JP2004083945A - 酸化金属膜及び窒化金属膜を作製する方法及び装置 - Google Patents

酸化金属膜及び窒化金属膜を作製する方法及び装置 Download PDF

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Abstract

【課題】高い結晶性及び安定した組成を有する酸化金属膜及び窒化金属膜を作製する方法及び装置を提供する。
【解決手段】ノズル１２から塩素ガスを含む原料ガス及び酸素ガスを供給すると共にプラズマアンテナ９から電磁波を作用させることにより、チャンバ１内に塩素ガスプラズマ及び酸素ガスプラズマを発生させ、これらのガスプラズマで被エッチング部材７をエッチングし、Ｈｆ（ハフニウム）成分と塩素ガスとからなる第１の前駆体及びＨｆ成分と酸素ガスとからなる第２の前駆体を形成し、被エッチング部材７と基板３との間に温度差を設けることにより、第２の前駆体であるＨｆＯ２　を成膜すると共に、酸素ガスプラズマにより第１の前駆体であるＨｆＣｌ２　を酸化してＨｆＯ２　とした後に成膜するか、第１の前駆体であるＨｆＣｌ２　が基板３に吸着した後にこれを酸化してＨｆＯ２　とするか、第１の前駆体のＨｆ成分が成膜された後にこれを酸化してＨｆＯ２　とすることで、基板３にＨｆＯ２　薄膜１６を成膜する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化金属及び窒化金属の薄膜の作製方法及び作製装置に関し、酸化金属の薄膜は、例えば半導体材料として、窒化金属の薄膜は、例えばバリアメタル膜、工具などの表面硬化処理、各種部品の装飾、耐食性を必要とする化学品用容器の表面処理膜等として利用される。
【０００２】
【従来の技術】
近年、酸化金属および窒化金属の薄膜は様々な分野で利用されてきている。酸化金属の薄膜は、例えばその比誘電率の高さに着目して半導体等に利用される。一方、窒化金属の薄膜は、ＬＳＩ等の銅配線における銅拡散防止を目的としたバリアメタル膜として、またその高い硬度を利用して工具などの表面処理に用いられている。これらの薄膜に十分な特性を付与するためには、高い結晶性や安定した組成で成膜する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来用いられてきた成膜方法は主としてスパッタ法等の物理的蒸着法であり、スパッタ法による成膜では成膜の際に薄膜の結晶性や組成が破壊され、所望の膜特性を得ることができなかった。
【０００４】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、高い結晶性及び安定した組成を有する酸化金属膜及び窒化金属膜を作製する方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決する第１の発明に係る酸化金属膜作製方法は、
基板が収容されるチャンバの内部に供給した酸素ガスをプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させ、
金属で形成した被エッチング部材を前記酸素ガスプラズマでエッチングすることにより金属成分と酸素ガス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することにより金属酸化物である前記前駆体を前記基板に成膜させることを特徴とする。
【０００６】
上記目的を解決する第２の発明に係る酸化金属膜作製方法は、
基板が収容されるチャンバの内部に供給したハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
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ガス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ガス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することにより前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜させるにあたって、
更にチャンバ内に供給した酸素ガスをプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させ、前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする。
【０００７】
上記目的を解決する第３の発明に係る酸化金属膜作製方法は、
基板が収容されるチャンバの内部に供給したハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
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ガス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ガス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することにより前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜させるにあたって、
更にチャンバの内部に酸素ガスを供給し、前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする。
【０００８】
上記目的を解決する第４の発明に係る酸化金属膜作製方法は、第２の発明に係る酸化金属膜作製方法において、
前記酸素ガスプラズマが、以下のＡ工程、Ｂ工程、Ｃ工程のうち、少なくとも一つの工程を行うことにより前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする。
Ａ工程：前記基板上に既に成膜された金属成分を酸化する工程。
Ｂ工程：金属成分とハロゲンガスとの前記前駆体を酸化して金属成分と酸素ガスとの前駆体にする工程。
Ｃ工程：前記被エッチング部材をエッチングすることにより金属成分と酸素ガスとの前駆体を形成する工程。
【０００９】
上記目的を解決する第５の発明に係る酸化金属膜作製方法は、第３の発明に係る酸化金属膜作製方法において、
前記酸素ガスが以下のＡ工程、Ｂ工程のうち、少なくとも一つの工程を行うことにより前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする。
Ａ工程：前記基板上に既に成膜された金属成分を酸化する工程。
Ｂ工程：金属成分とハロゲンガスとの前記前駆体を酸化して金属成分と酸素ガスとの前駆体にする工程。
【００１０】
上記目的を解決する第６の発明に係る酸化金属膜作製方法は、第２ないし第５の発明に係る酸化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガス及び酸素ガスを独立した供給手段からそれぞれチャンバの内部に供給することを特徴とする。
【００１１】
上記目的を解決する第７の発明に係る酸化金属膜作製方法は、第２ないし第５の発明に係る酸化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガス及び酸素ガスを同じの一つの供給手段からチャンバの内部に供給することを特徴とする。
【００１２】
上記目的を解決する第８の発明に係る酸化金属膜作製方法は、第６または第７の発明に係る酸化金属膜作製方法において、
ハロゲンガスを供給した後に酸素ガスを供給することを特徴とする。
【００１３】
上記目的を解決する第９の発明に係る酸化金属膜作製方法は、第６または第７の発明に係る酸化金属膜作製方法において、
ハロゲンガスを供給した後に酸素ガスを供給する順序を交互に繰り返すことを特徴とする。
【００１４】
上記目的を解決する第１０の発明に係る酸化金属膜作製方法は、第６または第７の発明に係る酸化金属膜作製方法において、
ハロゲンガスと酸素ガスとを同時に供給することを特徴とする。
【００１５】
上記目的を解決する第１１の発明に係る酸化金属膜作製方法は、第１ないし第１０の発明に係る酸化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガスプラズマまたは前記酸素ガスプラズマの少なくとも一方が誘導結合型プラズマであることを特徴とする。
【００１６】
上記目的を解決する第１２の発明に係る酸化金属膜作製方法は、第１ないし第１０の発明に係る酸化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガスプラズマまたは前記酸素ガスプラズマの少なくとも一方が容量結合型プラズマであることを特徴とする。
【００１７】
上記目的を解決する第１３の発明に係る酸化金属膜作製方法は、第１ないし第１０の発明に係る酸化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガスプラズマまたは前記酸素ガスプラズマの少なくとも一方が誘導結合型プラズマと容量結合型プラズマとからなるハイブリッドプラズマであることを特徴とする。
【００１８】
上記目的を解決する第１４の発明に係る酸化金属膜作製方法は、第１ないし第１３の発明に係る酸化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガスプラズマまたは前記酸素ガスプラズマの少なくとも一方が、予めチャンバの外部でプラズマ化されてチャンバ内に供給されたプラズマであることを特徴とする。
【００１９】
上記目的を解決する第１５の発明に係る酸化金属膜作製方法は、第１ないし第の１４発明に係る酸化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記金属はハフニウム、イリジウム、チタン、ジルコニウム、タンタルからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属であることを特徴とする。
【００２０】
上記目的を解決する第１６の発明に係る酸化金属膜作製方法は、第２ないし第１５の発明に係る酸化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハロゲンは塩素であることを特徴とする。
【００２１】
上記目的を解決する第１７の発明に係る酸化金属膜作製装置は、
基板が収容されるチャンバと、
前記チャンバ内において前記基板に対向する位置に設けられる金属製の被エッチング部材と、
前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させ、当該酸素ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分と酸素ガスとの前駆体を生成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ことにより金属酸化物である前記前駆体を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
上記目的を解決する第１８の発明に係る酸化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマ及び酸素ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くさせる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする。
【００２３】
上記目的を解決する第１９の発明に係る酸化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くさせる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする。
【００２４】
上記目的を解決する第２０の発明に係る酸化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマ及び酸素ガスプラズマを発生させ、前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガスとの第１の前駆体を生成し、前記酸素ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分と酸素ガスとの第２の前駆体を生成すると共に、ハロゲン化金属である前記第１の前駆体を前記酸素ガスプラズマにより金属酸化物である前記第２の前駆体に変化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ことにより、前記第１の前駆体の金属成分及び前記第２の前駆体を前記基板に成膜させると共に、成膜された前記金属成分を前記酸素ガスプラズマにより金属酸化物に変化させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする。
【００２５】
上記目的を解決する第２１の発明に係る酸化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガスとの前駆体を生成し、ハロゲン化金属である前記前駆体を前記酸素ガスにより酸化して金属酸化物に変化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ことにより、前記前駆体の金属成分及び前記金属酸化物を前記基板に成膜させると共に、成膜された前記金属成分を前記酸素ガスにより金属酸化物に変化させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする。
【００２６】
上記目的を解決する第２２の発明に係る酸化金属膜作製装置は、第１８ないし第２１の発明に係る酸化金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガス供給手段及び前記酸素ガス供給手段は独立した供給手段であることを特徴とする。
【００２７】
上記目的を解決する第２３の発明に係る酸化金属膜作製装置は、第１８ないし第２１の発明に係る酸化金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガス供給手段及び酸素ガス供給手段を一体にして一つの供給手段から前記ハロゲンガス及び酸素ガスを供給することを特徴とする。
【００２８】
上記目的を解決する第２４の発明に係る酸化金属膜作製装置は、第２２または第２３の発明に係る酸化金属膜作製装置において、
更に、前記ハロゲンガス供給手段によりハロゲンガスを第１所定時間供給した後に前記酸素ガス供給手段により酸素ガスを第２所定時間供給するガス供給制御手段を更に備えたことを特徴とする。
【００２９】
上記目的を解決する第２５の発明に係る酸化金属膜作製装置は、第２２または第２３の発明に係る酸化金属膜作製装置において、
更に、前記ハロゲンガス供給手段によりハロゲンガスを第１所定時間供給した後に前記酸素ガス供給手段により酸素ガスを第２所定時間供給する順序を交互に繰り返すガス供給制御手段を備えたことを特徴とする。
【００３０】
上記目的を解決する第２６の発明に係る酸化金属膜作製装置は、第２２または第２３の発明に係る酸化金属膜作製装置において、
更に、前記ハロゲンガスと前記酸素ガスとを同時に供給するガス供給制御手段を備えたことを特徴とする。
【００３１】
上記目的を解決する第２７の発明に係る酸化金属膜作製装置は、
基板が収容されるチャンバと、
前記チャンバ内において前記基板に対向する位置に設けられる金属製の被エッチング部材と、
前記チャンバの外部に設けられ、酸素ガスをプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させると共に当該酸素ガスプラズマをチャンバ内に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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする。
【００３２】
上記目的を解決する第２８の発明に係る酸化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段と、
前記チャンバの外部に設けられ、酸素ガスをプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させると共に当該酸素ガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする。
【００３３】
上記目的を解決する第２９の発明に係る酸化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段と、
前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする。
【００３４】
上記目的を解決する第３０の発明に係る酸化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスおよび酸素ガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマおよび酸素ガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマおよび酸素ガスプラズマをチャンバ内に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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする。
【００３５】
上記目的を解決する第３１の発明に係る酸化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給する第１のプラズマ発生手段と、
前記チャンバの外部に設けられ、酸素ガスをプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させると共に当該酸素ガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする。
【００３６】
上記目的を解決する第３２の発明に係る酸化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給するプラズマ発生手段と、
前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする。
【００３７】
上記目的を解決する第３３の発明に係る酸化金属膜作製装置は、第１７ないし第２６、第２９、第３２の発明に係る酸化金属膜作製装置のいずれかにおいて、前記酸素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ酸素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなることを特徴とする。
【００３８】
上記目的を解決する第３４の発明に係る酸化金属膜作製装置は、第１７、第１８または第２０の発明に係る酸化金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記酸素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置される導電体からなるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ前記酸素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなると共に、給電により前記基板との間に容量結合型の酸素ガスプラズマを発生させることを特徴とする。
【００３９】
上記目的を解決する第３５の発明に係る酸化金属膜作製装置は、第１７、第１８または第２０の発明に係る酸化金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記酸素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置される導電体からなるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ前記酸素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなると共に、前記リング状パイプの周方向の少なくとも一箇所が絶縁されると共に、給電により前記基板との間に誘導結合型の酸素ガスプラズマを発生させることを特徴とする。
【００４０】
上記目的を解決する第３６の発明に係る酸化金属膜作製装置は、第１７ないし第３５の発明に係る酸化金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記金属はハフニウム、イリジウム、チタン、ジルコニウム、タンタルからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属であることを特徴とする。
【００４１】
上記目的を解決する第３７の発明に係る酸化金属膜作製装置は、第１８ないし第３６の発明に係る酸化金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記ハロゲンは塩素であることを特徴とする。
【００４２】
上記目的を解決する第３８の発明に係る窒化金属膜作製方法は、
基板が収容されるチャンバの内部に供給した窒素ガスをプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させ、
金属で形成した被エッチング部材を前記窒素ガスプラズマでエッチングすることにより金属成分と窒素ガス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することにより金属窒化物である前記前駆体を前記基板に成膜させることを特徴とする。
【００４３】
上記目的を解決する第３９の発明に係る窒化金属膜作製方法は、
基板が収容されるチャンバの内部に供給したハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
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ガス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ガス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することにより前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜させるにあたって、
更にチャンバ内に供給した窒素ガスをプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させ、前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする。
【００４４】
上記目的を解決する第４０の発明に係る窒化金属膜作製方法は、
基板が収容されるチャンバの内部に供給したハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
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ガス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ガス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することにより前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜させるにあたって、
更にチャンバの内部に窒素ガスを供給し、前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする。
【００４５】
上記目的を解決する第４１の発明に係る窒化金属膜作製方法は、第３９の発明に係る窒化金属膜作製方法において、
前記窒素ガスプラズマが、以下のＡ工程、Ｂ工程、Ｃ工程のうち、少なくとも一つの工程を行うことにより前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする。
Ａ工程：前記基板上に既に成膜された金属成分を窒化する工程。
Ｂ工程：金属成分とハロゲンガスとの前記前駆体を窒化して金属成分と窒素ガスとの前駆体にする工程。
