(57)【要約】      （修正有）【課題】所望の位置のみに成膜する金属膜作製方法及び装置を提供する。【解決手段】制御手段６による被エッチング部材２０の温度の制御と、チャンバ１内へのガス流量の制御（流量制御手段１３の制御）と、チャンバ１内の圧力の制御と、支持台２（基板３）の温度の制御とにより、基板３の最表面及び溝の内部における塩素ラジカルの濃度と前駆体１５の濃度とを制御して、主として基板３の最表面のみに窒素化された銅の薄膜（不動態膜）を成膜する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲン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プラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法において、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御すると共に、前記チャンバ内部への不動態形成ガスの供給により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項２】
基板が収容されるチャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給し、当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲン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プラズマを供給し、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法において、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御すると共に、前記外部プラズマ発生室への不動態形成ガスの供給により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記チャンバの内部に供給して前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜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２に記載する金属膜作製方法において、
前記基板は、表面に溝が形成された基板であり、
前記基板における所定の部分は、前記溝以外の部分であることを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか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供給量の制御、前記チャンバ内の圧力の制御、前記被エッチング部材の温度の制御又は前記基板の温度の制御のいずれか一以上の制御を行うことによって、前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように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４のいずれかに記載する金属膜作製方法において、
前記不動態形成ガスは、窒素ガス、酸素ガス、または、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガス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５のいずれかに記載する金属膜作製方法において、
前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜した後に、
更に、前記被エッチング部材を前記ハロゲンプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
前記基板における所定の部分以外の部分に前記前駆体の金属成分を成膜することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項７】
基板が収容されるチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記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、
前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記チャンバの内部に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設けたことを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項８】
基板が収容されるチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室と、
当該外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記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プラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記チャンバの内部に供給された前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記外部プラズマ発生室に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設けたことを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項９】
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの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、
前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記チャンバの内部に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設けたことを特徴と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プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に前記平面リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続な状態で配置されるように周方向に複数配置した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記チャンバの内部に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設けたことを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１１】
アースされた基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記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、
前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記チャンバの内部に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設けたことを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１２】
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
