reaction formula proceeds with high efficiency. Therefore, in this state, the film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂↑) Promoting Cl^*And CuCl (ad) adsorbed on the substrate 3 is solidified by a reaction of CuCl (ad) → CuCl (s).
[0138]
Therefore, in the present embodiment, auxiliary plasma generating means is provided and electromagnetic waves are incident on the interior of the chamber 1, particularly the space near the substrate 3. As for the auxiliary plasma generating means, the ring-shaped pipe 10 is made of a conductor, and the matching device 25 and the power source 26 as the auxiliary plasma generating means are connected to the ring-shaped pipe 10. That is, the ring-shaped pipe 10 is used as an antenna member made of a ring-shaped conductor. The ring-shaped pipe 10 is connected to the power supply 26 in a non-insulated state in the circumferential direction, the support base 2 side is grounded, and a capacitively coupled auxiliary source gas plasma is generated between the ring-shaped pipe 10 and the substrate 3 side. Formed (see FIG. 4).
[0139]
Since the ring-shaped pipe 10 serving as the source gas supply means and the antenna member made of the ring-shaped conductor for generating the auxiliary source gas plasma are used together, the space is effectively used to suppress the enlargement of the apparatus. can do.
[0140]
As a result, in the space near the substrate 3, the precursor (Cu_xCl_y) A part of 23 is turned into plasma and Cl^*(Auxiliary source gas plasma). That is, CuCl → Cu + Cl^*The reaction proceeds. In this way, a sufficient amount of Cl is added to the space near the substrate 3.^*Occurs and this Cl^*The film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂↑) is promoted. As a result, high-density Cl₂Improvement of film formation speed by supplying gas and film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂Improvement of film formation quality by promoting ↑) can be achieved at the same time.
[0141]
In addition, as shown in FIG. 5, it is also possible to provide an insulating member 27 at one place in the circumferential direction of the ring-shaped pipe 10 so that one side is connected to the power supply 26 side and the other side is grounded across the insulating member 27 It is. In this case, inductively coupled auxiliary source gas plasma is generated between the ring-shaped pipe 10 and the substrate 3 side without grounding the support base 2 side.
[0142]
Further, as shown in FIGS. 6 to 9, an antenna member made of a ring-shaped conductor is provided separately from the ring-shaped pipe 10 and is arranged so as to be shifted from the ring-shaped pipe 10 in the vertical direction, or on the same plane. It is possible to arrange in.
[0143]
<Sixth embodiment>
[0144]
FIG. 12 shows a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. The same members as those shown in FIGS. 1 to 11 are denoted by the same reference numerals. The metal film manufacturing apparatus of the sixth embodiment is provided with radical replenishing means instead of the auxiliary plasma generating means in the first embodiment.
[0145]
As shown in FIG. 12, a support base 2 is provided in the vicinity of the bottom of a metal (for example, aluminum) chamber 1 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 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. ) To be controlled.
[0146]
The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by a disk-shaped ceiling plate 7 that is a ceiling member made of an insulating material (for example, made of ceramics). The inside of the chamber 1 closed by the ceiling plate 7 is maintained at a predetermined pressure by the vacuum device 8.
[0147]
A ring-shaped pipe 10 is provided as a raw material gas supply means around the support base 2 inside the chamber 1 to form a gas flow path. Chlorine as a halogen is supplied to the ring-shaped pipe 10 via a flow rate controller 11. Contained source gas (Cl diluted with He, Ar, etc. to a chlorine concentration of ≦ 50%, preferably about 10%)₂Gas). The ring-shaped pipe 10 is provided with a large number of ejection holes 12 as gas nozzles in the circumferential direction, and the source gas is sent to the ring-shaped pipe 10 to be ejected from the ejection holes 12 into the chamber 1 and supplied. .
[0148]
As the halogen contained in the source gas, fluorine (F), bromine (Br), iodine (I), or the like can be applied.
[0149]
Between the opening on the upper surface of the chamber 1 and the ceiling plate 7, a metal (Cu) member to be etched 13 is sandwiched. The member to be etched 13 is provided with a ring portion 14 that is sandwiched between the upper portions of the chamber 1, and a protrusion portion 15 that extends to the vicinity of the central portion in the radial direction of the chamber 1 on the inner peripheral side of the ring portion 14. A plurality (for example, 12) are provided in the circumferential direction.
[0150]
The protruding portion 15 is attached to the ring portion 14 so as to be integrated or detachable. Between the ceiling plate 7 and the inside of the chamber 1, there is a notch 16 (space) formed between the protrusions 15. The ring portion 14 is grounded, and the plurality of protrusions 15 are electrically connected and maintained at the same potential.
[0151]
In addition, it is also possible to arrange | position the 2nd projection part shorter than the projection part 15 in the radial direction between the projection parts 15, and also arrange | position a short projection part between the projection part 15 and the 2nd projection part. It is also possible. If it does in this way, the area of copper used as an etching object can be secured, suppressing an induction current.
[0152]
Above the ceiling plate 7 is provided a plasma antenna 17 as an antenna member for converting the inside of the chamber 1 into plasma, and the plasma antenna 17 is formed in a planar ring shape parallel to the surface of the ceiling plate 7. The plasma antenna 17 is connected to a matching unit 18 and a power source 19 as plasma generating means for film formation, and is supplied with power.
[0153]
In the member 13 to be etched, a plurality of protrusions 15 are provided in the circumferential direction on the inner peripheral side of the ring part 14, and there are notches 16 (spaces) formed between the protrusions 15. The projection 15 is disposed between the substrate 3 and the ceiling plate 7 in a discontinuous state with respect to the direction of electricity flow 17.
[0154]
An exhaust port 21 as an exhaust means is provided in the lower part of the chamber 1, and gases and etching products that are not involved in the reaction are exhausted from the exhaust port 21.
[0155]
In the metal film manufacturing apparatus described above, the source gas is supplied from the ring-shaped pipe 10 into the chamber 1, and electromagnetic waves are incident from the plasma antenna 17 into the chamber 1.₂The gas is ionized and Cl₂Gas plasma (raw material gas plasma) 22 is generated.
[0156]
A member 13 to be etched, which is a conductor, exists below the plasma antenna 17. As described in the first embodiment, the member 13 to be etched and the substrate 3, that is, the member 13 to be etched. Cl below₂The gas plasma 22 is generated stably.
[0157]
Cl₂The gas plasma 22 causes an etching reaction in the member to be etched 13 made of copper, and the precursor (Cu_xCl_y) 23 is generated. At this time, the member 13 to be etched is Cl₂The gas plasma 22 maintains a predetermined temperature (for example, 200 ° C. to 400 ° C.) higher than the temperature of the substrate 3. Precursor generated inside chamber 1 (Cu_xCl_y) 23 is carried to the substrate 3 controlled to a temperature lower than that of the member 13 to be etched. Precursor (Cu_xCl_y) 23 is made only Cu ions by the reduction reaction and applied to the substrate 3, and a Cu thin film 24 is generated on the surface of the substrate 3.
