(57)【要約】【課題】チャンバ内での金属汚染等を低減し、基板等への成膜処理を良好に行うことができる薄膜作製方法を提供する。【解決手段】  高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材１１を、ハロゲンを含有する作用ガスＣｌ２でエッチングして前記金属とハロゲンとからなる前駆体（ＴｉＣｌＸ）を形成する一方、チャンバ１の温度を前記被エッチング部材１１の温度よりも低温に維持した状態で、前記チャンバ１の内面に前記前駆体を吸着させることにより、前記チャンバ１の内面に前記金属のハロゲン化物の薄膜を形成するとともに、前記金属のハロゲン化物の薄膜を、作用ガスのプラズマにより得るハロゲンラジカルＣｌ＊で還元して前記金属の薄膜であるプリコート膜２００を形成する。【選択図】  図１
2007046127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材を、ハロゲンを含有する作用ガスでエッチングして前記金属とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、チャンバの温度を前記被エッチング部材の温度よりも低温に維持した状態で、前記チャンバの内面に前記前駆体を吸着させることにより、前記チャンバの内面に前記金属のハロゲン化物の薄膜を形成することを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記チャンバの内面に形成した前記金属のハロゲン化物の薄膜を、前記チャンバを相対的な低温部に維持した状態で、前記チャンバ内に前記作用ガスのプラズマを形成することにより得るハロゲンラジカル又は前記チャンバの外部から供給するハロゲンラジカルで還元して前記金属の薄膜とすることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項３】
高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材を、ハロゲンを含有する作用ガスでエッチングして前記金属とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、チャンバの温度を前記被エッチング部材の温度よりも低温に維持した状態で、前記チャンバの内面に前記前駆体を吸着させることにより、前記チャンバの内面に前記金属のハロゲン化物の薄膜を形成し、
さらに前記チャンバの内面に形成した前記金属のハロゲン化物の薄膜を、前記チャンバを相対的な低温部に維持した状態で、前記チャンバ内に前記作用ガス及び窒素ガスのプラズマを形成することにより得るハロゲンラジカル及び窒素ラジカル、又は前記チャンバの外部から供給するハロゲンラジカル及び窒素ラジカルで還元するとともに窒化して前記金属の窒化物薄膜とすることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一つにおいて、
前記エッチングは、前記チャンバ内に供給した作用ガスをプラズマ化して得るハロゲンラジカルで行うプラズマエッチングであることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３の何れか一つにおいて、
前記エッチングは、前記被エッチング部材を高温に維持する一方、前記作用ガスを前記被エッチング部材に接触させて行うサーマルエッチングであることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３の何れか一つにおいて、
前記還元、又は前記還元及び窒化は、被エッチング部材をチャンバから外部へ退避させた状態で行うことを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一つにおいて、
前記被エッチング部材を前記チャンバから外部へ退避させた状態で、前記チャンバ内に前記作用ガスのプラズマを形成することにより得るハロゲンラジカルで前記チャンバの内面のクリーニングを行い、その後前記被エッチング部材を前記チャンバの内部に搬入・設置し、その後前記チャンバの内面に前記金属のハロゲン化物の薄膜を形成する工程を実施することを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項８】
チャンバの温度を相対的に低温に維持した状態で、高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属のハロゲン化物ガスを、前記チャンバ内に供給することにより前記金属とハロゲンとからなる前駆体を前記チャンバの内面に吸着させて前記金属のハロゲン化物膜を形成する一方、前記ハロゲン化物ガスのプラズマを形成することにより得るハロゲンラジカルを前記金属のハロゲン化物膜に作用させることによりこのハロゲン化物膜を還元して前記金属の薄膜とすることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項９】
チャンバの温度を相対的に低温に維持した状態で、高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属のハロゲン化物ガスと窒素ガスとを前記チャンバ内に供給することにより、前記金属とハロゲンとからなる前駆体を前記チャンバの内面に吸着させて前記金属のハロゲン化物膜を形成する一方、前記ハロゲン化物ガスと窒素ガスとのプラズマを形成することにより得るハロゲンラジカル及び窒素ラジカルを前記金属のハロゲン化物膜に作用させることにより前記ハロゲン化物膜を還元するとともに窒化して前記金属の窒化物薄膜とすることを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９において、
前記被エッチング部材を前記チャンバから外部へ退避させた状態で、前記作用ガスのプラズマを前記チャンバ内に形成することにより得るハロゲンラジカルで前記チャンバの内面のクリーニングを行い、その後前記チャンバの内面に前記金属のハロゲン化物の薄膜を形成する工程を実施す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１０の何れか一つの薄膜作製方法により形成した薄膜を、基板を収納するチャンバの内面に有するとともに、前記薄膜と同一成分の薄膜を前記基板上に形成するように構成したことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項１２】
請求項１、請求項２又は請求項８の薄膜作製方法により形成した薄膜を、基板を収納するチャンバの内面に有し、