Ｃ工程：前記被エッチング部材をエッチングすることにより金属成分と窒素ガスとの前駆体を形成する工程。
【００４６】
上記目的を解決する第４２の発明に係る窒化金属膜作製方法は、第４０の発明に係る窒化金属膜作製方法において、
前記窒素ガスが以下のＡ工程、Ｂ工程のうち、少なくとも一つの工程を行うことにより前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする。
Ａ工程：前記基板上に既に成膜された金属成分を窒化する工程。
Ｂ工程：金属成分とハロゲンガスとの前記前駆体を窒化して金属成分と窒素ガスとの前駆体にする工程。
【００４７】
上記目的を解決する第４３の発明に係る窒化金属膜作製方法は、第３９ないし第４２の発明に係る窒化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガス及び窒素ガスを独立した供給手段からそれぞれチャンバの内部に供給することを特徴とする。
【００４８】
上記目的を解決する第４４の発明に係る窒化金属膜作製方法は、第３９ないし第４２の発明に係る窒化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガス及び窒素ガスを同じの一つの供給手段からチャンバの内部に供給することを特徴とする。
【００４９】
上記目的を解決する第４５の発明に係る窒化金属膜作製方法は、第４３または第４４の発明に係る窒化金属膜作製方法において、
ハロゲンガスを供給した後に窒素ガスを供給することを特徴とする。
【００５０】
上記目的を解決する第４６の発明に係る窒化金属膜作製方法は、第４３または第４４の発明に係る窒化金属膜作製方法において、
ハロゲンガスを供給した後に窒素ガスを供給する順序を交互に繰り返すことを特徴とする。
【００５１】
上記目的を解決する第４７の発明に係る窒化金属膜作製方法は、第４３または第４４の発明に係る窒化金属膜作製方法において、
ハロゲンガスと窒素ガスとを同時に供給することを特徴とする。
【００５２】
上記目的を解決する第４８の発明に係る窒化金属膜作製方法は、第３８ないし第４７の発明に係る窒化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガスプラズマまたは前記窒素ガスプラズマの少なくとも一方が誘導結合型プラズマであることを特徴とする。
【００５３】
上記目的を解決する第４９の発明に係る窒化金属膜作製方法は、第３８ないし第４７の発明に係る窒化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガスプラズマまたは前記窒素ガスプラズマの少なくとも一方が容量結合型プラズマであることを特徴とする。
【００５４】
上記目的を解決する第５０の発明に係る窒化金属膜作製方法は、第３８ないし第４７の発明に係る窒化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガスプラズマまたは前記窒素ガスプラズマの少なくとも一方が誘導結合型プラズマと容量結合型プラズマとからなるハイブリッドプラズマであることを特徴とする。
【００５５】
上記目的を解決する第５１の発明に係る窒化金属膜作製方法は、第３８ないし第５０の発明に係る窒化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガスプラズマまたは前記窒素ガスプラズマの少なくとも一方が、予めチャンバの外部でプラズマ化されてチャンバ内に供給されたプラズマであることを特徴とする。
【００５６】
上記目的を解決する第５２の発明に係る窒化金属膜作製方法は、第３８ないし第５１の発明に係る窒化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記金属はタンタル、タングステン、チタン、シリコンからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属であることを特徴とする。
【００５７】
上記目的を解決する第５３の発明に係る窒化金属膜作製方法は、第３９ないし第５２の発明に係る窒化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記ハロゲンは塩素であることを特徴とする。
【００５８】
上記目的を解決する第５４の発明に係る窒化金属膜作製装置は、
基板が収容されるチャンバと、
前記チャンバ内において前記基板に対向する位置に設けられる金属製の被エッチング部材と、
前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させ、当該窒素ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分と窒素ガスとの前駆体を生成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ことにより金属窒化物である前記前駆体を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００５９】
上記目的を解決する第５５の発明に係る窒化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマ及び窒素ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くさせる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする。
【００６０】
上記目的を解決する第５６の発明に係る窒化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くさせる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする。
【００６１】
上記目的を解決する第５７の発明に係る窒化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマ及び窒素ガスプラズマを発生させ、前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガスとの第１の前駆体を生成し、前記窒素ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分と窒素ガスとの第２の前駆体を生成すると共に、ハロゲン化金属である前記第１の前駆体を前記窒素ガスプラズマにより金属窒化物である前記第２の前駆体に変化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ことにより、前記第１の前駆体の金属成分及び前記第２の前駆体を前記基板に成膜させると共に、成膜された前記金属成分を前記窒素ガスプラズマにより金属窒化物に変化させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする。
【００６２】
上記目的を解決する第５８の発明に係る窒化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガスとの前駆体を生成し、ハロゲン化金属である前記前駆体を前記窒素ガスにより窒化して金属窒化物に変化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ことにより、前記前駆体の金属成分及び前記金属窒化物を前記基板に成膜させると共に、成膜された前記金属成分を前記窒素ガスにより金属窒化物に変化させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする。
【００６３】
上記目的を解決する第５９の発明に係る窒化金属膜作製装置は、第５５ないし第５８の発明に係る窒化金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガス供給手段及び前記窒素ガス供給手段は独立した供給手段であることを特徴とする。
【００６４】
上記目的を解決する第６０の発明に係る窒化金属膜作製装置は、第５５ないし第５８の発明に係る窒化金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記ハロゲンガス供給手段及び窒素ガス供給手段を一体にして一つの供給手段から前記ハロゲンガス及び窒素ガスを供給することを特徴とする。
【００６５】
上記目的を解決する第６１の発明に係る窒化金属膜作製装置は、第５９または第６０の発明に係る窒化金属膜作製装置において、
更に、前記ハロゲンガス供給手段によりハロゲンガスを第１所定時間供給した後に前記窒素ガス供給手段により窒素ガスを第２所定時間供給するガス供給制御手段を更に備えたことを特徴とする。
【００６６】
上記目的を解決する第６２の発明に係る窒化金属膜作製装置は、第５９または第６０の発明に係る窒化金属膜作製装置において、
更に、前記ハロゲンガス供給手段によりハロゲンガスを第１所定時間供給した後に前記窒素ガス供給手段により窒素ガスを第２所定時間供給する順序を交互に繰り返すガス供給制御手段を備えたことを特徴とする。
【００６７】
上記目的を解決する第６３の発明に係る窒化金属膜作製装置は、第５９または第６０の発明に係る窒化金属膜作製装置において、
更に、前記ハロゲンガスと前記窒素ガスとを同時に供給するガス供給制御手段を備えたことを特徴とする。
【００６８】
上記目的を解決する第６４の発明に係る窒化金属膜作製装置は、
基板が収容されるチャンバと、
前記チャンバ内において前記基板に対向する位置に設けられる金属製の被エッチング部材と、
前記チャンバの外部に設けられ、窒素ガスをプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させると共に当該窒素ガスプラズマをチャンバ内に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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする。
【００６９】
上記目的を解決する第６５の発明に係る窒化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段と、
前記チャンバの外部に設けられ、窒素ガスをプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させると共に当該窒素ガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする。
【００７０】
上記目的を解決する第６６の発明に係る窒化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段と、
前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする。
【００７１】
上記目的を解決する第６７の発明に係る窒化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスおよび窒素ガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマおよび窒素ガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマおよび窒素ガスプラズマをチャンバ内に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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする。
【００７２】
上記目的を解決する第６８の発明に係る窒化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給する第１のプラズマ発生手段と、
前記チャンバの外部に設けられ、窒素ガスをプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させると共に当該窒素ガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする。
【００７３】
上記目的を解決する第６９の発明に係る窒化金属膜作製装置は、
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し、前記チャンバ内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、
前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給するプラズマ発生手段と、
前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする。
【００７４】
上記目的を解決する第７０の発明に係る窒化金属膜作製装置は、第５４ないし第６３、第６６、第６９の発明に係る窒化金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記窒素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ窒素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなることを特徴とする。
【００７５】
上記目的を解決する第７１の発明に係る窒化金属膜作製装置は、第５４、第５５または第５７の発明に係る窒化金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記窒素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置される導電体からなるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ前記窒素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなると共に、給電により前記基板との間に容量結合型の窒素ガスプラズマを発生させることを特徴とする。
【００７６】
上記目的を解決する第７２の発明に係る窒化金属膜作製装置は、第５４、第５５または第５７の発明に係る窒化金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記窒素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置される導電体からなるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ前記窒素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなると共に、前記リング状パイプの周方向の少なくとも一箇所が絶縁されると共に、給電により前記基板との間に誘導結合型の窒素ガスプラズマを発生させることを特徴とする。
【００７７】
上記目的を解決する第７３の発明に係る窒化金属膜作製装置は、第５４ないし第７２の発明に係る窒化金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記金属はタンタル、タングステン、チタン、シリコンからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属であることを特徴とする。
【００７８】
上記目的を解決する第７４の発明に係る窒化金属膜作製装置は、第５５ないし第７３の発明に係る窒化金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記ハロゲンは塩素であることを特徴とする。
【００７９】
上記目的を解決する第７５の発明に係る酸化金属膜作製方法は、第１ないし第１６の発明に係る酸化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記金属は銅であることを特徴とする。
【００８０】
上記目的を解決する第７６の発明に係る窒化金属膜作製方法は、第３８ないし第５３の発明に係る窒化金属膜作製方法のいずれかにおいて、
前記金属は銅であることを特徴とする。
【００８１】
上記目的を解決する第７７の発明に係る酸化金属膜作製装置は、第１７ないし第３７の発明に係る酸化金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記金属は銅であることを特徴とする。
【００８２】
上記目的を解決する第７８の発明に係る窒化金属膜作製装置は、第５４ないし第７４の発明に係る窒化金属膜作製装置のいずれかにおいて、
前記金属は銅であることを特徴とする。
【００８３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態に係る酸化金属膜作製方法及び酸化金属膜作製装置を説明する。本発明に係る酸化金属膜作製方法及び酸化金属膜作製装置は、本発明者らが以前提案したハロゲンガスプラズマを用いた金属膜を成膜する方法及び装置に対して更に酸素ガスプラズマ又は酸素ガスを応用し、更には酸素ガスプラズマのみを用いることにより、高い比誘電率（例えば１０〜１００）を有する例えば酸化ハフニウム、酸化イリジウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル等の酸化金属の薄膜を基板に成膜するようにしたものである。
【００８４】
＜第１の実施形態＞
図１に基づいて第１の実施形態に係る酸化金属膜作製方法及び酸化金属膜作製装置を説明する。図１には本発明の第１の実施形態に係る酸化金属膜作製方法を実施する酸化金属膜作製装置の概略側面を示してある。
【００８５】
図１に示すように、筒形状に形成された、例えば、セラミックス製（絶縁材料製）のチャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所定温度（例えば、基板３が１００℃〜２００℃に維持される温度）に制御される。
【００８６】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は高蒸気圧ハロゲン化物を形成しうる金属で形成される被エッチング部材７によって塞がれている。被エッチング部材７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空装置８により所定の圧力に維持される。本実施形態では、被エッチング部材７の材料としてハフニウム（Ｈｆ）を用いたが、これに限られず成膜したい酸化膜に応じてイリジウム（Ｉｒ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）または銅（Ｃｕ）等で形成しても良い。
【００８７】
チャンバ１の筒部の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ９が設けられ、プラズマアンテナ９には整合器１０及び電源１１が接続されて高周波電流が供給される。プラズマアンテナ９、整合器１０及び電源１１によりプラズマ発生手段が構成されている。
【００８８】
支持台２とほぼ同じ高さにおけるチャンバ１の筒部には、チャンバ１の内部にハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガス（Ｈｅ，Ａｒ等で塩素濃度が≦５０％、好ましくは１０％程度に希釈された塩素ガス）を供給する機能（ハロゲンガス供給手段）と酸素ガスを供給する機能（酸素ガス供給手段）を有するノズル１２が接続されている。ノズル１２は被エッチング部材７に向けて開口し、ノズル１２には流量制御器１３を介して原料ガス及び酸素ガスが送られる。原料ガス及び酸素ガスは、成膜時にチャンバ１内において壁面側に沿って基板３側から被エッチング部材７側に送られる。成膜に関与しないガス等は排気口１７から排気される。
【００８９】
なお、原料ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素（Ｆ２　）、臭素（Ｂｒ２　）及びヨウ素（Ｉ２　）などを適用することが可能である。また、流量制御器１３はガス供給制御手段としての機能を有し、原料ガスを第１所定時間供給した後に酸素ガスを第２所定時間供給する機能、原料ガスを第１所定時間供給した後に酸素ガスを第２所定時間供給する順序で交互に各ガスを供給する機能及び原料がスと酸素ガスとを同時に供給する機能を有している。
【００９０】
上述した酸化金属膜作製装置では、以下に詳説する方法でＨｆＯ２　（酸化ハフニウム）薄膜１６の成膜を行う。
【００９１】
まず、チャンバ１の内部にノズル１２から原料ガス及び酸素ガスを同時に供給すると共に、プラズマアンテナ９から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、原料ガス中の塩素ガス及び酸素ガスをイオン化して塩素ガスプラズマ及び酸素ガスプラズマを発生させる。これらのプラズマは、ガスプラズマ１４で図示する領域に発生する。このときの反応は、次式で表すことができる。
Ｃｌ２　　→　２Ｃｌ＊　　　　・・・・・・（１）
Ｏ２　　　→　２Ｏ＊　　　　　・・・・・・（２）
ここで、Ｃｌ＊　は塩素ガスラジカル、Ｏ＊　酸素ガスラジカルを表す。
【００９２】
この塩素ガスプラズマ及び酸素ガスプラズマにより、被エッチング部材７が加熱されると共に、被エッチング部材７にエッチング反応が生じる。このときの反応は、次式で表される。
Ｈｆ（ｓ）＋２Ｃｌ＊　→　ＨｆＣｌ２　（ｇ）　・・・・（３）
Ｈｆ（ｓ）＋２Ｏ＊　　→　ＨｆＯ２　（ｇ）　　・・・・（４）
ここで、ｓは固体状態、ｇはガス状態を表す。式（３）は、被エッチング部材７のＨｆ成分が塩素ガスプラズマによりエッチングされ、ガス化した状態を表す。式（４）は、被エッチング部材７のＨｆ成分が酸素ガスプラズマによりエッチングされ、ガス化した状態を表す。前駆体１５は、これらのガス化したＨｆＣｌ２　、ＨｆＯ２　及びこれらと組成比が異なる物質（ＨｆＸ１ＣｌＹ１、ＨｆＸ２ＯＹ２）である。
【００９３】
ガスプラズマ１４が発生することにより被エッチング部材７は加熱され、更に温度制御手段により基板３が冷却されることにより、基板３の温度は被エッチング部材７の温度よりも低くなる。この結果、前駆体１５は基板３に吸着される。このときの反応は、次式で表される。
ＨｆＣｌ２　（ｇ）　→　ＨｆＣｌ２　（ａｄ）　・・・・（５）
ＨｆＯ２　（ｇ）　　→　ＨｆＯ２　（ａｄ）　　・・・・（６）
ここで、ａｄは吸着状態を表す。
【００９４】
基板３に吸着したＨｆＯ２　（酸化ハフニウム）は、次式に示すようにそのままＨｆＯ２　薄膜１６を形成する一部となる。
ＨｆＯ２　（ａｄ）　　→　ＨｆＯ２　（ｓ）　　・・・・（７）
【００９５】
一方、基板３に吸着したＨｆＣｌ２　（塩化ハフニウム）は、次に示す２つの反応を経てＨｆＯ２　（酸化ハフニウム）となり、ＨｆＯ２　薄膜１６を形成する一部となる。１つめの反応は、酸素ガスラジカルにより直接酸化されＨｆＯ２　（酸化ハフニウム）となる。このときの反応は、次式で表される。
ＨｆＣｌ２　（ａｄ）＋２Ｏ＊　→ＨｆＯ２　（ｓ）＋Ｃｌ２　↑　・・（８）
２つめの反応は、塩素ガスラジカルにより還元されてＨｆ成分となった後、酸素ガスラジカルにより酸化されＨｆＯ２　（酸化ハフニウム）となる。このときの反応は、次式で表される。
ＨｆＣｌ２　（ａｄ）＋２Ｃｌ＊　→Ｈｆ（ｓ）＋Ｃｌ２　↑　・・（９）
Ｈｆ（ｓ）　　＋　　２Ｏ＊　　→ＨｆＯ２　（ｓ）　　　　・・（１０）
【００９６】
更に、上式（３）において発生したガス化したＨｆＣｌ２　（塩化ハフニウム）の一部は、上式（５）に示すように基板３に吸着する前に、酸素ガスラジカルにより酸化されてガス状態のＨｆＯ２　（酸化ハフニウム）となる。このときの反応は、次式で表される。
ＨｆＣｌ２　（ｇ）＋２Ｏ＊　→ＨｆＯ２　（ｇ）＋Ｃｌ２　↑　・・（１１）
この後、ガス状態のＨｆＯ２　（酸化ハフニウム）は、上式（６）、（７）の反応により基板３に成膜され、ＨｆＯ２　薄膜１６を形成する一部となる。
【００９７】
得られたＨｆＯ２　薄膜は安定した元素組成を有し、Ｘ線解析の結果、薄膜の結晶性については高い結晶性を有することが分かった。すなわち、本実施形態によれば、均一な膜質を有し、所望の膜特性を得ることができるＨｆＯ２　薄膜１６を成膜することができる。
【００９８】
上記実施形態では、ガス供給制御手段により原料ガス（塩素ガス含有）及び酸素ガスを同時に供給した例を示したが、これに限られるものではない。
【００９９】
