(57)【要約】【課題】ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を用いて所望の処理を施す際に、被処理体近傍における各成分の量的バランスを容易に制御し、被処理体表面に所望の処理を行い、より効率的で高品質な処理を行うことが可能な処理装置及び処理方法の提供。【解決手段】ハロゲンラジカルを用いて金属製の被エッチング部材８をエッチングし、被エッチング部材８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、被処理体２に所望の処理を施すに際し、被処理体２と被エッチング部材８との距離を相対的に変化させながら被処理体２近傍に存在する複数成分のモル比を観察し、複数成分が所望のモル比となる距離に被処理体２と被エッチング部材８との相対位置を固定して所望の処理を施す。【選択図】図３
2008081752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を支持する支持体と、
被処理体が収容される圧力制御可能なチャンバと、
被処理体の上方に設けられ、原料を含有する金属製の被エッチング部材と、
ハロゲンを含有するガスを供給するハロゲン含有ガス供給手段と、
チャンバの内部をプラズマ化し、ハロゲン含有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
を有する処理装置において、
チャンバ内の被処理体近傍に存在する複数成分のモル比を観察可能な観察手段と、
観察手段の観察結果に基づいて複数成分のモル比が所望のモル比となるように被処理体と被エッチング部材との距離を調節する距離調節手段と
を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の処理装置において、
距離調節手段は、被処理体を支持する支持体を被エッチング部材に対して移動させる支持体移動手段であることを特徴とする処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の処理装置において、
前記観察手段が質量分析装置、或いは分光分析装置であることを特徴とする処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の処理装置において、
前記観察手段は、チャンバ内の被処理体近傍に存在するハロゲンラジカルと前記前駆体とのモル比を観察可能であることを特徴とする処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の処理装置において、
観察手段により観察した複数成分のモル比情報が入力され、入力された情報に応じて被処理体と被エッチング部材との距離が所定の距離となるよう距離調節手段を動作させる制御手段を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の処理装置において、
過去に観察手段により観察されたデータが蓄積される観察結果蓄積手段を備え、
観察結果蓄積手段に蓄積されたデータに基づいて距離調節手段を動作させる制御手段を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の処理装置において、
制御手段は、被処理体と被エッチング部材との距離がハロゲンラジカルと前駆体のモル比がほぼ１：１となる距離となるよう距離調節手段を動作させる機能を有していることを特徴とする処理装置。
【請求項８】
請求項１〜７に記載の処理装置において、
観察手段が被処理体表面に存在する複数成分のモル比を観察可能な観察手段であることを特徴とする処理装置。
【請求項９】
圧力調整可能なチャンバ内にハロゲン含有ガスを供給し、ハロゲン含有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金属製の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、被処理体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被処理体に所望の処理を施すに際し、被処理体と被エッチング部材との距離を相対的に変化させながら被処理体近傍に存在する複数成分のモル比を観察し、複数成分が所望のモル比となる距離に被処理体と被エッチング部材との相対位置を固定して所望の処理を施すことを特徴とする処理方法。
【請求項１０】
