(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が一端面側に収容される円筒状のチャンバと、
基板に対向する他端面側におけるチャンバに設けられる絶縁材製の多孔円盤状の天井板と、
天井板を挟んでチャンバの反対側に設けられる筒部材と、
筒部材の天井板との対向部を密閉する金属製の被エッチング部材と、
天井板と被エッチング部材で囲まれた筒部材の内部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、
筒部材の周囲に設けられ筒部材の内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成して天井板の孔からチャンバの内部に前駆体を供給するプラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたことを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項２】
基板が収容され上部が開口されたチャンバと、
チャンバの上部の開口を密閉する絶縁材製の多孔板状の天井板と、
天井部材の外方に設けられる第２チャンバと、
第２チャンバの内部を給電によりプラズマ化するためのアンテナ部材と、
第２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、
アンテナ部材の電気の流れ方向に対して不連続状態で第２チャンバ内に複数配置される金属製の被エッチング部材と、
アンテナ部材に給電を行い被エッチング部材の天井板側にアンテナ部材の電気の流れ方向と同一方向の電気の流れを生じさせることにより第２チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成して天井板の孔からチャンバの内部に前駆体を供給するプラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたことを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２において、
ハロゲンを含有する原料ガスは、塩素を含有する原料ガスであることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項４】
請求項３において、
被エッチング部材を銅製とすることにより、前駆体としてCuxClyを生成することを特徴とする金属膜作製装置。
【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、
温度制御手段は、被エッチング部材に設けられ被エッチング部材を基板側の温度よりも高温に保持する手段であることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３もしくは請求項５のいずれか一項において、
被エッチング部材は、ハロゲン化物形成金属であるタンタルもしくはタングステンもしくはチタンであることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項７】
絶縁材製の多孔円盤状の天井板を挟んで、基板が収容されるチャンバの反対側に設けられた筒部材において、前記チャンバとは隔絶してハロゲンを含有する原料ガスを励起し、
励起された原料により金属と原料との前駆体を前記筒部材の内部に生成し、
前記前駆体を天井板の孔から前記チャンバの内部の前記基板側に供給し、
基板側の温度を生成手段側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項８】
基板が収容されるチャンバを密閉する絶縁材製の多孔板状の天井板の外方に設けられた第２チャンバにおいて、アンテナ部材に給電することにより、前記アンテナ部材の電気の流れ方向に対して不連続状態で前記第２チャンバ内に複数配置された金属製の被エッチング部材の天井板側に、前記アンテナ部材の電気の流れ方向と同一方向の電気の流れを生じさせて、前記チャンバとは隔絶してハロゲンを含有する原料ガスをプラズマ化し、
励起された原料により前記被エッチング部材をエッチングして、被エッチング部材に含まれる金属成分と原料との前駆体を前記第２チャンバの内部に生成し、
前記前駆体を天井板の孔から前記チャンバの内部の前記基板側に供給し、
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前駆体の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項９】
請求項７もしくは請求項８において、
ハロゲンを含有する原料ガスは、塩素を含有する原料ガスであることを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前駆体としてCuxClyを生成することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項１１】
請求項７乃至請求項９において、