すなわち、原料ガスを第１所定時間供給した後に酸素ガスを第２所定時間供給した場合でも、同様に均一な膜質を有するＨｆＯ２　薄膜１６を成膜することができる。この場合には、基本的にはＨｆ薄膜が成膜された後に酸素ガスプラズマで酸化されて成膜されるＨｆＯ２　薄膜（上式（１０））と、酸素ガスプラズマによる被エッチング部材のエッチングにより成膜されるＨｆＯ２　薄膜（上式（４）、（６）、（７）で示す反応）とからなるＨｆＯ２　薄膜１６が形成される。よって、式（１１）に示すガス状態のＨｆＣｌ２　が酸素ガスラジカルにより酸化されて成膜される反応は生じないと考えられる。ただし、原料ガスを第１所定時間供給した後に酸素ガスを第２所定時間供給した場合には、第１所定時間を比較的短めにして第２所定時間を比較的長めにする必要がある。これは、第１所定時間を長くして成膜した厚い膜厚のＨｆ薄膜の場合には、上式（１０）で表す酸素ガスプラズマによるＨｆ薄膜の酸化反応が薄膜の内部にまで及ばず、薄膜の内部にはＨｆ単体金属が残留してしまうためである。
【０１００】
また、原料ガスを第１所定時間供給した後に酸素ガスを第２所定時間供給する順序で交互に各ガスを供給した場合でも、同様に均一な膜質を有するＨｆＯ２　薄膜１６を成膜することができる。前述した原料ガスを第１所定時間供給した後に酸素ガスを第２所定時間供給した場合には厚い膜厚の成膜に対応することができないのに対して、この場合には、薄い成膜を何度も繰り返すことによって結果的に厚い膜厚のＨｆＯ２　薄膜１６とすることができる。
【０１０１】
また、上記実施形態では、塩素ガスプラズマと酸素ガスプラズマとを発生させて成膜した例を示したが、これに限られるものではない。
【０１０２】
すなわち、酸素ガスをプラズマ化せずに酸素ガスの状態で成膜に寄与させても、第１の実施形態と同様に均一な膜質を有するＨｆＯ２　薄膜１６を成膜することができる。この場合には、例えば、酸素ガスの供給方向を被エッチング部材７の方向ではなく、基板３に向けて供給する。このように、プラズマアンテナ９からのほとんど電磁波が及ばない領域に酸素ガスを供給して、酸素ガスのまま成膜反応に関与させる。酸素ガスを直接成膜反応に使用することで、以下の反応に基づいてＨｆＯ２　薄膜１６が成膜されると考えられる。
【０１０３】
すなわち、塩素ガスラジカルにより被エッチング部材７がエッチングされて生成した前駆体のＨｆＣｌ２　（上式（３））は、一部は基板３に吸着し、他の一部は酸素ガスにより酸化されＨｆＯ２　となって成膜される。このときの反応は、次式で表される。
ＨｆＣｌ２　（ｇ）＋Ｏ２　→ＨｆＯ２　（ｇ）＋Ｃｌ２　↑　・・（１２）
ＨｆＯ２　（ｇ）→ＨｆＯ２　（ａｄ）→ＨｆＯ２　（ｓ）　・・（１３）
一方、基板に吸着したＨｆＣｌ２　は、一部は酸素ガスにより直接酸化されてＨｆＯ２　となる。このときの反応は、次式で表される。
ＨｆＣｌ２　（ａｄ）＋Ｏ２　→ＨｆＯ２　（ｓ）＋Ｃｌ２　↑　・・（１４）
他の一部は塩素ガスラジカルによる還元の後、酸素ガスにより酸化されてＨｆＯ２　となり成膜される。このときの反応は、次式で表される。
ＨｆＣｌ２　（ａｄ）＋２Ｃｌ＊　→Ｈｆ（ｓ）＋Ｃｌ２　↑　・・（１５）
Ｈｆ（ｓ）　　＋　　Ｏ２　　　→　ＨｆＯ２　（ｓ）　　　・・（１６）
【０１０４】
この結果、酸素ガスをプラズマ化せずに酸素ガスとして成膜反応に寄与させても、同様に均一な膜質を有するＨｆＯ２　薄膜１６を成膜することができる。ただし、酸素ガスは酸素ガスプラズマに比べて反応性は低いため、例えば、基板３の温度を、被エッチング部材７よりも高くならない範囲で、第１の実施形態で説明した方法よりも比較的高めに設定しておくことで反応性を向上させることができる。
【０１０５】
また、塩素ガスプラズマを発生させずに（原料ガスを供給せずに）、酸素ガスプラズマのみで第１の実施形態と同様に均一な膜質を有するＨｆＯ２　薄膜１６を成膜することができる。この場合には、例えば、ノズル１２から酸素ガスのみを供給してプラズマアンテナ９によりプラズマ化し、酸素ガスプラズマのみで被エッチング部材７のエッチング及び基板３への成膜を行う。このときの反応は、上式（２）、（４）、（６）、（７）で表される。なお、この場合には、塩素ガスプラズマが成膜反応に関与しないため、被エッチング部材７は高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属である必要はなく、酸化されうる金属であればどのような金属でも良い。
【０１０６】
なお、原料ガスとして、Ｈｅ，Ａｒ等で希釈された塩素ガスを例に挙げて説明したが、塩素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、原料ガスプラズマとしてはＨＣｌガスプラズマが生成されるが、被エッチング部材７のエッチングにより生成される前駆体はＨｆｘ　Ｃｌｙ　である。従って、原料ガスは塩素を含有するガスであればよく、ＨＣｌガスと塩素ガスとの混合ガスを用いることも可能である。もちろん、塩素ガスを希釈する際に、酸素ガスと混合することにより希釈しても良い。
【０１０７】
次に、図２ないし図９に基づいて、本発明の第２ないし第９の実施形態に係る酸化金属膜作製方法及び酸化金属膜作製装置を説明する。以下に示した酸化金属膜作製方法及び酸化金属膜作製装置でも、塩素ガスと酸素ガスとを同時に供給しプラズマ化することで発生した塩素ガスプラズマ及び酸素ガスプラズマにより、被エッチング部材をエッチングして金属酸化物の薄膜を基板に成膜する。これにより、高い結晶性等の均一な膜質を有する金属酸化物の薄膜を成膜することが可能となる。
【０１０８】
図２ないし図９には、本発明の第２ないし第９の実施形態に係る酸化金属膜作製方法を実施する酸化金属膜作製装置の概略構成を示してある。なお、図１に示した酸化金属膜作製装置と同種部材には同一符号を付し、重複する説明は省略してある。
【０１０９】
＜第２の実施形態＞
図２に示した第２の実施形態に係る酸化金属膜作製装置では、チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材製（例えば、セラミックス製）の板状の天井板２５によって塞がれている。天井板２５の上方にはチャンバ１の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ２７が設けられ、プラズマアンテナ２７は天井板２５の面と平行な平面リング状に形成されている。プラズマアンテナ２７には整合器１０及び電源１１が接続されて高周波電流が供給される。
【０１１０】
チャンバ１の上面の開口部と天井板２５との間には、高蒸気圧ハロゲン化物を形成しうる金属で形成される被エッチング部材２６が挟持されている。本実施形態では、被エッチング部材２６の材料としてハフニウム（Ｈｆ）を用いたが、これに限られず成膜したい酸化膜に応じてイリジウム（Ｉｒ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）または銅（Ｃｕ）等で形成しても良い。
【０１１１】
被エッチング部材２６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る突起部からなり、突起部同士の間には切欠部（空間）が存在している。このため、プラズマアンテナ２７に流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように基板３と天井板２５との間に配置されている。
【０１１２】
本実施形態に係る酸化金属膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル１２からハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガス及び酸素ガスを供給し、プラズマアンテナ２７から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、塩素ガス及び酸素ガスがイオン化されて塩素ガスプラズマまたは酸素ガスプラズマが発生する。これらのプラズマは、ガスプラズマ１４で図示する領域に発生する。前記各プラズマにより、被エッチング部材２６にエッチング反応が生じ、第１の実施形態と同じ作用によりＨｆＯ２　薄膜１６が成膜される。
【０１１３】
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２６が存在しているが、被エッチング部材２６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２６と基板３との間、すなわち、被エッチング部材２６の下側に前記各ガスプラズマ１４が安定して発生するようになっている。
【０１１４】
＜第３の実施形態＞
図３に示した第３の実施形態に係る酸化金属膜作製装置では、図１に示した酸化金属膜作製装置と比較して、チャンバ１の筒部の周囲にはプラズマアンテナ９が設けられておらず、被エッチング部材７に整合器１０及び電源１１が接続されて被エッチング部材７に高周波電流が供給される。また、支持台２（基板３）はアースされている。
【０１１５】
本実施形態に係る酸化金属膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル１２からハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガス及び酸素ガスを供給し、被エッチング部材７からチャンバ１の内部に静電場を作用させることで、塩素ガス及び酸素ガスがイオン化されて塩素ガスプラズマまたは酸素ガスプラズマが発生する。これらのプラズマは、ガスプラズマ１４で図示する領域に発生する。前記各プラズマにより、被エッチング部材７にエッチング反応が生じ、第１の実施形態と同じ作用によりＨｆＯ２　薄膜１６が成膜される。
【０１１６】
本実施形態に係る酸化金属膜作製装置では、被エッチング部材７自身をプラズマ発生用の電極として適用しているので、チャンバ１の筒部の周囲にプラズマアンテナ９（図１参照）が不要となり、周囲の構成の自由度を増すことができる。
【０１１７】
＜第４の実施形態＞
図４に示した第４の実施形態に係る酸化金属膜作製装置では、チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は、例えば、セラミックス製（絶縁材料製）の天井板２９によって塞がれている。天井板２９の下面には高蒸気圧ハロゲン化物を形成しうる金属で形成される被エッチング部材３０が設けられ、被エッチング部材３０は四角錐形状となっている。
【０１１８】
本実施形態では、被エッチング部材３０の材料としてハフニウム（Ｈｆ）を用いたが、これに限られず成膜したい酸化膜に応じてイリジウム（Ｉｒ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）または銅（Ｃｕ）等で形成しても良い。
【０１１９】
被エッチング部材３０とほぼ同じ高さにおけるチャンバ１の筒部の周囲には、スリット状の開口部３１が形成され、開口部３１には筒状の通路３２の一端がそれぞれ固定されている。通路３２の途中部には絶縁体製の筒状の励起室３３が設けられ、励起室３３の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ３４が設けられ、プラズマアンテナ３４は整合器１０及び電源１１に接続されて高周波電流が供給される。通路３２の他端側には流量制御器２０、１３が接続され、流量制御器２０を介して通路３２内に酸素ガスが、流量制御器１３を介して通路３２内にハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガスが供給される。開口部３１と通路３２と励起室３３とプラズマアンテナ３４と整合器１０と電源１１と流量制御器とから構成される部位を以下、「チャンバ外プラズマ発生室」と言う。
【０１２０】
以下、原料ガスを例にして、被エッチング部材３０に作用する仕組みを説明する。流量制御器１３を介して通路３２内に供給された原料ガスは、励起室３３に送り込まれる。次に、プラズマアンテナ３４から電磁波を励起室３３の内部に入射することで、塩素ガスをイオン化して塩素ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）３５を発生させる。真空装置８によりチャンバ１内の圧力と励起室３３の圧力とに所定の差圧が設定されているため、励起室３３の塩素ガスプラズマ３５の塩素ラジカルは開口部３１からチャンバ１内の被エッチング部材３０に送られる。この塩素ラジカルにより被エッチング部材３０にエッチング反応が生じる。一方、酸素ガスも同様にして、ガスプラズマ３５で図示する領域に酸素ガスプラズマが発生し、チャンバ１内に送られて被エッチング部材３０をエッチングする。その後は第１の実施形態と同様の反応により、基板３にＨｆＯ２　薄膜１６が成膜される。
【０１２１】
本実施形態に係る酸化金属膜作製装置は、チャンバ１と隔絶した（チャンバ１の外部に設けた）励起室３３で前記各ガスプラズマを発生させるようにしているので、基板３がプラズマに晒されることがなくなり、基板３にプラズマによる損傷が生じることがない。例えば、前工程で別材料の膜が成膜された基板３に更なる成膜を行う場合には、前工程で成膜された材料の膜を損傷させることなく次の成膜が可能である。なお、励起室３３で前記各ガスプラズマを発生させる手段としては、マイクロ波、レーザ、電子線、放射光等を用いることも可能である。
【０１２２】
なお、第１ないし第４の実施形態では、原料ガス（ハロゲンガス含有）を供給するハロゲンガス供給手段と酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段とを一体にして一つの供給手段（例えば、図１ではノズル１２から両ガスを供給）とした例を示したが、これに限られるものではない。例えば、原料ガスを供給するノズルと酸素ガスを供給するノズルとを別個に設置しても良い。この場合、第４の実施形態に係る装置では、後に詳説するように（図８に係る第８の実施形態）原料ガス専用の励起室と酸素ガス専用の励起室を設置する。両ガスの供給手段を別個に設置することにより、両ガスの供給制御を精度良く行うことができる。
【０１２３】
＜第５の実施形態＞
図５に示した第５の実施形態に係る酸化金属膜作製装置では、図１に示す第１の実施形態を応用した一例であり、図１に示した酸化金属膜作製装置と比較して、酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と原料ガス（ハロゲンガス含有）を供給するハロゲンガス供給手段とが独立して設置されており、酸素ガスを供給する際には予めプラズマ化してチャンバ内に供給することができるようになっている点において異なる。
【０１２４】
本実施形態では、第４の実施例で説明した「チャンバ外プラズマ発生室」が酸素ガス専用として設置されており、酸素ガスがチャンバ１内に供給される前にプラズマ化され、酸素ガスプラズマとして基板３を覆うように供給されるようになっている。原料ガスはノズル１２から酸素ガスプラズマとは別個にチャンバ１の内部に供給されるようになっており、プラズマアンテナ９から入射される電磁波の作用でプラズマ化される。
【０１２５】
＜第６の実施形態＞
図６に示した第６の実施形態に係る酸化金属膜作製装置では、図２に示す第２の実施形態を応用した一例であり、図２に示した酸化金属膜作製装置と比較して、酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と原料ガス（ハロゲンガス含有）を供給するハロゲンガス供給手段とが独立して設置されており、酸素ガスを供給する際には予めプラズマ化してチャンバ内に供給することができるようになっている点において異なる。
【０１２６】
本実施形態では、第４の実施例で説明した「チャンバ外プラズマ発生室」が酸素ガス専用として設置されており、酸素ガスがチャンバ１内に供給される前にプラズマ化され、酸素ガスプラズマとして基板３を覆うように供給されるようになっている。原料ガスはノズル１２から酸素ガスプラズマとは別個にチャンバ１の内部に供給されるようになっており、プラズマアンテナ２７から入射される電磁波の作用でプラズマ化される。
【０１２７】
＜第７の実施形態＞
図７に示した第７の実施形態に係る酸化金属膜作製装置では、図３に示す第３の実施形態を応用した一例であり、図３に示した酸化金属膜作製装置と比較して、酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と原料ガス（ハロゲンガス含有）を供給するハロゲンガス供給手段とが独立して設置されており、酸素ガスを供給する際には予めプラズマ化してチャンバ内に供給することができるようになっている点において異なる。
【０１２８】
本実施形態では、第４の実施例で説明した「チャンバ外プラズマ発生室」が酸素ガス専用として設置されており、酸素ガスがチャンバ１内に供給される前にプラズマ化され、酸素ガスプラズマとして基板３を覆うように供給されるようになっている。原料ガスはノズル１２から酸素ガスプラズマとは別個にチャンバ１の内部に供給されるようになっており、被エッチング部材７から入射される静電場の作用でプラズマ化される。
【０１２９】
＜第８の実施形態＞
図８に示した第８の実施形態に係る酸化金属膜作製装置では、図４に示す第４の実施形態を応用した一例であり、図４に示した酸化金属膜作製装置と比較して、酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と原料ガス（ハロゲンガス含有）を供給するハロゲンガス供給手段とが独立して設置されている点において異なる。
【０１３０】
本実施形態では、酸素ガス専用の「チャンバ外プラズマ発生室」と原料ガス専用の「チャンバ外プラズマ発生室」とが設置されており、酸素ガスが原料ガスとは別にプラズマ化され、基板３を覆うように酸素ガスプラズマが供給されるようになっている。原料ガスは励起室３３においてプラズマ化され、被エッチング部材３０に供給される。
【０１３１】
第５ないし第８の実施形態におけるＨｆＯ２　薄膜１６の成膜機構は、基本的にはそれぞれ第１ないし第４の実施形態で説明した成膜機構と同様である。しかしながら、酸素ガスが「チャンバ外プラズマ発生室」から酸素ガスプラズマとして基板３を覆うようにして供給されるとにより、酸素ガスラジカルによる被エッチング部材７、２６のエッチング（上式（４））及びそれ以降の成膜反応（上式（６）、（７））は発生しにくいと考えられる。一方、前駆体ＨｆＣｌ２　の酸化反応（上式（１１））、特に基板３付近で発生する基板３に吸着した前駆体ＨｆＣｌ２　の酸化反応（上式（８））及びＨｆ単体の酸化反応（上式（１０））は発生する確率が高くなると考えられる。
【０１３２】
第５ないし第８の実施形態では、塩素ガス及び酸素ガスの供給手段を別個に設置したことで、両ガスの供給制御を精度良く行うことができる。さらに、酸素ガスを予めプラズマ化し、基板３に直接吹き掛けるようにしたため、効率よく金属酸化物の薄膜を成膜することが可能となる。なお、プラズマアンテナ３４’への給電を停止すれば酸素ガスのまま成膜反応に寄与させることができる。
【０１３３】
＜第９の実施形態＞
図９に示した第９の実施形態に係る酸化金属膜作製装置では、図２に示す第２の実施形態を応用した一例であり、図２に示した酸化金属膜作製装置と比較して、酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段（ガスリング４０等）と原料ガス（ハロゲンガス含有）を供給するハロゲンガス供給手段（ノズル１２等）とが独立して設置され、更に酸素ガス供給手段は基板の周囲に配置されたリング状のパイプとなっている点において異なる。
【０１３４】
チャンバ１の内部における支持台２の周囲にはリング状パイプのガスリング４０が設けられてガス流路が形成され、ガスリング４０には装置外部から酸素ガスが送られるようになっている。なお、図９に示すガスリング４０は側断面図であり、ガス流路となるパイプが輪切りとなって図示されている。ガスリング４０にはガスノズルとしての噴出穴がリング内径側の周方向に多数設けられ、ガスリング４０に酸素ガスが送られることで、噴出穴から酸素ガスが基板３に向かって噴出するようになっている。
【０１３５】
さらに、ガスリング４０は導電体製であり、整合器１０を介して電源１１から高周波電流が供給されるようになっている。一方、基板３は接地されており、ガスリング４０に給電することによりガスリング４０と基板３との間に静電場が生じるようになっている。
【０１３６】
本実施形態においては、ノズル１２から被エッチング部材２６に向けて供給された原料ガスは、第２の実施形態における原料ガスと同様の作用によりＨｆＯ２　薄膜１６の成膜に寄与する。一方、酸素ガスはガスリング４０から基板３に向けて供給されると共に、ガスリング４０への給電により発生する静電場の作用によりプラズマ化される結果、基板３の周辺は酸素ガスプラズマ（容量結合型プラズマ）で覆われることになる。これにより、ＨｆＯ２　薄膜１６を効率的に成膜することができる。
【０１３７】
本実施形態におけるＨｆＯ２　薄膜１６の成膜機構は、基本的には第２の実施形態と同様である。しかしながら、酸素ガスプラズマは基板３の周辺で発生するため、酸素ガスラジカルによる被エッチング部材２６のエッチング（上式（４））及びそれ以降の成膜反応（上式（６）、（７））は発生しにくいと考えられる。一方、塩素ガスラジカルにより発生する前駆体ＨｆＣｌ２　の酸化反応（上式（１１））、特に基板３付近で発生する基板３に吸着した前駆体ＨｆＣｌ２　の酸化反応（上式（８））及びＨｆ単体の酸化反応（上式（１０））は発生する確率が高くなると考えられる。
【０１３８】
なお、ガスリング４０に給電せずに酸素ガスを供給した場合は、酸素ガスはプラズマ化せずに酸素ガスとして成膜反応に関与することになる。この場合にも、第１の実施形態と同様に均一な膜質を有するＨｆＯ２　薄膜１６を成膜することができる。
【０１３９】
また、ガスリング４０の周方向の一箇所を絶縁し、絶縁部分を挟んで一方側を電源１１側に接続すると共に他方側を接地しても、酸素ガスをプラズマ化することができる。この場合には、ガスリング４０と基板３との間に誘導結合型の酸素ガスプラズマを発生させることができる。
【０１４０】
更に、ハロゲンガス供給手段としてのノズル１２の形状をガスリング４０のようにして、チャンバ内にハロゲンガス（塩素ガス）を供給してもよい。この場合には、原料ガスから発生する塩素ガスプラズマが被エッチング部材２６をエッチングできるように、リング内径側の周方向に設けられる噴出穴の向きを被エッチング部材の方向に向けておくことが好ましい。
【０１４１】
以上、第２ないし第９の実施形態を詳細に説明したが、第２ないし第９の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、得られたＨｆＯ２　薄膜は安定した元素組成を有し、Ｘ線解析の結果、薄膜の結晶性については高い結晶性を有することが分かった。すなわち、第２ないし第９の実施形態によれば、均一な膜質を有し、所望の膜特性を得ることができるＨｆＯ２　薄膜１６を成膜することができる。
【０１４２】
また、第２ないし第９の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ガス供給制御手段により原料ガス（塩素ガス含有）及び酸素ガスを同時に供給した例を示したが、これに限られるものではない。すなわち、原料ガスを第１所定時間供給した後に酸素ガスを第２所定時間供給した場合や、原料ガスを第１所定時間供給した後に酸素ガスを第２所定時間供給する順序で交互に各ガスを供給した場合でも、同様に均一な膜質を有するＨｆＯ２　薄膜１６を成膜することができる。この場合のＨｆＯ２　薄膜１６が形成される機構は第１の実施形態で説明した通りである。
【０１４３】
また、第２ないし第９（第４の実施形態を除く）の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、塩素ガスプラズマと酸素ガスプラズマとを発生させて成膜した例を示したが、これに限られるものではない。すなわち、酸素ガスをプラズマ化せずに酸素ガスの状態で成膜に寄与させても、第１の実施形態と同様に均一な膜質を有するＨｆＯ２　薄膜１６を成膜することができる。第４の実施形態では、装置の性質上、酸素ガスをプラズマ化せずに、塩素ガスをプラズマ化してこれらを同時に供給することはできない。しかしながら、第４の実施形態に係る装置において酸素ガスと塩素ガスプラズマを供給するタイミングを変える場合にはプラズマ化させない酸素ガスを使用することが可能であり、第１の実施形態と同様に均一な膜質を有するＨｆＯ２　薄膜１６を成膜することができる。