圧力調整可能なチャンバ内にハロゲン含有ガスを供給し、ハロゲン含有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金属製の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、被処理体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被処理体に所望の処理を施すに際し、被処理体近傍に存在する複数成分のモル比を観察し、観察した被処理体近傍のモル比をもとに被処理体と被エッチング部材との距離を相対的に変化させて複数成分が所望のモル比となる距離に被処理体と被エッチング部材との相対位置を固定して所望の処理を施すことを特徴とする処理方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の処理方法において、ハロゲンラジカルと前駆体とのモル比を観察し、ハロゲンラジカルと、前駆体とが特定のモル比となる距離に被処理体と被エッチング部材との相対位置を固定して所望の処理を施すことを特徴とする処理方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の処理方法において、ハロゲンラジカルと前駆体のモル比が１：１となる距離に被処理体と被エッチング部材との相対位置を固定して所望の処理を施すことを特徴とする処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを利用した処理に際しチャンバ内の成分モル比を観察して所望の処理を行う処理装置及び処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体の製造等において被処理体に金属膜を作成する方法として、ＣＶＤ法等が利用されている。さらに埋め込み性等が改善されたＣＶＤ法による金属膜作成方法として、ハロゲンラジカルを利用し、金属をハロゲン化して再び還元し堆積させる、ハロゲン化金属還元ＣＶＤと呼ばれる方法がある（特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には金属（Ｍ）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ガスを供給し、誘導プラズマを発生させてハロゲン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ガス成分との前駆体を生成し、被エッチング部材よりも低い温度の被処理体上で前駆体をハロゲンラジカルにより還元し、金属成分を被処理体表面に堆積させる方法である。
【０００４】
また、この一連の反応を用いて、場合によっては反応を逆に進めることや、成膜とは逆のエッチングを行うことも可能である。
【０００５】
【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】
【０００６】
上記の一連の反応を利用して処理を行う際には、被処理体近傍における各成分の量的バランスが処理に大きな影響を与え、各成分の量的バランスにより、被処理体表面において生じる反応が異なることがわかってきた。被処理体表面ではエッチング反応、金属成分のみの成膜反応、及びハロゲン成分含有金属の何れか或いは複数の反応が生じるが、これまで被処理体近傍における各成分の量的バランスを所望のバランスに制御し、被処理体表面において所望の反応を生じ、所望の処理を行う手段が確立されていなかった。
【０００７】
本発明は上記の状況に鑑み、ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を用いて所望の処理を施す際に、被処理体近傍における各成分の量的バランスを容易に制御し、被処理体表面に所望の処理を行い、より効率的で高品質な処理を行うことが可能な処理装置及び処理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】
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の処理装置は、
被処理体を支持する支持体と、
被処理体が収容される圧力制御可能なチャンバと、
被処理体の上方に設けられ、原料を含有する金属製の被エッチング部材と、
ハロゲンを含有するガスを供給するハロゲン含有ガス供給手段と、
チャンバの内部をプラズマ化し、ハロゲン含有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
を有する処理装置において、
チャンバ内の被処理体近傍に存在する複数成分のモル比を観察可能な観察手段と、
観察手段の観察結果に基づいて複数成分のモル比が所望のモル比となるように被処理体と被エッチング部材との距離を調節する距離調節手段と
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に係る本発明では、ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を用いて所望の処理を施す際に、被処理体近傍に存在する複数成分のモル比の観察、及び複数成分のモル比が所望のモル比となるような被処理体と被エッチング部材との距離の調節を行うことにより、被処理体近傍における各成分の量的バランスを容易に制御して、より効率的且つ高品質な所望の処理を行うことが可能となる。