前記チャンバ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プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記チャンバの内部に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設けたことを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１３】
基板が収容される筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する筒状の通路と、
当該筒状の通路にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記筒状の通路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プラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記チャンバの内部に供給された前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記筒状の通路に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設けたことを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１４】
請求項７ないし１３のいずれかに記載する金属膜作製装置において、
前記基板は、表面に溝が形成された基板であり、
前記基板における所定の部分は、前記溝以外の部分であることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１５】
請求項７ないし１４のいずれかに記載する金属膜作製装置において、
前記制御手段は、前記ハロゲンガスの供給量の制御、前記チャンバ内の圧力の制御、前記被エッチング部材の温度の制御又は前記基板の温度の制御のいずれか一以上の制御を行うことを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１６】
請求項７ないし１５のいずれかに記載する金属膜作製装置において、
前記不動態形成ガスは、窒素ガス、酸素ガス、または、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスであることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項１７】
表面に溝が予め形成されていると共に、当該表面が均一に金属薄膜で覆われた基板に対して、不動態形成ガスのラジカル又はイオンを斜めに作用させることにより、前記基板における溝以外の部分の金属薄膜を不動態膜とすることを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項１８】
溝が形成された基板における当該溝以外の部分に、有機金属化合物の溶液を付着させた後、当該有機金属化合物を不動態形成ガスの雰囲気下において加熱処理することにより、前記基板における溝以外の部分に前記有機金属化合物の金属成分を不動態膜として成膜することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載する金属膜作製方法において、前記不動態形成ガスは、窒素ガス、酸素ガス、または、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスであることを特徴と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、所望の位置のみに成膜する方法及び装置、例えば、パターン化された膜の埋め込み部（溝等）のみに金属膜を形成する金属膜作製方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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（例えば、下記、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特願平２−２１７５４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプラズマＣＶＤ装置を用いて金属薄膜等を作製する場合、平板の基板に対しては比較的均一に成膜することができるが、配線用等の溝が形成された基板に対しては所望の薄膜を成膜することができない場合がある。すなわち、基板表面に均一に成膜されてしまうため、基板上にパターン形成された配線用の溝のみに金属薄膜を成膜することができない場合があり、成膜後、例えばシリカ微粒子を含む溶液中で機械的圧力を加え基板表面を研磨（ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ）：化学的機械的研磨）して不要な薄膜を除去するプロセスが必要となる。
【０００５】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、所望の位置のみに成膜する金属膜作製方法及びその装置、特に、パターン化された膜の埋め込み部（溝等）のみに金属膜を形成する金属膜作製方法及びその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】
上記課題を解決する第１の発明に係る金属膜作製方法は、
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲン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プラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法において、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御すると共に、前記チャンバ内部への不動態形成ガスの供給により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することを特徴とする金属膜作製方法である。
【０００７】
上記課題を解決する第２の発明に係る金属膜作製方法は、
基板が収容されるチャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給し、当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲン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プラズマを供給し、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法において、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御すると共に、前記外部プラズマ発生室への不動態形成ガスの供給により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記チャンバの内部に供給して前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することを特徴とする金属膜作製方法である。
【０００８】
上記課題を解決する第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、
前記基板は、表面に溝が形成された基板であり、
前記基板における所定の部分は、前記溝以外の部分であることを特徴とする金属膜作製方法である。
【０００９】
