JP3611320B2

JP3611320B2 - Metal film production apparatus and metal film production method

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Publication number: JP3611320B2
Application number: JP2002027733A
Authority: JP
Inventors: 仁志坂本; 義行大庭; 直樹八幡
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2022-02-05
Also published as: JP2003226974A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気相成長法により基板の表面に金属膜を作製する金属膜作製装置及び金属膜作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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して基板に成膜を実施している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、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った。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った。
【０００４】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、成膜速度が速く、安価な原料を用いることができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を密着性よく作製できる金属膜作製装置及び金属膜作製方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【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装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッチング部材と、ハロゲンを含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、原料ガスプラズマを発生させ被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング部材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、原料ガスを間欠的に供給した状態にしてエッチング粒子の相対的な増加を抑制する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
そして、希ガスを供給して希ガスプラズマを発生させるための希ガス供給手段を備え、制御手段には、原料ガスの供給に応じて希ガスの量を調整する機能が備えられていることを特徴とする。また、チャンバ内のプラズマ粒子を検出する検出手段を備え、制御手段には、検出手段で検出されたプラズマ粒子の状況に基づいて原料ガスの供給状態を制御する機能が備えられていることを特徴とする。また、制御手段には、予め設定された状態で原料ガスを間欠的に供給する状態に制御する機能が備えられていることを特徴とする。
【０００７】
また、制御手段における予め設定された状態として、
原料ガスを供給している状態の時間Ｔと原料ガスを供給していない状態の時間ｔとの関係であるｔ／Ｔを、
０．０３≦ｔ／Ｔ≦０．１０
に設定したことを特徴とする。
【０００８】
また、制御手段は、原料ガス供給手段からの原料ガスの供給を間欠的に制御する手段であることを特徴とする。また、制御手段は、チャンバ内の排気状況を制御して原料ガスの供給を間欠的に供給した状態に制御する手段であることを特徴とする。また、ハロゲンを含有する原料ガスは、塩素を含有する原料ガスであることを特徴とする。また、被エッチング部材を銅製とすることにより、前駆体としてＣｕｘＣｌｙを生成することを特徴とする。また、被エッチング部材は、ハロゲン化物形成金属であるタンタルもしくはタングステンもしくはチタンであることを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の金属膜作製方法は、基板と金属製の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含有する原料ガスを間欠的に供給した状態にしてエッチング粒子の相対的な増加を抑制するように供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成し、基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くすることでエッチング粒子の相対的な増加を抑制させながら前駆体の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする。
【００１０】
そして、チャンバ内のプラズマ粒子を検出し、検出したプラズマ粒子の状況に基づいて原料ガスの供給状態を制御してエッチング粒子の相対的な増加を抑制するようにしたことを特徴とする。また、成膜に寄与するプラズマ粒子が最大になった後に減少しはじめた時に原料ガスを非供給状態にすると共に、エッチング粒子が所定の減少状態になった時に原料ガスを供給状態にすることを特徴とする。また、予め設定された状態で原料ガスを間欠的に供給する状態に制御してエッチング粒子の相対的な増加を抑制するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また、原料ガスを供給している状態の時間Ｔと原料ガスを供給していない状態の時間ｔとの関係であるｔ／Ｔを、
０．０３≦ｔ／Ｔ≦０．１０
にしたことを特徴とする。
【００１２】
また、ハロゲンを含有する原料ガスは、塩素を含有する原料ガスであることを特徴とする。また、被エッチング部材を銅製とすることにより、前駆体としてＣｕｘＣｌｙを生成することを特徴とする。また、被エッチング部材は、ハロゲン化物形成金属であるタンタルもしくはタングステンもしくはチタンであることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の金属膜作製装置及び金属膜作製方法を説明する。本発明の実施形態例の金属膜作製装置及び金属膜作製方法は、基板と金属製（Ｃｕ製）の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としての塩素を含有する原料ガスを間欠的に供給した状態にしてエッチング粒子の相対的な増加を抑制し、チャンバの内部をプラズマ化して塩素ガスプラズマを発生させ塩素ガスプラズマで銅板部材をエッチングすることにより銅板部材に含まれるＣｕ成分と塩素ガスとの前駆体を生成し、基板側の温度を銅板部材側の温度よりも低くすることでエッチング粒子の増加を抑制して前駆体のＣｕ成分を基板に成膜させるようにしたものである。
【００１４】
尚、原料ガスを間欠的に供給した状態にする手段は、原料ガスの供給を制御することや排気側の状態を制御することが適用できる。また、原料ガスを間欠的に供給する場合、予め設定された状態でパルス状態もしくは正弦波状態で原料ガスを間欠的に供給したり、成膜に寄与するプラズマ粒子もしくは成膜を阻害するプラズマ粒子を検出して成膜に寄与するプラズマ粒子が減少したときもしくは成膜を阻害するプラズマ粒子が増加したときに原料ガスの供給を停止して原料ガスを間欠的に供給することが適用できる。
【００１５】
原料ガスを供給している状態の時間Ｔと原料ガスを供給していない時間ｔとの関係は、
０．０３≦ｔ／Ｔ≦０．１０
に設定することが好ましい。
【００１６】
これにより、成膜に寄与するプラズマ粒子が十分に存在する状態で原料ガスを供給することができ、また、エッチング粒子により成膜されたＣｕ膜がエッチングされることがない状態で原料ガスを供給することができ、成膜時間に対してＣｕ膜を確実に増加させて成膜速度を速くすることができる。従って、Ｃｕ配線プロセスが安定したものになる。
【００１７】
原料ガスを間欠的に供給する場合、希ガス（例えば、Ｈｅガス）を原料ガスの供給に応じて量を調整してプラズマを発生させておけば、ガス量を保ちながら安定したプラズマ状態で原料ガスを間欠的に供給することができる。尚、希ガスの供給は省略することも可能である。
【００１８】
希ガスを原料ガスの供給に応じて調整して供給する場合、原料ガスの希釈ガスを希ガスとして用い、一つのノズルに混合タンクを介して希ガスと原料ガスを同時に供給することができる。この場合、配管が少なくてよいので、コストを低減することが可能になる。また、原料ガスと希ガスの供給系統を独立させ、２系統のノズルから希ガスと原料ガスを個別に供給することができる。この場合、原料ガスと希ガスの供給量を容易に制御することが可能になる。
【００１９】
図１乃至図４に基づいて本発明の金属膜作製装置及び金属膜作製方法の第１実施例を説明する。図１には本発明の第１実施例に係る金属膜作製装置の概略側面、図２にはＣｕＣｌ濃度の経時変化、図３には原料ガス供給の経時変化、図４には膜厚の経時変化を示してある。
【００２０】
図１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１（絶縁材料製）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。チャンバ１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銅板部材７によって塞がれている。銅板部材７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空装置８により所定の圧力に維持される。
【００２１】
チャンバ１の筒部の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ９が設けられ、プラズマアンテナ９には整合器１０及び電源１１が接続されて給電が行われる。プラズマアンテナ９、整合器１０及び電源１１によりプラズマ発生手段が構成されている。
【００２２】
支持台２の上方におけるチャンバ１の筒部には、チャンバ１の内部にハロゲン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Ｃｌ_２ガス）を供給するノズル１２が接続されている。ノズル１２は銅板部材７に向けて開口し、ノズル１２には流量制御器１３を介して原料ガスが送られる。（原料ガス供給手段）。尚、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。
【００２３】
上述した金属膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル１２から原料ガスを供給し、プラズマアンテナ９から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Ｃｌ_２ガスがイオン化されてＣｌ_２ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）１４が発生する。Ｃｌ_２ガスプラズマ１４により、銅板部材７にエッチング反応が生じ、前駆体（ＣｕｘＣｌｙ）１５が生成される。このとき、銅板部材７はＣｌ_２ガスプラズマ１４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。
【００２４】
チャンバ１の内部で生成された前駆体（ＣｕｘＣｌｙ）１５は、銅板部材７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（ＣｕｘＣｌｙ）１５は基板３に当てられ、還元反応（Ｃｌラジカルによるエッチング作用）によりＣｕイオンのみとされて基板３の表面にＣｕ薄膜１６が生成される。
【００２５】
このときの反応は、次式で表すことができる。
２Ｃｕ＋Ｃｌ_２→２ＣｕＣｌ→２Ｃｕ↓＋Ｃｌ_２↑
反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口１７から排気手段１８を介して排気される。
【００２６】
尚、原料ガスとして、Ｈｅ，Ａｒ等で希釈されたＣｌ_２ガスを例に挙げて説明したが、Ｃｌ_２ガスを単独で用いたり、ＨＣｌガスを適用することも可能である。ＨＣｌガスを適用した場合、原料ガスプラズマはＨＣｌガスプラズマが生成されるが、銅板部材７のエッチングにより生成される前駆体はＣｕｘＣｌｙ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Ｃｌ_２ガスとの混合ガスを用いることも可能である。また、銅板部材７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れば、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。
【００２７】
上記構成の金属膜作製装置は、Ｃｌ_２ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）１４を用いているため、反応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、原料ガスとしてＣｌ_２ガスを用いているため、コストを大幅に減少させることができる。また、温度制御手段６を用いて基板３を銅板部材７よりも低い温度に制御しているので、Ｃｕ薄膜１６中に塩素等の不純物の残留を少なくすることができ、高品質なＣｕ薄膜１６を生成することが可能になる。
【００２８】
本実施例の金属膜作製装置には、原料ガスを間欠的に供給した状態にしてエッチング粒子の相対的な増加を抑制する制御手段２１が備えられている。即ち、流量制御器１３によるＣｌ_２ガスの流量が制御手段２１の指令により制御される。また、原料ガスの間欠的な供給に応じて所定の流量の希ガス（例えば、Ｈｅガス）を供給しＨｅガスプラズマを発生させるための希ガスノズル２２が設けられ、希ガスノズル２２には流量制御器２３を介してＨｅガスが送られる（希ガス供給手段）。流量制御器２３には制御手段２１からの指令が入力され、流量制御器２３によるＨｅガスの流量が制御される。Ｈｅガスを供給することにより、ガス量を保ちながら安定したプラズマ状態で原料ガスを間欠的に供給することができる。
【００２９】
また、本実施例の金属膜作製装置には、チャンバ１内の成膜に寄与するプラズマ粒子であるＣｕＣｌプラズマ（発光強度）を検出する検出手段としてのプラズマ分光器２４が設けられ、プラズマ分光器２４の検出情報が制御手段２１に入力される。制御手段２１では、ＣｕＣｌプラズマが減少した時に（詳細は後述する）Ｃｌ_２ガスの供給を停止させると共にＨｅガスをＣｌ_２ガスの供給停止に応じて供給するように流量制御器１３及び流量制御器２３に制御指令を出力する。これにより、Ｃｌ_２ガスが間欠的に供給された状態になる。
【００３０】
尚、Ｃｌ_２ガスを間欠的に供給された状態にする手段としては、ノズル１２からのＣｌ_２ガスの供給を一定とし、排気手段１８による排気状況を制御することでＣｌ_２ガスを間欠的に供給された状態にすることも可能である。この場合、ガス量は一定に保たれるため、Ｈｅガスを供給するための希ガスノズル２２及び流量盛漁期２３を省略することができる。
【００３１】
ところで、上述した各実施例の成膜の機構としては、Ｃｌ_２ガスをプラズマ化して銅をエッチングしている。前駆体１５のＣｕＣｌが多く存在している間は成膜に寄与するＣｕも安定して基板３上に体積するが、Ｃｌ_２ガスをプラズマ化した場合、チャンバ１内では塩素ラジカルＣｌ^＊がＣｌと反応してＣｌ_２が生成されたり、塩素ラジカルＣｌ^＊がＣｕＣｌと反応してＣｕＣｌ_２が生成される。また、塩素ラジカルＣｌ^＊同士も衝突して減少する。これらの二次反応により、成膜が進むとＣｕＣｌが減少して成膜が進行しなくなると共に、生成されたＣｌ_２やＣｕＣｌ_２により一度成膜されたＣｕ薄膜１６がエッチングされてしまう現象が考えられる。
【００３２】
このため、ＣｕＣｌの増加のピークでＣｌ_２ガスの供給を停止して一度チャンバ１内を排気して塩素ラジカルＣｌ^＊を排出し、改めてＣｌ_２ガスを供給してプラズマ化することで、即ち、Ｃｌ_２ガスを間欠的に供給することで、二次反応によるＣｕＣｌ量の減少やエッチング反応を抑えて成膜効率の低下を抑制することができる。これにより、トータルの成膜時間に対して成膜の厚さを増加させることができ、成膜速度を速くすることが可能になる。
【００３３】
即ち、図２に示すように、ＣｕＣｌは時間とともに増加していき、成膜に寄与するＣｕも安定して基板３上に堆積する。時間の経過とともに塩素ラジカルＣｌ^＊がＣｌと反応してＣｌ_２が生成されたり、塩素ラジカルＣｌ^＊がＣｕＣｌと反応してＣｕＣｌ_２が生成される結果、ＣｕＣｌが減少する。ＣｕＣｌの量は膜厚と比例関係にあるため、ＣｕＣｌが減少すると時間が経過しても膜厚は増加しない（減少する）。
【００３４】
このため、ＣｕＣｌプラズマをプラズマ分光器２４で検出し、ＣｕＣｌプラズマがピークとなって減少しはじめたときにＣｌ_２ガスの供給を停止する。Ｃｌ_２ガスの供給を停止する場合、予めＣｕＣｌ濃度のしきい値を設定しておき、上側からしきい値を下回ったことが検出された時（ｔ１）にＣｌ_２ガスの供給を停止する。Ｃｌ_２ガスの供給再開は、例えば、停止から所定時間経過した後に再開したり、ＣｕＣｌプラズマの検出状況によりＣｕＣｌプラズマが減少した後に再開するようにすればよい。また、Ｃｌ_２ガスの供給を停止した後にＣｌプラズマの発光強度を検出し、Ｃｌプラズマが排気されて所定の減少量となった時にＣｌ_２ガスの供給を再開することもできる。
