(57)【要約】 【課題】  付着物であるハロゲン化金属の薄膜及び金属薄膜の両方を効率よく除去することができる薄膜作製装置とする。【解決手段】  圧力制御手段２０によりチャンバ１内の圧力を制御してチャンバ内の圧力状態を変化させ、低圧状態でＣｌ＊の寿命を長くしてＴａ薄膜２５をエッチング除去すると共に、ＴａＣｌ薄膜２６を高蒸気圧下で除去し、付着物であるハロゲン化金属の薄膜及び金属薄膜の両方を効率よく除去する。【選択図】        図１
2006322030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持するサセプタが収容されるチャンバと、
チャンバの内部にハロゲンを含有するハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで付着物を除去することによりチャンバ内のクリーニングを行うプラズマ発生手段と、
チャンバ内の圧力を所定の圧力状態に制御して金属成分の付着物を除去する状態にすると共に、相対的に高い圧力に制御してハロゲン化金属成分の付着物を除去する状態にする圧力制御手段と
を備えたことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項２】
基板を保持するサセプタが収容されるチャンバと、
チャンバの内部にハロゲンを含有するハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで付着物を除去することによりチャンバ内のクリーニングを行うプラズマ発生手段と、
サセプタを上昇させることで高温状態にして金属成分の付着物を除去する状態にすると共に、サセプタを下降させることで相対的に低温状態にしてハロゲン化金属成分の付着物を除去する状態にするサセプタ昇降手段と
を備えたことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項３】
基板を保持するサセプタが収容されるチャンバと、
チャンバの内部にハロゲンを含有するハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで付着物を除去することによりチャンバ内のクリーニングを行うプラズマ発生手段と、
チャンバの壁面から離れた位置からハロゲンガスを供給するクリーニングガス供給手段と、
ハロゲンガス供給手段及びクリーニングガス供給手段からのハロゲンガスの供給を制御してハロゲンガスによるチャンバの壁面の温度低下を抑制した状態にする制御手段と
を備えたことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項４】
基板を保持するサセプタが収容されるチャンバと、
チャンバの内部にハロゲンを含有するハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで付着物を除去することによりチャンバ内のクリーニングを行うプラズマ発生手段と、
チャンバの壁面に温度分布を付与する温度分布付与手段と
を備えたことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項５】
請求項４に記載の薄膜作製装置において、
温度分布付与手段は、抵抗加熱手段をチャンバの周囲に設けたことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項６】
請求項４に記載の薄膜作製装置において、
温度分布付与手段は、誘導加熱手段をチャンバの周囲に設けたことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項７】
請求項４に記載の薄膜作製装置において、
温度分布付与手段は、光加熱手段をチャンバの周囲に設けたことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項８】
基板を保持するサセプタが収容されるチャンバと、
チャンバの内部にハロゲンを含有するハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで付着物を除去することによりチャンバ内のクリーニングを行うプラズマ発生手段と、
チャンバの内部にホウ素系もしくはシリコン系のガスを供給してハロゲン化金属成分を金属成分とするガス供給手段と
を備えたことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の薄膜作製装置において、
薄膜の作製は、ハロゲンガス供給手段からハロゲンガスを供給し、プラズマ発生手段により生成されたハロゲンラジカルにより金属製の被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンガス成分との前駆体を形成し、前駆体を基板に吸着させると共にハロゲンラジカルによりハロゲンガス成分を還元して金属成分を基板に析出させることで実施され、
クリーニング時には、被エッチング部材をチャンバ内から退避させる
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項１０】
ハロゲンガス供給手段からハロゲンガスを供給し、プラズマ発生手段により生成されたハロゲンラジカルにより金属製の被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンガス成分との前駆体を形成し、前駆体を基板に吸着させると共にハロゲンラジカルによりハロゲンガス成分を還元して金属成分を基板に析出させることで薄膜の作成を行う薄膜作製装置におけるクリーニング方法において、
