(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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、
先ずチャンバ内の水素ガスプラズマで前記被エッチング部材の予備加熱を含む前処理を行い、
その後チャンバ内の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その金属成分による成膜を行うようにした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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、
先ずチャンバ内の水素ガスプラズマで前記被エッチング部材の予備加熱を含む前処理を行い、
その後チャンバ内の原料ガスプラズマと水素ガスプラズマとで、前記被エッチング部材をエッチングしてその金属成分による成膜を行うとともに、水素ガスプラズマによる成膜速度の制御を行うようにしたことを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項３】
〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載する前処理及び成膜処理を行う金属膜作製方法において、
さらに、金属膜の成膜後に、チャンバ内の水素ガスプラズマの還元作用により前記金属膜のハロゲン成分を除去することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項４】
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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、
先ずチャンバ内の不活性ガスプラズマで前記被エッチング部材の予備加熱及びその衝突による被エッチング部材の清浄化及び平滑化を含む前処理を行い、
その後チャンバ内の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その金属成分による成膜を行うようにしたことを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項５】
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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、
先ずチャンバ内の不活性ガスプラズマで前記被エッチング部材の予備加熱及びその衝突による被エッチング部材の清浄化及び平滑化を含む前処理を行い、
その後チャンバ内の原料ガスプラズマと不活性ガスプラズマとで、前記被エッチング部材をエッチッグしてその金属成分による成膜を行うとともに、成長過程の金属膜の表面に不活性ガスプラズマの衝突エネルギーを作用させるようにしたことを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項６】
〔請求項４〕又は〔請求項５〕に記載する前処理及び成膜処理を行う金属膜作製方法において、
さらに、金属膜の成膜後に、チャンバ内の水素ガスプラズマの還元作用により前記金属膜のハロゲン成分を除去することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項７】
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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、
先ずチャンバ内の水素ガスプラズマと不活性ガスプラズマとで前記被エッチング部材の予備加熱及び水素ガスプラズマの還元作用と不活性ガスプラズマの衝突とによる被エッチング部材の清浄化及び平滑化を含む前処理を行い、
その後チャンバ内の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その金属成分による成膜を行うようにしたことを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項８】
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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、
先ずチャンバ内の水素ガスプラズマと不活性ガスプラズマとで前記被エッチング部材の予備加熱及び水素ガスプラズマの還元作用と不活性ガスプラズマの衝突とによる被エッチング部材の清浄化及び平滑化を含む前処理を行い、
その後チャンバ内の原料ガスプラズマ、不活性ガスプラズマ及び水素ガスプラズマにより前記被エッチング部材をエッチングしてその金属成分による成膜を行う一方、成長過程の金属膜の表面に不活性ガスプラズマの衝突エネルギーを作用させるとともに水素ガスプラズマによる成膜速度の制御を行うようにしたことを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項９】
〔請求項７〕又は〔請求項８〕に記載する前処理及び成膜処理を行う金属膜作製方法において、
金属膜の成膜後にチャンバ内の水素ガスプラズマの還元作用により前記金属膜のハロゲン成分を除去することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項１０】
〔請求項１〕、〔請求項２〕、〔請求項４〕、〔請求項５〕、〔請求項７〕又は〔請求項８〕に記載する何れか一つの前処理及び成膜処理を行う金属膜作製方法において、
さらに、金属膜の成膜後にチャンバ内の不活性ガスプラズマを金属膜に衝突させるようにしたことを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項１１】
〔請求項１〕、〔請求項２〕、〔請求項４〕、〔請求項５〕、〔請求項７〕又は〔請求項８〕に記載する何れか一つの前処理及び成膜処理を行う金属膜作製方法において、
さらに、金属膜の成膜後に、チャンバ内の不活性ガスプラズマを金属膜に衝突させるとともに水素ガスプラズマの還元作用により金属膜のハロゲン成分を除去することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項１２】
基板が収容されるチャンバと、
前記基板に対向する位置におけるチャンバ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水素ガス若しくは不活性ガス、又は水素ガス及び不活性ガスを供給する補助ガス供給手段と、
前記基板と前記被エッチング部材との間で、このチャンバの内部に供給されたガスをプラズマ化してチャンバ内に原料ガスプラズマ若しくは補助ガスプラズマ、又は原料ガスプラズマ及び補助ガスプラズマを形成する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金属と原料ガスとの前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と
