JP4387333B2 - 真空処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空処理容器内に供給されるガスの分布を均一化することができる真空処理装置に関し、特に、成膜処理に適用した場合に均一な成膜が行えるように企図したものである。

現在、半導体等の製造においては、プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置を用いた成膜が知られている。プラズマＣＶＤ装置とは、真空処理容器としてのチャンバ内に導入した膜の材料となる有機金属錯体等のガスを、高周波アンテナから入射する高周波によりプラズマ状態にし、プラズマ中の活性な励起原子によって基板表面の化学的な反応を促進して金属薄膜等を成膜する装置である。

これに対し、本発明者等は、高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属成分であって、成膜を望む金属成分からなる被エッチング部材をチャンバに設置し、ハロゲンガスをプラズマ化して前記被エッチング部材をハロゲンのラジカルによりエッチングすることで金属成分のハロゲン化物である前駆体を生成させるとともに、前駆体の金属成分のみを基板上に成膜するプラズマＣＶＤ装置（以下、新方式のプラズマＣＶＤ装置という）および成膜方法を開発した（例えば、下記、特許文献１参照）。

上記新方式のプラズマＣＶＤ装置では、成膜される金属源となる被エッチング部材の温度に対して基板の温度が低くなるように制御して基板に当該金属膜を成膜している。例えば、被エッチング部材の金属をＭ、ハロゲンガスをＣｌ_２とした場合、被エッチング部材を高温（例えば３００℃〜７００℃）に、また基板を低温（例えば２００℃程度）に制御することにより、前記基板にＭ薄膜を形成することができる。これは、次のような反応によるものと考えられる。

(1)プラズマの解離反応；Ｃｌ_２→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＋Ｃｌ_２↑

ここで、Ｃｌ^＊はＣｌのラジカルであることを、（ｇ）はガス状態であることを、（ａｄ）は吸着状態であることをそれぞれ表している。

前述した新方式のＣＶＤ装置においては、ＭＣｌとＣｌ^＊との割合を適正に保つことで、成膜反応が適切に行われる。即ち、成膜条件として、Ｃｌ_２ガスの流量、圧力、パワー、基板及び被エッチング部材の温度、基板と被エッチング部材との距離等を適正に設定することで、ＭＣｌとＣｌ^＊との割合をほぼ等しく制御することができ、成膜速度を低下させることなく、しかも、基板に対してＣｌ^＊によるエッチング過多が生じることなくＭが析出される。

この新方式のＣＶＤ装置では、ハロゲンガス（Ｃｌ_２ガス）をチャンバ内に供給している。Ｃｌ_２ガスの導入に際しては、均一な成膜、ガス利用効率の観点から様々な工夫がされており、容量型のプラズマを発生させる場合には、基板に対向する電極にシャワーヘッド状のガス孔を多数設け、均一なガス流れを実現することがなされている。しかし、誘導結合型の装置では、基板に対向する電極がないため、チャンバの側壁からガスノズルを通して側面部位からガスを導入したり、基板と対向する天井側の中央からガスを導入したり、ガスノズルをチャンバの中央部まで延設してガスを導入することが行われている。

ところが、チャンバの側壁からガスを導入したり天井側からガスを導入する場合、チャンバの中央部にガスの澱みが生じることが考えられ、ガス供給が不均一になったり、ガスが使用されずに排気されてしまう、即ち、利用効率が不十分になる虞があった。また、チャンバの中央部までガスノズルを延設してガスを導入する場合、ガスの利用効率の向上には効果的であるが、ガスの澱みが生じる虞があった。

真空容器へのガスの導入の技術では、例えば、特許文献２に開示されているように、真空容器の中央部からガスを天井側に向けて供給し、ガスを天井に反射させてガスの流れを基板に対して所望の角度（４５度から９０度）にすることが開示されている。しかしながら、この技術は、ガスの噴出口の下部には基板が配置されていない構成の装置であり、前述した新方式のＣＶＤ装置に適用した場合、装置の大型化等新たな問題が生じてしまう。

