(57)【要約】【課題】可逆反応を生ずる原料ガスを用いて薄膜を形成する際に、被処理体の周辺部に向けて分解抑制ガスを供給して原料ガスの可逆反応による熱分解を抑制することにより、膜厚の面内均一性を高く維持しつつ、被処理体のベベル部及び裏面への薄膜の堆積を防止することが可能な載置台構造を提供する。【解決手段】可逆反応を生ずる原料ガスを用いて処理容器４内にて被処理体Ｗに対して薄膜を形成するために被処理体を載置するための載置台構造２９において、上面の載置面４３に被処理体を載置するための載置台３２と、載置された被処理体の周辺部に向けて原料ガスの可逆反応による熱分解を抑制する分解抑制ガスを供給するための分解抑制ガス供給手段７０とを備える。これにより、被処理体の周辺部に向けて分解抑制ガスを供給して原料ガスの可逆反応による熱分解を抑制する。【選択図】図１
2010059542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可逆反応を生ずる原料ガスを用いて処理容器内にて被処理体に対して薄膜を形成するために前記被処理体を載置するための載置台構造において、
上面の載置面に前記被処理体を載置するための載置台と、
前記載置された前記被処理体の周辺部に向けて前記原料ガスの可逆反応による熱分解を抑制する分解抑制ガスを供給するための分解抑制ガス供給手段と、
を備えたことを特徴とする載置台構造。
【請求項２】
前記分解抑制ガス供給手段は、
前記載置面の前記被処理体の周辺部に対応する部分に、前記被処理体の周方向に沿って形成されたガス噴出口と、
前記ガス噴出口に連通されたガス流路と、
前記ガス流路に接続されて前記分解抑制ガスを貯留する分解抑制ガス源と、
よりなることを特徴とする請求項１記載の載置台構造。
【請求項３】
前記ガス噴出口は、前記載置台内にその周方向に沿って形成された環状の拡散室を介して前記ガス流路に連通されていることを特徴とする請求項２記載の載置台構造。
【請求項４】
前記ガス噴出口は、前記載置台の周方向に沿って形成された環状のスリットよりなることを特徴とする請求項２又は３記載の載置台構造。
【請求項５】
前記ガス噴出口は、前記載置台の周方向に沿って所定の間隔で形成された複数の吐出孔よりなることを特徴とする請求項２又は３記載の載置台構造。
【請求項６】
前記載置面には、前記被処理体を収容するために前記被処理体の厚さに相当する深さの載置凹部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項７】
前記載置面には、前記被処理体の周辺部の外周面により区画されて一時的に前記分解抑制ガスを滞留させるガス滞留空間を形成するための溝部が前記載置台の周方向に沿って環状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項８】
前記載置台には、前記被処理体の外周側に位置させて薄板リング状になされたリング部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項９】
前記リング部材は、昇降可能になされてその内周端が前記被処理体の周辺部の上面と接触して押圧するクランプリングであることを特徴とする請求項８記載の載置台構造。
【請求項１０】
前記リング部材は、前記載置台の上面に前記薄膜が形成されることを防止する膜付着防止用カバーリングであることを特徴とする請求項８記載の載置台構造。
【請求項１１】
前記載置台内には、前記被処理体を加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項１２】
前記分解抑制ガスは、前記原料ガスが可逆反応により分解することにより発生するガス成分と同じガス種であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項１３】
前記原料ガスは、金属カルボニル原料であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項１４】
前記金属カルボニル原料は、Ｒｕ３ （ＣＯ）１２、Ｗ（ＣＯ）６ 、Ｎｉ（ＣＯ）４ 、Ｍｏ（ＣＯ）６ 、Ｃｏ２ （ＣＯ）８ 、Ｒｈ４ （ＣＯ）１２、Ｒｅ２ （ＣＯ）１０、Ｃｒ（ＣＯ）６ 、Ｏｓ３ （ＣＯ）１２、Ｔａ（ＣＯ）５ よりなる群から選択される１又は複数の材料よりなることを特徴とする請求項１３記載の載置台構造。
【請求項１５】
被処理体に対して薄膜を形成するための成膜装置において、
排気可能になされた処理容器と、
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の載置台構造と、
前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項１６】
可逆反応を生ずる原料ガスを用いて処理容器内の載置台上に載置された被処理体に対して薄膜を形成する成膜方法において、
前記処理容器内に前記原料ガスを導入すると共に、前記被処理体の周辺部に向けて前記原料ガスの可逆反応による分解を抑制する分解抑制ガスを供給するようにしたことを特徴とする成膜方法。
