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JP2003213423A - Apparatus and method for manufacturing metal barrier film - Google Patents

Apparatus and method for manufacturing metal barrier film

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Publication number
JP2003213423A
JP2003213423A JP2002044296A JP2002044296A JP2003213423A JP 2003213423 A JP2003213423 A JP 2003213423A JP 2002044296 A JP2002044296 A JP 2002044296A JP 2002044296 A JP2002044296 A JP 2002044296A JP 2003213423 A JP2003213423 A JP 2003213423A
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JP
Japan
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substrate
etched
chamber
plasma
gas
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Application number
JP2002044296A
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Japanese (ja)
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Hitoshi Sakamoto
仁志 坂本
Naoki Hachiman
直樹 八幡
Ryuichi Matsuda
竜一 松田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to DE60233976T priority patent/DE60233976D1/en
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Priority to EP02024416A priority patent/EP1312696A3/en
Priority to EP04017492A priority patent/EP1475453A3/en
Priority to DE60232823T priority patent/DE60232823D1/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a metal barrier film 26 which has excellent burying properties and improved in adhesion by suppressing diffusion of metal at high speed in a very thin state of the film. <P>SOLUTION: Cl<SB>2</SB>gas plasma is generated in a chamber 1 between a substrate 3 and a metal member 7, and the metal member 7 is etched by the Cl<SB>2</SB>gas plasma to form a precursor. A nitrogen gas is excited in a manner isolated from the chamber 1 in which the substrate 3 is accommodated, metal nitride is formed with the excited nitrogen to deposit the metal nitride on the substrate 3, and the metal component of the precursor is deposited on the metal nitride of the substrate after the metal nitride is deposited to manufacture the metal barrier film 26. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の表面に金属
膜を成膜する際に基板に対する金属の拡散をなくして金
属の密着性を保持するために基板の表面に成膜されるバ
リアメタル膜の作製装置及び作製方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a barrier metal film formed on the surface of a substrate in order to prevent the diffusion of the metal to the substrate and maintain the adhesion of the metal when forming a metal film on the surface of the substrate. The present invention relates to a film manufacturing apparatus and a film manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気的な配線が施されている半導体で
は、スイッチングの速度や伝送損失の低減、高密度化等
により、配線の材料として銅が用いられるようになって
きている。銅の配線を施す場合、配線用の凹部を表面に
有する基板に対し、気相成長法やメッキ等を用いて凹部
を含む表面に銅を成膜することが行なわれている。
2. Description of the Related Art In semiconductors to which electrical wiring is provided, copper has come to be used as a wiring material due to reduction of switching speed, transmission loss, and high density. When copper wiring is applied, a substrate having a recess for wiring on the surface is used to form a copper film on the surface including the recess by vapor deposition or plating.

【0003】基板の表面に銅を成膜する際には、基板に
対する銅の拡散をなくして銅の密着性を保持するため
に、基板の表面には予めバリアメタル膜(例えば、タン
タル、チタン、シリコン等の窒化物)が作製されてい
る。メッキ等を用いる場合には、バリアメタル膜上に物
理的、あるいは化学的気相蒸着法により銅シールド層を
形成し、電極としても適用される。バリアメタル膜は、
スパッタ法等の物理的蒸着法により成膜されている。
When forming a copper film on the surface of a substrate, a barrier metal film (eg, tantalum, titanium, etc.) is previously formed on the surface of the substrate in order to prevent the diffusion of the copper to the substrate and maintain the adhesion of the copper. A nitride such as silicon) has been produced. When plating or the like is used, a copper shield layer is formed on the barrier metal film by a physical or chemical vapor deposition method and applied as an electrode. The barrier metal film is
The film is formed by a physical vapor deposition method such as a sputtering method.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】基板の表面に形成され
ている配線用の凹部は、小さくなる傾向にあり、バリア
メタル膜も一層の薄膜化が要望されている。しかし、バ
リアメタル膜は、スパッタ法が用いられて作製されてい
るので、方向性が均一ではないため小さな凹部では、内
部が成膜される前に凹部の入口部が成膜されて埋め込み
性が不十分になる問題があり、また、損傷が激しいもの
であった。
The recess for wiring formed on the surface of the substrate tends to be small, and the barrier metal film is required to be further thinned. However, since the barrier metal film is produced by using the sputtering method, its directionality is not uniform, so that in a small concave portion, the inlet portion of the concave portion is formed before the inside of the concave portion is formed, resulting in poor filling. There was a problem of becoming insufficient, and the damage was severe.

【0005】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、埋め込み性に優れ極めて薄い状態で高速にバリアメ
タル膜を成膜することができるバリアメタル膜作製装置
及びバリアメタル膜作製方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a barrier metal film production apparatus and a barrier metal film production method which are excellent in embedding property and can form a barrier metal film at a high speed in an extremely thin state. The purpose is to

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のバリアメタル膜作製装置は、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、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含有
する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、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するプラズマ発生手段と、窒素を含
有する窒素含有ガス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原料により前駆体との
間で金属窒化物を生成する生成手段と、基板側の温度を
生成手段側の温度よりも低くして金属窒化物を基板に成
膜させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
A barrier metal film forming apparatus of the present invention for achieving the above object comprises a chamber for accommodating a substrate and a member to be etched made of metal provided in the chamber at a position facing the substrate. And a raw material gas supply means for supplying a raw material gas containing halogen into the chamber between the substrate and the member to be etched, and a plasma of the inside of the chamber to generate a raw material gas plasma, so that the member to be etched is exposed to the source gas plasma. A plasma generating means for generating a precursor of a metal component and a source gas contained in the member to be etched by etching, an exciting means for exciting the nitrogen-containing gas containing nitrogen from the chamber, and an exciting means. The generation means for generating a metal nitride with the precursor by the excited raw material and the temperature on the substrate side are the temperatures on the generation means side. Remote lowered, characterized in that a control means for forming a metal nitride on the substrate.

【0007】また、上記目的を達成するための本発明の
バリアメタル膜作製装置は、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、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含有する原料ガ
スを供給する原料ガス供給手段と、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
体を生成するプラズマ発生手段と、窒素を含有する窒素
含有ガス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原料により前駆体との間で金属窒
化物を生成する生成手段と、基板側の温度を生成手段側
の温度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させると
共に金属窒化物を成膜させた後に窒素含有ガスを止めて
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の金属窒化物の上に成膜させ
る制御手段とを備えたことを特徴とする。
The barrier metal film forming apparatus of the present invention for achieving the above object includes a chamber for accommodating a substrate, a member to be etched made of metal provided in the chamber at a position facing the substrate, and a substrate. By a raw material gas supply means for supplying a raw material gas containing halogen into the chamber between the member to be etched and a plasma of the inside of the chamber to generate a raw material gas plasma and etching the member to be etched with the raw material gas plasma Plasma generating means for generating a precursor of a metal component and a raw material gas contained in the member to be etched, and an excitation means for exciting the nitrogen-containing gas containing nitrogen from the chamber in isolation.
The generating means for generating a metal nitride between the precursor and the precursor by the raw material excited by the exciting means, and the temperature of the substrate side is lower than the temperature of the generating means to form a metal nitride film on the substrate and Control means for stopping the nitrogen-containing gas after forming the film of the nitride and making the temperature of the substrate side lower than the temperature of the member to be etched to form the metal component of the precursor on the metal nitride of the substrate. It is characterized by having.

【0008】また、上記目的を達成するための本発明の
バリアメタル膜作製装置は、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、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含有する原料ガ
スを供給する原料ガス供給手段と、基板と被エッチング
部材との間におけるチャンバ内に窒素を含有する窒素含
有ガスを供給する窒素含有ガス供給手段と、チャンバの
内部をプラズマ化して原料ガス及び窒素含有ガスプラズ
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すると共に前駆体と
の間で金属窒化物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金
属窒化物を基板に成膜させる制御手段とを備えたことを
特徴とする。
Further, the barrier metal film forming apparatus of the present invention for achieving the above object comprises a chamber for accommodating a substrate, a member to be etched made of metal provided in the chamber at a position facing the substrate, and a substrate. Raw material gas supply means for supplying a raw material gas containing halogen into the chamber between the member to be etched and a nitrogen containing gas for supplying a nitrogen containing gas containing nitrogen into the chamber between the substrate and the member to be etched The supply means and the inside of the chamber are turned into plasma to generate a source gas and a nitrogen-containing gas plasma, and the member to be etched is etched by the source gas plasma to generate a precursor of a metal component contained in the member to be etched and the source gas. And the plasma generation means for generating metal nitride between the precursor and the substrate side temperature. Characterized by comprising a control means for forming a metal nitride on the substrate to be lower than the temperature of the ring member.

【0009】また、上記目的を達成するための本発明の
バリアメタル膜作製装置は、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、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含有する原料ガ
スを供給する原料ガス供給手段と、基板と被エッチング
部材との間におけるチャンバ内に窒素を含有する窒素含
有ガスを供給する窒素含有ガス供給手段と、チャンバの
内部をプラズマ化して原料ガス及び窒素含有ガスプラズ
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すると共に前駆体と
の間で金属窒化物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金
属窒化物を基板に成膜させた後に窒素含有ガスを止めて
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の金属窒化物の上に成膜させ
る制御手段とを備えたことを特徴とする。
The barrier metal film forming apparatus of the present invention for achieving the above object includes a chamber for accommodating a substrate, a metal member to be etched provided in the chamber at a position facing the substrate, and the substrate. Raw material gas supply means for supplying a raw material gas containing halogen into the chamber between the member to be etched and a nitrogen containing gas for supplying a nitrogen containing gas containing nitrogen into the chamber between the substrate and the member to be etched The supply means and the inside of the chamber are turned into plasma to generate a source gas and a nitrogen-containing gas plasma, and the member to be etched is etched by the source gas plasma to generate a precursor of a metal component contained in the member to be etched and the source gas. And the plasma generation means for generating metal nitride between the precursor and the substrate side temperature. The temperature of the precursor member is lowered by lowering the temperature of the substrate to be lower than the temperature of the member to be etched by stopping the nitrogen-containing gas after depositing the metal nitride on the substrate at a temperature lower than that of the etching member side. And a control means for forming a film on the metal nitride.

【0010】そして、プラズマ発生手段は、チャンバの
周囲に配されるコイル状巻線アンテナを含むことを特徴
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、窒素
を含有する窒素含有ガスは、アンモニアを含むガスであ
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、チタンもしくはシリコンであることを特徴とする。
Further, the plasma generating means is characterized by including a coil-shaped winding antenna arranged around the chamber. Further, the source gas containing halogen is characterized by being a source gas containing chlorine. Further, the nitrogen-containing gas containing nitrogen is a gas containing ammonia. Further, the member to be etched is characterized in that it is tantalum, tungsten, titanium or silicon which is a halide forming metal.

【0011】上記目的を達成するための本発明のバリア
メタル膜作製方法は、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すると共に、
基板が収容されるチャンバとは隔絶して窒素を含有する
窒素含有ガスを励起し、励起された原料により前駆体と
の間で金属窒化物を生成し、基板側の温度を生成手段側
の温度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させるこ
とを特徴とする。
According to the method of forming a barrier metal film of the present invention for achieving the above object, a source gas containing halogen is supplied into a chamber between a substrate and a member to be etched made of metal, and a plasma is generated inside the chamber. To generate a precursor gas plasma and to etch the member to be etched with the source gas plasma to generate a precursor of a metal component and a source gas contained in the member to be etched,
The nitrogen-containing gas containing nitrogen is excited by being isolated from the chamber in which the substrate is housed, metal nitride is generated between the precursor and the precursor by the excited raw material, and the temperature of the substrate side is the temperature of the generating means side. It is characterized in that the metal nitride is deposited on the substrate at a lower temperature.

【0012】また、上記目的を達成するための本発明の
バリアメタル膜作製方法は、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すると
共に、基板が収容されるチャンバとは隔絶して窒素を含
有する窒素含有ガスを励起し、励起された原料により前
駆体との間で金属窒化物を生成し、基板側の温度を生成
手段側の温度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜さ
せ、金属窒化物を成膜させた後に窒素含有ガスを止めて
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の金属窒化物の上に成膜させ
ることを特徴とする。
Further, according to the method of producing a barrier metal film of the present invention for achieving the above object, a source gas containing halogen is supplied into a chamber between a substrate and a member to be etched made of metal, and the inside of the chamber is supplied. To generate a precursor gas plasma to generate a precursor gas plasma and to etch the member to be etched by the source gas plasma to generate a precursor of a metal component and a source gas contained in the member to be etched, and the chamber in which the substrate is housed. A nitrogen-containing gas containing nitrogen is isolated and excited, a metal nitride is generated between the precursor and the precursor by the excited raw material, and the temperature on the substrate side is made lower than the temperature on the generation means side. Is deposited on the substrate, the metal nitride is deposited, the nitrogen-containing gas is stopped, and the temperature on the substrate side is set lower than the temperature on the etched member side to form the precursor metal. The characterized thereby deposited on the metal nitride substrates.

【0013】また、上記目的を達成するための本発明の
バリアメタル膜作製方法は、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
原料ガス及び窒素を含有する窒素含有ガスを供給し、チ
ャンバの内部をプラズマ化して原料ガス及び窒素含有ガ
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すると共に
前駆体との間で金属窒化物を生成し、基板側の温度を被
エッチング部材側の温度よりも低くして金属窒化物を基
板に成膜させることを特徴とする。
Further, according to the method of producing a barrier metal film of the present invention for achieving the above object, a source gas containing halogen and a nitrogen containing nitrogen are contained in a chamber between a substrate and a member to be etched made of metal. A precursor of a metal component and a source gas contained in the member to be etched is generated by supplying a gas to generate plasma in the chamber to generate a source gas and a nitrogen-containing gas plasma and etching the member to be etched with the source gas plasma. It is characterized in that a metal nitride is generated together with the precursor and the temperature on the substrate side is lower than the temperature on the member to be etched to form the metal nitride on the substrate.

