化学蒸着法により窒化チタンを基板に蒸着させる方法及び装置
【課題】ＭＯＣＶＤによって形成される窒化チタン障壁層を基板の端縁部を含む半導体表面の上に蒸着させ、その際に、基板の端縁部に蒸着された窒化チタン障壁層の部分の厚さを、蒸着された残りの窒化チタン障壁層の厚さに比較して増大させないようにする、プロセス及び装置を提供する。
【解決手段】基板２の端縁部６に蒸着される窒化チタンの量を抑制するが、そのような蒸着を完全には阻止しないようにする。１又はそれ以上の蒸着抑制ガス６４を、端縁部に向かうプロセスガスの流れ方向とは実質的に反対の方向に、端縁部に向けて流す。これにより、端縁部に蒸着される窒化チタンの量が減少される。蒸着抑制ガスは、基板の下の基板支持台４０に形成された複数の孔５２を通って流れる。これらの孔は、支持台の頂部付近で円周方向に隔置された開口５４を有している。蒸着抑制ガスは、開口を通って、基板の上面の下方の端縁部の付近から出る。
【解決手段】基板２の端縁部６に蒸着される窒化チタンの量を抑制するが、そのような蒸着を完全には阻止しないようにする。１又はそれ以上の蒸着抑制ガス６４を、端縁部に向かうプロセスガスの流れ方向とは実質的に反対の方向に、端縁部に向けて流す。これにより、端縁部に蒸着される窒化チタンの量が減少される。蒸着抑制ガスは、基板の下の基板支持台４０に形成された複数の孔５２を通って流れる。これらの孔は、支持台の頂部付近で円周方向に隔置された開口５４を有している。蒸着抑制ガスは、開口を通って、基板の上面の下方の端縁部の付近から出る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板上に形成される集積回路構造に関する。より詳細に言えば、本発明は、金属有機化学蒸着法によって半導体基板の端縁部に形成された窒化チタンの剥離現象を解消するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路構造は、絶縁層の上に形成されたパターン化された金属層を用い、これにより、集積回路構造の一部から成る能動デバイスの間に金属相互接続部すなわち配線を形成する。特に、タングステン、アルミニウム又はアルミニウム／銅合金の如き金属を用いて上述の金属相互接続部を形成する場合には、金属層を形成する前に絶縁層の上にＴｉＮの障壁層を形成し、これにより、集積回路構造にその後堆積される金属層の接着を促進すると共に、上記金属とその基礎材料（例えば、基礎絶縁層のバイアホール又は接点開口の下にあるシリコンの露出面又は他の金属の露出面）との間の相互作用を阻止するのが好ましい。
【０００３】
ＴｉＮのステップ被覆率（ｓｔｅｐ ｃｏｖｅｒａｇｅ）を高めると共に、熱蓄積（ｔｈｅｒｍａｌ ｂｕｄｇｅｔ）を一定に保つ（集積回路構造が高い処理温度に暴露されるのを制限して、ドーパントの過剰な拡散を抑制する）ために、上述のＴｉＮ障壁層のＣＶＤ形成は、低い蒸着温度（例えば、約３２５°Ｃよりも低い温度）で実行されるのが好ましく、また、その際には、気体チタンの供給源として有機チタンの供給源を用いるのが好ましい。そのような蒸着法は、金属有機化学蒸着法すなわちＭＯＣＶＤと呼ばれている。
【０００４】
しかしながら、ＭＯＣＶＤを用いて半導体基板の上に窒化チタン障壁層を形成すると、厚さが不均一な窒化チタン障壁層が形成されることがある。特に、基板の端縁部に堆積される窒化チタン層の厚さが、基板の上面の他の部分に形成される障壁層の厚さを超えることがある。例えば、約３００オングストローム（Å）の均一な厚さを有する窒化チタン障壁層が、基板の上面にわたって堆積された場合には、基板の端縁部には、４００Å程度の窒化チタンが堆積することがある。
【０００５】
そのような状況は、図１及び図２に示されており、これらの図においては、半導体基板２が、ＣＶＤチャンバ２０の中でウエーハサポート２２の上に設けられており、一方、ＭＯＣＶＤ蒸着ガスが、チャンバ２０の中のシャワーヘッド２４から基板２の上面４の上及び基板２の端縁部６の周囲に向かって下方に流れている。図２（この図は、図示の都合上プロポーションを意図的に無視して拡大して示されている）に示すように、基板２の上面４に蒸着されている窒化チタン障壁層１４は、概ね均一な厚さを有しており、一方、基板２の端縁部６に蒸着されている窒化チタン１６は、不均一な厚さを有していて、層１４よりも厚い。
【０００６】
基板の端縁部に蒸着された窒化チタンの追加の厚さは、膜の応力、膜の性質、
及び／又は、ＭＯＣＶＤ装置の設計に起因して生ずる結果である。しかしながら、そのような原因に関係無く、基板２の端縁部６に生じた窒化チタン部分１６の上記追加の厚さ（この追加の厚さは、窒化チタン被覆の曲げ又は撓みの機能を低下させる）は、基板２がその後の処理の間に加熱されたり冷却されたりする際に、窒化チタンの被覆１６が割れたり剥離したりする傾向（すなわち、窒化チタン被覆の非接着性）を高める。一方、蒸着した窒化チタン障壁層の上記厚い部分１６のそのような割れ及び剥離若しくは非接着性は、粒子を生成させる。そのような粒子の生成は、半導体基板上に集積回路構造を形成しこれを処理する際に極めて望ましくない。
【０００７】
基板の端縁部の表面をマスキングすることによって、上記問題を解消することが提案されているが、そのような方法は受け容れがたい方法である。その理由は、そのようなマスクは、追加の処理工程を生じさせることに加えて、その後窒化チタン障壁層の上に金属層を蒸着させる前に除去する必要があり、また、そのような除去は、それ以前にはマスクされていた半導体基板の裸の表面を蒸着されている金属に露呈させる（すなわち、金属層の下に窒化チタンの所望の障壁層が設けられていない基板の表面を生じさせる）からである。
【０００８】
また、何等かの種類の周縁遮蔽体を用いて、基板の端縁部に所望の窒化チタン障壁層が蒸着するのを完全には阻止することなく、基板の端縁部に窒化チタンが蒸着するのを抑制した場合には、蒸着チャンバの中に追加の装置を設け、この装置を定期的に清浄にする必要がある。
【発明を解決するための課題】
【０００９】
従って、ＭＯＣＶＤによって形成される窒化チタン障壁層を基板の端縁部を含む半導体表面の上に蒸着させ、その際に、基板の端縁部に蒸着された窒化チタン障壁層の部分の厚さを、蒸着された残りの窒化チタン障壁層の厚さに比較して増大させないようにすることのできる、プロセス及び装置を提供することが極めて望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、１又はそれ以上の蒸着抑制ガスの流れを、基板の端縁部に向かうプロセスガスの流れとは反対方向に、基板の端縁部に向けて導くことにより、ＭＯＣＶＤによって半導体基板の端縁部に窒化チタンが蒸着されるのを排除することなく、窒化チタンの蒸着量を減少させる。基板の端縁部に向かう上記蒸着抑制ガスの流れは、１又はそれ以上の蒸着ガスの流れの一部を基板の端縁部から離れる方向に導くか、又は、蒸着チャンバの中の基板の端縁部付近の領域にある上記１又はそれ以上の蒸着ガスを局部的に希釈するか、あるいは、これらを組み合わせることにより、半導体基板の端縁部における窒化チタンの蒸着量を減少させる。
【００１１】
上述の１又はそれ以上の蒸着抑制ガスの流れは、そのような１又はそれ以上の蒸着抑制ガスを基板の下の基板支持台に形成された複数の孔を通して流すことによって、基板の端縁部に向かって導くことができる。上記孔は、上記支持台の頂部付近で該支持台の周囲で円周方向に隔置された開口を有しており、これら開口を通って、上記１又はそれ以上のガスは、基板の端縁部付近の基板の上面の平面の下から出る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来技術の蒸着チャンバを破断して示す垂直方向の側方断面図であって、半導体基板が、チャンバの中で基板支持台の上に設けられていて、窒化チタンの層が基板に蒸着され、より厚い領域が基板の端縁部に蒸着される状態を示している。
【図２】図１の構造の一部を拡大して示す垂直方向の側方断面図であって、窒化チタンの厚い障壁層が半導体基板の端縁部に蒸着されている状態を示している。
【図３】蒸着チャンバを破断して示す垂直方向の側方断面図であって、半導体基板が、蒸着チャンバの中で本発明に従って構成された基板支持台に設けられていて、蒸着抑制ガスの流れが、基板の端縁部の付近に与えられ、これにより、基板の端縁部付近の蒸着領域が薄くなった状態で窒化チタンの層が基板に蒸着されている様子を示している。
【図４】図３の構造の一部を拡大して示す垂直方向の側方断面図であって、窒化チタンの薄い障壁層が、本発明に従って半導体基板の端縁部に蒸着されている状態を示している。
【図５】図３の線Ｖ−Ｖに沿って取った基板支持台の平面図であって、基板の端縁部の周囲に蒸着抑制ガスの上向きの流れを生じさせるように、基板支持台に形成された孔が半径方向に分布されている状態を示している。
【図６】本発明の別の実施例を破断して示す垂直方向の側方断面図であって、半導体基板が、本発明に従って構成された変更された基板支持台に設けられていて、蒸着抑制ガスの流れが、基板の端縁部の付近に与えられ、これにより、基板の端縁部付近の蒸着部分が薄くなった状態で窒化チタンの層が基板に蒸着されている様子を示している。
