(57)【要約】【課題】基板に対して優れた密着性、平坦性及び埋め込み性を有する薄膜を成膜する金属膜作製方法及び装置を提供する。【解決手段】チャンバ１内にハロゲンガスを含有する原料ガス１８を供給し、プラズマアンテナ９に給電することでガスプラズマ１４を発生させ、当該ガスプラズマ１４により被エッチング部材７をエッチングして金属成分と塩素との前駆体１５を生成させると共に前駆体１５の金属成分を基板３に成膜する金属膜作製装置において、コントロールユニット５２により、活性化ガスである希ガス５０、還元ガスであるＨ2 ガス５１及び原料ガス１８の流量や供給タイミング等を流量制御器１３を介して制御し、希ガス５０のプラズマにより基板３の表面を活性化する初期制御、前駆体１５を基板３に成膜する第１制御、基板３に成膜された前駆体をＨ2 ガス５１のプラズマにより還元して金属粒の膜とする第２制御、金属粒の膜を結晶成長核として、前駆体１５の金属成分を金属粒の膜に成膜する第３制御を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、
当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法。
【請求項２】
基板が収容されるチャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給し、当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記チャンバの内部に前記ハロゲンガスプラズマを供給し、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法。
【請求項３】
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、
前記チャンバの周囲に巻回したコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法。
【請求項４】
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、
前記チャンバに設けられた絶縁材製の天井板の外方に配設した平面リング形状のコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法。
【請求項５】
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバに設けられた天井板である被エッチング部材に給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法。
【請求項６】
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、
前記チャンバに設けられた絶縁材製のチャンバ外方側に湾曲した凸形状の天井板の外方周囲に配設した円錐リング形状のコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法。
【請求項７】
基板が収容されるチャンバの内部に連通する筒状の通路にハロゲンガスを供給し、前記筒状の通路の周囲に巻回したコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記チャンバの内部に前記ハロゲンガスプラズマを供給し、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載する金属膜作製方法において、
前記第１工程に先立ち、初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する工程を行うことを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項９】
請求項８に記載する金属膜作製方法において、
前記活性化ガスは、希ガス又は水素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１ないし９のいずれかに記載する金属膜作製方法において、
前記還元ガスは水素ガス又はハロゲンガスであることを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載する金属膜作製方法において、
前記基板は、不動態であることを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項１２】
基板が収容されるチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置。
【請求項１３】
基板が収容されるチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室と、
当該外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記外部プラズマ発生室に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記ハロゲンガス又は前記還元ガスを前記外部プラズマ発生室においてプラズマ化すると共に前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置。
【請求項１４】
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記チャンバの周囲に巻回したコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置。
【請求項１５】
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
前記チャンバの開口を密閉する絶縁材製の天井板と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記天井板の外方に配設した平面リング形状のコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に前記平面リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置。
【請求項１６】
アースされた基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記被エッチング部材と当該被エッチング部材に給電する電源部とを有し、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置。
【請求項１７】
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
前記チャンバの開口を密閉する絶縁材製のチャンバ外方側に湾曲した凸形状の天井板と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記天井板の外方周囲に配設した円錐リング形状のコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載する金属膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に、前記円錐リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置されたことを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載する金属膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記天井板の内側の湾曲形状に沿いながら前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に、前記円錐リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置されたことを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項２０】
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する筒状の通路と、
当該筒状の通路にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記筒状の通路に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記筒状の通路の周囲に巻回したコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスを前記筒状の通路においてプラズマ化すると共に前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置。
