(57)【要約】 【課題】  基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能な薄膜作製装置及び薄膜作製方法とする。【解決手段】  Ｃｕ製の被エッチング部材１１が備えられたチャンバ１内にＣｌ２ガスを供給して塩素ラジカルＣｌ＊を生成し、塩素ラジカルＣｌ＊で被エッチング部材１１をエッチングすることにより被エッチング部材１１に含まれるＣｕ成分とＣｌ２ガス成分との前駆体（ＣｕＣｌ）２４を生成すると共に、Ｎ２ガスを供給してプラズマを発生させたときのチャンバの内壁側の電子温度を低下させて塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の生成を抑制し、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の分布を前駆体ＣｕＣｌの分布に近づけることで塩素ラジカル（Ｃｌ＊）と前駆体ＣｕＣｌの比率を一定にし、基板３側の温度を被エッチング部材１１の温度よりも低くすることにより、膜圧を均一にした薄膜を作製する。【選択図】        図１
2007169676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が収容されるチャンバと、
基板が対向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッチング部材と、
チャンバの内部にハロゲンを含有する作用ガスを供給する作用ガス供給手段と、
チャンバの内部をプラズマ化して、作用ガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとからなる前駆体を生成するプラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより前駆体の金属成分を基板側に成膜させる制御手段と、
チャンバ内におけるハロゲンラジカルと前駆体の分布状況をいずれか一方の分布状況に近づけるようにハロゲンラジカルと前駆体の比率を制御する比率制御手段と
を備えたことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項２】
請求項１に記載の薄膜作製装置において、
比率制御手段は、
プラズマを発生させたときの電子温度の分布を制御するための機能ガスを供給する機能ガス供給手段であり、
機能ガスを供給することで作用ガスのイオン化を抑制してハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけるようにする
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項３】
請求項２に記載の薄膜作製装置において、
機能ガス供給手段により機能ガスを供給することにより、更に、ハロゲンラジカルを失活させることでハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけるようにする
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項４】
請求項２もしくは請求項３のいずれか一項に記載の薄膜作製装置において、
機能ガスは不活性ガスである
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項５】
請求項４に記載の薄膜作製装置において、
前駆体の金属成分のみが基板に成膜され、不活性ガスは希ガスである
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項６】
請求項４に記載の薄膜作製装置において、
不活性ガスは窒素ガスである
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項７】
請求項１に記載の薄膜作製装置において、
比率制御手段は、
被エッチング部材に、平面視状態で基板に対向する面積全体に対する隙間部分の割合である開口度合い分布を持たせた被エッチング部材分布手段であり、
開口度合いの分布に応じてハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけるようにした
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項８】
請求項７に記載の薄膜作製装置において、
被エッチング部材分布手段は、
被エッチング部材の周囲の開口度合いが中心部の開口度合いに比べて低く設定され、周囲のハロゲンラジカルを前駆体に対して相対的に減少させる
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項９】
請求項１に記載の薄膜作製装置において、
比率制御手段は、
被エッチング部材に、平面視状態で基板に対向する面積全体に対する金属密度分布を持たせた被エッチング部材分布手段であり、
金属密度の分布に応じて前駆体の分布をハロゲンラジカルの分布に近づけるようにした
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の薄膜作製装置において、
被エッチング部材分布手段は、
被エッチング部材の周囲の金属密度が中心部の密度に比べて高く設定され、周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して相対的に増加させる
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の薄膜作製装置において、
比率制御手段は、
チャンバの壁面を加熱する加熱手段であり、チャンバの内壁に付着した前駆体を蒸発させることで周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して増加させる
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の薄膜作製装置において、
比率制御手段は、
被エッチング部材の周囲を中心部に対して相対的に高温にする高温制御手段であり、
ハロゲンラジカルによるエッチングを被エッチング部材の周囲で促進することで周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して相対的に増加させる
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の薄膜作製装置において、
比率制御手段は、
チャンバの内部に前駆体を供給する供給手段であり、
前駆体をチャンバの外から供給することで周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して増加させる
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の薄膜作製装置において、
ハロゲンを含有する作用ガスは塩素を含有する作用ガスである
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項１５】
金属製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンを含有する作用ガスを供給し、作用ガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとからなる前駆体を生成し、ハロゲンラジカルと前駆体の分布をいずれか一方の分布に近づけるようにハロゲンラジカルもしくは前駆体の比率を制御し、基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより前駆体の金属成分を基板側に成膜させることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の薄膜作製方法において、
機能ガスを供給してプラズマを発生させたときの電子温度の分布を制御し、作用ガスのイオン化を抑制してハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけるようにすることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の薄膜作製方法において、
機能ガスを供給することにより、更に、ハロゲンラジカルを失活させてハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけるようにすることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項１８】
請求項１６もしくは請求項１７のいずれか一項に記載の薄膜作製方法において、
機能ガスは不活性ガスであることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の薄膜作製方法において、
不活性ガスは希ガスであり前駆体の金属成分のみが基板に成膜されることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の薄膜作製方法において、
不活性ガスは窒素ガスであることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項２１】
請求項１５に記載の薄膜作製方法において、
被エッチング部材に、平面視状態で基板に対向する面積全体に対する隙間部分の割合である開口度合い分布を持たせることで、開口度合いの分布に応じてハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけるようにしたことを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の薄膜作製方法において、
被エッチング部材の周囲の開口度合いを中心部の開口度合いに比べて低く設定することで、周囲のハロゲンラジカルを前駆体に対して相対的に減少させることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項２３】
請求項１５に記載の薄膜作製方法において、
被エッチング部材に、平面視状態で基板に対向する面積全体に対する金属密度分布を持たせることで、金属密度の分布に応じて前駆体の分布をハロゲンラジカルの分布に近づけるようにしたことを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の薄膜作製方法において、
被エッチング部材の周囲の金属密度を中心部の密度に比べて高く設定することで、周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して相対的に増加させることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項２５】
請求項１５に記載の薄膜作製方法において、
チャンバの内壁に付着した前駆体を蒸発させることで周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して増加させることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項２６】
請求項１５に記載の薄膜作製方法において、
被エッチング部材の周囲を中心部に対して相対的に高温にすることで、ハロゲンラジカルによるエッチングを被エッチング部材の周囲で促進して周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して相対的に増加させることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項２７】
請求項１５に記載の薄膜作製方法において、
前駆体をチャンバの外から供給することで周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して増加させることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項２８】
請求項１５乃至請求項２７のいずれか一項に記載の薄膜作製方法において、