【請求項１７】
前記分解抑制ガスは、前記原料ガスが可逆反応により分解することにより発生するガス成分と同じガス種であることを特徴とする請求項１６記載の成膜方法。
【請求項１８】
前記原料ガスは、金属カルボニル原料であることを特徴とする請求項１６又は１７記載の成膜方法。
【請求項１９】
前記金属カルボニル原料は、Ｒｕ３ （ＣＯ）１２、Ｗ（ＣＯ）６ 、Ｎｉ（ＣＯ）４ 、Ｍｏ（ＣＯ）６ 、Ｃｏ２ （ＣＯ）８ 、Ｒｈ４ （ＣＯ）１２、Ｒｅ２ （ＣＯ）１０、Ｃｒ（ＣＯ）６ 、Ｏｓ３ （ＣＯ）１２、Ｔａ（ＣＯ）５ よりなる群から選択される１又は複数の材料よりなることを特徴とする請求項１８記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に薄膜を成膜する成膜装置、これに用いる載置台構造及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体集積回路を製造するには、半導体ウエハ等の被処理体に、成膜処理、エッチング処理、熱処理、改質処理、結晶化処理等の各種の熱処理を繰り返し行なって、所望する集積回路を形成するようになっている。例えば半導体ウエハに対して１枚毎に成膜を施す枚葉式の成膜装置を例にとれば、真空引き可能になされた処理容器内に、例えば抵抗加熱ヒータを内蔵した載置台が設置されており、この載置台の上面に半導体ウエハを載置してこの状態で処理空間に成膜ガスを流し、所定のプロセス条件下にてウエハの表面に薄膜を形成するようになっている。
【０００３】
上記したような薄膜は、原料ガスが熱分解等されることによって例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって成膜されることになる（例えば特許文献１、２）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０２３９６６号公報
【特許文献２】特開２００３−００７６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したような薄膜の成膜処理を行う場合、成膜すべき薄膜は半導体ウエハの上面に形成されるのは勿論のこと、処理空間の成膜ガスはウエハの周辺部から側面を経由して、その裏面側の載置台との間の僅かな隙間部分にも廻り込む傾向にある。この結果、ウエハの周辺部から側面の全体、すなわちベベル部やウエハ周辺部の裏面側にもある程度の薄膜が形成される傾向にある。
【０００６】
しかしなから、このようにウエハのベベル部や裏面に不要な薄膜が堆積すると、後工程におけるハンドリング時等に上記不要な膜の膜剥がれが生じてパーティクルが発生したり、或いはこの不要な膜に起因する汚染等が発生する、という問題が生ずる。
【０００７】
特に、最近にあっては、線幅の微細化傾向がより進んでいることから、ウエハ表面に形成されている各種のホールや溝部内の埋め込み性を確保するために高ステップカバレジが得られるプロセス条件が設定されているので、ウエハのベベル部や裏面側の成膜ガスの廻り込みが促進される傾向にある。
【０００８】
そこで、上記問題点を解決するために、ウエハの周辺部に不活性ガスによるパージガスを流して、不要な膜の堆積を防止することも行われているが、この場合には、上記パージガスが処理空間に流入することによって、成膜処理とは無関係のガスがウエハ周辺部に流れ込むことになり、この結果、局部的に成膜が抑制されてしまい、膜厚の面内均一性が低下してしまう、といった新たな問題が発生し、根本的な解決に至っていないのが現状である。
【０００９】
特に最近にあっては、コンタクト抵抗を低減する目的等のために原料ガスとして金属カルボニル原料等を用いて貴金属の薄膜を形成することも行われており、これら貴金属の成膜時には、高ステップカバレジが得られるプロセス条件が設定される傾向が大きいので、上記した問題点の解決が強く望まれている。
【００１０】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、可逆反応を生ずる原料ガスを用いて薄膜を形成する際に、被処理体の周辺部に向けて分解抑制ガスを供給して原料ガスの可逆反応による熱分解を抑制することにより、膜厚の面内均一性を高く維持しつつ、被処理体のベベル部及び裏面への薄膜の堆積を防止することが可能な成膜装置、これに用いる載置台構造及び成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、可逆反応を生ずる原料ガスを用いて処理容器内にて被処理体に対して薄膜を形成するために前記被処理体を載置するための載置台構造において、上面の載置面に前記被処理体を載置するための載置台と、前記載置された前記被処理体の周辺部に向けて前記原料ガスの可逆反応による熱分解を抑制する分解抑制ガスを供給するための分解抑制ガス供給手段と、を備えたことを特徴とする載置台構造である。
【００１２】