前駆体の金属成分は、ハロゲン化物形成金属であるタンタルもしくはタングステンもしくはチタンであることを特徴とする金属膜作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気相成長法により基板の表面に金属膜を作製する金属膜作製装置及び金属膜作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気相成長法により金属膜、例えば、銅の薄膜を作製する場合、例えば、銅・ヘキサフロロアセチルアセトナト・トリメチルビニルシラン等の液体の有機金属錯体を原料として用い、固体状の原料を溶媒に溶かし、熱的な反応を利用して気化して基板に成膜を実施している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、熱的反応を利用した成膜のため、成膜速度の向上を図ることが困難であった。また、原料となる金属錯体が高価であり、しかも、銅に付随しているヘキサフロロアセチルアセトナト及びトリメチルビニルシランが銅の薄膜中に不純物として残留するため、膜質の向上を図ることが困難であった。
【０００４】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、成膜速度が速く、安価な原料を用いることができ、膜中に不純物が残留しない金属膜作製装置及び金属膜作製方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の金属膜作製装置の構成は、基板が一端面側に収容される円筒状のチャンバと、基板に対向する他端面側におけるチャンバに設けられる絶縁材製の多孔円盤状の天井板と、天井板を挟んでチャンバの反対側に設けられる筒部材と、筒部材の天井板との対向部を密閉する金属製の被エッチング部材と、天井板と被エッチング部材で囲まれた筒部材の内部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、筒部材の周囲に設けられ筒部材の内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成して天井板の孔からチャンバの内部に前駆体を供給するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するための本発明の金属膜作製装置の構成は、基板が収容され上部が開口されたチャンバと、チャンバの上部の開口を密閉する絶縁材製の多孔板状の天井板と、天井部材の外方に設けられる第２チャンバと、第２チャンバの内部を給電によりプラズマ化するためのアンテナ部材と、第２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、アンテナ部材の電気の流れ方向に対して不連続状態で第２チャンバ内に複数配置される金属製の被エッチング部材と、アンテナ部材に給電を行い被エッチング部材の天井板側にアンテナ部材の電気の流れ方向と同一方向の電気の流れを生じさせることにより第２チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成して天井板の孔からチャンバの内部に前駆体を供給するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
そして、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。また、被エッチング部材を銅製とすることにより、前駆体としてCuxClyを生成することを特徴とする。また、温度制御手段は、被エッチング部材に設けられ被エッチング部材を基板側の温度よりも高温に保持する手段であることを特徴とするまた、被エッチング部材は、塩化物形成金属であるタンタルもしくはタングステンもしくはチタンであることを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の金属膜作製方法は、絶縁材製の多孔円盤状の天井板を挟んで、基板が収容されるチャンバの反対側に設けられた筒部材において、前記チャンバとは隔絶してハロゲンを含有する原料ガスを励起し、励起された原料により金属と原料との前駆体を前記筒部材の内部に生成し、前記前駆体を天井板の孔から前記チャンバの内部の前記基板側に供給し、基板側の温度を生成手段側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するための本発明の金属膜作製方法は、基板が収容されるチャンバを密閉する絶縁材製の多孔板状の天井板の外方に設けられた第２チャンバにおいて、アンテナ部材に給電することにより、前記アンテナ部材の電気の流れ方向に対して不連続状態で前記第２チャンバ内に複数配置された金属製の被エッチング部材の天井板側に、前記アンテナ部材の電気の流れ方向と同一方向の電気の流れを生じさせて、前記チャンバとは隔絶してハロゲンを含有する原料ガスをプラズマ化し、励起された原料により前記被エッチング部材をエッチングして、被エッチング部材に含まれる金属成分と原料との前駆体を前記第２チャンバの内部に生成し、前記前駆体を天井板の孔から前記チャンバの内部の前記基板側に供給し、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前駆体の金属成分を基板に成膜させることを特徴とする。
【００１４】