【請求項２１】
請求項１２ないし２０のいずれかに記載する金属膜作製装置において、
更に、前記チャンバ、前記外部プラズマ発生室又は前記筒状の通路のいずれかに活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段を備えると共に、前記プラズマ発生手段は前記ハロゲンガス又は前記還元ガスに加え前記活性化ガスをプラズマ化する機能を有し、
前記第１制御に先立ち、初期制御として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御を行うことを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載する金属膜作製装置において、
前記活性化ガスは、希ガス又は水素ガスであることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項２３】
請求項１２ないし２２のいずれかに記載する金属膜作製装置において、
前記還元ガスは水素ガス又はハロゲンガスであることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項２４】
請求項１２ないし２３のいずれかに記載する金属膜作製装置において、
前記基板は、不動態であることを特徴とする金属膜作製装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属膜作製方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、半導体等の製造では、プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 装置を用いた成膜が知られている（例えば、特許文献１参照）。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。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第６２３５６２５号明細書
【０００４】
これに対し、本発明者らは、成膜を望む金属成分を含有する被エッチング部材をチャンバに設置し、被エッチング部材をハロゲンガスのプラズマ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共に、前駆体の金属成分のみを基板上に成膜するプラズマＣＶＤ装置および成膜方法を開発した。
【０００５】
図９は、本発明者らが開発したプラズマＣＶＤ装置の概略透視断面図である。同図に示すように、筒形状に形成された、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により所定温度に制御される。チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は高蒸気圧ハロゲン化物を形成しうる金属（以下、銅として説明する）で形成される被エッチング部材７によって塞がれている。被エッチング部材７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空装置８により所定の圧力に維持される。また、チャンバ１の筒部の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ９が設けられ、プラズマアンテナ９には整合器１０及び電源１１が接続されて高周波電流が供給される。
【０００６】
支持台２とほぼ同じ高さにおけるチャンバ１の筒部には、チャンバ１の内部にハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガス１８（Ｈｅ，Ａｒ等で塩素濃度が≦５０％、好ましくは１０％程度に希釈された塩素ガス）を供給するノズル１２が接続されている。原料ガス１８は、成膜時にチャンバ１内において基板３側から被エッチング部材７側に送られる。成膜に関与しないガス等は排気口１７から排気される。
【０００７】
上述したプラズマＣＶＤ装置では、以下の方法で金属薄膜１６（Ｃｕ薄膜）の成膜を行う。まず、チャンバ１の内部に原料ガス１８を供給すると共に、プラズマアンテナ９から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、原料ガス１８中の塩素ガスをイオン化して塩素ガスプラズマを発生させる。プラズマは、ガスプラズマ１４で図示する領域に発生する。
【０００８】
このガスプラズマ１４が被エッチング部材７に作用することにより、被エッチング部材７が加熱されると共に、被エッチング部材７にエッチング反応が生じる。この結果、被エッチング部材７の銅成分の塩化物である前駆体１５がガス状態として生成する。
【０００９】
ガスプラズマ１４を発生させることにより被エッチング部材７を加熱し、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７の温度よりも低い温度に設定する。この結果、前駆体１５は基板３に吸着する。基板３に吸着した前駆体は、塩素ガスラジカルにより還元されて金属銅となることで、金属薄膜１６が成膜される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１０は、窒化タンタルの基板に上記成膜方法により成膜する場合の概念図である。窒化タンタル等の窒化金属や不動態は、表面が不活性であるため、これらの基板上に成膜する場合には、基板と成膜された金属薄膜との密着性、平坦性及び埋め込み性が不十分となることがある。これは、不活性表面に対する前駆体の吸着係数が小さく、成膜された薄膜を構成する金属粒子の径が粗大であるためである。
【００１１】
すなわち、本発明者らが開発したプラズマＣＶＤ装置および成膜方法においては、まず窒化タンタル５６の表面に結晶成長核としてＣｕ粒子６５が生成し、このＣｕ粒子６５を核としてＣｕ粒子が成長する（Ｃｕ成長粒子６６）ことでＣｕ薄膜６７が形成される。ここで、成膜工程の初期段階で窒化タンタル５６の表面に生成するＣｕ粒子６５は、密度（単位面積あたりのＣｕ粒子６５の生成個数）が低いため、約１μｍ以上の粗大粒子に成長しなければＣｕ薄膜６７を形成することができない。この結果、Ｃｕ成長粒子６６と窒化タンタル５６の表面との接触面積が低くなるため、基板と成膜された金属薄膜との密着性が不十分となると共に、Ｃｕ成長粒子６６が粗大となるため、平坦性（平均粗さＲａ＞２００ｎｍ）及び埋め込み性が不十分となる。
【００１２】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、基板に対して優れた密着性、平坦性及び埋め込み性を有する薄膜を成膜する金属膜作製方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決する第１の発明に係る金属膜作製方法は、
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【００１４】
上記目的を解決する第２の発明に係る金属膜作製方法は、
基板が収容されるチャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給し、当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記チャンバの内部に前記ハロゲンガスプラズマを供給し、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【００１５】
上記目的を解決する第３の発明に係る金属膜作製方法は、
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、前記チャンバの周囲に巻回したコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【００１６】
上記目的を解決する第４の発明に係る金属膜作製方法は、
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、前記チャンバに設けられた絶縁材製の天井板の外方に配設した平面リング形状のコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【００１７】
上記目的を解決する第５の発明に係る金属膜作製方法は、
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバに設けられた天井板である被エッチング部材に給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【００１８】
上記目的を解決する第６の発明に係る金属膜作製方法は、