【0014】また、上記目的を達成するための本発明の
バリアメタル膜作製方法は、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
原料ガス及び窒素を含有する窒素含有ガスを供給し、チ
ャンバの内部をプラズマ化して原料ガス及び窒素含有ガ
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すると共に
前駆体との間で金属窒化物を生成し、基板側の温度を被
エッチング部材側の温度よりも低くして金属窒化物を基
板に成膜させ、金属窒化物を成膜させた後に窒素含有ガ
スを止めて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の金属窒化物の上
に成膜させることを特徴とする。
Further, in the method for producing a barrier metal film of the present invention for achieving the above object, a source gas containing halogen and a nitrogen containing nitrogen are contained in a chamber between a substrate and a member to be etched made of metal. A precursor of a metal component and a source gas contained in the member to be etched is generated by supplying a gas to generate plasma in the chamber to generate a source gas and a nitrogen-containing gas plasma and etching the member to be etched with the source gas plasma. A metal nitride is formed between the precursor and the precursor, and the temperature of the substrate side is made lower than the temperature of the member to be etched to form the metal nitride film on the substrate. After that, the nitrogen-containing gas is stopped and the temperature of the substrate side is made lower than the temperature of the member to be etched to deposit the metal component of the precursor on the metal nitride of the substrate. And it features.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1、図2に基づいて本発明のバ
リアメタル膜作製装置及びバリアメタル膜作製方法の第
1実施形態例を説明する。図1には本発明の第1実施形
態例に係るバリアメタル膜作製装置の概略側面、図2に
はバリアメタル膜が作製された基板の詳細を示してあ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of a barrier metal film production apparatus and a barrier metal film production method of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic side view of a barrier metal film production apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows details of a substrate on which a barrier metal film is produced.

【0016】図に示すように、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。
As shown in the figure, a support base 2 is provided in the vicinity of the bottom of a chamber 1 (made of an insulating material) made of, for example, ceramics (made of an insulating material) and formed in a cylindrical shape. The substrate 3 is placed. The support base 2 is provided with a temperature control means 6 provided with a heater 4 and a coolant flow means 5, and the support base 2 has a predetermined temperature (for example, a temperature at which the substrate 3 is maintained at 100 ° C. to 200 ° C.) by the temperature control means 6. ) Is controlled.

【0017】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金属部材7(例え
ば、W,Ti,Ta,TiSi等)によって塞がれている。金属部材
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。チャンバ1の筒部の周囲に
はプラズマ発生手段のコイル状巻線アンテナとしてのプ
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。
The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed with a metal member 7 (for example, W, Ti, Ta, TiSi, etc.) as a member to be etched made of metal. The inside of the chamber 1 closed by the metal member 7 is maintained at a predetermined pressure by the vacuum device 8. A plasma antenna 9 serving as a coil-shaped winding antenna of plasma generating means is provided around the cylindrical portion of the chamber 1, and a matching device 10 and a power supply 11 are connected to the plasma antenna 9 to supply power.

【0018】金属部材7の下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Cl2 ガス)を供給するノズル
12が接続されている。ノズル12は水平に向けて開口
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。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。
In the cylindrical portion of the chamber 1 below the metal member 7, a source gas containing chlorine as a halogen (He, Ar or the like having a chlorine concentration of ≦ 50%, preferably about 10%) is provided inside the chamber 1. A nozzle 12 for supplying diluted Cl 2 gas) is connected. The nozzle 12 opens horizontally, and the raw material gas is sent to the nozzle 12 via a flow rate controller 13. As the halogen contained in the source gas, it is possible to apply fluorine (F), bromine (Br), iodine (I), or the like.

【0019】一方、チャンバ1の筒部の下方の周囲の複
数箇所(例えば、4箇所)には、スリット状の開口部1
4が形成され、開口部14には筒状の通路15の一端が
それぞれ固定されている。通路15の途中部には絶縁体
製の筒状の励起室16が設けられ、励起室16の周囲に
はコイル状のプラズマアンテナ17が設けられ、プラズ
マアンテナ17は整合器18及び電源19に接続されて
給電が行われる。プラズマアンテナ17、整合器18及
び電源19により励起手段が構成されている。通路15
の他端側には流量制御器20が接続され、流量制御器2
0を介して通路15内に窒素含有ガスとしてのアンモニ
アガス(NH3 ガス)が供給される。
On the other hand, slit-shaped openings 1 are formed at a plurality of locations (for example, four locations) below the cylindrical portion of the chamber 1.
4 are formed, and one end of a cylindrical passage 15 is fixed to the opening 14. A tubular excitation chamber 16 made of an insulator is provided in the middle of the passage 15, and a coil-shaped plasma antenna 17 is provided around the excitation chamber 16. The plasma antenna 17 is connected to a matching unit 18 and a power supply 19. Then, the power is supplied. The plasma antenna 17, the matching box 18, and the power supply 19 constitute an exciting means. Passage 15
The flow rate controller 20 is connected to the other end side of the flow rate controller 2
Ammonia gas (NH 3 gas) as a nitrogen-containing gas is supplied into the passage 15 through 0.

【0020】上述したバリアメタル膜作製装置では、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、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)21が発生する。Cl2 ガスプラ
ズマ21により、金属部材7にエッチング反応が生じ、
前駆体(MxCly:M はW,Ti,Ta,TiSi等の金属)22が生成
される。
In the barrier metal film forming apparatus described above, the raw material gas is supplied from the nozzle 12 into the chamber 1, and the electromagnetic wave is introduced into the chamber 1 from the plasma antenna 9, whereby the Cl 2 gas is ionized and Cl 2 gas is ionized. 2 Gas plasma (raw material gas plasma) 21 is generated. The Cl 2 gas plasma 21 causes an etching reaction on the metal member 7,
A precursor (MxCly: M is a metal such as W, Ti, Ta, TiSi) 22 is generated.

【0021】また、流量制御器20を介して通路15内
にNH3 ガスを供給して励起室16にNH3 ガスを送り込
む。プラズマアンテナ17から電磁波を励起室16の内
部に入射することで、NH3 ガスがイオン化されてNH3
スプラズマ23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16の圧力とに所定の差圧が設定さ
れているため、励起室16のNH3 ガスプラズマ23の励
起アンモニアが開口部14からチャンバ1内の前駆体
(MxCly )22に送られる。
Further, by supplying NH 3 gas into the passage 15 via the flow controller 20 feeds the NH 3 gas in the excitation chamber 16. When an electromagnetic wave enters the excitation chamber 16 from the plasma antenna 17, the NH 3 gas is ionized and the NH 3 gas plasma 23 is generated. Since a predetermined differential pressure is set between the pressure in the chamber 1 and the pressure in the excitation chamber 16 by the vacuum device 8, the excited ammonia of the NH 3 gas plasma 23 in the excitation chamber 16 is precursor from the opening 14 in the chamber 1. It is sent to the body (MxCly) 22.

【0022】つまり、窒素を含有する窒素含有ガスをチ
ャンバ1と隔絶した励起室16で励起する励起手段が構
成されている。これにより、前駆体(MxCly )22の金
属成分とアンモニアが反応して金属窒化物(MN)が生成
される(生成手段)。このとき、金属部材7及び励起室
16はプラズマにより基板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。
That is, the excitation means for exciting the nitrogen-containing gas containing nitrogen in the excitation chamber 16 isolated from the chamber 1 is constituted. As a result, the metal component of the precursor (MxCly) 22 reacts with ammonia to generate a metal nitride (MN) (generation means). At this time, the metal member 7 and the excitation chamber 16 are maintained at a predetermined temperature (for example, 200 ° C. to 400 ° C.) higher than the temperature of the substrate 3 by the plasma.

【0023】チャンバ1の内部で生成された金属窒化物
(MN)は低い温度に制御された基板3に運ばれて、基板
3の表面にMN薄膜24が生成される。MN薄膜24が生成
された後、NH3 ガス及び電源19への給電を止めること
で、前駆体(MxCly )22が金属部材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(MxCly )22は還元反応により金属(M)イオンの
みとされて基板3に当てられ、基板3のMN薄膜24の上
にM薄膜25が生成される。MN薄膜24及びM薄膜25
によりバリアメタル膜26が形成される(図2参照)。
The metal nitride (MN) produced inside the chamber 1 is carried to the substrate 3 controlled at a low temperature, and the MN thin film 24 is produced on the surface of the substrate 3. After the MN thin film 24 is generated, the NH 3 gas and the power supply to the power source 19 are stopped, so that the precursor (MxCly) 22 is carried to the substrate 3 whose temperature is lower than that of the metal member 7. The precursor (MxCly) 22 carried to the substrate 3 is reduced to only metal (M) ions and applied to the substrate 3, and an M thin film 25 is formed on the MN thin film 24 of the substrate 3. MN thin film 24 and M thin film 25
Thus, the barrier metal film 26 is formed (see FIG. 2).

【0024】MN薄膜24が生成されるときの反応は、次
式で表すことができる。 2MCl+2NH3 →2MN↓+HCl↑+2H2 ↑ また、M薄膜25が生成されるときの反応は次式で表す
ことができる。 2MCl→2M↓+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2
7から排気される。
The reaction when the MN thin film 24 is produced can be expressed by the following equation. 2MCl + 2NH 3 → 2MN ↓ + HCl ↑ + 2H 2 ↑ The reaction when the M thin film 25 is formed can be expressed by the following equation. 2MCl → 2M ↓ + Cl 2 ↑ Gas and etching products not involved in the reaction are exhaust port 2
Exhausted from 7.

【0025】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。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。また、金属部材7の材質は、
Ag,Au,Pt,Si 等産業上適用可能な金属を用いることが可
能である。
Although Cl 2 gas diluted with He, Ar or the like has been described as an example of the raw material gas, Cl 2 gas may be used alone or HCl gas may be applied. HCl
When gas is applied, HCl gas plasma is generated as the source gas plasma. Therefore, the source gas may be any gas containing chlorine, and a mixed gas of HCl gas and Cl 2 gas can be used. The material of the metal member 7 is
Industrially applicable metals such as Ag, Au, Pt, and Si can be used.

【0026】バリアメタル膜26が形成された基板3
は、成膜装置でバリアメタル膜26の上に銅(Cu)薄膜
やアルミニウム(Al) 薄膜等が成膜される。バリアメタ
ル膜26が存在することにより、例えば、MN薄膜24に
よりCuの基板3への拡散がなくなり、M薄膜25により
Cuの密着性が確保される。
Substrate 3 on which barrier metal film 26 is formed
A copper (Cu) thin film, an aluminum (Al) thin film, or the like is formed on the barrier metal film 26 by a film forming apparatus. The presence of the barrier metal film 26 prevents the diffusion of Cu into the substrate 3 by the MN thin film 24 and the M thin film 25, for example.
Cu adhesion is secured.

【0027】尚、成膜される材料が密着性に問題がない
材料(例えばAl)の場合や、窒化物が密着性を保つこと
ができる金属の場合等によっては、バリアメタル膜26
としてM薄膜25を省略することも可能である。また、
温度差によって還元反応を生じさせるようにしている
が、別途還元ガスプラズマを発生させて還元反応を生じ
させるようにすることも可能である。
The barrier metal film 26 may be formed depending on the case where the material to be formed is a material having no problem in adhesion (for example, Al) or the nitride is a metal capable of maintaining adhesion.
It is also possible to omit the M thin film 25. Also,
Although the reduction reaction is caused by the temperature difference, it is also possible to separately generate the reducing gas plasma to cause the reduction reaction.

【0028】上記構成のバリアメタル膜作製装置では、
プラズマにより金属を生じさせてバリアメタル膜26を
作製しているので、均一にしかも薄膜状にバリアメタル
膜26を成膜することが可能になる。このため、基板3
に設けられる、例えば、数百nm幅程度の小さな凹部に
対しても内部にまで精度よく成膜され、埋め込み性に優
れ、極めて薄い状態で高速にバリアメタル膜26を成膜
することが可能になる。
In the barrier metal film forming apparatus having the above structure,
Since the metal is generated by the plasma to form the barrier metal film 26, the barrier metal film 26 can be uniformly and thinly formed. Therefore, the substrate 3
For example, a barrier metal film 26 can be formed at high speed even in a small recess having a width of several hundreds nm, which is excellent in embedding property and can be formed in an extremely thin state at high speed. Become.

【0029】図3乃至図5に基づいて本発明の第2実施
形態例に係るバリアメタル膜作製装置及びバリアメタル
膜作製方法を説明する。図3には本発明の第2実施形態
例に係るバリアメタル膜作製装置の概略側面、図4には
図3中のIV-IV 線矢視、図5には図4中のV-V 線矢視を
示してある。尚、図1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。
A barrier metal film production apparatus and a barrier metal film production method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 is a schematic side view of a barrier metal film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view taken along the line IV-IV in FIG. 3, and FIG. 5 is a view taken along the line VV in FIG. Is shown. The same members as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and duplicate description is omitted.

【0030】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30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30との間には金属製(例えば、W,Ti,Ta,Ti
Si等)の被エッチング部材31が挟持されている。被エ
ッチング部材31は、チャンバ1の上面の開口部に挟持
されるリング部32が備えられ、リング部32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33が円周方向に複数(図示例では12
個)設けられている。
The upper surface of the chamber 1 is an opening, and the opening is closed by a disk-shaped ceiling plate 30 made of an insulating material (for example, ceramics). A metal (for example, W, Ti, Ta, Ti) is provided between the opening on the upper surface of the chamber 1 and the ceiling plate 30.
A member 31 to be etched such as Si) is sandwiched. The member to be etched 31 is provided with a ring portion 32 which is sandwiched by an opening on the upper surface of the chamber 1, and a protrusion having an equal width on the inner peripheral side of the ring portion 32 extending to the vicinity of the radial center of the chamber 1. A plurality of parts 33 are provided in the circumferential direction (12 in the illustrated example.
It is provided).