そして、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。また、前駆体としてCuxClyを生成することを特徴とする。また、前駆体の金属成分は、塩化物形成金属であるタンタルもしくはタングステンもしくはチタンであることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１、図２に基づいて本発明の金属膜作製装置及び金属膜作製方法の第１実施形態例を説明する。図１には本発明の第１実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面、図２には図１中のII-II 線矢視を示してある。
【００１６】
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の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所定温度（例えば、基板３が１００℃乃至２００℃に維持される温度）に制御されるようになっている。チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は、例えば、セラミックス製（絶縁材料製）の天井板７によって塞がれている。天井板７の下面には金属製（銅製：Cu製）の被エッチング部材８が設けられ、被エッチング部材８は四角錐形状となっている。
【００１７】
図１、図２に示すように、チャンバ１の筒部の周囲の４箇所には、スリット状の開口部９が形成され、開口部９には筒状の通路１０の一端がそれぞれ固定されている。通路１０の途中部には絶縁体製の筒状の励起室１５が設けられ、励起室１５の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ１１が設けられ、プラズマアンテナ１１には整合器１２及び電源１３に接続されて給電が行われる。プラズマアンテナ１１、整合器１２及び電源１３によりプラズマ発生手段が構成されている。
【００１８】
通路１０の他端側には流量制御器１４が接続され、流量制御器１４を介して通路１０内にハロゲンとしての塩素を含有する原料ガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50% 、好ましくは10% 程度に希釈されたCl2 ガス）が供給される。プラズマアンテナ１１から電磁波を励起室１５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）１６が発生する。つまり、塩素を含有する原料ガスをチャンバ１と隔絶した励起室１５で励起する励起手段が構成されている。Cl2 ガスプラズマ１６の発生により励起塩素が開口部９からチャンバ１内に送られ、被エッチング部材８が励起塩素によりエッチングされる。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。
【００１９】
上述した金属膜作製装置では、流量制御器１４を介して通路１０内に原料ガスを供給して励起室１５に原料ガスを送り込む。プラズマアンテナ１１から電磁波を励起室１５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）１６が発生する。真空装置１７によりチャンバ１内の圧力と励起室１５の圧力とに所定の差圧が設定されているため、励起室１５のCl2 ガスプラズマ１６の励起塩素が開口部９からチャンバ１内の被エッチング部材８に送られる。励起塩素により被エッチング部材８にエッチング反応が生じ、チャンバ１の内部で前駆体（CuxCly）１８が生成される（生成手段）。このとき、被エッチング部材８は天井板７に設けられたヒータ２１（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。
【００２０】
チャンバ１の内部で生成された前駆体（CuxCly）１８は、被エッチング部材８よりも低い温度に制御された基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（CuxCly）１８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１９が生成される。
【００２１】
このときの反応は、次式で表すことができる。
２Ｃｕ＋Ｃｌ2 →２ＣｕＣｌ→２Ｃｕ↓＋Ｃｌ2 ↑
反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口２０から排気される。
【００２２】
尚、原料ガスとして、He，Ar等で希釈されたCl2 ガスを例に挙げて説明したが、Cl2 ガスを単独で用いたり、HCl ガスを適用することも可能である。HCl ガスを適用した場合、原料ガスプラズマはHCl ガスプラズマが生成されるが、被エッチング部材８のエッチングにより生成される前駆体はCuxClyである。従って、原料ガスは塩素を含有するガスであればよく、HCl ガスとCl2 ガスとの混合ガスを用いることも可能である。また、被エッチング部材８の材質は、銅（Cu）に限らず、ハロゲン化物形成金属、好ましくは塩化物形成金属であるAg,Au,Pt,Ta,Ti, Ｗ等を用いることが可能である。この場合、前駆体はAg,Au,Pt,Ta,Ti, Ｗ等のハロゲン化物（塩化物）となり、基板３の表面に生成される薄膜はAg,Au,Pt,Ta,Ti, Ｗ等になる。
【００２３】
