JP2022114773A - 成膜方法および成膜装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】グラフェン成膜前の基板の表面に有る導電性膜や配線層表面とグラフェン膜との間の接触抵抗を低減する。【解決手段】成膜方法は、基板が有するシリコン含有膜上に金属膜を成膜する第１の成膜工程と、金属膜上にグラフェン膜を成膜する第２の成膜工程とを含む。第１の成膜工程の間、および、第１の成膜工程の後の少なくともいずれかにおいて金属膜が加熱されることにより、金属膜がシリサイド化される。第１の成膜工程と第２の成膜工程とは、同一のチャンバ内で連続して行われる。【選択図】図２

Description

本開示の種々の側面および実施形態は、成膜方法および成膜装置に関する。
グラフェンは、炭素原子の六員環が連なって平面状になった２次元構造を有しており、電気抵抗が低く、バリア性が高いことが知られている。そのため、グラフェンは、３次元構造のメモリ等に用いられる微細配線のコンタクト材料として注目されている。また、下記の特許文献１には、リモートマイクロ波プラズマＣＶＤにより、シリコン上にグラフェン構造体を形成する技術が開示されている。
特開２０１９－５５８８７号公報
本開示は、シリコンを含む配線材料有膜や金属膜や半導体（III-V族）基板を含むソース、ドレイン形成部とグラフェン膜との間の接触抵抗を低減することができる成膜方法および成膜装置を提供する。
本開示の一側面は、成膜方法であって、基板が有するシリコン含有膜上に金属膜を成膜する第１の成膜工程と、金属膜上にグラフェン膜を成膜する第２の成膜工程とを含む。第１の成膜工程の間、および、第１の成膜工程の後の少なくともいずれかにおいて金属膜が加熱されることにより、金属膜がシリサイド化される。第１の成膜工程と第２の成膜工程とは、同一のチャンバ内で連続して行われる。
本開示の種々の側面および実施形態によれば、シリコン含有膜とグラフェン膜との間の接触抵抗を低減することができる。
図１は、第１の実施形態における成膜装置の一例を示す概略断面図である。 図２は、成膜方法の一例を示すフローチャートである。 図３は、成膜過程の一例を示す図である。 図４は、成膜過程の一例を示す図である。 図５は、成膜過程の一例を示す図である。 図６は、成膜過程の一例を示す図である。 図７は、チャンバ内の圧力に対する、基板に付着する金属原子の密度の一例を示す図である。 図８は、バイアス電力に対する、基板に付着する金属原子の密度の一例を示す図である。 図９は、第２の実施形態における成膜装置の一例を示す概略断面図である。 図１０は、アンテナモジュールの配置の一例を示す平面図である。 図１１は、ターゲットの配置の他の例を示す平面図である。 図１２は、ターゲットの配置の他の例を示す平面図である。 図１３は、ターゲットの配置の他の例を示す平面図である。
以下に、成膜方法および成膜装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示される成膜方法および成膜装置が限定されるものではない。
ところで、グラフェン成膜前の基板の表面に有る導電性膜や配線層表面は非常に酸化されやすい。配線層表面としては、例えばシリコンを含む配線材料膜、金属膜、半導体（III-V族）基板を含むソースまたはドレイン形成部等の基板の表面が挙げられる。そのため、搬送過程等において、環境中に非常に微量な酸化性ガスが存在するだけで表面が容易に自然酸化される。これらのグラフェン成膜前の基板の配線層表面は、自然酸化されると電気伝導性が損なわれる為に、この基板上にグラフェン膜が形成されても、グラフェン成膜前の基板の配線層表面とグラフェン膜との間の接触抵抗を低減することが難しい。そこで、グラフェン膜を成膜する前に基板の表面を還元性のガスに晒すことにより、基板の表面に形成された酸化層を除去する処理が行われることが多い。しかし、これらの基板の表面を還元性のガスに晒しても、表面に形成された酸化層を完全に除去することは難しい。
また、チャンバ内で基板にグラフェン膜が成膜される場合、基板以外のチャンバの内部にもグラフェンが付着するため、チャンバ内部のクリーニングが行われる。チャンバ内部に付着したグラフェンの除去には、酸素ガスをプラズマ化することにより生成される活性種が用いられることが多い。そのため、グラフェンを除去するためのクリーニングでは、チャンバ内に酸素ガスが供給される。これにより、クリーニング後には、チャンバ内部の壁面や部品等には、酸素原子が付着することになる。従って、クリーニング後にチャンバ内にシリコンを含む基板が搬入されると、チャンバ内部の壁面や部品等に付着した酸素原子によってシリコンの表面がさらに酸化される場合がある。
従って、上述したようにグラフェン膜が成膜される基板の表面を還元性のガスに晒すのみでは、表面の酸化層を完全に除去することは難しく、基板側の配線層表面とグラフェン膜との間の接触抵抗を低減することが難しい。
そこで、本開示は、グラフェン成膜前の基板の表面に有る導電性膜や配線層表面とグラフェン膜との間の接触抵抗を低減することができる技術を提供する。なお、簡略化の為に、本明細書では、グラフェン成膜前の基板の表面に有る導電性膜や配線層表面をシリコン含有膜と記載する。
（第１の実施形態）
［成膜装置１の構成］
図１は、第１の実施形態における成膜装置１の一例を示す概略断面図である。図１に例示される成膜装置１は、例えばＲＬＳＡ（登録商標）マイクロ波プラズマ方式のプラズマ処理装置として構成される。
成膜装置１は、装置本体１０と、装置本体１０を制御する制御部１１とを備える。装置本体１０は、チャンバ１０１と、ステージ１０２と、マイクロ波導入機構１０３と、ガス供給機構１０４と、排気機構１０５とを有する。
チャンバ１０１は、略円筒状に形成されており、チャンバ１０１の底壁１０１ａの略中央部には開口部１１０が形成されている。底壁１０１ａには、開口部１１０と連通し、下方に向けて突出する排気室１１１が設けられている。チャンバ１０１の側壁１０１ｓには、基板Ｗが通過する開口部１１７が形成されており、開口部１１７は、ゲートバルブ１１８によって開閉される。
ステージ１０２には、処理対象となる基板Ｗが載せられる。ステージ１０２は、略円板状をなしており、ＡｌＮ等のセラミックスによって形成されている。ステージ１０２は、排気室１１１の底部略中央から上方に延びる円筒状のＡｌＮ等のセラミックスからなる支持部材１１２により支持されている。ステージ１０２の外縁部には、ステージ１０２に載せられた基板Ｗを囲むようにエッジリング１１３が設けられている。また、ステージ１０２の内部には、基板Ｗを昇降するための昇降ピン（図示せず）がステージ１０２の上面に対して突没可能に設けられている。
