(57)【要約】【課題】  被エッチング部材と基板との温度条件を所定通り維持しつつ被エッチング部材をエッチングしてその金属成分の金属膜を基板上に生成させる場合において、被エッチング部材の温度を基板の温度とは独立に制御し得る金属膜作製装置を提供する。【解決手段】  高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得ると同時にハロゲンガスを解離する触媒作用を有する金属、例えばＣｕで形成した被エッチング部材８の温度をヒータ１１で基板３の温度とは独立に制御する一方、この被エッチング部材８の触媒作用でチャンバ１内に供給されたハロゲンガスを解離してそのラジカルを得、このラジカルで被エッチング部材８のエッチングを行うことにより所定の前駆体１５を得るようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、
このハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成した被エッチング部材を、所定の第１の温度に制御して前記ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種でエッチングすることにより少なくとも前記元素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い第２の温度に制御することにより、前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて成膜を行うことを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項２】
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給するとともに、この供給に際し、前記ハロゲンガスを、これを解離する触媒作用を有する触媒金属と接触させてハロゲンガスのラジカルを形成する一方、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成した被エッチング部材を、所定の第１の温度に制御して前記ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種でエッチングすることにより少なくとも前記元素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い第２の温度に制御することにより、前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて成膜を行うことを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項３】
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、
このハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸
気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成した被エッチング部材を、所定の第１の温度に制御して前記ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種でエッチングすることにより少なくとも前記元素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い第２の温度に制御することにより前記前駆体を基板に吸着させる一方、
別途前記ハロゲンガスのラジカルを形成し、このラジカルを前記チャンバ内に補給することにより吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜いて少なくとも前記前駆体の元素成分を基板に析出させて所定の成膜を行うことを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項４】
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給するとともに、この供給に際し、前記ハロゲンガスを、これを解離する触媒作用を有する触媒金属と接触させてハロゲンガスのラジカルを形成する一方、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成した被エッチング部材を、所定の第１の温度に制御して前記ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種でエッチングすることにより少なくとも前記元素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い第２の温度に制御することにより前記前駆体を基板に吸着させる一方、
別途前記ハロゲンガスのラジカルを形成し、このラジカルを前記チャンバ内に補給することにより吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜いて少なくとも前記前駆体の元素成分を基板に析出させて所定の成膜を行うことを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載する薄膜作製方法において、
前記ハロゲンガスのラジカルは、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスに高周波の電界を作用させてこのハロゲンガスをプラズマ化することにより得ることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項６】
請求項３又は請求項４に記載する薄膜作製方法において、
前記ハロゲンガスのラジカルは、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスにマイクロ波を供給してこのハロゲンガスをプラズマ化することにより得ることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項７】
請求項３又は請求項４に記載する薄膜作製方法において、
前記ハロゲンガスのラジカルは、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスを加熱して熱的解離により得ることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項８】
請求項３又は請求項４に記載する薄膜作製方法において、
前記ハロゲンガスのラジカルは、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスにレーザ光又は電子線等の電磁波を供給してこのハロゲンガスを解離させることにより得ることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項９】
請求項３又は請求項４に記載する薄膜作製方法において、
前記ハロゲンガスのラジカルは、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスを、触媒作用により解離させる触媒金属に接触させることにより得ることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れか一つに記載する薄膜作製方法において、
成膜反応に伴い発生するハロゲンガスの解離率が増加するよう、前記チャンバ内に供給するハロゲンガスの供給量を減少させることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項９の何れか一つに記載する薄膜作製方法において、
成膜反応に伴い発生するハロゲンガスの解離率が増加するよう、ハロゲンガスの他に、質量がＮｅ以上の希ガスを前記チャンバ内に供給することを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項９の何れか一つに記載する薄膜作製方法において、
成膜反応に伴い発生するハロゲンガスの解離率が増加するよう、前記チャンバ内に電磁波を供給してこのチャンバ内に供給されたハロゲンガスを解離させることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２の何れか一つに記載する薄膜作製方法において、
前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量とを検出し、両者の比率に応じて、この比率が予め定めた値になるように前記被エッチング部材の温度を制御することを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載する薄膜作製方法において、
前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量との検出は、被エッチング部材の近傍の反応空間の試料を抽出して質量分析により行うことを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載する薄膜作製方法において、
前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量との検出は、被エッチング部材の近傍の反応空間にレーザ光を照射し、これに伴う発光を分光分析することにより行うことを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項１６】
基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
前記ハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置に配設した被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の化学活性でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記基板と前記被エッチング部材との間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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段とを有することを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項１７】
基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置に配設した被エッチング部材と、
前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有する触媒金属と、
前記触媒金属に接触させることによりその触媒作用でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記基板と前記被エッチング部材との間に前記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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段とを有することを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項１８】
基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
前記ハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置に配設した被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の化学活性でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記基板と前記被エッチング部材との間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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段と、
前記基板に吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜くよう、別途前記ハロゲンガスのラジカルを前記チャンバ内に補給するラジカル補給手段とを有することを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項１９】
基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置に配設した被エッチング部材と、
前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有する触媒金属と、
前記触媒金属に接触させることによりその触媒作用でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記基板と前記被エッチング部材との間に前記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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段と
前記基板に吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜くよう、別途前記ハロゲンガスのラジカルを前記チャンバ内に補給するラジカル補給手段とを有することを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項２０】
基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
前記ハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板面に対向する位置を外した位置に配設した被エッチング部材と、
前記チャンバ内で前記基板と前記被エッチング部材との間に配設するとともに前記基板の方向に向いた孔を有する遮蔽板と、
前記被エッチング部材の化学活性でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記被エッチング部材と前記遮蔽板との間の空間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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後すくなくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段とを有することを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項２１】