【００３５】
尚、ＣｕＣｌが減少する原因となるＣｌプラズマの発光強度（図２中二点鎖線で示してある）を検出し、Ｃｌプラズマの状況によりＣｌ_２ガスの供給を停止することも可能である。この場合、ＣｕＣｌプラズマの増加状況に時間遅れが生じた状態になることが考えられるので、時間遅れを加味してＣｌ_２ガスの供給停止時期が設定されることになる。Ｃｌプラズマの状況によりＣｌ_２ガスの供給停止を設定することで、Ｃｌ_２ガスの供給再開を同じ検出状況に基づいて制御することができる。
【００３６】
このように、ＣｕＣｌプラズマがピークとなって減少しはじめたときにＣｌ_２ガスの供給を停止し、その後Ｃｌ_２ガスの供給を再開することで、図３に示すように、Ｃｌ_２ガスの供給が間欠的に行なわれる。そして、ＣｕＣｌプラズマがピークとなる時点を保持することで、図４に示すように、Ｃｌ_２ガスを供給している間は膜厚が常に増加することになり、図２に示したように、成膜に寄与するＣｕＣｌが減少して時間が経過しても膜厚は増加しない（減少する）状況になることがなくなる。このため、ＣｕＣｌプラズマの状況を把握してトータルのＣｌ_２ガスの供給時間に対して膜厚を効率よく増加させることができ、成膜速度を向上させることが可能になる。
【００３７】
従って、成膜に寄与するプラズマ粒子であるＣｕＣｌプラズマが十分に存在する状態でＣｌ_２ガスを供給することができ、また、エッチング粒子であるＣｌプラズマにより、成膜されたＣｕ薄膜１６（図１参照）がエッチングされることがない状態でＣｌ_２ガスを供給することができ、ＣｕＣｌプラズマの状況を正確に把握して成膜時間に対してＣｕ薄膜１６（図１参照）を確実に増加させて成膜速度を速くすることができる。
【００３８】
図５に基づいて本発明の第２実施例を説明する。図５には本発明の第２実施例に係る金属膜作製装置に適用される制御手段のブロック構成を示してある。尚、本実施例は、図１に示した金属膜作製装置の制御手段２１に代えて図５に示した制御手段３７を設け、プラズマ分光器２４を省略した構成となっている。このため、制御手段２１の作用以外の金属膜作製装置の構成は同一であるので、図示及び説明は省略してある。
【００３９】
図５に示すように、本実施例の金属膜作製装置には、原料ガスをパルス状に供給することで原料ガスを間欠的に供給した状態にしてエッチング粒子の相対的な増加を抑制する制御手段３７が備えられている。即ち、流量制御器１３によるＣｌ_２ガスの流量が制御手段３７の指令により制御される。また、原料ガスのパルス状の供給に応じて所定の流量の希ガス（例えば、Ｈｅガス）を供給しＨｅガスプラズマを発生させるための希ガスノズル２２（図１参照）には流量制御器２３を介してＨｅガスが送られる（希ガス供給手段）。流量制御器２３には制御手段３７からの指令が入力され、流量制御器２３によるＨｅガスの流量が制御される。Ｈｅガスを供給することにより、ガス量を保ちながら安定したプラズマ状態で原料ガスを間欠的に供給することができる。
【００４０】
制御手段３７にはパルス発生機能３８及びＣｌ_２ガスの供給時間と停止時間の割合を設定する設定機能３９とが備えられ、設定機能３９で設定された割合により流量制御器１３及び流量制御器２３を制御する。設定機能３９には予めＣｌ_２ガスを供給している時間（Ｔ：図３参照）とＣｌ_２ガスを供給していない時間（ｔ：図３参照）との割合であるｔ／Ｔが、
０．０３≦ｔ／Ｔ≦０．１０
に設定されている。例えば、時間Ｔは３０秒から１８０秒の間に設定され、時間ｔは１秒から１０秒の間に設定されている。これにより、検出手段を用いることなく的確にＣｌ_２ガスの供給を間欠的に行なうことができる。
【００４１】
制御手段３７によりＣｌ_２ガスをパルス状に供給するように制御することで、
図３に示すように、Ｃｌ_２ガスの供給が間欠的に行なわれ、前述同様に、Ｃｌ_２ガスを供給している間は膜厚が常に増加することになり、成膜に寄与するＣｕＣｌが減少して時間が経過しても膜厚は増加しない（減少する）状況になることがなくなる。このため、簡単な制御でトータルのＣｌ_２ガスの供給時間に対して膜厚を効率よく増加させることができ、成膜速度を向上させることが可能になる。
【００４２】
従って、成膜に寄与するプラズマ粒子であるＣｕＣｌプラズマが十分に存在する状態でＣｌ_２ガスを供給することができ、また、エッチング粒子であるＣｌプラズマにより、成膜されたＣｕ薄膜１６（図１参照）がエッチングされることがない状態でＣｌ_２ガスを供給することができ、簡単な制御で成膜時間に対してＣｕ薄膜１６（図１参照）を確実に増加させて成膜速度を速くすることができる。
【００４３】
図６乃至図８に基づいて金属膜作製装置の第３実施例乃至第５実施例を説明する。以下に示した金属膜作製装置でも、制御手段２１（もしくは制御手段３７）により、基板と金属製（Ｃｕ製）の被エッチング部材との間におけるチャンバ１内にハロゲンとしての塩素を含有する原料ガスが間欠状態に供給される。これにより、トータルのＣｌ_２ガスの供給時間に対して膜厚を効率よく増加させることができ、成膜速度を向上させることが可能になる。
【００４４】
図６乃至図８には本発明の第３実施例乃至第５実施例に係る金属膜作製装置の概略構成を示してある。尚、図１に示した金属膜作製装置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。
【００４５】
図６に示した第３実施例の金属膜作製装置は、チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材製（例えば、セラミックス製）の円盤状の天井板２５によって塞がれている。チャンバ１の上面の開口部と天井板２５との間には金属製（Ｃｕ製）の被エッチング部材２６が挟持されている。天井板２５の上方にはチャンバ１の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ２７が設けられ、プラズマアンテナ２７は天井板２５の面と平行な平面リング状に形成されている。プラズマアンテナ２７には整合器１０及び電源１１が接続されて給電が行われる。被エッチング部材２６は、リング部の内周側に突起部が円周方向に複数設けられ、突起部の間で形成される切欠部（空間）が存在しているので、プラズマアンテナ２７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２５との間に配置された状態になっている。
【００４６】
上述した金属膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル１２から原料ガスを供給し、プラズマアンテナ２７から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Ｃｌ_２ガスがイオン化されてＣｌ_２ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）１４が発生する。プラズマアンテナ２７の下部には導電体である被エッチング部材２６が存在しているが、被エッチング部材２６はプラズマアンテナ２７の電気の流れ方向に対して不連続な状態で配置されているので、被エッチング部材２６と基板３との間、即ち、被エッチング部材２６の下側にＣｌ_２ガスプラズマ１４が安定して発生するようになっている。そして、プラズマ分光器２４によりチャンバ１内のプラズマ粒子の状況が検出され、制御手段２１によってＣｌ_２ガスが間欠状態で供給される。
【００４７】
図６に示した金属膜作製装置では、導電体である被エッチング部材２６がプラズマアンテナ２７の下に存在していても、プラズマアンテナ２７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２６の下側にＣｌ_２ガスプラズマ１４を安定して発生させることが可能となる。
【００４８】
図７に示した第４実施例の金属膜作製装置は、図１に示した金属膜作製装置に対し、チャンバ１の筒部の周囲にはプラズマアンテナ９が設けられておらず、銅板部材７に整合器１０及び電源１１が接続されて銅板部材７に給電が行われる。
【００４９】
チャンバ１の内部にノズル１２から原料ガスを供給し、銅板部材７から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Ｃｌ_２ガスがイオン化されてＣｌ_２ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）１４が発生する。Ｃｌ_２ガスプラズマ１４により、銅板部材７にエッチング反応が生じ、前駆体１５が生成される。このとき、銅板部材７は図示しない温度制御手段により基板３の温度よりも高い温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されている。そして、プラズマ分光器２４によりチャンバ１内のプラズマ粒子の状況が検出され、制御手段２１によってＣｌ_２ガスが間欠状態で供給される。
【００５０】
図７に示した金属膜作製装置では、銅板部材７自身をプラズマ発生用の電極として適用しているので、チャンバ１の筒部の周囲にプラズマアンテナ９が不要となり、周囲の構成の自由度を増すことができる。
【００５１】
図８に示した第５実施例の金属膜作製装置は、チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は、例えば、セラミックス製（絶縁材料製）の天井板２９によって塞がれている。天井板２９の下面には金属製（銅製：Ｃｕ製）の被エッチング部材３０が設けられ、被エッチング部材３０は四角錐形状となっている。チャンバ１の筒部の周囲には、スリット状の開口部３１が形成され、開口部３１には筒状の通路３２の一端がそれぞれ固定されている。
【００５２】
通路３２の途中部には絶縁体製の筒状の励起室３３が設けられ、励起室３３の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ３４が設けられ、プラズマアンテナ３４は整合器１０及び電源１１に接続されて給電が行われる。通路３２の他端側には流量制御器１３が接続され、流量制御器１３を介して通路３２内に原料ガスが供給される。
【００５３】
プラズマアンテナ３４から電磁波を励起室３３の内部に入射することで、Ｃｌ_２ガスがイオン化されてＣｌ_２ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）３５が発生する。つまり、原料ガスをチャンバ１と隔絶した励起室３３で励起するようになっている。Ｃｌ_２ガスプラズマ３５の発生により励起塩素が開口部３１からチャンバ１内に送られ、被エッチング部材３０が励起塩素によりエッチングされる。そして、プラズマ分光器２４により励起室３３内のプラズマ粒子の状況が検出され、制御手段２１によってＣｌ_２ガスが間欠状態で供給される。
【００５４】
流量制御器１３を介して通路３２内に原料ガスを供給して励起室３３に原料ガスを送り込む。プラズマアンテナ３４から電磁波を励起室３３の内部に入射することで、Ｃｌ_２ガスがイオン化されてＣｌ_２ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）３５が発生する。真空装置８によりチャンバ１内の圧力と励起室３３の圧力とに所定の差圧が設定されているため、励起室３３のＣｌ_２ガスプラズマ３５の励起塩素が開口部３１からチャンバ１内の被エッチング部材３０に送られる。励起塩素により被エッチング部材３０にエッチング反応が生じ、チャンバ１の内部で前駆体（ＣｕｘＣｌｙ）１５が生成される。
【００５５】
図８に示した金属膜作製装置は、チャンバ１と隔絶した励起室３３でＣｌ_２ガスプラズマ３５を発生させるようにしているので、基板３がプラズマに晒されることがなくなり、基板３にプラズマによる損傷が生じることがない。例えば、前工程で別材料の膜が成膜された基板３では、前工程で成膜された材料の膜に損傷が生じることがなくなる。尚、励起室３３でＣｌ_２ガスプラズマ３５を発生させる手段（励起手段）としては、マイクロ波、レーザ、電子線、放射光等を用いることも可能である。また、図８に示した金属膜作製装置は、チャンバ１内でのプラズマの発生がないため、チャンバ１内のプラズマを安定させるために希ガスを供給する必要がない。
【００５６】
上述した図６乃至図８に示した金属膜作製装置でも、チャンバ１内にハロゲンとしての塩素を含有する原料ガスが間欠状態に供給される。これにより、トータルのＣｌ_２ガスの供給時間に対して膜厚を効率よく増加させることができ、成膜速度を向上させることが可能になる。
【００５７】
尚、Ｃｌ_２ガスを間欠的に供給する場合、図９に示したように、成膜開始時にＣｌ_２ガスを漸増させると共に、Ｃｌ_２ガスを２段階に増加させるようにすることも可能である。成膜開始時にＣｌ_２ガスを漸増させることで、成膜開始時におけるＣｕ粒子を小さくしてその後所定の大きさにすることができ、密着性を向上させることができる。Ｃｌ_２ガスを２段階に増加させることで、基板３に配線形成用の溝が設けられていた場合に、溝内にＣｕ粒子を確実に積層させることができ、埋め込み姓を向上させることができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の金属膜作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッチング部材と、ハロゲンを含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、原料ガスプラズマを発生させ被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング部材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、原料ガスを間欠的に供給した状態にしてエッチング粒子の相対的な増加を抑制する制御手段とを備えたので、成膜に寄与するプラズマ粒子が十分に存在する状態で原料ガスを供給することができ、また、エッチング粒子により成膜された金属膜がエッチングされることがない状態で原料ガスを供給することができる。この結果、成膜時間に対して金属膜を確実に増加させて成膜速度を速くすることができ、成膜速度が速く、安価な原料を用いることができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を密着性よく作製できる金属膜作製装置とすることが可能になる。
【００５９】
そして、希ガスを供給して希ガスプラズマを発生させるための希ガス供給手段を備え、制御手段には、原料ガスの供給に応じて希ガスの量を調整する機能が備えられているので、ガス量を保ちながら安定したプラズマ状態で原料ガスを間欠的に供給した状態にすることが可能になる。
【００６０】
また、チャンバ内のプラズマ粒子を検出する検出手段を備え、制御手段には、検出手段で検出されたプラズマ粒子の状況に基づいて原料ガスの供給状態を制御する機能が備えられているので、成膜に寄与するプラズマ粒子の状況を正確に把握して成膜速度を速くすることが可能になる。
【００６１】
また、制御手段には、予め設定された状態で原料ガスを間欠的に供給する状態に制御する機能が備えられているので、簡単な構成で成膜速度を速くすることが可能になる。
【００６２】
また、制御手段における予め設定された状態として、原料ガスを供給している状態の時間Ｔと原料ガスを供給していない状態の時間ｔとの関係であるｔ／Ｔを、０．０３≦ｔ／Ｔ≦０．１０に設定したので、的確に原料ガスを間欠的に供給する状態に制御することが可能になる。
【００６３】
本発明の金属膜作製方法は、基板と金属製の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含有する原料ガスを間欠的に供給した状態にしてエッチング粒子の相対的な増加を抑制するように供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成し、基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くすることでエッチング粒子の相対的な増加を抑制させながら前駆体の金属成分を基板に成膜させるようにしたので、成膜に寄与するプラズマ粒子が十分に存在する状態で原料ガスを供給することができ、また、エッチング粒子により成膜された金属膜がエッチングされることがない状態で原料ガスを供給することができる。この結果、成膜時間に対して金属膜を確実に増加させて成膜速度を速くすることができ、成膜速度が速く、安価な原料を用いることができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を密着性よく作製できる金属膜作製方法とすることが可能になる。
【００６４】
そして、チャンバ内のプラズマ粒子を検出し、検出したプラズマ粒子の状況に基づいて原料ガスの供給状態を制御してエッチング粒子の相対的な増加を抑制するようにしたので、成膜に寄与するプラズマ粒子の状況を正確に把握して成膜速度を速くすることが可能になる。
【００６５】
また、成膜に寄与するプラズマ粒子が最大になった後に減少しはじめた時に原料ガスを非供給状態にすると共に、エッチング粒子が所定の減少状態になった時に原料ガスを供給状態にするようにしたので、成膜に寄与するプラズマ粒子の状況を正確に把握して成膜速度を速くすることが可能になる。