【図７】複数の基板を処理するために使用される蒸着チャンバを破断して示す垂直方向の側方断面図であって、複数の半導体基板が、蒸着チャンバの中で本発明に従って構成されたそれぞれの基板支持台に設けられている状態を示している。
【図８】図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿って取った蒸着チャンバの平面図であって、上記複数の基板支持台の水平方向の配置を示すと共に、蒸着チャンバの中の中央のプロセスガス排気ポートの複数の支持台に対する位置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図３を参照すると、通常のシャワーヘッド３４を有する蒸着チャンバ３０が示されている。上記シャワーヘッド３４は、当業者には周知のように、蒸着チャンバの頂部から垂下して、プロセス蒸着ガスをチャンバ３０に入れるための手段を提供している。チャンバ３０の中でシャワーヘッド３４の下方に設けられているのは、半導体支持台４０であって、この半導体支持台は、後に詳細に説明するように、本発明に従って構成されている。支持台４０の上面４４に着座しているのは、半導体基板２であって、この半導体基板は、図示の実施例においては、円筒形である。基板２は、図１及び図２の従来技術の装置に関して上に説明したように、上面４と、端縁部６とを有している。１又はそれ以上の支持台装着部３２、３６を設けて、支持台４０を蒸着チャンバ３０の底部壁に取り付けることができる。中央の排気ポート３８を支持台４０の下方のチャンバ３０の底部壁の中央に設けて、シャワーヘッド３４を通って蒸着チャンバ３０に導入されるプロセスガスのための出口を形成することができる。一方、排気ポート３８は、当業者には周知のように、通常の排ガス装置又は真空ポンプ装置（図示せず）に接続することができる。
【００１４】
図示の実施例においてはこれも円筒形である基板支持台４０は、基板２の直ぐ下の小さな直径の支持台上方部分４２を備えており、この上方部分４２は、この実施例においては、基板２の直径よりも若干小さい直径を有している。支持台４０の上方部分４２の上面４４は、基板２の下面８に係合し、これにより、基板２をチャンバ３０の中に支持している。支持台４０には、更に、大きな直径を有する円筒形の下方部分４６が設けられており、この下方部分は、直径の小さい上方部分４２で終端している。
【００１５】
一連の傾斜した孔５２が、支持台の下方部分４６に設けられており、上記孔の下端部は、共通の孔５０の中で終端しており、一方、この共通の孔５０は、チャンバ３０の底部壁を貫通して１又はそれ以上の蒸着抑制ガスのための外部ガス供給源６４まで伸長している管６０に接続されている。各々の孔５２の上方端５４は、図示の実施例においては、支持台の上方部分４２及び支持台の下方部分４６が交差する領域の付近で終端している。
【００１６】
本発明によれば、次に、１又はそれ以上の蒸着抑制ガスが、ガス供給源６４から、管６０、共通の孔５０、傾斜した孔５２及び孔の端部５４を通り、基板２の端縁部６付近の孔の端部５４から出て、チャンバ３０に流入する。
【００１７】
同時に、気体の窒素源及び気体の有機チタン源から成るＭＯＣＶＤ蒸着ガス又は処理ガスが、シャワーヘッド３４の下向きの開口（図示せず）を通ってチャンバ３０に流入し、基板２の上面４に向かう。孔の端部５４から出て上方に流れる蒸着抑制ガスが、基板２の端縁部６に向かって下方に流れて該端縁部の周囲で流動するプロセスガスに遭遇すると、該プロセスガスは、基板２の端縁部６から偏向されるか、あるいは、十分に希釈される。いずれにしても、基板２の端縁部６に蒸着される窒化チタンの量は、端縁部６に蒸着される窒化チタンの厚さを減少させることになる。この厚さは、基板２の上面４に蒸着される窒化チタン層１４の厚さよりも小さい。
【００１８】
この様子は、図４に示されている。図４においては、基板２の上面４に形成された窒化チタン層１４は、従来技術の図２の基板２の上面４に形成されるチタン層１４と同じ厚さを有しているが、本発明に従って基板２の端縁部６に形成される図４に示す窒化チタン層１６ａは、従来技術の図２に示す窒化チタン層１６よりも薄いばかりではなく、基板２の上面に形成される窒化チタン層１４よりも薄くなっている。
【００１９】
基板２上の窒化チタンの蒸着に関して使用される「端縁部」６という用語は、図４で見て基板２のほぼ曲線状の端部分に形成される窒化チタンの蒸着部を定義するためのものであることに注意すべきである。より詳細に言えば、「端縁部」という用語は、基板２の平坦な上面４によって規定される平面に対して約２０°の角度で始まり、基板２の上面４の平面に対して９０°の角度をなす湾曲した端面上の点まで少なくとも伸長する、湾曲した端部分の一部の上にある窒化チタンの蒸着部を意味している。従って、蒸着抑制ガスの流量は、約２０°の点で始まり基板の上面の平面から少なくとも９０°にある点まで伸長している基板の端縁部に形成される窒化チタン層の厚さに影響を与える（そして、減少させる）に十分な値でなければならない。
【００２０】
孔の端部５４から出る上記１又はそれ以上の蒸着抑制ガスは、窒素、及び、ＶＩＩＩ族の希ガス（例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及び、キセノン）を含む非反応性ガス、あるいは、シャワーヘッド３４を通って流れる有機チタンのプロセスガスと反応する反応性ガス（例えば、アンモニア）とすることができる。
【００２１】
ＴｉＮ障壁層を形成する際に使用されシャワーヘッド３４を通ってチャンバ３０に流入するプロセスガスである気体の窒素源は、窒素源を提供することができると共に、気体のチタン源が有機物質である場合に、気体のチタン源の分解から生ずる有機生成物と反応することのできる、任意の気体の窒素源とすることができる。プロセスガスの窒素源は有機物とすることができるが、アンモニアの如き無機の窒素源を気体の窒素源として用いるのが好ましい。その理由は、そのような無機の窒素源から水素が遊離し、この水素は、気体の有機チタン源の有機部分と反応して１又はそれ以上のガスを形成し、この１又はそれ以上のガスは、蒸着操作の間にＣＶＤチャンバから真空排気によって除去することができるからである。しかしながら、上記気体の窒素源は、酸素を遊離する物質、あるいは、ＴｉＮ障壁層と共に蒸着して該障壁層の抵抗率を増大させる恐れのある酸素の生成物又は副生物を何等かの態様で形成する物質を含んではならないということに注意する必要がある。
【００２２】
シャワーヘッド３４を通ってチャンバ３０に流入するプロセスガスである気体の有機チタン源は、特に限定するものではないが、例えば、組成式Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ3ＣＨ2）2］4を有するＴＤＥＡＴ（テトラキス（ジエチルアミド）チタン）、あるいは、組成式Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ3）2］4を有するＴＤＭＡＴ（テトラキス（ジメチルアミド）チタン）を含むことができる。
【００２３】
プロセスガスは、ある値の気体のチタン源対気体の反応性窒素源の比で、シャワーヘッド３４を通ってＣＶＤチャンバに流入する。上記比は、少なくとも１体積部の気体のチタン源に対して２０体積部の気体の窒素源の割合（すなわち、１：２０）から、少なくとも１体積部の気体のチタン源に対して１体積部の気体の窒素源の割合（すなわち、１：１）である。気体のチタン源対気体の窒素源の上記比は、体積割合で約１：１０から約１：２の範囲であるのが好ましい。
【００２４】
それぞれの気体のプロセスガス源の個々の流量の絶対値、並びに、シャワーヘッド３４を通ってチャンバ３０に流入する全ガス流量は、ＣＶＤチャンバの体積に依存し、チャンバが大きければ大きい程、大きな流量が必要とされる。例えば、３５リットルのＣＶＤチャンバに関して、それぞれの気体反応物質の流量は、約１，０００立方センチメートル毎分（標準状態下）すなわち１，０００ｓｃｃｍのＴＤＥＡＴ、及び、約１３，０００ｓｃｃｍのアンモニアとすることができる。必要に応じて、キャリアガスを反応ガス（プロセスガス）に選択的に加えて、反応器を通る全ガス流量を増大させることもできる。
【００２５】
ガス供給源６４からパイプ６０、共通の孔５０、個々の傾斜した孔５２及び孔の端部５４を通ってチャンバ３０に流入する蒸着抑制ガスの量も、チャンバ３０の寸法、基板２の寸法、及び、シャワーヘッド３４を通ってチャンバ３０に流入するプロセスガスの体積と共に変化する。上述のように、基板２の端縁部６付近の孔の端部５４からチャンバ３０に流入する蒸着抑制ガスの量は、基板２の上面４に蒸着される窒化チタンの厚さを超えない厚さの窒化チタンの堆積物を基板２の端縁部６に形成するような量である。基板２の端縁部６に蒸着される窒化チタンの厚さは、基板２の上面４に蒸着される窒化チタンが約３００Åの平均厚さを有する場合には、約１００Åから約２５０Åの範囲であるのが好ましい。
【００２６】