【0031】突起部33は、リング部32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30とチャンバ1の内部との間には突起部33の間
で形成される切欠部35(空間)が存在した状態になっ
ている。リング部32はアースされており、複数の突起
部33は電気的につながれて同電位に維持されている。
被エッチング部材31にはヒータ等の温度制御手段(図
示省略)が設けられ、例えば、200℃乃至400℃程
度に温度制御される。
The protrusion 33 is attached to the ring portion 32 integrally or detachably. There is a notch 35 (space) formed between the protrusions 33 between the ceiling plate 30 and the inside of the chamber 1. The ring portion 32 is grounded, and the plurality of protrusions 33 are electrically connected to each other and maintained at the same potential.
The member to be etched 31 is provided with a temperature control means (not shown) such as a heater, and the temperature is controlled to, for example, about 200 ° C to 400 ° C.

【0032】尚、突起部33の間に突起部33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33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。
It is also possible to dispose a second protrusion that is shorter than the protrusion 33 in the radial direction between the protrusions 33, and further, a shorter protrusion between the protrusion 33 and the second protrusion. It is also possible to arrange. In this way, the area of copper to be etched can be secured while suppressing the induced current.

【0033】天井板30の上方にはチャンバ1の内部を
プラズマ化するための平面巻線状のプラズマアンテナ3
4が設けられ、プラズマアンテナ34は天井板30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34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31は、リング部32の
内周側に突起部33が円周方向に複数設けられ、突起部
33の間で形成される切欠部35(空間)が存在してい
るので、プラズマアンテナ34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30との間に突起部3
3が配置された状態になっている。
Above the ceiling plate 30, a plane winding type plasma antenna 3 is provided for plasmaizing the inside of the chamber 1.
4 is provided, and the plasma antenna 34 is formed in a plane ring shape parallel to the surface of the ceiling plate 30. The matching device 10 and the power supply 11 are connected to the plasma antenna 34 to supply power. In the member to be etched 31, a plurality of protrusions 33 are provided in the circumferential direction on the inner peripheral side of the ring portion 32, and there are notches 35 (spaces) formed between the protrusions 33. The protrusion 3 is provided between the substrate 3 and the ceiling plate 30 in a discontinuous state with respect to the direction of electricity flow of 34.
3 has been arranged.

【0034】上述したバリアメタル膜作製装置では、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34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)21が発生する。プラズマア
ンテナ34の下部には導電体である被エッチング部材3
1が存在しているが、以下の作用により被エッチング部
材31と基板3との間、即ち、被エッチング部材31の
下側にCl2 ガスプラズマ21が安定して発生するように
なっている。
In the above-described barrier metal film forming apparatus, the source gas is supplied from the nozzle 12 into the chamber 1 and the electromagnetic wave is introduced into the chamber 1 from the plasma antenna 34, whereby the Cl 2 gas is ionized and Cl 2 gas is ionized. 2 Gas plasma (raw material gas plasma) 21 is generated. Below the plasma antenna 34, the member to be etched 3 that is a conductor is provided.
1 exists, but Cl 2 gas plasma 21 is stably generated between the member to be etched 31 and the substrate 3, that is, below the member to be etched 31, by the following action.

【0035】被エッチング部材31の下側にCl2 ガスプ
ラズマ21が発生する作用について説明する。図5に示
すように、平面リング状のプラズマアンテナ34の電気
の流れAは突起部33を横切る方向となり、このとき、
突起部33のプラズマアンテナ34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31には切欠部3
5(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33の下面に流れてプラズマ
アンテナ34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)。
The operation of generating the Cl 2 gas plasma 21 below the member 31 to be etched will be described. As shown in FIG. 5, the electric current A of the planar ring-shaped plasma antenna 34 crosses the protrusion 33. At this time,
An induced current b is generated on the surface of the protrusion 33 facing the plasma antenna 34. The notch 3 is formed in the member 31 to be etched.
Since 5 (space) exists, the induced current b flows to the lower surface of each protrusion 33 and becomes a flow a in the same direction as the electric flow A of the plasma antenna 34 (Faraday shield). .

【0036】このため、基板3側から被エッチング部材
31を見た場合、プラズマアンテナ34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32がアースされて突起部33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31が存在していても、プラズマアンテナ34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31の下側にCl2 ガスプラズマ21が安定して発生
するようになっている。
Therefore, when the member 31 to be etched is viewed from the substrate 3 side, the electric flow A of the plasma antenna 34
In this state, there is no flow in the direction of canceling the current, and the ring portion 32 is grounded and the projection 33 is maintained at the same potential. As a result, even if the member to be etched 31 which is a conductor exists, the electromagnetic wave from the plasma antenna 34 surely enters the chamber 1, and the Cl 2 gas plasma 21 is stabilized below the member to be etched 31. It is supposed to occur.

【0037】そして、支持台2の上部には通路15、励
起室16、プラズマアンテナ17等で構成されるプラズ
マ発生手段が備えられている。
On the upper part of the support base 2, there is provided a plasma generating means composed of the passage 15, the excitation chamber 16, the plasma antenna 17, and the like.

【0038】Cl2 ガスプラズマ21により、金属部材7
にエッチング反応が生じ、前駆体(MxCly:M はW,Ti,Ta,
TiSi等の金属)22が生成される。励起室16でNH3
スがイオン化されてNH3 ガスプラズマ23が発生する。
励起室16のNH3 ガスプラズマ23の励起アンモニアが
開口部14からチャンバ1内の前駆体(MxCly )22に
送られる。これにより、前駆体(MxCly )22の金属成
分とアンモニアが反応して金属窒化物(MN)が生成され
る(生成手段)。このとき、金属部材7及び励起室16
はプラズマにより基板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。
By the Cl 2 gas plasma 21, the metal member 7
Etching reaction occurs in the precursor (MxCly: M is W, Ti, Ta,
A metal such as TiSi) 22 is generated. NH 3 gas is ionized in the excitation chamber 16 to generate NH 3 gas plasma 23.
Excited ammonia of the NH 3 gas plasma 23 in the excitation chamber 16 is sent from the opening 14 to the precursor (MxCly) 22 in the chamber 1. As a result, the metal component of the precursor (MxCly) 22 reacts with ammonia to generate a metal nitride (MN) (generation means). At this time, the metal member 7 and the excitation chamber 16
Is maintained at a predetermined temperature (for example, 200 ° C. to 400 ° C.) higher than the temperature of the substrate 3 by plasma.

【0039】チャンバ1の内部で生成された金属窒化物
(MN)は低い温度に制御された基板3に運ばれて、基板
3の表面にMN薄膜24が生成される。MN薄膜24が生成
された後、NH3 ガス及び電源19への給電を止めること
で、前駆体(MxCly )22が金属部材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(MxCly )22は還元反応により金属(M)イオンの
みとされて基板3に当てられ、基板3のMN薄膜24の上
にM薄膜25が生成される。MN薄膜24及びM薄膜25
によりバリアメタル膜26が形成される(図2参照)。
反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口2
7から排気される。
The metal nitride (MN) produced inside the chamber 1 is carried to the substrate 3 controlled at a low temperature, and the MN thin film 24 is produced on the surface of the substrate 3. After the MN thin film 24 is generated, the NH 3 gas and the power supply to the power source 19 are stopped, so that the precursor (MxCly) 22 is carried to the substrate 3 whose temperature is lower than that of the metal member 7. The precursor (MxCly) 22 carried to the substrate 3 is reduced to only metal (M) ions and applied to the substrate 3, and an M thin film 25 is formed on the MN thin film 24 of the substrate 3. MN thin film 24 and M thin film 25
Thus, the barrier metal film 26 is formed (see FIG. 2).
Exhaust port 2 for gases and etching products that do not participate in the reaction
Exhausted from 7.

【0040】上記構成のバリアメタル膜作製装置では、
第1実施形態例と同様に、プラズマにより金属を生じさ
せてバリアメタル膜26を作製しているので、均一にし
かも薄膜状にバリアメタル膜26を成膜することが可能
になる。このため、基板3に設けられる、例えば、数百
nm幅程度の小さな凹部に対しても内部にまで精度よく
成膜され、埋め込み性に優れ、極めて薄い状態で高速に
バリアメタル膜26を成膜することが可能になる。
In the barrier metal film forming apparatus having the above structure,
Similar to the first embodiment, the barrier metal film 26 is produced by generating a metal by plasma, so that the barrier metal film 26 can be uniformly and thinly formed. Therefore, for example, even a small recess having a width of several hundreds nm, which is provided on the substrate 3, can be accurately formed even in the inside thereof, has excellent embeddability, and can form the barrier metal film 26 at a high speed in an extremely thin state. It becomes possible to do.

【0041】また、被エッチング部材31は、リング部
32の内周側に突起部33が円周方向に複数設けられ、
突起部33の間で形成される切欠部35(空間)が存在
しているので、被エッチング部材31に生じる誘導電流
は基板3側からみてプラズマアンテナ34の電気の流れ
と同一方向の流れとなる。これにより、導電体である被
エッチング部材31がプラズマアンテナ34の下に存在
していても、プラズマアンテナ34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31の下側に
Cl2 ガスプラズマ21を安定して発生させることが可能
となる。
The member to be etched 31 is provided with a plurality of protrusions 33 in the circumferential direction on the inner peripheral side of the ring portion 32.
Since the notch 35 (space) formed between the protrusions 33 exists, the induced current generated in the member to be etched 31 has a flow in the same direction as the electric current of the plasma antenna 34 when viewed from the substrate 3 side. . As a result, even if the member to be etched 31 which is a conductor exists below the plasma antenna 34, the electromagnetic wave from the plasma antenna 34 surely enters the chamber 1 and the member to be etched 31 is located below the member to be etched 31.
The Cl 2 gas plasma 21 can be stably generated.

【0042】図6に基づいて本発明の第3実施形態例に
係るバリアメタル膜作製装置及びバリアメタル膜作製方
法を説明する。図6には本発明の第3実施形態例に係る
バリアメタル膜作製装置の概略側面を示してある。尚、
図1及び図3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。
A barrier metal film production apparatus and a barrier metal film production method according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a schematic side view of a barrier metal film forming apparatus according to the third embodiment of the present invention. still,
The same members as those shown in FIGS. 1 and 3 are designated by the same reference numerals, and duplicate description is omitted.

【0043】チャンバ1の上部の開口部は、例えば、セ
ラミックス製(絶縁材料製)の天井板30によって塞が
れている。天井板30の下面には金属製(例えば、W,T
i,Ta,TiSi等)の被エッチング部材41が設けられ、被
エッチング部材41は四角錐形状となっている。チャン
バ1の筒部の上部の周囲の複数箇所(例えば、4箇所)
には、スリット状の第2開口部42が形成され、第2開
口部42には筒状の第2通路43の一端がそれぞれ固定
されている。
The upper opening of the chamber 1 is closed by a ceiling plate 30 made of ceramics (insulating material), for example. The lower surface of the ceiling plate 30 is made of metal (for example, W, T
A member 41 to be etched (i, Ta, TiSi, etc.) is provided, and the member 41 to be etched has a quadrangular pyramid shape. Plural places (for example, 4 places) around the upper part of the cylindrical portion of the chamber 1
A slit-shaped second opening 42 is formed in each of the first and second openings 42, and one end of a cylindrical second passage 43 is fixed to the second opening 42.

【0044】第2通路43の途中部には絶縁体製の筒状
の第2励起室44が設けられ、第2励起室44の周囲に
はコイル状の第2プラズマアンテナ45が設けられ、第
2プラズマアンテナ45には整合器48及び電源49に
接続されて給電が行われる。第2プラズマアンテナ4
5、整合器48及び電源49によりプラズマ発生手段が
構成されている。
A second cylindrical excitation chamber 44 made of an insulator is provided in the middle of the second passage 43, and a coiled second plasma antenna 45 is provided around the second excitation chamber 44. The two-plasma antenna 45 is connected to a matching unit 48 and a power source 49 to supply power. Second plasma antenna 4
5, the matching device 48 and the power supply 49 constitute a plasma generating means.

【0045】第2通路43の他端側には流量制御器46
が接続され、流量制御器46を介して通路43内に塩素
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。第2プラズマアンテナ45から電磁波を第2励起室
44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)47が発生す
る。Cl2 ガスプラズマ47の発生により励起塩素が第2
開口部42からチャンバ1内に送られ、被エッチング部
材41が励起塩素によりエッチングされる。
A flow controller 46 is provided at the other end of the second passage 43.
Is connected, and a raw material gas containing chlorine (Cl 2 gas diluted with He, Ar, etc. to a chlorine concentration of ≦ 50%, preferably about 10%) is supplied to the passage 43 through the flow rate controller 46. It By injecting electromagnetic waves from the second plasma antenna 45 into the second excitation chamber 44, Cl 2 gas is ionized and Cl 2 gas plasma (source gas plasma) 47 is generated. The second generation of excited chlorine due to the generation of Cl 2 gas plasma 47
It is sent into the chamber 1 through the opening 42, and the member 41 to be etched is etched by excited chlorine.

