(57)【要約】【課題】プラズマの電子温度及び電子密度等を任意に制御することができる金属膜作製方法及び金属膜作製装置を提供する。【解決手段】プラズマアンテナ９によりハロゲン含有の原料ガスをプラズマ化して得られるＣｌ２　ガスプラズマ１４により銅板部材７をエッチングして前駆体１５を生成させ、基板３を銅板部材７よりも低温にすることで前駆体１５のＣｕ成分を成膜しＣｕ薄膜１６を得る金属膜作製装置において、主として誘導結合性プラズマを発生させるプラズマアンテナ９のコイル状態をコイル可変手段２２ａ，ｂにより変化させることにより静電場の作用を強めて容量結合性プラズマを発生させ、Ｃｌ２　ガスプラズマ１４を誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとが混合されたハイブリッドプラズマとすることにより、Ｃｌ２　ガスプラズマ１４の電子温度及び電子密度等を自在に制御する。【選択図】　図３
2004083943.tif 000002
【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ガス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することにより前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜させる金属膜作製方法において、
前記原料ガスプラズマは、誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとを混合したハイブリッドプラズマであることを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項２】
〔請求項１〕に記載の金属膜作製方法において、
前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記誘導結合性プラズマと前記容量結合性プラズマの割合を制御し、
前記ハイブリッドプラズマのプラズマ状態を、前記誘導結合性プラズマの有する相対的に高い電子温度および電子密度のプラズマ状態と前記容量結合性プラズマの有する相対的に低い電子温度および電子密度のプラズマ状態との中間状態とすることにより、
発生させるハロゲンガスプラズマの電子温度および電子密度を制御することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項３】
〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載の金属膜作製方法において、
誘導結合性プラズマを主成分として、これに容量結合性プラズマを付加することにより前記ハイブリッドプラズマを形成することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項４】
〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載の金属膜作製方法において、
容量結合性プラズマを主成分として、これに誘導結合性プラズマを付加することにより前記ハイブリッドプラズマを形成することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項５】
〔請求項１〕ないし〔請求項３〕のいずれかに記載の金属膜作製方法において、
前記ハイブリッドプラズマは、前記チャンバの周囲に巻回したコイルに給電し、これにより形成される誘導電界の作用で前記ハロゲンガスをプラズマ化することにより得られる誘導結合性プラズマを主成分としたプラズマであると共に、
前記コイルの巻回条件を適正化することで発生した静電場の作用により前記容量結合性プラズマの成分を付加したプラズマであることを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項６】
〔請求項１〕ないし〔請求項３〕のいずれかに記載の金属膜作製方法において、
前記ハイブリッドプラズマは、前記チャンバの上部の開口を密閉する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し、これにより形成される誘導電界の作用で前記ハロゲンガスをプラズマ化することにより得られる誘導結合性プラズマを主成分としたプラズマであると共に、
前記コイルのリング条件または前記コイルと前記基板との間隔の少なくとも一方を適正化することで発生した静電場の作用により前記容量結合性プラズマの成分を付加したプラズマであることを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項７】
〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載の金属膜作製方法において、
前記ハイブリッドプラズマは、
前記チャンバの周囲に巻回したコイルに給電し、これにより形成される誘導電界の作用で前記ハロゲンガスをプラズマ化することにより得られる誘導結合性プラズマと、
前記チャンバの上部の開口を密閉する前記被エッチング部材に給電し、これにより形成される静電場の作用で前記ハロゲンガスをプラズマ化することにより得られる容量結合性プラズマとを
混合したプラズマであることを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項８】
〔請求項５〕に記載の金属膜作製方法において、
前記コイルの巻回条件を変化させることにより前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項９】
〔請求項６〕に記載の金属膜作製方法において、
前記コイル条件を変化させることにより前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項１０】
〔請求項６〕または〔請求項９〕に記載の金属膜作製方法において、
前記コイルと前記基板との間隔を変化させることにより前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項１１】
〔請求項７〕に記載の金属膜作製方法において、
前記誘導結合性プラズマまたは前記容量結合性プラズマを発生させる条件の少なくとも一方を制御することにより、前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記誘導結合性プラズマと前記容量結合性プラズマとの割合を制御す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し前記基板に対向する位置におけるチャンバに設けられる被エッチング部材と、
前記基板と前記被エッチング部材との間における前記チャンバの内部にハロゲン含有の原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記原料ガスに誘導電界および静電場を作用させ、誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとから構成されるハイブリッドプラズマを発生させ、この原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、
前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くして前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する温度制御手段とを備えたことを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１３】
〔請求項１２〕に記載の金属膜作製装置において、
前記ハイブリッドプラズマに含まれる誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマの割合を変化させる制御手段を更に設け、
前記ハイブリッドプラズマのプラズマ状態を、前記誘導結合性プラズマの有する相対的に高い電子温度および電子密度のプラズマ状態と前記容量結合性プラズマの有する相対的に低い電子温度および電子密度のプラズマ状態との中間状態とすることにより、
発生させるハロゲンガスプラズマの電子温度および電子密度を制御することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１４】
基板を収容す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し前記チャンバの開口を密閉する板状の被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲン含有の原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記チャンバの周囲に巻回したコイル形状のアンテナ部材と当該アンテナ部材に給電する電源部とから構成されるプラズマ発生手段と、
前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記原料ガス供給手段により供給される原料ガスを、前記プラズマ発生手段により前記被エッチング部材の前記基板側に形成する誘導電界および静電場によりプラズマ化し、
これにより誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとからなる原料ガスのハイブリッドプラズマを発生させ、
このハイブリッドプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成させ、
前記温度制御手段で前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くすることにより前記前駆体の金属成分を基板に成膜することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１５】
基板を収容す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含有の原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記天井板の外方に設けた平面リング形状のアンテナ部材と当該アンテナ部材に給電する電源部とから構成され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アンテナ部材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、
前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記原料ガス供給手段により供給される原料ガスを、前記プラズマ発生手段により前記被エッチング部材の前記基板側に形成する誘導電界および静電場によりプラズマ化し、
これにより誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとからなる原料ガスのハイブリッドプラズマを発生させ、
このハイブリッドプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成させ、