【０１４４】
また、第２ないし第９の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、塩素ガスプラズマを発生させずに（原料ガスを供給せずに）、酸素ガスプラズマのみで第１の実施形態と同様に均一な膜質を有するＨｆＯ２　薄膜１６を成膜することができる。
【０１４５】
また、第２ないし第９の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、原料ガスとして、Ｈｅ，Ａｒ等で希釈された塩素ガスを例に挙げて説明したが、塩素ガスを単独で用いたり、ＨＣｌガスを適用することも可能である。原料ガスは塩素を含有するガスであればよく、ＨＣｌガスと塩素ガスとの混合ガスを用いることも可能である。もちろん、塩素ガスを希釈する際に、酸素ガスと混合することにより希釈しても良い。
【０１４６】
次に、図面に基づいて本発明の実施形態に係る窒化金属膜作製方法及び窒化金属膜作製装置を説明する。本発明に係る窒化金属膜作製方法及び窒化金属膜作製装置は、本発明者らが以前提案したハロゲンガスプラズマを用いた金属膜を成膜する方法及び装置に対して更に窒素ガスプラズマ又は窒素ガスを応用し、更には窒素ガスプラズマのみを用いることにより、例えばバリアメタル膜等に適用される窒化金属の薄膜を基板に成膜するようにしたものである。
【０１４７】
＜第１０の実施形態＞
図１０に基づいて第１０の実施形態に係る窒化金属膜作製方法及び窒化金属膜作製装置を説明する。図１０には本発明の第１０の実施形態に係る窒化金属膜作製方法を実施する窒化金属膜作製装置の概略側面を示してある。
【０１４８】
図１０に示すように、筒形状に形成された、例えば、セラミックス製（絶縁材料製）のチャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所定温度（例えば、基板３が１００℃〜２００℃に維持される温度）に制御される。
【０１４９】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は高蒸気圧ハロゲン化物を形成しうる金属で形成される被エッチング部材７によって塞がれている。被エッチング部材７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空装置８により所定の圧力に維持される。本実施形態では、被エッチング部材７の材料としてチタン（Ｔｉ）を用いたが、これに限られず成膜したい窒化膜に応じてタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、シリコン（Ｓｉ）または銅（Ｃｕ）等で形成しても良い。
【０１５０】
チャンバ１の筒部の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ９が設けられ、プラズマアンテナ９には整合器１０及び電源１１が接続されて高周波電流が供給される。プラズマアンテナ９、整合器１０及び電源１１によりプラズマ発生手段が構成されている。
【０１５１】
支持台２より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（Ｈｅ，Ａｒ等で塩素濃度が≦５０％、好ましくは１０％程度に希釈された塩素ガス）を供給する機能（ハロゲンガス供給手段）を有するノズル１２が接続されている。ノズル１２は被エッチング部材７に向けて開口し、ノズル１２には流量制御器１３を介して原料ガスが送られる。原料ガスは、成膜時にチャンバ１内において壁面側に沿って基板３側から被エッチング部材７側に送られる。成膜に関与しないガス等は排気口１７から排気される。
【０１５２】
基板３とほぼ同じ高さにおけるチャンバ１の筒部の周囲には、スリット状の開口部３１が形成され、開口部３１には筒状の通路３２の一端がそれぞれ固定されている。通路３２の途中部には絶縁体製の筒状の励起室３３が設けられ、励起室３３の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ３４が設けられ、プラズマアンテナ３４は整合器１０及び電源１１に接続されて高周波電流が供給される。通路３２の他端側には流量制御器１３’が接続され、流量制御器１３’を介して通路３２内に窒素ガスが供給される。開口部３１と通路３２と励起室３３とプラズマアンテナ３４と整合器１０と電源１１と流量制御器１３’とから構成される部位を以下、「チャンバ外プラズマ発生室」と言う。
【０１５３】
なお、原料ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素（Ｆ２　）、臭素（Ｂｒ２　）及びヨウ素（Ｉ２　）などを適用することが可能である。また、流量制御器１３及び１３’はガス供給制御手段としての機能を有し、連動することにより、原料ガスを第１所定時間供給した後に窒素ガスを第２所定時間供給する機能、原料ガスを第１所定時間供給した後に窒素ガスを第２所定時間供給する順序で交互に各ガスを供給する機能及び原料がスと窒素ガスとを同時に供給する機能を有している。
【０１５４】
上述した窒化金属膜作製装置では、以下に詳説する方法でＴｉＮ（窒化チタン）薄膜１６の成膜を行う。
【０１５５】
まず、ノズル１２からチャンバ１の内部に原料ガス、励起室３３に窒素ガスを同時に供給する。次に、プラズマアンテナ９から電磁波をチャンバ１の内部に入射すると共に、プラズマアンテナ３４から電磁波を励起室３３の内部に入射することで、原料ガス中の塩素ガス及び窒素ガスをイオン化して塩素ガスプラズマ及び窒素ガスプラズマを発生させる。塩素ガスプラズマは、ガスプラズマ１４で図示する領域に、窒素ガスプラズマは励起室３３内に発生する。このときの反応は、次式で表すことができる。
Ｃｌ２　　→　２Ｃｌ＊　　　　・・・・・・（２１）
Ｎ２　　　→　２Ｎ＊　　　　　・・・・・・（２２）
ここで、Ｃｌ＊　は塩素ガスラジカル、Ｎ＊　窒素ガスラジカルを表す。
【０１５６】
窒素ガスプラズマは、真空装置８によりチャンバ１内の圧力と励起室３３の圧力とに所定の差圧が設定されているため、励起室３３から開口部３１を通過しチャンバ１内、特に基板３の周辺領域に送られる。
【０１５７】
この塩素ガスプラズマ及び窒素ガスプラズマにより、被エッチング部材７が加熱されると共に、被エッチング部材７にエッチング反応が生じる。このときの反応は、次式で表される。
Ｔｉ（ｓ）＋４Ｃｌ＊　→　ＴｉＣｌ４　（ｇ）　・・・・（２３）
Ｔｉ（ｓ）＋　Ｎ＊　　→　ＴｉＮ（ｇ）　　　・・・・（２４）
ここで、ｓは固体状態、ｇはガス状態を表す。式（２３）は、被エッチング部材７のＴｉ成分が塩素ガスプラズマによりエッチングされ、ガス化した状態を表す。式（２４）は、被エッチング部材７のＴｉ成分が窒素ガスプラズマによりエッチングされ、ガス化した状態を表す。前駆体１５は、これらのガス化したＴｉＣｌ４　、ＴｉＮ及びこれらと組成比が異なる物質（ＴｉＸ１ＣｌＹ１、ＴｉＸ２ＮＹ２）である。なお、本実施形態では窒素ガスプラズマは、特に基板３の周辺領域に送られるため、上式（２３）と比較して上式（２４）の反応はあまり起きないと考えられる。
【０１５８】
ガスプラズマ１４が発生することにより被エッチング部材７は加熱され、更に温度制御手段により基板３が冷却されることにより、基板３の温度は被エッチング部材７の温度よりも低くなる。この結果、前駆体１５は基板３に吸着される。このときの反応は、次式で表される。
ＴｉＣｌ４　（ｇ）　→　ＴｉＣｌ４　（ａｄ）　・・・・（２５）
ＴｉＮ（ｇ）　　　→　ＴｉＮ（ａｄ）　　　・・・・（２６）
ここで、ａｄは吸着状態を表す。
【０１５９】
基板３に吸着したＴｉＮ（窒化チタン）は、次式に示すようにそのままＴｉＮ薄膜１６を形成する一部となる。
ＴｉＮ（ａｄ）　　→　ＴｉＮ（ｓ）　　　　・・・・（２７）
【０１６０】
一方、基板３に吸着したＴｉＣｌ４　（塩化チタン）は、次に示す２つの形態の反応を経てＴｉＮ（窒化チタン）となり、ＴｉＮ薄膜１６を形成する一部となる。１つめの反応は、窒素ガスラジカルにより直接窒化されＴｉＮ（窒化チタン）となる。このときの反応は、次式で表される。
ＴｉＣｌ４　（ａｄ）＋Ｎ＊　→ＴｉＮ（ｓ）＋２Ｃｌ２　↑　・・（２８）
２つめの反応は、塩素ガスラジカルにより還元されてＴｉ成分となった後、窒素ガスラジカルにより窒化されＴｉＮ（窒化チタン）となる。このときの反応は、次式で表される。
ＴｉＣｌ４　（ａｄ）＋４Ｃｌ＊　→Ｔｉ（ｓ）＋４Ｃｌ２　↑　・（２９）
Ｔｉ（ｓ）　　＋　　　Ｎ＊　　→ＴｉＮ（ｓ）　　　　　・・（３０）
なお、本実施形態では窒素ガスプラズマは、特に基板３の周辺領域に送られるため、これら２つの形態によるＴｉＮ（窒化チタン）生成が頻繁に起きると考えられる。
【０１６１】
更に、上式（２３）において発生したガス化したＴｉＣｌ４　（塩化チタン）の一部は、上式（２５）に示すように基板３に吸着する前に、窒素ガスラジカルにより窒化されてガス状態のＴｉＮ（窒化チタン）となる。このときの反応は、次式で表される。
ＴｉＣｌ４　（ｇ）＋Ｎ＊　→ＴｉＮ（ｇ）＋２Ｃｌ２　↑　・・・（３１）
この後、ガス状態のＴｉＮ（窒化チタン）は、上式（２６）、（２７）の反応により基板３に成膜され、ＴｉＮ薄膜１６を形成する一部となる。
【０１６２】
得られたＴｉＮ薄膜は安定した元素組成を有し、Ｘ線解析の結果、薄膜の結晶性については高い結晶性を有することが分かった。すなわち、本実施形態によれば、均一な膜質を有し、所望の膜特性を得ることができるＴｉＮ薄膜１６を成膜することができる。
【０１６３】
本実施形態に係る窒化金属膜作製装置では、励起室３３で窒素ガスプラズマを発生させる手段として、誘導コイルによる手段としたが、これに限られず、例えばマイクロ波、レーザ、電子線、放射光等を用いることも可能である。
【０１６４】
本実施形態では、ガス供給制御手段により原料ガス（塩素ガス含有）及び窒素ガスを同時に供給した例を示したが、これに限られるものではない。
【０１６５】
すなわち、原料ガスを第１所定時間供給した後に窒素ガスを第２所定時間供給した場合でも、同様に均一な膜質を有するＴｉＮ薄膜１６を成膜することができる。この場合には、基本的にはＴｉ薄膜が成膜された後に窒素ガスプラズマで窒化されて成膜されるＴｉＮ薄膜（上式（３０））と、窒素ガスプラズマによる被エッチング部材のエッチングにより成膜されるＴｉＮ薄膜（上式（２４）、（２６）、（２７）で示す反応）とからなるＴｉＮ薄膜１６が形成される。よって、式（３１）に示すガス状態のＴｉＣｌ４　が窒素ガスラジカルにより窒化されて成膜される反応は生じないと考えられる。ただし、原料ガスを第１所定時間供給した後に窒素ガスを第２所定時間供給した場合には、第１所定時間を比較的短めにして第２所定時間を比較的長めにする必要がある。これは、第１所定時間を長くして成膜した厚い膜厚のＴｉ薄膜の場合には、上式（３０）で表す窒素ガスプラズマによるＴｉ薄膜の窒化反応が薄膜の内部にまで及ばず、薄膜の内部にはＴｉ単体金属が残留してしまうためである。
【０１６６】
また、原料ガスを第１所定時間供給した後に窒素ガスを第２所定時間供給する順序で交互に各ガスを供給した場合でも、同様に均一な膜質を有するＴｉＮ薄膜１６を成膜することができる。前述した原料ガスを第１所定時間供給した後に窒素ガスを第２所定時間供給した場合には厚い膜厚の成膜に対応することができないのに対して、この場合には、薄い成膜を何度も繰り返すことによって結果的に厚い膜厚のＴｉＮ薄膜１６とすることができる。
【０１６７】
また、本実施形態では、塩素ガスプラズマと窒素ガスプラズマとを発生させて成膜した例を示したが、これに限られるものではない。
【０１６８】
すなわち、窒素ガスをプラズマ化せずに窒素ガスの状態で成膜に寄与させても、同様に均一な膜質を有するＴｉＮ薄膜１６を成膜することができる。この場合には、プラズマアンテナ３４への給電を中止し、励起室３３内を窒素ガスのまま通過させて成膜反応に関与させる。窒素ガスを直接成膜反応に使用することで、以下の反応に基づいてＴｉＮ薄膜１６が成膜されると考えられる。
【０１６９】
すなわち、塩素ガスラジカルにより被エッチング部材７がエッチングされて生成した前駆体のＴｉＣｌ４　（上式（２３））は、一部は基板３に吸着し、他の一部は窒素ガスにより窒化されＴｉＮとなって成膜される。このときの反応は、次式で表される。
２ＴｉＣｌ４　（ｇ）＋Ｎ２　→２ＴｉＮ（ｇ）＋４Ｃｌ２　↑　・・（３２）
ＴｉＮ（ｇ）　→　ＴｉＮ（ａｄ）　→　ＴｉＮ（ｓ）　・・（３３）
一方、基板に吸着したＴｉＣｌ４　は、一部は窒素ガスにより直接窒化されてＴｉＮとなる。このときの反応は、次式で表される。
２ＴｉＣｌ４　（ａｄ）＋Ｎ２　→２ＴｉＮ（ｓ）＋４Ｃｌ２　↑・・（３４）
他の一部は塩素ガスラジカルによる還元の後、窒素ガスにより窒化されてＴｉＮとなり成膜される。このときの反応は、次式で表される。
ＴｉＣｌ４　（ａｄ）＋４Ｃｌ＊　→Ｔｉ（ｓ）＋４Ｃｌ２　↑・・（３５）
２Ｔｉ（ｓ）　　＋　　Ｎ２　　→　２ＴｉＮ（ｓ）　　　・・（３６）
【０１７０】
この結果、窒素ガスをプラズマ化せずに窒素ガスとして成膜反応に寄与させても、同様に均一な膜質を有するＴｉＮ薄膜１６を成膜することができる。ただし、窒素ガスは窒素ガスプラズマに比べて反応性は低いため、例えば、基板３の温度を、被エッチング部材７よりも高くならない範囲で、第１０の実施形態で説明した方法よりも比較的高めに設定しておくことで反応性を向上させることができる。
【０１７１】
また、塩素ガスプラズマを発生させずに（原料ガスを供給せずに）、窒素ガスプラズマのみで第１０の実施形態と同様に均一な膜質を有するＴｉＮ薄膜１６を成膜することができる。この場合には、例えば、ノズル１２からの原料ガス供給を中止すると共に「チャンバ外プラズマ発生室」から噴出する窒素ガスプラズマを被エッチング部材７に向かうように設置し、窒素ガスプラズマのみで被エッチング部材７のエッチング及び基板３への成膜を行う。このときの反応は、上式（２２）、（２４）、（２６）、（２７）で表される。なお、この場合には、塩素ガスプラズマが成膜反応に関与しないため、被エッチング部材７は高蒸気圧ハロゲン化物を生成しうる金属である必要はなく、窒化されうる金属であればどのような金属でも良い。
【０１７２】
なお、原料ガスとして、Ｈｅ，Ａｒ等で希釈された塩素ガスを例に挙げて説明したが、塩素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、原料ガスプラズマとしてはＨＣｌガスプラズマが生成されるが、被エッチング部材７のエッチングにより生成される前駆体はＴｉｘ　Ｃｌｙ　である。従って、原料ガスは塩素を含有するガスであればよく、ＨＣｌガスと塩素ガスとの混合ガスを用いることも可能である。もちろん、塩素ガスを希釈する際に、窒素ガスと混合することにより希釈しても良い。
【０１７３】
次に、図１１ないし図１３に基づいて、本発明の第１１ないし第１３の実施形態に係る窒化金属膜作製方法及び窒化金属膜作製装置を説明する。以下に示した窒化金属膜作製方法及び窒化金属膜作製装置でも、塩素ガスと窒素ガスとを同時に供給しプラズマ化する（プラズマ化する場所は異なる）ことで発生した塩素ガスプラズマ及び窒素ガスプラズマにより、被エッチング部材をエッチングして金属窒化物の薄膜を基板に成膜する。これにより、高い結晶性等の均一な膜質を有する金属窒化物の薄膜を成膜することが可能となる。
【０１７４】
図１１ないし図１３には、本発明の第１１ないし第１３の実施形態に係る窒化金属膜作製方法を実施する窒化金属膜作製装置の概略構成を示してある。なお、図１０に示した窒化金属膜作製装置と同種部材には同一符号を付し、重複する説明は省略してある。
【０１７５】
＜第１１の実施形態＞
図１１に示した第１１の実施形態に係る窒化金属膜作製装置では、チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材製（例えば、セラミックス製）の板状の天井板２５によって塞がれている。天井板２５の上方にはチャンバ１の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ２７が設けられ、プラズマアンテナ２７は天井板２５の面と平行な平面リング状に形成されている。プラズマアンテナ２７には整合器１０及び電源１１が接続されて高周波電流が供給される。
【０１７６】
チャンバ１の上面の開口部と天井板２５との間には、高蒸気圧ハロゲン化物を形成しうる金属で形成される被エッチング部材２６が挟持されている。本実施形態では、被エッチング部材２６の材料としてチタン（Ｔｉ）を用いたが、これに限られず成膜したい窒化膜に応じてタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、シリコン（Ｓｉ）または銅（Ｃｕ）等で形成しても良い。
【０１７７】
被エッチング部材２６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る突起部からなり、突起部同士の間には切欠部（空間）が存在している。このため、プラズマアンテナ２７に流れる電流の流れ方向に対して不連続状態となるように基板３と天井板２５との間に配置されている。
【０１７８】
本実施形態に係る窒化金属膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル１２からハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガスを供給し、プラズマアンテナ２７から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、塩素ガスがイオン化されて塩素ガスプラズマが発生する。塩素ガスプラズマは、ガスプラズマ１４で図示する領域に発生する。また、窒素ガスプラズマは第１０の実施形態で説明したのと同様の機構で励起室３３内に発生し、チャンバ１内、特に基板３の周辺領域に送られる。これらの各プラズマにより、被エッチング部材２６にエッチング反応が生じ、第１０の実施形態と同じ作用によりＴｉＮ薄膜１６が成膜される。
【０１７９】
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２６が存在しているが、被エッチング部材２６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２６と基板３との間、すなわち、被エッチング部材２６の下側にガスプラズマ１４が安定して発生するようになっている。
【０１８０】
＜第１２の実施形態＞
図１２に示した第１２の実施形態に係る窒化金属膜作製装置では、図１０に示した窒化金属膜作製装置と比較して、チャンバ１の筒部の周囲にはプラズマアンテナ９が設けられておらず、被エッチング部材７に整合器１０及び電源１１が接続されて被エッチング部材７に高周波電流が供給される。また、支持台２（基板３）はアースされている。
【０１８１】
本実施形態に係る窒化金属膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル１２からハロゲンガスとしての塩素ガスを含有する原料ガスを供給し、被エッチング部材７からチャンバ１の内部に静電場を作用させることで、塩素ガスがイオン化されて塩素ガスプラズマが発生する。塩素ガスプラズマは、ガスプラズマ１４で図示する領域に発生する。また、窒素ガスプラズマは第１０の実施形態で説明したのと同様の機構で励起室３３内に発生し、チャンバ１内、特に基板３の周辺領域に送られる。これらのプラズマにより、被エッチング部材７にエッチング反応が生じ、第１０の実施形態と同じ作用によりＴｉＮ薄膜１６が成膜される。
【０１８２】
本実施形態に係る窒化金属膜作製装置では、被エッチング部材７自身をプラズマ発生用の電極として適用しているので、チャンバ１の筒部の周囲にプラズマアンテナ９（図１０参照）が不要となり、周囲の構成の自由度を増すことができる。
【０１８３】
＜第１３の実施形態＞
図１３に示した第１３の実施形態に係る窒化金属膜作製装置では、チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は、例えば、セラミックス製（絶縁材料製）の天井板２９によって塞がれている。天井板２９の下面には高蒸気圧ハロゲン化物を形成しうる金属で形成される被エッチング部材３０が設けられ、被エッチング部材３０は四角錐形状となっている。
【０１８４】
また、本実施形態に係る窒化金属膜作製装置は、図１０に示した窒化金属膜作製装置と比較して、チャンバ１の筒部の周囲にはプラズマアンテナ９が設けられておらず、窒素ガス専用の「チャンバ外プラズマ発生室」に加えて、原料ガス専用の「チャンバ外プラズマ発生室」が設置されている点が異なっている。これにより、窒素ガスと原料ガスとが別々にプラズマ化され、基板３を覆うように窒素ガスプラズマが供給されると共に、原料ガスプラズマは被エッチング部材３０に向けて供給される。
【０１８５】
以上、第１１ないし第１３の実施形態を詳細に説明したが、第１１ないし第１３の実施形態においても、第１０の実施形態と同様に、得られたＴｉＮ薄膜は安定した元素組成を有し、Ｘ線解析の結果、薄膜の結晶性については高い結晶性を有することが分かった。すなわち、第１１ないし第１３の実施形態によれば、均一な膜質を有し、所望の膜特性を得ることができるＴｉＮ薄膜１６を成膜することができる。
【０１８６】
また、第１１ないし第１３の実施形態においても、第１０の実施形態と同様に、ガス供給制御手段により原料ガス（塩素ガス含有）及び窒素ガスを同時に供給した例を示したが、これに限られるものではない。すなわち、原料ガスを第１所定時間供給した後に窒素ガスを第２所定時間供給した場合や、原料ガスを第１所定時間供給した後に窒素ガスを第２所定時間供給する順序で交互に各ガスを供給した場合でも、同様に均一な膜質を有するＴｉＮ薄膜１６を成膜することができる。この場合のＴｉＮ薄膜１６が形成される機構は第１０の実施形態で説明した通りである。
【０１８７】
また、第１１ないし第１３の実施形態においても、第１０の実施形態と同様に、塩素ガスプラズマと窒素ガスプラズマとを発生させて成膜した例を示したが、これに限られるものではない。すなわち、窒素ガスをプラズマ化せずに窒素ガスの状態で成膜に寄与させても、第１０の実施形態と同様に均一な膜質を有するＴｉＮ薄膜１６を成膜することができる。なお、プラズマアンテナへの給電を停止すれば窒素ガスのまま成膜反応に寄与させることができる。
【０１８８】
また、第１１ないし第１３の実施形態においても、第１０の実施形態と同様に、塩素ガスプラズマを発生させずに（原料ガスを供給せずに）、窒素ガスプラズマのみで第１０の実施形態と同様に均一な膜質を有するＴｉＮ薄膜１６を成膜することができる。
【０１８９】
また、第１１ないし第１３の実施形態においても、第１０の実施形態と同様に、原料ガスとして、Ｈｅ，Ａｒ等で希釈された塩素ガスを例に挙げて説明したが、塩素ガスを単独で用いたり、ＨＣｌガスを適用することも可能である。原料ガスは塩素を含有するガスであればよく、ＨＣｌガスと塩素ガスとの混合ガスを用いることも可能である。もちろん、塩素ガスを希釈する際に、窒素ガスと混合することにより希釈しても良い。
【０１９０】
以上説明した、第１０ないし第１３の実施形態におけるＴｉＮ薄膜１６の成膜機構では、窒素ガスが「チャンバ外プラズマ発生室」から窒素ガスプラズマとして基板３を覆うようにして供給されることにより、窒素ガスラジカルによる被エッチング部材７、２６、３０のエッチング（上式（２４））及びそれ以降の成膜反応（上式（２６）、（２７））は発生しにくいと考えられる。一方、前駆体ＴｉＣｌ４　の窒化反応（上式（３１））、特に基板３付近で発生する基板３に吸着した前駆体ＴｉＣｌ４　の窒化反応（上式（２８））及びＴｉ単体の窒化反応（上式（３０））は発生する確率が高くなると考えられる。
【０１９１】
第１０ないし第１３の実施形態では、窒素ガスを「チャンバ外プラズマ発生室」において予めプラズマ化した後、チャンバ内に供給する例を示したが、これに限られない。例えば、第１ないし第３の実施形態で説明するように、チャンバ内をプラズマ化するプラズマ発生手段により、チャンバ内においてプラズマ化しても同様に窒化金属膜を成膜することができる。また、第１０ないし第１３の実施形態では、ハロゲンガス供給手段と窒素ガス供給手段とを独立して設けた例を示したが、ハロゲンガス及び窒素ガスの供給手段を一体にして設置することにより、ガス配管をコンパクトにすることも可能であり、この場合にも同様に窒化金属膜を成膜することができる。
