(57)【要約】【課題】金属薄膜中へのハロゲン元素の残留を抑制し、金属薄膜の膜質を向上させる。【解決手段】ハロゲン含有ガスをガス供給部から処理室内に供給し、処理室内に供給されたハロゲン含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となったハロゲン含有ガスによって被エッチング部材をエッチングし、エッチングにより生成された反応生成物を基板上に堆積させた後、排気部により処理室内を排気する第１のステップと、水素ガスをガス供給部から処理室内に供給し、処理室内に供給された水素ガスをプラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった水素ガスを基板上に供給して基板を処理した後、排気部により処理室内を排気する第２のステップと、を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返す。【選択図】図１
2010242180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
ハロゲン含有ガス及び水素ガスを前記処理室内に供給するガス供給部と、
前記処理室内に供給されたガスをプラズマ状態とするプラズマ生成部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
前記処理室内に設けられる被エッチング部材と、
前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記ハロゲン含有ガスを前記ガス供給部から前記処理室内に供給し、前記処理室内に供給された前記ハロゲン含有ガスを前記プラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記ハロゲン含有ガスによって前記被エッチング部材をエッチングし、エッチングにより生成された反応生成物を前記基板上に堆積させた後、前記排気部により前記処理室内を排気する第１のステップと、
前記水素ガスを前記ガス供給部から前記処理室内に供給し、前記処理室内に供給された前記水素ガスを前記プラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記水素ガスを前記基板上に供給して前記基板を処理した後、前記排気部により前記処理室内を排気する第２のステップと、
を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返す
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記ガス供給部は、前記金属部材を介して前記基板と対向するように設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
ハロゲン含有ガスをガス供給部から処理室内に供給し、前記処理室内に供給された前記ハロゲン含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記ハロゲン含有ガスによって前記処理室内に設けられた被エッチング部材をエッチングし、エッチングにより生成された反応生成物を前記基板上に堆積させた後、排気部により前記処理室内を排気する第１のステップと、
水素ガスを前記ガス供給部から前記処理室内に供給し、前記処理室内に供給された前記水素ガスを前記プラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記水素ガスを前記基板上に供給して前記基板を処理した後、前記排気部により前記処理室内を排気する第２のステップと、
を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返す
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に金属薄膜を形成する基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭ等の半導体装置の製造工程の一工程として、基板を収容した処理室内にハロゲン含有ガスを供給してプラズマ状態とし、プラズマ状態となったハロゲン含有ガスにより処理室内に設けられた金属部材をエッチングし、エッチングにより生成された金属ハロゲン化物（前駆体）を基板上に吸着させ、基板上に吸着している金属ハロゲン化物とプラズマ状態となったハロゲン含有ガスとを反応させて基板上に金属を析出させ、基板上に金属薄膜を形成する基板処理工程が行われてきた（例えば非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】N.Oyama,Y.Ogura,Y.Mitake,Y.Tomita,H.Sakamoto,S.Nagase,M.Watanabe,N.Fujiwara,S.Ohshima, and F.Hirose,Jpn.J.Appl.Phys.,46(2007)pp.L506-L508
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の基板処理工程は以下のように進行する。以下の説明では、ハロゲン含有ガスとして塩素ガス（Ｃｌ２）を、金属部材の構成材料として銅（Ｃｕ）を用いている。
【０００５】
Ｃｌ２  →  ２Ｃｌ＊                              ・・式（１）
Ｃｕ  ＋  Ｃｌ＊  →  ＣｕＣｌ（ガス）            ・・式（２）
ＣｕＣｌ（ガス）→  ＣｕＣｌ（吸着）              ・・式（３）
ＣｕＣｌ（吸着）  ＋  Ｃｌ＊  →  Ｃｕ（固体）＋Ｃｌ２（ガス）↑・・式（４）
【０００６】
式（１）では、処理室内に供給した塩素ガスがプラズマ状態となることで塩素が分解され、ラジカル（Ｃｌ＊）が生成される様子を示している。式（２）は、プラズマ状態となった塩素ガスに含まれるラジカル（Ｃｌ＊）により、処理室内に設けられた銅（Ｃｕ）からなる金属部材がエッチングされ、金属ハロゲン化物としての塩化銅（ＣｕＣｌ）ガスが処理室内に生成される様子を示している。式（３）は、金属ハロゲン化物としての塩化銅ガスが基板上に吸着する様子を示している。式（４）は、基板上に吸着している塩化銅とプラズマ状態となった塩素ガス中のラジカルとが反応し、これにより銅（Ｃｕ）が基板上に析出すると共に、塩素（Ｃｌ）が塩素ガス（Ｃｌ２）として基板から脱離する様子を示している。
【０００７】
しかしながら、上述の基板処理工程において、式（４）に示す塩素の脱離反応が十分に進行せず、形成した金属薄膜中にハロゲン元素としての塩素（Ｃｌ）が残留し、金属薄膜の膜質が悪化してしまう場合があった。
【０００８】
本発明は、金属薄膜中へのハロゲン元素の残留を抑制し、金属薄膜の膜質を向上させることが可能な基板処理装置及び半導体装置の製造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】
【０００９】
本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、ハロゲン含有ガス及び水素ガスを前記処理室内に供給するガス供給部と、前記処理室内に供給されたガスをプラズマ状態と