ハロゲンラジカルで金属成分の付着物を除去することによりチャンバ内のクリーニングを行うと共に、条件を変えて前駆体の成分の付着物を除去することによりチャンバ内のクリーニングを行う
ことを特徴とするクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属成分を成膜する薄膜作製装置に関し、金属成分と金属成分のハロゲン化物とを効率的にクリーニングできるようにしたものである。
【０００２】
また、本発明は、金属成分を成膜する薄膜作製装置において、金属成分と金属成分のハロゲン化物とを効率的にクリーニングできるようにしたクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在、半導体等の製造においては、プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置を用いた成膜が知られている。プラズマＣＶＤ装置とは、チャンバ内に導入した膜の材料となる有機金属錯体等のガスを、高周波アンテナから入射する高周波によりプラズマ状態にし、プラズマ中の活性な励起原子によって基板表面の化学的な反応を促進して金属薄膜等を成膜する装置である。
【０００４】
これに対し、本発明者等は、高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属成分であって、成膜を望む金属成分からなる被エッチング部材をチャンバに設置し、ハロゲンガスをプラズマ化して前記被エッチング部材をハロゲンのラジカルによりエッチングすることで金属成分のハロゲン化物である前駆体を生成させるとともに、前駆体の金属成分のみを基板上に成膜するプラズマＣＶＤ装置（以下、新方式のプラズマＣＶＤ装置という）および成膜方法を開発した（例えば、下記、特許文献１参照）。
【０００５】
上記新方式のプラズマＣＶＤ装置では、成膜される金属源となる被エッチング部材の温度に対して基板の温度が低くなるように制御して基板に当該金属膜を成膜している。例えば、被エッチング部材の金属をＭ、ハロゲンガスをＣｌ２とした場合、被エッチング部材を高温（例えば３００℃〜７００℃）に、また基板を低温（例えば２００℃程度）に制御することにより、前記基板にＭ薄膜を形成することができる。これは、次のような反応によるものと考えられる。
【０００６】
(1)プラズマの解離反応；Ｃｌ２→２Ｃｌ＊
(2)エッチング反応；Ｍ＋Ｃｌ＊→ＭＣｌ（ｇ）
(3)基板への吸着反応；ＭＣｌ（ｇ）→ＭＣｌ（ａｄ）
(4)成膜反応；ＭＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ＊ →Ｍ＋Ｃｌ２↑
ここで、Ｃｌ＊はＣｌのラジカルであることを、（ｇ）はガス状態であることを、（ａｄ）は吸着状態であることをそれぞれ表している。
【０００７】
前述した新方式のＣＶＤ装置においては、ＭＣｌとＣｌ＊との割合を適正に保つことで、成膜反応が適切に行われる。即ち、成膜条件として、Ｃｌ２ガスの流量、圧力、パワー、基板及び被エッチング部材の温度、基板と被エッチング部材との距離等を適正に設定することで、ＭＣｌとＣｌ＊との割合をほぼ等しく制御することができ、成膜速度を低下させることなく、しかも、基板に対してＣｌ＊によるエッチング過多が生じることなくＭが析出される。
【０００８】
上述した新方式のＣＶＤ装置においては、基板に対する成膜を継続すると、チャンバの内壁にもハロゲン化金属の薄膜及びＭ薄膜が付着形成される。このため、所定の期間毎に塩素等のハロゲンガスをチャンバ内に供給してハロゲンガスをプラズマ化し、ハロゲンのラジカルによりチャンバ内に付着したハロゲン化金属の薄膜をメタル化してエッチングしたり、ハロゲンのラジカルによりチャンバ内に付着したＭ薄膜をエッチングすることで付着物を取り除いている（クリーニング）。
【０００９】
クリーニングを行う技術としては、熱エネルギーを用いて塩素ガスプラズマで金属や酸化物を塩化物化して気化排出する技術（例えば、下記特許文献２参照）や、リモートプラズマを用いたＮＦ３ガスにより付着物を除去する技術（例えば、下記特許文献３参照）が知られている。
【００１０】
新方式のＣＶＤ装置においては、付着物として、ハロゲン化金属の薄膜及びＭ薄膜が存在している。つまり、温度が高いチャンバ上部では還元反応が多いためＭ薄膜が付着しやすく、温度が低いチャンバ下部では還元反応が相対的に少なくなりハロゲン化金属の薄膜が付着しやすくなっている。
【００１１】
従来の熱エネルギーを用いるクリーニングでは、高温クリーニングになるため、成膜工程からクリーニング工程への移行時間が長くなり、しかも、チャンバ部品を高耐熱性材料で作らなければならない。また、ＮＦ３ガスにより付着物を除去するクリーニングでは、反応成生物の蒸気圧が低いので、金属酸化膜のクリーニングが困難である。そして、従来の技術では、ハロゲン化金属の薄膜及びＭ薄膜の両方を効率よく除去することができず、効率化や低コスト化には限界があるのが実情である。
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−１４７５３４号公報
【特許文献２】特開平６−１８８１９９号公報