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、前記チャンバに設けられた絶縁材製のチャンバ外方側に湾曲した凸形状の天井板の外方周囲に配設した円錐リング形状のコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【００１９】
上記目的を解決する第７の発明に係る金属膜作製方法は、
基板が収容されるチャンバの内部に連通する筒状の通路にハロゲンガスを供給し、前記筒状の通路の周囲に巻回したコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記チャンバの内部に前記ハロゲンガスプラズマを供給し、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【００２０】
上記目的を解決する第８の発明に係る金属膜作製方法は、
第１ないし第７の発明のいずれかに記載する金属膜作製方法において、
前記第１工程に先立ち、初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する工程を行うことを特徴とする金属膜作製方法である。
【００２１】
上記目的を解決する第９の発明に係る金属膜作製方法は、
第８の発明に記載する金属膜作製方法において、
前記活性化ガスは、希ガス又は水素ガスであることを特徴とする金属膜作製方法である。
【００２２】
上記目的を解決する第１０の発明に係る金属膜作製方法は、
第１ないし第９の発明のいずれかに記載する金属膜作製方法において、
前記還元ガスは水素ガス又はハロゲンガスであることを特徴とする金属膜作製方法である。
【００２３】
上記目的を解決する第１１の発明に係る金属膜作製方法は、
第１ないし第１０の発明のいずれかに記載する金属膜作製方法において、
前記基板は、不動態であることを特徴とする金属膜作製方法である。
【００２４】
上記目的を解決する第１２の発明に係る金属膜作製装置は、
基板が収容されるチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置である。
【００２５】
上記目的を解決する第１３の発明に係る金属膜作製装置は、
基板が収容されるチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室と、
当該外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記外部プラズマ発生室に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記ハロゲンガス又は前記還元ガスを前記外部プラズマ発生室においてプラズマ化すると共に前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置である。
【００２６】
上記目的を解決する第１４の発明に係る金属膜作製装置は、
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記チャンバの周囲に巻回したコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置である。
【００２７】
上記目的を解決する第１５の発明に係る金属膜作製装置は、
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
前記チャンバの開口を密閉する絶縁材製の天井板と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記天井板の外方に配設した平面リング形状のコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に前記平面リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置である。
【００２８】
上記目的を解決する第１６の発明に係る金属膜作製装置は、
アースされた基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記被エッチング部材と当該被エッチング部材に給電する電源部とを有し、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置である。
【００２９】
上記目的を解決する第１７の発明に係る金属膜作製装置は、
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
前記チャンバの開口を密閉する絶縁材製のチャンバ外方側に湾曲した凸形状の天井板と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記天井板の外方周囲に配設した円錐リング形状のコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置である。
【００３０】
上記目的を解決する第１８の発明に係る金属膜作製装置は、
第１７の発明に記載する金属膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に、前記円錐リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置されたことを特徴とする金属膜作製装置である。
【００３１】
上記目的を解決する第１９の発明に係る金属膜作製装置は、
第１７の発明に記載する金属膜作製装置において、
前記被エッチング部材は、前記天井板の内側の湾曲形状に沿いながら前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に、前記円錐リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置されたことを特徴とする金属膜作製装置である。
【００３２】
上記目的を解決する第２０の発明に係る金属膜作製装置は、
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する筒状の通路と、
当該筒状の通路にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記筒状の通路に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記筒状の通路の周囲に巻回したコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスを前記筒状の通路においてプラズマ化すると共に前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えた金属膜作製装置である。
【００３３】
上記目的を解決する第２１の発明に係る金属膜作製装置は、
第１２ないし第２０の発明のいずれかに記載する金属膜作製装置において、
更に、前記チャンバ、前記外部プラズマ発生室又は前記筒状の通路のいずれかに活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段を備えると共に、前記プラズマ発生手段は前記ハロゲンガス又は前記還元ガスに加え前記活性化ガスをプラズマ化する機能を有し、
前記第１制御に先立ち、初期制御として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御を行うことを特徴とする金属膜作製装置である。
【００３４】
上記目的を解決する第２２の発明に係る金属膜作製装置は、
第２１の発明に記載する金属膜作製装置において、
前記活性化ガスは、希ガス又は水素ガスであることを特徴とする金属膜作製装置である。
【００３５】
上記目的を解決する第２３の発明に係る金属膜作製装置は、
第１２ないし第２２の発明のいずれかに記載する金属膜作製装置において、
前記還元ガスは水素ガス又はハロゲンガスであることを特徴とする金属膜作製装置である。
【００３６】
上記目的を解決する第２４の発明に係る金属膜作製装置は、
第１２ないし第２３の発明のいずれかに記載する金属膜作製装置において、
前記基板は、不動態であることを特徴とする金属膜作製装置である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
図１に基づいて第１の実施形態に係る金属膜作製方法及び金属膜作製装置を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略透視断面図である。
【００３８】
図１に示すように、筒形状に形成された、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℃〜２００℃に維持される温度）に制御される。本実施形態においては、基板３を窒化タンタル（ＴａＮ）からなる基板として説明する。