【0046】上述したバリアメタル膜作製装置では、流
量制御器46を介して第2通路43内に原料ガスを供給
して第2励起室44に原料ガスを送り込む。第2プラズ
マアンテナ45から電磁波を第2励起室44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)47が発生する。真空装置8
によりチャンバ1内の圧力と第2励起室44の圧力とに
所定の差圧が設定されているため、第2励起室44のCl
2 ガスプラズマ47の励起塩素が開口部42からチャン
バ1内の被エッチング部材41に送られる。励起塩素に
より被エッチング部材41にエッチング反応が生じ、チ
ャンバ1の内部で(MxCly )22が生成される。このと
き、被エッチング部材41は天井板30に設けられたヒ
ータ50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。
In the barrier metal film forming apparatus described above, the raw material gas is supplied into the second passage 43 through the flow rate controller 46 to feed the raw material gas into the second excitation chamber 44. By injecting electromagnetic waves from the second plasma antenna 45 into the second excitation chamber 44, Cl 2 gas is ionized and Cl 2 gas plasma (source gas plasma) 47 is generated. Vacuum device 8
Since a predetermined differential pressure is set between the pressure inside the chamber 1 and the pressure inside the second excitation chamber 44,
Excited chlorine of the two- gas plasma 47 is sent from the opening 42 to the member 41 to be etched in the chamber 1. The excited chlorine causes an etching reaction on the member 41 to be etched, and (MxCly) 22 is generated inside the chamber 1. At this time, the member to be etched 41 is maintained at a predetermined temperature (for example, 200 ° C. to 400 ° C.) higher than the temperature of the substrate 3 by the heater 50 provided on the ceiling plate 30.

【0047】励起室16でNH3 ガスがイオン化されてNH
3 ガスプラズマ23が発生する。励起室16のNH3 ガス
プラズマ23の励起アンモニアが開口部14からチャン
バ1内の前駆体(MxCly )22に送られる。これによ
り、前駆体(MxCly )22の金属成分とアンモニアが反
応して金属窒化物(MN)が生成される。このとき、励起
室16はプラズマにより基板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。
NH 3 gas is ionized in the excitation chamber 16
3 Gas plasma 23 is generated. Excited ammonia of the NH 3 gas plasma 23 in the excitation chamber 16 is sent from the opening 14 to the precursor (MxCly) 22 in the chamber 1. As a result, the metal component of the precursor (MxCly) 22 reacts with ammonia to generate a metal nitride (MN). At this time, the excitation chamber 16 is maintained at a predetermined temperature (for example, 200 ° C. to 400 ° C.) higher than the temperature of the substrate 3 by the plasma.

【0048】チャンバ1の内部で生成された金属窒化物
(MN)は低い温度に制御された基板3に運ばれて、基板
3の表面にMN薄膜24が生成される。MN薄膜24が生成
された後、NH3 ガス及び電源19への給電を止めること
で、前駆体(MxCly )22が被エッチング部材41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(MxCly )22は還元反応により金属
(M)イオンのみとされて基板3に当てられ、基板3の
MN薄膜24の上にM薄膜25が生成される。MN薄膜24
及びM薄膜25によりバリアメタル膜26が形成される
(図2参照)。反応に関与しないガス及びエッチング生
成物は排気口27から排気される。
The metal nitride (MN) produced inside the chamber 1 is carried to the substrate 3 controlled at a low temperature, and the MN thin film 24 is produced on the surface of the substrate 3. After the MN thin film 24 is generated, the NH 3 gas and the power supply to the power source 19 are stopped, so that the precursor (MxCly) 22 is carried to the substrate 3 whose temperature is lower than that of the member 41 to be etched. The precursor (MxCly) 22 carried to the substrate 3 is converted into only metal (M) ions by a reduction reaction and applied to the substrate 3,
The M thin film 25 is formed on the MN thin film 24. MN thin film 24
A barrier metal film 26 is formed by the M thin film 25 (see FIG. 2). Gases and etching products that do not participate in the reaction are exhausted from the exhaust port 27.

【0049】上記構成のバリアメタル膜作製装置では、
第1実施形態例及び第2実施形態例と同様に、プラズマ
により金属を生じさせてバリアメタル膜26を作製して
いるので、均一にしかも薄膜状にバリアメタル膜26を
成膜することが可能になる。このため、基板3に設けら
れる、例えば、数百nm幅程度の小さな凹部に対しても
内部にまで精度よく成膜され、埋め込み性に優れ、極め
て薄い状態で高速にバリアメタル膜26を成膜すること
が可能になる。
In the barrier metal film forming apparatus having the above structure,
Similar to the first and second embodiments, the barrier metal film 26 is produced by generating a metal by plasma, so that the barrier metal film 26 can be uniformly and thinly formed. become. Therefore, for example, even a small recess having a width of several hundreds nm, which is provided on the substrate 3, can be accurately formed even in the inside thereof, has excellent embeddability, and can form the barrier metal film 26 at a high speed in an extremely thin state. It becomes possible to do.

【0050】また、チャンバ1と隔絶した第2励起室4
4でCl2 ガスプラズマ47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。
The second excitation chamber 4 separated from the chamber 1
Since the Cl 2 gas plasma 47 is generated in Step 4, the substrate 3 is not exposed to the plasma, and the substrate 3 is not damaged by the plasma.

【0051】尚、第2励起室44でCl2 ガスプラズマ4
7を発生させる手段、即ち、原料ガスを励起して励起原
料とする手段としては、マイクロ波、レーザ、電子線、
放射光等を用いることも可能であり、金属フィラメント
を高温に加熱して前駆体を生成することも可能である。
また、Cl2 ガスプラズマ47を基板3と隔絶する構成
は、通路43に第2励起室44を設ける構成の他に、例
えば、チャンバ1を隔絶する等、他の構成とすることも
可能である。
In the second excitation chamber 44, Cl 2 gas plasma 4
As a means for generating 7, that is, a means for exciting a raw material gas to be an excited raw material, a microwave, a laser, an electron beam,
It is also possible to use synchrotron radiation or the like, and it is also possible to heat the metal filament to a high temperature to generate the precursor.
In addition, the configuration for isolating the Cl 2 gas plasma 47 from the substrate 3 may be, in addition to the configuration in which the second excitation chamber 44 is provided in the passage 43, other configurations such as, for example, isolating the chamber 1. .

【0052】図7に基づいて本発明の第4実施形態例に
係るバリアメタル膜作製装置及びバリアメタル膜作製方
法を説明する。図7には本発明の第4実施形態例に係る
バリアメタル膜作製装置の概略側面を示してある。尚、
図1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。
A barrier metal film production apparatus and a barrier metal film production method according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a schematic side view of a barrier metal film forming apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. still,
The same members as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the duplicate description is omitted.

【0053】図1に示した第1実施形態例のバリアメタ
ル膜作製装置に対し、、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、金属部材7に整
合器10及び電源11が接続されて金属部材7に給電が
行われる。
In contrast to the barrier metal film forming apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1, the plasma antenna 9 is not provided around the cylindrical portion of the chamber 1, and the metal member 7 is provided with a matching box 10 and a matching box 10. The power supply 11 is connected to supply power to the metal member 7.

【0054】上述したバリアメタル膜作製装置では、チ
ャンバ1の内部にノズル12から原料ガスを供給し、金
属部材7から電磁波をチャンバ1の内部に入射すること
で、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)14が発生する。Cl2 ガスプラズマ14
により、金属部材7にエッチング反応が生じ、前駆体
(MxCly )22が生成される。このとき、金属部材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。
In the barrier metal film forming apparatus described above, the raw material gas is supplied from the nozzle 12 into the chamber 1, and the electromagnetic wave is made incident on the inside of the chamber 1 from the metal member 7, whereby the Cl 2 gas is ionized and Cl 2 gas is generated. 2 Gas plasma (raw material gas plasma) 14 is generated. Cl 2 gas plasma 14
Thereby, an etching reaction occurs in the metal member 7, and a precursor (MxCly) 22 is generated. At this time, the metal 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 unit (not shown).

【0055】励起室16でNH3 ガスがイオン化されてNH
3 ガスプラズマ23が発生する。励起室16のNH3 ガス
プラズマ23の励起アンモニアが開口部14からチャン
バ1内の前駆体(MxCly )22に送られる。これによ
り、前駆体(MxCly )22の金属成分とアンモニアが反
応して金属窒化物(MN)が生成される。このとき、励起
室16はプラズマにより基板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。
NH 3 gas is ionized in the excitation chamber 16
3 Gas plasma 23 is generated. Excited ammonia of the NH 3 gas plasma 23 in the excitation chamber 16 is sent from the opening 14 to the precursor (MxCly) 22 in the chamber 1. As a result, the metal component of the precursor (MxCly) 22 reacts with ammonia to generate a metal nitride (MN). At this time, the excitation chamber 16 is maintained at a predetermined temperature (for example, 200 ° C. to 400 ° C.) higher than the temperature of the substrate 3 by the plasma.

【0056】チャンバ1の内部で生成された金属窒化物
(MN)は低い温度に制御された基板3に運ばれて、基板
3の表面にMN薄膜24が生成される。MN薄膜24が生成
された後、NH3 ガス及び電源19への給電を止めること
で、前駆体(MxCly )22が被エッチング部材41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(MxCly )22は還元反応により金属
(M)イオンのみとされて基板3に当てられ、基板3の
MN薄膜24の上にM薄膜25が生成される。MN薄膜24
及びM薄膜25によりバリアメタル膜26が形成される
(図2参照)。反応に関与しないガス及びエッチング生
成物は排気口27から排気される。
The metal nitride (MN) generated inside the chamber 1 is carried to the substrate 3 controlled at a low temperature, and the MN thin film 24 is formed on the surface of the substrate 3. After the MN thin film 24 is generated, the NH 3 gas and the power supply to the power source 19 are stopped, so that the precursor (MxCly) 22 is carried to the substrate 3 whose temperature is lower than that of the member 41 to be etched. The precursor (MxCly) 22 carried to the substrate 3 is converted into only metal (M) ions by a reduction reaction and applied to the substrate 3,
The M thin film 25 is formed on the MN thin film 24. MN thin film 24
A barrier metal film 26 is formed by the M thin film 25 (see FIG. 2). Gases and etching products that do not participate in the reaction are exhausted from the exhaust port 27.

【0057】上記構成のバリアメタル膜作製装置では、
第1実施形態例乃至第3実施形態例と同様に、プラズマ
により金属を生じさせてバリアメタル膜26を作製して
いるので、均一にしかも薄膜状にバリアメタル膜26を
成膜することが可能になる。このため、基板3に設けら
れる、例えば、数百nm幅程度の小さな凹部に対しても
内部にまで精度よく成膜され、埋め込み性に優れ、極め
て薄い状態で高速にバリアメタル膜26を成膜すること
が可能になる。
In the barrier metal film forming apparatus having the above structure,
Similar to the first to third embodiments, the metal is generated by plasma to form the barrier metal film 26, so that the barrier metal film 26 can be uniformly and thinly formed. become. Therefore, for example, even a small recess having a width of several hundreds nm, which is provided on the substrate 3, can be accurately formed even in the inside thereof, has excellent embeddability, and can form the barrier metal film 26 at a high speed in an extremely thin state. It becomes possible to do.

【0058】また、金属部材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。
Further, since the metal 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 structure can be increased.

【0059】図8に基づいて本発明のバリアメタル膜作
製装置及びバリアメタル膜作製方法の第5実施形態例を
説明する。図8には本発明の第5実施形態例に係るバリ
アメタル膜作製装置の概略側面を示してある。尚、図1
に示した第1実施形態例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。
A fifth embodiment of the barrier metal film production apparatus and barrier metal film production method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a schematic side view of the barrier metal film production apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. Incidentally, FIG.
The same members as those of the first embodiment shown in FIG.

【0060】図8に示したバリアメタル膜作製装置は、
図1に示した第1実施形態例に対して、開口部14、通
路15、励起室16、プラズマアンテナ17、整合器1
8、電源19及び流量制御器20をなくした構成となっ
ている。そして、チャンバ1の筒部には、チャンバ1の
内部に原料ガス(Cl2 ガス)と窒素含有ガスである窒素
ガス(N2ガス)の混合ガスを供給するノズル12が接続
されている。Cl2 ガスとN2ガスは混合ガス流量制御器8
1で混合され、ノズル12には混合ガス流量制御器81
を介してCl2 ガスとN2ガスの混合ガスが供給される。そ
の他の構成は第1実施形態例と同一である。
The barrier metal film forming apparatus shown in FIG.
As compared with the first embodiment shown in FIG. 1, the opening 14, the passage 15, the excitation chamber 16, the plasma antenna 17, the matching unit 1
8, the power supply 19 and the flow rate controller 20 are eliminated. A nozzle 12 that supplies a mixed gas of a source gas (Cl 2 gas) and a nitrogen gas (N 2 gas) that is a nitrogen-containing gas into the chamber 1 is connected to the cylindrical portion of the chamber 1. Cl 2 gas and N 2 gas are mixed gas flow controller 8
1, and the nozzle 12 has a mixed gas flow controller 81.
A mixed gas of Cl 2 gas and N 2 gas is supplied via. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

【0061】上述したバリアメタル膜作製装置では、チ
ャンバ1の内部にノズル12からCl 2 ガスとN2ガスの混
合ガスを供給し、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、Cl2 ガス及びN2ガスが
イオン化されてCl2 ガス及びN2ガスプラズマ82が発生
する。Cl2 ガス及びN2ガスプラズマ82により、金属部
材7にエッチング反応が生じ、前駆体(MxCly:M はW,T
i,Ta,TiSi等の金属)22が生成されると共に前駆体2
2とN2が反応して金属窒化物が(MN)が生成される。こ
のとき、金属部材7はプラズマ(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。
In the barrier metal film forming apparatus described above,
Cl from the nozzle 12 inside the chamber 1 2Gas and N2Gas mixture
The combined gas is supplied, and electromagnetic waves are emitted from the plasma antenna 9.
By entering the inside of the2Gas and N2Gas
Ionized Cl2Gas and N2Gas plasma 82 is generated
To do. Cl2Gas and N2Gas plasma 82 causes metal parts
An etching reaction occurs in the material 7, and the precursor (MxCly: M is W, T
(i, Ta, TiSi, etc.) 22 is produced and the precursor 2
2 and N2React to produce metal nitride (MN). This
At this time, the metal member 7 is plasma (or a temperature not shown).
Temperature control means), a predetermined temperature higher than the temperature of the substrate 3
(Eg, 200 ° C. to 400 ° C.).