【特許文献３】特開平６−１８８１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ハロゲン化金属の薄膜及び金属薄膜の両方を効率よく除去することができる薄膜作製装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ハロゲン化金属の薄膜及び金属薄膜の両方を効率よく除去することができるクリーニング方法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】
【００１５】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の薄膜作製装置は、基板を保持するサセプタが収容されるチャンバと、チャンバの内部にハロゲンを含有するハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで付着物を除去することによりチャンバ内のクリーニングを行うプラズマ発生手段と、チャンバ内の圧力を所定の圧力状態に制御して金属成分の付着物を除去する状態にすると共に、相対的に高い圧力に制御してハロゲン化金属成分の付着物を除去する状態にする圧力制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項１に係る本発明では、圧力制御手段によりチャンバ内の圧力を変更して、ハロゲンラジカルの寿命を長くして金属薄膜をエッチングして除去すると共に、ハロゲン化金属の薄膜を高蒸気圧下で除去することで、ハロゲン化金属の薄膜及び金属薄膜の両方を効率よく除去することができる。
【００１７】
上記目的を達成するための請求項２に係る本発明の薄膜作製装置は、基板を保持するサセプタが収容されるチャンバと、チャンバの内部にハロゲンを含有するハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで付着物を除去することによりチャンバ内のクリーニングを行うプラズマ発生手段と、サセプタを上昇させることで高温状態にして金属成分の付着物を除去する状態にすると共に、サセプタを下降させることで相対的に低温状態にしてハロゲン化金属成分の付着物を除去する状態にするサセプタ昇降手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項２に係る本発明では、サセプタ昇降手段によりサセプタの位置を変更して温度環境を変化させ、高温環境下で金属薄膜をエッチングして除去すると共に相対的に低温環境下でハロゲン化金属の薄膜を除去することで、ハロゲン化金属の薄膜及び金属薄膜の両方を均一に効率よく除去することができる。
【００１９】
上記目的を達成するための請求項３に係る本発明の薄膜作製装置は、基板を保持するサセプタが収容されるチャンバと、チャンバの内部にハロゲンを含有するハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで付着物を除去することによりチャンバ内のクリーニングを行うプラズマ発生手段と、チャンバの壁面から離れた位置からハロゲンガスを供給するクリーニングガス供給手段と、ハロゲンガス供給手段及びクリーニングガス供給手段からのハロゲンガスの供給を制御してハロゲンガスによるチャンバの壁面の温度低下を抑制した状態にする制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項３に係る本発明では、ハロゲンガス供給手段とクリーニングガス供給手段とからのハロゲンガスの供給を選択し、ハロゲンガスによるチャンバの壁面の温度低下を抑制した状態で、金属薄膜をエッチングして除去すると共に、ハロゲン化金属の薄膜を除去することで、ハロゲン化金属の薄膜及び金属薄膜の両方を効率よく除去することができる。
【００２１】
上記目的を達成するための請求項４に係る本発明の薄膜作製装置は、基板を保持するサセプタが収容されるチャンバと、チャンバの内部にハロゲンを含有するハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで付着物を除去することによりチャンバ内のクリーニングを行うプラズマ発生手段と、チャンバの壁面に温度分布を付与する温度分布付与手段とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項４に係る本発明では、温度分布付与手段によりチャンバの壁面に温度分布を付与し、壁面の温度を均一に高く保った状態で、金属薄膜をエッチングして除去すると共に、ハロゲン化金属の薄膜を除去することで、ハロゲン化金属の薄膜及び金属薄膜の両方を効率よく低コストで除去することができる。
【００２３】
請求項５に係る本発明の薄膜作製装置は、請求項４に記載の薄膜作製装置において、温度分布付与手段は、抵抗加熱手段をチャンバの周囲に設けたことを特徴とする。
【００２４】
請求項５に係る本発明では、安価な設備でコストかけることなく温度分布を付与することができる。
【００２５】
請求項６に係る本発明の薄膜作製装置は、請求項４に記載の薄膜作製装置において、温度分布付与手段は、誘導加熱手段をチャンバの周囲に設けたことを特徴とする。
【００２６】
請求項６に係る本発明では、制御性よく温度分布を付与することができる。
【００２７】
請求項７に係る本発明の薄膜作製装置は、請求項４に記載の薄膜作製装置において、温度分布付与手段は、光加熱手段をチャンバの周囲に設けたことを特徴とする。
【００２８】
請求項７に係る本発明では、高効率に温度分布を付与することができる。
【００２９】