このように、可逆反応を生ずる原料ガスを用いて薄膜を形成する際に、分解抑制ガス供給手段から被処理体の周辺部に向けて分解抑制ガスを供給して原料ガスの可逆反応による熱分解を抑制するようにしたので、膜厚の面内均一性を高く維持しつつ、被処理体のベベル部及び裏面への薄膜の堆積を防止することができる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記分解抑制ガス供給手段は、前記載置面の前記被処理体の周辺部に対応する部分に、前記被処理体の周方向に沿って形成されたガス噴出口と、前記ガス噴出口に連通されたガス流路と、前記ガス流路に接続されて前記分解抑制ガスを貯留する分解抑制ガス源と、よりなることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載の発明において、前記ガス噴出口は、前記載置台内にその周方向に沿って形成された環状の拡散室を介して前記ガス流路に連通されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記ガス噴出口は、前記載置台の周方向に沿って形成された環状のスリットよりなることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記ガス噴出口は、前記載置台の周方向に沿って所定の間隔で形成された複数の吐出孔よりなることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発明において、前記載置面には、前記被処理体を収容するために前記被処理体の厚さに相当する深さの載置凹部が形成されていることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発明において、前記載置面には、前記被処理体の周辺部の外周面により区画されて一時的に前記分解抑制ガスを滞留させるガス滞留空間を形成するための溝部が前記載置台の周方向に沿って環状に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発明において、前記載置台には、前記被処理体の外周側に位置させて薄板リング状になされたリング部材が設けられていることを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項８に記載の発明において、前記リング部材は、昇降可能になされてその内周端が前記被処理体の周辺部の上面と接触して押圧するクランプリングであることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項８に記載の発明において、前記リング部材は、前記載置台の上面に前記薄膜が形成されることを防止する膜付着防止用カバーリングであることを特徴とする。
請求項１１の発明は、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発明において、前記載置台内には、前記被処理体を加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の発明において、前記分解抑制ガスは、前記原料ガスが可逆反応により分解することにより発生するガス成分と同じガス種であることを特徴とする。
請求項１３の発明は、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の発明において、前記原料ガスは、金属カルボニル原料であることを特徴とする。
【００１９】
請求項１４の発明は、請求項１３に記載の発明において、前記金属カルボニル原料は、Ｒｕ３ （ＣＯ）１２、Ｗ（ＣＯ）６ 、Ｎｉ（ＣＯ）４ 、Ｍｏ（ＣＯ）６ 、Ｃｏ２ （ＣＯ）８ 、Ｒｈ４ （ＣＯ）１２、Ｒｅ２ （ＣＯ）１０、Ｃｒ（ＣＯ）６ 、Ｏｓ３ （ＣＯ）１２、Ｔａ（ＣＯ）５ よりなる群から選択される１又は複数の材料よりなることを特徴とする。
【００２０】
請求項１５の発明は、被処理体に対して薄膜を形成するための成膜装置において、排気可能になされた処理容器と、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の載置台構造と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【００２１】
請求項１６の発明は、可逆反応を生ずる原料ガスを用いて処理容器内の載置台上に載置された被処理体に対して薄膜を形成する成膜方法において、前記処理容器内に前記原料ガスを導入すると共に、前記被処理体の周辺部に向けて前記原料ガスの可逆反応による分解を抑制する分解抑制ガスを供給するようにしたことを特徴とする成膜方法である。
請求項１７の発明は、請求項１６の発明において、前記分解抑制ガスは、前記原料ガスが可逆反応により分解することにより発生するガス成分と同じガス種であることを特徴とする。
【００２２】
請求項１８の発明は、請求項１６又は１７の発明において、前記原料ガスは、金属カルボニル原料であることを特徴とする。
