(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に基板を収容するチャンバに高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属で形成した被エッチング部材を配設する一方、この被エッチング部材と前記基板の温度とを所定の温度及び温度差に制御することにより、前記チャンバ内のハロゲンを含有する原料ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
この前駆体を基板に吸着させる一方、前記基板の近傍部分におけるその上方の空間に前記前駆体の一部を解離してハロゲンのラジカルを生成し、
生成されたハロゲンのラジカルで前記基板に吸着された前駆体からハロゲン成分を引き抜くことにより前記前駆体の金属成分を基板に析出させて所定の成膜を行うことを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項２】
内部に基板を収容するチャンバに高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属で形成した被エッチング部材を配設する一方、この被エッチング部材と前記基板の温度とを所定の温度及び温度差に制御することにより、前記チャンバ内のハロゲンを含有する原料ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
この前駆体を基板に吸着させる一方、前記被エッチング部材にバイアス電源の電圧を印加することによりこの被エッチング部材をマイナス電位としてチャンバ内の原料ガスプラズマ中のハロゲンのラジカルを拡散し、当該拡散により基板近傍の空間にハロゲンのラジカルを供給し、この拡散されたハロゲンのラジカルで前記前駆体からハロゲン成分を引き抜いて前記金属成分を基板に析出させ、所定の成膜を行うことを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項３】
基板が収容される筒状のチャンバと、
このチャンバ内で前記基板に対向する位置に配設される高蒸気圧ハロゲン化物の金属で形成した被エッチング部材と、
前記基板と前記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、
前記被エッチング部材をエッチングすべく、高周波電力の供給によりチャンバの内部に供給された原料ガスをプラズマ化してチャンバ内に原料ガスプラズマを形成する成膜用プラズマ発生手段と、
前記基板の近傍においてその上方の空間で、前記原料ガスプラズマが被エッチング部材をエッチングすることにより得る金属成分とハロゲンとの前駆体から、該前駆体の一部を解離させてハロゲンのラジカルを生成する補助プラズマ発生手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して、前記前駆体から、前記補助プラズマ発生手段によって生成されたハロゲンのラジカルでハロゲン成分を引き抜くことにより金属成分を基板に析出させて所定の成膜を行う温度制御手段とを有することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項４】
基板が収容される筒状のチャンバと、
このチャンバ内で前記基板に対向する位置に配設される高蒸気圧ハロゲン化物の金属で形成した被エッチング部材と、
前記基板と前記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、
前記被エッチング部材をエッチングすべく、高周波電力の供給によりチャンバの内部に供給された原料ガスをプラズマ化してチャンバ内に原料ガスプラズマを形成する成膜用プラズマ発生手段と、
前記被エッチング部材の電位をマイナス側に偏位させることにより、チャンバ内の原料ガスプラズマ中のハロゲンのラジカルを拡散し、当該拡散により基板近傍の空間にハロゲンのラジカルを供給するバイアス電源と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記原料ガスプラズマが被エッチング部材をエッチングすることにより得る金属成分とハロゲンとの前駆体から、拡散されたハロゲンのラジカルでハロゲン成分を引き抜くことにより金属成分を基板に析出させて所定の成膜を行う温度制御手段とを有することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項５】
〔請求項３〕に記載する金属膜作製装置において、
被エッチング部材の電位をマイナス側に偏位させるバイアス電源を有することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項６】
〔請求項３〕乃至〔請求項５〕に記載する何れか一つの金属膜作製装置において、
成膜用プラズマ発生手段は、チャンバの被エッチング部材側の外周面に巻回したコイル状の成膜用アンテナを有し、この成膜用アンテナに高周波数の電力を供給して原料ガスをプラズマ化するものであり、
被エッチング部材は、チャンバの上端開口部を塞ぐ天井板を兼備するものであることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項７】
〔請求項３〕乃至〔請求項５〕に記載する何れか一つの金属膜作製装置において、
成膜用プラズマ発生手段は、チャンバの上端開口部を塞ぐ天井板の上方に配設した成膜用プラズマアンテナを有し、この成膜用アンテナに高周波電力を供給して原料ガスをプラズマ化するものであり、
被エッチング部材は、チャンバの前記天井板の下方でチャンバ内に臨み、チャンバの径方向に突出させるとともにその周方向に関して分割して配設した複数本の突起部と、この突起部の基端部を一体的に連結するリング部とを有するものであることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項８】
〔請求項３〕乃至〔請求項５〕に記載する何れか一つの金属膜作製装置において、
被エッチング部材は、チャンバの上端開口部を塞ぐ天井板として構成するとともに、基板を挟んで対向する平板電極に対する対向電極としての機能も兼備させ、さらにこの被エッチング部材に高周波数の電力を供給するようにしたものであることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項９】
〔請求項３〕に記載する金属膜作製装置において、
補助プラズマ発生手段は、チャンバの内部又は外部に配設されたコイル状の補助アンテナを有し、この補助アンテナに高周波電力を供給することにより前駆体の一部をプラズマ化するものであることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１０】
〔請求項３〕に記載する金属膜作製装置において、
補助プラズマ発生手段は、上方に基板が位置する平板電極と、チャンバの周面に形成した対向電極とを有し、両電極間に高周波電力を供給することにより前駆体の一部をプラズマ化するものであることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１１】
〔請求項１０〕に記載する金属膜作製装置において、
平板電極は、その周縁部から中心部に向かって導体の占有密度を漸増させて同電位に形成したものであることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１２】