するプラズマ生成部と、前記処理室内を排気する排気部と、前記処理室内に設けられる被エッチング部材と、前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ハロゲン含有ガスを前記ガス供給部から前記処理室内に供給し、前記処理室内に供給された前記ハロゲン含有ガスを前記プラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記ハロゲン含有ガスによって前記被エッチング部材をエッチングし、エッチングにより生成された反応生成物を前記基板上に堆積させた後、前記排気部により前記処理室内を排気する第１のステップと、前記水素ガスを前記ガス供給部から前記処理室内に供給し、前記処理室内に供給された前記水素ガスを前記プラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記水素ガスを前記基板上に供給して前記基板を処理した後、前記排気部により前記処理室内を排気する第２のステップと、を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返す基板処理装置が提供される。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、ハロゲン含有ガスをガス供給部から処理室内に供給し、前記処理室内に供給された前記ハロゲン含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記ハロゲン含有ガスによって前記処理室内に設けられた被エッチング部材をエッチングし、エッチングにより生成された反応生成物を前記基板上に堆積させた後、排気部により前記処理室内を排気する第１のステップと、水素ガスを前記ガス供給部から前記処理室内に供給し、前記処理室内に供給された前記水素ガスを前記プラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記塩素ガス或いは前記水素ガスを前記基板上に供給して前記基板を処理した後、前記排気部により前記処理室内を排気する第２のステップと、を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返す半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る基板処理装置及び半導体装置の製造方法によれば、金属薄膜中へのハロゲン元素の残留を抑制し、金属薄膜の膜質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１及び第２の実施形態に係る基板処理装置の側面断面図である。
【図２】本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の側面断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置が基板を回転させる様子を示す側面断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置により回転させられる基板の上面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る基板処理装置の側面断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る基板処理装置の側面断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る基板処理工程のガス供給シーケンスを示すタイミング図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る基板処理工程のガス供給シーケンスを示すタイミング図である。
【図９】高周波電源の組合せを示す表図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜本発明の第１の実施形態＞
以下に、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１４】
（１）基板処理装置の構成
まず、本実施形態に係る基板処理装置の構成について図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る基板処理装置の側面断面図である。
【００１５】
（処理室）
本実施形態に係る基板処理装置は、密閉容器として構成された処理容器３を備えている。処理容器３内部には、基板としてのウエハ５を収容する処理室１が構成されている。処理容器３は、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成されている。処理容器３は接地（アース）されている。処理容器３の側壁には、ウエハ搬送口２０ａと、ウエハ搬送口２０ａを開閉するゲート弁２０とが設けられている。また、処理容器３内には、ベローズ３１で処理容器３内の気密が確保されつつ昇降自在に構成されたウエハ支持ピン１４が複数本設けられている。ゲート弁２０の開閉動作、図示しない搬送装置によるウエハ５の搬送動作、ウエハ支持ピン１４の昇降動作の協働により、処理室１内外へのウエハ５の搬送が実現されるように構成されている。
【００１６】
（上部電極、下部電極、及び電力供給部）
処理室１内には、処理室１内に収容されるウエハ５の上下側に上部電極３４、下部電極３５がそれぞれ設けられている。上部電極３４の下面及び下部電極３５の上面は略平行に対向しており、ウエハ５を上下側から挟むように構成されている。なお、基板処理の際には、ウエハ５は、下部電極３５の上面上に載置されるように構成されている。なお、ウエハ５は、下部電極３５上に設けられた石英（ＳｉＯ２）等の非金属材料からなるサセプタ（図示せず）上に載置されるように構成してもよい。
【００１７】
上部電極３４は、上部絶縁部材４４により処理容器３内の上部に固定されている。上部電極３４は、上部絶縁部材４４により処理容器３から電気的に絶縁された状態となっている。上部電極３４の上部は、処理容器３の天井壁を貫通している。処理容器３の上方に突出した上部電極３４の上端部には、高周波電力を供給する上部発振器２５の二次側端子（出力端子）が、インピーダンス調整器として構成された上部整合器２４を介して接続されている。上部発振器２５の一次側端子は接地（アース）されている。
【００１８】
下部電極３５は、下部絶縁部材４５により処理容器３内の下部に固定されている。下部電極３５は、下部絶縁部材４５により処理容器３から電気的に絶縁された状態となっている。下部電極３５の下部は、処理容器３の底面壁を貫通している。処理容器３の下方に突出した下部電極３５の下端部には、高周波電力を供給する下部発振器３７の二次側端子が、インピーダンス調整器として構成された下部整合器３６を介して接続されている。下部発振器３７の一次側端子は接地（アース）されている。
【００１９】