前記温度制御手段で前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くすることにより前記前駆体の金属成分を基板に成膜することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１６】
〔請求項１４〕に記載の金属膜作製装置において、
前記チャンバの周囲に巻回したコイル状態を変化させるコイル可変手段を更に設け、
前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１７】
〔請求項１５〕に記載の金属膜作製装置において、
前記天井板の外方に設けた平面リング形状のアンテナ部材におけるコイルピッチを変化させるコイル可変手段を更に設け、
前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１８】
〔請求項１５〕または〔請求項１７〕に記載の金属膜作製装置において、
前記アンテナ部材と前記基板との間隔を変化させる基板昇降手段を更に設け、前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１９】
基板を収容す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し前記チャンバの開口を密閉する板状の被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲン含有の原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記チャンバの周囲に巻回したコイル形状のアンテナ部材と当該アンテナ部材に給電する電源部とから構成される第１のプラズマ発生手段と、
前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くする温度制御手段と、
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から構成される第２のプラズマ発生手段とを備え、
前記原料ガス供給手段により供給される原料ガスを、前記第１のプラズマ発生手段により前記被エッチング部材の前記基板側に形成する誘導電界および前記第２のプラズマ発生手段により前記被エッチング部材の前記基板側に形成する静電場によりプラズマ化し、
これにより誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとからなる原料ガスのハイブリッドプラズマを発生させ、
このハイブリッドプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成させ、
前記温度制御手段で前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くすることにより前記前駆体の金属成分を基板に成膜することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項２０】
〔請求項１９〕に記載の金属膜作製装置において、
前記第１のプラズマ発生手段により発生される誘導結合性のプラズマ条件を制御するプラズマ条件制御手段を更に設け、
前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記誘導結合性プラズマと前記容量結合性プラズマとの割合を制御することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項２１】
〔請求項１９〕または〔請求項２０〕に記載の金属膜作製装置において、
前記第２のプラズマ発生手段により発生される容量結合性のプラズマ条件を制御するプラズマ条件制御手段を更に設け、
前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記誘導結合性プラズマと前記容量結合性プラズマとの割合を制御することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項２２】
基板を収容す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外方側に湾曲した凸形状の絶縁材製の天井板と、
前記チャンバの内部にハロゲン含有の原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記天井板の外方周囲に設けた円錐リング状のアンテナ部材と当該アンテナ部材に給電する電源部とから構成され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、前記天井板の内側の碗型形状に沿いながら、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アンテナ部材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、
前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記原料ガス供給手段により供給される原料ガスを、前記プラズマ発生手段により前記被エッチング部材の前記基板側に形成する誘導電界および静電場によりプラズマ化し、
これにより誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとからなる原料ガスのハイブリッドプラズマを発生させ、
このハイブリッドプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成させ、
前記温度制御手段で前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くすることにより前記前駆体の金属成分を基板に成膜することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項２３】
〔請求項１〕ないし〔請求項１１〕のいずれかに記載の金属膜作製方法において、
前記ハロゲンガスは塩素ガスであり、前記前駆体は塩化金属であることを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項２４】
〔請求項１〕ないし〔請求項１１〕または〔請求項２３〕のいずれかに記載の金属膜作製方法において、
前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属は銅であり、前記前駆体はハロゲン化銅であることを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項２５】
〔請求項１２〕ないし〔請求項２２〕のいずれかに記載の金属膜作製装置において、
前記ハロゲン含有の原料ガスは塩素を含有する原料ガスであり、前記前駆体は塩化金属であることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項２６】
〔請求項１２〕ないし〔請求項２２〕または〔請求項２５〕のいずれかに記載の金属膜作製装置において、
前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属は銅であり、前記前駆体はハロゲン化銅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金属膜作製装置に関し、特にハロゲンを含有する原料ガスのプラズマで高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属で形成した被エッチング部材を所定条件の下でエッチングすることにより、この金属の薄膜を成膜する場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
気相成長法により金属膜を作製する場合、成膜に必要なプラズマの電子温度及び電子密度等を制御することにより、所望の薄膜を成膜する。ここで、プラズマの電子温度及び電子密度等はプラズマ源の型にほぼ固有のものであるため、従来、これらの条件の制御は、プロセス条件を変更することにより行っていた。
【０００３】
すなわち、低い電子温度及び低い電子密度のプラズマを発生させるときは、容量結合型の装置を採用し、本装置で電子温度を上げるには装置内の圧力を減少させることにより制御を行う。逆に、高い電子温度及び高い電子密度のプラズマを発生させるときは、誘導結合型の装置を採用し、本装置で電子温度を下げるには装置内の圧力を減少させることにより制御を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述するように、プラズマの発生方式すなわち使用する装置を決定することにより、発生するプラズマの電子温度及び電子密度等が制限されることになる。この結果、所望の膜を得るために最適なプラズマ条件に設定することが困難であるといった問題が生じていた。例えば、異なったプラズマ条件により成膜される複数の膜を積層する場合や、単層膜の成膜であっても容量結合方式と誘導結合方式において制御できない中間の条件に設定する場合などである。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、所望の膜を成膜するのに必要なプラズマの電子温度及び電子密度等を任意に制御することができる金属膜作製方法及び金属膜作製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】
本発明者らは、誘導結合型のプラズマを利用した金属膜作製装置において、基板を収容する真空のチャンバ内に塩素ガスを供給し、この塩素ガスをプラズマ発生手段によりプラズマ化する一方、前記チャンバに配設した金属板からなる被エッチング部材を塩素ガスプラズマでエッチングすると共に、金属板と基板との温度の関係を適切に制御することにより、エッチングされた金属を基板に析出させて金属膜を作製する方法を提案している。
【０００７】
この金属膜作製装置においては、次の様な反応が起こっていると考えられる。
Ｃｌ２　　→　２Ｃｌ＊　　　　・・・・（１）
Ｍ　＋　Ｃｌ＊　→　ＭＣｌ（ｇ）　　・・・（２）
ＭＣｌ（ｇ）　→　ＭＣｌ（ａｄ）　・・・（３）
ＭＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ＊　→Ｍ（ｓ）＋Ｃｌ２　↑　・・（４）
【０００８】
ここで、Ｍは被エッチング部材を形成する金属、Ｃｌ＊　はＣｌのラジカル、（ｇ）はガス状態、（ａｄ）は吸着状態、（ｓ）は固体状態であることをそれぞれ表している。式（１）は塩素ガスの解離によるプラズマ発生反応、式（２）は被エッチング部材のエッチング反応、式（３）はエッチングされた金属の基板への吸着反応、式（４）は塩素ラジカルによる還元及び成膜反応である。
【０００９】
ここで、例えば装置のスケールアップに伴い誘導結合型プラズマをより理想的な状態で発生させようと高いプラズマ発生条件に設定すると、予想とは逆に金属膜が成膜されなくなってしまう。これに対して、本発明者等は鋭意検討の結果、次の知見を得た。
【００１０】
チャンバ内に塩素ガスを供給する際には、高濃度の塩素ガスによるチャンバ内の腐食等を防止するため、例えばヘリウム等により希釈した混合ガスとして供給する。このため、チャンバ内に発生するプラズマには、次式に示すように希釈ガス起源のプラズマも含まれている。
Ｈｅ＋ｅ−　　→　Ｈｅ＋　＋２ｅ−　　　・・・（５）