さらに、ステージ１０２の内部には抵抗加熱型のヒータ１１４が埋め込まれており、ヒータ１１４はヒータ電源１１５から給電される電力に応じてステージ１０２に載せられた基板Ｗを加熱する。また、ステージ１０２には、熱電対（図示せず）が挿入されており、熱電対からの信号に基づいて、基板Ｗの温度を、例えば３５０～８５０℃に制御可能となっている。さらに、ステージ１０２内において、ヒータ１１４の上方には、基板Ｗと同程度の大きさの電極１１６が埋設されており、電極１１６には、バイアス電源１１９が電気的に接続されている。バイアス電源１１９は、予め定められた周波数および大きさのバイアス電力を電極１１６に供給する。電極１１６に供給されたバイアス電力により、ステージ１０２に載せられた基板Ｗにイオンが引き込まれる。なお、バイアス電源１１９はプラズマ処理の特性によっては設けられなくてもよい。
マイクロ波導入機構１０３は、チャンバ１０１の上部に設けられており、アンテナ１２１と、マイクロ波出力部１２２と、マイクロ波伝送機構１２３とを有する。アンテナ１２１には、貫通孔である多数のスロット１２１ａが形成されている。マイクロ波出力部１２２は、マイクロ波を出力する。マイクロ波伝送機構１２３は、マイクロ波出力部１２２から出力されたマイクロ波をアンテナ１２１に導く。
アンテナ１２１の下方には誘電体で形成された誘電体窓１２４が設けられている。誘電体窓１２４は、チャンバ１０１の上部にリング状に設けられた支持部材１３２に支持されている。誘電体窓１２４の下面（ステージ１０２と対向する面）には、金属により形成されたターゲット１４０が配置されている。本実施形態において、ターゲット１４０には、例えばチタン、コバルト、アルミニウム、イットリウム、窒化アルミニウム、および窒化チタンの少なくともいずれかの金属が含まれる。アンテナ１２１の上には、遅波板１２６が設けられている。アンテナ１２１の上にはシールド部材１２５が設けられている。シールド部材１２５の内部には、図示しない流路が設けられており、シールド部材１２５は、流路内を流れる水等の流体によりアンテナ１２１、誘電体窓１２４、遅波板１２６、および１４０を冷却する。
アンテナ１２１は、例えば表面が銀または金メッキされた銅板またはアルミニウム板等で形成されており、マイクロ波を放射するための複数のスロット１２１ａが予め定められたパターンで配置されている。スロット１２１ａの配置パターンは、マイクロ波が均等に放射されるように適宜設定される。好適なパターンの例としては、Ｔ字状に配置された２つのスロット１２１ａを一対として複数対のスロット１２１ａが同心円状に配置されているラジアルラインスロットを挙げることができる。スロット１２１ａの長さや配列間隔は、マイクロ波の実効波長（λg）に応じて適宜決定される。また、スロット１２１ａは、円形状、円弧状等の他の形状であってもよい。さらに、スロット１２１ａの配置形態は特に限定されず、同心円状の他、例えば、螺旋状、放射状に配置されてもよい。スロット１２１ａのパターンは、所望のプラズマ密度分布が得られるマイクロ波放射特性となるように、適宜設定される。
遅波板１２６は、石英、セラミックス（Ａｌ2Ｏ3）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド等の真空よりも大きい誘電率を有する誘電体で形成されている。遅波板１２６は、マイクロ波の波長を真空中より短くしてアンテナ１２１を小さくする機能を有している。なお、誘電体窓１２４も同様の誘電体で構成されている。
誘電体窓１２４および遅波板１２６の厚さは、遅波板１２６、アンテナ１２１、誘電体窓１２４、ターゲット１４０、およびプラズマで形成される等価回路が共振条件を満たすように調整される。遅波板１２６の厚さを調整することにより、マイクロ波の位相を調整することができる。アンテナ１２１の接合部が定在波の「腹」になるように遅波板１２６の厚さを調整することにより、マイクロ波の反射が極小化され、マイクロ波の放射エネルギーを最大とすることができる。また、遅波板１２６と誘電体窓１２４を同じ材質とすることにより、マイクロ波の界面反射を防止することができる。
マイクロ波出力部１２２は、マイクロ波発振器を有している。マイクロ波発振器は、マグネトロン型であってもよく、ソリッドステート型であってもよい。マイクロ波発振器によって生成されるマイクロ波の周波数は、例えば３００ＭＨｚ～１０ＧＨｚの周波数である。一例として、マイクロ波出力部１２２は、マグネトロン型のマイクロ波発振器により、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を出力する。マイクロ波は、電磁波の一例である。
マイクロ波伝送機構１２３は、導波管１２７と、同軸導波管１２８と、モード変換機構１３１とを有する。導波管１２７は、マイクロ波出力部１２２から出力されたマイクロ波を導く。同軸導波管１２８は、アンテナ１２１の中心に接続された内導体１２９およびその外側の外導体１３０を含む。モード変換機構１３１は、導波管１２７と同軸導波管１２８との間に設けられている。マイクロ波出力部１２２から出力されたマイクロ波は、ＴＥモードで導波管１２７内を伝播し、モード変換機構１３１によってＴＥモードからＴＥＭモードへ変換される。ＴＥＭモードに変換されたマイクロ波は、同軸導波管１２８を介して遅波板１２６に伝搬し、遅波板１２６からアンテナ１２１のスロット１２１ａ、誘電体窓１２４、およびターゲット１４０を介してチャンバ１０１内に放射される。なお、導波管１２７の途中には、チャンバ１０１内の負荷（プラズマ）のインピーダンスをマイクロ波出力部１２２の出力インピーダンスに整合させるためのチューナ（図示せず）が設けられている。
ガス供給機構１０４は、チャンバ１０１の内壁に沿ってリング状に設けられたシャワーリング１４２を有する。シャワーリング１４２は、内部に設けられたリング状の流路１６６と、流路１６６に接続されその内側に開口する多数の吐出口１６７とを有する。流路１６６には、配管１６１を介してガス供給部１６３が接続されている。ガス供給部１６３には、複数のガスソースおよび複数の流量制御器が設けられている。一実施形態において、ガス供給部１６３は、少なくとも１つの処理ガスを、対応するガスソースから対応の流量制御器を介してシャワーリング１４２に供給するように構成されている。シャワーリング１４２に供給されたガスは、複数の吐出口１６７からチャンバ１０１内に供給される。
基板Ｗに金属膜が成膜される場合、ガス供給部１６３は、予め定められた流量に制御された不活性ガスをシャワーリング１４２を介してチャンバ１０１内に供給する。本実施形態において、不活性ガスとは、例えば希ガスおよび窒素ガス等である。なお、他の形態として、基板Ｗ上に金属膜が形成される場合、ガス供給部１６３は、不活性ガスに加えて、還元性のガスをシャワーリング１４２を介してチャンバ１０１内に供給してもよい。還元性のガスとは、例えば水素含有ガスおよびハロゲン元素含有ガス等である。