ここで図５を参照すると、基板支持台４０の孔５２及びこれら孔の上方端５４の半径方向の分布が示されている。図５には、１６個の孔５２が示されており、各孔の間の半径方向の分布角度は、２２．５°である。上記半径方向の分布角度は、１５°程度の小さい値であるのが好ましい。すなわち、２４個の孔５２を基板支持台４０の中で半径方向に分布させ、これにより、孔の上方端５４から基板２の端縁部６への蒸着抑制ガスの流れが実質的に均一になるようにするのが好ましい。
【００２７】
図６は、基板支持台４０の変更例を示しており、この変更例においては、基板２の直径を超える直径を有する支持台４０’に、周縁リング４１が設けられている。この周縁リング４１は、支持台４０’の上面４４’に設けられていて、基板２の端縁部６を包囲している。この実施例においては、１又はそれ以上の蒸着抑制ガスが、管６０’から中央孔５０’に流入し、その後、半径方向に分布した孔５２’を通って流れ半径方向に分布した孔の上方端５４’から出て、基板２の端縁部６とリング４１の内側面との間を通って流れ、これにより、プロセスガスによって形成される窒化チタンが基板２の端縁部６に蒸着されるのを抑制する。この実施例においては、基板２の端縁部６に対するプロセスガスの流れ、特に、基板２の上面４の平面に対して４５°又はそれ以上の角度を形成する端縁部６の部分に対するプロセスガスの流れが、リング４１の存在によって既に部分的に抑制されていることに注意する必要がある。従って、蒸着抑制ガスの流れを下向きに調節し、端縁部６の２０°−４５°の部分に窒化チタンが過剰に蒸着するのを阻止しながら、端縁部６の４５°−９０°の部分に窒化チタンがある程度蒸着するようにする必要がある。
【００２８】
図７及び図８は、複数の基板を同時に処理するために使用される蒸着チャンバに応用された場合の本発明を示している。この実施例においては、チャンバ１３０には、５つの基板支持台１４０が設けられている。図７の断面図には、基板支持台の中の２つが示されており、図８の平面図には、総ての基板支持台が示されている。蒸着チャンバ１３０には、更に、５つのシャワーヘッド１３４が設けられている。各々の基板支持台１４０の上方に１つのシャワーヘッドが設けられており、これらシャワーヘッドを通ってプロセスガスが流れて、基板支持台１４０に取り付けられている各々の基板２の上面４（及び、端縁部６）に窒化チタンを蒸着させる。中央の排気ポート１３８が、チャンバ１３０の底部に設けられていて、シャワーヘッド１３４から基板２へ下方に流れるプロセスガスを排出するようになっている。
【００２９】
本発明によれば、各々の基板支持台１４０には、中央孔１５０が設けられている。上述の実施例と同様に、蒸着抑制ガスは、管１６０から上記中央孔１５０を通って各々の基板支持台１４０の半径方向に分布された傾斜した孔１５２に流れ、それぞれの基板２の端縁部６付近の孔の上方端１５４から出て、端縁部６に過剰な量の窒化チタンが蒸着するのを阻止する。
【００３０】
従って、本発明は、ＭＯＣＶＤ蒸着法において基板の端縁部に蒸着する窒化チタンの量を減少させるが、基板の端縁部に窒化チタンが蒸着するのを完全には阻止又は防止せず、これにより、基板の端縁部に蒸着される窒化チタンの全厚さが、基板の頂面すなわち上面に蒸着される窒化チタンの厚さを超えないようにする（好ましくは、小さくする）、方法及び装置を提供する。従って、基板の端縁部に蒸着された過剰な厚さの窒化チタンの割れ及び剥離を防止又は除去する。
【００３１】
本発明の主たる特徴は下記のとおりである。
１． 気体のチタン源としての有機チタン源、及び、反応性の気体の窒素源を含むプロセスガスを用いる化学蒸着法（ＣＶＤ）によって、基板に窒化チタンを蒸着させる蒸着方法において、前記基板の端縁部に蒸着される窒化チタンの量を、前記基板の上面に蒸着される窒化チタンの量に比較して減少させる工程を備え、前記蒸着の間に、蒸着抑制ガスの流れを前記基板の前記端縁部に向けて導くことにより、前記工程が行われることを特徴とする蒸着方法。
２． 上記１に記載の蒸着方法において、前記基板の前記端縁部への前記窒化チタンの蒸着が、前記基板の前記端縁部に向かって流れる前記蒸着抑制ガスによって完全には阻止されないことを特徴とする蒸着方法。
３． 上記２に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスの流れの方向が、前記気体の有機チタン源及び前記反応性の気体の窒素源を含む前記プロセスガスの流れの方向とは反対方向であることを特徴とする蒸着方法。
４． 上記２に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスを、前記基板の下方の基板支持台において半径方向に分布された複数の孔を通して、前記基板の前記端縁部に向かって流すことにより、前記蒸着抑制ガスの流れは、前記基板の前記端縁部に向かって導かれることを特徴とする蒸着方法。
５． 上記４に記載の蒸着方法において、前記基板の前記端縁部に向かう前記基板支持台の中の前記蒸着抑制ガスの流れは、前記基板の前記端縁部付近の前記支持台の周囲で半径方向に分布された前記基板支持台の前記孔の上方端の開口から出ることを特徴とする蒸着方法。
６． 上記２に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスは、非反応性ガスと、前記プロセスガスの中の１つのガスと反応して前記窒化チタンを形成することのできるガスとから成る群から選択されることを特徴とする蒸着方法。
７． 上記６に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスは、１又はそれ以上のＶＩＩＩ族の希ガスを含むことを特徴とする蒸着方法。
８． 上記６に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスは、アンモニアを含むことを特徴とする蒸着方法。
９． 上記２に記載の蒸着方法において、前記基板の前記端縁部に向かう前記蒸着抑制ガスの流れは、前記基板の前記上面の平面から約２０°の点から始まって前記基板の前記上面の平面から少なくとも９０°の点まで伸長する前記基板の前記端縁部に蒸着される窒化チタンの量を、前記基板の前記上面に蒸着される窒化チタンの量に比較して、十分に減少させることを特徴とする蒸着方法。
１０． 気体の窒素源としての有機チタン源、及び、反応性の気体
の窒素源を含むプロセスガスを用いる化学蒸着法（ＣＶＤ）によって、窒化チタンを基板に蒸着させる蒸着方法において、前記基板の端縁部に蒸着される窒化チタンの量を、前記基板の上面に蒸着される窒化チタンの量に比較して減少させる工程を備え、前記窒化チタンの蒸着の間に、蒸着抑制ガスの流れを、前記基板の下方の基板支持台の複数の孔に通して、前記基板の前記端縁部付近の前記基板支持台の周囲で円周方向に隔置された前記基板支持台の複数の孔の端部から出し、その後、前記蒸着抑制ガスを前記プロセスガスの流れとは反対方向に前記基板の前記端縁部へ流し、これにより、前記基板の前記端縁部に蒸着される窒化チタンの量を減少させることによって、前記工程が行われることを特徴とする蒸着方法。
１１． 気体のチタン源としての有機チタン源、及び、反応性の気体の窒素源を含むプロセスガスを用いる化学蒸着法（ＣＶＤ）によって、窒化チタンを基板に蒸着させるために使用される蒸着装置において、前記蒸着の間に、前記基板の前記端縁部に向かって蒸着抑制ガスの流れを導く手段を備え、これにより、前記基板の端縁部に蒸着される窒化チタンの量を、前記基板の上面に蒸着される窒化チタンの量に比較して減少させるように構成されたことを特徴とする蒸着装置。
１２． 上記１１に記載の蒸着装置において、前記基板の前記端縁部に向けて蒸着抑制ガスを流す前記手段は、前記基板の下方の基板支持台において半径方向に分布された複数の孔を含んでおり、これら孔は、前記蒸着抑制ガスの流れを前記基板の前記端縁部に向けて導くように構成されたことを特徴とする蒸着装置。
１３． 上記１２に記載の蒸着装置において、蒸着抑制ガスを前記基板支持台の複数の孔を通して前記基板の前記端縁部に向けて流す前記手段は、更に、前記基板の前記端縁部付近の前記基板支持台の周囲で該基板支持台に半径方向に分布された孔に接続された複数の半径方向に分布された開口を含んでいることを特徴とする蒸着装置。
１４． 上記１３に記載の蒸着装置において、前記基板支持台は、前記基板の直ぐ下に位置していて前記基板の直径よりも小さい直径を有する第１の部分と、該第１の部分の下に位置していて前記基板の直径よりも大きな直径を有する第２の部分とを含んでおり、前記基板支持台の周囲で半径方向に分布された前記複数の開口は、前記基板支持台の前記第１及び第２の部分の交差部の付近に位置しており、これにより、前記蒸着抑制ガスは、前記基板の前記端縁部付近の前記基板支持台から流れるように構成されたことを特徴とする蒸着装置。
１５． 上記１３に記載の蒸着装置において、前記基板支持台は、前記基板の直径よりも大きな直径を有しており、周縁リングが、前記基板支持台の上面に設けられていて、前記基板の前記端縁部を包囲しており、前記基板支持台において半径方向に分布された前記複数の開口は、前記周縁リングと前記基板の前記端縁部との間の前記基板支持台の上面に設けられていることを特徴とする蒸着装置。