さらにチャンバ内にハロゲンを含有する作用ガスを供給するとともにこれをプラズマ化してハロゲンラジカルを得、高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンラジカルでエッチングして前記金属とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、基板を、前記被エッチング部材及びチャンバの温度よりも低温に維持して前記前駆体を前記基板に吸着させ、その後前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して前記金属成分を析出させることにより、前記チャンバの内面に形成した薄膜と同一成分の金属薄膜を基板上に形成するように構成したことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項１３】
請求項３又は請求項９の薄膜作製方法により形成した窒化物金属薄膜を、基板を収納するチャンバの内面に有し、
さらにチャンバ内にハロゲンを含有する作用ガス及び窒素ガスを供給するとともにこれらをプラズマ化してハロゲンラジカル及び窒素ラジカルを得、高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンラジカルでエッチングして前記金属とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、基板を、前記被エッチング部材及びチャンバの温度よりも低温に維持して前記前駆体を前記基板に吸着させ、その後前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元するとともに析出した金属薄膜を前記窒素ラジカルで窒化することにより、前記チャンバの内面に形成した薄膜と同一成分の窒化金属薄膜を基板上に形成するように構成したことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３において、
前記作用ガス、又は作用ガスと窒素ガスとを供給するノズルは、前記ガスをチャンバ内で斜め上方に吹き上げて供給するように前記チャンバの下部に配設する一方、
前記被エッチング部材は、前記チャンバを上下に仕切る板状部材で形成し、さらに前記ノズルが吹き上げた前記ガスを前記チャンバの上部に導くとともに上部に至って天井板に衝突し流れを反転された前記ガスを前記チャンバの下部に導くよう傾斜する多数の貫通孔
を有するものである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、特にチャンバ内での金属汚染等を低減し、基板等への成膜処理を良好に行うことができるよう工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウエハである基板に種々の処理が施される。かかる種々の処理は、基板をチャンバ内に収容し、このチャンバ内を減圧しつつＣｌ、Ｆ等のハロゲンを含む処理ガスを供給することにより行われる。例えばＴｉ，ＴｉＮ，Ｗ等のＣＶＤ成膜処理では、基板を例えば７００℃程度まで加熱し、必要に応じて処理ガスをプラズマ化し、所定の減圧下で成膜ガスとしてのハロゲン含有ガスと還元ガス等をチャンバ内に導入して行われる。また、このような成膜処理においては、チャンバ内への基板の搬入に先だって、同様のハロゲン含有ガス等をチャンバ内に導入してチャンバ内壁およびチャンバ内部材に成膜物質と同様の物質をプリコートするプリコート処理が行われる。
【０００３】
ところが、このようなハロゲン含有ガスを用いた処理では、チャンバの内壁やチャンバ内に設けられたシャワーヘッド等の部材を構成するＡｌ合金（例えばＪＩＳ  Ａ  ５０５２）やステンレス鋼の構成成分であるＡｌ，Ｆｅ，Ｃｕ等が当該処理により副産するＨＣｌやＨＦ等のハロゲン化水素と反応し、これらの金属ハロゲン化物が生成する。そして、このような金属ハロゲン化物は減圧に保持されたチャンバ内では容易に気化し、チャンバ内に拡散することによりチャンバ内でパーティクルとなり、基板上でメタルコンタミとなってしまうという問題がある。
【０００４】
このようなメタルコンタミは基板のコンタクトホール底部に形成されたＳｉ拡散層に混入してＳｉ中を容易に拡散し、耐電圧やオーミック性等のトランジスタ特性を劣化させるおそれがある。
【０００５】
そこで、上述の如きメタルコンタミを低減することができるガス処理方法が提案されている（特許文献１参照。）。これは、処理対象である基板が収容されたチャンバ内にハロゲン元素を含むガスを供給して被処理基板にガス処理を施す工程と、前記チャンバ内に被処理基板が存在していない状態で、前記チャンバ内に酸素を含有するガスを導入し、チャンバ内に存在する金属ハロゲン化物を酸化させる工程とを具備する。すなわち、チャンバ内に基板が存在していない状態で、チャンバ内に酸素を含有するガスを導入し、チャンバ内に存在する金属ハロゲン化物を酸化させて金属酸化物とすることにより、その後に基板に対して成膜処理等のガス処理を施す際に、チャンバ内の気化しやすい金属ハロゲン化物を低減してチャンバ内のパーティクル、ひいては被処理基板上のメタルコンタミを低減するというものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２２１６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に開示する技術では、プリコート処理時に蒸気圧の高いハロゲン化物が形成されるという問題点は本質的に解決されておらず、またチャンバ内に酸素を導入して酸化処理を行うため、基板に成膜した膜中の残留酸素が増大し、膜質低下を引き起こすという新たな問題を生起する虞がある。
【０００８】
本発明は、上記従来技術に鑑み、チャンバ内での金属汚染等を低減し、基板への成膜処理を良好に行うことができる薄膜作製方法及び薄膜作製装置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】
【０００９】
上記目的を達成する本発明は、上記従来技術の問題が、ハロゲン化物の原料ガスをＨ２，ＮＨ３等で還元する処理を伴う点や、７００度という高温のプリコート処理を伴う点に起因していることに鑑み、実質的にメタルコンタミの発生の虞がない低温でプリコート処理を行うことに思い至った。そして、かかる低温のプリコート処理は、本発明者等が開発した新方式のプラズマＣＶＤ（例えば、特開２００３−１４７５３４号公報参照）を適用することで実現し得るという知見を得た。ここで、新方式のプラズマＣＶＤとは、高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属成分であって、且つ成膜しようとする金属成分からなる被エッチング部材をエッチングすることで前記金属成分のハロゲン化物である前駆体を形成するとともに、基板を前記被エッチング部材やチャンバよりも低温に保持しておくことで、前記基板に前記前駆体を吸着させ、さらに吸着状態の前駆体にハロゲンラジカルを作用させて還元することにより前記金属成分の金属膜を形成するものである。
【００１０】