上記課題を解決する第４の発明に係る金属膜作製方法は、第１ないし第３のいずれかの発明に係る金属膜作製方法において、
前記ハロゲンガスの供給量の制御、前記チャンバ内の圧力の制御、前記被エッチング部材の温度の制御又は前記基板の温度の制御のいずれか一以上の制御を行うことによって、前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるようにすることを特徴とする金属膜作製方法である。
【００１０】
上記課題を解決する第５の発明に係る金属膜作製方法は、第１ないし第４のいずれかの発明に係る金属膜作製方法において、
前記不動態形成ガスは、窒素ガス、酸素ガス、または、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスであることを特徴とする金属膜作製方法である。
【００１１】
上記課題を解決する第６の発明に係る金属膜作製方法は、第１ないし第５のいずれかの発明に係る金属膜作製方法において、
前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜した後に、
更に、前記被エッチング部材を前記ハロゲンプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
前記基板における所定の部分以外の部分に前記前駆体の金属成分を成膜することを特徴とする金属膜作製方法である。
【００１２】
上記課題を解決する第７の発明に係る金属膜作製装置は、
基板が収容されるチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記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、
前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記チャンバの内部に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設け、
前記チャンバ内部へ不動態形成ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することを特徴とする金属膜作製装置である。
【００１３】
上記課題を解決する第８の発明に係る金属膜作製装置は、
基板が収容されるチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室と、
当該外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記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プラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記チャンバの内部に供給された前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記外部プラズマ発生室に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設け、
前記外部プラズマ発生室へ不動態形成ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することを特徴とする金属膜作製装置である。
【００１４】
上記課題を解決する第９の発明に係る金属膜作製装置は、
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの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、
前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記チャンバの内部に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設け、
前記チャンバ内部へ不動態形成ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することを特徴とする金属膜作製装置である。
【００１５】
上記課題を解決する第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プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に前記平面リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続な状態で配置されるように周方向に複数配置した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記チャンバの内部に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設け、
前記チャンバ内部へ不動態形成ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することを特徴とする金属膜作製装置である。
【００１６】
上記課題を解決する第１１の発明に係る金属膜作製装置は、
アースされた基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記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、
前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記チャンバの内部に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設け、
前記チャンバ内部へ不動態形成ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することを特徴とする金属膜作製装置である。
【００１７】
上記課題を解決する第１２の発明に係る金属膜作製装置は、
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
前記チャンバ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プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記チャンバの内部に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設け、
前記チャンバ内部へ不動態形成ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することを特徴とする金属膜作製装置である。
【００１８】
上記課題を解決する第１３の発明に係る金属膜作製装置は、
基板が収容される筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する筒状の通路と、
当該筒状の通路にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記筒状の通路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プラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記チャンバの内部に供給された前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記筒状の通路に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設け、
前記筒状の通路へ不動態形成ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することを特徴とする金属膜作製装置である。