１６． 上記１３に記載の蒸着装置において、複数の基板支持台が、蒸着チャンバの中に設けられており、各々の基板支持台には、半径方向に分布された複数の孔が設けられており、これら半径方向に分布された孔は各々、前記基板の前記端縁部付近の前記基板支持台の周囲で半径方向に分布された複数の開口の１つにそれぞれ接続されていることを特徴とする蒸着装置。
【符号の説明】
【００３２】
２ 基板
４ 基板の上面
６ 基板の端縁部
３０、１３０ 蒸着チャンバ
４０、１４０ 基板支持台
５２、５２’、１５２ 孔
５４、５４’、１５４ 孔の上方端
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板上に形成される集積回路構造に関する。より詳細に言えば、本発明は、金属有機化学蒸着法によって半導体基板の端縁部に形成された窒化チタンの剥離現象を解消するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路構造は、絶縁層の上に形成されたパターン化された金属層を用い、これにより、集積回路構造の一部から成る能動デバイスの間に金属相互接続部すなわち配線を形成する。特に、タングステン、アルミニウム又はアルミニウム／銅合金の如き金属を用いて上述の金属相互接続部を形成する場合には、金属層を形成する前に絶縁層の上にＴｉＮの障壁層を形成し、これにより、集積回路構造にその後堆積される金属層の接着を促進すると共に、上記金属とその基礎材料（例えば、基礎絶縁層のバイアホール又は接点開口の下にあるシリコンの露出面又は他の金属の露出面）との間の相互作用を阻止するのが好ましい。
【０００３】
ＴｉＮのステップ被覆率（ｓｔｅｐ ｃｏｖｅｒａｇｅ）を高めると共に、熱蓄積（ｔｈｅｒｍａｌ ｂｕｄｇｅｔ）を一定に保つ（集積回路構造が高い処理温度に暴露されるのを制限して、ドーパントの過剰な拡散を抑制する）ために、上述のＴｉＮ障壁層のＣＶＤ形成は、低い蒸着温度（例えば、約３２５°Ｃよりも低い温度）で実行されるのが好ましく、また、その際には、気体チタンの供給源として有機チタンの供給源を用いるのが好ましい。そのような蒸着法は、金属有機化学蒸着法すなわちＭＯＣＶＤと呼ばれている。
【０００４】
しかしながら、ＭＯＣＶＤを用いて半導体基板の上に窒化チタン障壁層を形成すると、厚さが不均一な窒化チタン障壁層が形成されることがある。特に、基板の端縁部に堆積される窒化チタン層の厚さが、基板の上面の他の部分に形成される障壁層の厚さを超えることがある。例えば、約３００オングストローム（Å）の均一な厚さを有する窒化チタン障壁層が、基板の上面にわたって堆積された場合には、基板の端縁部には、４００Å程度の窒化チタンが堆積することがある。
【０００５】
そのような状況は、図１及び図２に示されており、これらの図においては、半導体基板２が、ＣＶＤチャンバ２０の中でウエーハサポート２２の上に設けられており、一方、ＭＯＣＶＤ蒸着ガスが、チャンバ２０の中のシャワーヘッド２４から基板２の上面４の上及び基板２の端縁部６の周囲に向かって下方に流れている。図２（この図は、図示の都合上プロポーションを意図的に無視して拡大して示されている）に示すように、基板２の上面４に蒸着されている窒化チタン障壁層１４は、概ね均一な厚さを有しており、一方、基板２の端縁部６に蒸着されている窒化チタン１６は、不均一な厚さを有していて、層１４よりも厚い。
【０００６】
基板の端縁部に蒸着された窒化チタンの追加の厚さは、膜の応力、膜の性質、
及び／又は、ＭＯＣＶＤ装置の設計に起因して生ずる結果である。しかしながら、そのような原因に関係無く、基板２の端縁部６に生じた窒化チタン部分１６の上記追加の厚さ（この追加の厚さは、窒化チタン被覆の曲げ又は撓みの機能を低下させる）は、基板２がその後の処理の間に加熱されたり冷却されたりする際に、窒化チタンの被覆１６が割れたり剥離したりする傾向（すなわち、窒化チタン被覆の非接着性）を高める。一方、蒸着した窒化チタン障壁層の上記厚い部分１６のそのような割れ及び剥離若しくは非接着性は、粒子を生成させる。そのような粒子の生成は、半導体基板上に集積回路構造を形成しこれを処理する際に極めて望ましくない。
【０００７】
基板の端縁部の表面をマスキングすることによって、上記問題を解消することが提案されているが、そのような方法は受け容れがたい方法である。その理由は、そのようなマスクは、追加の処理工程を生じさせることに加えて、その後窒化チタン障壁層の上に金属層を蒸着させる前に除去する必要があり、また、そのような除去は、それ以前にはマスクされていた半導体基板の裸の表面を蒸着されている金属に露呈させる（すなわち、金属層の下に窒化チタンの所望の障壁層が設けられていない基板の表面を生じさせる）からである。
【０００８】
また、何等かの種類の周縁遮蔽体を用いて、基板の端縁部に所望の窒化チタン障壁層が蒸着するのを完全には阻止することなく、基板の端縁部に窒化チタンが蒸着するのを抑制した場合には、蒸着チャンバの中に追加の装置を設け、この装置を定期的に清浄にする必要がある。
【発明を解決するための課題】
【０００９】
従って、ＭＯＣＶＤによって形成される窒化チタン障壁層を基板の端縁部を含む半導体表面の上に蒸着させ、その際に、基板の端縁部に蒸着された窒化チタン障壁層の部分の厚さを、蒸着された残りの窒化チタン障壁層の厚さに比較して増大させないようにすることのできる、プロセス及び装置を提供することが極めて望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、１又はそれ以上の蒸着抑制ガスの流れを、基板の端縁部に向かうプロセスガスの流れとは反対方向に、基板の端縁部に向けて導くことにより、ＭＯＣＶＤによって半導体基板の端縁部に窒化チタンが蒸着されるのを排除することなく、窒化チタンの蒸着量を減少させる。基板の端縁部に向かう上記蒸着抑制ガスの流れは、１又はそれ以上の蒸着ガスの流れの一部を基板の端縁部から離れる方向に導くか、又は、蒸着チャンバの中の基板の端縁部付近の領域にある上記１又はそれ以上の蒸着ガスを局部的に希釈するか、あるいは、これらを組み合わせることにより、半導体基板の端縁部における窒化チタンの蒸着量を減少させる。
【００１１】
上述の１又はそれ以上の蒸着抑制ガスの流れは、そのような１又はそれ以上の蒸着抑制ガスを基板の下の基板支持台に形成された複数の孔を通して流すことによって、基板の端縁部に向かって導くことができる。上記孔は、上記支持台の頂部付近で該支持台の周囲で円周方向に隔置された開口を有しており、これら開口を通って、上記１又はそれ以上のガスは、基板の端縁部付近の基板の上面の平面の下から出る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来技術の蒸着チャンバを破断して示す垂直方向の側方断面図であって、半導体基板が、チャンバの中で基板支持台の上に設けられていて、窒化チタンの層が基板に蒸着され、より厚い領域が基板の端縁部に蒸着される状態を示している。
【図２】図１の構造の一部を拡大して示す垂直方向の側方断面図であって、窒化チタンの厚い障壁層が半導体基板の端縁部に蒸着されている状態を示している。
【図３】蒸着チャンバを破断して示す垂直方向の側方断面図であって、半導体基板が、蒸着チャンバの中で本発明に従って構成された基板支持台に設けられていて、蒸着抑制ガスの流れが、基板の端縁部の付近に与えられ、これにより、基板の端縁部付近の蒸着領域が薄くなった状態で窒化チタンの層が基板に蒸着されている様子を示している。
【図４】図３の構造の一部を拡大して示す垂直方向の側方断面図であって、窒化チタンの薄い障壁層が、本発明に従って半導体基板の端縁部に蒸着されている状態を示している。
【図５】図３の線Ｖ−Ｖに沿って取った基板支持台の平面図であって、基板の端縁部の周囲に蒸着抑制ガスの上向きの流れを生じさせるように、基板支持台に形成された孔が半径方向に分布されている状態を示している。
【図６】本発明の別の実施例を破断して示す垂直方向の側方断面図であって、半導体基板が、本発明に従って構成された変更された基板支持台に設けられていて、蒸着抑制ガスの流れが、基板の端縁部の付近に与えられ、これにより、基板の端縁部付近の蒸着部分が薄くなった状態で窒化チタンの層が基板に蒸着されている様子を示している。
【図７】複数の基板を処理するために使用される蒸着チャンバを破断して示す垂直方向の側方断面図であって、複数の半導体基板が、蒸着チャンバの中で本発明に従って構成されたそれぞれの基板支持台に設けられている状態を示している。