上記構成の金属膜作製装置は、Cl2 ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）１６を用いているため、反応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、原料ガスとして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。また、温度制御手段６を用いて基板３を銅板部材７よりも低い温度に制御しているので、Cu薄膜１９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１９を生成することが可能になる。
【００２４】
また、チャンバ１と隔絶した励起室１５でCl2 ガスプラズマ１６を発生させるようにしているので、基板３がプラズマに晒されることがなくなり、基板３にプラズマによる損傷が生じることがない。例えば、前工程で別材料の膜が成膜された基板３では、前工程で成膜された材料の膜に損傷が生じることがなくなる。
【００２５】
尚、励起室１５でCl2 ガスプラズマ１６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（励起手段）としては、マイクロ波、レーザ、電子線、放射光等を用いることも可能である。
【００２６】
また、励起室１５の内部に銅フィラメントを設けると共に銅フィラメントを直流電源に接続し、直流電源により300 ℃乃至800 ℃に加熱した銅フィラメントに原料ガスを接触させることにより前駆体（CuxCly）を生成してチャンバ１内に送るようにすることも可能である（生成手段）。また、励起室１５の内部に孔付の銅板を設けると共に銅板を直流電源に接続し、直流電源により300 ℃乃至800 ℃に加熱した銅板の孔に原料ガスを流通させることにより前駆体（CuxCly）を生成してチャンバ１内に送るようにすることも可能である（生成手段）。これらの場合、被エッチング部材８が不要となり、チャンバ１の形状等の制約が少なくなり、装置の小型化を図ることが可能になる。
【００２７】
図３に基づいて本発明の第２実施形態例に係る金属膜作製装置及び金属膜作製方法を説明する。図３には発明の第２実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面を示してある。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。
【００２８】
図に示すように、チャンバ１の上面（他端面側）は開口部とされ、開口部は、金属製（銅製：Cu製）の多数の孔２２ａを有する多孔円盤状の被エッチング部材２２により塞がれている。被エッチング部材２２の上部、即ち、被エッチング部材２２を挟んで基板３と反対側には天井室２３が設けられ、天井室２３の頂部には筒状の通路２４の下端が固定されている。通路２４の途中部には絶縁体製の筒状の励起室２５が設けられ、励起室２５の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ１１が設けられ、プラズマアンテナ１１には整合器１２及び電源１３に接続されて給電が行われる。尚、天井室２３の外方までプラズマアンテナ１１を配置することも可能である。
【００２９】
通路２４の上端側には流量制御器１４が接続され、流量制御器１４を介して通路２４内にハロゲンとしての塩素を含有する原料ガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50% 、好ましくは10% 程度に希釈されたCl2 ガス）が供給される。プラズマアンテナ１１から電磁波を励起室２５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）１６が発生する。つまり、塩素を含有する原料ガスをチャンバ１と隔絶した励起室２５で励起する励起手段が構成されている。Cl2 ガスプラズマ１６の発生により励起塩素が被エッチング部材２２に送られて孔２２ａを通り、被エッチング部材２２が励起塩素によりエッチングされてチャンバ１の内部に前駆体（CuxCly）１８が生成される。
【００３０】
上述した金属膜作製装置では、Cl2 ガスプラズマ１６が励起室２５で発生し、励起塩素により被エッチング部材２２がエッチングされてチャンバ１の内部に前駆体（CuxCly）１８が生成される。励起塩素にるエッチング作用により被エッチング部材２２は基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されて、チャンバ１の内部で生成された前駆体（CuxCly）１８は、被エッチング部材２２よりも低い温度に制御された基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（CuxCly）１８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。
【００３１】
上述した金属膜作製装置は、チャンバ１と隔絶した励起室２５でCl2 ガスプラズマ１６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。また、チャンバ１との隔絶を多数の孔２２ａを有する多孔盤状の被エッチング部材２２で行っているので、隔絶のための部材を被エッチング部材と兼用することが可能となり、装置の部品点数を削減することができる。
【００３２】
図４に基づいて本発明の第３実施形態例に係る金属膜作製装置及び金属膜作製方法を説明する。図４には本発明の第３実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、図１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。
