(57)【要約】 【課題】  周囲の温度や成膜履歴などの影響を最小限に抑制して膜厚の均一性を保つことができる薄膜作製装置とする。【解決手段】  レーザー光によるＣｕ原子、ＣｕＣｌ分子の発光分布状況に基づいて、チャンバ１内の圧力、Ｃｌ2ガス１７の流量、ＲＦパワー等の作製条件を適宜変更し、基板３の上部のＣｕ原子、ＣｕＣｌ分子が均一になる発光状況にすることで、基板３毎にＣｕ原子、ＣｕＣｌ分子の密度を均一な状態にして膜圧の均一性を保つ。【選択図】        図１
2007231359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が収容されるチャンバと、
基板が対向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッチング部材と、
チャンバの内部にハロゲンを含有する作用ガスを供給する作用ガス供給手段と、
チャンバの内部をプラズマ化し、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、
チャンバ内に帯状のレーザー光を照射してチャンバ内の解離物を発光させるレーザー照射手段と、
レーザー光による解離物の発光分布状況をモニタして画像処理する画像処理手段と、
基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させると共に、薄膜の作製条件に応じた解離物の発光分布が予め記憶され、画像処理手段で画像処理された解離物の発光分布状況に基づいて解離物が均一になる発光状況となるように薄膜の作製条件を変更する制御手段と
を備えたことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項２】
請求項１に記載の薄膜作製装置において、
レーザー照射手段で照射される帯状のレーザー光は、基板の中心を通り基板に対して直交する面とされている
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の薄膜作製装置において、
画像処理手段は、レーザー光の面を撮影するカメラと、カメラの画像を発光強度の分布を表す二次元画像に処理する処理手段とを備えた
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の薄膜作製装置において、
作用ガス供給手段には流量を制御する流量調整手段が備えられると共に、チャンバを所定の真空圧力にする真空手段が備えられ、プラズマ発生手段はＲＦ電源により電力が供給されてチャンバの内部をプラズマ化するものであり、
薄膜の作製条件は、真空手段の調整によるチャンバ内の圧力、流量調整手段の調整による作用ガスの流量、ＲＦ電源のＲＦパワーのうち少なくとも一つを含む
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の薄膜作製装置において、
ハロゲンを含有する作用ガスは塩素を含有する作用ガスである
ことを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項６】
金属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を供給し、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の金属成分を基板に成膜させるに際し、基板の上部の解離物の分布に応じたレーザー誘起蛍光の強度分布に基づいて、レーザー誘起蛍光の強度が均一となるように薄膜の作製条件を変更して成膜を行うことを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項７】
請求項６に記載の薄膜作製方法において、
基板の中心を通り基板に対して直交する面のレーザー誘起蛍光の強度が均一になるように薄膜の作製条件を変更して成膜を行う
ことを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の薄膜作製方法において、
二次元画像によるレーザー誘起蛍光の強度分布が用いられる
ことを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の薄膜作製方法において、
薄膜の作製条件は、チャンバ内の圧力、作用ガスの流量、プラズマを発生させるためのＲＦパワーのうち少なくとも一つを含む
ことを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項１０】
請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の薄膜作製方法において、
ハロゲンを含有する作用ガスは塩素を含有する作用ガスである
ことを特徴とする薄膜作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属成分を成膜する薄膜作製装置及び薄膜作製方法に関し、環境や成膜履歴に拘わらず処理時間を長くすることなく均一な薄膜が作製できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