【図８】図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿って取った蒸着チャンバの平面図であって、上記複数の基板支持台の水平方向の配置を示すと共に、蒸着チャンバの中の中央のプロセスガス排気ポートの複数の支持台に対する位置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図３を参照すると、通常のシャワーヘッド３４を有する蒸着チャンバ３０が示されている。上記シャワーヘッド３４は、当業者には周知のように、蒸着チャンバの頂部から垂下して、プロセス蒸着ガスをチャンバ３０に入れるための手段を提供している。チャンバ３０の中でシャワーヘッド３４の下方に設けられているのは、半導体支持台４０であって、この半導体支持台は、後に詳細に説明するように、本発明に従って構成されている。支持台４０の上面４４に着座しているのは、半導体基板２であって、この半導体基板は、図示の実施例においては、円筒形である。基板２は、図１及び図２の従来技術の装置に関して上に説明したように、上面４と、端縁部６とを有している。１又はそれ以上の支持台装着部３２、３６を設けて、支持台４０を蒸着チャンバ３０の底部壁に取り付けることができる。中央の排気ポート３８を支持台４０の下方のチャンバ３０の底部壁の中央に設けて、シャワーヘッド３４を通って蒸着チャンバ３０に導入されるプロセスガスのための出口を形成することができる。一方、排気ポート３８は、当業者には周知のように、通常の排ガス装置又は真空ポンプ装置（図示せず）に接続することができる。
【００１４】
図示の実施例においてはこれも円筒形である基板支持台４０は、基板２の直ぐ下の小さな直径の支持台上方部分４２を備えており、この上方部分４２は、この実施例においては、基板２の直径よりも若干小さい直径を有している。支持台４０の上方部分４２の上面４４は、基板２の下面８に係合し、これにより、基板２をチャンバ３０の中に支持している。支持台４０には、更に、大きな直径を有する円筒形の下方部分４６が設けられており、この下方部分は、直径の小さい上方部分４２で終端している。
【００１５】
一連の傾斜した孔５２が、支持台の下方部分４６に設けられており、上記孔の下端部は、共通の孔５０の中で終端しており、一方、この共通の孔５０は、チャンバ３０の底部壁を貫通して１又はそれ以上の蒸着抑制ガスのための外部ガス供給源６４まで伸長している管６０に接続されている。各々の孔５２の上方端５４は、図示の実施例においては、支持台の上方部分４２及び支持台の下方部分４６が交差する領域の付近で終端している。
【００１６】
本発明によれば、次に、１又はそれ以上の蒸着抑制ガスが、ガス供給源６４から、管６０、共通の孔５０、傾斜した孔５２及び孔の端部５４を通り、基板２の端縁部６付近の孔の端部５４から出て、チャンバ３０に流入する。
【００１７】
同時に、気体の窒素源及び気体の有機チタン源から成るＭＯＣＶＤ蒸着ガス又は処理ガスが、シャワーヘッド３４の下向きの開口（図示せず）を通ってチャンバ３０に流入し、基板２の上面４に向かう。孔の端部５４から出て上方に流れる蒸着抑制ガスが、基板２の端縁部６に向かって下方に流れて該端縁部の周囲で流動するプロセスガスに遭遇すると、該プロセスガスは、基板２の端縁部６から偏向されるか、あるいは、十分に希釈される。いずれにしても、基板２の端縁部６に蒸着される窒化チタンの量は、端縁部６に蒸着される窒化チタンの厚さを減少させることになる。この厚さは、基板２の上面４に蒸着される窒化チタン層１４の厚さよりも小さい。
【００１８】
この様子は、図４に示されている。図４においては、基板２の上面４に形成された窒化チタン層１４は、従来技術の図２の基板２の上面４に形成されるチタン層１４と同じ厚さを有しているが、本発明に従って基板２の端縁部６に形成される図４に示す窒化チタン層１６ａは、従来技術の図２に示す窒化チタン層１６よりも薄いばかりではなく、基板２の上面に形成される窒化チタン層１４よりも薄くなっている。
【００１９】
基板２上の窒化チタンの蒸着に関して使用される「端縁部」６という用語は、図４で見て基板２のほぼ曲線状の端部分に形成される窒化チタンの蒸着部を定義するためのものであることに注意すべきである。より詳細に言えば、「端縁部」という用語は、基板２の平坦な上面４によって規定される平面に対して約２０°の角度で始まり、基板２の上面４の平面に対して９０°の角度をなす湾曲した端面上の点まで少なくとも伸長する、湾曲した端部分の一部の上にある窒化チタンの蒸着部を意味している。従って、蒸着抑制ガスの流量は、約２０°の点で始まり基板の上面の平面から少なくとも９０°にある点まで伸長している基板の端縁部に形成される窒化チタン層の厚さに影響を与える（そして、減少させる）に十分な値でなければならない。
【００２０】
孔の端部５４から出る上記１又はそれ以上の蒸着抑制ガスは、窒素、及び、ＶＩＩＩ族の希ガス（例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及び、キセノン）を含む非反応性ガス、あるいは、シャワーヘッド３４を通って流れる有機チタンのプロセスガスと反応する反応性ガス（例えば、アンモニア）とすることができる。
【００２１】
ＴｉＮ障壁層を形成する際に使用されシャワーヘッド３４を通ってチャンバ３０に流入するプロセスガスである気体の窒素源は、窒素源を提供することができると共に、気体のチタン源が有機物質である場合に、気体のチタン源の分解から生ずる有機生成物と反応することのできる、任意の気体の窒素源とすることができる。プロセスガスの窒素源は有機物とすることができるが、アンモニアの如き無機の窒素源を気体の窒素源として用いるのが好ましい。その理由は、そのような無機の窒素源から水素が遊離し、この水素は、気体の有機チタン源の有機部分と反応して１又はそれ以上のガスを形成し、この１又はそれ以上のガスは、蒸着操作の間にＣＶＤチャンバから真空排気によって除去することができるからである。しかしながら、上記気体の窒素源は、酸素を遊離する物質、あるいは、ＴｉＮ障壁層と共に蒸着して該障壁層の抵抗率を増大させる恐れのある酸素の生成物又は副生物を何等かの態様で形成する物質を含んではならないということに注意する必要がある。
【００２２】
シャワーヘッド３４を通ってチャンバ３０に流入するプロセスガスである気体の有機チタン源は、特に限定するものではないが、例えば、組成式Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ3ＣＨ2）2］4を有するＴＤＥＡＴ（テトラキス（ジエチルアミド）チタン）、あるいは、組成式Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ3）2］4を有するＴＤＭＡＴ（テトラキス（ジメチルアミド）チタン）を含むことができる。
【００２３】
プロセスガスは、ある値の気体のチタン源対気体の反応性窒素源の比で、シャワーヘッド３４を通ってＣＶＤチャンバに流入する。上記比は、少なくとも１体積部の気体のチタン源に対して２０体積部の気体の窒素源の割合（すなわち、１：２０）から、少なくとも１体積部の気体のチタン源に対して１体積部の気体の窒素源の割合（すなわち、１：１）である。気体のチタン源対気体の窒素源の上記比は、体積割合で約１：１０から約１：２の範囲であるのが好ましい。
【００２４】
それぞれの気体のプロセスガス源の個々の流量の絶対値、並びに、シャワーヘッド３４を通ってチャンバ３０に流入する全ガス流量は、ＣＶＤチャンバの体積に依存し、チャンバが大きければ大きい程、大きな流量が必要とされる。例えば、３５リットルのＣＶＤチャンバに関して、それぞれの気体反応物質の流量は、約１，０００立方センチメートル毎分（標準状態下）すなわち１，０００ｓｃｃｍのＴＤＥＡＴ、及び、約１３，０００ｓｃｃｍのアンモニアとすることができる。必要に応じて、キャリアガスを反応ガス（プロセスガス）に選択的に加えて、反応器を通る全ガス流量を増大させることもできる。
【００２５】
ガス供給源６４からパイプ６０、共通の孔５０、個々の傾斜した孔５２及び孔の端部５４を通ってチャンバ３０に流入する蒸着抑制ガスの量も、チャンバ３０の寸法、基板２の寸法、及び、シャワーヘッド３４を通ってチャンバ３０に流入するプロセスガスの体積と共に変化する。上述のように、基板２の端縁部６付近の孔の端部５４からチャンバ３０に流入する蒸着抑制ガスの量は、基板２の上面４に蒸着される窒化チタンの厚さを超えない厚さの窒化チタンの堆積物を基板２の端縁部６に形成するような量である。基板２の端縁部６に蒸着される窒化チタンの厚さは、基板２の上面４に蒸着される窒化チタンが約３００Åの平均厚さを有する場合には、約１００Åから約２５０Åの範囲であるのが好ましい。
【００２６】
ここで図５を参照すると、基板支持台４０の孔５２及びこれら孔の上方端５４の半径方向の分布が示されている。図５には、１６個の孔５２が示されており、各孔の間の半径方向の分布角度は、２２．５°である。上記半径方向の分布角度は、１５°程度の小さい値であるのが好ましい。すなわち、２４個の孔５２を基板支持台４０の中で半径方向に分布させ、これにより、孔の上方端５４から基板２の端縁部６への蒸着抑制ガスの流れが実質的に均一になるようにするのが好ましい。
【００２７】