後述するガス供給部により処理室１内に塩素ガスとヘリウムガスとの混合ガス（ハロゲン含有ガス）が供給された状態で、上部発振器２５から上部電極３４に高周波電力を供給することで、塩素ガスとヘリウムガスとの混合ガスをプラズマ状態とすることが可能なように構成されている（図中符号２で示す）。このとき、下部発振器３７から下部電極３５に高周波電力を供給することで、処理室１内に生成したプラズマの密度を調整し、プラズマ中に含まれるラジカルの移動距離を制御することが可能なように構成されている。また、後述するガス供給部により処理室１内に水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスが供給された状態で、下部発振器３７から下部電極３５に高周波電力を供給することで、水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスをプラズマ状態とすることが可能なように構成されている。また、後述するガス供給部により処理室１内に塩素ガスとアルゴンガスとの混合ガスが供給された状態で、下部発振器３７から下部電極３５に高周波電力を供給することで、塩素ガスとアルゴンガスとの混合ガスをプラズマ状態とすることが可能なように構成されている。
【００２０】
上部電極３４、下部電極３５に供給する高周波電力の周波数は、例えば１３．５６［ＭＨｚ］〜４００［ＫＨｚ］の範囲内から適宜選択することが可能なように構成されている。高周波電源の周波数の組合せを図１０に例示する。
【００２１】
主に、上部整合器２４、下部整合器３６、上部発振器２５、下部発振器３７により、本実施形態に係る電力供給部が構成される。また、上部整合器２４、下部整合器３６、上部発振器２５、下部発振器３７、上部電極３４、下部電極３５により、本実施形態に係るプラズマ生成部が構成される。
【００２２】
（ヒータ）
上部電極３４内及び下部電極３５内には、抵抗加熱ヒータ等として構成された上部電極ヒータ６及び下部電極ヒータ８が設けられている。上部電極ヒータ６、下部電極ヒータ８への通電量を調整することで、処理室１内に搬入されたウエハ５、上部電極３４内下部電極３５、後述する金属部材１２等の温度を調整可能なように構成されている。主に、上部電極ヒータ６、下部電極ヒータ８により、本実施形態に係る加熱部が構成される。
【００２３】
（ガス供給部）
上部電極３４内にはガス供給路１５が鉛直方向に沿って設けられている。ガス供給路１５の下流端は、上部電極３４の下面に開口している。ガス供給路１５の上流端には、処理室１内にハロゲン含有ガス、希ガス、水素ガス等の各種ガスを供給するガス供給管１００の下流端が接続されている。
【００２４】
ガス供給管１００には、塩素ガス供給管１１０、水素ガス供給管１２０、ヘリウムガス供給管１３０、アルゴンガス供給管１４０の下流端がそれぞれ接続されている。塩素ガス供給管１１０には、上流側から順に、塩素（Ｃｌ２）ガスを供給する塩素ガス供給源１１１、流量制御装置１１２、開閉バルブ１１３が設けられている。水素ガス供給管１２０には、上流側から順に、水素（Ｈ２）ガスを供給する水素ガス供給源１２１、流量制御装置１２２、開閉バルブ１２３が設けられている。ヘリウムガス供給管１３０には、上流側から順に、ヘリウム（Ｈｅ）ガスを供給するヘリウムガス供給源１３１、流量制御装置１３２、開閉バルブ１３３が設けられている。アルゴンガス供給管１４０には、上流側から順に、アルゴン（Ａｒ）ガスを供給するアルゴンガス供給源１４１、流量制御装置１４２、開閉バルブ１４３が設けられている。流量制御装置１１２，１３２により流量制御しつつ、開閉バルブ１１３，１３３を開けることで、処理室１内にハロゲン含有ガスとしての塩素ガスとヘリウムガスとの混合ガスが供給されるように構成されている。また、流量制御装置１１２，１４２により流量制御しつつ、開閉バルブ１２３，１４３を開けることで、処理室１内に水素ガスとアルゴンガスとの混合ガスが供給されるように構成されている。
【００２５】
主に、ガス供給路１５、ガス供給管１００、塩素ガス供給管１１０、水素ガス供給管１２０、ヘリウムガス供給管１３０、アルゴンガス供給管１４０、塩素ガス供給源１１１、水素ガス供給源１２１、ヘリウムガス供給源１３１、アルゴンガス供給源１４１、流量制御装置１１２，１２２，１３２，１４２、開閉バルブ１１３，１２３，１３３，１４３により、本実施形態に係るガス供給部が構成されている。
【００２６】
（金属部材）
上部電極３４とウエハ５との間には、被エッチング部材としての金属部材１２が設けられている。即ち、ガス供給部が、金属部材２１を介してウエハ５と対向するような位置関係に設定されている。金属部材１２は、上部電極３４の下面に取り付けられている。金属部材１２は、ウエハ５に成膜する金属薄膜の原料となる金属材料、例えば銅（Ｃｕ）などにより構成されている。金属部材１２には、ガス噴出口２２が複数設けられている。ガス供給路１５から処理室１内に供給されたガスは、上部電極３４と金属部材１２との間に形成されたバッファ空間で分散され、ウエハ５に向けてガス噴出口２２から略均一の流量で供給されるように構成されている。
【００２７】
上述のガス供給路１５により処理室１内に塩素ガスとヘリウムガスとの混合ガス（ハロゲン含有ガス）を供給しつつ、上述の電力供給部により上部電極３４に高周波電力が供給されてハロゲン含有ガスをプラズマ状態とすると、プラズマ状態となったハロゲン含有ガスや該ガスに含まれるラジカル（Ｃｌ＊）により金属部材１２がエッチングされ、金属ハロゲン化物としての例えば塩化銅（ＣｕＣｌ）ガスが処理室１内に生成されるように構成されている。エッチングにより生成された金属ハロゲン化物は、ウエハ５上に吸着して堆積するように構成されている。
【００２８】
（排気部）
処理容器３の側方には排気口３９が設けられている。排気口３９には排気管４１の上流端が接続されている。排気管４１には、上流側から順に、図示しない圧力計、可変コンダクタンスバルブ１１、真空ポンプ７が接続されている。真空ポンプ７を作動させ、可変コンダクタンスバルブ１１の開度を調節することで、処理室１内の圧力を調整可能なように構成されている。主に、排気口３９、図示しない圧力計、可変コンダクタンスバルブ１１、真空ポンプ７により、本実施形態に係る排気部が構成される。
【００２９】
（コントローラ）
流量制御装置１１２，１２２，１３２，１４２、開閉バルブ１１３，１２３，１３３，１４３、上部電極ヒータ６、下部電極ヒータ８、上部整合器２４、下部整合器３６、上部発振器２５、下部発振器３７、圧力計（図示しない）、可変コンダクタンスバルブ１１、ゲート弁２０、ウエハ支持ピン１４は、制御部としてのコントローラ２８０に接続されている。コントローラ２８０は、流量制御装置１１２，１２２，１３２，１４２の流量制御動作、開閉バルブ１１３，１２３，１３３，１４３の開閉動作、上部電極ヒータ６及び下部電極ヒータ８への通電動作、上部整合器２４及び下部整合器３６のインピーダンス調整、上部発振器２５及び下部発振器３７の高周波電力供給動作、可変コンダクタンスバルブ１１の開度調整動作、ゲート弁２０の開閉動作、ウエハ支持ピン１４の昇降動作を制御するように構成されている。
【００３０】
（２）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置により実施される本実施形態に係る基板処理工程について図１、図７を参照しながら説明する。本実施形態に係る基板処理工程は、基板上に金属薄膜を形成する第１のステップとしての成膜工程（Ｓ３０）と、形成した金属薄膜にプラズマ状態となった水素ガスを供給して金属薄膜中に含まれるハロゲン元素を還元する第２のステップとしての還元工程（Ｓ３１）と、を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返すように構成されている。図７は、本実施形態に係る基板処理工程のガス供給シーケンスを示すタイミング図である。なお、以下の説明において、上述の基板処理装置の各部の動作は、コントローラ２８０により制御される。