特開２００３−１４７５３４号公報 特開２０００−１９５８１２号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、装置を大型化することなく供給されたガスの均一化及び利用効率の向上を図ることができる真空処理装置及び真空処理方法を提供することを目的とする。

また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、装置を大型化することなく供給されたガスの均一化及び利用効率の向上を図り、成膜の均一化が達成できる薄膜作製方法を提供することを目的とする。

本発明の真空処理装置は、真空処理容器の中央部に延びるガスノズルを設け、真空容器の天井側に開口するガス噴出口をガスノズルの先端部に設け、頂点がガス噴出口の位置に略一致する状態で真空容器内側に突出する円錐状の整流突起を天井に設けた真空処理装置であって、更に、

基板が載置される支持台と、

前記基板が対向する位置におけるガスノズルの下側の真空容器に設けられる金属製の被エッチング部材と、

前記ガスノズルにハロゲンを含有する作用ガスを供給して真空処理容器内に作用ガスを噴出させる作用ガス供給手段と、

前記真空処理容器の内部をプラズマ化して、作用ガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとからなる前駆体を生成するプラズマ発生手段と、

前記基板側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駆体の金属成分を基板側に成膜させる制御手段と

を備えたことを特徴とする。

上記目的を達成するための請求項１１に係る本発明の真空処理方法は、真空処理容器の中央部からガスを基板に向けて噴出させると共に、基板から反転して上方に流れるガスの流れを断つようにして真空容器の内部にガスを供給することを特徴とする。

請求項１１に係る本発明では、真空処理容器内に噴出したガスは基板から反転して上方に流れ、上方に流れるガスの流れが断たれて均一な状態にされ、真空容器内でガスが均一化されて滞留が生じることがなくなる。

本発明の真空処理装置及び真空処理方法は、真空処理容器内に供給されるガスの分布を均一化することができる真空処理装置及び真空処理方法となり、特に、成膜処理に適用した場合に均一な成膜が行える。

本発明の薄膜作製方法は、成膜のために供給される作用ガスの分布を均一化して均一な成膜を行うことができる薄膜作製方法となる。

以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。以下に示した実施形態例は、本発明の真空処理装置を薄膜作製装置として適用した例である。図１には本発明の第１実施形態例に係る真空処理装置（薄膜作製装置）の概略側面、図２、図３には他の実施形態例に係るガスノズルの要部斜視状況、図４には本発明の第２実施形態例に係る真空処理装置（薄膜作製装置）の概略側面、図５には図４中の材料供給手段の断面を示してある。

（第１実施形態例）
図１に基づいて第１実施形態例を説明する。

本実施形態例は、銅（Ｃｕ）製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンを含有する作用ガスとしてのＣｌ_２ガスを供給し、誘導プラズマを発生させてＣｌ_２ガスプラズマを発生させて塩素ラジカル（Ｃｌ^＊）を生成し、塩素ラジカル（Ｃｌ^＊）で被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれるＣｕ成分とＣｌ_２ガス成分との前駆体ＣｕＣｌを生成し、基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより、前駆体ＣｕＣｌが塩素ラジカル（Ｃｌ^＊）で還元された状態のＣｕ成分を基板の表面に吸着（堆積）させるようにした薄膜作製装置である。

図１に示すように、円筒状に形成された、例えば、セラミックス製（絶縁材製）のチャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所定温度（例えば、基板３が１００℃から３００℃に維持される温度）に制御される。尚、チャンバの形状は円筒状に限らず、例えば、矩形状のチャンバを適用することも可能である。

チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料製（例えば、セラミックス製）の板状の天井板７によって塞がれている。天井板７の上方にはチャンバ１の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ８が設けられ、プラズマアンテナ８は天井板７の面と平行な平面リング状に形成されている。プラズマアンテナ８には整合器９及び電源１０が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ８、整合器９及び電源１０により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。