請求項１９の発明は、請求項１８の発明において、前記金属カルボニル原料は、Ｒｕ３ （ＣＯ）１２、Ｗ（ＣＯ）６ 、Ｎｉ（ＣＯ）４ 、Ｍｏ（ＣＯ）６ 、Ｃｏ２ （ＣＯ）８ 、Ｒｈ４ （ＣＯ）１２、Ｒｅ２ （ＣＯ）１０、Ｃｒ（ＣＯ）６ 、Ｏｓ３ （ＣＯ）１２、Ｔａ（ＣＯ）５ よりなる群から選択される１又は複数の材料よりなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る載置台構造、成膜装置及び成膜方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
可逆反応を生ずる原料ガスを用いて薄膜を形成する際に、分解抑制ガス供給手段から被処理体の周辺部に向けて分解抑制ガスを供給して原料ガスの可逆反応による熱分解を抑制するようにしたので、膜厚の面内均一性を高く維持しつつ、被処理体のベベル部及び裏面への薄膜の堆積を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明に係る載置台構造、成膜装置及び成膜方法の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る載置台構造を用いた成膜装置の一例を示す断面構成図、図２は載置台の上面の載置面を示す図、図３は載置台の拡散室の部分の水平方向への断面を示す水平断面図、図４は載置台の一部を示す拡大断面図、図５は分解抑制ガス供給手段の動作を説明するための説明図である。ここでは原料ガスとして金属カルボニル原料であるＲｕ３ （ＣＯ）１２をキャリアガスのＣＯ（一酸化炭素）と共に供給して金属の薄膜であるＲｕ膜を成膜する場合を例にとって説明する。
【００２５】
図示するようにこの成膜装置２は、例えば断面の内部が略円形状になされたアルミニウム製或いはアルミニウム合金製の処理容器４を有している。この処理容器４内の天井部には必要な所定のガス、例えば成膜ガスを導入するためにガス導入手段であるシャワーヘッド部６が設けられており、この下面のガス噴射面８に設けた多数のガス噴射孔１０から処理空間Ｓに向けて成膜ガスを噴射するようになっている。
【００２６】
このシャワーヘッド部６内には、ガス拡散室１２が区画形成されており、ここに導入された成膜ガスを平面方向へ拡散した後、ガス拡散室１２に連通されたガス噴射孔１０より吹き出すようになっている。このシャワーヘッド部６の全体は、例えばニッケルやハステロイ（登録商標）等のニッケル合金、アルミニウム、或いはアルミニウム合金により形成されている。ここでは成膜用の原料ガスとして金属カルボニル原料であるＲｕ３ （ＣＯ）１２を用いており、この原料を昇華させてキャリアガスであるＣＯに随伴させて流すようになっている。そして、このシャワーヘッド部６と処理容器４の上端開口部との接合部には、例えばＯリング等よりなるシール部材１４が介在されており、処理容器４内の気密性を維持するようになっている。
【００２７】
また、処理容器４の側壁には、この処理容器４内に対して被処理体としての半導体ウエハＷを搬入搬出するための搬出入口１６が設けられると共に、この搬出入口１６には気密に開閉可能になされたゲートバルブ１８が設けられている。
【００２８】
そして、この処理容器４の底部２０に排気空間２２が形成されている。具体的には、この容器底部２０の中央部には大きな開口２４が形成されており、この開口２４に、その下方へ延びる有底円筒体状の円筒区画壁２６を連結してその内部に上記排気空間２２を形成している。そして、この排気空間２２を区画する円筒区画壁２６の底部２８には、これより起立させて被処理体としての半導体ウエハＷを載置するための本発明の特徴とする載置台構造２９が設けられる。具体的には、この載置台構造２９は、例えば中空円筒体状の支柱３０の上端部に載置台３２を接合等して固定している。この載置台構造２９の詳細については後述する。
【００２９】
そして、上記排気空間２２の開口２４は、載置台３２の直径よりも小さく設定されており、上記載置台３２の周縁部の外側を流下する処理ガスが載置台３２の下方に回り込んで開口２４へ流入するようになっている。そして、上記円筒区画壁２６の下部側壁には、この排気空間２２に臨ませて排気口３４が形成されており、この排気口３４には、排気系３６が接続されている。この排気系３６は、上記排気口３４に接続された排気管３８を有しており、この排気管３８に圧力調整弁４０及び真空ポンプ４２を順次介設して、処理容器４内及び排気空間２２の雰囲気を排気して所定の減圧雰囲気に圧力調整できるようになっている。
【００３０】
そして、上記載置台３２は、上述したように円筒状の支柱３０により処理容器４内の中心部に起立させて設けられている。この支柱３０は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等よりなるセラミック材により形成され、また載置台３２も窒化アルミニウム等のセラミック材により形成されている。そして、この載置台３２の上面であるこの載置面４３（図４参照）には、ウエハＷの厚さに相当する深さになされ、且つ直径がウエハＷよりも僅かに大きくなされた円形の載置凹部４４（図２参照）が形成されており、この載置凹部４４内にウエハＷを収容するようにして載置している。
