(57)【要約】【課題】高コスト金属を成膜する際の被エッチング部材の高コスト化及び重量増加を抑制した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、被エッチング部材７を比較的安価であり比重の軽い銅板５０と成膜を望む金属材料であるタンタルコーティング５１とから構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属膜作製装置において用いられ、成膜される金属の原料となる被エッチング部材であって、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属を担体に被覆してなることを特徴とする被エッチング部材。
【請求項２】
請求項１に記載する被エッチング部材において、
スパッタリング法又は真空蒸着法により前記金属を前記担体に被覆してなることを特徴とする被エッチング部材。
【請求項３】
請求項１に記載する被エッチング部材において、
リボン状とした前記金属を前記担体に張り付けてなることを特徴とする被エッチング部材。
【請求項４】
請求項１に記載する被エッチング部材において、
前記担体に溶射又は塗布したスラリー状の前記金属の酸化物を還元雰囲気下において焼結させることにより、前記金属の酸化物の金属成分を前記担体に被覆してなることを特徴とする被エッチング部材。
【請求項５】
請求項１に記載する被エッチング部材において、
前記担体は棒状であり、当該棒状の担体にワイヤー状とした前記金属を巻き付けてなることを特徴とする被エッチング部材。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載する被エッチング部材において、
前記担体と被覆された前記金属との間に金属窒化膜が介在することを特徴とする被エッチング部材。
【請求項７】
請求項６に記載する被エッチング部材において、
前記金属窒化膜は、窒化タンタル、窒化タングステン又は窒化ケイ素のいずれか１種以上からなる膜であることを特徴とする被エッチング部材。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載する被エッチング部材において、
前記担体は銅製であることを特徴とする被エッチング部材。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載する被エッチング部材において、
被覆された前記金属は、Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ又はＡｕのいずれか１種以上であることを特徴とする被エッチング部材。
【請求項１０】
基板が収容されるチャンバと、
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、かつ請求項１ないし９のいずれかに記載す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、
前記ハロゲン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を備え、
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基板に成膜する金属膜作製装置。
【請求項１１】
基板が収容されるチャンバと、
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、かつ請求項１ないし９のいずれかに記載す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、前記ハロゲン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を備え、
前記チャンバの内部に供給された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基板に成膜する金属膜作製装置。
【請求項１２】
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、
前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられ、かつ請求項１ないし９のいずれかに記載す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を備え、
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基板に成膜する金属膜作製装置。
【請求項１３】
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を発生させるプラズマ発生手段と、
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され、かつ請求項１ないし９のいずれかに記載する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を備え、
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基板に成膜する金属膜作製装置。
【請求項１４】
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、
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、かつ請求項１ないし９のいずれかに記載す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を備え、
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基板に成膜する金属膜作製装置。
【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を発生させるプラズマ発生手段と、
請求項１ないし９のいずれかに記載する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を備え、
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基板に成膜する金属膜作製装置。
【請求項１６】
請求項１５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、請求項１ないし９のいずれかに記載する被エッチング部材であり、
かつ、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１７】
請求項１５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、請求項１ないし９のいずれかに記載する被エッチング部材であり、
かつ、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１８】
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、
前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられ、かつ請求項１ないし９のいずれかに記載す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を備え、
前記チャンバの内部に供給された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基板に成膜する金属膜作製装置。
【請求項１９】
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、
請求項１ないし９のいずれかに記載する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、
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２０】