〔請求項３〕に記載する金属膜作製装置において、
補助プラズマ発生手段は、上方に基板が位置する平板電極と、チャンバの周面からその内部に向かって径方向に突出させた複数本の電極棒とを有し、前記平板電極と各電極棒間に高周波電力を供給することにより前駆体の一部をプラズマ化するものであることを特徴とする金属膜作製装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属膜作製方法及び金属膜作製装置に関し、特に成膜効率を向上させるべく高密度のＣｌ2 ガス等の原料ガスをチャンバ内に供給して基板上に金属薄膜を成膜する場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【背景技術】
従来、気相成長法により金属膜、例えば、銅の薄膜を作製する場合、例えば、銅・ヘキサフロロアセチルアセトナト・トリメチルビニルシラン等の液体の有機金属錯体を原料として用い、固体状の原料を溶媒に溶かし、熱的な反応を利用して気化することにより基板に対する成膜を実施している。
【０００３】
しかし、かかる従来技術は、熱的反応を利用した成膜のため、成膜速度の向上を図ることが困難であり、また原料となる金属錯体が高価であり、しかも銅に付随しているヘキサフロロアセチルアセトナト及びトリメチルビニルシランが銅の薄膜中に不純物として残留するため、膜質の向上を図ることが困難であるという欠点を有していた。
【０００４】
これに対し、今回、本発明者等は次の知見を得た。すなわち、基板を収容する真空のチャンバ内に塩素ガスを供給し、この塩素ガスをプラズマ発生手段によりプラズマ化する一方、前記チャンバに配設した銅板からなる被エッチング部材を、塩素ガスプラズマでエッチングした場合、銅板と基板との温度の関係を適切に制御することにより、エッチングされた銅を基板に析出させて銅の薄膜を形成することができる、すなわちエッチング部材である銅板を高温（例えば３００°Ｃ〜４００°Ｃ）に、また基板を低温（２００°Ｃ程度）にした場合、基板には銅薄膜を形成することができるというものである。
【０００５】
したがって、相対的な高温雰囲気を形成する塩素ガスプラズマに臨んで銅板を配設する一方、このプラズマ雰囲気を挟んで銅板に対向する相対的な低温雰囲気に基板を配設するとともに、両者の温度を適切に制御することにより容易にＣｕ薄膜の作製装置を提供することができる。ここで、被エッチング部材としては、Ｃｕの他に、例えば、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ等、高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属であれば一般に用いることができ、また原料ガスとしてはＣｌ2 の他に、ハロゲンガスであれば一般に用いることができる。
【０００６】
上述のＣｕ薄膜の作製装置においては、次の様な反応が起こっていると考えられる。
▲１▼プラズマの解離反応；Ｃｌ2 →２Ｃｌ* 
▲２▼エッチング反応；Ｃｕ＋Ｃｌ* →ＣｕＣｌ（ｇ）
▲３▼基板への吸着反応；ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ）
▲４▼成膜反応；ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ* →Ｃｕ＋Ｃｌ2 ↑
ここで、Ｃｌ* はＣｌのラジカルであることを、（ｇ）はガス状態であることを、（ａｄ）は吸着状態であることをそれぞれ表している。
【０００７】
かかる反応式における▲２▼のエッチング反応で十分にＣｌ* が存在すれば同式の右側への反応が進み、良好にＣｕ膜を析出させるための前駆体であるＣｕＣｌ（ｇ）を得ることができる。このことは、チャンバ内に供給する原料ガスであるＣｌ2 ガスの濃度が高ければ高いほど十分にプラズマの解離が行われ、その分高密度のＣｌ* が生成されて良好なエッチング反応が進行することを意味する。したがって、成膜速度を向上させるためには、原料ガスの高濃度化を図ってやれば良い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、チャンバ内に供給するＣｌ2 ガスの濃度を上げていった場合、新たな問題が発生する。すなわち、高濃度のＣｌ2 ガスを供給してこれをプラズマ化した場合、高密度のプラズマが生成されるため、このプラズマの移動距離が小さくなり、チャンバ内に十分拡散させることができなくなる。
【０００９】
プラズマの拡散が十分行われないということは、成膜中の基板の近傍部分の空間においてＣｌ* が不足することを意味する。このように、成膜中の基板の近傍部分の空間においてＣｌ* が不足した場合、上記反応式における▲３▼の基板への吸着反応；ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ）は進行するものの、▲４▼の成膜反応；ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ* →Ｃｕ＋Ｃｌ2 ↑が十分には進行しない。すなわち、ＣｕＣｌ（ａｄ）からＣｌ2 を十分引き抜けず、結果としてＣｕＣｌ（ａｄ）→ＣｕＣｌ（ｓ）の反応が進行し、ＣｕＣｌの固体を形成してしまう。このＣｕＣｌ（ｓ）は絶縁体である。したがって、Ｃｕ膜中におけるＣｕＣｌ（ｓ）の存在は、生成したＣｕ膜の導電率を低下させる原因となり、膜質を悪化させてしまう。かかる問題は、供給するＣｌ2 ガスが高濃度になればその分顕著になり、遂には所定品質の成膜を行うことができなくなる。
【００１０】
本発明は、上記従来技術に鑑み、成膜効率を向上させるべく高濃度の原料ガスを供給した場合でも、高品質の成膜を行うことができる金属膜作製方法及び金属膜作製装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は次の点を特徴とする。
【００１２】
１）内部に基板を収容するチャンバに高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属で形成した被エッチング部材を配設する一方、この被エッチング部材と前記基板の温度とを所定の温度及び温度差に制御することにより、前記チャンバ内のハロゲンを含有する原料ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、この前駆体を基板に吸着させる一方、前記基板の近傍部分におけるその上方の空間に前記前駆体の一部を解離してハロゲンのラジカルを生成し、生成されたハロゲンのラジカルで前記基板に吸着された前駆体からハロゲン成分を引き抜くことにより前記前駆体の金属成分を基板に析出させて所定の成膜を行うこと。
【００１４】
２）内部に基板を収容するチャンバに高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属で形成した被エッチング部材を配設する一方、この被エッチング部材と前記基板の温度とを所定の温度及び温度差に制御することにより、前記チャンバ内のハロゲンを含有する原料ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、この前駆体を基板に吸着させる一方、前記被エッチング部材にバイアス電源の電圧を印加することによりこの被エッチング部材をマイナス電位としてチャンバ内の原料ガスプラズマ中のハロゲンのラジカルを拡散し、当該拡散により基板近傍の空間にハロゲンのラジカルを供給し、この拡散されたハロゲンのラジカルで前記前駆体からハロゲン成分を引き抜いて前記金属成分を基板に析出させ、所定の成膜を行うこと。