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、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。
【０００３】
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）。
【０００４】
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Ｃｌ2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。
【０００５】
(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↑
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。
【０００６】
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、Ｃｌ2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。
【０００７】
上述した新方式のＣＶＤ装置では、膜厚の均一性（例えば、平均膜厚に対し±３％以下）に優れた成膜を行うために、機器や環境に合わせた成膜条件（プロセス条件）や装置条件の設定が行われている。この場合、周囲の温度や成膜履歴などの影響を受けて条件が変化するため、成膜結果に応じて、プロセス条件や装置条件を補正することで周囲の温度や成膜履歴などの影響を最小限に抑制し、膜厚の均一性を保っている。
【０００８】
しかしながら、成膜結果に応じて周囲の環境に合わせたプロセス条件の調整が必要になるため、周辺環境の変化に対する追従が遅くなり、また、調整にかかわる時間が増大してしまう。このため、作業時間の短縮や歩留まりの向上には限界があるのが実情であった。
【０００９】
【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】
【００１０】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、周囲の環境や成膜履歴に拘わらず処理時間を長くすることなく均一な薄膜が作製できるようにした薄膜作製装置及び薄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】
【００１１】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の薄膜作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板が対向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッチング部材と、チャンバの内部にハロゲンを含有する作用ガスを供給する作用ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化し、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、チャンバ内に帯状のレーザー光を照射してチャンバ内の解離物を発光させるレーザー照射手段と、レーザー光による解離物の発光分布状況をモニタして画像処理する画像処理手段と、基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くして前駆体の金属成分を基板に成膜させると共に、薄膜の作製条件に応じた解離物の発光分布が予め記憶され、画像処理手段で画像処理された解離物の発光分布状況に基づいて解離物が均一になる発光状況となるように薄膜の作製条件を変更する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１に係る本発明では、解離物の発光分布状況に基づいて薄膜の作製条件を適宜変更し、基板の上部の解離物が均一になる発光状況にすることで、基板毎に解離物の密度が均一になり、周囲の温度や成膜履歴などの影響を最小限に抑制して膜厚の均一性を保つことができる。
【００１３】
そして、請求項２に係る本発明の薄膜作製装置は、請求項１に記載の薄膜作製装置において、レーザー照射手段で照射される帯状のレーザー光は、基板の中心を通り基板に対して直交する面とされていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に係る本発明では、基板の中心上の解離物の分布に基づいて薄膜の作製条件を変更することができる。
【００１５】
また、請求項３に係る本発明の薄膜作製装置は、請求項１または請求項２に記載の薄膜作製装置において、画像処理手段は、レーザー光の面を撮影するカメラと、カメラの画像を発光強度の分布を表す二次元画像に処理する処理手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３に係る本発明では、発光強度の分布を二次元画像に表して薄膜の作製条件を変更することができる。
【００１７】