チャンバ１には金属製として銅（Ｃｕ）製の被エッチング部材１１が保持され、被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れに対して基板３と天井板７の間に不連続状態で配置されている。例えば、被エッチング部材１１は、リング部１２の内周側に銅製の長尺板部材１３がラダー状態に配置されて構成されている。これにより、被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れ方向である周方向に対して構造的に不連続な状態とされている。

尚、プラズマアンテナ８の電気の流れに対して不連続状態にする被エッチング部材の構成としては、リング部の内側にチャンバ１の中心側に延びる突起部を設けたり、格子状に形成したり網目状に構成する等とすることも可能である。また、被エッチング部材としては、タンタル、タングステン、チタンを始めハロゲン化物形成金属であれば銅に限定されない。

被エッチング部材１１の上方におけるチャンバ１の筒部にはチャンバ１の内部にハロゲンとしての塩素を含有する作用ガス（Ｃｌ_２ガス）１７を供給するガスノズル１４が１本設けられている。ガスノズル１４はチャンバ１の中心部まで延び、先端が上方に向けられてガス噴出口１５とされている。ガスノズル１４には流量及び圧力が制御される流量制御器１６を介してＣｌ_２ガス１７が送られる（作用ガス供給手段）。

一方、天井板７の内側には円錐状の円錐突起１８が設けられ、円錐突起１８の頂点はガスノズル１４のガス噴出口１５の位置に略一致している。ガスノズル１４のガス噴出口１５から噴出したＣｌ_２ガス１７は円錐突起１８の頂点に当たって整流されて水平方向に助長され、天井板７から反転して下方に流れるＣｌ_２ガス１７の流れが断たれるようになっている。このため、チャンバ１内でＣｌ_２ガス１７が均一化されて滞留が生じることがない。

成膜に関与しないガス等は排気口１９から排気される。天井板７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空装置２０によって所定の圧力に維持される。

上述した薄膜作製装置では、チャンバ１の内部にガスノズル１４のガス噴出口１５からＣｌ_２ガス１７を供給する。ガスノズル１４のガス噴出口１５から噴出したＣｌ_２ガス１７は円錐突起１８の頂点に当たって整流されて水平方向に助長され、チャンバ１内でＣｌ_２ガス１７が均一化される。プラズマアンテナ８から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、均一化されたＣｌ_２ガス１７をイオン化してＣｌ_２ガスプラズマを発生させ、チャンバ１内に均一状態でＣｌラジカルを生成する。この時の反応は、次式で表すことができる。

Ｃｌ_２→２Ｃｌ^＊ ・・・・（１）
ここで、Ｃｌ^＊は塩素ラジカルを表す。

均一状態で生成されたガスプラズマがＣｕ製の被エッチング部材１１に作用することにより、被エッチング部材１１が加熱されると共に、Ｃｕに均一な分布でエッチング反応が生じる。この時の反応は、例えば、次式で表される。
Ｃｕ（ｓ）＋Ｃｌ^＊→ＣｕＣｌ（ｇ） ・・・・（２）
ここで、ｓは固体状態、ｇはガス状態を表す。式（２）は、Ｃｕがガスプラズマ（塩素ラジカルＣｌ^＊）によりエッチングされ、前駆体２４とされた状態である。

ガスプラズマを発生させることにより被エッチング部材１１を加熱し（例えば、３００℃〜７００℃）、更に、温度制御手段６により基板３の温度を被エッチング部材１１の温度よりも低い温度（例えば、１００℃〜３００℃）に設定する。この結果、均一に分布された前駆体２４は基板３に吸着(堆積)される。この時の反応は、例えば、次式で表される。
ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ） ・・・・（３）
基板３に吸着したＣｕＣｌは、塩素ラジカルＣｌ^＊により還元されてＣｕ成分となる。