また、基板Ｗ上にグラフェン膜が成膜される場合、ガス供給部１６３は、予め定められた流量に制御された炭素含有ガス、水素含有ガス、および希ガスをシャワーリング１４２を介してチャンバ１０１内に供給する。本実施形態において、炭素含有ガスとは、例えばＣ2Ｈ2ガスである。なお、Ｃ2Ｈ2ガスに代えて、または、Ｃ2Ｈ2ガスに加えて、Ｃ2Ｈ4ガス、ＣＨ4ガス、Ｃ2Ｈ6ガス、Ｃ3Ｈ8ガス、またはＣ3Ｈ6ガス等が用いられてもよい。また、本実施形態において、水素含有ガスとは、例えば水素ガスである。なお、水素ガスに代えて、または、水素ガスに加えて、Ｆ2（フッ素）ガス、Ｃｌ2（塩素）ガス、またはＢｒ2（臭素）ガス等のハロゲン系ガスが用いられてもよい。また、本実施形態において、希ガスとは、例えばＡｒガスである。Ａｒガスに代えて、Ｈｅガス等の他の希ガスが用いられてもよい。
排気機構１０５は、排気室１１１と、排気室１１１の側壁に設けられた排気管１８１と、排気管１８１に接続された排気装置１８２とを有する。排気装置１８２は、真空ポンプおよび圧力制御バルブ等を有する。
制御部１１は、メモリ、プロセッサ、および入出力インターフェイスを有する。メモリには、プロセッサによって実行されるプログラム、および、各処理の条件等を含むレシピが格納されている。プロセッサは、メモリから読み出したプログラムを実行し、メモリ内に記憶されたレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介して、装置本体１０の各部を制御する。
［成膜方法］
図２は、成膜方法の一例を示すフローチャートである。図２に例示された各ステップは、制御部１１が装置本体１０の各部を制御することにより実現される。
図２のフローチャートに示される処理では、例えば図３に示されるような基板Ｗが準備される。基板Ｗは、シリコン基板５０と、シリコン基板５０の上に積層されたポリシリコン膜５１とを有する。ポリシリコン膜５１の表面には、搬送の過程で自然酸化膜５２が形成される。ポリシリコン膜５１は、シリコン含有膜の一例である。なお、シリコン含有膜としては、ポリシリコン膜５１の他、アモルファスシリコン膜等であってもよい。また、シリコン含有膜には、ドーピング元素が含まれていてもよい。
また、図２のフローチャートに示される処理が開始される前に、基板Ｗに対しては、ポリシリコン膜５１の表面に形成された自然酸化膜５２を除去するための処理が行われる。自然酸化膜５２を除去する処理では、例えば、ＣＯＲ（Chemical Oxide Removal）処理と、ＰＨＴ（Post Heat Treatment）処理とが行われる。ＣＯＲ処理では、ポリシリコン膜５１の表面に付着した自然酸化膜５２等の異物と、例えばＮＨ3ガスおよびＨＦガス等のガス分子とを化学反応させて（ＮＨ4）2ＳｉＦ6等の生成物が生成される。ＰＨＴ処理では、ＣＯＲ処理が施された基板Ｗを加熱し、ＣＯＲ処理によってポリシリコン膜５１上に生成された生成物を気化（昇華）させることにより、生成物が基板Ｗから除去される。なお、自然酸化膜５２を除去する処理は、同じ装置で実施されてもよいし、別々の装置で実施されてもよい。同じ装置で実施される場合、自然酸化膜５２を除去する処理は、基板Ｗが装置内に搬入された後に実施される。
なお、自然酸化膜５２を除去する処理が実行されても、ポリシリコン膜５１の表面に形成された自然酸化膜５２を完全に除去することは難しい。また、チャンバ１０１内の壁面や部品等に付着した残留酸素や、チャンバ１０１内にリークした外気によって、ポリシリコン膜５１の表面が再酸化される場合がある。そのため、自然酸化膜５２を除去する処理が行われることによりポリシリコン膜５１の表面の自然酸化膜５２は減少するものの、例えば図４に示されるように、グラフェン膜の成膜前に、ポリシリコン膜５１の表面に自然酸化膜５２が残存する場合がある。ポリシリコン膜５１の表面に自然酸化膜５２等の酸化膜が形成されていると、酸化膜の電気抵抗が大きいため、酸化膜の上にグラフェン膜が形成されても、ポリシリコン膜５１とグラフェン膜との間の接触抵抗を低減することが難しい。
図２のフローチャートに示される処理では、まず、ゲートバルブ１１８が開けられ、図示しない搬送装置によって、自然酸化膜５２を除去する処理が行われた後の基板Ｗが開口部１１７を介してチャンバ１０１内に搬入される（Ｓ１０）。そして、ゲートバルブ１１８が閉じられる。
次に、基板Ｗに金属膜が成膜される（Ｓ１１）。ステップＳ１１は、第１の成膜工程の一例である。本実施形態において、ステップＳ１１は、スパッタリングにより行われる。ステップＳ１１では、基板Ｗが予め定められた温度に制御され、シャワーリング１４２を介してガス供給部１６３から予め定められた流量の希ガスがチャンバ１０１内に供給される。そして、マイクロ波出力部１２２からチャンバ１０１内に予め定められた周波数および電力のマイクロ波が供給されることにより、チャンバ１０１内の希ガスがプラズマ化される。これにより、プラズマに含まれるイオンによりターゲット１４０に含まれる金属原子が叩き出され、金属原子が基板Ｗの表面に積層する。ステージ１０２内の電極１１６には、バイアス電源１１９から予め定められた周波数および電力のバイアス電力が供給される。金属原子が基板Ｗの表面を覆うためには、基板Ｗの表面に付着する金属原子の密度が、２．０×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以上であることが好ましい。本実施形態において、スパッタリングにより基板Ｗに積層される金属膜は、チタン、コバルト、アルミニウム、イットリウム、窒化アルミニウム、および窒化チタンの少なくともいずれかの金属を含む膜である。
ステップＳ１１における主な処理条件は、例えば以下の通りである。
基板Ｗの温度：４００～８００℃（好ましくは６００℃以下であり、後述のステップＳ１２における基板Ｗの温度と同じ温度で構わない）
マイクロ波の周波数：７００ＭＨｚ～１０ＧＨｚ（好ましくは２．４５ＧＨｚ）
マイクロ波の電力：１０～２０００Ｗ（好ましくは５００Ｗ）
バイアス電力の周波数：１００ｋＨｚ～５０ＭＨｚ（好ましくは４００ｋＨｚ）
バイアス電力：０～２０００Ｗ（好ましくは２００Ｗ以下）
チャンバ１０１内の圧力：２０Ｐａ以下（好ましくは１０Ｐａ、さらに好ましくは５Ｐａ以下）
希ガスの流量：５～２０００ｓｃｃｍ（好ましくは１０～２００ｓｃｃｍ）
処理時間：１０～３００秒（好ましくは１００秒）
なお、バイアス電力の大きさは、低い程、基板Ｗに与えるダメージが少ないので好ましく、圧力条件が１０Ｐａ以下であれば、成膜時間は長くなるが、仮にバイアス電力を供給しなくても金属膜の形成処理は可能である。また、処理時間は、基板Ｗの表面に付着する金属原子の密度が、２．０×１０15～３．０×１０16atoms／ｃｍ2程度となるように調整されることが望ましい。これにより、原子層が約１層以上程度の金属膜が基板Ｗ上に形成される。
