(57)【要約】【課題】  同一の成膜装置で化学的成膜法とスパッタリング法とを行なう場合に、反応ガスによるターゲットの汚染を防止または抑制することができる成膜装置および成膜方法を提供することを課題とする。【解決手段】  上記薄膜の構成元素を主成分とするターゲットが配置され、このターゲットをスパッタリングするためにスパッタリングガスを導入するスパッタリングガス導入系と、上記構成元素を含む原料ガスを導入する原料ガス導入系と、この原料ガスと反応して基板上に上記薄膜を析出させる反応ガスを導入する反応ガス導入系とを備え、上記ターゲットが配置されている第１空間と、上記基板ホルダーが配置されている第２空間とを仕切る仕切手段を設けた薄膜装置およびこの薄膜装置を使用した成膜方法により、反応ガスによるターゲットの汚染を防止または抑制することができるようになった。 【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内の基板ホルダーに載置された基板上に薄膜を形成させる成膜装置であって、上記薄膜の構成元素を主成分とするターゲットが配置され、このターゲットをスパッタリングするためにスパッタリングガスを導入するスパッタリングガス導入系と、上記構成元素を含む原料ガスを導入する原料ガス導入系と、この原料ガスと反応して基板上に上記薄膜を析出させる反応ガスを導入する反応ガス導入系とを備え、上記ターゲットが配置されている第１空間と、上記基板ホルダーが配置されている第２空間とを仕切る仕切手段を設けたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
上記仕切手段が、上記第１空間と第２空間との間に、厚さ方向に複数の貫通孔を設けたコリメータを設置したものであることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
上記コリメータが、ターゲットと基板ホルダーとの中間の位置よりも基板ホルダーに近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の成膜装置。
【請求項４】
上記コリメータの貫通孔の穴径がφ１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
上記第１空間内にパージガスを導入するパージガス導入系を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
上記パージガス導入系のガス導入管の先端を上記ターゲット周縁を取り囲むリング状に形成し、このリングの周方向に複数の噴出口を等間隔に開口したことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の成膜装置。
【請求項７】
上記各噴出口の開口位置が、上記パージガスをターゲット表面に向かって噴射させる位置であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の成膜装置。
【請求項８】
真空チャンバ内が、薄膜の構成元素を主成分とするターゲットが配置されている第１空間と薄膜を形成する基板を載置する基板ホルダーが配置されている第２空間とに仕切られた成膜装置で薄膜を形成する成膜方法であって、上記薄膜の構成元素を含む原料ガスを導入する工程と、この原料ガスと反応して基板上に上記薄膜を析出させる反応ガスを導入する工程と、上記薄膜の構成元素を主成分とするターゲットをスパッタリングする工程と、上記反応ガスが成膜装置内に導入され、残留している間は、上記第１空間内の圧力が上記第２空間内の圧力よりも高くなるように差圧を生じさせる差圧発生工程とを有することを特徴とする成膜方法。
【請求項９】
上記差圧発生工程が、上記スパッタリングする工程が終了している間は、上記第１空間内にパージガスを導入することによって行なわれることを特徴とする請求項８記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