更に、上式（２）において発生したガス化したＣｕＣｌ（ｇ）の一部は、基板３に吸着する（上式（３）参照）前に、塩素ラジカルＣｌ^＊により還元されてガス状態のＣｕとなる場合もある。この時の反応は、例えば、次式で表される。
ＣｕＣｌ（ｇ）＋Ｃｌ^＊→Ｃｕ（ｇ）＋Ｃｌ_２↑ ・・・・（４）
この後、ガス状態のＣｕ成分は、基板３に吸着される。

上述した薄膜作製装置においては、ガスノズル１４のガス噴出口１５から噴出したＣｌ_２ガス１７は円錐突起１８の頂点に当たって整流されて水平方向に助長され、天井板７から反転して下方に流れるＣｌ_２ガス１７の流れが断たれるようになっている。このため、チャンバ１内でＣｌ_２ガス１７が均一化され、均一なエッチングにより前駆体の分布も均一化されて成膜の均一性を向上させることができる。また、チャンバ１内にＣｌ_２ガス１７の滞留が生じることがないので、無駄なく（ガスのまま排出されることなく）Ｃｌラジカルとされ、ガスの利用効率を向上させることができる。

ガスノズルの他の実施形態例を図２、図３に基づいて説明する。図２、図３にはガスノズルの先端部の状況を示してある。

図２に示すように、ガスノズル２１は、ガスノズル１４（図１参照）と同様にチャンバ１（図１参照）の中心部まで延びて配置されている。ガスノズル２１の先端には天井板７（図１参照）の円錐突起１８（図１参照）の頂点に向けて開口するガス噴出口２２が設けられている。また、ガスノズル２１の先端には水平方向に開口された水平ガス噴出口２３が３箇所に設けられている。

ガスノズル２１を用いてチャンバ１内にＣｌ_２ガスを供給することにより、ガス噴出口２２から噴出したＣｌ_２ガスは円錐突起１８（図１参照）の頂点に当たって整流されて水平方向に助長され、天井板７（図１参照）から反転して下方に流れるＣｌ_２ガスの流れが断たれるようになっている。また、水平ガス噴出口２３から噴出したＣｌ_２ガスが３箇所から噴出して下方に流れるＣｌ_２ガスの流れに衝突し、下方に流れるＣｌ_２ガスの流れが断たれるようになっている。

このため、チャンバ１（図１参照）内でＣｌ_２ガスが均一化されて滞留が生じることがなく、均一なエッチングにより前駆体の分布も均一化されて成膜の均一性を向上させることができる。また、チャンバ１（図１参照）内にＣｌ_２ガスの滞留が生じることがないので、無駄なく（ガスのまま排出されることなく）Ｃｌラジカルとされ、ガスの利用効率を向上させることができる。

図２に示したガスノズル２１は、円錐突起１８（図１参照）を備えたチャンバ１（図１参照）に設けた場合を例に挙げて説明したが、円錐突起が設けられていないチャンバ１に設けることも可能である。円錐突起が設けられていない場合であっても、水平ガス噴出口２３から噴出したＣｌ_２ガスが天井板７（図１参照）で反転して下方に流れるＣｌ_２ガスの流れに衝突し、下方に流れるＣｌ_２ガスの流れを断つようになるので、チャンバ内でＣｌ_２ガスが均一化されて滞留が生じることがない。

図３に示すように、ガスノズル２５は、ガスノズル１４（図１参照）と同様にチャンバ１（図１参照）の中心部まで延びて配置されている。そして、図３に示したガスノズル２５は円錐突起１８（図１参照）が設けられていないチャンバに配置される。ガスノズル２５の先端には、基板３（図１参照）側に開口するガス噴出口２７が設けられると共に、水平方向に開口された水平ガス噴出口２６が３箇所に設けられている。

ガスノズル２５を用いてガス噴出口２７及び水平ガス噴出口２６からチャンバ１内にＣｌ_２ガスを供給することにより、ガス噴出口２７から基板３（図１参照）に向けて噴出したＣｌ_２ガスは基板３（図１参照）から反転して上方に流れると共に、３箇所の水平ガス噴出口２６から噴出したＣｌ_２ガスは水平方向に送られる。基板３（図１参照）から反転して上方に流れるＣｌ_２ガスの流れが水平方向に向けて噴出させたＣｌ_２ガスと衝突して均一な状態にされる。