【００３９】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は高蒸気圧ハロゲン化物を形成しうる金属で形成される被エッチング部材７によって塞がれている。被エッチング部材７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空装置８により所定の圧力に維持される。本実施形態では銅製の被エッチング部材を例として説明する。
【００４０】
チャンバ１の筒部の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ９が設けられ、プラズマアンテナ９には整合器１０及び電源１１が接続されて高周波電流が供給される。プラズマアンテナ９、整合器１０及び電源１１によりプラズマ発生手段が構成されている。
【００４１】
支持台２とほぼ同じ高さにおけるチャンバ１の筒部には、チャンバ１の内部にハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガス１８（Ｈｅ，Ａｒ等で塩素濃度が≦５０％、好ましくは１０％程度に希釈された塩素ガス）を供給するノズル12-1、還元ガスとしてのＨ2 （水素）ガス５１を供給するノズル12-2、活性化ガスとしての希ガス５０を供給するノズル12-3とが接続されている。ノズル12-1は被エッチング部材７に向けて、またノズル12-2，12-3はチャンバ１内のプラズマアンテナ９が設置される高さ付近に向けて開口し、これらのノズル12-1，12-2，12-3には流量制御器１３を介してそれぞれ原料ガス１８、Ｈ2 ガス５１、希ガス５０が送られる。成膜に関与しない余分なガス等は排気口１７から排気される。ノズル12-1と流量制御器１３とによりハロゲンガス供給手段が、ノズル12-2と流量制御器１３とにより還元ガス供給手段が、ノズル12-3と流量制御器１３とにより活性化ガス供給手段が構成されている。
【００４２】
また、流量制御器１３には、制御手段であるコントロールユニット５２が接続される。コントロールユニット５２は、各ガスの供給タイミング、流量等を制御することにより、下記詳細に説明する初期工程を行う初期制御、第１工程を行う第１制御、第２工程を行う第２制御、第３工程を行う第３制御を順次行う。
【００４３】
上述した金属膜作製装置では、以下に詳説する方法で金属薄膜１６の成膜を行う。
【００４４】
＜初期工程を行う初期制御＞
図１および図６に基づき、初期工程について説明する。図６は、窒化タンタルからなる基板３の表面の活性化を示す概念図である。初期工程とは、窒化タンタル５６の表面を活性化する工程であり、希ガスプラズマ５５により、窒化タンタル５６の表面を活性化する。なお、本実施形態では、希ガス５０としてＨｅガスを適用した例を説明する。
【００４５】
まず、チャンバ１の内部にノズル12-3から希ガス５０を供給すると共に、プラズマアンテナ９から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、希ガス５０をイオン化して希ガスプラズマ５５を発生させる。希ガスプラズマ５５は、ガスプラズマ１４で図示する領域に発生する。このときの反応は、次式で表すことができる。
Ｈｅ  →  Ｈｅ*       ・・・・・・（１）
ここで、Ｈｅ* はヘリウムガスラジカルを表す。
【００４６】
この希ガスプラズマ５５が窒化タンタル５６に作用することにより、窒化タンタル５６の表面活性化反応が生じる。このときの反応は、次式で表される。
ＴａＮ（ｓ）＋Ｈｅ* →  Ｔａ（ｓ）＋Ｎ* ＋Ｈｅ*   ・・・・（２）
ここで、ｓは固体状態を表す。式（２）は、窒化タンタル５６の表面層における窒素成分が希ガスプラズマ５５により追い出され、タンタル金属のみからなるタンタル膜５７が生成した状態を表す。
【００４７】
窒化タンタル等の金属窒化物およびいわゆる不動態は、低い表面活性を示す。その結果、これらの金属化合物からなる基板に成膜しようとする場合、得られる薄膜の基板に対する密着性が弱かったり、平坦性、埋め込み性が良好でないといった問題が生じる場合がある。一方、これらの金属化合物を構成する金属成分は活性が高いため、初期工程において純金属の表面とすることで活性化することができる。なお、不動態とは表面が酸化金属等の不活性物質により覆われた金属のことであり、上式（２）と同様に、希ガスプラズマにより表面の酸素成分等を除去することで表面活性化が可能である。
【００４８】
＜第１工程を行う第１制御＞
次に、図１に基づき、初期工程に続く第１工程について説明する。第１工程とは、前駆体１５を基板３に成膜する工程であり、原料ガス１８から発生させた塩素ガスプラズマ（ガスプラズマ１４の領域に発生）により、被エッチング部材７をエッチングし、銅とハロゲンとからなる前駆体１５（ガス状の塩化銅）を基板３に成膜する。
【００４９】
まず、チャンバ１の内部にノズル12-1から原料ガス１８を供給すると共に、プラズマアンテナ９から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、原料ガス１８中の塩素ガスをイオン化して塩素ガスプラズマを発生させる。プラズマは、ガスプラズマ１４で図示する領域に発生する。このときの反応は、次式で表すことができる。
Ｃｌ2   →  ２Ｃｌ*       ・・・・・・（３）
ここで、Ｃｌ* は塩素ガスラジカルを表す。
【００５０】
このガスプラズマ１４が被エッチング部材７に作用することにより、被エッチング部材７が加熱されると共に、被エッチング部材７にエッチング反応が生じる。このときの反応は、例えば、次式で表される。
Ｃｕ（ｓ）＋２Ｃｌ* →  ＣｕＣｌ2 （ｇ）  ・・・・（４）
ここで、ｇはガス状態を表す。式（４）は、被エッチング部材７のＣｕ成分がガスプラズマ１４によりエッチングされ、ガス化した状態を表す。前駆体１５は、ガス化したＣｕＣｌ2 及びこれと組成比が異なる物質（ＣｕX1ＣｌY1）である。
【００５１】
ガスプラズマ１４を発生させることにより被エッチング部材７を加熱し、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７の温度よりも低い温度に設定する。この結果、前駆体１５は基板３に吸着される。このときの反応は、例えば、次式で表される。
ＣｕＣｌ2 （ｇ）  →  ＣｕＣｌ2 （ａｄ）  ・・・・（５）
ここで、ａｄは吸着状態を表す。
【００５２】
基板３は、初期工程において活性化されており、前駆体１５の吸着は比較的速いため、後に詳細に説明する「塩素ガスラジカルの還元作用によるＣｕ生成」は起こらない。この後、吸着した前駆体は固体状態となり基板３に成膜される。このときの反応は、例えば、次式で表される。
ＣｕＣｌ2 （ａｄ）  →  ＣｕＣｌ2 （ｓ）  ・・・・（６）
この状態を図７（ａ）に示す。初期工程で生成したタンタル膜５７に対して、前駆体１５の膜であるＣｕＣｌ膜５８が成膜されている。
【００５３】
＜第２工程を行う第２制御＞
次に、図１および図７に基づき、第１工程に続く第２工程について説明する。図７は、基板上に成膜されたＣｕＣｌ膜の還元を示す概念図である。第２工程とは、第１工程において成膜された前駆体１５であるＣｕＣｌ膜５８を還元して金属粒（Ｃｕ粒子５９）の膜とする工程であり、還元ガスであるＨ2 ガス５１から発生させたＨ2 ガスプラズマ（ガスプラズマ１４の領域に発生）により、基板３に成膜されたＣｕＣｌ膜５８を還元して金属粒の膜とする。
【００５４】
まず、チャンバ１の内部にノズル12-2からＨ2 ガス５１を供給すると共に、プラズマアンテナ９から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Ｈ2 ガス５１をイオン化してＨ2 ガスプラズマを発生させる。Ｈ2 ガスプラズマは、ガスプラズマ１４で図示する領域に発生する。このときの反応は、次式で表すことができる。
Ｈ2   →  ２Ｈ*       ・・・・・・（７）
ここで、Ｈ* は水素ラジカルを表す。
【００５５】
このＨ2 ガスプラズマがＣｕＣｌ膜５８に作用することにより、ＣｕＣｌ膜５８の還元反応が生じる。このときの反応は、例えば、次式で表される。
ＣｕＣｌ2 （ｓ）＋２Ｈ* →  Ｃｕ（ｓ）＋２ＨＣｌ  ・・・（８）
式（８）は、ＣｕＣｌ膜５８がＨ2 ガスプラズマにより還元され、塩素成分が除去されると共にＣｕ粒子５９が生成した状態を表す。
【００５６】
第１工程に続く第２工程を行うことにより、図７（ｂ）に概念的に示すように、Ｃｕ粒子５９を密な状態でタンタル膜５７の表面に生成させ、膜状とすることができる。
【００５７】
＜第３工程を行う第３制御＞
次に、図１および図８に基づき、第２工程に続く第３工程について説明する。図８は、基板上に成膜された金属粒の膜に対する金属成膜を示す概念図である。第３工程とは、第２工程において生成させたＣｕ粒子５９の膜に、前駆体１５の金属成分を成膜する工程であり、Ｃｕ粒子５９を結晶成長核として、ハロゲンガスプラズマにより前駆体１５を生成させ、前駆体１５の金属成分をＣｕ粒子５９の膜に成膜する。