【0062】チャンバ1の内部で生成された金属窒化物
(MN)は低い温度に制御された基板3に運ばれて、基板
3の表面にMN薄膜24が生成される。MN薄膜24が生成
された後、混合ガス流量制御器81へのN2ガスの供給を
止めることで、前駆体(MxCly )22が金属部材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(MxCly )22は還元反応により金属
(M)イオンのみとされて基板3に当てられ、基板3の
MN薄膜24の上にM薄膜25が生成される。MN薄膜24
及びM薄膜25によりバリアメタル膜26が形成される
(図2参照)。
The metal nitride (MN) produced inside the chamber 1 is carried to the substrate 3 controlled at a low temperature, and the MN thin film 24 is produced on the surface of the substrate 3. After the MN thin film 24 is generated, by stopping the supply of N 2 gas to the mixed gas flow rate controller 81, the precursor (MxCly) 22 is carried to the substrate 3 whose temperature is controlled to be lower than that of the metal member 7. . The precursor (MxCly) 22 carried to the substrate 3 is converted into only metal (M) ions by a reduction reaction and applied to the substrate 3,
The M thin film 25 is formed on the MN thin film 24. MN thin film 24
A barrier metal film 26 is formed by the M thin film 25 (see FIG. 2).

【0063】バリアメタル膜26が形成された基板3
は、成膜装置でバリアメタル膜26の上に銅(Cu)薄膜
やアルミニウム(Al) 薄膜等が成膜される。バリアメタ
ル膜26が存在することにより、例えば、MN薄膜24に
よりCuの基板3への拡散がなくなり、M薄膜25により
Cuの密着性が確保される。
Substrate 3 on which barrier metal film 26 is formed
A copper (Cu) thin film, an aluminum (Al) thin film, or the like is formed on the barrier metal film 26 by a film forming apparatus. The presence of the barrier metal film 26 prevents the diffusion of Cu into the substrate 3 by the MN thin film 24 and the M thin film 25, for example.
Cu adhesion is secured.

【0064】尚、成膜される材料が密着性に問題がない
材料(例えばAl)の場合や、窒化物が密着性を保つこと
ができる金属の場合等によっては、バリアメタル膜26
としてM薄膜25を省略することも可能である。
The barrier metal film 26 may be formed depending on the case where the material to be formed is a material having no problem in adhesion (eg, Al) or the case where the nitride is a metal capable of maintaining adhesion.
It is also possible to omit the M thin film 25.

【0065】上記構成のバリアメタル膜作製装置では、
第1実施形態例と同一の効果が得られることに加え、ガ
スの供給系統が簡素化されると共に、プラズマ源を減少
させることができるため、製品コストの低減が図れる。
In the barrier metal film forming apparatus having the above structure,
In addition to obtaining the same effect as the first embodiment, the gas supply system can be simplified and the number of plasma sources can be reduced, so that the product cost can be reduced.

【0066】図9に基づいて本発明のバリアメタル膜作
製装置及びバリアメタル膜作製方法の第6実施形態例を
説明する。図9には本発明の第6実施形態例に係るバリ
アメタル膜作製装置の概略側面を示してある。尚、図3
乃至図5及び図8に示した第2実施形態例及び第5実施
形態例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。
A sixth embodiment of the barrier metal film forming apparatus and the barrier metal film forming method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows a schematic side view of a barrier metal film forming apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. Incidentally, FIG.
The same members as those of the second embodiment example and the fifth embodiment example shown in FIGS. 5 and 8 are designated by the same reference numerals, and duplicate description is omitted.

【0067】図9に示したバリアメタル膜作製装置は、
図3に示した第2実施形態例に対して、開口部14、通
路15、励起室16、プラズマアンテナ17、整合器1
8、電源19及び流量制御器20をなくした構成となっ
ている。そして、第5実施形態例と同様に、チャンバ1
の筒部には、チャンバ1の内部に原料ガス(Cl2 ガス)
と窒素含有ガスである窒素ガス(N2ガス)の混合ガスを
供給するノズル12が接続されている。Cl2 ガスとN2
スは混合ガス流量制御器81で混合され、ノズル12に
は混合ガス流量制御器81を介してCl2 ガスとN2ガスの
混合ガスが供給される。その他の構成は第2実施形態例
と同一である。
The barrier metal film forming apparatus shown in FIG.
As compared with the second embodiment shown in FIG. 3, the opening 14, the passage 15, the excitation chamber 16, the plasma antenna 17, and the matching box 1 are provided.
8, the power supply 19 and the flow rate controller 20 are eliminated. Then, similarly to the fifth embodiment, the chamber 1
The raw material gas (Cl 2 gas) inside the chamber 1
A nozzle 12 for supplying a mixed gas of nitrogen gas (N 2 gas) which is a nitrogen-containing gas is connected. The Cl 2 gas and the N 2 gas are mixed by the mixed gas flow rate controller 81, and the mixed gas of Cl 2 gas and N 2 gas is supplied to the nozzle 12 via the mixed gas flow rate controller 81. Other configurations are the same as those of the second embodiment.

【0068】上述したバリアメタル膜作製装置では、チ
ャンバ1の内部にノズル12からCl 2 ガスとN2ガスの混
合ガスを供給し、プラズマアンテナ34から電磁波をチ
ャンバ1の内部に入射することで、Cl2 ガス及びN2ガス
がイオン化されてCl2 ガス及びN2ガスプラズマ82が発
生する。プラズマアンテナ34の下部には導電体である
被エッチング部材31が存在しているが、前述したよう
に、被エッチング部材31と基板3との間、即ち、被エ
ッチング部材31の下側にCl2 ガス及びN2ガスプラズマ
82が安定して発生するようになっている。
In the barrier metal film forming apparatus described above,
Cl from the nozzle 12 inside the chamber 1 2Gas and N2Gas mixture
The combined gas is supplied, and electromagnetic waves are emitted from the plasma antenna 34.
By entering the inside of the chamber 1, Cl2Gas and N2gas
Is ionized and Cl2Gas and N2Gas plasma 82 is emitted
To live. The lower part of the plasma antenna 34 is a conductor
The member to be etched 31 exists, but as described above.
Between the member 31 to be etched and the substrate 3, that is,
Cl on the underside of the2Gas and N2Gas plasma
82 is generated stably.

【0069】Cl2 ガス及びN2ガスプラズマ82により、
金属部材7にエッチング反応が生じ、前駆体(MxCly:M
はW,Ti,Ta,TiSi等の金属)22が生成されると共に前駆
体22とN2が反応して金属窒化物が(MN)が生成され
る。このとき、金属部材7はプラズマ(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。
With Cl 2 gas and N 2 gas plasma 82,
An etching reaction occurs in the metal member 7, and the precursor (MxCly: M
Is a metal such as W, Ti, Ta, TiSi) 22 and the precursor 22 reacts with N 2 to generate a metal nitride (MN). At this time, the metal member 7 is maintained at a predetermined temperature (for example, 200 ° C. to 400 ° C.) higher than the temperature of the substrate 3 by plasma (or a temperature control unit (not shown)).

【0070】チャンバ1の内部で生成された金属窒化物
(MN)は低い温度に制御された基板3に運ばれて、基板
3の表面にMN薄膜24が生成される。MN薄膜24が生成
された後、混合ガス流量制御器81へのN2ガスの供給を
止めることで、前駆体(MxCly )22が金属部材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(MxCly )22は還元反応により金属
(M)イオンのみとされて基板3に当てられ、基板3の
MN薄膜24の上にM薄膜25が生成される。MN薄膜24
及びM薄膜25によりバリアメタル膜26が形成される
(図2参照)。
The metal nitride (MN) generated inside the chamber 1 is carried to the substrate 3 controlled at a low temperature, and the MN thin film 24 is formed on the surface of the substrate 3. After the MN thin film 24 is generated, by stopping the supply of N 2 gas to the mixed gas flow rate controller 81, the precursor (MxCly) 22 is carried to the substrate 3 whose temperature is controlled to be lower than that of the metal member 7. . The precursor (MxCly) 22 carried to the substrate 3 is converted into only metal (M) ions by a reduction reaction and applied to the substrate 3,
The M thin film 25 is formed on the MN thin film 24. MN thin film 24
A barrier metal film 26 is formed by the M thin film 25 (see FIG. 2).

【0071】バリアメタル膜26が形成された基板3
は、成膜装置でバリアメタル膜26の上に銅(Cu)薄膜
やアルミニウム(Al) 薄膜等が成膜される。バリアメタ
ル膜26が存在することにより、例えば、MN薄膜24に
よりCuの基板3への拡散がなくなり、M薄膜25により
Cuの密着性が確保される。
Substrate 3 on which barrier metal film 26 is formed
A copper (Cu) thin film, an aluminum (Al) thin film, or the like is formed on the barrier metal film 26 by a film forming apparatus. The presence of the barrier metal film 26 prevents the diffusion of Cu into the substrate 3 by the MN thin film 24 and the M thin film 25, for example.
Cu adhesion is secured.

【0072】尚、成膜される材料が密着性に問題がない
材料(例えばAl)の場合や、窒化物が密着性を保つこと
ができる金属の場合等によっては、バリアメタル膜26
としてM薄膜25を省略することも可能である。
The barrier metal film 26 may be formed depending on the case where the material to be formed is a material having no problem in adhesion (for example, Al) or the case where the nitride is a metal capable of maintaining adhesion.
It is also possible to omit the M thin film 25.

【0073】上記構成のバリアメタル膜作製装置では、
第2実施形態例と同一の効果が得られることに加え、ガ
スの供給系統が簡素化されると共に、プラズマ源を減少
させることができるため、製品コストの低減が図れる。
In the barrier metal film forming apparatus having the above structure,
In addition to obtaining the same effect as the second embodiment, the gas supply system can be simplified and the number of plasma sources can be reduced, so that the product cost can be reduced.

【0074】図10に基づいて本発明のバリアメタル膜
作製装置及びバリアメタル膜作製方法の第7実施形態例
を説明する。図10には本発明の第7実施形態例に係る
バリアメタル膜作製装置の概略側面を示してある。尚、
図6及び図8に示した第3実施形態例及び第5実施形態
例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。
A seventh embodiment of the barrier metal film production apparatus and barrier metal film production method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows a schematic side view of a barrier metal film forming apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. still,
The same members as those of the third and fifth exemplary embodiments shown in FIGS. 6 and 8 are designated by the same reference numerals, and duplicate description is omitted.

【0075】図10に示したバリアメタル膜作製装置
は、図6に示した第3実施形態例に対して、開口部1
4、通路15、励起室16、プラズマアンテナ17、整
合器18、電源19及び流量制御器20をなくした構成
となっている。そして、第2励起室44には原料ガス
(Cl2 ガス)と窒素含有ガスである窒素ガス(N2ガス)
の混合ガスが混合ガス流量制御器81から供給される。
その他の構成は第3実施形態例と同一である。
The barrier metal film forming apparatus shown in FIG. 10 is different from the third embodiment shown in FIG.
4, the passage 15, the excitation chamber 16, the plasma antenna 17, the matching box 18, the power supply 19, and the flow rate controller 20 are eliminated. Then, in the second excitation chamber 44, a raw material gas (Cl 2 gas) and a nitrogen gas (N 2 gas) which is a nitrogen-containing gas.
The mixed gas of is supplied from the mixed gas flow controller 81.
Other configurations are the same as those of the third embodiment.

【0076】上述したバリアメタル膜作製装置では、混
合ガス流量制御器81を介して第2通路43内にCl2
スとN2ガスの混合ガスを供給して第2励起室44にCl2
ガスとN2ガスの混合ガスを送り込む。第2プラズマアン
テナ45から電磁波を第2励起室44の内部に入射する
ことで、Cl2 ガス及びN2ガスがイオン化されてCl2 ガス
及びN2ガスプラズマ82が発生する。真空装置8により
チャンバ1内の圧力と第2励起室44の圧力とに所定の
差圧が設定されているため、第2励起室44のCl2 ガス
及びN2ガスプラズマ82の励起塩素及び励起窒素が開口
部42からチャンバ1内の被エッチング部材41に送ら
れる。励起塩素により被エッチング部材41にエッチン
グ反応が生じ、チャンバ1の内部で(MxCly )22が生
成されると共に前駆体22と励起窒素が反応して金属窒
化物が(MN)が生成される。このとき、被エッチング部
材41は天井板30に設けられたヒータ50により基板
3の温度よりも高い所定温度(例えば、200℃乃至4
00℃)に維持されている。
In the barrier metal film forming apparatus described above, the mixed gas of Cl 2 gas and N 2 gas is supplied into the second passage 43 through the mixed gas flow rate controller 81 to supply Cl 2 to the second excitation chamber 44.
A mixed gas of gas and N 2 gas is fed. By injecting an electromagnetic wave from the second plasma antenna 45 into the second excitation chamber 44, Cl 2 gas and N 2 gas are ionized and Cl 2 gas and N 2 gas plasma 82 is generated. Since a predetermined differential pressure is set between the pressure in the chamber 1 and the pressure in the second excitation chamber 44 by the vacuum device 8, Cl 2 gas in the second excitation chamber 44 and excited chlorine and excitation in the N 2 gas plasma 82 Nitrogen is sent from the opening 42 to the member 41 to be etched in the chamber 1. The excited chlorine causes an etching reaction on the member 41 to be etched, and (MxCly) 22 is generated inside the chamber 1, and the precursor 22 and excited nitrogen react with each other to generate metal nitride (MN). At this time, the member to be etched 41 is heated to a predetermined temperature (eg, 200 ° C. to 4 ° C.) higher than the temperature of the substrate 3 by the heater 50 provided on the ceiling plate 30.
The temperature is maintained at 00 ° C.