【００６６】
また、予め設定された状態で原料ガスを間欠的に供給する状態に制御してエッチング粒子の相対的な増加を抑制するようにしたので、簡単な制御で成膜速度を速くすることが可能になる。
【００６７】
また、原料ガスを供給している状態の時間Ｔと原料ガスを供給していない状態の時間ｔとの関係であるｔ／Ｔを、０．０３≦ｔ／Ｔ≦０．１０にしたので、的確に原料ガスを間欠的に供給する状態に制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【図２】ＣｕＣｌ濃度の経時変化を表すグラフ。
【図３】原料ガス供給の経時変化を表すグラフ。
【図４】膜厚の経時変化をを表すグラフ。
【図５】本発明の第２実施例に係る金属膜作製装置に適用される制御手段のブロック構成図。
【図６】本発明の第３実施例に係る金属膜作製装置の概略構成図。
【図７】本発明の第４実施例に係る金属膜作製装置の概略構成図。
【図８】本発明の第５実施例に係る金属膜作製装置の概略構成図。
【図９】原料ガス供給の経時変化の他の例を表すグラフ。
【符号の説明】
１チャンバ
２支持台
３基板
４ヒータ
５冷媒流通手段
６温度制御手段
７銅板部材
８真空装置
９，３４プラズマアンテナ
１０整合器
１１電源
１２ノズル
１３，２３流量制御器
１４，３５Ｃｌ_２ガスプラズマ
１５前駆体
１６Ｃｕ薄膜
１７排気口
１８排気手段
２１，３７制御手段
２２希ガスノズル
２４プラズマ分光器
２５，２９天井板
２６，３０被エッチング部材
３１開口部
３２通路
３３励起室
３８パルス発生機能
３９設定機能[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal film production apparatus and a metal film production method for producing a metal film on a surface of a substrate by a vapor deposition method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when a metal film, for example, a copper thin film is produced by a vapor deposition method, for example, a liquid organometallic 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. It is dissolved in the gas and vaporized using a thermal reaction to form a film on the substrate.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional technique, it is difficult to improve the film formation speed because the film is formed using a thermal reaction. In addition, the metal complex used as a raw material is expensive, and hexafluoroacetylacetonate and trimethylvinylsilane associated with copper remain as impurities in the copper thin film, making it difficult to improve the film quality. It was.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a metal film manufacturing apparatus and a metal film capable of forming a metal film having a high film forming speed and capable of using an inexpensive raw material with no impurities remaining in the film with good adhesion. An object is to provide a manufacturing method.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a metal film manufacturing apparatus of the present invention supplies a chamber in which a substrate is accommodated, a metal member to be etched provided in a chamber facing the substrate, and a source gas containing halogen. A source gas supply means for generating a source gas plasma and etching the member to be etched to generate a precursor of a metal component and a source gas contained in the member to be etched, and a temperature on the substrate side. Temperature control means for forming a metal component of the precursor on the substrate by lowering the temperature on the etching member side, and control means for suppressing a relative increase in etching particles by intermittently supplying the source gas. It is provided with.
[0006]
And a rare gas supply means for supplying a rare gas to generate a rare gas plasma, and the control means has a function of adjusting the amount of the rare gas according to the supply of the source gas. Features. In addition, a detection means for detecting plasma particles in the chamber is provided, and the control means has a function of controlling the supply state of the source gas based on the state of the plasma particles detected by the detection means. And Further, the control means is provided with a function of controlling the state in which the source gas is intermittently supplied in a preset state.
[0007]
In addition, as a preset state in the control means,
T / T, which is the relationship between the time T when the source gas is supplied and the time t when the source gas is not supplied,
0.03 ≦ t / T ≦ 0.10
It is characterized by being set to.
[0008]
Further, the control means is a means for intermittently controlling the supply of the source gas from the source gas supply means. Further, the control means is a means for controlling the state of exhaust in the chamber to control the supply of the source gas to be intermittently supplied. The source gas containing halogen is a source gas containing chlorine. In addition, the member to be etched is made of copper, so that CuxCly is generated as a precursor. Further, the member to be etched is tantalum, tungsten or titanium which is a halide forming metal.
[0009]
In order to achieve the above object, the metal film production method of the present invention is such that a halogen-containing source gas is intermittently supplied into a chamber between a substrate and a metal member to be etched. The material is supplied so as to suppress the increase, and the inside of the chamber is turned into plasma to generate a source gas plasma, and the member to be etched is etched with the source gas plasma, whereby the precursor of the metal component and the source gas contained in the member to be etched is obtained. And forming the metal component of the precursor on the substrate while suppressing a relative increase in etching particles by making the temperature on the substrate side lower than the temperature on the member to be etched.
[0010]
Then, the plasma particles in the chamber are detected, and the supply state of the source gas is controlled based on the detected state of the plasma particles to suppress the relative increase of the etching particles. In addition, when the plasma particles that contribute to the film formation start to decrease after reaching the maximum, the source gas is not supplied, and when the etching particles are in a predetermined reduction state, the source gas is supplied. Features. Further, the present invention is characterized in that the relative increase in etching particles is suppressed by controlling the state in which the source gas is intermittently supplied in a preset state.
[0011]
Further, t / T, which is the relationship between the time T when the raw material gas is supplied and the time t when the raw material gas is not supplied,
0.03 ≦ t / T ≦ 0.10
It is characterized by that.
[0012]
The source gas containing halogen is a source gas containing chlorine. In addition, the member to be etched is made of copper, so that CuxCly is generated as a precursor. Further, the member to be etched is tantalum, tungsten or titanium which is a halide forming metal.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a metal film production apparatus and a metal film production method of the present invention will be described with reference to the drawings. In the metal film manufacturing apparatus and the metal film manufacturing method of the embodiment of the present invention, a source gas containing chlorine as a halogen is intermittently introduced into a chamber between a substrate and a metal (Cu) member to be etched. In the supplied state, the relative increase of etching particles is suppressed, the inside of the chamber is turned into plasma, chlorine gas plasma is generated, and the copper plate member is etched with chlorine gas plasma, so that the Cu component and chlorine gas contained in the copper plate member And the precursor component is formed on the substrate by suppressing the increase in etching particles by lowering the temperature on the substrate side than the temperature on the copper plate member side.
[0014]
The means for intermittently supplying the source gas can be applied to control the supply of the source gas or to control the state on the exhaust side. In addition, when the source gas is intermittently supplied, the source gas is intermittently supplied in a pulsed state or a sine wave state in a preset state, or plasma particles that contribute to film formation or plasma particles that inhibit film formation When plasma particles contributing to film formation are detected or plasma particles that inhibit film formation are increased, the supply of the source gas can be stopped and the source gas can be supplied intermittently.