基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板面に対向する位置を外した位置に配設した被エッチング部材と、
前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有する触媒金属と、
前記チャンバ内で前記基板と前記被エッチング部材との間に配設するとともに前記基板の方向に向いた孔を有する遮蔽板と、
前記触媒金属に接触させることによりその触媒作用でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記被エッチング部材と前記遮蔽板との間の空間に前記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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後すくなくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段とを有することを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項２２】
基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
前記ハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置を避けた位置に配設した被エッチング部材と、
前記チャンバ内で前記基板と前記被エッチング部材との間に配設するとともに前記基板の方向に向いた孔を有する遮蔽板と、
前記被エッチング部材の化学活性でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記被チャンバ内の前記被エッチング部材と前記遮蔽板との間の空間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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後すくなくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段と、
前記基板に吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜くよう、別途前記ハロゲンガスのラジカルを前記チャンバ内に補給するラジカル補給手段とを有することを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項２３】
基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置を避けた位置に配設した被エッチング部材と、
前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有する触媒金属と、
前記チャンバ内で前記基板と前記被エッチング部材との間に配設するとともに前記基板の方向に向いた孔を有する遮蔽板と、
前記触媒金属に接触させることによりその触媒作用でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記被エッチング部材と前記遮蔽板との間の空間に前記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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後すくなくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段と、
前記基板に吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜くよう、別途前記ハロゲンガスのラジカルを前記チャンバ内に補給するラジカル補給手段とを有することを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項２４】
請求項１８、請求項１９、請求項２２又は請求項２３の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ラジカル補給手段は、前記チャンバ内に連通してハロゲンガスを流通させる筒状の通路の周囲に巻回したコイルに高周波電流を供給し、これにより形成する電界の作用でハロゲンガスをプラズマ化するものであることを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項２５】
請求項１８、請求項１９、請求項２２又は請求項２３の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ラジカル補給手段は、前記チャンバ内に連通してハロゲンガスを流通させる筒状の通路にマイクロ波供給手段を有し、このマイクロ波供給手段が発生するマイクロ波により前記ハロゲンガスをプラズマ化するものであることを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項２６】
請求項１８、請求項１９、請求項２２又は請求項２３の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ラジカル補給手段は、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスを加熱してこのハロゲンガスを熱的に解離する加熱手段を有することを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項２７】
請求項１８、請求項１９、請求項２２又は請求項２３の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ラジカル補給手段は、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスにレーザ光又は電子線等の電磁波を供給してこの原料ガスを解離させる電磁波発生手段を有することを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項２８】
請求項１８、請求項１９、請求項２２又は請求項２３の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ラジカル補給手段は、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスを、触媒作用により解離させる触媒金属を有するものであることを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項２９】
請求項１６、請求項１７、請求項２０又は請求項２１の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ハロゲンガスの他に、質量がＮｅ以上の希ガスを前記チャンバ内に供給する希ガス供給手段を有することを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項３０】
請求項１６、請求項１７、請求項２０又は請求項２１の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
さらに、前記チャンバ内に電磁波を供給して成膜反応に伴い発生するハロゲンガスを解離させる電磁波発生手段を有することを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項３１】
請求項１６乃至請求項３０の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量とに基づき両者の比率を検出する比率検出手段と、
この比率検出手段で検出する比率が予め定めた値になるように前記被エッチング部材の温度を制御する温度制御手段とを有することを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載する薄膜作成装置において、
前記比率検出手段は、前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量との検出を被エッチング部材の近傍の反応空間の試料を抽出して質量分析により行う質量分析手段を有することを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項３３】
請求項３１に記載する薄膜作製装置において、
前記比率検出手段は、前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量との検出を、被エッチング部材の近傍の反応空間にレーザ光を照射し、これに伴う発光を分析することにより行う分光分析手段を有することを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項３４】
請求項１６乃至請求項３３の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
被エッチング部材は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｗを含む前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有し且つ高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属、又はＴａを含む前記触媒作用は有しないが高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素の単体で形成したことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項３５】
請求項１６乃至請求項３３の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
被エッチング部材は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｗを含む前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有し且つ高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属、又はＴａを含む前記触媒作用は有しないが高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素の複数種類を成分とする複合金属で形成したことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項３６】
請求項１６乃至請求項３３の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
被エッチング部材は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｗを含む前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有し且つ高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属、又はＴａを含む前記触媒作用は有しないが高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属と、Ｓｅ、Ｓ等の非金属とを成分とする複合金属で形成したことを特徴とする薄膜作製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜作製方法及び薄膜作製装置に関し、特にハロゲンガスを解離したラジカルで高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属乃至これを含む複合金属で形成した被エッチング部材を所定の条件の下でエッチングすることによりこの金属の成膜を行う場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体等の製造においては、プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 装置を用いた成膜が知られている。プラズマＣＶＤ装置とは、チャンバ内に導入した膜の材料となる有機金属錯体等のガスを、高周波アンテナから入射する高周波によりプラズマ状態にし、プラズマ中の活性な励起原子によって基板表面の化学的な反応を促進して金属薄膜等を成膜する装置である。
【０００３】
これに対し、本発明者等は、高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属成分であって、成膜を望む金属成分からなる被エッチング部材をチャンバに設置し、前記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ともに、前駆体の金属成分のみを基板上に成膜するプラズマＣＶＤ装置（以下、新方式のプラズマＣＶＤ装置という。）および成膜方法を開発した（例えば、下記、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４７５３４号公報
【０００５】
上記新方式のプラズマＣＶＤ装置では、成膜される金属源となる被エッチング部材の温度に対して基板の温度が低くなるように制御して基板に当該金属膜を成膜している。例えば、被エッチング部材をＣｕ、ハロゲンガスをＣｌ2とした場合、被エッチング部材を高温（例えば３００°Ｃ〜７００°Ｃ）に、また基板を低温（例えば２００°Ｃ程度）に制御することにより、前記基板にＣｕ薄膜を形成することができる。これは、次のような反応によるものと考えられる。
【０００６】
(1)プラズマの解離反応；Ｃｌ２ →２Ｃｌ*
(2)エッチング反応；Ｃｕ＋Ｃｌ* →ＣｕＣｌ（ｇ）
(3)基板への吸着反応；ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ）
(4)成膜反応；ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ* →Ｃｕ＋Ｃｌ２ ↑  ・・・（１）
