(57)【要約】【課題】酸素含有ガスを供給せずに金属酸化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、ハロゲン化物を生成しうる金属からなる成膜用金属パーツと酸化ケイ素等の固体酸化物からなる酸素源パーツとから構成される被エッチング部材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酸素ガスラジカルを発生させ、前駆体１５の金属成分を金属酸化物として基板３に成膜する。【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、
固体酸化物、固体窒化物又は固体炭化物のいずれか１種以上と、高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とから構成され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、
前記固体酸化物は、酸化ケイ素、ほう酸又は酸化アルミニウムのいずれか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３】
請求項１又は２に記載する被エッチング部材において、
前記固体窒化物は、窒化ケイ素であ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ないし３のいずれかに記載する被エッチング部材において、
前記固体炭化物は、炭化ケイ素であることを特徴とする被エッチング部材。
【請求項５】
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４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で前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製装置。
【請求項６】
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４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、
前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製装置。
【請求項７】
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４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で前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製装置。
【請求項８】
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４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で前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製装置。
【請求項９】
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４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で前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製装置。
【請求項１０】
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４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で前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製装置。
【請求項１１】
請求項１０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４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１２】
請求項１０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４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４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、
前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製装置。
【請求項１４】
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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製方法。
【請求項１５】
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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製方法。
【請求項１６】
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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製方法。
【請求項１７】
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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製方法。
【請求項１８】
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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製方法。
【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、  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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上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、金属酸化膜、金属窒化膜及び金属炭化膜を成膜する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。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】
米国特許出願公開第２００２／０１２５１３０号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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、金属酸化膜、金属窒化膜及び金属炭化膜等を成膜しようとする場合には、成膜工程において別途、酸素元素を含有するガス、窒素元素を含有するガス又は炭素元素を含有するガス等をチャンバ内に供給する必要がある。これは、装置コストを増大させる要因となっており、また、この結果、薄膜の成膜コストを増加させる原因ともなっていた。本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、別途、酸素元素等をチャンバ内に供給することなく、金属酸化膜、金属窒化膜及び金属炭化膜等を成膜することが可能な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、