【００５８】
まず、チャンバ１の内部にノズル12-1から原料ガス１８を供給すると共に、プラズマアンテナ９から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、原料ガス１８中の塩素ガスをイオン化して塩素ガスプラズマを発生させる。プラズマは、ガスプラズマ１４で図示する領域に発生する。このときの反応は、上式（３）と同様である。
【００５９】
このガスプラズマ１４が被エッチング部材７に作用することにより、被エッチング部材７が加熱されると共に、被エッチング部材７にエッチング反応が生じる。このときの反応は、上式（４）と同様である。
【００６０】
ガスプラズマ１４を発生させることにより被エッチング部材７を加熱し、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７の温度よりも低い温度に設定する。この結果、前駆体１５は基板３上のＣｕ粒子５９の膜に吸着される。このときの反応は、上式（５）と同様である。
【００６１】
吸着したＣｕＣｌ2 は、塩素ガスラジカルにより還元されてＣｕ成分となることで、金属薄膜１６（Ｃｕ薄膜）の一部を形成する。このときの反応は、例えば、次式で表される。
ＣｕＣｌ2 （ａｄ）＋２Ｃｌ* →Ｃｕ（ｓ）＋２Ｃｌ2 ↑  ・・（９）
【００６２】
更に、上式（４）において発生したガス化したＣｕＣｌ2 の一部は、基板３上のＣｕ粒子５９の膜に吸着する（上式（５）参照）前に、塩素ガスラジカルにより還元されてガス状態のＣｕとなる。このときの反応は、例えば、次式で表される。
ＣｕＣｌ2 （ｇ）＋２Ｃｌ* →Ｃｕ（ｇ）＋２Ｃｌ2 ↑  ・・（１０）
この後、ガス状態の銅は、基板３上のＣｕ粒子５９の膜に成膜され、金属薄膜１６を形成する他の一部となる。
【００６３】
成膜された金属薄膜１６の状態を図８（ｂ）に示す。第２工程で生成したＣｕ粒子５９を結晶成長核として、Ｃｕ粒子５９の膜に対して、Ｃｕ薄膜６０が成膜されている。このＣｕ薄膜６０が基板３上に成膜された金属薄膜１６である。
【００６４】
以上説明する、初期工程、第１工程から第３工程は、コントロールユニット５２による初期制御、第１制御から第３制御により行われる。このようにして成膜することで、金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【００６５】
図２ないし図５は、それぞれ、本発明の第２ないし第５の実施形態に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略透視断面図である。以下、図面に基づいて各実施形態を説明するが、図１に示した金属膜作製装置と同種部材には同一符号を付し、重複する説明は省略してある。
【００６６】
＜第２の実施形態＞
図２に示した第２の実施形態に係る金属膜作製装置では、チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材製（例えば、セラミックス製）の板状の天井板２５によって塞がれている。天井板２５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２７が設けられ、プラズマアンテナ２７は天井板２５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２７には整合器１０及び電源１１が接続されて高周波電流が供給される。
【００６７】
チャンバ１の上面の開口部と天井板２５との間には、高蒸気圧ハロゲン化物を形成しうる金属（本実施形態では銅）で形成される被エッチング部材２０が挟持されている。被エッチング部材２０は、突起部２１とリング部２２とからなり、チャンバ１内で基板３に対向する位置に設置され、チャンバ１の側壁周方向に亘り複数に分割すると共に各分割部分である突起部２１が円筒状のチャンバ１に沿って設置されるリング部２２から中心側に向かって突出した構造となっている。すなわち、突起部２１は、チャンバ１の内壁から径方向中心に向かうと共に円周方向に複数設けられ、突起部２１同士の間には切欠部（空間）が存在しているため、プラズマアンテナ２７に流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように基板３と天井板２５との間に配置されている。
【００６８】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、第１の実施形態と同様に、コントロールユニット５２による初期制御、第１制御から第３制御により、初期工程、第１工程から第３工程を行う。このようにして成膜することで、金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【００６９】
なお、本実施形態におけるガスプラズマ１４の発生については、第１の実施形態と多少異なるため、以下説明を加える。
【００７０】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル12-1からハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガス１８を供給し、プラズマアンテナ２７から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、塩素ガスがイオン化されて塩素ガスプラズマが発生する。このプラズマは、ガスプラズマ１４で図示する領域に発生する。
【００７１】
プラズマアンテナ２７の下部には導電体である被エッチング部材２０が存在しているが、上述するように被エッチング部材２０はプラズマアンテナ２７に流れる電流の流れ方向に対して不連続な状態で配置されているので、被エッチング部材２０付近のみならず、被エッチング部材２０と基板３との間、すなわち、被エッチング部材２０の下側にもガスプラズマ１４が安定して発生するようになっている。
【００７２】
ガスプラズマ１４が被エッチング部材２０に作用することにより、被エッチング部材２０にエッチング反応が生じ、第１の実施形態と同じ作用により、図７（ａ）に示すＣｕＣｌ膜５８の成膜及び図８に示すＣｕ薄膜６０の成膜が行われ、最終的に金属薄膜１６が成膜される。
【００７３】
＜第３の実施形態＞
図３に示した第３の実施形態に係る金属膜作製装置では、図１に示した金属膜作製装置と比較して、チャンバ１の筒部の周囲にはプラズマアンテナ９が設けられておらず、被エッチング部材７に整合器１０及び電源１１が接続されて被エッチング部材７に高周波電流が供給される。また、支持台２（基板３）はアースされている。
【００７４】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、第１の実施形態と同様に、コントロールユニット５２による初期制御、第１制御から第３制御により、初期工程、第１工程から第３工程を行う。このようにして成膜することで、金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【００７５】
なお、本実施形態におけるガスプラズマ１４の発生については、第１の実施形態と多少異なるため、以下説明を加える。
【００７６】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル12-1からハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガス１８を供給すると共に、電源１１からの給電により被エッチング部材７からチャンバ１の内部に静電場を作用させることで、塩素ガスがイオン化されて塩素ガスプラズマが発生する。このプラズマは、ガスプラズマ１４で図示する領域に発生する。
【００７７】
ガスプラズマ１４が被エッチング部材７に作用することにより、被エッチング部材７にエッチング反応が生じ、第１の実施形態と同じ作用により、図７（ａ）に示すＣｕＣｌ膜５８の成膜及び図８に示すＣｕ薄膜６０の成膜が行われ、最終的に金属薄膜１６が成膜される。
【００７８】
＜第４の実施形態＞
図４に示した第４の実施形態に係る金属膜作製装置では、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２５によって塞がれている。天井板２５の下面には高蒸気圧ハロゲン化物を形成しうる金属（本実施形態では銅）で形成される被エッチング部材３０が設けられ、被エッチング部材３０は円錐形状（基板３側に凸形状）となっている。
【００７９】
被エッチング部材３０とほぼ同じ高さにおけるチャンバ１の筒部の周囲には、スリット状の開口部３１が形成され、開口部３１には筒状の通路３２の一端がそれぞれ固定されている。通路３２の途中部には絶縁体製の筒状の励起室３３が設けられ、励起室３３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は整合器１０及び電源１１に接続されて高周波電流が供給される。