しかしながら、ヘリウムガスの解離反応：上式（５）は塩素ガスの解離反応：上式（１）に比べて起こりにくいため、通常の成膜条件においてはヘリウムガスの解離反応は無視できる程度である。
【００１１】
一方、強力なプラズマ条件に設定した場合には、無視できない程度のヘリウムガスの解離反応が起こりはじめる。この状態のプラズマから放射される発光スペクトルを解析すると、上式（２）の反応はほとんど起こらず上式（５）の反応が支配的になっていることが分かった。このため、上式（３）、（４）の反応も起こらず、金属膜が成膜されないと考えられる。
【００１２】
すなわち、金属膜の成膜反応は上式（１）〜（４）のバランスにより成り立っているが、強力なプラズマ条件に設定した場合には、これらの反応に代わって次式（６）、（７）等の副反応が起こり、成膜に寄与しないイオンが発生してしまう。
Ｃｌ＊　　　→　Ｃｌ＋　＋ｅ−　　・・・（６）
Ｍ（ｓ）　→　Ｍ＋　＋ｅ−　　　・・・（７）
また、例えば、上式（２）の反応が起こったとしても、次式（８）等の副反応により成膜に寄与しないイオンとなってしまうと考えられる。
ＭＣｌ（ｇ）→Ｍ＋　＋Ｃｌ＋　＋２ｅ−　　・・・（８）
ここで、式（６）は発生した塩素ラジカルの塩素カチオンと電子への解離反応、式（７）は被エッチング部材の金属イオンと電子への解離反応、式（８）はエッチングされガス化した金属の解離反応である。
【００１３】
前述の如き知見に鑑みて、金属膜の成膜を良好に実現するためには、比較的高い電子温度及び高い電子密度のプラズマを発生させる誘導結合型プラズマ発生装置において、比較的低い電子温度及び低い電子密度のプラズマを発生させる容量結合型のプラズマ発生機能を付加することにより、プラズマ状態の広範な制御が可能なプラズマ発生装置を有する金属膜作製装置とすればよい。これにより、上式（１）〜（４）のバランスを成り立たせると共に、上式（６）〜（８）等の副反応を抑制することが可能であるからである。これは、基本的には、誘導結合型プラズマ発生装置に用いられるアンテナ（コイル）条件を調整することにより実現し得る。当該目的を達成する第１から第１１の発明に係る金属膜作製方法の構成は次の点を特徴とする。
【００１４】
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ガス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することにより前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜させる金属膜作製方法において、
前記原料ガスプラズマを、誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとを混合したハイブリッドプラズマとすることを特徴とする。
【００１５】
第２の発明に係る金属膜作製方法は、第１の発明に係る金属膜作製方法において、
前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記誘導結合性プラズマと前記容量結合性プラズマの割合を制御し、
前記ハイブリッドプラズマのプラズマ状態を、前記誘導結合性プラズマの有する相対的に高い電子温度および電子密度のプラズマ状態と前記容量結合性プラズマの有する相対的に低い電子温度および電子密度のプラズマ状態との中間状態とすることにより、
発生させるハロゲンガスプラズマの電子温度および電子密度を制御することを特徴とする。
【００１６】
第３の発明に係る金属膜作製方法は、第１又は第２の発明に係る金属膜作製方法において、
誘導結合性プラズマを主成分として、これに容量結合性プラズマを付加することにより前記ハイブリッドプラズマを形成することを特徴とする。
【００１７】
第４の発明に係る金属膜作製方法は、第１又は第２の発明に係る金属膜作製方法において、
容量結合性プラズマを主成分として、これに誘導結合性プラズマを付加することにより前記ハイブリッドプラズマを形成することを特徴とする。
【００１８】
第５の発明に係る金属膜作製方法は、第１ないし第３の発明に係る金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハイブリッドプラズマを、前記チャンバの周囲に巻回したコイルに給電し、これにより形成される誘導電界の作用で前記ハロゲンガスをプラズマ化することにより得られる誘導結合性プラズマを主成分としたプラズマとすると共に、
前記コイルの巻回条件を適正化することで発生した静電場の作用により前記容量結合性プラズマの成分を付加したプラズマとすることを特徴とする。
【００１９】
第６の発明に係る金属膜作製方法は、第１ないし第３の発明に係る金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハイブリッドプラズマを、前記チャンバの上部の開口を密閉する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し、これにより形成される誘導電界の作用で前記ハロゲンガスをプラズマ化することにより得られる誘導結合性プラズマを主成分としたプラズマとすると共に、
前記コイルのリング条件または前記コイルと前記基板との間隔の少なくとも一方を適正化することで発生した静電場の作用により前記容量結合性プラズマの成分を付加したプラズマとすることを特徴とする。
【００２０】
第７の発明に係る金属膜作製方法は、第１又は第２の発明に係る金属膜作製方法において、
前記ハイブリッドプラズマを、
前記チャンバの周囲に巻回したコイルに給電し、これにより形成される誘導電界の作用で前記ハロゲンガスをプラズマ化することにより得られる誘導結合性プラズマと、
前記チャンバの上部の開口を密閉する前記被エッチング部材に給電し、これにより形成される静電場の作用で前記ハロゲンガスをプラズマ化することにより得られる容量結合性プラズマとを
混合したプラズマとすることを特徴とする。
【００２１】
第８の発明に係る金属膜作製方法は、第５の発明に係る金属膜作製方法において、
前記コイルの巻回条件を変化させることにより前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御することを特徴とする。
【００２２】
第９の発明に係る金属膜作製方法は、第６の発明に係る金属膜作製方法において、
前記コイル条件を変化させることにより前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御することを特徴とする。
【００２３】
第１０の発明に係る金属膜作製方法は、第６又は第９の発明に係る金属膜作製方法において、
前記コイルと前記基板との間隔を変化させることにより前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御することを特徴とする。
【００２４】
第１１の発明に係る金属膜作製方法は、第７の発明に係る金属膜作製方法において、
前記誘導結合性プラズマまたは前記容量結合性プラズマを発生させる条件の少なくとも一方を制御することにより、前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記誘導結合性プラズマと前記容量結合性プラズマとの割合を制御することを特徴とする。
【００２５】
また、前記目的を達成する第１２から第２２の発明に係る金属膜作製装置の構成は次の点を特徴とする。
【００２６】
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し前記基板に対向する位置におけるチャンバに設けられる被エッチング部材と、前記基板と前記被エッチング部材との間における前記チャンバの内部にハロゲン含有の原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記原料ガスに誘導電界および静電場を作用させ、誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとから構成されるハイブリッドプラズマを発生させ、この原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くして前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２７】
第１３の発明に係る金属膜作製装置は、第１２の発明に係る金属膜作製装置において、
前記ハイブリッドプラズマに含まれる誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマの割合を変化させる制御手段を更に設け、
前記ハイブリッドプラズマのプラズマ状態を、前記誘導結合性プラズマの有する相対的に高い電子温度および電子密度のプラズマ状態と前記容量結合性プラズマの有する相対的に低い電子温度および電子密度のプラズマ状態との中間状態とすることにより、
発生させるハロゲンガスプラズマの電子温度および電子密度を制御することを特徴とする。
【００２８】
第１４の発明に係る金属膜作製装置は、基板を収容す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し前記チャンバの開口を密閉する板状の被エッチング部材と、前記チャンバの内部にハロゲン含有の原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記チャンバの周囲に巻回したコイル形状のアンテナ部材と当該アンテナ部材に給電する電源部とから構成されるプラズマ発生手段と、前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記原料ガス供給手段により供給される原料ガスを、前記プラズマ発生手段により前記被エッチング部材の前記基板側に形成する誘導電界および静電場によりプラズマ化し、
これにより誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとからなる原料ガスのハイブリッドプラズマを発生させ、
このハイブリッドプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成させ、
前記温度制御手段で前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くすることにより前記前駆体の金属成分を基板に成膜することを特徴とする。
【００２９】
第１５の発明に係る金属膜作製装置は、基板を収容す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含有の原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記天井板の外方に設けた平面リング形状のアンテナ部材と当該アンテナ部材に給電する電源部とから構成され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アンテナ部材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、前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記原料ガス供給手段により供給される原料ガスを、前記プラズマ発生手段により前記被エッチング部材の前記基板側に形成する誘導電界および静電場によりプラズマ化し、