このため、チャンバ内でＣｌ_２ガスが均一化されて滞留が生じることがなく、均一なエッチングにより前駆体の分布も均一化されて成膜の均一性を向上させることができる。また、チャンバ１内にＣｌ_２ガスの滞留が生じることがないので、無駄なく（ガスのまま排出されることなく）Ｃｌラジカルとされ、ガスの利用効率を向上させることができる。

尚、図２、図３に示したガスノズル２１、２５は何れも水平ガス噴出口２３、２６を３箇所に設けた例を挙げて説明したが、ガスノズル２１、２５の先端を丸くしたり多角形に形成して４箇所以上に水平ガス噴出口を設けることも可能である。また、ガス噴出口２７からガスを基板３（図１参照）に向けて噴出させると共に、水平ガス噴出口２６に代えて、基板３（図１参照）から反転して上方に流れるガスの流れを断つように整流手段等を設け、Ｃｌ_２ガスの流れを均一な状態にすることも可能である。

（第２実施形態例）
図４、図５に基づいて第２実施形態例を説明する。尚、図１に示した第１実施形態例と同一部材には同一符号を付してある。

本実施形態例は、加熱された銅（Ｃｕ）製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンを含有する作用ガスとしてのＣｌ_２ガスを供給し、加熱された被エッチング部材にＣｌ_２ガスを接触させてサーマルエッチングすることにより被エッチング部材に含まれるＣｕ成分とＣｌ_２ガス成分との前駆体ＣｕＣｌを生成し、基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより、前駆体ＣｕＣｌが塩素ラジカル（Ｃｌ^＊）で還元された状態のＣｕ成分を基板の表面に吸着（堆積）させるようにした薄膜作製装置である。

図４に示すように、円筒状に形成された、例えば、セラミックス製（絶縁材製）のチャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所定温度（例えば、基板３が１００℃から３００℃に維持される温度）に制御される。尚、チャンバの形状は円筒状に限らず、例えば、矩形状のチャンバを適用することも可能である。

チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料製（例えば、セラミックス製）の板状の天井板７によって塞がれている。チャンバ１の筒部の上方にはチャンバ１の内部にハロゲンとしての塩素を含有する作用ガス（Ｃｌ_２ガス）１７を供給するガスノズル１４が１本設けられている。ガスノズル１４はチャンバ１の中心部まで延び、先端が上方に向けられてガス噴出口１５とされている。ガスノズル１４には流量及び圧力が制御される流量制御器１６を介してＣｌ_２ガス１７が送られる（作用ガス供給手段）。

一方、天井板７の内側には円錐状の円錐突起１８が設けられ、円錐突起１８の頂点はガスノズル１４のガス噴出口１５の位置に略一致している。ガスノズル１４のガス噴出口１５から噴出したＣｌ_２ガス１７は円錐突起１８の頂点に当たって整流されて水平方向に助長され、天井板７から反転して下方に流れるＣｌ_２ガス１７の流れが断たれるようになっている。このため、チャンバ１内でＣｌ_２ガス１７が均一化されて滞留が生じることがない。

ガスノズル１４の下部におけるチャンバ１には高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料である銅（Ｃｕ）製の被エッチング部材３１が備えられ、被エッチング部材３１の上側（天井板７側）には加熱手段としてのヒータ手段３２が設けられている。被エッチング部材３１とヒータ手段３２は一体に構成されて材料供給手段３３とされ、被エッチング部材３１を所定の温度で加熱することにより、加熱された被エッチング部材３１とガスノズル１４のガス噴出口１５から噴出されたＣｌ_２ガスが接触してＣｕと塩素との化合物である前駆体のガス（ＣｕＣｌ）が形成される。