上記目的を達成するための請求項８に係る本発明の薄膜作製装置は、基板を保持するサセプタが収容されるチャンバと、チャンバの内部にハロゲンを含有するハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで付着物を除去することによりチャンバ内のクリーニングを行うプラズマ発生手段と、チャンバの内部にホウ素系もしくはシリコン系のガスを供給してハロゲン化金属成分を金属成分とするガス供給手段とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
請求項８に係る本発明では、ガス供給手段によりチャンバの内部にホウ素系もしくはシリコン系のガスを供給し、ハロゲン化金属として安定金属を還元により金属成分とし、金属薄膜をエッチングして除去することで、ハロゲン化金属の薄膜及び金属薄膜の両方を効率よく低コストで除去することができる。
【００３１】
請求項９に係る本発明の薄膜作製装置は、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の薄膜作製装置において、薄膜の作製は、ハロゲンガス供給手段からハロゲンガスを供給し、プラズマ発生手段により生成されたハロゲンラジカルにより金属製の被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンガス成分との前駆体を形成し、前駆体を基板に吸着させると共にハロゲンラジカルによりハロゲンガス成分を還元して金属成分を基板に析出させることで実施され、クリーニング時には、被エッチング部材をチャンバ内から退避させることを特徴とする。
【００３２】
請求項９に係る本発明では、成膜速度を低下させることなく、しかも、基板に対してハロゲンラジカルによるエッチング過多が生じることなく金属を析出させることができる薄膜作製装置におけるクリーニングを効率よく行うことができる。
【００３３】
上記目的を達成するための請求項１０に係る本発明のクリーニング方法は、ハロゲンガス供給手段からハロゲンガスを供給し、プラズマ発生手段により生成されたハロゲンラジカルにより金属製の被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンガス成分との前駆体を形成し、前駆体を基板に吸着させると共にハロゲンラジカルによりハロゲンガス成分を還元して金属成分を基板に析出させることで薄膜の作成を行う薄膜作製装置におけるクリーニング方法において、ハロゲンラジカルで金属成分の付着物を除去することによりチャンバ内のクリーニングを行うと共に、条件を変えて前駆体の成分の付着物を除去することによりチャンバ内のクリーニングを行うことを特徴とする。
【００３４】
請求項１０に係る本発明では、条件を変えて前駆体の成分の付着物を除去するようにしたので、金属薄膜をエッチングして除去すると共に、ハロゲン化金属の薄膜を除去することで、ハロゲン化金属の薄膜及び金属薄膜の両方を効率よく除去することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の薄膜作製装置は、ハロゲン化金属の薄膜及び金属薄膜の両方を効率よく除去することができる。
【００３６】
また、本発明のクリーニング方法は、ハロゲン化金属の薄膜及び金属薄膜の両方を効率よく除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
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。
【００３８】
図１に示した第１実施形態例の薄膜作製装置は、チャンバ内の圧力を制御してチャンバ内の圧力状態を変化させ、金属薄膜（例えば、Ｔａ薄膜）をエッチング除去すると共に、ハロゲン化金属の薄膜（例えば、ＴａＣｌ薄膜）を高蒸気圧下で除去する例を示してある。図２、図３に示した第２実施形態例の薄膜作製装置は、サセプタを上下させることによりサセプタの温度環境を変化させ、金属薄膜（例えば、Ｔａ薄膜）をエッチング除去すると共に、ハロゲン化金属の薄膜（例えば、ＴａＣｌ薄膜）を除去する例を示してある。
【００３９】
また、図４に示した第３実施形態例の薄膜作製装置は、チャンバの壁面から離れた位置からのハロゲンガスの供給を組み合わせてチャンバの壁面の温度低下を抑制して高温状態を保持した状態にし、金属薄膜（例えば、Ｔａ薄膜）をエッチング除去すると共に、ハロゲン化金属の薄膜（例えば、ＴａＣｌ薄膜）を除去する例を示してある。図５乃至図７に示した第４乃至第６実施形態例の薄膜作製装置は、チャンバの壁面に温度分布を付与し、壁面を均一に高温にして、金属薄膜（例えば、Ｔａ薄膜）をエッチング除去すると共に、ハロゲン化金属の薄膜（例えば、ＴａＣｌ薄膜）を除去する例を示してある。
【００４０】
また、図８に示した第７実施形態例は、ホウ素系もしくはシリコン系のガスを供給し、安定したハロゲン化金属の薄膜（例えば、ＮｉＣｌ薄膜）を金属化してエッチング除去すると共に、金属薄膜（例えば、Ｎｉ薄膜）をエッチング除去する例を示してある。
【００４１】
そして、第１実施形態例〜第７実施形態例に係る薄膜作製装置は、ハロゲンガス供給手段からハロゲンガスを供給し、プラズマ発生手段により生成されたハロゲンラジカルにより金属製の被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンガス成分との前駆体を形成し、前駆体を基板に吸着させると共にハロゲンラジカルによりハロゲンガス成分を還元して金属成分を基板に析出させることで薄膜の作成を行う薄膜作製装置となっている。薄膜作製装置でクリーニングが実施される場合、被エッチング部材はチャンバの外部に退避するようになっている。