上記新方式のプラズマＣＶＤでは、例えばハロゲンガスを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、前記基板に所望の金属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。
（１）プラズマの解離反応；Ｃｌ２→２Ｃｌ＊
（２）エッチング反応；Ｍｅ＋Ｃｌ＊→ＭｅＣｌ（ｇ）
（３）基板への吸着反応；ＭｅＣｌ（ｇ）→ＭｅＣｌ（ａｄ）
（４）成膜反応；ＭｅＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ＊  →Ｍｅ＋Ｃｌ２↑  
ここで、Ｍｅは所定の金属、Ｃｌ＊はＣｌのラジカルであることを、（ｇ）はガス状態、（ａｄ）は吸着状態であることをそれぞれ表している。
【００１１】
上記新方式のプラズマＣＶＤを適用する場合、成膜部位をチャンバの内面とすることもでき、この場合には、例えば２００℃程度の低温のチャンバの内面に所望の薄膜をプリコートすることができる。このプリコート膜は、低温で形成し得るので、従来のようなメタルコンタミを発生することはない。ここで、プリコート膜は金属薄膜のみならず、還元される前のハロゲン化金属膜や窒化金属膜であっても構わない。
【００１２】
かかる知見に基づいて前記目的を達成する本発明の第１の態様は、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材を、ハロゲンを含有する作用ガスでエッチングして前記金属とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、チャンバの温度を前記被エッチング部材の温度よりも低温に維持した状態で、前記チャンバの内面に前記前駆体を吸着させることにより、前記チャンバの内面に前記金属のハロゲン化物の薄膜を形成することを特徴とする薄膜作製方法である。
【００１３】
本態様によれば、チャンバ内面に低温で金属ハロゲン化物の薄膜をプリコートすることができる。このときのプリコート膜は最も少ない工程で形成される。また、前駆体は、被エッチング部材のエッチングを伴う工程により得ているので、この前駆体を容易且つ確実に得ることができる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、
上記第１の態様において、
前記チャンバの内面に形成した前記金属のハロゲン化物の薄膜を、前記チャンバを相対的な低温部に維持した状態で、前記チャンバ内に前記作用ガスのプラズマを形成することにより得るハロゲンラジカル又は前記チャンバの外部から供給するハロゲンラジカルで還元して前記金属の薄膜とすることを特徴とする薄膜作製方法である。
【００１５】
本態様によれば、チャンバ内面に低温で所望の金属の薄膜をプリコートすることができる。ここで、前駆体は被エッチング部材のエッチングを伴う工程により得ているので、この前駆体を容易且つ確実に得ることができる。
【００１６】
本発明の第３の態様は、
高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材を、ハロゲンを含有する作用ガスでエッチングして前記金属とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、チャンバの温度を前記被エッチング部材の温度よりも低温に維持した状態で、前記チャンバの内面に前記前駆体を吸着させることにより、前記チャンバの内面に前記金属のハロゲン化物の薄膜を形成し、
さらに前記チャンバの内面に形成した前記金属のハロゲン化物の薄膜を、前記チャンバを相対的な低温部に維持した状態で、前記チャンバ内に前記作用ガス及び窒素ガスのプラズマを形成することにより得るハロゲンラジカル及び窒素ラジカル、又は前記チャンバの外部から供給するハロゲンラジカル及び窒素ラジカルで還元するとともに窒化して前記金属の窒化物薄膜とすることを特徴とする薄膜作製方法である。
【００１７】
本態様によれば、チャンバ内面に低温で窒化物金属の薄膜をプリコートすることができる。ここで、窒化物金属膜は金属膜よりも厚膜化が可能となり、金属汚染のより確実な低減を実現し得る。また、前駆体は被エッチング部材のエッチングを伴う工程により得ているので、この前駆体を容易且つ確実に得ることができる。
【００１８】
本発明の第４の態様は、
上記第１乃至第３の態様の何れか一つにおいて、
前記エッチングは、前記チャンバ内に供給した作用ガスをプラズマ化して得るハロゲンラジカルで行うプラズマエッチングであることを特徴とする薄膜作製方法である。
【００１９】
本態様によれば、プラズマエッチングにより所望の前駆体を得る。
【００２０】
本発明の第５の態様は、
上記第１乃至第３の態様の何れか一つにおいて、
前記エッチングは、前記被エッチング部材を高温に維持する一方、前記作用ガスを前記被エッチング部材に接触させて行うサーマルエッチングであることを特徴とする薄膜作製方法である。
【００２１】
本態様によれば、サーマルエッチングにより所望の前駆体を得る。
【００２２】
本発明の第６の態様は、
上記第１乃至第３の態様の何れか一つにおいて、
前記還元、又は前記還元及び窒化は、被エッチング部材をチャンバから外部へ退避させた状態で行うことを特徴とする薄膜作製方法である。
【００２３】
本態様によれば、前記還元、又は前記還元及び窒化を、エッチングによる被エッチング部材の損傷を伴うことなく実施し得る。
【００２４】
本発明の第７の態様は、
上記第１乃至第６の態様の何れか一つにおいて、
前記被エッチング部材を前記チャンバから外部へ退避させた状態で、前記チャンバ内に前記作用ガスのプラズマを形成することにより得るハロゲンラジカルで前記チャンバの内面のクリーニングを行い、その後前記被エッチング部材を前記チャンバの内部に搬入・設置し、その後前記チャンバの内面に前記金属のハロゲン化物の薄膜を形成する工程を実施することを特徴とする薄膜作製方法である。
【００２５】
本態様によれば、プリコートを行うチャンバの内面はクリーニングが施されているので、良好なプリコート膜を形成することができる。
【００２６】
本発明の第８の態様は、
チャンバの温度を相対的に低温に維持した状態で、高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属のハロゲン化物ガスを、前記チャンバ内に供給することにより前記金属とハロゲンとからなる前駆体を前記チャンバの内面に吸着させて前記金属のハロゲン化物膜を形成する一方、前記ハロゲン化物ガスのプラズマを形成することにより得るハロゲンラジカルを前記金属のハロゲン化物膜に作用させることによりこのハロゲン化物膜を還元して前記金属の薄膜とすることを特徴とする薄膜作製方法である。
【００２７】
本態様によれば、チャンバ内面に低温で所望の金属の薄膜をプリコートすることができる。ここで、還元用のラジカルはチャンバ内に供給する金属のハロゲン化物ガスをプラズマで解離することにより得る。