【００１９】
上記課題を解決する第１４の発明に係る金属膜作製装置は、第７ないし第１３のいずれかの発明に係る金属膜作製装置において、
前記基板は、表面に溝が形成された基板であり、
前記基板における所定の部分は、前記溝以外の部分であることを特徴とする金属膜作製装置である。
【００２０】
上記課題を解決する第１５の発明に係る金属膜作製装置は、第７ないし第１４のいずれかの発明に係る金属膜作製装置において、
前記制御手段は、前記ハロゲンガスの供給量の制御、前記チャンバ内の圧力の制御、前記被エッチング部材の温度の制御又は前記基板の温度の制御のいずれか一以上の制御を行うことを特徴とする金属膜作製装置である。
【００２１】
上記課題を解決する第１６発明に係る金属膜作製装置は、第７ないし第１５のいずれかの発明に係る金属膜作製装置において、
前記不動態形成ガスは、窒素ガス、酸素ガス、または、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスであることを特徴とする金属膜作製装置である。
【００２２】
上記課題を解決する第１７発明に係る金属膜作製方法は、
表面に溝が予め形成されていると共に、当該表面が均一に金属薄膜で覆われた基板に対して、不動態形成ガスのラジカル又はイオンを斜めに作用させることにより、前記基板における溝以外の部分の金属薄膜を不動態膜とすることを特徴とする金属膜作製方法である。
【００２３】
上記課題を解決する第１８発明に係る金属膜作製方法は、
溝が形成された基板における当該溝以外の部分に、有機金属化合物の溶液を付着させた後、当該有機金属化合物を不動態形成ガスの雰囲気下において加熱処理することにより、前記基板における溝以外の部分に前記有機金属化合物の金属成分を不動態膜として成膜することを特徴とする金属膜作製方法である。
【００２４】
上記課題を解決する第１９発明に係る金属膜作製方法は、第１７又は第１８の発明に係る金属膜作製方法において、
前記不動態形成ガスは、窒素ガス、酸素ガス、または、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスであることを特徴とする金属膜作製方法である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
図１は、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。また、図２は、基板上に形成された溝の内部における前駆体及びガスラジカルの濃度分布を示す図である。これらの図に基づいて第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。
【００２６】
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が設けられ、基板３の温度を所定の温度に制御（温度制御手段）することができる。
【００２７】
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発生手段として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力が供給される。天井板２５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。
【００２８】
天井板２５の直下方には、高蒸気圧ハロゲン化物を形成しうる金属（本実施形態では銅）で形成される被エッチング部材２０がチャンバ１の壁面において挟持されている。被エッチング部材２０は、突起部２１とリング部２２とからなり、チャンバ１内で基板３に対向する位置に設置され、チャンバ１の側壁周方向に亘り複数に分割すると共に各分割部分である突起部２１が円筒状のチャンバ１に沿って設置されるリング部２２から中心側に向かって突出した構造となっている。
【００２９】
すなわち、突起部２１は、チャンバ１の内壁から径方向中心に向かうと共に円周方向に複数設けられ、突起部２１同士の間には切欠部（空間）が存在しているため、プラズマアンテナ２７に流れる電流の流れ方向に対して不連続な状態で配置されるように天井板２５の直下方に配置されている。また、被エッチング部材２０には図示しない温度制御手段（例えば、ヒーター等）が設けられており、被エッチング部材２０の加熱及び冷却を行う。
【００３０】
支持台２よりもやや高い位置におけるチャンバ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％以下、好ましくは１０％程度に希釈された塩素ガス）及び不動態を形成するためのガス（不動態形成ガス）であるＮ２ガス１９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２０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及びＮ２ガス１９が送られる。ここで、不動態とは、金属が常態よりも貴金属性を帯びた状態にあることをいい、化学的、物理的反応が停止するような特殊な表面状態をいう。すなわち、金属表面が不動態化され不動態膜となった場合には、当該表面は化学的、物理的反応に対して不活性な表面常態となるため、これらの反応は起こりにくい表面となる。
【００３１】
基板３上に不動態の膜を形成する際（下記「第１工程」）には、原料ガス１８及びＮ２ガス１９がチャンバ１内において基板３側から被エッチング部材２０側に送られる。また、金属膜を成膜する際（下記「第２工程」）には、Ｎ２ガス１９の供給を中止して原料ガス１８のみを供給する。成膜に関与しないガス等は成膜を妨げることがあり、その分圧を下げるため、真空排気専用の排気口１７から排気される。すなわち、真空装置８は原料ガス１８（又は原料ガス１８とＮ２ガス１９）を供給する際のチャンバ１内の圧力制御を主目的とし、排気口１７は各成膜工程前に成膜に関与しないガスをチャンバ内から取り除くことを主目的としている。なお、真空装置８と排気口１７とを１つの装置で兼用することも可能である。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及び不動態形成ガス供給手段が構成されている。
【００３２】
制御手段６は、被エッチング部材２０の温度を制御する機能と、流量制御手段１３を制御する機能と、真空装置８を制御する機能と、支持台２（基板３）の温度を制御する機能とを有する。
【００３３】
上述した金属膜作製装置では、以下に詳説する方法で金属薄膜１６の成膜を行う。なお、本実施形態では銅（Ｃｕ）製の被エッチング部材を例として説明する。本実施形態で説明する成膜工程は、第１工程である「基板３の表面の不動態化」と、第２工程である「基板３に形成された溝９内への金属膜の成膜」とからなる。
【００３４】
＜第１工程「基板３の表面の不動態化」＞
まず、チャンバ１の内部にノズル１２から原料ガス１８及びＮ２ガス１９を供給すると共に、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、原料ガス１８中の塩素ガスとＮ２ガス１９とをイオン化して塩素プラズマ（ハロゲンプラズマ）と窒素プラズマ（不動態形成ガスプラズマ）を発生させる。プラズマは、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、主として、次式で表すことができる。
Ｃｌ２  →  ２Ｃｌ＊      ・・・・・・（１）
Ｎ２    →  ２Ｎ＊        ・・・・・・（２）
ここで、Ｃｌ＊は塩素ラジカル、Ｎ＊は窒素ラジカルを表す。
【００３５】
プラズマアンテナ２７の下部には導電体である被エッチング部材２０が存在しているが、上述するように被エッチング部材２０の突起部２１はプラズマアンテナ２７に流れる電流の流れ方向に対して不連続な状態で配置されているので、被エッチング部材２０付近のみならず、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の下側にもプラズマ１４が安定して発生するようになっている。