[0158]
The reaction at this time can be expressed by the following formula.
2Cu + Cl₂→ 2CuCl → 2Cu ↓ + Cl₂↑
Gases and etching products that are not involved in the reaction are exhausted from the exhaust port 21.
[0159]
As source gas, Cl diluted with He, Ar, etc.₂The gas was explained as an example, but Cl₂It is 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 member to be etched 18 is Cu._xCl_yIt 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.
[0160]
Further, the material of the member 18 to be etched is not limited to copper (Cu), and a halide forming metal, preferably a chloride forming metal such as Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti, W, or the like can be used. It is. In this case, the precursor is a halide (chloride) such as Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti, W, and the thin film formed on the surface of the substrate 3 is Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti. , W etc.
[0161]
Here, in the case where a high-density source gas is supplied from the ejection hole 12 of the ring-shaped pipe 10 in order to improve the film formation rate, the higher the density of the Cl₂A gas plasma 22 is formed. As a result, Cl₂The gas plasma 22 does not diffuse so much and is unevenly distributed in the upper portion of the chamber 41. That is, Cl in the upper space in the vicinity of the substrate 3₂The density of the gas plasma 22 becomes relatively thin.
[0162]
On the other hand, since the etching of the metal member 42 proceeds with high efficiency, a large amount of precursor (Cu_xCl_y) 23 is produced and this precursor (Cu_xCl_y23) is transported to the substrate 3 side. As a result, the adsorption reaction (CuCl (g) → CuCl (ad)) of (3) in the reaction formula proceeds with high efficiency. Therefore, in this state, the film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂↑) Promoting Cl^*And CuCl (ad) adsorbed on the substrate 3 is solidified by a reaction of CuCl (ad) → CuCl (s).
[0163]
The metal film production apparatus shown in FIGS. 1 to 11 is provided with auxiliary plasma generation means in addition to film formation plasma generation means. Instead of providing auxiliary plasma generation means, Cl is formed remotely.^*The film formation reaction can be similarly promoted even if it is configured to supply to the upper space in the vicinity of the substrate 3 (hereinafter, such a method is referred to as a remote plasma method). The CuCl film adsorbed on the substrate 3 is coated with Cl.^*This is because Cl can be extracted by acting.
[0164]
As shown in FIG. 12, a slit-shaped opening 33 is formed at a position obliquely above the substrate 3 in the cylindrical portion of the chamber 1, and one end of a cylindrical passage 34 is fixed to the opening 33. It is. A cylindrical excitation chamber 35 formed of an insulator is provided in the middle of the passage 34, and a coil-shaped auxiliary plasma antenna 36 is wound around the excitation chamber 35. A matching unit 37 and a power source 38 are connected to the auxiliary plasma antenna 36 to supply power.
[0165]
Here, the opening 33, the accompanying passage 34, the excitation chamber 35, and the like are arranged at the same height in the chamber 1 and around the chamber 1, for example, at four places (only two places are shown in the figure). It is set up. A flow rate controller 39 is connected to the other end side of the passage 34, and Cl is passed into the passage 34 via the flow rate controller 39.^*Cl to obtain (source gas radicals)₂Gas is supplied. The auxiliary plasma antenna 36, the matching unit 37, the power source 38, and the flow rate controller 39 constitute radical replenishing means in the remote plasma system.
[0166]
In the radical replenishing means, Cl is introduced into the excitation chamber 35 via the flow rate controller 39.₂By supplying electromagnetic waves from the auxiliary plasma antenna 36 into the excitation chamber 35 while supplying gas, Cl^*Form. At this time, in the excitation chamber 35, Cl^*The plasma conditions are adjusted so that can be formed at a high density. Cl formed in this way^*Is supplied into the chamber 1 through the passage 34 during film formation. This Cl^*From ClCl (ad) adsorbed on the substrate 3 to Cl₂The gas is dissociated to promote the film formation reaction.
[0167]
The radical replenishing means in the metal film production apparatus shown in FIG. 12 is a coil-shaped auxiliary plasma antenna 36 wound around a cylindrical excitation chamber 35, and ClCl is contained in the excitation chamber 35.^*This Cl^*However, the present invention is not limited to this. Source gas (for example, Cl₂Gas) radicals (eg Cl^*) May be separately formed and supplied to the inside of the chamber. For example, a radical supply means having the following configuration is conceivable.
[0168]
1) Microwave in a cylindrical passage that communicates with the inside of the chamber and distributes the source gasofIt has a supply means, and the raw material gas is turned into plasma by the microwave generated by the microwave supply means. This can be easily configured by using a magnetron, for example. In this case, a frequency of about 2.45 (GHz) can be used.
[0169]
2) One having heating means for heating the source gas flowing through the cylindrical passage communicating with the chamber and thermally dissociating the source gas. As such a heating means, a heater formed of a filament is conceivable. With such a heater, a temperature of 1500 ° C. or higher necessary for thermal dissociation can be easily obtained. Therefore, the radical replenishing means can be configured at the lowest cost.
[0170]
3) One having an electromagnetic wave generating means for supplying an electromagnetic wave such as a laser beam or an electron beam to a raw material gas flowing through a cylindrical passage communicating with the inside of the chamber to dissociate the raw material gas. This is achieved by fixing the wavelength of the laser beam or electron beam to a specific one, thereby causing a desired radical (for example, Cl^*) Can be generated with high efficiency. That is, desired radicals can be selectively generated with high efficiency.
[0171]
<Seventh embodiment>
[0172]
FIG. 13 shows a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. The same members as those shown in FIGS. 1 to 12 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The metal film production apparatus of the seventh embodiment is replaced with the film forming plasma generating means of the fourth embodiment shown in FIG. 10 in place of the film forming plasma generating means of the sixth embodiment shown in FIG. Is applied.
[0173]
That is, as shown in FIG. 13, the chamber 41 is made of an insulating material, and the metal member 42 is provided on the ceiling. Then, plasma for film formation (Cl₂A gas plasma 22) is formed. Other configurations are the same as those in FIG.
[0174]
Therefore, remotely formed Cl^*Is supplied to the upper space in the vicinity of the substrate 3 so that the CuCl film adsorbed on the substrate 3 is coated with Cl.^*Cl can be extracted by acting to promote the film formation reaction.
[0175]
<Eighth embodiment>
[0176]