また、請求項４に係る本発明の薄膜作製装置は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の薄膜作製装置において、作用ガス供給手段には流量を制御する流量調整手段が備えられると共に、チャンバを所定の真空圧力にする真空手段が備えられ、プラズマ発生手段はＲＦ電源により電力が供給されてチャンバの内部をプラズマ化するものであり、薄膜の作製条件は、真空手段の調整によるチャンバ内の圧力、流量調整手段の調整による作用ガスの流量、ＲＦ電源のＲＦパワーのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項４に係る本発明では、チャンバ内の圧力、作用ガスの流量、ＲＦパワーのうち少なくとも一つを変更して解離物の密度を均一にすることができる。
【００１９】
また、請求項５に係る本発明の薄膜作製装置は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の薄膜作製装置において、ハロゲンを含有する作用ガスは塩素を含有する作用ガスであることを特徴とする。
【００２０】
請求項５に係る本発明では、安価な塩素を含有する作用ガスを用いて薄膜を作製することができる。
【００２１】
上記目的を達成するための請求項６に係る本発明の薄膜作製方法は、金属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を供給し、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の金属成分を基板に成膜させるに際し、基板の上部の解離物の分布に応じたレーザー誘起蛍光の強度分布に基づいて、レーザー誘起蛍光の強度が均一となるように薄膜の作製条件を変更して成膜を行うことを特徴とする。
【００２２】
請求項６に係る本発明では、解離物の分布に応じたレーザー誘起蛍光の発光分布状況に基づいて薄膜の作製条件を適宜変更し、基板の上部の解離物が均一になるレーザー誘起蛍光の発光状況にすることで、基板毎に解離物の密度が均一になり、周囲の温度や成膜履歴などの影響を最小限に抑制して膜厚の均一性を保つことができる。
【００２３】
そして、請求項７に係る本発明の薄膜作製方法は、請求項６に記載の薄膜作製方法において、基板の中心を通り基板に対して直交する面のレーザー誘起蛍光の強度が均一になるように薄膜の作製条件を変更して成膜を行うことを特徴とする。
【００２４】
請求項７に係る本発明では、基板の中心上の解離物の分布に基づいて薄膜の作製条件を変更することができる。
【００２５】
また、請求項８に係る本発明の薄膜作製方法は、請求項６または請求項７に記載の薄膜作製方法において、二次元画像によるレーザー誘起蛍光の強度分布が用いられることを特徴とする。
【００２６】
請求項８に係る本発明では、レーザー誘起蛍光の強度分布を二次元画像に表して薄膜の作製条件を変更することができる。
【００２７】
また、請求項９に係る本発明の薄膜作製方法は、請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の薄膜作製方法において、薄膜の作製条件は、チャンバ内の圧力、作用ガスの流量、プラズマを発生させるためのＲＦパワーのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【００２８】
請求項９に係る本発明では、チャンバ内の圧力、作用ガスの流量、ＲＦパワーのうち少なくとも一つを変更して解離物の密度を均一にすることができる。
【００２９】
また、請求項１０に係る本発明の薄膜作製方法は、請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の薄膜作製方法において、ハロゲンを含有する作用ガスは塩素を含有する作用ガスであることを特徴とする。
【００３０】
請求項１０に係る本発明では、安価な塩素を含有する作用ガスを用いて薄膜を作製することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の薄膜作製装置及び薄膜作製方法は、周囲の環境や成膜履歴に拘わらず処理時間を長くすることなく均一な薄膜を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１には本発明の一実施形態例に係る薄膜作製装置の概略側面、図２には本発明の一実施形態例に係る薄膜作製装置の概略平面を示してある。また、図３から図５には薄膜の作製条件に応じたＣｕ原子の分布状況、図６から図９には薄膜の作製条件に応じたＣｕＣｌ分子の分布状況を示してある。
【００３３】
図１、図２に基づいて本発明の薄膜作製方法を実施するための薄膜作製装置の構成を説明する。本実施形態例では、Ｃｌラジカルにより金属であるＣｕ製の被エッチング部材をエッチングし、主に、前駆体を基板に吸着させると共にＣｌ還元により基板上の前駆体をＣｕ成分とする薄膜の作製を例に挙げて説明してある。
【００３４】
図に示すように、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の底部近傍にはサセプタとしての支持台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。
【００３５】