これにより誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとからなる原料ガスのハイブリッドプラズマを発生させ、
このハイブリッドプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成させ、
前記温度制御手段で前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くすることにより前記前駆体の金属成分を基板に成膜することを特徴とする。
【００３０】
第１６の発明に係る金属膜作製装置は、第１４の発明に係る金属膜作製装置において、
前記チャンバの周囲に巻回したコイル状態を変化させるコイル可変手段を更に設け、前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御することを特徴とする。
【００３１】
第１７の発明に係る金属膜作製装置は、第１５の発明に係る金属膜作製装置において、
前記天井板の外方に設けた平面リング形状のアンテナ部材におけるコイルピッチを変化させるコイル可変手段を更に設け、前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御することを特徴とする。
【００３２】
第１８の発明に係る金属膜作製装置は、第１５又は第１７の発明に係る金属膜作製装置において、
前記アンテナ部材と前記基板との間隔を変化させる基板昇降手段を更に設け、前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御することを特徴とする。
【００３３】
第１９の発明に係る金属膜作製装置は、基板を収容す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し前記チャンバの開口を密閉する板状の被エッチング部材と、前記チャンバの内部にハロゲン含有の原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記チャンバの周囲に巻回したコイル形状のアンテナ部材と当該アンテナ部材に給電する電源部とから構成される第１のプラズマ発生手段と、前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くする温度制御手段と、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から構成される第２のプラズマ発生手段とを備え、
前記原料ガス供給手段により供給される原料ガスを、前記第１のプラズマ発生手段により前記被エッチング部材の前記基板側に形成する誘導電界および前記第２のプラズマ発生手段により前記被エッチング部材の前記基板側に形成する静電場によりプラズマ化し、
これにより誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとからなる原料ガスのハイブリッドプラズマを発生させ、
このハイブリッドプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成させ、
前記温度制御手段で前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くすることにより前記前駆体の金属成分を基板に成膜することを特徴とする。
【００３４】
第２０の発明に係る金属膜作製装置は、第１９の発明に係る金属膜作製装置において、
前記第１のプラズマ発生手段により発生される誘導結合性のプラズマ条件を制御するプラズマ条件制御手段を更に設け、前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記誘導結合性プラズマと前記容量結合性プラズマとの割合を制御することを特徴とする。
【００３５】
第２１の発明に係る金属膜作製装置は、第１９又は第２０の発明に係る金属膜作製装置において、
前記第２のプラズマ発生手段により発生される容量結合性のプラズマ条件を制御するプラズマ条件制御手段を更に設け、前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記誘導結合性プラズマと前記容量結合性プラズマとの割合を制御することを特徴とする。
【００３６】
第２２の発明に係る金属膜作製装置は、基板を収容す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外方側に湾曲した凸形状の絶縁材製の天井板と、前記チャンバの内部にハロゲン含有の原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記天井板の外方周囲に設けた円錐リング状のアンテナ部材と当該アンテナ部材に給電する電源部とから構成され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、前記天井板の内側の碗型形状に沿いながら、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アンテナ部材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、前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記原料ガス供給手段により供給される原料ガスを、前記プラズマ発生手段により前記被エッチング部材の前記基板側に形成する誘導電界および静電場によりプラズマ化し、
これにより誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとからなる原料ガスのハイブリッドプラズマを発生させ、
このハイブリッドプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成させ、
前記温度制御手段で前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くすることにより前記前駆体の金属成分を基板に成膜することを特徴とする。
【００３７】
また、前記目的を達成する第２３または第２４の発明に係る金属膜作製方法の構成は次の点を特徴とする。
【００３８】
第２３の発明に係る金属膜作製方法は、第１ないし第１１の発明に係る金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガスを塩素ガスとし、前記前駆体を塩化金属とすることを特徴とする。
【００３９】
第２４の発明に係る金属膜作製方法は、第１ないし第１１又は第２３の発明に係る金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属を銅とし、前記前駆体をハロゲン化銅とすることを特徴とする。
【００４０】
また、前記目的を達成する第２５または第２６の発明に係る金属膜作製装置の構成は次の点を特徴とする。
【００４１】
第２５の発明に係る金属膜作製装置は、第１２ないし第２２の発明に係る金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記ハロゲン含有の原料ガスを塩素を含有する原料ガスとし、前記前駆体を塩化金属とすることを特徴とする。
【００４２】
第２６の発明に係る金属膜作製装置は、第１２ないし第２２又は第２５の発明に係る金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属を銅とし、前記前駆体をハロゲン化金属とすることを特徴とする。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００４４】
＜第１の実施形態＞
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側面図である。同図に示すように、円筒状に形成された、例えば、セラミックス製（絶縁材料製）のチャンバ１（絶縁材料製）の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所定温度（例えば、基板３が１００℃乃至２００℃に維持される温度）に制御される。
【００４５】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は金属製の被エッチング部材としての銅板部材７によって塞がれている。銅板部材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。なお、銅板部材７はアースされている。
【００４６】
支持台２の上方におけるチャンバ１の筒部には、チャンバ１の内部に塩素を含有する原料ガス（Ｈｅで塩素濃度が≦５０％、好ましくは１０％程度に希釈されたＣｌ２　ガス）を供給するノズル１２が接続してある。このノズル１２には流量制御器１３を介して原料ガスが送給される。原料ガスは、成膜時に、チャンバ１内で壁面側に沿って基板３側から銅板部材７側に送られるように、ノズル１２は銅板部材７に向けて開口している。
【００４７】
チャンバ１の筒部の銅板部材７側の周囲には、チャンバ１の軸方向に亘り巻回したコイル状のプラズマアンテナ９が配設されており、このプラズマアンテナ９には整合器１０及び電源１１が接続されて給電が行われる。プラズマアンテナ９、整合器１０及び電源１１でプラズマ発生手段を構成している。
【００４８】
次に、プラズマアンテナ９の配設条件について説明する。チャンバ１は石英ガラス製であり、内径が３６ｍｍ、外径が４０ｍｍの円筒形をしている。このチャンバ１に対し、プラズマアンテナ９はチャンバ１の周囲にコイルピッチａ（図示する丸の中心間）を９ｍｍとした５ターン（チャンバ１に５回巻き付ける）アンテナである。また、直径４ｍｍの電線を２本まとめて巻き付け、プラズマアンテナ９を作製しており（すなわち図１においてプラズマアンテナ９を示す丸一個あたり２本の電線からなる）、各ターンとターンの隙間は１ｍｍである。更に、プラズマアンテナ９の上面と銅板部材７との間隔ｂは１０ｍｍに設定してある。本実施形態では、コイルピッチａ，アンテナ９と銅板部材７との間隔ｂを比較的小さめに設定した。
【００４９】
この結果、基本的には誘導結合型のプラズマ発生手段でありながら、容量結合性のプラズマを発生させることができるようになっている。これは、プラズマアンテナ９のコイルピッチａの大きさが小さいほど、またプラズマアンテナ９と銅板部材７とが近い（ｂが小さい）ほど、発生するプラズマ中において容量結合性のプラズマの寄与が大きくなるためである。
【００５０】
本実施形態に係る金属膜作製装置のプラズマ発生手段により発生されるプラズマに含まれる誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマの割合をインピーダンス解析により解析した結果、誘導結合性プラズマを８０％、容量結合性プラズマを２０％の割合で混合したハイブリッドプラズマであることを確認することができた。
【００５１】
かかる金属膜作製装置における成膜時の態様は次の通りとなる。なお、成膜時には、プラズマアンテナ９に通電する。
【００５２】