【００３１】
この載置凹部４４の外周の段差の部分には、図４等にも示すように、載置凹部４４の底面を更に下方へ削り込むことによって形成された断面矩形の溝部４５が載置台３２の周方向に沿って環状（リング状）に形成されており、この溝部４５とウエハＷの周辺部の外周面との間で後述するガス滞留空間を形成し得るようになっている。この溝部４５の幅は、例えば４ｍｍ程度であり、ウエハＷの周辺部の下面側が僅かに溝部４５の開口に臨むような大きさに設定されている。
【００３２】
尚、この溝部４５は設けないで省略するようにしてもよい。また、この載置台３２の内部には、加熱手段として所定のパターン形状に配置された加熱ヒータ４６が、例えば埋め込むようにして収容されている。この場合、この加熱ヒータ４６は、少なくとも半導体ウエハＷが載置される載置領域の直径よりも大きい直径の領域に亘って、すなわち載置台３２の平面方向の略全域に亘って設けられている。
【００３３】
この加熱ヒータ４６には、上記円筒状の支柱３０内を挿通された給電棒（図示せず）が接続されており、図示しないヒータ電源より加熱用の給電を行って温度制御するようになっている。
【００３４】
また、上記加熱ヒータ４６は、例えば内側ゾーンとその外側を同心円状に囲む外側ゾーンとに電気的に分割されており、各ゾーン毎に個別に温度制御（電力制御）ができるようになっている。そして、この載置台３２には、ウエハＷを昇降させるピン昇降機構４８が設けられている。具体的には、上記載置台３２には、これを上下方向に貫通して複数、例えば３本のピン挿通孔５０が形成されており（図１においては２つのみ記す）、上記ピン昇降機構４８は、上記ピン挿通孔５０にＬ字状に屈曲されて遊嵌状態で挿通された押し上げピン５２を有している。
【００３５】
上記各押し上げピン５２は、下方向へ延びる３本の支持ロッド５４（図１では２本のみ図示）にそれぞれ支持されており、この各支持ロッド５４の下端部は、円形リング形状の例えばアルミナのようなセラミック材よりなる押し上げリング５６に連結されている。そして、この押し上げリング５６は、容器底部２０を貫通して設けられる昇降ロッド６０の上端部で支持されており、この昇降ロッド６０はアクチュエータ６２により昇降可能になされている。
【００３６】
これにより、上記昇降ロッド６０を上下方向へ移動させることにより、ウエハＷを持ち上げたり、又は持ち下げたりできるようになっている。また、アクチュエータ６２に連結された上記昇降ロッド６０の容器底部の貫通部には、伸縮可能なベローズ６５が介設されており、上記昇降ロッド６０が処理容器４内の気密性を維持しつつ昇降できるようになっている。
【００３７】
そして、上記載置台３２の上面側には、ウエハＷの外周側に位置させて薄板リング状になされたリング部材６４が設けられている。このリング部材６４は、ここでは図４にも示すように、載置台３２の周辺部の上面に薄膜が形成されることを防止する膜付着防止用カバーリング６６として構成されており、その内周端の直径は、ウエハＷの直径よりも僅かに大きく設定されている。この膜付着防止用カバーリング６６は、例えば窒化アルミニウムやアルミナ（Ａｌ２ Ｏ３ ）等のセラミック材により形成されている。そして、この膜付着防止用カバーリング６６は、上記各支持ロッド５４を上方へ延長させて、その上端部にて支持固定されている。従って、上記膜付着防止用カバーリング６６は、上記押し上げピン５２と一体的に昇降できるようになっている。
【００３８】
そして、この載置台３２に原料ガスの可逆反応による（可逆反応における）熱分解を抑制する分解抑制ガスを供給するための本発明の特徴とする分解抑制ガス供給手段７０が設けられている。具体的には、図２乃至図５にも示すように、この分解抑制ガス供給手段７０は、上記載置台３２の載置面４３のウエハＷの周辺部に対応する部分に、ウエハＷの周方向に沿って形成されたガス噴出口７２と、このガス噴出口７２に連通されたガス流路７４と、このガス流路７４に接続されて分解抑制ガスを貯留する分解抑制ガス源７６とにより主に形成されている。ここでは分解抑制ガスとしては、原料ガス、すなわちＲｕ３ （ＣＯ）１２が可逆反応により（可逆反応において）分解することにより発生するガス成分と同じガス種、すなわちＣＯ（一酸化炭素）を用いている。
【００３９】
上記ガス噴出口７２は、上記載置面４３の一部、すなわち溝部４５の底面に形成されている。このガス噴出口７２は、ここでは、図２に示すように載置台３２の周方向に沿って形成された環状のスリット７８により構成されている。このスリット７８の幅は例えば１ｍｍ程度である。
【００４０】
上記ガス噴出口７２に連通されるガス流路７４は、上記支柱３０内を挿通された主ガス流路７４Ａと、この主ガス流路７４Ａの上端部より複数に分岐されて上記載置台３２内に形成された分岐ガス流路７４Ｂとよりなっている。図３に示すように、ここでは上記分岐ガス流路７４Ｂは、同じ開き角度で３本の形成されているが、この本数は特に制限されない。そして、上記ガス噴出口７２の直下には、載置台３２の周方向に沿って環状に拡散室８０が形成されており、この拡散室８０に上記各分岐ガス流路７４Ｂの先端側が連通されている。
