金属膜作製装置及び金属膜作製方法
【課題】基板の周縁部以外の被成膜部に金属膜を形成しうる金属膜作製装置及び金属膜作製方法を提供する。
【解決手段】チャンバ１の内部において、塩素ガスをプラズマ化して得る塩素ラジカルで、ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材１１をエッチングして金属と塩素とからなる前駆体２４を形成する一方、この前駆体２４を被エッチング部材１１の温度よりも低温の基板３に吸着させ、その後前駆体２４を塩素ラジカルで還元して金属成分を析出させることにより所定の金属膜を形成する金属膜作製装置であって、基板３を載置すると共にその載置面２ａの半径が基板３の半径よりも短いサセプタ２と、載置面２ａを介して基板３の被成膜部３ａの温度を周縁部３ｂの温度よりも低温に保持する温度制御手段６を具備する。
【解決手段】チャンバ１の内部において、塩素ガスをプラズマ化して得る塩素ラジカルで、ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材１１をエッチングして金属と塩素とからなる前駆体２４を形成する一方、この前駆体２４を被エッチング部材１１の温度よりも低温の基板３に吸着させ、その後前駆体２４を塩素ラジカルで還元して金属成分を析出させることにより所定の金属膜を形成する金属膜作製装置であって、基板３を載置すると共にその載置面２ａの半径が基板３の半径よりも短いサセプタ２と、載置面２ａを介して基板３の被成膜部３ａの温度を周縁部３ｂの温度よりも低温に保持する温度制御手段６を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属膜作製装置及び金属膜作製方法に関し、特に、基板の周縁部以外の被成膜部に選択的に金属膜を形成する場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体の製造等において基板に金属膜を作成する方法として、ハロゲンラジカルを利用し、金属をハロゲン化して再び還元し堆積させる技術（以下、ＭＣＲ−ＣＶＤ法（塩化金属還元気相成長法）という。）が本発明者等によって提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、金属（Ｍ）製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンガスを供給し、誘導プラズマを発生させてハロゲンガスプラズマを発生させ、ハロゲンラジカルを生成する。その後、ハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガス成分との前駆体を生成し、被エッチング部材よりも低い温度の基板上において、前駆体をハロゲンラジカルにより還元し、金属成分を基板表面に吸着させる方法である。
【０００４】
かかる一連の反応はハロゲンを塩素とした場合、次式の様に示される。
（１）プラズマの解離反応；Ｃｌ2→２Ｃｌ*
（２）エッチング反応；Ｍ＋Ｃｌ*→ＭＣｌ（ｇ）
（３）基板への吸着反応；ＭＣｌ（ｇ）→ＭＣｌ（ａｄ）
（４）成膜反応；ＭＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ*→Ｍ＋Ｃｌ2↑
式中のＣｌ*は塩素ラジカル、（ｇ）はガス状態、（ａｄ）は吸着状態を示す。金属Ｍにはハロゲン化物を作る物質（銅など）が使用される。
【０００５】
上述した方法による成膜工程では、基板の前駆体（ｇ）が吸着し得るあらゆる面に金属膜が形成される。例えばサセプタが基板の下面を支持している場合、基板の周縁部の表面にも金属膜が形成される。このような基板の周縁部表面に形成された金属膜は、この金属膜の成膜後に種々の工程をさらに実施する過程において基板の中心方向に拡散し、半導体素子の動作不良を引き起こす原因となる。このため、従来では基板に金属膜を形成した後に、周縁部表面の金属膜を除去する工程として、例えばウェットエッチング等を更に実施していた。この結果、半導体デバイスの製造に掛かる時間が増加するという問題が生じていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１４７５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑み、基板の周縁部以外の被成膜部に金属膜を形成しうる金属膜作製装置及び金属膜作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、真空容器であるチャンバの内部において、ハロゲンを含有する作用ガスをプラズマ化して得るハロゲンラジカルで、ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材をエッチングして前記金属とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、この前駆体を前記被エッチング部材の温度よりも低温の基板に吸着させ、その後前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して前記金属成分を析出させることにより所定の金属膜を形成する金属膜作製装置であって、前記基板の周縁部の温度を当該周縁部以外の被成膜部の温度よりも高温に保持する温度制御手段を具備することを特徴とする金属膜作製装置にある。
【０００９】
かかる第１の態様では、基板の周縁部以外の被成膜部の温度が周縁部の温度よりも低温に保持されるため、前駆体は被成膜部の表面に吸着し易く、周縁部の表面には吸着し難い状態になる。これにより、被成膜部の表面に金属膜が形成される一方、周縁部の表面には金属膜が成膜され難くなるため、後処理として周縁部に形成された金属膜を除去する工程を省略することができ、その分迅速に基板に金属膜を形成することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する金属膜作製装置において、前記基板を載置すると共にその載置面の半径が前記基板の半径よりも短いサセプタを具備し、前記温度制御手段は、前記サセプタの載置面を介して前記基板の被成膜部の温度を前記基板の周縁部の温度よりも低温に保持することを特徴とする金属膜作製装置にある。
【００１１】
かかる第２の態様では、基板の被成膜部がサセプタに載置されると共にこの被成膜部が温度制御手段により基板の周縁部の温度よりも低温に保持される。これにより、周縁部の表面に金属膜が形成されず、被成膜部の表面に金属膜が形成される。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１の態様に記載する金属膜作製装置において、前記基板の周縁部が載置される載置面を有するサセプタを具備し、前記温度制御手段は、前記サセプタの載置面を介して前記基板の周縁部の温度を前記基板の被成膜部の温度よりも高温に保持することを特徴とする金属膜作製装置にある。
【００１３】
かかる第３の態様では、基板の周縁部がサセプタに載置されると共にこの周縁部が温度制御手段により基板の被成膜部の温度よりも高温に保持される。これにより、周縁部の表面に金属膜が形成されず、被成膜部の表面に金属膜が形成される。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載する金属膜作製装置において、前記サセプタは、内径が前記基板の直径よりも短く且つ外径が前記直径よりも長い円筒体であり、前記載置面は、中心に向かい傾斜するようテーパ状に形成された前記円筒体の上部開口端面であり、前記基板の周縁部は前記上部開口端面に載置されることを特徴とする金属膜作製装置にある。