【０１９２】
また、第１０ないし第１３の実施形態では、ハロゲンガス供給手段をノズル１２で示す形状を例として説明し、窒素ガス供給手段を「チャンバ外プラズマ発生室」タイプとして説明したが、これに限られない。例えば、第９の実施形態で示すように、ハロゲンガス供給手段または窒素ガス供給手段を基板の周囲に配置されたリング状パイプとしても、同様に窒化金属膜を成膜することができる。さらに、リング状パイプのガスリングと基板との間に静電場を生じさせハロゲンガスまたは窒素ガスをプラズマ化（容量結合型プラズマ）して成膜反応に用いてもよい。また、リング状パイプのガスリングと基板との間に誘導電界を生じさせハロゲンガスまたは窒素ガスをプラズマ化（誘導結合型プラズマ）して成膜反応に用いてもよい。これらの場合にも、同様に窒化金属膜を成膜することができる。
【０１９３】
【発明の効果】
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〕に記載する発明では、基板が収容されるチャンバの内部に供給した酸素ガスをプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させ、
金属で形成した被エッチング部材を前記酸素ガスプラズマでエッチングすることにより金属成分と酸素ガス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することにより金属酸化物である前記前駆体を前記基板に成膜させることとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する酸化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する酸化金属膜を成膜することができるため、例えばその比誘電率の高さを利用して、性能が向上した半導体等を作製することができる。
【０１９４】
〔請求項２〕に記載する発明では、基板が収容されるチャンバの内部に供給したハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
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ガス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ガス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することにより前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜させるにあたって、
更にチャンバ内に供給した酸素ガスをプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させ、前記基板に金属酸化物を成膜することとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する酸化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する酸化金属膜を成膜することができるため、例えばその比誘電率の高さを利用して、性能が向上した半導体等を作製することができる。
【０１９５】
〔請求項３〕に記載する発明では、基板が収容されるチャンバの内部に供給したハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
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ガス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ガス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することにより前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜させるにあたって、
更にチャンバの内部に酸素ガスを供給し、前記基板に金属酸化物を成膜することとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する酸化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する酸化金属膜を成膜することができるため、例えばその比誘電率の高さを利用して、性能が向上した半導体等を作製することができる。更に、酸素をプラズマ化することなく酸化金属膜を成膜することができるため、成膜コストを低減することが可能である。
【０１９６】
〔請求項４〕に記載する発明では、〔請求項２〕に記載する発明において、
前記酸素ガスプラズマが以下のＡ工程、Ｂ工程、Ｃ工程のうち、少なくとも一つの工程を行うことにより前記基板に金属酸化物を成膜することとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する酸化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する酸化金属膜を成膜することができるため、例えばその比誘電率の高さを利用して、性能が向上した半導体等を作製することができる。
Ａ工程：前記基板上に既に成膜された金属成分を酸化する工程。
Ｂ工程：金属成分とハロゲンガスとの前記前駆体を酸化して金属成分と酸素ガスとの前駆体にする工程。
Ｃ工程：前記被エッチング部材をエッチングすることにより金属成分と酸素ガスとの前駆体を形成する工程。
【０１９７】
〔請求項５〕に記載する発明では、〔請求項３〕に記載する発明において、　前記酸素ガスが以下のＡ工程、Ｂ工程のうち、少なくとも一つの工程を行うことにより前記基板に金属酸化物を成膜することとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する酸化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する酸化金属膜を成膜することができるため、例えばその比誘電率の高さを利用して、性能が向上した半導体等を作製することができる。更に、酸素をプラズマ化することなく成膜することができるため、成膜コストを低減することが可能である。
Ａ工程：前記基板上に既に成膜された金属成分を酸化する工程。
Ｂ工程：金属成分とハロゲンガスとの前記前駆体を酸化して金属成分と酸素ガスとの前駆体にする工程。
【０１９８】
〔請求項６〕に記載する発明では、〔請求項２〕ないし〔請求項５〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンガス及び酸素ガスを独立した供給手段からそれぞれチャンバの内部に供給することとしたので、
各使用ガスの供給を高い精度で制御すると共に、各使用ガスの純度を保つことができる。
【０１９９】
〔請求項７〕に記載する発明では、〔請求項２〕ないし〔請求項５〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンガス及び酸素ガスを同じの一つの供給手段からチャンバの内部に供給することとしたので、
ガス配管等の設備をコンパクトにして、装置まわりの自由度を向上させることができる。
【０２００】
〔請求項８〕に記載する発明では、〔請求項６〕または〔請求項７〕に記載する発明において、
ハロゲンガスを供給した後に酸素ガスを供給することとしたので、
各使用ガスの供給を簡便に制御することができる。
【０２０１】
〔請求項９〕に記載する発明では、〔請求項６〕または〔請求項７〕に記載する発明において、
ハロゲンガスを供給した後に酸素ガスを供給する順序を交互に繰り返すこととしたので、
〔請求項８〕に記載する発明の効果に加えて、更に、厚い膜厚を有する膜の成膜に対応することができる。
【０２０２】
〔請求項１０〕に記載する発明では、〔請求項６〕または〔請求項７〕に記載する発明において、
ハロゲンガスと酸素ガスとを同時に供給することとしたので、
成膜速度を向上させることができる。
【０２０３】
〔請求項１１〕に記載する発明では、〔請求項１〕ないし〔請求項１０〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンガスプラズマまたは前記酸素ガスプラズマの少なくとも一方を誘導結合型プラズマとしたので、
現状の装置構成を利用して本発明を実施することができる。
【０２０４】
〔請求項１２〕に記載する発明では、〔請求項１〕ないし〔請求項１０〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンガスプラズマまたは前記酸素ガスプラズマの少なくとも一方を容量結合型プラズマとしたので、
現状の装置構成を利用して本発明を実施することができる。
【０２０５】
〔請求項１３〕に記載する発明では、〔請求項１〕ないし〔請求項１０〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンガスプラズマまたは前記酸素ガスプラズマの少なくとも一方を誘導結合型プラズマと容量結合型プラズマとからなるハイブリッドプラズマとしたので、
現状の装置構成を利用して本発明を実施することができる。更に、誘導結合型プラズマの有する高い電子密度と電子温度及び容量結合型プラズマの有する低い電子密度と電子温度の中間状態のプラズマとすることができ、電子密度や電子温度等を制御したプラズマにより成膜することができる。
【０２０６】
〔請求項１４〕に記載する発明では、〔請求項１〕ないし〔請求項１３〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンガスプラズマまたは前記酸素ガスプラズマの少なくとも一方を、予めチャンバの外部でプラズマ化されてチャンバ内に供給されたプラズマとしたので、
チャンバ内に発生したプラズマによる薄膜の損傷を低減または防止することができる。
【０２０７】
〔請求項１５〕に記載する発明では、〔請求項１〕ないし〔請求項１４〕のいずれかに記載する発明において、
前記金属をハフニウム、イリジウム、チタン、ジルコニウム、タンタルからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属としたので、
所望の薄膜、すなわち比誘電率の高い酸化金属膜を作製し、例えば半導体等に応用することが可能となる。
【０２０８】
〔請求項１６〕に記載する発明では、〔請求項２〕ないし〔請求項１５〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンを塩素としたので、
成膜速度を向上させると共に成膜コストを低減することができる。
【０２０９】
〔請求項１７〕に記載する発明では、基板が収容されるチャンバと、
前記チャンバ内において前記基板に対向する位置に設けられる金属製の被エッチング部材と、
前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させ、当該酸素ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分と酸素ガスとの前駆体を生成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ことにより金属酸化物である前記前駆体を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたこととしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する酸化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する酸化金属膜を成膜することができるため、例えばその比誘電率の高さを利用して、性能が向上した半導体等を作製することができる。
【０２１０】
〔請求項１８〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマ及び酸素ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くさせる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する酸化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する酸化金属膜を成膜することができるため、例えばその比誘電率の高さを利用して、性能が向上した半導体等を作製することができる。
【０２１１】
〔請求項１９〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くさせる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する酸化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する酸化金属膜を成膜することができるため、例えばその比誘電率の高さを利用して、性能が向上した半導体等を作製することができる。更に、酸素をプラズマ化することなく成膜することができるため、成膜コストを低減することが可能である。
【０２１２】
〔請求項２０〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマ及び酸素ガスプラズマを発生させ、前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガスとの第１の前駆体を生成し、前記酸素ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分と酸素ガスとの第２の前駆体を生成すると共に、ハロゲン化金属である前記第１の前駆体を前記酸素ガスプラズマにより金属酸化物である前記第２の前駆体に変化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ことにより、前記第１の前駆体の金属成分及び前記第２の前駆体を前記基板に成膜させると共に、成膜された前記金属成分を前記酸素ガスプラズマにより金属酸化物に変化させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する酸化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する酸化金属膜を成膜することができるため、例えばその比誘電率の高さを利用して、性能が向上した半導体等を作製することができる。
【０２１３】
〔請求項２１〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガスとの前駆体を生成し、ハロゲン化金属である前記前駆体を前記酸素ガスにより酸化して金属酸化物に変化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ことにより、前記前駆体の金属成分及び前記金属酸化物を前記基板に成膜させると共に、成膜された前記金属成分を前記酸素ガスにより金属酸化物に変化させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する酸化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する酸化金属膜を成膜することができるため、例えばその比誘電率の高さを利用して、性能が向上した半導体等を作製することができる。更に、酸素をプラズマ化することなく成膜することができるため、成膜コストを低減することが可能である。
【０２１４】
〔請求項２２〕に記載する発明では、〔請求項１８〕ないし〔請求項２１〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンガス供給手段及び前記酸素ガス供給手段を独立した供給手段としたので、
各使用ガスの供給を高い精度で制御すると共に、各使用ガスの純度を保つことができる。
【０２１５】
〔請求項２３〕に記載する発明では、〔請求項１８〕ないし〔請求項２１〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンガス供給手段及び酸素ガス供給手段を一体にして一つの供給手段から前記ハロゲンガス及び酸素ガスを供給することとしたので、
ガス配管等の設備をコンパクトにして、装置まわりの自由度を向上させることができる。
【０２１６】
〔請求項２４〕に記載する発明では、〔請求項２２〕または〔請求項２３〕に記載する発明において、
更に、前記ハロゲンガス供給手段によりハロゲンガスを第１所定時間供給した後に前記酸素ガス供給手段により酸素ガスを第２所定時間供給するガス供給制御手段を更に備えたこととしたので、
各使用ガスの供給を簡便に制御することができる。
【０２１７】
〔請求項２５〕に記載する発明では、〔請求項２２〕または〔請求項２３〕に記載する発明において、
更に、前記ハロゲンガス供給手段によりハロゲンガスを第１所定時間供給した後に前記酸素ガス供給手段により酸素ガスを第２所定時間供給する順序を交互に繰り返すガス供給制御手段を備えたこととしたので、
〔請求項２４〕に記載する発明の効果に加えて、更に、厚い膜厚を有する膜の成膜に対応するこができる。
【０２１８】
〔請求項２６〕に記載する発明では、〔請求項２２〕または〔請求項２３〕に記載する発明において、
更に、前記ハロゲンガスと前記酸素ガスとを同時に供給するガス供給制御手段を備えたこととしたので、
成膜速度を向上させることができる。
【０２１９】
〔請求項２７〕に記載する発明では、基板が収容されるチャンバと、
前記チャンバ内において前記基板に対向する位置に設けられる金属製の被エッチング部材と、
前記チャンバの外部に設けられ、酸素ガスをプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させると共に当該酸素ガスプラズマをチャンバ内に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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することとしたので、
プラズマによる薄膜の損傷を低減または防止することができる。
【０２２０】
〔請求項２８〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段と、
前記チャンバの外部に設けられ、酸素ガスをプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させると共に当該酸素ガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することとしたので、
チャンバ内に発生したプラズマによる薄膜の損傷を低減または防止することができる。
【０２２１】
〔請求項２９〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段と、
前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することとしたので、
チャンバ内に発生したプラズマによる薄膜の損傷を低減または防止することができる。
【０２２２】
〔請求項３０〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスおよび酸素ガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマおよび酸素ガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマおよび酸素ガスプラズマをチャンバ内に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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することとしたので、
プラズマによる薄膜の損傷を低減または防止することができる。
【０２２３】
〔請求項３１〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給する第１のプラズマ発生手段と、
前記チャンバの外部に設けられ、酸素ガスをプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させると共に当該酸素ガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することとしたので、
プラズマによる薄膜の損傷を低減または防止することができる。更に、各使用ガスのプラズマを独立して制御することができる。
【０２２４】
〔請求項３２〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給するプラズマ発生手段と、
前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属酸化物を成膜することとしたので、
プラズマによる薄膜の損傷を低減または防止することができる。
【０２２５】
〔請求項３３〕に記載する発明では、〔請求項１７〕ないし〔請求項２６〕、〔請求項２９〕、〔請求項３２〕のいずれかに記載する発明において、
前記酸素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ酸素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなることとしたので、
基板に成膜される薄膜に対して、効率よく酸化作用を及ぼすことができ、成膜される酸化金属膜の純度を向上させることができる。
【０２２６】
〔請求項３４〕に記載する発明では、〔請求項１７〕、〔請求項１８〕または〔請求項２０〕のいずれかに記載する発明において、
前記酸素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置される導電体からなるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ前記酸素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなると共に、給電により前記基板との間に容量結合型の酸素ガスプラズマを発生させることとしたので、
〔請求項３３〕に記載する発明の効果に加えて、酸素ガスプラズマを薄膜に直接作用させることができるため、成膜される酸化金属膜の純度を更に向上させることができる。
【０２２７】
〔請求項３５〕に記載する発明では、〔請求項１７〕、〔請求項１８〕または〔請求項２０〕のいずれかに記載する発明において、
前記酸素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置される導電体からなるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ前記酸素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなると共に、前記リング状パイプの周方向の少なくとも一箇所が絶縁されると共に、給電により前記基板との間に誘導結合型の酸素ガスプラズマを発生させることとしたので、
〔請求項３３〕に記載する発明の効果に加えて、酸素ガスプラズマを薄膜に直接作用させることができるため、成膜される酸化金属膜の純度を更に向上させることができる。
【０２２８】
〔請求項３６〕に記載する発明では、〔請求項１７〕ないし〔請求項３５〕のいずれかに記載する発明において、
前記金属をハフニウム、イリジウム、チタン、ジルコニウム、タンタルからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属としたので、
所望の薄膜、すなわち比誘電率の高い酸化金属膜を作製し、例えば半導体等に応用することが可能となる。
【０２２９】
〔請求項３７〕に記載する発明では、〔請求項１８〕ないし〔請求項３６〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンを塩素としたので、
成膜速度を向上させると共に成膜コストを低減することができる。
【０２３０】
〔請求項３８〕に記載する発明では、基板が収容されるチャンバの内部に供給した窒素ガスをプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させ、