図６は、基板支持台４０の変更例を示しており、この変更例においては、基板２の直径を超える直径を有する支持台４０’に、周縁リング４１が設けられている。この周縁リング４１は、支持台４０’の上面４４’に設けられていて、基板２の端縁部６を包囲している。この実施例においては、１又はそれ以上の蒸着抑制ガスが、管６０’から中央孔５０’に流入し、その後、半径方向に分布した孔５２’を通って流れ半径方向に分布した孔の上方端５４’から出て、基板２の端縁部６とリング４１の内側面との間を通って流れ、これにより、プロセスガスによって形成される窒化チタンが基板２の端縁部６に蒸着されるのを抑制する。この実施例においては、基板２の端縁部６に対するプロセスガスの流れ、特に、基板２の上面４の平面に対して４５°又はそれ以上の角度を形成する端縁部６の部分に対するプロセスガスの流れが、リング４１の存在によって既に部分的に抑制されていることに注意する必要がある。従って、蒸着抑制ガスの流れを下向きに調節し、端縁部６の２０°−４５°の部分に窒化チタンが過剰に蒸着するのを阻止しながら、端縁部６の４５°−９０°の部分に窒化チタンがある程度蒸着するようにする必要がある。
【００２８】
図７及び図８は、複数の基板を同時に処理するために使用される蒸着チャンバに応用された場合の本発明を示している。この実施例においては、チャンバ１３０には、５つの基板支持台１４０が設けられている。図７の断面図には、基板支持台の中の２つが示されており、図８の平面図には、総ての基板支持台が示されている。蒸着チャンバ１３０には、更に、５つのシャワーヘッド１３４が設けられている。各々の基板支持台１４０の上方に１つのシャワーヘッドが設けられており、これらシャワーヘッドを通ってプロセスガスが流れて、基板支持台１４０に取り付けられている各々の基板２の上面４（及び、端縁部６）に窒化チタンを蒸着させる。中央の排気ポート１３８が、チャンバ１３０の底部に設けられていて、シャワーヘッド１３４から基板２へ下方に流れるプロセスガスを排出するようになっている。
【００２９】
本発明によれば、各々の基板支持台１４０には、中央孔１５０が設けられている。上述の実施例と同様に、蒸着抑制ガスは、管１６０から上記中央孔１５０を通って各々の基板支持台１４０の半径方向に分布された傾斜した孔１５２に流れ、それぞれの基板２の端縁部６付近の孔の上方端１５４から出て、端縁部６に過剰な量の窒化チタンが蒸着するのを阻止する。
【００３０】
従って、本発明は、ＭＯＣＶＤ蒸着法において基板の端縁部に蒸着する窒化チタンの量を減少させるが、基板の端縁部に窒化チタンが蒸着するのを完全には阻止又は防止せず、これにより、基板の端縁部に蒸着される窒化チタンの全厚さが、基板の頂面すなわち上面に蒸着される窒化チタンの厚さを超えないようにする（好ましくは、小さくする）、方法及び装置を提供する。従って、基板の端縁部に蒸着された過剰な厚さの窒化チタンの割れ及び剥離を防止又は除去する。
【００３１】
本発明の主たる特徴は下記のとおりである。
１． 気体のチタン源としての有機チタン源、及び、反応性の気体の窒素源を含むプロセスガスを用いる化学蒸着法（ＣＶＤ）によって、基板に窒化チタンを蒸着させる蒸着方法において、前記基板の端縁部に蒸着される窒化チタンの量を、前記基板の上面に蒸着される窒化チタンの量に比較して減少させる工程を備え、前記蒸着の間に、蒸着抑制ガスの流れを前記基板の前記端縁部に向けて導くことにより、前記工程が行われることを特徴とする蒸着方法。
２． 上記１に記載の蒸着方法において、前記基板の前記端縁部への前記窒化チタンの蒸着が、前記基板の前記端縁部に向かって流れる前記蒸着抑制ガスによって完全には阻止されないことを特徴とする蒸着方法。
３． 上記２に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスの流れの方向が、前記気体の有機チタン源及び前記反応性の気体の窒素源を含む前記プロセスガスの流れの方向とは反対方向であることを特徴とする蒸着方法。
４． 上記２に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスを、前記基板の下方の基板支持台において半径方向に分布された複数の孔を通して、前記基板の前記端縁部に向かって流すことにより、前記蒸着抑制ガスの流れは、前記基板の前記端縁部に向かって導かれることを特徴とする蒸着方法。
５． 上記４に記載の蒸着方法において、前記基板の前記端縁部に向かう前記基板支持台の中の前記蒸着抑制ガスの流れは、前記基板の前記端縁部付近の前記支持台の周囲で半径方向に分布された前記基板支持台の前記孔の上方端の開口から出ることを特徴とする蒸着方法。
６． 上記２に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスは、非反応性ガスと、前記プロセスガスの中の１つのガスと反応して前記窒化チタンを形成することのできるガスとから成る群から選択されることを特徴とする蒸着方法。
７． 上記６に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスは、１又はそれ以上のＶＩＩＩ族の希ガスを含むことを特徴とする蒸着方法。
８． 上記６に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスは、アンモニアを含むことを特徴とする蒸着方法。
９． 上記２に記載の蒸着方法において、前記基板の前記端縁部に向かう前記蒸着抑制ガスの流れは、前記基板の前記上面の平面から約２０°の点から始まって前記基板の前記上面の平面から少なくとも９０°の点まで伸長する前記基板の前記端縁部に蒸着される窒化チタンの量を、前記基板の前記上面に蒸着される窒化チタンの量に比較して、十分に減少させることを特徴とする蒸着方法。
１０． 気体の窒素源としての有機チタン源、及び、反応性の気体
の窒素源を含むプロセスガスを用いる化学蒸着法（ＣＶＤ）によって、窒化チタンを基板に蒸着させる蒸着方法において、前記基板の端縁部に蒸着される窒化チタンの量を、前記基板の上面に蒸着される窒化チタンの量に比較して減少させる工程を備え、前記窒化チタンの蒸着の間に、蒸着抑制ガスの流れを、前記基板の下方の基板支持台の複数の孔に通して、前記基板の前記端縁部付近の前記基板支持台の周囲で円周方向に隔置された前記基板支持台の複数の孔の端部から出し、その後、前記蒸着抑制ガスを前記プロセスガスの流れとは反対方向に前記基板の前記端縁部へ流し、これにより、前記基板の前記端縁部に蒸着される窒化チタンの量を減少させることによって、前記工程が行われることを特徴とする蒸着方法。
１１． 気体のチタン源としての有機チタン源、及び、反応性の気体の窒素源を含むプロセスガスを用いる化学蒸着法（ＣＶＤ）によって、窒化チタンを基板に蒸着させるために使用される蒸着装置において、前記蒸着の間に、前記基板の前記端縁部に向かって蒸着抑制ガスの流れを導く手段を備え、これにより、前記基板の端縁部に蒸着される窒化チタンの量を、前記基板の上面に蒸着される窒化チタンの量に比較して減少させるように構成されたことを特徴とする蒸着装置。
１２． 上記１１に記載の蒸着装置において、前記基板の前記端縁部に向けて蒸着抑制ガスを流す前記手段は、前記基板の下方の基板支持台において半径方向に分布された複数の孔を含んでおり、これら孔は、前記蒸着抑制ガスの流れを前記基板の前記端縁部に向けて導くように構成されたことを特徴とする蒸着装置。
１３． 上記１２に記載の蒸着装置において、蒸着抑制ガスを前記基板支持台の複数の孔を通して前記基板の前記端縁部に向けて流す前記手段は、更に、前記基板の前記端縁部付近の前記基板支持台の周囲で該基板支持台に半径方向に分布された孔に接続された複数の半径方向に分布された開口を含んでいることを特徴とする蒸着装置。
１４． 上記１３に記載の蒸着装置において、前記基板支持台は、前記基板の直ぐ下に位置していて前記基板の直径よりも小さい直径を有する第１の部分と、該第１の部分の下に位置していて前記基板の直径よりも大きな直径を有する第２の部分とを含んでおり、前記基板支持台の周囲で半径方向に分布された前記複数の開口は、前記基板支持台の前記第１及び第２の部分の交差部の付近に位置しており、これにより、前記蒸着抑制ガスは、前記基板の前記端縁部付近の前記基板支持台から流れるように構成されたことを特徴とする蒸着装置。
１５． 上記１３に記載の蒸着装置において、前記基板支持台は、前記基板の直径よりも大きな直径を有しており、周縁リングが、前記基板支持台の上面に設けられていて、前記基板の前記端縁部を包囲しており、前記基板支持台において半径方向に分布された前記複数の開口は、前記周縁リングと前記基板の前記端縁部との間の前記基板支持台の上面に設けられていることを特徴とする蒸着装置。
１６． 上記１３に記載の蒸着装置において、複数の基板支持台が、蒸着チャンバの中に設けられており、各々の基板支持台には、半径方向に分布された複数の孔が設けられており、これら半径方向に分布された孔は各々、前記基板の前記端縁部付近の前記基板支持台の周囲で半径方向に分布された複数の開口の１つにそれぞれ接続されていることを特徴とする蒸着装置。
【符号の説明】
【００３２】
２ 基板
４ 基板の上面
６ 基板の端縁部
３０、１３０ 蒸着チャンバ
４０、１４０ 基板支持台
５２、５２’、１５２ 孔
５４、５４’、１５４ 孔の上方端