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。
【００３６】
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（ＲＦ電源）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。
【００３７】
チャンバ１には、例えば、銅製（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、格子状に形成されてプラズマアンテナ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。
【００３８】
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構成としては、被エッチング部材１１を網目状に構成したり、リングの内周側に複数の長尺突起を形成する等の構成とすることも可能である。また、被エッチング部材１１をチャンバ１の外部に退避自在な構成にすることも可能である。
【００３９】
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（Ｈｅにより所定の濃度に希釈されたガス：Ｃｌ2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。ＨｅとＣｌ2ガスは流量制御器１６で流量及び圧力が制御され、Ｈｅで希釈されたＣｌ2ガス１７がガスノズル１４に送られる（作用ガス供給手段）。
【００４０】
ガスノズル１４をチャンバ１の筒部の周囲に等間隔で複数接続し、チャンバ１の筒部の周囲からＣｌ2ガス１７をチャンバ１内に供給することも可能である。また、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。ハロゲンとして塩素を用いたことにより、安価な塩素ガスを用いて薄膜を作製することができる。
【００４１】
成膜に関与しないガス等は排気口１８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１９によって所定の圧力に維持される。
【００４２】
支持台２の上側におけるチャンバ１の筒部にはレーザー照射手段が設けられている。レーザー照射手段は、例えば、半導体レーザーダイオードからなるレーザー発光手段２２とレーザー光を受ける受光手段２３とを備えている。レーザー発光手段２２からチャンバ１内に照射されるレーザー光２４は帯状のレーザー光であり、レーザー光２４の面は、基板３の中心を通り基板３に対して直交する面とされている。そして、レーザー光２４の面を撮影するカメラ２５が備えられている。
【００４３】
レーザー光２４がチャンバ１内の物質（後述するＣｕ原子、ＣｕＣｌ分子：解離物）に照射されると、レーザー誘起蛍光が発生する。レーザー誘起蛍光は指向性と単色性のよい入射光と異なる方向で異なる波長で検出され、レーザー誘起蛍光の状況がカメラ２５で撮影される。カメラ２５の画像は画像処理装置２６(図２参照)により発光強度の分布を表す二次元画像に処理され、制御手段２０に送られる。二次元画像に処理されたレーザー誘起蛍光の強度分布は、解離物の分布に応じた状態で表われるようになっている。
【００４４】
制御手段２０には、薄膜の作製条件（チャンバ１内の圧力、Ｃｌ2ガス１７の流量、ＲＦパワー等：具体的には後述する）に応じた解離物の強度分布（発光分布）が予め種々記憶されている。そして、制御手段２０からは、二次元画像で表された解離物の発光分布及び記憶された情報に基づいて、解離物が均一になる発光状況となるように、薄膜の作製条件を適宜変更するように制御信号が出力される。
【００４５】
つまり、図２に示すように、画像処理された二次元画像３１（大きな分布が生じている状態）の発光強度状況に基づいて、目標となる分布画像３２（分布が抑制された状態）の発光強度状況となるように、薄膜の作製条件を変更する信号が出力される。
【００４６】
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Ｃｌ2ガス１７を供給する。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、Ｃｌ2ガス１７をイオン化してＣｌ2ガスプラズマを発生させ、Ｃｌラジカルを生成する。プラズマは、ガスプラズマ１２で図示する領域に発生する。この時の反応は、次式で表すことができる。
Ｃｌ2→２Ｃｌ*          ・・・・（１）
ここで、Ｃｌ*は塩素ラジカルを表す。
【００４７】
ガスプラズマ１２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１２（塩素ラジカルＣｌ*）によりエッチングされ、前駆体１３とされた状態である。
【００４８】
ガスプラズマ１２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、前駆体１３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）
【００４９】
基板３に吸着したＣｕは、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）＋Ｃｌ2↑・・・・（４）