固体酸化物、固体窒化物又は固体炭化物のいずれか１種以上と、高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とから構成され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、
前記固体酸化物は、酸化ケイ素、ほう酸又は酸化アルミニウムのいずれか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。
【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又は第２の発明に記載する被エッチング部材において、
前記固体窒化物は、窒化ケイ素であ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ないし第３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、
前記固体炭化物は、炭化ケイ素であ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４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で前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製装置である。
【００１１】
上記目的を解決する第６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４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、
前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製装置である。
【００１２】
上記目的を解決する第７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４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で前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製装置である。
【００１３】
上記目的を解決する第８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４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で前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製装置である。
【００１４】
上記目的を解決する第９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４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で前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製装置である。
【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４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で前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上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、
第１０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４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。
【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、
第１０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４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。
【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４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、
前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上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１５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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【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、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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜する金属膜作製方法である。
【００２６】
【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。
【００２７】
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。
【００２８】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は円板状の被エッチング部材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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
ここで、本実施形態における被エッチング部材７は、固体酸化物と、高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とから構成されている。図６は、本実施形態に係る被エッチング部材７の概略外観図である。同図に示すように、被エッチング部材７は、円板形状であり、固体酸化物である酸素源パーツ５１と、高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属である成膜用金属パーツ５０とが円板一周に沿って交互に接続されて形成されている。本実施形態では、酸素源パーツ５１として酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）、成膜用金属パーツ５０としてタンタル（Ｔａ）を例にして説明する。
【００３２】
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である酸化タンタル膜の成膜を行う。
【００３３】
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。
【００３４】
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に以下２つのエッチング反応が生じる。
【００３５】
一つ目の反応は、被エッチング部材７を構成する成膜用金属パーツ５０のエッチング反応であり、例えば次式で表される。