図４、図５に基づいて材料供給手段３３の構成を説明する。

図４、図５に示すように、材料供給手段３３は、チャンバ１に固定されるリング部３４を備え、リング部３４の内周側に被エッチング部材３１及びヒータ手段３２からなる長尺部材３５が備えられている。長尺部材３５はチャンバ１の中心部から放射状に半径方向に、例えば、８本形成されている。ヒータ手段３２には枠部材３６（例えば、絶縁体製）が備えられ、枠部材３６は下部が開放された状態の断面コ字型に形成されている。枠部材３６にはヒータ枠３７（例えば、石英製）が備えられ、枠部材３６とヒータ枠３７との間にヒータ棒３８が収められている。ヒータ枠３７の下面に長尺板状の被エッチング部材３１が取り付けられている。全てのヒータ棒３８は電気的に接続された状態にあり、図示しない電源を介して通電されることにより発熱して（抵抗加熱手段）被エッチング部材３１が加熱される。

尚、８本の長尺部材３５の少なくとも一箇所に異なる金属の被エッチング部材を配設し、その部位のヒータを独立に制御して被エッチング部材を加熱することも可能である。このようにすることで、異種の金属の前駆体のガスをチャンバ１内に供給することができる。被エッチング部材の種類を適宜選定し、加熱を独立して制御することで、合金を成膜したり、複数種の金属を積層して成膜することが可能になる。

一方、材料供給手段３３の下側におけるチャンバ１の周囲（例えば、４箇所）には開口部４１が設けられ、開口部４１には筒状のラジカル通路４２の一端が固定されている。ラジカル通路４２の途中部には絶縁体製の筒状の励起室４３が設けられ、励起室４３の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ４４が設けられている。プラズマアンテナ４４には整合器４５及び電源４６が接続され、電源４６から給電が行われる。ラジカル通路４２にはハロゲンとしての塩素ガス（Ｃｌ_２ガス）が供給され、プラズマアンテナ４４から電磁波を励起室４３の内部に入射することでＣｌ_２ガスが励起されてハロゲンラジカルとしての塩素ラジカルＣｌ^＊が形成される。励起室４３で形成された塩素ラジカルＣｌ^＊は開口部４１からチャンバ１内に供給される。

チャンバ１内に均一化されたＣｌ_２ガス１７により前駆体ＣｕＣｌが形成されると共に励起室４３から塩素ラジカルＣｌ^＊が供給されることにより、相対的に低温（例えば、１００℃から３００℃）に維持された基板３にＣｕＣｌが吸着し、基板３に吸着状態となっているＣｕＣｌにＣｌ^＊が作用してＣｕＣｌが還元され、基板３にＣｕ成分を析出させて成膜が行なわれる。尚、成膜に寄与しないガス等は排気口１９から真空装置２０を介して排気される。

上述した薄膜作製装置では、図示しない電源の電力を調整してヒータ棒３８の発熱量を制御し（例えば、１５００℃）、被エッチング部材３１を所望の温度（例えば、８００℃〜１０００℃）に加熱する。ガスノズル１４のガス噴出口１５からチャンバ１の内部にＣｌ_２ガス１７を供給する。ガスノズル１４のガス噴出口１５から噴出したＣｌ_２ガス１７は円錐突起１８の頂点に当たって整流されて水平方向に助長され、チャンバ１内でＣｌ_２ガス１７が均一化される。加熱された被エッチング部材３１に均一化されたＣｌ_２ガス１７が接触してサーマルエッチングが行われる。所望温度を例えば、８００℃〜１０００℃としたことにより、成膜に必要な十分な量の前駆体ＣｕＣｌが生成される。均一化されたＣｌ_２ガス１７と接触して生成された前駆体ＣｕＣｌは均一な流れにより基板３側に供給される。

同時に、ラジカル通路４２に塩素ガス（Ｃｌ_２ガス）が供給され、プラズマアンテナ４４から電磁波が励起室４３の内部に入射されてＣｌ^＊が形成される。励起室４３で形成されたＣｌ^＊は開口部４１からチャンバ１内に供給される。