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、
請求項１ないし９のいずれかに記載する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、
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２１】
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、
請求項１ないし９のいずれかに記載する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、
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２２】
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、
請求項１ないし９のいずれかに記載する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、
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２３】
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天井板であり、かつ請求項１ないし９のいずれかに記載す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、
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２４】
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、
請求項１ないし９のいずれかに記載する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、
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２５】
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、
請求項１ないし９のいずれかに記載する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、
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属薄膜を作製する金属膜作製方法及び装置に関し、例えば材料コストの高い金属材料を成膜する際に有用な発明である。
【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。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】
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。なお、被エッチング部材の例として、例えば、特許文献１に記載されたターゲットがある。
【０００４】
【特許文献１】
欧州特許出願公開第１２４７８７２号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らの開発した前記プラズマＣＶＤ装置および成膜方法において、材料コストの高い金属材料を成膜しようとする場合には、高コストの金属材料で被エッチング部材を成形する必要があり、以下の問題が生じていた。すなわち、高コストの金属材料で被エッチング部材を成形する場合、高コストの金属材料をバルクの材料として用意する必要があるという第１の問題と、高コストの金属材料の多くは比重が大きいため、プラズマＣＶＤ装置全体の重量が増加したり、また重量の大きい被エッチング部材の取り外しが困難であるという第２の問題である。本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、高コストの金属材料をバルク状態として大量に使用することなく被エッチング部材を形成し、被エッチング部材のコスト及び取り扱い上の問題を解決した金属膜作製方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決する第１の発明に係る被エッチング部材は、
金属膜作製装置において用いられ、成膜される金属の原料となる被エッチング部材であって、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属を担体に被覆してなることを特徴とする被エッチング部材である。
【０００７】
上記目的を解決する第２の発明に係る被エッチング部材は、
第１の発明に記載する被エッチング部材において、
スパッタリング法又は真空蒸着法により前記金属を前記担体に被覆してなることを特徴とする被エッチング部材である。
【０００８】
上記目的を解決する第３の発明に係る被エッチング部材は、
第１の発明に記載する被エッチング部材において、
リボン状とした前記金属を前記担体に張り付けてなることを特徴とする被エッチング部材である。
【０００９】
上記目的を解決する第４の発明に係る被エッチング部材は、
第１の発明に記載する被エッチング部材において、
前記担体に溶射又は塗布したスラリー状の前記金属の酸化物を還元雰囲気下において焼結させることにより、前記金属の酸化物の金属成分を前記担体に被覆してなることを特徴とする被エッチング部材である。
【００１０】
上記目的を解決する第５の発明に係る被エッチング部材は、
第１の発明に記載する被エッチング部材において、
前記担体は棒状であり、当該棒状の担体にワイヤー状とした前記金属を巻き付けてなることを特徴とする被エッチング部材である。
【００１１】
上記目的を解決する第６の発明に係る被エッチング部材は、
第１ないし第５の発明のいずれかに記載する被エッチング部材において、
前記担体と被覆された前記金属との間に金属窒化膜が介在することを特徴とする被エッチング部材である。
【００１２】
上記目的を解決する第７の発明に係る被エッチング部材は、
第６の発明に記載する被エッチング部材において、
前記金属窒化膜は、窒化タンタル、窒化タングステン又は窒化ケイ素のいずれか１種以上からなる膜であることを特徴とする被エッチング部材である。
【００１３】
上記目的を解決する第８の発明に係る被エッチング部材は、
第１ないし第７の発明のいずれかに記載する被エッチング部材において、
前記担体は銅製であることを特徴とする被エッチング部材である。
【００１４】
上記目的を解決する第９の発明に係る被エッチング部材は、
第１ないし第８の発明のいずれかに記載する被エッチング部材において、
被覆された前記金属は、Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ又はＡｕのいずれか１種以上であることを特徴とする被エッチング部材である。
【００１５】
上記目的を解決する第１０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、
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、かつ第１ないし第９の発明のいずれかに記載す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、
前記ハロゲン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を備え、
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基板に成膜する金属膜作製装置である。
【００１６】
上記目的を解決する第１１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、
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、かつ第１ないし第９の発明のいずれかに記載す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、前記ハロゲン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を備え、