また、他の形態として、ステップＳ１１では、希ガスに代えて、窒素ガス等の他の不活性ガスが供給されてもよい。また、他の形態として、ステップＳ１１では、希ガスや窒素ガス等の不活性ガスに加えて、還元性のガスが供給されてもよい。還元性のガスとは、例えば水素含有ガスやハロゲン元素含有ガス等である。
本実施形態において、ステップＳ１１では、基板Ｗの温度が４００℃以上に制御される。４００℃以上では、自然酸化膜５２上に堆積した金属原子は、自然酸化膜５２内のシリコンと反応し、例えば図５に示されるように、金属シリサイド膜５３を形成する。ここで、自然酸化膜５２に含まれる酸素は、自然酸化膜５２上に堆積した金属原子がシリサイド化される過程で金属シリサイド膜５３に取り込まれ、界面抵抗が低い混晶を形成する。これにより、ポリシリコン膜５１と金属シリサイド膜５３との間のショットキー障壁を下げることができ、自然酸化膜５２が残存することによる電気抵抗の上昇を抑えることができる。
なお、図２の成膜方法が行われた後の工程において、基板Ｗに対して酸素を用いた処理が行われる場合がある。また、基板Ｗを用いた半導体装置が製品に組み込まれて使用される中で、半導体装置が外気に晒される場合がある。このような場合、半導体装置に付着した酸素原子が基板Ｗに取り込まれ、ポリシリコン膜５１を酸化させる場合がある。この場合、ポリシリコン膜５１とグラフェン膜５４との間の接触抵抗が増加する場合がある。これに対し、本実施形態では、ポリシリコン膜５１とグラフェン膜５４との間に金属シリサイド膜５３が形成されているため、ポリシリコン膜５１が多少酸化されても、ポリシリコン膜５１とグラフェン膜５４との間の接触抵抗の増加を低く抑えることができる。
次に、金属膜の上にグラフェン膜が成膜される（Ｓ１２）。ステップＳ１２は、第２の成膜工程の一例である。ステップＳ１２では、基板Ｗが予め定められた温度に制御され、シャワーリング１４２を介してガス供給部１６３から予め定められた流量の炭素を含む処理ガスがチャンバ１０１内に供給される。そして、マイクロ波出力部１２２からチャンバ１０１内に予め定められた周波数および電力のマイクロ波が供給されることにより、チャンバ１０１内の処理ガスがプラズマ化される。これにより、プラズマによって生成された炭素の活性種によって、例えば図６に示されるように、金属シリサイド膜５３の上にグラフェン膜５４が積層される。
ステップＳ１２における主な処理条件は、例えば以下の通りである。
基板Ｗの温度：３５０～８５０℃（好ましくは６００℃）
マイクロ波の周波数：３００ＭＨｚ～１０ＧＨｚ（好ましくは２．４５ＧＨｚ）
マイクロ波の電力：５００～１００００Ｗ（好ましくは２２００Ｗ）
バイアス電力の周波数：２００ｋＨｚ～５０ＭＨｚ（好ましくは４００ｋＨｚ）
バイアス電力：０～１０００Ｗ（好ましくは２００～４００Ｗ）
チャンバ１０１内の圧力：２０Ｐａ以下（好ましくは５～１０Ｐａ）
処理ガスの流量：
Ａｒガス＝３００～３０００ｓｃｃｍ（好ましくは１４００ｓｃｃｍ）
Ｃ2Ｈ2ガス＝１０～２００ｓｃｃｍ（好ましくは４０ｓｃｃｍ）
Ｈ2ガス＝０～１００ｓｃｃｍ（好ましくは３０ｓｃｃｍ）
処理時間：３～６０秒（好ましくは１０秒）
そして、ゲートバルブ１１８が開けられ、図示しない搬送装置によって、基板Ｗが開口部１１７を介してチャンバ１０１の外部に搬出される（Ｓ１３）。そして、本フローチャートに示された成膜方法が終了する。
なお、ステップＳ１２の処理が行われた場合、ターゲット１４０の表面にもグラフェンが付着しており、このままでは、次の基板Ｗに対して金属膜を成膜することができない。そのため、次の基板Ｗの処理を行う前に、チャンバ１０１の内部は、例えば酸素ガスをプラズマ化することにより生成された活性種を用いてクリーニングされる。これにより、チャンバ１０１内、特にターゲット１４０に付着していたグラフェンが除去される。
ただし、このようなクリーニングでは、酸素ガスがチャンバ１０１内に供給されるため、クリーニング後もチャンバ１０１内に酸素原子が付着している。チャンバ１０１内に酸素原子が付着していると、次に基板Ｗの処理が行われる場合に、酸素原子がチャンバ１０１の内壁等から離脱し、基板Ｗのポリシリコン膜５１に取り込まれ、ポリシリコン膜５１が酸化されてしまう場合がある。そのため、酸素ガスを用いたクリーニングが行われた後は、例えば、希ガスまたは窒素ガス等の不活性ガス、Ｈ2ガス、またはハロゲン系のガスをプラズマ化することにより生成された活性種により、チャンバ１０１内に残存する酸素原子を除去することが好ましい。ハロゲン系のガスとしては、例えばＮＦ3ガスやＣＦガスを用いることができる。
本実施形態では、金属シリサイド膜５３の形成と、グラフェン膜５４の成膜とが同じチャンバ１０１内で連続して行われる。これにより、グラフェン膜５４が成膜される前の金属シリサイド膜５３の表面の酸化を抑えることができる。
特に、本実施形態では、金属シリサイド膜５３を形成するための金属膜の成膜がスパッタリングにより行われ、金属膜の成膜に続けて、グラフェン膜５４が成膜される。スパッタリングでは、プラズマに含まれるイオンによりターゲット１４０から金属原子が叩き出されるが、グラフェン膜５４の成膜が開始されると、ターゲット１４０の表面にもグラフェンが積層し、ターゲット１４０からの金属原子の飛び出しが抑制される。そのため、金属膜の成膜と、グラフェン膜５４の成膜との間のタイムラグをなくすことができ、グラフェン膜５４が成膜される前の金属シリサイド膜５３の表面の酸化をさらに抑えることができる。
また、本実施形態では、ステップＳ１１の圧力とステップＳ１２の圧力とが同一である。これにより、ステップＳ１１の終了後、ステップＳ１２の処理が開始されるまでの間に、チャンバ１０１内の圧力を変更するための時間を設ける必要がない。これにより、金属膜の成膜と、グラフェン膜５４の成膜との間のタイムラグをさらに少なくすることができ、グラフェン膜５４が成膜される前の金属シリサイド膜５３の表面の酸化をさらに抑えることができる。
また、本実施形態では、ステップＳ１１における基板Ｗの温度とステップＳ１２における基板Ｗの温度とは、同じ温度である。これにより、ステップＳ１１の終了後、ステップＳ１２の処理が開始されるまでの間に、基板Ｗの温度を変更するための時間を設ける必要がない。これにより、金属膜の成膜と、グラフェン膜５４の成膜との間のタイムラグをさらに少なくすることができ、グラフェン膜５４が成膜される前の金属シリサイド膜５３の表面の酸化をさらに抑えることができる。
なお、ステップＳ１１における基板Ｗの温度は、４００℃未満であってもよい。この場合、ステップＳ１１の後の工程において、基板Ｗ全体が４００℃以上に加熱される。これにより、自然酸化膜５２の上に成膜された金属膜がシリサイド化され、金属シリサイド膜５３に変化する。
［スパッタリングの圧力依存性］
図７は、チャンバ１０１内の圧力に対する、基板Ｗに付着する金属原子の密度の一例を示す図である。図７の結果が得られた実験では、イットリウムのターゲット１４０を用いて基板Ｗに対してスパッタリングが行われた。また、図７の結果が得られた実験の主な条件は、以下の通りである。