を備えたことを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１３】
基板が収容されるチャンバと、
前記基板に対向する位置におけるチャンバ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プラズマを供給する原料ガスプラズマ供給手段と、
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水素ガスプラズマ若しくは不活性ガスプラズマ、又は水素ガスプラズマ及び不活性ガスプラズマを供給する補助ガスプラズマ供給手段と、
前記基板と前記被エッチング部材との間のチャンバ内に至る原料ガス及び補助ガスの流路の途中に配設され、各流路を流通する原料ガス及び補助ガスをプラズマ化してチャンバ内に供給する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の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と
を備えた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、特に高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属の成膜を行う場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気相成長法により金属膜、例えば、銅の薄膜を作製する場合、例えば、銅・ヘキサフロロアセチルアセトナト・トリメチルビニルシラン等の液体の有機金属錯体を原料として用い、固体状の原料を溶媒に溶かし、熱的な反応を利用して気化することにより基板に対する成膜を実施している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術は、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った。また、原料となる金属錯体が高価であり、しかも銅に付随しているヘキサフロロアセチルアセトナト及びトリメチルビニルシランが銅の薄膜中に不純物として残留するため、膜質の向上を図ることが困難であった。
【０００４】
本発明は、上記従来技術に鑑み、成膜速度が速く、安価な原料を用いることができ、膜中の不純物を可及的に低減し得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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は次の知見を得た。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ことを発見した。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銅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銅に限らず、Ｔａ，Ｔｉ，Ｗ等、高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属を使用することができ、また成膜のための原料ガスとしてはハロゲンガスであれば特に制限はない。
【０００６】
本発明は、上記知見に基づく金属膜作製方法を良好に実現するものであり、またその方法を良好に実現する金属膜作製装置を提供するものである。そこで、上記技術目的を達成する金属膜作製方法の構成は次の点を特徴とする。
【０００７】
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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、
先ずチャンバ内の水素ガスプラズマで前記被エッチング部材の予備加熱を含む前処理を行い、
その後チャンバ内の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その金属成分による成膜を行うようにしたこと。
【０００８】
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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、
先ずチャンバ内の水素ガスプラズマで前記被エッチング部材の予備加熱を含む前処理を行い、
その後チャンバ内の原料ガスプラズマと水素ガスプラズマとで、前記被エッチング部材をエッチングしてその金属成分による成膜を行うとともに、水素ガスプラズマによる成膜速度の制御を行うようにしたこと。
【０００９】
３）  上記１）又は２）に記載する前処理及び成膜処理を行う金属膜作製方法において、
さらに、金属膜の成膜後に、チャンバ内の水素ガスプラズマの還元作用により前記金属膜のハロゲン成分を除去すること。
【００１０】
４）  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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、
先ずチャンバ内の不活性ガスプラズマで前記被エッチング部材の予備加熱及びその衝突による被エッチング部材の清浄化及び平滑化を含む前処理を行い、
その後チャンバ内の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その金属成分による成膜を行うようにしたこと。
【００１１】
５）  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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、
先ずチャンバ内の不活性ガスプラズマで前記被エッチング部材の予備加熱及びその衝突による被エッチング部材の清浄化及び平滑化を含む前処理を行い、
その後チャンバ内の原料ガスプラズマと不活性ガスプラズマとで、前記被エッチング部材をエッチッグしてその金属成分による成膜を行うとともに、成長過程の金属膜の表面に不活性ガスプラズマの衝突エネルギーを作用させるようにしたこと。
【００１２】
６）  上記４）又は５）に記載する前処理及び成膜処理を行う金属膜作製方法において、
さらに、金属膜の成膜後に、チャンバ内の水素ガスプラズマの還元作用により前記金属膜のハロゲン成分を除去すること。
【００１３】
７）  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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、