前記チャンバの内部に供給された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基板に成膜する金属膜作製装置である。
【００１７】
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、
前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられ、かつ第１ないし第９の発明のいずれかに記載す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を備え、
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基板に成膜する金属膜作製装置である。
【００１８】
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を発生させるプラズマ発生手段と、
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され、かつ第１ないし第９の発明のいずれかに記載する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を備え、
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基板に成膜する金属膜作製装置である。
【００１９】
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、
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、
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、かつ第１ないし第９の発明のいずれかに記載す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を備え、
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基板に成膜する金属膜作製装置である。
【００２０】
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を発生させるプラズマ発生手段と、
第１ないし第９の発明のいずれかに記載する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を備え、
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基板に成膜する金属膜作製装置である。
【００２１】
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、
第１５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、第１ないし第９の発明のいずれかに記載する被エッチング部材であり、
かつ、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。
【００２２】
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、
第１５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、第１ないし第９の発明のいずれかに記載する被エッチング部材であり、
かつ、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。
【００２３】
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、
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、
前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられ、かつ第１ないし第９の発明のいずれかに記載す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を備え、
前記チャンバの内部に供給された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基板に成膜する金属膜作製装置である。
【００２４】
上記目的を解決する第１９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、
第１ないし第９の発明のいずれかに記載する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、
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。
【００２５】
上記目的を解決する第２０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、
第１ないし第９の発明のいずれかに記載する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、
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。
【００２６】
上記目的を解決する第２１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、
第１ないし第９の発明のいずれかに記載する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、
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。
【００２７】
上記目的を解決する第２２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、
第１ないし第９の発明のいずれかに記載する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、
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。
【００２８】
上記目的を解決する第２３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天井板であり、かつ第１ないし第９の発明のいずれかに記載す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、
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。
【００２９】
上記目的を解決する第２４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、
第１ないし第９の発明のいずれかに記載する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、
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。
【００３０】
上記目的を解決する第２５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、
第１ないし第９の発明のいずれかに記載する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、
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。
【００３１】
【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。
【００３２】
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。