[0015]
The relationship between the time T when the raw material gas is supplied and the time t when the raw material gas is not supplied is
0.03 ≦ t / T ≦ 0.10
It is preferable to set to.
[0016]
As a result, the source gas can be supplied in a state where there are sufficient plasma particles contributing to the film formation, and the source gas is supplied in a state where the Cu film formed by the etching particles is not etched. It is possible to increase the deposition rate by reliably increasing the Cu film with respect to the deposition time. Therefore, the Cu wiring process becomes stable.
[0017]
When the source gas is supplied intermittently, if the plasma is generated by adjusting the amount of rare gas (for example, He gas) according to the supply of the source gas, the source material is maintained in a stable plasma state while maintaining the gas amount. Gas can be supplied intermittently. Note that the supply of the rare gas can be omitted.
[0018]
When the rare gas is adjusted and supplied in accordance with the supply of the source gas, the dilution gas of the source gas can be used as the rare gas, and the rare gas and the source gas can be simultaneously supplied to one nozzle through the mixing tank. In this case, since the number of pipes may be small, the cost can be reduced. Further, the supply system of the source gas and the rare gas can be made independent, and the rare gas and the source gas can be separately supplied from the two systems of nozzles. In this case, it becomes possible to easily control the supply amounts of the source gas and the rare gas.
[0019]
A first embodiment of a metal film manufacturing apparatus and a metal film manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 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 time-dependent change of CuCl concentration, FIG. 3 is a time-dependent change of source gas supply, and FIG. Change is shown.
[0020]
As shown in FIG. 1, a support base 2 is provided in the vicinity of the bottom of a chamber 1 (made of an insulating material) formed in a cylindrical shape, for example, made of ceramics (made of an insulating material). Is placed. 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.) ) Is controlled. The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by a copper plate member 7 as a metal member to be etched. The inside of the chamber 1 closed by the copper plate member 7 is maintained at a predetermined pressure by the vacuum device 8.
[0021]
A coiled plasma antenna 9 is provided around the cylindrical portion of the chamber 1, and a matching unit 10 and a power source 11 are connected to the plasma antenna 9 to supply power. Plasma generating means is constituted by the plasma antenna 9, the matching unit 10 and the power source 11.
[0022]
In the cylindrical portion of the chamber 1 above the support 2, the source gas containing chlorine as a halogen inside the chamber 1 (the chlorine concentration is diluted with He, Ar, etc. to ≦ 50%, preferably about 10%. Cl ₂ Nozzle 12 for supplying gas) is connected. The nozzle 12 opens toward the copper plate member 7, and the raw material gas is sent to the nozzle 12 via the flow rate controller 13. (Raw gas supply means). Note that fluorine (F), bromine (Br), iodine (I), and the like can be applied as the halogen contained in the source gas.
[0023]
In the metal film manufacturing apparatus described above, the source gas is supplied from the nozzle 12 to the inside of the chamber 1, and electromagnetic waves are incident on the inside of the chamber 1 from the plasma antenna 9. ₂ The gas is ionized and Cl ₂ Gas plasma (raw material gas plasma) 14 is generated. Cl ₂ The gas plasma 14 causes an etching reaction in the copper plate member 7 to generate a precursor (CuxCly) 15. At this time, the copper plate member 7 is Cl. ₂ The gas plasma 14 maintains a predetermined temperature (for example, 200 ° C. to 400 ° C.) higher than the temperature of the substrate 3.
[0024]
The precursor (CuxCly) 15 generated inside the chamber 1 is carried to the substrate 3 controlled to a temperature lower than that of the copper plate member 7. The precursor (CuxCly) 15 transported to the substrate 3 is applied to the substrate 3, and only Cu ions are formed by a reduction reaction (etching action by Cl radicals), and a Cu thin film 16 is generated on the surface of the substrate 3.
[0025]
The reaction at this time can be expressed by the following formula.
2Cu + Cl ₂ → 2CuCl → 2Cu ↓ + Cl ₂ ↑
Gases and etching products not involved in the reaction are exhausted from the exhaust port 17 through the exhaust means 18.
[0026]
As source gas, Cl diluted with He, Ar, etc. ₂ The gas has been described as an example, but Cl ₂ It is also possible to use the gas alone or to apply HCl gas. When HCl gas is applied, HCl gas plasma is generated as the source gas plasma, but the precursor generated by etching the copper plate member 7 is CuxCly. Accordingly, the source gas may be any gas containing chlorine, and HCl gas and Cl ₂ It is also possible to use a mixed gas with the gas. Further, the material of the copper plate member 7 is not limited to copper (Cu), and it is possible to use Ag, Au, Pt, Ta, Ti, W, etc. as long as it is a halide forming metal, preferably a chloride forming metal. is there. 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, or the like. Become.
[0027]
The metal film manufacturing apparatus having the above-described configuration is Cl ₂ Since the gas plasma (raw material gas plasma) 14 is used, the reaction efficiency is greatly improved and the film forming speed is increased. In addition, as source gas Cl ₂ Since gas is used, the cost can be greatly reduced. Further, since the substrate 3 is controlled to a temperature lower than that of the copper plate member 7 by using the temperature control means 6, the residue of impurities such as chlorine can be reduced in the Cu thin film 16, and the high quality Cu thin film 16. Can be generated.
[0028]
The metal film manufacturing apparatus according to the present embodiment is provided with a control unit 21 that suppresses a relative increase in etching particles in a state where the source gas is intermittently supplied. That is, Cl by the flow rate controller 13 ₂ The gas flow rate is controlled by a command from the control means 21. Further, a rare gas nozzle 22 is provided for supplying a rare gas (for example, He gas) at a predetermined flow rate in response to intermittent supply of the source gas to generate He gas plasma, and the rare gas nozzle 22 has a flow rate controller. He gas is sent through 23 (rare gas supply means). A command from the control means 21 is input to the flow rate controller 23, and the flow rate of He gas is controlled by the flow rate controller 23. By supplying the He gas, the source gas can be intermittently supplied in a stable plasma state while maintaining the gas amount.
[0029]
In addition, the metal film manufacturing apparatus of the present embodiment is provided with a plasma spectrometer 24 as detection means for detecting CuCl plasma (emission intensity) that is a plasma particle contributing to film formation in the chamber 1. 24 pieces of detection information are input to the control means 21. In the control means 21, when the CuCl plasma decreases (details will be described later), ₂ Stop the gas supply and turn the He gas into Cl ₂ A control command is output to the flow rate controller 13 and the flow rate controller 23 so as to be supplied in response to the gas supply stop. As a result, Cl ₂ The gas is intermittently supplied.
[0030]