金属で形成した被エッチング部材を前記窒素ガスプラズマでエッチングすることにより金属成分と窒素ガス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することにより金属窒化物である前記前駆体を前記基板に成膜させることとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する窒化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する窒化金属膜を成膜することができるため、例えばバリアメタル膜、工具などの表面硬化処理、各種部品の装飾、耐食性を必要とする化学品用容器の表面処理膜等として適用することができる。
【０２３１】
〔請求項３９〕に記載する発明では、基板が収容されるチャンバの内部に供給したハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
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ガス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ガス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することにより前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜させるにあたって、
更にチャンバ内に供給した窒素ガスをプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させ、前記基板に金属窒化物を成膜することとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する窒化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する窒化金属膜を成膜することができるため、例えばバリアメタル膜、工具などの表面硬化処理、各種部品の装飾、耐食性を必要とする化学品用容器の表面処理膜等として適用することができる。
【０２３２】
〔請求項４０〕に記載する発明では、基板が収容されるチャンバの内部に供給したハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
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ガス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ガス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することにより前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜させるにあたって、
更にチャンバの内部に窒素ガスを供給し、前記基板に金属窒化物を成膜することとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する窒化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する窒化金属膜を成膜することができるため、例えばバリアメタル膜、工具などの表面硬化処理、各種部品の装飾、耐食性を必要とする化学品用容器の表面処理膜等として適用することができる。更に、窒素をプラズマ化することなく窒化金属膜を成膜することができるため、成膜コストを低減することが可能である。
【０２３３】
〔請求項４１〕に記載する発明では、〔請求項３９〕に記載する発明において、
前記窒素ガスプラズマが以下のＡ工程、Ｂ工程、Ｃ工程のうち、少なくとも一つの工程を行うことにより前記基板に金属窒化物を成膜することとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する窒化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する窒化金属膜を成膜することができるため、例えばバリアメタル膜、工具などの表面硬化処理、各種部品の装飾、耐食性を必要とする化学品用容器の表面処理膜等として適用することができる。
Ａ工程：前記基板上に既に成膜された金属成分を窒化する工程。
Ｂ工程：金属成分とハロゲンガスとの前記前駆体を窒化して金属成分と窒素ガスとの前駆体にする工程。
Ｃ工程：前記被エッチング部材をエッチングすることにより金属成分と窒素ガスとの前駆体を形成する工程。
【０２３４】
〔請求項４２〕に記載する発明では、〔請求項４０〕に記載する発明において、
前記窒素ガスが以下のＡ工程、Ｂ工程のうち、少なくとも一つの工程を行うことにより前記基板に金属窒化物を成膜することとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する窒化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する窒化金属膜を成膜することができるため、例えばバリアメタル膜、工具などの表面硬化処理、各種部品の装飾、耐食性を必要とする化学品用容器の表面処理膜等として適用することができる。更に、窒素をプラズマ化することなく窒化金属膜を成膜することができるため、成膜コストを低減することが可能である。
Ａ工程：前記基板上に既に成膜された金属成分を窒化する工程。
Ｂ工程：金属成分とハロゲンガスとの前記前駆体を窒化して金属成分と窒素ガスとの前駆体にする工程。
【０２３５】
〔請求項４３〕に記載する発明では、〔請求項３９〕ないし〔請求項４２〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンガス及び窒素ガスを独立した供給手段からそれぞれチャンバの内部に供給することとしたので、
各使用ガスの供給を高い精度で制御すると共に、各使用ガスの純度を保つことができる。
【０２３６】
〔請求項４４〕に記載する発明では、〔請求項３９〕ないし〔請求項４２〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンガス及び窒素ガスを同じの一つの供給手段からチャンバの内部に供給することとしたので、
ガス配管等の設備をコンパクトにして、装置まわりの自由度を向上させることができる。
【０２３７】
〔請求項４５〕に記載する発明では、〔請求項４３〕または〔請求項４４〕に記載する発明において、
ハロゲンガスを供給した後に窒素ガスを供給することとしたので、
各使用ガスの供給を簡便に制御することができる。
【０２３８】
〔請求項４６〕に記載する発明では、〔請求項４３〕または〔請求項４４〕に記載する発明において、
ハロゲンガスを供給した後に窒素ガスを供給する順序を交互に繰り返すこととしたので、
〔請求項４５〕に記載する発明の効果に加えて、更に、厚い膜厚を有する膜の成膜に対応することができる。
【０２３９】
〔請求項４７〕に記載する発明では、〔請求項４３〕または〔請求項４４〕に記載する発明において、
ハロゲンガスと窒素ガスとを同時に供給することとしたので、
成膜速度を向上させることができる。
【０２４０】
〔請求項４８〕に記載する発明では、〔請求項３８〕ないし〔請求項４７〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンガスプラズマまたは前記窒素ガスプラズマの少なくとも一方を誘導結合型プラズマとしたので、
現状の装置構成を利用して本発明を実施することができる。
【０２４１】
〔請求項４９〕に記載する発明では、〔請求項３８〕ないし〔請求項４７〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンガスプラズマまたは前記窒素ガスプラズマの少なくとも一方を容量結合型プラズマとしたので、
現状の装置構成を利用して本発明を実施することができる。
【０２４２】
〔請求項５０〕に記載する発明では、〔請求項３８〕ないし〔請求項４７〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンガスプラズマまたは前記窒素ガスプラズマの少なくとも一方を誘導結合型プラズマと容量結合型プラズマとからなるハイブリッドプラズマとしたので、
現状の装置構成を利用して本発明を実施することができる。更に、誘導結合型プラズマの有する高い電子密度と電子温度及び容量結合型プラズマの有する低い電子密度と電子温度の中間状態のプラズマとすることができ、電子密度や電子温度等を制御したプラズマにより成膜することができる。
【０２４３】
〔請求項５１〕に記載する発明では、〔請求項３８〕ないし〔請求項５０〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンガスプラズマまたは前記窒素ガスプラズマの少なくとも一方を、予めチャンバの外部でプラズマ化されてチャンバ内に供給されたプラズマとしたので、
チャンバ内に発生したプラズマによる薄膜の損傷を低減または防止することができる。
【０２４４】
〔請求項５２〕に記載する発明では、〔請求項３８〕ないし〔請求項５１〕のいずれかに記載する発明において、
前記金属をタンタル、タングステン、チタン、シリコンからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属としたので、
所望の薄膜を作製し、例えばバリアメタル膜等に応用することが可能となる。
【０２４５】
〔請求項５３〕に記載する発明では、〔請求項３９〕ないし〔請求項５２〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンを塩素としたので、
成膜速度を向上させると共に成膜コストを低減することができる。
【０２４６】
〔請求項５４〕に記載する発明では、基板が収容されるチャンバと、
前記チャンバ内において前記基板に対向する位置に設けられる金属製の被エッチング部材と、
前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させ、当該窒素ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分と窒素ガスとの前駆体を生成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ことにより金属窒化物である前記前駆体を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたこととしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する窒化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する窒化金属膜を成膜することができるため、例えばバリアメタル膜、工具などの表面硬化処理、各種部品の装飾、耐食性を必要とする化学品用容器の表面処理膜等として適用することができる。
【０２４７】
〔請求項５５〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマ及び窒素ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くさせる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する窒化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する窒化金属膜を成膜することができるため、例えばバリアメタル膜、工具などの表面硬化処理、各種部品の装飾、耐食性を必要とする化学品用容器の表面処理膜等として適用することができる。
【０２４８】
〔請求項５６〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くさせる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する窒化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する窒化金属膜を成膜することができるため、例えばバリアメタル膜、工具などの表面硬化処理、各種部品の装飾、耐食性を必要とする化学品用容器の表面処理膜等として適用することができる。更に、窒素をプラズマ化することなく窒化金属膜を成膜することができるため、成膜コストを低減することが可能である。
【０２４９】
〔請求項５７〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマ及び窒素ガスプラズマを発生させ、前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガスとの第１の前駆体を生成し、前記窒素ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分と窒素ガスとの第２の前駆体を生成すると共に、ハロゲン化金属である前記第１の前駆体を前記窒素ガスプラズマにより金属窒化物である前記第２の前駆体に変化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ことにより、前記第１の前駆体の金属成分及び前記第２の前駆体を前記基板に成膜させると共に、成膜された前記金属成分を前記窒素ガスプラズマにより金属窒化物に変化させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する窒化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する窒化金属膜を成膜することができるため、例えばバリアメタル膜、工具などの表面硬化処理、各種部品の装飾、耐食性を必要とする化学品用容器の表面処理膜等として適用することができる。
【０２５０】
〔請求項５８〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガスとの前駆体を生成し、ハロゲン化金属である前記前駆体を前記窒素ガスにより窒化して金属窒化物に変化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ことにより、前記前駆体の金属成分及び前記金属窒化物を前記基板に成膜させると共に、成膜された前記金属成分を前記窒素ガスにより金属窒化物に変化させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することとしたので、
高い結晶性及び組成が安定した均一な膜質を有する窒化金属膜を成膜することができる。また、所望の膜特性を有する窒化金属膜を成膜することができるため、例えばバリアメタル膜、工具などの表面硬化処理、各種部品の装飾、耐食性を必要とする化学品用容器の表面処理膜等として適用することができる。更に、窒素をプラズマ化することなく窒化金属膜を成膜することができるため、成膜コストを低減することが可能である。
【０２５１】
〔請求項５９〕に記載する発明では、〔請求項５５〕ないし〔請求項５８〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンガス供給手段及び前記窒素ガス供給手段を独立した供給手段としたので、
各使用ガスの供給を高い精度で制御すると共に、各使用ガスの純度を保つことができる。
【０２５２】
〔請求項６０〕に記載する発明では、〔請求項５５〕ないし〔請求項５８〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンガス供給手段及び窒素ガス供給手段を一体にして一つの供給手段から前記ハロゲンガス及び窒素ガスを供給することとしたので、
ガス配管等の設備をコンパクトにして、装置まわりの自由度を向上させることができる。
【０２５３】
〔請求項６１〕に記載する発明では、〔請求項５９〕または〔請求項６０〕に記載する発明において、
更に、前記ハロゲンガス供給手段によりハロゲンガスを第１所定時間供給した後に前記窒素ガス供給手段により窒素ガスを第２所定時間供給するガス供給制御手段を更に備えたこととしたので、
各使用ガスの供給を簡便に制御することができる。
【０２５４】
〔請求項６２〕に記載する発明では、〔請求項５９〕または〔請求項６０〕に記載する発明において、
更に、前記ハロゲンガス供給手段によりハロゲンガスを第１所定時間供給した後に前記窒素ガス供給手段により窒素ガスを第２所定時間供給する順序を交互に繰り返すガス供給制御手段を備えたこととしたので、
〔請求項６１〕に記載する発明の効果に加えて、更に、厚い膜厚を有する膜の成膜に対応するこができる。
【０２５５】
〔請求項６３〕に記載する発明では、〔請求項５９〕または〔請求項６０〕に記載する発明において、
更に、前記ハロゲンガスと前記窒素ガスとを同時に供給するガス供給制御手段を備えたこととしたので、
成膜速度を向上させることができる。
【０２５６】
〔請求項６４〕に記載する発明では、基板が収容されるチャンバと、
前記チャンバ内において前記基板に対向する位置に設けられる金属製の被エッチング部材と、
前記チャンバの外部に設けられ、窒素ガスをプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させると共に当該窒素ガスプラズマをチャンバ内に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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することとしたので、
プラズマによる薄膜の損傷を低減または防止することができる。
【０２５７】
〔請求項６５〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段と、
前記チャンバの外部に設けられ、窒素ガスをプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させると共に当該窒素ガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することとしたので、
チャンバ内に発生したプラズマによる薄膜の損傷を低減または防止することができる。
【０２５８】
〔請求項６６〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段と、
前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することとしたので、
チャンバ内に発生したプラズマによる薄膜の損傷を低減または防止することができる。
【０２５９】
〔請求項６７〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスおよび窒素ガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマおよび窒素ガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマおよび窒素ガスプラズマをチャンバ内に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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することとしたので、
プラズマによる薄膜の損傷を低減または防止することができる。
【０２６０】
〔請求項６８〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給する第１のプラズマ発生手段と、
前記チャンバの外部に設けられ、窒素ガスをプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させると共に当該窒素ガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することとしたので、
プラズマによる薄膜の損傷を低減または防止することができる。更に、各使用ガスのプラズマを独立して制御することができる。
【０２６１】
〔請求項６９〕に記載する発明では、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し、前記チャンバ内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、
前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給するプラズマ発生手段と、
前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
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させる温度制御手段とを有し、
前記基板に金属窒化物を成膜することとしたので、
プラズマによる薄膜の損傷を低減または防止することができる。
【０２６２】
〔請求項７０〕に記載する発明では、〔請求項５４〕ないし〔請求項６３〕、〔請求項６６〕、〔請求項６９〕のいずれかに記載する発明において、
前記窒素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ窒素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなることとしたので、
基板に成膜される薄膜に対して、効率よく窒化作用を及ぼすことができ、成膜される窒化金属膜の純度を向上させることができる。
【０２６３】
〔請求項７１〕に記載する発明では、〔請求項５４〕、〔請求項５５〕または〔請求項５７〕のいずれかに記載する発明において、
前記窒素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置される導電体からなるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ前記窒素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなると共に、給電により前記基板との間に容量結合型の窒素ガスプラズマを発生させることとしたので、
〔請求項７０〕に記載する発明の効果に加えて、窒素ガスプラズマを薄膜に直接作用させることができるため、成膜される窒化金属膜の純度を更に向上させることができる。
【０２６４】
〔請求項７２〕に記載する発明では、〔請求項５４〕、〔請求項５５〕または〔請求項５７〕のいずれかに記載する発明において、
前記窒素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置される導電体からなるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ前記窒素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなると共に、前記リング状パイプの周方向の少なくとも一箇所が絶縁されると共に、給電により前記基板との間に誘導結合型の窒素ガスプラズマを発生させることとしたので、
〔請求項７０〕に記載する発明の効果に加えて、窒素ガスプラズマを薄膜に直接作用させることができるため、成膜される窒化金属膜の純度を更に向上させることができる。
【０２６５】
〔請求項７３〕に記載する発明では、〔請求項５４〕ないし〔請求項７２〕のいずれかに記載する発明において、
前記金属をタンタル、タングステン、チタン、シリコンからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属としたので、
所望の薄膜を作製し、例えばバリアメタル膜等に応用することが可能となる。
【０２６６】
〔請求項７４〕に記載する発明では、〔請求項５５〕ないし〔請求項７３〕のいずれかに記載する発明において、
前記ハロゲンを塩素としたので、
成膜速度を向上させると共に成膜コストを低減することができる。
【０２６７】
〔請求項７５〕に記載する発明では、〔請求項１〕ないし〔請求項１６〕のいずれかに記載する発明において、
前記金属を銅としたので、所望の薄膜を成膜することができる。
【０２６８】
〔請求項７６〕に記載する発明では、〔請求項３８〕ないし〔請求項５３〕のいずれかに記載する発明において、
前記金属を銅としたので、所望の薄膜を成膜することができる。