【００３３】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は被エッチング部材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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。ノズル１２は被エッチング部材７に向けて開口し、ノズル１２には流量制御器１３を介して原料ガス１８が送られる。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。ノズル１２と流量制御器１３とによりハロゲンガス供給手段が構成されている。
【００３６】
更に、本実施形態では、銅で成形された板状の担体である銅板５０の一方の面にタンタル金属をコーティング（タンタルコーティング５１）して被エッチング部材７とし、タンタルで被覆された面をチャンバ１の内側となるように、被エッチング部材７をチャンバ１の上面開口部に設置した。銅板５０へのタンタルコーティングの方法としては、スパッタリング法又は真空蒸着法によりタンタル金属をコーティングした。
【００３７】
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。
【００３８】
まず、チャンバ１の内部にノズル１２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*       ・・・・・・（１）
ここで、Ｃｌ* は塩素ガスラジカルを表す。
【００３９】
このガスプラズマ１４が被エッチング部材７のタンタルコーティング５１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、銅板５０にコーティングされたタンタル金属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。
Ｔａ（ｓ）＋５Ｃｌ* →  ＴａＣｌ5 （ｇ）  ・・・・（２）
ここで、ｓは固体状態、ｇはガス状態を表す。式（２）は、タンタルコーティング５１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ＴａＣｌ5 及びこれと組成比が異なる物質（ＴａX1ＣｌY1）である。
【００４０】
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。
ＴａＣｌ5 （ｇ）  →  ＴａＣｌ5 （ａｄ）  ・・・・（３）
ここで、ａｄは吸着状態を表す。
【００４１】
基板３に吸着した塩化タンタルは、塩素ガスラジカルにより還元されてＴａ成分となることで、金属薄膜１６（Ｔａ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。
ＴａＣｌ5 （ａｄ）＋５Ｃｌ* →Ｔａ（ｓ）＋５Ｃｌ2 ↑  ・・（４）
【００４２】
更に、上式（２）において発生したガス化した塩化タンタルの一部は、基板３に吸着する（上式（３）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タンタルとなる。このときの反応は、例えば、次式で表される。
ＴａＣｌ5 （ｇ）＋５Ｃｌ* →Ｔａ（ｇ）＋５Ｃｌ2 ↑  ・・（５）
この後、ガス状態のタンタルは、基板３に成膜され、金属薄膜１６を形成する一部となる。
【００４３】
本実施形態では、高コスト金属を成膜する際に発生するおそれのある以下の問題を解決することができる。すなわち、高コストの金属材料で被エッチング部材を成形する場合、高コストの金属材料をバルクの材料として用意する必要があるという第１の問題と、高コストの金属材料の多くは比重が大きいため、金属膜作製装置全体の重量が増加したり重量の大きい被エッチング部材の取り外しが困難であるという第２の問題である。本実施形態では、被エッチング部材７を比較的安価であり比重の軽い銅板５０と成膜を望む金属材料であるタンタルコーティング５１とから構成したことにより、上記問題を解決することができた。
【００４４】
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。なお、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。
【００４５】
＜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。
【００４６】
チャンバ１の上面の開口部と天井板２５との間には、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、突起部２１は銅で成形された棒状の担体である銅棒５２の表面にタンタル金属をコーティング（タンタルコーティング５１）してなり、リング部２２は銅製のリングにタンタルコーティングしてなる。タンタルをコーティングする方法としては、スパッタリング法又は真空蒸着法によりタンタル金属をコーティングした。
【００４７】
図６は、被エッチング部材２０の概略平面図である。同図に示すように、被エッチング部材２０は、チャンバ１の側壁部に沿って挟持されるリング形状をしたリング部２２と、リング部２２からリング部２２の中心（チャンバ１の中心に対応）に向かう複数（図面では１２本）の突起部２１とからなり、突起部２２同士の間は切欠部２３となっている。被エッチング部材２０の表面は全体に渡ってタンタル金属でコーティングされており、内部が銅製の担体である。
【００４８】
被エッチング部材２０は、図２に示すように、チャンバ１内で基板３に対向する位置に設置される。この状態において、突起部２１はチャンバ１の側壁周方向に亘り複数に分割すると共に円筒状のチャンバ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状態となる。すなわち、突起部２１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。
【００４９】
第２の実施形態においても、第１の実施形態で説明した高コスト金属を成膜する際に発生するおそれのある問題を解決することができる。第２の実施形態では、被エッチング部材２０を比較的安価であり比重の軽い銅製の担体と成膜を望む金属材料であるタンタルコーティング５１とから構成したことにより、上記問題を解決することができた。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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の突起部２１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付近のみでなく、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。
【００５３】
ガスプラズマ１４が被エッチング部材２０のタンタルコーティング５１に作用することにより、タンタルコーティング５１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金属薄膜１６（タンタル薄膜）が成膜される。
【００５４】
＜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。被エッチング部材７は、第１の実施形態における被エッチング部材を適用した。
【００５５】
第３の実施形態においても、第１の実施形態で説明した高コスト金属を成膜する際に発生するおそれのある問題を解決することができる。第３の実施形態では、被エッチング部材７を比較的安価であり比重の軽い銅製の担体と成膜を望む金属材料であるタンタルコーティング５１とから構成したことにより、上記問題を解決することができた。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