In addition, Cl ₂ As means for making the gas supplied intermittently, Cl from the nozzle 12 can be used. ₂ By keeping the gas supply constant and controlling the exhaust state by the exhaust means 18, Cl ₂ It is also possible to keep the gas supplied intermittently. In this case, since the gas amount is kept constant, the rare gas nozzle 22 and the high flow rate fishing season 23 for supplying He gas can be omitted.
[0031]
By the way, as a film forming mechanism in each of the above-described embodiments, Cl is used. ₂ The gas is turned into plasma and copper is etched. While a large amount of CuCl is present in the precursor 15, Cu that contributes to film formation also stably volumes on the substrate 3. ₂ When the gas is turned into plasma, the chlorine radical Cl in the chamber 1 ^* Reacts with Cl to give Cl ₂ Or chlorine radical Cl ^* Reacts with CuCl to form CuCl ₂ Is generated. In addition, chlorine radical Cl ^* They also collide with each other and decrease. Due to these secondary reactions, as the film formation proceeds, CuCl decreases and the film formation does not proceed, and the generated Cl ₂ And CuCl ₂ Thus, a phenomenon that the Cu thin film 16 once formed is etched can be considered.
[0032]
For this reason, Cl increases at the peak of CuCl. ₂ Gas supply is stopped and the chamber 1 is evacuated once to remove chlorine radical Cl ^* , And again Cl ₂ By supplying gas into plasma, that is, Cl ₂ By intermittently supplying the gas, it is possible to suppress the decrease in the film formation efficiency by suppressing the decrease in the amount of CuCl and the etching reaction due to the secondary reaction. Thereby, the thickness of the film formation can be increased with respect to the total film formation time, and the film formation speed can be increased.
[0033]
That is, as shown in FIG. 2, CuCl increases with time, and Cu contributing to film formation is also stably deposited on the substrate 3. Chlorine radical Cl over time ^* Reacts with Cl to give Cl ₂ Or chlorine radical Cl ^* Reacts with CuCl to form CuCl ₂ As a result, CuCl is reduced. Since the amount of CuCl is proportional to the film thickness, when CuCl decreases, the film thickness does not increase (decrease) over time.
[0034]
For this reason, when the CuCl plasma is detected by the plasma spectrometer 24 and the CuCl plasma starts to decrease and reaches a peak, the ClCl plasma starts to decrease. ₂ Stop supplying gas. Cl ₂ When stopping the gas supply, a threshold value of CuCl concentration is set in advance, and when it is detected that the threshold value has been lowered from the upper side (t1), Cl ₂ Stop supplying gas. Cl ₂ For example, the gas supply may be resumed after a predetermined time has elapsed since the stop, or after the CuCl plasma has decreased due to the detection state of the CuCl plasma. In addition, Cl ₂ The emission intensity of the Cl plasma is detected after the gas supply is stopped, and when the Cl plasma is exhausted and reaches a predetermined decrease amount, ₂ The gas supply can also be restarted.
[0035]
In addition, the emission intensity of the Cl plasma (indicated by a two-dot chain line in FIG. 2) that causes a decrease in CuCl is detected. ₂ It is also possible to stop the gas supply. In this case, it is considered that a time delay occurs in the increase state of the CuCl plasma. ₂ The gas supply stop time is set. Cl depending on the condition of Cl plasma ₂ By setting the gas supply stop, Cl ₂ The resumption of gas supply can be controlled based on the same detection situation.
[0036]
Thus, when the CuCl plasma starts to decrease at the peak, Cl ₂ Stop supplying gas, then Cl ₂ By restarting the gas supply, as shown in FIG. ₂ Gas supply is intermittently performed. Then, by holding the point in time when the CuCl plasma reaches its peak, as shown in FIG. ₂ While the gas is supplied, the film thickness always increases, and as shown in FIG. 2, the film thickness does not increase (decreases even if CuCl contributing to the film formation decreases and time elapses. ) There will be no situation. For this reason, grasping the situation of the CuCl plasma, the total Cl ₂ The film thickness can be increased efficiently with respect to the gas supply time, and the film formation rate can be improved.
[0037]
Therefore, the ClCl plasma, which is a plasma particle contributing to the film formation, is sufficiently present in the ClCl state. ₂ A gas can be supplied, and the formed Cu thin film 16 (see FIG. 1) is not etched by Cl plasma which is etching particles. ₂ Gas can be supplied, and the state of CuCl plasma can be accurately grasped, and the Cu thin film 16 (see FIG. 1) can be reliably increased with respect to the film formation time to increase the film formation speed.
[0038]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a block configuration of control means applied to the metal film manufacturing apparatus according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the control means 37 shown in FIG. 5 is provided in place of the control means 21 of the metal film forming apparatus shown in FIG. 1, and the plasma spectrometer 24 is omitted. For this reason, since the configuration of the metal film manufacturing apparatus other than the operation of the control means 21 is the same, illustration and description are omitted.
[0039]
As shown in FIG. 5, in the metal film manufacturing apparatus of the present embodiment, the source gas is supplied in pulses so that the source gas is intermittently supplied and the relative increase in etching particles is suppressed. Means 37 are provided. That is, Cl by the flow rate controller 13 ₂ The gas flow rate is controlled by a command from the control means 37. Further, a flow rate controller 23 is provided in a rare gas nozzle 22 (see FIG. 1) for supplying a rare gas (for example, He gas) at a predetermined flow rate in response to a pulsed supply of the source gas and generating He gas plasma. He gas is sent through (a rare gas supply means). A command from the control means 37 is input to the flow rate controller 23, and the flow rate of He gas is controlled by the flow rate controller 23. By supplying the He gas, the source gas can be intermittently supplied in a stable plasma state while maintaining the gas amount.
[0040]
The control means 37 has a pulse generation function 38 and Cl. ₂ A setting function 39 for setting a ratio between the gas supply time and the stop time is provided, and the flow controller 13 and the flow controller 23 are controlled according to the ratio set by the setting function 39. The setting function 39 has Cl in advance. ₂ Gas supply time (T: see FIG. 3) and Cl ₂ T / T, which is a ratio to the time during which gas is not supplied (t: see FIG. 3),
0.03 ≦ t / T ≦ 0.10
Is set to For example, the time T is set between 30 seconds and 180 seconds, and the time t is set between 1 second and 10 seconds. As a result, it is possible to accurately obtain Cl without using detection means. ₂ Gas can be supplied intermittently.
[0041]
Cl is controlled by the control means 37. ₂ By controlling the gas to be supplied in pulses,
As shown in FIG. ₂ Gas supply is performed intermittently, and Cl is the same as described above. ₂ While the gas is supplied, the film thickness always increases, and CuCl that contributes to film formation decreases, so that the film thickness does not increase (decrease) over time. For this reason, total Cl can be obtained with simple control. ₂ The film thickness can be increased efficiently with respect to the gas supply time, and the film formation rate can be improved.
[0042]