先ずチャンバ内の水素ガスプラズマと不活性ガスプラズマとで前記被エッチング部材の予備加熱及び水素ガスプラズマの還元作用と不活性ガスプラズマの衝突とによる被エッチング部材の清浄化及び平滑化を含む前処理を行い、
その後チャンバ内の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その金属成分による成膜を行うようにしたこと。
【００１４】
８）  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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、
先ずチャンバ内の水素ガスプラズマと不活性ガスプラズマとで前記被エッチング部材の予備加熱及び水素ガスプラズマの還元作用と不活性ガスプラズマの衝突とによる被エッチング部材の清浄化及び平滑化を含む前処理を行い、
その後チャンバ内の原料ガスプラズマ、不活性ガスプラズマ及び水素ガスプラズマにより前記被エッチング部材をエッチングしてその金属成分による成膜を行う一方、成長過程の金属膜の表面に不活性ガスプラズマの衝突エネルギーを作用させるとともに水素ガスプラズマによる成膜速度の制御を行うようにしたこと。
【００１５】
９）  上記７）又は８）に記載する前処理及び成膜処理を行う金属膜作製方法において、
金属膜の成膜後にチャンバ内の水素ガスプラズマの還元作用により前記金属膜のハロゲン成分を除去すること。
【００１６】
１０）  上記１）、２）、４）、５）、７）又は８）に記載する何れか一つの前処理及び成膜処理を行う金属膜作製方法において、
さらに、金属膜の成膜後にチャンバ内の不活性ガスプラズマを金属膜に衝突させるようにしたこと。
【００１７】
１１）  上記１）、２）、４）、５）、７）又は８）に記載する何れか一つの前処理及び成膜処理を行う金属膜作製方法において、
さらに、金属膜の成膜後に、チャンバ内の不活性ガスプラズマを金属膜に衝突させるとともに水素ガスプラズマの還元作用により金属膜のハロゲン成分を除去すること。
【００１８】
また、上記目的を達成する金属膜作製装置の構成は次の点を特徴とする。
【００１９】
１２）  基板が収容されるチャンバと、
前記基板に対向する位置におけるチャンバ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水素ガス若しくは不活性ガス、又は水素ガス及び不活性ガスを供給する補助ガス供給手段と、
前記基板と前記被エッチング部材との間で、このチャンバの内部に供給されたガスをプラズマ化してチャンバ内に原料ガスプラズマ若しくは補助ガスプラズマ、又は原料ガスプラズマ及び補助ガスプラズマを形成する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金属と原料ガスとの前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と
を備えたこと。
【００２０】
１３）  基板が収容されるチャンバと、
前記基板に対向する位置におけるチャンバ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プラズマを供給する原料ガスプラズマ供給手段と、
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水素ガスプラズマ若しくは不活性ガスプラズマ、又は水素ガスプラズマ及び不活性ガスプラズマを供給する補助ガスプラズマ供給手段と、
前記基板と前記被エッチング部材との間のチャンバ内に至る原料ガス及び補助ガスの流路の途中に配設され、各流路を流通する原料ガス及び補助ガスをプラズマ化してチャンバ内に供給する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の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段と
を備えたこと。
【００２１】
【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。
【００２２】
＜第１の実施の形態＞
本形態はハロゲンを含有する原料ガス及び一種類の補助ガスを供給して実施する金属膜作製方法に適用する金属膜作製装置である。当該金属膜作製装置は、所定の金属膜を形成する成膜工程のみならず、成膜工程における温度条件を成立させるための予備加熱を含む前処理工程及び形成した金属膜の膜質の向上を目的とする後処理工程を含む場合の装置として有用なものである。その概略側面を図１に示す。
【００２３】
図１に示すように、円筒状に形成された、例えば、セラミックス製（絶縁材料製）のチャンバ１（絶縁材料製）の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所定温度（例えば、基板３が１００℃乃至２００℃に維持される温度）に制御される。
【００２４】
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。
【００２５】
チャンバ１の筒部の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ９が設けられ、プラズマアンテナ９には整合器１０及び電源１１が接続されて給電が行われる。プラズマアンテナ９、整合器１０及び電源１１によりプラズマ発生手段が構成されている。
【００２６】
支持台２の上方におけるチャンバ１の筒部の上部には、チャンバ１の内部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）を水平に噴射して供給するノズル１２が接続されている。このノズル１２には、流量制御器１３を介して所定流量に調整した原料ガスが送られる。
【００２７】
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。
【００２８】
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、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を発生する。このとき、真空装置８により設定されるチャンバ１内の圧力は、Ｃｌ２  ガスプラズマ１４のプラズマ密度が、チャンバ１の内部で略均一になるように低圧状態に設定されている。
【００２９】
続いて、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。かくして、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に搬送される前駆体（ＣｕｘＣｌｙ）１５は還元反応によりＣｕイオンのみとされて基板３に当てられ、基板３の表面にＣｕ薄膜１６が生成される。このときの反応は、次式で表すことができる。
２Ｃｕ＋Ｃｌ２  →２ＣｕＣｌ→２Ｃｕ↓＋Ｃｌ２  ↑
ここで、反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口１７から排気される。