基板Ｗの温度：５５０℃
マイクロ波の周波数：２．４５ＧＨｚ
マイクロ波の電力：３８５０Ｗ
バイアス電力の周波数：４００ｋＨｚ
バイアス電力：２００Ｗ
ガスの流量：Ａｒ／Ｈ2＝４：１（Ａｒ＝８００ｓｃｃｍ、Ｈ2＝２００ｓｃｃｍ）
処理時間：１００秒
チャンバ１０１内の圧力が低くなると、イオンの平均自由行程が長くなる。これにより、イオンのエネルギーが増加し、スパッタリングイールドが増加する。そのため、例えば図７に示されるように、チャンバ１０１内の圧力が低くなるほど、基板Ｗに付着する金属原子の密度が増加する。
ここで、金属膜の成膜に時間がかかると、チャンバ１０１内に残留する酸素の影響により、ポリシリコン膜５１や、金属膜によって形成された金属シリサイド膜５３の酸化が進む。そのため、金属膜の成膜は、より低い圧力の下で迅速に行われることが好ましい。本実施形態では、例えば２０ｐａ以下の圧力（好ましくは５Ｐａ以下の圧力）で、金属膜の成膜が行われ、金属シリサイド膜５３が形成される。そのため、金属膜をより迅速に成膜することができ、ポリシリコン膜５１および金属シリサイド膜５３の酸化を抑えることができる。
なお、前述のステップＳ１２におけるチャンバ１０１内の圧力は、金属膜が成膜されるステップＳ１１におけるチャンバ１０１内の圧力と同じであるが、開示の技術はこれに限られない。他の形態として、ステップＳ１２におけるチャンバ１０１内の圧力は、ステップＳ１１におけるチャンバ１０１内の圧力よりも高い、グラフェン膜５４の成膜に適した圧力であってもよい。これにより、金属シリサイド膜５３の形成は、より低い圧力で迅速に行われ、グラフェン膜５４の成膜は、グラフェン膜５４の成膜に適した圧力で行われる。これにより、金属シリサイド膜５３を迅速に形成することができると共に、膜質がよいグラフェン膜５４を形成することができる。
［スパッタリングのバイアス電力依存性］
図８は、バイアス電力に対する、基板Ｗに付着する原子の密度の一例を示す図である。図８の結果が得られた実験では、イットリウムのターゲット１４０を用いて基板Ｗに対してスパッタリングが行われた。また、図８の結果が得られた実験の主な条件は、以下の通りである。
基板Ｗの温度：５５０℃
マイクロ波の周波数：２．４５ＧＨｚ
マイクロ波の電力：７００Ｗ
チャンバ１０１内の圧力：３３３Ｐａ（２．５Ｔｏｒｒ）
ガスの流量：Ａｒ／Ｈ2＝８００ｓｃｃｍ／２００ｓｃｃｍ
処理時間：１００秒
ステージ１０２内の電極１１６に供給されるバイアス電力が大きくなるほど、イオンによってターゲット１４０から弾き出された金属原子が基板Ｗに引き込まれやすくなる。そのため、例えば図８に示されるように、バイアス電力が大きくなるほど、基板Ｗに付着する金属原子の密度が増加すると考えられる。図８の結果が得られた実験の圧力は、前述のステップＳ１２における圧力よりも高いが、バイアス電力が大きくなるほど、基板Ｗに付着する金属原子の密度が増加するという傾向は変わらないと考えられる。
ここで、金属膜の成膜は、前述の様に残留酸素の取り込みを軽減させる為、より短時間で行われることが好ましい。そのため、金属膜の成膜は、より大きいバイアス電力で行われることが好ましい。その一方で、あまり大きなバイアス電力が印加されると基板Ｗへのダメージが懸念されることから、印加されるＲＦバイアス電力は５０Ｗ～２００ＷW程度が好ましい。さらに、グラフェン膜５４の成膜時には、バイアス電力を小さくする、あるいは、電極１１６にバイアス電力を供給しないことにより、基板Ｗに付着する金属原子の密度を減少させてもよい。これにより、成膜されたグラフェン膜５４内にターゲット１４０の金属原子が混入する量を低減することができ、グラフェン膜５４の膜質を向上させることができる。ここで、金属膜の成膜ステップ（ステップＳ１１）からグラフェン膜５４の成膜ステップ（ステップＳ１２）にスムーズに移行させる為に成膜圧力を同一にした方が良いが、両方（金属膜の成膜とグラフェン膜）を同一の圧力で実施した場合には、グラフェン成膜中にも金属がスパッタリング効果により若干取り込まれる懸念がある。しかし、この懸念に関しては、本開発検討中に悪影響の度合いを充分検討しており、金属膜の成膜ステップからグラフェン膜５４の成膜ステップに移行した際には、金属膜のスパッタ源になるターゲット表面が同時にグラフェン（カーボン膜）で瞬時に覆われる為、ほぼ、グラフェン膜への金属汚染の悪影響は無いと考えられる。
以上、第１の実施形態について説明した。上記したように、本実施形態における成膜方法は、基板Ｗが有するポリシリコン膜５１上に金属膜を成膜する第１の成膜工程と、金属膜上にグラフェン膜５４を成膜する第２の成膜工程とを含む。第１の成膜工程の間、および、第１の成膜工程の後の少なくともいずれかにおいて金属膜が加熱されることにより、金属膜がシリサイド化され、金属シリサイド膜５３が形成される。また、第１の成膜工程と第２の成膜工程とは、同一のチャンバ１０１内で連続して行われる。これにより、ポリシリコン膜５１とグラフェン膜５４との間の接触抵抗を低減することができる。
また、上記した実施形態における第１の成膜工程では、金属膜は、スパッタリングによりポリシリコン膜５１上に成膜される。これにより、金属膜の成膜と、グラフェン膜５４の成膜との間のタイムラグをなくすことができ、グラフェン膜５４が成膜される前の金属シリサイド膜５３の表面の酸化をさらに抑えることができる。
また、上記した実施形態における第１の成膜工程および第２の成膜工程では、チャンバ１０１内の圧力は同一である。これにより、金属膜の成膜と、グラフェン膜５４の成膜との間のタイムラグをさらに少なくすることができ、グラフェン膜５４が成膜される前の金属シリサイド膜５３の表面の酸化をさらに抑えることができる。
また、上記した実施形態における第２の成膜工程では、Ｃ2Ｈ2ガス等の炭素含有ガス、Ｈ2ガス等の水素含有ガス、およびＡｒガス等の希ガスがチャンバ１０１内に供給される。これにより、グラフェン膜５４を成膜することができる。
また、上記した実施形態において、ポリシリコン膜５１上に成膜される金属膜は、チタン、コバルト、アルミニウム、イットリウム、窒化アルミニウム、および窒化チタンの少なくともいずれかの金属を含む膜である。これにより、金属膜がシリサイド化されることで、ポリシリコン膜５１とグラフェン膜５４との間の電気抵抗を下げることができる。
また、上記した実施形態において、第１の成膜工程および第２の成膜工程において、基板Ｗの温度は、４００℃以上の同じ温度に維持される。これにより、ポリシリコン膜５１上に成膜された金属膜は、グラフェン膜５４が成膜される前にシリサイド化され、金属シリサイド膜５３を形成することができる。
（第２の実施形態）
上記した第１の実施形態では、１つのアンテナ１２１からチャンバ１０１内にマイクロ波が供給されたが、第２の実施形態では、複数のアンテナモジュールからチャンバ内にマイクロ波が供給される。それぞれのアンテナモジュールから供給されるマイクロ波の電力を調整することにより、チャンバ内により均一なプラズマを生成することができる。
