(57)【要約】【課題】  成膜時、エッチング時において、下地膜へのダメージが小さい金属系膜、金属系膜の作製方法、金属系膜作製装置、プラズマ処理方法及びエッチング装置を提供する。【解決手段】  Ｃｌ2を供給する前に、Ｘｅを供給して、プラズマを生成し、その後、Ｃｌ2を含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、Ｃｌ2のラジカル（Ｃｌ*）生成し、Ｃｌ2を所定流量まで漸増する際、Ｃｌ*とＣｌ*により生成される金属成分の前駆体とのモル比が所定値になるように、Ｘｅの流量を制御し、Ｃｌ2を所定流量まで漸増した後、モル比を維持するように、Ｘｅの流量を漸減することで、成膜の初期において、Ｘｅ*によりＣｌ*が失活され、前駆体が所定数のＣｌ*により還元され、下地膜へダメージを与えることなく、金属系膜が基板上に作製される。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の被エッチング部材から、ハロゲンのラジカルにより前記被エッチング部材の金属成分の前駆体を生成し、前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元する際、その初期段階において、原子量が大きい希ガスのプラズマを供給し、基板の表面近傍における前記ハロゲンのラジカルと前記前駆体のモル比が所定の範囲内になるようにして、前記基板上に成膜を行うことを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項２】
金属製の被エッチング部材から、ハロゲンのラジカルにより前記被エッチング部材の金属成分の前駆体を生成し、前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元する際、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記前駆体が形成される時点まで、原子量が大きい希ガスのプラズマを供給して、基板上に成膜を行うことを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項３】
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記チャンバに原子量が大きい希ガスを供給すると共に、前記希ガスをプラズマ化し、
その後、前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記モル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項４】
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記チャンバに原子量が大きい希ガスを供給すると共に、前記希ガスをプラズマ化し、
その後、前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の金属系膜の作製方法において、
前記希ガス及び前記ハロゲンを含有するガスは、前記前駆体が前記基板側へ供給されるような形状に形成された前記被エッチング部材の上方から該被エッチング部材近傍に供給されると共に、前記チャンバの上面を密封する絶縁部材の外方に配設した平面状コイルからの電磁波により電離されることを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項６】
請求項３又は請求項４に記載の金属系膜の作製方法において、
前記希ガス及び前記ハロゲンを含有するガスは、前記チャンバの上面に配置された前記被エッチング部材の下方から該被エッチング部材近傍に供給されると共に、前記チャンバ側壁の周囲に巻回したコイルからの電磁波により電離されることを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項７】
請求項３又は請求項４に記載の金属系膜の作製方法において、
前記希ガス及び前記ハロゲンを含有するガスは、前記チャンバの上面に配置された前記被エッチング部材の下方から該被エッチング部材近傍に供給されると共に、前記被エッチング部材と前記基板を支持する支持台との間に生成された電場により電離されることを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項８】
ハロゲンを供給する前に、前記チャンバに原子量が大きい希ガスを前記チャンバの外部にてプラズマ化して、前記希ガスのプラズマを前記チャンバの上面に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に供給し、
その後、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増し、前記チャンバの外部にて前記ハロゲンのラジカルを生成して、前記被エッチング部材の近傍に供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記同等のモル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項９】
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記チャンバに原子量が大きい希ガスを前記チャンバの外部にてプラズマ化して、前記希ガスのプラズマを前記チャンバの上面に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に供給し、
その後、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増し、前記チャンバの外部にて前記ハロゲンのラジカルを生成して、前記被エッチング部材の近傍に供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項１０】
請求項３乃至請求項９のいずれかに記載の金属系膜の作製方法において、
ハロゲンを供給する前に、前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガスを供給すると共に、Ｈｅガスをプラズマ化することを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項１１】
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガスを供給して、プラズマ化すると共に、原子量が大きい希ガスを前記チャンバ外部にてプラズマ化して、前記希ガスのプラズマを前記基板近傍に供給し、
その後、前記被エッチング部材の近傍に、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給し、前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記同等のモル比を維持するように、プラズマ化される前記希ガスの流量を漸減し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項１２】
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガスを供給して、プラズマ化すると共に、原子量が大きい希ガスを前記チャンバ外部にてプラズマ化して、前記希ガスのプラズマを前記基板近傍に供給し、
その後、前記被エッチング部材の近傍に、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給し、前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項１３】
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガスを供給して、プラズマ化し、
前記基板の上方近傍に設けた導電体からなる環状の管路に、原子量が大きい希ガスを供給すると共に、前記管路に給電し、前記管路に設けられた複数の孔から噴出された前記希ガスをプラズマ化して、前記基板近傍に供給し、
その後、前記被エッチング部材の近傍に、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給し、前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記同等のモル比を維持するように、プラズマ化される前記希ガスの流量を漸減し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項１４】
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガスを供給して、プラズマ化し、
前記基板の上方近傍に設けた導電体からなる環状の管路に、原子量が大きい希ガスを供給すると共に、前記管路に給電し、前記管路に設けられた複数の孔から噴出された前記希ガスをプラズマ化して、前記基板近傍に供給し、
その後、前記被エッチング部材の近傍に、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給し、前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項１５】
請求項１１乃至請求項１４のいずれかに記載の金属系膜の作製方法において、
前記Ｈｅガス及び前記ハロゲンを含有するガスは、前記被エッチング部材の上方から該被エッチング部材近傍に供給されると共に、前記チャンバの上面を密封する絶縁部材の外方に配設した平面状コイルからの電磁波により電離されることを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項１６】
請求項１１乃至請求項１４のいずれかに記載の金属系膜の作製方法において、
前記Ｈｅガス及び前記ハロゲンを含有するガスは、前記前駆体が前記基板側へ供給されるような形状に形成された前記被エッチング部材の上方から該被エッチング部材近傍に供給されると共に、前記チャンバ側壁の周囲に巻回したコイルからの電磁波により電離されることを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項１７】
請求項１１又は請求項１２に記載の金属系膜の作製方法において、
前記Ｈｅガス及び前記ハロゲンを含有するガスは、前記チャンバの上面に配置された前記被エッチング部材の下方から該被エッチング部材近傍に供給されると共に、前記被エッチング部材と前記基板を支持する支持台との間に生成された電場により電離されることを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項１８】
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、Ｈｅガスを前記チャンバの外部にてプラズマ化して、前記Ｈｅガスのプラズマを前記チャンバの上面に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に供給すると共に、原子量が大きい希ガスを前記チャンバの外部にてプラズマ化して、前記希ガスのプラズマを前記基板近傍に供給し、
その後、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増し、前記チャンバの外部にて前記ハロゲンのラジカルを生成して、前記被エッチング部材の近傍に供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記同等のモル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項１９】
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、Ｈｅガスを前記チャンバの外部にてプラズマ化して、前記Ｈｅガスのプラズマを前記チャンバの上面に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に供給すると共に、原子量が大きい希ガスを前記チャンバの外部にてプラズマ化して、前記希ガスのプラズマを前記基板近傍に供給し、
その後、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増し、前記チャンバの外部にて前記ハロゲンのラジカルを生成して、前記被エッチング部材の近傍に供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項２０】
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記基板の上方に原子量が大きい希ガス供給すると共に、前記希ガスを供給する空間の前記チャンバ側壁の周囲に巻回したコイルからの電磁波によりプラズマ化し、
その後、前記基板の上方に配置され、複数の貫通孔を有する金属製の前記被エッチング部材の上方に、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記チャンバの上面を密封する絶縁部材の外方に配設した平面状コイルからの電磁波により前記ハロゲンのラジカルを生成して、前記被エッチング部材の近傍に供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記同等のモル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項２１】
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記基板の上方に原子量が大きい希ガス供給すると共に、前記希ガスを供給する空間の前記チャンバ側壁の周囲に巻回したコイルからの電磁波によりプラズマ化し、
その後、前記基板の上方に配置され、複数の貫通孔を有する金属製の前記被エッチング部材の上方に、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記チャンバの上面を密封する絶縁部材の外方に配設した平面状コイルからの電磁波により前記ハロゲンのラジカルを生成して、前記被エッチング部材の近傍に供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項２２】
請求項１１乃至請求項２１のいずれかに記載の金属系膜の作製方法において、
前記基板近傍に供給される前記希ガスのプラズマに替えて、前記希ガスの停止後は、ハロゲンのプラズマを前記基板近傍に供給することを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項２３】
請求項１乃至請求項２２のいずれかに記載の金属系膜の作製方法において、
前記基板の表面近傍の前記ハロゲンのラジカルと前記前駆体のモル比を測定すると共に、予め測定された測定値に基づいて、又は、測定された測定値をフィードバックして、前記希ガスの流量を制御することを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項２４】
請求項１乃至請求項２３のいずれかに記載の金属系膜の作製方法において、
前記希ガスをＫｒ又はＸｅとすることを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項２５】
請求項１乃至請求項２４のいずれかに記載の金属系膜の作製方法において、
前記基板は、該基板上に薄膜を有するものであることを特徴とする金属系膜の作製方法。
【請求項２６】
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、ハロゲンを含有するガス及び原子量が大きい希ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記ガス供給手段により前記希ガスを供給して、前記プラズマ発生手段により前記希ガスのプラズマを生成し、
その後、前記ガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記モル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜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２７】
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、ハロゲンを含有するガス及び原子量が大きい希ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記ガス供給手段により前記希ガスを供給して、前記プラズマ発生手段により前記希ガスのプラズマを生成し、
その後、前記ガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする金属系膜作製装置。
【請求項２８】
請求項２６又は請求項２７に記載の金属系膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記前駆体が前記基板側へ供給されるような形状に形成されると共に、前記希ガス及び前記ハロゲンを含有するガスが上方から該被エッチング部材近傍に供給されるように配置され、
前記プラズマ発生手段は、前記チャンバの上面を密閉する絶縁部材の外方に配設された平面状コイルと、該コイルに給電する電源部とを有することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項２９】
請求項２６又は請求項２７に記載の金属系膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記チャンバの上面に配置され、
前記プラズマ発生手段は、前記チャンバ側壁の周囲に巻回されたコイルと、該コイルに給電する電源部とを有することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項３０】
請求項２６又は請求項２７に記載の金属系膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記チャンバの上面に配置され、
前記プラズマ発生手段は、該被エッチング部材に給電する電源部を有し、前記被エッチング部材と接地された支持台との間に電場を生成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３１】