【００２８】
本発明の第９の態様は、
チャンバの温度を相対的に低温に維持した状態で、高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属のハロゲン化物ガスと窒素ガスとを前記チャンバ内に供給することにより、前記金属とハロゲンとからなる前駆体を前記チャンバの内面に吸着させて前記金属のハロゲン化物膜を形成する一方、前記ハロゲン化物ガスと窒素ガスとのプラズマを形成することにより得るハロゲンラジカル及び窒素ラジカルを前記金属のハロゲン化物膜に作用させることにより前記ハロゲン化物膜を還元するとともに窒化して前記金属の窒化物薄膜とすることを特徴とする薄膜作製方法である。
【００２９】
本態様によれば、チャンバ内面に低温で所望の窒化金属の薄膜をプリコートすることができる。ここで、還元用のラジカルはチャンバ内に供給する金属のハロゲン化物ガスをプラズマで解離することにより、また窒化用のラジカルはチャンバ内に供給する窒素ガスをプラズマで解離することにより得る。
【００３０】
本発明の第１０の態様は、
上記第８又は第９の態様において、
前記被エッチング部材を前記チャンバから外部へ退避させた状態で、前記作用ガスのプラズマを前記チャンバ内に形成することにより得るハロゲンラジカルで前記チャンバの内面のクリーニングを行い、その後前記チャンバの内面に前記金属のハロゲン化物の薄膜を形成する工程を実施することを特徴とする薄膜作製方法である。
【００３１】
本態様によれば、プリコートを行うチャンバの内面はクリーニングが施されているので、良好なプリコート膜を形成することができる。このとき、チャンバの内面に金属のハロゲン化物の薄膜を形成する工程は被エッチング部材を退避させたまま、チャンバ内に搬入することなく行うことができるので、プリコート膜作製のための工程を削減することができ、その分迅速にプリコート膜の作製を行うことができる。
【００３２】
本発明の第１１の態様は、
上記第１乃至第１０の態様の何れか一つの薄膜作製方法により形成した薄膜を、基板を収納するチャンバの内面に有するとともに、前記薄膜と同一成分の薄膜を前記基板上に形成するように構成したことを特徴とする薄膜作製装置である。
【００３３】
本態様によれば、基板に成膜する膜に対するコンタミ等、異物の混入を防止して良質の成膜を行うことができる。このとき、成膜中の膜に、プリコート膜の成分が混入してもこの成分と成膜中の膜の成分とは同一であるので、膜質を劣化させる要因とはなり得ない。
【００３４】
本発明の第１２の態様は、
上記第１、第２又は第８の薄膜作製方法により形成した薄膜を、基板を収納するチャンバの内面に有し、
さらにチャンバ内にハロゲンを含有する作用ガスを供給するとともにこれをプラズマ化してハロゲンラジカルを得、高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンラジカルでエッチングして前記金属とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、基板を、前記被エッチング部材及びチャンバの温度よりも低温に維持して前記前駆体を前記基板に吸着させ、その後前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して前記金属成分を析出させることにより、前記チャンバの内面に形成した薄膜と同一成分の金属薄膜を基板上に形成するように構成したことを特徴とする薄膜作製装置である。
【００３５】
本態様によれば、基板に成膜する膜に対するコンタミ等、異物の混入を防止して良質の成膜を行うことができる。このとき、成膜中の膜に、プリコート膜の成分が混入してもこの成分と成膜中の膜の成分とは同一であるので、膜質を劣化させる要因とはなり得ない。さらに、プリコート膜の作製時と同様の原理で、基板に対する成膜を行うので、プリコート膜作成時と同様のガスを基板に対する成膜時にも用いることができる。したがって、装置構成が簡単になるばかりでなく、プリコート膜の作製プロセスと基板に対する成膜プロセスとの間でガスパージを行う必要もない。
【００３６】
本発明の第１３の態様は、
上記第３又は第９の態様の薄膜作製方法により形成した窒化物金属薄膜を、基板を収納するチャンバの内面に有し、
さらにチャンバ内にハロゲンを含有する作用ガス及び窒素ガスを供給するとともにこれらをプラズマ化してハロゲンラジカル及び窒素ラジカルを得、高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材を前記ハロゲンラジカルでエッチングして前記金属とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、基板を、前記被エッチング部材及びチャンバの温度よりも低温に維持して前記前駆体を前記基板に吸着させ、その後前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元するとともに析出した金属薄膜を前記窒素ラジカルで窒化することにより、前記チャンバの内面に形成した薄膜と同一成分の窒化金属薄膜を基板上に形成するように構成したことを特徴とする薄膜作製装置である。
【００３７】
本態様によれば、基板に成膜する窒化金属膜に対するコンタミ等、異物の混入を防止して良質の成膜を行うことができる。このとき、成膜中の窒化金属膜に、プリコート膜の成分が混入してもこの成分と成膜中の窒化金属膜の成分とは同一であるので、膜質を劣化させる要因とはなり得ない。さらに、プリコート膜の作製時と同様の原理で、基板に対する成膜を行うので、プリコート膜作成時と同様のガスを基板に対する成膜時にも用いることができる。したがって、装置構成が簡単になるばかりでなく、プリコート膜の作製プロセスと基板に対する成膜プロセスとの間でガスパージを行う必要もない。
【００３８】
本発明の第１４の態様は、
上記第１２又は第１３の態様において、
前記作用ガス、又は作用ガスと窒素ガスとを供給するノズルは、前記ガスをチャンバ内で斜め上方に吹き上げて供給するように前記チャンバの下部に配設する一方、
前記被エッチング部材は、前記チャンバを上下に仕切る板状部材で形成し、さらに前記ノズルが吹き上げた前記ガスを前記チャンバの上部に導くとともに上部に至って天井板に衝突し流れを反転された前記ガスを前記チャンバの下部に導くよう傾斜する多数の貫通孔
を有するものであることを特徴とする薄膜作製装置である。
【００３９】
本態様によれば、チャンバ内のガス流れの均一化を図ることができるので、チャンバの内面に均一にプリコート膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば低温でチャンバの内面に金属薄膜等のプリコート膜を形成することができるので、従来問題とされていたハロゲンとチャンバ材料との反応に起因するメタルコンタミ等を発生することなく所定のプリコート膜を形成することができる。したがって、かかるプリコート膜を有する薄膜作製装置を用いれば、コンタミの混入等を回避した良質の薄膜を基板上に形成することができる。