【００３３】
図に示すように、チャンバ１の上面（他端面側）は開口部とされ、開口部は、絶縁材製の多数の孔２８ａを有する多孔円盤状の天井板２８により塞がれている。天井板２８を挟んでチャンバ１の上部（反端側）には筒部材２９が設けられ、筒部材２９の上部開口（天井板２８との対向部）は金属製（銅製：Cu製）の被エッチング部材３０により密閉されている。天井板２８と被エッチング部材３０で囲まれた筒部材２９の内部はプラズマ室３１とされている。
【００３４】
プラズマ室３１の筒部材２９の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ３４が設けられ、プラズマアンテナ３４には整合器３５及び電源３６が接続されて給電が行われる。プラズマアンテナ３４、整合器３５及び電源３６によりプラズマ発生手段が構成されている。
【００３５】
プラズマ室３１の上部の筒部材２９には、プラズマ室３１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３２が接続されている。ノズル３２は水平方向に開口し、ノズル３２には流量制御器３３を介して原料ガスが送られる（原料ガス供給手段）。尚、原料ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）及びヨウ素（Ｉ）等を適用することが可能である。
【００３６】
尚、被エッチング部材３０に代えて絶縁材製の天井板を設けると共に天井板２８に代えて金属製の多数の孔ａを有する多孔円盤状の被エッチング部材を設け、絶縁材製の天井板の上方に平面コイル状のプラズマアンテナを配置することも可能である。
【００３７】
上述した金属膜作製装置では、プラズマ室３１の内部にノズル３２から原料ガスを供給し、プラズマアンテナ３４から電磁波をプラズマ室３１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）３７が発生する。Cl2 ガスプラズマ３７により、被エッチング部材３０にエッチング反応が生じ、前駆体（CuxCly）１８が生成されて前駆体（CuxCly）１８が天井板２８の孔２８ａを通ってチャンバ１の内部に供給される。
【００３８】
このとき、被エッチング部材３０はCl2 ガスプラズマ３７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、チャンバ１の内部に供給された前駆体（CuxCly）１８は、被エッチング部材３０よりも低い温度に制御された基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（CuxCly）１８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１９が生成される。
【００３９】
上述した金属膜作製装置は、チャンバ１と隔絶したプラズマ室３１でCl2 ガスプラズマ３７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。また、被エッチング部材３０でプラズマ室３１の上方を密閉しているので、エッチングにより被エッチング部材３０が消耗した場合でも容易に交換が可能となる。
【００４０】
図５に基づいて本発明の第４実施形態例に係る金属膜作製装置及び金属膜作製方法を説明する。図５には本発明の第４実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、図１及び図４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。
【００４１】
図に示すように、チャンバ１の上面（他端面側）は開口部とされ、開口部は、絶縁材製の多数の孔２８ａを有する多孔円盤状の天井板２８により塞がれている。天井板２８の上部には第２チャンバ４１が設けられている。第２チャンバ４１は、チャンバ１の上部に設けられる筒部４２と、筒部４２の上部開口を密閉する第２天井板４３により構成されている。第２チャンバ４１の第２天井板４３の上面部にはアンテナ部材としての平面コイル状のプラズマアンテナ４４が設けられ、プラズマアンテナ４４には整合器４５及び電源４６が接続されて給電が行われる。整合器４５及び電源４６によりプラズマ発生手段が構成されている。
【００４２】
第２チャンバ４１の上面の開口部と第２天井板４３との間には金属製（Cu製）の被エッチング部材４７が挟持されている。被エッチング部材４７は、第２チャンバ４１の上面の開口部に挟持されるリング部４８が備えられ、リング部４８は第２チャンバ４１と同径の短い筒状となっている。リング部４８の内周側には第２チャンバ４１の径方向中心部近傍まで延び同一幅で下面が上方に傾斜して厚さが漸次小さくなる突起部４９が円周方向に複数設けられている。リング部４８はアースされており、複数の突起部４９は電気的につながれて同電位に維持されている。そして、突起部４９の間には切欠部（空間）が存在する状態となっている。つまり、被エッチング部材４７のリング部４８は、プラズマアンテナ４４の電気の流れ方向に対して不連続状態で第２チャンバ４１の内部に複数配置されている。
【００４３】