ガスプラズマ１４が被エッチング部材７のタンタルコーティング５１に作用することにより、タンタルコーティング５１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金属薄膜１６（タンタル薄膜）が成膜される。
【００５９】
＜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。
【００６０】
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。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。
【００６１】
更に、本実施形態では、銅で成形された円錐形状の担体である銅板５３の円錐状となった面にタンタル金属をコーティング（タンタルコーティング５１）して被エッチング部材３０とし、タンタルで被覆された円錐状の面をチャンバ１の内側となるように（基板３側に凸形状となるように）、被エッチング部材３０を天井板２５の下面に設置した。銅板５３へのタンタルコーティングの方法としては、スパッタリング法又は真空蒸着法によりタンタル金属をコーティングした。
【００６２】
第４の実施形態においても、第１の実施形態で説明した高コスト金属を成膜する際に発生するおそれのある問題を解決することができる。第４の実施形態では、被エッチング部材３０を比較的安価であり比重の軽い銅製の担体と成膜を望む金属材料であるタンタルコーティング５１とから構成したことにより、上記問題を解決することができた。
【００６３】
なお、本実施形態におけるガスプラズマ３５の発生およびエッチング作用については、第１の実施形態と多少異なるため、以下説明を加える。
【００６４】
本実施形態では、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。
【００６５】
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内の被エッチング部材３０に送られる。この塩素ラジカルが被エッチング部材３０のタンタルコーティング５１に作用することにより、タンタルコーティング５１にエッチング反応が生じる。その結果、第１の実施形態と同様の成膜反応により、基板３に金属薄膜１６（タンタル薄膜）が成膜される。
【００６６】
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がプラズマに晒されることがなくなり、基板３にプラズマによる損傷が生じることがない。例えば、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。
【００６７】
＜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。被エッチング部材２０は、第２の実施形態における被エッチング部材を適用した。
【００６８】
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。
【００６９】
第５の実施形態においても、第１の実施形態で説明した高コスト金属を成膜する際に発生するおそれのある問題を解決することができる。第５の実施形態では、被エッチング部材７を比較的安価であり比重の軽い銅製の担体と成膜を望む金属材料であるタンタルコーティング５１とから構成したことにより、上記問題を解決することができた。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
ガスプラズマ４５が被エッチング部材２０のタンタルコーティング５１に作用することにより、タンタルコーティング５１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金属薄膜１６（タンタル薄膜）が成膜される。
【００７３】
なお、本実施形態では、被エッチング部材として、第２の実施形態で説明した被エッチング部材２０を適用したが、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。
【００７４】
次に、他の実施形態に係る被エッチング部材について、図７から図９を用いて説明する。図７から図９は、他の実施形態に係る被エッチング部材の突起部の概略外観図である。図６に示した被エッチング部材２０では、担体である銅棒にタンタル金属をスパッタリング法又は真空蒸着法によりコーティングして突起部２１とした。
【００７５】
一方、図７に示す被エッチング部材の突起部２１は、担体である銅棒５２にリボン状としたタンタル金属であるタンタルリボン５４を幾重にも巻くようにして張り付けて構成した。また、図８に示す被エッチング部材の突起部２１は、担体である銅棒５２にワイヤー状としたタンタル金属であるタンタルワイヤー５５を幾重にも巻きつけて構成した。
【００７６】
更に、図９に示す被エッチング部材の突起部２１は、担体である銅棒５２にタンタル金属を焼結させて構成した。焼結タンタル５６の作製方法としては、粉末状の酸化タンタルを用材と混ぜ合わせスラリー状とした後、スラリー状の酸化タンタルを銅棒５２に溶射又は塗布し、水素ガス等の還元雰囲気下で加熱することで、タンタル金属のみの焼結膜（焼結タンタル５６）とした。
【００７７】
なお、図７及び図９では図６に示すタイプの被エッチング部材に適用した例を示したが、図１、図３または図４に示す板状の被エッチング部材にも適用可能である。すなわち、担体である板状の銅板５０又は円錐板状の銅板５３に、タンタルリボン５４を張り付けるか又は焼結タンタル５６で被覆すればよい。
【００７８】
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、被エッチング部材のタンタル金属のエッチングにより生成される前駆体はＴａx 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。
【００７９】
また、被エッチング部材において担体に被覆する金属としては、タンタルに限らず、例えばＭｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ又はＡｕのいずれか１種以上でもよい。更に、担体の材料としては、銅等の比較的安価であり、比重が小さく熱伝導性が高い金属が好ましい。高い熱伝導性を有する担体が好ましいのは、被エッチング部材の温度制御を行う際に的確な制御が可能となるからである。また温度制御を行う理由は、被エッチング部材と基板との温度関係を調整することで金属薄膜の成膜するからである。
【００８０】
また、担体と被覆金属との間に酸化ケイ素や金属窒化物等を介在させると、被覆金属の補充時期を的確に判断しやすい。酸化ケイ素及び金属窒化物は担体の材料と同様に高い熱伝導性を有すると共に、エッチングしにくいため、被覆金属がエッチングにより消費された後に担体の材料までエッチングするのを防止することができる。ここで、金属窒化物としては、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。
【００８１】
【発明の効果】
第１の発明に係る被エッチング部材によれば、
金属膜作製装置において用いられ、成膜される金属の原料となる被エッチング部材を、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属を担体に被覆して構成したので、
高コスト金属を成膜する際に発生するおそれのある、高コストの金属材料で被エッチング部材を成形する場合、高コストの金属材料をバルクの材料として用意する必要があるという第１の問題と、高コストの金属材料の多くは比重が大きいため、金属膜作製装置全体の重量が増加したり重量の大きい被エッチング部材の取り外しが困難であるという第２の問題を解決することができる。
【００８２】
第２の発明に係る被エッチング部材によれば、
第１の発明に記載する被エッチング部材において、
スパッタリング法又は真空蒸着法により前記金属を前記担体に被覆したので、
担体の表面に均一に金属を被覆することができる。
【００８３】
第３の発明に係る被エッチング部材によれば、
第１の発明に記載する被エッチング部材において、
リボン状とした前記金属を前記担体に張り付けて構成したので、