ハロゲンを含有する作用ガスは塩素を含有する作用ガスであることを特徴とする薄膜作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属成分を成膜する薄膜作製装置及び薄膜作製方法に関し、膜厚の均一化を企図したものである。
【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、ハロゲンガスをプラズマ化して前記被エッチング部材をハロゲンのラジカル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】
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、被エッチング部材の金属をＭ、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℃〜７００℃）に、また基板を低温（例えば２００℃程度）に制御することにより、前記基板にＭ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。
【０００５】
(1)プラズマの解離反応；Ｃｌ２→２Ｃｌ＊
(2)エッチング反応；Ｍ＋Ｃｌ＊→ＭＣｌ（ｇ）
(3)基板への吸着反応；ＭＣｌ（ｇ）→ＭＣｌ（ａｄ）
(4)成膜反応；ＭＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ＊→Ｍ＋Ｃｌ２↑
【０００６】
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。
【０００７】
前述した新方式のプラズマＣＶＤ装置においては、ＭＣｌとＣｌ＊との割合を適正に保つことで、成膜反応が適切に行われる。即ち、成膜条件として、Ｃｌ２ガスの流量、圧力、パワー、基板及び被エッチング部材の温度、基板と被エッチング部材との距離等を適正に設定することで、ＭＣｌとＣｌ＊との割合をほぼ等しく制御することができ、成膜速度を低下させることなく、しかも、基板に対してＣｌ＊によるエッチング過多が生じることなくＭが析出される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１４７５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような新方式のプラズマＣＶＤ装置では、その成膜原理から、ＭＣｌの量とＣｌ＊の量が所定の比率になったところで所望の膜厚が得られる。しかし、成膜条件は複数の条件を設定することにより決められるため、基板の全面に対してＭＣｌの量とＣｌ＊の量との割合を常に等しく制御することは困難であった。特に、Ｃｌ＊の量の分布は基板の全面に対して（チャンバ内で）略均一であるのに対し、ＭＣｌの量の分布は、被エッチング部材の温度分布やガスの流れ等からチャンバの中心（基板の中心）ほど多い分布となる。この結果として、基板中心の膜厚が厚く周囲になるほど膜厚が薄くなる、凸分布の膜厚となる虞があった。
【００１０】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、上述の如き新方式のプラズマＣＶＤ装置において、ハロゲンラジカルと前駆体の分布状況を相対的に近づけて比率を一定にすることができる薄膜作製装置及び薄膜作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の薄膜作製装置は、
基板が収容されるチャンバと、
基板が対向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッチング部材と、
チャンバの内部にハロゲンを含有する作用ガスを供給する作用ガス供給手段と、
チャンバの内部をプラズマ化して、作用ガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとからなる前駆体を生成するプラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより前駆体の金属成分を基板側に成膜させる制御手段と、
チャンバ内におけるハロゲンラジカルと前駆体の分布状況をいずれか一方の分布状況に近づけるようにハロゲンラジカルと前駆体の比率を制御する比率制御手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１に係る本発明では、比率制御手段によりチャンバ内におけるハロゲンラジカルと前駆体の分布状況をいずれか一方の分布状況に近づけるようにハロゲンラジカルと前駆体の比率を制御するので、ハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。この結果、基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる。
【００１３】
そして、請求項２に係る本発明の薄膜作製装置は、
請求項１に記載の薄膜作製装置において、
比率制御手段は、
プラズマを発生させたときの電子温度の分布を制御するための機能ガスを供給する機能ガス供給手段であり、
機能ガスを供給することで作用ガスのイオン化を抑制してハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけるようにする
ことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に係る本発明では、機能ガスを供給して電子温度の分布を制御して作用ガスのイオン化を抑制し、ハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけることでハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。この結果、機能ガスを供給することで基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる。
【００１５】
また、請求項３に係る本発明の薄膜作製装置は、
請求項２に記載の薄膜作製装置において、
機能ガス供給手段により機能ガスを供給することにより、更に、ハロゲンラジカルを失活させることでハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけるようにする
ことを特徴とする。
【００１６】
請求項３に係る本発明では、更に、ハロゲンラジカルを失活させてハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけることができる。
【００１７】
また、請求項４に係る本発明の薄膜作製装置は、
請求項２もしくは請求項３のいずれか一項に記載の薄膜作製装置において、
機能ガスは不活性ガスである
ことを特徴とする。
【００１８】
請求項４に係る本発明では、安価な不活性ガスを用いることができる。
【００１９】
また、請求項５に係る本発明の薄膜作製装置は、
請求項４に記載の薄膜作製装置において、
前駆体の金属成分のみが基板に成膜され、不活性ガスは希ガスである
ことを特徴とする。
【００２０】
請求項５に係る本発明では、希ガスであるヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンを用いることができる。
【００２１】
また、請求項６に係る本発明の薄膜作製装置は、
請求項４に記載の薄膜作製装置において、
不活性ガスは窒素ガスである
ことを特徴とする。
【００２２】
請求項６に係る本発明では、窒素ガスを用いることができ、窒素と金属成分との化合物を成膜する際に別途専用の作用ガスを用いることなく適用することができる。
【００２３】
また、請求項７に係る本発明の薄膜作製装置は、
請求項１に記載の薄膜作製装置において、
比率制御手段は、
被エッチング部材に、平面視状態で基板に対向する面積全体に対する隙間部分の割合である開口度合い分布を持たせた被エッチング部材分布手段であり、
開口度合いの分布に応じてハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけるようにした
ことを特徴とする。
【００２４】
請求項７に係る本発明では、被エッチング部材の開口度合いの分布に応じてハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけるようにし、ハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。この結果、特別な制御を行うことなく基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる。
【００２５】
また、請求項８に係る本発明の薄膜作製装置は、
請求項７に記載の薄膜作製装置において、
被エッチング部材分布手段は、
被エッチング部材の周囲の開口度合いが中心部の開口度合いに比べて低く設定され、周囲のハロゲンラジカルを前駆体に対して相対的に減少させる
ことを特徴とする。
【００２６】
請求項８に係る本発明では、周囲のハロゲンラジカルを前駆体に対して相対的に減少させることで、ハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。
【００２７】
また、請求項９に係る本発明の薄膜作製装置は、
請求項１に記載の薄膜作製装置において、
比率制御手段は、
被エッチング部材に、平面視状態で基板に対向する面積全体に対する金属密度分布を持たせた被エッチング部材分布手段であり、
金属密度の分布に応じて前駆体の分布をハロゲンラジカルの分布に近づけるようにした
ことを特徴とする。
【００２８】
請求項９に係る本発明では、被エッチング部材の金属密度分布に応じてハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけるようにし、ハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。この結果、特別な制御を行うことなく基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる。
【００２９】
また、請求項１０に係る本発明の薄膜作製装置は、
請求項９に記載の薄膜作製装置において、
被エッチング部材分布手段は、
被エッチング部材の周囲の金属密度が中心部の密度に比べて高く設定され、周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して相対的に増加させる
ことを特徴とする。
【００３０】
請求項１０に係る本発明では、周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して相対的に増加させることで、ハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。
【００３１】
また、請求項１１に係る本発明の薄膜作製装置は、
請求項１に記載の薄膜作製装置において、
比率制御手段は、
チャンバの壁面を加熱する加熱手段であり、チャンバの内壁に付着した前駆体を蒸発させることで周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して増加させる
ことを特徴とする。
【００３２】
請求項１１に係る本発明では、加熱手段による加熱作用によりチャンバの内壁に付着した前駆体を蒸発させることで周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して増加させ、ハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。この結果、簡単な加熱制御で基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる。また、加熱手段により、基板周囲の温度制御も同時に行うことが可能になる。
【００３３】
また、請求項１２に係る本発明の薄膜作製装置は、
請求項１に記載の薄膜作製装置において、
比率制御手段は、
被エッチング部材の周囲を中心部に対して相対的に高温にする高温制御手段であり、
ハロゲンラジカルによるエッチングを被エッチング部材の周囲で促進することで周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して相対的に増加させる