【００１５】
かかる第４の態様では、基板の周縁部は、テーパ状の上部開口端面に載置されると共に、当該上部開口端面を介して被成膜部よりも高温に保持される。これにより周縁部の表面には金属膜が成膜され難くなる。
【００１６】
本発明の第５の態様は、第１の態様に記載する金属膜作製装置において、前記温度制御手段は、前記基板の周縁部にレーザー光を照射して当該周縁部の温度を前記被成膜部の温度よりも高温に保持するレーザー光照射装置であることを特徴とする金属膜作製装置にある。
【００１７】
かかる第５の態様では、基板の周縁部がレーザー光に照射されることにより周縁部の温度が上昇して前記被成膜部の温度よりも高温となる。これにより、周縁部の表面に金属膜が形成されず、被成膜部の表面に金属膜が形成される。
【００１８】
上記目的を達成するための本発明の第６の態様は、真空容器であるチャンバの内部にハロゲン化物を形成する金属を含む材料で形成した被エッチング部材を配設すると共に当該被エッチング部材にハロゲンガスをプラズマ化して得られるハロゲンラジカルを作用させることにより金属とハロゲンとの化合物である前駆体を形成する一方、基板を前記チャンバ内に収納した状態でその周縁部以外の被成膜部の温度を前記被エッチング部材よりも低温に保持し且つ前記周縁部の温度を前記被成膜部の温度よりも高温に保持して前記前駆体を前記被成膜部の表面に吸着させ、前記ハロゲンガスのラジカルを作用させることにより前記被成膜部の表面に前記金属の膜を形成することを特徴とする金属膜作製方法にある。
【００１９】
かかる第６の態様では、基板の周縁部以外の被成膜部の温度が周縁部の温度よりも低温に保持されるため、前駆体は被成膜部の表面に吸着し易く、周縁部の表面には吸着し難い状態になる。これにより、被成膜部の表面に金属膜が形成される一方、周縁部の表面には金属膜が成膜され難くなるため、後処理として周縁部に形成された金属膜を除去する工程を省略することができ、その分迅速に基板に金属膜を形成することができる。
【００２０】
上記目的を達成するための本発明の第７の態様は、真空容器であるチャンバの内部にハロゲン化物を形成する金属を含む材料で形成した被エッチング部材を配設すると共に当該被エッチング部材にハロゲンガスをプラズマ化して得られるハロゲンラジカルを作用させることにより金属とハロゲンとの化合物である前駆体を形成する一方、基板を前記チャンバ内に収納した状態でその温度を前記被エッチング部材よりも低温に保持して前記前駆体を前記基板の表面に吸着させると共に前記ハロゲンガスのラジカルを作用させることにより前記基板に前記金属の膜を形成するに際し、前記基板の周縁部近傍に前記ハロゲンガス又はそのラジカルを供給することを特徴とする金属膜作製方法にある。
【００２１】
かかる第７の態様では、基板の周縁部近傍ではハロゲンガス又はそのラジカルがリッチな雰囲気となるため、周縁部近傍ではエッチングが行われる。この結果、周縁部の表面には金属膜が形成され難くなり、後処理として周縁部に形成された金属膜を除去する工程を省略することができ、その分迅速に基板に金属膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、基板の周縁部の表面には金属膜が形成されず、周縁部以外の被成膜部の表面に金属膜が形成される。これにより、前記周縁部の表面に形成された金属膜を除去する工程が不要となり、その分迅速に基板に金属膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。
【００２４】
〈実施形態１〉
図１は、実施形態１に係る金属膜作製装置（ＭＣＲ−ＣＶＤ装置）の概略を示す正面図である。
【００２５】
図１に示すように、例えばセラミックス製（絶縁材製）のチャンバ１の底部近傍にはサセプタ２が設けられ、サセプタ２には基板３が載置される。サセプタ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、サセプタ２は温度制御手段６により所定温度（例えば、１００℃から３００℃）に制御される。
【００２６】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料製の板状の天井板７によって塞がれている。天井板７の上方にはチャンバ１の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ８が設けられ、プラズマアンテナ８は天井板７の面と平行な平面リング状に形成されている。プラズマアンテナ８には整合器９及び電源１０が接続されて高周波電流が供給される。これら、プラズマアンテナ８、整合器９及び電源１０により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。
【００２７】
チャンバ１にはハロゲン化物を形成する金属を含む材料、例えば銅で形成した被エッチング部材１１が保持され、この被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れに対して基板３と天井板７との間に不連続状態で配置されている。例えば、被エッチング部材１１は、棒状の突起部１２とリング部１３とからなり、突起部１２がチャンバ１の中心側に延びるようにリング部１３が設けられている。これにより、被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れ方向である周方向に対して構造的に不連続な状態とされている。
【００２８】
なお、プラズマアンテナ８の電気の流れに対して不連続状態にする構成としては、被エッチング部材を格子状に形成したり、網目状に形成する等の態様が挙げられる。
【００２９】
被エッチング部材１１の上方におけるチャンバ１の周囲にはチャンバ１の内部にハロゲンである塩素を含有する作用ガス（Ｃｌ2ガス）２１を供給するノズル１４が周方向に等間隔で複数（例えば８箇所：図には２箇所を示してある）接続されている。ノズル１４には流量及び圧力が制御される流量制御器１５を介してＣｌ2ガス２１が送られる。流量制御器１５によりチャンバ１内に供給されるＣｌ2ガス２１の量を制御することで、チャンバ１内のガスプラズマ密度を制御している。
【００３０】
なお、反応に関与しないガス等は排気口１８から排気され、天井板７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空装置１９によって真空引きすることにより所定の真空度に維持される。
【００３１】
ここで、作用ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素、臭素及びヨウ素等を適用することが可能である。ただ、本形態ではハロゲンとして安価なＣｌ2ガスを用いたことによりランニングコストの低減を図ることができる。
【００３２】
かかる装置を使用して、基板３上に金属膜を形成する場合には、基板３をサセプタ２上に載置した状態でノズル１４からＣｌ2ガス２１をチャンバ１の内に供給するとともに、プラズマアンテナ８から高周波電磁波をチャンバ１の内に入射することで、Ｃｌ2ガス２１をイオン化してガスプラズマ２３を発生させ、Ｃｌラジカルを生成する。
【００３３】
ここで、ガスプラズマ２３が被エッチング部材１１に作用することにより、被エッチング部材１１を加熱する（例えば３００℃〜７００℃）と共に、被エッチング部材１１にエッチング反応を生じさせる。このエッチング反応により被エッチング部材１１の材料である金属と塩素との化合物であるガス状の前駆体２４が形成される。