【００３０】
本形態に係る金属膜作製装置は、１）Ｃｌ２  ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）１４を用いているため、反応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる、２）原料ガスとしてＣｌ２  ガスを用いているため、コストを大幅に減少させることができる、３）温度制御手段６を用いて基板３を銅板部材７よりも低い温度に制御しているので、Ｃｕ薄膜１６中に塩素等の不純物の残留を少なくすることができ、高品質なＣｕ薄膜１６を生成することが可能になる等、種々の特長を有するが、このままでは、当該金属膜作製装置の始動時に不感期間を生じてしまう。すなわち、前述の如くＣｕ薄膜１６の成膜は、被エッチング部材である銅板部材７の温度及びこの銅板部材７と基板３との温度差が所定の温度条件を充足したときに実施することができる。ちなみに、銅板部材７は基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持する必要がある。
【００３１】
一方、当該金属膜作製装置の始動時、銅板部材７は室温である。したがって、チャンバ１内にＣｌ２  ガスプラズマ１４が形成された後、十分な時間が経過した場合には、このＣｌ２  ガスプラズマ１４により前記銅板部材７が加熱されて所定温度に維持されるが、当該金属膜作製装置の始動時から銅板部材７が所定の温度になるまでには相応の時間を要する。また、この間に析出したＣｕ薄膜１６は膜厚が不均一である等、膜質が悪く実用に供し得ない。すなわち、所定の膜質を有するＣｕ薄膜１６を得るためには、当該金属膜作製装置の始動時に一定の不感期間を有する。
【００３２】
かかる不感期間を除去し、Ｃｌ２  ガスの供給と同時に所定の膜質のＣｕ薄膜１６を成膜し得るような温度条件を成立させれば、合理的な成膜を行い得る。また、成膜工程におけるエッチングに先立つ銅板部材７の清浄化等の所定の前処理、成膜工程中の適切な補助ガスによるプラズマの形成及び成膜後の膜質改善等を目的とした後処理を行えば、膜質の向上等に寄与させることができる。
【００３３】
本形態に係る金属膜作製装置は、所定の補助ガスをチャンバ１内に供給し、これのプラズマを形成するための補助ガス供給手段を有する。すなわち、図１に示すように、原料ガスを供給するノズル１２に隣接して、チャンバ１内に水平に補助ガスを噴射するノズル２１が配設してあり、流量制御器２２で流量を調整した補助ガスをチャンバ１内に供給するようになっている。ここで、補助ガスとしては、水素ガス、アルゴン等の不活性ガス等が考えられる。かかる補助ガスを用いる具体的なプロセスは、当該金属膜作製装置を用いる第２乃至第５の実施の形態に係る金属膜作製方法で詳細に説明する。
【００３４】
＜第２の実施の形態＞
本形態は図１に示す金属膜作製装置を用いる金属膜作製方法である。そこで、各部材の符号は図１に準拠する（以下、同じ。）。補助ガスとしては水素ガスを用いている。
【００３５】
前処理において、先ず流量制御器２２を介して流量を調整した水素ガスをノズル２１を介してチャンバ１内に供給してこれをプラズマ化する。この水素プラズマにより銅板部材７を加熱して所定温度にする。その後、水素プラズマを排気口１７を介して排気し、成膜工程に移る。成膜工程では、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）をチャンバ１内に供給してこれをプラズマ化することにより銅板部材７をエッチングしてその金属成分による成膜を行う。
【００３６】
本形態に係る金属膜作製方法の具体的な前処理及び成膜時の条件は、図２の「プロセスＡ」に示す。なお、図２中、１）はガスの種類、２）は主な処理条件、３）は主な結果をそれぞれ示す（以下、同じ。）。
【００３７】
本形態によれば、最初にチャンバ１内に供給する水素ガスのプラズマにより、格別なヒータを用いることなく銅板部材７を予備加熱することができ、この予備加熱により所定の温度迄上昇した状態で原料ガスによる銅板部材７のエッチングとともにＣｕ薄膜１６の成膜を行うことができる。
【００３８】
したがって、銅板部材７の温度上昇迄の不感期間を除去し、生成したＣｕ薄膜１６の再現性を良好なものとすることができる。
【００３９】
＜第３の実施の形態＞
本形態では、前処理及び成膜時における補助ガスとして水素ガス（水素ガスプラズマ）を用いている。すなわち、先ず、第２の実施の形態と同様の前処理（水素ガスプラズマによる銅板部材７の予備加熱）を行う。その後、ノズル１２を介して原料ガスを、またノズル２１を介して前処理に引き続き水素ガスをチャンバ１内にそれぞれ供給してこれらをプラズマ化する。このことにより銅板部材７をエッチングしてそのＣｕ成分による成膜を行うとともに水素ガスプラズマによる成膜速度の制御を行う。すなわち、当該成膜工程においては、銅板部材７のエッチングにより叩き出されたＣｕとＣｌ２  ガスプラズマ１４とが反応して生成するＣｕＣｌがＨ２  で還元される結果、その分基板３側に搬送されるＣｕＣｌの量が減少する。この結果、Ｈ２  ガスの流量を流量制御器２２で微調整するだけで、成膜速度を調節することができる。
【００４０】
本形態に係る金属膜作製方法の具体的な前処理及び成膜時の条件は、図２の「プロセスＢ」に示す。
【００４１】
＜第４の実施の形態＞
本形態では、第２及び第３の実施の形態と同様の前処理、及び第２又は第３の実施の形態と同様の成膜を行った後、水素ガスプラズマにより成膜後のＣｕ薄膜１６の表面の後処理を行うものである。すなわち、Ｃｕ薄膜１６の成膜後にノズル２１を介して水素ガスをチャンバ１内に供給してこれをプラズマ化し、その還元作用により前記Ｃｕ薄膜１６の塩素成分を除去するものである。この結果、成膜後のより純度の高いＣｕ薄膜１６とすることによりその膜質を改善し得る。
【００４２】
本形態に係る金属膜作製方法の具体的な前処理、成膜時及び後処理の条件は、図２の「プロセスＣ」に示す。
【００４３】
＜第５の実施の形態＞
本形態では、第２の実施の形態における前処理の水素ガスの代わりに、不活性ガスであるアルゴンを供給するものである。このアルゴンは、流量制御器２２で流量を調整し、ノズル２１を介してチャンバ１内に供給する。成膜工程は第２の実施の形態と同様である。すなわち、先ずチャンバ１内にアルゴンガスを供給してこれをプラズマ化することにより銅板部材７の予備加熱を行うとともに、質量が大きいアルゴンガスプラズマの衝突による銅板部材７の表面の清浄化及び平滑化処理を行う。その後原料ガスをチャンバ１内に供給してこれをプラズマ化することにより得るＣｌ２  ガスプラズマ１４で銅板部材７をエッチングしてＣｕ薄膜１６による成膜を行う。
【００４４】
本形態によれば、最初にチャンバ１内に供給するアルゴンガスプラズマにより銅板部材７を予備加熱すると同時に運動エネルギーが大きいアルゴンガスプラズマの衝突により銅板部材７の清浄化及び平坦化もなし得る。すなわち、銅板部材７の髭状の突起等を平坦化することができる。
【００４５】