FIG. 14 shows a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. The same members as those shown in FIGS. 1 to 14 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The metal film manufacturing apparatus of the eighth embodiment is replaced with the film forming plasma generating means of the fifth embodiment shown in FIG. 11 instead of the film forming plasma generating means of the sixth embodiment shown in FIG. Is applied.
[0177]
That is, as shown in FIG. 14, the chamber 41 is made of an insulating material, and the metal member 42 is provided on the ceiling. Then, the matching unit 25 and the power source 26 are connected to the metal member 42, and the metal member 42 is supplied with power to form a plasma for film formation (Cl₂A gas plasma 22) is formed. Other configurations are the same as those in FIG.
[0178]
Therefore, remotely formed Cl^*Is supplied to the upper space in the vicinity of the substrate 3 so that the CuCl film adsorbed on the substrate 3 is coated with Cl.^*Cl can be extracted by acting to promote the film formation reaction.
[0179]
<Ninth embodiment>
[0180]
FIG. 15 shows a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to the ninth embodiment of the present invention. The same members as those shown in FIGS. 1 to 14 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The metal film manufacturing apparatus of the ninth embodiment is a precursor obtained by etching the member to be etched with chlorine excited by the excitation means instead of the plasma generating means for film formation of the first embodiment shown in FIG. 23 is formed (film forming generation means).
[0181]
A support base 2 is provided in the vicinity of the bottom of a metal (for example, aluminum) chamber 1 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 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. ) To be controlled.
[0182]
The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by a ceiling plate 51 made of an insulating material (for example, ceramic). A metal (copper: Cu) member to be etched 52 is provided on the lower surface of the ceiling plate 51, and the member to be etched 52 has a conical shape. Slit-like openings 53 are formed in four places (only two places are shown in the figure) around the upper part of the cylindrical portion of the chamber 1, and one end of the cylindrical passage 54 is fixed to the opening 53. . A cylindrical excitation chamber 55 formed of an insulator is provided in the middle of the passage 54, and a coiled plasma antenna 56 is provided around the excitation chamber 55. A matching unit 57 and a power source are connected to the plasma antenna 56 to supply power.
[0183]
A flow rate controller 59 is connected to the other end portion of the passage 54, and a raw material gas containing chlorine as a halogen in the passage 54 via the flow rate controller 59 (He, Ar, etc., the chlorine concentration is ≦ 50%, preferably Is about 10% diluted Cl₂Gas). By making electromagnetic waves enter the excitation chamber 55 from the plasma antenna 56, Cl₂The gas is ionized and Cl₂Gas plasma (excited chlorine) 60 is generated. That is, the excitation means which excites the source gas containing chlorine in the excitation chamber 55 isolated from the chamber 1 is configured. Cl₂Due to the generation of the gas plasma 60, excited chlorine is supplied from the opening 53 to the member to be etched 52 in the chamber 1, and the member to be etched 52 is etched by the excited chlorine.
[0184]
Since the source gas containing chlorine is excited in the excitation chamber 55 isolated from the chamber 1, it is possible to reduce the generation of plasma on the upper portion of the substrate 3 and to minimize the influence of the plasma on the substrate 3. It becomes.
[0185]
As the halogen contained in the source gas, fluorine (F), bromine (Br), iodine (I), or the like can be applied.
[0186]
An exhaust port 21 as an exhaust means is provided in the lower part of the chamber 1, and gases and etching products that are not involved in the reaction are exhausted from the exhaust port 21.
[0187]
Excited chlorine causes an etching reaction in the member to be etched 52 made of copper, and the precursor (Cu_xCl_y) 23 is generated. At this time, the member to be etched 52 is maintained at a predetermined temperature (for example, 200 ° C. to 400 ° C.) higher than the temperature of the substrate 3 by a heating means (not shown) or the like. Precursor generated inside chamber 1 (Cu_xCl_y) 23 is carried to the substrate 3 controlled to a temperature lower than that of the member 52 to be etched. Precursor (Cu_xCl_y) 23 is made only Cu ions by the reduction reaction and applied to the substrate 3, and a Cu thin film 24 is generated on the surface of the substrate 3.
[0188]
The reaction at this time can be expressed by the following formula.
2Cu + Cl₂→ 2CuCl → 2Cu ↓ + Cl₂↑
Gases and etching products that are not involved in the reaction are exhausted from the exhaust port 21.
[0189]
As source gas, Cl diluted with He, Ar, etc.₂The gas was explained as an example, but Cl₂It is 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 member to be etched 18 is Cu._xCl_yIt 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.
[0190]
Further, the material of the member 18 to be etched is not limited to copper (Cu), and a halide forming metal, preferably a chloride forming metal such as Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti, W, or the like can be used. It is. In this case, the precursor is a halide (chloride) such as Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti, W, and the thin film formed on the surface of the substrate 3 is Ag, Au, Pt, Ir, Ta, Ti. , W etc.
[0191]
Here, in the case where a high-density source gas is supplied to the excitation chamber 55 in order to improve the film formation rate, the corresponding amount of high-density Cl₂A gas plasma 60 is formed. As a result, Cl₂Excited chlorine in the gas plasma 60 does not diffuse so much and is unevenly distributed in the upper portion of the chamber 1. That is, the density of excited chlorine in the upper space in the vicinity of the substrate 3 is relatively thin.
[0192]
On the other hand, since the etching of the member 52 to be etched proceeds with high efficiency, a large amount of precursor (Cu_xCl_y) 23 is produced and this precursor (Cu_xCl_y23) is transported to the substrate 3 side. As a result, the adsorption reaction (CuCl (g) → CuCl (ad)) of (3) in the reaction formula proceeds with high efficiency. Therefore, in this state, the film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂↑) Promoting Cl^*And CuCl (ad) adsorbed on the substrate 3 is solidified by a reaction of CuCl (ad) → CuCl (s).
[0193]
Therefore, in this embodiment, auxiliary material gas supply means and auxiliary plasma generation means are provided, and electromagnetic waves are incident on the inside of the chamber 1, particularly in the space near the substrate 3.
[0194]
In the auxiliary source gas supply means, the gas flow path of the ring-shaped pipe 61 is disposed around the substrate 3, and the ring-shaped pipe 61 is provided with a number of ejection holes 62 as gas nozzles. The ring-shaped pipe 61 is supplied with an auxiliary source gas containing chlorine as a halogen via an auxiliary gas flow controller 63 (Cl, diluted with He, Ar, etc. to a chlorine concentration of ≦ 50%, preferably about 10%).₂Gas). The auxiliary source gas supplied to the ring-shaped pipe 61 is ejected from the ejection hole 62 and sent to the vicinity of the substrate 3.
[0195]