【００３４】
前駆体２４は、前記被エッチング部材１１よりも低温部となっている基板３の被成膜部３ａ（詳細は後述する。）の表面に吸着され、この吸着状態の前駆体２４には塩素ラジカルが作用して還元する。この結果、基板３の被成膜部３ａには被エッチング部材１１の材料である金属の膜が形成される。
【００３５】
このように、本実施形態の金属膜作製装置は、前駆体２４が基板３の相対的に低温に制御された部位に吸着されると共に塩素ラジカルの作用で金属化されるという特徴を有し、このような特徴を利用して基板３の被成膜部３ａに金属膜を形成するものである。すなわち、本実施形態の金属膜作製装置では、前駆体２４が基板３の相対的に高温となる部位において吸着され難く、そのような部位に対して金属膜が形成され難くなる。
【００３６】
図２は、図１のサセプタ及び基板を抽出した要部拡大図である。図示するように、基板３の周縁部３ｂ以外の被成膜部３ａがサセプタ２の載置面２ａに載置されている。サセプタ２は、その載置面２ａの半径が基板３の半径よりも所定の長さ分だけ短い円板状の部材であり、この所定の長さは周縁部３ｂの幅Ｗと等しくなっている。すなわち、サセプタ２は、載置面２ａに基板３が同軸上に載置されると、基板３の周縁部３ｂがサセプタ２の載置面２ａから突出するよう形成されている。
【００３７】
ここで、上述した状態でサセプタ２上に載置された基板３に成膜を実行する際においては、サセプタ２に当接する部分の基板３は、温度制御手段６により被エッチング部材１１よりも低温、詳細には１００℃〜３００℃になるように制御されている。その一方で、サセプタ２の半径方向に突出した基板３の周縁部３ｂがプラズマ環境下に直接さらされるため、基板３の周縁部３ｂの表面及び裏面からの入熱により、基板３の周縁部３ｂの温度が局所的に上昇する。この結果、基板３の周縁部３ｂだけが被成膜部３ａと比べて相対的に高温となるように制御することができる。図３には、成膜状況下での基板３における被成膜部３ａ及び周縁部３ｂの温度分布状況を示す。図３（ａ）には、基板３の周縁部３ｂはサセプタ２から遠ざかる領域ほど高温となっていることが各等温領域Ｔ0、Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4（Ｔ0＜Ｔ1＜Ｔ2＜Ｔ3＜Ｔ4）により示されている。これは、被成膜部３ａがサセプタ２の載置面２ａに当接しており、この載置面２ａを介して温度制御手段６により所定温度に維持されているからである。つまり、基板３の被成膜部３ａを所定温度に制御することができるため、基板３の被成膜部３ａの温度をその周縁部３ｂの温度よりも低温とすることが可能となる。
【００３８】
この結果、基板３の周縁部３ｂの表面には前駆体２４が吸着され難く、基板３の被成膜部３ａの表面に前駆体２４が吸着されて金属膜が形成される。すなわち、基板３の被成膜部３ａの表面に対して金属膜を形成する工程と、基板３の周縁部３ｂの表面に形成された金属膜を除去する工程とを同時に実施したことと同様の効果を得ることができる。これにより基板３から半導体デバイスを形成するまでの全工程数を従来よりも削減することができ、半導体デバイスの生産性を向上することができる。
【００３９】
なお、基板３の周縁部３ｂの幅Ｗは任意に設定することができるが、数ｍｍ程度であることが望ましい。これは、以下に説明するように、基板３の被成膜部３ａに金属膜が均一の膜厚で形成されることを考慮したからである。
【００４０】
図３（ａ）には基板３の周縁部３ｂの幅Ｗを十分に確保した基板３が示されている。すなわち、基板３の周縁部３ｂがサセプタ２の載置面２ａから十分に突出している場合、基板３の被成膜部３ａにおける各等温領域Ｔ0、Ｔ1、Ｔ2は基板３の表面とほぼ平行になっている。つまり、すなわち基板３の被成膜部３ａの表面の温度は一様になっているため、金属膜も均一な厚さで形成される。
【００４１】
一方、図３（ｂ）には、基板３の周縁部３ｂの幅Ｗを十分に確保していない基板３が示されている。図示するように、基板３の被成膜部３ａの周縁部３ｂ側における各等温領域Ｔ0、Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3は図３（ａ）に示した各等温領域Ｔ0、Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3のように平行になっていない。つまり、基板３の被成膜部３ａの周縁部３ｂ近辺の温度は一様になっておらず、金属膜は不均一な厚さで形成される。
【００４２】
したがって、基板３の周縁部３ｂの幅Ｗは、基板３の被成膜部３ａの温度が一様となるよう十分に長く確保されていることが好ましい。本実施形態では、基板３の厚さが０．７２５ｍｍであり周縁部３ｂの曲率半径Ｒはその半分の０．３６２５ｍｍであることから、幅Ｗは曲率半径Ｒよりも大きい０．５ｍｍ乃至５ｍｍ程度であることが好ましく、１．５ｍｍ程度であることが最も好ましい。
【００４３】
〈実施形態２〉
実施形態１では、温度制御手段６がサセプタ２の載置面２ａを介して基板３の被成膜部３ａの温度を制御したが、逆に、温度制御手段６が基板３の周縁部３ｂの温度を制御するようにしてもよい。基板３の周縁部３ｂが相対的な高温部に、基板３の被成膜部３ａが相対的な低温部になればよいからである。
【００４４】
図４は、実施形態２に係る金属膜作製装置のサセプタ及び基板を抽出した要部拡大図である。実施形態２に係る金属膜作製装置の各構成のうち、このサセプタ以外の構成は実施形態１に係る金属膜作製装置の各構成と同一である。したがって同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４５】
図示するように、サセプタ２Ａは、内径が基板３の直径よりも短く且つ外径がその直径よりも長い円筒状の部材（円筒体）であり、その上部開口端面は中心に向かい傾斜するようにテーパ状に形成されている。このテーパ状の上部開口端面（載置面２ａ）には、基板３の周縁部３ｂが載置されている。
【００４６】
これにより、温度制御手段６はサセプタ２Ａの載置面２ａを介して基板３の周縁部３ｂの温度を直接的に加熱できるため、当該温度を基板３の被成膜部３ａの温度よりも高温に保持することができる。この結果、基板３の周縁部３ｂの表面には金属膜が形成されずに、基板３の被成膜部３ａの表面には前駆体２４が吸着されて、Ｃｌラジカルが作用することにより金属膜が形成されるという実施形態１と同様の作用・効果を得る。
【００４７】
なお、本実施形態に係るサセプタ２Ａと、実施形態１に係るサセプタ２とを組み合わせて一つのサセプタとしてもよい。これにより基板３の被成膜部３ａの表面近傍の温度を一様に保持することができると共に、基板３の被成膜部３ａとその周縁部３ｂとの温度差をより大きくすることができる。この結果、基板３の周縁部３ｂの表面に金属膜が形成されることを確実に防止することができ、基板３の被成膜部３ａの表面に均一な膜厚の金属膜を形成することができる。
【００４８】
〈実施形態３〉
実施形態１及び実施形態２では、温度制御手段６は、サセプタ２、２Ａの載置面２ａを介して直接的に基板３の温度制御をしたがこれに限定されず、間接的に温度制御をしてもよい。
【００４９】