Ｔａ（ｓ）＋２Ｃｌ* →  ＴａＣｌ2 （ｇ）  ・・・・（２）
ここで、ｓは固体状態、ｇはガス状態を表す。式（２）は、被エッチング部材７を構成するタンタルがガスプラズマ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ＴａＣｌ2 及びこれと組成比が異なる物質（Ｔａx1ＣｌY1）である。
【００３６】
二つ目の反応は、被エッチング部材７を構成する酸素源パーツ５１のエッチング反応であり、例えば次式で表される。
ＳｉＯ2 （ｓ）＋Ｃｌ* →ＳｉＣｌ（ｇ）＋２Ｏ*   ・・・（３）
式（３）は、被エッチング部材７を構成する酸化ケイ素がガスプラズマ１４によりエッチングされ、ガス化すると共に、酸化ケイ素の一成分である酸素が酸素ガスラジカルとなった状態を表す。なお、塩化ケイ素は揮発性が高いため、チャンバ内において吸着や成膜等に関与することなく排気される。
【００３７】
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である塩化タンタルは基板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。
ＴａＣｌ2 （ｇ）  →  ＴａＣｌ2 （ａｄ）  ・・・・（４）
ここで、ａｄは吸着状態を表す。
【００３８】
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。
ＴａＣｌ2 （ａｄ）＋２Ｃｌ* →Ｔａ（ｓ）＋２Ｃｌ2 ↑  ・・（５）
【００３９】
以上の反応を、被エッチング部材７を構成する成膜用金属パーツ５０であるタンタルが基板３に成膜されるまでについてまとめると、例えば、次式で表される。
Ｔａ(s) →ＴａＣｌ2 (g) →ＴａＣｌ2(ad) →Ｔａ(s)   ・・・（６）
この反応の過程において、上式（３）に示す反応により発生した酸素ガスラジカルは、主として次の４つの反応に寄与することにより酸化タンタルが基板３に成膜される。
【００４０】
一つ目の反応は、成膜用金属パーツ５０であるＴａ（ｓ）の酸素ガスラジカルによるエッチングと成膜である。二つ目の反応は、ＴａＣｌ2 （ｇ）の酸素ガスラジカルによる酸化と成膜である。三つ目の反応は、ＴａＣｌ2 （ａｄ）の酸素ガスラジカルによる酸化である。四つ目の反応は、基板３に成膜されたＴａ（ｓ）の酸素ガスラジカルによる酸化である。以下、各反応について、説明する。
【００４１】
一つ目の反応については、成膜用金属パーツ５０であるタンタルが酸素ガスラジカルによりエッチングされ、ガス状態の酸化タンタルが生成し、これが基板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。
２Ｔａ（ｓ）＋５Ｏ* →Ｔａ2 Ｏ5 （ｇ）→Ｔａ2 Ｏ5 （ｓ）・・（７）
【００４２】
二つ目の反応については、ガス状態の塩化タンタルが酸素ガスラジカルにより酸化されガス状態の酸化タンタルとなり、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。
２ＴａＣｌ2 （ｇ）＋５Ｏ* →Ｔａ2 Ｏ5 （ｇ）＋２Ｃｌ2 ↑・・（８）
Ｔａ2 Ｏ5 （ｇ）  →  Ｔａ2 Ｏ5 （ｓ）  ・・・・（９）
【００４３】
三つ目の反応については、基板３に吸着した塩化タンタルが酸素ガスラジカルにより酸化され酸化タンタルとなる。このときの反応は、例えば、次式で表される。
２ＴａＣｌ2 （ａｄ）＋５Ｏ* →Ｔａ2 Ｏ5 （ｓ）＋２Ｃｌ2 ↑  ・（９）
【００４４】
四つ目の反応については、基板３に成膜されたタンタルが酸素ガスラジカルにより酸化されて酸化タンタルとなる。このときの反応は、例えば、次式で表される。
２Ｔａ（ｓ）＋５Ｏ* →Ｔａ2 Ｏ5 （ｓ）  ・・・・（１０）
【００４５】
前述した成膜反応は、チャンバ内で起こりうる反応の一例である。例えば、他に起こりうる反応としては、次の反応が挙げられる。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（４）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。
ＴａＣｌ2 （ｇ）＋２Ｃｌ* →Ｔａ（ｇ）＋２Ｃｌ2 ↑  ・・（１１）
【００４６】
この後、ガス状態のタンタルは、基板３に成膜される。この過程においても、ガス状態のタンタルおよび基板３に成膜されたタンタルは、酸素ガスラジカルにより酸化され、酸化タンタルとなる。
【００４７】
以上より、基板３上には酸化タンタルの薄膜である金属薄膜１６を成膜することができる。すなわち、本実施形態では、酸素元素を含むガスをチャンバ内に供給等せずとも、被エッチング部材７の一部を酸化ケイ素等の固体酸化物で構成することにより、金属酸化膜を成膜することができる。
【００４８】
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、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。
【００４９】
＜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。
【００５０】
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。図７に被エッチング部材２０の概略平面図を示す。同図に示すように、被エッチング部材２０は、１２本の突起部21-1〜21-12 とリング部２２とからなり、各突起部の間には切欠部２３が設けられている。チャンバ１内においては、被エッチング部材２０は、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21-1〜21-12 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するように設置される。すなわち、突起部21-1〜21-12 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21-1〜21-12 の間には切欠部２３（空間）が存在している。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。
【００５１】
更に、被エッチング部材２０の有する各突起部21-1〜21-12 は、タンタル金属又は酸化ケイ素で構成されている。例えば、突起部21-1、21-3、21-5、21-7、21-9、21-11 はタンタル金属からなり、突起部21-2、21-4、21-6、21-8、21-10 、21-12 は酸化ケイ素からなる。
【００５２】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、被エッチング部材２０を構成するタンタル及び酸化ケイ素を第１の実施形態と同様にガスプラズマ１４でエッチングすることにより、基板３上に酸化タンタルの薄膜である金属薄膜１６を成膜することができる。すなわち、本実施形態においても、酸素元素を含むガスをチャンバ内に供給等することなく、金属酸化膜を成膜することができる。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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酸化タンタルの薄膜である金属薄膜１６が成膜される。
【００５７】
＜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。
【００５８】