【００４１】
従って、上記ガス噴出口７２は拡散室８０を介して各分岐ガス流路７４Ｂに連通されることになる。これにより、各分岐ガス流路７４Ｂ内を流れてきた分解抑制ガスであるＣＯガスは上記拡散室８０内で載置台３２の周方向へ拡散しつつガス噴出口７２より均等に放出されるようになっている。
【００４２】
この際、ガスの放出はウエハＷの周辺部に向けられ、この放出された分解抑制ガスの作用によりウエハＷの周辺部への不要な膜の付着を防止するようになっている。上記主ガス流路７４Ａは、上記分岐ガス流路７４Ｂよりも少し太く設定されており、この主ガス流路７４Ａの途中にはマスフローコントローラのような流路制御器８２が介設されると共に、この両側には開閉弁８４が介設されている。
【００４３】
そして、このように構成された成膜装置２の全体の動作の制御、例えば各ガスの供給開始と供給停止、流量制御、プロセス圧力の制御、ウエハ温度の制御等は、コンピュータ等よりなる装置制御部８６からの指示で行われる。また、この制御に必要なコンピュータに読み取り可能なプログラムは、記憶媒体８８に記憶されている。この記憶媒体８８は、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等よりなる。
【００４４】
次に、以上のように構成された成膜装置の動作について説明する。
まず、未処理の半導体ウエハＷは、図示しない搬送アームに保持されて開状態となったゲートバルブ１８、搬出入口１６を介して処理容器４内へ搬入され、このウエハＷは、ピン昇降機構４８のリング部材６４と共に上昇された押し上げピン５２に受け渡された後に、この押し上げピン５２を降下させることにより、ウエハＷを載置台３２の上面である載置面４３上に載置してこれを支持する。
【００４５】
このようにして、ウエハＷが載置台３２上に載置された状態で、ガス導入手段であるシャワーヘッド部６からは、所定のガス、例えば成膜用の原料ガスが流量制御されつつ処理空間Ｓへ供給され、処理容器４内を所定のプロセス圧力に維持する。例えばＲｕ膜を形成する場合には、原料ガスとしてＲｕ３ （ＣＯ）１２ガスをキャリアガスであるＣＯガスと共に供給する。
【００４６】
上記載置台３２に設けた加熱手段である加熱ヒータ４６には電力が供給され、載置台３２を介してウエハＷが所定のプロセス温度に加熱されることになる。このようにして、ウエハＷの表面に熱ＣＶＤによって金属膜の薄膜としてＲｕ膜を形成することになる。この時のプロセス条件は、プロセス圧力が例えば１３．３Ｐａ程度、ウエハ温度が２００〜２５０℃程度である。また、シャワーヘッド部６や処理容器４の側壁も、図示しないヒータにより７５〜８０℃程度に加熱されている。
【００４７】
さて、このようにして成膜処理がなされている場合において、上記原料ガスは一般的にはウエハＷ上の処理空間Ｓを半径方向外方へ拡散しつつ載置台３２の周辺部から下方へ折れ曲がって流下して排気空間２２へ流れ込み、そして、この排気空間２２から排気口３４を介して排気系３６側へ流出して行くことになる。そして、一部の原料ガスは上記ウエハＷの周辺部（エッジ部）を廻り込んで流れ、この原料ガスはウエハＷの裏面と載置面４３との間の僅かな隙間に入り込もうとし、上記成膜ガスの流れに沿った部分に不要な薄膜が堆積される傾向となる。
【００４８】
この結果、従来の成膜装置ではウエハＷの周辺部から側面の全体、すなわちベベル部９０（図４及び図５参照）やウエハ周辺部の裏面側に不要な薄膜が形成される傾向にあった。特に、各種のホールや溝部内の埋め込み性を確保するために高ステップカバレジが得られるプロセス条件が設定されている場合には微細な空間内でも成膜が生じることから、上記不要な薄膜の付着傾向はより顕著となっていた。
【００４９】
しかしながら、本発明の場合には、載置台構造２９に分解抑制ガス供給手段７０を設けて上記ウエハＷの周辺部に向けて原料ガスの可逆反応による熱分解を抑制する分解抑制ガス、すなわちＣＯガスを供給するようにしているので、このウエハＷの周辺部近傍における原料ガスの熱分解が抑制されて、ここに不要な薄膜が堆積することを防止することができる。すなわち、図１に示すように、分解抑制ガス供給手段７０の分解抑制ガス源７６からは分解抑制ガスとしてＣＯガスが流量制御器８２により流量制御されつつガス流路７４の主ガス流路７４Ａ内を流れ、この主ガス流路７４Ａ内を流れたＣＯガスは、載置台３２に到達した所で複数に分岐された各分岐ガス流路７４Ｂにそれぞれ分岐して流れる。
【００５０】