【０２６９】
〔請求項７７〕に記載する発明では、〔請求項１７〕ないし〔請求項３７〕のいずれかに記載する発明において、
前記金属を銅としたので、所望の薄膜を成膜することができる。
【０２７０】
〔請求項７８〕に記載する発明では、〔請求項５４〕ないし〔請求項７４〕のいずれかに記載する発明において、
前記金属を銅としたので、所望の薄膜を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る酸化金属膜作製方法を実施する酸化金属膜作製装置の概略側面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る酸化金属膜作製方法を実施する酸化金属膜作製装置の概略側面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る酸化金属膜作製方法を実施する酸化金属膜作製装置の概略側面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る酸化金属膜作製方法を実施する酸化金属膜作製装置の概略側面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る酸化金属膜作製方法を実施する酸化金属膜作製装置の概略側面図である。
【図６】本発明の第６の実施形態に係る酸化金属膜作製方法を実施する酸化金属膜作製装置の概略側面図である。
【図７】本発明の第７の実施形態に係る酸化金属膜作製方法を実施する酸化金属膜作製装置の概略側面図である。
【図８】本発明の第８の実施形態に係る酸化金属膜作製方法を実施する酸化金属膜作製装置の概略側面図である。
【図９】本発明の第９の実施形態に係る酸化金属膜作製方法を実施する酸化金属膜作製装置の概略側面図である。
【図１０】本発明の第１０の実施形態に係る窒化金属膜作製方法を実施する窒化金属膜作製装置の概略側面図である。
【図１１】本発明の第１１の実施形態に係る窒化金属膜作製方法を実施する窒化金属膜作製装置の概略側面図である。
【図１２】本発明の第１２の実施形態に係る窒化金属膜作製方法を実施する窒化金属膜作製装置の概略側面図である。
【図１３】本発明の第１３の実施形態に係る窒化金属膜作製方法を実施する窒化金属膜作製装置の概略側面図である。
【符号の説明】
１　チャンバ
２　支持台
３　基板
４　ヒータ
５　冷媒流通手段
６　温度制御手段
７，２６，３０　被エッチング部材
８　真空装置
９，２７，３４，３４’　プラズマアンテナ
１０，１０’　整合器
１１，１１’　電源
１２　ノズル
１３，２０　流量制御器
１４，３５　ガスプラズマ
１５　前駆体
１６　ＨｆＯ２　薄膜
１７　排気口
２５，２９　天井板
３１，３１’　開口部
３２，３２’　通路
３３，３３’　励起室
４０　ガスリング

Claims (78)

  1. 基板が収容されるチャンバの内部に供給した酸素ガスをプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させ、
    金属で形成した被エッチング部材を前記酸素ガスプラズマでエッチングすることにより金属成分と酸素ガス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することにより金属酸化物である前記前駆体を前記基板に成膜させることを特徴とする酸化金属膜作製方法。
  2. 基板が収容されるチャンバの内部に供給したハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
    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ガス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ガス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することにより前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜させるにあたって、
    更にチャンバ内に供給した酸素ガスをプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させ、前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする酸化金属膜作製方法。
  3. 基板が収容されるチャンバの内部に供給したハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
    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ガス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ガス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することにより前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜させるにあたって、
    更にチャンバの内部に酸素ガスを供給し、前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする酸化金属膜作製方法。
  4. 〔請求項２〕に記載の酸化金属膜作製方法において、
    前記酸素ガスプラズマが以下のＡ工程、Ｂ工程、Ｃ工程のうち、少なくとも一つの工程を行うことにより前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする酸化金属膜作製方法。
    Ａ工程：前記基板上に既に成膜された金属成分を酸化する工程。
    Ｂ工程：金属成分とハロゲンガスとの前記前駆体を酸化して金属成分と酸素ガスとの前駆体にする工程。
    Ｃ工程：前記被エッチング部材をエッチングすることにより金属成分と酸素ガスとの前駆体を形成する工程。
  5. 〔請求項３〕に記載の酸化金属膜作製方法において、
    前記酸素ガスが以下のＡ工程、Ｂ工程のうち、少なくとも一つの工程を行うことにより前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする酸化金属膜作製方法。
    Ａ工程：前記基板上に既に成膜された金属成分を酸化する工程。
    Ｂ工程：金属成分とハロゲンガスとの前記前駆体を酸化して金属成分と酸素ガスとの前駆体にする工程。
  6. 〔請求項２〕ないし〔請求項５〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製方法において、
    前記ハロゲンガス及び酸素ガスを独立した供給手段からそれぞれチャンバの内部に供給することを特徴とする酸化金属膜作製方法。
  7. 〔請求項２〕ないし〔請求項５〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製方法において、
    前記ハロゲンガス及び酸素ガスを同じの一つの供給手段からチャンバの内部に供給することを特徴とする酸化金属膜作製方法。
  8. 〔請求項６〕または〔請求項７〕に記載の酸化金属膜作製方法において、
    ハロゲンガスを供給した後に酸素ガスを供給することを特徴とする酸化金属膜作製方法。
  9. 〔請求項６〕または〔請求項７〕に記載の酸化金属膜作製方法において、
    ハロゲンガスを供給した後に酸素ガスを供給する順序を交互に繰り返すことを特徴とする酸化金属膜作製方法。
  10. 〔請求項６〕または〔請求項７〕に記載の酸化金属膜作製方法において、
    ハロゲンガスと酸素ガスとを同時に供給することを特徴とする酸化金属膜作製方法。
  11. 〔請求項１〕ないし〔請求項１０〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製方法において、
    前記ハロゲンガスプラズマまたは前記酸素ガスプラズマの少なくとも一方が誘導結合型プラズマであることを特徴とする酸化金属膜作製方法。
  12. 〔請求項１〕ないし〔請求項１０〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製方法において、
    前記ハロゲンガスプラズマまたは前記酸素ガスプラズマの少なくとも一方が容量結合型プラズマであることを特徴とする酸化金属膜作製方法。
  13. 〔請求項１〕ないし〔請求項１０〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製方法において、
    前記ハロゲンガスプラズマまたは前記酸素ガスプラズマの少なくとも一方が誘導結合型プラズマと容量結合型プラズマとからなるハイブリッドプラズマであることを特徴とする酸化金属膜作製方法。
  14. 〔請求項１〕ないし〔請求項１３〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製方法において、
    前記ハロゲンガスプラズマまたは前記酸素ガスプラズマの少なくとも一方が、予めチャンバの外部でプラズマ化されてチャンバ内に供給されたプラズマであることを特徴とする酸化金属膜作製方法。
  15. 〔請求項１〕ないし〔請求項１４〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製方法において、
    前記金属はハフニウム、イリジウム、チタン、ジルコニウム、タンタルからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属であることを特徴とする酸化金属膜作製方法。
  16. 〔請求項２〕ないし〔請求項１５〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製方法において、
    前記ハロゲンは塩素であることを特徴とする酸化金属膜作製方法。
  17. 基板が収容されるチャンバと、
    前記チャンバ内において前記基板に対向する位置に設けられる金属製の被エッチング部材と、
    前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
    前記チャンバの内部をプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させ、当該酸素ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分と酸素ガスとの前駆体を生成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ことにより金属酸化物である前記前駆体を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたことを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  18. 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し、前記チャンバ内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、
    前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
    前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマ及び酸素ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
    前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くさせる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  19. 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し、前記チャンバ内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、
    前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
    前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
    前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くさせる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  20. 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し、前記チャンバ内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、
    前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
    前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマ及び酸素ガスプラズマを発生させ、前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガスとの第１の前駆体を生成し、前記酸素ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分と酸素ガスとの第２の前駆体を生成すると共に、ハロゲン化金属である前記第１の前駆体を前記酸素ガスプラズマにより金属酸化物である前記第２の前駆体に変化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ことにより、前記第１の前駆体の金属成分及び前記第２の前駆体を前記基板に成膜させると共に、成膜された前記金属成分を前記酸素ガスプラズマにより金属酸化物に変化させる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  21. 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し、前記チャンバ内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、
    前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
    前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガスとの前駆体を生成し、ハロゲン化金属である前記前駆体を前記酸素ガスにより酸化して金属酸化物に変化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ことにより、前記前駆体の金属成分及び前記金属酸化物を前記基板に成膜させると共に、成膜された前記金属成分を前記酸素ガスにより金属酸化物に変化させる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  22. 〔請求項１８〕ないし〔請求項２１〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製装置において、
    前記ハロゲンガス供給手段及び前記酸素ガス供給手段は独立した供給手段であることを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  23. 〔請求項１８〕ないし〔請求項２１〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製装置において、
    前記ハロゲンガス供給手段及び酸素ガス供給手段を一体にして一つの供給手段から前記ハロゲンガス及び酸素ガスを供給することを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  24. 〔請求項２２〕または〔請求項２３〕に記載の酸化金属膜作製装置において、
    更に、前記ハロゲンガス供給手段によりハロゲンガスを第１所定時間供給した後に前記酸素ガス供給手段により酸素ガスを第２所定時間供給するガス供給制御手段を更に備えたことを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  25. 〔請求項２２〕または〔請求項２３〕に記載の酸化金属膜作製装置において、
    更に、前記ハロゲンガス供給手段によりハロゲンガスを第１所定時間供給した後に前記酸素ガス供給手段により酸素ガスを第２所定時間供給する順序を交互に繰り返すガス供給制御手段を備えたことを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  26. 〔請求項２２〕または〔請求項２３〕に記載の酸化金属膜作製装置において、
    更に、前記ハロゲンガスと前記酸素ガスとを同時に供給するガス供給制御手段を備えたことを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  27. 基板が収容されるチャンバと、
    前記チャンバ内において前記基板に対向する位置に設けられる金属製の被エッチング部材と、
    前記チャンバの外部に設けられ、酸素ガスをプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させると共に当該酸素ガスプラズマをチャンバ内に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させる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  28. 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し、前記チャンバ内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、
    前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段と、
    前記チャンバの外部に設けられ、酸素ガスをプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させると共に当該酸素ガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  29. 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し、前記チャンバ内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、
    前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
    前記チャンバの内部をプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段と、
    前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  30. 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し、前記チャンバ内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、
    前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスおよび酸素ガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマおよび酸素ガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマおよび酸素ガスプラズマをチャンバ内に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させる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  31. 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し、前記チャンバ内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、
    前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給する第１のプラズマ発生手段と、
    前記チャンバの外部に設けられ、酸素ガスをプラズマ化して酸素ガスプラズマを発生させると共に当該酸素ガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  32. 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し、前記チャンバ内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、
    前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給するプラズマ発生手段と、
    前記基板と前記被エッチング部材との間に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
    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させる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属酸化物を成膜することを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  33. 〔請求項１７〕ないし〔請求項２６〕、〔請求項２９〕、〔請求項３２〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製装置において、
    前記酸素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ酸素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなることを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  34. 〔請求項１７〕、〔請求項１８〕または〔請求項２０〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製装置において、
    前記酸素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置される導電体からなるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ前記酸素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなると共に、給電により前記基板との間に容量結合型の酸素ガスプラズマを発生させることを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  35. 〔請求項１７〕、〔請求項１８〕または〔請求項２０〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製装置において、
    前記酸素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置される導電体からなるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ前記酸素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなると共に、前記リング状パイプの周方向の少なくとも一箇所が絶縁されると共に、給電により前記基板との間に誘導結合型の酸素ガスプラズマを発生させることを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  36. 〔請求項１７〕ないし〔請求項３５〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製装置において、