本形態に係る金属膜作製方法の具体的な前処理及び成膜時の条件は、図２の「プロセスＤ」に示す。
【００４６】
＜第６の実施の形態＞
本形態では、前処理及び成膜時における補助ガスとしてアルゴンガス（アルゴンガスプラズマ）を用いている。すなわち、先ず、第５の実施の形態と同様の前処理（アルゴンガスプラズマによる銅板部材７の予備加熱及び清浄化等の処理）を行う。その後、ノズル１２を介して原料ガスを、またノズル２１を介して前処理時に引き続きアルゴンガスをチャンバ１内にそれぞれ供給してこれらをプラズマ化する。このことにより銅板部材７をエッチングしてその金属成分による成膜を行うとともに、成長過程のＣｕ薄膜１６の表面にアルゴンガスプラズマの衝突エネルギーを作用させる。この結果、成膜時のＣｕ薄膜１６にアルゴンガスプラズマの衝突エネルギーに基づく物理的な衝撃力が作用し、Ｃｕ薄膜１６の粒同士が融合するようなエネルギーが与えられ、その表面温度が上昇して粒径が大径化し、粒界同士の繋がりが良好になる。すなわち、Ｃｕ薄膜１６の膜質を均一化することができ、また基板３との密着性も良好になる。ちなみに、基板３の温度を制御すべくこれを載置する支持台２の温度を制御しているが、支持台２の温度が基板３を介したＣｕ薄膜１６の表面温度となっているとは限らない。
【００４７】
本形態に係る金属膜作製方法の具体的な前処理及び成膜時の条件は、図２の「プロセスＥ」に示す。
【００４８】
＜第７の実施の形態＞
図３は本形態に係る金属膜作製装置の概略側面を示す図である。同図に示すように、本形態に係る金属膜作製装置は、図１に示す金属膜作製装置に、さらに補助ガスを供給する第３のノズル２３を、このノズル２３から供給する補助ガスの流量を調整する流量制御器２４とともに追加したものである。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。また、当該金属膜作製装置で使用する補助ガスとしては、図１に示す金属膜作製装置と同様に考えることができる。ただ、当該装置においては、単一のプロセスにおいて２種類の補助ガスをチャンバ１内に供給して、２種類の補助ガスプラズマを形成する場合に好適に適用し得るものである。当該金属膜作製装置を用いる具体的なプロセスは、当該金属膜作製装置を用いる第８乃至第１３の実施の形態に係る金属膜作製方法として詳細に説明する。
【００４９】
＜第８の実施の形態＞
本形態は図３に示す金属膜作製装置を用いる金属膜作製方法である。そこで、各部材の符号は図３に準拠する（以下、同じ。）。補助ガスとしてはアルゴンガスと水素ガスとを用いている。
【００５０】
本形態では、第５及び第６の実施の形態と同様の前処理、及び第５又は第６の実施の形態と同様の成膜処理を行った後、水素ガスプラズマにより成膜後のＣｕ薄膜１６の表面の後処理を行うものである。すなわち、Ｃｕ薄膜１６の成膜後に第３のノズルであるノズル２３を介して水素ガスをチャンバ１内に供給してこれをプラズマ化し、その還元作用により前記Ｃｕ薄膜１６の塩素成分を除去するものである。この結果、成膜後のより純度の高いＣｕ薄膜１６とすることによりその膜質を改善し得る。
【００５１】
本形態に係る金属膜作製方法の具体的な前処理、成膜時及び後処理の条件は、図２の「プロセスＦ」に示す。
【００５２】
＜第９の実施の形態＞
本形態では、第２の実施の形態等における前処理の水素ガスと同時に、第５の実施の形態等における前処理のアルゴンガスをチャンバ１内に供給してこれらのプラズマを形成するものである。すなわち、先ずノズル２１、２３を介してチャンバ１内に水素ガスとアルゴンガスとを供給してこれらをプラズマ化することにより銅板部材７の予備加熱とともに、水素ガスプラズマの還元作用とアルゴンガスプラズマの衝突とによる銅板部材７の清浄化及び平滑化を含む前処理を行う。その後、ノズル１２を介して原料ガスをチャンバ１内に供給してこれをプラズマ化することによりＣｌ２  ガスプラズマ１４を形成し、銅板部材７をエッチングしてＣｕ薄膜１６を形成する。
【００５３】
かかる本形態によれば、最初にチャンバ１内に供給する水素ガスとアルゴンガスとのプラズマにより銅板部材７を予備加熱する。同時に、水素ガスプラズマによる還元作用により銅板部材７を清浄化するとともに、水素よりも質量が大で、その分大きな運動エネルギーを有しているアルゴンプラズマの衝突により銅板部材７の表面の清浄化及び平坦化処理を行う。すなわち、銅板部材７の予備加熱とともに、化学的及び物理的な被エッチング部材の清浄化及び平坦化処理の後、所定の温度迄上昇した状態で原料ガスによる銅板部材７のエッチング及びＣｕ薄膜１６の成膜を行う。
【００５４】
本形態に係る金属膜作製方法の具体的な前処理及び成膜時の条件は、図４の「プロセスＧ」に示す。
【００５５】
＜第１０の実施の形態＞
本形態では、先ず第９の実施の形態と同様の前処理を行った後、成膜工程において、全てのノズル１３、２１、２３を介して原料ガス及び補助ガスである水素ガス及びアルゴンガスをチャンバ１内に供給してこれらのプラズマを形成している。このことにより、銅板部材７をエッチングしてＣｕ薄膜１６の成膜を行う。同時に、成長過程のＣｕ薄膜１６の表面にアルゴンガスプラズマの衝突エネルギーを作用させるとともに、水素ガスプラズマによる成膜速度の制御を行う。すなわち、エッチングにより叩き出されたＣｕとＣｌ２  ガスプラズマ１４とが反応して生成するＣｕＣｌをＨ２  で還元して基板３側に搬送されるＣｕＣｌの量を減少させる。
【００５６】
この結果、本形態によれば、微量の水素ガスを流量調整するだけで、成膜工程における成膜速度を調節することができ、成膜速度を原料ガスの流量だけで制御する場合よりもより容易且つ正確に調節することができる。さらに、成膜時のＣｕ薄膜１６にこのときの衝突エネルギーに基づく物理的な衝撃力が作用し、Ｃｕ薄膜１６の粒同士が融合するようなエネルギーが与えられ、その表面温度が上昇して粒径が大径化し、粒界同士の繋がりが良好になる結果、膜質が均一化して良好になり、同時に基板との密着性も良好になる。
【００５７】
本形態に係る金属膜作製方法の具体的な前処理及び成膜時後処理の条件は、図４の「プロセスＨ」に示す。
【００５８】
＜第１１の実施の形態＞
本形態では、第９及び第１０の実施の形態と同様の前処理、及び第９又は第１０の実施の形態と同様の成膜を行った後、水素ガスプラズマにより成膜後のＣｕ薄膜１６の表面の後処理を行うものである。すなわち、Ｃｕ薄膜１６の成膜後にノズル２１を介して水素ガスをチャンバ１内に供給してこれをプラズマ化し、その還元作用により前記Ｃｕ薄膜１６の塩素成分を除去する。この結果、成膜後のより純度の高いＣｕ薄膜１６とすることによりその膜質を改善し得る。
【００５９】
本形態に係る金属膜作製方法の具体的な前処理、成膜時及び後処理の条件は、図４の「プロセスＩ」に示す。
【００６０】
＜第１２の実施の形態＞