As for the auxiliary plasma generating means, a ring-shaped pipe 61 is formed of a conductor, and a matching device 64 and a power source 65 as auxiliary plasma generating means are connected to the ring-shaped pipe 61. That is, the ring-shaped pipe 61 is used as an antenna member made of a ring-shaped conductor. The ring-shaped pipe 61 is connected to the power supply 65 in a non-insulated state in the circumferential direction, the support base 2 side is grounded, and a capacitively coupled auxiliary source gas plasma is generated between the ring-shaped pipe 61 and the substrate 3 side. It is formed.
[0196]
Since the ring-shaped pipe 61 serving as the auxiliary source gas supply means and the antenna member made of the ring-shaped conductor for generating the auxiliary source gas plasma are also used, the space can be effectively used to increase the size of the apparatus. Can be suppressed.
[0197]
As a result, in the space in the vicinity of the substrate 3, the auxiliary source gas is turned into plasma and Cl.^*(Auxiliary source gas plasma). That is, CuCl → Cu + Cl^*The reaction proceeds. In this way, a sufficient amount of Cl is added to the space near the substrate 3.^*Occurs and this Cl^*The film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂↑) is promoted. As a result, high-density Cl₂Improvement of film formation speed by supplying gas and film formation reaction (CuCl (ad) + Cl^*→ Cu + Cl₂Improvement of film formation quality by promoting ↑) can be achieved at the same time.
[0198]
In the same manner as shown in FIG. 5 described above, an insulating member is provided at one place in the circumferential direction of the ring-shaped pipe 61, and one side is connected to the power source 65 with the insulating member interposed therebetween, and the other side is grounded. It is also possible. In this case, inductively coupled auxiliary source gas plasma is generated between the ring-shaped pipe 65 and the substrate 3 side without grounding the support base 2 side.
[0199]
<Tenth Embodiment>
[0200]
FIG. 16 shows a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to the tenth embodiment of the present invention. The same members as those shown in FIGS. 1 to 14 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The apparatus for producing a metal film of the tenth embodiment is different from that of the auxiliary plasma generating means of the ninth embodiment shown in FIG.
[0201]
As shown in the figure, the auxiliary plasma generating means is provided with an antenna member 67 made of a ring-shaped conductor on the upper side of the inner periphery of the ring-shaped pipe 61. The antenna member 67 has a matching device 64 and power supply as auxiliary plasma generating means. 65 is connected. The antenna member 67 is connected to the power supply 65 in a non-insulated state in the circumferential direction, the support base 2 side is grounded, and a capacitively coupled auxiliary source gas plasma is formed between the antenna member 65 and the substrate 3 side. The
[0202]
Since the antenna member 67 for generating the auxiliary source gas plasma is provided on the upper side of the inner periphery of the ring-shaped pipe 61, the state of the auxiliary plasma can be controlled without affecting the ejection of the auxiliary source gas.
[0203]
Similarly to FIG. 8 described above, it is also possible to provide an insulating member at one place in the circumferential direction of the antenna member 67, connect one side to the power supply 65 side with the insulating member interposed, and ground the other side. In this case, inductive coupling type auxiliary material gas plasma is generated between the antenna member 67 and the substrate 3 side without grounding the support base 2 side.
[0204]
<Eleventh embodiment>
[0205]
FIG. 17 shows a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to the eleventh embodiment of the present invention. The same members as those shown in FIGS. 1 to 16 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The metal film manufacturing apparatus of the eleventh embodiment is different in the arrangement of the antenna member 67 of the auxiliary plasma generating means of the tenth embodiment shown in FIG.
[0206]
As shown in the figure, the auxiliary plasma generating means is provided with an antenna member 67 made of a ring-shaped conductor in the same plane on the inner periphery of the ring-shaped pipe 61, and the matching member 64 as the auxiliary plasma generating means is provided on the antenna member 67. And a power source 65 are connected. The antenna member 67 is connected to the power supply 65 in the non-insulated state in the circumferential direction (the same state as in FIG. 7), the support base 2 side is grounded, and a capacitive coupling type is connected between the antenna member 65 and the substrate 3 side. An auxiliary source gas plasma is formed.
[0207]
Since the antenna member 67 for generating the auxiliary source gas plasma is provided in the same plane on the inner periphery of the ring-shaped pipe 61, the auxiliary plasma can be generated immediately above the substrate 3 without affecting the injection of the source gas. Can do.
[0208]
Similarly to FIG. 8 described above, it is also possible to provide an insulating member at one place in the circumferential direction of the antenna member 67, connect one side to the power supply 65 side with the insulating member interposed, and ground the other side. In this case, inductive coupling type auxiliary material gas plasma is generated between the antenna member 67 and the substrate 3 side without grounding the support base 2 side.
[0209]
In each of the above-described embodiments, it is possible to supply a gas containing oxygen or nitrogen or a single gas of oxygen or nitrogen from the ring pipe 10 or the ring pipe 61 as a raw material gas. By supplying oxygen or nitrogen, oxygen or nitrogen plasma can be generated to form an oxide film or a nitride film.
[0210]
【The invention's effect】
The metal film production method of the present invention comprises:
While the member to be etched formed of a metal that forms a high vapor pressure halide is disposed in the chamber that accommodates the substrate therein, by controlling the temperature of the member to be etched and the substrate to a predetermined temperature and a temperature difference, In the chamberHalogenEtching the member to be etched with plasma and the metal componenthalogenWhile the precursor is formed and adsorbed on the substrate,halogenAn auxiliary source gas plasma that dissociates a part of the precursor is formed in a space above the substrate in the vicinity of the substrate by the plasma generation source to which the substrate is supplied, and from the precursor adsorbed on the substrate by the auxiliary source gas plasmahalogenSince the metal component of the precursor is deposited on the substrate by extracting the components to perform the predetermined film formation, even when a high-concentration source gas is supplied to improve the film formation efficiency, the apparatus is made large. High quality film formation can be performed without this.
[0211]
The metal film production apparatus of the present invention is
A chamber containing a substrate;
A metal member to be etched disposed at a position facing the substrate in the chamber;
In the chamber between the substrate and the member to be etchedhalogenRaw material gas supply means for supplying
Plasma is generated in the chamber by supplying high-frequency power.HalogenGenerate plasmaHalogenMetal components contained in the member to be etched by etching the member to be etched with plasmahalogenA film-forming plasma generating means for generating a precursor with