図５は、実施形態３に係る金属膜作製装置の概略を示す正面図である。なお、実施形態３に係る金属膜作製装置のうち、実施形態１に係る金属膜作製装置と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５０】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、基板３の周縁部３ｂはレーザー光により加熱される。具体的には、チャンバ１の底面の一部にはレーザー光が透過可能なレーザー光入射窓３０が設けられている。このレーザー光入射窓３０の天井板７側の面には、複数のピンからなるサセプタ２Ｂが配設され、これらのピンの先端部には基板３が載置されている。
【００５１】
一方、レーザー光入射窓３０の下方には、基板３の軸心に沿いチャンバ１の下方に向けてレーザー光を照射するレーザー光照射装置３１（温度制御手段）が配設されている。また、その軸心上には、照射されたレーザー光を反射するミラー３２が配設されている。ミラー３２は、その鏡面が基板３に対して所定角度傾斜した状態で回動自在に配設されており、この所定角度は、レーザー光照射装置３１からのレーザー光がミラー３２の鏡面に反射して基板３の周縁部３ｂに照射されるよう設定されている。
【００５２】
レーザー光照射装置３１からレーザー光が照射されている状態でミラー３２が回動すると、基板３の周縁部３ｂ全体にレーザー光が照射される。これによりレーザー光照射装置３１は基板３の周縁部３ｂの温度を上昇させて、基板３の被成膜部３ａの温度よりも高温に保持することができる。この結果、基板３の周縁部３ｂの表面には金属膜が形成されずに、基板３の被成膜部３ａの表面には前駆体２４が吸着されて、Ｃｌラジカルが作用することにより金属膜が形成されるという実施形態１と同様の作用・効果を得る。
【００５３】
〈実施形態４〉
実施形態１乃至実施形態３では、基板３の周縁部３ｂに金属膜が成膜され難くするために、基板３の周縁部３ｂの温度が基板３の被成膜部３ａの温度よりも高温となるように温度制御を行った。しかしながら、このような温度制御のみならず、基板３の周縁部３ｂ近傍ではハロゲンガス又はハロゲンラジカルがリッチな雰囲気となるようにすることで、基板３の周縁部３ｂには金属膜が成膜され難くなるようにしてもよい。
【００５４】
具体的には、金属膜作製装置にハロゲンガス又はハロゲンラジカルを基板３の周縁部３ｂ近傍に噴射するハロゲンガス供給手段を設ける。そして、金属膜の成膜プロセスにおいて、基板３の周縁部３ｂ近傍にハロゲンガス又はハロゲンラジカルを噴射することで、基板３の周縁部３ｂには、金属膜が成膜され難くなる。なぜならば、基板３の周縁部３ｂの表面にＭＣｌ（ａｄ）が吸着し、ハロゲンラジカルが作用することにより金属が残ったとしても、基板３の周縁部３ｂ近傍はハロゲンラジカルがリッチな雰囲気であるため、当該金属がハロゲンラジカルによりエッチングされるからである。すなわち被エッチング部材１１で生じていたエッチングと同様のことが基板３の周縁部３ｂ近傍でも生じるため、基板３の周縁部３ｂの表面には金属膜が成膜され難く、一方、基板３の被成膜部３ａの表面には金属膜が形成され、この結果、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は半導体デバイスを製造するため装置等の製造、販売に関する産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施形態１に係る金属膜作製装置の概略を示す正面図である。
【図２】図１のサセプタ及び基板を抽出した要部拡大図である。
【図３】成膜状況下での基板における被成膜部及び周縁部の温度分布状況を示す図である。
【図４】実施形態２に係る金属膜作製装置のサセプタ及び基板を抽出した要部拡大図である。
【図５】実施形態３に係る金属膜作製装置の概略を示す正面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ チャンバ
２、２Ａ、２Ｂ サセプタ
２ａ 載置面
３ 基板
３ａ 被成膜部
３ｂ 周縁部
４ ヒータ
５ 冷媒流通手段
６ 温度制御手段
１１ 被エッチング部材
２４ 前駆体
３０ レーザー光入射窓
３１ レーザー光照射装置
３２ ミラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属膜作製装置及び金属膜作製方法に関し、特に、基板の周縁部以外の被成膜部に選択的に金属膜を形成する場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体の製造等において基板に金属膜を作成する方法として、ハロゲンラジカルを利用し、金属をハロゲン化して再び還元し堆積させる技術（以下、ＭＣＲ−ＣＶＤ法（塩化金属還元気相成長法）という。）が本発明者等によって提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、金属（Ｍ）製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンガスを供給し、誘導プラズマを発生させてハロゲンガスプラズマを発生させ、ハロゲンラジカルを生成する。その後、ハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガス成分との前駆体を生成し、被エッチング部材よりも低い温度の基板上において、前駆体をハロゲンラジカルにより還元し、金属成分を基板表面に吸着させる方法である。
【０００４】
かかる一連の反応はハロゲンを塩素とした場合、次式の様に示される。
（１）プラズマの解離反応；Ｃｌ2→２Ｃｌ*
（２）エッチング反応；Ｍ＋Ｃｌ*→ＭＣｌ（ｇ）
（３）基板への吸着反応；ＭＣｌ（ｇ）→ＭＣｌ（ａｄ）
（４）成膜反応；ＭＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ*→Ｍ＋Ｃｌ2↑
式中のＣｌ*は塩素ラジカル、（ｇ）はガス状態、（ａｄ）は吸着状態を示す。金属Ｍにはハロゲン化物を作る物質（銅など）が使用される。
【０００５】
上述した方法による成膜工程では、基板の前駆体（ｇ）が吸着し得るあらゆる面に金属膜が形成される。例えばサセプタが基板の下面を支持している場合、基板の周縁部の表面にも金属膜が形成される。このような基板の周縁部表面に形成された金属膜は、この金属膜の成膜後に種々の工程をさらに実施する過程において基板の中心方向に拡散し、半導体素子の動作不良を引き起こす原因となる。このため、従来では基板に金属膜を形成した後に、周縁部表面の金属膜を除去する工程として、例えばウェットエッチング等を更に実施していた。この結果、半導体デバイスの製造に掛かる時間が増加するという問題が生じていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１４７５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑み、基板の周縁部以外の被成膜部に金属膜を形成しうる金属膜作製装置及び金属膜作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、真空容器であるチャンバの内部において、ハロゲンを含有する作用ガスをプラズマ化して得るハロゲンラジカルで、ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材をエッチングして前記金属とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、この前駆体を前記被エッチング部材の温度よりも低温の基板に吸着させ、その後前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して前記金属成分を析出させることにより所定の金属膜を形成する金属膜作製装置であって、前記基板の周縁部の温度を当該周縁部以外の被成膜部の温度よりも高温に保持する温度制御手段を具備することを特徴とする金属膜作製装置にある。