本実施の形態は、第２、３、５、６、９及び１０の実施の形態（図２又は図４に示す後処理を行わないプロセスＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｇ、Ｈ）による成膜後に、ノズル２１又はノズル２３（図１及び図３参照。以下同じ。）を介してチャンバ１内に補助ガスであるアルゴンガスを供給してこのプラズマを形成することにより、成膜工程で形成されたＣｕ薄膜１６の後処理を行うものである。すなわち、当該後処理工程においてＣｕ薄膜１６にアルゴンガスプラズマが衝突するようにしている。
【００６１】
この結果、成膜後のＣｕ薄膜１６の粒同士が融合するようなエネルギーが与えられ、その表面温度が上昇して粒径が大径化し、粒界同士の繋がりが良好になる結果、膜質が均一化して良好になり、同時に基板との密着性も良好になる。
【００６２】
本形態に係る金属膜作製方法の具体的な前処理、成膜時及び後処理の条件は、図４の「プロセスＪ」に示す。
【００６３】
なお、第２、３、５及び６の実施の形態と同様の前処理及び成膜工程を経て、本形態の後処理を行う場合には、図１に示す、金属膜作製装置でも当該金属膜作製方法を実施することができる。
【００６４】
＜第１３の実施の形態＞
本実施の形態は、前記第１２の実施の形態と同様に、第２、３、５、６、９及び１０の実施の形態（図２又は図４に示す、後処理を行わないプロセスＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｇ、Ｈ）による成膜後に、ノズル２１、２３を介してチャンバ１内に補助ガスである水素ガス及びアルゴンガスを供給してこれらのプラズマを形成することにより、成膜工程で形成されたＣｕ薄膜１６の後処理を行うものである。すなわち、当該後処理工程において水素ガスプラズマによる還元作用によりＣｕ薄膜１６の表面の塩素成分を除去するとともに、第１２の実施の形態と同様に、アルゴンガスプラズマをＣｕ薄膜１６に衝突させている。この結果、第１２の実施の形態と同様に、アルゴンガスプラズマの衝突エネルギーの作用による膜質の改善と同時に、成膜されたＣｕ薄膜１６をより純度の高い金属膜とすることができ、このことによってもその膜質の改善を図ることができる。
【００６５】
本形態に係る金属膜作製方法の具体的な前処理、成膜時及び後処理の条件は、図４の「プロセスＫ」に示す。
【００６６】
なお、上記各実施の形態においては、原料ガスとして、Ｈｅ，Ａｒ等で希釈されたＣｌ２  ガスを例に挙げて説明したが、Ｃｌ２  ガスを単独で用いたり、ＨＣｌ  ガスを適用することも可能である。ＨＣｌ  ガスを適用した場合、原料ガスプラズマはＨＣｌ  ガスプラズマが生成されるが、銅板部材７のエッチングにより生成される前駆体はＣｕｘＣｌｙである。したがって、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。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。
【００６７】
また、被エッチング部材は銅板（Ｃｕ）部材７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。
【００６８】
さらに、本発明に係る金属膜作製方法を実現する金属膜作製装置は、図１及び図３に示すものに限られない。要は、チャンバに配設した被エッチング部材とチャンバ内に配設した基板との温度及び両者の温度差を制御することにより、チャンバ内の原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングして得る前駆体の金属成分を基板に析出させることによりこの金属の薄膜を前記基板に成膜する装置であれば特に制限はない。
【００６９】
したがって、ガスをチャンバ内に供給してプラズマ発生手段によりこれをプラズマ化する、いわゆるＩＣＰ方式の装置、ＴＣＰ方式の装置、さらにこれらを結合した装置のみならず、チャンバ内に至るガス流路の途中に配設されたプラズマ発生手段によりプラズマ化したガスをチャンバ内に供給する、リモートプラズマ方式の装置であっても良い。ここで、ＩＣＰ方式の装置とは、筒状のチャンバの周囲に導線を巻回してコイル状に成形したプラズマアンテナに高周波電流を供給することによりチャンバ内に形成する電界でチャンバ内のガスをプラズマ化する装置であり、図１及び図３に示すような装置である。また、ＴＣＰ方式の装置とは、ＩＣＰ方式の一形態で、筒状のチャンバの天井の上方に、例えば螺旋状に成形したプラズマアンテナを配設し、このプラズマアンテナに高周波電流を供給することにより当該プラズマアンテナの下方でチャンバ内に形成する電界でチャンバ内のガスをプラズマ化する装置であり、プラズマアンテナとプラズマ中にできる誘導電流がトランスのような位置関係になっているものをいい、ＩＣＰ方式の一形態として位置づけることができる。
【００７０】
上述の如きＩＣＰ方式の装置及びＴＣＰ方式の装置は、チャンバ内にガスを供給した後、これをプラズマ化するため、前処理、成膜処理及び後処理の各工程でチャンバ内に供給する原料ガス及び補助ガスの種類を切り換えれば良いが、リモートプラズマ方式の装置では、原料ガスプラズマ及び補助ガスプラズマを直接チャンバ内に供給する。したがって、この場合の金属膜作製装置は、ガスの流路の途中に原料ガスプラズマ及び補助ガスプラズマの発生手段を設けておき、前処理、成膜処理及び後処理の各工程でチャンバ内に供給する原料ガスプラズマ及び補助ガスプラズマの種類を切り換えるように構成する必要がある。すなわち、図１及び図３に示す装置におけるノズル１２、２１、２３の上流側にプラズマ発生手段（例えば流路の周囲に巻回した高周波コイル）を設けておき、ノズル１２、２１、２３を介して所定の原料ガスプラズマ及び補助ガスプラズマをチャンバ内に供給することができるように構成する。
【００７１】
【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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、先ずチャンバ内の水素ガスプラズマで前記被エッチング部材の予備加熱を含む前処理を行い、その後チャンバ内の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その金属成分による成膜を行うようにしたので、
最初にチャンバ内の水素ガスプラズマにより被エッチング部材を予備加熱することができ、この予備加熱により所定の温度迄上昇した状態で原料ガスプラズマによる被エッチング部材のエッチングとともに所定の金属膜の成膜を行うことができる。
この結果、ヒータ等の加熱手段を用いることなく、金属膜作製装置の始動時における被エッチング部材の所定温度までの上昇期間である不感期間を除去して原料ガス又は原料ガスプラズマの供給と同時に、所定の良好な温度条件の下、均質で高品質の成膜を行うことができる。
【００７２】
〔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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、先ずチャンバ内の水素ガスプラズマで前記被エッチング部材の予備加熱を含む前処理を行い、その後チャンバ内の原料ガスプラズマと水素ガスプラズマとで、前記被エッチング部材をエッチングしてその金属成分による成膜を行うとともに、水素ガスプラズマによる成膜速度の制御を行うようにしたので、