先ず、チャンバ１の内部にノズル１２から原料ガスを供給しつつ、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、Ｃｌ２　ガスをイオン化してＣｌ２　ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）１４を発生させる（上式（１））。このＣｌ２　ガスプラズマ１４は、チャンバ１内のプラズマアンテナ９に隣接する空間、すなわちチャンバ１の銅板部材７側（上部）の空間に形成される。
【００５３】
ここで発生するＣｌ２　ガスプラズマ１４は、前述するように誘導結合性プラズマを８０％、容量結合性プラズマを２０％の割合で混合したハイブリッドプラズマである。ハイブリッドプラズマ中の誘導結合性プラズマは、コイル状のプラズマアンテナ９を流れる電流により生じる誘導電界の作用で発生する。一方、本装置で容量結合性のプラズマを発生させることができるのは、距離ａを有するコイル間や、アースした銅板部材７とプラズマアンテナ９との間などに発生する静電場の作用を利用するためである。
【００５４】
Ｃｌ２　ガスプラズマ１４により、銅板部材７にエッチング反応が生じ、前駆体（Ｃｕｘ　Ｃｌｙ　）１５が生成する（上式（２））。このとき、銅板部材７はＣｌ２　ガスプラズマ１４により基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、２００℃〜４００℃）に維持されている。
【００５５】
チャンバ１の内部で生成された前駆体（Ｃｕｘ　Ｃｌｙ　）１５は、銅板部材７よりも低い温度に制御された基板３に搬送され、基板３に吸着する（上式（３））。基板３に吸着した前駆体（Ｃｕｘ　Ｃｌｙ　）１５は、成膜反応を表す上式（４）の反応により基板３上にＣｕを析出させる。かくして、基板３の表面にＣｕ薄膜１６が生成される。
【００５６】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、誘導結合性プラズマを８０％、容量結合性プラズマを２０％の割合で混合したハイブリッドプラズマにより成膜工程を行うことができるように設定してある。この結果、誘導結合性プラズマが有する高電子温度、高電子密度のプラズマ状態と容量結合性プラズマが有する低電子温度、低電子密度のプラズマ状態とを混合して、前記寄与率に対応した中間状態のプラズマを発生させることができる。すなわち、本実施形態に係る金属膜作製装置ではプラズマの電子温度、電子密度を制御して成膜することが可能であり、所望の金属膜を適切に成膜することが可能となる。
【００５７】
更に上記構成の金属膜作製装置では、Ｃｌ２　ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）１４を用いているため、反応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、原料ガスとしてＣｌ２　ガスを用いているため、コストを大幅に減少させることができる。さらに、温度制御手段６を用いて基板３を銅板部材７よりも低い温度に制御しているので、Ｃｕ薄膜１６中に塩素等の不純物の残留を少なくすることができ、高品質なＣｕ薄膜１６を成膜することが可能になる。
【００５８】
＜第２の実施形態＞
図２は本発明の第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側面図である。同図に示すように、本実施形態に係る金属膜作製装置は図１に示す第１の実施形態に対し、プラズマアンテナの構成及びこれに伴う関連部分の構成が異なるが、多くの部分で同様の構成である。そこで、図１と同種部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００５９】
図２に示すように、チャンバ１は円筒状に形成された、金属製（例えば、ＳＵＳ製）の部材で、その上面は開口部とされ、開口部は絶縁部材（例えば、セラミックス製）である円盤状の天井板２５によって塞がれている。リング部３０及び突起部３１からなる銅製の被エッチング部材２６は、チャンバ１内で基板３に対向する位置に、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３１が円筒状のチャンバ１に沿って設置されるリング部３０から中心側に向かって突出した構造となっている。このため、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な状態で基板３と天井板２５との間に突起部３１が配置された状態になっている。なお、チャンバ１及び支持台２はアースされている。
【００６０】
プラズマアンテナ２７は、平面リング形状に成形されて天井板２５の外方に配設されており、整合器１０を介して電源１１から供給される電流により、誘導電界を形成する。プラズマアンテナ２７により形成される誘導電界により、チャンバ１の被エッチング部材２６側（上部）の内部空間において、チャンバ１内に供給される原料ガスであるＣｌ２　ガスをプラズマ化してＣｌ２　ガスプラズマ１４を形成する。すなわち、プラズマアンテナ２７、整合器１０及び電源１１でプラズマ発生手段を構成している。
【００６１】
次に、プラズマアンテナ２７の配設条件について説明する。チャンバ１は内径が３５０ｍｍのＳＵＳ製円筒であり、天井板２５は厚さが２０ｍｍのアルミナ製円盤である。これに対し、プラズマアンテナ２７は最も内側の円を直径１４０ｍｍとし、コイルピッチａ（図示する丸の中心間）を２０ｍｍとした４ターン（天井板２５の上で同心状に４回巻く）アンテナである。また、プラズマアンテナ２７は直径８ｍｍの銅管を平面リング形状にしてなり、銅管の内部に水を流通させることにより水冷式としている。各ターンとターンの隙間は１６ｍｍとなる。更に、プラズマアンテナ２７の下面と天井板２５との間隔は３ｍｍ、天井板２５の底面と支持台２の上面との距離は８０ｍｍとし、アンテナ２７と支持台２とは約１００ｍｍの距離をもたせて設置した。本実施形態では、コイルピッチａ，アンテナ２７と支持台２との間隔を比較的小さめに設定した。
【００６２】
この結果、基本的には誘導結合型のプラズマ発生手段でありながら、容量結合性のプラズマを発生させることができるようになっている。これは、プラズマアンテナ２７のコイルピッチａの大きさが小さいほど、またプラズマアンテナ２７と支持台２とが近いほど、発生するプラズマ中において容量結合性のプラズマの寄与が大きくなるためである。
【００６３】
本実施形態に係る金属膜作製装置のプラズマ発生手段により発生されるプラズマに含まれる誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマの割合をインピーダンス解析により解析した結果、誘導結合性プラズマを７０％、容量結合性プラズマを３０％の割合で混合したハイブリッドプラズマであることを確認することができた。
【００６４】
本実施形態に係る金属膜作製装置における成膜時には、プラズマアンテナ２７に通電する。この結果、基本的にはプラズマアンテナ２７から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Ｃｌ２　ガスをイオン化してＣｌ２　ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）１４を発生させる。
【００６５】
ここで発生するＣｌ２　ガスプラズマ１４は、前述するように誘導結合性プラズマを７０％、容量結合性プラズマを３０％の割合で混合したハイブリッドプラズマである。ハイブリッドプラズマ中の誘導結合性プラズマは、コイル状のプラズマアンテナ２７を流れる電流により生じる誘導電界の作用で発生する。一方、本装置で容量結合性のプラズマを発生させることができるのは、距離ａを有するコイル間、アースした支持台２とプラズマアンテナ２７との間や、アースしたチャンバ１の側壁とプラズマアンテナ２７との間などに発生する静電場の作用を利用するためである。
【００６６】
発生したハイブリッドプラズマによりＣｕ薄膜１６を成膜する機構は、前記第１の実施形態と同様である。
【００６７】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、誘導結合性プラズマを７０％、容量結合性プラズマを３０％の割合で混合したハイブリッドプラズマにより成膜工程を行うことができるように設定してある。この結果、誘導結合性プラズマが有する高電子温度、高電子密度のプラズマ状態と容量結合性プラズマが有する低電子温度、低電子密度のプラズマ状態とを混合して、前記寄与率に対応した中間状態のプラズマを発生させることができる。すなわち、本実施形態に係る金属膜作製装置ではプラズマの電子温度、電子密度を制御して成膜することが可能であり、所望の金属膜を適切に成膜することが可能となる。
【００６８】
なお、天井板２５を挟んでプラズマアンテナ２７に対向するチャンバ１内には導電体である被エッチング部材２６が存在しているが、Ｃｌ２　ガスプラズマ１４を発生させる際には、被エッチング部材２６の下方にＣｌ２　ガスプラズマ１４を安定に形成することができるようになっている。これは、本実施形態に係る被エッチング部材２６の有する複数の突起部３１が円筒形のチャンバ１の周方向に亘り複数に分割されて成形されており、基板３側から被エッチング部材２６を見た場合、突起部３１同士の間には切欠部分（空間）が存在するので、プラズマアンテナ２７からの電磁波がチャンバ１内に確実に入射するためである。
【００６９】
＜第３の実施形態＞
図３は本発明の第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側面図である。同図に示すように、本実施形態は図１に示す第１の実施形態の変形として位置づけることができるものであり、本実施形態では第１の実施形態に係るプラズマアンテナ９の設置条件を変更することができるように、コイル可変手段２２ａ、ｂを設置した。本実施形態に係る金属膜作製装置におけるその他の構成は、図１と同様であるので、同種部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００７０】
本実施形態においては、チャンバ１の外壁面にコイル可変手段２２ａ、ｂを設置し、プラズマアンテナ９の設置条件を変更することができるようにした。プラズマアンテナ９の設置条件とは、プラズマアンテナ９のコイルピッチの大きさ（図１の符号ａ参照）及びプラズマアンテナ９と銅板部材７との距離（図１の符号ｂ参照）である。すなわち、上下のコイル可変手段２２ａ、ｂを駆動することにより、プラズマアンテナ９を上下に移動させたり、プラズマアンテナ９のコイルピッチを変化させることができる。
【００７１】
この結果、プラズマ発生手段により発生させたＣｌ２　ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）１４を、誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとの割合を変化させたハイブリッドプラズマとすることができる。すなわち、本実施形態に係る金属膜作製装置ではプラズマの電子温度、電子密度を自在に変化させて金属膜を成膜することが可能であり、所望の金属膜を適切に成膜することが可能となる。
【００７２】
なお、ハイブリッドプラズマであるＣｌ２　ガスプラズマ１４中に含まれる容量結合性のプラズマの寄与率を増加させる場合には、コイルピッチについては小さくするように、また、プラズマアンテナ９と銅板部材７との距離についても小さくするようにプラズマアンテナ９の設置条件を変化させればよい。容量結合性のプラズマの寄与率を減少させる場合には、これと逆の操作を行う。