【００３１】
（ウエハ搬入工程（Ｓ１０））
まず、ウエハ支持ピン１４を上昇させた状態でゲート弁２０を開け、図示しない搬送装置により処理容器３内にウエハ５を搬入してウエハ支持ピン１４上に載置する。そしてウエハ支持ピン１４を降下させてウエハ５を下部電極３５の上面の上に載置し、ゲート弁２０を閉じる。
【００３２】
（減圧・昇温工程（Ｓ２０））
次に、真空ポンプ７を作動させ、可変コンダクタンスバルブ１１の開度を調整し、処理室１内が所定の圧力（成膜圧力）になるように制御する。また、上部電極ヒータ６、下部電極ヒータ８を加熱し、上部電極３４、下部電極３５、金属部材１２、ウエハ５がそれぞれ所定の温度（成膜温度）になるように制御する。
【００３３】
（成膜工程（Ｓ３０））
次に、流量制御装置１１２，１３２により流量制御しつつ、開閉バルブ１１３，１３３を開けることで、ハロゲン含有ガスとしての塩素ガスとヘリウムガスとの混合ガスの処理室１内への供給を開始する。ガス供給部から処理室１内に供給された塩素ガスとヘリウムガスとの混合ガスは、上部電極３４と金属部材１２との間に形成されたバッファ空間で分散され、ウエハ５に向けて各ガス噴出口２２からそれぞれ略均一の流量で供給される。
【００３４】
処理室１内に塩素ガスとヘリウムガスとの混合ガスを供給しつつ、上部発振器２５から上部電極３４に高周波電力を供給し、前記混合ガスをプラズマ状態とする。その結果、プラズマ状態となった混合ガスや該ガスに含まれるラジカル（Ｃｌ＊）が金属部材１２をエッチングし、金属ハロゲン化物（反応生成物、前駆体）としての例えば塩化銅（ＣｕＣｌ）ガスが生成される。エッチングにより生成された塩化銅（ＣｕＣｌ）ガスは、ウエハ５上に吸着して堆積する。
【００３５】
上部電極３４への高周波電力の供給と同時に、下部発振器３７から下部電極３５に高周波電力を供給して処理室１内に生成したプラズマの密度を調整し、プラズマ状態となった混合ガスに含まれるラジカル（Ｃｌ＊）のウエハ５側への移動を促進させる。その結果、上述のラジカル（Ｃｌ＊）とウエハ５上に吸着している塩化銅（ＣｕＣｌ）との反応が促進され、塩化銅（ＣｕＣｌ）の分解が促進される。ウエハ５上には銅（Ｃｕ）が析出し、Ｃｕを主成分とする金属薄膜が形成される。なお、塩素（Ｃｌ）は、塩素ガス（Ｃｌ２）として金属薄膜中から解離する。
【００３６】
所定時間が経過して所望の膜厚の金属薄膜が形成されたら、上部電極３４、下部電極３５への電力供給を停止すると共に、開閉バルブ１１３，１３３を閉める。その後、処理室１内の残留ガスや反応生成物を排気する。
【００３７】
なお、本実施形態に係る成膜工程（Ｓ３０）における諸条件としては、例えば、
塩素ガスとヘリウムガスとの混合ガスの流量：２ｓｌｍ、
処理室１内の圧力：５０Ｐａ、
上部電極３４の温度：５００℃、
下部電極３５の温度：３５０℃、
上部電極３４に供給する高周波電力：１０００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）、
下部電極３５に供給する高周波電力：２００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
が例示される。
【００３８】
（還元工程（Ｓ３１））
流量制御装置１２２，１３２により流量制御しつつ、開閉バルブ１２３，１３３を開けることで、処理室１内への水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスの供給を開始する。ガス供給部から処理室１内に供給された水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスは、上部電極３４と金属部材１２との間に形成されたバッファ空間で分散され、ウエハ５に向けて各ガス噴出口２２からそれぞれ略均一の流量で供給される。
【００３９】
処理室１内に水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスを供給しつつ、下部発振器３７から下部電極３５に高周波電力を供給し、前記混合ガスをプラズマ状態とする。その結果、プラズマ状態となった混合ガスに含まれるラジカル（Ｈ＊）が、金属薄膜中に含まれるＣｌを還元させる。
【００４０】
所定時間が経過して金属薄膜のＣｌの還元が完了したら、下部電極３５への電力供給を停止すると共に、開閉バルブ１２３，１３３を閉めて処理室１内への水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスの供給を停止する。その後、処理室１内の残留ガスや反応生成物を排気
する。
【００４１】
なお、本実施形態に係る還元工程（Ｓ３１）における諸条件としては、例えば、
水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスの流量：１ｓｌｍ、
処理室１内の圧力：３０Ｐａ、
上部電極３４の温度：５００℃、
下部電極３５の温度：３５０℃、
上部電極３４に供給する高周波電力：０Ｗ、
下部電極３５に供給する高周波電力：１０００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）、
処理時間：２０秒
が例示される。
【００４２】
（繰り返し工程）
その後、成膜工程（Ｓ３０）と還元工程（Ｓ３１）とを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数繰り返し、所望の膜厚の金属薄膜を形成する。
【００４３】
（ウエハ搬出工程（Ｓ４０））
そして、図示しない不活性ガス供給手段から処理室１内にＮ２ガス等の不活性ガスを供給しつつ、可変コンダクタンスバルブ１１の開度を調整して処理室１内を大気圧に復帰させる。そして、上述の工程を逆の工程により成膜済みのウエハ５を処理室１内から搬出する。
【００４４】
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００４５】
本実施形態によれば、上述の成膜工程（Ｓ３０）と、ウエハ５に形成した金属薄膜にプラズマ状態となった水素ガスを供給して金属薄膜中に含まれるハロゲン元素を還元する還元工程（Ｓ３１）と、を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返す。還元工程（Ｓ３１）においては、プラズマ状態となった混合ガスに含まれるラジカル（Ｈ＊）が、金属薄膜中に含まれる塩素（Ｃｌ）を還元させることから、金属薄膜中への塩素の残留をさらに抑制でき、金属薄膜の膜質を向上させることが出来る。
【００４６】
また、本実施形態によれば、成膜後に一括して還元処理を行うのではなく、成膜処理を複数のサイクルに分断し、サイクル毎に還元処理を行うようにしている。このように構成することで、金属薄膜中に含まれる塩素（Ｃｌ）の還元をより確実に行うことが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態に係るハロゲン元素を還元する還元工程（Ｓ３１）では、上部電極３４ではなく下部電極３５に高周波電力を供給し、水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスをプラズマ状態とする。このように、上部電極３４ではなく、金属部材１２から比較的離れた下部電極３５に高周波電力を供給することで、金属部材１２のダメージを低減させることが出来る。