【００１０】
また、請求項２に係る本発明の処理装置は、
請求項１に記載の処理装置において、
距離調節手段は、被処理体を支持する支持体を被エッチング部材に対して移動させる支持体移動手段であることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る本発明では、複数成分のモル比が所望のモル比となる被処理体位置への被処理体の移動を行うことにより、被処理体近傍における各成分の量的バランスを容易に制御して、より効率的且つ高品質な所望の処理を行うことが可能となる。
【００１２】
また、請求項３に係る本発明の処理装置は、
請求項１または２に記載の処理装置において、
前記観察手段が質量分析装置、或いは分光分析装置であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る本発明では、質量分析装置或いは分光分析装置を用いて被処理体近傍に存在する複数成分のモル比の観察を容易に行うことができる。
【００１４】
また、請求項４に係る本発明の処理装置は、
請求項１〜３の何れかに記載の処理装置において、
前記観察手段は、チャンバ内の被処理体近傍に存在するハロゲンラジカルと前記前駆体とのモル比を観察可能であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る本発明では、チャンバ内の被処理体近傍に存在するハロゲンラジカルと前記前駆体とのモル比を観察することにより、ハロゲンラジカルと前駆体とが所望のモル比となる被処理体位置に被処理体を移動して所望の処理を行うことができる。
【００１６】
また、請求項５に係る本発明の処理装置は、
請求項１〜４の何れかに記載の処理装置において、
観察手段により観察した複数成分のモル比情報が入力され、入力された情報に応じて被処理体と被エッチング部材との距離が所定の距離となるよう距離調節手段を動作させる制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項５に係る本発明では、距離調節手段を用いて複数成分のモル比が所望のモル比となるよう被処理体と被エッチング部材との距離を容易に調節して所望の処理を行うことができる。
【００１８】
また、請求項６に係る本発明の処理装置は、
請求項５に記載の処理装置において、
過去に観察手段により観察されたデータが蓄積される観察結果蓄積手段を備え、
観察結果蓄積手段に蓄積されたデータに基づいて距離調節手段を動作させる制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項６に係る本発明では、過去に観察され蓄積されたデータを用いてより効率的に所望の処理を行うことができる。
【００２０】
また、請求項７に係る本発明の処理装置は、
請求項５または６に記載の処理装置において、
制御手段は、被処理体と被エッチング部材との距離がハロゲンラジカルと前駆体のモル比がほぼ１：１となる距離となるよう距離調節手段を動作させる機能を有していることを特徴とする。
【００２１】
請求項７に係る本発明では、距離調節手段を用いてハロゲンラジカルと前駆体のモル比がほぼ１：１となるよう被処理体と被エッチング部材との距離を容易に調節して所望の処理を行うことができる。
【００２２】
また、請求項８に係る本発明の処理装置は、
請求項１〜７に記載の処理装置において、
観察手段が被処理体表面に存在する複数成分のモル比を観察可能な観察手段であることを特徴とする。
【００２３】
請求項８に係る本発明では、被処理体表面に存在する複数成分のモル比を観察して処理中の被処理体表面状態を観察して所望の処理を行うことができる。
【００２４】
上記目的を達成するための請求項９に係る本発明の処理方法は、
圧力調整可能なチャンバ内にハロゲン含有ガスを供給し、ハロゲン含有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金属製の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、被処理体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被処理体に所望の処理を施すに際し、被処理体と被エッチング部材との距離を相対的に変化させながら被処理体近傍に存在する複数成分のモル比を観察し、複数成分が所望のモル比となる距離に被処理体と被エッチング部材との相対位置を固定して所望の処理を施すことを特徴とする。
【００２５】
請求項９に係る本発明では、ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を用いて所望の処理を施す際に、被処理体近傍に存在する複数成分のモル比を観察し、複数成分のモル比が所望のモル比となる被処理体位置へ被処理体を移動することにより、被処理体近傍における各成分の量的バランスを容易に制御して、より効率的且つ高品質な所望の処理を行うことが可能となる。