【００１５】
３）基板が収容される筒状のチャンバと、このチャンバ内で前記基板に対向する位置に配設される高蒸気圧ハロゲン化物の金属で形成した被エッチング部材と、前記基板と前記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、前記被エッチング部材をエッチングすべく、高周波電力の供給によりチャンバの内部に供給された原料ガスをプラズマ化してチャンバ内に原料ガスプラズマを形成する成膜用プラズマ発生手段と、前記基板の近傍においてその上方の空間で、前記原料ガスプラズマが被エッチング部材をエッチングすることにより得る金属成分とハロゲンとの前駆体から、該前駆体の一部を解離させてハロゲンのラジカルを生成する補助プラズマ発生手段と、基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して、前記前駆体から、前記補助プラズマ発生手段によって生成されたハロゲンのラジカルでハロゲン成分を引き抜くことにより金属成分を基板に析出させて所定の成膜を行う温度制御手段とを有すること。
【００１７】
４）基板が収容される筒状のチャンバと、このチャンバ内で前記基板に対向する位置に配設される高蒸気圧ハロゲン化物の金属で形成した被エッチング部材と、前記基板と前記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、前記被エッチング部材をエッチングすべく、高周波電力の供給によりチャンバの内部に供給された原料ガスをプラズマ化してチャンバ内に原料ガスプラズマを形成する成膜用プラズマ発生手段と、前記被エッチング部材の電位をマイナス側に偏位させることにより、チャンバ内の原料ガスプラズマ中のハロゲンのラジカルを拡散し、当該拡散により基板近傍の空間にハロゲンのラジカルを供給するバイアス電源と、基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記原料ガスプラズマが被エッチング部材をエッチングすることにより得る金属成分とハロゲンとの前駆体から、拡散されたハロゲンのラジカルでハロゲン成分を引き抜くことにより金属成分を基板に析出させて所定の成膜を行う温度制御手段とを有すること。
【００１８】
５） 上記３）に記載する金属膜作製装置において、被エッチング部材の電位をマイナス側に偏位させるバイアス電源を有すること。
【００１９】
６） 上記３）乃至５）に記載する何れか一つの金属膜作製装置において、成膜用プラズマ発生手段は、チャンバの被エッチング部材側の外周面に巻回したコイル状の成膜用アンテナを有し、この成膜用アンテナに高周波数の電力を供給して原料ガスをプラズマ化するものであり、被エッチング部材は、チャンバの上端開口部を塞ぐ天井板を兼備するものであること。
【００２０】
７） 上記３）乃至５）に記載する何れか一つの金属膜作製装置において、成膜用プラズマ発生手段は、チャンバの上端開口部を塞ぐ天井板の上方に配設した成膜用プラズマアンテナを有し、この成膜用アンテナに高周波電力を供給して原料ガスをプラズマ化するものであり、被エッチング部材は、チャンバの前記天井板の下方でチャンバ内に臨み、チャンバの径方向に突出させるとともにその周方向に関して分割して配設した複数本の突起部と、この突起部の基端部を一体的に連結するリング部とを有するものであること。
【００２１】
８） 上記３）乃至５）に記載する何れか一つの金属膜作製装置において、被エッチング部材は、チャンバの上端開口部を塞ぐ天井板として構成するとともに、基板を挟んで対向する平板電極に対する対向電極としての機能も兼備させ、さらにこの被エッチング部材に高周波数の電力を供給するようにしたものであること。
【００２２】
９） 上記３）に記載する金属膜作製装置において、補助プラズマ発生手段は、チャンバの内部又は外部に配設されたコイル状の補助アンテナを有し、この補助アンテナに高周波電力を供給することにより前駆体の一部をプラズマ化するものであること。
【００２３】
１０） 上記３）に記載する金属膜作製装置において、補助プラズマ発生手段は、上方に基板が位置する平板電極と、チャンバの周面に形成した対向電極とを有し、両電極間に高周波電力を供給することにより前駆体の一部をプラズマ化するものであること。
【００２４】
１１） 上記１０）に記載する金属膜作製装置において、平板電極は、その周縁部から中心部に向かって導体の占有密度を漸増させて同電位に形成したものであること。
【００２５】
１２） 上記３）に記載する金属膜作製装置において、補助プラズマ発生手段は、上方に基板が位置する平板電極と、チャンバの周面からその内部に向かって径方向に突出させた複数本の電極棒とを有し、前記平板電極と各電極棒間に高周波電力を供給することにより前駆体の一部をプラズマ化するものであること。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２７】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係る金属膜作製装置の構成図である。同図に示すように、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。
【００２８】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は金属製の被エッチング部材としての銅板部材７によって塞がれている。銅板部材７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空装置８により所定の圧力に維持される。また、銅板部材７は通常アース電位としてある。
【００２９】
チャンバ１の筒部の銅板部材７側の外周には、チャンバ１の軸方向に亘り巻回したコイル状の成膜用プラズマアンテナ９が配設してあり、この成膜用プラズマアンテナ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。成膜用プラズマアンテナ９、整合器１０及び電源１１で成膜用プラズマ発生手段を構成している。
【００３０】
同様に、チャンバ１の筒部における基板３側の周囲には、チャンバ１の軸方向に亘り巻回したコイル状の補助プラズマアンテナ１７が配設されており、この補助プラズマアンテナ１７には整合器１８及び電源１９が接続されて給電が行われる。補助プラズマアンテナ１７、整合器１８及び電源１９で補助プラズマ発生手段を構成している。
【００３１】
支持台２の上方におけるチャンバ１の筒部には、チャンバ１の内部に塩素を含有する原料ガス（He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が接続してある。ノズル１２は銅板部材７に向けて開口している。また、このノズル１２には流量制御器１３を介して原料ガスが送給される。原料ガスは、成膜時に、チャンバ１内で壁面側に沿って基板３側から銅板部材７側に送られる。
【００３２】
かかる金属膜作製装置における成膜時の態様は次の通りとなる。先ず、チャンバ１の内部にノズル１２から原料ガスを供給しつつ、成膜用プラズマアンテナ９から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Ｃｌ2 ガスをイオン化してＣｌ2 ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）１４を発生させる。このＣｌ2 ガスプラズマ１４は、チャンバ１内の成膜用プラズマアンテナ９に隣接する空間、すなわちチャンバ１の銅板部材７側（上部）の空間に形成される。このとき、同時に補助プラズマアンテナ１７にも通電し、この補助プラズマアンテナ１７からも電磁波をチャンバ１の内部、特に基板３の近傍の空間に入射する。