ことを特徴とする。
【００３４】
請求項１２に係る本発明では、高温制御手段により被エッチング部材の温度を制御してハロゲンラジカルによるエッチングを被エッチング部材の周囲で促進することで周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して相対的に増加させ、ハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。この結果、簡単な加熱制御で基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる。
【００３５】
また、請求項１３に係る本発明の薄膜作製装置は、
請求項１に記載の薄膜作製装置において、
比率制御手段は、
チャンバの内部に前駆体を供給する供給手段であり、
前駆体をチャンバの外から供給することで周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して増加させる
ことを特徴とする。
【００３６】
請求項１３に係る本発明では、供給手段により前駆体をチャンバの外から供給することで周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して増加させ、ハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。この結果、前駆体を直接供給することで基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる。
【００３７】
また、請求項１４に係る本発明の薄膜作製装置は、
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の薄膜作製装置において、
ハロゲンを含有する作用ガスは塩素を含有する作用ガスである
ことを特徴とする。
【００３８】
請求項１４に係る本発明では、ハロゲンを含有する作用ガスとして塩素を含有するガスを適用したので、安価な塩素ガスを用いて薄膜を作製することができる。
【００３９】
上記目的を達成するための請求項１５に係る本発明の薄膜作製方法は、
金属製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンを含有する作用ガスを供給し、作用ガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとからなる前駆体を生成し、ハロゲンラジカルと前駆体の分布をいずれか一方の分布に近づけるようにハロゲンラジカルもしくは前駆体の比率を制御し、基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより前駆体の金属成分を基板側に成膜させることを特徴とする。
【００４０】
請求項１５に係る本発明では、チャンバ内におけるハロゲンラジカルと前駆体の分布状況をいずれか一方の分布状況に近づけるようにハロゲンラジカルと前駆体の比率を制御するので、ハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。この結果、基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる。
【００４１】
そして、請求項１６に係る本発明の薄膜作製方法は、
請求項１５に記載の薄膜作製方法において、
機能ガスを供給してプラズマを発生させたときの電子温度の分布を制御し、作用ガスのイオン化を抑制してハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけるようにすることを特徴とする。
【００４２】
請求項１６に係る本発明では、機能ガスを供給して電子温度の分布を制御して作用ガスのイオン化を抑制し、ハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけることでハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。この結果、機能ガスを供給することで基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる。
【００４３】
また、請求項１７に係る本発明の薄膜作製方法は、
請求項１６に記載の薄膜作製方法において、
機能ガスを供給することにより、更に、ハロゲンラジカルを失活させてハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけるようにすることを特徴とする。
【００４４】
請求項１７に係る本発明では、更に、ハロゲンラジカルを失活させてハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけることができる。
【００４５】
また、請求項１８に係る本発明の薄膜作製方法は、
請求項１６もしくは請求項１７のいずれか一項に記載の薄膜作製方法において、
機能ガスは不活性ガスであることを特徴とする。
【００４６】
請求項１８に係る本発明では、安価な不活性ガスを用いることができる。
【００４７】
また、請求項１９に係る本発明の薄膜作製方法は、
請求項１８に記載の薄膜作製方法において、
不活性ガスは希ガスであり前駆体の金属成分のみが基板に成膜されることを特徴とする。
【００４８】
請求項１９に係る本発明では、希ガスであるヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンを用いることができる。
【００４９】
また、請求項２０に係る本発明の薄膜作製方法は、
請求項１８に記載の薄膜作製方法において、
不活性ガスは窒素ガスであることを特徴とする。
【００５０】
請求項２０に係る本発明では、窒素ガスを用いることができ、窒素と金属成分との化合物を成膜する際に別途専用の作用ガスを用いることなく適用することができる。
【００５１】
また、請求項２１に係る本発明の薄膜作製方法は、
請求項１５に記載の薄膜作製方法において、
被エッチング部材に、平面視状態で基板に対向する面積全体に対する隙間部分の割合である開口度合い分布を持たせることで、開口度合いの分布に応じてハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけるようにしたことを特徴とする。
【００５２】
請求項２１に係る本発明では、被エッチング部材の開口度合いの分布に応じてハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけるようにし、ハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。この結果、特別な制御を行うことなく基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる。
【００５３】
また、請求項２２に係る本発明の薄膜作製方法は、
請求項２１に記載の薄膜作製方法において、
被エッチング部材の周囲の開口度合いを中心部の開口度合いに比べて低く設定することで、周囲のハロゲンラジカルを前駆体に対して相対的に減少させることを特徴とする。
【００５４】
請求項２２に係る本発明では、周囲のハロゲンラジカルを前駆体に対して相対的に減少させることで、ハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。
【００５５】
また、請求項２３に係る本発明の薄膜作製方法は、
請求項１５に記載の薄膜作製方法において、
被エッチング部材に、平面視状態で基板に対向する面積全体に対する金属密度分布を持たせることで、金属密度の分布に応じて前駆体の分布をハロゲンラジカルの分布に近づけるようにしたことを特徴とする。
【００５６】
請求項２３に係る本発明では、被エッチング部材の金属密度分布に応じてハロゲンラジカルの分布を前駆体の分布に近づけるようにし、ハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。この結果、特別な制御を行うことなく基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる。
【００５７】
また、請求項２４に係る本発明の薄膜作製方法は、
請求項２３に記載の薄膜作製方法において、
被エッチング部材の周囲の金属密度を中心部の密度に比べて高く設定することで、周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して相対的に増加させることを特徴とする。
【００５８】
請求項２４に係る本発明では、周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して相対的に増加させることで、ハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。
【００５９】
また、請求項２５に係る本発明の薄膜作製方法は、
請求項１５に記載の薄膜作製方法において、
チャンバの内壁に付着した前駆体を蒸発させることで周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して増加させることを特徴とする。
【００６０】
請求項２５に係る本発明では、チャンバの内壁に付着した前駆体を蒸発させることで周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して増加させ、ハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。この結果、簡単な蒸発作用で基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる。また、加熱手段により、基板周囲の温度制御も同時に行うことが可能になる。
【００６１】
また、請求項２６に係る本発明の薄膜作製方法は、
請求項１５に記載の薄膜作製方法において、
被エッチング部材の周囲を中心部に対して相対的に高温にすることで、ハロゲンラジカルによるエッチングを被エッチング部材の周囲で促進して周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して相対的に増加させることを特徴とする。
【００６２】
請求項２６に係る本発明では、被エッチング部材の温度を制御してハロゲンラジカルによるエッチングを被エッチング部材の周囲で促進することで周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して相対的に増加させ、ハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。この結果、簡単な加熱制御で基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる。
【００６３】
また、請求項２７に係る本発明の薄膜作製方法は、
請求項１５に記載の薄膜作製方法において、
前駆体をチャンバの外から供給することで周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して増加させることを特徴とする。
【００６４】
請求項２７に係る本発明では、前駆体をチャンバの外から供給することで周囲の前駆体をハロゲンラジカルに対して増加させ、ハロゲンラジカルと前駆体の比率を一定にすることができる。この結果、前駆体を直接供給することで基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる。
【００６５】
また、請求項２８に係る本発明の薄膜作製方法は、
請求項１５乃至請求項２７のいずれか一項に記載の薄膜作製方法において、
ハロゲンを含有する作用ガスは塩素を含有する作用ガスであることを特徴とする。
【００６６】
請求項２８に係る本発明では、ハロゲンを含有する作用ガスとして塩素を含有するガスを適用したので、安価な塩素ガスを用いて薄膜を作製することができる。
【発明の効果】
【００６７】
本発明の薄膜作製装置は、ハロゲンラジカルと前駆体の分布状況を相対的に近づけて比率を一定にすることができる薄膜作製装置となる。