真空チャンバ内の基板上に薄膜を形成させる成膜装置とこの薄膜を製造する成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体デバイスにおける薄膜配線加工では、配線材料として抵抗率が小さい等の理由から銅の使用が主流化しているが、近年の多層配線化の要請に伴い、ステップカバレッジが良好で、薄いバリア膜が必要とされている。
【０００３】
上記薄いバリア膜の成膜方法としては、原子層程度の金属窒化物薄膜を積層させるＡＬＤ法が用いられている。このＡＬＤ法によって形成されたバリア膜は付着力が弱いため、膜はがれが発生し配線不良になるおそれがあった。このバリア膜の記付着力を強化するためには、スパッタリングなどによりバリア膜の密着層を形成させる方法が採用されている。
【０００４】
しかしながら、バリア膜の形成とこの密着層の形成とを別々の装置で行なうと、作業効率が低下し、作業スペースの確保が必要になるという問題があった。
【０００５】
そこで、従来、上記ＡＬＤ法などの化学的成膜方法と物理的成膜方法（すなわちスパッタリング法）とを同時に行って、被処理物に複合元素薄膜を形成させる成膜方法、あるいは化学的成膜手段と物理的成膜手段とを備えた成膜装置が提案されていた（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−３６０４０号（請求項１、請求項５の記載）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ＡＬＤ法では、被処理物、すなわち、基板上で薄膜の原料となる元素を含む原料ガスと基板上でこの原料ガスと反応させて薄膜を析出させる反応ガスとを導入して成膜することになる。
【０００７】
上記従来の成膜方法または成膜装置では、同一の成膜装置でＡＬＤ法等の化学的成膜法とスパッタリング法とを行なうと、上記反応ガスがスパッタリングを行なうターゲット側に拡散し、ターゲットを汚染するおそれがあった。
【０００８】
さらに、この反応ガスが成膜装置内で拡散することによって、成膜装置の真空チャンバ内壁に吸着し、パーティクル発生の原因になるおそれもあった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、同一の成膜装置で化学的成膜法による薄膜形成とスパッタリング法による薄膜形成とを行なう場合に、上記反応ガスによるターゲットの汚染と真空チャンバ内壁への上記反応ガスの吸着とを防止または抑制することができる成膜装置および成膜方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明にかかる成膜装置は、真空チャンバ内の基板ホルダーに載置された基板上に薄膜を形成させる成膜装置であって、上記薄膜の構成元素を主成分とするターゲットが配置され、このターゲットをスパッタリングするためにスパッタリングガスを導入するスパッタリングガス導入系と、上記構成元素を含む原料ガスを導入する原料ガス導入系と、この原料ガスと反応して基板上に上記薄膜を析出させる反応ガスを導入する反応ガス導入系とを備え、上記ターゲットが配置されている第１空間と、上記基板ホルダーが配置されている第２空間とを仕切る仕切手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、同一の成膜装置内で化学的成膜法による薄膜形成とスパッタリング法による薄膜形成とを行なう際に、仕切手段によって上記第１空間と上記第２空間とが仕切られているので、第２空間から第１空間への反応ガスの拡散を阻止または抑制することができる。
【００１２】
上記仕切手段は、たとえば、上記第１空間と第２空間との間に、厚さ方向に複数の貫通孔を設けたしたコリメータを設置したものであればよい。このコリメータの貫通孔により、上記第１空間と第２空間とが仕切られてもスパッタリング粒子は、上記貫通孔を通過して基板まで到達することができる。
【００１３】