請求項２６乃至請求項３０のいずれかに記載の金属系膜作製装置において、
前記制御手段は、前記ハロゲンを供給する前に、前記被エッチング部材の近傍に、前記ガス供給手段によりＨｅガスを供給すると共に、前記プラズマ発生手段によりＨｅガスをプラズマ化することを特徴とする金属系膜作製装置。
【請求項３２】
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記チャンバの外部にてハロゲンを含有するガス及び原子量が大きい希ガスをプラズマ化し、前記被エッチング部材の近傍に供給する第１プラズマガス供給手段と、
少なくとも、前記第１プラズマガス供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記第１プラズマガス供給手段によりプラズマ化された前記希ガスを供給し、
その後、前記第１プラズマガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して、前記ハロゲンのラジカルを供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記モル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜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３３】
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記チャンバの外部にてハロゲンを含有するガス及び原子量が大きい希ガスをプラズマ化し、前記被エッチング部材の近傍に供給する第１プラズマガス供給手段と、
少なくとも、前記第１プラズマガス供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記第１プラズマガス供給手段によりプラズマ化された前記希ガスを供給し、
その後、前記第１プラズマガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して、前記ハロゲンのラジカルを供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする金属系膜作製装置。
【請求項３４】
請求項３２又は請求項３３に記載の金属系膜作製装置において、
前記制御手段は、前記ハロゲンを供給する前に、前記第１プラズマガス供給手段によりプラズマ化したＨｅガスを前記被エッチング部材の近傍に供給することを特徴とする金属系膜作製装置。
【請求項３５】
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガス及びハロゲンを含有するガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板近傍に、原子量が大きい希ガスをプラズマ化して供給する第２プラズマガス供給手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段、前記第２プラズマガス供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記ガス供給手段により前記Ｈｅガスを供給して、前記プラズマ発生手段により前記Ｈｅガスのプラズマを生成すると共に、前記第２プラズマガス供給手段によりプラズマ化された前記希ガスを供給し、
その後、前記ガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記モル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜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３６】
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガス及びハロゲンを含有するガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板近傍に、原子量が大きい希ガスをプラズマ化して供給する第２プラズマガス供給手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段、前記第２プラズマガス供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記ガス供給手段により前記Ｈｅガスを供給して、前記プラズマ発生手段により前記Ｈｅガスのプラズマを生成すると共に、前記第２プラズマガス供給手段によりプラズマ化された前記希ガスを供給し、
その後、前記ガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする金属系膜作製装置。
【請求項３７】
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガス及びハロゲンを含有するガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の上方近傍に設けられ、原子量が大きい希ガスを前記チャンバ内部に供給する複数の孔を有し、導電体の環状の管路からなる第２ガス供給手段と、
前記管路に給電を行う電源部を有し、前記希ガスをプラズマ化する第２プラズマ発生手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段、前記第２ガス供給手段、前記第２プラズマ発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記ガス供給手段により前記Ｈｅガスを供給して、前記プラズマ発生手段により前記Ｈｅガスのプラズマを生成すると共に、前記第２ガス供給手段により前記希ガスを供給して、前記第２プラズマ発生手段により前記希ガスのプラズマを生成し、
その後、前記ガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記モル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする金属系膜作製装置。
【請求項３８】
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガス及びハロゲンを含有するガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の上方近傍に設けられ、原子量が大きい希ガスを前記チャンバ内部に供給する複数の孔を有し、導電体の環状の管路からなる第２ガス供給手段と、
前記管路に給電を行う電源部を有し、前記希ガスをプラズマ化する第２プラズマ発生手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段、前記第２ガス供給手段、前記第２プラズマ発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記ガス供給手段により前記Ｈｅガスを供給して、前記プラズマ発生手段により前記Ｈｅガスのプラズマを生成すると共に、前記第２ガス供給手段により前記希ガスを供給して、前記第２プラズマ発生手段により前記希ガスのプラズマを生成し、
その後、前記ガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする金属系膜作製装置。
【請求項３９】
請求項３５乃至請求項３８のいずれかに記載の金属系膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記前駆体が前記基板側へ供給されるような形状に形成されると共に、前記Ｈｅガス及び前記ハロゲンを含有するガスが上方から該被エッチング部材近傍に供給されるように配置され、
前記プラズマ発生手段は、前記チャンバの上面を密閉する絶縁部材の外方に配設された平面状コイルと、該コイルに給電する電源部とを有することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項４０】
請求項３５乃至請求項３８のいずれかに記載の金属系膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記チャンバの上面に配置され、
前記プラズマ発生手段は、前記チャンバ側壁の周囲に巻回されたコイルと、該コイルに給電する電源部とを有することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項４１】
請求項３５又は請求項３６に記載の金属系膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記チャンバの上面に配置され、
前記プラズマ発生手段は、該被エッチング部材に給電する電源部を有し、前記被エッチング部材と接地された支持台との間に電場を生成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４２】
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガス及びハロゲンを含有するガスをプラズマ化して供給する第１プラズマガス供給手段と、
前記基板近傍に、原子量が大きい希ガスをプラズマ化して供給する第２プラズマガス供給手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記第１プラズマガス供給手段、前記第２プラズマガス供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記第１プラズマガス供給手段によりプラズマ化された前記Ｈｅガスを供給すると共に、前記第２プラズマガス供給手段によりプラズマ化された前記希ガスを供給し、
その後、前記第１プラズマガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して、前記ハロゲンのラジカルを供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記モル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする金属系膜作製装置。
【請求項４３】
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガス及びハロゲンを含有するガスをプラズマ化して供給する第１プラズマガス供給手段と、
前記基板近傍に、原子量が大きい希ガスをプラズマ化して供給する第２プラズマガス供給手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記第１プラズマガス供給手段、前記第２プラズマガス供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記第１プラズマガス供給手段によりプラズマ化された前記Ｈｅガスを供給すると共に、前記第２プラズマガス供給手段によりプラズマ化された前記希ガスを供給し、
その後、前記第１プラズマガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して、前記ハロゲンのラジカルを供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする金属系膜作製装置。
【請求項４４】
請求項３２乃至請求項３６、請求項３９乃至請求項４３のいずれかに記載の金属系膜作製装置において、
前記第１プラズマガス供給手段及び前記第２プラズマガス供給手段、又は、前記第１プラズマガス供給手段若しくは前記第２プラズマガス供給手段は、前記チャンバの外部に設置され、前記チャンバに連通する筒状の通路と、該通路の周囲に巻回したコイルと、該コイルに給電する電源部と、前記通路に前記ガスを供給する他のガス供給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４５】
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記基板の上方に配置され、複数の貫通孔を有する金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガス及びハロゲンを含有するガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバの上面を密封する絶縁部材の外方に配設した平面状コイルからの電磁波により、前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の上方に、原子量が大きい希ガス供給する第２ガス供給手段と、
前記希ガスを供給する空間の前記チャンバ側壁の周囲に巻回したコイルからの電磁波により、前記希ガスを電離させて、プラズマを発生させる第２プラズマ発生手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段、前記第２ガス供給手段、前記第２プラズマ発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記ガス供給手段により前記Ｈｅガスを供給して、前記プラズマ発生手段により前記Ｈｅガスのプラズマを生成すると共に、前記第２ガス供給手段により前記希ガスを供給して、前記第２プラズマ発生手段により前記希ガスのプラズマを生成し、
その後、前記ガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して、前記ハロゲンのラジカルを供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記モル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする金属系膜作製装置。
【請求項４６】
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記基板の上方に配置され、複数の貫通孔を有する金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガス及びハロゲンを含有するガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバの上面を密封する絶縁部材の外方に配設した平面状コイルからの電磁波により、前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の上方に、原子量が大きい希ガス供給する第２ガス供給手段と、
前記希ガスを供給する空間の前記チャンバ側壁の周囲に巻回したコイルからの電磁波により、前記希ガスを電離させて、プラズマを発生させる第２プラズマ発生手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段、前記第２ガス供給手段、前記第２プラズマ発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記ガス供給手段により前記Ｈｅガスを供給して、前記プラズマ発生手段により前記Ｈｅガスのプラズマを生成すると共に、前記第２ガス供給手段により前記希ガスを供給して、前記第２プラズマ発生手段により前記希ガスのプラズマを生成し、
その後、前記ガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して、前記ハロゲンのラジカルを供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする金属系膜作製装置。
【請求項４７】
請求項３５乃至請求項４６のいずれかに記載の金属系膜作製装置において、
前記制御手段は、
前記希ガスの停止後、前記希ガスに替えて、ハロゲンガスを前記第２ガス供給手段又は前記第２プラズマガス供給手段に供給することを特徴とする金属系膜作製装置。
【請求項４８】
請求項２６乃至請求項４７のいずれかに記載の金属系膜作製装置において、
前記基板の表面近傍の前記ハロゲンのラジカルと前記前駆体のモル比を測定するモル比測定手段を有し、
前記制御手段は、前記モル比測定手段により予め測定された結果に基づいて、又は、前記モル比測定手段による測定値をフィードバックして、前記ガス供給手段により前記希ガスの流量を制御することを特徴とする金属系膜作製装置。
【請求項４９】
請求項２６乃至請求項４８のいずれかに記載の金属系膜作製装置において、
前記希ガスをＫｒ又はＸｅとすることを特徴とする金属系膜作製装置。
【請求項５０】
請求項２６乃至請求項４９のいずれかに記載の金属系膜作製装置において、
前記基板は、該基板上に薄膜を有するものであることを特徴とする金属系膜作製装置。
【請求項５１】
金属製の被エッチング部材から、ハロゲンのラジカルにより前記被エッチング部材の金属成分の前駆体を生成し、前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元する際、その初期段階において、原子量が大きい希ガスのプラズマを供給し、前記ハロゲンのラジカルと前記前駆体のモル比を所定の範囲内になるようにして、基板上に成膜したものであることを特徴とする金属系膜。
【請求項５２】
金属製の被エッチング部材から、ハロゲンのラジカルにより前記被エッチング部材の金属成分の前駆体を生成し、前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元する際、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記前駆体が形成される時点まで、原子量が大きい希ガスのプラズマを供給して、基板上に成膜したものであることを特徴とする金属系膜。
【請求項５３】
請求項５１又は請求項５２に記載の金属系膜において、
前記希ガスをＫｒ又はＸｅとすることを特徴とする金属系膜。
【請求項５４】
請求項５１乃至請求項５３のいずれかに記載の金属系膜において、
前記基板は、該基板上に薄膜を有するものであることを特徴とする金属系膜。
【請求項５５】
ハロゲンを含有するガスをプラズマ化して得るハロゲンラジカルを用いて基板を処理する場合において、
原子量がアルゴン以上の希ガスをプラズマ化して得る希ガスラジカルを、前記ハロゲンラジカルに混入すると共に、この希ガスラジカル量を制御することにより、前記ハロゲンラジカルによる基板に対するエッチング作用を制御することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項５６】