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
An auxiliary plasma generating means for forming auxiliary material gas plasma in which a part of the precursor is dissociated in a space above the substrate in the vicinity of the substrate;
The source gas supply means is
The gas flow path of the ring-shaped pipe arranged around the substrate and the gas flow pathhalogenAnd a gas nozzle that jets above the substrate,
Auxiliary plasma generation means
Since it consists of an antenna member made of a ring-shaped conductor that is arranged around the substrate and is supplied with high-frequency power,
Even when a high-concentration source gas is supplied in order to improve the film formation efficiency, high quality film formation can be performed without making the apparatus large.
[0212]
Moreover, the metal film production apparatus of the present invention is
A cylindrical chamber containing a substrate and having an open top;
A ceiling member made of insulating material that seals the upper opening of the chamber;
In the chamber between the substrate and the member to be etchedhalogenRaw material gas supply means for supplying
A planar ring-shaped antenna member that is disposed above the ceiling member and converts the inside of the chamber into plasma by supplying high-frequency power;
A member to be etched made of metal that extends in the radial direction of the chamber between the substrate and the ceiling member and is disposed in the circumferential direction and is discontinuous with respect to the direction of electricity flow of the antenna member
Power is supplied to the antenna member and plasma is formed between the member to be etched and the substrate.HalogenGenerate plasmaHalogenMetal components contained in the member to be etched by etching the member to be etched with plasmahalogenA film-forming plasma generating means for generating a precursor with
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
An auxiliary plasma generating means for forming auxiliary material gas plasma in which a part of the precursor is dissociated in a space above the substrate in the vicinity of the substrate;
The source gas supply means is
The gas flow path of the ring-shaped pipe arranged around the substrate and the gas flow pathhalogenAnd a gas nozzle that jets above the substrate,
Auxiliary plasma generation means
Since it consists of an antenna member made of a ring-shaped conductor that is arranged around the substrate and is supplied with high-frequency power,
Even when a high-concentration source gas is supplied in order to improve the film formation efficiency, high quality film formation can be performed without making the apparatus large.
[0213]
Moreover, the metal film production apparatus of the present invention is
A cylindrical chamber containing a substrate;
A metal member to be etched disposed at a position facing the substrate;
In the chamber between the substrate and the member to be etchedhalogenRaw material gas supply means for supplying
A cylindrical coil-shaped antenna member disposed outside the cylindrical portion of the chamber for converting the inside of the chamber into plasma by supplying high-frequency power;
Power is supplied to the antenna member and the chamber is turned into plasmaHalogenGenerate plasmaHalogenMetal components contained in the member to be etched by etching the member to be etched with plasmahalogenA film-forming plasma generating means for generating a precursor with
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
An auxiliary plasma generating means for forming auxiliary material gas plasma in which a part of the precursor is dissociated in a space above the substrate in the vicinity of the substrate;
The source gas supply means is
The gas flow path of the ring-shaped pipe arranged around the substrate and the gas flow pathhalogenAnd a gas nozzle that jets above the substrate,
Auxiliary plasma generation means
Since it consists of an antenna member made of a ring-shaped conductor that is arranged around the substrate and is supplied with high-frequency power,
Even when a high-concentration source gas is supplied in order to improve the film formation efficiency, high quality film formation can be performed without making the apparatus large.
[0214]
Moreover, the metal film production apparatus of the present invention is
A chamber made of an insulating material in which a substrate is accommodated and one end is opened;
A metal member to be sealed that seals the opening of the chamber;
In the chamberhalogenRaw material gas supply means for supplying
Power is supplied to the member to be etched and the chamber is turned into plasma.HalogenGenerate plasmaHalogenMetal components contained in the member to be etched by etching the member to be etched with plasmahalogenA film-forming plasma generating means for generating a precursor with
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
An auxiliary plasma generating means for forming auxiliary material gas plasma in which a part of the precursor is dissociated in a space above the substrate in the vicinity of the substrate;
The source gas supply means is
The gas flow path of the ring-shaped pipe arranged around the substrate and the gas flow pathhalogenAnd a gas nozzle that jets above the substrate,
Auxiliary plasma generation means
Since it consists of an antenna member made of a ring-shaped conductor that is arranged around the substrate and is supplied with high-frequency power,
Even when a high-concentration source gas is supplied in order to improve the film formation efficiency, high quality film formation can be performed without making the apparatus large.
[0215]
And in the metal film production apparatus according to any one of claims 2 to 5,
The ring-shaped gas flow path of the source gas supply means is made of a conductor,
Since the auxiliary gas generating means is configured with the gas flow path made of a conductor as an antenna member made of a ring-shaped conductor,
The source gas supply means and the auxiliary plasma generation means can be used together.
[0216]
Further, in the metal film manufacturing apparatus according to any one of claims 2 to 5,
Since the ring-shaped gas flow path of the raw material gas supply means and the antenna member of the auxiliary plasma generation means are arranged shifted in the vertical direction,
The generation status of the auxiliary source gas plasma can be controlled without affecting the source gas supply.
[0217]
Further, in the metal film manufacturing apparatus according to any one of claims 2 to 5,
Since the ring-shaped gas flow path of the source gas supply means and the antenna member of the auxiliary plasma generation means are arranged in the same plane, the auxiliary source gas plasma is not allowed to flow on the substrate without affecting the supply of the source gas. Can be generated.
[0218]
Moreover, in the metal film production apparatus according to any one of claims 2 to 8,
The antenna member of the auxiliary plasma generating means is connected to the power supply side in a non-insulated state in the circumferential direction, and a capacitively coupled auxiliary source gas plasma is formed between the substrate and the substrate, so that the auxiliary source gas plasma is generated by the capacitively coupled plasma. Can be made.
[0219]
Moreover, in the metal film production apparatus according to any one of claims 2 to 8,
Since the antenna member of the auxiliary plasma generating means is insulated at least at one place in the circumferential direction and connected to the power source side, an inductively coupled auxiliary source gas plasma is formed between the substrate and the substrate. Plasma can be generated.