ここで、Ｃｌ* はＣｌのラジカルであることを、（ｇ）はガス状態であることを、（ａｄ）は吸着状態であることをそれぞれ表している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記新方式のＣＶＤ装置においては、被エッチング部材と基板との温度の関係を所定通りに維持することが肝要である。このため、基板の温度はヒータ等の加熱手段を用いて所定の温度に制御している。
【０００８】
これに対し、被エッチング部材は、その近傍の空間に発生するプラズマにより加熱している。したがって、被エッチング部材の温度は、目標値を定め、だいたいその温度になるようにプラズマの発生を制御してこれによる加熱制御を行っている。
【０００９】
これに対し、さらなる成膜速度の向上、成膜品質の向上を目指して成膜速度、膜質等の成膜条件をきめ細かく、高精度に制御することができる装置の出現が待望されてきている。
【００１０】
さらに、上式（１）で十分にＣｌ* が存在すれば同式の右側への反応が進み、良好にＣｕ膜を析出させることができる。しかし、Ｃｌガスプラズマの中には、Ｃｌ２ 、Ｃｌ* 等が混在し、Ｃｌ*が優先的に発生する訳ではない。したがって、一意に上式（１）の反応が進む訳ではなく、逆に左側へ進む反応も同時に発生する。
【００１１】
また、ＣｕＣｌ（ａｄ）からＣｌ2 を十分引き抜けなくて次の反応が発生することがある。
ＣｕＣｌ（ａｄ）→ＣｕＣｌ（ｓ）
すなわちＣｕＣｌの固体を形成してしまう可能性がある。このＣｕＣｌ（ｓ）は絶縁体である。したがって、Ｃｕ膜中におけるＣｕＣｌ（ｓ）の存在は、生成したＣｕ膜の導電率を低下させる原因となり、膜質のさらなる改善を目指す場合には、かかる問題も同時に解消し得るものとすることが望ましい。
【００１２】
そこで、上記新方式のＣＶＤ装置による成膜を良好に実施するとともに、膜質をさらに向上させ、同時に成膜速度もさらに向上させるためには、第１に、チャンバ内に十分な量のＣｌ* が存在するよう、このＣｌ* を別途補給してやれば良い。これは、チャンバよりも容積が小さい別の空間で高密度のＣｌ* を発生させてこれを供給するようにすれば良い。容積が小さい空間の方が、Ｃｌ* が発生するようプラズマ条件を調整することが容易であるからである。
【００１３】
一方、もう一つの成膜反応として次式（２）で表される反応も起こっていると考えられる。
２ＣｕＣｌ（ａｄ）→２Ｃｕ＋Ｃｌ2 ・・・・・・・・・（２）
【００１４】
上式（２）は、ＣｕＣｌ（ａｄ）が熱的なエネルギーを貰ってＣｕを析出させ、Ｃｌ2 ガスを放出する反応であるが、熱平衡的にはあり得る可逆的な反応である。上式（２）において、Ｃｌ2 の量を減らせばその反応が右側に行くが、このためには、Ｃｌ2 ガスを解離してやれば良い。
【００１５】
そこで、上述の如き知見に基づく金属膜作製方法を良好に実現するとともに、膜質をさらに向上させ、同時に成膜速度もさらに向上させるためには、第２に、成膜反応に伴って発生するＣｌ2 ガスの量が減少するようその解離率を増加させれば良い。
【００１６】
本発明は、上述の如き新方式のＣＶＤ装置の改良点及び当該新方式のＣＶＤ装置に関する新たな知見に鑑み、被エッチング部材と基板との温度条件を所定通り維持しつつ被エッチング部材をエッチングしてその金属成分の薄膜を基板上に生成させる場合において、被エッチング部材の温度を基板の温度とは独立に制御し得る薄膜作製方法及び薄膜作製装置を提供することを主目的とする。また、上記主目的を達成すると同時に、さらに成膜反応を促進し得る薄膜作製方法及び薄膜作製装置を他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成する本発明の構成は、次の点を特徴とする。
【００１８】
１）  基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、
このハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成した被エッチング部材を、所定の第１の温度に制御して前記ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種でエッチングすることにより少なくとも前記元素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い第２の温度に制御することにより、前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて成膜を行うこと。
【００１９】
２）  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するとともに、この供給に際し、前記ハロゲンガスを、これを解離する触媒作用を有する触媒金属と接触させてハロゲンガスのラジカルを形成する一方、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成した被エッチング部材を、所定の第１の温度に制御して前記ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種でエッチングすることにより少なくとも前記元素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い第２の温度に制御することにより、前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて成膜を行うこと。
【００２０】
３）  基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、
このハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸
気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成した被エッチング部材を、所定の第１の温度に制御して前記ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種でエッチングすることにより少なくとも前記元素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い第２の温度に制御することにより前記前駆体を基板に吸着させる一方、
別途前記ハロゲンガスのラジカルを形成し、このラジカルを前記チャンバ内に補給することにより吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜いて少なくとも前記前駆体の元素成分を基板に析出させて所定の成膜を行うこと。
【００２１】
４）  基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給するとともに、この供給に際し、前記ハロゲンガスを、これを解離する触媒作用を有する触媒金属と接触させてハロゲンガスのラジカルを形成する一方、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成した被エッチング部材を、所定の第１の温度に制御して前記ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種でエッチングすることにより少なくとも前記元素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い第２の温度に制御することにより前記前駆体を基板に吸着させる一方、
別途前記ハロゲンガスのラジカルを形成し、このラジカルを前記チャンバ内に補給することにより吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜いて少なくとも前記前駆体の元素成分を基板に析出させて所定の成膜を行うこと。
【００２２】
５）  上記３）又は４）に記載する薄膜作製方法において、
前記ハロゲンガスのラジカルは、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスに高周波の電界を作用させてこのハロゲンガスをプラズマ化することにより得ること。
【００２３】
６）  上記３）又は４）に記載する薄膜作製方法において、
前記ハロゲンガスのラジカルは、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスにマイクロ波を供給してこのハロゲンガスをプラズマ化することにより得ること。
【００２４】
７）  上記３）又は４）に記載する薄膜作製方法において、
前記ハロゲンガスのラジカルは、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスを加熱して熱的解離により得ること。
【００２５】
８）  上記３）又は４）に記載する薄膜作製方法において、
前記ハロゲンガスのラジカルは、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスにレーザ光又は電子線等の電磁波を供給してこのハロゲンガスを解離させることにより得ること。
【００２６】
９）  上記３）又は４）に記載する薄膜作製方法において、
前記ハロゲンガスのラジカルは、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスを、触媒作用により解離させる触媒金属に接触させることにより得ること。
【００２７】
１０）  上記１）乃至９）の何れか一つに記載する薄膜作製方法において、
成膜反応に伴い発生するハロゲンガスの解離率が増加するよう、前記チャンバ内に供給するハロゲンガスの供給量を減少させること。
【００２８】
１１）  上記１）乃至９）の何れか一つに記載する薄膜作製方法において、
成膜反応に伴い発生するハロゲンガスの解離率が増加するよう、ハロゲンガスの他に、質量がＮｅ以上の希ガスを前記チャンバ内に供給すること。
【００２９】
１２）  上記１）乃至９）の何れか一つに記載する薄膜作製方法において、
成膜反応に伴い発生するハロゲンガスの解離率が増加するよう、前記チャンバ内に電磁波を供給してこのチャンバ内に供給されたハロゲンガスを解離させること。
【００３０】
１３）  上記１）乃至１２）の何れか一つに記載する薄膜作製方法において、
前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量とを検出し、両者の比率に応じて、この比率が予め定めた値になるように前記被エッチング部材の温度を制御すること。
【００３１】
１４）  上記１３）に記載する薄膜作製方法において、
前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量との検出は、被エッチング部材の近傍の反応空間の試料を抽出して質量分析により行うこと。
【００３２】
１５）  上記１３）に記載する薄膜作製方法において、
前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量との検出は、被エッチング部材の近傍の反応空間にレーザ光を照射し、これに伴う発光を分光分析することにより行うこと。
【００３３】
１６）  基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
前記ハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置に配設した被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の化学活性でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記基板と前記被エッチング部材との間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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段とを有すること。
【００３４】
１７）  基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置に配設した被エッチング部材と、
前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有する触媒金属と、
前記触媒金属に接触させることによりその触媒作用でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記基板と前記被エッチング部材との間に前記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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段とを有すること。
【００３５】
１８）  基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
前記ハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置に配設した被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の化学活性でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記基板と前記被エッチング部材との間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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段と、
前記基板に吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜くよう、別途前記ハロゲンガスのラジカルを前記チャンバ内に補給するラジカル補給手段とを有すること。
【００３６】
１９）  基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置に配設した被エッチング部材と、
前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有する触媒金属と、
前記触媒金属に接触させることによりその触媒作用でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記基板と前記被エッチング部材との間に前記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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段と