【００２６】
上記目的を達成するための請求項１０に係る本発明の処理方法は、
圧力調整可能なチャンバ内にハロゲン含有ガスを供給し、ハロゲン含有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金属製の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、被処理体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被処理体に所望の処理を施すに際し、被処理体近傍に存在する複数成分のモル比を観察し、観察した被処理体近傍のモル比をもとに被処理体と被エッチング部材との距離を相対的に変化させて複数成分が所望のモル比となる距離に被処理体と被エッチング部材との相対位置を固定して所望の処理を施すことを特徴とする。
【００２７】
請求項１０に係る本発明では、ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を用いて所望の処理を施す際に、複数成分のモル比が所望のモル比となる被処理体位置へ被処理体を移動し、被処理体近傍に存在する複数成分のモル比を観察して複数成分のモル比を確認することにより、被処理体近傍における各成分の量的バランスを容易に制御して、より効率的且つ高品質な所望の処理を行うことが可能となる。
【００２８】
また、請求項１１に係る本発明の処理方法は、
請求項９または１０に記載の処理方法において、ハロゲンラジカルと前駆体とのモル比を観察し、ハロゲンラジカルと、前駆体とが特定のモル比となる距離に被処理体と被エッチング部材との相対位置を固定して所望の処理を施すことを特徴とする。
【００２９】
請求項１１に係る本発明では、ハロゲンラジカルと、前駆体とが特定のモル比となる距離に被処理体と被エッチング部材との相対位置を固定して、より効率的且つ高品質な所望の処理を行うことが可能となる。
【００３０】
また、請求項１２に係る本発明の処理方法は、
請求項１１に記載の処理方法において、ハロゲンラジカルと前駆体のモル比が１：１となる距離に被処理体と被エッチング部材との相対位置を固定して所望の処理を施すことを特徴とする。
【００３１】
請求項１２に係る本発明では、ハロゲンラジカルと前駆体のモル比が１：１となる距離に被処理体と被エッチング部材との相対位置を固定して、より効率的且つ高品質な所望の処理を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を用いて所望の処理を施す際に、被処理体と被エッチング部材との距離を調整し、被処理体近傍における複数成分のモル比が所望のモル比となる被処理体と被エッチング部材との距離において処理を施すことにより、より効率的且つ高品質な所望の処理を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。なお、本発明は以下に示した実施の形態には限定されない。
【００３４】
（第１実施形態）
本発明は、金属にハロゲンラジカルを作用させ、金属成分とハロゲンガス成分との前駆体を生成し、前駆体を被処理体上に輸送し、被処理体上で再び還元する金属含有膜の作成、及びハロゲンラジカルを利用したエッチングを行うことが可能な処理装置及び処理方法に係る。
【００３５】
具体的には、真空チャンバ内に金属（Ｍ）製の被エッチング部材を備え、ハロゲン含有ガスを供給し、誘導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金属成分とハロゲンガス成分との前駆体を生成し、被エッチング部材よりも低い温度の被処理体上において、前駆体をハロゲンラジカルにより還元し、金属成分を被処理体表面に成膜する。
【００３６】
この一連の反応はハロゲンを塩素とした場合、次式の様に示される。
（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）被処理体への吸着反応；ＭＣｌ（ｇ）→ＭＣｌ（ａｄ）
（４）成膜反応；ＭＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ＊→Ｍ＋Ｃｌ２↑
式中のＣｌ＊は塩素ラジカル、（ｇ）はガス状態、（ａｄ）は吸着状態を示す。金属Ｍには高蒸気圧ハロゲン化物を作る物質（銅など）が使用される。
【００３７】
この（１）〜（４）の一連の反応を用いて、場合によっては反応を逆に進めることや、成膜とは逆のエッチングを行うことも可能である。
【００３８】
図１に上記の処理を行う従来のハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を利用した処理装置の断面概略図を示す。
【００３９】