[0220]
The metal film production apparatus of the present invention is
A cylindrical chamber in which a substrate is accommodated;
A metal member to be etched disposed at a position facing the substrate in the chamber;
In the chamber between the substrate and the member to be etchedhalogenRaw material gas supply means for supplying
Plasma is generated in the chamber by supplying high-frequency power.HalogenGenerate plasmaHalogenMetal components contained in the member to be etched by etching the member to be etched with plasmahalogenA film-forming plasma generating means for generating a precursor with
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
From the precursor adsorbed on the substratehalogenIn the space in the vicinity of the substrate in the chamber.halogenA radical replenishing means for replenishing radicals of the raw material gas,
The gas flow path of the ring-shaped pipe arranged around the substrate and the gas flow pathhalogenAnd a gas nozzle for jetting the substrate upward
So
Even when a high-concentration source gas is supplied in order to improve the film formation efficiency, high quality film formation can be performed without making the apparatus large.
[0221]
And in the metal film production apparatus according to claim 11,
The film-forming plasma generating means has a film-forming plasma antenna disposed above the ceiling plate that closes the upper end opening of the chamber, and supplies high-frequency power to the film-forming antenna.halogenIs turned into plasma,
The member to be etched faces the chamber below the ceiling plate of the chamber, protrudes in the radial direction of the chamber, and is divided into a plurality of protrusions arranged in the circumferential direction, and a base end portion of the protrusions. Since it has a ring part that connects integrally,
Source gas plasma can be generated under the member to be etched.
[0222]
The metal film manufacturing apparatus according to claim 11,
The film-forming plasma generating means has a coil-shaped film-forming antenna wound around the outer peripheral surface of the chamber to be etched, and a high-frequency power is supplied to the film-forming antenna.TheSupplyhalogenIs turned into plasma,
Since the member to be etched has a ceiling plate that closes the upper end opening of the chamber,
The chamber can be enlarged and applied to film formation of a large-diameter substrate.
[0223]
The metal film manufacturing apparatus according to claim 11,
Since the member to be etched is configured as a ceiling plate that closes the upper end opening of the chamber, and furthermore, high frequency power is supplied to the member to be etched, there is no need to arrange a member such as an antenna around the member.
[0224]
The metal film production apparatus of the present invention is
A chamber containing a substrate;
A metal member to be etched disposed at a position facing the substrate in the chamber;
halogenExcitation means that excites the chamber in isolation from the chamber;
A film formation generating means for generating a precursor of a metal component and a halogen contained in the member to be etched by etching the member to be etched with halogen excited by the excitation means;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
Halogen near the substrateSeparatelyAuxiliary source gas supply means for supplying,
From the precursor adsorbed on the substratehalogenThe auxiliary source gas in the space in the vicinity of the substrate in the chamberHalogenAuxiliary plasma generating means for forming a plasma of
Auxiliary source gas supply means
The gas flow path of the ring-shaped pipe arranged around the substrate and the gas flow pathhalogenAnd a gas nozzle that jets above the substrate,
Auxiliary plasma generation means
An antenna member made of a ring-shaped conductor that is arranged around the substrate and is supplied with high-frequency power
So
Even when a high-concentration source gas is supplied in order to improve the film formation efficiency, high quality film formation can be performed without making the apparatus large.
[0225]
And in the metal film production apparatus according to claim 15,
The ring-shaped gas flow path of the auxiliary source gas supply means is made of a conductor,
Since the auxiliary gas generating means is configured with the gas flow path made of a conductor as an antenna member made of a ring-shaped conductor,
Auxiliary source gas supply means and auxiliary plasma generation means can be combined.
[0226]
Moreover, in the metal film production apparatus according to claim 15,
The ring-shaped gas flow path of the auxiliary source gas supply means and the antenna member of the auxiliary plasma generation means are arranged so as to be displaced in the vertical direction, so that the auxiliary source gas plasma is not affected without affecting the supply of the auxiliary source gas. The occurrence situation can be controlled.
[0227]
Moreover, in the metal film production apparatus according to claim 15,
Since the ring-shaped gas flow path of the auxiliary source gas supply means and the antenna member of the auxiliary plasma generation means are arranged in the same plane, the auxiliary source gas plasma is formed on the substrate without affecting the supply of the auxiliary source gas. Can be generated on top of.
[0228]
Furthermore, in the metal film manufacturing apparatus according to any one of claims 15 to 18,
Since the antenna member of the auxiliary plasma generating means is connected to the power source side in a non-insulated state in the circumferential direction, a capacitively coupled auxiliary source gas plasma is formed between the substrate and the substrate,
An auxiliary source gas plasma of capacitively coupled plasma can be generated.
[0229]
Furthermore, in the metal film manufacturing apparatus according to any one of claims 15 to 18,
Since the antenna member of the auxiliary plasma generating means is insulated at least at one place in the circumferential direction and connected to the power supply side, an inductively coupled auxiliary source gas plasma is formed between the substrate and the antenna member.
An auxiliary source gas plasma of inductively coupled plasma can be generated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view taken along the line II-II in FIG.
3 is a view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is a plan view of a ring-shaped pipe.
FIG. 5 is a plan view of a ring-shaped pipe according to another embodiment.
FIG. 6 is a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view of a ring-shaped pipe portion.
FIG. 8 is a plan view of a portion of a ring-shaped pipe according to another embodiment.
FIG. 9 is a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a schematic side view of a metal film manufacturing apparatus according to an eleventh embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,41 chamber
2 Support stand
3 Substrate
4 Heater
5 Refrigerant distribution means
6 Temperature control means
7,51 Ceiling board
8 Vacuum equipment
10,61 Ring-shaped pipe
11,59 Flow controller
12,62 ejection hole
13,52 Etched member
14 Ring part
15 Protrusion
16 Notch
17, 36, 43, 56 Plasma antenna
18, 25, 37, 57, 64 Matching device
19, 26, 38, 58, 65 Power supply
21 Exhaust port
22,60 Cl₂Gas plasma
23 Precursor
24 Cu thin film
27, 31, 67 Antenna member
29 Insulating material
33,53 opening
34,54 passage
35,55 excitation chamber
42 Metal parts
63 Auxiliary gas flow controller