【００３６】
このプラズマ１４による被エッチング部材２０への作用と、被エッチング部材２０に設けられた温度制御手段とにより、被エッチング部材２０が加熱され、被エッチング部材２０にエッチング反応が生じる。このときの反応は、例えば、次式で表される。
Ｃｕ（ｓ）＋Ｃｌ＊  →  ＣｕＣｌ（ｇ）  ・・・・（３）
ここで、ｓは固体状態、ｇはガス状態を表す。上記（３）式は、被エッチング部材２０のＣｕ成分がプラズマ１４によりエッチングされ、銅と塩素とからなるガス状の前駆体１５となった状態を表す。前駆体１５は、ガス化したＣｕＣｌ及びこれと組成比が異なる物質（ＣｕＸ１ＣｌＹ１）である。
【００３７】
プラズマ１４の作用及び温度制御手段により被エッチング部材２０を加熱し、更にヒータ４又は冷媒流通手段５の調整により基板３の温度を被エッチング部材２０の温度よりも低い温度に設定する。この結果、前駆体１５は基板３に吸着する。このときの反応は、例えば、次式で表される。
ＣｕＣｌ（ｇ）  →  ＣｕＣｌ（ａｄ）  ・・・・（４）
ここで、ａｄは吸着状態を表す。
【００３８】
基板３に吸着した前駆体１５は、塩素ラジカルにより還元されてＣｕ成分となると共に、該Ｃｕ成分は上記（２）式で示した反応により生じた窒素ラジカルの作用により窒素化され、窒素化された銅の薄膜（不動態の膜）が基板３上に成膜される。このときの反応は、例えば、次式で表される。
ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ＊  →  Ｃｕ（ｓ）＋Ｃｌ２↑  ・・（５）
Ｃｕ（ｓ）  ＋  ＸＮ＊  →  ＣｕＮＸ（ｓ）    ・・・・（６）
窒素化された銅の薄膜は不動態の膜として機能し、基板３の表面を不活性状態とすることができる。
【００３９】
ここで、図２（ａ）に示すように、基板３の表面には溝９がパターン形成されているため、基板３の表面は平坦な表面ではない。このため、以下詳細に説明する制御手段６による制御を行わない場合には、基板３の最表面（「基板における所定の部分」）のみでなく、溝９の内壁面（底面を含む）にまで窒素化された銅の薄膜が形成されることになる。
【００４０】
本実施形態では、制御手段６による被エッチング部材２０の温度制御と、チャンバ１内へのガス流量制御（流量制御手段１３の制御）と、チャンバ１内の圧力制御（真空装置８の制御）と、支持台２（基板３）の温度制御とにより、窒素化された銅の薄膜を基板３の溝９の内部には成膜することなく、主として基板３の最表面（「基板における所定の部分」）のみに成膜することができる。
【００４１】
上記（１）式により生成した塩素ラジカルの溝９内部における濃度は、一般的に図２（ａ）に示すように、溝９の底部に行くほど低くなる。これは、溝９の内部に侵入したＣｌ＊は、その底部に至るまでのあいだに溝９の内壁面に衝突して消滅するためである。すなわち、溝９の底部に行けば行くほど、Ｃｌ＊＋Ｃｌ＊→Ｃｌ２で表される反応が起こる確率が高く、塩素ラジカルは消滅して濃度が低くなる。
【００４２】
これに対し、上記（３）式により生成した前駆体１５の溝９内部における濃度は、同図に示すように、底部に近づくほど低くなるものの、その減少率は塩素ラジカルの減少率ほどではない。これは、前駆体１５は比較的容易に溝９の底部に到達できるためである。
【００４３】
このように、溝９の内部における塩素ラジカルの濃度と前駆体１５の濃度とが異なるため、塩素ラジカルの濃度が高い基板３の最表面に近い領域では、上記（５）式に示す還元反応に必要な塩素ラジカル以上の量の塩素ラジカルが存在し、当該過剰な塩素ラジカルが、成膜された金属成分をエッチングして除去してしまう（成膜がされない）領域となる。一方、塩素ラジカルの濃度が低く前駆体１５の濃度が高い溝９の底部に近い領域では、塩素ラジカルによる還元反応速度に比べて前駆体１５の吸着速度が速く、前駆体１５がそのまま成膜されてしまう領域となる。
【００４４】
すなわち、塩素ラジカルの濃度と前駆体１５の濃度について、基板３に吸着した前駆体１５を塩素ラジカルにより適当に還元することができる濃度条件（図２（ａ）における「成膜点」、ただし同図にはＣｕＣｌＸのＸ＝１のときを示してある）のときに、上記（５）式が成立して金属成分が成膜され、更に上記（６）式により窒素化が行われる。
【００４５】
したがって、塩素ラジカルの濃度と前駆体１５の濃度とを制御することにより「成膜点」の高さを調整することができ、図２（ｂ）に示すように「成膜点」を基板３の最表面となるように制御することで、基板３の最表面のみにおいて上記（５）式に基づく金属成分の成膜及び上記（６）式に基づく窒素化が行われ、主として基板３の最表面のみに窒素化された銅の薄膜（不動態の膜）を成膜することができる。
【００４６】
ここで、図２（ｂ）に示す濃度条件では、溝９の内部においては塩素ラジカルの濃度が低く前駆体１５の濃度が高いため、前駆体１５の成膜が進行するおそれがある。しかしながら、制御手段６により支持台２（基板３）の温度を比較的高めに設定することにより、前駆体１５が揮発しやすい条件として、前駆体１５の成膜を防止することができる。
【００４７】
主として基板３の最表面のみに窒素化された銅の薄膜を成膜することができるように塩素ラジカルの濃度と前駆体１５の濃度とを制御するためには、例えば以下の基準に基づいて制御手段６を機能させることにより容易に実現し得る。
【００４８】
（Ａ）  チャンバ１内への原料ガス１８の供給量を少なくすることにより、基本的には塩素ラジカル及び前駆体１５共にチャンバ１内における濃度が低くなるが、溝９の内部における塩素ラジカル及び前駆体１５の濃度は更に低下する（図２（ｂ）における塩素ラジカル及び前駆体１５の濃度曲線を両曲線の相対的関係はそのままで低濃度側（図面の左）に平行移動させた状態）ため、溝９の内部における成膜を抑制しつつ基板３の最表面に成膜することができる。
【００４９】
（Ｂ）  チャンバ１内部の圧力を比較的高くすることにより、プラズマ密度は天井板２５側で高く、基板３側で低くすることができ、塩素ラジカル及び前駆体１５共に基板３の表面における濃度が低くなるため、上記（Ａ）の原料ガス１８の供給量を少なくしたときと同様の作用により、溝９の内部における成膜を抑制しつつ基板３の最表面に成膜することができる。
【００５０】
（Ｃ）  被エッチング部材２０の温度により前駆体１５の生成量を変化させることができる（部材２０の温度を高くすると前駆体１５の生成量は多くなる）ため、図２（ｂ）に示す曲線関係となるように前駆体１５の濃度を調整し、基板３の最表面が成膜点となるように調整することができる。
【００５１】
（Ｄ）  上記（Ａ）〜（Ｃ）により塩素ラジカルの濃度と前駆体１５の濃度とを制御して基板３の最表面が成膜点となるように調整すると共に、支持台２（基板３）の温度を比較的高めに設定することにより、溝９内部における前駆体１５が揮発しやすい条件として、主として基板３の最表面のみに成膜することができる。
【００５２】
なお、図２に示す塩素ラジカル及び前駆体１５の濃度分布は一例であり、溝９の形状やスケール等によりこの濃度分布は異なる。しかしながら、上記（Ａ）〜（Ｄ）に例示した基準に基づいて濃度を制御することで、基板３の最表面のみにおける成膜が可能となる。
【００５３】
なお、窒素化された銅の薄膜の成膜に寄与する反応としては、上記（４）〜（６）式に示す反応以外にも次のような反応が挙げられる。すなわち、上記（３）式において発生したガス化した塩化銅の一部は、基板３に吸着する（上記（４）式を参照）前に、塩素ラジカルにより還元されてガス状態のＣｕとなる。このときの反応は、例えば、次式で表される。
ＣｕＣｌ（ｇ）＋Ｃｌ＊  →  Ｃｕ（ｇ）＋Ｃｌ２↑  ・・（７）