【００８０】
通路３２の他端側には流量制御器１３が接続され、流量制御器１３を介して通路３２内にハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガス１８、還元ガスとしてのＨ2 （水素）ガス５１、活性化ガスとしての希ガス５０が供給される。本実施形態では、プラズマ発生手段は、通路３２と励起室３３とプラズマアンテナ３４と整合器１０と電源１１とから構成され、チャンバ１の外部に設置されていることから「外部プラズマ発生室」という。
【００８１】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、第１の実施形態と同様に、コントロールユニット５２による初期制御、第１制御から第３制御により、初期工程、第１工程から第３工程を行う。このようにして成膜することで、金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【００８２】
原料ガス１８、Ｈ2 ガス５１又は希ガス５０が供給されるノズル（図１におけるノズル12-1，12-2，12-3参照）は、本実施形態では特別に設けられていないが、開口部３１がノズルに相当し、前記各ガスは共通の開口部３１から供給される。なお、Ｈ2 ガス５１及び希ガス５０については、被エッチング部材３０に作用させる必要がないため、基板３とほぼ同じ高さにおけるチャンバ１の筒部の周囲にＨ2 ガス５１及び希ガス５０をプラズマ化する専用の「外部プラズマ発生室」を設置してもよい。
【００８３】
本実施形態における被エッチング部材３０のエッチングは、第１の実施形態と多少異なるため、以下説明を加える。
【００８４】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、流量制御器１３を介して通路３２内に供給された原料ガス１８は、励起室３３に送り込まれる。次に、プラズマアンテナ３４から電磁波を励起室３３の内部に入射することで、塩素ガスをイオン化してガスプラズマ３５を発生させる。真空装置８によりチャンバ１内の圧力と励起室３３の圧力とに所定の差圧が設定されているため、励起室３３内のガスプラズマ３５の塩素ラジカルは開口部３１からチャンバ１内に送られる。この塩素ラジカルが被エッチング部材３０に作用することにより、被エッチング部材３０にエッチング反応が生じる。
【００８５】
このようにしてエッチング反応が生じる結果、第１の実施形態と同じ作用により、図７（ａ）に示すＣｕＣｌ膜５８の成膜及び図８に示すＣｕ薄膜６０の成膜が行われ、最終的に金属薄膜１６が成膜される。
【００８６】
Ｈ2 ガス５１及び希ガス５０のプラズマについても、原料ガス１８のプラズマと同様にして発生し、チャンバ１内に送られる。しかしながら、チャンバ１内に送られたＨ2 ガス５１及び希ガス５０のプラズマは、被エッチング部材３０ではなく、基板３に積極的に供給されるようになっている。
【００８７】
本実施形態に係る金属膜作製装置は、チャンバ１と隔絶した（チャンバ１の外部に設けた）励起室３３でガスプラズマ３５を発生させるようにしているので、基板３が必要以上に塩素ガスプラズマに晒されることがなくなり、基板３に塩素ガスプラズマによる損傷が生じることがない。例えば、金属膜が成膜された基板３に別材料の金属成膜を行う場合には、既に成膜された金属膜を損傷させることなく別材料の金属成膜が可能である。なお、励起室３３でガスプラズマ３５を発生させる手段としては、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。
【００８８】
＜第５の実施形態＞
図５に示した第５の実施形態に係る金属膜作製装置では、図２に示した金属膜作製装置に比べて、天井板、プラズマアンテナの形状が異なっている。すなわち、チャンバ１の上部開口にはチャンバ外方側に湾曲した凸形状（ドーム形状）の天井板４３が固定されている。なお、天井板４３は絶縁材（セラミックス等）からなる。一方、天井板４３の外方周囲にはチャンバ１の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ４４が設けられている。プラズマアンテナ４４は天井板４３の凸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４４には整合器１０及び電源１１が接続されて高周波電力が給電されるようになっている。プラズマアンテナ４４と整合器１０と電源１１とによりプラズマ発生手段が構成されている。
【００８９】
本実施形態においては天井板４３を凸形状に形成し、プラズマアンテナ４４を天井板４３の凸形状に沿って円錐リング状に形成することにより、第２の実施形態に比べて、発生させるガスプラズマ４５を均一かつ安定にすることが可能になる。
【００９０】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、第１の実施形態と同様に、コントロールユニット５２による初期制御、第１制御から第３制御により、初期工程、第１工程から第３工程を行う。このようにして成膜することで、金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【００９１】
なお、本実施形態におけるガスプラズマ４５の発生については、第１の実施形態と多少異なるため、以下説明を加える。
【００９２】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル12-1からハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガス１８を供給し、プラズマアンテナ４４から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、塩素ガスがイオン化されて塩素ガスプラズマが発生する。このプラズマは、ガスプラズマ４５で図示する領域に発生する。
【００９３】
ガスプラズマ４５が被エッチング部材２０に作用することにより、被エッチング部材２０にエッチング反応が生じ、第１の実施形態と同じ作用により、図７（ａ）に示すＣｕＣｌ膜５８の成膜及び図８に示すＣｕ薄膜６０の成膜が行われ、最終的に金属薄膜１６が成膜される。
【００９４】
なお、本実施形態では、被エッチング部材として、基板３と天井板４３との間におけるチャンバ１の径方向に延びると共に、円錐リング形状のプラズマアンテナ４４に流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるようにチャンバ１の側壁周方向に複数配置した被エッチング部材２０を用いて説明したが、これに限られない。例えば、天井板４３の内側の湾曲形状に沿いながら基板３と天井板４３との間におけるチャンバ１の径方向に延びると共に、円錐リング形状のプラズマアンテナ４４に流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるようにチャンバ１の側壁周方向に複数配置した被エッチング部材としてもよい。
【００９５】
なお、上記各実施形態においては、原料ガスとして、Ｈｅで希釈されたＣｌ2 ガスを例に挙げて説明したが、Ｃｌ2 ガスを単独で用いたり、ＨＣｌガスを適用することも可能である。ＨＣｌガスを適用した場合、原料ガスプラズマはＨＣｌガスプラズマが生成されるが、銅製の被エッチング部材のエッチングにより生成される前駆体はＣｕx Ｃｌy である。したがって、原料ガスは塩素を含有するガスであればよく、ＨＣｌガスとＣｌ2 ガスとの混合ガスを用いることも可能である。さらに、一般的には塩素に限らず、ハロゲンガスであれば、本発明の原料ガスとして利用することができる。ハロゲンとしては、フッ素、臭素及びヨウ素などを適用することが可能である。
【００９６】
活性化ガスとして利用する希ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等を利用することができ、また、Ｈ2 ガスも利用することができる。更に、還元ガスとしては、Ｈ2 ガスの他に、塩素、フッ素、臭素及びヨウ素のハロゲンガスも利用することができる。
【００９７】
また、被エッチング部材は銅に限らず、例えばＴａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｄ等の高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属であれば同様に用いることができる。この場合、前駆体はＴａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｄ等の塩化物（ハロゲン化物）となり、基板３の表面に生成される薄膜はＴａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｄ等となる。