Claims

While the member to be etched formed of a metal that forms a high vapor pressure halide is disposed in a chamber that accommodates the substrate therein, by controlling the temperature of the member to be etched and the substrate to a predetermined temperature and a temperature difference, While etching the member to be etched with a halogen plasma in a chamber to form a precursor of a metal component and a halogen , the precursor is adsorbed to a substrate,
An auxiliary source gas plasma that dissociates a part of the precursor is formed in a space above the substrate in the vicinity of the substrate by a plasma generation source to which halogen is supplied, and the precursor adsorbed on the substrate by the auxiliary source gas plasma A metal film manufacturing method, wherein a predetermined film is formed by precipitating a metal component of a precursor on a substrate by extracting a halogen component from the substrate.

A chamber containing a substrate;
A metal member to be etched disposed at a position facing the substrate in the chamber;
Source gas supply means for supplying halogen into the chamber between the substrate and the member to be etched;
A plasma for film formation that generates a precursor of the metal component and halogen contained in the member to be etched by generating a plasma of halogen by supplying high frequency power to generate a halogen plasma and etching the member to be etched with the halogen plasma. Generating means;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
An auxiliary plasma generating means for forming auxiliary source gas plasma in which a part of the precursor is dissociated in a space above the substrate in the vicinity of the substrate;
The source gas supply means comprises a gas flow path of a ring-shaped pipe disposed around the substrate, and a gas nozzle provided in the gas flow path for jetting halogen above the substrate,
The auxiliary plasma generating means includes a ring-shaped antenna member disposed around the substrate and supplied with high-frequency power.

A cylindrical chamber containing a substrate and having an open top;
A ceiling member made of insulating material that seals the upper opening of the chamber;
Source gas supply means for supplying halogen into the chamber between the substrate and the member to be etched;
A planar ring-shaped antenna member that is disposed above the ceiling member and converts the inside of the chamber into plasma by supplying high-frequency power;
A member to be etched made of metal that extends in the radial direction of the chamber between the substrate and the ceiling member and is disposed in the circumferential direction and is discontinuous with respect to the direction of electricity flow of the antenna member;
Precursor of a metal component and a halogen contained in the etched member by etching the etched member between at halogen plasma to generate plasma of the halogen into a plasma between the etched member and the substrate subjected to the power feeding to the antenna element A film-forming plasma generating means for generating
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
An auxiliary plasma generating means for forming auxiliary source gas plasma in which a part of the precursor is dissociated in a space above the substrate in the vicinity of the substrate;
The source gas supply means comprises a gas flow path of a ring-shaped pipe disposed around the substrate, and a gas nozzle provided in the gas flow path for jetting halogen above the substrate,
The auxiliary plasma generating means includes a ring-shaped antenna member disposed around the substrate and supplied with high-frequency power.

A cylindrical chamber containing a substrate;
A metal member to be etched disposed at a position facing the substrate;
Source gas supply means for supplying halogen into the chamber between the substrate and the member to be etched;
A cylindrical coil-shaped antenna member disposed outside the cylindrical portion of the chamber for converting the inside of the chamber into plasma by supplying high-frequency power;
For film formation in which a power is supplied to the antenna member, plasma is generated in the chamber to generate halogen plasma, and the member to be etched is etched with the halogen plasma to generate a precursor of the metal component and halogen contained in the member to be etched. Plasma generating means;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
An auxiliary plasma generating means for forming auxiliary source gas plasma in which a part of the precursor is dissociated in a space above the substrate in the vicinity of the substrate;
The source gas supply means comprises a gas flow path of a ring-shaped pipe disposed around the substrate, and a gas nozzle provided in the gas flow path for jetting halogen above the substrate,
The auxiliary plasma generating means includes a ring-shaped antenna member disposed around the substrate and supplied with high-frequency power.