【0077】チャンバ1の内部で生成された金属窒化物
(MN)は低い温度に制御された基板3に運ばれて、基板
3の表面にMN薄膜24が生成される。MN薄膜24が生成
された後、混合ガス流量制御器81へのN2ガスの供給を
止めることで、前駆体(MxCly )22が被エッチング部
材41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(MxCly )22は還元反応によ
り金属(M)イオンのみとされて基板3に当てられ、基
板3のMN薄膜24の上にM薄膜25が生成される。MN薄
膜24及びM薄膜25によりバリアメタル膜26が形成
される(図2参照)。
The metal nitride (MN) generated inside the chamber 1 is carried to the substrate 3 controlled at a low temperature, and the MN thin film 24 is formed on the surface of the substrate 3. After the MN thin film 24 is generated, the supply of the N 2 gas to the mixed gas flow rate controller 81 is stopped, so that the precursor (MxCly) 22 is transferred to the substrate 3 whose temperature is lower than that of the member 41 to be etched. Be done.
The precursor (MxCly) 22 carried to the substrate 3 is reduced to only metal (M) ions and applied to the substrate 3, and an M thin film 25 is formed on the MN thin film 24 of the substrate 3. A barrier metal film 26 is formed by the MN thin film 24 and the M thin film 25 (see FIG. 2).

【0078】バリアメタル膜26が形成された基板3
は、成膜装置でバリアメタル膜26の上に銅(Cu)薄膜
やアルミニウム(Al) 薄膜等が成膜される。バリアメタ
ル膜26が存在することにより、例えば、MN薄膜24に
よりCuの基板3への拡散がなくなり、M薄膜25により
Cuの密着性が確保される。
Substrate 3 with Barrier Metal Film 26 Formed
A copper (Cu) thin film, an aluminum (Al) thin film, or the like is formed on the barrier metal film 26 by a film forming apparatus. The presence of the barrier metal film 26 prevents the diffusion of Cu into the substrate 3 by the MN thin film 24 and the M thin film 25, for example.
Cu adhesion is secured.

【0079】尚、成膜される材料が密着性に問題がない
材料(例えばAl)の場合や、窒化物が密着性を保つこと
ができる金属の場合等によっては、バリアメタル膜26
としてM薄膜25を省略することも可能である。
The barrier metal film 26 may be used depending on the case where the material to be formed is a material having no problem in adhesion (eg, Al) or the case where the nitride is a metal capable of maintaining adhesion.
It is also possible to omit the M thin film 25.

【0080】上記構成のバリアメタル膜作製装置では、
第3実施形態例と同一の効果が得られることに加え、ガ
スの供給系統が簡素化されると共に、プラズマ源を減少
させることができるため、製品コストの低減が図れる。
In the barrier metal film forming apparatus having the above structure,
In addition to the same effect as the third embodiment, the gas supply system can be simplified and the number of plasma sources can be reduced, so that the product cost can be reduced.

【0081】図11に基づいて本発明のバリアメタル膜
作製装置及びバリアメタル膜作製方法の第8実施形態例
を説明する。図11には本発明の第8実施形態例に係る
バリアメタル膜作製装置の概略側面を示してある。尚、
図7及び図8に示した第4実施形態例及び第5実施形態
例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。
An eighth embodiment of the barrier metal film forming apparatus and the barrier metal film forming method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows a schematic side view of the barrier metal film production apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. still,
The same members as those of the fourth embodiment example and the fifth embodiment example shown in FIGS. 7 and 8 are denoted by the same reference numerals, and duplicate description is omitted.

【0082】図11に示したバリアメタル膜作製装置
は、図7に示した第4実施形態例に対して、開口部1
4、通路15、励起室16、プラズマアンテナ17、整
合器18、電源19及び流量制御器20をなくした構成
となっている。そして、チャンバ1の筒部には、チャン
バ1の内部に原料ガス(Cl2 ガス)と窒素含有ガスであ
る窒素ガス(N2ガス)の混合ガスを供給するノズル12
が接続されている。Cl2 ガスとN2ガスは混合ガス流量制
御器81で混合され、ノズル12には混合ガス流量制御
器81を介してCl2 ガスとN2ガスの混合ガスが供給され
る。その他の構成は第4実施形態例と同一である。
The barrier metal film forming apparatus shown in FIG. 11 is different from the fourth embodiment shown in FIG.
4, the passage 15, the excitation chamber 16, the plasma antenna 17, the matching box 18, the power supply 19, and the flow rate controller 20 are eliminated. A nozzle 12 for supplying a mixed gas of a source gas (Cl 2 gas) and a nitrogen gas (N 2 gas) which is a nitrogen-containing gas into the chamber 1 in the cylindrical portion of the chamber 1.
Are connected. The Cl 2 gas and the N 2 gas are mixed by the mixed gas flow rate controller 81, and the mixed gas of Cl 2 gas and N 2 gas is supplied to the nozzle 12 via the mixed gas flow rate controller 81. Other configurations are the same as those in the fourth embodiment.

【0083】上述したバリアメタル膜作製装置では、チ
ャンバ1の内部にノズル12からCl 2 ガスとN2ガスの混
合ガスを供給し、金属部材7から電磁波をチャンバ1の
内部に入射することで、Cl2 ガス及びN2ガスがイオン化
されてCl2 ガス及びN2ガスプラズマ82が発生する。Cl
2 ガス及びN2ガスプラズマ82により、金属部材7にエ
ッチング反応が生じ、前駆体(MxCly:M はW,Ti,Ta,TiSi
等の金属)22が生成されると共に前駆体22とN2が反
応して金属窒化物が(MN)が生成される。このとき、金
属部材7はプラズマ(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。
In the barrier metal film forming apparatus described above,
Cl from the nozzle 12 inside the chamber 1 2Gas and N2Gas mixture
The combined gas is supplied, and the electromagnetic wave is emitted from the metal member 7 to the chamber 1.
By entering inside, Cl2Gas and N2Gas is ionized
Been Cl2Gas and N2Gas plasma 82 is generated. Cl
2Gas and N2The gas plasma 82 causes the metal member 7 to
Of the precursor (MxCly: M is W, Ti, Ta, TiSi
And the precursor 22 and N2Is anti
Correspondingly, metal nitride (MN) is produced. At this time, money
The metal member 7 is a plasma (or a temperature control device not shown).
A predetermined temperature higher than the temperature of the substrate 3 (for example,
200 to 400 ° C.).

【0084】チャンバ1の内部で生成された金属窒化物
(MN)は低い温度に制御された基板3に運ばれて、基板
3の表面にMN薄膜24が生成される。MN薄膜24が生成
された後、混合ガス流量制御器81へのN2ガスの供給を
止めることで、前駆体(MxCly )22が金属部材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(MxCly )22は還元反応により金属
(M)イオンのみとされて基板3に当てられ、基板3の
MN薄膜24の上にM薄膜25が生成される。MN薄膜24
及びM薄膜25によりバリアメタル膜26が形成される
(図2参照)。
The metal nitride (MN) produced inside the chamber 1 is carried to the substrate 3 controlled at a low temperature, and the MN thin film 24 is produced on the surface of the substrate 3. After the MN thin film 24 is generated, by stopping the supply of N 2 gas to the mixed gas flow rate controller 81, the precursor (MxCly) 22 is carried to the substrate 3 whose temperature is controlled to be lower than that of the metal member 7. . The precursor (MxCly) 22 carried to the substrate 3 is converted into only metal (M) ions by a reduction reaction and applied to the substrate 3,
The M thin film 25 is formed on the MN thin film 24. MN thin film 24
A barrier metal film 26 is formed by the M thin film 25 (see FIG. 2).

【0085】バリアメタル膜26が形成された基板3
は、成膜装置でバリアメタル膜26の上に銅(Cu)薄膜
やアルミニウム(Al) 薄膜等が成膜される。バリアメタ
ル膜26が存在することにより、例えば、MN薄膜24に
よりCuの基板3への拡散がなくなり、M薄膜25により
Cuの密着性が確保される。
Substrate 3 with Barrier Metal Film 26 Formed
A copper (Cu) thin film, an aluminum (Al) thin film, or the like is formed on the barrier metal film 26 by a film forming apparatus. The presence of the barrier metal film 26 prevents the diffusion of Cu into the substrate 3 by the MN thin film 24 and the M thin film 25, for example.
Cu adhesion is secured.

【0086】尚、成膜される材料が密着性に問題がない
材料(例えばAl)の場合や、窒化物が密着性を保つこと
ができる金属の場合等によっては、バリアメタル膜26
としてM薄膜25を省略することも可能である。
The barrier metal film 26 may be formed depending on the case where the material to be formed is a material having no problem in adhesion (eg, Al) or the nitride is a metal capable of maintaining adhesion.
It is also possible to omit the M thin film 25.

【0087】上記構成のバリアメタル膜作製装置では、
第4実施形態例と同一の効果が得られることに加え、ガ
スの供給系統が簡素化されると共に、プラズマ源を減少
させることができるため、製品コストの低減が図れる。
In the barrier metal film forming apparatus having the above structure,
In addition to the same effect as in the fourth embodiment, the gas supply system can be simplified and the number of plasma sources can be reduced, so that the product cost can be reduced.

【0088】尚、上述した第5実施形態例乃至第8実施
形態例では、N2ガスを混合ガス流量制御器81でCl2
スと混合してチャンバ1内に供給するようにしたが、N2
ガスとCl2 ガスとをそれぞれ個別のノズルから供給する
ことも可能である。また、窒素含有ガスとしては、アン
モニアを適用することも可能である。
In the fifth to eighth embodiments described above, the N 2 gas is mixed with Cl 2 gas by the mixed gas flow rate controller 81 and supplied into the chamber 1. 2
It is also possible to supply the gas and Cl 2 gas from separate nozzles. Ammonia can also be used as the nitrogen-containing gas.

【0089】[0089]

【発明の効果】本発明のバリアメタル膜作製装置は、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、
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
ロゲンを含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段
と、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するプラズマ発生手段
と、窒素を含有する窒素含有ガス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窒素によ
り前駆体との間で金属窒化物を生成する生成手段と、基
板側の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化
物を基板に成膜させる制御手段とを備えたので、プラズ
マにより金属を生じさせて金属窒化物の膜からなる拡散
性を抑制したバリアメタル膜を作製することができ、均
一にしかも薄膜状にバリアメタル膜を成膜することが可
能になる。この結果、基板に設けられる、例えば、数百
nm幅程度の小さな凹部に対しても内部にまで精度よく
成膜され、埋め込み性に優れ、極めて薄い状態で高速に
バリアメタル膜を成膜することが可能になる。
According to the barrier metal film forming apparatus of the present invention, a chamber for accommodating a substrate, a metal member to be etched provided in the chamber at a position facing the substrate,
Raw material gas supply means for supplying a raw material gas containing halogen into the chamber between the substrate and the member to be etched, and plasma of the inside of the chamber to generate source gas plasma to etch the member to be etched with the source gas plasma. The plasma generating means for generating a precursor of the metal component and the source gas contained in the member to be etched by this, excitation means for isolating the nitrogen-containing gas containing nitrogen from the chamber, and excited by the excitation means. Since it is provided with a generating means for generating a metal nitride with the precursor by nitrogen and a controlling means for lowering the temperature of the substrate side to a temperature lower than the generating means side to deposit the metal nitride on the substrate. It is possible to produce a barrier metal film, which is made of a metal nitride film and suppresses the diffusivity, by generating a metal by plasma, and to form a uniform and thin film. It is possible to deposit a barrier metal film. As a result, it is possible to form a barrier metal film at a high speed in an extremely thin state, because even a small recess having a width of several hundreds nm, which is provided on the substrate, can be accurately formed even inside. Will be possible.

【0090】また、本発明のバリアメタル膜作製装置
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、基板と被エッチング部材との間におけるチャンバ
内にハロゲンを含有する原料ガスを供給する原料ガス供
給手段と、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するプラズマ発
生手段と、窒素を含有する窒素含有ガスをチャンバとは
隔絶して励起する励起手段と、励起手段で励起された窒
素により前駆体との間で金属窒化物を生成する生成手段
と、基板側の温度を生成手段側の温度よりも低くして金
属窒化物を基板に成膜させると共に金属窒化物を成膜さ
せた後に窒素含有ガスを止めて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
板の金属窒化物の上に成膜させる制御手段とを備えたの
で、プラズマにより金属を生じさせて金属窒化物の膜及
び金属膜からなる拡散性を抑制し密着性を向上させたバ
リアメタル膜を作製することができ、均一にしかも薄膜
状にバリアメタル膜を成膜することが可能になる。この
結果、基板に設けられる、例えば、数百nm幅程度の小
さな凹部に対しても内部にまで精度よく成膜され、埋め
込み性に優れ、極めて薄い状態で高速にバリアメタル膜
を成膜することが可能になる。
Further, in the barrier metal film forming apparatus of the present invention, a chamber for accommodating the substrate, a metal member to be etched provided in the chamber at a position facing the substrate, and a member between the substrate and the member to be etched are provided. A source gas supply means for supplying a source gas containing halogen into the chamber, and a metal contained in the member to be etched by plasmaizing the inside of the chamber to generate the source gas plasma and etching the member to be etched with the source gas plasma. Between the plasma generating means for generating the precursor of the component and the raw material gas, the exciting means for exciting the nitrogen-containing gas containing nitrogen from the chamber, and the precursor by the nitrogen excited by the exciting means. The generation means for generating metal nitride and the temperature on the substrate side are made lower than the temperature on the generation means side to form the metal nitride on the substrate. And the metal nitride is formed, and then the nitrogen-containing gas is stopped so that the temperature on the substrate side is lower than the temperature on the etched side to form the metal component of the precursor on the metal nitride on the substrate. Since the control means is provided, it is possible to produce a barrier metal film formed of a metal nitride film and a metal nitride film, which suppresses the diffusivity and improves the adhesion, since the control means is provided. It becomes possible to form a barrier metal film in a uniform shape. As a result, it is possible to form a barrier metal film at a high speed in an extremely thin state, because even a small recess having a width of, for example, several hundreds nm, which is provided on a substrate, can be accurately formed even inside. Will be possible.