Therefore, the ClCl plasma, which is a plasma particle contributing to the film formation, is sufficiently present in the ClCl state. ₂ A gas can be supplied, and the formed Cu thin film 16 (see FIG. 1) is not etched by Cl plasma which is etching particles. ₂ Gas can be supplied, and the Cu thin film 16 (see FIG. 1) can be reliably increased with respect to the film formation time by simple control, and the film formation rate can be increased.
[0043]
A third to fifth embodiments of the metal film manufacturing apparatus will be described with reference to FIGS. Also in the metal film manufacturing apparatus shown below, a source gas containing chlorine as a halogen in the chamber 1 between the substrate and the metal (Cu) member to be etched by the control means 21 (or the control means 37). Is supplied in an intermittent state. As a result, the total Cl ₂ The film thickness can be increased efficiently with respect to the gas supply time, and the film formation rate can be improved.
[0044]
6 to 8 show a schematic configuration of a metal film manufacturing apparatus according to third to fifth embodiments of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as the metal film production apparatus shown in FIG. 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0045]
In the metal film manufacturing apparatus of the third embodiment shown in FIG. 6, the upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by a disk-shaped ceiling plate 25 made of an insulating material (for example, ceramic). Yes. Between the opening on the upper surface of the chamber 1 and the ceiling plate 25, a metal (Cu) member to be etched 26 is sandwiched. A plasma antenna 27 for converting the inside of the chamber 1 into plasma is provided above the ceiling plate 25, and the plasma antenna 27 is formed in a planar ring shape parallel to the surface of the ceiling plate 25. A matching unit 10 and a power source 11 are connected to the plasma antenna 27 to supply power. In the member to be etched 26, a plurality of protrusions are provided in the circumferential direction on the inner peripheral side of the ring part, and there are notches (spaces) formed between the protrusions. It is the state arrange | positioned between the board | substrate 3 and the ceiling board 25 in the discontinuous state with respect to the flow direction.
[0046]
In the metal film manufacturing apparatus described above, the source gas is supplied from the nozzle 12 into the chamber 1 and electromagnetic waves are incident from the plasma antenna 27 into the chamber 1. ₂ The gas is ionized and Cl ₂ Gas plasma (raw material gas plasma) 14 is generated. A member to be etched 26, which is a conductor, exists below the plasma antenna 27. However, the member to be etched 26 is disposed in a discontinuous state with respect to the direction of electricity flow of the plasma antenna 27. Cl is formed between the etching member 26 and the substrate 3, that is, below the member 26 to be etched. ₂ The gas plasma 14 is generated stably. Then, the plasma spectrometer 24 detects the state of the plasma particles in the chamber 1, and the control means 21 detects Cl. ₂ Gas is supplied in an intermittent state.
[0047]
In the metal film manufacturing apparatus shown in FIG. 6, even if the member to be etched 26, which is a conductor, exists under the plasma antenna 27, electromagnetic waves are reliably incident from the plasma antenna 27 into the chamber 1, and the member to be etched 26 under the Cl ₂ It becomes possible to generate the gas plasma 14 stably.
[0048]
The metal film production apparatus of the fourth embodiment shown in FIG. 7 is different from the metal film production apparatus shown in FIG. 1 in that the plasma antenna 9 is not provided around the cylindrical portion of the chamber 1 and the copper plate member 7 The matching unit 10 and the power source 11 are connected to the copper plate member 7 to supply power.
[0049]
A source gas is supplied into the chamber 1 from the nozzle 12 and an electromagnetic wave is incident on the interior of the chamber 1 from the copper plate member 7. ₂ The gas is ionized and Cl ₂ Gas plasma (raw material gas plasma) 14 is generated. Cl ₂ The gas plasma 14 causes an etching reaction in the copper plate member 7 to generate a precursor 15. At this time, the copper plate member 7 is maintained at a temperature (for example, 200 ° C. to 400 ° C.) higher than the temperature of the substrate 3 by a temperature control means (not shown). Then, the plasma spectrometer 24 detects the state of the plasma particles in the chamber 1, and the control means 21 detects Cl. ₂ Gas is supplied in an intermittent state.
[0050]
In the metal film manufacturing apparatus shown in FIG. 7, since the copper plate member 7 itself is applied as an electrode for plasma generation, the plasma antenna 9 is not required around the cylindrical portion of the chamber 1, and the degree of freedom of the surrounding configuration is increased. Can be increased.
[0051]
In the metal film manufacturing apparatus of the fifth embodiment shown in FIG. 8, the upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by a ceiling plate 29 made of ceramics (made of an insulating material), for example. A metal (copper: Cu) member to be etched 30 is provided on the lower surface of the ceiling plate 29, and the member to be etched 30 has a quadrangular pyramid shape. A slit-shaped opening 31 is formed around the cylindrical portion of the chamber 1, and one end of a cylindrical passage 32 is fixed to the opening 31.
[0052]
A cylindrical excitation chamber 33 made of an insulator is provided in the middle of the passage 32, and a coiled plasma antenna 34 is provided around the excitation chamber 33. The plasma antenna 34 is connected to the matching unit 10 and the power source 11. Then, power is supplied. The flow rate controller 13 is connected to the other end side of the passage 32, and the raw material gas is supplied into the passage 32 via the flow rate controller 13.
[0053]
By making electromagnetic waves enter the inside of the excitation chamber 33 from the plasma antenna 34, Cl ₂ The gas is ionized and Cl ₂ Gas plasma (raw material gas plasma) 35 is generated. That is, the source gas is excited in the excitation chamber 33 isolated from the chamber 1. Cl ₂ Excitation chlorine is sent into the chamber 1 from the opening 31 by the generation of the gas plasma 35, and the member 30 to be etched is etched by the excitation chlorine. Then, the plasma spectrometer 24 detects the state of the plasma particles in the excitation chamber 33, and the control means 21 performs Cl ₂ Gas is supplied in an intermittent state.
[0054]
A raw material gas is supplied into the passage 32 via the flow rate controller 13 and fed into the excitation chamber 33. By making electromagnetic waves enter the inside of the excitation chamber 33 from the plasma antenna 34, Cl ₂ The gas is ionized and Cl ₂ Gas plasma (raw material gas plasma) 35 is generated. Since a predetermined differential pressure is set between the pressure in the chamber 1 and the pressure in the excitation chamber 33 by the vacuum device 8, Cl in the excitation chamber 33 ₂ Excited chlorine of the gas plasma 35 is sent from the opening 31 to the member to be etched 30 in the chamber 1. An etching reaction occurs in the member 30 to be etched by the excited chlorine, and a precursor (CuxCly) 15 is generated inside the chamber 1.
[0055]
The metal film manufacturing apparatus shown in FIG. ₂ Since the gas plasma 35 is generated, the substrate 3 is not exposed to the plasma, and the substrate 3 is not damaged by the plasma. For example, in the substrate 3 on which a film of another material is formed in the previous process, the material film formed in the previous process is not damaged. In the excitation chamber 33, Cl ₂ As means for generating the gas plasma 35 (excitation means), it is also possible to use microwaves, lasers, electron beams, radiated light, and the like. Further, since the metal film manufacturing apparatus shown in FIG. 8 does not generate plasma in the chamber 1, it is not necessary to supply a rare gas in order to stabilize the plasma in the chamber 1.