【００４１】
さらに、前記プリコート膜をＴａ、Ｔｉ等の活性な金属の薄膜として形成した場合、前記プリコート膜がチャンバ内に残留するＯ，Ｃ等の不純物のゲッターとして機能し、基板に対する成膜の際には高純度の成膜の実現に寄与しうるという効果も有するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
図１乃至図５は本発明の実施の形態に係る薄膜作製方法を良好に実現する薄膜作製装置を示す図である。先ず、これらの図１乃至図５に基づき当該薄膜作製装置を説明しておく。本例に係る薄膜作製装置は、基板を保持する支持台が収容されるチャンバと、支持台の基板の保持面に対向する位置におけるチャンバに設けられ、基板に成膜される金属成分を含む金属製の被エッチング部材と、チャンバの内部にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化してクリーニングガスラズマを発生させてクリーニングガスの成分ラジカルを生成し、この成分ラジカルでチャンバをエッチングすることによりチャンバ内のクリーニングを行うプラズマ発生手段と、クリーニング時に成分ガスプラズマと被エッチング部材との間を遮断状態にするため支持台の基板の保持面を避けた位置に被エッチング部材を退避させる退避手段とを備えたものである。
【００４３】
かくして当該薄膜作製装置では、退避手段により被エッチング部材を退避させることで成分ガスプラズマと被エッチング部材との間を遮断状態にすることができ、このためクリーニング時にクリーニングガスのラジカルから被エッチング部材を隔離してエッチングによるその損傷を回避するようになっている。
【００４４】
図１には当該薄膜作製装置の成膜時の概略側面、図２にはその被エッチング部材退避時の概略側面、図３には支持台と被エッチング部材の関係を表す斜視状況、図４には被エッチング部材の支持機構の構造説明、図５には搬送手段を表す平面視状況を示してある。
【００４５】
図１に示すように、円筒状に形成された、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）等で形成したチャンバ１には支持台２が昇降自在に設けられ、支持台２には基板３が載置される。支持台２は成膜時には上昇状態に維持され、基板３の搬入、搬出の際には下降状態に維持される（図２参照）。支持台２には図示しない温度制御手段が設けられ、支持台２は温度制御手段により所定温度（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。
【００４６】
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電力が供給される。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。
【００４７】
チャンバ１には金属製としてチタン（Ｔｉ）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、リング状の枠の内側に格子部が形成された構成になっている。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。
【００４８】
図１、図３に示すように、被エッチング部材１１は固定治具１２によって着脱自在にチャンバ１に支持されている。すなわち、固定治具１２はチャンバ１１の周方向の３箇所に設けられ、固定治具１２には被エッチング部材１１の周縁に係止する係止部材１３が設けられている。係止部材１３はそれぞれシリンダ１４により前後移動自在にされ、一斉に前進動することにより３つの係止部材１３が被エッチング部材１１の周縁に係止して被エッチング部材１１を支持状態にする。また、シリンダ１４が一斉に後退動することにより３つの係止部材１３が被エッチング部材１１の周縁から離脱して被エッチング部材１１を解放状態にする。
【００４９】
図１に示すように、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１５が周方向に等間隔で複数（例えば８箇所：図には２箇所を示してある）配設されている。ノズル１５には流量及び圧力が制御される流量制御器（図示省略）を介してＣｌ２ガス２１が送られる。
【００５０】
なお、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。
【００５１】
ノズル１５にはチャンバ１の内壁に付着した塩化物を除去するためのクリーニング時に、クリーニングガスとしてＣｌ２ガス２１が送られるようになっている。つまり、ノズル１５によりクリーニングガス供給手段が構成されている。
【００５２】
図２、図５に示すように、チャンバ１の下部の側面部にはゲートバルブ２２を介して搬送室２３が接続され、搬送室２３には基板３の搬入、搬出を行う搬送手段としてのロボットアーム２４が設けられている。図５に示すように、ロボットアーム２４は、回転リンク２５及び回動リンク２６に支持されたフォーク部２７を備え、回転リンク２５の矢印Ａ方向への回転により回動リンク２６が矢印Ｂ方向に回動してフォーク部２７がチャンバ１内に前進動する。回転リンク２５の逆方向の回転によりフォーク部２７が搬送室２３側に後退動する。
【００５３】
図１に示すように、チャンバ１の下部には排気口１８が設けられ、成膜やクリーニングに関与しないガス等が排気口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の内部は排気口１８に連通する真空ポンプ（図示せず。）によって所定の圧力に維持される。
【００５４】
一方、図１及び図４に示すように、支持台２の上面には被エッチング部材１１を保持するための支持棒３１が３箇所に設けられ、支持棒３１に被エッチング部材１１が載置されることにより、上面に対して間隔をあけた状態で、すなわちロボットアーム２４のフォーク部２７が挿入される間隔を保った状態で被エッチング部材１１が支持台２の上面側に保持される。つまり、固定治具１２による被エッチング部材１１の固定が解放された状態で支持台２を上昇させると、支持棒３１に被エッチング部材１１が載置された状態になり、支持台を下降させると、被エッチング部材１１が搬送部位の高さとされる（図２参照）。
【００５５】
上述した金属膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル１５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Ｃｌプラズマを発生させ、Ｃｌラジカルを生成する。この時の反応は、次式で表すことができる。
【００５６】
Ｃｌ２→２Ｃｌ＊          ・・・・（１）
ここで、Ｃｌ＊は塩素ラジカルを表す。
【００５７】