チャンバの底部に設けられ、基板が設置される支持台と、
前記チャンバ内部に、ハロゲンを含有するガス及び原子量が大きい希ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
ハロゲンを含有するガスをプラズマ化して得るハロゲンラジカルを用いて基板を処理する際、
原子量がアルゴン以上の希ガスをプラズマ化して得る希ガスラジカルを、前記ハロゲンラジカルに混入すると共に、この希ガスラジカル量を制御することにより、前記ハロゲンラジカルによる基板に対するエッチング作用を制御することを特徴とするエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長法による純金属、合金等の金属系膜及び前記金属系膜の作製方法及び作製装置に関し、又、プラズマ処理方法及びエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスに対する高集積化、高速化の要求に伴い、半導体デバイスを構成する薄膜に対する物理的、化学的膜質の要求も厳しいものとなっている。
例えば、ＭＯＳ構造デバイスにおけるゲート酸化膜等は、１０ｎｍ以下の膜厚を要求されており、そのような薄膜であっても、所定の膜質を要求される。又、そのような薄膜の膜質は、その前後のプロセスの影響を受ける場合もあり、前後のプロセスにおいても厳密なプロセス条件が要求される。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２２０３０４号公報
【特許文献２】特開平９−２７０３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、ＭＯＳ構造デバイスの場合、薄い膜厚が要求されるゲート酸化膜上には、ゲート電極となる金属膜やバリアメタル膜等が、スパッタ法やＣＶＤ法等を用いて成膜される。ところが、ゲート酸化膜上に上記金属系膜を成膜する場合、上記スパッタ法による成膜では、ターゲット−基板間に印加される電圧のため、下地膜となるゲート酸化膜を損傷し、物理ダメージが大きいという問題があり、又、上記ＣＶＤ法では、プロセス温度が高く、膜質が変質、劣化するおそれがあり、熱ダメージが避けられないという問題があった。
【０００５】
近年、金属のターゲット材から塩素ラジカルにより塩化物（前駆体）を生成し、生成された塩化物を還元することで成膜を行う塩素化金属還元法という新しいＣＶＤ法（以下、ＭＣＲ(Metal Chloride Reduction)−ＣＶＤ法と呼ぶ。）が開発されており、上記金属系膜への適用が検討されている。しかしながら、ＭＣＲ−ＣＶＤ法においても、基板上に成膜する際に、塩素ラジカルが必要であり、下地膜へダメージを与えるおそれがあった。
【０００６】
つまり、損傷、変質、劣化等のダメージによる影響が大きい下地膜、例えば、膜厚の薄いゲート酸化膜等に対して、下地膜へダメージを与えない成膜プロセスが望まれているが、理想的な成膜プロセスは存在していなかった。
【０００７】
又、成膜プロセスだけに限らず、成膜された薄膜をプラズマで処理して、エッチングを行う際にも、上記と同様に、下地膜へダメージを与えないプラズマプロセスが望まれていた。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、成膜時、エッチング時において、下地膜へのダメージが小さい金属系膜、金属系膜の作製方法、金属系膜作製装置、プラズマ処理方法及びエッチング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する第１の発明に係る金属系膜の作製方法は、
金属製の被エッチング部材から、ハロゲンのラジカルにより前記被エッチング部材の金属成分の前駆体を生成し、前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元する際、その初期段階において、原子量が大きい希ガスのプラズマを供給し、基板の表面近傍における前記ハロゲンのラジカルと前記前駆体のモル比が所定の範囲内になるようにして、前記基板上に成膜を行うことを特徴とする。
ハロゲンのラジカルは、生成される前駆体、特に、生成され、基板上に吸着される前駆体を、十分に還元できるモル数が必要であり、ハロゲンのラジカルの還元効率を考慮すると、前駆体に対して多めのハロゲンのラジカルが必要となる。生成された前駆体に対するハロゲンのラジカルの還元効率が１００％であれば、ハロゲンのラジカルと前駆体は、そのモル比が同等になるようにすればよい。
【００１０】
上記課題を解決する第２の発明に係る金属系膜の作製方法は、
金属製の被エッチング部材から、ハロゲンのラジカルにより前記被エッチング部材の金属成分の前駆体を生成し、前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元する際、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記前駆体が形成される時点まで、原子量が大きい希ガスのプラズマを供給して、基板上に成膜を行うことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第３の発明に係る金属系膜の作製方法は、
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記チャンバに原子量が大きい希ガスを供給すると共に、前記希ガスをプラズマ化し、
その後、前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記モル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする。
なお、ハロゲンを含有するガスとしては、例えば、Ｈｅガス等の希ガスでハロゲンを希釈して用いる。
【００１２】
上記課題を解決する第４の発明に係る金属系膜の作製方法は、
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記チャンバに原子量が大きい希ガスを供給すると共に、前記希ガスをプラズマ化し、
その後、前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第５の発明に係る金属系膜の作製方法は、
上記第３又は第４の発明に係る金属系膜の作製方法において、
前記希ガス及び前記ハロゲンを含有するガスは、前記前駆体が前記基板側へ供給されるような形状に形成された前記被エッチング部材の上方から該被エッチング部材近傍に供給されると共に、前記チャンバの上面を密封する絶縁部材の外方に配設した平面状コイルからの電磁波により電離されることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第６の発明に係る金属系膜の作製方法は、
上記第３又は第４の発明に係る金属系膜の作製方法において、
前記希ガス及び前記ハロゲンを含有するガスは、前記チャンバの上面に配置された前記被エッチング部材の下方から該被エッチング部材近傍に供給されると共に、前記チャンバ側壁の周囲に巻回したコイルからの電磁波により電離されることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第７の発明に係る金属系膜の作製方法は、
上記第３又は第４の発明に係る金属系膜の作製方法において、
前記希ガス及び前記ハロゲンを含有するガスは、前記チャンバの上面に配置された前記被エッチング部材の下方から該被エッチング部材近傍に供給されると共に、前記被エッチング部材と前記基板を支持する支持台との間に生成された電場により電離されることを特徴とする。
通常、支持台側が接地され、被エッチング部材側に高周波を印加することで、被エッチング部材と支持台との間に電場が生成される。
【００１６】
上記課題を解決する第８の発明に係る金属系膜の作製方法は、
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記チャンバに原子量が大きい希ガスを前記チャンバの外部にてプラズマ化して、前記希ガスのプラズマを前記チャンバの上面に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に供給し、
その後、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増し、前記チャンバの外部にて前記ハロゲンのラジカルを生成して、前記被エッチング部材の近傍に供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記同等のモル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする。
例えば、希ガス及びハロゲンを含有するガスは、チャンバに連通する通路の周囲に巻回したコイルからの電磁波により、チャンバ外部で電離され、プラズマ化されたガスとして、チャンバ内部へ供給される。
【００１７】
上記課題を解決する第９の発明に係る金属系膜の作製方法は、
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記チャンバに原子量が大きい希ガスを前記チャンバの外部にてプラズマ化して、前記希ガスのプラズマを前記チャンバの上面に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に供給し、
その後、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増し、前記チャンバの外部にて前記ハロゲンのラジカルを生成して、前記被エッチング部材の近傍に供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決する第１０の発明に係る金属系膜の作製方法は、
上記第３〜第９のいずれかの発明に係る金属系膜の作製方法において、
ハロゲンを供給する前に、前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガスを供給すると共に、Ｈｅガスをプラズマ化することを特徴とする。
【００１９】
上記課題を解決する第１１の発明に係る金属系膜の作製方法は、
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガスを供給して、プラズマ化すると共に、原子量が大きい希ガスを前記チャンバ外部にてプラズマ化して、前記希ガスのプラズマを前記基板近傍に供給し、
その後、前記被エッチング部材の近傍に、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給し、前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記同等のモル比を維持するように、プラズマ化される前記希ガスの流量を漸減し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする。
例えば、希ガスは、チャンバに連通する通路の周囲に巻回したコイルからの電磁波により、チャンバ外部で電離され、プラズマ化されたガスとして、基板近傍へ供給される。
【００２０】
上記課題を解決する第１２の発明に係る金属系膜の作製方法は、
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガスを供給して、プラズマ化すると共に、原子量が大きい希ガスを前記チャンバ外部にてプラズマ化して、前記希ガスのプラズマを前記基板近傍に供給し、
その後、前記被エッチング部材の近傍に、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給し、前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする。
【００２１】
上記課題を解決する第１３の発明に係る金属系膜の作製方法は、
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガスを供給して、プラズマ化し、
前記基板の上方近傍に設けた導電体からなる環状の管路に、原子量が大きい希ガスを供給すると共に、前記管路に給電し、前記管路に設けられた複数の孔から噴出された前記希ガスをプラズマ化して、前記基板近傍に供給し、
その後、前記被エッチング部材の近傍に、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給し、前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記同等のモル比を維持するように、プラズマ化される前記希ガスの流量を漸減し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする。
なお、プラズマ発生のためのアンテナとするため、管路は閉じておらず。その端部に高周波電力を供給する電源部が接続される。
【００２２】
上記課題を解決する第１４の発明に係る金属系膜の作製方法は、
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガスを供給して、プラズマ化し、
前記基板の上方近傍に設けた導電体からなる環状の管路に、原子量が大きい希ガスを供給すると共に、前記管路に給電し、前記管路に設けられた複数の孔から噴出された前記希ガスをプラズマ化して、前記基板近傍に供給し、
その後、前記被エッチング部材の近傍に、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給し、前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする。
【００２３】
上記課題を解決する第１５の発明に係る金属系膜の作製方法は、
上記第１１〜第１４のいずれかの発明に係る金属系膜の作製方法において、
前記Ｈｅガス及び前記ハロゲンを含有するガスは、前記前駆体が前記基板側へ供給されるような形状に形成された前記被エッチング部材の上方から該被エッチング部材近傍に供給されると共に、前記チャンバの上面を密封する絶縁部材の外方に配設した平面状コイルからの電磁波により電離されることを特徴とする。
【００２４】
上記課題を解決する第１６の発明に係る金属系膜の作製方法は、
上記第１１〜第１４のいずれかの発明に係る金属系膜の作製方法において、
前記Ｈｅガス及び前記ハロゲンを含有するガスは、前記チャンバの上面に配置された前記被エッチング部材の下方から該被エッチング部材近傍に供給されると共に、前記チャンバ側壁の周囲に巻回したコイルからの電磁波により電離されることを特徴とする。
【００２５】
上記課題を解決する第１７の発明に係る金属系膜の作製方法は、
上記第１１又は第１２の発明に係る金属系膜の作製方法において、
前記Ｈｅガス及び前記ハロゲンを含有するガスは、前記チャンバの上面に配置された前記被エッチング部材の下方から該被エッチング部材近傍に供給されると共に、前記被エッチング部材と前記基板を支持する支持台との間に生成された電場により電離されることを特徴とする。
【００２６】
上記課題を解決する第１８の発明に係る金属系膜の作製方法は、
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、Ｈｅガスを前記チャンバの外部にてプラズマ化して、前記Ｈｅガスのプラズマを前記チャンバの上面に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に供給すると共に、原子量が大きい希ガスを前記チャンバの外部にてプラズマ化して、前記希ガスのプラズマを前記基板近傍に供給し、
その後、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増し、前記チャンバの外部にて前記ハロゲンのラジカルを生成して、前記被エッチング部材の近傍に供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記同等のモル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする。
【００２７】
上記課題を解決する第１９の発明に係る金属系膜の作製方法は、
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、Ｈｅガスを前記チャンバの外部にてプラズマ化して、前記Ｈｅガスのプラズマを前記チャンバの上面に設けられた金属製の被エッチング部材の近傍に供給すると共に、原子量が大きい希ガスを前記チャンバの外部にてプラズマ化して、前記希ガスのプラズマを前記基板近傍に供給し、
その後、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増し、前記チャンバの外部にて前記ハロゲンのラジカルを生成して、前記被エッチング部材の近傍に供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする。
【００２８】
上記課題を解決する第２０の発明に係る金属系膜の作製方法は、
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記基板の上方に原子量が大きい希ガス供給すると共に、前記希ガスを供給する空間の前記チャンバ側壁の周囲に巻回したコイルからの電磁波によりプラズマ化し、
その後、前記基板の上方に配置され、複数の貫通孔を有する金属製の前記被エッチング部材の上方に、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記チャンバの上面を密封する絶縁部材の外方に配設した平面状コイルからの電磁波により前記ハロゲンのラジカルを生成して、前記被エッチング部材の近傍に供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記同等のモル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする。
【００２９】
上記課題を解決する第２１の発明に係る金属系膜の作製方法は、
チャンバ内に基板を設置し、
ハロゲンを供給する前に、前記基板の上方に原子量が大きい希ガス供給すると共に、前記希ガスを供給する空間の前記チャンバ側壁の周囲に巻回したコイルからの電磁波によりプラズマ化し、