この後、ガス状態の銅は、基板３に吸着すると共に、上記（６）式に示す反応により窒素化された銅の薄膜として成膜される。
【００５４】
＜第２工程「基板３に形成された溝９内への金属膜の成膜」＞
【００５５】
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２７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プラズマを発生させる。プラズマは、プラズマ１４で図示する領域に発生する（上記（１）式を参照。）。
【００５６】
このプラズマ１４による被エッチング部材２０への作用と、被エッチング部材２０に設けられた温度制御手段とにより、被エッチング部材２０が加熱され、被エッチング部材２０にエッチング反応が生じる（上記（３）式を参照。）。
【００５７】
プラズマ１４の作用及び温度制御手段により被エッチング部材２０を加熱し、更にヒータ４又は冷媒流通手段５の調整により基板３の温度を被エッチング部材２０の温度よりも低い温度に設定する。この結果、前駆体１５は基板３に吸着する（上記（４）式を参照。）。
【００５８】
ここで、第１工程により基板３はその最表面のみに窒素化された銅の薄膜（不動態の膜）が成膜され、不活性状態となっているため、前駆体１５は基板３の最表面よりも溝９の内部に吸着する。
【００５９】
基板３に形成された溝９の内部に吸着した前駆体１５は、塩素ラジカルにより還元されてＣｕ成分となることで、溝９内部に金属薄膜１６（Ｃｕ薄膜）が形成される（上記（５）式を参照。）。
【００６０】
また、上記（７）式に基づいて、上記（３）式において発生したガス化した塩化銅の一部が基板３の溝９の内部に吸着する前に、塩素ラジカルにより還元されてガス状態のＣｕとなる。その後、ガス状態のＣｕが選択的に溝９の内部に成膜されることによっても溝９内部の成膜が行われる。
【００６１】
以上説明した第１工程による基板表面の選択的な不動態化及び第２工程による基板表面への選択的な成膜により、主として基板３にパターン形成された溝９の内部のみに金属薄膜の形成を行うことができる。
【００６２】
＜第２の実施形態＞
基板３にパターン形成された溝９の内部に金属成膜（金属埋め込み）を行うにあたって、当該溝９の内部に埋め込まれた金属成分の溝９の外部への拡散を防止するため「バリアメタル膜」を予め成膜する場合がある。基板３の表面に形成された溝９を含めた基板３の表面形状に沿って均一に形成されたバリアメタル膜を例として説明する。
【００６３】
バリアメタル膜は、タンタル，タングステン，これら金属の窒化物，窒化ホウ素等の薄膜からなるが、例えば金属薄膜といった不動態ではないバリアメタル膜の場合には、基板３の表面（基板３の最表面及び溝９の内壁面、底面）に均一に成膜されたバリアメタル膜のうち、基板３の最表面のみのバリアメタル膜を不動態化することにより、第１の実施形態と同様に基板３の溝９内部のみに選択的に金属成膜をすることができる。
【００６４】
基板３の最表面のみのバリアメタル膜を不動態化する方法としては、例えば、チャンバ１の内部に発生させた窒素ラジカルをチャンバ１の圧力や窒素ガス１９の供給量を調整することにより、基板３の最表面のみに窒素ラジカルが作用する条件として行う。また、支持台２を斜めに傾けて、チャンバ１の上方からの窒素ラジカルを基板３の表面に対して斜めに作用させることで、溝９の内部への窒素ラジカルの侵入及び溝９の内壁面等の窒素化を抑制し、基板３の最表面のみを不動態化することができる。
【００６５】
更に、チャンバ内に供給した窒素ガスをイオン状態（Ｎ＋状態）とし、電気的な誘導により窒素イオンの進行方向に方向性をもたせて、例えば、基板３の表面に対して斜めに窒素イオンを作用させることで、溝９の内部への窒素イオンの侵入及び溝９の内壁面等の窒素化を抑制し、基板３の最表面のみを不動態化する方法も挙げられる。
【００６６】
＜第３の実施形態＞
平坦な表面を有する平板を用意し、当該平板の片側表面に有機金属化合物の溶液を塗布した後、溝９がパターン成形された基板３に対して、有機金属化合物の溶液を塗布した面を密着させる。これにより、基板３の最表面のみに有機金属化合物の溶液が付着する。この後、窒素ガス雰囲気下で当該基板３を加熱処理することにより、主として基板３の最表面のみに有機金属化合物の金属成分と窒素とからなる窒化金属の薄膜を形成し、不動態化することができる。この結果、第１の実施形態と同様に基板３の溝９内部のみに選択的に金属成膜をすることができる。ここで、有機金属化合物としては、例えば、金属アセチルアセトナート等が挙げられる。
【００６７】
なお、上記各実施形態における基板上に予め成膜する不動態の膜について、その成膜状態や膜厚等を検出しながら成膜することにより、所望の薄膜が形成されているか確認するようにしてもよい。例えば、基板に向けてレーザー等を入射し、その反射強度から基板上の薄膜の表面状態を検出することができる。
【００６８】
また、不動態を形成するガスとしては窒素ガスに限られずに、金属と化合して不動態を形成するガスであればよく、例えば酸素ガス等も使用することができる。
【００６９】
また、上記各実施形態においては、原料ガス１８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塩化銅である。したがって、原料ガスは塩素を含有するガスであればよく、ＨＣｌガスとＣｌ２ガスとの混合ガスを用いることも可能である。さらに、一般的には塩素に限らず、ハロゲンガスであれば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。
【００７０】
また、被エッチング部材は銅に限らず、例えばＴａ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｃｄ，Ｆｅ，Ｎｉ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，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｃｄ，Ｆｅ，Ｎｉ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，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｃｄ，Ｆｅ，Ｎｉ等となる。
更に、これらの金属を複数種類含む複合金属、例えばＩｎとＣｕとの合金を被エッチング部材とすることもできる。また、前記金属にＳ、Ｓｅ等の非金属元素を含む複合金属、例えばＣｕＩｎＳｅ２、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ等の合金を被エッチング部材とすることもできる。この場合、前駆体は金属塩化物及び非金属元素の塩化物であり、基板３の表面には複合金属の薄膜が生成される。
【００７１】
また、基板に金属薄膜を成膜する装置及び方法としては、図１に示す装置のほかに、チャンバ１の筒部の側壁外周囲にコイル状のプラズマアンテナを設置してプラズマを発生させる金属膜作製装置、基板３をアースすると共に天井板２５を金属製の被エッチング部材として、被エッチング部材に給電することにより基板３と天井の被エッチング部材との間に容量型のプラズマを発生させる金属膜作製装置、天井板２５の形状をチャンバ外方側に湾曲した凸形状とすると共にプラズマアンテナ２７を凸形状の天井板の外方周囲に円錐リング形状として配設してプラズマを発生させる金属膜作製装置、チャンバ１の内部に連通する筒状の通路（外部プラズマ発生室）の周囲にコイル状のプラズマアンテナを設置してチャンバ外部にて発生させたプラズマを成膜に利用する金属膜作製装置等が挙げられる。
【００７２】
【発明の効果】
第１の発明に係る金属膜作製方法によれば、