ガスプラズマがＴｉ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、被エッチング部材１１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。
【００５８】
Ｔｉ（ｓ）＋Ｃｌｘ＊  →ＴｉＣｌｘ（ｇ）        ・・・・（２）
ここで、ｓは固体状態、ｇはガス状態を表す。式（２）は、Ｔｉがガスプラズマ（塩素ラジカルＣｌ＊）によりエッチングされ、前駆体とされた状態である。
【００５９】
ガスプラズマ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。
【００６０】
ＴｉＣｌｘ（ｇ）→ＴｉＣｌｘ（ａｄ）        ・・・・（３）
【００６１】
基板３に吸着したＴｉＣｌは、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてＴｉ成分となる。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【００６２】
ＴｉＣｌｘ（ａｄ）＋ｘＣｌ＊→Ｔｉ（ｓ）＋ｘＣｌ２↑・・・（４）
【００６３】
更に、上式（２）において発生したガス化したＴｉＣｌｘ（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Ｔｉ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。
【００６４】
ＴｉＣｌｘ（ｇ）＋ｘＣｌ＊→Ｔｉ（ｇ）＋Ｃｌ２↑        ・・・・（５）
【００６５】
この後、ガス状態のＴｉ成分は、基板３に吸着される。
【００６６】
基板３に代えてチャンバ１を対象にすれば、すなわちチャンバ１を所定の低温に維持しておけば、上式（１）乃至（５）に示す現象を利用してチャンバ１の内面に同様の金属膜を低温で形成することができる。そこで、本発明の実施の形態に係る薄膜作製方法は、例えば次のようになる。
【００６７】
第１の実施の形態
本形態はＴｉのプリコート膜を形成する場合である。ただ、勿論、Ｔｉに限るものではない。一般に、高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属プリコート膜であれば良い。したがって、他にＴａ、Ｗ、Ｃｕ等が考えられる。すなわち、より一般的には、金属プリコート膜の作製方法ということになる。
【００６８】
＜１．被エッチング部材の退避工程＞
クリーニング開始に先立ち、図２に点線で示すように、支持台２を上昇させて被エッチング部材１１を支持棒３１に保持するとともに、３つの係止部材１３を被エッチング部材１１の周縁から離脱させて被エッチング部材１１を解放状態にして支持棒３１に載置する。この状態で支持台２を下降させて被エッチング部材１１をゲートバルブ２２と同じ高さに位置させる。次に、ゲートバルブ２２を開いてロボットアーム２４を前進させ、フォーク部２７に被エッチング部材１１を載置する。この状態でロボットアーム２４を後退させることにより被エッチング部材１１を搬送室２３内に移動させてゲートバルブ２２を閉じる。これにより、被エッチング部材１１を搬送室２３に退避させる。
【００６９】
＜２．クリーニング工程＞
被エッチング部材１１が搬送室２３に退避した状態で、チャンバ１の内部にクリーニングガス供給手段として作用するノズル１５からＣｌ２ガス２１を供給する。このとき、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。ガスプラズマがチャンバ１内に付着したＣｕ薄膜に作用することにより、Ｃｕにエッチング反応が生じさせ、チャンバ１の内壁に付着した薄膜を除去する。
【００７０】
このように、クリーニング時に被エッチング部材１１を退避させるように構成したことにより、被エッチング部材１１がエッチングされてＴｉＣｌｘが生成されることがなくなる。このため、クリーニング時には、チャンバ１内にＴｉＣｌｘが付着したり、被エッチング部材１１の表面のハロゲン化が生じることもなく、被エッチング部材１１のエッチングによる損傷を生起するということもない。
【００７１】
＜３．被エッチング部材の搬入工程＞
クリーニングの終了後、退避動作と逆の動作により被エッチング部材１１をチャンバ１内に搬入・設置する。被エッチング部材１１を搬送室２３内に移動させてゲートバルブ２２を閉じる。これにより、被エッチング部材１１を搬送室２３に退避させる。
【００７２】
＜４．ハロゲン化金属プリコート膜の作製工程＞
チャンバ１を低温にして前記式（１）乃至式（３）に示す工程を実施する。すなわち、作用ガスであるＣｌ２ガス２１をプラズマ解離したＣｌプラズマを発生させ、Ｔｉを含む被エッチング部材１１を、エッチングして金属（Ｔｉ）とハロゲン（Ｃｌ）とからなる前駆体（ＴｉＣｌｘ）を形成する一方、チャンバ１の温度を被エッチング部材１１の温度よりも低温に維持した状態で、チャンバ１の内面に前駆体（ＴｉＣｌｘ）を吸着させることにより、チャンバ１の内面に金属（Ｔｉ）のハロゲン化物（ＴｉＣｌｘ）であるＴｉＣｌｘプリコート膜１００を形成する。
【００７３】
このとき、チャンバ１の内面のみならず、ＴｉＣｌｘプリコート膜１００を形成したい部位（例えば支持台２の表面）も同温に維持することで同様のＴｉＣｌｘプリコート膜１００を形成することができる。また、チャンバ１の内面に満遍なくＴｉＣｌｘプリコート膜１００を形成するため、図示はしないが、チャンバ１の内面を所定の低温に均一に維持する温度調整手段を設けておき、この温度調整手段でチャンバ１の温度を所定の低温に維持する。温度調整手段としては、チャンバ１の壁内に冷媒通路を設けておき、この冷媒通路を流通する冷媒の温度乃至流量を制御部で制御するように構成したものが考えられる。
【００７４】
＜５．被エッチング部材の退避工程＞
クリーニング開始に先立つ被エッチング部材１１の退避と同様の態様で行う。この工程により被エッチング部材１１を搬送室２３に退避させる。
【００７５】
＜６．還元工程＞
被エッチング部材１１を搬送室２３に退避させるとともに、チャンバ１を相対的な低温部に維持した状態で、チャンバ１内に作用ガス（Ｃｌ２）２１のプラズマを形成することにより得るハロゲンラジカル（Ｃｌ＊）でＴｉＣｌｘプリコート膜１００を還元して金属（Ｔｉ）の薄膜とする。この還元反応、すなわち上式（４）乃至（５）の反応によりＴｉプリコート膜２００がチャンバ１の内面に形成される。
【００７６】
以上の工程でＴｉプリコート膜２００の形成は完了するが、このＴｉプリコート膜２００を有する薄膜作製装置を用いて、基板３にＴｉ薄膜を形成する際には、さらに次の工程を実施する。
【００７７】
＜７．被エッチング部材の搬入工程＞
クリーニングの終了後の搬入動作と同様の動作により被エッチング部材１１をチャンバ１内に搬入・設置する。
【００７８】
＜８．成膜工程＞