【００４８】
また、本実施形態に係るハロゲン元素を還元する還元工程（Ｓ３１）では、処理室１内に水素ガスを単独で供給するのではなく、水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスを供給してプラズマ状態としている。このように水素ガス中にヘリウムガスを添加することで、ラジカル（Ｈ＊）の寿命を増大させ、還元処理の効率を向上させ、金属薄膜の膜質をさらに向上させることが出来る。
【００４９】
また、本実施形態によれば、上部電極３４への高周波電力の供給と同時に、下部発振器
３７から下部電極３５に高周波電力を供給して処理室１内に生成したプラズマの密度を調整する。その結果、プラズマ状態となった混合ガスに含まれるラジカル（Ｃｌ＊）のウエハ５側への移動を促進でき、上述のラジカル（Ｃｌ＊）とウエハ５上に吸着している塩化銅（ＣｕＣｌ）との反応を促進でき、塩化銅（ＣｕＣｌ）の分解を促進できる。これにより、金属薄膜の成膜速度を増大できる。また、金属薄膜中への塩素（Ｃｌ）の残留を抑制でき、金属薄膜の膜質をさらに向上させることが出来る。
【００５０】
また、本実施形態によれば、被エッチング部材としての金属部材１２は、上部電極３４とウエハ５との間に設けられている。すなわち、金属ハロゲン化物（反応生成物、前駆体）が生成される領域と、ウエハ５とが近接して配置されている。これにより、金属ハロゲン化物をウエハ５へ効率的に供給することが可能になる。また、ウエハ５の表面に溝構造や段差構造が形成されていた場合であっても、溝の内部や段差側面に均一な厚さの金属薄膜を成膜することが可能となる。また、金属ハロゲン化物がウエハ５に吸着せずに処理室１の内壁等に吸着してしまうことを抑制でき、処理容器３内のクリーニング頻度を少なくさせることが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、処理室１内に塩素ガスを単独で供給するのではなく、塩素ガスとヘリウムガスとの混合ガスを供給してプラズマ状態としている。このように、塩素ガス中にヘリウムガスを添加することで、ラジカル（Ｃｌ＊）の寿命を増大させ、成膜処理の効率を向上させ、金属薄膜の膜質を改善させることが出来る。
【００５２】
＜本発明の第２の実施形態＞
本実施形態に係る基板処理工程は、形成した金属薄膜の表面をエッチングして整形する第３のステップとしての整形工程（Ｓ３２）をさらに実施する点が、第１の実施形態とは異なる。なお、第３のステップとしての整形工程（Ｓ３２）は、第１のステップとしての成膜工程（Ｓ３０）と第２のステップとしての還元工程（Ｓ３１）とを１サイクルとしてこのサイクルを実施する毎、或いはこのサイクルを所定回数実施する毎に行う。その他は、上述の実施形態と同じである。
【００５３】
以下に、本実施形態に係る基板処理工程について、図８を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係る基板処理工程のガス供給シーケンスを示すタイミング図である。図８では、金属薄膜の表面をエッチングして整形する整形工程（Ｓ３２）を数サイクル毎に行う場合について例示している。なお、以下の説明において、上述の基板処理装置の各部の動作は、コントローラ２８０により制御される。
【００５４】
（ウエハ搬入工程（Ｓ１０））
まず、ウエハ支持ピン１４を上昇させた状態でゲート弁２０を開け、図示しない搬送装置により処理容器３内にウエハ５を搬入してウエハ支持ピン１４上に載置する。そしてウエハ支持ピン１４を降下させてウエハ５を下部電極３５の上面の上に載置し、ゲート弁２０を閉じる。
【００５５】
（減圧・昇温工程（Ｓ２０））
次に、真空ポンプ７を作動させ、可変コンダクタンスバルブ１１の開度を調整し、処理室１内が所定の圧力（成膜圧力）になるように制御する。また、上部電極ヒータ６、下部電極ヒータ８を加熱し、上部電極３４、下部電極３５、金属部材１２、ウエハ５がそれぞれ所定の温度（成膜温度）になるように制御する。
【００５６】
（成膜工程（Ｓ３０））
流量制御装置１１２，１３２により流量制御しつつ、開閉バルブ１１３，１３３を開けることで、処理室１内へのハロゲン含有ガスとしての塩素ガスとヘリウムガスとの混合ガ
スの供給を開始する。ガス供給部から処理室１内に供給された塩素ガスとヘリウムガスとの混合ガスは、上部電極３４と金属部材１２との間に形成されたバッファ空間で分散され、ウエハ５に向けて各ガス噴出口２２からそれぞれ略均一の流量で供給される。
【００５７】
処理室１内に塩素ガスとヘリウムガスとの混合ガスを供給しつつ、上部発振器２５から上部電極３４に高周波電力を供給し、前記混合ガスをプラズマ状態とする。その結果、プラズマ状態となった混合ガスや該ガスに含まれるラジカル（Ｃｌ＊）が金属部材１２をエッチングし、金属ハロゲン化物（反応生成物、前駆体）としての例えば塩化銅（ＣｕＣｌ）ガスが生成される。エッチングにより生成された塩化銅（ＣｕＣｌ）ガスは、ウエハ５上に吸着して堆積する。
【００５８】
上部電極３４への高周波電力の供給と同時に、下部発振器３７から下部電極３５に高周波電力を供給して処理室１内に生成したプラズマの密度を調整し、プラズマ状態となった混合ガスに含まれるラジカル（Ｃｌ＊）のウエハ５側への移動を促進させる。その結果、上述のラジカル（Ｃｌ＊）とウエハ５上に吸着している塩化銅（ＣｕＣｌ）との反応が促進され、塩化銅（ＣｕＣｌ）の分解が促進される。ウエハ５上には銅（Ｃｕ）が析出し、Ｃｕを主成分とする金属薄膜が形成される。なお、塩素（Ｃｌ）は塩素ガス（Ｃｌ２）として金属薄膜中から解離する。
【００５９】
所定時間が経過して所望の膜厚の金属薄膜が形成されたら、上部電極３４、下部電極３５への電力供給を停止すると共に、開閉バルブ１１３，１３３を閉めて処理室１内への塩素ガスとヘリウムガスとの混合ガスの供給を停止する。その後、処理室１内の残留ガスや反応生成物を排気する。
【００６０】
なお、本実施形態に係る成膜工程（Ｓ３０）における諸条件としては、例えば、
塩素ガスとヘリウムガスとの混合ガスの流量：２ｓｌｍ、
処理室１内の圧力：５０Ｐａ、
上部電極３４の温度：５００℃、
下部電極３５の温度：３５０℃、
上部電極３４に供給する高周波電力：１０００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）、
下部電極３５に供給する高周波電力：２００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）、
処理時間：１０秒
が例示される。
【００６１】
（還元工程（Ｓ３１））
流量制御装置１２２，１３２により流量制御しつつ、開閉バルブ１２３，１３３を開けることで、処理室１内への水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスの供給を開始する。ガス供給部から処理室１内に供給された水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスは、上部電極３４と金属部材１２との間に形成されたバッファ空間で分散され、ウエハ５に向けて各ガス噴出口２２からそれぞれ略均一の流量で供給される。
【００６２】