【００３３】
成膜用プラズマアンテナ９の電界の作用で発生したＣｌ2 ガスプラズマ１４により、銅板部材７にエッチング反応が生じ、前駆体（CuxCly）１５が生成される。このとき、銅板部材７はＣｌ2 ガスプラズマ１４により基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されている。
【００３４】
チャンバ１の内部で生成された前駆体（CuxCly）１５は、銅板部材７よりも低い温度に制御された基板３に搬送される。基板３に搬送されてこれに吸着された前駆体（CuxCly）１５は、十分なＣｌ* が存在することを条件として前記反応式における▲４▼の成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ* →Ｃｕ＋Ｃｌ2 ↑）により基板３上にＣｕを析出させる。
【００３５】
ここで、成膜速度を向上させるべくノズル１２から高密度の原料ガスを供給しした場合、その分高密度のＣｌ2 ガスプラズマ１４が形成される。この結果、Ｃｌ2 ガスプラズマ１４はあまり拡散せず、チャンバ１の上部に偏在する。すなわち、基板３の近傍における上部空間のＣｌ2 ガスプラズマ１４の密度は相対的に薄くなる。
【００３６】
一方、銅板部材７のエッチングは高効率で進行するので多量の前駆体（CuxCly）１５が生成され、この前駆体（CuxCly）１５はどんどん基板３側に搬送される。この結果、前記反応式における  ▲３▼の基板３への吸着反応（ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ））が高効率で進行する。したがって、このままでは、前記成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ* →Ｃｕ＋Ｃｌ2 ↑）を促進するＣｌ* が不足し、基板３に吸着されたＣｕＣｌ（ａｄ）が、ＣｕＣｌ（ａｄ）→ＣｕＣｌ（ｓ）の反応により固化してしまう。
【００３７】
そこで、本形態においては、補助プラズマアンテナ１７からの電磁波をチャンバ１の内部、特に基板３の近傍の空間に入射している。この結果、基板３の近傍の空間では、前駆体（CuxCly）１５の一部がプラズマ化されてＣｌ* を発生する。すなわち、ＣｕＣｌ→Ｃｕ＋Ｃｌ* の反応が進行する。このようにして基板３の近傍の空間に十分な量のＣｌ* が発生し、このＣｌ* により前記成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ* →Ｃｕ＋Ｃｌ2 ↑）が促進される。この結果、高密度のＣｌ2 ガスを供給することによる成膜速度の向上と、成膜反応（ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ* →Ｃｕ＋Ｃｌ2 ↑）の促進による成膜品質の向上を同時に達成し得る。
【００３８】
本実施の形態において、補助プラズマアンテナ１７はチャンバ１の外周に配設したが、これはチャンバ１の内部に配設しても良い。要は、補助プラズマアンテナ１７と同様に、基板３の近傍の空間に存在する前駆体（CuxCly）１５の一部を解離してＣｌ* を形成し得るものとなっていれば良い。このように、チャンバ１の内部に補助プラズマアンテナを配設した場合、当然その大きさは小さくなり、その分プラズマへの変換効率も良好なものとなるが、当該補助プラズマアンテナを構成する材料が剥離等によりCu薄膜１６中に不純物として混入する虞がある。この点、チャンバ１の外周に配設した補助プラズマアンテナ１７はCu薄膜１６中に不純物を混入させる虞はないが、その大きさが大きくなり、またプラズマへの変換効率も劣るものとなる。
【００３９】
上述の補助プラズマアンテナ１７を設ける方式及びこれと同等の補助プラズマアンテナをチャンバ内に配設する方式は、いわばＩＣＰ方式に相当するプラズマ発生方式であるが、これをＣＣＰ方式に相当するプラズマ発生方式で構成することもできる。
【００４０】
図２は補助プラズマ発生手段としてＣＣＰ方式に相当するプラズマ発生方式を採用した図１に示す金属膜作製装置の第１の変形例を示す構成図である。同図に示すように、支持台２の内部には平板電極２０が基板３に対して平行になるように埋設してあり、この平板電極２０に整合器１８を介して電源１９が接続してある。一方、チャンバ１の一部、すなわち基板３の近傍におけるその上方の空間を囲繞する部分は、導電部材で形成したアース電位の円筒電極２１として構成してあり、平板電極２０に対する対向電極として機能するように構成してある。その他の構成は図１に示す装置と同様である。そこで、同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００４１】
かかる第１の変形例においては、平板電極２０の上方における基板３の近傍の空間に前駆体（CuxCly）１５をプラズマ化したＣｌ* を得る。このＣｌ* は、基板３に吸着されたＣｕＣｌに対し図１に示す実施の形態と全く同様に作用し、基板３に吸着された状態のＣｕＣｌ膜からＣｌを引き抜いて成膜反応を促進する。
【００４２】
図２に示す第１の変形例においては、平板電極２０の存在により基板３の面上での前駆体（CuxCly）１５のプラズマ密度が図１に示す装置の場合よりも均一化される。したがって、基板３の表面の全域で均質な成膜反応が進行し、その分均質で良質のCu薄膜１６を得ることができる。
【００４３】
この場合、円筒電極２１に対する平板電極２０の各部の距離の差に起因して、平板電極２０の外周端に行くほどプラズマ密度が高くなるというプラズマ密度の不均一を生起する場合があり、これがCu薄膜１６の均質化の阻害要因となる場合がある。ただ、かかる阻害要因は、図３に示すように、平行平板２０を、例えば同心状の複数の環状円板２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの集合体として構成し、各環状円板２０ａ乃至２０ｄを短絡して同電位に構成するとともに、中心部に行くほど環状円板２０ａ乃至２０ｄの相互間の間隔を密にしてやることにより除去することができる。このように構成することにより、平板電極２０の中心部と周縁部とにおけるチャンバ１までの距離の違いに起因する電界密度の差を相殺して基板３の上方空間におけるＣｌ* 密度を平均化することができるからである。
【００４４】
なお、平板電極２０は、図３に示す形状に限る必要はない。要は、中心部に行くほど電極の占有面積が広くなるように構成すれば、同様の作用・効果を得る。
【００４５】
補助プラズマ発生手段としてＣＣＰ方式に相当するプラズマ発生方式は、図２のものに限る必要はない。補助プラズマ発生手段としてＣＣＰ方式に相当するプラズマ発生方式を採用する金属膜作製装置の第２の変形例を図４に示す。同図に示すように、本変形例は、図２の円筒電極２１の代わりにチャンバ１の壁面をその径方向に貫通する複数本の電極棒２２を設けたものである。この複数本（例えば４本）の電極棒２２は、基板３の面と平行方向に、すなわち水平方向にチャンバ１の中心に向かってその径方向に突出し、且つチャンバ１の周方向に関して等間隔となるように配設してある。
【００４６】
かかる第２の変形例においては、各電極棒２２と平板電極２０との間に電源１９を介して印加される電圧より電界を形成し、基板３の近傍の上方空間に前駆体（CuxCly）１５のプラズマを発生させる。すなわち、図２に示す補助プラズマ発生手段と同様に機能する。