基板が収容されるチャンバの内部にハロゲンガスを供給し、当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲン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プラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法において、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御すると共に、前記チャンバ内部への不動態形成ガスの供給により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することとしたので、
所望の位置に金属薄膜を成膜可能な基板を作製することができる。
【００７３】
第２の発明に係る金属膜作製方法によれば、
基板が収容されるチャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給し、当該ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲン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プラズマを供給し、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製方法において、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御すると共に、前記外部プラズマ発生室への不動態形成ガスの供給により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記チャンバの内部に供給して前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することとしたので、
金属成膜時に外部に設置したプラズマ発生室からのプラズマを使用するため、基板に損傷を与えることなく、所望の位置に金属薄膜を成膜可能な基板を作製することができる。
【００７４】
第３の発明に係る金属膜作製方法によれば、第１又は第２の発明に係る金属膜作製方法において、
前記基板は、表面に溝が形成された基板であり、
前記基板における所定の部分は、前記溝以外の部分であることとしたので、
前記基板に形成された溝のみに選択的に金属薄膜を成膜可能な基板を作製することができる。
【００７５】
第４の発明に係る金属膜作製方法によれば、第１ないし第３のいずれかの発明に係る金属膜作製方法において、
前記ハロゲンガスの供給量の制御、前記チャンバ内の圧力の制御、前記被エッチング部材の温度の制御又は前記基板の温度の制御のいずれか一以上の制御を行うことによって、前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるようにすることとしたので、
精度良くかつ効率的に、基板における所望の位置に金属薄膜を成膜可能な基板を作製することができる。
【００７６】
第５の発明に係る金属膜作製方法によれば、第１ないし第４のいずれかの発明に係る金属膜作製方法において、
前記不動態形成ガスは、窒素ガス、酸素ガス、または、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスであることとしたので、
基板における所定の部分のみをより不活性な表面とすることができ、基板における所望の位置に金属薄膜を成膜可能な基板を作製することができる。
【００７７】
第６の発明に係る金属膜作製方法によれば、第１ないし第５のいずれかの発明に係る金属膜作製方法において、
前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜した後に、
更に、前記被エッチング部材を前記ハロゲンプラズマでエッチングすることにより金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くし、
前記基板における所定の部分以外の部分に前記前駆体の金属成分を成膜することとしたので、
基板における所望の位置に金属薄膜が成膜された基板を得ることができる。
【００７８】
第７の発明に係る金属膜作製装置によれば、
基板が収容されるチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記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、
前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記チャンバの内部に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設け、
前記チャンバ内部へ不動態形成ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することとしたので、所望の位置に金属薄膜を成膜可能な基板を作製することができる。
【００７９】
第８の発明に係る金属膜作製装置によれば、
基板が収容されるチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する外部プラズマ発生室と、
当該外部プラズマ発生室にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記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プラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記チャンバの内部に供給された前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記外部プラズマ発生室に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設け、
前記外部プラズマ発生室へ不動態形成ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することとしたので、
金属成膜時に外部に設置したプラズマ発生室からのプラズマを使用するため、基板に損傷を与えることなく、所望の位置に金属薄膜を成膜可能な基板を作製することができる。
【００８０】
第９の発明に係る金属膜作製装置によれば、
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記チャンバの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、
前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記チャンバの内部に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設け、
前記チャンバ内部へ不動態形成ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することとしたので、
第７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。
【００８１】
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プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記基板と前記天井板との間における前記チャンバの径方向に延びると共に前記平面リング形状のコイルに流れる電流の流れ方向に対して不連続な状態で配置されるように周方向に複数配置した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記チャンバの内部に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設け、