〔請求項１〕と同様の予備加熱の他に、成膜時には、エッチングにより叩き出された金属と原料ガスとが反応して生成するハロゲン化金属が水素で還元され、その分基板側に搬送されるハロゲン化金属の量が減少する。
この結果、水素ガスの流量を微調整するだけで、成膜速度を調節することができる。したがって、成膜速度を、原料ガスの流量だけで制御する場合よりもより容易且つ正確に成膜速度の調節を行うことができる。
【００７３】
〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載する前処理及び成膜処理を行う金属膜作製方法において、さらに、金属膜の成膜後に、チャンバ内の水素ガスプラズマの還元作用により前記金属膜のハロゲン成分を除去するようにしたので、
〔請求項１〕又は〔請求項２〕と同様の、前処理又は前処理と成膜とを行うことができるばかりでなく、成膜後の金属膜の表面のハロゲン化金属を還元してより純度の高い金属膜とすることによりその膜質を改善し得る。
【００７４】
〔請求項４〕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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、先ずチャンバ内の不活性ガスプラズマで前記被エッチング部材の予備加熱及びその衝突による被エッチング部材の清浄化及び平滑化を含む前処理を行い、その後チャンバ内の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その金属成分による成膜を行うようにしたので、
最初にチャンバ内の不活性ガスプラズマにより被エッチング部材を予備加熱することができる。また、不活性ガスプラズマは水素ガスプラズマよりも質量が大であるため、その分大きな運動エネルギーを有しており、プラズマの衝突により被エッチング部材の清浄化及び平坦化もなし得る。すなわち、被エッチング部材の髭状の突起等を平坦化することができる。かかる予備加熱を含む前処理の後、所定の温度迄上昇した状態で原料ガスプラズマによる被エッチング部材のエッチングとともに所定の金属膜の成膜を行う。
この結果、ヒータ等の加熱手段を用いることなく、金属膜作製装置の始動時における被エッチング部材の所定温度までの上昇期間である不感期間を除去して原料ガス又は原料ガスプラズマの供給と同時に、所定の良好な温度条件の下、均質で高品質の成膜を行うことができるばかりでなく、不活性ガスプラズマによる被エッチング部材の清浄化及び平坦化の前処理を行うので、このことによっても次の成膜工程での膜質の均質化を実現することができる。
【００７５】
〔請求項５〕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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、先ずチャンバ内の不活性ガスプラズマで前記被エッチング部材の予備加熱及びその衝突による被エッチング部材の清浄化及び平滑化を含む前処理を行い、その後チャンバ内の原料ガスプラズマと不活性ガスプラズマとで、前記被エッチング部材をエッチッグしてその金属成分による成膜を行うとともに、成長過程の金属膜の表面に不活性ガスプラズマの衝突エネルギーを作用させるようにしたので、
〔請求項４〕と同様の予備加熱を含む前処理の他に、成膜時には、成長過程の金属膜の表面に不活性ガスプラズマを衝突させることができる。
この結果、〔請求項４〕と同様の効果を得るとともに、成膜時の金属膜にこのときの衝突エネルギーに基づく物理的な衝撃力が作用し、金属膜成分の粒同士が融合するようなエネルギーが与えられ、その表面温度が上昇して粒径が大径化し、粒界同士の繋がりが良好になる結果、膜質が均一化して良好になり、同時に基板との密着性も良好になる。
【００７６】
〔請求項６〕に記載する発明は、〔請求項４〕又は〔請求項５〕に記載する前処理及び成膜処理を行う金属膜作製方法において、さらに、金属膜の成膜後に、チャンバ内の水素ガスプラズマの還元作用により前記金属膜のハロゲン成分を除去するようにしたので、
〔請求項４〕又は〔請求項５〕と同様の前処理、又は及び前処理と成膜とを行うことができるばかりでなく、成膜後の金属膜の表面のハロゲン化金属を還元してより純度の高い金属膜とすることによりその膜質を改善し得る。
【００７７】
〔請求項７〕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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、先ずチャンバ内の水素ガスプラズマと不活性ガスプラズマとで前記被エッチング部材の予備加熱及び水素ガスプラズマの還元作用と不活性ガスプラズマの衝突とによる被エッチング部材の清浄化及び平滑化を含む前処理を行い、その後チャンバ内の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その金属成分による成膜を行うようにしたので、
最初にチャンバ内の水素ガスプラズマと不活性ガスプラズマとにより被エッチング部材を予備加熱することができる。また、ここで水素ガスプラズマは被エッチング部材を還元作用により清浄化し、同時に水素よりも質量が大で、その分大きな運動エネルギーを有している不活性ガスプラズマはその衝突により被エッチング部材の表面の清浄化及び平坦化をなし得る。すなわち、被エッチング部材の予備加熱とともに、化学的及び物理的な被エッチング部材の清浄化及び平坦化処理の後、所定の温度迄上昇した状態で原料ガスプラズマによる被エッチング部材のエッチングとともに所定の金属膜の成膜を行う。
この結果、ヒータ等の加熱手段を用いることなく、金属膜作製装置の始動時における被エッチング部材の所定温度までの上昇期間である不感期間を除去して原料ガス又は原料ガスプラズマの供給と同時に、所定の良好な温度条件の下、均質で高品質の成膜を行うことができる。さらに、水素ガスプラズマ及び不活性ガスプラズマによる被エッチング部材の化学的及び及び物理的な平坦化の前処理を行うので、このことによっても次の成膜工程での膜質の均質化を実現することができる。
【００７８】
〔請求項８〕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原料ガスとの前駆体を形成し、この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場合において、先ずチャンバ内の水素ガスプラズマと不活性ガスプラズマとで前記被エッチング部材の予備加熱及び水素ガスプラズマの還元作用と不活性ガスプラズマの衝突とによる被エッチング部材の清浄化及び平滑化を含む前処理を行い、その後チャンバ内の原料ガスプラズマ、不活性ガスプラズマ及び水素ガスプラズマにより前記被エッチング部材をエッチングしてその金属成分による成膜を行う一方、成長過程の金属膜の表面に不活性ガスプラズマの衝突エネルギーを作用させるとともに水素ガスプラズマによる成膜速度の制御を行うようにしたので、