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体のチタン源としての有機チタン源、及び、反応性の気体の窒素源を含むプロセスガスの流れを用いる化学蒸着法（ＣＶＤ）によって、基板に窒化チタンを蒸着させる蒸着方法において、前記基板の端縁部に蒸着される窒化チタンの膜厚を、前記基板の上面に蒸着される窒化チタンの膜厚に比較して制御する工程を備え、前記蒸着の間に、蒸着抑制ガスの流れを前記基板の前記端縁部に向けて導き、前記基板の前記端縁部に向けて導かれる蒸着抑制ガスの流れの量を制御することにより、前記基板の前記端縁部への前記窒化チタンの蒸着が完全には阻止されず、前記基板の前記端縁部に蒸着された窒化チタンの膜厚が前記基板の前記上面に蒸着された窒化チタンの膜厚を超えないようにすること；そして、ここで、前記蒸着抑制ガスが、共通の孔から実質的に一定の角度で延びている傾斜した複数の孔を通して各々の孔の端部に導かれること；を特徴とする蒸着方法。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスの流れの方向が、前記気体の有機チタン源及び前記反応性の気体の窒素源を含む前記プロセスガスの流れの方向とは反対方向であることを特徴とする蒸着方法。
【請求項３】
請求項１に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスを、前記基板の下方の基板支持台において半径方向に分布された複数の孔を通して、前記基板の前記端縁部に向かって流すことにより、前記蒸着抑制ガスの流れは、前記基板の前記端縁部に向かって導かれることを特徴とする蒸着方法。
【請求項４】
請求項３に記載の蒸着方法において、前記基板の前記端縁部に向かう前記基板支持台の中の前記蒸着抑制ガスの流れは、前記基板の前記端縁部付近の、前記支持台の周囲で半径方向に分布された前記基板支持台の前記孔の上方端の開口から出ることを特徴とする蒸着方法。
【請求項５】
請求項１に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスは、非反応性ガスと、前記プロセスガスの中の１つのガスと反応して前記窒化チタンを形成することのできるガスとから成る群から選択されることを特徴とする蒸着方法。
【請求項６】
請求項５に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスは、１又はそれ以上のＶＩＩＩ族の希ガスを含むことを特徴とする蒸着方法。
【請求項７】
請求項５に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスは、アンモニアを含むことを特徴とする蒸着方法。
【請求項８】
気体のチタン源としての有機チタン源、及び、反応性の気体の窒素源を含むプロセスガスの流れを用いる化学蒸着法（ＣＶＤ）によって、窒化チタンを基板に蒸着させる蒸着方法において、前記基板の上面に窒化チタンを蒸着させる一方で、前記基板の端縁部に１００Åから２５０Åの窒化チタンを蒸着させる工程を備え、前記窒化チタンの蒸着の間に、蒸着抑制ガスの制御された量を前記基板の下方の基板支持台の複数の孔を通じて流して、前記基板の前記端縁部付近の、前記基板支持台の周囲で円周方向に隔置された前記基板支持台の複数の孔の端部から出し、その後、前記蒸着抑制ガスの制御された量を前記プロセスガスの流れとは反対方向に前記基板の前記端縁部へ流し、これにより、前記基板の前記端縁部に蒸着される窒化チタンの膜厚を前記基板の上面に蒸着される窒化チタンの膜厚に比較して制御して、前記基板の前記端縁部への前記窒化チタンの蒸着が完全には阻止されず、前記基板の前記端縁部に蒸着された窒化チタンの膜厚が前記基板の前記上面に蒸着された窒化チタンの膜厚を超えないように構成されたことを特徴とする蒸着方法。
【請求項９】
気体のチタン源としての有機チタン源、及び、反応性の気体の窒素源を含むプロセスガスの流れを用いる化学蒸着法（ＣＶＤ）によって、窒化チタンを基板に蒸着させる蒸着方法において、前記基板の上面に窒化チタンを蒸着させる一方で、前記基板の端縁部に１００Åから２５０Åの窒化チタンを蒸着させる工程を備え、前記窒化チタンの蒸着の間に、蒸着抑制ガスの制御された量を前記基板の下方の基板支持台の傾斜した複数の孔を通じて前記基板の端縁部に向けて流して、前記基板の前記端縁部の、前記基板支持台の周囲で円周方向に隔置された前記基板支持台の前記傾斜した複数の孔の端部から出し、その後、前記蒸着抑制ガスの制御された量を前記端縁部に向けた前記プロセスガスの流れとは反対方向に前記基板の前記端縁部へ流れるように導き、これにより、前記基板の前記端縁部に蒸着される窒化チタンの膜厚を前記基板の上面に蒸着される窒化チタンの膜厚に比較して制御して、前記基板の前記端縁部への前記窒化チタンの蒸着が完全には阻止されず、前記基板の前記端縁部に蒸着された窒化チタンの膜厚が前記基板の前記上面に蒸着された窒化チタンの膜厚を超えないように構成されたことを特徴とする蒸着方法。
【請求項１０】
気体のチタン源としての有機チタン源、及び、反応性の気体の窒素源を含むプロセスガスの流れを用いる化学蒸着法（ＣＶＤ）によって、窒化チタンを基板に蒸着させるために使用される蒸着装置において、前記蒸着の間に、基板の端縁部に向かって蒸着抑制ガスの流れを導き、前記基板の前記端縁部に向けて導かれる蒸着抑制ガスの流れの量を制御する手段を備え、これにより、前記基板の端縁部に蒸着される窒化チタンの膜厚を前記基板の上面に蒸着される窒化チタンの膜厚に比較して制御して、前記基板の前記端縁部への前記窒化チタンの蒸着が完全には阻止されず、前記基板の前記端縁部に蒸着された窒化チタンの膜厚が前記基板の前記上面に蒸着された窒化チタンの膜厚を超えないように構成されたことを特徴とする蒸着装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の蒸着装置において、前記基板の前記端縁部に向けて蒸着抑制ガスを流す前記手段は、前記基板の下方の基板支持台において半径方向に分布された複数の孔を含んでおり、これら孔は、前記蒸着抑制ガスの流れを前記基板の前記端縁部に向けて導くように構成されたことを特徴とする蒸着装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の蒸着装置において、蒸着抑制ガスを前記基板支持台の複数の孔を通して前記基板の前記端縁部に向けて流す前記手段は、更に、前記基板の前記端縁部付近の、前記基板支持台の周囲で該基板支持台に半径方向に分布された孔に接続された複数の半径方向に分布された開口を含んでいることを特徴とする蒸着装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の蒸着装置において、前記基板支持台は、前記基板の直ぐ下に位置していて前記基板の直径よりも小さい直径を有する第１の部分と、該第１の部分の下に位置していて前記基板の直径よりも大きな直径を有する第２の部分とを含んでおり、前記基板支持台の周囲で半径方向に分布された前記複数の開口は、前記基板支持台の前記第１及び第２の部分の交差部の付近に位置しており、これにより、前記蒸着抑制ガスは、前記基板の前記端縁部付近の前記基板支持台から流れるように構成されたこと；そして、ここで、前記半径方向に分布された複数の開口は、前記基板の各々の端縁部の、垂直方向に関して直ぐ下に配置されていること；を特徴とする蒸着装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の蒸着装置において、前記基板支持台は、前記基板の直径よりも大きな直径を有しており、周縁リングが、前記基板支持台の上面に設けられていて、前記基板の前記端縁部を包囲しており、前記基板支持台において半径方向に分布された前記複数の開口は、前記周縁リングと前記基板の前記端縁部との間の前記基板支持台の上面に設けられていること；そして、ここで、前記半径方向に分布された複数の開口は各々、前記端縁部に対応する一つと周縁リングとで定められる開口の中でそれぞれ終端すること；を特徴とする蒸着装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の蒸着装置において、複数の基板支持台が、蒸着チャンバの中に設けられており、各々の基板支持台には、半径方向に分布された複数の孔が設けられており、これら半径方向に分布された孔は各々、前記基板の前記端縁部付近の、前記基板支持台の周囲で半径方向に分布された複数の開口の１つにそれぞれ接続されていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項１】