前記チャンバ内部へ不動態形成ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することとしたので、
第７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。
【００８２】
第１１の発明に係る金属膜作製装置によれば、
アースされた基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバの開口を密閉すると共に前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記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、
前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記チャンバの内部に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設け、
前記チャンバ内部へ不動態形成ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することとしたので、
第７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。
【００８３】
第１２の発明に係る金属膜作製装置によれば、
基板が収容されると共に一端側が開口する筒状のチャンバと、
前記チャンバ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プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成した被エッチング部材と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記チャンバの内部に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設け、
前記チャンバ内部へ不動態形成ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することとしたので、
第７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。
【００８４】
第１３の発明に係る金属膜作製装置によれば、
基板が収容される筒状のチャンバと、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属で形成され、前記チャンバにおいて前記基板に対向する位置に設けられる被エッチング部材と、
前記チャンバの内部に連通する筒状の通路と、
当該筒状の通路にハロゲンガスを供給するハロゲンガス供給手段と、
前記筒状の通路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プラズマを供給するプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くする温度制御手段とを備え、
前記チャンバの内部に供給された前記ハロゲンプラズマにより、前記被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を生成させると共に前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜する金属膜作製装置において、
前記筒状の通路に不動態形成ガスを供給する不動態形成ガス供給手段と、
前記基板における所定の部分のみに金属成分が成膜されるように制御する制御手段とを設け、
前記筒状の通路へ不動態形成ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記ハロゲンプラズマと共に発生させた不動態形成ガスプラズマを前記金属成分に作用させることにより、前記基板における所定の部分のみに前記金属成分を不動態膜として成膜することとしたので、
金属成膜時に外部に設置したプラズマ発生室からのプラズマを使用するため、第７の発明に比べて更に基板に損傷を与えることなく、所望の位置に金属薄膜を成膜可能な基板を作製することができる。
【００８５】
第１４の発明に係る金属膜作製装置によれば、第７ないし第１３のいずれかの発明に係る金属膜作製装置において、
前記基板は、表面に溝が形成された基板であり、
前記基板における所定の部分は、前記溝以外の部分であることとしたので、
前記基板に形成された溝のみに選択的に金属薄膜を成膜可能な基板を作製することができる。
【００８６】
第１５の発明に係る金属膜作製装置によれば、第７ないし第１４のいずれかの発明に係る金属膜作製装置において、
前記制御手段は、前記ハロゲンガスの供給量の制御、前記チャンバ内の圧力の制御、前記被エッチング部材の温度の制御又は前記基板の温度の制御のいずれか一以上の制御を行うこととしたので、
精度良くかつ効率的に、基板における所望の位置に金属薄膜を成膜可能な基板を作製することができる。
【００８７】
第１６発明に係る金属膜作製装置によれば、第７ないし第１５のいずれかの発明に係る金属膜作製装置において、
前記不動態形成ガスは、窒素ガス、酸素ガス、または、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスであることとしたので、
基板における所定の部分のみをより不活性な表面とすることができ、基板における所望の位置に金属薄膜を成膜可能な基板を作製することができる。
【００８８】
第１７発明に係る金属膜作製方法によれば、
表面に溝が予め形成されていると共に、当該表面が均一に金属薄膜で覆われた基板に対して、不動態形成ガスのラジカル又はイオンを斜めに作用させることにより、前記基板における溝以外の部分の金属薄膜を不動態膜とすることとしたので、
高度な制御によらずに、基板における所望の位置に金属薄膜を成膜可能な基板を作製することができる。
【００８９】
第１８発明に係る金属膜作製方法によれば、
溝が形成された基板における当該溝以外の部分に、有機金属化合物の溶液を付着させた後、当該有機金属化合物を不動態形成ガスの雰囲気下において加熱処理することにより、前記基板における溝以外の部分に前記有機金属化合物の金属成分を不動態膜として成膜することとしたので、
簡便な方法で、基板における所望の位置に金属薄膜を成膜可能な基板を作製することができる。
【００９０】
第１９発明に係る金属膜作製方法によれば、第１７又は第１８の発明に係る金属膜作製方法において、
前記不動態形成ガスは、窒素ガス、酸素ガス、または、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスであることとしたので、
基板における所定の部分のみをより不活性な表面とすることができ、基板における所望の位置に金属薄膜を成膜可能な基板を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る金属膜作製方法を実施する金属膜作製装置の概略透視断面図である。
【図２】基板上に形成された溝の内部における前駆体及びガスラジカルの濃度分布を示す図である。
【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  制御手段
８  真空装置
９  溝
１０  整合器
１１  電源
１２  ノズル
１３  流量制御器
１４  プラズマ
１５  前駆体
１６  金属薄膜
１７  排気口
１８  原料ガス
１９  Ｎ２ガス
２０  被エッチング部材
２１  突起部
２２  リング部
２５  天井板
２７  プラズマアンテナ
【図１】
2005029817.tif 000003
【図２】
2005029817.tif 000004