そして、各分岐ガス流路７４Ｂ内を流れたＣＯガスは、図４及び図５にも示すようにウエハＷの周辺部の下方に位置させて設けた環状の拡散室８０内に流入する。このＣＯガスは拡散室８０内を載置台３２の周方向へ拡散しつつガス噴出口７２の環状のスリット７８から上方へ流れ出し、これにより、ウエハＷの周辺部に向けて上記ＣＯガスが矢印９２（図５参照）に示すように吹き付けるようにして供給されることになる。従って、上述したように、原料ガスの熱分解が抑制されて、ウエハＷのベベル部９０やウエハ周辺部の裏面に不要な薄膜が堆積することを防止することができる。
【００５１】
特に、載置台３２のウエハＷの周辺部に対応する部分には環状に溝部４５を設けているので、図５に示すように載置面４３上のウエハＷを載置すると、このウエハＷの周辺部近傍に上記溝部４５とウエハＷの外周面により区画されたガス滞留空間９４が形成されて、このガス滞留空間９４に上記ガス噴出口７２から吹き出されたＣＯガスが一時的に滞留してこの部分のＣＯ濃度がより高くなり、その結果、上記した不要な薄膜の堆積抑制効果を更に大きくすることができる。
【００５２】
ここで上記ＣＯガスの原料ガスであるＲｕ３ （ＣＯ）１２ガスの分解抑制効果のメカニズムについて説明する。周知のように、Ｒｕ３ （ＣＯ）１２は下記の化学式に示すように、可逆性を有する熱分解反応を生じる。
【００５３】
Ｒｕ３ （ＣＯ）１２  ⇔  Ｒｕ３ （ＣＯ）１２↑
Ｒｕ３ （ＣＯ）１２↑  ⇔  Ｒｕ３ （ＣＯ）１２−ｘ↑＋ＸＣＯ↑
Ｒｕ３ （ＣＯ）１２−ｘ↑＋Ｑ  →  ３Ｒｕ＋（１２−Ｘ）ＣＯ↑
Ｒｕ３ （ＣＯ）１２↑＋Ｑ  →  ３Ｒｕ＋１２ＣＯ↑
ここで”⇔”は可逆的であることを示し、”↑”はガス状態であることを示し、”↑”が付いていないものは固体状態であることを示し、”Ｑ”は熱量が加わることを示す。
【００５４】
上記したような化学式において明らかなように、第２番目の化学式に着目すると、熱分解反応によりＲｕ３ （ＣＯ）１２ガスとＣＯガスが可逆的に発生しており、従って、外部よりＣＯガスを供給すると、右方向への反応（正反応）の進行は抑制されて左方向への反応（逆反応）が進行することになる。この結果、原料ガスであるＲｕ３ （ＣＯ）１２の熱分解が抑制されるので、上述したような不要な薄膜の堆積抑制効果が局部的に生ずることになる。なおここで熱分解反応とは正反応と逆反応とを含み、熱分解とは正反応のみを意味している。
【００５５】
この場合、上記分解抑制ガスであるＣＯガスは、上記原料ガスが熱分解することにより副生成物として発生するガス成分と同じガス種（ＣＯ）であるので、従来方法のようにパージガスとしてＡｒガス等を用いた場合と比較して成膜反応に過度に影響を与えて成膜を抑制することがないので、ウエハＷの上面に形成された薄膜の面内均一性を劣化させることなく、これを高く維持することができる。
【００５６】
＜ガス噴出口７２の変形例＞
上記実施形態では、図２に示すように、ガス噴出口７２として環状のスリット７８を設けた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、図６に示すように構成してもよい。図６はガス噴出口の変形例が設けられた載置面の状態を示す図である。ここでは図２に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付してその説明を省略する。図６に示すように、ガス噴出口７２として、ここでは載置台３２の周方向に沿って所定の間隔で複数の吐出孔９６を形成している。
【００５７】
この吐出孔９６の間隔は、例えば直径が１ｍｍの場合には２１ｍｍ程度、直径が１．２ｍｍの場合には３１ｍｍ程度に設定されており、等ピッチになされている。この場合には各吐出孔９６から均等にＣＯガスが放出されることになり、この場合にも先に説明した実施形態と同様な作用効果を発揮することができる。
【００５８】
また、先の実施形態では、図４及び図５に示すように、リング部材６４の内周端とウエハＷのエッジ部分とは水平方向において僅かに離間されていたが、これに限定されない。例えば図７はリング部材の変形例を説明するための載置台の部分拡大断面図であり、図４及び図５に示す構成部分と同一構成部分については、同一参照符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
図７（Ａ）に示す場合には、リング部材６４を形成する膜付着防止用カバーリング６６の内周端側を少し内側へ延長させており、長さＬ１だけウエハＷのエッジ部と水平方向において重なるようにしている。ここでは、このカバーリング６６とウエハＷとは高さ方向に僅かに離間して非接触状態となっている。
【００６０】
この変形実施形態の場合には、ウエハＷのベベル部９０（周辺部）の外周面と溝部４５とで区画されるガス滞留空間９４の上方が上記カバーリング６６の内周端の部分により区画されることになる。この結果、このガス滞留空間９４に滞留するＣＯガスの時間が長くなるので、その分、ベベル部９０等において不要な薄膜の堆積抑制効果を向上させることができる。
【００６１】
また図７（Ｂ）に示す場合は、上記リング部材６４を少し低い位置に設けると共に、内周端側を少し内側へ延長させてクランプリング９８として構成しており、このクランプリング９８の内周端の下面をウエハＷのエッジ部の上面と僅かに接触させてこれを載置台３２側へ押圧するようになっている。このクランプリング９８の内周端にはテーパ面１００が形成されている。