処理室１内に水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスを供給しつつ、下部発振器３７から下部電極３５に高周波電力を供給し、前記混合ガスをプラズマ状態とする。その結果、プラズマ状態となった混合ガスに含まれるラジカル（Ｈ＊）が、金属薄膜中に含まれるＣｌを還元する。
【００６３】
所定時間が経過して金属薄膜のＣｌの還元が完了したら、下部電極３５への電力供給を停止すると共に、開閉バルブ１２３，１３３を閉めて処理室１内への水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスの供給を停止する。その後、処理室１内の残留ガスや反応生成物を排気する。
【００６４】
なお、本実施形態に係る還元工程（Ｓ３１）における諸条件としては、例えば、
水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスの流量：１ｓｌｍ、
処理室１内の圧力：３０Ｐａ、
上部電極３４の温度：５００℃、
下部電極３５の温度：３５０℃、
上部電極３４に供給する高周波電力：０Ｗ、
下部電極３５に供給する高周波電力：１０００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）、
処理時間：２０秒
が例示される。
【００６５】
（繰り返し工程）
その後、成膜工程（Ｓ３０）と還元工程（Ｓ３１）とを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数繰り返し、所望の膜厚の金属薄膜を形成する。
【００６６】
（整形工程（Ｓ３２））
なお、上述のサイクル毎或いは数サイクル毎に、金属薄膜の表面をエッチングして整形する整形工程（Ｓ３２）を実施する。該工程（Ｓ３２）は、例えば成膜工程（Ｓ３０）と還元工程（Ｓ３１）との間に実施する。
【００６７】
具体的には、流量制御装置１１２，１４２により流量制御しつつ、開閉バルブ１１３，１４３を開けることで、処理室１内への塩素ガスとアルゴンガスとの混合ガスの供給を開始する。ガス供給部から処理室１内に供給された塩素ガスとアルゴンガスとの混合ガスは、上部電極３４と金属部材１２との間に形成されたバッファ空間で分散され、ウエハ５に向けて各ガス噴出口２２からそれぞれ略均一の流量で供給される。
【００６８】
処理室１内に塩素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを供給しつつ、下部発振器３７から下部電極３５に高周波電力を供給し、前記混合ガスをプラズマ状態とする。その結果、プラズマ状態となった混合ガスや該ガスに含まれるラジカル（Ｃｌ＊）により、金属薄膜の表面がエッチングされて整形される。
【００６９】
所定時間が経過して金属薄膜の表面の整形が完了したら、下部電極３５への電力供給を停止すると共に、開閉バルブ１２３，１３３を閉めて処理室１内への塩素ガスとアルゴンガスとの混合ガスの供給を停止する。その後、処理室１内の残留ガスや反応生成物を排気する。
【００７０】
なお、本実施形態に係る整形工程（Ｓ３２）における諸条件としては、例えば、
塩素ガスとアルゴンガスとの混合ガスの流量：１ｓｌｍ、
処理室１内の圧力：３０Ｐａ、
上部電極３４の温度：５００℃、
下部電極３５の温度：３５０℃、
上部電極３４に供給する高周波電力：０Ｗ、
下部電極３５に供給する高周波電力：１０００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）、
処理時間：１０秒
が例示される。
【００７１】
（ウエハ搬出工程（Ｓ４０））
所望の膜厚の金属薄膜が形成されたら、図示しない不活性ガス供給手段から処理室１内にＮ２ガス等の不活性ガスを供給しつつ、可変コンダクタンスバルブ１１の開度を調整して処理室１内を大気圧に復帰させる。そして、上述の工程の手順とは逆の手順により成膜
済みのウエハ５を処理室１内から搬出する。
【００７２】
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、上述の実施形態にて述べた効果に加え、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００７３】
金属薄膜を形成する下地であるウエハ５の表面に深溝が形成されていると、成膜条件によっては深溝の上部側壁付近の成膜速度が、深溝の底部付近の成膜速度よりも早いことがある。係る場合、上部の側壁付近の膜厚が厚くなり、やがては塞がってしまい、溝底部を覆う金属薄膜にボイドと呼ばれる空隙が形成されてしまうことがある。これに対し、本実施形態によれば、形成した金属薄膜の表面をエッチングして整形する整形工程（Ｓ３２）を、成膜工程（Ｓ３０）と還元工程（Ｓ３１）とを１サイクルとしてこのサイクルを実施する毎、或いはこのサイクルを所定回数実施する毎に行うように構成されている。これにより、１サイクルあたりに成膜される上部の側壁付近の金属薄膜の膜厚が、１サイクルあたりに成膜される深溝の底部付近の金属薄膜の膜厚より厚くなってしまったとしても、金属薄膜の表面を１サイクル毎にエッチングして平滑化することができ、ボイドの発生を抑制することが出来る。
【００７４】
また、本実施形態に係る金属薄膜の表面をエッチングして整形する整形工程（Ｓ３２）では、上部電極３４ではなく下部電極３５に高周波電力を供給し、塩素ガスとアルゴンガスとの混合ガスをプラズマ状態とする。このように、上部電極３４ではなく、金属部材１２から比較的離れた下部電極３５に高周波電力を供給することで、金属部材１２のダメージを低減させることが出来る。
【００７５】
また、本実施形態に係る金属薄膜の表面をエッチングして整形する整形工程（Ｓ３２）では、処理室１内に塩素ガスを単独で供給するのではなく、塩素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを供給してプラズマ状態としている。このように、塩素ガス中にアルゴンガスを添加することで、ラジカル（Ｃｌ＊）の寿命を増大させ、整形処理の効率を向上させ、金属薄膜の膜質を改善させることが出来る。
【００７６】
＜本発明の第３の実施形態＞
本実施形態に係る基板処理装置は、処理室１内に搬入されたウエハ５を回転自在に構成されている点が、上述の実施形態とは異なる。
【００７７】
図２、図３に示すように、本実施形態に係る基板処理装置は、下部電極３５の上面に、回転且つ昇降自在に構成されたペデスタル１６と、ペデスタル１６の外周を囲うように設けられた環状のサセプタ２９とを備えている。ペデスタル１６及びサセプタ２９は、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）等の高純度で比較的熱伝導度の大きな材料構成されている。上述の成膜工程（Ｓ３０）において、ウエハ５はペデスタル１６及びサセプタ２９上に載置されて処理される。
【００７８】
図４に例示するように、成膜工程（Ｓ３０）の途中、ペデスタル１６はウエハ５を持ち上げて３６０°以内の角度でウエハ５を間欠的に回転させるように構成されている。図４は、本実施形態に係る基板処理装置により回転させられるウエハ５の上面図である。図４では、ノッチ４の位置を参照すると分かるように、ウエハ５が右回りに９０°間欠的に回転させられている。なお、回転角度や回転させるタイミングは、サイクル数、サイクルあたりに形成する金属薄膜の膜厚等を考慮して適宜決定する。例えば成膜する金属薄膜の膜厚が１００ｎｍである場合、成膜工程（Ｓ３０）を２０分割し（２０サイクルとし）、金属薄膜の厚さが５ｎｍ増加するたびに回転させるように構成してもよい。また、ペデスタル１６はウエハ５を間欠的に回転させる場合に限らず、連続的に回転させるように構成さ