その後、前記基板の上方に配置され、複数の貫通孔を有する金属製の前記被エッチング部材の上方に、ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記チャンバの上面を密封する絶縁部材の外方に配設した平面状コイルからの電磁波により前記ハロゲンのラジカルを生成して、前記被エッチング部材の近傍に供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給し、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、金属系膜を作製することを特徴とする。
【００３０】
上記課題を解決する第２２の発明に係る金属系膜の作製方法は、
上記第１１乃至第２１のいずれかの発明に係る金属系膜の作製方法において、
前記基板近傍に供給される前記希ガスのプラズマに替えて、前記希ガスの停止後は、ハロゲンのプラズマを前記基板近傍に供給することを特徴とする。
【００３１】
上記課題を解決する第２３の発明に係る金属系膜の作製方法は、
上記第１〜第２２のいずれかの発明に係る金属系膜の作製方法において、
前記基板の表面近傍の前記ハロゲンのラジカルと前記前駆体のモル比を測定すると共に、予め測定された測定値に基づいて、又は、測定された測定値をフィードバックして、前記希ガスの流量を制御することを特徴とする。
【００３２】
上記課題を解決する第２４の発明に係る金属系膜の作製方法は、
上記第１〜第２３のいずれかの発明に係る金属系膜の作製方法において、
前記希ガスをＫｒ又はＸｅとすることを特徴とする。
【００３３】
上記課題を解決する第２５の発明に係る金属系膜の作製方法は、
上記第１〜第２４のいずれかの発明に係る金属系膜の作製方法において、
前記基板は、該基板上に薄膜を有するものであることを特徴とする。
例えば、ＭＯＳ構造デバイスにおいては、上記薄膜となるゲート酸化膜上に形成される金属系膜、例えば、電極やバリアメタルの成膜時に好適である。
【００３４】
上記課題を解決する第２６の発明に係る金属系膜作製装置は、
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、ハロゲンを含有するガス及び原子量が大きい希ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記ガス供給手段により前記希ガスを供給して、前記プラズマ発生手段により前記希ガスのプラズマを生成し、
その後、前記ガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記モル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする。
なお、ハロゲン及び前記希ガスの供給は、各々適切な流量に制御し、事前に混合してチャンバに供給するようにしてもよいし、各々適切な流量に制御し、各々独立してチャンバに供給するようにしてもよい。
【００３５】
上記課題を解決する第２７の発明に係る金属系膜作製装置は、
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、ハロゲンを含有するガス及び原子量が大きい希ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記ガス供給手段により前記希ガスを供給して、前記プラズマ発生手段により前記希ガスのプラズマを生成し、
その後、前記ガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする。
【００３６】
上記課題を解決する第２８の発明に係る金属系膜作製装置は、
上記第２６又は第２７の発明に係る金属系膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記前駆体が前記基板側へ供給されるような形状に形成されると共に、前記希ガス及び前記ハロゲンを含有するガスが上方から該被エッチング部材近傍に供給されるように配置され、
前記プラズマ発生手段は、前記チャンバの上面を密閉する絶縁部材の外方に配設された平面状コイルと、該コイルに給電する電源部とを有することを特徴とする。
【００３７】
上記課題を解決する第２９の発明に係る金属系膜作製装置は、
上記第２６又は第２７の発明に係る金属系膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記チャンバの上面に配置され、
前記プラズマ発生手段は、前記チャンバ側壁の周囲に巻回されたコイルと、該コイルに給電する電源部とを有することを特徴とする。
【００３８】
上記課題を解決する第３０の発明に係る金属系膜作製装置は、
上記第２６又は第２７の発明に係る金属系膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記チャンバの上面に配置され、
前記プラズマ発生手段は、該被エッチング部材に給電する電源部を有し、前記被エッチング部材と接地された支持台との間に電場を生成するものであることを特徴とする。
【００３９】
上記課題を解決する第３１の発明に係る金属系膜作製装置は、
上記第２６〜第３０のいずれかの発明に係る金属系膜作製装置において、
前記制御手段は、前記ハロゲンを供給する前に、前記被エッチング部材の近傍に、前記ガス供給手段によりＨｅガスを供給すると共に、前記プラズマ発生手段によりＨｅガスをプラズマ化することを特徴とする。
【００４０】
上記課題を解決する第３２の発明に係る金属系膜作製装置は、
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記チャンバの外部にてハロゲンを含有するガス及び原子量が大きい希ガスをプラズマ化し、前記被エッチング部材の近傍に供給する第１プラズマガス供給手段と、
少なくとも、前記第１プラズマガス供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記第１プラズマガス供給手段によりプラズマ化された前記希ガスを供給し、
その後、前記第１プラズマガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して、前記ハロゲンのラジカルを供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記モル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする。
【００４１】
上記課題を解決する第３３の発明に係る金属系膜作製装置は、
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記チャンバの外部にてハロゲンを含有するガス及び原子量が大きい希ガスをプラズマ化し、前記被エッチング部材の近傍に供給する第１プラズマガス供給手段と、
少なくとも、前記第１プラズマガス供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記第１プラズマガス供給手段によりプラズマ化された前記希ガスを供給し、
その後、前記第１プラズマガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して、前記ハロゲンのラジカルを供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする。
【００４２】
上記課題を解決する第３４の発明に係る金属系膜作製装置は、
上記第３２又は第３３の発明に係る金属系膜作製装置において、
前記制御手段は、前記ハロゲンを供給する前に、前記第１プラズマガス供給手段によりプラズマ化したＨｅガスを前記被エッチング部材の近傍に供給することを特徴とする。
【００４３】
上記課題を解決する第３５の発明に係る金属系膜作製装置は、
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガス及びハロゲンを含有するガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板近傍に、原子量が大きい希ガスをプラズマ化して供給する第２プラズマガス供給手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段、前記第２プラズマガス供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記ガス供給手段により前記Ｈｅガスを供給して、前記プラズマ発生手段により前記Ｈｅガスのプラズマを生成すると共に、前記第２プラズマガス供給手段によりプラズマ化された前記希ガスを供給し、
その後、前記ガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記モル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする。
【００４４】
上記課題を解決する第３６の発明に係る金属系膜作製装置は、
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガス及びハロゲンを含有するガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板近傍に、原子量が大きい希ガスをプラズマ化して供給する第２プラズマガス供給手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段、前記第２プラズマガス供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記ガス供給手段により前記Ｈｅガスを供給して、前記プラズマ発生手段により前記Ｈｅガスのプラズマを生成すると共に、前記第２プラズマガス供給手段によりプラズマ化された前記希ガスを供給し、
その後、前記ガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする。
【００４５】
上記課題を解決する第３７の発明に係る金属系膜作製装置は、
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガス及びハロゲンを含有するガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の上方近傍に設けられ、原子量が大きい希ガスを前記チャンバ内部に供給する複数の孔を有し、導電体の環状の管路からなる第２ガス供給手段と、
前記管路に給電を行う電源部を有し、前記希ガスをプラズマ化する第２プラズマ発生手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段、前記第２ガス供給手段、前記第２プラズマ発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記ガス供給手段により前記Ｈｅガスを供給して、前記プラズマ発生手段により前記Ｈｅガスのプラズマを生成すると共に、前記第２ガス供給手段により前記希ガスを供給して、前記第２プラズマ発生手段により前記希ガスのプラズマを生成し、
その後、前記ガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記モル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする。
【００４６】
上記課題を解決する第３８の発明に係る金属系膜作製装置は、
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガス及びハロゲンを含有するガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の上方近傍に設けられ、原子量が大きい希ガスを前記チャンバ内部に供給する複数の孔を有し、導電体の環状の管路からなる第２ガス供給手段と、
前記管路に給電を行う電源部を有し、前記希ガスをプラズマ化する第２プラズマ発生手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段、前記第２ガス供給手段、前記第２プラズマ発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記ガス供給手段により前記Ｈｅガスを供給して、前記プラズマ発生手段により前記Ｈｅガスのプラズマを生成すると共に、前記第２ガス供給手段により前記希ガスを供給して、前記第２プラズマ発生手段により前記希ガスのプラズマを生成し、
その後、前記ガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して供給すると共に、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンのラジカルを生成し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする。
【００４７】
上記課題を解決する第３９の発明に係る金属系膜作製装置は、
上記第３５〜第３８のいずれかの発明に係る金属系膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記前駆体が前記基板側へ供給されるような形状に形成されると共に、前記Ｈｅガス及び前記ハロゲンを含有するガスが上方から該被エッチング部材近傍に供給されるように配置され、
前記プラズマ発生手段は、前記チャンバの上面を密閉する絶縁部材の外方に配設された平面状コイルと、該コイルに給電する電源部とを有することを特徴とする。
【００４８】
上記課題を解決する第４０の発明に係る金属系膜作製装置は、
上記第３５〜第３８のいずれかの発明に係る金属系膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記チャンバの上面に配置され、
前記プラズマ発生手段は、前記チャンバ側壁の周囲に巻回されたコイルと、該コイルに給電する電源部とを有することを特徴とする。
【００４９】
上記課題を解決する第４１の発明に係る金属系膜作製装置は、
上記第３５又は第３６の発明に係る金属系膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記チャンバの上面に配置され、
前記プラズマ発生手段は、該被エッチング部材に給電する電源部を有し、前記被エッチング部材と接地された支持台との間に電場を生成するものであることを特徴とする。
【００５０】
上記課題を解決する第４２の発明に係る金属系膜作製装置は、
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガス及びハロゲンを含有するガスをプラズマ化して供給する第１プラズマガス供給手段と、
前記基板近傍に、原子量が大きい希ガスをプラズマ化して供給する第２プラズマガス供給手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記第１プラズマガス供給手段、前記第２プラズマガス供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記第１プラズマガス供給手段によりプラズマ化された前記Ｈｅガスを供給すると共に、前記第２プラズマガス供給手段によりプラズマ化された前記希ガスを供給し、
その後、前記第１プラズマガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して、前記ハロゲンのラジカルを供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記モル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする。
【００５１】
上記課題を解決する第４３の発明に係る金属系膜作製装置は、
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記チャンバの上方に設けられた金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガス及びハロゲンを含有するガスをプラズマ化して供給する第１プラズマガス供給手段と、
前記基板近傍に、原子量が大きい希ガスをプラズマ化して供給する第２プラズマガス供給手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記第１プラズマガス供給手段、前記第２プラズマガス供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記第１プラズマガス供給手段によりプラズマ化された前記Ｈｅガスを供給すると共に、前記第２プラズマガス供給手段によりプラズマ化された前記希ガスを供給し、
その後、前記第１プラズマガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して、前記ハロゲンのラジカルを供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする。
【００５２】
上記課題を解決する第４４の発明に係る金属系膜作製装置は、
上記第３２〜第３６、第３９〜第４３のいずれかの発明に係る金属系膜作製装置において、
前記第１プラズマガス供給手段及び前記第２プラズマガス供給手段、又は、前記第１プラズマガス供給手段若しくは前記第２プラズマガス供給手段は、前記チャンバの外部に設置され、前記チャンバに連通する筒状の通路と、該通路の周囲に巻回したコイルと、該コイルに給電する電源部と、前記通路に前記ガスを供給する他のガス供給手段とを有することを特徴とする。
【００５３】
上記課題を解決する第４５の発明に係る金属系膜作製装置は、
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記基板の上方に配置され、複数の貫通孔を有する金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガス及びハロゲンを含有するガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバの上面を密封する絶縁部材の外方に配設した平面状コイルからの電磁波により、前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の上方に、原子量が大きい希ガス供給する第２ガス供給手段と、