円筒状に形成された、チャンバ１の底部近傍には被処理体２を支持する支持体３が設けられる。チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は天井板４によって塞がれている。天井板４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５が設けられ、プラズマアンテナ５には整合器６及び高周波電源７が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ５、整合器６及び高周波電源７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。チャンバ１内の被処理体２の上部には高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属からなる被エッチング部材８が絶縁体製の円環部材９に支持されて縞状に設けられ、被エッチング部材８により原料金属が供給される。被エッチング部材８は縞状に設置されることにより、プラズマアンテナ５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。
【００４０】
被処理体２は不図示の温度調節機構により被エッチング部材８よりも低温とされている。
【００４１】
被エッチング部材８の上方にはチャンバ１の内部にハロゲン含有ガス１０を供給するハロゲン含有ガス供給手段としてのノズル１１が設けられている。ノズル１１には流量及び圧力が制御される流量制御器１２を介してハロゲン含有ガスが送られる。
【００４２】
装置内に供給されたガスは排気口１３から排気され、真空装置１４によって所定の圧力に維持される。
【００４３】
所定の圧力に維持されたチャンバの内部にハロゲン含有ガスを供給し、プラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルにより金属からなる被エッチング部材をエッチングし、金属成分とハロゲンとの前駆体を生成し、前駆体を被処理体２上に吸着させ、被処理体２上で前駆体を還元することで、金属成分のみを堆積することが可能である。また、ハロゲンラジカルと前駆体との量的バランスを変化させたり、他の原料ガスを供給したりすることにより、エッチングを行ったり、金属のハロゲン化膜、酸化膜、窒化膜などを成膜したりすることも可能である。
【００４４】
より詳細には、上記の（１）〜（４）の一連の反応において、被処理体２近傍のＣｌ＊量とＭＣｌ量のバランスにより被処理体２表面で生じる反応が異なり、Ｃｌ＊量が過多の場合は、被処理体２表面においてエッチング反応が生じ、被処理体２がエッチングされる。したがって、意図的にＣｌ＊量を過多にすればエッチングを行うことができる。
【００４５】
エッチングではなく成膜を行う場合においては、（４）式の通り、１個のＭＣｌ分子が１個のＣｌ＊によりＣｌを引抜かれると純粋なＭ成分が成膜される。したがって、ＭＣｌ量が過多になると、Ｃｌの引抜きが不十分となり、被処理体２上にはＭのみでなくＭＣｌも成膜される。ＭＣｌを成膜したい場合にはＭＣｌ量を過多にすれば良いが、一般的には純粋な金属Ｍのみの成膜か、金属Ｍの酸化物或いは窒化物の成膜が要求され、Ｃｌ成分は不所望である。
【００４６】
金属Ｍを成膜するには、１個のＭＣｌ分子に対し１個のＣｌ＊を反応させることが重要となり、被処理体２近傍においてＣｌ＊量とＭＣｌ量をほぼ同量とする必要がある。
【００４７】
ＭＣｌは一般的に非常に不安定な物質である。ＭＣｌが不安定であるために被処理体２表面でＣｌ＊によりＣｌが容易に引抜かれ、被処理体２上に純粋な金属成分のみが成膜される。しかしながら、（４）式の金属成膜の反応は表面反応であり、チャンバ内の空間でＭＣｌ（ｇ）とＣｌ＊が反応してＭ（ｇ）とＣｌ２になることは無い。
【００４８】
被処理体２と被エッチング部材８との距離が長い場合には、この不安定なＭＣｌ（ｇ）が、気体状態でより安定なＭｘＣｌｘ等に変化してしまうことがわかってきた。図２に被処理体と被エッチング部材との距離の変化に伴うＣｌ＊、ＭＣｌ、及びＭｘＣｌｘの粒子数の変化を示す。ＭＣｌ（ｇ）は被エッチング部材近傍においてはＣｌ＊と比較して多量に存在しているが、被処理体と被エッチング部材との距離を著しく長くすると、被処理体と被エッチング部材との距離の増加に伴いＭｘＣｌｘが発生し、Ｍ成分の成膜に直接的に関与するＭＣｌが減少してしまう。ＭＣｌが減少すると、被処理体上へのＭ成分の成膜速度が低下すると共に、Ｃｌ＊過多となって被処理体表面でエッチング反応が生じる。
【００４９】
ＭＣｌと異なり、Ｃｌ＊はＭＣｌよりもチャンバ内での寿命が長く、被処理体と被エッチング部材との距離を長くしてもＭＣｌほど著しく減少しないことがわかっている。
【００５０】
そこで本発明の処理装置及び処理方法を利用し、被処理体近傍においてＣｌ＊量とＭＣｌ量がほぼ同量となる被処理体と被エッチング部材との距離を容易に見出して成膜を行うことにより、Ｃｌ成分の残留の無い金属含有膜を高い成膜速度で成膜することが可能となる。即ち、図２においてＣｌ＊量のグラフとＭＣｌ量のグラフの交点となる被処理体と被エッチング部材との距離において成膜を行うことにより、Ｃｌ成分の残留の無い金属含有膜を高い成膜速度で成膜することが可能である。