［成膜装置２の構成］
図９は、第２の実施形態における成膜装置２の一例を示す概略断面図である。成膜装置２は、装置本体２０と、装置本体２０を制御する制御部２１とを備える。装置本体２００は、チャンバ２０１と、ステージ２０２と、マイクロ波導入機構２０３と、ガス供給機構２０４と、排気装置２８２とを有する。
チャンバ２０１は、例えばアルミニウムおよびその合金等の金属材料によって略円筒状に形成されており、天板部２１１および底壁部２０１ａと、これらを連結する側壁部２０１ｓとを有する。マイクロ波導入機構２０３は、チャンバ２０１の上部に設けられ、チャンバ２０１内に電磁波（マイクロ波）を導入してプラズマを生成する。
天板部２１１には、マイクロ波導入機構２０３の後述するマイクロ波放射機構およびガス導入部が嵌め込まれる複数の開口部が形成されている。また、天板部２１１の下面には、金属により形成されたターゲット２４０が配置されている。本実施形態において、ターゲット２４０には、例えばチタン、コバルト、アルミニウム、イットリウム、窒化アルミニウム、および窒化チタンの少なくともいずれかの金属が含まれる。側壁部２０１ｓには、チャンバ２０１に隣接する搬送室（図示せず）との間で処理対象の基板Ｗの搬入および搬出を行うための開口部２１７が形成されている。開口部２１７は、ゲートバルブ２１８によって開閉される。底壁部２０１ａには排気管２８１が設けられている。排気管２８１には、真空ポンプおよび圧力制御バルブを備える排気装置２８２が接続されている。
ステージ２０２は、ＡｌＮ等のセラミックスによって略円板状に形成されている。ステージ２０２は、底壁部２０１ａの略中央から上方に延びる略円筒状のＡｌＮ等のセラミックスで形成された支持部材２１２により支持されている。ステージ２０２の外縁部には、ステージ２０２に載せられた基板Ｗを囲むようにエッジリング２１３が設けられている。また、ステージ２０２の内部には、基板Ｗを昇降するための昇降ピン（図示せず）がステージ２０２の上面に対して突没可能に設けられている。
さらに、ステージ２０２の内部には抵抗加熱型のヒータ２１４が埋め込まれている。ヒータ２１４は、ヒータ電源２１５から給電される電力に応じて、ステージ２０２に載せられた基板Ｗを加熱する。また、ステージ２０２には、熱電対（図示せず）が挿入されており、熱電対からの信号に基づいて、基板Ｗの温度を、例えば３５０～８５０℃に制御可能となっている。さらに、ステージ２０２内において、ヒータ２１４の上方には、基板Ｗと同程度の大きさの電極２１６が埋設されており、電極２１６には、バイアス電源２１９が電気的に接続されている。バイアス電源２１９は、予め定められた周波数および大きさのバイアス電力を電極２１６に供給する。電極２１６に供給されたバイアス電力により、ステージ２０２に載せられた基板Ｗにイオンが引き込まれる。なお、バイアス電源２１９はプラズマ処理の特性によっては設けられなくてもよい。
ガス供給機構２０４は、複数のガスノズル２６２を有する。それぞれのガスノズル２６２は、チャンバ２０１の天板部２１１に形成された開口部に嵌め込まれている。それぞれのガスノズル２６２には、配管２６１を介してガス供給部２６３が接続されている。ガス供給部２６３には、複数のガスソースおよび複数の流量制御器が設けられている。一実施形態において、ガス供給部２６３は、少なくとも１つの処理ガスを、対応するガスソースから対応の流量制御器を介してそれぞれのガスノズル２６２に供給するように構成されている。ガスノズル２６２に供給されたガスは、チャンバ２０１内に供給される。
マイクロ波導入機構２０３は、マイクロ波を生成して出力するマイクロ波出力部２２２と、マイクロ波出力部２２２から出力されたマイクロ波を増幅する複数の増幅部２４２と、マイクロ波をチャンバ２０１内に供給するアンテナユニット２４１とを有する。
マイクロ波出力部２２２は、ソリッドステート型のマイクロ波発振器を有しており、３００ＭＨｚ～１０ＧＨｚの周波数のマイクロ波を生成する。生成されたマイクロ波は、それぞれの増幅部２４２へ出力される。それぞれの増幅部２４２は、個別にマイクロ波の電力を増幅し、増幅されたマイクロ波をアンテナユニット２４１へ出力する。
アンテナユニット２４１は、ステージ２０２に対向する位置に設けられており、アンテナモジュール２４３ａおよび複数のアンテナモジュール２４３ｂを有する。なお、以下では、アンテナモジュール２４３ａおよび複数のアンテナモジュール２４３ｂのぞれぞれを区別せずに総称する場合にアンテナモジュール２４３と記載する。１つのアンテナモジュール２４３は、１つの増幅部２４２に接続されている。それぞれのアンテナモジュール２４３は、対応する増幅部２４２によって増幅されたマイクロ波を、天板部２１１に形成された開口部を介してチャンバ２０１内に放射する。それぞれのアンテナモジュール２４３は、チューナを有する。
図１０は、アンテナモジュール２４３の配置の一例を示す平面図である。図１０には、ステージ２０２側から見た場合のアンテナモジュール２４３の位置が、ターゲット２４０と共に図示されている。例えば図１０に示されるように、天板部２１１の略中央には、アンテナモジュール２４３ａが設けられており、ステージ２０２上に載せられた基板Ｗに向けてマイクロ波を放射する。複数のアンテナモジュール２４３ｂは、アンテナモジュール２４３ａの周囲に等間隔で配置されており、ステージ２０２上に載せられた基板Ｗに向けてマイクロ波を放射する。なお、本実施形態では、７個のアンテナモジュール２４３が天板部２１１に設けられているが、開示の技術はこれに限られない。他の形態として、天板部２１１に設けられるアンテナモジュール２４３の数は、６個以下であってもよく、８個以上であってもよい。アンテナモジュール２４３ａは第１の放射部の一例であり、アンテナモジュール２４３ｂは第２の放射部の一例である。
制御部２１は、メモリ、プロセッサ、および入出力インターフェイスを有する。メモリには、プロセッサによって実行されるプログラム、および、各処理の条件等を含むレシピが格納されている。プロセッサは、メモリから読み出したプログラムを実行し、メモリ内に記憶されたレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介して、装置本体２０の各部を制御する。
［成膜方法］
本実施形態においても、図２のフローチャートに示された成膜方法と同様の成膜方法を実現することができる。以下では、図２を参照して、本実施形態における成膜方法について説明する。本実施形態において、図２に例示された各ステップは、制御部２１が装置本体２０の各部を制御することにより実現される。