【０００９】
かかる第１の態様では、基板の周縁部以外の被成膜部の温度が周縁部の温度よりも低温に保持されるため、前駆体は被成膜部の表面に吸着し易く、周縁部の表面には吸着し難い状態になる。これにより、被成膜部の表面に金属膜が形成される一方、周縁部の表面には金属膜が成膜され難くなるため、後処理として周縁部に形成された金属膜を除去する工程を省略することができ、その分迅速に基板に金属膜を形成することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する金属膜作製装置において、前記基板を載置すると共にその載置面の半径が前記基板の半径よりも短いサセプタを具備し、前記温度制御手段は、前記サセプタの載置面を介して前記基板の被成膜部の温度を前記基板の周縁部の温度よりも低温に保持することを特徴とする金属膜作製装置にある。
【００１１】
かかる第２の態様では、基板の被成膜部がサセプタに載置されると共にこの被成膜部が温度制御手段により基板の周縁部の温度よりも低温に保持される。これにより、周縁部の表面に金属膜が形成されず、被成膜部の表面に金属膜が形成される。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１の態様に記載する金属膜作製装置において、前記基板の周縁部が載置される載置面を有するサセプタを具備し、前記温度制御手段は、前記サセプタの載置面を介して前記基板の周縁部の温度を前記基板の被成膜部の温度よりも高温に保持することを特徴とする金属膜作製装置にある。
【００１３】
かかる第３の態様では、基板の周縁部がサセプタに載置されると共にこの周縁部が温度制御手段により基板の被成膜部の温度よりも高温に保持される。これにより、周縁部の表面に金属膜が形成されず、被成膜部の表面に金属膜が形成される。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載する金属膜作製装置において、前記サセプタは、内径が前記基板の直径よりも短く且つ外径が前記直径よりも長い円筒体であり、前記載置面は、中心に向かい傾斜するようテーパ状に形成された前記円筒体の上部開口端面であり、前記基板の周縁部は前記上部開口端面に載置されることを特徴とする金属膜作製装置にある。
【００１５】
かかる第４の態様では、基板の周縁部は、テーパ状の上部開口端面に載置されると共に、当該上部開口端面を介して被成膜部よりも高温に保持される。これにより周縁部の表面には金属膜が成膜され難くなる。
【００１６】
本発明の第５の態様は、第１の態様に記載する金属膜作製装置において、前記温度制御手段は、前記基板の周縁部にレーザー光を照射して当該周縁部の温度を前記被成膜部の温度よりも高温に保持するレーザー光照射装置であることを特徴とする金属膜作製装置にある。
【００１７】
かかる第５の態様では、基板の周縁部がレーザー光に照射されることにより周縁部の温度が上昇して前記被成膜部の温度よりも高温となる。これにより、周縁部の表面に金属膜が形成されず、被成膜部の表面に金属膜が形成される。
【００１８】
上記目的を達成するための本発明の第６の態様は、真空容器であるチャンバの内部にハロゲン化物を形成する金属を含む材料で形成した被エッチング部材を配設すると共に当該被エッチング部材にハロゲンガスをプラズマ化して得られるハロゲンラジカルを作用させることにより金属とハロゲンとの化合物である前駆体を形成する一方、基板を前記チャンバ内に収納した状態でその周縁部以外の被成膜部の温度を前記被エッチング部材よりも低温に保持し且つ前記周縁部の温度を前記被成膜部の温度よりも高温に保持して前記前駆体を前記被成膜部の表面に吸着させ、前記ハロゲンガスのラジカルを作用させることにより前記被成膜部の表面に前記金属の膜を形成することを特徴とする金属膜作製方法にある。
【００１９】
かかる第６の態様では、基板の周縁部以外の被成膜部の温度が周縁部の温度よりも低温に保持されるため、前駆体は被成膜部の表面に吸着し易く、周縁部の表面には吸着し難い状態になる。これにより、被成膜部の表面に金属膜が形成される一方、周縁部の表面には金属膜が成膜され難くなるため、後処理として周縁部に形成された金属膜を除去する工程を省略することができ、その分迅速に基板に金属膜を形成することができる。
【００２０】
上記目的を達成するための本発明の第７の態様は、真空容器であるチャンバの内部にハロゲン化物を形成する金属を含む材料で形成した被エッチング部材を配設すると共に当該被エッチング部材にハロゲンガスをプラズマ化して得られるハロゲンラジカルを作用させることにより金属とハロゲンとの化合物である前駆体を形成する一方、基板を前記チャンバ内に収納した状態でその温度を前記被エッチング部材よりも低温に保持して前記前駆体を前記基板の表面に吸着させると共に前記ハロゲンガスのラジカルを作用させることにより前記基板に前記金属の膜を形成するに際し、前記基板の周縁部近傍に前記ハロゲンガス又はそのラジカルを供給することを特徴とする金属膜作製方法にある。
【００２１】
かかる第７の態様では、基板の周縁部近傍ではハロゲンガス又はそのラジカルがリッチな雰囲気となるため、周縁部近傍ではエッチングが行われる。この結果、周縁部の表面には金属膜が形成され難くなり、後処理として周縁部に形成された金属膜を除去する工程を省略することができ、その分迅速に基板に金属膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、基板の周縁部の表面には金属膜が形成されず、周縁部以外の被成膜部の表面に金属膜が形成される。これにより、前記周縁部の表面に形成された金属膜を除去する工程が不要となり、その分迅速に基板に金属膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。
【００２４】
〈実施形態１〉
図１は、実施形態１に係る金属膜作製装置（ＭＣＲ−ＣＶＤ装置）の概略を示す正面図である。
【００２５】
図１に示すように、例えばセラミックス製（絶縁材製）のチャンバ１の底部近傍にはサセプタ２が設けられ、サセプタ２には基板３が載置される。サセプタ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、サセプタ２は温度制御手段６により所定温度（例えば、１００℃から３００℃）に制御される。
【００２６】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料製の板状の天井板７によって塞がれている。天井板７の上方にはチャンバ１の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ８が設けられ、プラズマアンテナ８は天井板７の面と平行な平面リング状に形成されている。プラズマアンテナ８には整合器９及び電源１０が接続されて高周波電流が供給される。これら、プラズマアンテナ８、整合器９及び電源１０により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。
【００２７】