【００７３】
＜第４の実施形態＞
図４は、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側面図である。同図に示すように、本実施形態は、図２に示す第２の実施形態の変形として位置づけることができるものであり、本実施形態では第２の実施形態に係る基板３の設置条件を変更することができるように、基板昇降手段２８を設置した。本実施形態に係る金属膜作製装置におけるその他の構成は、図２と同様であるので、同種部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００７４】
本実施形態においては、チャンバ１の下部に基板昇降手段２８を設置し、基板３の設置条件を変更することができるようにした。基板３の設置条件とは、チャンバ１内における基板３の高さ、すなわち、プラズマアンテナ２７と基板３との距離であり、基板昇降手段２８を駆動することにより、プラズマアンテナ２７に対して基板３を近づけたり遠ざけたりすることができるようになっている。
【００７５】
第２の実施形態で説明したように、図４に示すタイプの金属膜作製装置で発生させることができるプラズマは通常は誘導結合性のプラズマであるが、適切な条件設定によりプラズマアンテナ２７のコイル間（図２の符号ａ参照）、アースした支持台２（基板３）及びチャンバ１の側壁とプラズマアンテナ２７との間などに発生する静電場の作用を利用することにより容量結合性のプラズマをも発生させることができる。
【００７６】
本実施形態では、容量結合性のプラズマを発生させる要件の一つである基板３とプラズマアンテナ２７との距離を変化させることにより、容量結合性のプラズマの割合を制御する。この結果、プラズマ発生手段により発生させたＣｌ２　ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）１４を、誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとの割合を変化させたハイブリッドプラズマとすることができる。すなわち、本実施形態に係る金属膜作製装置ではプラズマの電子温度、電子密度を自在に変化させて金属膜を成膜することが可能であり、所望の金属膜を適切に成膜することが可能となる。
【００７７】
なお、ハイブリッドプラズマであるＣｌ２　ガスプラズマ１４中に含まれる容量結合性のプラズマの寄与率を増加させる場合には、基板３をプラズマアンテナ２７に対して近づけるように基板３の設置条件を変化させればよい。容量結合性のプラズマの寄与率を減少させる場合には、これと逆の操作を行う。
【００７８】
＜第５の実施形態＞
図５は本発明の第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側面図である。同図に示すように、本実施形態は図１に示す第１の実施形態の変形として位置づけることができるものであり、第１の実施形態におけるプラズマアンテナ９に加えて、被エッチング部材である銅板部材７にもプラズマアンテナの機能を兼備させたものである。このため、電源１１’からの高周波電力を整合器１０’を介して銅板部材７に供給するとともに、支持台２（導電部材）をアースするように構成してある。本実施形態に係る金属膜作製装置におけるその他の構成は、図１と同様であるので、同種部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００７９】
本実施形態においては、銅板部材７にも給電して銅板部材７と支持台２とを電極として作用させることにより、銅板部材７と支持台２との間に静電場を生じさせ、積極的に容量結合性のプラズマを発生させる。すなわち本装置は、プラズマアンテナ９と整合器１０と電源１１とから構成される第１のプラズマ発生手段、および銅板部材７と支持台２と整合器１０’と電源１１’とから構成される第２のプラズマ発生手段を有する。
【００８０】
この結果、各電源１０、１０’から供給される高周波電力を制御すると共に、第１のプラズマ発生手段により誘導結合性プラズマを発生させ、第２のプラズマ発生手段により容量結合性プラズマを発生させることにより、チャンバ１内に発生するＣｌ２　ガスプラズマ１４を、誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとからなるハイブリッドプラズマとすることができる。また、プラズマ条件制御手段により各プラズマの発生条件を変化させることにより、誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとの割合を変化させたハイブリッドプラズマとすることができる。すなわち、本実施形態に係る金属膜作製装置ではプラズマの電子温度、電子密度を自在に変化させて金属膜を成膜することが可能であり、所望の金属膜を適切に成膜することが可能となる。
【００８１】
＜第６の実施形態＞
図６に基づいて第６の実施形態に係る金属膜作製装置及び金属膜作製方法を説明する。同図には第６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側面を示してある。尚、図１に示した部材と同種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。
【００８２】
図６に示した第６の実施形態に係る金属膜作製装置は、図２に示した金属膜作製装置に対して、天井板、プラズマアンテナ及び被エッチング部材の形状が異なっている。すなわち、チャンバ１の上部開口には外方に凸状となる碗型（ドーム形状）の天井板２９が固定されている。なお、天井板２９は絶縁材（セラミックス等）からなる。
【００８３】
チャンバ１の上面の開口部と天井板２９との間には金属製（Ｃｕ製）の被エッチング部材２６が挟持されている。被エッチング部材２６はチャンバ１の上面の開口部に挟持されるリング部３０を有し、リング部３０の内周側にはチャンバ１の径方向中心部近傍まで延び天井板２９の内側の碗型形状に沿って延びる突起部３１が円周方向に複数設けられている。すなわち、被エッチング部材２６の形状としては、リング部３０の内周側に突起部３１が天井板２９の碗型形状に沿って円周方向に複数設けられ、突起部３１同士の間には切欠部（空間）が存在する。このため、プラズマアンテナ３２の電気の流れ方向に対して不連続な状態で基板３と天井板２９との間に突起部３１が配置された状態になっている。リング部３０はアースされており、複数の突起部３１は電気的につながれて同電位に維持されている。
【００８４】
一方、天井板２９の上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３４が設けられている。プラズマアンテナ３４は天井板２９の碗型形状に沿って円錐リング状に形成されている。プラズマアンテナ３４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３４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。
【００８５】
ここで、プラズマアンテナ３４はコイルピッチを比較的小さくしているため、基本的には誘導結合型のプラズマ発生手段でありながら、容量結合性のプラズマを発生させることができるようになっている。これは、プラズマアンテナ３４のコイルピッチが小さいほど発生するプラズマ中において容量結合性のプラズマの寄与が大きくなるためである。
【００８６】
本実施形態に係る金属膜作製装置における成膜時には、チャンバ１の内部にノズル１２から原料ガスを供給すると共に、プラズマアンテナ３４に通電する。この結果、基本的にはプラズマアンテナ３４から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Ｃｌ２　ガスをイオン化してＣｌ２　ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）１４を発生させる。
【００８７】
ここで発生するＣｌ２　ガスプラズマ１４は、誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとが一定の割合で混合したハイブリッドプラズマである。ハイブリッドプラズマ中の誘導結合性プラズマは、コイル状のプラズマアンテナ３４を流れる電流により生じる誘導電界の作用で発生する。一方、本装置で容量結合性のプラズマを発生させることができるのは、プラズマアンテナ３４のコイル間、アースした支持台２又はチャンバ１の側壁とプラズマアンテナ３４との間などに発生する静電場の作用を利用するためである。
【００８８】
発生したハイブリッドプラズマによりＣｕ薄膜１６を成膜する機構は、前記第１の実施形態と同様である。
【００８９】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとを一定の割合で混合したハイブリッドプラズマにより成膜工程を行うことができるように設定してある。この結果、誘導結合性プラズマが有する高電子温度、高電子密度のプラズマ状態と容量結合性プラズマが有する低電子温度、低電子密度のプラズマ状態とを混合して、前記寄与率に対応した中間状態のプラズマを発生させることができる。すなわち、本実施形態に係る金属膜作製装置ではプラズマの電子温度、電子密度を制御して成膜することが可能であり、所望の金属膜を適切に成膜することが可能となる。
【００９０】
また本実施形態に係る金属膜作製装置は、天井板２９が碗型に形成され、プラズマアンテナ３４が天井板２９の碗型形状に沿って円錐リング状に形成されている。このため、天井板２９の周囲から電磁波を入射してＣｌ２　ガスプラズマ１４を発生させることができ、天井板２９の内側のＣｌ２　ガスプラズマ１４を均一化にし、かつ安定させることが可能になる。
【００９１】
なお、天井板２９を挟んでプラズマアンテナ３４に対向するチャンバ１内には導電体である被エッチング部材２６が存在しているが、Ｃｌ２　ガスプラズマ１４を発生させる際には、被エッチング部材２６の下方にＣｌ２　ガスプラズマ１４を安定に形成することができるようになっている。これは、第２の実施形態と同様に、本実施形態に係る被エッチング部材２６の有する複数の突起部３１が円筒形のチャンバ１の周方向に亘り複数に分割されて成形されており、基板３側から被エッチング部材２６を見た場合、突起部３１同士の間には切欠部分（空間）が存在するので、プラズマアンテナ３４からの電磁波がチャンバ１内に確実に入射するためである。
【００９２】
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　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。
【００９３】
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。
【００９４】
また、上記各実施形態においては、原料ガスプラズマを発生させる場所を成膜室とした例を挙げて説明したが、成膜室とは別にプラズマを発生させる部屋を設け、発生したプラズマを成膜室に送るようにしてもよい。この際には、プラズマを発生させる部屋において、誘導結合性プラズマを基本として容量結合性のプラズマが付加されたハイブリッドプラズマを発生させるようにすれば、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９５】