本実施形態においても、ポリシリコン膜５１の表面に形成された自然酸化膜５２を除去するための処理が行われる。自然酸化膜５２を除去する処理では、例えば、ＣＯＲ処理と、ＰＨＴ処理とが行われる。自然酸化膜５２を除去する処理は、同じ装置で実施されてもよいし、別々の装置で実施されてもよい。同じ装置で実施される場合、自然酸化膜５２を除去する処理は、基板Ｗが装置内に搬入された後に実施される。
本実施形態では、まず、ゲートバルブ２１８が開けられ、図示しない搬送装置によって、自然酸化膜５２を除去する処理が行われた後の基板Ｗが、開口部２１７を介してチャンバ２０１内に搬入される（Ｓ１０）。そして、ゲートバルブ２１８が閉じられる。
次に、基板Ｗに金属膜が成膜される（Ｓ１１）。ステップＳ１１では、基板Ｗが予め定められた温度に制御され、それぞれのガスノズル２６２を介してガス供給部２６３から予め定められた流量の希ガスがチャンバ２０１内に供給される。そして、それぞれのアンテナモジュール２４３からチャンバ２０１内に予め定められた周波数および電力のマイクロ波が供給されることにより、チャンバ２０１内の希ガスがプラズマ化される。また、ステージ２０２には、バイアス電源２１９から予め定められた周波数および電力のバイアス電力が供給される。これにより、プラズマに含まれるイオンによりターゲット２４０に含まれる金属原子が叩き出され、金属原子が基板Ｗの表面に積層する。
ステップＳ１１における主な処理条件は、例えば以下の通りである。
基板Ｗの温度：４００～８００℃（好ましくは６００℃以下であり、後述のステップＳ１２における基板Ｗの温度と同じ温度で構わない）
マイクロ波の周波数：７００ＭＨｚ～１０ＧＨｚ（好ましくは２．４５ＧＨｚ）
それぞれのアンテナモジュール２４３から出力されるマイクロ波の電力の合計：
１０～２０００Ｗ（好ましくは５００Ｗ）
バイアス電力の周波数：１００ｋＨｚ～５０ＭＨｚ（好ましくは４００ｋＨｚ）
バイアス電力：０～２０００Ｗ（好ましくは２００Ｗ以下）
チャンバ２０１内の圧力：２０Ｐａ以下（好ましくは１０Ｐａ、さらに好ましくは５Ｐａ以下）
希ガスの流量：５～２０００ｓｃｃｍ（好ましくは１０～２００ｓｃｃｍ）
処理時間：１０～３００秒（好ましくは１００秒）
なお、バイアス電力の大きさは、低い程、基板Ｗに与えるダメージが少ないので好ましく、圧力条件が１０Ｐａ以下であれば、成膜時間は長くなるが、仮にバイアス電力を供給しなくても金属膜の形成処理は可能である。また、処理時間は、基板Ｗの表面に付着する金属原子の密度が、２．０×１０15～３．０×１０16atoms／ｃｍ2程度となるように調整されることが望ましい。これにより、原子層が約１層以上程度の金属膜が基板Ｗ上に形成される。
また、他の形態として、ステップＳ１１では、希ガスに代えて、窒素ガス等の他の不活性ガスが用いられてもよい。また、他の形態として、ステップＳ１１では、希ガスや窒素ガス等の不活性ガスに加えて、還元性のガスが用いられてもよい。還元性のガスとは、例えば水素含有ガスやハロゲン元素含有ガス等である。
本実施形態においても、ステップＳ１１では、基板Ｗの温度が４００℃以上に制御される。４００℃以上では、自然酸化膜５２上に堆積した金属原子は、自然酸化膜５２内のシリコンと反応し、例えば図５に示されるように、金属シリサイド膜５３を形成する。ここで、自然酸化膜５２に含まれる酸素は、自然酸化膜５２上に堆積した金属原子がシリサイド化される過程で金属シリサイド膜５３に取り込まれ、界面抵抗が低い混晶が形成される。これにより、ポリシリコン膜５１と金属シリサイド膜５３との間のショットキー障壁を下げることができ、自然酸化膜５２が残存することによる電気抵抗の上昇を抑えることができる。
次に、金属膜の上にグラフェン膜が成膜される（Ｓ１２）。ステップＳ１２では、基板Ｗが予め定められた温度に制御され、それぞれのガスノズル２６２を介してガス供給部２６３から予め定められた流量の炭素を含む処理ガスがチャンバ２０１内に供給される。そして、それぞれのアンテナモジュール２４３からチャンバ２０１内に予め定められた周波数および電力のマイクロ波が供給されることにより、チャンバ２０１内の処理ガスがプラズマ化される。これにより、プラズマによって生成された炭素の活性種によって、例えば図６に示されるように、金属シリサイド膜５３の上にグラフェン膜５４が積層される。
ステップＳ１２における主な処理条件は、例えば以下の通りである。
基板Ｗの温度：３５０～８５０℃（好ましくは６００℃）
マイクロ波の周波数：３００ＭＨｚ～１０ＧＨｚ（好ましくは２．４５ＧＨｚ）
それぞれのアンテナモジュール２４３から出力されるマイクロ波の電力の合計：
５００～１００００Ｗ（好ましくは２２００Ｗ）
バイアス電力の周波数：２００ｋＨｚ～５０ＭＨｚ（好ましくは４００ｋＨｚ）
バイアス電力：０～１０００Ｗ（好ましくは２００～４００Ｗ）
チャンバ２０１内の圧力：２０Ｐａ以下（好ましくは５～１０Ｐａ）
処理ガスの流量：
Ａｒガス＝３００～３０００ｓｃｃｍ（好ましくは１４００ｓｃｃｍ）
Ｃ2Ｈ2ガス＝１０～２００ｓｃｃｍ（好ましくは４０ｓｃｃｍ）
Ｈ2ガス＝０～１００ｓｃｃｍ（好ましくは３０ｓｃｃｍ）
処理時間：３～６０秒（好ましくは１０秒）
そして、ゲートバルブ２１８が開けられ、図示しない搬送装置によって、基板Ｗが開口部２１７を介してチャンバ２０１の外部に搬出される（Ｓ１３）。そして、本フローチャートに示された成膜方法が終了する。
以上、第２の実施形態について説明した。本実施形態においても、ポリシリコン膜５１とグラフェン膜５４との間の接触抵抗を低減することができる。
［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
例えば、上記した第１の実施形態では、誘電体窓１２４の下面全体にターゲット１４０が配置されているが、開示の技術はこれに限られない。他の形態として、ターゲット１４０は、誘電体窓１２４の下面の一部の領域に配置されていてもよい。また、ターゲット１４０は、誘電体窓１２４の下面以外のチャンバ１０１内の他の領域に配置されていてもよい。
また、上記した第２の実施形態では、例えば図１０に示されたように、ガスノズル２６２が配置される領域を除く天板部２１１の下面全体にターゲット２４０が配置されているが、開示の技術はこれに限られない。他の形態として、ターゲット２４０は、例えば図１１に示されるように、アンテナモジュール２４３が配置される天板部２１１の開口部に配置されてもよい。これにより、ターゲット２４０が配置された領域に効率的にマイクロ波が放射され、ターゲット２４０の近傍に高い密度のプラズマを生成することができる。
また、例えば図１２に示されるように、ガスノズル２６２およびアンテナモジュール２４３が配置される領域を除く天板部２１１の下面全体にターゲット２４０が配置されてもよい。これにより、アンテナモジュール２４３から放射されたマイクロ波がターゲット２４０によって減衰させられる量を低減することができ、アンテナモジュール２４３から放射されるマイクロ波をより効率よくチャンバ１０１内に放射することができる。