前記基板に吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜くよう、別途前記ハロゲンガスのラジカルを前記チャンバ内に補給するラジカル補給手段とを有すること。
【００３７】
２０）  基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
前記ハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板面に対向する位置を外した位置に配設した被エッチング部材と、
前記チャンバ内で前記基板と前記被エッチング部材との間に配設するとともに前記基板の方向に向いた孔を有する遮蔽板と、
前記被エッチング部材の化学活性でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記被エッチング部材と前記遮蔽板との間の空間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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後すくなくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段とを有すること。
【００３８】
２１）  基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板面に対向する位置を外した位置に配設した被エッチング部材と、
前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有する触媒金属と、
前記チャンバ内で前記基板と前記被エッチング部材との間に配設するとともに前記基板の方向に向いた孔を有する遮蔽板と、
前記触媒金属に接触させることによりその触媒作用でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記被エッチング部材と前記遮蔽板との間の空間に前記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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後すくなくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段とを有すること。
【００３９】
２２）  基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
前記ハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置を避けた位置に配設した被エッチング部材と、
前記チャンバ内で前記基板と前記被エッチング部材との間に配設するとともに前記基板の方向に向いた孔を有する遮蔽板と、
前記被エッチング部材の化学活性でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記被チャンバ内の前記被エッチング部材と前記遮蔽板との間の空間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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後すくなくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段と、
前記基板に吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜くよう、別途前記ハロゲンガスのラジカルを前記チャンバ内に補給するラジカル補給手段とを有すること。
【００４０】
２３）  基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置を避けた位置に配設した被エッチング部材と、
前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有する触媒金属と、
前記チャンバ内で前記基板と前記被エッチング部材との間に配設するとともに前記基板の方向に向いた孔を有する遮蔽板と、
前記触媒金属に接触させることによりその触媒作用でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記被エッチング部材と前記遮蔽板との間の空間に前記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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後すくなくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段と、
前記基板に吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜くよう、別途前記ハロゲンガスのラジカルを前記チャンバ内に補給するラジカル補給手段とを有すること。
【００４１】
２４）  上記１８）、１９）、２２）又は２３）にの何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ラジカル補給手段は、前記チャンバ内に連通してハロゲンガスを流通させる筒状の通路の周囲に巻回したコイルに高周波電流を供給し、これにより形成する電界の作用でハロゲンガスをプラズマ化するものであること。
【００４２】
２５）  上記１８）、１９）、２２）又は２３）の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ラジカル補給手段は、前記チャンバ内に連通してハロゲンガスを流通させる筒状の通路にマイクロ波供給手段を有し、このマイクロ波供給手段が発生するマイクロ波により前記ハロゲンガスをプラズマ化するものであること。
【００４３】
２６）  上記１８）、１９）、２２）又は２３）の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ラジカル補給手段は、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスを加熱してこのハロゲンガスを熱的に解離する加熱手段を有すること。
【００４４】
２７）  上記１８）、１９）、２２）又は２３）の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ラジカル補給手段は、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスにレーザ光又は電子線等の電磁波を供給してこの原料ガスを解離させる電磁波発生手段を有すること。
【００４５】
２８）  上記１８）、１９）、２２）又は２３）の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ラジカル補給手段は、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスを、触媒作用により解離させる触媒金属を有するものであること。
【００４６】
２９）  上記１６）、１７）、２０）又は２１）の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ハロゲンガスの他に、質量がＮｅ以上の希ガスを前記チャンバ内に供給する希ガス供給手段を有すること。
【００４７】
３０）  上記１６）、１７）、２０）又は２１）の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
さらに、前記チャンバ内に電磁波を供給して成膜反応に伴い発生するハロゲンガスを解離させる電磁波発生手段を有すること。
【００４８】
３１）  上記１６）乃至３０）の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量とに基づき両者の比率を検出する比率検出手段と、
この比率検出手段で検出する比率が予め定めた値になるように前記被エッチング部材の温度を制御する温度制御手段とを有すること。
【００４９】
３２）  上記３１）に記載する薄膜作成装置において、
前記比率検出手段は、前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量との検出を被エッチング部材の近傍の反応空間の試料を抽出して質量分析により行う質量分析手段を有すること。
【００５０】
３３）  上記３１）に記載する薄膜作製装置において、
前記比率検出手段は、前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量との検出を、被エッチング部材の近傍の反応空間にレーザ光を照射し、これに伴う発光を分析することにより行う分光分析手段を有すること。
【００５１】
３４）  上記１６）乃至３３）の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
被エッチング部材は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｗを含む前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有し且つ高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属、又はＴａを含む前記触媒作用は有しないが高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素の単体で形成したこと。
【００５２】
３５）  上記１６）乃至３３）の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
被エッチング部材は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｗを含む前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有し且つ高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属、又はＴａを含む前記触媒作用は有しないが高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素の複数種類を成分とする複合金属で形成したこと。
【００５３】
３６）  上記１６）乃至３３）の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
被エッチング部材は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｗを含む前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有し且つ高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属、又はＴａを含む前記触媒作用は有しないが高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属と、Ｓｅ、Ｓ等の非金属とを成分とする複合金属で形成したこと。
【発明の効果】
【００５４】
以上実施の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、
このハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成した被エッチング部材を、所定の第１の温度に制御して前記ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種でエッチングすることにより少なくとも前記元素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い第２の温度に制御することにより、前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて成膜を行うことを特徴とするので、
被エッチング部材のエッチングに必要なハロゲンガスのラジカルは被エッチング部材の触媒作用で得ることができ、ハロゲンガスのプラズマで被エッチング部材を加熱する必要がない。
この結果、被エッチング部材の温度を基板の温度とは独立に制御することができ、成膜条件をきめ細かく、高精度に制御することができるので、所望の特性の金属薄膜を容易に得ることができる。
【００５５】
請求項２に記載する発明は、
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するとともに、この供給に際し、前記ハロゲンガスを、これを解離する触媒作用を有する触媒金属と接触させてハロゲンガスのラジカルを形成する一方、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成した被エッチング部材を、所定の第１の温度に制御して前記ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種でエッチングすることにより少なくとも前記元素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い第２の温度に制御することにより、前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて成膜を行うことを特徴とするので、
被エッチング部材のエッチングに必要なハロゲンガスのラジカルを触媒金属の触媒作用で得ることができ、このラジカルをチャンバ内に供給する結果、ハロゲンガスのプラズマで被エッチング部材を加熱する必要がない。
この結果、被エッチング部材の温度を基板の温度とは独立に制御することができ、成膜条件をきめ細かく、高精度に制御することができるので、所望の特性の金属薄膜を容易に得ることができる。
さらに、請求項１に記載する発明と異なり、触媒反応とエッチング反応とが独立しているので、触媒金属と被エッチング部材とが異なる材質のものでも良く、その分材料選択の幅が広がるばかりでなく、触媒条件及びエッチング条件を独立に制御することができるので、その分成膜条件の制御の適正化を容易に図り得る。
【００５６】
請求項３に記載する発明は、
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、
このハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸
気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成した被エッチング部材を、所定の第１の温度に制御して前記ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種でエッチングすることにより少なくとも前記元素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い第２の温度に制御することにより前記前駆体を基板に吸着させる一方、
別途前記ハロゲンガスのラジカルを形成し、このラジカルを前記チャンバ内に補給することにより吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜いて少なくとも前記前駆体の元素成分を基板に析出させて所定の成膜を行うことを特徴とするので、
請求項１の発明に加え、さらに基板に吸着状態となっている前駆体からハロゲンを引き抜くことができる。
この結果、請求項１に記載する作用・効果に加え、成膜速度の向上及び膜質のさらなる向上を図ることができる。
【００５７】
請求項４に記載する発明は、
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するとともに、この供給に際し、前記ハロゲンガスを、これを解離する触媒作用を有する触媒金属と接触させてハロゲンガスのラジカルを形成する一方、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成した被エッチング部材を、所定の第１の温度に制御して前記ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種でエッチングすることにより少なくとも前記元素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い第２の温度に制御することにより前記前駆体を基板に吸着させる一方、
別途前記ハロゲンガスのラジカルを形成し、このラジカルを前記チャンバ内に補給することにより吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜いて少なくとも前記前駆体の元素成分を基板に析出させて所定の成膜を行うことを特徴とするので、
請求項２の発明に加え、さらに基板に吸着状態となっている前駆体からハロゲンを引き抜くことができる。
この結果、請求項２に記載する作用・効果に加え、成膜速度の向上及び膜質のさらなる向上を図ることができる。
【００５８】
請求項５に記載する発明は、
請求項３又は請求項４に記載する金属膜作製方法において、
前記ハロゲンガスのラジカルは、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスに高周波の電界を作用させてこのハロゲンガスをプラズマ化することにより得ることを特徴とするので、
請求項３及び請求項４に記載する発明の効果を簡単な装置で得ることができる。      
【００５９】
請求項６に記載する発明は、
請求項３又は請求項４に記載する薄膜作製方法において、
前記ハロゲンガスのラジカルは、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスにマイクロ波を供給してこのハロゲンガスをプラズマ化することにより得ることを特徴とするので、
請求項５に記載する発明よりも高周波数の電磁波を用いることができ、その分ハロゲンのラジカルを高密度且つ高効率に得ることができる。
【００６０】
請求項７に記載する発明は、
請求項３又は請求項４に記載する薄膜作製方法において、
前記ハロゲンガスのラジカルは、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスを加熱して熱的解離により得ることを特徴とするので、
請求項３及び請求項４に記載する発明の効果を最も安価に得ることができる。
【００６１】
請求項８に記載する発明は、
請求項３又は請求項４に記載する薄膜作製方法において、
前記ハロゲンガスのラジカルは、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスにレーザ光又は電子線等の電磁波を供給してこのハロゲンガスを解離させることにより得ることを特徴とするので、
電磁波の波長を選択、固定することにより、所望のラジカルを選択的に高効率で得ることができる。この結果、請求項３及び請求項４に記載する発明の効果を顕著なものとすることができる。
【００６２】
請求項９に記載する発明は、
請求項３又は請求項４に記載する薄膜作製方法において、
前記ハロゲンガスのラジカルは、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスを、触媒作用により解離させる触媒金属に接触させることにより得ることを特徴とするので、
触媒金属の触媒作用を利用して請求項３及び請求項４に記載する発明の効果を最も簡易に得ることができる。
【００６３】
請求項１０に記載する発明は、
請求項１乃至請求項９の何れか一つに記載する薄膜作製方法において、
成膜反応に伴い発生するハロゲンガスの解離率が増加するよう、前記チャンバ内に供給するハロゲンガスの供給量を減少させることを特徴とするので、
ハロゲンガスの解離率の増大により成膜を促進してその速度を向上させることができるが、かかる作用を最も容易に実現し得る。
【００６４】
請求項１１に記載する発明は、
請求項１乃至請求項９の何れか一つに記載する薄膜作製方法において、
成膜反応に伴い発生するハロゲンガスの解離率が増加するよう、ハロゲンガスの他に、質量がＮｅ以上の希ガスを前記チャンバ内に供給することを特徴とするので、
希ガスが解離率を増大させる触媒として機能し、容易にハロゲンガスの解離率を増大させることができる。
【００６５】
請求項１２に記載する発明は、
請求項１乃至請求項９の何れか一つに記載する薄膜作製方法において、
成膜反応に伴い発生するハロゲンガスの解離率が増加するよう、前記チャンバ内に電磁波を供給してこのチャンバ内に供給されたハロゲンガスを解離させることを特徴とするので、
電磁波のエネルギーによりハロゲンガスの解離を高効率なものとすることができる。
【００６６】
請求項１３に記載する発明は、
請求項１乃至請求項１２の何れか一つに記載する薄膜作製方法において、
前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量とを検出し、両者の比率に応じて、この比率が予め定めた値になるように前記被エッチング部材の温度を制御することを特徴とするので、
前記比率を一定制御することで所望の膜質の金属薄膜を自動的に得ることができる。
【００６７】
請求項１４に記載する発明は、
請求項１３に記載する薄膜作製方法において、
前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量との検出は、被エッチング部材の近傍の反応空間の試料を抽出して質量分析により行うことを特徴とするので、
請求項１３に記載する発明の効果を、チャンバ内の試料の質量分析を行うことにより実現し得る。
【００６８】
請求項１５に記載する発明は、
請求項１３に記載する薄膜作製方法において、
前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量との検出は、被エッチング部材の近傍の反応空間にレーザ光を照射し、これに伴う発光を分光分析することにより行うことを特徴とするので、
請求項１３に記載する発明の効果を、チャンバ内の試料の分光分析を行うことにより実現し得る。
【００６９】
請求項１６に記載する発明は、
基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
前記ハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置に配設した被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の化学活性でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記基板と前記被エッチング部材との間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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段とを有することを特徴とするので、
被エッチング部材のエッチングに必要なハロゲンガスのラジカルは被エッチング部材の触媒作用で得ることができ、ハロゲンガスのプラズマで被エッチング部材を加熱する必要がない。
この結果、被エッチング部材の温度を基板の温度とは独立に制御することができ、成膜条件をきめ細かく、高精度に制御することができるので、所望の特性の金属薄膜を容易に得ることができる。
【００７０】
請求項１７に記載する発明は、
基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置に配設した被エッチング部材と、
前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有する触媒金属と、
前記触媒金属に接触させることによりその触媒作用でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記基板と前記被エッチング部材との間に前記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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段とを有することを特徴とするので、
被エッチング部材のエッチングに必要なハロゲンガスのラジカルを触媒金属の触媒作用で得ることができ、このラジカルをチャンバ内に供給する結果、ハロゲンガスのプラズマで被エッチング部材を加熱する必要がない。
この結果、被エッチング部材の温度を基板の温度とは独立に制御することができ、成膜条件をきめ細かく、高精度に制御することができるので、所望の特性の金属薄膜を容易に得ることができる。
さらに、請求項１６に記載する発明と異なり、触媒反応とエッチング反応とが独立しているので、触媒金属と被エッチング部材とが異なる材質のものでも良く、その分材料選択の幅が広がるばかりでなく、触媒条件及びエッチング条件を独立に制御することができるので、その分成膜条件の制御の適正化を容易に図り得る。
【００７１】
請求項１８に記載する発明は、
基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
前記ハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置に配設した被エッチング部材と、
前記被エッチング部材の化学活性でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記基板と前記被エッチング部材との間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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段と、
前記基板に吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜くよう、別途前記ハロゲンガスのラジカルを前記チャンバ内に補給するラジカル補給手段とを有することを特徴とするので、
請求項１６の発明に加え、さらに基板に吸着状態となっている前駆体からハロゲンを引き抜くことができる。
この結果、請求項１６に記載する作用・効果に加え、成膜速度の向上及び膜質のさらなる向上を図ることができる。
【００７２】
請求項１９に記載する発明は、
基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置に配設した被エッチング部材と、
前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有する触媒金属と、
前記触媒金属に接触させることによりその触媒作用でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記基板と前記被エッチング部材との間に前記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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後少なくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段と
前記基板に吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜くよう、別途前記ハロゲンガスのラジカルを前記チャンバ内に補給するラジカル補給手段とを有することを特徴とするので、
請求項１７の発明に加え、さらに基板に吸着状態となっている前駆体からハロゲンを引き抜くことができる。
この結果、請求項１７に記載する作用・効果に加え、成膜速度の向上及び膜質のさらなる向上を図ることができる。
【００７３】
請求項２０に記載する発明は、
基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
前記ハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板面に対向する位置を外した位置に配設した被エッチング部材と、
前記チャンバ内で前記基板と前記被エッチング部材との間に配設するとともに前記基板の方向に向いた孔を有する遮蔽板と、
前記被エッチング部材の化学活性でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記被エッチング部材と前記遮蔽板との間の空間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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後すくなくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段とを有することを特徴とするので、
請求項１６に記載する発明と同様の効果を奏する。さらに、エッチングされた被エッチング部材から剥離して落下するパーティクルが基板上に付着するのを防止する一方、所定の前駆体は基板の上方の空間に供給することができる。