【００４２】
（第１実施形態例）
図１に基づいて第１実施形態例を説明する。図１には本発明の第１実施形態例に係る薄膜作製装置の概略側面を示してある。
【００４３】
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(絶縁材製)のチャンバ１の底部近傍にはサセプタとしての支持台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℃から３００℃に維持される温度）に制御される。尚、チャンバの形状は円筒状に限らず、例えば、矩形状のチャンバを適用することも可能である。
【００４４】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料製(例えば、セラミックス製)の板状の天井板７によって塞がれている。天井板７の上方にはチャンバ１の内部をプラズマ化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の面と平行な平面リング状に形成されている。プラズマアンテナ８には整合器９及び電源１０が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ８、整合器９及び電源１０により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。
【００４５】
チャンバ１には、例えば、タンタル製（Ｔａ製）の被エッチング部材１１が保持され、被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れに対して基板３と天井板７の間に不連続状態で配置されている。例えば、被エッチング部材１１は、格子状に形成されてプラズマアンテナ８の電気の流れ方向である周方向に対して構造的に不連続な状態とされている。被エッチング部材１１は、後述するクリーニング工程時にはチャンバ１の外部に退避自在とされている。
【００４６】
尚、プラズマアンテナ８の電気の流れに対して不連続状態にする構成としては、被エッチング部材を網目状に構成したり、リングの内周側に複数の長尺突起を形成する等の構成とすることも可能である。
【００４７】
被エッチング部材１１の上方におけるチャンバ１の筒部の周囲にはチャンバ１の内部にハロゲンとしての塩素を含有するハロゲンガス（Ｃｌ２ガス）２１を供給するハロゲンガス供給手段としてのノズル１４が周方向に等間隔で複数（例えば８箇所：図には２箇所を示してある）接続されている。ノズル１４には流量及び圧力が制御される流量制御器１５を介してＣｌ２ガス２１が送られる。流量制御器１５によりチャンバ１内に供給されるＣｌ２ガス２１の量が制御され。
【００４８】
成膜に関与しないガス等は排気口１８から排気される。天井板７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空装置１９によって所定の圧力に維持される。真空装置１９は圧力制御手段２０により制御され、チャンバ内が所定の圧力に制御される。
【００４９】
尚、作用ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素、臭素及びヨウ素等を適用することが可能である。ハロゲンとして塩素を用いたことにより、安価な塩素ガスを用いて薄膜を作製することができる。
【００５０】
上述した薄膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル１４からＣｌ２ガス２１を供給する。プラズマアンテナ８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２１をイオン化してＣｌ２ガスプラズマを発生させ、Ｃｌラジカルを生成する。プラズマは、ガスプラズマ２３で図示する領域に発生する。この時の反応は、次式で表すことができる。
【００５１】
Ｃｌ２→２Ｃｌ＊          ・・・・（１）
ここで、Ｃｌ＊は塩素ラジカルを表す。
【００５２】
ガスプラズマ２３がＴａ製の被エッチング部材１１に作用することにより、被エッチング部材１１が加熱されると共に、Ｔａにエッチング反応が生じる。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【００５３】
Ｔａ（ｓ）＋Ｃｌ＊→ＴａＣｌ（ｇ）        ・・・・（２）
ここで、ｓは固体状態、ｇはガス状態を表す。式（２）は、Ｔａがガスプラズマ２３（塩素ラジカルＣｌ＊）によりエッチングされ、前駆体２４とされた状態である。
【００５４】
ガスプラズマ２３を発生させることにより被エッチング部材１１を加熱し（例えば、３００℃〜７００℃）、更に、温度制御手段６により基板３の温度を被エッチング部材１１の温度よりも低い温度（例えば、１００℃〜３００℃）に設定する。この結果、前駆体２４は基板３に吸着(堆積)される。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【００５５】
ＴａＣｌ（ｇ）→ＴａＣｌ（ａｄ）        ・・・・（３）
【００５６】
基板３に吸着したＴａは、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてＴａ成分となる。
この時の反応は、例えば、次式で表される。