【００５０】
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）＋Ｃｌ2↑        ・・・・（５）
この後、ガス状態のＣｕ成分は、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。
【００５１】
上述したＣｕの薄膜の作製に際し、レーザー発光手段２２から帯状のレーザー光２４がチャンバ１内に照射される。レーザー光２４がチャンバ１内の解離物（例えば、Ｃｕ原子、ＣｕＣｌ分子）に照射されると、Ｃｕ原子、ＣｕＣｌ分子の密度分布に応じた発光強度分布のレーザー誘起蛍光が発生する。レーザー誘起蛍光の状況（解離物の密度分布に応じた発光強度分布）がカメラ２５で撮影され、二次元画像に処理されたレーザー誘起蛍光の強度分布の情報が制御手段２０に送られる。基板３の上部の解離物の密度分布に応じたレーザー誘起蛍光の強度分布に基づいて（入力された二次元画像の情報に基づいて）、レーザー誘起蛍光の強度分布が均一になるように薄膜の作製条件が変更される。
【００５２】
制御手段２０には、薄膜の作製条件である、チャンバ１内の圧力、Ｃｌ2ガス１７の流量、ＲＦパワー等に応じた解離物の強度分布（発光分布）が予め種々記憶されている。制御手段２０では、記憶された強度分布を適宜組み合わせ、入力された二次元画像の強度分布を打ち消す状態の強度分布となるようにチャンバ１内の圧力、Ｃｌ2ガス１７の流量、ＲＦパワー等のプロセス条件を変更し、基板３上の解離物が均一になる発光状況とする。つまり、基板３毎に、Ｃｕ原子やＣｕＣｌ分子の密度が均一になるようなプロセス条件に変更され、薄膜の作製の均一性が高められる。
【００５３】
これにより、周囲の温度環境や成膜履歴により最適な薄膜の作製条件（プロセス条件）が初期の条件から変化しても、基板３毎に最適なプロセス条件を得ることができ、周囲環境に素早く追随して均一な膜厚で薄膜を作製することが可能になる。
【００５４】
図３から図５に基づいて、制御手段２０に予め記憶されているプロセス条件とＣｕ原子の分布状況の一例を説明する。
【００５５】
図３は圧力とＣｕ原子の分布状況との関係を示してある。図３（ａ）は１１０ｍＴｏｒｒ、図３（ｂ）は１５０ｍＴｏｒｒ、図３（ｃ）は２００ｍＴｏｒｒの時の二次元画像の状況と光の強度の分布である。１１０ｍＴｏｒｒ、１５０ｍＴｏｒｒ、２００ｍＴｏｒｒへと圧力が変化するにともない、レーザー誘起蛍光の強度が強い部位（白抜き、斜線、網目の順で強度が強いことを示してある）が徐々に多くなり、Ｃｕ原子の密度に対応した光強度の分布が強弱の大きな山形となる。
【００５６】
図４はＲＦパワーとＣｕ原子の分布状況との関係を示してある。図４（ａ）は５００Ｗ、図４（ｂ）は７００Ｗ、図４（ｃ）は１０００Ｗの時の二次元画像の状況と光の強度の分布である。圧力の関係と同様に、５００Ｗ、７００Ｗ、１０００ＷへとＲＦパワーの変化にともない、レーザー誘起蛍光の強度が強い部位（白抜き、網目の順で強度が強いことを示してある）が多くなり、１０００Ｗで急激に増加し、Ｃｕ原子の密度に対応した光強度の分布が強弱の大きな山形となる。
【００５７】
図５はＣｌ2ガス１７の流量とＣｕ原子の分布状況との関係を示してある。図５（ａ）は３０ｓｃｃｍ、図５（ｂ）は５０ｓｃｃｍ、図５（ｃ）は７０ｓｃｃｍの時の二次元画像の状況と光の強度の分布である。３０ｓｃｃｍ、５０ｓｃｃｍへとＣｌ2ガス１７の流量の変更にともない、レーザー誘起蛍光の強度が強い部位（白抜き、斜線、網目の順で強度が強いことを示してある）が多くなり、５０ｓｃｃｍ、７０ｓｃｃｍへとＣｌ2ガス１７の流量の変更にともない、レーザー誘起蛍光の強度が強い部位（白抜き、斜線、網目の順で強度が強いことを示してある）が少なくなり、Ｃｕ原子の密度に対応した光強度の分布が強くなった後に弱くなる状態の山形となる。
【００５８】
基板３の上におけるＣｕ原子の密度を均一にする場合、予め記憶された、例えば、図３から図５の状況に基づいてプロセス条件を変更し、基板３上のＣｕ原子が均一になる発光状況を創りだす。これにより、基板３上のＣｕ原子の密度が均一な状態にされ、均一性の高いＣｕ薄膜が作製される。
【００５９】
図６から図９に基づいて、制御手段２０に予め記憶されているプロセス条件とＣｕＣｌ分子の分布状況の一例を説明する。
【００６０】
図６は圧力とＣｕＣｌ分子の分布状況との関係を示してある。図６（ａ）は１１０ｍＴｏｒｒ、図６（ｂ）は１５０ｍＴｏｒｒ、図６（ｃ）は２００ｍＴｏｒｒの時の二次元画像の状況と光の強度の分布である。１１０ｍＴｏｒｒ、１５０ｍＴｏｒｒ、２００ｍＴｏｒｒへと圧力が変化するにともない、レーザー誘起蛍光の強度が強い部位（白抜き、斜線、網目の順で強度が強いことを示してある）が徐々に多くなり、ＣｕＣｌ分子の密度に応じた光強度の分布が強弱の大きな山形となる。
【００６１】
図７はＲＦパワーとＣｕＣｌ分子の分布状況との関係を示してある。図７（ａ）は５００Ｗ、図７（ｂ）は７００Ｗの時の二次元画像の状況と光の強度の分布である。５００Ｗ、７００ＷへとＲＦパワーが変化しても、レーザー誘起蛍光の強度が強い部位（斜線、網目の部位）は増加せず、ＣｕＣｌ分子の密度に対応した光強度の分布が小さな山形となる。