スパッタリングによって薄膜形成を行なう場合は、スパッタリング粒子を均一に基板に入射させるために、ターゲットから基板まである程度の距離を設けた比較的広い空間が必要である。一方、ＡＬＤなど化学的成膜法による薄膜形成を行なう場合は、原料ガスと反応ガスとを基板表面で反応させることになるために、比較的基板付近の狭い空間で行なった方が良好な薄膜を形成させることができる。
【００１４】
そこで、各々の薄膜形成をより効果的に行なうためには、上記コリメータで空間１と空間２とを仕切る位置をターゲットと基板ホルダーとの中間の位置よりも、基板ホルダーに近い位置にすることが好ましい。
【００１５】
なお、上記コリメータの貫通孔の穴径は、φ１０ｍｍ以下が好ましい。この穴径の下限値は、上記コリメータの機能を損なわない大きさであればよい。  
【００１６】
反応ガスは、上記仕切手段によって仕切られた空間のうち、第２空間内に導入されるが、仕切手段として上記コリメータを使用した場合は、反応ガスがコリメータの貫通孔を通過して上記第１空間に侵入し、ターゲットに到達するおそれがある。
【００１７】
そこで、上記反応ガスが貫通孔を通過して第１空間内に侵入し、ターゲットに到達することを阻止または抑制するためには、第１空間内にパージガスを導入するパージガス導入系を設ければよい。
【００１８】
このパージガス導入系は、たとえば、ガス導入管の先端を上記ターゲット周縁を取り囲むリング状に形成し、このリングの周方向に複数の噴出口を等間隔に開口したものであればよい。この各噴出口の開口位置は、上記パージガスをターゲット表面に向かって噴射させる位置であればよい。
【００１９】
この構成によれば、ターゲット表面全体に略均一なガスカーテンを形成することができるので、貫通孔を通過して第１空間に侵入した反応ガスがターゲットに到達することを阻止または抑制することができる。
【００２０】
なお、このパージガスとして、たとえばスパッタリングガスと同じアルゴン（Ａｒ）ガスを使用する場合は、上記スパッタリングガス導入系とこのパージガス導入系とは、共用するようにしてもよい。
【００２１】
上記課題を解決するため、本発明にかかる成膜方法は、真空チャンバ内が、薄膜の構成元素を主成分とするターゲットが配置されている第１空間と薄膜を形成する基板を載置する基板ホルダーが配置されている第２空間とに仕切られた成膜装置で薄膜を形成する成膜方法であって、上記薄膜の構成元素を含む原料ガスを導入する工程と、この原料ガスと反応して基板上に上記薄膜を析出させる反応ガスを導入する工程と、上記薄膜の構成元素を主成分とするターゲットをスパッタリングする工程と、上記反応ガスが成膜装置内に導入され、残留している間は、上記第１空間内の圧力が上記第２空間内の圧力よりも高くなるように差圧を生じさせる差圧発生工程とを有することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、反応ガスが成膜装置内に残留する限り、第１空間内の圧力が第２空間内の圧力よりも高くなるように差圧を発生させることができるので反応ガスが第１空間に拡散することを阻止または抑制することができる。
【００２３】
上記第２空間内で原料ガスに反応ガスを反応させて薄膜形成を行なっている場合であって、スパッタリングする工程が終了している間は、第２空間内の圧力の方が、第１空間内の圧力よりも高くなり、反応ガスがコリメータの貫通孔を通過して第１空間内に侵入するおそれがある。
【００２４】
そこで、スパッタリングする工程が終了している間は、上記差圧発生工程は第１空間内にパージガスを導入し、第１空間内の圧力が第２空間内の圧力よりも高くなるように差圧を発生させればよい。
【発明の効果】
【００２５】
以上の説明から明らかなように、本発明は、上記スパッタリング法で成膜を行なう空間と化学的成膜法で成膜を行なう空間とを仕切ることができるので、反応ガスがターゲット側に拡散することを阻止または抑制することが可能になり、反応ガスによるターゲットの汚染を防止することができるようになった。
【００２６】
さらに、本発明によれば、上記反応ガスは、基板表面の比較的狭い範囲内で原料ガスと反応するため、反応ガスが拡散する領域が従来のものより狭くなり、反応ガスが真空チャンバ内壁に吸着することも抑制することができるようになった。