【００５７】
ＴａＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ＊→Ｔａ（ｓ）＋Ｃｌ２↑・・・・（４）
【００５８】
更に、上式（２）において発生したガス化したＴａＣｌ（ｇ）の一部は、基板３に吸着する(上式（３）参照)前に、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてガス状態のＴａとなる場合もある。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【００５９】
ＴａＣｌ（ｇ）＋Ｃｌ＊→Ｔａ（ｇ）＋Ｃｌ２↑        ・・・・（５）
【００６０】
この後、ガス状態のＮｉ成分は、基板３に吸着される。
【００６１】
これにより、基板３にＴａの薄膜が作製される。基板３に対する成膜を継続すると、チャンバ１の内壁にもＴａＣｌの薄膜及びＴａの薄膜が付着形成される。このため、所定の周期毎に、被エッチング部材１１を図示しない退避手段により退避させた後、Ｃｌ２ガス２１をプラズマ化しＣｌ＊によりチャンバ１内に付着したＴａＣｌ薄膜２６及びＴａ薄膜２５の付着物を取り除いている（クリーニング）。
【００６２】
チャンバ１の上方はＣｌ＊が多く存在しているためＴａ薄膜２５が多く存在し、チャンバ１の下方はＣｌ＊が相対的に減るためＴａＣｌ薄膜２６が多く存在している。このため、本実施形態例では、クリーニング時に、圧力制御手段２０によりチャンバ１の圧力を調整し、Ｔａ薄膜２５及びＴａＣｌ薄膜２６を効率的に除去している。
【００６３】
即ち、まず、Ｃｌ２ガス２１を相対的に低圧でプラズマ化して、Ｃｌ＊を長寿命化するとともにプラズマの範囲を広げて壁温を高くし、チャンバ１の上方に存在するＴａ薄膜２５をエッチングにより除去する。その後、Ｃｌ２ガス２１を高圧でプラズマ化し、ＴａＣｌ薄膜２６を蒸気圧の高いＴａＣｌ５として気化・除去する。Ｃｌ２ガス２１の供給量が多いほど反応速度が速いので高圧条件が適するため、低圧から高圧に制御して処理を実施するのが効率的である。
【００６４】
従って、ハロゲン化金属の薄膜であるＴａＣｌ薄膜２６及び金属薄膜であるＴａ薄膜２５の両方を効率よく除去することができる。
【００６５】
（第２実施形態例）
図２、図３に基づいて第２実施形態例を説明する。図２には本発明の第２実施形態例に係る薄膜作製装置の概略側面、図３にはクリーニング時に支持台を上昇させている状態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。
【００６６】
図に示すように、支持台２は昇降支持柱３１に設けられ、昇降支持柱３１は昇降駆動手段３２の駆動により昇降自在とされている。昇降支持柱３１の昇降により支持台２が昇降される。通常の成膜時には、例えば、支持台２が下端に位置しており、クリーニング時には、支持台２が上昇位置と下降位置とに昇降される。
【００６７】
その他の構成及び成膜のプロセス等は図１に示した実施形態例と同一である。
【００６８】
第１実施形態例と同様に、基板３に対する成膜を継続すると、チャンバ１の内壁にもＴａＣｌの薄膜及びＴａの薄膜が付着形成される。このため、所定の周期毎に、被エッチング部材１１を図示しない退避手段により退避させた後、Ｃｌ２ガス２１をプラズマ化しＣｌ＊によりチャンバ１内に付着したＴａＣｌ薄膜２６及びＴａ薄膜２５の付着物を取り除いている（クリーニング）。
【００６９】
チャンバ１の上方はＣｌ＊が多く存在しているためＴａ薄膜２５が多く存在し、チャンバ１の下方はＣｌ＊が相対的に減るためＴａＣｌ薄膜２６が多く存在している。また、支持台２の上面にＴａ薄膜２５が多く付着し、支持台２の側部にＴａＣｌ薄膜２６が多く付着する。このため、本実施形態例では、クリーニング時に、昇降駆動手段３２により支持台２を昇降させ、Ｔａ薄膜２５及びＴａＣｌ薄膜２６を効率的に除去している。
【００７０】
即ち、図３に示すように、まず、支持台２を上昇させてＣｌ２ガス２１をプラズマ化し、壁面及び支持台２の上面に付着したＴａ薄膜２５をエッチングにより除去する。その後、支持台２を下降させて（図２の状態、図３中点線で示す状態）相対的に低温状態にし、壁面及び支持台２の側面に付着したＴａＣｌ薄膜２６を除去する。これにより、支持台２の温度環境を変更して、壁面及び支持台２の上面に付着したＴａ薄膜２５及び壁面及び支持台２の側面に付着したＴａＣｌ薄膜２６を均一に除去することができる。
【００７１】
尚、Ｔａ薄膜２５及びＴａＣｌ薄膜２６を除去する際に、第１実施形態例と同様に、チャンバ１内の圧力を制御すると効果的である。
【００７２】
従って、ハロゲン化金属の薄膜であるＴａＣｌ薄膜２６及び金属薄膜であるＴａ薄膜２５の両方を均一に効率よく除去することができる。
【００７３】
（第３実施形態例）
図４に基づいて第３実施形態例を説明する。図４には本発明の第３実施形態例に係る薄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。
【００７４】
図４に示した実施形態例は、チャンバ１の壁面から離れた位置、例えば、天井板７の部位にクリーニングガス供給手段としての第２ノズル３５が設けられている。第２ノズル３５からはクリーニング時にＣｌ２ガス２１がチャンバ１内に供給される。
【００７５】
その他の構成及び成膜のプロセス等は図１に示した実施形態例と同一である。
【００７６】