温度制御手段６により基板３の温度が被エッチング部材３１の温度よりも低い温度（例えば、１００℃〜３００℃）に設定され、前駆体ＣｕＣｌが基板３に吸着（堆積）される。この時の反応は、例えば、次式で表される。
ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ）

基板３に吸着したＣｕＣｌは、開口部４１からチャンバ１内に供給された塩素ラジカルＣｌ^＊により還元されてＣｕ成分となる。この時の反応は、例えば、次式で表される。
ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ^＊→Ｃｕ（ｓ）＋Ｃｌ_２↑

更に、ガス化したＣｕＣｌ（ｇ）の一部は、基板３に吸着する前に、塩素ラジカルＣｌ^＊により還元されてガス状態のＣｕとなる場合もあり、ガス状態のＣｕ成分が基板３に吸着される。これにより、基板３にＣｕの薄膜が作製される。

上述した薄膜作製装置では、ガスノズル１４のガス噴出口１５から噴出したＣｌ_２ガス１７は円錐突起１８の頂点に当たって整流されて水平方向に助長され、天井板７から反転して下方に流れるＣｌ_２ガス１７の流れが断たれるようになっている。このため、チャンバ１内でＣｌ_２ガス１７が均一化され、加熱された被エッチング部材３１と均一に接触して前駆体の分布も均一化されて成膜の均一性を向上させることができる。また、チャンバ１内にＣｌ_２ガス１７の滞留が生じることがないので、無駄なく（ガスのまま排出されることなく）Ｃｌラジカルとされ、ガスの利用効率を向上させることができる。

本実施形態例では、上部にガス噴出口１５を備えたガスノズル１４を適用した例を挙げて説明したが、図２、図３に示したガスノズル２１、２５のいずれかを適用することも可能である。図２に示したガスノズル２１を適用した場合、天井板７の円錐突起１８は設けても設けなくてもよい。図３に示したガスノズル２５を適用した場合、天井板７の円錐突起１８は不用となる。

本発明は、装置を大型化することなく供給されたガスの均一化及び利用効率の向上を図ることができる真空処理装置及び真空処理方法の産業分野で利用することができる。

本発明の第１実施形態例に係る真空処理装置（薄膜作製装置）の概略側面図である。 他の実施形態例に係るガスノズルの要部斜視図である。 他の実施形態例に係るガスノズルの要部斜視図である。 本発明の第２実施形態例に係る真空処理装置（薄膜作製装置）の概略側面図である。 図４中の材料供給手段の断面図である。

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 天井板
８ プラズマアンテナ
９ 整合器
１０ 電源
１１、３１ 被エッチング部材
１２、３４ リング部
１３ 長尺板部材
１４、２１、２５ ガスノズル
１５、２２、２７ ガス噴出口
１６ 流量制御器
１７ 作用ガス（Ｃｌ_２ガス）
１８ 円錐突起
１９ 排気口
２０ 真空装置
２３、２６ 水平ガス噴出口
３２ ヒータ手段
３３ 材料供給手段
３５ 長尺部材
３６ 枠部材
３７ ヒータ枠
３８ ヒータ棒

Claims (1)

1. 真空処理容器の中央部に延びるガスノズルを設け、真空容器の天井側に開口するガス噴出口をガスノズルの先端部に設け、頂点がガス噴出口の位置に略一致する状態で真空容器内側に突出する円錐状の整流突起を天井に設けた真空処理装置であって、更に、
   基板が載置される支持台と、
   前記基板が対向する位置におけるガスノズルの下側の真空容器に設けられる金属製の被エッチング部材と、
   前記ガスノズルにハロゲンを含有する作用ガスを供給して真空処理容器内に作用ガスを噴出させる作用ガス供給手段と、
   前記真空処理容器の内部をプラズマ化して、作用ガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとからなる前駆体を生成するプラズマ発生手段と、
   前記基板側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駆体の金属成分を基板側に成膜させる制御手段と
   を備えたことを特徴とする真空処理装置。
   

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