【００６８】
本発明の薄膜作製方法は、ハロゲンラジカルと前駆体の分布状況を相対的に近づけて比率を一定にすることができる薄膜作製方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６９】
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。
【００７０】
図１には本発明の第１実施形態例に係る薄膜作製方法を実施する薄膜作製装置の概略側面、図２には塩素ラジカルと前駆体の分布状況、図３には膜厚分布を表すグラフ、図４には本発明の第２実施形態例に係る薄膜作製方法を実施する薄膜作製装置の概略側面、図５には被エッチング部材の平面視、図６には他の態様に係る被エッチング部材の平面視、図７には塩素ラジカルと前駆体の分布状況、図８には本発明の第３実施形態例に係る薄膜作製方法を実施する薄膜作製装置の概略側面、図９には塩素ラジカルと前駆体の分布状況、図１０には膜厚分布を表すグラフ、図１１には本発明の第４実施形態例に係る薄膜作製方法を実施する薄膜作製装置の概略側面、図１２には本発明の第５実施形態例に係る薄膜作製方法を実施する薄膜作製装置の概略側面を示してある。
【００７１】
（第１実施形態例）
【００７２】
図１乃至図３に基づいて第１実施形態例を説明する。
【００７３】
本実施形態例は、銅（Ｃｕ）製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンを含有する作用ガスとしてのＣｌ２ガスを供給し、誘導プラズマを発生させてＣｌ２ガスプラズマを発生させて塩素ラジカル（Ｃｌ＊）を生成し、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）で被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれるＣｕ成分とＣｌ２ガス成分との前駆体ＣｕＣｌを生成し、基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより、前駆体ＣｕＣｌが塩素ラジカル（Ｃｌ＊）で還元された状態のＣｕ成分を基板の表面に吸着（堆積）させる。
【００７４】
この時、機能ガスとしての不活性ガスであるＮ２ガスを供給し、プラズマを発生させたときのチャンバの内壁側の電子温度を低下させて塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の生成を抑制し、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の分布を前駆体ＣｕＣｌの分布に近づけることで塩素ラジカル（Ｃｌ＊）と前駆体ＣｕＣｌの比率を一定にする。このため、基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能な薄膜作製装置及び薄膜作製方法となる。
【００７５】
尚、被エッチング部材としては、銅（Ｃｕ）に限定されず、タンタル等他の金属を適用することが可能である。また、不活性ガスとしては希ガスであるヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンを用いることができる。不活性ガスとしてＮ２ガスを用いた場合には、窒化化合物を成膜する際に別途電子温度を低下させるための不活性ガスを供給することなく、窒化のために供給するＮ２ガスを兼用させることができる。希ガスを用いた場合、純金属を成膜する時に好適である。
【００７６】
また、希ガスを用いることで、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の生成を抑制すると共に、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）を失活させて塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の分布を前駆体ＣｕＣｌの分布に近づけることが可能である。即ち、希ガスとしてキセノン（Ｘｅ）を用いた場合、キセノン（Ｘｅ）をイオン化するために電子が使われて（エネルギーが吸収されて）Ｃｌ２ガスのイオン化が抑制される。つまり、Ｃｌ２＋Ｘｅ→Ｃｌ２となる。また、生成された塩素ラジカル（Ｃｌ＊）にキセノン（Ｘｅ）が作用して塩素ラジカル（Ｃｌ＊）が失活する。つまり、２Ｃｌ＊＋Ｘｅ→Ｃｌ２となる。
【００７７】
図１に基づいて薄膜作製装置を説明する。
【００７８】
図１に示すように、円筒状に形成された、例えば、セラミックス製（絶縁材製）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℃から３００℃に維持される温度）に制御される。尚、チャンバの形状は円筒状に限らず、例えば、矩形状のチャンバを適用することも可能である。
【００７９】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料製（例えば、セラミックス製）の板状の天井板７によって塞がれている。天井板７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８が設けられ、プラズマアンテナ８は天井板７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８には整合器９及び電源１０が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ８、整合器９及び電源１０により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。
【００８０】
チャンバ１には金属製として銅（Ｃｕ）製の被エッチング部材１１が保持され、被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れに対して基板３と天井板７の間に不連続状態で配置されている。例えば、被エッチング部材１１は、リング部１２の内周側に銅製の長尺板部材１３がラダー状態に配置されて構成されている。これにより、被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れ方向である周方向に対して構造的に不連続な状態とされている。
【００８１】
尚、プラズマアンテナ８の電気の流れに対して不連続状態にする被エッチング部材の構成としては、リング部の内側にチャンバ１の中心側に延びる突起部を設けたり、格子状に形成したり網目状に構成する等とすることも可能である。また、被エッチング部材としては、タンタル、タングステン、チタンを始めハロゲン化物形成金属であれば銅に限定されない。
【００８２】
被エッチング部材１１の上方におけるチャンバ１の筒部にはチャンバ１の内部にハロゲンとしての塩素を含有する作用ガス（Ｃｌ２ガス）２１を供給する作用ガス供給手段としてのノズル１４が１本設けられている。ノズル１４はチャンバ１の中心部まで延び、先端が上方に向けられている。ノズル１４には流量及び圧力が制御される流量制御器１５を介してＣｌ２ガス２１が送られる。
【００８３】
また、チャンバ１の内部に機能ガスとしてのＮ２ガス２２（不活性ガス）を供給する機能ガス供給手段としてのノズル１６が周方向の複数個所に接続され、ノズル１６には流量及び圧力が制御される流量制御器１５を介してＮ２ガス２２が送られる。Ｎ２ガス２２を供給することにより、プラズマを発生させたときの電子温度の分布を制御し、即ち、チャンバ１の周囲の電子温度を低下させ、Ｃｌ２ガス２１のイオン化を抑制する。Ｎ２ガス２２を用いたことにより、窒素と金属成分との化合物を成膜する際に、別途専用の化合物形成用のガスを用いることなく適用することができる。
【００８４】
尚、機能ガスとしては、希ガスであるヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンを用いることも可能である。また、作用ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素、臭素及びヨウ素等を適用することが可能である。ハロゲンとして塩素を用いたことにより、安価な塩素ガスを用いて薄膜を作製することができる。
【００８５】
成膜に関与しないガス等は排気口１８から排気される。天井板７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空装置１９によって所定の圧力に維持される。
【００８６】
上述した薄膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル１４からＣｌ２ガス２１を供給する。プラズマアンテナ８から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Ｃｌ２ガス２１をイオン化してＣｌ２ガスプラズマを発生させ、Ｃｌラジカルを生成する。プラズマは、ガスプラズマ２３で図示する領域に発生する。この時の反応は、次式で表すことができる。
【００８７】
Ｃｌ２→２Ｃｌ＊          ・・・・（１）
ここで、Ｃｌ＊は塩素ラジカルを表す。
【００８８】
ガスプラズマ２３がＣｕ製の被エッチング部材１１に作用することにより、被エッチング部材１１が加熱されると共に、Ｃｕにエッチング反応が生じる。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【００８９】
Ｃｕ（ｓ）＋Ｃｌ＊→ＣｕＣｌ（ｇ）        ・・・・（２）
ここで、ｓは固体状態、ｇはガス状態を表す。式（２）は、Ｃｕがガスプラズマ２３（塩素ラジカルＣｌ＊）によりエッチングされ、前駆体２４（ＣｕＣｌ）とされた状態である。
【００９０】
ガスプラズマ２３を発生させることにより被エッチング部材１１を加熱し（例えば、３００℃〜７００℃）、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１１の温度よりも低い温度（例えば、１００℃〜３００℃）に設定する。この結果、前駆体２４（ＣｕＣｌ）基板３に吸着（堆積）される。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【００９１】
ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ）        ・・・・（３）
基板３に吸着したＣｕＣｌは、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてＣｕ成分となる。
【００９２】
更に、上式（２）において発生したガス化したＣｕＣｌ（ｇ）の一部は、基板３に吸着する（上式（３）参照）前に、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてガス状態のＣｕとなる場合もある。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【００９３】
ＣｕＣｌ（ｇ）＋Ｃｌ＊→Ｃｕ（ｇ）＋Ｃｌ２↑        ・・・・（４）
この後、ガス状態のＣｕ成分は、基板３に吸着される。
【００９４】
上述した薄膜作製装置においては、ＣｕＣｌとＣｌ＊との割合を適正に保つことで、成膜反応が適切に行われる。即ち、成膜条件として、Ｃｌ２ガス２１の流量、圧力、パワー、基板３及び被エッチング部材１１の温度、基板３と被エッチング部材１１との距離等を適正に設定することで、ＣｕＣｌとＣｌ＊との割合をほぼ等しく制御することができ、成膜速度を低下させることなく、しかも、基板３に対してＣｌ＊によるエッチング過多が生じることなくＣｕが析出される。
【００９５】
このような薄膜作製装置では、その成膜原理から、ＣｕＣｌの量とＣｌ＊の量が所定の比率になったところで所望の膜厚が得られる。しかし、成膜条件は複数の条件を設定することにより決められるため、基板３の全面に対してＣｕＣｌの量とＣｌ＊の量との割合を常に等しく制御することは困難である。図２に示すように、Ｃｌ＊の量の分布（図中細い一点鎖線で示してある）は基板３の全面に対して（チャンバ内で）略均一であるのに対し、ＣｕＣｌの量の分布（図中点線で示してある）は、被エッチング部材１１の温度分布やガスの流れ等からチャンバ１の中心（基板３の中心）ほど多い分布となる。この結果として、基板中心の膜厚が厚く周囲になるほど膜厚が薄くなる、凸分布の膜厚となる虞があった。