【００５１】
また同様にして被処理体２近傍においてＣｌ＊量がＭＣｌ量よりも多くなる被処理体２と被エッチング部材８との距離、即ち図２においてＣｌ＊量のグラフとＭＣｌ量のグラフの交点の被処理体と被エッチング部材との距離よりも短い距離において処理を行うことにより、不所望の成膜が行われることなく、所望のエッチングのみを行うことができる。
【００５２】
本発明の第１実施形態に係る処理装置及び処理方法は、図１に示した処理装置を適用して実現したものである。以下にＣｌ＊量とＭＣｌ量とが所望のモル比となるような被処理体と被エッチング部材との距離に被処理体と被エッチング部材との相対距離を変化させて所望の処理を行うことが可能な本発明の第１実施形態に係る処理装置及び処理方法を図３及び図４に基づき説明する。
【００５３】
図３に本発明の第１実施形態に係る処理装置の断面概略図を示す。尚、図３の処理装置は図１に示した処理装置と構成の概要が同一であるため、図１と同一部材には同一符号を付し、重複する部材説明は省略する。第１実施形態に係る処理装置は、図１の処理装置にチャンバ１内の被処理体２近傍に存在する複数成分のモル比を観察可能な観察手段１５と、複数成分のモル比が所望のモル比となるよう支持体３の位置を移動して被処理体２を移動し、被処理体２と被エッチング部材８との距離を調節することが可能な支持体移動手段１６とを備えたものである。
【００５４】
支持体移動手段１６としては例えば油圧や空気圧を利用したものなどが用いられる。処理装置に支持体移動手段１６を設けたことにより、所望の位置に被処理体２を移動して処理を行うことができる。
【００５５】
本実施形態においては被処理体を支持体移動手段１６により移動し被処理体２と被エッチング部材８との距離を調節したが、被処理体２と被エッチング部材８との距離は支持体移動手段１６以外の距離調節手段を用いても良い。例えば支持体３の移動と同様の方法により被エッチング部材８を移動したり、被処理体２と被エッチング部材８との間のチャンバ壁を伸縮させるチャンバ壁伸縮手段を設けてチャンバ壁を伸長したりして被処理体２と被エッチング部材８との距離を調節することも可能である。
【００５６】
観察手段１５は移動可能な支持体３に固定されることで、被処理体２の移動に合わせて移動することが可能であり、常に被処理体２近傍を観察することが可能である。観察手段１５は被処理体２の表面を観察可能であっても良い。
【００５７】
観察手段１５は特に限定されないが、本実施形態には質量分析装置を用いた例を示す。質量分析装置を用いた場合には、観察結果は例えば図４のように示される。各成分のモル比は各ピークの面積比とほぼ一致し、図４においてはＣｌ＊のピークとＭＣｌのピークの面積比がほぼ同じであるので、モル比が約１：１であることがわかる。即ちＣｌ＊量とＭＣｌ量がほぼ同じであるため、この状態で処理を行うと、（４）式において１個のＭＣｌ分子に対し１個のＣｌ＊が反応し、未反応のＭＣｌが残留すること無く高品質な金属膜を成膜することが可能である。
【００５８】
分析装置による観察結果において、ＭＣｌ量がＣｌ＊量よりも少ないことが読み取れた場合には、ＭＣｌ量がＣｌ＊量と同量になるような条件に変更する必要がある。図２に示した通り、ＭＣｌ量を増加させるには、被処理体と被エッチング部材との距離を縮めれば良い。即ち支持体移動手段を用いて被処理体を被エッチング部材に近づけることで被処理体と被エッチング部材との距離を縮めてＭＣｌ量の多い条件にすることができる。
【００５９】
本実施形態における質量分析装置はその場で観察結果を確認することができるものであり、観察を行いながら支持体移動手段１６を用いて被処理体２位置を変化させることにより、ＭＣｌ量とＣｌ＊量がほぼ同量となる位置、即ちＭＣｌ量とＣｌ＊量がほぼ同量となる被処理体２と被エッチング部材８との距離を容易に見出すことが可能である。
【００６０】
用いる分析装置は用いる原料金属により異なる。例えば、分光分析装置による観察結果においてはＣｌ＊に由来するピークとＭＣｌに由来するピークの位置が一致し、Ｃｌ＊とＭＣｌのモル比が判断できないが、質量分析装置による観察結果においてはＣｌ＊に由来するピークとＭＣｌに由来するピークの位置が異なり、容易にＣｌ＊とＭＣｌのモル比を調べることが可能であるような場合には、質量分析装置が用いられる。
【００６１】
観察手段１５として質量分析装置を用いる場合には、チャンバ内の粒子が観測対象となるため、図３の通り観察手段１５の少なくとも一部がチャンバ１内に設置される。
【００６２】
これまでハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を用いて所望の処理を行う際には試験的に処理を行い、被処理体表面の処理結果を見てエッチング、金属成膜、及び金属ハロゲン化物成膜の何れの状態となっているかを確認し、エッチング状態の場合は被処理体と被エッチング部材との距離を広げ、金属ハロゲン化物成膜が行われている場合は被処理体と被エッチング部材との距離を縮めるという、手間のかかる作業を行っていたが、本発明の処理装置及び処理方法を用いて予め観察手段により被処理体近傍の観察を行って処理を行うことで、より容易に被処理体近傍の状態を確認して処理を行うことができる。
【００６３】
（第２実施形態）
図５に第２実施形態に係る処理装置の断面概略図を示す。尚、図５の処理装置は図１及び図３に示した処理装置と構成の概要が同一であるため、図１及び図３と同一部材には同一符号を付し、重複する部材説明は省略する。
【００６４】
本実施形態に示す処理装置は第１実施形態に係る図３の処理装置の観察手段１５に観察手段移動手段１７を設け、観察手段１５を支持体３の動作とは独立して移動可能としたものである。観察手段移動手段１７は支持体移動手段１６と同様に油圧や空気圧を利用したものなどが用いられる。
【００６５】
図５のように観察手段１５が観察手段移動手段１７に接続されることで、被処理体２近傍の観察の他、被処理体２以外の所望の場所の観察も行うことが可能である。また観察手段１５は被処理体２の表面を観察可能であっても良い。
【００６６】
支持体３と独立して動作させることが可能な観察手段移動手段１７を用いることで、支持体３を移動させることなくチャンバ１内を観察することが可能となり、さらに支持体３及び支持体移動手段１６の容積や構成に制限されて観察できない範囲まで観察手段１５を移動してより広範囲にチャンバ１内の観察を行うことが可能となるため、各成分の存在分布やモル比をより広範囲にわたって調べることができる。
【００６７】
（第３実施形態）
図６に第３実施形態に係る処理装置の断面概略図を示す。尚、図６の処理装置は図１、図３及び図５に示した処理装置と構成の概要が同一であるため、図１、図３及び図５と同一部材には同一符号を付し、重複する部材説明は省略する。
【００６８】
本実施形態に示す処理装置は第２実施形態に係る図５の処理装置の支持体移動手段１６及び観察手段１５に制御手段１８を接続し、観察手段１５により観察した複数成分のモル比情報に応じて自動的に支持体移動手段１６を動作させて被処理体２と被エッチング部材８との距離を制御することを可能としたものである。
【００６９】
制御手段１８としてはＰＣなどを用い、観測結果と支持体位置データを読み込んで自動演算処理を行うことによって支持体位置を自動調節することが可能である。
【００７０】
第１実施形態に示した通り、観察手段１５により観察を行いながら支持体移動手段１６を用いて被処理体２位置を変化させることにより、ＭＣｌ量とＣｌ＊量がほぼ同量となる位置、即ちＭＣｌ量とＣｌ＊量がほぼ同量となる被処理体２と被エッチング部材８との距離を容易に見出すことが可能である。
【００７１】
上記の操作は制御手段１８を用いて、自動的にＭＣｌのピーク面積とＣｌ＊のピーク面積を読み取って比較し、Ｃｌ＊のピーク面積よりＭＣｌのピーク面積が小さい場合には被処理体２を被エッチング部材８に近づけ、Ｃｌ＊のピーク面積よりＭＣｌのピーク面積が大きい場合には被処理体２を被エッチング部材８から遠ざけて、Ｃｌ＊のピーク面積とＭＣｌのピーク面積がほぼ一致する被処理体２位置となるよう支持体３位置を容易に自動調節することができる。従って制御手段１８を用いて被処理体２と被エッチング部材８との距離がＭＣｌ量とＣｌ＊量がほぼ同量となる距離となるよう容易に自動調節することが可能である。
【００７２】
制御手段１８は、観察手段移動手段１７が設けられていない図３のような処理装置にも用いることが可能である。
【００７３】
（第４実施形態）
図７に第４実施形態に係る処理装置の断面概略図を示す。尚、図７の処理装置は図１、図３、図５及び図６に示した処理装置と構成の概要が同一であるため、図１、図３、図５及び図６と同一部材には同一符号を付し、重複する部材説明は省略する。
【００７４】
本実施形態に示す処理装置は、第３実施形態に係る図６の処理装置の観察手段１５に観察結果蓄積手段１９を設け、観察結果を蓄積可能とし、さらに観察結果蓄積手段１９と制御手段１８を接続して、観察結果蓄積手段１９に蓄積されたデータに基づき支持体３位置の制御を行うことを可能としたものである。観察結果蓄積手段１９により蓄積された観察結果を制御手段１８により統計処理し、良好な所望の処理を行うことが可能な被処理体２位置の平均値となる被処理体２位置に予め被処理体２を移動することで、より短時間で効率的に被処理体２を所望の位置に移動することができる。
【００７５】
（第５実施形態）
図８に第５実施形態に係る処理装置の断面概略図を示す。尚、図８の処理装置は図５に示した処理装置と構成の概要が同一であるため図５と同一部材には同一符号を付し、重複する部材説明は省略する。
【００７６】
本実施形態に示す処理装置は、第２実施形態に係る図５の処理装置の観察手段１５及び観察手段移動手段１７がチャンバ１の外に設けられ、観察手段１５により観察可能な範囲に存在するチャンバ１の壁を石英窓２０に変更したものである。