尚、突起部４９にシースヒータやセンサー部材を設け、突起部４９の温度を基板３の温度よりも高い所定温度に制御することも可能である（温度制御手段）。この時、シースヒータ及びセンサー部材を全ての突起部４９に設けてもよく、また、交互に配置される突起部４９に設けてもよい。また、シースヒータ及びセンサー部材はリング部４８に設けることも可能である。
【００４４】
第２チャンバ４１の被エッチング部材４７の下方には、第２チャンバ４１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３２が接続されている。ノズル３２は斜め上方に開口し、ノズル３２には流量制御器３３を介して原料ガスが送られる（原料ガス供給手段）。尚、原料ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）及びヨウ素（Ｉ）等を適用することが可能である。
【００４５】
上述した金属膜作製装置では、第２チャンバ４１の内部にノズル３２から原料ガスを供給し、プラズマアンテナ４４から電磁波を第２チャンバ４１の内部に入射することで、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）３７が発生する。プラズマアンテナ４４の下部には導電体である被エッチング部材４７が存在しているが、突起部４９の間には切欠部（空間）が存在するため、誘導電流が流れても突起部４９の回りを電流が流れ、基板３側から被エッチング部材４７を見た場合、プラズマアンテナ４４の電気の流れを打ち消す方向の流れが存在しない状態になり、しかも、リング部４８がアースされて突起部４９が同電位に維持される。これにより、導電体である被エッチング部材４７が存在していても、プラズマアンテナ４４から電磁波が第２チャンバ４１内に確実に入射し、被エッチング部材４７の下側にCl2 ガスプラズマ３７が安定して発生するようになっている。
【００４６】
Cl2 ガスプラズマ３７により、銅製の被エッチング部材４７にエッチング反応が生じ、前駆体（CuxCly）１８が生成されて前駆体（CuxCly）１８が天井板２８の孔２８ａを通ってチャンバ１の内部に供給される。このとき、被エッチング部材４７はCl2 ガスプラズマ３７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、チャンバ１の内部に供給された前駆体（CuxCly）１８は、被エッチング部材４７よりも低い温度に制御された基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（CuxCly）１８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１９が生成される。
【００４７】
上述した金属膜作製装置は、チャンバ１と隔絶した第２チャンバ４１でCl2 ガスプラズマ３７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。また、被エッチング部材４７をリング部４８と突起部４９とで構成したので、第２チャンバ４１の内部に導電体である銅製の被エッチング部材４７を配置することが可能になる。また、突起部４９のリング部４７側が厚くなっているので、下方部のCl2 ガスプラズマ３７を有効に使用してエッチング反応を効率よく実施することが可能となる。
【００４８】
被エッチング部材４７（突起部４９）の下側に多数の溝や窪み等を形成して表面を凹側に不連続な状態にすることで、Cl2 ガスプラズマ３７によりエッチングされて生成された前駆体１８から、突起部４９の下側に銅が成長しても真下に成長することがない。尚、第２天井板４３を筒部４２の外周まで延設し、延設した第２天井板４３の外側（筒部４２の外周外側）にコイル状のプラズマアンテナを設けるようにすることも可能である。
【００４９】
図６に基づいて本発明の第５実施形態例に係る金属膜作製装置及び金属膜作製方法を説明する。図６には本発明の第５実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面を示してある。尚、図１及び図５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。
【００５０】
図に示すように、チャンバ１の上面（他端面側）は開口部とされ、開口部は、絶縁材製の多数の孔２８ａを有する多孔円盤状の天井板２８により塞がれている。天井板２８の上部には第２チャンバ５１が設けられている。第２チャンバ５１は、絶縁材（セラミックス等）の外方に凸状となる碗型（ドーム形状）の天井部材５２がチャンバ１の開口部に固定されて構成されている。
【００５１】
チャンバ１の上面の開口部と天井部材５２との間には金属製（Cu製）の被エッチング部材５３が挟持されている。被エッチング部材５３には、チャンバ１の上面の開口部に挟持されるリング部５４が備えられ、リング部５４の内周側にはチャンバ１の径方向中心部近傍まで延び天井部材５２の内側の碗型形状に沿って延びる突起部５５が円周方向に複数設けられている。リング部５４はアースされており、複数の突起部５５は電気的につながれて同電位に維持されている。
【００５２】
一方、天井部材５２の上方周囲には第２チャンバ５１の内部をプラズマ化するためのアンテナ部材としてのプラズマアンテナ５６が設けられ、プラズマアンテナ５６は天井部材５２の碗型形状に沿って円錐リング状に形成されている。プラズマアンテナ５６にはプラズマ発生手段としての整合器４５及び電源４６が接続されて給電が行われる。被エッチング部材５３は、リング部５４の内周側に突起部５５が天井部材５２の碗型形状に沿って円周方向に複数設けられ、突起部５５の間で形成される切欠部（空間）が存在する。このため、プラズマアンテナ５６の電気の流れ方向に対して不連続な状態で第２チャンバ４１の内部に複数配置された状態になっている。