【００９８】
また、本発明を適用して成膜することができる基板としては、どのような材料の基板にも応用できるが、金属窒化物の基板としては、例えば、窒化タンタル、窒化タングステン、窒化ケイ素、窒化チタン等が挙げられる。また、不動態としては、母体金属がＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ａｌの不動態が挙げられる。
【００９９】
更に、上記各実施形態では、第１工程を行う第１制御に先立って初期制御により初期工程を行う例を示したが、本発明はこれに限られず、初期制御を行わずに第１工程以降の工程により成膜を行っても、密着性、平坦性及び埋め込み性が良好な薄膜を得ることができる。初期工程を行うことで更に密着性、平坦性及び埋め込み性が良好な薄膜を得ることができる。
【０１００】
【発明の効果】
第１の発明に係る金属膜作製方法によれば、
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜することとしたので、
金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【０１０１】
第２の発明に係る金属膜作製方法によれば、
基板が収容されるチャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給し、当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記チャンバの内部に前記ハロゲンガスプラズマを供給し、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜することとしたので、
金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【０１０２】
第３の発明に係る金属膜作製方法によれば、
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、前記チャンバの周囲に巻回したコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜することとしたので、
第１又は第２の発明の効果に加えて、チャンバ上方の自由度を大きくすることができる。
【０１０３】
第４の発明に係る金属膜作製方法によれば、
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、前記チャンバに設けられた絶縁材製の天井板の外方に配設した平面リング形状のコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜することとしたので、
第１又は第２の発明の効果に加えて、チャンバ側周囲の自由度を大きくすることができる。
【０１０４】
第５の発明に係る金属膜作製方法によれば、
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバに設けられた天井板である被エッチング部材に給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜することとしたので、
第１又は第２の発明の効果に加えて、プラズマ発生用のアンテナをなくすことができ、チャンバ周囲の自由度を大きくすることができる。
【０１０５】
第６の発明に係る金属膜作製方法によれば、
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、前記チャンバに設けられた絶縁材製のチャンバ外方側に湾曲した凸形状の天井板の外方周囲に配設した円錐リング形状のコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜することとしたので、
第１又は第２の発明の効果に加えて、安定にプラズマを発生させることができる。
【０１０６】
第７の発明に係る金属膜作製方法によれば、
基板が収容されるチャンバの内部に連通する筒状の通路にハロゲンガスを供給し、前記筒状の通路の周囲に巻回したコイルに給電することにより前記ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
前記チャンバの内部に前記ハロゲンガスプラズマを供給し、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンガスプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
第１工程：前記前駆体を前記基板に成膜する工程、
第２工程：前記第１工程において前記基板に成膜された前駆体を、還元ガスをプラズマ化した還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする工程、
第３工程：前記第２工程において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する工程、
前記第１ないし第３工程を順次行うことにより、前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜することとしたので、
第１又は第２の発明の効果に加えて、基板に成膜された金属薄膜のプラズマによる損傷を防止することができる。
【０１０７】
第８の発明に係る金属膜作製方法によれば、
第１ないし第７の発明のいずれかに記載する金属膜作製方法において、
前記第１工程に先立ち、初期工程として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する工程を行うこととしたので、
更に、金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【０１０８】
第９の発明に係る金属膜作製方法によれば、
第８の発明に記載する金属膜作製方法において、
前記活性化ガスは、希ガス又は水素ガスであることとしたので、
金属窒化物や不動態等からなる基板の表面を効果的に活性化することができる。
【０１０９】
第１０の発明に係る金属膜作製方法によれば、
第１ないし第９の発明のいずれかに記載する金属膜作製方法において、
前記還元ガスは水素ガス又はハロゲンガスであることとしたので、
ハロゲン化金属である前駆体を効果的に還元することができる。
【０１１０】
第１１の発明に係る金属膜作製方法によれば、
第１ないし第１０の発明のいずれかに記載する金属膜作製方法において、
前記基板は、不動態であることとしたので、
不動態からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【０１１１】
第１２の発明に係る金属膜作製装置によれば、
基板が収容されるチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えたので、
金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【０１１２】
第１３の発明に係る金属膜作製装置によれば、
基板が収容されるチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室と、
当該外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記外部プラズマ発生室に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記ハロゲンガス又は前記還元ガスを前記外部プラズマ発生室においてプラズマ化すると共に前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えたので、
金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【０１１３】
第１４の発明に係る金属膜作製装置によれば、
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記チャンバの周囲に巻回したコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えたので、
第１２又は第１３の発明の効果に加えて、チャンバ上方の自由度を大きくすることができる。
【０１１４】
第１５の発明に係る金属膜作製装置によれば、
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