前記希ガスを供給する空間の前記チャンバ側壁の周囲に巻回したコイルからの電磁波により、前記希ガスを電離させて、プラズマを発生させる第２プラズマ発生手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段、前記第２ガス供給手段、前記第２プラズマ発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記ガス供給手段により前記Ｈｅガスを供給して、前記プラズマ発生手段により前記Ｈｅガスのプラズマを生成すると共に、前記第２ガス供給手段により前記希ガスを供給して、前記第２プラズマ発生手段により前記希ガスのプラズマを生成し、
その後、前記ガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して、前記ハロゲンのラジカルを供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記ハロゲンのラジカルと前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体とのモル比が前記基板の表面近傍で所定の範囲内になるように、前記希ガスの流量を制御し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増した後、前記モル比を維持するように、前記希ガスの流量を漸減することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする。
【００５４】
上記課題を解決する第４６の発明に係る金属系膜作製装置は、
チャンバと、
前記チャンバの底部に設けられ、基板が設置されると共に前記基板の温度制御が可能な支持台と、
前記基板の上方に配置され、複数の貫通孔を有する金属製の被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の近傍に、Ｈｅガス及びハロゲンを含有するガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバの上面を密封する絶縁部材の外方に配設した平面状コイルからの電磁波により、前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の上方に、原子量が大きい希ガス供給する第２ガス供給手段と、
前記希ガスを供給する空間の前記チャンバ側壁の周囲に巻回したコイルからの電磁波により、前記希ガスを電離させて、プラズマを発生させる第２プラズマ発生手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段、前記第２ガス供給手段、前記第２プラズマ発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記ハロゲンを供給する前に、前記ガス供給手段により前記Ｈｅガスを供給して、前記プラズマ発生手段により前記Ｈｅガスのプラズマを生成すると共に、前記第２ガス供給手段により前記希ガスを供給して、前記第２プラズマ発生手段により前記希ガスのプラズマを生成し、
その後、前記ガス供給手段により前記ハロゲンを含有するガスを所定流量まで漸増して、前記ハロゲンのラジカルを供給し、
前記ハロゲンを所定流量まで漸増する際、前記希ガスを、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記ハロゲンのラジカルにより生成される前記被エッチング部材の金属成分の前駆体が形成される時点まで供給することで、
前記被エッチング部材よりも低い温度に制御された前記基板に前記前駆体を吸着させると共に、吸着された前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元して、前記基板上に金属系膜を成膜するものであることを特徴とする。
【００５５】
上記課題を解決する第４７の発明に係る金属系膜作製装置は、
上記第３５乃至第４６のいずれかの発明に係る金属系膜作製装置において、
前記制御手段は、
前記希ガスの停止後、前記希ガスに替えて、ハロゲンガスを前記第２ガス供給手段又は前記第２プラズマガス供給手段に供給することを特徴とする。
【００５６】
上記課題を解決する第４８の発明に係る金属系膜作製装置は、
上記第２６〜第４７のいずれかの発明に係る金属系膜作製装置において、
前記基板の表面近傍の前記ハロゲンのラジカルと前記前駆体のモル比を測定するモル比測定手段を有し、
前記制御手段は、前記モル比測定手段により予め測定された結果に基づいて、又は、前記モル比測定手段による測定値をフィードバックして、前記ガス供給手段により前記希ガスの流量を制御することを特徴とする。
【００５７】
上記課題を解決する第４９の発明に係る金属系膜作製装置は、
上記第２６〜第４８のいずれかの発明に係る金属系膜作製装置において、
前記希ガスをＫｒ又はＸｅとすることを特徴とする。
【００５８】
上記課題を解決する第５０の発明に係る金属系膜作製装置は、
上記第２６〜第４９のいずれかの発明に係る金属系膜作製装置において、
前記基板は、該基板上に薄膜を有するものであることを特徴とする。
【００５９】
上記課題を解決する第５１の発明に係る金属系膜は、
金属製の被エッチング部材から、ハロゲンのラジカルにより前記被エッチング部材の金属成分の前駆体を生成し、前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元する際、その初期段階において、原子量が大きい希ガスのプラズマを供給し、前記ハロゲンのラジカルと前記前駆体のモル比を所定の範囲内になるようにして、基板上に成膜したものであることを特徴とする。
【００６０】
上記課題を解決する第５２の発明に係る金属系膜は、
金属製の被エッチング部材から、ハロゲンのラジカルにより前記被エッチング部材の金属成分の前駆体を生成し、前記前駆体を前記ハロゲンのラジカルにより還元する際、少なくとも、前記ハロゲンのラジカルが生成された時点から、前記前駆体が形成される時点まで、原子量が大きい希ガスのプラズマを供給して、基板上に成膜したものであることを特徴とする。
【００６１】
上記課題を解決する第５３の発明に係る金属系膜は、
上記第５１又は第５２の発明に係る金属系膜において、
前記希ガスをＫｒ又はＸｅとすることを特徴とする。
【００６２】
上記課題を解決する第５４の発明に係る金属系膜は、
上記第５１〜第５３のいずれかの発明に係る金属系膜において、
前記基板は、該基板上に薄膜を有するものであることを特徴とする。
【００６３】
上記課題を解決する第５５の発明に係るプラズマ処理方法は、
ハロゲンを含有するガスをプラズマ化して得るハロゲンラジカルを用いて基板を処理する場合において、
原子量がアルゴン以上の希ガスをプラズマ化して得る希ガスラジカルを、前記ハロゲンラジカルに混入すると共に、この希ガスラジカル量を制御することにより、前記ハロゲンラジカルによる基板に対するエッチング作用を制御することを特徴とする。
【００６４】
上記課題を解決する第５６の発明に係るエッチング装置は、
チャンバの底部に設けられ、基板が設置される支持台と、
前記チャンバ内部に、ハロゲンを含有するガス及び原子量が大きい希ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内部に供給された前記ガスを電離させて、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
少なくとも、前記ガス供給手段、前記プラズマ発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
ハロゲンを含有するガスをプラズマ化して得るハロゲンラジカルを用いて基板を処理する際、
原子量がアルゴン以上の希ガスをプラズマ化して得る希ガスラジカルを、前記ハロゲンラジカルに混入すると共に、この希ガスラジカル量を制御することにより、前記ハロゲンラジカルによる基板に対するエッチング作用を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００６５】
第１〜第４の発明に係る金属系膜の作製方法によれば、成膜初期段階において、Ｘｅ、Ｋｒ等の希ガスをプラズマ化することにより、基板表面近傍の過剰なハロゲンのラジカルを失活できるので、基板上の薄膜（下地膜）、特に、ゲート酸化膜のような膜厚の薄い膜へのダメージを顕著に防止することができる。又、ＭＣＲ−ＣＶＤ法では、ターゲット−基板間に電圧をかける必要がなく、又、プロセス時の温度も低いため。基板側への物理的ダメージ、化学的ダメージを低減できる。
又、第２６、第２７の発明に係る金属系膜作製装置よれば、第１〜第４の発明に係る金属系膜の作製方法を実現することができる。
【００６６】
第５、第１５の発明に係る金属系膜の作製方法よれば、被エッチング部材の上方からガスを供給して、プラズマ化するので、上記効果に加えて、チャンバの周囲のスペースを確保することにより、例えば、チャンバ側壁から内部へ各ガスを供給する場合に、ガス供給手段の設置スペースを十分確保することができる。又、被エッチング部材の面内に作用するプラズマを制御し、前駆体の生成を制御して、基板上に金属系膜を均一に成膜することができる。
又、第２８、第３９の発明に係る金属系膜作製装置よれば、第５、第１５の発明に係る金属系膜の作製方法を実現することができる。
【００６７】
第６、第１６の発明に係る金属系膜の作製方法よれば、チャンバ側壁に配置したプラズマアンテナからプラズマを生成する電磁波を入射するので、上記効果に加えて、被エッチング部材の形状を複雑にすることなく、チャンバ内部に供給されたガスをプラズマ化でき、又、チャンバ上面の構成も簡略になり、保守性を向上することができる。
又、第２９、第４０の発明に係る金属系膜作製装置よれば、第６、第１６の発明に係る金属系膜の作製方法を実現することができる。
【００６８】
第７、第１７の発明に係る金属系膜の作製方法よれば、被エッチング部材自体をプラズマを生成するための電極とするので、上記効果に加えて、チャンバ周囲のプラズマアンテナを不要として、チャンバ周囲の構成を簡略にし、保守性を向上することができ、又、チャンバ周囲の構成の自由度を増加させることができる。
又、第３０、第４１の発明に係る金属系膜作製装置よれば、第７、第１７の発明に係る金属系膜の作製方法を実現することができる。
【００６９】
第８、第９の発明に係る金属系膜の作製方法よれば、全てのガスのプラズマをチャンバ外部で生成して、チャンバ内部に供給するので、上記効果に加えて、基板に直接晒されるプラズマを低減して、基板側に与えるダメージを更に低減することができる。
又、第３２、第３３、第４４の発明に係る金属系膜作製装置よれば、第８、第９の発明に係る金属系膜の作製方法を実現することができる。
【００７０】
第１０の発明に係る金属系膜の作製方法よれば、ハロゲンを供給する前に、Ｈｅガスを供給するので、上記効果に加えて、被エッチング部材を加熱し、その温度を安定化することができる。
又、第３１、第３４の発明に係る金属系膜作製装置よれば、第１０の発明に係る金属系膜の作製方法を実現することができる。
【００７１】
第１１〜第１４の発明に係る金属系膜の作製方法よれば、Ｘｅ、Ｋｒ等の希ガスをプラズマ化して、直接基板近傍に供給するので、上記効果に加えて、被エッチング部材近傍のハロゲンのラジカルの失活を避け、基板近傍の過剰なハロゲンのラジカルのみを失活させることができ、ハロゲンのラジカルの失活を効率的に行うと共に、高価なＸｅ、Ｋｒ等の希ガスの使用量を低減することができる。
又、第３５〜第３８、第４４の発明に係る金属系膜作製装置よれば、第１１〜第１４の発明に係る金属系膜の作製方法を実現することができる。
【００７２】
第１８、第１９の発明に係る金属系膜の作製方法よれば、全てのガスのプラズマをチャンバ外部で生成して、チャンバ内部に供給すると共に、Ｘｅ、Ｋｒ等の希ガスのプラズマは、直接基板近傍に供給するので、上記効果に加えて、基板に晒されるプラズマを低減して、基板側に与えるダメージを更に低減することができ、又、被エッチング部材近傍のハロゲンのラジカルの失活を避け、基板近傍の過剰なハロゲンのラジカルのみを失活させることができ、ハロゲンのラジカルの失活を効率的に行うと共に、高価なＸｅ、Ｋｒ等の希ガスの使用量を低減することができる。
又、第４２、第４３、第４４の発明に係る金属系膜作製装置よれば、第１８、第１９の発明に係る金属系膜の作製方法を実現することができる。
【００７３】
第２０、第２１の発明に係る金属系膜の作製方法よれば、複数の貫通孔を有する被エッチング部材によりチャンバ内部を２室に隔離するので、上記効果に加えて、希ガスのプラズマ生成時の制御性を向上させることができる。
又、第４５、第４６の発明に係る金属系膜作製装置よれば、第２０、第２１の発明に係る金属系膜の作製方法を実現することができる。
【００７４】
第２２の発明に係る金属系膜の作製方法よれば、成膜開始時には希ガスを、定常成膜時にはハロゲンを、切り換えて供給するので、上記効果に加えて、十分な量のハロゲンのラジカルを確保して、還元作用を良好に促進することができる。
又、第４７の発明に係る金属系膜作製装置よれば、第２２の発明に係る金属系膜の作製方法を実現することができる。
【００７５】
第２３の発明に係る金属系膜の作製方法よれば、ハロゲンのラジカルとハロゲンのラジカルにより生成される前駆体とのモル比を基板の表面近傍で測定し、その測定値に基づき、Ｘｅ、Ｋｒ等の希ガスの流量を制御するので、上記効果に加えて、基板近傍の過剰なハロゲンのラジカルのみを適切に失活させることができる。
又、第４８の発明に係る金属系膜作製装置よれば、第２３の発明に係る金属系膜の作製方法を実現することができる。
【００７６】
第２４の発明に係る金属系膜の作製方法よれば、希ガスをＸｅ又はＫｒとするので、上記効果に加えて、ハロゲンのラジカルとの衝突断面積を大きくすることができ、基板近傍の過剰なハロゲンのラジカルを効率的に失活させることができる。
又、第４９の発明に係る金属系膜作製装置よれば、第２４の発明に係る金属系膜の作製方法を実現することができる。
【００７７】
第２５の発明に係る金属系膜の作製方法よれば、基板が薄膜を有するものであっても、上記効果に加えて、下地膜となる薄膜にダメージを与えることなく、薄膜上に成膜を行うことができる。
又、第５０の発明に係る金属系膜作製装置よれば、第２５の発明に係る金属系膜の作製方法を実現することができる。
【００７８】
第５１〜第５４の発明に係る金属系膜によれば、成膜時に基板側へのダメージを少なくすることができ、特に、下地膜として薄膜を基板上に有する場合、その薄膜の膜質を損なうことなく、金属系膜を成膜することができる。
【００７９】
第５５の発明に係るプラズマ処理方法によれば、エッチング時に、Ｘｅ、Ｋｒ等の希ガスをプラズマ化することにより、過剰なハロゲンのラジカルを失活できるので、基板上の薄膜へのダメージを顕著に防止することができる。
又、第５６の発明に係るエッチング装置よれば、第５５の発明に係るプラズマ処理方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８０】
本発明に係る金属系膜の作製方法、作製装置の実施形態を、以下に示す図１〜図１６を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００８１】
図１は、本発明に係る金属系膜作製装置の第１実施形態の一例を示す構成図である。
【００８２】
図１に示すように、本発明に係る金属系膜作製装置１は、セラミクス等の絶縁材により円筒状に形成されたチャンバ２と、チャンバ２の底部に設けられた支持台３とを有しており、支持台３には基板４が設置される。又、支持台３には、基板の温度制御手段として、ヒータ５及び冷媒流路６が設けられ、図示しない温度制御器により制御され、基板の温度が所定温度に制御される。基板４の温度は、前駆体２０を基板４に吸着し易くすると共に、還元による成膜反応が促進されやすいように、被エッチング部材１１の温度より低温に、例えば、２００℃以下に制御される。
【００８３】
チャンバ２の上面は開口部とされ、開口部はセラミクス等の絶縁材製の板状の天井板７によって密閉されている。天井板７の上方にはチャンバ２の内部でプラズマを生成するためのプラズマアンテナ８が設けられ、プラズマアンテナ８は天井板７の面と平行な平面状のコイル（例えば、渦巻型）に形成されている。又、プラズマアンテナ８には、電源部となる整合器９、電源１０が接続されて高周波（ＲＦ）が供給されており、これらのプラズマアンテナ８、整合器９及び電源１０によりプラズマ発生手段が構成される（所謂、誘導結合型のプラズマ発生器）。なお、プラズマアンテナ８は、被エッチング部材１１の径方向に平行な平面状コイルであるため、例えば、被エッチング部材１１側に入射する電磁波を被エッチング部材１１の径方向に制御し、被エッチング部材１１の形状を工夫することで、生成される前駆体２０の面内分布を制御可能である。
【００８４】
チャンバ２内部の上方には、被エッチング部材１１の上方側から、ガスを供給するノズル１５が設けられており、例えば、周方向に等間隔に複数(例えば、８箇所)配置することで、ガスが被エッチング部材１１側へ均等に流れるように構成されている。又、ノズル１５には流量制御器１６を介して、Ａｒ（アルゴン）より原子量が大きいＫｒ（クリプトン）、Ｘｅ（キセノン）等の希ガス、Ｈｅ（ヘリウム）、ハロゲンを含有するガスが送られ、チャンバ２内へ供給される。これらのノズル１５及び流量制御器１６によりガス供給手段が構成される。チャンバ２の内部は真空装置１７によって所定の圧力に制御されると共に、成膜に関与しなかったガス等は排気口１８から排気される。
【００８５】
なお、ノズル１５によるハロゲン、希ガス等の供給は、事前に各々適切な流量に制御し、混合して、チャンバ２に供給されているが、各々適切な流量に制御し、混合することなく、各々異なるノズル１５からチャンバ２に供給するようにしてもよい。又、例えば、プラズマアンテナの位置を適切な位置に変更することで、被エッチング部材１１の下方側から、ハロゲン、希ガス等を供給するようにしてもよい。
【００８６】
チャンバ２内部の上方には、金属製の被エッチング部材１１が基板４の上方に対向して配置されている。被エッチング部材１１は、成膜の面内分布等、成膜時の特性に応じ、適切な形状のものが使用される。図２に、その一例となる被エッチング部材１１の平面図を示す。
【００８７】