チャンバ１内に基板３を搬入して支持台２上に載置する。その後、上式（１）乃至（５）に示す工程を実施することで、基板３上にＴｉ薄膜を形成する。この成膜工程では、基板３に成膜する膜に対するコンタミ等、異物の混入を防止して良質の成膜を行うことができる。このとき、成膜中の膜に、Ｔｉプリコート膜２００の成分が混入してもこの成分と成膜中の膜の成分とは同一であるので、膜質を劣化させる要因とはなり得ない。さらに、Ｔｉプリコート膜２００の作製時と同様の原理で、基板に対する成膜を行うので、プリコート膜作成時と同様のガスを基板に対する成膜時にも用いることができる。したがって、装置構成が簡単になるばかりでなく、プリコート膜の作製プロセスと基板に対する成膜プロセスとの間でガスパージを行う必要もない。
【００７９】
第２の実施の形態
本形態は窒化金属であるＴｉＮのプリコート膜を形成する場合である。ただ、勿論、窒化金属はＴｉＮに限るものではない。一般に、高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属の窒化物であれば良い。したがって、他にＴａ、Ｗ、Ｃｕ等の窒化物が考えられる。すなわち、より一般的には、窒化金属プリコート膜の作製方法ということになる。
【００８０】
前記第１の実施の形態と異なるのは、「４．ハロゲン化金属プリコート膜の作製工程」及び「６．還元工程」である。そこで、これらの２工程を中心に説明する。当該工程の詳細は次の通りである。
【００８１】
本形態では、ノズル１５からＣｌ２ガス２１を供給するとともにＮ２ガスも供給している。すなわち、第１の実施の形態における作用ガスとしてのＣｌ２ガスの代わりに、このＣｌ２ガスとともに窒化物を形成するためのＮ２ガスも供給している。
【００８２】
かかる状態で、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を解離してＣｌプラズマを発生させ、Ｃｌラジカルを形成する。また、Ｎ２ガスを解離してＮプラズマを発生させ、Ｎラジカルを形成する。このときの反応は、次式で表すことができる。
【００８３】
Ｃｌ２→２Ｃｌ＊          ・・・・（６）
Ｎ２→２Ｎ＊            ・・・・（７）
ここで、Ｃｌ＊は塩素ラジカルを表し、Ｎ＊は窒素ラジカルを表す。
【００８４】
上記プラズマの生成により得るラジカルの作用によりＴｉ製の被エッチング部材１１がエッチングされる。この時の反応は、例えば、次式で表されガス状の前駆体ＴｉＣｌｘを得る。
【００８５】
Ｔｉ（ｓ）＋ｘＣｌ＊  →ＴｉＣｌｘ（ｇ）        ・・・・（８）
ここで、ｓは固体状態、ｇはガス状態を表す。
【００８６】
このように、プラズマを発生させることにより被エッチング部材１１を加熱（例えば３００℃〜７００℃）するとともに、温度制御手段（図示せず。）によりチャンバ１及び支持台２等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℃）に制御する。この結果、前駆体をチャンバ１の内面及び支持台２の表面に吸着させる。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【００８７】
ＴｉＣｌｘ（ｇ）→ＴｉＣｌｘ（ａｄ）        ・・・・（９）
【００８８】
かかる「ハロゲン化金属プリコート膜の作製工程」の反応式（６）乃至（９）は、第１の実施の形態と変るところはない。
【００８９】
一方、第１の実施の形態における「６．還元工程」が本形態においては、「６．還元・窒化工程」となる。具体的には次の通りである。すなわち、チャンバ１及び支持台２に吸着したＴｉＣｌｘは、Ｃｌ＊により還元されてＴｉ成分となる。
【００９０】
同時に、Ｎ＊によりＴｉ成分が窒化され、ＴｉＮ薄膜が形成される。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【００９１】
ＴｉＣｌｘ（ａｄ）＋ｘＣｌ＊＋Ｎ＊→ＴｉＮ（ｓ）＋ｘＣｌ２↑・・・（１０）
【００９２】
かくして、チャンバ１の内面等にＴｉＮプリコート膜を形成することができる。以上の工程でＴｉＮプリコート膜の形成は完了するが、このＴｉＮプリコート膜を有する薄膜作製装置を用いて、基板３にＴｉＮ薄膜を形成する際には、さらに第１の実施の形態と同様の「８．成膜工程」を経れば良い。当該工程においても、作用ガスとしてのＣｌ２ガスとともにＮ２ガスをチャンバ１内に供給する。
【００９３】
本形態によれば、チャンバ１の内面に低温でＴｉＮ膜をプリコートすることができる。ここで、ＴｉＮ膜は金属膜よりも厚膜化が可能となり、金属汚染のより確実な低減を実現し得る。すなわち、プリコート膜としては剥離しにくい安定した特性を有するものとなる。
【００９４】
第３の実施の形態
本形態は第１の実施の形態と同様の金属（Ｔｉ）プリコート膜乃至第２の実施の形態と同様の窒化金属（ＴｉＮ）プリコート膜を形成する場合である。ただ、「１．クリーニング工程」の終了後、被エッチング部材１１をチャンバ１内に搬入することなく、ハロゲン化金属プリコート膜の成膜及びその還元乃至還元・窒化工程を実施している。具体的には、次の通りである。先ず、金属プリコート膜を形成する場合から説明する。
【００９５】
本形態では、被エッチング部材１１のエッチングにより前駆体を得るのではなく、プリコート膜を形成する部位であるチャンバ１の温度を相対的に低温に維持した状態で、高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属のハロゲン化物ガス（例えばＴｉＣｌｘガス）を、ノズル１５を介してチャンバ１内に供給する。この結果、ハロゲン化物ガス（例えばＴｉＣｌｘガス）が低温部であるチャンバ１の内面に吸着させる。このことによりチャンバ１の内面には、前駆体膜である金属ハロゲン化膜（ＴｉＣｌｘ膜）が形成される。すなわち、上式（３）の反応が生起されている。
【００９６】
同時に、チャンバ１内に供給されたハロゲン化物ガス（例えばＴｉＣｌｘガス）にプラズマアンテナ８で形成する電磁界を作用させてそのプラズマを形成する。このプラズマ化によりＣｌ＊を得、このＣｌ＊を前記金属ハロゲン化膜（ＴｉＣｌｘ膜）に作用させることでこの金属ハロゲン化膜（ＴｉＣｌｘ膜）を還元して金属（Ｔｉ）の薄膜であるプリコート膜を得る。すなわち、上式（４）乃至（５）の反応が生起されている。
【００９７】
本形態では、被エッチング部材１１のエッチングにより所望の前駆体を形成するのではなく、最初からガスの状態で前記前駆体成分を供給しているので、温度制御により容易にチャンバ１の内面に前駆体膜となる金属ハロゲン化膜（ＴｉＣｌｘ膜）を形成するとともに、同時にチャンバ１内に形成されるＣｌ＊で金属ハロゲン化膜（ＴｉＣｌｘ膜）の還元まで一気に行うことができる。
【００９８】