前記チャンバの開口を密閉する絶縁材製の天井板と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記天井板の外方に配設した平面リング形状のコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に前記平面リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えたので、
第１２又は第１３の発明の効果に加えて、チャンバ側周囲の自由度を大きくすることができる。
【０１１５】
第１６の発明に係る金属膜作製装置によれば、
アースされた基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記被エッチング部材と当該被エッチング部材に給電する電源部とを有し、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えたので、
第１２又は第１３の発明の効果に加えて、プラズマ発生用のアンテナをなくすことができ、チャンバ周囲の自由度を大きくすることができる。
【０１１６】
第１７の発明に係る金属膜作製装置によれば、
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
前記チャンバの開口を密閉する絶縁材製のチャンバ外方側に湾曲した凸形状の天井板と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの内部に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記天井板の外方周囲に配設した円錐リング形状のコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスをプラズマ化して前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えたので、
第１２又は第１３の発明の効果に加えて、安定にプラズマを発生させることができる。
【０１１７】
第１８の発明に係る金属膜作製装置によれば、
第１７の発明に記載する金属膜作製装置において、
前記被エッチング部材を、前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に、前記円錐リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置したので、
第１７の発明を加工の容易な被エッチング部材で実現できる。
【０１１８】
第１９の発明に係る金属膜作製装置によれば、
第１７の発明に記載する金属膜作製装置において、
前記被エッチング部材を、前記天井板の内側の湾曲形状に沿いながら前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に、前記円錐リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように周方向に複数配置したので、
第１７の発明において、成膜効率を向上させることができる。
【０１１９】
第２０の発明に係る金属膜作製装置によれば、
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する筒状の通路と、
当該筒状の通路にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記筒状の通路に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、
前記筒状の通路の周囲に巻回したコイルと当該コイルに給電する電源部とを有し、前記ハロゲンガス又は前記還元ガスを前記筒状の通路においてプラズマ化すると共に前記チャンバの内部にハロゲンガスプラズマ又は還元ガスプラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段と、
第１制御：前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして生成させた金属成分とハロゲンとの前駆体を前記基板に成膜する制御、
第２制御：前記第１制御において前記基板に成膜された前駆体を、前記還元ガスプラズマにより還元して前記前駆体のハロゲン成分を除去し、金属粒の膜とする制御、
第３制御：前記第２制御において生成した前記金属粒の膜を結晶成長核として、前記ハロゲンガスプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記金属粒の膜に成膜する制御、
前記第１ないし第３制御を順次行う制御手段とを備えたので、
第１２又は第１３の発明の効果に加えて、基板に成膜された金属薄膜のプラズマによる損傷を防止することができる。
【０１２０】
第２１の発明に係る金属膜作製装置によれば、
第１２ないし第２０の発明のいずれかに記載する金属膜作製装置において、
更に、前記チャンバ、前記外部プラズマ発生室又は前記筒状の通路のいずれかに活性化ガスを供給する活性化ガス供給手段を備えると共に、前記プラズマ発生手段は前記ハロゲンガス又は前記還元ガスに加え前記活性化ガスをプラズマ化する機能を有し、
前記第１制御に先立ち、初期制御として、活性化ガスをプラズマ化した活性化ガスプラズマにより前記基板の表面を活性化する制御を行うこととしたので、
更に、金属窒化物や不動態等からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【０１２１】
第２２の発明に係る金属膜作製装置によれば、
第２１の発明に記載する金属膜作製装置において、
前記活性化ガスは、希ガス又は水素ガスであることとしたので、
金属窒化物や不動態等からなる基板の表面を効果的に活性化することができる。
【０１２２】
第２３の発明に係る金属膜作製装置によれば、
第１２ないし第２２の発明のいずれかに記載する金属膜作製装置において、
前記還元ガスは水素ガス又はハロゲンガスであることとしたので、
ハロゲン化金属である前駆体を効果的に還元することができる。
【０１２３】
第２４の発明に係る金属膜作製装置によれば、
第１２ないし第２３の発明のいずれかに記載する金属膜作製装置において、
前記基板は、不動態であることとしたので、
不動態からなる基板に対しても、密着性、平坦性及び埋め込み性良く金属薄膜を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略透視断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略透視断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略透視断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略透視断面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略透視断面図である。
【図６】基板である窒化タンタルの表面の活性化を示す概念図である。
【図７】基板上に成膜された前駆体の還元を示す概念図である。
【図８】基板上に成膜された金属粒の膜に対する金属成膜を示す概念図である。
【図９】従来の金属膜作製装置の一例の概略透視断面図である。
【図１０】従来の成膜工程を示す概念図である。
【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  被エッチング部材
８  真空装置
９  プラズマアンテナ
１０  整合器
１１  電源
12-1,2,3  ノズル
１３  流量制御器
１４  ガスプラズマ
１５  前駆体
１６  金属薄膜
１７  排気口
１８  原料ガス
２０  被エッチング部材
２１  突起部
２２  リング部
２５  天井板
２７  プラズマアンテナ
３０  被エッチング部材
３１  開口部
３２  通路
３３  励起室
３４  プラズマアンテナ
３５  ガスプラズマ
４０  被エッチング部材
４１  突起部
４２  リング部
４３  天井板
４４  プラズマアンテナ
４５  ガスプラズマ
５０  希ガス
５１  Ｈ2 ガス
５２  コントロールユニット
５５  希ガスプラズマ
５６  窒化タンタル
５７  タンタル膜
５８  ＣｕＣｌ膜
５９，６５  Ｃｕ粒子
６０，６７  Ｃｕ薄膜
６６  Ｃｕ成長粒子
【図１】
2004197193.tif 000003
【図２】
2004197193.tif 000004
【図３】
2004197193.tif 000005
【図４】
2004197193.tif 000006
【図５】
2004197193.tif 000007
【図６】
2004197193.tif 000008
【図７】
2004197193.tif 000009
【図８】
2004197193.tif 000010
【図９】
2004197193.tif 000011
【図１０】
2004197193.tif 000012