【００４７】
図１、図２、図４に示す金属膜作製装置は、成膜用プラズマ発生手段の他に、補助プラズマ発生手段を設けるものであるが、補助プラズマ発生手段を設ける代わりに遠隔で形成したＣｌ* を基板３の近傍における上方の空間に供給する（以下、この様な方式をリモートプラズマ方式と呼称する。）ように構成しても同様に成膜反応を促進することができる。基板３に吸着状態となっているＣｕＣｌ膜にＣｌ* を作用させてＣｌを引き抜くことができるからである。
【００４８】
図５は、図１等に示す金属膜作製装置における補助プラズマ発生手段の代わりにリモートプラズマ方式を適用した第３の変形例に係る金属膜作製装置を示す構成図である。なお、同図において、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００４９】
図５に示すように、チャンバ１の筒部における基板３の斜め上方の位置には、スリット状の開口部２３が形成され、この開口部２３には筒状の通路２４の一端がそれぞれ固定してある。通路２４の途中には絶縁体で形成した筒状の励起室２５が設けられ、この励起室２５の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ２６が巻回してある。この補助プラズマアンテナ２６には整合器２７及び電源２８が接続され、給電を行うようになっている。ここで、開口部２３、これに伴う通路２４及び励起室２５等はチャンバ１の同一高さ位置で、このチャンバ１の周囲４箇所（図には２箇所のみを示す。）に配設してある。通路２４の他端側には流量制御器２９が接続され、この流量制御器２９を介して通路２４内にＣｌ* を得るためのＣｌ2 ガスが供給される。これら、補助プラズマアンテナ２６、整合器２７、電源２８及び流量制御器２９で当該リモートプラズマ方式におけるラジカル供給手段を構成している。
【００５０】
かかるラジカル供給手段において、流量制御器２９を介して励起室２５内にＣｌ2 ガスを供給しつつ、補助プラズマアンテナ２６から電磁波を励起室２５の内部に入射することで、Ｃｌ* を形成する。このとき、励起室２５内ではＣｌ* を高密度で形成することができるようプラズマ条件を調整してある。このようにして形成したＣｌ* は、成膜時に通路２４を介してチャンバ１内に供給される。このＣｌ* は、基板３上に吸着状態となっているＣｕＣｌ（ａｄ）からＣｌ2 ガスを解離して当該成膜反応を促進させる。
【００５１】
図５に示す金属膜作製装置におけるラジカル供給手段は、筒状の励起室２５の周囲に巻回したコイル状の補助プラズマアンテナ２６で、この励起室２５内にＣｌ* を形成し、このＣｌ* をチャンバ１等の内部に補給するように構成したが、これに限るものではない。原料ガス（例えば、Ｃｌ2 ガス）のラジカル（例えば、Ｃｌ* ）を別途形成してこれをチャンバの内部に補給することができるようになっていれば良い。例えば、次の様な構成のラジカル供給手段が考えられる。
【００５２】
１）  チャンバ内に連通して原料ガスを流通させる筒状の通路にマイクロ波を供給手段を有し、このマイクロ波供給手段が発生するマイクロ波により前記原料ガスをプラズマ化するもの。これは、例えばマグネトロンを利用することにより容易に構成することができる。この場合、周波数は２．４５（ＧＨｚ）程度のものを使用することができる。ちなみに、上記各実施の形態で補助プラズマアンテナ２６に供給する周波数は１３．５６（ＭＨｚ）である。したがって、マイクロ波を用いた場合がより高密度のラジカルを形成することができる。
【００５３】
２）  チャンバ内に連通する筒状の通路を流通する原料ガスを加熱してこの原料ガスを熱的に解離する加熱手段を有するもの。かかる加熱手段としては、フィラメントで形成したヒータが考えられるが、かかるヒータで熱解離に必要な１５００度以上の温度は容易に得られる。したがって、最も安価にラジカル補給手段を構成することができる。
【００５４】
３）  チャンバ内に連通する筒状の通路を流通する原料ガスにレーザ光又は電子線等の電磁波を供給してこの原料ガスを解離させる電磁波発生手段を有するもの。これは、レーザ光又は電子線の波長を特定のものに固定することにより、所望のラジカル（例えばＣｌ* ）を高効率で発生させることかできる。すなわち、所望のラジカルを選択的に高効率で発生させることができる。
【００５５】
図１、図２、図４に示す金属膜作製装置は、成膜用プラズマ発生手段の他に、補助プラズマ発生手段を有するものであり、また図５に示す金属膜作製装置は基板３の近傍の前駆体（CuxCly）１５を解離するための別途のラジカル補給手段を有するものであるが、これらを必要としない装置とすることも可能である。これを第４の変形例として説明する。
【００５６】
図６に示すように、かかる金属膜作製装置は、電気的に浮いた状態となっている銅板部材７にバイアス電源３０を接続してこの銅板部材７をマイナス電位とするものである。このように銅板部材７をマイナスのバイアス電位とすることにより良好にＣｌ* が引き込まれ、前記Ｃｌ2 ガスプラズマ１４の拡散を図ることができる。すなわち、チャンバ１内に供給するＣｌ2 ガスが高密度のものであってもＣｌ2 ガスプラズマ１４中のＣｌ* を基板３の近傍の空間まで十分に拡散させることができ、これにより基板３上に吸着状態となっているＣｕＣｌ（ａｄ）からＣｌ2 ガスを解離して成膜反応を促進させることができる。
【００５７】
すなわち、銅板部材７は、通常アースされているが、このアースを外し、銅板部材７を電位的に浮いた状態とすることにより、成膜用プラズマアンテナ９の作用により形成されるＣｌ2 ガスプラズマ１４をチャンバ１内の全体的な拡散を図ることができる。さらに、図６に示すように、銅板部材７をバイアス電源３０による電圧の印加によりマイナス電位としてやることにより、より良好に前記Ｃｌ2 ガスプラズマ１４の拡散を図ることができる。すなわち、チャンバ１内に供給するＣｌ2 ガスが高密度のものであってもＣｌ2 ガスプラズマ１４中のＣｌ* を基板３の近傍の空間まで十分に拡散させることができ、これにより基板３上に吸着状態となっているＣｕＣｌ（ａｄ）からＣｌ2 ガスを解離して成膜反応を促進させることができる。
【００５８】
なお、上記バイアス電源３０は、これのみを単独で設置した場合でもＣｌ* を基板３の近傍の空間迄拡散させて、成膜反応を促進させることができるという効果を奏するが、図１、図２、図４及び図５に示す金属膜作製装置に取り付けることもできる。このように各金属膜作製装置にバイアス電源３０を取り付けた場合には、バイアス電源３０による成膜促進効果と、補助プラズマ発生手段又はラジカル補給手段による成膜促進効果とが重畳されるため、さらに効率良く、高品質のCu薄膜１６を得ることができる。
【００５９】
＜第２の実施の形態＞
図７は本発明の第２の実施の形態に係る金属膜作製装置を示す構成図である。同図に示すように、本形態に係る金属膜作製装置は図１に示す第１の実施の形態に対し、プラズマアンテナの構成及びこれに伴う関連部分の構成が異なるが、多くの部分で同様の構成である。そこで、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００６０】