【００２７】
さらに、上記第１空間へのパージガスの導入により上記両空間で差圧を生じさせれば、スパッタリングを行なう第１空間への反応ガスの侵入をより効果的に防ぐことができるので、ターゲット汚染、真空チャンバ内壁への吸着によるパーティクルの発生をより効果的に防止または抑制することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１を参照して、１は、本発明に係る成膜装置である。成膜装置１の真空チャンバ１１の下方には、基板１２を載置する基板ホルダー１３が設けられている。基板ホルダー１３は、基板１２を載置するステージ１３１とステージ１３１に載置された基板１２を加熱するヒーター１３２とから構成されている。
【００２９】
真空チャンバ１１には、真空チャンバ１１に開口された接続口（図示せず）に原料ガス導入系１４が接続されている。この原料ガスは、基板１２上に形成されるバリア膜の原料となる金属の構成元素、たとえば、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）を化学構造中に含む有機金属ガスである。
【００３０】
原料ガス導入系１４は、この有機金属ガスが充填されたガスボンベ１４１と、ガスバルブ１４２を介して上記原料ガスの接続口とこのガスボンベ１４１とをつなぐガス導入管１４３とから構成される。
【００３１】
また、真空チャンバ１１には、上記原料ガスを導入する接続口が開口された位置とは別の位置に開口された接続口（図示せず）に反応ガス導入系１５が接続されている。この反応ガスは、上記原料ガスと反応し、上記金属の構成元素を化学構造中に含む金属薄膜を析出させるもの、たとえば、アンモニアガスなどである。
【００３２】
反応ガス導入系１５は、上記反応ガスが充填されたガスボンベ１５１と、ガスバルブ１５２を介して上記反応ガスの接続口とこのガスボンベ１５１とをつなぐガス導入管１５３と、ガスバルブ１５２と上記反応ガスの接続口との間に介在させたラジカル生成装置１５４とから構成される。
【００３３】
ガスボンベ１５１を開放し、ガスボンベ１５１からガス導入管１５３を通ってラジカル生成装置１５４に送り込まれた反応ガスは、このラジカル生成装置１５４の中で反応ガスのラジカルが生成され、これが真空チャンバ１１の内部に導入される。
【００３４】
真空チャンバ１１の上方には、基板ホルダー１３に対向する位置にターゲット１６が設置されている。ターゲット１６には、ターゲット１６の表面がスパッタリングされ、ターゲット１６を構成する物質の粒子を放出させるプラズマを発生させるための電圧印加装置１７が接続されている。
【００３５】
なお、ターゲット１６は、上記原料ガスに含まれる金属の構成元素を主成分とするもの、たとえば、上記原料ガスの例に従えば、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）を主成分とするもので構成される。
【００３６】
電圧印加装置１７は、高周波発生装置１７１とターゲット１６に接続された電極１７２とから構成される。
【００３７】
真空チャンバ１１には、上記原料ガスおよび反応ガスを導入する接続口が開口された位置とは別の位置に開口された接続口（図示せず）にスパッタリングガス導入系１８が接続されている。このスパッタリングガスは、不活性ガス、たとえばアルゴンガス、キセノンガスなどである。
【００３８】
スパッタリングガス導入系１８は、このスパッタリングガスが充填されたガスボンベ１８１と、ガスバルブ１８２を介して上記スパッタリングガスの接続口とこのガスボンベ１８１とをつなぐガス導入管１８３とから構成される。
【００３９】
なお、ガス導入管１８３の先端部１８３ａは、本実施の形態では、ターゲット１６の周縁を取り囲むリング状に形成した。
【００４０】
ところで、原料ガスの接続口と反応ガスの接続口との位置は、原料ガスを基板１２の表面で反応ガスに反応させて所望のバリア膜を形成させるため、いずれのガスの接続口も基板ホルダー１３の近傍に開口することが望ましい。一方、上記スパッタリングガスの接続口は、スパッタリングガスがターゲット１６の表面をスパッタリングするプラズマの生成に利用されるものであるため、ターゲット１６の近傍に開口することが望ましい。
