(57)【要約】      （修正有）【課題】高融点金属においても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。【解決手段】被エッチング部材１８及び基板を支持する基板支持部を有する処理室１と、前記処理室内の前記被エッチング部材にハロゲンガスを晒すように供給するガス供給部と、前記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、前記被エッチング部材である固体金属に直流電流を印加する電源とを有する。【選択図】図１
2011157571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被エッチング部材、及び基板を支持する基板支持部を有する処理室と、
前記処理室内の前記被エッチング部材にハロゲンガスを晒すように供給するガス供給部と、
前記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、
前記被エッチング部材である固体金属に直流電流を印加する電源と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記固体金属は、Ru, Ni, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Al, Ga, Inの内、少なくとも一つの成分を有する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記固体金属はタングステンであって、成膜工程では、前記固体金属を８００℃以上1000℃以下とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記固体金属は、前記処理室と同電位、もしくは前記処理室の電位より低い請求項１記載の基板処理装置。
【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）。
【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, andF.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、被エッチング部材及び基板を支持する基板支持部を有する処理室と、前記処理室内の前記被エッチング部材にハロゲンガスを晒すように供給するガス供給部と、前記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、前記被エッチング部材である固体金属に直流電流を印加する電源とを有する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
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、項融点金属においても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】
【００１１】
【図１】本発明の第１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１の実施形態に係るガス供給シーケンスを説明した図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜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。
【００１３】
（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。
【００１４】
（処理室）
本実施形態に係る基板処理装置１００は、基板としてのウエハ３を収容する処理室１を有する。処理室１は、石英製の天井板７と、例えばＳＵＳ等の金属材料製の下容器５で構成されている。天井板７は下容器５とはＯリングでシール、分離されている。下容器５は接地（アース）されている。処理室１の側壁には、図示しないウエハ搬送口、及びウエハ搬送口を開閉するゲート弁が設けられている。また、処理室１内には、ベローズで処理室１内の気密が確保されつつ昇降自在に構成された基板支持部としてのウエハ支持機構２が設けられている。ゲート弁の開閉動作、図示しない搬送装置によるウエハ３の搬送動作、ウエハ支持機構２の昇降動作の協働により、処理室１内外へのウエハ３の搬送が実現されるように構成されている。
【００１５】
（プラズマ生成部）
ウエハ載置機構２の基板載置面から見て対向する位置に金属部材１８が設けられ、処理室１の天井板７の外側には、プラズマ生成用アンテナが９が設けられている。即ち、プラズマ生成用アンテナ９とウエハ載置機構２の基板載置面との間に、金属部材１８が設けられるよう構成される。プラズマ生成用アンテナ９は基板処理の際には、処理室１内に供給されたガスを、プラズマ状態とするものである。
【００１６】
プラズマ生成用アンテナ９は、整合回路１０を経由して、電力供給部である高周波電源１１が接続され、更に高周波電源１１は接地されている。高周波電源１１は、１３．５６ＭＨｚの高周波を、プラズマ生成用アンテナ９へ印加する。