【0091】また、本発明のバリアメタル膜作製装置
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、基板と被エッチング部材との間におけるチャンバ
内にハロゲンを含有する原料ガスを供給する原料ガス供
給手段と、基板と被エッチング部材との間におけるチャ
ンバ内に窒素を含有する窒素含有ガスを供給する窒素含
有ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化して原
料ガス及び窒素含有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
駆体を生成すると共に前駆体との間で金属窒化物を生成
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金属窒化物を基板に成膜さ
せる制御手段とを備えたので、プラズマにより金属を生
じさせて金属窒化物の膜及び金属膜からなる拡散性を抑
制したバリアメタル膜を作製することができ、均一にし
かも薄膜状にバリアメタル膜を成膜することが可能にな
ると共に、ガスの供給系統が簡素化されると共に、プラ
ズマ源を減少させることができるため、製品コストの低
減が図れる。この結果、基板に設けられる、例えば、数
百nm幅程度の小さな凹部に対しても内部にまで精度よ
く成膜され、埋め込み性に優れ、極めて薄い状態で高速
にバリアメタル膜を低コストで成膜することが可能にな
る。
Further, the barrier metal film forming apparatus of the present invention includes a chamber for accommodating a substrate, a member to be etched made of metal provided in the chamber at a position facing the substrate, and a substrate to be etched. A source gas supply means for supplying a source gas containing halogen into the chamber, a nitrogen containing gas supply means for supplying a nitrogen containing gas containing nitrogen into the chamber between the substrate and the member to be etched, and the inside of the chamber. Between the precursor and the precursor gas to generate a precursor of a metal component contained in the member to be etched by etching the member to be etched with the source gas plasma Plasma generating means for generating metal nitride, and the temperature on the substrate side is lower than the temperature on the etched member side. Since it is provided with a control means for forming a metal nitride film on the substrate by forming a metal nitride film, it is possible to form a metal nitride film and to form a barrier metal film composed of the metal nitride film and the metal film with suppressed diffusivity. The barrier metal film can be uniformly and thinly formed, the gas supply system can be simplified, and the number of plasma sources can be reduced, so that the product cost can be reduced. As a result, even a small recess having a width of, for example, several hundreds nm, which is provided on the substrate, can be accurately formed even in the interior, has excellent embedding properties, and can form a barrier metal film at a high speed in an extremely thin state at low cost. It becomes possible to film.

【0092】また、本発明のバリアメタル膜作製装置
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、基板と被エッチング部材との間におけるチャンバ
内にハロゲンを含有する原料ガスを供給する原料ガス供
給手段と、基板と被エッチング部材との間におけるチャ
ンバ内に窒素を含有する窒素含有ガスを供給する窒素含
有ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化して原
料ガス及び窒素含有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
駆体を生成すると共に前駆体との間で金属窒化物を生成
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金属窒化物を基板に成膜さ
せた後に窒素含有ガスを止めて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
板の金属窒化物の上に成膜させる制御手段とを備えたの
で、プラズマにより金属を生じさせて金属窒化物の膜及
び金属膜からなる拡散性を抑制し密着性を向上させたバ
リアメタル膜を作製することができ、均一にしかも薄膜
状にバリアメタル膜を成膜することが可能になると共
に、ガスの供給系統が簡素化されると共に、プラズマ源
を減少させることができるため、製品コストの低減が図
れる。この結果、基板に設けられる、例えば、数百nm
幅程度の小さな凹部に対しても内部にまで精度よく成膜
され、埋め込み性に優れ、極めて薄い状態で高速にバリ
アメタル膜を低コストで成膜することが可能になる。
Further, in the barrier metal film forming apparatus of the present invention, the chamber for accommodating the substrate, the member to be etched made of metal provided in the chamber at the position facing the substrate, and the member to be etched between the substrate and the member to be etched are provided. A source gas supply means for supplying a source gas containing halogen into the chamber, a nitrogen containing gas supply means for supplying a nitrogen containing gas containing nitrogen into the chamber between the substrate and the member to be etched, and the inside of the chamber. Between the precursor and the precursor gas to generate a precursor of a metal component contained in the member to be etched by etching the member to be etched with the source gas plasma Plasma generating means for generating metal nitride, and the temperature on the substrate side is lower than the temperature on the etched member side. After forming the metal nitride film on the substrate, the nitrogen-containing gas is stopped and the temperature of the substrate side is made lower than the temperature of the etched member side so that the metal component of the precursor is formed on the metal nitride of the substrate. Since the control means for forming a film is provided, it is possible to produce a barrier metal film having a metal nitride film and a metal film that suppresses diffusibility and is improved in adhesiveness by generating a metal by plasma, and to form a uniform film. Moreover, the barrier metal film can be formed in a thin film shape, the gas supply system can be simplified, and the number of plasma sources can be reduced, so that the product cost can be reduced. As a result, for example, several hundreds of nm are provided on the substrate.
It is possible to form a barrier metal film at a low cost at a high speed in an extremely thin state, because a film can be accurately formed even in a recess having a small width and has excellent embeddability.

【0093】本発明のバリアメタル膜作製方法は、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
の前駆体を生成すると共に、基板が収容されるチャンバ
とは隔絶して窒素を含有する窒素含有ガスを励起し、励
起された窒素により前駆体との間で金属窒化物を生成
し、基板側の温度を生成手段側の温度よりも低くして金
属窒化物を基板に成膜させるようにしたので、プラズマ
により金属を生じさせて金属窒化物の膜からなる拡散性
を抑制したバリアメタル膜を作製することができ、均一
にしかも薄膜状にバリアメタル膜を成膜することが可能
になる。この結果、基板に設けられる、例えば、数百n
m幅程度の小さな凹部に対しても内部にまで精度よく成
膜され、埋め込み性に優れ、極めて薄い状態で高速にバ
リアメタル膜を成膜することが可能になる。
In the method for producing a barrier metal film of the present invention, a source gas containing halogen is supplied into the chamber between the substrate and the member to be etched made of metal, and the inside of the chamber is turned into plasma to generate source gas plasma. By etching the member to be etched with the source gas plasma to generate a precursor of the metal component contained in the member to be etched and the source gas, the nitrogen containing nitrogen is isolated from the chamber in which the substrate is accommodated. A gas was excited, and metal nitride was formed between the precursor and the precursor by the excited nitrogen, and the temperature of the substrate side was made lower than the temperature of the generation means side to form the metal nitride film on the substrate. Therefore, it is possible to produce a barrier metal film, which is made of a metal nitride film and suppresses the diffusivity, by generating a metal by plasma, and to uniformly and thinly form the barrier metal film. It is possible to deposit a Ametaru film. As a result, for example, several hundreds of n are provided on the substrate.
It is possible to form a barrier metal film at a high speed in an extremely thin state, because a film can be formed accurately even in a recess having a small width of about m, and the filling property is excellent.

【0094】また、本発明のバリアメタル膜作製方法
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すると共に、基板が収容される
チャンバとは隔絶して窒素を含有する窒素含有ガスを励
起し、励起された窒素により前駆体との間で金属窒化物
を生成し、基板側の温度を生成手段側の温度よりも低く
して金属窒化物を基板に成膜させ、金属窒化物を成膜さ
せた後に窒素含有ガスを止めて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
板の金属窒化物の上に成膜させるようにしたので、プラ
ズマにより金属を生じさせて金属窒化物の膜及び金属膜
からなる拡散性を抑制し密着性を向上させたバリアメタ
ル膜を作製することができ、均一にしかも薄膜状にバリ
アメタル膜を成膜することが可能になる。この結果、基
板に設けられる、例えば、数百nm幅程度の小さな凹部
に対しても内部にまで精度よく成膜され、埋め込み性に
優れ、極めて薄い状態で高速にバリアメタル膜を成膜す
ることが可能になる。
In the method of forming a barrier metal film of the present invention, the source gas containing halogen is supplied into the chamber between the substrate and the member to be etched made of metal, and the inside of the chamber is turned into plasma to form the source gas plasma. To generate a precursor of a metal component contained in the member to be etched and the source gas by etching the member to be etched with the source gas plasma, and to contain nitrogen in a chamber isolated from the chamber in which the substrate is housed. A nitrogen-containing gas is excited, metal nitride is generated between the precursor and the excited nitrogen, the temperature of the substrate side is lower than the temperature of the generation means side to form a metal nitride film on the substrate, After forming the metal nitride film, the nitrogen-containing gas is stopped and the temperature on the substrate side is made lower than the temperature on the etched member side so that the metal component of the precursor is removed from the metal nitride on the substrate. Since the film is formed, it is possible to form a barrier metal film having a metal nitride film and a metal film, which suppresses the diffusivity and improves the adhesion, by forming a metal by plasma, and to form a uniform and thin film. It becomes possible to form a barrier metal film in a uniform shape. As a result, it is possible to form a barrier metal film at a high speed in an extremely thin state, because even a small recess having a width of several hundreds nm, which is provided on the substrate, can be accurately formed even inside. Will be possible.

【0095】また、本発明のバリアメタル膜作製方法
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及び窒素を含有
する窒素含有ガスを供給し、チャンバの内部をプラズマ
化して原料ガス及び窒素含有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すると共に前駆体との間で金属窒化
物を生成し、基板側の温度を被エッチング部材側の温度
よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させるようにし
たので、プラズマにより金属を生じさせて金属窒化物の
膜からなる拡散性を抑制したバリアメタル膜を作製する
ことができ、均一にしかも薄膜状にバリアメタル膜を成
膜することが可能になると共に、ガスの供給系統が簡素
化されると共に、プラズマ源を減少させることができる
ため、製品コストの低減が図れる。この結果、基板に設
けられる、例えば、数百nm幅程度の小さな凹部に対し
ても内部にまで精度よく成膜され、埋め込み性に優れ、
極めて薄い状態で高速にバリアメタル膜を低コストで成
膜することが可能になる。
Further, in the barrier metal film forming method of the present invention, the source gas containing halogen and the nitrogen containing gas containing nitrogen are supplied into the chamber between the substrate and the member to be etched made of metal, and By generating a precursor of the metal component contained in the member to be etched and the source gas by etching the member to be etched with the source gas plasma by generating plasma of the source gas and nitrogen-containing gas plasma by making the inside of the precursor Since the metal nitride is generated between the substrates and the temperature of the substrate side is made lower than the temperature of the member to be etched to deposit the metal nitride on the substrate, the metal is generated by the plasma and the metal nitride It is possible to form a barrier metal film consisting of a film with suppressed diffusivity, and it is possible to form a barrier metal film uniformly and in a thin film shape. Rutotomoni, the supply line of gas is simplified, since it is possible to reduce the plasma source, the product cost can be reduced. As a result, even a small recess having a width of, for example, several hundreds nm provided on the substrate can be accurately formed even in the inside thereof, and the embedding property is excellent,
It becomes possible to form a barrier metal film at low cost at high speed in an extremely thin state.

【0096】また、上記目的を達成するための本発明の
バリアメタル膜作製方法は、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
原料ガス及び窒素を含有する窒素含有ガスを供給し、チ
ャンバの内部をプラズマ化して原料ガス及び窒素含有ガ
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すると共に
前駆体との間で金属窒化物を生成し、基板側の温度を被
エッチング部材側の温度よりも低くして金属窒化物を基
板に成膜させ、金属窒化物を成膜させた後に窒素含有ガ
スを止めて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の金属窒化物の上
に成膜させるようにしたので、プラズマにより金属を生
じさせて金属窒化物の膜及び金属膜からなる拡散性を抑
制し密着性を向上させたバリアメタル膜を作製すること
ができ、均一にしかも薄膜状にバリアメタル膜を成膜す
ることが可能になると共に、ガスの供給系統が簡素化さ
れると共に、プラズマ源を減少させることができるた
め、製品コストの低減が図れる。この結果、基板に設け
られる、例えば、数百nm幅程度の小さな凹部に対して
も内部にまで精度よく成膜され、埋め込み性に優れ、極
めて薄い状態で高速にバリアメタル膜を低コストで成膜
することが可能になる。
Further, according to the method for producing a barrier metal film of the present invention for achieving the above object, the source gas containing halogen and the nitrogen containing nitrogen are contained in the chamber between the substrate and the member to be etched made of metal. A precursor of a metal component and a source gas contained in the member to be etched is generated by supplying a gas to generate plasma in the chamber to generate a source gas and a nitrogen-containing gas plasma and etching the member to be etched with the source gas plasma. A metal nitride is formed between the precursor and the precursor, and the temperature of the substrate side is made lower than the temperature of the member to be etched to form the metal nitride film on the substrate. After that, the nitrogen-containing gas is stopped and the temperature of the substrate side is made lower than the temperature of the member to be etched so that the metal component of the precursor is deposited on the metal nitride of the substrate. Therefore, it is possible to produce a barrier metal film including a metal nitride film and a metal film, which suppresses the diffusivity and improves the adhesiveness, by generating a metal by plasma, and the barrier metal film is uniformly and thinly formed. It is possible to form a film, the gas supply system is simplified, and the number of plasma sources can be reduced, so that the product cost can be reduced. As a result, even a small recess having a width of, for example, several hundreds nm, which is provided on the substrate, can be accurately formed even in the interior, has excellent embedding properties, and can form a barrier metal film at a high speed in an extremely thin state at a low cost. It becomes possible to film.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態例に係るバリアメタル膜
作製装置の概略側面図。
FIG. 1 is a schematic side view of a barrier metal film manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】バリアメタル膜が作製された基板の詳細図。FIG. 2 is a detailed view of a substrate on which a barrier metal film is formed.