【００４１】
さらに、上記反応ガスとターゲット１６とが反応するのを回避するためには、反応ガスの接続口は、ターゲット１６から離れた位置に開口し、スパッタリングガスの接続口は、基板ホルダー１３から離れた位置に開口するのが望ましい。
【００４２】
従って、たとえば、原料ガスおよび反応ガスの接続口を真空チャンバ１１の側面であって基板１２の表面の水平方向よりやや上方に開口し、スパッタリングガスの接続口を真空チャンバ１１の側面であってターゲット１６の表面の水平方向よりやや下方に開口すればよい。
【００４３】
真空チャンバ１１には、上記各ガスの接続口とは別に真空排気系１９を接続するための排気口（図示せず）が開口されている。真空排気系１９から排気する際に、上記反応ガスがターゲット１６の方向に流れていかないように、上記排気口を基板ホルダー１３近傍であってターゲット１６から離れた位置に開口すればよい。従って、たとえば、上記排気口を真空チャンバ１１の底面に開口すればよい。
【００４４】
上記のとおり、成膜装置１は、同一の真空チャンバ１１でスパッタリング法による成膜と、化学的成膜法、すなわち、加熱された基板１２に原料ガスと反応ガスとを反応させて薄膜を形成する成膜とが可能になる。
【００４５】
ところで、上記構成では、反応ガスの導入を継続すると、真空チャンバ１１内で均一に拡散しようとするため、ターゲット１６に反応ガスが到達し、ターゲット１６と反応してターゲット１６を汚染するおそれがある。また、拡散した反応ガスが真空チャンバ１１の内壁に吸着して、パーティクル発生の原因になるおそれもある。
【００４６】
そこで、本発明では、真空チャンバ１１内での反応ガスの拡散を阻止するために、上記スパッタリングを行なう空間Ｐと基板１２上で上記原料ガスに反応ガスを反応させて薄膜を析出させる空間Ｃとを仕切る仕切手段を設けた。上記仕切手段は、本実施の形態では、真空チャンバ１１内に、空間Ｐと空間Ｃとの間にコリメータ１１１を設置した。このコリメータ１１１により、空間Ｐと空間Ｃとが物理的に仕切られるため、上記反応ガスの拡散を阻止または抑制することができる。
【００４７】
空間Ｐではスパッタリング粒子を均一に基板１２に入射させるために、ターゲット１６から基板１２まである程度の距離を設けた比較的広い空間で行なう必要がある。一方、空間Ｃでは基板１２の表面で原料ガスを反応ガスに反応させるため、比較的基板１２付近の狭い空間で行なう方が良好な薄膜を形成させることができる。そこで、コリメータ１１１の設置位置は、ターゲット１６と基板ホルダー１３との中間の位置よりも、基板ホルダー１３に近い位置に設置するのが好ましい。
【００４８】
成膜装置１でスパッタリング法による成膜を行なう場合は、スパッタリング粒子を基板に入射させなければならないため、スパッタリング粒子がコリメータ１１１を通過できるようにしなければならない。本実施の形態では、コリメータ１１１の厚さ方向に複数の貫通孔１１１ａを設けた。この貫通孔１１１ａの穴径は、φ１０ｍｍ以下が好ましい。この穴径の下限値は、コリメータ１１１の機能を損なわない大きさであればよい。
【００４９】
以上の通り、コリメータ１１１の設置により、反応ガスの空間Ｐへの侵入を阻止または抑制することができるので、反応ガスによるターゲット１６の汚染を防ぐことができる。また、コリメータ１１１を上記の通りターゲット１６と基板ホルダー１３との中間の位置よりも、基板ホルダー１３に近い位置に設置することによって、反応ガスが真空チャンバ１１の内壁に吸着する領域を従来よりも抑えることができる。
【００５０】
図１で示す成膜装置１の構成は、一例にすぎず、特許請求の範囲記載の発明の範囲から逸脱しない限り、これに限定されるものではない。
【００５１】