【００１７】
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、高周波電源１１からプラズマ生成用アンテナ９に高周波電力を供給することで、被エッチング部材である金属材料１８付近で、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。
プラズマ生成用アンテナ９、整合回路１０、高周波電源１１により、本実施形態に係るプラズマ生成部が構成される。
【００１８】
（ヒータ）
ウエハ支持機構２内には、抵抗加熱ヒータ等として構成されたヒータ４が設けられている。ヒータ４への通電量を調整することで、ウエハ支持機構２の載置面に載置されたウエハ３、金属部材１８等の温度を調整可能なように構成されている。
【００１９】
（ガス供給部）
処理室１の側面には、ガスを供給するガス供給路が、ノズル１２を経由して接続されている。ノズル１２には、ガス供給路６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄが接続されている。
ガス供給路６２ａには、上流から、塩素（Ｃｌ２）ガス源３２ａ、ガスの流量を調整するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）４２ａ、ガス供給/停止する開閉バルブ５２ａが設けられている。同様に、ガス供給路６２ｂには、上流から、ヘリウム（Ｈｅ）ガス源３２ｂ、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）４２ｂ、開閉バルブ５２ｂが設けられている。ガス供給路６２ｃには、上流から、水素（Ｈ２）ガス源３２ｃ、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）４２ｃ、開閉バルブ５２ｃが設けられている。ガス供給路６２ｄには、上流から、窒素（Ｎ２）ガス源３２ｄ、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）４２ｄ、開閉バルブ５２ｄが設けられている。
【００２０】
マスフローコントローラ４２ａ、４２ｂにより流量制御しつつ、開閉バルブ５２ａ、５２ｂ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、マスフローコントローラ４２ｃ，４２ｄにより流量制御しつつ、開閉バルブ５２ｃ，５２ｄを開けることで、処理室１内に水素ガスと窒素ガスの混合ガスが供給されるように構成されている。更に、マスフローコントローラ４２ｄにより流量制御しつつ、開閉バルブ５２ｄを開けることで、処理室１内に窒素ガスが供給されるように構成されている。
【００２１】
主に、ノズル１２、ガス供給路６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄにより、本実施形態に係るガス供給部が構成されている。
【００２２】
（金属部材）
基板支持機構２と天井板７の間には被エッチング部材としての金属部材１８が設けられている。金属部材１８は、ウエハ３に成膜する金属薄膜の原料となる金属材料、例えばタングステン（Ｗ）などにより構成されている。金属部材１８は網状であり、例えば０．１ｍｍ径で、１ｃｍ辺り３０メッシュのタングステン金網で、幅３０ｍｍ、長さ１００ｍｍで構成されている。金属部材１８には直流電源２０が接続され、直接通電可能である。通電することで、金属部材１８全体が５００℃以上、好ましくは７５０℃以上、金属がタングステンの場合８００℃以上に等しく加熱される。
【００２３】
金属部材１８を加熱する方法として、シースヒータを金属部材１８近傍に設け、それにより加熱することが考えられる。しかしながら、金属部材全体が均一に加熱され難く、またシースヒーター材質からの不純物元素の混入が危惧される。更に、金属部材をフローティング電位とした場合、室温から例えば５００℃程度まで数分かけて上昇する傾向が見られ、その後金属部材１８の温度は、５００℃から５４５℃の範囲で変動を起こすため、温度が安定せず外部からシースヒーターで温度制御しようとしても金属部材の温度追従性が確保出来ず、安定した金属膜、即ち均一な膜厚や膜質の金属膜を形成できない。
以上のことから、上記のように金属部材１８に直接通電し、加熱することが良い。
【００２４】
金属部材１８は接地されており、反応室１の電位と同電位とし、また電位を固定している。同電位とすることで、金属部材１８がプラズマに晒される際に、イオン照射により金属部材１８が帯電を防ぐことが可能となる。これにより、帯電することによる基板３へのプラズマ量抑制を防ぐことができる。
また、電位を固定することで、プラズマに晒される際、金属部材１８の電位がプラズマの電位に近づくことを抑制する。仮に電位を固定しなかった場合、金属部材１８が帯電し、プラズマ中の塩素イオンの金属部材への輸送が妨げられ、十分な金属ハロゲン化物をウエハへ供給することが出来なくなる恐れがある。