本実施形態に係る被エッチング部材７としては、第１の実施形態で適用した図６に示す被エッチング部材を用いた。本実施形態に係る金属膜作製装置では、被エッチング部材７を構成するタンタル及び酸化ケイ素を第１の実施形態と同様にガスプラズマ１４でエッチングすることにより、基板３上に酸化タンタルの薄膜である金属薄膜１６を成膜することができる。すなわち、本実施形態においても、酸素元素を含むガスをチャンバ内に供給等することなく、金属酸化膜を成膜することができる。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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酸化タンタルの薄膜である金属薄膜１６が成膜される。
【００６２】
＜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。
【００６３】
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。
【００６４】
ここで、本実施形態における被エッチング部材３０は、固体酸化物と、高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とから構成されている。図８は、本実施形態に係る被エッチング部材３０の概略外観図である。同図に示すように、被エッチング部材３０は、略円錐形状であり、固体酸化物である酸素源パーツ５３と、高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属である成膜用金属パーツ５２とが円錐形状の一周に沿って交互に接続されて形成されている。本実施形態では、酸素源パーツ５３として酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）、成膜用金属パーツ５２としてタンタル（Ｔａ）を適用した。
【００６５】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、被エッチング部材３０を構成するタンタル及び酸化ケイ素を第１の実施形態と同様にガスプラズマ３５でエッチングすることにより、基板３上に酸化タンタルの薄膜である金属薄膜１６を成膜することができる。すなわち、本実施形態においても、酸素元素を含むガスをチャンバ内に供給等することなく、金属酸化膜を成膜することができる。
【００６６】
本実施形態における被エッチング部材３０のエッチングについては、第１の実施形態と多少異なるため、以下説明を加える。
【００６７】
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。
【００６８】
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、既に薄膜が成膜された基板３に別材料で成膜を行う場合には、既に成膜された薄膜を損傷させることなく別材料の成膜が可能である。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。
【００６９】
＜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としては、図７に示す第２の実施形態で適用した被エッチング部材を用いた。
【００７０】
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。
【００７１】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、被エッチング部材２０を構成するタンタル及び酸化ケイ素を第１の実施形態と同様にガスプラズマ４５でエッチングすることにより、基板３上に酸化タンタルの薄膜である金属薄膜１６を成膜することができる。すなわち、本実施形態においても、酸素元素を含むガスをチャンバ内に供給等することなく、金属酸化膜を成膜することができる。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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酸化タンタルの薄膜である金属薄膜１６が成膜される。
【００７５】
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。
【００７６】
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。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。
【００７７】
また、被エッチング部材を構成する成膜用金属パーツの金属材料は、例えばＣｕ、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用いることができる。また、固体酸化物としては、酸化ケイ素の他に、ほう酸、酸化アルミニウム等を選択することができる。
【００７８】
更に、固体酸化物の代わりに固体窒化物（例えば、窒化ケイ素等）や、固体炭化物（例えば、炭化ケイ素等）を用いることで、金属薄膜１６として窒化金属の薄膜や炭化金属の薄膜を成膜することができる。更に、被エッチング部材を構成する金属成分と、固体酸化物、固体窒化物又は固体炭化物との構成割合を変化させてもよく、この場合、成膜される金属薄膜１６の酸化、窒化又は炭化の度合いを変化させることができる。
【００７９】
被エッチング部材を構成する固体酸化物の代わりに固体窒化物を用いた場合について、図１に示す金属膜作製装置を例にして説明する。固体窒化物を用いて金属窒化物の薄膜を作製する場合には、図１の被エッチング部材７の概略外観を示す図６において、酸素源パーツ５１の代わりに窒素源パーツとして固体窒化物を適用する。酸素源パーツ５１の代わりに窒素源パーツとして固体窒化物を適用する以外は装置構成および操作方法は第１の実施形態と同様である。以下、窒素源パーツとして窒化ケイ素、成膜用金属パーツ５０としてタンタル（Ｔａ）を例にして説明する。
【００８０】
まず、第１の実施形態と同様に、ガスプラズマ１４で図示する領域に塩素ガスプラズマを発生させる。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、以下２つのエッチング反応が生じる。
【００８１】
一つ目の反応は、被エッチング部材７を構成する成膜用金属パーツ５０のエッチング反応であり、前駆体としてのガス状態の塩化タンタルの生成である。二つ目の反応は、被エッチング部材７を構成する窒素源パーツのエッチング反応であり、窒化ケイ素から窒素ラジカル及びガス状態の塩化ケイ素が生成する。
【００８２】
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である塩化タンタルは基板３に吸着され、塩素ガスラジカルにより還元されてタンタルとなる。被エッチング部材７を構成する成膜用金属パーツ５０であるタンタルが基板３に成膜されるまでについてまとめると、例えば、次式（上式（６）と同様）で表される。
Ｔａ(s) →ＴａＣｌ2 (g) →ＴａＣｌ2(ad) →Ｔａ(s)
この反応の過程において、窒素ガスラジカルは、主として次の４つの反応に寄与することにより窒化タンタルが基板３に成膜される。
【００８３】
一つ目の反応については、成膜用金属パーツ５０であるタンタルが窒素ガスラジカルによりエッチングされ、ガス状態の窒化タンタルが生成し、これが基板３に成膜される。二つ目の反応については、ガス状態の塩化タンタルが窒素ガスラジカルにより窒化されガス状態の窒化タンタルとなり、基板３に成膜される。三つ目の反応については、基板３に吸着した塩化タンタルが窒素ガスラジカルにより窒化され窒化タンタルとなる。四つ目の反応については、基板３に成膜されたタンタルが窒素ガスラジカルにより窒化されて窒化タンタルとなる。