【００９６】
このため、上述した薄膜作製装置では、ノズル１６からＮ２ガス２２を供給し、プラズマを発生させたときのチャンバ１の内壁側の電子温度を低下させて塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の生成を抑制している。即ち、前述した（１）式の反応をチャンバ１の内壁側で抑制している。これにより、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の分布を前駆体２４（ＣｕＣｌ）の分布に近づけ（図２中太い一点鎖線で示してある）、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）と前駆体２４（ＣｕＣｌ）の比率が一定にされる。Ｎ２ガス２２を供給してチャンバ１の内壁側の電子温度を低下させることで、基板３の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる（図２中実線で示してある）。
【００９７】
つまり、Ｎ２ガス２２を供給するノズル１６及び流量制御手段１７により比率制御手段が構成されている。尚、１本のノズル１４からＮ２ガス２２を供給し、複数本のノズル１６から作用ガス（Ｃｌ２ガス）２１を供給する構成にすることも可能である。
【００９８】
また、機能ガスとして希ガスを用いた場合、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の生成を抑制すると共に、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）を失活させて塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の分布を前駆体２４（ＣｕＣｌ）の分布に近づけることが可能である。即ち、希ガスとして、例えば、キセノン（Ｘｅ）を用いた場合、キセノン（Ｘｅ）をイオン化するために電子が使われて（エネルギーが吸収されて）Ｃｌ２ガス２１のイオン化が抑制される。つまり、Ｃｌ２＋Ｘｅ→Ｃｌ２となる。また、生成された塩素ラジカル（Ｃｌ＊）にキセノン（Ｘｅ）が作用して塩素ラジカル（Ｃｌ＊）が失活する。つまり、２Ｃｌ＊＋Ｘｅ→Ｃｌ２となる。これにより、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の分布を前駆体２４（ＣｕＣｌ）の分布に近づけ（図２中太い一点鎖線で示してある）、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）と前駆体２４（ＣｕＣｌ）の比率が一定にされる。
【００９９】
図３に示すように、Ｎ２ガス２２を供給しない場合、チャンバ１の周囲側（基板３の外周側）のＣｌ＊の量が前駆体２４（ＣｕＣｌ）の量に対して過多になり（図２中細い一点鎖線参照）、基板中心の膜厚が厚く周囲の膜厚が薄くなる、凸分布の膜厚となってしまう。Ｎ２ガス２２を供給してチャンバ１の内壁側の電子温度を低下させた場合、基板３の全面にわたり略等しい膜厚の薄膜が形成され、均一な薄膜を形成することができる。
【０１００】
尚、Ｎ２ガス２２の供給は、例えば、間欠的に所望量を供給することが可能であり、Ｃｌ＊の量と前駆体２４（ＣｕＣｌ）の量の相対量を検出して供給量を制御することも可能である。
【０１０１】
（第２実施形態例）
【０１０２】
図４乃至図７に基づいて第２実施形態例を説明する。
【０１０３】
本実施形態例は、銅（Ｃｕ）製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンを含有する作用ガスとしてのＣｌ２ガスを供給し、誘導プラズマを発生させてＣｌ２ガスプラズマを発生させて塩素ラジカル（Ｃｌ＊）を生成し、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）で被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれるＣｕ成分とＣｌ２ガス成分との前駆体ＣｕＣｌを生成し、基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより、前駆体ＣｕＣｌが塩素ラジカル（Ｃｌ＊）で還元された状態のＣｕ成分を基板の表面に吸着（堆積）させる。
【０１０４】
そして、本実施形態例では、比率制御手段として被エッチング部材の形状を変更し、周囲の塩素ラジカル（Ｃｌ＊）を前駆体ＣｕＣｌに対して相対的に減少させて塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の分布を前駆体ＣｕＣｌの分布に近づけると共に、周囲の前駆体ＣｕＣｌを塩素ラジカル（Ｃｌ＊）に対して相対的に増加させて前駆体ＣｕＣｌの分布を塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の分布に近づけている。これにより、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）と前駆体ＣｕＣｌの比率を一定にし、基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能な薄膜作製装置及び薄膜作製方法としている。
【０１０５】
具体的には、被エッチング部材は、平面状態で基板に対向する面積全体に対する隙間部分の割合である開口度合いが中心部に比べて周囲が低く設定されている。つまり、平面視状態で基板に対向する面積全体に対する金属密度が中心部に比べて周囲が高く設定されている。
【０１０６】
図４、図５に基づいて薄膜作製装置を説明する。尚、図１に示した薄膜作製装置と同一部材には同一符号を付してある。
【０１０７】
図４に示すように、円筒状に形成された、例えば、セラミックス製（絶縁材製）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℃から３００℃に維持される温度）に制御される。尚、チャンバの形状は円筒状に限らず、例えば、矩形状のチャンバを適用することも可能である。
【０１０８】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料製（例えば、セラミックス製）の板状の天井板７によって塞がれている。天井板７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８が設けられ、プラズマアンテナ８は天井板７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８には整合器９及び電源１０が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ８、整合器９及び電源１０により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。
【０１０９】
チャンバ１には金属製として銅（Ｃｕ）製の被エッチング部材３１が保持され、被エッチング部材３１はプラズマアンテナ８の電気の流れに対して基板３と天井板７の間に不連続状態で配置されている。例えば、被エッチング部材３１は、リング部３２の内周側に銅製の長尺板部材３３が格子状に配置されて構成されている。これにより、被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れ方向である周方向に対して構造的に不連続な状態とされている。
【０１１０】
図４、図５に示すように、被エッチング部材３１は、平面状態で基板３（図４参照）に対向する面積全体に対する隙間部分３４の割合である開口度合いが中心部に比べて周囲が低く設定されている。つまり、平面視状態で基板３に対向する面積全体に対する金属密度が中心部に比べて周囲が高く設定されている。
【０１１１】
尚、プラズマアンテナ８の電気の流れに対して不連続状態にする被エッチング部材の構成としては、図６に示すように、被エッチング部材３５として、リング部３６の内側にチャンバ１の中心側に延びる突起部３７を設ける構成にすることも可能である。この場合、突起部３７の基端側（リング部３６側）にフィン３８を多数設けることで、周囲の開口度合いが低く、即ち、周囲の金属密度を高くすることができる。フィン３８に代えて突起部３７の間に第２の突起部を設けることも可能である。また、プラズマアンテナ８の電気の流れに対して不連続状態にする被エッチング部材の構成としては、網目状に構成することも可能である。
【０１１２】
図４に示すように、被エッチング部材３１の上方におけるチャンバ１の筒部の周囲にはチャンバ１の内部にハロゲンとしての塩素を含有する作用ガス（Ｃｌ２ガス）２１を供給する作用ガス供給手段としてのノズル２５が等間隔で複数本（例えば、８本：図には２本示してある）設けられている。ノズル２５には流量及び圧力が制御される流量制御器１５を介してＣｌ２ガス２１が送られる。
【０１１３】
成膜に関与しないガス等は排気口１８から排気される。天井板７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空装置１９によって所定の圧力に維持される。
【０１１４】
上述した薄膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル２５からＣｌ２ガス２１を供給する。プラズマアンテナ８から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Ｃｌ２ガス２１をイオン化してＣｌ２ガスプラズマを発生させ、Ｃｌラジカルを生成する。プラズマは、ガスプラズマ２３で図示する領域に発生する。この時の反応は、第１実施形態例と同様に、次式で表すことができる。
【０１１５】
Ｃｌ２→２Ｃｌ＊          ・・・・（１）
ここで、Ｃｌ＊は塩素ラジカルを表す。
【０１１６】
ガスプラズマ２３がＣｕ製の被エッチング部材３１に作用することにより、被エッチング部材３１が加熱されると共に、Ｃｕにエッチング反応が生じる。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【０１１７】
Ｃｕ（ｓ）＋Ｃｌ＊→ＣｕＣｌ（ｇ）        ・・・・（２）
ここで、ｓは固体状態、ｇはガス状態を表す。式（２）は、Ｃｕがガスプラズマ２３（塩素ラジカルＣｌ＊）によりエッチングされ、前駆体２４（ＣｕＣｌ）とされた状態である。
【０１１８】
ガスプラズマ２３を発生させることにより被エッチング部材３１を加熱し（例えば、３００℃〜７００℃）、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３１の温度よりも低い温度（例えば、１００℃〜３００℃）に設定する。この結果、前駆体２４（ＣｕＣｌ）は基板３に吸着（堆積）される。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【０１１９】
ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ）        ・・・・（３）
基板３に吸着したＣｕＣｌは、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてＣｕ成分となる。
【０１２０】
更に、上式（２）において発生したガス化したＣｕＣｌ（ｇ）の一部は、基板３に吸着する（上式（３）参照）前に、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてガス状態のＣｕとなる場合もある。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【０１２１】
ＣｕＣｌ（ｇ）＋Ｃｌ＊→Ｃｕ（ｇ）＋Ｃｌ２↑        ・・・・（４）
この後、ガス状態のＣｕ成分は、基板３に吸着される。
【０１２２】