[0056]
In the metal film manufacturing apparatus shown in FIGS. 6 to 8 described above, the source gas containing chlorine as a halogen is supplied into the chamber 1 in an intermittent state. As a result, the total Cl ₂ The film thickness can be increased efficiently with respect to the gas supply time, and the film formation rate can be improved.
[0057]
In addition, Cl ₂ When the gas is intermittently supplied, as shown in FIG. ₂ While gradually increasing the gas, Cl ₂ It is also possible to increase the gas in two stages. Cl at the start of film formation ₂ By gradually increasing the gas, the Cu particles at the start of film formation can be reduced to a predetermined size and adhesion can be improved. Cl ₂ By increasing the gas in two stages, when the wiring groove is provided in the substrate 3, Cu particles can be surely stacked in the groove, and the embedded name can be improved.
[0058]
【The invention's effect】
The metal film manufacturing apparatus of the present invention includes a chamber in which a substrate is accommodated, a metal member to be etched provided in a chamber facing the substrate, a source gas supply means for supplying a source gas containing halogen, Plasma generating means for generating a precursor of a metal component and a source gas contained in the member to be etched by generating a source gas plasma and etching the member to be etched, and the temperature on the substrate side is higher than the temperature on the member to be etched side Since the temperature control means for forming the precursor metal component on the substrate at a low level and the control means for suppressing the relative increase in the etching particles in the state where the source gas is intermittently supplied are provided. The source gas can be supplied in a state where there are sufficient plasma particles that contribute to the etching, and the metal film formed by the etching particles is etched. It is possible to supply the raw material gas in the absence to be. As a result, the metal film can be surely increased with respect to the film formation time to increase the film formation speed, the film formation speed is high, inexpensive raw materials can be used, and no impurities remain in the film. A metal film manufacturing apparatus capable of manufacturing a film with good adhesion can be obtained.
[0059]
And the rare gas supply means for supplying the rare gas to generate the rare gas plasma is provided, and the control means has a function of adjusting the amount of the rare gas according to the supply of the raw material gas. It is possible to make the source gas intermittently supplied in a stable plasma state while maintaining the gas amount.
[0060]
In addition, a detection means for detecting plasma particles in the chamber is provided, and the control means has a function of controlling the supply state of the source gas based on the state of the plasma particles detected by the detection means. It is possible to accurately grasp the state of plasma particles contributing to the film and increase the film formation speed.
[0061]
In addition, since the control means has a function of controlling the source gas to be intermittently supplied in a preset state, it is possible to increase the deposition rate with a simple configuration.
[0062]
Further, as a preset state in the control means, t / T, which is a relationship between the time T when the source gas is supplied and the time t when the source gas is not supplied, is 0.03 ≦ t Since /T≦0.10, it is possible to accurately control the state in which the source gas is intermittently supplied.
[0063]
The metal film manufacturing method of the present invention suppresses the relative increase in etching particles by intermittently supplying a source gas containing halogen into the chamber between the substrate and the metal member to be etched. The inside of the chamber is plasmatized to generate a source gas plasma, and the member to be etched is etched with the source gas plasma to generate a precursor of the metal component and source gas contained in the member to be etched. Since the metal component of the precursor is deposited on the substrate while suppressing the relative increase in etching particles by lowering the temperature of the substrate to be etched, the plasma particles that contribute to the deposition are reduced. The source gas can be supplied in a sufficiently existing state, and the metal film formed by the etching particles cannot be etched. It is possible to supply the raw material gas in the state. As a result, the metal film can be surely increased with respect to the film formation time to increase the film formation speed, the film formation speed is high, inexpensive raw materials can be used, and no impurities remain in the film. It becomes possible to provide a metal film production method capable of producing a film with good adhesion.
[0064]
Then, plasma particles in the chamber are detected, and the supply state of the source gas is controlled based on the detected plasma particle status to suppress the relative increase in etching particles, so that plasma that contributes to film formation It is possible to accurately grasp the state of the particles and increase the deposition rate.
[0065]
In addition, the source gas is not supplied when the plasma particles that contribute to film formation start to decrease after maximal, and the source gas is supplied when the etching particles reach a predetermined reduction state. Therefore, it is possible to accurately grasp the state of plasma particles contributing to film formation and increase the film formation speed.
[0066]
In addition, since the raw material gas is intermittently supplied in a preset state so as to suppress the relative increase in etching particles, it is possible to increase the deposition rate with simple control. Become.
[0067]
In addition, since t / T, which is the relationship between the time T when the source gas is supplied and the time t when the source gas is not supplied, is set to 0.03 ≦ t / T ≦ 0.10, It becomes possible to accurately control the state in which the source gas is supplied intermittently.
[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 graph showing changes in CuCl concentration over time.
FIG. 3 is a graph showing a change over time in the supply of source gas.
FIG. 4 is a graph showing a change in film thickness over time.
FIG. 5 is a block diagram of control means applied to a metal film manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a metal film manufacturing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a metal film manufacturing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a metal film manufacturing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing another example of a change with time of the raw material gas supply.
[Explanation of symbols]
1 chamber
2 Support stand
3 Substrate
4 Heater
5 Refrigerant distribution means
6 Temperature control means
7 Copper plate member
8 Vacuum equipment
9,34 Plasma antenna
10 Matching device
11 Power supply
12 nozzles
13,23 Flow controller
14,35 Cl ₂ Gas plasma
15 Precursor
16 Cu thin film
17 Exhaust port
18 Exhaust means
21, 37 Control means
22 Noble gas nozzle
24 Plasma spectrometer
25, 29 Ceiling board
26, 30 Member to be etched
31 opening
32 passage
33 Excitation room
38 Pulse generation function
39 Setting function