担体の表面に安価な方法で金属を被覆することができる。
【００８４】
第４の発明に係る被エッチング部材によれば、
第１の発明に記載する被エッチング部材において、
前記担体に溶射又は塗布したスラリー状の前記金属の酸化物を還元雰囲気下において焼結させることにより、前記金属の酸化物の金属成分を前記担体に被覆して構成したので、
担体の表面に均一にかつ安価な方法で金属を被覆することができる。
【００８５】
第５の発明に係る被エッチング部材によれば、
第１の発明に記載する被エッチング部材において、
前記担体は棒状であり、当該棒状の担体にワイヤー状とした前記金属を巻き付けて構成したので、
担体の表面に簡単な方法で金属を被覆することができる。
【００８６】
第６の発明に係る被エッチング部材によれば、
第１ないし第５の発明のいずれかに記載する被エッチング部材において、
前記担体と被覆された前記金属との間に金属窒化膜を介在させたので、
被覆金属の補充時期を的確に判断することができる。また、金属窒化物は担体の材料と同様に高い熱伝導性を有すると共に、エッチングしにくいため、被覆金属がエッチングにより消費された後に担体の材料までエッチングするのを防止することができる。
【００８７】
第７の発明に係る被エッチング部材によれば、
第６の発明に記載する被エッチング部材において、
前記金属窒化膜は、窒化タンタル、窒化タングステン又は窒化ケイ素のいずれか１種以上からなる膜であることとしたので、
被覆金属の補充時期をより的確に判断することができると共に、担体材料のエッチングを更に防止することができる。
【００８８】
第８の発明に係る被エッチング部材によれば、
第１ないし第７の発明のいずれかに記載する被エッチング部材において、
前記担体は銅製であることとしたので、
比較的安価かつ軽量の被エッチング部材とすることができると共に、被エッチング部材を的確に温度制御することができる。
【００８９】
第９の発明に係る被エッチング部材によれば、
第１ないし第８の発明のいずれかに記載する被エッチング部材において、
被覆された前記金属は、Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ又はＡｕのいずれか１種以上であることとしたので、
成膜コストを抑えつつ、比較的容易な成膜作業で高コスト金属を成膜することができる。
【００９０】
第１０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、
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、かつ第１ないし第９の発明のいずれかに記載す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、
前記ハロゲン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を備え、
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基板に成膜することとしたので、
高コストの金属材料で被エッチング部材を成形する場合、高コストの金属材料をバルクの材料として用意する必要があるという第１の問題と、高コストの金属材料の多くは比重が大きいため、金属膜作製装置全体の重量が増加したり重量の大きい被エッチング部材の取り外しが困難であるという第２の問題を解決し、成膜コストを抑えつつ、比較的容易な成膜作業で高コスト金属を成膜することができる。
【００９１】
第１１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、
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、かつ第１ないし第９の発明のいずれかに記載す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、前記ハロゲン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を備え、
前記チャンバの内部に供給された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基板に成膜することとしたので、
高コストの金属材料で被エッチング部材を成形する場合、高コストの金属材料をバルクの材料として用意する必要があるという第１の問題と、高コストの金属材料の多くは比重が大きいため、金属膜作製装置全体の重量が増加したり重量の大きい被エッチング部材の取り外しが困難であるという第２の問題を解決し、成膜コストを抑えつつ、比較的容易な成膜作業で高コスト金属を成膜することができる。
【００９２】
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、
前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられ、かつ第１ないし第９の発明のいずれかに記載す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を備え、
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基板に成膜することとしたので、
第１０又は第１１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。
【００９３】
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を発生させるプラズマ発生手段と、
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され、かつ第１ないし第９の発明のいずれかに記載する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を備え、
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基板に成膜することとしたので、
第１０又は第１１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。
【００９４】
第１４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、
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、かつ第１ないし第９の発明のいずれかに記載す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を備え、
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基板に成膜することとしたので、
第１０又は第１１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。
【００９５】
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を発生させるプラズマ発生手段と、
第１ないし第９の発明のいずれかに記載する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を備え、
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基板に成膜することとしたので、
第１０又は第１１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。
【００９６】
第１６の発明に係る金属膜作製装置によれば、
第１５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、第１ないし第９の発明のいずれかに記載する被エッチング部材とし、
かつ、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１５の発明を加工の容易な被エッチング部材で実現できる。
【００９７】