図２に示すように、被エッチング部材１１は、環状のリング部材１１ａと、リング部材１１ａの円周に沿って設けられると共にリング部材１１ａの中心方向へ延設された複数の棒部材１１ｂとからなり、棒部材１１ｂ同士の間には適切な空間１１ｃが形成される。棒部材１１ｂは、リング部材１１ａ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。チャンバ２内部においては、被エッチング部材１１は、リング部材１１ａがチャンバ２の側壁に支持されて、チャンバ２に設置される。この場合、チャンバ２に設置された被エッチング部材１１の棒部材１１ｂは、チャンバ２の内壁の複数箇所から径方向中心に延びる状態となる。
【００８８】
図１に示すように、プラズマアンテナ８の下部に、導電体である被エッチング部材１１が配置された構成であるが、ガスプラズマ１９が生成される際には、ガスプラズマ１９が被エッチング部材１１を安定に覆い、被エッチング部材１１の下側にもガスプラズマ１９が安定して発生するようになっている。
【００８９】
具体的に説明を行うと、被エッチング部材１１は、リング部１１ａと棒状の棒部材１１ｂとからなり、各棒部材１１ｂはその先端部が隣接する棒部材１１ｂの先端部と接触することなくチャンバ２の中心に向かって延びるように、その各基端部をリング部１１ａに固着してある。これにより、各棒部材１１ｂは電気的に独立した構造となっており、プラズマアンテナ８で形成し、チャンバ２内に導入される電磁界を遮蔽することがないように工夫してある。
【００９０】
又、被エッチング部材１１は、ガスプラズマ１９に所定時間晒すことにより、基板４より高温に安定化させて、被エッチング部材１１のエッチング反応が促進され易いようにしてある（予備加熱）。又、被エッチング部材１１は、例えば、加熱装置等により任意の温度に制御するようにしてもよい。このように、被エッチング部材１１の近傍は基板４より温度が高く、又、プラズマの影響を強く受けるため、プラズマ化され、励起されたハロゲンのラジカルにより、被エッチング部材１１のエッチング反応が優先となる。
【００９１】
チャンバ２の側壁には、Ｃｌ*と前駆体２０のモル比を計測するモル比計測手段が設けられ、この計測値が制御器２１へフィードバックされ、後述する制御方法により、Ｋｒ、Ｘｅ等の希ガスの流量が制御される。モル比計測手段としては、プラズマ分光器２２ａや質量分析器２２ｂが用いられ、基板４の表面近傍のモル比が計測される。具体的には、プラズマ分光器２２ａであれば、基板４表面近傍でのプラズマの計測は難しいため、ガスプラズマ１９の領域、特に、この領域の基板４側を計測できるように、プラズマ分光器２２ａを配置し、基板４の表面近傍に到達するＣｌ*と前駆体２０の分光強度を測定することにより、これらのモル比を算出する。又、質量分析器２２ｂであれば、基板４近傍のチャンバ２の側壁に設け、基板４の表面近傍のＣｌ*と前駆体２０の検出強度を測定して、これらのモル比を算出する。
【００９２】
上記金属系膜作製装置１においてプロセスを行う場合、チャンバ２の内部にノズル１５からガスを供給し、プラズマアンテナ８から電磁波をチャンバ２の内部に入射することで、ガスを電離させてプラズマを発生させる。このプラズマは、ガスプラズマ１９で図示する領域に発生し、この領域に配置された被エッチング部材１１をエッチングすることで、金属系膜形成のための前駆体２０が生成される。成膜時におけるプロセス条件、例えば、プラズマアンテナ８に印加するＲＦパワーやガスの流量等は、上記モル比計測手段の計測値等に基づき、後述する制御方法を用いて、制御器２１により適切に行われる。
【実施例２】
【００９３】
図３は、本発明に係る金属系膜作製装置の第１実施形態の他の一例を示す構成図である。
【００９４】
図３に示すように、本実施例の金属系膜作製装置３０は、被エッチング部材１２、プラズマ発生器３１（プラズマ発生手段）を除き、実施例１で示した金属系膜作製装置１（図１参照）と略同等の構成である。従って、図１に示した構成と同一の構成には、同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００９５】
本実施例の金属系膜作製装置３０は、被エッチング部材１２の構成及びハロゲン、希ガス等をプラズマ化するためのプラズマ発生器３１の構成が、実施例１とは異なるものである。具体的には、被エッチング部材１２は板状に形成され、チャンバ２の上面の開口部を塞ぐように配置されている。つまり、被エッチング部材１２は、金属系膜作製装置１における天井板の役割も果たしている。被エッチング部材１２に近接して、その下方側にノズル１５が配置されており、更に、ノズル１５の下方側にプラズマ発生器３１が配置される。プラズマ発生器３１は、チャンバ２の内部でプラズマを生成するためのコイル状のプラズマアンテナ３２を有し、プラズマアンテナ３２はチャンバ２の側壁の周囲を巻回するように形成されている。又、プラズマアンテナ３２には、電源部となる整合器３３、電源３４が接続されて高周波（ＲＦ）が供給されており、これらのプラズマアンテナ３２、整合器３３及び電源３４によりプラズマ発生器３１が構成される（所謂、誘導結合型のプラズマ発生器）。
【００９６】
本実施例の金属系膜作製装置３０は、チャンバー２上面の構成が被エッチング部材１２のみであり、例えば、メンテナンス時、被エッチング部材１２を取り外すだけで、チャンバ２内部にアクセスすることができ、メンテナンス性が大幅に向上する。
【実施例３】
【００９７】
図４は、本発明に係る金属系膜作製装置の第１実施形態の他の一例を示す構成図である。
【００９８】
図４に示すように、本実施例の金属系膜作製装置４０も、被エッチング部材１３、プラズマ発生器４１（プラズマ発生手段）を除き、実施例１で示した金属系膜作製装置１（図１参照）と略同等の構成である。従って、図１に示した構成と同一の構成には、同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００９９】
本実施例の金属系膜作製装置４０も、ハロゲン、希ガス等をプラズマ化するためのプラズマ発生器４１の構成が、上記実施例１、２とは異なるものである。具体的には、金属系膜作製装置４０では、チャンバ２の天井板自体を被エッチング部材１３とし、被エッチング部材１３によりチャンバ２の上面を密閉すると共に、被エッチング部材１３自体をプラズマ発生器４１の電極としている。そして、接地された支持台３との間に高周波（ＲＦ）を印加し、電場を形成することで、チャンバ２内部のガスをプラズマ化するものである（所謂、平行平板型のプラズマ発生器）。被エッチング部材１３には、電源部となる整合器４２、電源４３が接続されて高周波（ＲＦ）が供給されており、これらの被エッチング部材１３、整合器４２及び電源４３によりプラズマ発生手段が構成される。
【０１００】
本実施例の金属系膜作製装置４０は、被エッチング部材１３自体をプラズマ発生用の電極として使用するので、チャンバ２の周囲にプラズマアンテナが不要となり、周囲の構成の自由度を増すことができ、又、メンテナンス時、被エッチング部材１３を取り外すだけで、チャンバ２内部にアクセスすることができ、メンテナンス性が大幅に向上する。
【実施例４】
【０１０１】
図５は、本発明に係る金属系膜作製装置の第１実施形態の他の一例を示す概略の構成図である。
【０１０２】
図５に示すように、本実施例の金属系膜作製装置５０も、被エッチング部材１４、ガスプラズマ供給器５１（ガスプラズマ供給手段）を除き、実施例１で示した金属系膜作製装置１（図１参照）と略同等の構成である。従って、図１に示した構成と同一の構成には、同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１０３】
本実施例の金属系膜作製装置５０は、プラズマをチャンバ２内部で生成するものではなく、チャンバ２とは隔絶された外部のガスプラズマ供給器５１の励起室５３にて、ガスプラズマ５９を生成し、生成されたガスプラズマ５９を被エッチング部材１４、基板４へ供給することで、後述する金属系膜の成膜を行うものである。ガスプラズマ供給器５１は、筒状の通路５２と、その途中部分に形成された絶縁体製の筒状の励起室５３とを有し、通路５２の一端側には、ガスの流量を制御する流量制御器５４が設置され、その他端側は、チャンバ２の側壁に固定されると共に、チャンバ２の側壁に設けられたスリット状の開口部５５により、チャンバ２の内部へ連通されている。又、励起室５３の周囲には、コイル状のプラズマアンテナ５６が巻回され、プラズマアンテナ５６には、電源部となる整合器５７、電源５８が接続される。これらのプラズマアンテナ５６、整合器５７及び電源５８により、第２プラズマ発生手段が構成される。そして、ガスプラズマ５９の流れ方向に沿うように、つまり、チャンバ２へ供給されるガスプラズマ５９との接触面積が最大になるように、逆円錐状に形成された被エッチング部材１４が、天井板７に設けられる。なお、第２プラズマ発生手段としては、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。
【０１０４】
本実施例の場合、ガスプラズマ供給器５１は、チャンバ２の側壁の上方側、具体的には、天井板７に設けられた被エッチング部材１４の周囲を囲むように複数箇所（例えば、４箇所）設置されている。真空装置１７によりチャンバ２内部の圧力と励起室５３の圧力とに所定の差圧が設定されているため、ガスプラズマ供給器５１から開口部５５を介して、被エッチング部材１４にガスプラズマ５９を供給する構成となっている。つまり、ガスプラズマ供給器５１は、チャンバ２と隔絶した励起室５３で所望のガスを励起し、ガスプラズマ５９として供給可能なものである。なお、励起室５３等は、プラズマにより基板４の温度よりも高い所定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されていることが望ましい。
【０１０５】
ガスプラズマを供給する場合、流量制御器５４により流量を制御されたガスが通路５２及び励起室５３へ供給され、整合器５７及び電源５８により高周波（ＲＦ）がプラズマアンテナ５６に給電されることで、ガスプラズマ５９が励起室５３内で生成され、開口部５５を介して、チャンバ２へ供給される。なお、本実施例において、ガスプラズマ供給器５１では、ガスとしてハロゲン、希ガス、Ｎ2等を用い、適宜なタイミングで各ガスプラズマを供給するように制御されている。
【０１０６】
本実施例の場合、全てのプラズマガスがチャンバ２の外部で生成されて、チャンバ２内部へ供給されるため、基板４へ晒されるプラズマガスをより低減して、プラズマガスによる基板側へのダメージをより低減することができる。
【０１０７】
次に、実施例１〜４の金属系膜作製装置に好適なプロセスを、図６（ａ）、（ｂ）に示したタイムチャートと共に、プロセスの反応式を示して、その説明を行う。なお、図６（ａ）ではガス制御のタイムチャートを示し、図６（ｂ）では、図６（ａ）のガス制御におけるモル比の変化のタイムチャートを示す。又、以下の反応式において、（*）はラジカル状態、（ｓ）は固体状態、（ｇ）はガス状態、（ａｄ）は吸着状態を表す。
【０１０８】
ここでは、被エッチング部材の材料としてタンタル（Ｔａ）を用い、ガスとして塩素（Ｃｌ2）、ヘリウム（Ｈｅ）、キセノン（Ｘｅ）を用い、Ｔａ膜の成膜を行うものとする。
【０１０９】
但し、本発明は上記材料に限定されるものではなく、例えば、被エッチング部材の材料として、Ｔａ以外にもチタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等を用いてもよいし、ハロゲンガスとして、Ｃｌ2以外にも、フッ素（Ｆ2）、臭素（Ｂｒ2）及びヨウ素（Ｉ2）等を適用してもよい。更に、ハロゲンを希釈するガス（キャリアガス）として、Ｈｅガスを用いているが、Ａｒなどでもよく、ハロゲンの濃度を５０％以下、好ましくは１０％程度に希釈することが好ましい。又、ハロゲンを単独で用いたり、例えば、塩酸ガス（ＨＣｌ）を適用したり、塩酸ガスと塩素ガスとの混合ガスを用いたり、少なくとも、ハロゲンを含有するガスであればよい。
【０１１０】
（ステップＳ１）
最初にＸｅガスのみをチャンバ２内部に供給し、電磁波の入射や電場の印加によりプラズマ化する。そして、この状態を所定時間維持し、被エッチング部材１１（又は、被エッチング部材１２〜１３）を加熱し、その温度を安定化させる（予備加熱）。これは、後述するエッチング反応が促進されやすいようにするためである。
なお、実施例４（図５参照）では、最初にＸｅガスのみを通路５２、励起室５３に供給し、プラズマ化した後、プラズマ化したＸｅガスをチャンバ２側へ供給し、この状態を所定時間維持し、被エッチング部材１４を加熱し、その温度を安定化させる。
【０１１１】
このとき、チャンバ２内部（実施例４では、励起室５３）では、以下に示す反応が起こっている。
＜プラズマの電離反応＞
Ｘｅ→Ｘｅ*
【０１１２】
具体的には、チャンバ２の内部に入射された電磁波や印加された電場により、チャンバ２に供給されたＸｅガスが励起され、ガスプラズマ１９の領域が生成される。励起されたＸｅ*は、被エッチング部材１１（又は、被エッチング部材１２〜１３）を加熱し、所定の温度に安定化させるとと共に、後述するＣｌ*の失活にも寄与する。
なお、実施例４（図５参照）では、励起室５３に入射された電磁波により、供給されたＸｅガスが励起され、ガスプラズマ５９の領域が生成され、ガスプラズマ５９が被エッチング部材１４側へ供給されて、被エッチング部材１４の加熱、Ｃｌ*の失活に寄与する。
【０１１３】
（ステップＳ２）
所定時間経過後、Ｃｌ2ガスとＨｅガスを、各々所定流量まで漸増させる。通常、Ｃｌ2ガスはＨｅガスにより適切な濃度に希釈され、混合された状態で供給される。このとき、Ｘｅガスは、生成された前駆体に対するハロゲンのラジカルの還元効率が１００％であれば、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ＴａＣｌとＣｌ*が同等のモル比になるような流量に制御される。このように、Ｃｌ*は、生成されるＴａＣｌ、特に、生成され、基板４上に吸着されるＴａＣｌを、十分に還元できるモル数が必要である。Ｃｌ*の還元効率を考慮すると、通常は、ＴａＣｌに対して多めのＣｌ*が必要となり、このようなバランスを保つ所定範囲内のモル比となるように、Ｘｅガスの流量が制御される。又、Ｃｌ2ガスとＨｅガスの流量の漸増に伴い、モル比のバランスが崩れる場合には、その状況に応じて、Ｘｅガスの流量を変更してもよい。例えば、Ｃｌ*がＴａＣｌより多くなるような場合には、Ｘｅガスの流量を増やし、逆にＴａＣｌがＣｌ*より多くなるような場合には、Ｘｅガスの流量を減らすようにする。又、Ｃｌ2ガスとＨｅガスの漸増の速さも、モル比のバランスや被エッチング部材１１のエッチングの進行状況に応じて、適切に設定する。このようなＸｅガスの流量の制御は、実施例１に示したモル比測定手段の測定値に基づいて用いて行えばよい。
【０１１４】
（ステップＳ３）
Ｃｌ2ガスとＨｅガスの流量が所定流量に到達し、モル比のバランスが安定したら、成膜に直接寄与しないＸｅガスの流量を漸減させる。このときも、Ｘｅガスの流量は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ＴａＣｌとＣｌ*を所定（例えば、同等）のモル比に維持しながら、漸減され、その後供給が停止される。なお、Ｃｌ2ガスとＨｅガスの所定流量とは、成膜が安定して進行する状況、つまり、後述のステップＳ４において、ＴａＣｌとＣｌ*が所定（例えば、同等）のモル比になるような流量である。又、Ｘｅガスの漸減の速さは、チャンバ２の排気能力も考慮して設定する。
【０１１５】
上記ステップＳ２、Ｓ３においては、Ｃｌ2ガス、Ｈｅガスを漸増しながら、そして、Ｘｅガスを漸減しながら、チャンバ２内部（実施例４では、励起室５３）で、以下に示す反応が起こっている。
＜プラズマの電離反応＞
Ｘｅ→Ｘｅ*
Ｈｅ→Ｈｅ*
Ｃｌ2→２Ｃｌ*
【０１１６】
具体的には、上記ステップＳ１と同様に、チャンバ２の内部に入射された電磁波や印加された電場により、供給されたＸｅガス、Ｈｅガス、Ｃｌ2ガスが励起、電離されて、ガスプラズマ１９の領域が生成される。又、実施例４では、励起室５３に入射された電磁波により、供給されたＸｅガス、Ｈｅガス、Ｃｌ2ガスが励起、電離され、ガスプラズマ５９の領域が生成されて、供給される。
【０１１７】
そして、励起されたＣｌ*により、以下に示す反応が起こる。
＜エッチング反応＞
Ｔａ（ｓ）＋２Ｃｌ*→ＴａＣｌ（ｇ）＋Ｃｌ*  （１）
【０１１８】
具体的には、ガスプラズマ１９（又はガスプラズマ５９）のＣｌ*がＴａ製の被エッチング部材１１（又は、被エッチング部材１２〜１４）に作用することにより、被エッチング部材１１（又は、被エッチング部材１２〜１４）が加熱されると共に、Ｔａとのエッチング反応が生じ、エッチングによる前駆体２０（ＴａＣｌ（ｇ））が生成される。なお、前駆体２０としては、ＴａＣｌだけでなく、組成比の異なるＴａＣｌxも生成されるが、ここでは代表的な生成種のみを示して、説明を簡潔にする。
【０１１９】
更に、生成された前駆体２０は、被エッチング部材１１（又は、被エッチング部材１２〜１４）より低温に冷却された基板４へ吸着される。
＜基板への吸着反応＞
ＴａＣｌ（ｇ）→ＴａＣｌ（ａｄ）  （２）
【０１２０】
具体的には、被エッチング部材１１（又は、被エッチング部材１２〜１４）の温度に対して、基板４の温度は、冷媒流路６等により低い温度、例えば、１００℃〜２００℃に設定されており、この結果、前駆体２０（ＴａＣｌ（ｇ））は基板４に吸着される。このように、本発明での基板４の温度は、ＣＶＤ装置における基板温度より低い温度に設定できるため、成膜される薄膜の熱的な変質、劣化が起こることはなく、又、下地膜に対するダメージも低減できる。加えて、ＰＶＤ装置のように、基板４への成膜のため、基板との間に電圧を印加しなくても、基板４への吸着、成膜できるため、下地膜へ対する物理的ダメージも低減できる。
【０１２１】
そして、基板４に吸着された前駆体２０は、Ｃｌ*に還元されて、Ｔａ膜が成膜される。
＜成膜反応＞
ＴａＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ*→Ｔａ（ｓ）＋Ｃｌ2↑  （３）
【０１２２】
具体的には、基板４に吸着されたＴａＣｌ（ａｄ）が、Ｃｌ*により還元されることで、Ｔａ膜が形成される。又、ガス状態のＴａＣｌ（ｇ）の一部でも、同じ反応が起こり、基板４に吸着する前に、Ｃｌ*により還元されてガス状態のＴａとなり、この後、ガス状態のＴａが基板４に成膜されてＴａ膜が形成される。
【０１２３】