第１実施形態例と同様に、基板３（図１参照）に対する成膜を継続すると、チャンバ１の内壁にもＴａＣｌの薄膜及びＴａの薄膜が付着形成される。このため、所定の周期毎に、被エッチング部材１１（図１参照）を図示しない退避手段により退避させた後、Ｃｌ２ガス２１をプラズマ化しＣｌ＊によりチャンバ１内に付着したＴａＣｌ薄膜２６及びＴａ薄膜２５の付着物を取り除いている（クリーニング）。
【００７７】
ノズル１４はチャンバ１の壁面に取り付けられているため、ノズル１４からクリーニング用のＣｌ２ガス２１を供給すると、Ｃｌ２ガス２１によりノズル１４の近傍の壁面が冷却されてしまう。そこで、クリーニング時には、第２ノズル３５からＣｌ２ガス２１を供給し(制御手段によりガスの供給が制御されて)、壁面の温度低下を抑制している。これにより、チャンバ１の壁面が高温状態に保持されたまま、壁面に付着したＴａ薄膜２５及びＴａＣｌ薄膜２６を除去することができる。クリーニング用のＣｌ２ガス２１は壁面の温度低下が抑制される状態で、第２ノズル３５とノズル１４とから交互に供給される。
【００７８】
尚、第２ノズル３５を天井板７に設けた例を説明したが、支持台２の周囲に第２ノズルを設け、壁面から離れた位置からＣｌ２ガスを供給するようにしてもよい。支持台２にノズルを設ける場合、第２実施形態例に示したように、支持台２が昇降する構造の場合に用いるとより効果的である。
【００７９】
従って、チャンバ１の壁面の温度低下を抑制した状態で、ハロゲン化金属の薄膜であるＴａＣｌ薄膜２６及び金属薄膜であるＴａ薄膜２５の両方を効率よく除去することができる。
【００８０】
（第４実施形態例）
図５に基づいて第４実施形態例を説明する。図５には本発明の第４実施形態例に係る薄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。
【００８１】
図に示した実施形態例は、チャンバ１の壁面に温度分布を付与する温度分布付与手段を備えたもので、壁面を均一に高温にして、金属薄膜（例えば、Ｔａ薄膜）をエッチング除去すると共に、ハロゲン化金属の薄膜（例えば、ＴａＣｌ薄膜）を除去する例を示してある。つまり、チャンバ１のガスプラズマ２３が発生する部位の下方のチャンバ１の内周部には抵抗加熱手段としての加熱コイル３６が設けられ、加熱コイル３６が通電されることでチャンバ１の壁面が部分的に加熱されて温度分布が付与されるようになっている。
【００８２】
その他の構成及び成膜のプロセス等は図１に示した実施形態例と同一である。
【００８３】
第１実施形態例と同様に、基板３（図１参照）に対する成膜を継続すると、チャンバ１の内壁にもＴａＣｌの薄膜及びＴａの薄膜が付着形成される。このため、所定の周期毎に、被エッチング部材１１（図１参照）を図示しない退避手段により退避させた後、コストをかけずに壁面を均一に高温にして、Ｃｌ２ガス２１をプラズマ化しＣｌ＊によりチャンバ１内に付着したＴａＣｌ薄膜２６及びＴａ薄膜２５の付着物を取り除いている（クリーニング）。
【００８４】
従って、安価な設備で低コストにチャンバ１の壁面の温度を高く保つことができ、壁面の温度を高く保った状態で、ハロゲン化金属の薄膜であるＴａＣｌ薄膜２６及び金属薄膜であるＴａ薄膜２５の両方を効率よく除去することができる。
【００８５】
（第５実施形態例）
図６に基づいて第５実施形態例を説明する。図６には本発明の第５実施形態例に係る薄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。
【００８６】
図に示した実施形態例は、金属製（例えば、ＳＵＳ製）のチャンバ３７の筒部にセラミック製のヒータ筒３８が設けられ、ヒータ筒３８にはヒータコイル（例えば、カーボンコイル）３９が設けられている。ヒータ筒３８の周囲には誘導加熱手段としての誘導コイル４０が配置され、誘導コイル４０は電源４１から電力が供給される。誘導コイル４０に電力が供給されることにより、誘導加熱によりヒータコイル３９が加熱され、チャンバ３７の壁面が部分的に加熱されて制御性よく温度分布が付与されるようになっている。
【００８７】
その他の構成及び成膜のプロセス等は図１に示した実施形態例と同一である。
【００８８】
第１実施形態例と同様に、基板３（図１参照）に対する成膜を継続すると、チャンバ３７の内壁にもＴａＣｌの薄膜及びＴａの薄膜が付着形成される。このため、所定の周期毎に、被エッチング部材１１（図１参照）を図示しない退避手段により退避させた後、制御性よく壁面を均一に高温にして、Ｃｌ２ガス２１をプラズマ化しＣｌ＊によりチャンバ１内に付着したＴａＣｌ薄膜２６及びＴａ薄膜２５の付着物を取り除いている（クリーニング）。
【００８９】
従って、制御性よくチャンバ３７の壁面の温度を高く保つことができ、壁面の温度を高く保った状態で、ハロゲン化金属の薄膜であるＴａＣｌ薄膜２６及び金属薄膜であるＴａ薄膜２５の両方を効率よく除去することができる。
【００９０】
（第６実施形態例）
図７及び図８に基づいて第６実施形態例を説明する。図７及び図８には本発明の第６実施形態例に係る薄膜作製装置を示してあり、図７は概略側面、図８はヒータ筒部の断面である。尚、図１及び図６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。
【００９１】
図に示した実施形態例は、金属製（例えば、ＳＵＳ製）のチャンバ３７の筒部にセラミック製のヒータ筒３８が設けられ、ヒータ筒３８にはヒータコイル（例えば、カーボンコイル）３９が設けられている。ヒータ筒３８の周囲には光加熱手段としてのハロゲンランプ２９が配置されている。ハロゲンランプ２９を点灯させることにより、輻射によりヒータコイル３９が加熱され、チャンバ３７の壁面が部分的に加熱される。カーボンコイルは光吸収性に優れ、効率高く温度分布が付与されるようになっている。