上述した薄膜作製装置においては、ＣｕＣｌとＣｌ＊との割合を適正に保つことで、成膜反応が適切に行われる。即ち、成膜条件として、Ｃｌ２ガスの流量、圧力、パワー、基板３及び被エッチング部材３１の温度、基板３と被エッチング部材３１との距離等を適正に設定することで、ＣｕＣｌとＣｌ＊との割合をほぼ等しく制御することができ、成膜速度を低下させることなく、しかも、基板３に対してＣｌ＊によるエッチング過多が生じることなくＣｕが析出される。
【０１２３】
このような薄膜作製装置では、その成膜原理から、ＣｕＣｌの量とＣｌ＊の量が所定の比率になったところで所望の膜厚が得られる。しかし、成膜条件は複数の条件を設定することにより決められるため、基板３の全面に対してＣｕＣｌの量とＣｌ＊の量との割合を常に等しく制御することは困難である。図７に示すように、Ｃｌ＊の量の分布（図中細い一点鎖線で示してある）は基板３の全面に対して（チャンバ内で）略均一であるのに対し、ＣｕＣｌの量の分布（図中細い点線で示してある）は、被エッチング部材３１の温度分布やガスの流れ等からチャンバ１の中心（基板３の中心）ほど多い分布となる。この結果として、基板中心の膜厚が厚く周囲になるほど膜厚が薄くなる、凸分布の膜厚となる虞があった。
【０１２４】
上述した薄膜作製装置では、被エッチング部材３１は、平面状態で基板３に対向する面積全体に対する隙間部分３４の割合である開口度合いが中心部に比べて周囲が低くなるように設定されている。つまり、平面視状態で基板３に対向する面積全体に対する金属密度が中心部に比べて周囲が高く設定されている。
【０１２５】
これにより、上述した反応の際に、周囲の塩素ラジカル（Ｃｌ＊）を前駆体ＣｕＣｌに対して相対的に減少させて塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の分布を前駆体ＣｕＣｌの分布に近づけると共に（図７中太い一点鎖線で示してある）、周囲の前駆体ＣｕＣｌを塩素ラジカル（Ｃｌ＊）に対して相対的に増加させて（図７中太い点線で示してある）、前駆体ＣｕＣｌの分布を塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の分布に近づけている。これにより、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）と前駆体ＣｕＣｌの比率を一定にし、基板３の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる（図７中実線で示してある）。
【０１２６】
つまり、開口度合いが異なる、即ち、金属密度が異なる被エッチング部材３１により被エッチング部材分布手段が構成されている。
【０１２７】
（第３実施形態例）
【０１２８】
図８乃至図１０に基づいて第３実施形態例を説明する。
【０１２９】
本実施形態例は、銅（Ｃｕ）製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンを含有する作用ガスとしてのＣｌ２ガスを供給し、誘導プラズマを発生させてＣｌ２ガスプラズマを発生させて塩素ラジカル（Ｃｌ＊）を生成し、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）で被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれるＣｕ成分とＣｌ２ガス成分との前駆体ＣｕＣｌを生成し、基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより、前駆体ＣｕＣｌが塩素ラジカル（Ｃｌ＊）で還元された状態のＣｕ成分を基板の表面に吸着（堆積）させる。
【０１３０】
そして、本実施形態例では、比率制御手段としてチャンバの壁面を加熱する加熱手段を設け、チャンバの内壁に付着した前駆体ＣｕＣｌを蒸発させることで周囲の前駆体ＣｕＣｌを塩素ラジカル（Ｃｌ＊）に対して増加させて前駆体ＣｕＣｌの分布を塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の分布に近づけている。これにより、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）と前駆体ＣｕＣｌの比率を一定にし、基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能な薄膜作製装置及び薄膜作製方法としている。
【０１３１】
具体的には、支持台の周囲におけるチャンバ内に加熱内筒を設け、前駆体ＣｕＣｌが付着した際に前駆体ＣｕＣｌを蒸発させて前駆体ＣｕＣｌを塩素ラジカル（Ｃｌ＊）に対して増加させるようにしている。
【０１３２】
図８に基づいて薄膜作製装置を説明する。尚、図１、図４に示した薄膜作製装置と同一部材には同一符号を付してある。
【０１３３】
図８に示すように、円筒状に形成された、例えば、セラミックス製（絶縁材製）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℃から４００℃に維持される温度）に制御される。尚、チャンバの形状は円筒状に限らず、例えば、矩形状のチャンバを適用することも可能である。
【０１３４】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料製（例えば、セラミックス製）の板状の天井板７によって塞がれている。天井板７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８が設けられ、プラズマアンテナ８は天井板７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８には整合器９及び電源１０が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ８、整合器９及び電源１０により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。
【０１３５】
チャンバ１には金属製として銅（Ｃｕ）製の被エッチング部材１１が保持され、被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れに対して基板３と天井板７の間に不連続状態で配置されている。例えば、被エッチング部材１１は、リング部１２の内周側に銅製の長尺板部材１３がラダー状態に配置されて構成されている。これにより、被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れ方向である周方向に対して構造的に不連続な状態とされている。
【０１３６】
尚、プラズマアンテナ８の電気の流れに対して不連続状態にする被エッチング部材の構成としては、リング部の内側にチャンバ１の中心側に延びる突起部を設けたり、格子状に形成したり網目状に構成する等とすることも可能である。
【０１３７】
被エッチング部材１１の上方におけるチャンバ１の筒部の周囲にはチャンバ１の内部にハロゲンとしての塩素を含有する作用ガス（Ｃｌ２ガス）２１を供給する作用ガス供給手段としてのノズル２５が等間隔で複数本（例えば、８本：図には２本示してある）設けられている。ノズル２５には流量及び圧力が制御される流量制御器１５を介してＣｌ２ガス２１が送られる。
【０１３８】
一方、被エッチング部材１１の下側におけるチャンバ１の内周には加熱手段としての加熱内筒２８が設けられ、加熱内筒２８は、例えば、電気的に通電されることにより加熱されるようになっている。後述する前駆体２４（ＣｕＣｌ）が加熱内筒２８に付着した状態で、加熱内筒２８を加熱することで前駆体２４（ＣｕＣｌ）を蒸発させる。
【０１３９】
成膜に関与しないガス等は排気口１８から排気される。天井板７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空装置１９によって所定の圧力に維持される。
【０１４０】
上述した薄膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル２５からＣｌ２ガス２１を供給する。プラズマアンテナ８から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Ｃｌ２ガス２１をイオン化してＣｌ２ガスプラズマを発生させ、Ｃｌラジカルを生成する。プラズマは、ガスプラズマ２３で図示する領域に発生する。この時の反応は、第１実施形態例、第２実施形態例と同様に、次式で表すことができる。
【０１４１】
Ｃｌ２→２Ｃｌ＊          ・・・・（１）
ここで、Ｃｌ＊は塩素ラジカルを表す。
【０１４２】
ガスプラズマ２３がＣｕ製の被エッチング部材１１に作用することにより、被エッチング部材１１が加熱されると共に、Ｃｕにエッチング反応が生じる。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【０１４３】
Ｃｕ（ｓ）＋Ｃｌ＊→ＣｕＣｌ（ｇ）        ・・・・（２）
ここで、ｓは固体状態、ｇはガス状態を表す。式（２）は、Ｃｕがガスプラズマ２３（塩素ラジカルＣｌ＊）によりエッチングされ、前駆体２４（ＣｕＣｌ）とされた状態である。
【０１４４】
ガスプラズマ２３を発生させることにより被エッチング部材１１を加熱し（例えば、６００℃前後）、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１１の温度よりも低い温度（例えば、４００℃前後）に設定する。この結果、前駆体２４（ＣｕＣｌ）は基板３に吸着（堆積）される。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【０１４５】
ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ）        ・・・・（３）
基板３に吸着したＣｕＣｌは、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてＣｕ成分となる。
【０１４６】
更に、上式（２）において発生したガス化したＣｕＣｌ（ｇ）の一部は、基板３に吸着する（上式（３）参照）前に、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてガス状態のＣｕとなる場合もある。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【０１４７】
ＣｕＣｌ（ｇ）＋Ｃｌ＊→Ｃｕ（ｇ）＋Ｃｌ２↑        ・・・・（４）
この後、ガス状態のＣｕ成分は、基板３に吸着される。
【０１４８】
上述した薄膜作製装置においては、ＣｕＣｌとＣｌ＊との割合を適正に保つことで、成膜反応が適切に行われる。即ち、成膜条件として、Ｃｌ２ガスの流量、圧力、パワー、基板３及び被エッチング部材１１の温度、基板３と被エッチング部材１１との距離等を適正に設定することで、ＣｕＣｌとＣｌ＊との割合をほぼ等しく制御することができ、成膜速度を低下させることなく、しかも、基板３に対してＣｌ＊によるエッチング過多が生じることなくＣｕが析出される。
【０１４９】
このような薄膜作製装置では、その成膜原理から、ＣｕＣｌの量とＣｌ＊の量が所定の比率になったところで所望の膜厚が得られる。しかし、成膜条件は複数の条件を設定することにより決められるため、基板３の全面に対してＣｕＣｌの量とＣｌ＊の量との割合を常に等しく制御することは困難である。図９に示すように、Ｃｌ＊の量の分布（図中一点鎖線で示してある）は基板３の全面に対して（チャンバ内で）略均一であるのに対し、ＣｕＣｌの量の分布（図中細い点線で示してある）は、被エッチング部材１１の温度分布やガスの流れ等からチャンバ１の中心（基板３の中心）ほど多い分布となる。この結果として、基板中心の膜厚が厚く周囲になるほど膜厚が薄くなる、凸分布の膜厚となる虞があった。
【０１５０】
上述した薄膜作製装置では、チャンバ１の内壁に付着した前駆体ＣｕＣｌを蒸発させることで周囲の前駆体ＣｕＣｌを塩素ラジカル（Ｃｌ＊）に対して増加させている。即ち、加熱内筒２８に前駆体ＣｕＣｌが付着した際に、加熱内筒２８を、例えば、３００℃に加熱して付着した前駆体ＣｕＣｌを蒸発させる。前駆体ＣｕＣｌを蒸発させることで、上述した反応の際に、周囲の前駆体ＣｕＣｌを塩素ラジカル（Ｃｌ＊）に対して増加させて（図９中太い点線で示してある）、前駆体ＣｕＣｌの分布を塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の分布に近づけている。これにより、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）と前駆体ＣｕＣｌの比率を一定にし、基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる（図９中実線で示してある）。