尚、ここでは反応室１と金属部材１８を同電位としたが、それに限るものではなく、金属部材１８の電位を反応室１より低くしても良い。
【００２５】
ガスを供給するノズル１２の先端は金属部材１８に向けられるよう構成されている。上述のノズル１２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プラズマ生成用アンテナ９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１８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タングステン（ＷＣｌ）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３上に吸着して堆積するように構成されている。堆積時においては、金属部材１８は網状であるので、生成されたプラズマが満遍なく網目を通過し、その結果、金属ハロゲン化合物を均一に基板上に堆積することが可能となる。
【００２６】
（排気部）
処理室１の下方には排気口１７が設けられている。排気口１７には上流側から順に、図示しない圧力計、排気バルブ４４、真空ポンプ６０が接続されている。真空ポンプ６０を作動させ、排気バルブ４４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１７、図示しない圧力計、排気バルブ４４、真空ポンプ６０により、本実施形態に係る排気部が構成される。
【００２７】
（コントローラ）
ウエハ支持機構２、ヒーター４、マスフローコントローラ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ、開閉バルブ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ、整合器１０、高周波電源１１、圧力計（図示しない）、排気バルブ４４、ゲート弁（図示しない）は、制御部としてのコントローラ７０に接続されている。コントローラ７０は、マスフローコントローラ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄの流量制御動作、開閉バルブ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄの開閉動作、ヒーター４、金属部材１８への通電動作、整合器１０のインピーダンス調整、高周波電源１１、直流電源20への電力供給動作、排気バルブ４４の開度調整動作、ゲート弁の開閉動作、ウエハ支持機構２の昇降動作を制御するように構成されている。
【００２８】
（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２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、図２に記載のように、基板上に金属薄膜を形成する１ステップとしての成膜工程（Ｓ３０）と、Ｓ３０で使用した処理ガスの残ガスを排気する第２のステップとしての真空引き工程（Ｓ３１）、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３のステップとしての還元工程（Ｓ３２）と、Ｓ３２で供給されたガスを排気する第４ステップとしてのパージ工程（Ｓ３３）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。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７０により制御される。
【００２９】
（ウエハ搬入工程（Ｓ１０））
まず、ウエハ支持機構２を上昇させた状態でゲート弁を開け、図示しない搬送装置により処理室１内にウエハ３を搬入してウエハ支持機構２上に載置する。そして、ゲート弁２０を閉じる。
【００３０】
（真空引き工程（Ｓ２０））
次に、真空ポンプ６０を作動させ、排気バルブ４４の開度を調整し、処理室１内が１〜１００００Ｐａの内、所望の圧力（成膜圧力）になるように制御する。また、基板支持機構２内部のヒータ４、金属部材１８、ウエハ３がそれぞれ所定の温度（成膜温度）になるように制御する。
ヒータ４は、室温〜１０００℃の範囲の内所望の温度に設定し、金属部材１８は８００℃以上の内、所望の温度に設定する。
【００３１】
（成膜工程（Ｓ３０））
次に、マスフローコントローラ４２ａ，４２ｂにより流量制御しつつ、開閉バルブ５２ａ，５２ｂを開けることで、ハロゲン含有ガスとしての塩素ガスとプラズマ励起用の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、ノズル１２を経由して処理室内、特に金属部材１８の周囲に供給される。
尚、プラズマ励起用ガスとして、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）を用いても良い。
【００３２】