〔請求項７〕と同様の予備加熱を含む前処理の他に、成膜時には、エッチングにより叩き出された金属と原料ガスとが反応して生成するハロゲン化金属を水素で還元し、その分基板側に搬送されるハロゲン化金属の量を減少させるとともに、成長過程の金属膜の表面に不活性ガスプラズマを衝突させることができる。
この結果、〔請求項７〕と同様の効果を得る。さらに、微量の水素ガスを流量調整するだけで、成膜速度を調節することができ、成膜速度を原料ガスの流量だけで制御する場合よりもより容易且つ正確に成膜速度を調節することができる。また、成膜時の金属膜にこのときの衝突エネルギーに基づく物理的な衝撃力が作用し、金属膜成分の粒同士が融合するようなエネルギーが与えられ、その表面温度が上昇して粒径が大径化し、粒界同士の繋がりが良好になる結果、膜質が均一化して良好になり、同時に基板との密着性も良好になる。
【００７９】
〔請求項９〕に記載する発明は、〔請求項７〕又は〔請求項８〕に記載する前処理及び成膜処理を行う金属膜作製方法において、金属膜の成膜後にチャンバ内の水素ガスプラズマの還元作用により前記金属膜のハロゲン成分を除去するようにしたので、
〔請求項７〕又は〔請求項８〕と同様の、前処理又は及び前処理と成膜とを行うことができるばかりでなく、成膜後の金属膜の表面のハロゲン化金属を還元してより純度の高い金属膜とすることによりその膜質を改善し得る。
【００８０】
〔請求項１０〕に記載する発明は、請求項１〕、〔請求項２〕、〔請求項４〕、〔請求項５〕、〔請求項７〕又は〔請求項８〕に記載する何れか一つの前処理及び成膜処理を行う金属膜作製方法において、さらに、金属膜の成膜後にチャンバ内の不活性ガスプラズマを金属膜に衝突させるようにしたので、
〔請求項１〕、〔請求項２〕、〔請求項４〕、〔請求項５〕、〔請求項７〕又は〔請求項８〕に記載する発明と同様の前処理を経て成膜を行うことができる。さらに、本発明によれば、成膜後の金属膜の表面に不活性ガスのプラズマを衝突させることができる。
この結果、〔請求項１〕、〔請求項２〕、〔請求項４〕、〔請求項５〕、〔請求項７〕又は〔請求項８〕と同様の効果を得るばかりでなく、成膜後の金属膜成分の粒同士が融合するようなエネルギーが与えられ、その表面温度が上昇して粒径が大径化し、粒界同士の繋がりが良好になる結果、膜質が均一化して良好になり、同時に基板との密着性も良好になる。
【００８１】
〔請求項１１〕に記載する発明は、〔請求項１〕、〔請求項２〕、〔請求項４〕、〔請求項５〕、〔請求項７〕又は〔請求項８〕に記載する何れか一つの前処理及び成膜処理を行う金属膜作製方法において、さらに、金属膜の成膜後に、チャンバ内の不活性ガスプラズマを金属膜に衝突させるとともに水素ガスプラズマの還元作用により金属膜のハロゲン成分を除去するようにしたので、
〔請求項１０〕に記載する発明と同様の前処理を経て成膜を行い、さらに成膜後の後処理においては金属膜の表面に不活性ガスのプラズマを衝突させることができるばかりでなく、成膜後の金属膜の表面のハロゲン化金属を還元することができる。
この結果、〔請求項１０〕に記載する発明の効果を得るばかりでなく、成膜された金属膜をより純度の高い金属膜とすることができ、このことによりその膜質を改善し得る。
【００８２】
〔請求項１２〕に記載する発明は、基板が収容されるチャンバと、
前記基板に対向する位置におけるチャンバ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水素ガス若しくは不活性ガス、又は水素ガス及び不活性ガスを供給する補助ガス供給手段と、前記基板と前記被エッチング部材との間で、このチャンバの内部に供給されたガスをプラズマ化してチャンバ内に原料ガスプラズマ若しくは補助ガスプラズマ、又は原料ガスプラズマ及び補助ガスプラズマを形成する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金属と原料ガスとの前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたので、
少なくとも予備加熱を含む前処理及び成膜の各処理を、チャンバー内に供給する補助ガス及び原料ガスの切り換えにより実現し得る。
この結果、本発明に係る金属膜作製装置を用いて、〔請求項１〕乃至〔請求項１１〕に記載する金属膜作製方法を良好に実現し得る。
【００８３】
〔請求項１３〕に記載する発明は、基板が収容されるチャンバと、
前記基板に対向する位置におけるチャンバ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プラズマを供給する原料ガスプラズマ供給手段と、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水素ガスプラズマ若しくは不活性ガスプラズマ、又は水素ガスプラズマ及び不活性ガスプラズマを供給する補助ガスプラズマ供給手段と、前記基板と前記被エッチング部材との間のチャンバ内に至る原料ガス及び補助ガスの流路の途中に配設され、各流路を流通する原料ガス及び補助ガスをプラズマ化してチャンバ内に供給する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の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたので、
少なくとも予備加熱を含む前処理及び成膜の各処理を、チャンバー内に供給する補助ガスプラズマ及び原料ガスプラズマの切り換えにより実現し得る。
この結果、本発明に係る金属膜作製装置を用いて、〔請求項１〕乃至〔請求項１１〕に記載する金属膜作製方法を良好に実現し得る。
【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概略側面図である。
【図２】本発明の第２乃至第６及び第８の実施の形態に係る金属膜作製方法の具体的なガス種、処理条件及び主な結果等を示す一覧表である。
【図３】本発明の第７の実施の形態に係る金属膜作製装置を示す概略側面図である。
【図４】本発明の第９乃至第１３の実施の形態に係る金属膜作製方法の具体的なガス種、処理条件及び主な結果等を示す一覧表である。
【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        プラズマアンテナ
１２        ノズル
１４        Ｃｌ２  ガスプラズマ
１５        前駆体
１６        Ｃｕ薄膜
２１        ノズル
２３        ノズル
【図１】
0003611317.tif 000002
【図２】
0003611317.tif 000003
【図３】
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【図４】
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