図７に示すように、チャンバ４１は円筒状に形成された、金属製（例えば、アルミ製）の部材で、その上面は開口部とされ、開口部は絶縁部材（例えば、セラミックス製）である円盤状の天井板４７によって塞がれている。リング部５９及び突起部６０からなる銅製の被エッチング部材５８は、図３に基づき後に詳説するが、チャンバ４１内で基板３に対向する位置に、周方向に亘り複数に分割するとともに各分割部分である突起部６０がチャンバ４１の内周面側から中心側に向かって突出している。成膜用プラズマアンテナ４９は、スパイラル状に成形されて天井板４７の外方に配設されており、整合器５０を介して電源５１から供給される電流により、電界を形成し、チャンバ４１の被エッチング部材５８側（上部）の内部空間で、このチャンバ４１内に供給される原料ガスであるＣｌ2 ガスをプラズマ化してＣｌ2 ガスプラズマ１４を形成する。すなわち、成膜用プラズマアンテナ４９、整合器５０及び電源５１で成膜用プラズマ発生手段を構成している。
【００６１】
図８に詳細に示すように、被エッチング部材５８のリング部５９の内周側にはチャンバ４１（図７参照。）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６０が円周方向に複数（図示例では１２個）設けられている。突起部６０は、リング部５９に対して一体、若しくは取り外し自在に取り付けられている。天井板４７（図７参照。）とチャンバ４１の内部との間には突起部６０の間で形成される切欠部６７（空間）が存在した状態になっている。リング部５９はアースされており、複数の突起部６０はリング部５９で電気的に接続されて同電位となっている。
【００６２】
かかる金属膜作製装置における成膜時には、成膜用プラズマアンテナ４９及び補助プラズマアンテナ２６に通電する。この結果、成膜用プラズマアンテナ４９から電磁波をチャンバ４１の内部に入射することで、Ｃｌ2 ガスをイオン化してＣｌ2 ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）１４を発生させ、前記第１の実施の形態と同様の態様でCu薄膜１６の成膜を行う。
【００６３】
ただ、本形態における成膜用プラズマの形成時の態様は、図１に示す金属膜作製装置とは、若干異なるので、これを図９に基づき説明しておく。同図に示すように、被エッチング部材５８の下方にＣｌ2 ガスプラズマ１４（図７参照。）を発生する際、成膜用プラズマアンテナ４９の電流の方向Ａは突起部６０を横切る方向となる。この結果、突起部６０の成膜用プラズマアンテナ４９との対向面側では誘導電流Ｂが同図に示す方向に発生する。ここで、被エッチング部材５８には切欠部６７（空間）が存在するので、誘導電流Ｂは各突起部６０の下面側では成膜用プラズマアンテナ４９の電流の方向Ａと同方向ａに流れる。この結果、基板３側から被エッチング部材５８を見た場合、成膜用プラズマアンテナ４９の下方、すなわち基板３側に導電体である突起部６０が存在しても実効的に成膜用プラズマアンテナ４９の電流を打ち消す方向の電流が存在しない状態になり突起部６０の下方に成膜用プラズマアンテナ４９による交番電界を形成することができる。しかも、リング部５９がアースされて突起部６０が同電位に維持されている。この結果、導電体である被エッチング部材５８が存在していても、成膜用プラズマアンテナ４９からの電磁波がチャンバ４１内に確実に入射し、被エッチング部材５８の下方にＣｌ2 ガスプラズマ１４を安定して形成することができる。
【００６４】
なお、本形態においても、チャンバ１の筒部における基板３側の周囲には、チャンバ１の軸方向に亘り巻回したコイル状の補助プラズマアンテナ１７が配設されており、この補助プラズマアンテナ１７には整合器１８及び電源１９が接続されて給電が行われる。補助プラズマアンテナ１７、整合器１８及び電源１９で補助プラズマ発生手段を構成している。ただ、本形態におけるチャンバ４１は金属製（例えば、アルミ製）の部材で形成したので、少なくとも補助プラズマアンテナ１７を巻回する部分はセラミックス等の非磁性体で形成する必要がある。さもなければ、補助プラズマアンテナ１７が形成する磁界がシールドされてしまうからである。このため、チャンバ４１の当該部分は、例えば円筒状に成形したセラミックス円筒４１ａで形成してある。
【００６５】
したがって、本形態にかかる金属膜作製装置においても、図１に示す金属膜作製装置の場合と同様に、成膜速度を向上させるべく高濃度のＣｌ2 ガスをチャンバ４１内に供給した場合でも、基板３の近傍の空間で前駆体（CuxCly）１５を解離させてＣｌ* を得、このＣｌ* により成膜反応を促進することができる。
【００６６】
本形態においても、図１に示す第１の実施の形態の場合と同様に、図２、図４図５及び図６に示す第１乃至第４の変形例を始め各リモートプラズマ方式等を採用した全ての変形例に対応する金属膜作製装置を形成することができる。すなわち、図７に示す金属膜作製装置の補助プラズマ発生手段を図２及び図４に示す補助プラズマ発生手段で代替させた金属膜作製装置でも同様の作用・効果を得る。この場合、前記チャンバ４１のセラミックス円筒４１ａを除去し、その全体を金属部材とすることで図２に示す円筒電極２１の機能をチャンバ４１に兼備させることもできる。また、図７に示す金属膜作製装置の補助プラズマ発生手段を図５に示すラジカル補給手段で代替した金属膜作製装置、又は図７に示す金属膜作製装置の被エッチング部材５８をチャンバ４１に対し絶縁し、電気的に浮かせて図６に示すバイアス電源３０を接続することによりマイナス電位とした金属膜作製装置も形成することができ、それぞれ図５及び図６に示す金属膜作製装置と同様の作用・効果を得る。
【００６７】
＜第３の実施の形態＞
図１０は本発明の第３の実施の形態に係る金属膜作製装置を示す構成図である。同図に示すように、本形態は、図１に示す第１の実施の形態における成膜用プラズマアンテナ９を除去し、その代わりに被エッチング部材である銅板部材７に成膜用プラズマアンテナの機能を兼備させたものである。このため、電源１１からの高周波電力を整合器１０を介して銅板部材７に供給するとともに、支持台２に埋設した平板電極７０を接地してある。すなわち、銅板部材７と平板電極７０とが両電極となってチャンバ１内における両者の間にＣｌ2 ガスプラズマ１４を形成するＣＣＰ方式の装置を構成している。本形態に係る金属膜作製装置におけるその他の構成は、図１と同様であるので、同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００６８】
かかる本形態においては、チャンバ１の内部にノズル１２から原料ガスを供給し、銅板部材７から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、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。この結果、Ｃｌ2 ガスプラズマ１４により、銅板部材７にエッチング反応が生じ、前駆体（CuxCly）１５が生成される。このとき、銅板部材７は、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。かくして、第１の実施の形態と全く同様の態様で基板３の表面にはCu薄膜１６が形成される。
【００６９】
なお、本形態においても、チャンバ１の筒部における基板３側の周囲には、チャンバ１の軸方向に亘り巻回したコイル状の補助プラズマアンテナ１７が配設されており、この補助プラズマアンテナ１７には整合器１８及び電源１９が接続されて給電が行われる。補助プラズマアンテナ１７、整合器１８及び電源１９で補助プラズマ発生手段を構成している。
【００７０】
したがって、本形態にかかる金属膜作製装置においても、図１に示す金属膜作製装置の場合と同様に、成膜速度を向上させるべく高濃度のＣｌ2 ガスをチャンバ１内に供給した場合でも、基板３の近傍の空間で前駆体（CuxCly）１５を解離させてＣｌ* を得、このＣｌ* により成膜反応を促進することができる。