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、高周波電源１１からプラズマ生成用アンテナに高周波電力を供給し、更に直流電源２０から金属部材１８に直流電力を供給し、金属部材１８を所望の温度に維持しつつ、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＊、後述の式（５）参照）が金属部材１８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タングステン（ＷＣｌ）ガスが生成される（後述の式（６）参照）。エッチングにより生成された塩化タングステン（ＷＣｌ）ガスは、ウエハ３上に吸着して堆積する。このとき、金属部材１８の温度を８００℃以上とする。８００℃以上とすることで、タングステン（Ｗ）のエッチングを促進することが可能となる。
【００３３】
ウエハ３上にはタングステン（Ｗ）が析出し、Ｗを主成分とする金属薄膜が形成される（後述する式（７）参照）。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（後述する式（８）参照）。
求めている膜厚に応じて、３から４０分の間、プラズマ状態の維持、金属材料１８の温度の維持等の処理をする。
【００３４】
上述の工程は次のように表される。
Cl2 
＋
e*  → 2Cl*＋e                     
・・式(５)    
M  
＋
Cl* → MCl(ガス)                     ・・式(６)   
MCl（ガス）→ MCl(吸着)                    
・・式(７)    
MCl
＋
Cl* →  M(固体) ＋ Cl2(ガス)↑        ・・式(８)
ここで、Mは金属原子を表している。式（６）から（８）は同一工程の中で同時に起きている現象である。
【００３５】
形成する金属膜の一例としてタングステンを用いて説明したが、それに限るものではなく、他の金属部材でも可能である。例えば、ルテニウム（Ru）, ニッケル（Ni）,チタン（Ti）, ジルコニウム（Zr）,ハフニウム（Hf）, ニオブ（Nb）,タンタル（Ta）,モリブデン（Mo）,アルミニウム（Al）,ガリウム（Ga）,インジウム（In）がある。
【００３６】
上記の内、ニッケル（Ni）や銅（Cu）の場合、Niの融点が1455℃であり、Cuは1083℃と比較的金属の融点が低い。蒸気圧が10-2Torrとなる温度を比較してみると、Niが1510℃、Cuが1273℃である。塩素ラジカルでエッチングする場合、金属部材１８の温度を500℃以上600℃以下の範囲で可能となる。
これに対し、タングステンWのような融点が高い材料（Ｗの場合3382℃）に関しては、ニッケルや銅のような低温では金属膜形成をうまく行なうことが出来ない。式（６）が進行するためには被エッチング部材の温度をある程度上げておく必要があるが、蒸気圧が10-2Torrとなる温度は、Wでは3309℃となっており、塩素ラジカルでエッチングを行なう場合には金属部材１８がタングステンの場合には800℃以上1000℃以下の範囲に設定する必要がある。
【００３７】
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、高周波電源１１、への電力供給を停止すると共に、開閉バルブ５２ａ，５２ｂを閉める。
【００３８】
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：１３３Ｐａ、
ウエハ３の温度：２８０℃
金属部材１８の温度：８００℃、
が例示される。
【００３９】
（真空引き工程（Ｓ３１））
上述のように、開閉バルブ５２ａ，５２ｂを閉め、塩素（Ｃｌ２）及びヘリウム（Ｈｅ）の供給を停止する。また、開閉バルブ５２ｄを開として、マスフローコントローラ４２ｃにより流量調整された、キャリアガスである窒素（Ｎ２）を処理室１内に供給する。このときガス排気管１７の排気バルブ４４は開状態を維持し、真空ポンプ６０により処理室１内が２０Ｐａ以下となるよう、残ガスを排気する。
これにより、処理室１を窒素（Ｎ２）に置換する。
【００４０】
（還元工程（Ｓ３２））
マスフローコントローラ４２ｃ，４２ｄにより流量制御しつつ、開閉バルブ５２ｃ，５２ｄを開けることで、処理室１内への水素ガスと窒素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、ウエハ３に向けてノズル１２から供給される。
このとき、水素と窒素の割合は、水素を２％、窒素を９８％とする。
【００４１】
処理室１内に水素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給しつつ、高周波電源１１からプラズマ生成用アンテナ９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。
【００４２】
所定時間が経過して金属薄膜のＣｌの還元が完了したら、プラズマ生成用アンテナ９への電力供給を停止すると共に、開閉バルブ５２ｃを閉めて処理室１内への水素ガスとの混合ガスの供給を停止する。