    前記金属はハフニウム、イリジウム、チタン、ジルコニウム、タンタルからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属であることを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  37. 〔請求項１８〕ないし〔請求項３６〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製装置において、
    前記ハロゲンは塩素であることを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  38. 基板が収容されるチャンバの内部に供給した窒素ガスをプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させ、
    金属で形成した被エッチング部材を前記窒素ガスプラズマでエッチングすることにより金属成分と窒素ガス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することにより金属窒化物である前記前駆体を前記基板に成膜させることを特徴とする窒化金属膜作製方法。
  39. 基板が収容されるチャンバの内部に供給したハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
    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ガス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ガス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することにより前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜させるにあたって、
    更にチャンバ内に供給した窒素ガスをプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させ、前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする窒化金属膜作製方法。
  40. 基板が収容されるチャンバの内部に供給したハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、
    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ガス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ガス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することにより前記前駆体の金属成分を前記基板に成膜させるにあたって、
    更にチャンバの内部に窒素ガスを供給し、前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする窒化金属膜作製方法。
  41. 〔請求項３９〕に記載の窒化金属膜作製方法において、
    前記窒素ガスプラズマが以下のＡ工程、Ｂ工程、Ｃ工程のうち、少なくとも一つの工程を行うことにより前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする窒化金属膜作製方法。
    Ａ工程：前記基板上に既に成膜された金属成分を窒化する工程。
    Ｂ工程：金属成分とハロゲンガスとの前記前駆体を窒化して金属成分と窒素ガスとの前駆体にする工程。
    Ｃ工程：前記被エッチング部材をエッチングすることにより金属成分と窒素ガスとの前駆体を形成する工程。
  42. 〔請求項４０〕に記載の窒化金属膜作製方法において、
    前記窒素ガスが以下のＡ工程、Ｂ工程のうち、少なくとも一つの工程を行うことにより前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする窒化金属膜作製方法。
    Ａ工程：前記基板上に既に成膜された金属成分を窒化する工程。
    Ｂ工程：金属成分とハロゲンガスとの前記前駆体を窒化して金属成分と窒素ガスとの前駆体にする工程。
  43. 〔請求項３９〕ないし〔請求項４２〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製方法において、
    前記ハロゲンガス及び窒素ガスを独立した供給手段からそれぞれチャンバの内部に供給することを特徴とする窒化金属膜作製方法。
  44. 〔請求項３９〕ないし〔請求項４２〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製方法において、
    前記ハロゲンガス及び窒素ガスを同じの一つの供給手段からチャンバの内部に供給することを特徴とする窒化金属膜作製方法。
  45. 〔請求項４３〕または〔請求項４４〕に記載の窒化金属膜作製方法において、
    ハロゲンガスを供給した後に窒素ガスを供給することを特徴とする窒化金属膜作製方法。
  46. 〔請求項４３〕または〔請求項４４〕に記載の窒化金属膜作製方法において、
    ハロゲンガスを供給した後に窒素ガスを供給する順序を交互に繰り返すことを特徴とする窒化金属膜作製方法。
  47. 〔請求項４３〕または〔請求項４４〕に記載の窒化金属膜作製方法において、
    ハロゲンガスと窒素ガスとを同時に供給することを特徴とする窒化金属膜作製方法。
  48. 〔請求項３８〕ないし〔請求項４７〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製方法において、
    前記ハロゲンガスプラズマまたは前記窒素ガスプラズマの少なくとも一方が誘導結合型プラズマであることを特徴とする窒化金属膜作製方法。
  49. 〔請求項３８〕ないし〔請求項４７〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製方法において、
    前記ハロゲンガスプラズマまたは前記窒素ガスプラズマの少なくとも一方が容量結合型プラズマであることを特徴とする窒化金属膜作製方法。
  50. 〔請求項３８〕ないし〔請求項４７〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製方法において、
    前記ハロゲンガスプラズマまたは前記窒素ガスプラズマの少なくとも一方が誘導結合型プラズマと容量結合型プラズマとからなるハイブリッドプラズマであることを特徴とする窒化金属膜作製方法。
  51. 〔請求項３８〕ないし〔請求項５０〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製方法において、
    前記ハロゲンガスプラズマまたは前記窒素ガスプラズマの少なくとも一方が、予めチャンバの外部でプラズマ化されてチャンバ内に供給されたプラズマであることを特徴とする窒化金属膜作製方法。
  52. 〔請求項３８〕ないし〔請求項５１〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製方法において、
    前記金属はタンタル、タングステン、チタン、シリコンからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属であることを特徴とする窒化金属膜作製方法。
  53. 〔請求項３９〕ないし〔請求項５２〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製方法において、
    前記ハロゲンは塩素であることを特徴とする窒化金属膜作製方法。
  54. 基板が収容されるチャンバと、
    前記チャンバ内において前記基板に対向する位置に設けられる金属製の被エッチング部材と、
    前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
    前記チャンバの内部をプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させ、当該窒素ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分と窒素ガスとの前駆体を生成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ことにより金属窒化物である前記前駆体を基板に成膜させる温度制御手段とを備えたことを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  55. 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し、前記チャンバ内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、
    前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
    前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマ及び窒素ガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
    前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くさせる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  56. 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し、前記チャンバ内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、
    前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
    前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
    前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低くさせる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  57. 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し、前記チャンバ内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、
    前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
    前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマ及び窒素ガスプラズマを発生させ、前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガスとの第１の前駆体を生成し、前記窒素ガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分と窒素ガスとの第２の前駆体を生成すると共に、ハロゲン化金属である前記第１の前駆体を前記窒素ガスプラズマにより金属窒化物である前記第２の前駆体に変化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ことにより、前記第１の前駆体の金属成分及び前記第２の前駆体を前記基板に成膜させると共に、成膜された前記金属成分を前記窒素ガスプラズマにより金属窒化物に変化させる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  58. 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し、前記チャンバ内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、
    前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
    前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させ、前記ハロゲンガスプラズマで前記被エッチング部材をエッチングすることにより前記被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガスとの前駆体を生成し、ハロゲン化金属である前記前駆体を前記窒素ガスにより窒化して金属窒化物に変化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ことにより、前記前駆体の金属成分及び前記金属窒化物を前記基板に成膜させると共に、成膜された前記金属成分を前記窒素ガスにより金属窒化物に変化させる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  59. 〔請求項５５〕ないし〔請求項５８〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製装置において、
    前記ハロゲンガス供給手段及び前記窒素ガス供給手段は独立した供給手段であることを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  60. 〔請求項５５〕ないし〔請求項５８〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製装置において、
    前記ハロゲンガス供給手段及び窒素ガス供給手段を一体にして一つの供給手段から前記ハロゲンガス及び窒素ガスを供給することを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  61. 〔請求項５９〕または〔請求項６０〕に記載の窒化金属膜作製装置において、
    更に、前記ハロゲンガス供給手段によりハロゲンガスを第１所定時間供給した後に前記窒素ガス供給手段により窒素ガスを第２所定時間供給するガス供給制御手段を更に備えたことを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  62. 〔請求項５９〕または〔請求項６０〕に記載の窒化金属膜作製装置において、
    更に、前記ハロゲンガス供給手段によりハロゲンガスを第１所定時間供給した後に前記窒素ガス供給手段により窒素ガスを第２所定時間供給する順序を交互に繰り返すガス供給制御手段を備えたことを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  63. 〔請求項５９〕または〔請求項６０〕に記載の窒化金属膜作製装置において、
    更に、前記ハロゲンガスと前記窒素ガスとを同時に供給するガス供給制御手段を備えたことを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  64. 基板が収容されるチャンバと、
    前記チャンバ内において前記基板に対向する位置に設けられる金属製の被エッチング部材と、
    前記チャンバの外部に設けられ、窒素ガスをプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させると共に当該窒素ガスプラズマをチャンバ内に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させる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  65. 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し、前記チャンバ内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、
    前記チャンバの内部をプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段と、
    前記チャンバの外部に設けられ、窒素ガスをプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させると共に当該窒素ガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  66. 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し、前記チャンバ内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、
    前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
    前記チャンバの内部をプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段と、
    前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  67. 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し、前記チャンバ内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、
    前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスおよび窒素ガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマおよび窒素ガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマおよび窒素ガスプラズマをチャンバ内に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させる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  68. 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し、前記チャンバ内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、
    前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給する第１のプラズマ発生手段と、
    前記チャンバの外部に設けられ、窒素ガスをプラズマ化して窒素ガスプラズマを発生させると共に当該窒素ガスプラズマをチャンバ内に供給する第２の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させる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  69. 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し、前記チャンバ内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、
    前記チャンバの外部に設けられ、ハロゲンガスをプラズマ化してハロゲンガスプラズマを発生させると共に当該ハロゲンガスプラズマをチャンバ内に供給するプラズマ発生手段と、
    前記基板と前記被エッチング部材との間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
    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させる温度制御手段とを有し、
    前記基板に金属窒化物を成膜することを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  70. 〔請求項５４〕ないし〔請求項６３〕、〔請求項６６〕、〔請求項６９〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製装置において、
    前記窒素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置されるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ窒素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなることを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  71. 〔請求項５４〕、〔請求項５５〕または〔請求項５７〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製装置において、
    前記窒素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置される導電体からなるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ前記窒素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなると共に、給電により前記基板との間に容量結合型の窒素ガスプラズマを発生させることを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  72. 〔請求項５４〕、〔請求項５５〕または〔請求項５７〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製装置において、
    前記窒素ガス供給手段は、前記基板の周囲に配置される導電体からなるリング状パイプのガス流路と、当該ガス流路に設けられ前記窒素ガスを基板に向かって噴射するノズルとからなると共に、前記リング状パイプの周方向の少なくとも一箇所が絶縁されると共に、給電により前記基板との間に誘導結合型の窒素ガスプラズマを発生させることを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  73. 〔請求項５４〕ないし〔請求項７２〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製装置において、
    前記金属はタンタル、タングステン、チタン、シリコンからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属であることを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  74. 〔請求項５５〕ないし〔請求項７３〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製装置において、
    前記ハロゲンは塩素であることを特徴とする窒化金属膜作製装置。
  75. 〔請求項１〕ないし〔請求項１６〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製方法において、
    前記金属は銅であることを特徴とする酸化金属膜作製方法。
  76. 〔請求項３８〕ないし〔請求項５３〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製方法において、
    前記金属は銅であることを特徴とする窒化金属膜作製方法。
  77. 〔請求項１７〕ないし〔請求項３７〕のいずれかに記載の酸化金属膜作製装置において、
    前記金属は銅であることを特徴とする酸化金属膜作製装置。
  78. 〔請求項５４〕ないし〔請求項７４〕のいずれかに記載の窒化金属膜作製装置において、
    前記金属は銅であることを特徴とする窒化金属膜作製装置。
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