第１７の発明に係る金属膜作製装置によれば、
第１５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、第１ないし第９の発明のいずれかに記載する被エッチング部材とし、
かつ、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１５の発明において、成膜効率を向上させることができる。
【００９８】
第１８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、
前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられ、かつ第１ないし第９の発明のいずれかに記載す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を備え、
前記チャンバの内部に供給された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基板に成膜することとしたので、
第１０又は第１１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。
【００９９】
第１９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、
第１ないし第９の発明のいずれかに記載する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、
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、
高コストの金属材料で被エッチング部材を成形する場合、高コストの金属材料をバルクの材料として用意する必要があるという第１の問題と、高コストの金属材料の多くは比重が大きいため、金属膜作製装置全体の重量が増加したり重量の大きい被エッチング部材の取り外しが困難であるという第２の問題を解決し、成膜コストを抑えつつ、比較的容易な成膜作業で高コスト金属を成膜することができる。
【０１００】
第２０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、
第１ないし第９の発明のいずれかに記載する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、
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、
高コストの金属材料で被エッチング部材を成形する場合、高コストの金属材料をバルクの材料として用意する必要があるという第１の問題と、高コストの金属材料の多くは比重が大きいため、金属膜作製装置全体の重量が増加したり重量の大きい被エッチング部材の取り外しが困難であるという第２の問題を解決し、成膜コストを抑えつつ、比較的容易な成膜作業で高コスト金属を成膜することができる。
【０１０１】
第２１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、
第１ないし第９の発明のいずれかに記載する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、
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１９又は第２０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。
【０１０２】
第２２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、
第１ないし第９の発明のいずれかに記載する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、
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１９又は第２０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。
【０１０３】
第２３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天井板であり、かつ第１ないし第９の発明のいずれかに記載す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、
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１９又は第２０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。
【０１０４】
第２４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、
第１ないし第９の発明のいずれかに記載する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、
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１９又は第２０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。
【０１０５】
第２５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、
第１ないし第９の発明のいずれかに記載する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、
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１９又は第２０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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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】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】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】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】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】第２の実施形態に係る金属膜作製装置の被エッチング部材の概略外観図である。
【図７】他の実施形態に係る被エッチング部材の突起部の概略外観図である。
【図８】他の実施形態に係る被エッチング部材の突起部の概略外観図である。
【図９】他の実施形態に係る被エッチング部材の突起部の概略外観図である。
【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  ノズル
１３  流量制御器
１４  ガスプラズマ
１５  前駆体
１６  タンタル薄膜
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
２３  切欠部
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  銅板
５１  タンタルコーティング
５２  銅棒
５３  銅板
５４  タンタルリボン
５５  タンタルワイヤー
５６  焼結タンタル
【図１】
2004197191.tif 000003
【図２】
2004197191.tif 000004
【図３】
2004197191.tif 000005
【図４】
2004197191.tif 000006
【図５】
2004197191.tif 000007
【図６】
2004197191.tif 000008
【図７】
2004197191.tif 000009
【図８】
2004197191.tif 000010
【図９】
2004197191.tif 000011