図２は、スパッタリングガスの導入管１８３の先端部１８３ａである。先端部１８３ａは、ターゲット１６の周縁を取り囲むリング状に形成されている。このリング状の先端部１８３ａの周方向には、複数の噴出口１８３ｂが等間隔に開口されている。各噴出口１８３ｂの開口位置は、ガスがターゲット１６の表面に向かって噴出される位置である。本実施の形態では、９０度ずつ角度をずらして等間隔に４個の噴出口１８３ｂを設けたが、ガス流量、ターゲットの大きさ等に合わせて噴出口１８３ｂの数は変更してもよい。なお、ガス流量は、マスフローコントローラ（図示せず）で制御すればよい。
【００５２】
本実施の形態では、スパッタリングガス導入系１８は、以下で説明するパージガス導入系と共用することにした。したがって、スパッタリングを行なわないときは、スパッタリングガス導入系１８から真空チャンバ１１内部にパージガスが導入される。
【００５３】
以下、成膜装置１を使用して半導体デバイスの銅配線加工におけるバリア膜および密着層の形成のプロセスを説明する。なお、バリア膜の形成法は、ＡＬＤ法を使用して説明する。
【００５４】
基板１２の表面の脱ガスなどの前処理工程が終了した後、真空排気系１９によって真空排気された真空チャンバ１１に基板１２が搬入される。基板１２が搬入されると、スパッタリングガス導入系１８からスパッタリングガスを導入し、印加装置１７からターゲット１６に電圧を印加してプラズマを発生させ、ターゲット１６をスパッタリングして基板１２の表面に金属薄膜すなわち基板側密着層を形成させる。
【００５５】
基板側密着層が形成されると、基板１２をヒーター１３２で加熱し、基板１２の表面近傍に、原料ガス導入系１４から原料ガスを導入するか、反応ガス導入系１５から反応ガスを導入し、次いで最初に原料ガスを導入した場合は、反応ガスを導入し、最初に反応ガスを導入した場合は、原料ガスを導入する。いずれの場合も、最初に導入したガスを排気してから次のガスを導入する。
【００５６】
なお、原料ガスを導入した後で反応ガスを導入する場合は、反応ガス導入系１５からラジカル生成装置１５４を介して反応ガスを導入し、反応ガスのラジカルと基板１２の表面に吸着された原料ガスとを所定時間反応させる。一方、先に反応ガスを導入する場合は、反応ガス導入系１５からラジカルを生成せずに反応ガスを導入する。
【００５７】
上記工程を経て上記基板側密着層の上に原子層程度のごく薄い金属薄膜の析出すなわちバリア膜が形成される。所望の膜厚のバリア膜を形成するためには、上記工程を繰り返せばよい。
【００５８】
なお、上記バリア膜の形成に際し、バリア膜の付着力の強化や不純物の除去を行なう場合は、上記工程とスパッタリングガス導入系１８によってスパッタリングガスを導入してターゲット１６をスパッタリングし、基板１２にスパッタリング粒子を入射させる工程を追加してもよい。また、上記原料ガスと反応ガスとを導入する工程を行なっている間にも、ターゲット１６をスパッタリングし、基板１２にスパッタリング粒子を入射させるようにしてもよい。
【００５９】
すなわち、バリア膜を形成させるためには、上記原料ガスを導入する工程と、上記反応ガスを導入する工程とを交互に複数回繰り返すか、この工程と、上記スパッタリングする工程とを交互に複数回繰り返すか、上記原料ガスと上記反応ガスとを交互に導入して反応させている間にも、ターゲット１６をスパッタリングし、この基板１２にスパッタリング粒子を入射させるか、いずれかの方法を選択すればよい。
【００６０】
このように、原料ガスと反応ガスとを反応させて基板１２の表面上でバリア膜を形成させている間に、上記スパッタリングによって原料ガスと同じ金属の構成元素を主成分とするターゲット１６から基板１２にこの金属の構成元素を入射させることができるので、バリア膜中の金属の構成元素の含有率が増加し、所望のバリア膜が得られる。
【００６１】
さらに、原料ガスが有機金属化合物の場合ならば、上記スパッタリングによってこの構成元素が基板１２の表面に入射することにより、分解が促進されてカーボン等の不純物がバリア膜からはじき出されるため、不純物の少ない低抵抗のバリア膜を取得することができる。
【００６２】