【００５３】
第２チャンバ５１の天井部材５２の頂部には、第２チャンバ５１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５７が接続されている。ノズル５７は下向きに開口し、ノズル５７には流量制御器５８を介して原料ガスが送られる（原料ガス供給手段）。尚、原料ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）及びヨウ素（Ｉ）等を適用することが可能である。
【００５４】
上述した金属膜作製装置では、第２チャンバ５１の内部にノズル５７から原料ガスを供給し、プラズマアンテナ５６から電磁波を第２チャンバ５１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）３７が発生する。プラズマアンテナ５６の下部には導電体である被エッチング部材５３が存在しているが、突起部５５の間には切欠部（空間）が存在するため、誘導電流が流れても突起部５５の回りを電流が流れ、基板３側から被エッチング部材５３を見た場合、プラズマアンテナ５６の電気の流れを打ち消す方向の流れが存在しない状態になり、しかも、リング部５４がアースされて突起部５５が同電位に維持される。これにより、導電体である被エッチング部材５３が存在していても、プラズマアンテナ５６から電磁波が第２チャンバ５１内に確実に入射し、被エッチング部材５３の下側にCl2 ガスプラズマ３７が安定して発生するようになっている。
【００５５】
Cl2 ガスプラズマ３７により、銅製の被エッチング部材５３にエッチング反応が生じ、前駆体（CuxCly）１８が生成されて前駆体（CuxCly）１８が天井板２８の孔２８ａを通ってチャンバ１の内部に供給される。このとき、被エッチング部材５３はCl2 ガスプラズマ３７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、チャンバ１の内部に供給された前駆体（CuxCly）１８は、被エッチング部材５３よりも低い温度に制御された基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（CuxCly）１８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１９が生成される。
【００５６】
上述した金属膜作製装置は、チャンバ１と隔絶した第２チャンバ５１でCl2 ガスプラズマ３７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。また、被エッチング部材５３をリング部５４と突起部５５とで構成したので、第２チャンバ５１の内部に導電体である銅製の被エッチング部材４７を配置することが可能になる。また、天井部材５２を碗型に形成し、プラズマアンテナ５６が天井部材５２の碗型形状に沿って円錐リング状に形成されているので、天井部材５２の周囲から電磁波を入射してCl2 ガスプラズマ３７を発生させることができ、天井部材５２の内側のCl2 ガスプラズマ３７を安定させることが可能になる。このため、一つの電源４６により第２チャンバ５１の内部のCl2 ガスプラズマ３７の均一化を図ることができる。
【００５７】
被エッチング部材５３（突起部５５）の下側に多数の溝や窪み等を形成して表面を凹側に不連続な状態にすることで、Cl2 ガスプラズマ３７によりエッチングされて生成された前駆体１８から、突起部５５の下側に銅が成長しても真下に成長することがない。
【００５８】
尚、上述した実施形態例では、チャンバの天井側から前駆体（CuxCly）が供給される例を挙げて説明したが、前駆体（CuxCly）の供給方向の設定の上下関係は逆でもよく、場合によっては、左右方向に前駆体（CuxCly）の供給方向を設定することも可能である。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の金属膜作製装置は、基板が一端面側に収容される円筒状のチャンバと、基板に対向する他端面側におけるチャンバに設けられる絶縁材製の多孔円盤状の天井板と、天井板を挟んでチャンバの反対側に設けられる筒部材と、筒部材の天井板との対向部を密閉する金属製の被エッチング部材と、天井板と被エッチング部材で囲まれた筒部材の内部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、筒部材の周囲に設けられ筒部材の内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成して天井板の孔からチャンバの内部に前駆体を供給するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたので、筒部材の内部でプラズマを発生させることで基板とプラズマが隔絶され、基板をプラズマに晒さずにプラズマによる損傷が生じる虞がない状態で、しかも、被エッチング部材の交換が容易な状態で、成膜速度が速く、安価な原料を用いることができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を成膜することができる金属膜作製装置とすることができる。