【００６２】
この変形実施形態の場合には、ウエハＷのベベル部９０（周辺部）の外周面と溝部４５とで区画されるガス滞留空間９４の上方が上記クランプリング９８の内周端の部分により略完全に密閉されるように区画されることになる。この結果、このガス滞留空間９４に滞留するＣＯガスの時間が図７（Ａ）に示す場合よりも更に長くなるので、その分、ベベル部９０等において不要な薄膜の堆積抑制効果を更に向上させることができる。
【００６３】
＜本発明の評価実験＞
次に、上述したような本発明の載置台構造について実験を行って、その実験結果を評価したので、その評価結果について説明する。図８は半導体ウエハの周辺部（ベベル部）に堆積した薄膜の膜厚を示すグラフである。ここでは、図４に示す載置台構造を用いてＲｕ膜を成膜しており、そのプロセス条件は以下の通りである。すなわち載置台３２の温度は２１５℃、キャリアガス（ＣＯ）の流量は１００ｓｃｃｍ、ウエハの周辺部に供給する分解抑制ガス（ＣＯガス）の流量は０ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍの３種類、成膜時間は９０ｓｅｃであり、用いたウエハの直径は３００ｍｍである。
【００６４】
図８のグラフ中、横軸のウエハ周辺部の位置は、ウエハ周辺部のウエハ厚さの中心の位置を０ｍｍとし、それよりＦｒｏｎｔ（上面側）を”＋”で表し、Ｂａｃｋ  ｓｉｄｅ（裏面側）を”−”で表しており、この図８中にウエハ位置を示す模式図が併記されている。また縦軸は、堆積したＲｕ膜の相対膜厚を任意単位（ａｒｂｉｔｒａｒｙ  ｕｎｉｔ＝ａ．ｕ．）で示し、この膜厚はＸＲＦ（蛍光Ｘ線分析装置）を用いて測定した。
【００６５】
図８に示すように、ウエハ周辺部に供給する分解抑制ガスであるＣＯガスの流量が１０ｓｃｃｍの場合には、膜厚のプロフィールは分解抑制ガス（ＣＯガス）がゼロ（０ｓｃｃｍ）の場合と略同じで両膜厚曲線は略重なっており、Ｒｕ膜の堆積抑制効果がほとんど生じていない。
【００６６】
これに対して、分解抑制ガスであるＣＯガスの流量を１００ｓｃｃｍにした場合には、矢印１１０に示すようにウエハ周辺部におけるＲｕ膜の堆積量は先の場合よりもかなり低下している。この場合、ウエハ周辺部の上面側（＋側）では０．０５［ａ．ｕ．］程度しか膜厚は低下していないが、ウエハ周辺部の位置が０ｍｍよりも”−”側になると最大０．２［ａ．ｕ．］程度も膜厚は低下しており、Ｒｕ膜の堆積抑制効果が十分に発揮されて良好な結果を得ることができる、ということを理解することができる。従って、ウエハの周辺部において、１．０６ｓｃｃｍ／ｃｍ（単位長さ当りの流量）［＝１００ｓｃｃｍ／（３０ｃｍ×π）］程度の分解抑制ガスを流せば、本発明の効果を十分に発揮できることが判る。
【００６７】
尚、以上の各実施形態では、原料ガスとして金属カルボニル原料であるＲｕ３ （ＣＯ）１２を用いた場合を例にとって説明したが、ここで上記金属カルボニル原料としては、Ｒｕ３ （ＣＯ）１２、Ｗ（ＣＯ）６ 、Ｎｉ（ＣＯ）４ 、Ｍｏ（ＣＯ）６ 、Ｃｏ２ （ＣＯ）８ 、Ｒｈ４ （ＣＯ）１２、Ｒｅ２ （ＣＯ）１０、Ｃｒ（ＣＯ）６ 、Ｏｓ３ （ＣＯ）１２、Ｔａ（ＣＯ）５ よりなる群から選択される１又は複数の材料を用いることができる。
【００６８】
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係る載置台構造を用いた成膜装置の一例を示す断面構成図である。
【図２】載置台の上面の載置面を示す図である。
【図３】載置台の拡散室の部分の水平方向への断面を示す水平断面図である。
【図４】載置台の一部を示す拡大断面図である。
【図５】分解抑制ガス供給手段の動作を説明するための説明図である。
【図６】ガス噴出口の変形例が設けられた載置面の状態を示す図である。
【図７】リング部材の変形例を説明するための載置台の部分拡大断面図である。
【図８】半導体ウエハの周辺部（ベベル部）に堆積した薄膜の膜厚を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
２  成膜装置
４  処理容器
６  シャワーヘッド部（ガス導入手段）
２９  載置台構造
３０  支柱
３２  載置台
３６  排気系
４２  真空ポンプ
４３  載置面
４４  載置凹部
４５  溝部
４６  加熱ヒータ（加熱手段）
６４  リング部材
６６  膜付着防止用カバーリング
７０  分解抑制ガス供給手段
７２  ガス噴出口
７４  ガス流路
７６  分解抑制ガス源
７８  スリット
８０  拡散室
８６  装置制御部
９０  ベベル部
９４  ガス滞留空間
９６  噴出孔
９８  クランプリング
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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