本発明では、Ｃｌ*及び前駆体２０（ＴａＣｌ（ｇ））が生成される成膜初期段階、具体的には、ステップＳ２、Ｓ３において、上記反応式（３）には、例えば、以下の反応式のような、Ｘｅ*によるＣｌ*の失活反応が介在する。
＜失活反応＞
２Ｘｅ*＋２Ｃｌ*→２Ｘｅ＋Ｃｌ+＋Ｃｌ-→２Ｘｅ＋Ｃｌ2↑
【０１２４】
従来は、図６（ｂ）の一点鎖線に示すように、どのような条件を用いても、前駆体であるＴａＣｌ（ｇ）と塩素ラジカルであるＣｌ*のモル比が所定値（例えば、同等）になるまで一定の時間が必要であった。その結果、成膜初期にＣｌ*が過剰に存在し、Ｃｌ*が下地膜をエッチングしてしまい、下地膜にダメージを与えるおそれがあった。これに対して、本発明では、成膜初期段階において、Ｘｅ*を生成し、余分なＣｌ*を失活させることにより、前駆体であるＴａＣｌ（ｇ）と塩素ラジカルであるＣｌ*が、基板４の表面近傍において、所定（例えば、同等）のモル比になるように制御され、Ｃｌ*による下地膜へのダメージが抑制されている。つまり、本発明では、Ｘｅガスの流量を図６（ａ）に示すように制御することで、Ｔａ膜が形成される初期段階において、Ｘｅ*による失活反応により、基板４の表面近傍の前駆体２０（ＴａＣｌ（ｇ））とＣｌ*を所定（例えば、同等）のモル比に制御して、下地膜にダメージを与えることなくＴａ膜を形成することができる。
【０１２５】
特に、ＫｒガスやＸｅガスは、直接成膜に影響しないガスであり、かつ、衝突断面積が大きい原子であるため、Ｃｌ*の失活には好適なものである。又、ＫｒガスやＸｅガスは、質量が大きいため、失活反応以外に、両極性拡散により電子の損失確率が低減され、電子温度を下げる効果も期待でき、基板や下地膜の損傷を更に低減可能と考えられる。なお、発明者等の知見によると、Ａｒにも失活の作用は見られるが、同じ希ガスであっても、Ａｒより原子量の大きい希ガス、つまり、ＫｒガスやＸｅガスほうが好適であった。更に、Ｒｎ（ラドン）も同様の原理により、失活の効果が期待できる。
【０１２６】
（ステップＳ４）
Ｘｅガスの供給の停止後、ＴａＣｌとＣｌ*が所定（例えば、同等）のモル比になる所定流量のＣｌ2ガスとＨｅガスの流量が制御され、この条件下において、チャンバ２内部（又は励起室５３）で、以下に示す反応が起こっている。
＜プラズマの電離反応＞
Ｈｅ→Ｈｅ*
Ｃｌ2→２Ｃｌ*
【０１２７】
ここでは、チャンバ２の内部に入射された電磁波や印加された電場により、供給されたＨｅガス、Ｃｌ2ガスが励起、電離され、ガスプラズマ１９が生成される。又、実施例４の場合、励起室５３に入射された電磁波により、供給されたＨｅガス、Ｃｌ2ガスが励起、電離されて、ガスプラズマ５９の領域が生成される。そして、上記反応式（１）〜（３）に示される反応が順次進行して、Ｔａ膜が成膜される。更に、所定時間経過後、つまり、所望の膜厚のＴａ膜の成膜後、Ｃｌ2ガスとＨｅガスの供給が停止されると共に、チャンバ２の内部への電磁波の入射や電場の印加も停止される。又、実施例４の場合、Ｃｌ2ガスとＨｅガスの供給が停止されると共に、励起室５３への電磁波の入射が停止されて、ガスプラズマ供給装置５１からのガスプラズマの供給が停止される。
【０１２８】
なお、上述したガスの流量を含め、被エッチング部材１１（又は、被エッチング部材１２〜１４）の温度、基板４の温度、ＲＦパワー等のプロセス条件は、ＴａＣｌとＣｌ*が所定（例えば、同等）のモル比になるのであれば、適宜に変更可能である。又、図６に示したガスの制御は、実施例１〜４に示した金属系膜作製装置のみならず、後述する実施例５〜８の金属系膜作製装置においても適用可能なものである。
【０１２９】
又、失活反応に使用するＫｒガスやＸｅガスは高価なガスであるが、チャンバ２の排気側に回収装置を設置することで、略１００％回収することが可能であり、上記成膜プロセスに再利用することも可能である。
【実施例５】
【０１３０】
図７は、本発明に係る金属系膜作製装置の第２実施形態の一例を示す概略の構成図である。
【０１３１】
図７に示すように、本実施例の金属系膜作製装置６０は、ガスプラズマ供給器６１（第２ガスプラズマ供給手段）を除き、実施例１に示した金属系膜作製装置１（図１参照）と略同等の構成である。従って、図１に示した構成と同一の構成には、同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１３２】
本実施例の金属系膜作製装置６０は、Ｘｅガス等のチャンバ２への供給、具体的には、基板４の表面近傍への供給手段として、ガスプラズマ供給器６１を有するものである。ガスプラズマ供給器６１は、筒状の通路６２と、その途中部分に形成された絶縁体製の筒状の励起室６３とを有し、通路６２の一端側には、ガスの流量を制御する流量制御器６４が設置され、その他端側は、チャンバ２の側壁に固定されると共に、チャンバ２の側壁に設けられたスリット状の開口部６５により、チャンバ２の内部へ連通されている。又、励起室６３の周囲には、コイル状のプラズマアンテナ６６が巻回され、プラズマアンテナ６６には、電源部となる整合器６７、電源６８が接続される。これらのプラズマアンテナ６６、整合器６７及び電源６８により、第２プラズマ発生手段が構成される。
【０１３３】
本実施例の場合、ガスプラズマ供給器６１は、チャンバ２の側壁の下方側、具体的には、基板４を支持する支持台３近傍の上方側に、支持台３の周囲を囲むように複数箇所（例えば、４箇所）設置されている。又、真空装置１７によりチャンバ２内部の圧力と励起室６３の圧力とに所定の差圧が設定されているため、開口部６５を介して、基板４近傍にガスプラズマ６９を供給可能な構成となっている。つまり、ガスプラズマ供給器６１は、チャンバ２と隔絶した外部の励起室６３で所望のガスを励起し、ガスプラズマとして供給可能なものである。なお、励起室６３等は、プラズマにより基板４の温度よりも高い所定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されていることが望ましい。
【０１３４】
ガスプラズマを供給する場合、流量制御器６４により流量を制御されたガスが通路６２及び励起室６３へ供給され、整合器６７及び電源６８により高周波（ＲＦ）がプラズマアンテナ６６に給電されることで、ガスプラズマ６９が励起室６３内で生成され、開口部６５を介して、基板４の表面近傍に供給される。なお、本実施例において、ガスプラズマ供給器６１では、ガスとしてＸｅガス及びＮ2ガスを用い、適宜なタイミングで各ガスプラズマを供給すると共に、チャンバ２上部の流量制御器１６、ノズル１５では、ガスとしてＣｌ2ガス及びＨｅガスを用い、適宜なタイミングでガスが供給され、プラズマ化されるように制御されている。
【０１３５】
上述したように、本実施例の金属系膜作製装置６０は、ハロゲンとＸｅガスの供給箇所を各々独立させ、Ｘｅガスの供給、実際には、Ｘｅプラズマの供給を、できるだけ基板４の表面近傍に近づけるように構成したものである。従って、被エッチング部材１１の近傍ではＸｅプラズマがＣｌ*を失活させることなく、前駆体２０の生成が効率的に進み、逆に、基板４の表面近傍では、特に、成膜初期段階において、基板４や下地膜を損傷するおそれのある過剰なＣｌ*を適切に失活させることが可能となる。これは、後述する実施例６〜８においても同様である。
【実施例６】
【０１３６】
図８は、本発明に係る金属系膜作製装置の第２実施形態の他の一例を示す構成図である。
【０１３７】
図８に示すように、本実施例の金属系膜作製装置７０は、被エッチング部材１２、プラズマ発生器３１（プラズマ発生手段）を除き、実施例５で示した金属系膜作製装置６０（図７参照）と略同等の構成である。従って、図７に示した構成と同一の構成には、同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１３８】
本実施例の金属系膜作製装置７０は、被エッチング部材１２及びハロゲンをプラズマ化するためのプラズマ発生器３１の構成が、実施例５とは異なるものである。具体的には、板状の被エッチング部材１２は、チャンバ２の上面に配設されて、チャンバ２上面の開口部を密閉している。被エッチング部材１２下方側のチャンバ２の側壁の周囲には、チャンバ２の内部でプラズマを生成するためのコイル状のプラズマアンテナ３２が設けられ、チャンバ２の側壁の周囲を巻回するように形成されている（所謂、誘導結合型のプラズマ装置）。又、プラズマアンテナ３２には、電源部となる整合器３３、電源３４が接続されて高周波（ＲＦ）が供給されており、これらのプラズマアンテナ３２、整合器３３及び電源３４によりプラズマ発生手段が構成される。
【０１３９】
本実施例の金属系膜作製装置７０は、チャンバー２上面の構成が天井板を兼ねる被エッチング部材１２のみであり、例えば、メンテナンス時、被エッチング部材１２を取り外すだけで、チャンバ２内部にアクセスすることができ、メンテナンス性が大幅に向上する。
【実施例７】
【０１４０】
図９は、本発明に係る金属系膜作製装置の第２実施形態の他の一例を示す構成図である。
【０１４１】
図９に示すように、本実施例の金属系膜作製装置８０も、被エッチング部材１３、プラズマ発生器４１（プラズマ発生手段）を除き、実施例５に示した金属系膜作製装置６０（図７参照）と略同等の構成である。従って、図７に示した構成と同一の構成には、同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１４２】
本実施例の金属系膜作製装置８０も、ハロゲンをプラズマ化するためのプラズマ発生器４１の構成が、実施例５、６とは異なるものである。具体的には、金属系膜作製装置８０では、チャンバ２の天井板自体を被エッチング部材１３とし、チャンバ２の上面を密閉するように配置されると共に、被エッチング部材１３自体がプラズマ発生器４１の電極となっている。そして、接地された支持台３との間に高周波（ＲＦ）を印加し、電場を形成することで、チャンバ２内部のガスをプラズマ化するものである（所謂、平行平板型のプラズマ装置）。被エッチング部材１３には、電源部となる整合器４２、電源４３が接続されて高周波（ＲＦ）が供給される構成であり、これらの被エッチング部材１３、整合器４２及び電源４３によりプラズマ発生手段が構成される。
【０１４３】
本実施例の金属系膜作製装置８０は、被エッチング部材１３自体をプラズマ発生用の電極として使用するので、チャンバ２の周囲にプラズマアンテナが不要となり、周囲の構成の自由度を増すことができ、又、上記実施例６の金属系膜作製装置７０と同様に、メンテナンス性が大幅に向上する。
【実施例８】
【０１４４】
図１０は、本発明に係る金属系膜作製装置の第２実施形態の他の一例を示す概略の構成図である。
【０１４５】
図１０に示すように、本実施例の金属系膜作製装置９０も、被エッチング部材１４、ガスプラズマ供給器５１（第１ガスプラズマ供給手段）を除き、実施例５で示した金属系膜作製装置６０（図７参照）と略同等の構成である。従って、図７に示した構成と同一の構成には、同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１４６】
本実施例の金属系膜作製装置９０は、全てのプラズマをチャンバ２外部で生成するため、ガスプラズマ供給器６１（第２ガスプラズマ供給手段）だけではなく、チャンバ２とは隔絶されたガスプラズマ供給器５１をも有するものである。ガスプラズマ供給器５１は、筒状の通路５２と、その途中部分に形成された絶縁体製の筒状の励起室５３とを有し、通路５２の一端側には、ガスの流量を制御する流量制御器５４が設置され、その他端側は、チャンバ２の側壁に固定されると共に、チャンバ２の側壁に設けられたスリット状の開口部５５により、チャンバ２の内部へ連通されている。又、励起室５３の周囲には、コイル状のプラズマアンテナ５６が巻回され、プラズマアンテナ５６には、電源部となる整合器５７、電源５８が接続される。これらのプラズマアンテナ５６、整合器５７及び電源５８により、第２プラズマ発生手段が構成される。そして、ガスプラズマ５９の流れ方向に沿うように、つまり、チャンバ２へ供給されるガスプラズマ５９との接触面積が最大になるように、逆円錐状に形成された被エッチング部材１４が、天井板７に設けられる。
【０１４７】
本実施例の場合、ガスプラズマ供給器５１は、チャンバ２の側壁の上方側、具体的には、天井板７に設けられた被エッチング部材１４の周囲を囲むように複数箇所（例えば、４箇所）設置されている。真空装置１７によりチャンバ２内部の圧力と励起室５３の圧力とに所定の差圧が設定されているため、ガスプラズマ供給器５１から開口部５５を介して、被エッチング部材１４にガスプラズマ５９を供給する構成となっている。つまり、ガスプラズマ供給器５１は、チャンバ２と隔絶した励起室５３で所望のガスを励起し、ガスプラズマ５９として供給可能なものである。なお、励起室５３等は、プラズマにより基板４の温度よりも高い所定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されていることが望ましい。
【０１４８】
ガスプラズマを供給する場合、流量制御器５４により流量を制御されたガスが通路５２及び励起室５３へ供給され、整合器５７及び電源５８により高周波（ＲＦ）がプラズマアンテナ５６に給電されることで、ガスプラズマ５９が励起室５３内で生成され、開口部５５を介して、チャンバ２へ供給される。なお、本実施例において、ガスプラズマ供給器５１では、ガスとしてハロゲン、Ｈｅ等を用い、適宜なタイミングで各ガスプラズマを供給するように制御されている。
【０１４９】
本実施例の場合、全てのプラズマガスがチャンバ２の外部で生成されて、チャンバ２内部へ供給されるため、基板４へ晒されるプラズマガスをより低減して、プラズマガスによる基板側へのダメージをより低減することができる。
【０１５０】
次に、実施例５〜８に示した金属系膜作製装置に好適なプロセスを、図１１（ａ）、（ｂ）に示したタイムチャートと共に、プロセスの反応式を示して、その説明を行う。なお、図１１（ａ）では、ガス制御のタイムチャートを示し、図１１（ｂ）では、図１１（ａ）のガス制御におけるモル比の変化のタイムチャートを示す。又、以下の反応式において、（*）はラジカル状態、（ｓ）は固体状態、（ｇ）はガス状態、（ａｄ）は吸着状態を表す。
【０１５１】
ここでは、被エッチング部材の材料としてＴａを用い、ガスとしてＣｌ2、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｎ2を用い、ＴａＮy膜の成膜を行うものとする。
【０１５２】
（ステップＳ１）
最初に、Ｈｅガスを流量制御器１６を介して、チャンバ２の上部のノズル１５からチャンバ２内部に供給し、プラズマ化してガスプラズマ１９を生成すると共に、Ｘｅガスを流量制御器６４を介して通路６２、励起室６３に供給し、プラズマ化し、開口部６５から基板４側へガスプラズマ６９を供給する。そして、この状態を所定時間維持し、被エッチング部材１１（又は、被エッチング部材１２〜１３）の温度を安定化させる（予備加熱）。
なお、実施例８では、Ｈｅガスを流量制御器５４を介して通路５２、励起室５３に供給して、プラズマ化し、ガスプラズマ５９を開口部５５から被エッチング部材１４側へ供給している。
【０１５３】
このとき、チャンバ２（又は励起室５３）及び励起室６３では、以下に示す反応が起こっている。
＜プラズマの電離反応＞
Ｈｅ→Ｈｅ*（チャンバ２又は励起室５３）
Ｘｅ→Ｘｅ*（励起室６３）
【０１５４】
具体的には、チャンバ２内部に入射された電磁波や印加された電場により、チャンバ２に供給されたＨｅガスが励起され、ガスプラズマ１９の領域が生成されると共に、プラズマアンテナ６６から励起室６３の内部に入射された電磁波により、励起室６３に供給されたＸｅガスが励起され、ガスプラズマ６９の領域が生成され、ガスプラズマ６９が開口部６５から基板４側へ供給される。励起されたＨｅ*は、被エッチング部材１１（又は、被エッチング部材１２〜１３）を加熱し、所定の温度に安定化させ、励起されたＸｅ*は、後述のＣｌ*の失活に寄与する。
なお、実施例８（図１０参照）では、励起室５３に入射された電磁波により、供給されたＨｅガスが励起され、ガスプラズマ５９の領域が生成され、ガスプラズマ５９が開口部５５から被エッチング部材１４側へ供給される。そして、励起されたＨｅ*は、被エッチング部材１４を加熱し、所定の温度に安定化させる。
【０１５５】
（ステップＳ２）
所定時間経過後、流量制御器１６（実施例８では、流量制御器５４）においてＣｌ2ガスとＨｅガスを、各々所定流量まで漸増させると共に、流量制御器６４においてもＮ2ガスが漸増され、ガスプラズマ６９として、開口部６５から基板４側へ供給される。このとき、Ｘｅガスは、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、ＴａＣｌとＣｌ*が所定（例えば、同等）のモル比になるような流量に制御される。なお、Ｃｌ2ガスとＨｅガス、そして、Ｎ2ガスの流量の漸増に伴い、モル比のバランスが崩れる場合には、その状況に応じて、Ｘｅガスの流量を変更する。
【０１５６】
（ステップＳ３）
Ｃｌ2ガス、Ｈｅガス、Ｎ2ガスの流量が所定流量に到達し、モル比のバランスが安定したら、成膜に直接寄与しないＸｅガスを漸減させる。このときも、Ｘｅガスの流量は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、ＴａＣｌとＣｌ*を所定（例えば、同等）のモル比に維持しながら、漸減され、その後供給が停止される。なお、Ｃｌ2ガス、Ｈｅガス、Ｎ2ガスの所定流量とは、成膜が安定して進行する状況、つまり、後述のステップＳ４において、ＴａＣｌとＣｌ*が所定（例えば、同等）のモル比になり、所望の組成比のＴａＮ膜が成膜できるような流量である。
【０１５７】
上記ステップＳ２、Ｓ３においては、Ｃｌ2ガス、Ｈｅガス、Ｎ2ガスを漸増しながら、そして、Ｘｅガスを漸減しながら、チャンバ２（又は励起室５３）及び励起室６３の内部では、以下に示す反応が起こっている。
＜プラズマの電離反応＞
（チャンバ２又は励起室５３）
Ｈｅ→Ｈｅ*
Ｃｌ2→２Ｃｌ*
（励起室６３）
Ｘｅ→Ｘｅ*
Ｎ2→２Ｎ*
【０１５８】
具体的には、上記ステップＳ１と同様に、チャンバ２の内部に入射された電磁波や印加された電場により、供給されたＨｅガス、Ｃｌ2ガスが励起され、電離されて、ガスプラズマ１９が生成されると共に、プラズマアンテナ６６から励起室６３の内部に入射された電磁波により、励起室６３に供給されたＸｅガス、Ｎ2ガスが励起され、電離されて、ガスプラズマ６９が生成され、ガスプラズマ６９が開口部６５から基板４側へ供給される。