また、他の形態として、ターゲット２４０は、例えば図１３に示されるように、アンテナモジュール２４３ａが配置される天板部２１１の開口部、即ち、アンテナモジュール２４３ａとステージ２０２との間に配置されてもよい。この場合、金属膜のスパッタリング（第１の成膜工程）では、アンテナモジュール２４３ａからマイクロ波が放射される。そして、グラフェン膜５４の成膜（第２の成膜工程）では、アンテナモジュール２４３ａからのマイクロ波の放射が停止され、複数のアンテナモジュール２４３ｂからマイクロ波が放射される。これにより、金属膜のスパッタリングを効率的に成行うことができると共に、グラフェン膜５４の成膜では、金属膜のスパッタリングを抑制することができ、グラフェン膜５４内に混入する金属原子を低減することができる。なお、金属膜のスパッタリングでは、複数のアンテナモジュール２４３ｂからもマイクロ波が放射されてもよい。
また、上記した各実施形態では、マイクロ波を用いてプラズマが生成されるが、開示の技術はこれに限られない。例えば３００ＭＨｚ未満の高周波を用いてプラズマが生成されてもよい。
また、上記した各実施形態では、金属膜の成膜がスパッタリングにより行われるが、開示の技術はこれに限られない。他の形態として、金属膜の成膜は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）やＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）等の他の成膜方式で成膜されてもよい。
なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
Ｗ 基板
１ 成膜装置
１０ 装置本体
１１ 制御部
１０１ チャンバ
１０２ ステージ
１０３ マイクロ波導入機構
１０４ ガス供給機構
１０５ 排気機構
１１４ ヒータ
１１６ 電極
１１９ バイアス電源
１２１ アンテナ
１２２ マイクロ波出力部
１２３ マイクロ波伝送機構
１４０ ターゲット
１４２ シャワーリング
１６３ ガス供給部
１８２ 排気装置
２ 成膜装置
２０ 装置本体
２１ 制御部
２０１ チャンバ
２０２ ステージ
２０３ マイクロ波導入機構
２０４ ガス供給機構
２１１ 天板部
２１４ ヒータ
２１６ 電極
２１９ バイアス電源
２２２ マイクロ波出力部
２４０ ターゲット
２４１ アンテナユニット
２４３ アンテナモジュール
２６２ ガスノズル
２６３ ガス供給部
２８２ 排気装置
５０ シリコン基板
５１ ポリシリコン膜
５２ 自然酸化膜
５３ 金属シリサイド膜
５４ グラフェン膜

Claims (11)

  1. 基板が有するシリコン含有膜上に金属膜を成膜する第１の成膜工程と、
    前記金属膜上にグラフェン膜を成膜する第２の成膜工程と
    を含み、
    前記第１の成膜工程の間、および、前記第１の成膜工程の後の少なくともいずれかにおいて前記金属膜が加熱されることにより、前記金属膜がシリサイド化され、
    前記第１の成膜工程と前記第２の成膜工程とは、同一のチャンバ内で連続して行われる成膜方法。
  2. 前記第１の成膜工程において、前記金属膜は、スパッタリングにより前記シリコン含有膜上に成膜される請求項１に記載の成膜方法。
  3. 前記チャンバには、
    前記基板を載せるステージと、
    前記ステージに対向する位置に設けられ、前記ステージ上に載せられた前記基板に向けて電磁波を放射する第１の放射部と、
    前記第１の放射部の周囲に配置され、前記ステージ上に載せられた前記基板に向けて電磁波を放射する第２の放射部と、
    前記第１の放射部と前記ステージとの間に配置されたターゲットと
    が設けられており、
    前記第１の成膜工程では、前記第１の放射部から放射された電磁波で励起されたプラズマ中の電界により前記ターゲットを用いたスパッタリングが行われ、
    前記第２の成膜工程では、複数の前記第２の放射部から放射された電磁波で励起されたプラズマ中の電界により前記グラフェン膜が成膜される請求項２に記載の成膜方法。
  4. 前記第１の成膜工程では、前記ステージにバイアス電力が供給され、
    前記第２の成膜工程では、前記ステージにバイアス電力が供給されないか、または、前記第１の成膜工程において前記ステージに供給されるバイアス電力よりも小さいバイアス電力が供給される請求項３に記載の成膜方法。
  5. 前記第１の成膜工程および前記第２の成膜工程において、前記チャンバ内の圧力は同一である請求項１から４のいずれか一項に記載の成膜方法。
  6. 前記第２の成膜工程における前記チャンバ内の圧力は、前記第１の成膜工程における前記チャンバ内の圧力よりも高い請求項１から４のいずれか一項に記載の成膜方法。
  7. 前記第１の成膜工程において前記チャンバ内には、ハロゲン含有ガスおよび水素含有ガスの少なくともいずれかと、不活性ガスとが供給される請求項１から６のいずれか一項に記載の成膜方法。
  8. 前記第２の成膜工程において前記チャンバ内には、炭素含有ガス、水素含有ガス、および希ガスが供給される請求項１から７のいずれか一項に記載の成膜方法。
  9. 前記金属膜は、チタン、コバルト、アルミニウム、イットリウム、窒化アルミニウム、および窒化チタンの少なくともいずれかの金属を含む膜である請求項１から８のいずれか一項に記載の成膜方法。
  10. 前記第１の成膜工程および前記第２の成膜工程において、前記基板の温度は４００℃以上の同じ温度に維持される請求項１から９のいずれか一項に記載の成膜方法。
  11. チャンバと、
    前記チャンバ内に設けられ、基板を載せるステージと、
    前記ステージに対向する位置に設けられ、前記ステージ上に載せられた前記基板に向けて電磁波を放射する第１の放射部と、
    前記第１の放射部の周囲に配置され、前記ステージ上に載せられた前記基板に向けて電磁波を放射する第２の放射部と、
    前記第１の放射部と前記ステージとの間に配置されたターゲットと、
    制御部と
    を備え、
    前記制御部は、
    前記第１の放射部から放射された電磁波により前記ターゲットを用いたスパッタリングを行うで、前記基板が有するシリコン含有膜上に金属膜を成膜するように前記第１の放射部を制御する第１の成膜工程と、
    複数の前記第２の放射部から放射された電磁波により、前記金属膜上にグラフェン膜を成膜するように複数の前記第２の放射部を制御する第２の成膜工程と
    を実行し、
    前記第１の成膜工程の間、および、前記第１の成膜工程の後の少なくともいずれかにおいて前記基板が加熱されることにより前記金属膜がシリサイド化し、
    前記第１の成膜工程と前記第２の成膜工程とは、同一のチャンバ内で連続して行われる成膜装置。
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