A chamber made of an insulating material in which a substrate is accommodated and one end is opened;
A metal member to be sealed that seals the opening of the chamber;
Source gas supply means for supplying halogen into the chamber;
Deposition to form a precursor of a metal component and a halogen contained in the etched member by etching the etched member with a plasma of a halogen to generate halogen plasma into plasma in the chamber subjected to power the etched member Plasma generating means,
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
An auxiliary plasma generating means for forming auxiliary source gas plasma in which a part of the precursor is dissociated in a space above the substrate in the vicinity of the substrate;
The source gas supply means comprises a gas flow path of a ring-shaped pipe disposed around the substrate, and a gas nozzle provided in the gas flow path for jetting halogen above the substrate,
The auxiliary plasma generating means includes a ring-shaped antenna member disposed around the substrate and supplied with high-frequency power.

In the metal film production apparatus according to any one of claims 2 to 5,
The ring-shaped gas flow path of the source gas supply means is made of a conductor,
An apparatus for producing a metal film, characterized in that auxiliary plasma generating means is configured by using a gas path made of a conductor as an antenna member made of a ring-shaped conductor.

In the metal film production apparatus according to any one of claims 2 to 5,
A metal film manufacturing apparatus characterized in that the ring-shaped gas flow path of the source gas supply means and the antenna member of the auxiliary plasma generation means are arranged to be shifted in the vertical direction.

In the metal film production apparatus according to any one of claims 2 to 5,
The metal film manufacturing apparatus, wherein the ring-shaped gas flow path of the source gas supply means and the antenna member of the auxiliary plasma generating means are arranged in the same plane.

In the metal film production apparatus according to any one of claims 2 to 8,
An antenna member of the auxiliary plasma generating means is connected to the power supply side in a non-insulated state in the circumferential direction, and a capacitively coupled auxiliary source gas plasma is formed between the substrate and the substrate.

In the metal film production apparatus according to any one of claims 2 to 8,
The antenna member of the auxiliary plasma generating means is insulated from at least one place in the circumferential direction and connected to the power source side, and an inductively coupled auxiliary source gas plasma is formed between the substrate and the substrate. .

A cylindrical chamber in which a substrate is accommodated;
A metal member to be etched disposed at a position facing the substrate in the chamber;
Source gas supply means for supplying halogen into the chamber between the substrate and the member to be etched;
A plasma for film formation that generates a precursor of the metal component and halogen contained in the member to be etched by generating a plasma of halogen by supplying high frequency power to generate a halogen plasma and etching the member to be etched with the halogen plasma. Generating means;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
A radical replenishing means for replenishing halogen radicals in the space in the vicinity of the substrate in the chamber so as to extract halogen from the precursor adsorbed on the substrate;
The raw material gas supply means comprises a gas flow path of a ring-shaped pipe disposed around the substrate, and a gas nozzle provided in the gas flow path for jetting halogen above the substrate.

The metal film manufacturing apparatus according to claim 11,
The film-forming plasma generating means has a film-forming plasma antenna disposed above a ceiling plate that closes the upper opening of the chamber, and supplies high-frequency power to the film-forming antenna to turn halogen into plasma. And
The member to be etched faces the chamber below the ceiling plate of the chamber, protrudes in the radial direction of the chamber, and is divided into a plurality of protrusions arranged in the circumferential direction, and a base end portion of the protrusions. A metal film manufacturing apparatus comprising a ring portion that is integrally connected.

The metal film manufacturing apparatus according to claim 11,
The film-forming plasma generating means has a coil-shaped film-forming antenna wound around the outer peripheral surface of the chamber to be etched, and supplies high-frequency power to the film-forming antenna to turn halogen into plasma. Is what
The member to be etched also has a ceiling plate that closes the upper end opening of the chamber.

The metal film manufacturing apparatus according to claim 11,
The member to be etched is configured as a ceiling plate that closes the upper end opening of the chamber, and also has a function as a counter electrode with respect to the flat plate electrode facing the substrate, and further supplies high frequency power to the member to be etched. A metal film manufacturing apparatus characterized by being made as described above.

A chamber containing a substrate;
A metal member to be etched disposed at a position facing the substrate in the chamber;
An excitation means for exciting the halogen separately from the chamber;
A film formation generating means for generating a precursor of a metal component and a halogen contained in the member to be etched by etching the member to be etched with halogen excited by the excitation means;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and forming the metal component of the precursor on the substrate;
Auxiliary source gas supply means for separately supplying halogen in the vicinity of the substrate;
An auxiliary plasma generating means for forming a plasma of halogen of auxiliary source gas in a space in the vicinity of the substrate in the chamber so as to extract halogen from the precursor adsorbed on the substrate;
The auxiliary source gas supply means comprises a gas flow path of a ring-shaped pipe disposed around the substrate, and a gas nozzle that is provided in the gas flow path and jets halogen above the substrate,
The auxiliary plasma generating means includes a ring-shaped antenna member disposed around the substrate and supplied with high-frequency power.

The metal film manufacturing apparatus according to claim 15,
The ring-shaped gas flow path of the auxiliary source gas supply means is made of a conductor,
An apparatus for producing a metal film, characterized in that auxiliary plasma generating means is configured by using a gas path made of a conductor as an antenna member made of a ring-shaped conductor.

The metal film manufacturing apparatus according to claim 15,
The metal film manufacturing apparatus, wherein the ring-shaped gas flow path of the auxiliary source gas supply means and the antenna member of the auxiliary plasma generation means are arranged so as to be shifted in the vertical direction.

The metal film manufacturing apparatus according to claim 15,
The metal film production apparatus characterized in that the ring-shaped gas flow path of the auxiliary source gas supply means and the antenna member of the auxiliary plasma generation means are arranged in the same plane.

In the metal film production apparatus according to any one of claims 15 to 18,
An antenna member of the auxiliary plasma generating means is connected to the power supply side in a non-insulated state in the circumferential direction, and a capacitively coupled auxiliary source gas plasma is formed between the substrate and the substrate.

In the metal film production apparatus according to any one of claims 15 to 18,
The antenna member of the auxiliary plasma generating means is insulated from at least one place in the circumferential direction and connected to the power source side, and an inductively coupled auxiliary source gas plasma is formed between the substrate and the substrate. .