気体のチタン源としての有機チタン源、及び、反応性の気体の窒素源を含むプロセスガスの流れを用いる化学蒸着法（ＣＶＤ）によって、基板に窒化チタンを蒸着させる蒸着方法において、前記基板の端縁部に蒸着される窒化チタンの膜厚を、前記基板の上面に蒸着される窒化チタンの膜厚に比較して制御する工程を備え、前記蒸着の間に、蒸着抑制ガスの流れを前記基板の前記端縁部に向けて導き、前記基板の前記端縁部に向けて導かれる蒸着抑制ガスの流れの量を制御することにより、前記基板の前記端縁部への前記窒化チタンの蒸着が完全には阻止されず、前記基板の前記端縁部に蒸着された窒化チタンの膜厚が前記基板の前記上面に蒸着された窒化チタンの膜厚を超えないようにすること；そして、ここで、前記蒸着抑制ガスが、共通の孔から実質的に一定の角度で延びている傾斜した複数の孔を通して各々の孔の端部に導かれること；を特徴とする蒸着方法。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスの流れの方向が、前記気体の有機チタン源及び前記反応性の気体の窒素源を含む前記プロセスガスの流れの方向とは反対方向であることを特徴とする蒸着方法。
【請求項３】
請求項１に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスを、前記基板の下方の基板支持台において半径方向に分布された複数の孔を通して、前記基板の前記端縁部に向かって流すことにより、前記蒸着抑制ガスの流れは、前記基板の前記端縁部に向かって導かれることを特徴とする蒸着方法。
【請求項４】
請求項３に記載の蒸着方法において、前記基板の前記端縁部に向かう前記基板支持台の中の前記蒸着抑制ガスの流れは、前記基板の前記端縁部付近の、前記支持台の周囲で半径方向に分布された前記基板支持台の前記孔の上方端の開口から出ることを特徴とする蒸着方法。
【請求項５】
請求項１に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスは、非反応性ガスと、前記プロセスガスの中の１つのガスと反応して前記窒化チタンを形成することのできるガスとから成る群から選択されることを特徴とする蒸着方法。
【請求項６】
請求項５に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスは、１又はそれ以上のＶＩＩＩ族の希ガスを含むことを特徴とする蒸着方法。
【請求項７】
請求項５に記載の蒸着方法において、前記蒸着抑制ガスは、アンモニアを含むことを特徴とする蒸着方法。
【請求項８】
気体のチタン源としての有機チタン源、及び、反応性の気体の窒素源を含むプロセスガスの流れを用いる化学蒸着法（ＣＶＤ）によって、窒化チタンを基板に蒸着させる蒸着方法において、前記基板の上面に窒化チタンを蒸着させる一方で、前記基板の端縁部に１００Åから２５０Åの窒化チタンを蒸着させる工程を備え、前記窒化チタンの蒸着の間に、蒸着抑制ガスの制御された量を前記基板の下方の基板支持台の複数の孔を通じて流して、前記基板の前記端縁部付近の、前記基板支持台の周囲で円周方向に隔置された前記基板支持台の複数の孔の端部から出し、その後、前記蒸着抑制ガスの制御された量を前記プロセスガスの流れとは反対方向に前記基板の前記端縁部へ流し、これにより、前記基板の前記端縁部に蒸着される窒化チタンの膜厚を前記基板の上面に蒸着される窒化チタンの膜厚に比較して制御して、前記基板の前記端縁部への前記窒化チタンの蒸着が完全には阻止されず、前記基板の前記端縁部に蒸着された窒化チタンの膜厚が前記基板の前記上面に蒸着された窒化チタンの膜厚を超えないように構成されたことを特徴とする蒸着方法。
【請求項９】
気体のチタン源としての有機チタン源、及び、反応性の気体の窒素源を含むプロセスガスの流れを用いる化学蒸着法（ＣＶＤ）によって、窒化チタンを基板に蒸着させる蒸着方法において、前記基板の上面に窒化チタンを蒸着させる一方で、前記基板の端縁部に１００Åから２５０Åの窒化チタンを蒸着させる工程を備え、前記窒化チタンの蒸着の間に、蒸着抑制ガスの制御された量を前記基板の下方の基板支持台の傾斜した複数の孔を通じて前記基板の端縁部に向けて流して、前記基板の前記端縁部の、前記基板支持台の周囲で円周方向に隔置された前記基板支持台の前記傾斜した複数の孔の端部から出し、その後、前記蒸着抑制ガスの制御された量を前記端縁部に向けた前記プロセスガスの流れとは反対方向に前記基板の前記端縁部へ流れるように導き、これにより、前記基板の前記端縁部に蒸着される窒化チタンの膜厚を前記基板の上面に蒸着される窒化チタンの膜厚に比較して制御して、前記基板の前記端縁部への前記窒化チタンの蒸着が完全には阻止されず、前記基板の前記端縁部に蒸着された窒化チタンの膜厚が前記基板の前記上面に蒸着された窒化チタンの膜厚を超えないように構成されたことを特徴とする蒸着方法。
【請求項１０】
気体のチタン源としての有機チタン源、及び、反応性の気体の窒素源を含むプロセスガスの流れを用いる化学蒸着法（ＣＶＤ）によって、窒化チタンを基板に蒸着させるために使用される蒸着装置において、前記蒸着の間に、基板の端縁部に向かって蒸着抑制ガスの流れを導き、前記基板の前記端縁部に向けて導かれる蒸着抑制ガスの流れの量を制御する手段を備え、これにより、前記基板の端縁部に蒸着される窒化チタンの膜厚を前記基板の上面に蒸着される窒化チタンの膜厚に比較して制御して、前記基板の前記端縁部への前記窒化チタンの蒸着が完全には阻止されず、前記基板の前記端縁部に蒸着された窒化チタンの膜厚が前記基板の前記上面に蒸着された窒化チタンの膜厚を超えないように構成されたことを特徴とする蒸着装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の蒸着装置において、前記基板の前記端縁部に向けて蒸着抑制ガスを流す前記手段は、前記基板の下方の基板支持台において半径方向に分布された複数の孔を含んでおり、これら孔は、前記蒸着抑制ガスの流れを前記基板の前記端縁部に向けて導くように構成されたことを特徴とする蒸着装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の蒸着装置において、蒸着抑制ガスを前記基板支持台の複数の孔を通して前記基板の前記端縁部に向けて流す前記手段は、更に、前記基板の前記端縁部付近の、前記基板支持台の周囲で該基板支持台に半径方向に分布された孔に接続された複数の半径方向に分布された開口を含んでいることを特徴とする蒸着装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の蒸着装置において、前記基板支持台は、前記基板の直ぐ下に位置していて前記基板の直径よりも小さい直径を有する第１の部分と、該第１の部分の下に位置していて前記基板の直径よりも大きな直径を有する第２の部分とを含んでおり、前記基板支持台の周囲で半径方向に分布された前記複数の開口は、前記基板支持台の前記第１及び第２の部分の交差部の付近に位置しており、これにより、前記蒸着抑制ガスは、前記基板の前記端縁部付近の前記基板支持台から流れるように構成されたこと；そして、ここで、前記半径方向に分布された複数の開口は、前記基板の各々の端縁部の、垂直方向に関して直ぐ下に配置されていること；を特徴とする蒸着装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の蒸着装置において、前記基板支持台は、前記基板の直径よりも大きな直径を有しており、周縁リングが、前記基板支持台の上面に設けられていて、前記基板の前記端縁部を包囲しており、前記基板支持台において半径方向に分布された前記複数の開口は、前記周縁リングと前記基板の前記端縁部との間の前記基板支持台の上面に設けられていること；そして、ここで、前記半径方向に分布された複数の開口は各々、前記端縁部に対応する一つと周縁リングとで定められる開口の中でそれぞれ終端すること；を特徴とする蒸着装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の蒸着装置において、複数の基板支持台が、蒸着チャンバの中に設けられており、各々の基板支持台には、半径方向に分布された複数の孔が設けられており、これら半径方向に分布された孔は各々、前記基板の前記端縁部付近の、前記基板支持台の周囲で半径方向に分布された複数の開口の１つにそれぞれ接続されていることを特徴とする蒸着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−７７５３４（Ｐ２０１０−７７５３４Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−２２３００７（Ｐ２００９−２２３００７）
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【分割の表示】特願平１０−５１６５０の分割
【原出願日】平成１０年３月４日（１９９８．３．４）
【出願人】（５９１００７６８６）エルエスアイ コーポレーション (93)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２３００７（Ｐ２００９−２２３００７）
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【分割の表示】特願平１０−５１６５０の分割
【原出願日】平成１０年３月４日（１９９８．３．４）
【出願人】（５９１００７６８６）エルエスアイ コーポレーション (93)
【Ｆターム（参考）】
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