【００６２】
図８はＣｌ2ガス１７の流量とＣｕＣｌ分子の分布状況との関係を示してある。図８（ａ）は３０ｓｃｃｍ、図８（ｂ）は５０ｓｃｃｍ、図８（ｃ）は７０ｓｃｃｍの時の二次元画像の状況と光の強度の分布である。３０ｓｃｃｍ、５０ｓｃｃｍ、７０ｓｃｃｍへとＣｌ2ガス１７の流量の変更にともない、レーザー誘起蛍光の強度が強い部位（白抜き、斜線の順で強度が強いことを示してある）が徐々に多くなり、ＣｕＣｌ分子の密度に対応した光強度の分布が徐々に大きくなる状態の山形となる。
【００６３】
図９はＡｒの添加量とＣｕＣｌ分子の分布状況との関係を示してある。図９（ａ）は添加がない場合（Ｃｌ2／Ｈｅ：３０ｓｃｃｍ）、図９（ｂ）はＡｒの添加がある場合（Ｃｌ2／Ｈｅ：１０ｓｃｃｍ、Ａｒ２０ｓｃｃｍ）の時の二次元画像の状況と光の強度の分布である。Ａｒを添加することにより、レーザー誘起蛍光の強度が強い部位（白抜き、斜線の順で強度が強いことを示してある）が若干多くなり、ＣｕＣｌ分子の密度に対応した光強度の分布が若干大きくなる状態の山形となる。
【００６４】
基板３の上におけるＣｕＣｌ分子の密度を均一にする場合、予め記憶された、例えば、図６から図９の状況に基づいてプロセス条件を変更し、基板３上のＣｕＣｌ分子が均一になる発光状況を創りだす。これにより、基板３上のＣｕＣｌ分子の密度が均一な状態にされ、均一性の高いＣｕ薄膜が作製される。
【００６５】
上述した実施形態例では、金属薄膜としてＣｕ薄膜の作製を例に挙げて説明したが、
Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ａｌ等他の金属の被エッチング部材を用いて各種金属や合金の薄膜の作製に適用することが可能である。また、解離物としてＣｕ原子やＣｕＣｌ分子の密度分布を撮影する例を挙げて説明したが、撮影する波長を選択することで、Ｃｌ原子の密度分布を撮影することも可能である。
【００６６】
また、薄膜の作製条件としては、チャンバ１内の圧力、Ｃｌ2ガス１７の流量、ＲＦパワー、Ａｒの添加を例に挙げて説明したが、温度、ガスノズル１４の位置、複数のガスノズル１４を用いた供給停止の個別調整、支持台２の昇降等、種々のプロセス条件を適用し、各条件に応じた解離物の強度分布の状況を記憶させて上記制御を実施することが可能である。
【００６７】
また、レーザー光２４を、基板３の中心を通り基板３に対して直交する帯状のものとしたが、基板３に対する角度は任意であり、例えば、基板３に対して平行な帯状のレーザー光を用いて上側から発光状況を撮影するようにすることも可能である。また、基板３の中心を通り基板３に対して直交する帯状のレーザー光を基板３に対して平行な方向に移動させながら発光状況を撮影することも可能である。
【００６８】
上述した薄膜作製装置及び薄膜作製方法では、周囲の環境や成膜履歴が変化してもプロセス条件の調整を行う必要がなく、外的要因に拘わらず処理時間を長くすることなく均一な薄膜を作製することができる。このため、周囲の環境や成膜履歴が変化してもプロセス条件の調整に係る時間が不要となり、薄膜作製の効率が向上すると共に歩留まりの低下を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、環境や成膜履歴に拘わらず処理時間を長くすることなく均一な薄膜が作製できる薄膜作製装置及び薄膜作製方法の産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態例に係る薄膜作製装置の概略側面図である。
【図２】本発明の一実施形態例に係る薄膜作製装置の概略平面図である。
【図３】薄膜の作製条件に応じたＣｕ原子の分布状況説明図である。
【図４】薄膜の作製条件に応じたＣｕ原子の分布状況説明図である。
【図５】薄膜の作製条件に応じたＣｕ原子の分布状況説明図である。
【図６】薄膜の作製条件に応じたＣｕＣｌ分子の分布状況説明図である。
【図７】薄膜の作製条件に応じたＣｕＣｌ分子の分布状況説明図である。
【図８】薄膜の作製条件に応じたＣｕＣｌ分子の分布状況説明図である。
【図９】薄膜の作製条件に応じたＣｕＣｌ分子の分布状況説明図である。
【符号の説明】
【００７１】
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  被エッチング部材
１２  ガスプラズマ
１３  前駆体
１４  ガスノズル
１５  ガス噴出口
１６  流量制御器
１７  作用ガス（Ｃｌ2ガス）
１８  排気口
１９  真空装置
２０  制御手段
２２  レーザー発光手段
２３  受光手段
２５  カメラ
２６  画像処理装置
３１  二次元画像
３２  分布画像
【図１】
2007231359.tif 000003
【図２】
2007231359.tif 000004
【図３】
2007231359.tif 000005
【図４】
2007231359.tif 000006
【図５】
2007231359.tif 000007
【図６】
2007231359.tif 000008
【図７】
2007231359.tif 000009
【図８】
2007231359.tif 000010
【図９】
2007231359.tif 000011