たとえば、ターゲット１６として金属タンタル、原料ガスとして有機タンタルガス、反応ガスとしてアンモニアガスを使用した場合、基板１２の表面上で有機タンタルとアンモニアガスとが反応している間に、金属タンタルが入射し、基板１２表面に窒化タンタルの薄膜が析出される。
【００６３】
上記いずれかの方法によって、バリア膜が所望の膜厚になったら、スパッタリングガス導入系１８からスパッタリングガスを導入し、印加装置１７からターゲット１６に電圧を印加してプラズマを発生させ、ターゲット１６をスパッタリングして上記バリア膜の表面に金属薄膜すなわちバリア膜側密着層を形成させる。
【００６４】
成膜装置１では、上記の通りコリメータ１１１を設置して上記空間Ｐと空間Ｃとを仕切っているので、以上のような工程で、反応ガスを導入しても、上記空間Ｃから上記空間Ｐに反応ガスが侵入することを阻止または抑制することができる。
【００６５】
しかしながら、コリメータ１１１には、空間Ｐから空間Ｃにスパッタリング粒子を通過させる貫通孔１１１ａが設けられているので、空間Ｐの圧力が空間Ｃの圧力よりも低い場合には、空間Ｃに導入され、残留している反応ガスが、この貫通孔１１１ａから空間Ｐに侵入し、ターゲット１６を汚染する可能性がある。たとえば、空間Ｃに反応ガスを導入し、残留している状態において、上記スパッタリング工程が終了し、スパッタリングガスが排出された場合、空間Ｐの圧力が空間Ｃの圧力よりも低くなり、反応ガスが空間Ｐに侵入するおそれがある。
【００６６】
そこで、上記反応ガスが真空チャンバ１１内に導入され、残留している間は、空間Ｐ内の圧力が空間Ｃの圧力よりも高くなるように差圧を発生させるようにすればよい。たとえば、空間Ｐ内にパージガスを導入して、空間Ｐの圧力が空間Ｃの圧力よりも高くなるようにすれば、この差圧を生じさせることができる。
【００６７】
本実施の形態では、スパッタリングガス導入系１８を使用して上記パージガスを導入するようにした。スパッタリングガス導入系１８の先端部１８３ａは、上述の図２で説明した通り、複数の噴出口１８３ｂが開口されている。噴出口１８３ｂから導入されたパージガスは、ターゲット１６の表面を覆ってガスカーテンを形成するので、空間Ｐ内の圧力が、空間Ｃ内の圧力よりも高くなるように差圧を生じさせるとともに、ターゲット１６の表面をパージガスで保護し、反応ガスの侵入を効果的に阻止または抑制することができる。
【００６８】
以上の工程を経て基板１２上に積層膜が形成され、上記バリア膜側密着層の上に、銅配線膜が形成される。
【００６９】
なお、成膜装置１で成膜する前の脱ガス処理と、最終的な配線膜形成処理とを行なうために、真空排気可能な搬送室を介して、成膜装置１を脱ガス室及び配線膜室に接続し、上記基板１２が搬送用ロボットによって上記搬送室から成膜装置１と脱ガス室と配線膜室との間を移動できるような複合型配線膜形成装置を構成すれば、配線膜形成までの一連の工程をこの装置で処理することができる。さらに、上記脱ガス室、配線膜室および成膜装置１を複数接続して上記複合型配線膜形成装置を構成すれば、さらに処理能力は向上する。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明にかかる成膜装置および成膜方法は、基板上にバリア膜を形成させる装置、方法であるため、半導体デバイスの成膜に関する産業上の利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明にかかる成膜装置を示す図
【図２】スパッタリングガス（パージガス）の導入管の先端部の拡大図
【符号の説明】
【００７２】
１        成膜装置
１１      真空チャンバ
１２      基板
１３      基板ホルダー
１４      原料ガス導入系
１５      反応ガス導入系
１６      ターゲット
１７      印加装置
１８      スパッタリングガス導入系
１９      真空排気系
１１１    コリメータ
１１１ａ  貫通孔
１８３ａ  スパッタリングガス導入系の先端部
１８３ｂ  噴射口
【図１】
2006176822.tif 000003
【図２】
2006176822.tif 000004