【００７１】
本形態においても、図１に示す第１の実施の形態の場合と同様に、図５及び図６に示す第３及び第４の変形例を始め各リモートプラズマ方式等を採用した全ての変形例に対応する金属膜作製装置（ただし、図２及び図４に示す金属膜作製装置、すなわち補助プラズマ発生手段としてＣＣＰ方式に相当するものを採用した装置は除く。）を形成することができる。すなわち、図１０に示す金属膜作製装置の補助プラズマ発生手段を、図５に示すラジカル補給手段で代替した金属膜作製装置を構成することもできる。この装置でも図５に示す金属膜膜作製装置と同様の作用・効果を得る。また、図１０に示す金属膜作製装置の電源１１に直列に、図６に示すバイアス電源３０と同様のバイアス電源を接続することにより、銅板部材７をマイナス側の電位にバイアスさせた金属膜作製装置も形成することができる。この装置でも図６に示す金属膜作製装置と同様の作用・効果を得る。
【００７２】
なお、上記各実施の形態においては、原料ガスとして、Ｈｅで希釈されたＣｌ2ガスを例に挙げて説明したが、Ｃｌ2ガスを単独で用いることも可能であり、原料ガスは塩素を含有するガスであればよい。さらに、一般的には塩素に限らず、ハロゲンガスであれば、本発明の原料ガスとして利用することができる。
【００７３】
また、被エッチング部材は銅に限らず、Ta,Ti,Ｗ等の高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属であれば同様に用いることができる。この場合、前駆体はTa,Ti,Ｗ等の塩化物（ハロゲン化物）となり、基板３の表面に生成される薄膜はTa,Ti,Ｗ等となる。
【００７４】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明した通り、〔請求項１〕に記載する発明は、
内部に基板を収容するチャンバに高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属で形成した被エッチング部材を配設する一方、この被エッチング部材と前記基板の温度とを所定の温度及び温度差に制御することにより、前記チャンバ内のハロゲンを含有する原料ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、この前駆体を基板に吸着させる一方、前記基板の近傍部分におけるその上方の空間に前記前駆体の一部を解離してハロゲンのラジカルを生成し、生成されたハロゲンのラジカルで前記基板に吸着された前駆体からハロゲン成分を引き抜くことにより前記前駆体の金属成分を基板に析出させて所定の成膜を行うことを特徴とするので、前駆体の一部を解離して原料ガスプラズマを形成することにより、基板の近傍に十分な原料ガスを供給することができる。この結果、成膜速度を向上させるべく高密度の原料ガスを供給しした場合、基板の近傍における空間の原料ガスプラズマの密度が相対的に薄くなり、このままでは、成膜反応を促進する原料ガスプラズマが不足し、基板に吸着された前駆体から原料ガス成分を引き抜くことができず、膜質の悪化等を招来するが、本発明によれば、基板近傍に形成される十分な量の原料ガスプラズマで良好に前記原料ガス成分を引き抜いて所定の成膜反応を促進することができる。すなわち、高密度の原料ガスを供給することによる成膜速度の向上と、成膜反応の促進による成膜品質の向上を同時に達成し得る。
【００７６】
〔請求項２〕に記載する発明は、
内部に基板を収容するチャンバに高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属で形成した被エッチング部材を配設する一方、この被エッチング部材と前記基板の温度とを所定の温度及び温度差に制御することにより、前記チャンバ内のハロゲンを含有する原料ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、この前駆体を基板に吸着させる一方、前記被エッチング部材にバイアス電源の電圧を印加することによりこの被エッチング部材をマイナス電位としてチャンバ内の原料ガスプラズマ中のハロゲンのラジカルを拡散し、当該拡散により基板近傍の空間にハロゲンのラジカルを供給し、この拡散されたハロゲンのラジカルで前記前駆体からハロゲン成分を引き抜いて前記金属成分を基板に析出させ、所定の成膜を行うことを特徴とするので、原料ガスプラズマの良好な拡散を図ることにより、基板の近傍に十分な原料ガスプラズマを供給することができる。この結果、〔請求項１〕に記載する発明と同様の効果を奏する。
【００７７】
〔請求項３〕に記載する発明は、
基板が収容される筒状のチャンバと、このチャンバ内で前記基板に対向する位置に配設される高蒸気圧ハロゲン化物の金属で形成した被エッチング部材と、前記基板と前記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、前記被エッチング部材をエッチングすべく、高周波電力の供給によりチャンバの内部に供給された原料ガスをプラズマ化してチャンバ内に原料ガスプラズマを形成する成膜用プラズマ発生手段と、前記基板の近傍においてその上方の空間で、前記原料ガスプラズマが被エッチング部材をエッチングすることにより得る金属成分とハロゲンとの前駆体から、該前駆体の一部を解離させてハロゲンのラジカルを生成する補助プラズマ発生手段と、基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して、前記前駆体から、前記補助プラズマ発生手段によって生成されたハロゲンのラジカルでハロゲン成分を引き抜くことにより金属成分を基板に析出させて所定の成膜を行う温度制御手段とを有することを特徴とするので、前駆体の一部を解離して原料ガスプラズマを形成することにより、基板の近傍に十分な原料ガスプラズマを供給することができる。この結果、成膜速度を向上させるべく高密度の原料ガスを供給しした場合、基板の近傍における空間の原料ガスプラズマの密度が相対的に薄くなり、このままでは、成膜反応を促進する原料ガスプラズマが不足し、基板に吸着された前駆体から原料ガス成分を引き抜くことができず、膜質の悪化等を招来するが、本発明によれば、基板近傍に形成される十分な量の原料ガスプラズマで良好に前記原料ガス成分を引き抜いて所定の成膜反応を促進することができる。すなわち、高密度の原料ガスを供給することによる成膜速度の向上と、成膜反応の促進による成膜品質の向上を同時に達成し得る。
【００７９】
〔請求項４〕に記載する発明は、基板が収容される筒状のチャンバと、このチャンバ内で前記基板に対向する位置に配設される高蒸気圧ハロゲン化物の金属で形成した被エッチング部材と、前記基板と前記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、前記被エッチング部材をエッチングすべく、高周波電力の供給によりチャンバの内部に供給された原料ガスをプラズマ化してチャンバ内に原料ガスプラズマを形成する成膜用プラズマ発生手段と、前記被エッチング部材の電位をマイナス側に偏位させることにより、チャンバ内の原料ガスプラズマ中のハロゲンのラジカルを拡散し、当該拡散により基板近傍の空間にハロゲンのラジカルを供給するバイアス電源と、基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記原料ガスプラズマが被エッチング部材をエッチングすることにより得る金属成分とハロゲンとの前駆体から、拡散されたハロゲンのラジカルでハロゲン成分を引き抜くことにより金属成分を基板に析出させて所定の成膜を行う温度制御手段とを有することを特徴とするので、原料ガスプラズマの拡散により基板の近傍に十分な原料ガスプラズマを供給することができる。この結果、〔請求項３〕に記載する発明と同様の効果を奏する。