【００７７】
観察手段１５として質量分析装置を用いる場合には、チャンバ内の粒子が観測対象となるため観察手段１５の少なくとも一部がチャンバ１内に設置されるが、分光分析装置（ＬＩＦ（レーザ誘起蛍光）、ＩＲ（赤外分光）など）を用いる場合には、光を分析するため、図８のようにチャンバ１内に石英窓２０などの観察対象となる光を透過する窓を設け、チャンバの外に観察手段１５及び観察手段移動手段１７を設置し、窓を通じて観察することができる。
【００７８】
図８のような構成の処理装置を用いることにより、装置の構成による観察手段１５の移動範囲の制限が無く、観察手段１５をより広範囲にわたって移動させることが可能となり、さらに移動方向の自由度も増すことが可能となる。これにより、さらに広範囲にチャンバ１内の観察を行うことが可能となり、各成分の存在分布やモル比をさらに広範囲にわたって調べることができる。
【００７９】
また、図８の処理装置は観察手段１５及び観察手段移動手段１７がチャンバ１の外に設けられているため、観察手段１５自体の容積や構成の自由度も増すことができ、チャンバ１内に設けることができない大容量を有する分析装置も利用することが可能である。また、一度設置した観察手段１５を別の観察手段１５に交換することも容易である。
【００８０】
以上、第１〜５実施形態に本発明の実施の形態を例示したが、各実施形態に示したものを組合せて使用したり、各部材を異なる構成や接続で用いたりすることも可能である。
【００８１】
なお、第１〜５実施形態にはＣｌ＊量とＭＣｌ量とのバランスを観察して所望の処理を行う例を示したが、観察する対象はＣｌ＊、ＭＣｌ、及びＭｘＣｌｘに限定されず、観察対象の数も限定されない。また、被処理体と被エッチング部材との間の各成分のモル比分布を観察して処理を行う本発明の処理装置及び処理方法は、高品質の成膜やエッチングを行うことができる条件を見極めるためだけでなく、他の用途にも用いることが可能である。
【００８２】
また、何れの実施形態においても観察及び被処理体の移動の順序や回数は限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】従来のハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を利用した処理装置の断面概略図である。
【図２】ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を利用した装置内の被処理体と被エッチング部材との距離の変化に伴うチャンバ内の複数成分の粒子数の変化を示す相関図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る処理装置の断面概略図である。
【図４】ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を利用した装置内の被処理体近傍を観察手段により観察した結果の一例を示すグラフである。
【図５】図３の処理装置の観察手段に観察手段移動手段が設けられた本発明の第２実施形態に係る処理装置の断面概略図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る制御手段を設けた処理装置の断面概略図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る観察結果蓄積手段を設けた処理装置の断面概略図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る石英窓を設けチャンバの外に観察手段及び観察手段移動手段を設置した処理装置の断面概略図である。
【符号の説明】
【００８４】
１    チャンバ
２    被処理体
３    支持体
４    天井板
５    プラズマアンテナ
６    整合器
７    高周波電源
８    被エッチング部材
９    円環部材
１０  ハロゲン含有ガス
１１  ノズル
１２  流量制御器
１３  排気口
１４  真空装置
１５  観察手段
１６  支持体移動手段
１７  観察手段移動手段
１８  制御手段
１９  観察結果蓄積手段
２０  石英窓
【図１】
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【図２】
2008081752.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008081752.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008081752.tif 000008
【図７】
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【図８】
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