【０１５１】
図１０に示すように、加熱内筒２８を設けない場合、チャンバ１の周囲側（基板３の外周側）のＣｌ＊の量が前駆体２４（ＣｕＣｌ）の量に対して過多になり（図９中一点鎖線参照）、基板中心の膜厚が厚く周囲の膜厚が薄くなる、凸分布の膜厚となってしまう。加熱内筒２８を設けて、例えば、３００℃に加熱して付着した前駆体ＣｕＣｌを蒸発させた場合、基板３の全面にわたり略等しい膜厚の薄膜が形成され、均一な薄膜を形成することができる。
【０１５２】
（第４実施形態例）
【０１５３】
図１１に基づいて第４実施形態例を説明する。
【０１５４】
本実施形態例は、銅（Ｃｕ）製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンを含有する作用ガスとしてのＣｌ２ガスを供給し、誘導プラズマを発生させてＣｌ２ガスプラズマを発生させて塩素ラジカル（Ｃｌ＊）を生成し、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）で被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれるＣｕ成分とＣｌ２ガス成分との前駆体ＣｕＣｌを生成し、基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより、前駆体ＣｕＣｌが塩素ラジカル（Ｃｌ＊）で還元された状態のＣｕ成分を基板の表面に吸着（堆積）させる。
【０１５５】
そして、本実施形態例では、比率制御手段として、被エッチング部材の周囲を中心部に対して相対的に高温にする高温制御手段を備え、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）によるエッチングを被エッチング部材の周囲で促進して周囲の前駆体ＣｕＣｌを塩素ラジカル（Ｃｌ＊）に対して増加させて前駆体ＣｕＣｌの分布を塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の分布に近づけている。これにより、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）と前駆体ＣｕＣｌの比率を一定にし、基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能な薄膜作製装置及び薄膜作製方法としている。
【０１５６】
図１１に基づいて薄膜作製装置を説明する。尚、図１、図４、図８に示した薄膜作製装置と同一部材には同一符号を付してある。
【０１５７】
図１１に示すように、円筒状に形成された、例えば、セラミックス製（絶縁材製）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℃から３００℃に維持される温度）に制御される。尚、チャンバの形状は円筒状に限らず、例えば、矩形状のチャンバを適用することも可能である。
【０１５８】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料製（例えば、セラミックス製）の板状の天井板７によって塞がれている。天井板７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８が設けられ、プラズマアンテナ８は天井板７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８には整合器９及び電源１０が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ８、整合器９及び電源１０により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。
【０１５９】
チャンバ１には金属製として銅（Ｃｕ）製の被エッチング部材４１が保持され、被エッチング部材４１はプラズマアンテナ８の電気の流れに対して基板３と天井板７の間に不連続状態で配置されている。例えば、被エッチング部材４１は、棒状の突起部４２とリング部４３とからなり、突起部４２がチャンバ１の中心側に延びるようにリング部４３が設けられている。これにより、被エッチング部材４１はプラズマアンテナ８の電気の流れ方向である周方向に対して構造的に不連続な状態とされている。
【０１６０】
被エッチング部材４１の突起部４２の基端側（リング部４３側）には高温制御手段としてのヒータ４４が設けられ、ヒータ４４により突起部４２の先端側（中心部）に対して基端側（周囲）が高温にされる。突起部４２の基端側が高温にされることで、後述するＣｌラジカルによるエッチングが被エッチング部材４１の周囲で促進され、周囲の前駆体（後述する）をＣｌラジカルに対して増加させる。
【０１６１】
尚、高温制御手段としては、被エッチング部材４１の先端側に冷却手段を設け、突起部４２の先端側を低温にして先端側（中心部）に対して基端側（周囲）を相対的に高温にする構成にすることも可能である。また、プラズマアンテナ８の電気の流れに対して不連続状態にする構成としては、被エッチング部材４１を格子状に形成したり網目状に構成する等とすることも可能である。
【０１６２】
被エッチング部材４１の上方におけるチャンバ１の筒部の周囲にはチャンバ１の内部にハロゲンとしての塩素を含有する作用ガス（Ｃｌ２ガス）２１を供給する作用ガス供給手段としてのノズル２５が等間隔で複数本（例えば、８本：図には２本示してある）設けられている。ノズル２５には流量及び圧力が制御される流量制御器１５を介してＣｌ２ガス２１が送られる。
【０１６３】
成膜に関与しないガス等は排気口１８から排気される。天井板７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空装置１９によって所定の圧力に維持される。
【０１６４】
上述した薄膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル２５からＣｌ２ガス２１を供給する。プラズマアンテナ８から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Ｃｌ２ガス２１をイオン化してＣｌ２ガスプラズマを発生させ、Ｃｌラジカルを生成する。プラズマは、ガスプラズマ２３で図示する領域に発生する。この時の反応は、第１実施形態例乃至第３実施形態例と同様に、次式で表すことができる。
【０１６５】
Ｃｌ２→２Ｃｌ＊          ・・・・（１）
ここで、Ｃｌ＊は塩素ラジカルを表す。
【０１６６】
ガスプラズマ２３がＣｕ製の被エッチング部材４１に作用することにより、被エッチング部材４１が加熱されると共に、Ｃｕにエッチング反応が生じる。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【０１６７】
Ｃｕ（ｓ）＋Ｃｌ＊→ＣｕＣｌ（ｇ）        ・・・・（２）
ここで、ｓは固体状態、ｇはガス状態を表す。式（２）は、Ｃｕがガスプラズマ２３（塩素ラジカルＣｌ＊）によりエッチングされ、前駆体２４（ＣｕＣｌ）とされた状態である。
【０１６８】
ガスプラズマ２３を発生させることにより被エッチング部材４１を加熱し（例えば、３００℃〜７００℃）、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４１の温度よりも低い温度（例えば、１００℃〜３００℃）に設定する。この結果、前駆体２４（ＣｕＣｌ）は基板３に吸着（堆積）される。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【０１６９】
ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ）        ・・・・（３）
基板３に吸着したＣｕＣｌは、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてＣｕ成分となる。
【０１７０】
更に、上式（２）において発生したガス化したＣｕＣｌ（ｇ）の一部は、基板３に吸着する（上式（３）参照）前に、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてガス状態のＣｕとなる場合もある。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【０１７１】
ＣｕＣｌ（ｇ）＋Ｃｌ＊→Ｃｕ（ｇ）＋Ｃｌ２↑        ・・・・（４）
この後、ガス状態のＣｕ成分は、基板３に吸着される。
【０１７２】
上述した薄膜作製装置においては、ＣｕＣｌとＣｌ＊との割合を適正に保つことで、成膜反応が適切に行われる。即ち、成膜条件として、Ｃｌ２ガスの流量、圧力、パワー、基板３及び被エッチング部材４１の温度、基板３と被エッチング部材４１との距離等を適正に設定することで、ＣｕＣｌとＣｌ＊との割合をほぼ等しく制御することができ、成膜速度を低下させることなく、しかも、基板３に対してＣｌ＊によるエッチング過多が生じることなくＣｕが析出される。
【０１７３】
このような薄膜作製装置では、その成膜原理から、ＣｕＣｌの量とＣｌ＊の量が所定の比率になったところで所望の膜厚が得られる。しかし、成膜条件は複数の条件を設定することにより決められるため、基板３の全面に対してＣｕＣｌの量とＣｌ＊の量との割合を常に等しく制御することは困難であり、基板中心の膜厚が厚く周囲になるほど膜厚が薄くなる、凸分布の膜厚となる虞があった。
【０１７４】
上述した薄膜作製装置では、ヒータ４４により被エッチング部材４１の突起部４２の先端側（中心部）に対して基端側（周囲）を高温にし、Ｃｌ＊によるエッチングを被エッチング部材４１の周囲で促進して周囲の前駆体２４（ＣｕＣｌ）をＣｌ＊に対して増加させる（前述した図９参照）。これにより、前駆体２４（ＣｕＣｌ）の分布を塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の分布に近づけて、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）と前駆体２４（ＣｕＣｌ）の比率を一定にし、基板３の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる。
【０１７５】
（第５実施形態例）
【０１７６】
図１２に基づいて第５実施形態例を説明する。
【０１７７】
本実施形態例は、銅（Ｃｕ）製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンを含有する作用ガスとしてのＣｌ２ガスを供給し、誘導プラズマを発生させてＣｌ２ガスプラズマを発生させて塩素ラジカル（Ｃｌ＊）を生成し、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）で被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれるＣｕ成分とＣｌ２ガス成分との前駆体ＣｕＣｌを生成し、基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより、前駆体ＣｕＣｌが塩素ラジカル（Ｃｌ＊）で還元された状態のＣｕ成分を基板の表面に吸着（堆積）させる。
【０１７８】
そして、本実施形態例では、比率制御手段としてチャンバの内部に前駆体ＣｕＣｌを供給することで、周囲の前駆体ＣｕＣｌを塩素ラジカル（Ｃｌ＊）に対して増加させて前駆体ＣｕＣｌの分布を塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の分布に近づけている。これにより、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）と前駆体ＣｕＣｌの比率を一定にし、基板の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能な薄膜作製装置及び薄膜作製方法としている。