なお、実施例８では、励起室５３に入射された電磁波により、供給されたＨｅガス、Ｃｌ2ガスが励起、電離されて、ガスプラズマ５９の領域が生成され、ガスプラズマ５９が開口部５５から被エッチング部材１４側へ供給される。
【０１５９】
そして、励起されたＣｌ*により、以下に示す反応が起こる。
＜エッチング反応＞
Ｔａ（ｓ）＋ＸＣｌ*→ＴａＣｌx（ｇ）  （４）
【０１６０】
具体的には、ガスプラズマ１９（又はガスプラズマ５９）のＣｌ*がＴａ製の被エッチング部材１１（又は被エッチング部材１２〜１４）に作用することにより、被エッチング部材１１（又は被エッチング部材１２〜１４）が加熱されると共に、Ｔａとのエッチング反応が生じ、エッチングによる前駆体２０（ＴａＣｌx（ｇ））が生成される。
【０１６１】
更に、生成された前駆体２０は、低温に制御された基板４へ吸着される。
＜基板への吸着反応＞
ＴａＣｌx（ｇ）→ＴａＣｌx（ａｄ）  （５）
【０１６２】
具体的には、被エッチング部材１１（又は被エッチング部材１２〜１４）の温度に対して、基板４の温度は、冷媒流路６等により低い温度、例えば、１００℃〜２００℃に設定されており、この結果、前駆体２０（ＴａＣｌx（ｇ））は基板４に吸着される。このように、本実施例でも、基板４の温度は、ＣＶＤ装置における基板温度より低い温度に設定でき、又、ＰＶＤ装置のように、基板４への吸着、成膜のため、基板との間に電圧を印加しなくても、基板４への成膜が可能であるため、下地膜に対するダメージを低減することが可能である。
【０１６３】
そして、基板４に吸着された前駆体２０は、Ｃｌ*、Ｎ*により、還元、窒化されて、窒化タンタル（ＴａＮ）膜が成膜される。
＜成膜反応＞
ＴａＣｌx（ａｄ）＋ＸＣｌ*＋ＹＮ*→ＴａＮy（ｓ）＋ＸＣｌ2↑  （６）
【０１６４】
具体的には、基板４に吸着されたＴａＣｌx（ａｄ）が、Ｃｌ*により還元され、更に、Ｎ*により窒化されることで、ＴａＮ膜が形成される。なお、上記反応式（６）は、次の２つの反応からなると考えられる。
【０１６５】
（Ａ）
ＴａＣｌx（ａｄ）＋ＸＣｌ*→Ｔａ（ｓ）＋ＸＣｌ2↑  （７）
Ｔａ（ｓ）＋ＹＮ*→ＴａＮy（ｓ）  （８）
（Ｂ）
ＴａＣｌx（ａｄ）＋ＹＮ*→ＴａＮy（ｓ）＋Ｘ／２Ｃｌ2↑  （９）
【０１６６】
（Ａ）の反応では、基板４に吸着したＴａＣｌx（ａｄ）が、Ｃｌ*により還元され、Ｔａ膜となった後、Ｎ*により窒化されることで、窒化タンタル（ＴａＮy）膜が成膜されると考えられる。又、（Ｂ）の反応では、基板４に吸着したＴａＣｌx（ａｄ）が、直接Ｎ*により窒化されることで、窒化タンタル（ＴａＮy）膜が成膜されると考えられる。
【０１６７】
又、ガス状態のＴａＣｌx（ｇ）の一部でも、上記反応式（６）〜（９）と同じ反応が起こり、基板４に吸着する前に、Ｃｌ*により還元され、Ｎ*により窒化されてガス状態のＴａＮy（ｇ）となり、この後、ガス状態のＴａＮy（ｇ）が基板４に成膜されてＴａＮy膜が形成される。
【０１６８】
本実施例でも、成膜初期段階、具体的には、ステップ２、３において、上記反応式（６）には、Ｘｅ*によるＣｌ*の失活反応が介在する。
＜失活反応＞
２Ｘｅ*＋２Ｃｌ*→２Ｘｅ＋Ｃｌ+＋Ｃｌ-→２Ｘｅ＋Ｃｌ2↑
【０１６９】
従来は、図１１（ｂ）の一点鎖線に示すように、成膜初期にＣｌ*が過剰に存在し、Ｃｌ*が下地膜をエッチングしてしまい、下地膜にダメージを与えるおそれがあった。これに対して、本実施例でも、Ｘｅガスの流量を図１１（ａ）に示すように制御することで、生成されたＸｅ*が余分なＣｌ*を失活させて、成膜初期段階において、基板４の表面近傍で、前駆体であるＴａＣｌxと塩素ラジカルであるＣｌ*が所定（例えば、同等）のモル比になるように制御されて、Ｃｌ*による下地膜へのダメージを抑制している。
【０１７０】
（ステップＳ４）
Ｘｅガスの供給の停止後、ＴａＣｌとＣｌ*が所定（例えば、同等）のモル比になる所定流量のＣｌ2ガスとＨｅガス、そして、Ｎ2ガスの流量が制御され、この条件下において、チャンバ２（又は励起室５３）、励起室６３で、以下に示す反応が起こっている。
＜プラズマの電離反応＞
（チャンバ２又は励起室５３）
Ｈｅ→Ｈｅ*
Ｃｌ2→２Ｃｌ*
（励起室６３）
Ｎ2→２Ｎ*
【０１７１】
ここでは、チャンバ２の内部に入射された電磁波や印加された電場により、供給されたＨｅガス、Ｃｌ2ガスが励起、電離されて、ガスプラズマ１９が生成される。又、実施例８の場合、励起室５３に入射された電磁波により、供給されたＨｅガス、Ｃｌ2ガスが励起、電離されて、ガスプラズマ５９の領域が生成され、被エッチング部材１４側へ供給される。そして、上記反応式（４）〜（９）に示される反応が順次進行して、ＴａＮy膜が成膜される。更に、所定時間経過後、つまり、所望の膜厚のＴａＮy膜の成膜後、Ｃｌ2ガスとＨｅガスの供給が停止されると共に、チャンバ２の内部への電磁波の入射や電場の印加も停止される。又、実施例８の場合、Ｃｌ2ガスとＨｅガスの供給が停止されると共に、励起室５３への電磁波の入射が停止されて、ガスプラズマ供給装置５１からのガスプラズマの供給が停止される。
【０１７２】
なお、図１１に示したガスの制御も、実施例５〜８の金属系膜作製装置のみならず、実施例１〜４においても適用可能なものである。
【実施例９】
【０１７３】
次に、希ガスを供給する期間の観点から、金属系膜の他の作製方法を説明する。なお、ここでは、図１に示した金属系膜作製装置１を用い、被エッチング部材を銅（Ｃｕ）とした場合を例にとって説明を行う。
【０１７４】
プラズマアンテナ８を介して高周波電力による電磁界をチャンバ２内に入射すると共に、図１２に示すように、先ず希ガスであるＸｅガスを流量制御器１６及びノズル１５を介してチャンバ２内に供給する。このことによりＸｅガスをプラズマ化してチャンバ２内を予備加熱する。予備加熱により被エッチング部材１１が所定の温度になった時点で、ハロゲンガスであるＣｌ2ガスを流量制御器１６及びノズル１５を介してチャンバ２内に供給する。ここで、暫くの間は引き続きＸｅガスの供給も継続する。Ｃｌ2ガスのチャンバ２内への供給と同時に、この場合の予備加熱用のプラズマを得るためのＸｅガスの供給を停止した場合には、基板４の表面がＣｌ*でエッチングされてしまうからである。このようにエッチングされてしまう理由は、Ｃｌ2ガスのチャンバ２内への供給に伴なうＣｌ*の形成時点よりも、このＣｌ*のエッチング作用により得る前駆体２０の形成時点が遅れるからである。すなわち、前駆体２０が形成され、これが基板４に吸着される前にＣｌ*が基板４上に到達し、これをエッチングするからである。
【０１７５】
これに対して、Ｘｅガスをプラズマ化して得るＸｅ*が存在すると、このＸｅ*でＣｌ*が失活される。このため、Ｃｌ*にＸｅ*が混在する間は、Ｃｌ*による基板４に対するエッチング作用が抑制され、成膜工程の開始時における基板４の下地の損傷等を防止する。図１２は、予備加熱期間が終了しても暫くはＸｅガスの供給を継続し、失活期間を設けることにより、Ｃｌ*の増加率を小さくしている様子及び失活期間後にＸｅガスの供給を漸減するとＣｌ*の増加率が増大する様子を示している。なお、図１中のガスプラズマ１９は塩素プラズマ及びＸｅプラズマの両方を意味する。
【０１７６】
Ｃｌ2ガスと共にＸｅガスも供給する失活期間及びこれに続くＸｅガスの漸減期間を経過した後、通常の成膜工程となる。この成膜工程における成膜態様は、従来と同様である。すなわち、Ｃｌ2ガスをプラズマ化して得るＣｌ*で、被エッチング部材１１をエッチングして、被エッチング部材１１を構成する元素とハロゲンとからなる前駆体２０を形成する。続いて、温度制御器により被エッチング部材１１の温度よりも低温に保持した基板４に前記前駆体２０を吸着させる。その後、前記前駆体２０をＣｌ*で還元して金属系膜を析出させる。
【０１７７】
ここで、失活期間について考察しておく。この失活期間はＣｌ*とＸｅ*が混在する期間であり、且つＣｌ*によるエッチング作用が抑制される期間である。したがって、基板４に前駆体２０が十分には吸着されておらず、Ｃｌ*のエッチング作用の影響が下地に及ぶ間はこの失活期間に含まれる必要があるが、通常の成膜工程ではＣｌ*の活性を抑制するＸｅ*の存在は好ましくなく、この工程ではＸｅガスの供給を停止すべきである。そこで、失活期間は、上述の如き条件の兼ね合いを考慮してある程度任意に決定することができるが、少なくともＣｌ*が生成される時点から前駆体２０が形成される時点までの間はこの期間となるようにする必要がある。
【０１７８】
図１２に示したガスの制御は、図１１に示したガスの制御と同様に、実施例１〜８の金属系膜作製装置のみならず、後述する実施例１０〜１１においても適用可能なものである。
【実施例１０】
【０１７９】
図１３は、本発明に係る金属系膜作製装置の他の実施形態を示す概略の構成図である。なお、上記実施例で示した金属系膜作製装置と同等の構成には、同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１８０】
本実施例の金属系膜作製装置１００は、被エッチング部材１０１でチャンバ２内を完全に上下２室（上室１０２、下室１０３）に区切ったものである。この被エッチング部材１０１は、高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属である銅で形成すると共に、多数の貫通孔１０４が全面に分散されて設けられたシャワープレート状の部材である。２室に仕切った一方の室である上室１０２では、ノズル１５、流量制御器１６（ガス供給手段）を介してＣｌ2ガス２６が供給され、プラズマアンテナ８、整合器９、電源１０（プラズマ発生手段）により入射される電磁波により塩素プラズマ１０５が生成され、塩素プラズマ１０５によりエッチングされて銅と塩素とからなる前駆体２０が形成される。そして、前駆体２０は、被エッチング部材１０１の多数の貫通孔１０４を介して全面に分散されて、他方の室である下室１０３の基板４に向けて流通される。なお、被エッチング部材１０１においては、予め、プラズマ化したＨｅガスを供給して、予備加熱を行うようにしてもよい。
【０１８１】
又、下室１０３には、ノズル１０６、流量制御器１０７（第２ガス供給手段）がチャンバ２の側壁に複数設けられており、Ｘｅガス１０８をチャンバ２内の下室１０３の基板４の上方に供給するように構成されている。更に、チャンバ２の下室１０３において、Ｘｅガスが供給される空間のチャンバ側壁の周囲には、プラズマアンテナ１０９が巻回されており、プラズマアンテナ１０９には、整合器１１０、電源１１１から高周波電力が供給される構成である（第２プラズマ発生手段）。Ｘｅプラズマ１１２は、下室１０３において、基板４の上方であり、被エッチング部材１０１の下方に生成される構成である。従って、本実施例では、被エッチング部材１０１によりチャンバ２を２室（上室１０２、下室１０３）に完全に隔離しているので、Ｘｅプラズマ１１２の生成時の制御性がさらに向上し、Ｃｌ*を所望の状態に制御することができる。
【実施例１１】
【０１８２】
図１４は、本発明に係る金属系膜作製装置の他の実施形態を示す概略の構成図である。
【０１８３】
図１４に示すように、本実施例の金属系膜作製装置１２０は、管路１２１近傍の構成を除き、実施例１で示した金属系膜作製装置１（図１参照）と略同等の構成である。従って、図１に示した構成と同一の構成には、同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１８４】
本実施例の金属系膜作製装置１２０は、チャンバ２の内部の基板４の上方近傍部分に導電体からなる環状の管路１２１が配設されたものである。管路１２１は、管路１２１の複数の孔１２１ａを利用して、希ガスを供給するものである（第２ガス供給手段）と共に、整合器１１０、電源１１１を介して、管路１２１に高周波電力を印加し、管路１２１自体を給電アンテナとして利用して、Ｘｅプラズマを発生させるもの（第２プラズマ発生手段）である。具体的には、管路１２１には、ノズル１０６が連通すると共に、管路１２１の内周側の周方向には、等間隔に複数の孔１２１ａが設けてあり、各孔１２１ａを介してＸｅガスを基板４の上方近傍の空間に噴出するようになっている。又、管路１２１は閉じた形状ではなく、その一方の端部に、整合器１００を介して電源１１１が接続されており、他方の端部は接地されている。従って、整合器１００、電源１１１からの高周波電力の供給により、管路１２１の内周側の空間に電磁波を発生して、近傍のＸｅガスをプラズマ化し、成膜初期においては、管路１２１の内周側の空間を通過するＣｌ*を、Ｘｅガスをプラズマ化して得たＸｅ*により制御して、所望の状態に制御することができる。
【０１８５】
なお、前駆体２０が基板４上に吸着されはじめた後の成膜工程においては、Ｘｅガスに代えて還元用のＣｌ2ガスを、Ｘｅガス供給用のノズル１０６を介して、別途チャンバ２内に供給するようにしても良い。この構成によれば、定常状態で成膜が行われている工程では、還元用のＣｌ*を基板４の上方部分に供給し得る。又、このＣｌ*の供給は、Ｘｅ*の供給のための構成部品を、成膜の開始時と定常成膜時とで切り換えて兼用することにより実現できる。この結果、十分な量の還元用のＣｌ*を確保でき、Ｃｌ*による還元作用を良好に促進することができる。この場合、成膜初期においてＸｅガスによるエッチング制御に用いる構成部品を、定常成膜時には還元用ラジカルの補給用として兼用でき、その分合理的な装置構成を実現できる。
【０１８６】
ここで、従来の金属系膜の作製方法、作製装置を用いて作製した場合の薄膜（基板）の断面ＴＥＭ（図１５）と、本発明に係る金属系膜の作製方法、作製装置を用いて作製した場合の薄膜（基板）の断面ＴＥＭ（図１６）を比較した。
【０１８７】
図１５（ａ）は、成膜前の基板の断面ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）であり、Ｓｉ（シリコン）基板上に、約２ｎｍのＳｉＯ2が形成されたものである。従来の金属系膜（ＴａＮy）の作製方法、作製装置を用いて作製した場合、ガス導入開始後（２０秒後）には、図１５（ｂ）に示すように、若干のＴａＮyの成膜と共にＳｉＯ2表面のみならず、ＳｉＯ2／Ｓｉの界面にも凹凸（ダメージ）が発生し、成膜後には、図１５（ｃ）に示すように、ＳｉＯ2表面及びＳｉＯ2／Ｓｉの界面の凹凸が更に大きくなった状態となることがわかる。又、場所によっては、ＳｉＯ2の膜厚が減少している部分が見受けられる。上記ＳｉＯ2を、例えば、ＭＯＳ構造デバイスのゲート酸化膜として用いる場合には、ＳｉＯ2自体が大きなダメージを受けているため、膜質自体の変質、劣化により、適切な動作は不可能な状態となる。
【０１８８】
これに対して、本発明に係る金属系膜の作製方法、作製装置を用いて作製した場合、成膜前の基板の断面ＴＥＭである図１６（ａ）と、成膜後の基板の断面ＴＥＭである図１６（ｂ）を比較しても、ＳｉＯ2表面及びＳｉＯ2／Ｓｉの界面における凹凸は皆無であり、図１５（ｃ）と比較するまでもなく、下地膜であるＳｉＯ2へのダメージが小さく、又、ＳｉＯ2の膜厚の減少も見られない。なお、図１６（ｃ）は、図１６（ｂ）より低い倍率の断面ＴＥＭである。
【実施例１２】
【０１８９】
なお、上述した金属系膜作製装置から被エッチング部材、温度制御手段を取り除けば希ガスラジカルでハロゲンラジカルのエッチング作用を制御するエッチング装置とすることができ、希ガスラジカルにより基板に向かうハロゲンラジカルの一部を失活させることができ、ハロゲンラジカルを所望の状態に制御することができる。このことにより、ハロゲンラジカルによる基板に対するエッチング反応の程度を連続的に変化させることで、例えば、エッチング時の基板の損傷を低減したり、複数の薄膜を積層する場合の下地膜の表面を適度にエッチングすることにより荒して、下地膜の表面に積層する膜との密着性を良好に保持させたり、溝等の凹部を形成する場合のエッチング強度を徐々に低減させることにより、前記凹部の形状を整えたり等、用途に応じた最適なエッチング反応を選択的に設定し得る。
【産業上の利用可能性】
【０１９０】
本発明に係る金属系膜及び金属系膜の作製方法、作製装置は、メモリやトランジスタ等の半導体デバイスに用いられる金属系膜、具体的には、バリアメタルや電極等の形成時に適用できるものである。又、反射防止膜や保護膜等の光学系膜にも適用できるものであり、更には、液晶や有機ＥＬ膜等に用いられる電極の形成時にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９１】
【図１】本発明に係る金属系膜作製装置の第１実施形態の一例を説明する構成図である。
【図２】図１における被エッチング部材を説明する構成図である。
【図３】本発明に係る金属系膜作製装置の第１実施形態の他の一例を説明する構成図である。
【図４】本発明に係る金属系膜作製装置の第１実施形態の他の一例を説明する構成図である。
【図５】本発明に係る金属系膜作製装置の第１実施形態の他の一例を説明する構成図である。
【図６】第１実施形態の金属系膜作製装置におけるガス流量制御の一例を説明するタイムチャートである。
【図７】本発明に係る金属系膜作製装置の第２実施形態の一例を説明する構成図である。
【図８】本発明に係る金属系膜作製装置の第２実施形態の他の一例を説明する構成図である。
【図９】本発明に係る金属系膜作製装置の第２実施形態の他の一例を説明する構成図である。
【図１０】本発明に係る金属系膜作製装置の第２実施形態の他の一例を説明する構成図である。
【図１１】第２実施形態の金属系膜作製装置におけるガス流量制御の一例を説明するタイムチャートである。
【図１２】本発明に係る金属系膜作製装置におけるガス流量制御の他の実施形態を説明するタイムチャートである。
【図１３】本発明に係る金属系膜作製装置の他の実施形態を説明する構成図である。
【図１４】本発明に係る金属系膜作製装置の更なる他の実施形態を説明する構成図である。
【図１５】従来の金属系膜の作製方法、作製装置を用いて作製した場合の薄膜の断面ＴＥＭを示す図である。
【図１６】本発明に係る金属系膜の作製方法、作製装置を用いて作製した場合の薄膜の断面ＴＥＭを示す図である。
【符号の説明】
【０１９２】
１    金属系膜作製装置
２    チャンバ
３    支持台
４    基板
７    天井板
８    プラズマアンテナ
１１  被エッチング部材
１５  ノズル
１６  流量制御器
１９  ガスプラズマ
２０  前駆体
２１  制御器
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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