【００７４】
請求項２１に記載する発明は、
基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板面に対向する位置を外した位置に配設した被エッチング部材と、
前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有する触媒金属と、
前記チャンバ内で前記基板と前記被エッチング部材との間に配設するとともに前記基板の方向に向いた孔を有する遮蔽板と、
前記触媒金属に接触させることによりその触媒作用でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記被エッチング部材と前記遮蔽板との間の空間に前記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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後すくなくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段とを有することを特徴とするので、
請求項１７に記載する発明と同様の効果を奏する。さらに、エッチングされた被エッチング部材から剥離して落下するパーティクルが基板上に付着するのを防止する一方、所定の前駆体は基板の上方の空間に供給することができる。
【００７５】
請求項２２に記載する発明は、
基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
前記ハロゲンガスを解離する化学活性を有するとともに少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置を避けた位置に配設した被エッチング部材と、
前記チャンバ内で前記基板と前記被エッチング部材との間に配設するとともに前記基板の方向に向いた孔を有する遮蔽板と、
前記被エッチング部材の化学活性でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記被チャンバ内の前記被エッチング部材と前記遮蔽板との間の空間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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後すくなくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段と、
前記基板に吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜くよう、別途前記ハロゲンガスのラジカルを前記チャンバ内に補給するラジカル補給手段とを有することを特徴とするので、
請求項２０に記載する発明に加え、さらに基板に吸着状態となっている前駆体からハロゲンを引き抜くことができる。
この結果、請求項２０に記載する作用・効果に加え、成膜速度の向上及び膜質のさらなる向上を図ることができる。特に、ここで前駆体は遮蔽板の孔を容易に通過するが、被エッチング部材と遮蔽板との間の空間で形成されたラジカルのうち、孔を通過して基板の上方の空間に至るのは僅かである点を考慮すれば、前記ラジカルの補給による成膜反応の促進に対する寄与度を顕著なものとすることができる。
【００７６】
請求項２３に記載する発明は、
基板を収容する内部に原料ガスであるハロゲンガスが供給される筒状のチャンバと、
少なくとも一種類の高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成して前記チャンバ内で前記基板に対向する位置を避けた位置に配設した被エッチング部材と、
前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有する触媒金属と、
前記チャンバ内で前記基板と前記被エッチング部材との間に配設するとともに前記基板の方向に向いた孔を有する遮蔽板と、
前記触媒金属に接触させることによりその触媒作用でハロゲンガスを解離するとともに、ハロゲンガス、このハロゲンガスを解離したラジカル又は前記ハロゲンガスを励起したイオン種で前記被エッチング部材をエッチングすることにより少なくとも前記元素とハロゲンとの前駆体を形成し得るよう前記チャンバ内の前記被エッチング部材と前記遮蔽板との間の空間に前記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の温度を所定の温度に制御する第１の温度制御手段と、
基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低い所定の温度に制御して前記前駆体を基板に吸着させ、その後すくなくともその元素成分を析出させて所定の成膜を行う第２の温度制御手段と、
前記基板に吸着状態となっている前記前駆体からハロゲンを引き抜くよう、別途前記ハロゲンガスのラジカルを前記チャンバ内に補給するラジカル補給手段とを有することを特徴とするので、
請求項２１に記載する発明に加え、さらに基板に吸着状態となっている前駆体からハロゲンを引き抜くことができる。
この結果、請求項２０に記載する作用・効果に加え、成膜速度の向上及び膜質のさらなる向上を図ることができる。特に、ここで前駆体は遮蔽板の孔を容易に通過するが、被エッチング部材と遮蔽板との間の空間で形成されたラジカルのうち、孔を通過して基板の上方の空間に至るのは僅かである点を考慮すれば、前記ラジカルの補給による成膜反応の促進に対する寄与度を顕著なものとすることができる。
【００７７】
請求項２４に記載する発明は、
請求項１８、請求項１９、請求項２２又は請求項２３にの何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ラジカル補給手段は、前記チャンバ内に連通してハロゲンガスを流通させる筒状の通路の周囲に巻回したコイルに高周波電流を供給し、これにより形成する電界の作用でハロゲンガスをプラズマ化するものであることを特徴とするので、
請求項１８、請求項１９、請求項２２及び請求項２３に記載する発明の効果を簡単な装置で得ることができる。
【００７８】
請求項２５に記載する発明は、
請求項１８、請求項１９、請求項２２又は請求項２３の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ラジカル補給手段は、前記チャンバ内に連通してハロゲンガスを流通させる筒状の通路にマイクロ波供給手段を有し、このマイクロ波供給手段が発生するマイクロ波により前記ハロゲンガスをプラズマ化するものであることを特徴とするので、
請求項２４に記載する発明よりも高周波数の電磁波を用いることができ、その分ハロゲンのラジカルを高密度且つ高効率に得ることができる。
【００７９】
請求項２６に記載する発明は、
請求項１８、請求項１９、請求項２２又は請求項２３の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ラジカル補給手段は、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスを加熱してこのハロゲンガスを熱的に解離する加熱手段を有することを特徴とするので、
請求項１８、請求項１９、請求項２２及び請求項２３に記載する発明の効果を最も安価に得ることができる。
【００８０】
請求項２７に記載する発明は、
請求項１８、請求項１９、請求項２２又は請求項２３の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ラジカル補給手段は、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスにレーザ光又は電子線等の電磁波を供給してこの原料ガスを解離させる電磁波発生手段を有することを特徴とするので、
電磁波の波長を選択、固定することにより、所望のラジカルを選択的に高効率で得ることができる。この結果、請求項１８、請求項１９、請求項２２及び請求項２３に記載する発明の効果を顕著なものとすることができる。
【００８１】
請求項２８に記載する発明は、
請求項１８、請求項１９、請求項２２又は請求項２３の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ラジカル補給手段は、前記チャンバ内に連通する筒状の通路を流通するハロゲンガスを、触媒作用により解離させる触媒金属を有するものであることを特徴とするので、
触媒金属の触媒作用を利用して請求項１８、請求項１９、請求項２２及び請求項２３に記載する発明の効果を最も簡易に得ることができる。
【００８２】
請求項２９に記載する発明は、
請求項１６、請求項１７、請求項２０又は請求項２１の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
ハロゲンガスの他に、質量がＮｅ以上の希ガスを前記チャンバ内に供給する希ガス供給手段を有することを特徴とするので、
希ガスが解離率を増大させる触媒として機能し、ハロゲンガスの解離率の増大により成膜を促進してその速度を向上させることができるが、かかる効果を最も容易に実現し得る。
【００８３】
請求項３０に記載する発明は、
請求項１６、請求項１７、請求項２０又は請求項２１の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
さらに、前記チャンバ内に電磁波を供給して成膜反応に伴い発生するハロゲンガスを解離させる電磁波発生手段を有することを特徴とするので、
電磁波のエネルギーによりハロゲンガスの解離を高効率なものとすることができ、その解離率の増大により成膜を促進してその速度を向上させることができる。
【００８４】
請求項３１に記載する発明は、
請求項１６乃至請求項３０の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量とに基づき両者の比率を検出する比率検出手段と、
この比率検出手段で検出する比率が予め定めた値になるように前記被エッチング部材の温度を制御する温度制御手段とを有することを特徴とするので、
被エッチング部材の温度を制御して前記比率を一定制御することで所望の膜質の金属薄膜を自動的に得ることができる。
【００８５】
請求項３２に記載する発明は、
請求項３１に記載する薄膜作成装置において、
前記比率検出手段は、前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量との検出を被エッチング部材の近傍の反応空間の試料を抽出して質量分析により行う質量分析手段を有することを特徴とするので、
請求項３１に記載する発明の効果を、チャンバ内の試料の質量分析を行うことにより実現し得る。
【００８６】
請求項３３に記載する発明は、
請求項３１に記載する薄膜作製装置において、
前記比率検出手段は、前記前駆体の量と前記ラジカル又は前記ハロゲンガスの量との検出を、被エッチング部材の近傍の反応空間にレーザ光を照射し、これに伴う発光を分析することにより行う分光分析手段を有することを特徴とするので、
請求項３１に記載する発明の効果を、チャンバ内の試料の分光分析を行うことにより実現し得る。
【００８７】
請求項３４に記載する発明は、
請求項１６乃至請求項３３の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
被エッチング部材は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｗを含む前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有し且つ高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属、又はＴａを含む前記触媒作用は有しないが高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素の単体で形成したことを特徴とするので、
被エッチング部材に対応する所望の単一の金属薄膜を形成することができる。
【００８８】
請求項３５に記載する発明は、
請求項１６乃至請求項３３の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
被エッチング部材は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｗを含む前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有し且つ高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属、又はＴａを含む前記触媒作用は有しないが高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素の複数種類を成分とする複合金属で形成したことを特徴とするので、
被エッチング部材に対応する複数種類の金属が複合した所望の複合金属膜を形成することができる。
【００８９】
請求項３６に記載する発明は、
請求項１６乃至請求項３３の何れか一つに記載する薄膜作製装置において、
被エッチング部材は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｗを含む前記ハロゲンガスを解離する触媒作用を有し且つ高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属、又はＴａを含む前記触媒作用は有しないが高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属と、Ｓｅ、Ｓ等の非金属とを成分とする複合金属で形成したことを特徴とするので、
被エッチング部材に対応する所望の金属と非金属との複合金属膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９０】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００９１】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係る金属膜（薄膜）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チャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、この支持台２には基板３が載置されている。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３００℃に維持される温度）に制御される。