【００６４】
また、本発明の金属膜作製装置は、基板が収容され上部が開口されたチャンバと、チャンバの上部の開口を密閉する絶縁材製の多孔板状の天井板と、天井部材の外方に設けられる第２チャンバと、第２チャンバの内部を給電によりプラズマ化するためのアンテナ部材と、第２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、アンテナ部材の電気の流れ方向に対して不連続状態で第２チャンバ内に複数配置される金属製の被エッチング部材と、アンテナ部材に給電を行い被エッチング部材の天井板側にアンテナ部材の電気の流れ方向と同一方向の電気の流れを生じさせることにより第２チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成して天井板の孔からチャンバの内部に前駆体を供給するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたので、第２チャンバの内部で被エッチング部材を配置した状態でプラズマを発生させることで基板とプラズマが隔絶され、基板をプラズマに晒さずにプラズマによる損傷が生じる虞がない状態で、成膜速度が速く、安価な原料を用いることができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を成膜することができる金属膜作製装置とすることができる。
【００６５】
本発明の金属膜作製方法は、絶縁材製の多孔円盤状の天井板を挟んで、基板が収容されるチャンバの反対側に設けられた筒部材において、前記チャンバとは隔絶してハロゲンを含有する原料ガスを励起し、励起された原料により金属と原料との前駆体を前記筒部材の内部に生成し、前記前駆体を天井板の孔から前記チャンバの内部の前記基板側に供給し、基板側の温度を生成手段側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させるようにしたので、基板を励起源に晒さずに励起源による損傷が生じる虞がない状態で、成膜速度が速く、安価な原料を用いることができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を成膜することができる金属膜作製方法とすることができる。
【００６６】
また、本発明の金属膜作製方法は、基板が収容されるチャンバを密閉する絶縁材製の多孔板状の天井板の外方に設けられた第２チャンバにおいて、アンテナ部材に給電することにより、前記アンテナ部材の電気の流れ方向に対して不連続状態で前記第２チャンバ内に複数配置された金属製の被エッチング部材の天井板側に、前記アンテナ部材の電気の流れ方向と同一方向の電気の流れを生じさせて、前記チャンバとは隔絶してハロゲンを含有する原料ガスをプラズマ化し、励起された原料により前記被エッチング部材をエッチングして、被エッチング部材に含まれる金属成分と原料との前駆体を前記第２チャンバの内部に生成し、前記前駆体を天井板の孔から前記チャンバの内部の前記基板側に供給し、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前駆体の金属成分を基板に成膜させるようにしたので、基板をプラズマに晒さずにプラズマによる損傷が生じる虞がない状態で、成膜速度が速く、安価な原料を用いることができ、膜中に不純物が残留しない金属膜を成膜することができる金属膜作製方法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実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【図２】図１中のII-II 線矢視図。
【図３】本発明の第２実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【図４】本発明の第３実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【図５】本発明の第４実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【図６】本発明の第５実施形態例に係る金属膜作製装置の概略側面図。
【符号の説明】
１  チャンバ
２  支持台
３  基板
４  ヒータ
５  冷媒流通手段
６  温度制御手段
７  銅板部材
８，２２，４７，５３  被エッチング部材
９  開口部
１０，２４  通路
１１，３４，４４，５６  プラズマアンテナ
１２，３５，４５  整合器
１３，３６，４６  電源
１４，３３，５８  流量制御器
１５，２５  励起室
１６，３７  Cl2 ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）
１７  真空装置
１８  前駆体（CuxCly）
１９  Cu薄膜
２０  排気口
２１  ヒータ
２３  天井室
３１  プラズマ室
３２，５７  ノズル
４１，５１  第２チャンバ
４２  筒部
４３  第２天井板
４８，５４  リング部
４９，５５  突起部
５２  天井部材
【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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