【００８４】
前述した成膜反応は、チャンバ内で起こりうる反応の一例である。以上より、基板３上には窒化タンタルの薄膜である金属薄膜１６を成膜することができる。すなわち、窒素元素を含むガスをチャンバ内に供給等せずとも、被エッチング部材７の一部を窒化ケイ素等の固体窒化物で構成することにより、金属窒化膜を成膜することができる。
【００８５】
次に、被エッチング部材を構成する固体酸化物の代わりに固体炭化物を用いた場合について、図１に示す金属膜作製装置を例にして説明する。固体炭化物を用いて金属炭化物の薄膜を作製する場合には、図１の被エッチング部材７の概略外観を示す図６において、酸素源パーツ５１の代わりに炭素源パーツとして固体炭化物を適用する。酸素源パーツ５１の代わりに炭素源パーツとして固体炭化物を適用する以外は装置構成および操作方法は第１の実施形態と同様である。以下、炭素源パーツとして炭化ケイ素、成膜用金属パーツ５０としてタンタル（Ｔａ）を例にして説明する。
【００８６】
まず、第１の実施形態と同様に、ガスプラズマ１４で図示する領域に塩素ガスプラズマを発生させる。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、以下２つのエッチング反応が生じる。
【００８７】
一つ目の反応は、被エッチング部材７を構成する成膜用金属パーツ５０のエッチング反応であり、前駆体としてのガス状態の塩化タンタルの生成である。二つ目の反応は、被エッチング部材７を構成する炭素源パーツのエッチング反応であり、炭化ケイ素から炭素ラジカル及びガス状態の塩化ケイ素が生成する。
【００８８】
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である塩化タンタルは基板３に吸着され、塩素ガスラジカルにより還元されてタンタルとなる。被エッチング部材７を構成する成膜用金属パーツ５０であるタンタルが基板３に成膜されるまでについてまとめると、例えば、次式（上式（６）と同様）で表される。
Ｔａ(s) →ＴａＣｌ2 (g) →ＴａＣｌ2(ad) →Ｔａ(s)
この反応の過程において、炭素ガスラジカルは、主として次の４つの反応に寄与することにより炭化タンタルが基板３に成膜される。
【００８９】
一つ目の反応については、成膜用金属パーツ５０であるタンタルが炭素ガスラジカルによりエッチングされ、ガス状態の炭化タンタルが生成し、これが基板３に成膜される。二つ目の反応については、ガス状態の塩化タンタルが炭素ガスラジカルにより炭化されガス状態の炭化タンタルとなり、基板３に成膜される。三つ目の反応については、基板３に吸着した塩化タンタルが炭素ガスラジカルにより炭化され炭化タンタルとなる。四つ目の反応については、基板３に成膜されたタンタルが炭素ガスラジカルにより炭化されて炭化タンタルとなる。
【００９０】
前述した成膜反応は、チャンバ内で起こりうる反応の一例である。以上より、基板３上には炭化タンタルの薄膜である金属薄膜１６を成膜することができる。すなわち、炭素元素を含むガスをチャンバ内に供給等せずとも、被エッチング部材７の一部を炭化ケイ素等の固体炭化物で構成することにより、金属炭化膜を成膜することができる。
【００９１】
【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であって、
固体酸化物、固体窒化物又は固体炭化物のいずれか１種以上と、高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とから構成したので、
別途酸素源、窒素源又は炭素源を用意せずに、被エッチング部材を構成する金属を酸化、窒化又は炭化して金属酸化膜、金属窒化膜、金属炭化膜又はこれらの複合膜を成膜することができる。金属酸化膜はコンデンサの誘電体部分等、金属窒化膜はバリアメタル等、金属炭化物は、機械的強度が必要な部分のコーティング膜や耐摩耗性を付与するためのコーティング等として適用することができる。
【００９２】
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、
前記固体酸化物は、酸化ケイ素、ほう酸又は酸化アルミニウムのいずれか１種以上であることとしたので、
被エッチング部材の構成部材として不都合なく、被エッチング部材を形成することができる。また、金属酸化膜の成膜に適切な酸素源である。
【００９３】
第３の発明に係る被エッチング部材によれば、
第１又は第２の発明に記載する被エッチング部材において、
前記固体窒化物は、窒化ケイ素であることとしたので、
被エッチング部材の構成部材として不都合なく、被エッチング部材を形成することができる。また、金属窒化膜の成膜に適切な窒素源である。
【００９４】
第４の発明に係る被エッチング部材によれば、
第１ないし第３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、
前記固体炭化物は、炭化ケイ素であることとしたので、
被エッチング部材の構成部材として不都合なく、被エッチング部材を形成することができる。また、金属炭化膜の成膜に適切な炭素源である。
【００９５】
第５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４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で前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜することとしたので、
別途酸素ガス、窒素ガス又は炭素ガス等を用意せずに、被エッチング部材を構成する金属を酸化、窒化又は炭化して金属酸化膜、金属窒化膜、金属炭化膜又はこれらの複合膜を成膜することができる。よって、酸素ガス、窒素ガス又は炭素ガス等を供給するガス供給装置等を省略することができ、装置の製造コストを削減することができる。
【００９６】
第６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４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、
前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜することとしたので、
別途酸素ガス、窒素ガス又は炭素ガス等を用意せずに、被エッチング部材を構成する金属を酸化、窒化又は炭化して金属酸化膜、金属窒化膜、金属炭化膜又はこれらの複合膜を成膜することができる。よって、酸素ガス、窒素ガス又は炭素ガス等を供給するガス供給装置等を省略することができ、装置の製造コストを削減することができる。
【００９７】
第７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４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で前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜することとしたので、
第５又は第６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。
【００９８】
第８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４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で前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜することとしたので、
第５又は第６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。