【発明の効果】
以上、実施形態とともに具体的に説明した通り、
〔請求項１〕に記載する発明では、基板が収容される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、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ガス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することにより前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜させる金属膜作製方法において、前記原料ガスプラズマを、誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとを混合したハイブリッドプラズマとしたので、
比較的高い電子温度及び高い電子密度のプラズマを発生させる誘導結合型プラズマと、比較的低い電子温度及び低い電子密度のプラズマを発生させる容量結合型プラズマとを混合させ、プラズマ状態の広範な制御を可能とした金属膜作製方法とすることができる。これにより、上式（１）〜（４）のバランスを成り立たせると共に、上式（６）〜（８）等の副反応を抑制することが可能となる。
【００９６】
〔請求項２〕に記載する発明では、〔請求項１〕に記載する金属膜作製方法において、前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記誘導結合性プラズマと前記容量結合性プラズマの割合を制御し、前記ハイブリッドプラズマのプラズマ状態を、前記誘導結合性プラズマの有する相対的に高い電子温度および電子密度のプラズマ状態と前記容量結合性プラズマの有する相対的に低い電子温度および電子密度のプラズマ状態との中間状態とすることにより、発生させるハロゲンガスプラズマの電子温度および電子密度を制御するので、
〔請求項１〕に記載する発明の効果に加え、更に、発生させるプラズマの状態（電子温度、電子密度等）をプロセス条件を変えることなく制御可能とした金属膜作製方法とすることができる。
【００９７】
〔請求項３〕に記載する発明では、〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載する金属膜作製方法において、誘導結合性プラズマを主成分として、これに容量結合性プラズマを付加することにより前記ハイブリッドプラズマを形成するので、
基本的に誘導結合性プラズマを利用する金属膜作製方法に応用することができる。
【００９８】
〔請求項４〕に記載する発明では、〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載する金属膜作製方法において、容量結合性プラズマを主成分として、これに誘導結合性プラズマを付加することにより前記ハイブリッドプラズマを形成するので、
基本的に容量結合性プラズマを利用する金属膜作製方法に応用することができる。
【００９９】
〔請求項５〕に記載する発明では、〔請求項１〕ないし〔請求項３〕に記載する金属膜作製方法のいずれかにおいて、前記ハイブリッドプラズマを、前記チャンバの周囲に巻回したコイルに給電し、これにより形成される誘導電界の作用で前記ハロゲンガスをプラズマ化することにより得られる誘導結合性プラズマを主成分としたプラズマとすると共に、前記コイルの巻回条件を適正化することで発生した静電場の作用により前記容量結合性プラズマの成分を付加したプラズマとするので、
〔請求項１〕ないし〔請求項３〕に記載する発明の効果に加え、更に、現在使用されている金属膜作製装置に適用が可能な金属膜作製方法とすることができる。
【０１００】
〔請求項６〕に記載する発明では、〔請求項１〕ないし〔請求項３〕に記載する金属膜作製方法のいずれかにおいて、前記ハイブリッドプラズマを、前記チャンバの上部の開口を密閉する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し、これにより形成される誘導電界の作用で前記ハロゲンガスをプラズマ化することにより得られる誘導結合性プラズマを主成分としたプラズマとすると共に、前記コイルのリング条件または前記コイルと前記基板との間隔の少なくとも一方を適正化することで発生した静電場の作用により前記容量結合性プラズマの成分を付加したプラズマとするので、
〔請求項１〕ないし〔請求項３〕に記載する発明の効果に加え、更に、現在使用されている金属膜作製装置に適用が可能な金属膜作製方法とすることができる。
【０１０１】
〔請求項７〕に記載する発明では、〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載する金属膜作製方法において、前記ハイブリッドプラズマを、前記チャンバの周囲に巻回したコイルに給電し、これにより形成される誘導電界の作用で前記ハロゲンガスをプラズマ化することにより得られる誘導結合性プラズマと、前記チャンバの上部の開口を密閉する前記被エッチング部材に給電し、これにより形成される静電場の作用で前記ハロゲンガスをプラズマ化することにより得られる容量結合性プラズマとを混合したプラズマとするので、
〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載する発明の効果に加え、更に、誘導結合性のプラズマ成分量と容量結合性のプラズマ成分量とを同等のレベルで制御可能とした金属膜作製方法とすることができる。
【０１０２】
〔請求項８〕に記載する発明では、〔請求項５〕に記載する金属膜作製方法において、前記コイルの巻回条件を変化させることにより前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御するので、
現在使用されている金属膜作製装置において、簡便な方法で容量結合性のプラズマ成分の発生を制御することができる。
【０１０３】
〔請求項９〕に記載する発明では、〔請求項６〕に記載する金属膜作製方法において、前記コイル条件を変化させることにより前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御するので、
現在使用されている金属膜作製装置において、簡便な方法で容量結合性のプラズマ成分の発生を制御することができる。
【０１０４】
〔請求項１０〕に記載する発明では、〔請求項６〕又は〔請求項９〕に記載する金属膜作製方法において、前記コイルと前記基板との間隔を変化させることにより前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御するので、
現在使用されている金属膜作製装置において、簡便な方法で容量結合性のプラズマ成分の発生を制御することができる。
【０１０５】
〔請求項１１〕に記載する発明では、〔請求項７〕に記載する金属膜作製方法において、前記誘導結合性プラズマまたは前記容量結合性プラズマを発生させる条件の少なくとも一方を制御することにより、前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記誘導結合性プラズマと前記容量結合性プラズマとの割合を制御するので、
〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載する発明の効果に加え、更に、誘導結合性のプラズマ成分量と容量結合性のプラズマ成分量とを同等のレベルで制御可能とした金属膜作製方法とすることができる。
【０１０６】
〔請求項１２〕に記載する発明では、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し前記基板に対向する位置におけるチャンバに設けられる被エッチング部材と、前記基板と前記被エッチング部材との間における前記チャンバの内部にハロゲン含有の原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記原料ガスに誘導電界および静電場を作用させ、誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとから構成されるハイブリッドプラズマを発生させ、この原料ガスプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くして前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する温度制御手段とを備えたので、
比較的高い電子温度及び高い電子密度のプラズマを発生させる誘導結合型プラズマと、比較的低い電子温度及び低い電子密度のプラズマを発生させる容量結合型プラズマとを混合させ、成膜時のプラズマ状態の広範な制御を可能とした金属膜作製装置とすることができる。これにより、上式（１）〜（４）のバランスを成り立たせると共に、上式（６）〜（８）等の副反応を抑制可能とした金属膜作製装置とすることができる。
【０１０７】
〔請求項１３〕に記載する発明では、〔請求項１２〕に記載する金属膜作製装置において、前記ハイブリッドプラズマに含まれる誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマの割合を変化させる制御手段を更に設け、前記ハイブリッドプラズマのプラズマ状態を、前記誘導結合性プラズマの有する相対的に高い電子温度および電子密度のプラズマ状態と前記容量結合性プラズマの有する相対的に低い電子温度および電子密度のプラズマ状態との中間状態とすることにより、発生させるハロゲンガスプラズマの電子温度および電子密度を制御するので、
〔請求項１２〕に記載する発明の効果に加え、更に、発生させるプラズマの状態（電子温度、電子密度等）をプロセス条件を変えることなく制御可能とした金属膜作製装置とすることができる。
【０１０８】
〔請求項１４〕に記載する発明では、基板を収容す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し前記チャンバの開口を密閉する板状の被エッチング部材と、前記チャンバの内部にハロゲン含有の原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記チャンバの周囲に巻回したコイル形状のアンテナ部材と当該アンテナ部材に給電する電源部とから構成されるプラズマ発生手段と、前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記原料ガス供給手段により供給される原料ガスを、前記プラズマ発生手段により前記被エッチング部材の前記基板側に形成する誘導電界および静電場によりプラズマ化し、これにより誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとからなる原料ガスのハイブリッドプラズマを発生させ、このハイブリッドプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成させ、前記温度制御手段で前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くすることにより前記前駆体の金属成分を基板に成膜するので、
現在使用されている金属膜作製装置に適用可能とすることができる。
【０１０９】