【００８０】
〔請求項５〕に記載する発明は、〔請求項３〕に記載する金属膜作製装置において、被エッチング部材の電位をマイナス側に偏位させるバイアス電源を有することを特徴とするので、バイアス電源による原料ガスプラズマの拡散効果と、基板近傍の空間における前駆体の解離による原料ガスプラズマの発生又は別途形成した原料ガスプラズマの補給により成膜反応のための十分な量の原料ガスプラズマを確保することができる。この結果、〔請求項３〕に記載する発明の効果をさらに顕著なものとすることができる。
【００８１】
〔請求項６〕に記載する発明は、〔請求項３〕乃至〔請求項５〕に記載する何れか一つの金属膜作製装置において、成膜用プラズマ発生手段は、チャンバの被エッチング部材側の外周面に巻回したコイル状の成膜用アンテナを有し、この成膜用アンテナに高周波数の電力を供給して原料ガスをプラズマ化するものであり、被エッチング部材は、チャンバの上端開口部を塞ぐ天井板を兼備するものであることを特徴とするので、〔請求項３〕乃至〔請求項５〕に記載する発明の効果を、チャンバの被エッチング部材側の外周面に巻回したコイル状の成膜用アンテナを有するＩＣＰ方式の装置により実現し得る。
【００８２】
〔請求項７〕に記載する発明は、〔請求項３〕乃至〔請求項５〕に記載する何れか一つの金属膜作製装置において、成膜用プラズマ発生手段は、チャンバの上端開口部を塞ぐ天井板の上方に配設した成膜用プラズマアンテナを有し、この成膜用アンテナに高周波電力を供給して原料ガスをプラズマ化するものであり、被エッチング部材は、チャンバの前記天井板の下方でチャンバ内に臨み、チャンバの径方向に突出させるとともにその周方向に関して分割して配設した複数本の突起部と、この突起部の基端部を一体的に連結するリング部とを有するものであることを特徴とするので、〔請求項３〕乃至〔請求項５〕に記載する発明の効果を、チャンバの天井板の上方に成膜用アンテナを配設する他のＩＣＰ方式の装置により実現し得る。
【００８３】
〔請求項８〕に記載する発明は、〔請求項３〕乃至〔請求項５〕に記載する何れか一つの金属膜作製装置において、被エッチング部材は、チャンバの上端開口部を塞ぐ天井板として構成するとともに、基板を挟んで対向する平板電極に対する対向電極としての機能も兼備させ、さらにこの被エッチング部材に高周波数の電力を供給するようにしたものであることを特徴とするので、〔請求項３〕乃至〔請求項５〕に記載する発明の効果を、平行平板型のＣＣＰ方式の装置により実現し得る。
【００８４】
〔請求項９〕に記載する発明は、〔請求項３〕に記載する金属膜作製装置において、補助プラズマ発生手段は、チャンバの内部又は外部に配設されたコイル状の補助アンテナを有し、この補助アンテナに高周波電力を供給することにより前駆体の一部をプラズマ化するものであることを特徴とするので、補助アンテナが形成する電界により良好に前駆体の一部をプラズマ化して〔請求項３〕に記載する発明の作用・効果を得る。ここで、補助アンテナをチャンバの内部に配設した場合には、小形でコンパクトに形成することができ、プラズマへの変換効率も良好なものとなるが、当該補助アンテナを構成する材料の粒子が剥離等により脱落して成膜中の金属膜に混入する虞がある。逆に、チャンバの外部に形成した場合には、大形なものとなり、プラズマへの変換効率は劣るものの、成膜中の金属膜を損傷等する虞はない。
【００８５】
〔請求項１０〕に記載する発明は、〔請求項３〕に記載する金属膜作製装置において、補助プラズマ発生手段は、上方に基板が位置する平板電極と、チャンバの周面に形成した対向電極とを有し、両電極間に高周波電力を供給することにより前駆体の一部をプラズマ化するものであることを特徴とするので、補助プラズマ発生手段で形成する原料ガスプラズマの密度を、基板の表面に全域に亘り、ほぼ均一なものとすることができる。この結果、この原料ガスプラズマによる原料ガスの引き抜き作用を均一なものとすることができ、その分膜質の向上に寄与し得る。
【００８６】
〔請求項１１〕に記載する発明は、〔請求項１０〕に記載する金属膜作製装置において、平板電極は、その周縁部から中心部に向かって導体の占有密度を漸増させて同電位に形成したものであることを特徴とするので、対向電極との相互作用で平板電極が作る電界密度を〔請求項１０〕に記載する発明よりもさらに均一化することができ、補助プラズマ発生手段で形成する原料ガスプラズマの密度を、基板の表面に全域に亘り、さらに良好に均一なものとすることができる。
【００８７】
〔請求項１２〕に記載する発明は、〔請求項３〕に記載する金属膜作製装置において、補助プラズマ発生手段は、上方に基板が位置する平板電極と、チャンバの周面からその内部に向かって径方向に突出させた複数本の電極棒とを有し、前記平板電極と各電極棒間に高周波電力を供給することにより前駆体の一部をプラズマ化するものであることを特徴とするので、構造が簡単で安価な補助プラズマ発生手段とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る金属膜作製装置を示す構成図である。
【図２】図１に示す装置の第１の変形例に係る金属膜作製装置を示す構成図である。
【図３】図２に示す金属膜作製装置の平板電極の一例を示す平面図である。
【図４】図１に示す装置の第２の変形例に係る金属膜作製装置を示す構成図である。
【図５】図１に示す装置の第３の変形例に係る金属膜作製装置を示す構成図である。
【図６】図１に示す装置の第４の変形例に係る金属膜作製装置を示す構成図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る金属膜作製装置を示す構成図である。
【図８】図７のＩ−Ｉ線矢視図である。
【図９】図８のII−II線矢視図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る金属膜作製装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１        チャンバ
３        基板
６        温度制御手段
７        銅板部材
９        成膜用プラズマアンテナ
１１        電源
１２        ノズル
１４        Ｃｌ2 ガスプラズマ
１５        前駆体
１６        Cu薄膜
１７        補助アンテナ
１９        電源
２０        平板電極
２１        円筒電極
２２        電極棒
２４        通路
２５        励起室
２６        プラズマアンテナ
２８        電源
３０        バイアス電源
４１        チャンバ
４１ａ        セラミックス円筒
４７        天井板
４９        成膜用プラズマアンテナ
５８        被エッチング部材
５９        リング部
６０        突起部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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