ここで所定時間とは、例えば、３から４０分の間である。  
【００４３】
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：１３３Ｐａ、
ウエハ３の温度：２８０℃、
が例示される。
【００４４】
（真空引き工程（Ｓ３３））
上述のように、開閉バルブ５２ｃを閉め、水素の供給を停止する。開閉バルブ５２ｄは開を維持し、マスフローコントローラ４２ｄにより流量調整された、キャリアガスである窒素（Ｎ２）を処理室１内に供給する。このときガス排気管１７の排気バルブ４４は開状態を維持し、真空ポンプ６０により処理室１内が２０Ｐａ以下となるよう、残ガスを排気する。
これにより、処理室１を窒素（Ｎ２）に置換する。
【００４５】
（繰り返し工程）
その後、成膜工程（Ｓ３０）から還元工程（Ｓ３３）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。
【００４６】
（ウエハ搬出工程（Ｓ４０））
開閉バルブ５２ｄは開を維持し、マスフローコントローラ４２ｄにより流量調整された、不活性ガスとしてのる窒素（Ｎ２）を処理室１内に供給する。排気バルブ４４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、上述の工程の逆工程により成膜済みのウエハ３を処理室１内から搬出する。
【００４７】
（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。
【００４８】
本実施形態によれば、上述の成膜工程（Ｓ３０）において、金属部材を均一に加熱することができるので、プラズマによるエッチングの促進を図ることが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、上述の成膜工程（Ｓ３０）において、金属部材を高温に加熱することができるので、タングステンなど高温状態にする必要がある金属においても、エッチングの促進を図ることができる。
【００５０】
また、金属部材１８を反応室１と同電位、もしくはそれより低い電位としているので、金属部材への帯電を防ぎ、ハロゲン化物を効率よく生成することができる。
【００５１】
また、金属部材への帯電を防いでいるので、ハロゲン化物生成の持続、即ち成膜の持続を可能とする。
【００５２】
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１８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１８のダメージを低減させることが出来る。
【００５３】
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、水素ガスと窒素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窒素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。
【００５４】
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。
【００５５】
＜本発明の第２の実施形態＞
本実施形態に係る基板処理装置は、金属部材１８の電位を制御するために、第２の直流電源である直流電源２１がを設けた点が、上述の実施形態と異なる。
【００５６】
図３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３の説明において、図１と同様の番号の構成は、説明を省略する。
図１の構成において金属部材７はアース電位であるのに対して、図3では金属部材７は直流電源２１により任意にその電位を変えることが出来る。金属部材をフローティング電位とした時には塩素ガスの一部はイオン化して金属部材周辺に集まり帯電する。このためイオン化した塩素ガスが金属部材に近づくことが出来ずエッチングは妨害される。直流電源２１を設けた場合には金属部材の電位を変更してイオンによるエッチングを促進することが出来る。
【００５７】
本実施形態によれば、金属部材１８の電位を制御し、処理室１の電位より低くすることができるので、金属部材１８がプラズマに晒される際に、イオン照射により金属部材１８が帯電を防ぐことが可能となる。これにより、帯電することによる基板３へのプラズマ量抑制を防ぐことができる。
【００５８】
＜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。
【００５９】
例えば、上述の実施形態では、プラズマ生成用アンテナを有する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、誘導結合型に限らず、平行平板型、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。
【００６０】
ここでは、金属部材の一例としてタングステンを用いて説明したが、それに限るものではなく、他の金属部材でも可能である。例えば、ルテニウム（Ru）,