【００９２】
チャンバ１は、その上端の開口部が、天井板７と被エッチング部材８によって閉塞してある。この結果形成される密閉空間であるチャンバ１の内部は真空装置９により真空引きして所定の低圧に維持するようになっている。
【００９３】
被エッチング部材８は、天井板７の中心部に支持されてチャンバ１内に垂下する筒状の支持部材１０の下端部に固着され、基板３の上方にこれと対向して配置された平行な平面を形成する板状部材である。この被エッチング部材８はハロゲンガスを解離する触媒作用を有するとともに、成膜したい薄膜の金属成分を含む高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属で形成してある。すなわち、例えばＣｕ薄膜１６を形成する場合には、Ｃｕを含む前駆体１５を生成し得るＣｕ板で形成する（本形態はＣｕ板である。）。
【００９４】
ヒータ１１は電源１２に供給する電力量を調整することにより、その発熱量を制御し得るもので、前記支持部材１０の内部空間を加熱することにより被エッチング部材８をその内側から加熱するようになっている。このヒータ１１で加熱される被エッチング部材（Ｃｕ板）８の温度は、次の点を考慮して設定する。
【００９５】
すなわち、原料ガスであるＣｌ2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）が被エッチング部材８に接触することにより、その触媒作用で良好に解離するとともに、解離したラジカルで被エッチング部材８のエッチングを行い（このように解離と同時に解離したラジカルでエンチングもすることを化学活性という。）、成膜に必要な十分な量の前駆体１５が生成されるような温度（例えば８００°Ｃ程度）に設定し、この温度を維持する。このとき、被エッチング部材８の温度は、基板３の温度とは独立に細かく、また高精度に制御し得る。
【００９６】
原料ガスである上記Ｃｌ2ガスはノズル１３を介してチャンバ１内に供給される。このノズル１３は被エッチング部材８に向けて開口するとともに、流量制御器１４を介してＣｌ2ガスを送給する。
【００９７】
チャンバ１の筒部における基板３の斜め上方の位置には、スリット状の開口部２３が形成され、この開口部２３には筒状の通路２４の一端がそれぞれ固定してある。通路２４の途中には絶縁体で形成した筒状の励起室２５が設けられ、この励起室２５の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ２６が巻回してある。このプラズマアンテナ２６には整合器２７及び電源２８が接続されて給電を行うようになっている。ここで、開口部２３、これに伴う通路２４及び励起室２５等はチャンバ１の同一高さ位置で、このチャンバ１の周囲４箇所（図には２箇所のみを示す。）に配設してある。通路２４の他端側には流量制御器２９が接続され、この流量制御器２９を介して通路２４内にＣｌ* を得るためのＣｌ2 ガスが供給される。これら、プラズマアンテナ２６、整合器２７、電源２８及び流量制御器２９でハロゲンガスのラジカル供給手段を構成している。
【００９８】
かかるラジカル供給手段において、流量制御器２９を介して励起室２５内にＣｌ2 ガスを供給しつつ、プラズマアンテナ２６から電磁波を励起室２５の内部に入射することで、プラズマを生成してＣｌ* を形成する。このとき、励起室２５内ではＣｌ* を高密度で形成することができるようプラズマ条件を調整してある。このようにして形成したＣｌ* は、成膜時に通路２４を介してチャンバ１内に供給される。このＣｌ* は、基板３上に吸着状態となっているＣｕＣｌ（ａｄ）からＣｌ2 ガスを解離して当該成膜反応を促進させる。すなわち、上式（１）に示す成膜反応を促進させる。
【００９９】
同時に、チャンバ１の筒部の上部には、チャンバ１の内部にＡｒガス等の希ガスを供給するノズル３０が接続されている。ここで、Ａｒガス等の希ガスは、流量制御器３１で流量を制御されて上式（２）に示す成膜反応におけるＣｌ2 ガスの解離率を向上させ、成膜反応を促進するためのものである。したがって、Ｃｌ2ガスに希釈ガスとして含まれているＨｅガスを除き、質量がＮｅ以上の希ガスは、Ｃｌ2 ガスの解離率を向上させて成膜反応を促進するガスとして利用し得る。ただ、解離率を向上させる、いわば触媒としての機能を考慮すれば、Ａｒガス乃至Ｋｒガスが好適であり、さらにコスト面を考慮すればＡｒガスが最適である。
【０１００】
質量分析装置３２は、チャンバ１内における被エッチング部材８と基板３との間の反応空間の試料を抽出して質量分析により前駆体１５の量と、ラジカルの量とに基づき両者の比率を検出する。
【０１０１】
なお、図示はしないが、本形態に係る金属膜作製装置は、温度制御手段を有しており、この温度制御手段で、前記質量分析装置３２で検出した比率が、予め定めた値になるように、被エッチング部材８の温度を制御するようになっている。すなわち、この温度制御手段は、生成される膜質、膜厚等の成膜条件のデータと、これに対応する被エッチング部材８の温度データとを対応させたデータべースを有しており、このデータベースのデータに基づき温度制御手段６を介して基板３の温度を制御すると同時に、ヒータ１１を介して被エッチング部材８の温度を独立に制御する。
【０１０２】
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である。
【０１０３】
先ず、ノズル１３を介してチャンバ１内にＣｌ2ガスを供給する。このＣｌ2ガスはＣｕ板である被エッチング部材８に接触することで解離し、Ｃｌ*を形成する。この結果、Ｃｌ*により被エッチング部材８にエッチング反応が生じ、前駆体（CuxCly）１５が生成される。このとき、被エッチング部材８はヒータ１１により基板３よりも高い所定の高温（例えば、８００℃近傍の所定値）に制御される。
【０１０４】
チャンバ１の内部で生成された前駆体（CuxCly）１５は、被エッチング部材８よりも低い温度に制御された基板３に搬送される。基板３に搬送されてこれに吸着された前駆体（CuxCly）１５は、成膜反応を表す前記式（１）及び（２）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。
【０１０５】
このとき、励起室２５では、Ｃｌ* を高効率で形成してこれをチャンバ１内に補給することにより、前記式（１）におけるＣｌを解離して成膜反応を促進させる。また、ノズル３０からは、Ａｒガスをチャンバ１内に供給して前記式（２）におけるＣｌ2 ガスを解離して成膜反応を促進させる。
【０１０６】
このように、本形態では、被エッチング部材８の化学活性によるＣｌ2ガスの解離とともに、解離したラジカルによる被エッチング部材８のエッチングも同時に行うことで成膜のための前駆体１５を形成することができる。この結果、被エッチング部材８の近傍でプラズマを発生させることなく、前記前駆体１５を形成することができるので、被エッチング部材８の温度を容易に独立に制御することができ、成膜条件を加味した高精度の温度制御を容易に実現し得る。また、励起室２５で別途形成して供給するＣｌ*により成膜反応を促進することができる。
【０１０７】
＜第２の実施の形態＞
図２は本発明の第２の実施の形態に係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、本形態に係る金属膜作製装置は、図１に示す金属膜作製装置に対し、原料ガスであるＣｌ2ガスを先ず触媒金属の触媒作用により解離してラジカルを形成し、このラジカルをチャンバ１内に供給するようにした点が異なるが、多くの部分で同様の構成となっている。そこで、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【０１０８】
図２に示すように、本形態に係る金属膜作製装置における天井板７には、これを貫通してチャンバ１内に臨む筒状部材３３が固着してある。この筒状部材３３の内部には触媒金属であるＣｕのフィラメント３４が収納してある。このフィラメント３４は電源３５に供給する電力量を調整することにより、その発熱量を制御し得るように構成してあり、十分な触媒反応を発揮し得るよう所定の温度（例えば、８００°Ｃ程度）に保持される。
【０１０９】
原料ガスであるＣｌ2ガスは筒状部材３３の内部に供給される。筒状部材３２の内部に供給されたＣｌ2ガスは前記フィラメント３４に接触することによりこのフィラメント３４の触媒作用により解離される。この結果、チャンバ１内には解離されたラジカル（Ｃｌ*）が直接供給される。このチャンバ１内に供給されるラジカル（Ｃｌ*）は被エッチング部材８をエッチングして所定の前駆体１５を形成する。
【０１１０】
上述の点を除き、本形態に係る金属膜作製装置は、図１に示す金属膜作製装置と同様に構成してある。すなわち、被エッチング部材８は基板３とは別に独立して温度制御ができ、また基板３に吸着状態となっている前記式（１）におけるＣｕＣｌからＣｌを解離して成膜反応を促進させるための構成及びＡｒガスをチャンバ１内に供給して前記式（２）におけるＣｌ2 ガスを解離して成膜反応を促進させるための構成に関しては同様である。
【０１１１】
このように、本形態では、触媒金属の触媒作用を利用して別途Ｃｌ2ガスを解離し、この結果得られるＣｌ*を直接チャンバ１内に供給して被エッチング部材８をエッチングするようにしたので、Ｃｌ2ガスの解離と、これを解離して得るＣｌ*によるエッチング反応とを独立して制御することができる。すなわち、解離反応とエンチング反応を独立に制御することができ、より高精度に成膜条件を制御することが可能となる。
【０１１２】
＜第３の実施の形態＞
図３は本発明の第３の実施の形態に係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、本形態に係る金属膜作製装置では、Ｃｕで形成した截頭円錐状の被エッチング部材４８を有するもので、この被エッチング部材４８がが、チャンバ４１内で基板３に対向する位置を避けた位置に配設してあり、対向して配置される遮蔽板４２との間で所定の反応空間４３を形成している。ここで、遮蔽板４２には多数の孔４２ａが形成してあり、反応空間４３に形成された前駆体１５は孔４２ａを通過してチャンバ４１内における基板３の上方の空間に至るように構成してある。また、遮蔽板４２は被エッチング部材４８と相似形の截頭円錐状の部材で構成してある。したがって、被エッチング部材４８と遮蔽板４２の相対向する面は平行となっており、基板３に対して傾斜して構造となっている。
【０１１３】
このことにより、エッチングされた被エッチング部材４８から剥離して落下するパーティクルが基板３上に付着するのを防止するとともに、所定の前駆体１５は基板３の上方の空間に供給することができる。前記パーティクルは遮蔽板４２で遮蔽されて基板３の上方の空間に至る可能性は少ないのに対し、前駆体１５は孔４２ａを簡単に通過することができるからである。
【０１１４】
ヒータ４４は電源４５に供給する電力量を調整することにより、その発熱量を制御し得るもので、被エッチング部材４８に埋設されて、この被エッチング部材４８を加熱するようになっている。このヒータ４４で加熱される被エッチング部材（Ｃｕ板）４８が具備すべき温度条件は、前記第１の実施の形態におけるヒータ１１と同様である。すなわち、Ｃｌ2ガスの解離反応と、被エッチング部材４８のエッチング反応とが円滑に促進されるような温度に制御する。解離反応及びエッチング反応の主体となるハロゲンガスであるＣｌ2ガスは、ノズル１３を介して反応空間４３に供給される。
【０１１５】
本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、同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【０１１６】
かかる本形態においては、所定の温度に温度制御された被エッチング部材４８が臨む反応空間４３内にノズル１３からＣｌ2ガスを供給することで、前記被エッチング部材４８の化学活性によりこのＣｌ2が解離され、この結果形成されたＣｌ*が被エッチング部材４８をエッチングする。この結果、生成した前駆体（CuxCly）１５は遮蔽板４２の孔４２ａを介してチャンバ４１内における基板３の上方の空間に至る。かくして、第１の実施の形態と全く同様の態様で基板３の表面にはCu薄膜１６が形成される。
【０１１７】
ここで、前駆体（CuxCly）１５は孔４２ａを容易に通過するが、反応空間４３で形成されたＣｌ*うち、孔４２ａを通過して基板３の上方の空間に至るのは僅かである。前記Ｃｌ*のうち遮蔽板４２に衝突したもの同士が結合してＣｌ2 ガスとなるからである。すなわち、Ｃｌ* ＋Ｃｌ* →Ｃｌ2 で表される反応が起こり、Ｃｌ* が消滅するからである。
【０１１８】
一方、本形態においても、励起室２５では、Ｃｌ* を高効率で形成してこれをチャンバ４１内に補給することにより、前記式（１）におけるＣｌを解離して成膜反応を促進させる。前述の如く、反応空間４３で形成されたＣｌ* のうち多くが消滅する本形態においては、Ｃｌ* の補給がより意義深いものとなり、成膜反応の促進に対する寄与度が特に顕著なものとなる。
【０１１９】
なお、本形態においてもノズル３０からは、Ａｒガスをチャンバ４１内に供給して前記式（２）におけるＣｌ２ ガスを解離して成膜反応を促進させている。
【０１２０】
また、質量分析装置３２は、反応空間４３の試料を抽出して質量分析により前駆体１５の量と、ラジカルの量とに基づき両者の比率を検出するとともに、図示しない温度制御手段を有しており、この温度制御手段で、前記質量分析装置３２で検出した比率が、予め定めた値になるように、被エッチング部材４８の温度を制御するよう点に関しては第１の実施の形態と同様である。このとき、本形態でも被エッチング部材４８の温度は基板３の温度とは独立に制御される。
【０１２１】
このように、本形態では、被エッチング部材４８の化学活性によるＣｌ2ガスの解離とともに、解離したラジカルによる被エッチング部材４８のエッチングも同時に行うことで成膜のための前駆体１５を形成することができる。この結果、被エッチング部材４８の近傍でプラズマを発生させることなく、前記前駆体１５を形成することができるので、被エッチング部材４８の温度を容易に独立に制御することができ、成膜条件を加味した高精度の温度制御を容易に実現し得る。また、励起室２５で別途形成して供給するＣｌ*により成膜反応を促進することができる。さらに、被エッチング部材４８は基板３の上面の上方ではなく、その周囲の空間に配設してあるので、エッチングによるパーティクルが落下して成膜中の膜面に付着するという不都合も可及的に除去し得る。