れていても良い。
【００７９】
本実施形態によれば、処理室１内におけるガス流速、流量、ガス濃度の不均衡による影響を低減させ、ウエハ５上に形成する金属薄膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。また、ペデスタル１６によりウエハ５を昇降させることが可能となることから、上述のウエハ支持ピン１４が不要となり、基板処理装置の構成を簡略化させることが可能となる。
【００８０】
＜本発明の第４の実施形態＞
本実施形態に係る基板処理装置は、上部電極３４に供給される高周波電力と下部電極３５に供給される高周波電力との位相差が所定の値となるように制御する点が、上述の実施形態と異なる。
【００８１】
図５は、本実施形態に係る基板処理装置の側面断面図である。図５によれば、本実施形態に係る基板処理装置では、上部発振器２５と下部発振器３７とはフェーズシフタ１８にそれぞれ接続されている。フェーズシフタ１８は、上述の成膜工程（Ｓ３０）を実施する際、上部電極３４に供給する高周波電力と、下部電極３５に供給する高周波電力との位相差が所定の値となるように制御するよう構成されている。
【００８２】
本実施形態によれば、上部電極３４に供給する高周波電力と下部電極３５に供給する高周波電力との位相差が所定の値になるよう制御でき、ウエハ５上に形成される金属薄膜の膜厚分布の均一性を向上させることが可能となる。
【００８３】
＜本発明の第５の実施形態＞
本実施形態に係る基板処理装置は、上部電極３４に供給される高周波電力と下部電極３５に供給される高周波電力との位相差が１８０°になるよう制御する点が、上述の実施形態と異なる。
【００８４】
図６は、本実施形態に係る基板処理装置の側面断面図である。図６によれば、本実施形態に係る基板処理装置に係る電力供給部は、上部整合器２４、下部整合器３６、上部発振器２５、下部発振器３７を備える構成ではなく、高周波電力を供給する共有発振器４３、インピーダンス調整器として構成された共有整合器４２、及び絶縁トランス２６を備えている。共有発振器４３の一次側は接地（アース）されている。共有発振器４３の二次側は共有整合器４２を介して絶縁トランス２６の一次側の一端子に接続されている。絶縁トランス２６の一次側の他端子は接地（アース）されている。絶縁トランスの二次側の端子は、上部電極３４、下部電極３５にそれぞれ接続されている。
【００８５】
本実施形態によれば、上部電極３４に供給する高周波電力と下部電極３５に供給する高周波電力との位相差を１８０°とすることが出来る。これにより、成膜工程（Ｓ３０）において発生させるプラズマが、処理室１内において拡散してしまうことを抑制でき、上部電極３４と下部電極３５との間に局在させ易くなる。これにより、金属薄膜の成膜処理の生産性を向上させることが可能となる。また、金属ハロゲン化物の処理室１内壁への付着を抑制し、処理室１内壁への成膜を抑制し、処理室１内のメンテナンス頻度を低減させることが可能となる。
【００８６】
＜本発明のさらに他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００８７】
例えば、上述の実施形態では、上部電極３４、下部電極３５がウエハ５の上下側に平行
に設けられた平行平板型のプラズマ生成部を備えた基板処理装置について説明したが、本発明は係る形態に限定されない。すなわち、平行平板型に限らず、誘導結合型、ＥＣＲプラズマ型等のプラズマ生成部を備えた基板処理装置であっても、本発明は好適に適用可能である。
【００８８】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００８９】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
ハロゲン含有ガス及び水素ガスを前記処理室内に供給するガス供給部と、
前記処理室内に供給されたガスをプラズマ状態とするプラズマ生成部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
前記処理室内に設けられる被エッチング部材と、
前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記ハロゲン含有ガスを前記ガス供給部から前記処理室内に供給し、前記処理室内に供給された前記ハロゲン含有ガスを前記プラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記ハロゲン含有ガスによって前記被エッチング部材をエッチングし、エッチングにより生成された反応生成物を前記基板上に堆積させた後、前記排気部により前記処理室内を排気する第１のステップと、
前記水素ガスを前記ガス供給部から前記処理室内に供給し、前記処理室内に供給された前記水素ガスを前記プラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記水素ガスを前記基板上に供給して前記基板を処理した後、前記排気部により前記処理室内を排気する第２のステップと、
を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返す
基板処理装置が提供される。
【００９０】
好ましくは、
前記ガス供給部は、前記金属部材を介して前記基板と対向するように設けられる。
【００９１】
また、好ましくは、
前記ガス供給部は、塩素ガスを前記処理室内に供給し、
前記制御部は、
前記塩素ガスを前記ガス供給部から前記処理室内に供給し、前記処理室内に供給された前記塩素ガスを前記プラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記塩素ガスを前記基板上に供給して前記基板を処理した後、前記排気部により前記処理室内を排気する第３のステップを、前記サイクルを実施する毎、或いは前記サイクルを所定回数実施する毎に行う
基板処理装置が提供される。
【００９２】
本発明の更に他の態様によれば、
ハロゲン含有ガスをガス供給部から処理室内に供給し、前記処理室内に供給された前記ハロゲン含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記ハロゲン含有ガスによって前記処理室内に設けられた被エッチング部材をエッチングし、エッチングにより生成された反応生成物を前記基板上に堆積させた後、排気部により前記処理室内を排気する第１のステップと、
水素ガスを前記ガス供給部から前記処理室内に供給し、前記処理室内に供給された前記水素ガスを前記プラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記水素ガスを前記基板上に供給して前記基板を処理した後、前記排気部により前記処理室内を排
気する第２のステップと、
を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返す半導体装置の製造方法が提供される。
【００９３】
好ましくは、