チャンバ１にはハロゲン化物を形成する金属を含む材料、例えば銅で形成した被エッチング部材１１が保持され、この被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れに対して基板３と天井板７との間に不連続状態で配置されている。例えば、被エッチング部材１１は、棒状の突起部１２とリング部１３とからなり、突起部１２がチャンバ１の中心側に延びるようにリング部１３が設けられている。これにより、被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れ方向である周方向に対して構造的に不連続な状態とされている。
【００２８】
なお、プラズマアンテナ８の電気の流れに対して不連続状態にする構成としては、被エッチング部材を格子状に形成したり、網目状に形成する等の態様が挙げられる。
【００２９】
被エッチング部材１１の上方におけるチャンバ１の周囲にはチャンバ１の内部にハロゲンである塩素を含有する作用ガス（Ｃｌ2ガス）２１を供給するノズル１４が周方向に等間隔で複数（例えば８箇所：図には２箇所を示してある）接続されている。ノズル１４には流量及び圧力が制御される流量制御器１５を介してＣｌ2ガス２１が送られる。流量制御器１５によりチャンバ１内に供給されるＣｌ2ガス２１の量を制御することで、チャンバ１内のガスプラズマ密度を制御している。
【００３０】
なお、反応に関与しないガス等は排気口１８から排気され、天井板７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空装置１９によって真空引きすることにより所定の真空度に維持される。
【００３１】
ここで、作用ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素、臭素及びヨウ素等を適用することが可能である。ただ、本形態ではハロゲンとして安価なＣｌ2ガスを用いたことによりランニングコストの低減を図ることができる。
【００３２】
かかる装置を使用して、基板３上に金属膜を形成する場合には、基板３をサセプタ２上に載置した状態でノズル１４からＣｌ2ガス２１をチャンバ１の内に供給するとともに、プラズマアンテナ８から高周波電磁波をチャンバ１の内に入射することで、Ｃｌ2ガス２１をイオン化してガスプラズマ２３を発生させ、Ｃｌラジカルを生成する。
【００３３】
ここで、ガスプラズマ２３が被エッチング部材１１に作用することにより、被エッチング部材１１を加熱する（例えば３００℃〜７００℃）と共に、被エッチング部材１１にエッチング反応を生じさせる。このエッチング反応により被エッチング部材１１の材料である金属と塩素との化合物であるガス状の前駆体２４が形成される。
【００３４】
前駆体２４は、前記被エッチング部材１１よりも低温部となっている基板３の被成膜部３ａ（詳細は後述する。）の表面に吸着され、この吸着状態の前駆体２４には塩素ラジカルが作用して還元する。この結果、基板３の被成膜部３ａには被エッチング部材１１の材料である金属の膜が形成される。
【００３５】
このように、本実施形態の金属膜作製装置は、前駆体２４が基板３の相対的に低温に制御された部位に吸着されると共に塩素ラジカルの作用で金属化されるという特徴を有し、このような特徴を利用して基板３の被成膜部３ａに金属膜を形成するものである。すなわち、本実施形態の金属膜作製装置では、前駆体２４が基板３の相対的に高温となる部位において吸着され難く、そのような部位に対して金属膜が形成され難くなる。
【００３６】
図２は、図１のサセプタ及び基板を抽出した要部拡大図である。図示するように、基板３の周縁部３ｂ以外の被成膜部３ａがサセプタ２の載置面２ａに載置されている。サセプタ２は、その載置面２ａの半径が基板３の半径よりも所定の長さ分だけ短い円板状の部材であり、この所定の長さは周縁部３ｂの幅Ｗと等しくなっている。すなわち、サセプタ２は、載置面２ａに基板３が同軸上に載置されると、基板３の周縁部３ｂがサセプタ２の載置面２ａから突出するよう形成されている。
【００３７】
ここで、上述した状態でサセプタ２上に載置された基板３に成膜を実行する際においては、サセプタ２に当接する部分の基板３は、温度制御手段６により被エッチング部材１１よりも低温、詳細には１００℃〜３００℃になるように制御されている。その一方で、サセプタ２の半径方向に突出した基板３の周縁部３ｂがプラズマ環境下に直接さらされるため、基板３の周縁部３ｂの表面及び裏面からの入熱により、基板３の周縁部３ｂの温度が局所的に上昇する。この結果、基板３の周縁部３ｂだけが被成膜部３ａと比べて相対的に高温となるように制御することができる。図３には、成膜状況下での基板３における被成膜部３ａ及び周縁部３ｂの温度分布状況を示す。図３（ａ）には、基板３の周縁部３ｂはサセプタ２から遠ざかる領域ほど高温となっていることが各等温領域Ｔ0、Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4（Ｔ0＜Ｔ1＜Ｔ2＜Ｔ3＜Ｔ4）により示されている。これは、被成膜部３ａがサセプタ２の載置面２ａに当接しており、この載置面２ａを介して温度制御手段６により所定温度に維持されているからである。つまり、基板３の被成膜部３ａを所定温度に制御することができるため、基板３の被成膜部３ａの温度をその周縁部３ｂの温度よりも低温とすることが可能となる。
【００３８】
この結果、基板３の周縁部３ｂの表面には前駆体２４が吸着され難く、基板３の被成膜部３ａの表面に前駆体２４が吸着されて金属膜が形成される。すなわち、基板３の被成膜部３ａの表面に対して金属膜を形成する工程と、基板３の周縁部３ｂの表面に形成された金属膜を除去する工程とを同時に実施したことと同様の効果を得ることができる。これにより基板３から半導体デバイスを形成するまでの全工程数を従来よりも削減することができ、半導体デバイスの生産性を向上することができる。
【００３９】
なお、基板３の周縁部３ｂの幅Ｗは任意に設定することができるが、数ｍｍ程度であることが望ましい。これは、以下に説明するように、基板３の被成膜部３ａに金属膜が均一の膜厚で形成されることを考慮したからである。
【００４０】
図３（ａ）には基板３の周縁部３ｂの幅Ｗを十分に確保した基板３が示されている。すなわち、基板３の周縁部３ｂがサセプタ２の載置面２ａから十分に突出している場合、基板３の被成膜部３ａにおける各等温領域Ｔ0、Ｔ1、Ｔ2は基板３の表面とほぼ平行になっている。つまり、すなわち基板３の被成膜部３ａの表面の温度は一様になっているため、金属膜も均一な厚さで形成される。
【００４１】
一方、図３（ｂ）には、基板３の周縁部３ｂの幅Ｗを十分に確保していない基板３が示されている。図示するように、基板３の被成膜部３ａの周縁部３ｂ側における各等温領域Ｔ0、Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3は図３（ａ）に示した各等温領域Ｔ0、Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3のように平行になっていない。つまり、基板３の被成膜部３ａの周縁部３ｂ近辺の温度は一様になっておらず、金属膜は不均一な厚さで形成される。
【００４２】
したがって、基板３の周縁部３ｂの幅Ｗは、基板３の被成膜部３ａの温度が一様となるよう十分に長く確保されていることが好ましい。本実施形態では、基板３の厚さが０．７２５ｍｍであり周縁部３ｂの曲率半径Ｒはその半分の０．３６２５ｍｍであることから、幅Ｗは曲率半径Ｒよりも大きい０．５ｍｍ乃至５ｍｍ程度であることが好ましく、１．５ｍｍ程度であることが最も好ましい。
【００４３】
〈実施形態２〉
実施形態１では、温度制御手段６がサセプタ２の載置面２ａを介して基板３の被成膜部３ａの温度を制御したが、逆に、温度制御手段６が基板３の周縁部３ｂの温度を制御するようにしてもよい。基板３の周縁部３ｂが相対的な高温部に、基板３の被成膜部３ａが相対的な低温部になればよいからである。