【０１２２】
＜第４の実施の形態＞
図４は本発明の第４の実施の形態に係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、本形態に係る金属膜作製装置は、図３に示す金属膜作製装置に対し、原料ガスであるハロゲンガスを先ず触媒金属の触媒作用により解離してラジカルを形成し、このラジカルをチャンバ４１内に供給するようにした点が異なるが、多くの部分で同様の構成となっている。そこで、図３と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【０１２３】
図４に示すように、本形態に係る金属膜作製装置における反応空間４３には、筒状部材５３の先端部が臨んでいる。この筒状部材５３の内部には触媒金属であるＣｕのフィラメント５４が収納してある。このフィラメント５４は電源５５に供給する電力量を調整することにより、その発熱量を制御し得るように構成してあり、十分な触媒反応を発揮し得るよう所定の温度（例えば、８００°Ｃ程度）に保持される。
【０１２４】
原料ガスであるＣｌ2ガスは筒状部材３２の内部に供給される。筒状部材の内部に供給されたＣｌ2ガスは前記フィラメント５４に接触することによりこのフィラメント５４の触媒作用により解離される。この結果、チャンバ１内には解離されたラジカル（Ｃｌ*）が直接供給される。このチャンバ１内に供給されるラジカル（Ｃｌ*）は被エッチング部材４８をエッチングして所定の前駆体１５を形成する。
【０１２５】
上述の点を除き、本形態に係る金属膜作製装置は、図３に示す金属膜作製装置と同様に構成してある。すなわち、被エッチング部材４８は基板３とは別に独立して温度制御ができ、また基板３に吸着状態となっている前記式（１）におけるＣｕＣｌからＣｌを解離して成膜反応を促進させるための構成及びＡｒガスをチャンバ１内に供給して前記式（２）におけるＣｌ2 ガスを解離して成膜反応を促進させるための構成に関しては同様である。
【０１２６】
このように、本形態では、触媒金属の触媒作用を利用して別途Ｃｌ2ガスを解離し、この結果得られるＣｌ*を直接チャンバ４１内に供給して被エッチング部材４８をエッチングするようにしたので、Ｃｌ2ガスの解離と、これを解離して得るＣｌ*によるエッチング反応とを独立して制御することができる。すなわち、解離反応とエンチング反応を独立に制御することができ、より高精度に成膜条件を制御することが可能となる。
【０１２７】
上記第１乃至第４の実施の形態において、被エッチング部材８、４８はＣｕ板を用いたが、これに限定するものではない。高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属であれば他の材料でも良い。例えば、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｄ等がある。ただ、被エッチング部材８、４８が同時にＣｌ２ガス（ハロゲンガス）を解離する必要がある第１及び第３の実施の形態における被エッチング部材４、４８は、同時に触媒作用も有するものでなければならない。この場合、Ｃｕの他にＷがある。
【０１２８】
一方、触媒用のフィラメント３４、５４は高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属である必要はなく、ハロゲンガスの解離反応を引き起こす触媒作用を有するものであれば良い。この場合、Ｃｕの他に、Ｃｏ、Ｎｉ等がある。
【０１２９】
さらに、被エッチング部材８、４８は、例えばＩｎとＣｕとの合金のように高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る複数種類の金属を複合したもの、又は例えばＣｕＩｎＳｅ２ 、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ等の合金のように前記金属にＳ、Ｓｅ等の非金属元素を含むものであっても良い。生成したい薄膜の種類に応じ、前述の如き複合金属を適宜選択して用いることができる。少なくとも、高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含んでいれば良い。この場合、上記実施の形態に係る金属膜作製装置は、金属薄膜に限らず、一般的な薄膜作製装置として使用し得る。また、原料ガスとしてはＣｌ２ガスに限らず、ハロゲンガスであれば一般に用いることができる。
【０１３０】
ここで、被エッチング部材８、４８を、例えばＩｎとＣｕとからなる複合金属、又は例えばＣｕＩｎＳｅ２ 、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ等の複合金属とし、複合金属の薄膜を作製する場合について説明しておく。
【０１３１】
前述したＣｕ薄膜の作製と同様に複合金属の薄膜の作製（例えば、ＩｎＣｕ薄膜）においても、次の様な反応が起こっていると考えられる。
(1)プラズマの解離反応；Ｃｌ２ →２Ｃｌ*
(2)エッチング反応    ；Ｃｕ＋Ｃｌ* →ＣｕＣｌ（ｇ）
Ｉｎ＋Ｃｌ* →ＩｎＣｌ（ｇ）
(3)基板への吸着反応  ；ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ）
ＩｎＣｌ（ｇ）→ＩｎＣｌ（ａｄ）
(4)成膜反応；ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ* →Ｃｕ＋Ｃｌ２ ↑  ・・・（３）
ＩｎＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ* →Ｉｎ＋Ｃｌ２ ↑  ・・・（４）
ここで、Ｃｌ＊ はＣｌのラジカル、（ｇ）はガス状態、（ａｄ）は吸着状態をそれぞれ表している。
【０１３２】
また、もう一つの成膜反応として、Ｃｕ薄膜の作製の際に予想された式（２）に対応して、以下の反応も同様に起こっていることが予想される。
２ＣｕＣｌ（ａｄ）→２Ｃｕ＋Ｃｌ２     ・・・・・（５）
２ＩｎＣｌ（ａｄ）→２Ｉｎ＋Ｃｌ２     ・・・・・（６）
【０１３３】
同様に、非金属元素を含有するＣｕＩｎＳｅ２ 、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ等の複合金属の場合も、複合金属中の非金属元素はＣｌ* によりハロゲン化されると考えられる。すなわち、Ｃｌ＊ によるエッチングの結果、Ｓｅ、Ｓ等の非金属元素はハロゲン化物を形成し前駆体となり、基板３へ搬送されて薄膜の構成元素となる。
【０１３４】
このように、第１乃至第４の実施の形態に係る金属膜作製装置における被エッチング部材８、４８の材質を適宜選択することで、ハロゲンガスの解離、そのラジカルによる被エンチング部材８、４８のエッチング作用、このエンチング作用による前駆体１５の生成、この前駆体１５の基板３に対する吸着等を経て所望の薄膜を形成することができる。
【０１３５】
上記各実施の形態におけるラジカル補給手段は、筒状の励起室２５の周囲に巻回したコイル状のプラズマアンテナ２６で、この励起室２５内にＣｌ＊ を形成し、このＣｌ＊ をチャンバ１等の内部に補給するように構成したが、これに限るものではない。ハロゲンガス（例えば、Ｃｌ２ ガス）のラジカル（例えば、Ｃｌ＊ ）を別途形成してこれをチャンバ１等の内部に補給することができるようになっていれば良い。例えば、次の様な構成のラジカル補給手段が考えられる。
【実施例１】
【０１３６】
１）  チャンバ内に連通して原料ガスであるハロゲンガスを流通させる筒状の通路にマイクロ波を供給手段を有し、このマイクロ波供給手段が発生するマイクロ波により前記原料ガスをプラズマ化するもの。これは、例えばマグネトロンを利用することにより容易に構成することができる。この場合、周波数は２．４５（ＧＨｚ）程度のものを使用することができる。ちなみに、上記各実施の形態でプラズマアンテナ２６に供給する周波数は１３．５６（ＭＨｚ）を典型とするが、低周波から高周波の何れでも構わない。しかしながら、さらに一桁高い周波数であるマイクロ波を用いた場合がより高密度の原料ガスラジカルを形成することができる。
【実施例２】
【０１３７】
２）  チャンバ内に連通する筒状の通路を流通する原料ガスであるハロゲンガスを加熱してこのハロゲンガスを熱的に解離する加熱手段を有するもの。かかる加熱手段としては、フィラメントで形成したヒータが考えられるが、かかるヒータで熱解離に必要な１５００度以上の温度は容易に得られる。したがって、最も安価に原料ガスラジカル補給手段を構成することができる。
【実施例３】
【０１３８】
３）  チャンバ内に連通する筒状の通路を流通する原料ガスであるハロゲンガスにレーザ光又は電子線等の電磁波を供給してこのハロゲンガスを解離させる電磁波発生手段を有するもの。これは、レーザ光又は電子線の波長を特定のものに固定することにより、所望のラジカル（例えばＣｌ＊ ）を高効率で発生させることかできる。すなわち、所望のラジカルを選択的に高効率で発生させることができる。
【実施例４】
【０１３９】
４）  チャンバ内に連通する筒状の通路を流通する原料ガスであるハロゲンガスを、触媒作用を有する触媒金属に接触させてその触媒作用によりラジカルを得るもの。これは、図２及び図４に示すラジカル生成手段を、別途ラジカル補給手段として形成するものである。すなわち、触媒金属で形成したフィラメントを前記筒状の通路に配設するとともに所定の高温に加熱し、ハロゲンガスをチャンバ内に供給するに際し、前記フィラメントにハロゲンガスを接触させるように構成する。
【実施例５】
【０１４０】
また、上記各実施の形態において上式（２）及び（５）、（６）の成膜反応を促進させるべくＣｌ２ ガスの解離率を向上させる手段として、希ガス供給手段を設けたが、この代わりにチャンバ１等の内部に電磁波を供給してＣｌ２ ガスを解離するようにしても良い。すなわち、基板３の上方で原料ガス（例えばＣｌ２ ）が解離するような波長の電磁波、例えば２００ｎｍ〜３５０ｎｍのレーザ光を供給するように構成すれば良い。かかる構成は、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ等の紫外域のレーザ光を照射するレーザ発振装置を利用することにより容易に構成することができる。
【実施例６】
【０１４１】
さらに、上式（２）及び（５）、（６）の成膜反応を促進させるべく、解離率を増加するには次の様なプラズマ条件の制御が有効である。
【０１４２】
すなわち、  原料ガスであるハロゲンガス（例えばＣｌ２ ガス）の供給量を減じる。この場合は、その前駆体の量も減るので成膜レートを多少犠牲にする必要がある。ただ、原理的には可能である。例えば、上記各実施の形態の場合で考えると、成膜レートとの兼ね合いから、標準供給量の１０％減程度が適当である。すなわち、Ｃｌ２ ガスの標準供給量が５０（ｓｃｃｍ）の場合、４５（ｃｃｍ）程度に減じるのが適当である。
【０１４３】
上記各実施の形態に係る金属膜作製装置は、上式（１）及び（３）、（４）による成膜反応を促進する要件及び上式（２）及び（５）、（６）による成膜反応を促進する要件の両方を同時に充足する装置として説明したが、勿論何れか一方の成膜反応を促進するような装置として構成しても良い。また、上式（２）及び（５）、（６）による成膜反応を促進すべく解離率を向上させるため、別途Ａｒガスを供給するようにしたが、これは原料ガス（例えばＣｌ２ ガス）の希釈ガスとしてＨｅガスを使用している場合には、このＨｅガスに代えて用いることもできる。この場合には、原料ガスの希釈ガスとしての機能と、前記解離率を向上をさせるための成膜促進用ガスとしての機能とを兼備することとなる。
【実施例７】
【０１４４】
上記各実施の形態では、質量分析装置３２を用いて前駆体の量とラジカルの量とを検出して両者の比率を検出するようにしたが、同様のことは分光分析装置を用いても実現することができる。この場合には、チャンバ１等の内部の反応空間にレーザ光を照射して特定波長の光の光強度を検出する。
また、吸光分析（レーザ光の必要はない。）も利用することができる。例えば測定用に放電で励起ラジカルを生成し、その発光を光源にした原子共鳴吸収がある。
また、当該比率は、原理的には、前駆体とラジカルとの量比に限る必要はない。前駆体と、ハロゲンガスとの比率であっても良い。ただし、この場合には供給したハロゲンガスの量を別途把握しておく必要がある。
【実施例８】
【０１４５】
さらに、第１及び第３の実施の形態において、被エッチング部材８等の加熱手段はヒータ１１等で形成したが、これに限るものではない。一般的な加熱手段でれば、特に制限することなく用いることができる。
【実施例９】
【０１４６】
また、上記各実施の形態では何れも原料ガスのラジカルを補給する場合について説明したが、成膜条件等によっては必ずしも前記ラジカルを補給する必要はない。ただ、このように別途形成したラジカルを補給することにより、成膜速度の向上及び膜質の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明は半導体薄膜を製造する産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る金属膜作製装置を示す概略側面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る金属膜作製装置を示す概略側面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る金属膜作製装置を示す概略側面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る金属膜作製装置を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１、４１        チャンバ
３        基板
６        温度制御手段
８、４８        被エッチング部材
１１、４４        ヒータ
１３        ノズル
１５        前駆体
１６        Cu薄膜
２４        通路
２５        励起室
２６        プラズマアンテナ
３２        質量分析装置
３３、５３        筒状部材
３４、５４        フィラメント
４２        遮蔽板
４２ａ      孔
【図１】
2005139476.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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