ニッケル（Ni）,チタン（Ti）, ジルコニウム（Zr）,ハフニウム（Hf）, ニオブ（Nb）,タンタル（Ta）,モリブデン（Mo）,アルミニウム（Al）,ガリウム（Ga）,インジウム（In）がある。
ただし、タングステンのような融点温度の高い金属部材の場合、部材全体の温度を均一にし、且つ高温とする必要がある。
【００６１】
＜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。
【００６２】
＜付記１＞
被エッチング部材及び基板を支持する基板支持部を有する処理室と、前記処理室内の前記被エッチング部材にハロゲンガスを晒すように供給するガス供給部と、前記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、前記被エッチング部材である固体金属に直流電流を印加する電源と、を有する基板処理装置。
【００６３】
＜付記２＞
前記固体金属は、Ru, Ni, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Al, Ga, Inの内、少なくとも一つの成分を有する付記１記載の基板処理装置。
【００６４】
＜付記３＞
前記固体金属はタングステンであって、成膜工程では、前記固体金属を８００℃以上1000℃以下とする付記１記載の基板処理装置。
【００６５】
＜付記４＞
前記固体金属は、前記処理室と同電位、もしくは前記処理室の電位より低い請求項１記載の基板処理装置。
【００６６】
＜付記５＞
基板を収容するチャンバ内にハロゲンガス（ここでは塩素ガス）と希ガスを供給して外部より印加した高周波によりチャンバ内にプラズマを発生させて、被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとの前駆体を生成して基板に運び、該前駆体中のハロゲン同士の還元反応により、該前駆体から金属成分のみを生成して基板に成膜する。この時、被エッチング部材である固体金属に直接直流電流を印加して固体金属材料の温度制御をして金属膜を堆積することを特徴とする金属膜成膜方法及び装置。
【００６７】
＜付記６＞
少なくとも１枚の基板を処理室内に搬入する工程と、処理室内にハロゲンガスを供給し、高周波で励起したハロゲンガスプラズマと固体金属を反応させて金属塩化物を基板上に供給する工程と、基板上の金属塩化物前駆体とハロゲンガスラジカルの還元反応により金属膜を堆積させる工程と、基板を処理室内から搬出する工程を有することを特徴とする付記５記載の金属膜成膜方法及び装置。
【００６８】
＜付記７＞
固体金属材料をRu, Ni, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Al, Ga, Inなどを含む金属材料とすることを特徴とする付記５から６記載の金属膜成膜方法及び装置。
【００６９】
＜付記８＞
固体金属材料をプラズマエッチングするハロゲンガスが塩素（Cl2）、塩化水素(HCl)を含むハロゲンガスであることを特徴とする付記５から７記載の金属膜成膜方法及び装置。
【００７０】
＜付記９＞
金属膜中に含まれる不純物を除去するため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ガスラジカルを用いることを特徴とする付記５から８記載の金属膜成膜方法及び装置。
【００７１】
＜付記１０＞
励起用ガスとしてヘリウム（He）、ネオン（Ne）、アルゴン（Ar）、窒素（N２）を用いることを特徴とする付記５から９記載の金属膜成膜方法及び装置。
【００７２】
＜付記１１＞
固体金属の温度を500℃以上、1000℃以下とすることを特徴とする付記５から１０記載の金属膜成膜方法及び装置。
【００７３】
＜付記１２＞
堆積工程での処理室圧力を１Pa以上10,000Pa以下とすることを特徴とする付記５から１１記載の金属膜成膜方法及び装置。
【００７４】
＜付記１３＞
被エッチング部材の電位をチャンバー電位に対して同電位とするか、もしくはそれより低くすることを特徴とする付記５から１２記載の金属膜成膜方法及び装置。
【符号の説明】
【００７５】
１  処理室
２  ウエハ支持機構
３  ウェハ
４  ヒーター
５  下容器
７  天井板
９  プラズマ生成用アンテナ
１０  整合器
１１  電源
１２  ノズル
１７  排気口
１８  金属部材（被エッチング部材）
１９  リング部
２０  第１の直流電源
２１  第２の直流電源
３２,  ３２a,  ３２b,  ３２c  ３２d  ガス源
４２a,  ４２b,  ４２c,  ４２ｄ  マスフローコントローラ
４４  排気バルブ
５２a, ５２b,  ５２c,  ５２d  原料ガスバルブ
６０  ポンプ
６２a,  ６２b,  ６２c,  ６２ｄ  ガス供給路
７０  コントローラ
【図１】
2011157571.tif 000003
【図２】
2011157571.tif 000004
【図３】
2011157571.tif 000005