塩素ガスを前記ガス供給部から前記処理室内に供給し、前記処理室内に供給された前記塩素ガスを前記プラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記塩素ガスを前記基板上に供給して前記基板を処理した後、前記排気部により前記処理室内を排気する第３のステップを、前記サイクルを実施する毎、或いは前記サイクルを所定回数実施する毎に行う。
【００９４】
本発明のさらに他の態様によれば、
ハロゲン含有ガス或いは水素ガスを前記処理室内に供給するガス供給部と、
前記基板の上下側に設けられる上部電極及び下部電極と、
前記上部電極及び前記下部電極に高周波電力を供給する電力供給部と、
前記上部電極と前記基板との間に設けられる金属部材と、
前記処理室内を排気する排気部と、
前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記処理室内に前記ハロゲン含有ガスを供給し、前記上部電極に高周波電力を供給して前記ハロゲン含有ガスをプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記ハロゲン含有ガスにより前記金属部材をエッチングし、エッチングにより生成された金属ハロゲン化物を前記基板上に吸着させると共に、前記下部電極に高周波電力を供給してプラズマ状態となった前記ハロゲン含有ガスを前記基板側に移動させ、プラズマ状態となった前記ハロゲン含有ガスと前記基板上に吸着している前記金属ハロゲン化物とを反応させて前記基板上に金属を析出させ、前記基板上に金属薄膜を形成する第１のステップと、
前記水素ガスを前記処理室内に供給し、前記処理室内に供給された前記水素ガスを前記プラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記水素ガスを前記基板上に供給して前記基板を処理した後、前記排気部により前記処理室内を排気する第２のステップと、
を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返す
基板処理装置が提供される。
【００９５】
本発明のさらに他の態様によれば、
基板が収容された処理室内にハロゲン含有ガスを供給し、前記基板の上方に設けられた上部電極に高周波電力を供給して前記ハロゲン含有ガスをプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記ハロゲン含有ガスによって前記上部電極と前記基板との間に設けられた金属部材をエッチングし、エッチングにより生成された金属ハロゲン化物を前記基板上に吸着させると共に、前記基板の下方に設けられた下部電極に高周波電力を供給してプラズマ状態となった前記ハロゲン含有ガスを前記基板側に移動させ、プラズマ状態となった前記ハロゲン含有ガスと前記基板上に吸着している前記金属ハロゲン化物とを反応させて前記基板上に金属を析出させ、前記基板上に金属薄膜を形成する第１のステップと、
前記処理室内に前記水素ガスを供給し、前記下部電極に高周波電力を供給して前記処理室内に供給された前記水素ガスをプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記水素ガスにより前記金属薄膜中に含まれるハロゲン元素を還元する第２のステップと、
を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返す
ことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００９６】
また、本発明の更に他の態様によれば、
反応室の中に設けた上部電極と下部電極で構成される平行平板電極の上部電極側に金属材料を取付け、減圧状態でハロゲンを含む混合ガスを流し、両電極に高周波電力を印加し
て生じたプラズマの作用で上部電極の金属材料をエッチングし、生じた金属材料成分を含む反応生成物の一部を下部電極側に載置した被処理基板の表面に堆積させて、活性化した塩素あるいは水素により還元して金属膜を成膜する半導体装置の製造方法が提供される。
【００９７】
好ましくは、
上部電極材料をハロゲンを含む混合ガスでプラズマエッチングすることで生じた金属成分を含む反応生成物の一部を、下部電極側に載置した被処理基板の表面に堆積させて金属膜を成膜する際に、成膜工程と、成膜された膜中に含まれる不純物を除去する工程を交互に行う。
【００９８】
また好ましくは、
上部電極材料をハロゲンを含む混合ガスでプラズマエッチングすることで生じた金属成分を含む反応生成物の一部を、下部電極側に載置した被処理基板の表面に堆積させて金属膜を成膜する際に、成膜工程と、エッチング工程と、成膜された膜中に含まれる不純物を除去する工程を交互に、あるいは成膜工程と成膜された膜中に含まれる不純物を除去する工程を交互に複数回行った後に成膜工程、エッチング工程、成膜された膜中に含まれる不純物を除去する工程を行う。
【００９９】
また好ましくは、
金属材料をＲｕ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｃｕのいずれかとする。
【０１００】
また好ましくは、
金属材料をプラズマエッチングするガスが塩素（Ｃｌ２）、塩化水素（ＨＣｌ）を含む混合ガスである。
【０１０１】
また好ましくは、
金属膜形成工程における成膜された膜中に含まれる不純物を除去する為の還元性ガスとして、水素（Ｈ２）、水素ラジカルおよび塩素ラジカルなどのハロゲンガスラジカルを用いること、及び励起用ガスをしてヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）の中の一種類あるいは２種類以上の組合せである。
【０１０２】
また好ましくは、
金属材料をエッチング、あるいは被処理基板に成膜された膜中の不純物を除去する為の処理ガスを反応室に供給する際、金属材料に設けた複数の孔から供給する。
【０１０３】
また好ましくは、
被処理基板に金属膜を形成する際、反応室側壁の面積を小さくして壁に付着する反応生成物の量を可能な限り少なくするために、電極の直径と電極の間隔の比率を１／５以下にする。
【０１０４】
また好ましくは、
被処理基板に金属膜を形成する際、その効率を向上するために上部電極と下部電極に１８０度位相のずれた高周波電力を反応室の壁やその他の部材と電気的に絶縁して供給する。
【０１０５】
また好ましくは、
下部電極の上に回転可能にペデスタルを設け、金属膜の成膜の途中で被処理基板を持ち上げて３６０度より小さな角度で回転後再び下部電極に載置することを繰り返して金属膜を成膜する。
【０１０６】
また好ましくは、
反応室側壁を２００℃から３００℃に加温して上部電極で形成された金属膜前駆体が反応室側壁に付着しないようにして、下部電極上に載置した基板上へ金属膜形成が行われる。
【０１０７】
また好ましくは、
上部電極と下部電極の温度を同等か、上部電極の温度を下部電極の温度よりも上げて金属膜を形成する。
【符号の説明】
【０１０８】
１      処理室
５      ウエハ（基板）
１２    金属部材
３４    上部電極
３５    下部電極
２８０  コントローラ（制御部）
【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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【図９】
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