【図3】本発明の第2実施形態例に係るバリアメタル膜
作製装置の概略側面図。
FIG. 3 is a schematic side view of a barrier metal film production apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3中のIV-IV 線矢視図。FIG. 4 is a view taken along the line IV-IV in FIG.

【図5】図4中のV-V 線矢視図。5 is a view taken along the line V-V in FIG.

【図6】本発明の第3実施形態例に係るバリアメタル膜
作製装置の概略側面図。
FIG. 6 is a schematic side view of a barrier metal film forming apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4実施形態例に係るバリアメタル膜
作製装置の概略側面図。
FIG. 7 is a schematic side view of a barrier metal film forming apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5実施形態例に係るバリアメタル膜
作製装置の概略側面図。
FIG. 8 is a schematic side view of a barrier metal film forming apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第6実施形態例に係るバリアメタル膜
作製装置の概略側面図。
FIG. 9 is a schematic side view of a barrier metal film forming apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第7実施形態例に係るバリアメタル
膜作製装置の概略側面図。
FIG. 10 is a schematic side view of a barrier metal film forming apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第8実施形態例に係るバリアメタル
膜作製装置の概略側面図。
FIG. 11 is a schematic side view of a barrier metal film forming apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チャンバ 2 支持台 3 基板 4,50 ヒータ 5 冷媒流通手段 6 温度制御手段 7 金属部材 8 真空装置 9,17,34 プラズマアンテナ 10,18,48 整合器 11,19,49 電源 12 ノズル 13,20,46 流量制御器 14 開口部 21,47 Cl2 ガスプラズマ(原料ガスプラズマ) 22 前駆体(MxCly ) 23 NH3 ガスプラズマ 24 NH薄膜 25 M薄膜 26 バリアメタル膜 30 天井板 31,41 被エッチング部材 32 リング部材 33 突起部 35 切欠部 42 第2開口部 43 第2通路 44 第2励起室 45 第2プラズマアンテナ 12,21 ノズル 13,22 流量制御器 14,23 Cl2 ガスプラズマ(原料ガスプラズマ) 17 排気口 81 混合ガス流量制御器 82 Cl2 ガス及びN2ガスプラズマ1 Chamber 2 Support Base 3 Substrate 4, 50 Heater 5 Refrigerant Flow Means 6 Temperature Control Means 7 Metal Member 8 Vacuum Device 9, 17, 34 Plasma Antenna 10, 18, 48 Matching Device 11, 19, 49 Power Supply 12 Nozzle 13, 20 , 46 Flow controller 14 Opening 21, 47 Cl 2 gas plasma (source gas plasma) 22 precursor (MxCly) 23 NH 3 gas plasma 24 NH thin film 25 M thin film 26 barrier metal film 30 ceiling plate 31, 41 Etching member 32 ring member 33 protrusion 35 notch 42 second opening 43 second passage 44 second excitation chamber 45 second plasma antenna 12, 21 nozzle 13, 22 flow controller 14, 23 Cl 2 gas plasma (source gas plasma) 17 Exhaust port 81 Mixed gas flow controller 82 Cl 2 gas and N 2 gas plasma

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 竜一 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Fターム(参考) 4K030 AA03 BA17 BA18 BA20 BA38 EA01 FA04 JA10 4M104 BB30 BB32 BB33 BB36 DD44 FF18 FF22    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Ryuichi Matsuda             2-1-1 Niihama, Arai-cho, Takasago City, Hyogo Prefecture             Takasago Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. F-term (reference) 4K030 AA03 BA17 BA18 BA20 BA38                       EA01 FA04 JA10                 4M104 BB30 BB32 BB33 BB36 DD44                       FF18 FF22

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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、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含有する原料ガスを供給する
原料ガス供給手段と、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する
プラズマ発生手段と、窒素を含有する窒素含有ガスをチ
ャンバとは隔絶して励起する励起手段と、励起手段で励
起された窒素により前駆体との間で金属窒化物を生成す
る生成手段と、基板側の温度を生成手段側の温度よりも
低くして金属窒化物を基板に成膜させる制御手段とを備
えたことを特徴とするバリアメタル膜作製装置。
1. A chamber for accommodating a substrate, a member to be etched made of metal provided in the chamber at a position facing the substrate, and a source gas containing halogen in a chamber between the substrate and the member to be etched. A precursor of a metal component and a source gas contained in the member to be etched is generated by plasma-generating the source gas plasma by supplying the source gas supply means to supply the source gas plasma and etching the member to be etched with the source gas plasma. Plasma generating means, excitation means for exciting the nitrogen-containing gas containing nitrogen isolated from the chamber, and generation means for generating a metal nitride between the precursor by the nitrogen excited by the excitation means, Control means for forming a metal nitride film on the substrate by making the temperature of the substrate side lower than the temperature of the generating means side. Barrier metal film production equipment.
【請求項2】 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、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含有する原料ガスを供給する
原料ガス供給手段と、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する
プラズマ発生手段と、窒素を含有する窒素含有ガスをチ
ャンバとは隔絶して励起する励起手段と、励起手段で励
起された窒素により前駆体との間で金属窒化物を生成す
る生成手段と、基板側の温度を生成手段側の温度よりも
低くして金属窒化物を基板に成膜させると共に金属窒化
物を成膜させた後に窒素含有ガスを止めて基板側の温度
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
属成分を基板の金属窒化物の上に成膜させる制御手段と
を備えたことを特徴とするバリアメタル膜作製装置。
2. A chamber containing a substrate, a metal member to be etched provided in the chamber at a position facing the substrate, and a source gas containing halogen in a chamber between the substrate and the member to be etched. A precursor of a metal component and a source gas contained in the member to be etched is generated by plasma-generating the source gas plasma by supplying the source gas supply means to supply the source gas plasma and etching the member to be etched with the source gas plasma. Plasma generating means, excitation means for exciting the nitrogen-containing gas containing nitrogen isolated from the chamber, and generation means for generating a metal nitride between the precursor by the nitrogen excited by the excitation means, After forming the metal nitride film on the substrate by lowering the temperature on the substrate side lower than the temperature on the generating means side, And a control means for stopping the nitrogen-containing gas so that the temperature on the substrate side is lower than the temperature on the member side to be etched to deposit the metal component of the precursor on the metal nitride of the substrate. Barrier metal film production equipment.
【請求項3】 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、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含有する原料ガスを供給する
原料ガス供給手段と、基板と被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内に窒素を含有する窒素含有ガスを供給
する窒素含有ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズ
マ化して原料ガス及び窒素含有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すると共に前駆体との間で金属窒
化物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金属窒化物を基
板に成膜させる制御手段とを備えたことを特徴とするバ
リアメタル膜作製装置。
3. A chamber containing a substrate, a member to be etched made of metal provided in the chamber at a position facing the substrate, and a source gas containing halogen in a chamber between the substrate and the member to be etched. Source gas supply means for supplying, nitrogen-containing gas supply means for supplying a nitrogen-containing gas containing nitrogen into the chamber between the substrate and the member to be etched, and source gas and nitrogen-containing gas by plasmaizing the inside of the chamber Plasma generating means for generating plasma to generate a precursor of a metal component contained in the member to be etched and the source gas by etching the member to be etched with the source gas plasma, and to generate a metal nitride between the precursor And controlling the temperature of the substrate to be lower than the temperature of the member to be etched to form a metal nitride film on the substrate. And a barrier metal film forming apparatus.
【請求項4】 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、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含有する原料ガスを供給する
原料ガス供給手段と、基板と被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内に窒素を含有する窒素含有ガスを供給
する窒素含有ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズ
マ化して原料ガス及び窒素含有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すると共に前駆体との間で金属窒
化物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金属窒化物を基
板に成膜させた後に窒素含有ガスを止めて基板側の温度
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
属成分を基板の金属窒化物の上に成膜させる制御手段と
を備えたことを特徴とするバリアメタル膜作製装置。
4. A chamber containing a substrate, a member to be etched made of metal provided in the chamber at a position facing the substrate, and a source gas containing halogen in a chamber between the substrate and the member to be etched. Source gas supply means for supplying, nitrogen-containing gas supply means for supplying a nitrogen-containing gas containing nitrogen into the chamber between the substrate and the member to be etched, and source gas and nitrogen-containing gas by plasmaizing the inside of the chamber Plasma generating means for generating plasma to generate a precursor of a metal component contained in the member to be etched and the source gas by etching the member to be etched with the source gas plasma, and to generate a metal nitride between the precursor After forming the metal nitride film on the substrate by lowering the temperature on the substrate side than the temperature on the etched member side, And a control means for stopping the nitrogen-containing gas so that the temperature on the substrate side is lower than the temperature on the member side to be etched to deposit the metal component of the precursor on the metal nitride of the substrate. Barrier metal film production equipment.
【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に
おいて、プラズマ発生手段は、チャンバの周囲に配され
るコイル状巻線アンテナを含むことを特徴とするバリア
メタル膜作製装置。
5. The barrier metal film forming apparatus according to claim 1, wherein the plasma generating means includes a coil-shaped winding antenna arranged around the chamber.
【請求項6】 請求項1乃至請求項4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バリアメタル膜作製
装置。
6. The barrier metal film forming apparatus according to claim 1, wherein the halogen-containing source gas is a chlorine-containing source gas.
【請求項7】 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に
おいて、窒素を含有する窒素含有ガスは、アンモニアを
含むガスであることを特徴とするバリアメタル膜作製装
置。
7. The barrier metal film forming apparatus according to claim 1, wherein the nitrogen-containing gas containing nitrogen is a gas containing ammonia.
【請求項8】 請求項1乃至請求項4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、チタンもしくはシ
リコンであることを特徴とするバリアメタル膜作製装
置。
8. The barrier metal film forming apparatus according to claim 1, wherein the member to be etched is tantalum, tungsten, titanium, or silicon which is a halide-forming metal.
【請求項9】 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すると共に、基板が
収容されるチャンバとは隔絶して窒素を含有する窒素含
有ガスを励起し、励起された窒素により前駆体との間で
金属窒化物を生成し、基板側の温度を生成手段側の温度
よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させることを特
徴とするバリアメタル膜作製方法。
9. A source material gas containing halogen is supplied into a chamber between a substrate and a member to be etched made of metal, the inside of the chamber is turned into plasma to generate source gas plasma, and the source gas plasma is used to etch the member to be etched. By generating a precursor of the metal component and the source gas contained in the member to be etched by etching, and exciting the nitrogen-containing gas containing nitrogen isolated from the chamber in which the substrate is accommodated, A method for producing a barrier metal film, which comprises forming a metal nitride with a precursor by nitrogen, and making the temperature of the substrate side lower than the temperature of the generating means side to form the metal nitride on the substrate.
【請求項10】 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
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すると共に、基板
が収容されるチャンバとは隔絶して窒素を含有する窒素
含有ガスを励起し、励起された窒素により前駆体との間
で金属窒化物を生成し、基板側の温度を生成手段側の温
度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させ、金属窒
化物を成膜させた後に窒素含有ガスを止めて基板側の温
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
金属成分を基板の金属窒化物の上に成膜させることを特
徴とするバリアメタル膜作製方法。
10. A material gas containing halogen is supplied into a chamber between a substrate and a member to be etched made of metal, plasma is generated inside the chamber to generate material gas plasma, and the material gas plasma is used to etch the member to be etched. By generating a precursor of the metal component and the source gas contained in the member to be etched by etching, and exciting the nitrogen-containing gas containing nitrogen isolated from the chamber in which the substrate is accommodated, Nitrogen produces a metal nitride between the precursor and the temperature of the substrate side lower than the temperature of the producing means to form a metal nitride film on the substrate. A barrier metal, characterized in that the contained gas is stopped and the temperature of the substrate side is made lower than the temperature of the member to be etched to deposit the metal component of the precursor on the metal nitride of the substrate. Film manufacturing method.
【請求項11】 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及
び窒素を含有する窒素含有ガスを供給し、チャンバの内
部をプラズマ化して原料ガス及び窒素含有ガスプラズマ
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すると共に前駆体との
間で金属窒化物を生成し、基板側の温度を被エッチング
部材側の温度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜さ
せることを特徴とするバリアメタル膜作製方法。
11. A source gas containing halogen and a nitrogen-containing gas containing nitrogen are supplied into the chamber between the substrate and the member to be etched made of metal, and the inside of the chamber is plasmatized to contain the source gas and the nitrogen. By generating a gas plasma and etching the member to be etched with the source gas plasma to generate a precursor of a metal component and a source gas contained in the member to be etched and a metal nitride between the precursor, a substrate A method for producing a barrier metal film, comprising forming a metal nitride film on a substrate by lowering the temperature on the side lower than the temperature on the member to be etched side.
【請求項12】 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及
び窒素を含有する窒素含有ガスを供給し、チャンバの内
部をプラズマ化して原料ガス及び窒素含有ガスプラズマ
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すると共に前駆体との
間で金属窒化物を生成し、基板側の温度を被エッチング
部材側の温度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜さ
せ、金属窒化物を成膜させた後に窒素含有ガスを止めて
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の金属窒化物の上に成膜させ
ることを特徴とするバリアメタル膜作製方法。
12. A source gas containing halogen and a nitrogen-containing gas containing nitrogen are supplied into the chamber between the substrate and the member to be etched made of metal, and the inside of the chamber is plasma-converted to contain the source gas and the nitrogen. By generating a gas plasma and etching the member to be etched with the source gas plasma to generate a precursor of a metal component and a source gas contained in the member to be etched and a metal nitride between the precursor, a substrate Side temperature lower than the temperature of the etched member side to form a metal nitride film on the substrate, and after forming the metal nitride film, the nitrogen-containing gas is stopped and the substrate side temperature is set to the etched member side. A method for producing a barrier metal film, which comprises lowering the temperature to form a metal component of a precursor on a metal nitride of a substrate.
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