【００９２】
その他の構成及び成膜のプロセス等は図１に示した実施形態例と同一である。
【００９３】
第１実施形態例と同様に、基板３（図１参照）に対する成膜を継続すると、チャンバ３７の内壁にもＴａＣｌの薄膜及びＴａの薄膜が付着形成される。このため、所定の周期毎に、被エッチング部材１１（図１参照）を図示しない退避手段により退避させた後、効率よく壁面を均一に高温にして、Ｃｌ２ガス２１をプラズマ化しＣｌ＊によりチャンバ１内に付着したＴａＣｌ薄膜２６及びＴａ薄膜２５の付着物を取り除いている（クリーニング）。
【００９４】
従って、高効率にチャンバ３７の壁面の温度を高く保つことができ、壁面の温度を高く保った状態で、ハロゲン化金属の薄膜であるＴａＣｌ薄膜２６及び金属薄膜であるＴａ薄膜２５の両方を効率よく除去することができる。
【００９５】
（第７実施形態例）
図９に基づいて第７実施形態例を説明する。図９には本発明の第７実施形態例に係る薄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。第７実施形態例では、塩化金属として安定金属であるＮｉを成膜する場合を例に挙げて説明する。
【００９６】
図９に示した実施形態例は、チャンバ１の内部にホウ素系もしくはシリコン系のハロゲン化ガス１２を供給するガスノズル３０が設けられ、クリーニング時には、ガスノズル３０からホウ素系もしくはシリコン系のハロゲン化ガス１２（ＢＣｌ３またはＳｉＣｌ４）がチャンバ１内に供給される。
【００９７】
その他の構成は被エッチング部材Ｎｉ製とされる以外は図１に示した実施形態例と同一であり、成膜のプロセス等は、Ｔａに代えてＮｉとすることで図１に示した実施形態例と同一である。
【００９８】
第１実施形態例と同様に、基板３（図１参照）に対する成膜を継続すると、チャンバ１の内壁にもＮｉＣｌの薄膜及びＮｉの薄膜が付着形成される。このため、所定の周期毎に、被エッチング部材を図示しない退避手段により退避させた後、ハロゲン化ガス１２（例えば、ＢＣｌ３）をプラズマ化しＣｌ＊、Ｂ＊によりチャンバ１内に付着したＮｉＣｌｘ薄膜４６及びＮｉ薄膜４５の付着物を取り除いている（クリーニング）。
【００９９】
即ち、まず、ＮｉＣｌｘ＋Ｂ＊→Ｎｉ＋ＢＣｌ３↑の反応によりＮｉＣｌが固体のＮｉとガス状のＢＣｌ３とされてＢＣｌ３が排出される。続いて、Ｎｉ＋Ｃｌ＊→ＮｉＣｌｘ↑の反応によりガス状のＮｉＣｌｘとされてＮｉＣｌｘが排出される。
【０１００】
このため、塩化金属として安定金属であるＮｉであってもＣｌ＊によるエッチング反応が容易にされ、ハロゲン化金属の薄膜であるＮｉＣｌ薄膜及び金属薄膜であるＮｉ薄膜の両方を効率よく除去することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、金属成分と金属成分のハロゲン化物とを効率的にクリーニングできるようにした金属成分を成膜する薄膜作製装置の産業分野で利用することができる。
【０１０２】
また、本発明は、金属成分と金属成分のハロゲン化物とを効率的にクリーニングできるようにしたクリーニング方法の産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る薄膜作製装置の概略側面図である。
【図２】本発明の第２実施形態例に係る薄膜作製装置の概略側面図である。
【図３】本発明の第２実施形態例に係る薄膜作製装置の概略側面図である。
【図４】本発明の第３実施形態例に係る薄膜作製装置の概略側面図である。
【図５】本発明の第４実施形態例に係る薄膜作製装置の概略側面図である。
【図６】本発明の第５実施形態例に係る薄膜作製装置の概略側面図である。
【図７】本発明の第６実施形態例に係る薄膜作製装置の概略図である。
【図８】本発明の第６実施形態例に係る薄膜作製装置のヒータ筒部の断面図である。
【図９】本発明の第７実施形態例に係る薄膜作製装置の概略側面図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１、３７  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  天井板
８  プラズマアンテナ
９  整合器
１０、４１  電源
１１  被エッチング部材
１２  ハロゲン化ガス
１４  ノズル
１５  流量制御器
１８  排出口
１９  真空装置
２０  圧力制御手段
２１  ハロゲンガス（Ｃｌ２ガス）
２３  ガスプラズマ
２４  前駆体
２５  Ｔａ薄膜
２６  ＴａＣｌ薄膜
２９  ハロゲンランプ
３０  ガスノズル
３１  昇降装置
３２  昇降駆動手段
３５  第２ノズル
３６  加熱コイル
３８  ヒータ筒
３９  ヒータコイル
４０  誘導コイル
【図１】
2006322030.tif 000003
【図２】
2006322030.tif 000004
【図３】
2006322030.tif 000005
【図４】
2006322030.tif 000006
【図５】
2006322030.tif 000007
【図６】
2006322030.tif 000008
【図７】
2006322030.tif 000009
【図８】
2006322030.tif 000010
【図９】
2006322030.tif 000011