【００４４】
図４は、実施形態２に係る金属膜作製装置のサセプタ及び基板を抽出した要部拡大図である。実施形態２に係る金属膜作製装置の各構成のうち、このサセプタ以外の構成は実施形態１に係る金属膜作製装置の各構成と同一である。したがって同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４５】
図示するように、サセプタ２Ａは、内径が基板３の直径よりも短く且つ外径がその直径よりも長い円筒状の部材（円筒体）であり、その上部開口端面は中心に向かい傾斜するようにテーパ状に形成されている。このテーパ状の上部開口端面（載置面２ａ）には、基板３の周縁部３ｂが載置されている。
【００４６】
これにより、温度制御手段６はサセプタ２Ａの載置面２ａを介して基板３の周縁部３ｂの温度を直接的に加熱できるため、当該温度を基板３の被成膜部３ａの温度よりも高温に保持することができる。この結果、基板３の周縁部３ｂの表面には金属膜が形成されずに、基板３の被成膜部３ａの表面には前駆体２４が吸着されて、Ｃｌラジカルが作用することにより金属膜が形成されるという実施形態１と同様の作用・効果を得る。
【００４７】
なお、本実施形態に係るサセプタ２Ａと、実施形態１に係るサセプタ２とを組み合わせて一つのサセプタとしてもよい。これにより基板３の被成膜部３ａの表面近傍の温度を一様に保持することができると共に、基板３の被成膜部３ａとその周縁部３ｂとの温度差をより大きくすることができる。この結果、基板３の周縁部３ｂの表面に金属膜が形成されることを確実に防止することができ、基板３の被成膜部３ａの表面に均一な膜厚の金属膜を形成することができる。
【００４８】
〈実施形態３〉
実施形態１及び実施形態２では、温度制御手段６は、サセプタ２、２Ａの載置面２ａを介して直接的に基板３の温度制御をしたがこれに限定されず、間接的に温度制御をしてもよい。
【００４９】
図５は、実施形態３に係る金属膜作製装置の概略を示す正面図である。なお、実施形態３に係る金属膜作製装置のうち、実施形態１に係る金属膜作製装置と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５０】
本実施形態に係る金属膜作製装置では、基板３の周縁部３ｂはレーザー光により加熱される。具体的には、チャンバ１の底面の一部にはレーザー光が透過可能なレーザー光入射窓３０が設けられている。このレーザー光入射窓３０の天井板７側の面には、複数のピンからなるサセプタ２Ｂが配設され、これらのピンの先端部には基板３が載置されている。
【００５１】
一方、レーザー光入射窓３０の下方には、基板３の軸心に沿いチャンバ１の下方に向けてレーザー光を照射するレーザー光照射装置３１（温度制御手段）が配設されている。また、その軸心上には、照射されたレーザー光を反射するミラー３２が配設されている。ミラー３２は、その鏡面が基板３に対して所定角度傾斜した状態で回動自在に配設されており、この所定角度は、レーザー光照射装置３１からのレーザー光がミラー３２の鏡面に反射して基板３の周縁部３ｂに照射されるよう設定されている。
【００５２】
レーザー光照射装置３１からレーザー光が照射されている状態でミラー３２が回動すると、基板３の周縁部３ｂ全体にレーザー光が照射される。これによりレーザー光照射装置３１は基板３の周縁部３ｂの温度を上昇させて、基板３の被成膜部３ａの温度よりも高温に保持することができる。この結果、基板３の周縁部３ｂの表面には金属膜が形成されずに、基板３の被成膜部３ａの表面には前駆体２４が吸着されて、Ｃｌラジカルが作用することにより金属膜が形成されるという実施形態１と同様の作用・効果を得る。
【００５３】
〈実施形態４〉
実施形態１乃至実施形態３では、基板３の周縁部３ｂに金属膜が成膜され難くするために、基板３の周縁部３ｂの温度が基板３の被成膜部３ａの温度よりも高温となるように温度制御を行った。しかしながら、このような温度制御のみならず、基板３の周縁部３ｂ近傍ではハロゲンガス又はハロゲンラジカルがリッチな雰囲気となるようにすることで、基板３の周縁部３ｂには金属膜が成膜され難くなるようにしてもよい。
【００５４】
具体的には、金属膜作製装置にハロゲンガス又はハロゲンラジカルを基板３の周縁部３ｂ近傍に噴射するハロゲンガス供給手段を設ける。そして、金属膜の成膜プロセスにおいて、基板３の周縁部３ｂ近傍にハロゲンガス又はハロゲンラジカルを噴射することで、基板３の周縁部３ｂには、金属膜が成膜され難くなる。なぜならば、基板３の周縁部３ｂの表面にＭＣｌ（ａｄ）が吸着し、ハロゲンラジカルが作用することにより金属が残ったとしても、基板３の周縁部３ｂ近傍はハロゲンラジカルがリッチな雰囲気であるため、当該金属がハロゲンラジカルによりエッチングされるからである。すなわち被エッチング部材１１で生じていたエッチングと同様のことが基板３の周縁部３ｂ近傍でも生じるため、基板３の周縁部３ｂの表面には金属膜が成膜され難く、一方、基板３の被成膜部３ａの表面には金属膜が形成され、この結果、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は半導体デバイスを製造するため装置等の製造、販売に関する産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施形態１に係る金属膜作製装置の概略を示す正面図である。
【図２】図１のサセプタ及び基板を抽出した要部拡大図である。
【図３】成膜状況下での基板における被成膜部及び周縁部の温度分布状況を示す図である。
【図４】実施形態２に係る金属膜作製装置のサセプタ及び基板を抽出した要部拡大図である。
【図５】実施形態３に係る金属膜作製装置の概略を示す正面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ チャンバ
２、２Ａ、２Ｂ サセプタ
２ａ 載置面
３ 基板
３ａ 被成膜部
３ｂ 周縁部
４ ヒータ
５ 冷媒流通手段
６ 温度制御手段
１１ 被エッチング部材
２４ 前駆体
３０ レーザー光入射窓
３１ レーザー光照射装置
３２ ミラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器であるチャンバの内部において、ハロゲンを含有する作用ガスをプラズマ化して得るハロゲンラジカルで、ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材をエッチングして前記金属とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、この前駆体を前記被エッチング部材の温度よりも低温の基板に吸着させ、その後前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して前記金属成分を析出させることにより所定の金属膜を形成する金属膜作製装置であって、
前記基板の周縁部の温度を当該周縁部以外の被成膜部の温度よりも高温に保持する温度制御手段を具備することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項２】
請求項１に記載する金属膜作製装置において、
前記基板を載置すると共にその載置面の半径が前記基板の半径よりも短いサセプタを具備し、
前記温度制御手段は、前記サセプタの載置面を介して前記基板の被成膜部の温度を前記基板の周縁部の温度よりも低温に保持することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項３】