〔請求項１５〕に記載する発明では、基板を収容す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含有の原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記天井板の外方に設けた平面リング形状のアンテナ部材と当該アンテナ部材に給電する電源部とから構成され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アンテナ部材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、前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記原料ガス供給手段により供給される原料ガスを、前記プラズマ発生手段により前記被エッチング部材の前記基板側に形成する誘導電界および静電場によりプラズマ化し、これにより誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとからなる原料ガスのハイブリッドプラズマを発生させ、このハイブリッドプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成させ、前記温度制御手段で前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くすることにより前記前駆体の金属成分を基板に成膜するので、
現在使用されている金属膜作製装置に適用可能とすることができる。
【０１１０】
〔請求項１６〕に記載する発明では、〔請求項１４〕に記載する金属膜作製装置において、前記チャンバの周囲に巻回したコイル状態を変化させるコイル可変手段を更に設け、前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御するので、
現在使用されている金属膜作製装置に適用可能とすると共に、簡便な手段で容量結合性のプラズマ成分の発生を制御可能とした金属膜作製装置とすることができる。
【０１１１】
〔請求項１７〕に記載する発明では、〔請求項１５〕に記載する金属膜作製装置において、前記天井板の外方に設けた平面リング形状のアンテナ部材におけるコイルピッチを変化させるコイル可変手段を更に設け、前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御するので、
現在使用されている金属膜作製装置に適用可能とすると共に、簡便な手段で容量結合性のプラズマ成分の発生を制御可能とした金属膜作製装置とすることができる。
【０１１２】
〔請求項１８〕に記載する発明では、〔請求項１５〕又は〔請求項１７〕に記載する金属膜作製装置において、前記アンテナ部材と前記基板との間隔を変化させる基板昇降手段を更に設け、前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記容量結合性プラズマの割合を制御するので、
現在使用されている金属膜作製装置に適用可能とすると共に、簡便な手段で容量結合性のプラズマ成分の発生を制御可能とした金属膜作製装置とすることができる。
【０１１３】
〔請求項１９〕に記載する発明では、基板を収容す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し前記チャンバの開口を密閉する板状の被エッチング部材と、前記チャンバの内部にハロゲン含有の原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記チャンバの周囲に巻回したコイル形状のアンテナ部材と当該アンテナ部材に給電する電源部とから構成される第１のプラズマ発生手段と、前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くする温度制御手段と、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から構成される第２のプラズマ発生手段とを備え、
前記原料ガス供給手段により供給される原料ガスを、前記第１のプラズマ発生手段により前記被エッチング部材の前記基板側に形成する誘導電界および前記第２のプラズマ発生手段により前記被エッチング部材の前記基板側に形成する静電場によりプラズマ化し、これにより誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとからなる原料ガスのハイブリッドプラズマを発生させ、このハイブリッドプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成させ、前記温度制御手段で前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くすることにより前記前駆体の金属成分を基板に成膜するので、
誘導結合性のプラズマ成分量と容量結合性のプラズマ成分量とを同等のレベルで制御可能とした金属膜作製装置とすることができる。
【０１１４】
〔請求項２０〕に記載する発明では、〔請求項１９〕に記載する金属膜作製装置において、前記第１のプラズマ発生手段により発生される誘導結合性のプラズマ条件を制御するプラズマ条件制御手段を更に設け、前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記誘導結合性プラズマと前記容量結合性プラズマとの割合を制御するので、
〔請求項１９〕に記載する発明の効果に加え、簡便な手段で誘導結合性のプラズマ成分と容量結合性のプラズマ成分を制御可能とした金属膜作製装置とすることができる。
【０１１５】
〔請求項２１〕に記載する発明では、〔請求項１９〕又は〔請求項２０〕に記載する金属膜作製装置において、前記第２のプラズマ発生手段により発生される容量結合性のプラズマ条件を制御するプラズマ条件制御手段を更に設け、前記ハイブリッドプラズマに含まれる前記誘導結合性プラズマと前記容量結合性プラズマとの割合を制御するので、
〔請求項１９〕又は〔請求項２０〕に記載する発明の効果に加え、簡便な手段で誘導結合性のプラズマ成分と容量結合性のプラズマ成分を制御可能とした金属膜作製装置とすることができる。
【０１１６】
〔請求項２２〕に記載する発明では、基板を収容す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外方側に湾曲した凸形状の絶縁材製の天井板と、前記チャンバの内部にハロゲン含有の原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記天井板の外方周囲に設けた円錐リング状のアンテナ部材と当該アンテナ部材に給電する電源部とから構成され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、前記天井板の内側の碗型形状に沿いながら、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アンテナ部材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、前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記原料ガス供給手段により供給される原料ガスを、前記プラズマ発生手段により前記被エッチング部材の前記基板側に形成する誘導電界および静電場によりプラズマ化し、これにより誘導結合性プラズマと容量結合性プラズマとからなる原料ガスのハイブリッドプラズマを発生させ、このハイブリッドプラズマで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分と原料ガスとの前駆体を生成させ、前記温度制御手段で前記基板側の温度を前記被エッチング部材側の温度よりも低くすることにより前記前駆体の金属成分を基板に成膜するので、
現在使用されている金属膜作製装置に適用可能とすることができる。
【０１１７】
〔請求項２３〕に記載する発明では、〔請求項１〕ないし〔請求項１１〕に記載する金属膜作製方法のいずれかにおいて、前記ハロゲンガスを塩素ガスとし、前記前駆体を塩化金属とするので、
コストを大幅に減少させることができる。また、塩素ガスをプラズマ化することで得られる塩素ガスプラズマにより、反応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。
【０１１８】
〔請求項２４〕に記載する発明では、〔請求項１〕ないし〔請求項１１〕又は〔請求項２３〕に記載する金属膜作製方法のいずれかにおいて、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属を銅とし、前記前駆体をハロゲン化銅とするので、
所望の金属膜を成膜することができる。
【０１１９】
〔請求項２５〕に記載する発明では、〔請求項１２〕ないし〔請求項２２〕に記載する金属膜作製装置のいずれかにおいて、前記ハロゲン含有の原料ガスを塩素を含有する原料ガスとし、前記前駆体を塩化金属とするので、
コストを大幅に減少させることができる。また、塩素ガスをプラズマ化することで得られる塩素ガスプラズマにより、反応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。
【０１２０】
〔請求項２６〕に記載する発明では、〔請求項１２〕ないし〔請求項２２〕又は〔請求項２５〕に記載する金属膜作製方法のいずれかにおいて、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属を銅とし、前記前駆体をハロゲン化金属とするので、
所望の金属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側面図である。
【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側面図である。
【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側面図である。
【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側面図である。
【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側面図である。
【図６】本発明の第６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側面図である。
【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　　銅板部材
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　　Ｃｌ２　ガスプラズマ
１５　　前駆体
１６　　Ｃｕ薄膜
１７　　排気口
２２ａ　コイル可変手段（下）
２２ｂ　コイル可変手段（上）
２５　　天井板
２６　　被エッチング部材
２７　　プラズマアンテナ
２８　　基板昇降手段
３０　　リング部
３１　　突起部
３４　　プラズマアンテナ
【図１】
2004083943.tif 000003
【図２】
2004083943.tif 000004
【図３】
2004083943.tif 000005
【図４】
2004083943.tif 000006
【図５】
2004083943.tif 000007
【図６】
2004083943.tif 000008