Claims

基板が収容されるチャンバと、
基板に対向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッチング部材と、
ハロゲンを含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
原料ガスプラズマを発生させ被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材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、
原料ガスを間欠的に供給した状態にしてエッチング粒子の相対的な増加を抑制する制御手段と
を備えたことを特徴とする金属膜作製装置。A chamber containing a substrate;
A member to be etched provided in a chamber at a position facing the substrate;
A source gas supply means for supplying a source gas containing halogen;
Plasma generating means for generating a precursor of a metal component and a source gas contained in the member to be etched by generating a source gas plasma and etching the member to be etched;
Temperature control means for lowering the temperature of the substrate side to be lower than the temperature of the member to be etched and depositing the metal component of the precursor on the substrate;
A metal film manufacturing apparatus comprising: a control unit that suppresses a relative increase in etching particles in a state in which a source gas is intermittently supplied.

請求項１において、
希ガスを供給して希ガスプラズマを発生させるための希ガス供給手段を備え、
制御手段には、原料ガスの供給に応じて希ガスの量を調整する機能が備えられていることを特徴とする金属膜作製装置。In claim 1,
A rare gas supply means for supplying a rare gas to generate a rare gas plasma;
The control means is provided with a function of adjusting the amount of the rare gas in accordance with the supply of the raw material gas.

請求項１もしくは請求項２において、
チャンバ内のプラズマ粒子を検出する検出手段を備え、
制御手段には、検出手段で検出されたプラズマ粒子の状況に基づいて原料ガスの供給状態を制御する機能が備えられている
ことを特徴とする金属膜作製装置。In claim 1 or claim 2,
Detecting means for detecting plasma particles in the chamber;
The metal film production apparatus characterized in that the control means is provided with a function of controlling the supply state of the source gas based on the state of the plasma particles detected by the detection means.

請求項１もしくは請求項２において、
制御手段には、予め設定された状態で原料ガスを間欠的に供給する状態に制御する機能が備えられていることを特徴とする金属膜作製装置。In claim 1 or claim 2,
An apparatus for producing a metal film, characterized in that the control means is provided with a function of controlling the source gas to be intermittently supplied in a preset state.

請求項４において、
制御手段における予め設定された状態として、
原料ガスを供給している状態の時間Ｔと原料ガスを供給していない状態の時間ｔとの関係であるｔ／Ｔを、
０．０３≦ｔ／Ｔ≦０．１０
に設定したことを特徴とする金属膜作製装置。In claim 4,
As a preset state in the control means,
T / T, which is the relationship between the time T when the source gas is supplied and the time t when the source gas is not supplied,
0.03 ≦ t / T ≦ 0.10
The metal film manufacturing apparatus characterized by being set to.

請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
制御手段は、原料ガス供給手段からの原料ガスの供給を間欠的に制御する手段であることを特徴とする金属膜作製装置。In any one of Claims 1 thru | or 5,
The metal film manufacturing apparatus characterized in that the control means is means for intermittently controlling the supply of the source gas from the source gas supply means.

請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
制御手段は、チャンバ内の排気状況を制御して原料ガスの供給を間欠的に供給した状態に制御する手段であることを特徴とする金属膜作製装置。In any one of Claims 1 thru | or 5,
The control means is a means for controlling the state of exhaust in the chamber and controlling the supply of the source gas to be intermittently supplied.

請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
ハロゲンを含有する原料ガスは、塩素を含有する原料ガスであることを特徴とする金属膜作製装置。In any one of Claims 1 thru | or 7,
The metal film manufacturing apparatus, wherein the source gas containing halogen is a source gas containing chlorine.

請求項８において、
被エッチング部材を銅製とすることにより、前駆体としてＣｕｘＣｌｙを生成することを特徴とする金属膜作製装置。In claim 8,
An apparatus for producing a metal film, characterized in that CuxCly is generated as a precursor by making a member to be etched made of copper.

請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
被エッチング部材は、ハロゲン化物形成金属であるタンタルもしくはタングステンもしくはチタンであることを特徴とする金属膜作製装置。In any one of Claims 1 to 8,
A metal film manufacturing apparatus, wherein the member to be etched is tantalum, tungsten or titanium which is a halide forming metal.

基板と金属製の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含有する原料ガスを間欠的に供給した状態にしてエッチング粒子の相対的な増加を抑制するように供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成し、基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くすることでエッチング粒子の相対的な増加を抑制させながら前駆体の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする金属膜作製方法。A source gas containing halogen is intermittently supplied into the chamber between the substrate and the metal member to be etched so that the relative increase in etching particles is suppressed and plasma is generated inside the chamber. The material gas plasma is generated and the member to be etched is etched with the material gas plasma to generate a precursor of the metal component and the material gas contained in the member to be etched, and the temperature on the substrate side is set to the temperature on the member to be etched side. A metal film manufacturing method characterized by depositing a metal component of a precursor on a substrate while suppressing a relative increase in etching particles by lowering the thickness.

請求項１１において、
チャンバ内のプラズマ粒子を検出し、検出したプラズマ粒子の状況に基づいて原料ガスの供給状態を制御してエッチング粒子の相対的な増加を抑制するようにしたことを特徴とする金属膜作製方法。In claim 11,
A method for producing a metal film, comprising: detecting plasma particles in a chamber; and controlling a supply state of a source gas based on the detected state of plasma particles to suppress a relative increase in etching particles.

請求項１２において、
成膜に寄与するプラズマ粒子が最大になった後に減少しはじめた時に原料ガスを非供給状態にすると共に、エッチング粒子が所定の減少状態になった時に原料ガスを供給状態にすることを特徴とする金属膜作製方法。In claim 12,
It is characterized in that the source gas is not supplied when the plasma particles contributing to film formation start to decrease after reaching the maximum, and the source gas is supplied when the etching particles reach a predetermined reduction state. A metal film manufacturing method.

請求項１１において、
予め設定された状態で原料ガスを間欠的に供給する状態に制御してエッチング粒子の相対的な増加を抑制するようにしたことを特徴とする金属膜作製方法。In claim 11,
A metal film manufacturing method, characterized in that a relative increase in etching particles is suppressed by controlling the source gas to be intermittently supplied in a preset state.

請求項１４において、
原料ガスを供給している状態の時間Ｔと原料ガスを供給していない状態の時間ｔとの関係であるｔ／Ｔを、
０．０３≦ｔ／Ｔ≦０．１０
にしたことを特徴とする金属膜作製方法。In claim 14,
T / T, which is the relationship between the time T when the source gas is supplied and the time t when the source gas is not supplied,
0.03 ≦ t / T ≦ 0.10
A metal film manufacturing method characterized by the above.

請求項１１乃至請求項１５のいずれか一項において、
ハロゲンを含有する原料ガスは、塩素を含有する原料ガスであることを特徴とする金属膜作製方法。In any one of Claims 11 thru | or 15,
A method for producing a metal film, wherein the source gas containing halogen is a source gas containing chlorine.

請求項１６において、
被エッチング部材を銅製とすることにより、前駆体としてＣｕｘＣｌｙを生成することを特徴とする金属膜作製方法。In claim 16,
A metal film manufacturing method characterized in that CuxCly is generated as a precursor by making a member to be etched made of copper.

請求項１１乃至請求項１６のいずれか一項において、
被エッチング部材は、ハロゲン化物形成金属であるタンタルもしくはタングステンもしくはチタンであることを特徴とする金属膜作製方法。In any one of Claims 11 thru | or 16,
A method for producing a metal film, wherein the member to be etched is tantalum, tungsten or titanium which is a halide forming metal.