請求項１に記載する金属膜作製装置において、
前記基板の周縁部が載置される載置面を有するサセプタを具備し、
前記温度制御手段は、前記サセプタの載置面を介して前記基板の周縁部の温度を前記基板の被成膜部の温度よりも高温に保持することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項４】
請求項３に記載する金属膜作製装置において、
前記サセプタは、内径が前記基板の直径よりも短く且つ外径が前記直径よりも長い円筒体であり、
前記載置面は、中心に向かい傾斜するようテーパ状に形成された前記円筒体の上部開口端面であり、
前記基板の周縁部は前記上部開口端面に載置されることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項５】
請求項１に記載する金属膜作製装置において、
前記温度制御手段は、前記基板の周縁部にレーザー光を照射して当該周縁部の温度を前記被成膜部の温度よりも高温に保持するレーザー光照射装置であることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項６】
真空容器であるチャンバの内部にハロゲン化物を形成する金属を含む材料で形成した被エッチング部材を配設すると共に当該被エッチング部材にハロゲンガスをプラズマ化して得られるハロゲンラジカルを作用させることにより金属とハロゲンとの化合物である前駆体を形成する一方、
基板を前記チャンバ内に収納した状態でその周縁部以外の被成膜部の温度を前記被エッチング部材よりも低温に保持し且つ前記周縁部の温度を前記被成膜部の温度よりも高温に保持して前記前駆体を前記被成膜部の表面に吸着させ、前記ハロゲンガスのラジカルを作用させることにより前記被成膜部の表面に前記金属の膜を形成することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項７】
真空容器であるチャンバの内部にハロゲン化物を形成する金属を含む材料で形成した被エッチング部材を配設すると共に当該被エッチング部材にハロゲンガスをプラズマ化して得られるハロゲンラジカルを作用させることにより金属とハロゲンとの化合物である前駆体を形成する一方、
基板を前記チャンバ内に収納した状態でその温度を前記被エッチング部材よりも低温に保持して前記前駆体を前記基板の表面に吸着させると共に前記ハロゲンガスのラジカルを作用させることにより前記基板に前記金属の膜を形成するに際し、
前記基板の周縁部近傍に前記ハロゲンガス又はそのラジカルを供給することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項１】
真空容器であるチャンバの内部において、ハロゲンを含有する作用ガスをプラズマ化して得るハロゲンラジカルで、ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材をエッチングして前記金属とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、この前駆体を前記被エッチング部材の温度よりも低温の基板に吸着させ、その後前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して前記金属成分を析出させることにより所定の金属膜を形成する金属膜作製装置であって、
前記基板の周縁部の温度を当該周縁部以外の被成膜部の温度よりも高温に保持する温度制御手段を具備することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項２】
請求項１に記載する金属膜作製装置において、
前記基板を載置すると共にその載置面の半径が前記基板の半径よりも短いサセプタを具備し、
前記温度制御手段は、前記サセプタの載置面を介して前記基板の被成膜部の温度を前記基板の周縁部の温度よりも低温に保持することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項３】
請求項１に記載する金属膜作製装置において、
前記基板の周縁部が載置される載置面を有するサセプタを具備し、
前記温度制御手段は、前記サセプタの載置面を介して前記基板の周縁部の温度を前記基板の被成膜部の温度よりも高温に保持することを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項４】
請求項３に記載する金属膜作製装置において、
前記サセプタは、内径が前記基板の直径よりも短く且つ外径が前記直径よりも長い円筒体であり、
前記載置面は、中心に向かい傾斜するようテーパ状に形成された前記円筒体の上部開口端面であり、
前記基板の周縁部は前記上部開口端面に載置されることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項５】
請求項１に記載する金属膜作製装置において、
前記温度制御手段は、前記基板の周縁部にレーザー光を照射して当該周縁部の温度を前記被成膜部の温度よりも高温に保持するレーザー光照射装置であることを特徴とする金属膜作製装置。
【請求項６】
真空容器であるチャンバの内部にハロゲン化物を形成する金属を含む材料で形成した被エッチング部材を配設すると共に当該被エッチング部材にハロゲンガスをプラズマ化して得られるハロゲンラジカルを作用させることにより金属とハロゲンとの化合物である前駆体を形成する一方、
基板を前記チャンバ内に収納した状態でその周縁部以外の被成膜部の温度を前記被エッチング部材よりも低温に保持し且つ前記周縁部の温度を前記被成膜部の温度よりも高温に保持して前記前駆体を前記被成膜部の表面に吸着させ、前記ハロゲンガスのラジカルを作用させることにより前記被成膜部の表面に前記金属の膜を形成することを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項７】
真空容器であるチャンバの内部にハロゲン化物を形成する金属を含む材料で形成した被エッチング部材を配設すると共に当該被エッチング部材にハロゲンガスをプラズマ化して得られるハロゲンラジカルを作用させることにより金属とハロゲンとの化合物である前駆体を形成する一方、
基板を前記チャンバ内に収納した状態でその温度を前記被エッチング部材よりも低温に保持して前記前駆体を前記基板の表面に吸着させると共に前記ハロゲンガスのラジカルを作用させることにより前記基板に前記金属の膜を形成するに際し、
前記基板の周縁部近傍に前記ハロゲンガス又はそのラジカルを供給することを特徴とする金属膜作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１５０６７３（Ｐ２００８−１５０６７３Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４０３３９（Ｐ２００６−３４０３３９）
【出願日】平成１８年１２月１８日（２００６．１２．１８）
【出願人】（５０６２３９６５８）株式会社フィズケミックス (37)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１８日（２００６．１２．１８）
【出願人】（５０６２３９６５８）株式会社フィズケミックス (37)
【Ｆターム（参考）】
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