したがって本形態２よれば、被エッチング部材１１は、クリーニング工程で退避させたまま、すなわち第１及び第２の実施の形態における「３．被エッチング部材の搬入工程」や「５．被エッチング部材の退避工程は」は不要になる。この結果、被エッチング部材１１の搬出及び搬入に要する時間を節減でき、その分迅速にＴｉＣｌｘプリコート膜２００を形成することができる。
【００９９】
一方、窒化金属プリコート膜を形成する場合は、ノズル１５を介してチャンバ１内に供給するガスが、金属のハロゲン化物ガス（例えばＴｉＣｌｘガス）と窒素ガスとの２種類のガスである点が異なる。したがって、上式（９）の吸着反応で、前駆体膜であるＴｉＣｌｘ膜がチャンバ１の内周面に形成され、上式（１０）の還元・窒化反応で窒化金属（ＴｉＮ）プリコート膜が形成される。
【０１００】
第４の実施の形態
本発明に係る薄膜作製装置としては、上記第１乃至第３の実施の形態に係る薄膜作製方法を始めとして、その他本発明に係る薄膜作製方法により得るプリコート膜をチャンバの内面に有するものであれば特別な限定はなく全て含まれる。このとき、金属膜を作製する装置の場合には、プリコート膜を形成する金属を含む膜の成膜装置とし、窒化金属膜を作製する装置の場合には、プリコート膜を形成する窒化金属を含む膜の成膜装置とする。プリコート膜の成分が成膜中の膜に混入しても異物となることはないからである。そこで、プリコート膜の作製に用いることによりチャンバ１の内面にプリコート膜２００を有する薄膜作製装置をそのまま基板３に対する同一金属乃至同一窒化物金属薄膜の作製装置とするのが合理的である。
【０１０１】
ただ、基板３に成膜する通常の薄膜作製装置は、基板３に均一な膜を形成するという観点で設計したものであるので、そのままプリコート膜の作製装置として機能させるには、不合理な面も存在する。プリコート膜の作製の場合には、チャンバの内面全域に亘り均一なガス流れを形成する必要があるからである。
【０１０２】
そこで、プリコート膜作製に特化した薄膜作製装置を第４の実施の形態として説明しておく。図６に示すように、プリコート膜２００を作製する際に用いるノズル５５は、プリコート膜を形成するためのガスをチャンバ１内で斜め上方に吹き上げて供給するように前記チャンバ１の下部に配設してある。このノズル５５からは、種々の態様でチャンバ１内にガスを供給する。すなわち、プリコート膜２００が、１）エッチング工程を含んで形成する金属膜の場合にはハロゲンガス、２）エッチング工程を含んで形成する窒化金属膜の場合にはハロゲンガスと窒素ガス、３）エッチング工程を含まずに形成する金属膜の場合には金属のハロゲン化ガス、４）エッチング工程を含まずに形成する窒化金属膜の場合には金属のハロゲン化ガスと窒素ガスとをそれぞれ供給する。
【０１０３】
また、被エッチング部材５１は、チャンバ１を上下に仕切る板状部材で形成し、さらに前記ノズル５５が吹き上げたガスをチャンバの上部に導くとともに上部に至って天井板７に衝突し流れを反転された前記ガスをチャンバ１の下部に導くよう傾斜する多数の貫通孔５１ａを有する。他の構成は、図１等に示す薄膜作製装置と同様である。そこで、同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【０１０４】
本実施の形態によれば、ノズル５５で吹き上げ供給するガスは、被エッチング部材５１の貫通孔５１ａを介してチャンバ１の上部に至り、天井板７に衝突して反転し、再度貫通孔５１ａを介してチャンバ１の下部に至る。すなわち、図６に矢印で示すようなガス流れとなる。この間にガスはチャンバ１の内面に満遍なく接触し、均一なプリコート膜２００の形成に寄与する。
【０１０５】
プリコート膜２００を形成した後、被エッチング部材５１は図１に示す薄膜作製装置の場合と同様の態様でプリコート膜２００を形成するための被エッチング部材５１をチャンバ１（機構、構成）から搬出し、代わりに成膜用の被エッチング部材１１を搬入する。被エッチング部材１１が搬入・設置された薄膜作製装置は、図１に示す薄膜作製装置と全く同一のものとなり、基板３に対して所望の薄膜を形成する通常の薄膜作製装置として機能させることができる。
【０１０６】
その他の実施の形態
１）プリコート膜は金属ハロゲン化物の膜であっても構わない。この金属ハロゲン化物のプリコート膜は、工数が最も少なくできる、すなわち還元工程を省略できるので、作製コストが廉価なものとなる。
【０１０７】
２）第１乃至第２の実施の形態において、被エッチング部材１１のエッチングはプラズマエッチングにより行うようにしたが、これはサーマルエッチングでも構わない。すなわち、ハロゲンガスを高温の被エッチング部材１１に作用させるだけでもこの被エッチング部材１１がサーマルエッチングされる結果所望の前駆体を得ることができるからである。このときの被エッチング部材１１の温度は、例えば８００℃程度とする。
【０１０８】
３）第１乃至第２の実施の形態において、還元用のラジカルは、チャンバ１内に形成したプラズマにより得ているが、これは遠隔で別途形成したラジカルをチャンバ１内に供給することでも構わない。
【０１０９】
４）各実施の形態においては、プリコート膜の作製に当たり、先ずチャンバ１内のクリーニングを行うようにしたが、これは必ずしも必要な工程ではない。ただ、このクリーニング工程を経た後にプリコート膜を形成した場合が勿論プリコート膜の膜質が向上する。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、例えば、金属膜等の成膜処理を行うチャンバ内において金属汚染等の問題を有する半導体製造等の分野に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る薄膜作製方法を実施するのに好適な薄膜作製装置を示す成膜時の概略側面図である。
【図２】図１における薄膜作製装置の被エッチング部材の退避時の概略側面図である。
【図３】図１に示す装置において支持台と被エッチング部材の関係を表す斜視状況図である。
【図４】図１に示す装置における被エッチング部材の支持機構の構造説明図である。
【図５】図１に示す装置における搬送手段を表す平面視状況を示す図である。
【図６】プリコート膜の成膜に適用して有用な薄膜作製装置を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１  チャンバ
２  支持台
３  基板
７  天井板
８  プラズマアンテナ
１１、５１  被エッチング部材
１２  固定治具
１３  係止部材
１４  シリンダ
１５、５５  ノズル
２１  作用ガス（Ｃｌ２ガス）
２３  搬送室
２４  ロボットアーム
２５  回転リンク
２６  回動リンク
２７  フォーク部
３１  支持棒
５１ａ  貫通孔
【図１】
2007046127.tif 000003
【図２】
2007046127.tif 000004
【図３】
2007046127.tif 000005
【図４】
2007046127.tif 000006
【図５】
2007046127.tif 000007
【図６】
2007046127.tif 000008