【００９９】
第９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４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で前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜することとしたので、
第５又は第６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。
【０１００】
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４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で前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜することとしたので、
第５又は第６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。
【０１０１】
第１１の発明に係る金属膜作製装置によれば、
第１０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４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１０の発明を加工の容易な被エッチング部材で実現できる。
【０１０２】
第１２の発明に係る金属膜作製装置によれば、
第１０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４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１０の発明において、成膜効率を向上させることができる。
【０１０３】
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４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、
前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜することとしたので、
第５又は第６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。
【０１０４】
第１４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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜することとしたので、
別途酸素ガス、窒素ガス又は炭素ガス等を用意せずに、被エッチング部材を構成する金属を酸化、窒化又は炭化して金属酸化膜、金属窒化膜、金属炭化膜又はこれらの複合膜を成膜することができる。よって、酸素ガス、窒素ガス又は炭素ガス等を供給するガス供給装置等を省略することができ、装置の製造コストを削減することができる。
【０１０５】
第１５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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜することとしたので、
別途酸素ガス、窒素ガス又は炭素ガス等を用意せずに、被エッチング部材を構成する金属を酸化、窒化又は炭化して金属酸化膜、金属窒化膜、金属炭化膜又はこれらの複合膜を成膜することができる。よって、酸素ガス、窒素ガス又は炭素ガス等を供給するガス供給装置等を省略することができ、装置の製造コストを削減することができる。
【０１０６】
第１６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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜することとしたので、
第１４又は第１５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。
【０１０７】
第１７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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜することとしたので、
第１４又は第１５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。
【０１０８】
第１８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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜することとしたので、
第１４又は第１５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。
【０１０９】
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、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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜することとしたので、
第１４又は第１５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。
【０１１０】
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４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、前記高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属とハロゲンとの前駆体を生成させると共に、前記固体酸化物、前記固体窒化物又は前記固体炭化物のいずれか１種以上から酸素ラジカル、窒素ラジカル又は炭素ラジカルのいずれか１種以上を発生させ、
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、
前記金属の酸化物、窒化物又は炭化物のいずれか１種以上を前記基板に成膜することとしたので、
第１４又は第１５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】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】第１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】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平面図である。
【図８】第４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。
【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  金属薄膜
１７  排気口
１８  原料ガス
２０  被エッチング部材
21-1〜12  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
５０，５２  成膜用金属パーツ
５１，５３  酸素源パーツ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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