【０１７９】
具体的には、チャンバの周囲に前駆体供給手段を設け、前駆体をチャンバの内部に別途供給することで周囲の前駆体ＣｕＣｌを塩素ラジカル（Ｃｌ＊）に対して増加させるようにしている。
【０１８０】
図１２に基づいて薄膜作製装置を説明する。尚、図１、図４、図８、図１１に示した薄膜作製装置と同一部材には同一符号を付してある。
【０１８１】
図１２に示すように、円筒状に形成された、例えば、セラミックス製（絶縁材製）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℃から４００℃に維持される温度）に制御される。尚、チャンバの形状は円筒状に限らず、例えば、矩形状のチャンバを適用することも可能である。
【０１８２】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料製（例えば、セラミックス製）の板状の天井板７によって塞がれている。天井板７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８が設けられ、プラズマアンテナ８は天井板７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８には整合器９及び電源１０が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ８、整合器９及び電源１０により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。
【０１８３】
チャンバ１には金属製として銅（Ｃｕ）製の被エッチング部材１１が保持され、被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れに対して基板３と天井板７の間に不連続状態で配置されている。例えば、被エッチング部材１１は、リング部１２の内周側に銅製の長尺板部材１３がラダー状態に配置されて構成されている。これにより、被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れ方向である周方向に対して構造的に不連続な状態とされている。
【０１８４】
尚、プラズマアンテナ８の電気の流れに対して不連続状態にする被エッチング部材の構成としては、リング部の内側にチャンバ１の中心側に延びる突起部を設けたり、格子状に形成したり網目状に構成する等とすることも可能である。
【０１８５】
被エッチング部材１１の上方におけるチャンバ１の筒部の周囲にはチャンバ１の内部にハロゲンとしての塩素を含有する作用ガス（Ｃｌ２ガス）２１を供給する作用ガス供給手段としてのノズル２５が等間隔で複数本（例えば、８本：図には２本示してある）設けられている。ノズル２５には流量及び圧力が制御される流量制御器１５を介してＣｌ２ガス２１が送られる。
【０１８６】
一方、被エッチング部材１１の下側におけるチャンバ１の周囲（例えば、４箇所）には開口５０が設けられ、開口５０には前駆体供給装置５１が固定されている。前駆体供給装置５１は筒状の石英製の通路筒５２が設けられ、通路筒５２には加熱板５３が設けられている。通路筒５２の内周には筒状で銅（Ｃｕ）製の被エッチング筒部材５４が設けられ、通路筒５２の内部にはＣｌ２ガス２１が供給される。
【０１８７】
加熱板５３には電源５５が接続され、電源に供給する電力を調整することにより発熱量が制御される。発熱量を制御することで被エッチング筒部材５４が所望の温度に加熱され、加熱された被エッチング筒部材５４にＣｌ２ガス２１が接触することでサーマルエッチングが行われる。サーマルエッチングにより前駆体ＣｕＣｌが生成され、前駆体ＣｕＣｌは開口５０からチャンバ１内に供給される。
【０１８８】
成膜に関与しないガス等は排気口１８から排気される。天井板７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空装置１９によって所定の圧力に維持される。
【０１８９】
上述した薄膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル２５からＣｌ２ガス２１を供給する。プラズマアンテナ８から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Ｃｌ２ガス２１をイオン化してＣｌ２ガスプラズマを発生させ、Ｃｌラジカルを生成する。プラズマは、ガスプラズマ２３で図示する領域に発生する。この時の反応は、第１実施形態例乃至第４実施形態例と同様に、次式で表すことができる。
【０１９０】
Ｃｌ２→２Ｃｌ＊          ・・・・（１）
ここで、Ｃｌ＊は塩素ラジカルを表す。
【０１９１】
ガスプラズマ２３がＣｕ製の被エッチング部材１１に作用することにより、被エッチング部材１１が加熱されると共に、Ｃｕにエッチング反応が生じる。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【０１９２】
Ｃｕ（ｓ）＋Ｃｌ＊→ＣｕＣｌ（ｇ）        ・・・・（２）
ここで、ｓは固体状態、ｇはガス状態を表す。式（２）は、Ｃｕがガスプラズマ２３（塩素ラジカルＣｌ＊）によりエッチングされ、前駆体２４（ＣｕＣｌ）とされた状態である。
【０１９３】
ガスプラズマ２３を発生させることにより被エッチング部材１１を加熱し（例えば、３００℃〜７００℃）、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１１の温度よりも低い温度（例えば、１００℃〜３００℃）に設定する。この結果、前駆体２４（ＣｕＣｌ）基板３に吸着（堆積）される。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【０１９４】
ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ）        ・・・・（３）
基板３に吸着したＣｕＣｌは、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてＣｕ成分となる。
【０１９５】
更に、上式（２）において発生したガス化したＣｕＣｌ（ｇ）の一部は、基板３に吸着する（上式（３）参照）前に、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてガス状態のＣｕとなる場合もある。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【０１９６】
ＣｕＣｌ（ｇ）＋Ｃｌ＊→Ｃｕ（ｇ）＋Ｃｌ２↑        ・・・・（４）
この後、ガス状態のＣｕ成分は、基板３に吸着される。
【０１９７】
上述した薄膜作製装置においては、ＣｕＣｌとＣｌ＊との割合を適正に保つことで、成膜反応が適切に行われる。即ち、成膜条件として、Ｃｌ２ガス２１の流量、圧力、パワー、基板３及び被エッチング部材１１の温度、基板３と被エッチング部材１１との距離等を適正に設定することで、ＣｕＣｌとＣｌ＊との割合をほぼ等しく制御することができ、成膜速度を低下させることなく、しかも、基板３に対してＣｌ＊によるエッチング過多が生じることなくＣｕが析出される。
【０１９８】
このような薄膜作製装置では、その成膜原理から、ＣｕＣｌの量とＣｌ＊の量が所定の比率になったところで所望の膜厚が得られる。しかし、成膜条件は複数の条件を設定することにより決められるため、基板３の全面に対してＣｕＣｌの量とＣｌ＊の量との割合を常に等しく制御することは困難であり、基板中心の膜厚が厚く周囲になるほど膜厚が薄くなる、凸分布の膜厚となる虞があった。
【０１９９】
上述した薄膜作製装置では、前駆体供給装置５１の電源５５に電力を供給して発熱量を制御し、被エッチング筒部材５４を所望の温度に加熱してＣｌ２ガスを接触させて前駆体ＣｕＣｌを生成する。前駆体供給装置５１で生成した前駆体ＣｕＣｌを開口５０からチャンバ１内に供給し、周囲の前駆体ＣｕＣｌを塩素ラジカル（Ｃｌ＊）に対して増加させる（前述した図９参照）。これにより、上述した反応の際に、周囲の前駆体ＣｕＣｌを塩素ラジカル（Ｃｌ＊）に対して増加させ、前駆体ＣｕＣｌの分布を塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の分布に近づけ、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）と前駆体ＣｕＣｌの比率を一定にし、基板３の全面にわたり膜厚を均一にした成膜が可能になる。
【０２００】
前駆体供給装置としては、チャンバ１の外でプラズマを発生させて前駆体ＣｕＣｌを生成し、生成した前駆体ＣｕＣｌを供給するようにすることも可能である。
【０２０１】
以上、実施形態例と共に本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態例に限定されるものではなく、例えば、第１実施形態例乃至第５実施形態例までの構成を２つ以上適宜組み合わせた薄膜作製装置とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２０２】
本発明は、ハロゲンラジカルと前駆体の分布状況を相対的に近づけて比率を一定にすることができる薄膜作製装置及び薄膜作製方法の産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０３】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る薄膜作製方法を実施する薄膜作製装置の概略側面図である。
【図２】塩素ラジカルと前駆体の分布状況を表す説明図である。
【図３】膜厚分布を表すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態例に係る薄膜作製方法を実施する薄膜作製装置の概略側面図である。
【図５】被エッチング部材の平面図である。
【図６】他の態様に係る被エッチング部材の平面図である。
【図７】塩素ラジカルと前駆体の分布状況を表す説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態例に係る薄膜作製方法を実施する薄膜作製装置の概略側面図である。
【図９】塩素ラジカルと前駆体の分布状況を表す説明図である。
【図１０】膜厚分布を表すグラフである。
【図１１】本発明の第４実施形態例に係る薄膜作製方法を実施する薄膜作製装置の概略側面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態例に係る薄膜作製方法を実施する薄膜作製装置の概略側面図である。
【符号の説明】
【０２０４】
１  チャンバ
２  支持台
３  基板
４、４４  ヒータ
５  冷媒流通手段
６  温度制御手段
７  天井板
８  プラズマアンテナ
９  整合器
１０  電源
１１、３１、３５、４１  被エッチング部材
１２、３２、３６、４３  リング部
１３、３３  長尺部材
１６、２５  ノズル
１７  流量制御器
１８  排気口
１９  真空装置
２１  作用ガス（Ｃｌ２ガス）
２２  Ｎ２ガス
２３  ガスプラズマ
２４  前駆体
２８  加熱内筒
３４  隙間部分
３７、４２  突起部
３８  フィン
５０  開口部
５１  前駆体供給装置
５２  通路筒
５３  加熱板
５４  被エッチング筒部材
５５  電源
【図１】
2007169676.tif 000003
【図２】
2007169676.tif 000004
【図３】
2007169676.tif 000005
【図４】
2007169676.tif 000006
【図５】
2007169676.tif 000007
【図６】
2007169676.tif 000008
【図７】
2007169676.tif 000009
【図８】
2007169676.tif 000010
【図９】
2007169676.tif 000011
【図１０】
2007169676.tif 000012
【図１１】
2007169676.tif 000013
【図１２】
2007169676.tif 000014