(57)【要約】【課題】ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を用いて互いに接続状態とされた複数の処理室において複数種の処理を施す際に、各処理室において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】互いに接続状態とされた複数の処理室を用い、各処理室においてハロゲンラジカルを用いて金属製の被エッチング部材をエッチングし、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、被処理体に所望の処理を施すに際し、各処理室に設けられた各被エッチング部材の成分に適する被処理体と被エッチング部材との距離となるよう処理室毎に被処理体と被エッチング部材との距離を異ならせて複数種の処理を施す。【選択図】図４
2008081753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体が収容された圧力制御可能な処理室と、
被処理体の上方に設けられ、成膜原料を含有する金属製の被エッチング部材と、
ハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給手段と、
処理室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し、
処理室が互いに接続状態で複数設けられ、
処理室毎に異なる成分の被エッチング部材が備えられ、
処理室毎に被処理体と被エッチング部材との距離が異なることを特徴とする処理装置。
【請求項２】
被処理体が収容された圧力制御可能な処理室と、
被処理体の上方に設けられ、成膜原料を含有する金属製の被エッチング部材と、
ハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給手段と、
処理室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し、
処理室が互いに接続状態で複数設けられ、
各処理室の被処理体と被エッチング部材との距離が、各処理室内において生成される前駆体の安定性によって決定される距離であることを特徴とする処理装置。
【請求項３】
被処理体が収容された圧力制御可能な処理室と、
被処理体の上方に設けられ、成膜原料を含有する金属製の被エッチング部材と、
ハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給手段と、
処理室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し、
処理室が互いに接続状態に複数設けられ、
処理室毎に異なる成分の被エッチング部材が備えられ、
各処理室の被処理体と被エッチング部材との距離が、各処理室内において生成される前駆体の安定性によって決定される距離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の処理室を、一つのチャンバ内に複数配し、処理室同士の間に仕切りを設けたことを特徴とする処理装置。
【請求項５】
圧力調整可能な処理室内にハロゲンを含有する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金属成分含有膜を被処理体に成膜する工程を、互いに接続された複数の処理室で行うに際し、
処理室毎に被処理体と被エッチング部材との距離を異ならせて処理を行うことを特徴とする処理方法。
【請求項６】
圧力調整可能な処理室内にハロゲンを含有する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金属成分含有膜を被処理体に成膜する工程を、互いに接続された複数の処理室で行うに際し、
各処理室の被処理体と被エッチング部材との距離を、各処理室内において生成される前駆体の安定性をもとに決定して処理を行うことを特徴とする処理方法。
【請求項７】
圧力調整可能な処理室内にハロゲンを含有する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金属成分含有膜を被処理体に成膜する工程を、互いに接続された複数の処理室で行うに際し、
各処理室の被処理体と被エッチング部材との距離を、各処理室内において生成される前駆体の安定性をもとに決定し、処理室毎に被処理体と被エッチング部材との距離を異ならせて処理を行うことを特徴とする処理方法。
【請求項８】
請求項５〜７の何れかに記載の処理方法を用い、
複数の処理室の処理を一つのチャンバ内で行う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、処理室内の複数の成膜成分の組成が所望の組成となる条件におい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処理室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】
ところで、ハロゲン化金属還元を用いない一般のＣＶＤ装置では、被処理体と原料ガス供給源との距離は成膜に著しい影響を与えないため、被処理体と原料ガス供給源との距離は厳密に管理される必要が無かった。したがって、一般のＣＶＤ法においては複数の処理室において原料ガスに異なる金属種を用いて処理を行った場合においても、各処理室において被処理体と原料ガス供給源との距離がほぼ同一となる条件で処理を行っていた。
【０００７】
ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を用いた処理においては、被エッチング部材に用いる金属種によって所望の処理が行われる被処理体と被エッチング部材との距離が異なることがわかってきた。一方、ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法でも複数の処理室を用いることが考えられている。この様な状況でハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を用い、複数の処理室において処理を行う場合に、全ての処理室において高品質な処理を行うことが望まれる状況になってきている。
【０００８】
本発明は上記の状況に鑑み、ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を用いて複数の処理室で所望の処理を行う際、各処理室における被処理体と被エッチング部材との距離を各金属種の成膜に適する距離とし、各処理室においてより効率的に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】
【０００９】
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、
被処理体が収容された圧力制御可能な処理室と、
被処理体の上方に設けられ、成膜原料を含有する金属製の被エッチング部材と、
ハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給手段と、
処理室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し、
処理室が互いに接続状態で複数設けられ、
処理室毎に異なる成分の被エッチング部材が備えられ、
処理室毎に被処理体と被エッチング部材との距離が異なることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に係る本発明では、処理室毎に被エッチング部材の成分に応じた最適な距離で処理することが可能となり、各々の被エッチング部材の成分に適した被処理体と被エッチング部材との距離において、より効率的且つ高品質な所望の連続処理を行うことが可能となる。
【００１１】
上記目的を達成するための請求項２に係る本発明の処理装置は、
被処理体が収容された圧力制御可能な処理室と、
被処理体の上方に設けられ、成膜原料を含有する金属製の被エッチング部材と、
ハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給手段と、
処理室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し、
処理室が互いに接続状態で複数設けられ、
各処理室の被処理体と被エッチング部材との距離が、各処理室内において生成される前駆体の安定性によって決定される距離であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る本発明では、処理室毎に被エッチング部材の成分に基づく前駆体の安定性に応じた最適な距離で処理することが可能となり、各々の被エッチング部材の成分に適した被処理体と被エッチング部材との距離において、より効率的且つ高品質な所望の連続処理を行うことが可能となる。
【００１３】
上記目的を達成するための請求項３に係る本発明の処理装置は、
被処理体が収容された圧力制御可能な処理室と、
被処理体の上方に設けられ、成膜原料を含有する金属製の被エッチング部材と、
ハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給手段と、
処理室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し、
処理室が互いに接続状態に複数設けられ、
処理室毎に異なる成分の被エッチング部材が備えられ、
各処理室の被処理体と被エッチング部材との距離が、各処理室内において生成される前駆体の安定性によって決定される距離であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る本発明では、各々の被エッチング部材の成分に適した被処理体と被エッチング部材との距離において、より効率的且つ高品質な所望の連続処理を行うことが可能となる。
【００１５】
上記目的を達成するための請求項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の処理室を、一つのチャンバ内に複数配し、処理室同士の間に仕切りを設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４に係る本発明では、より効率的な構成を有するチャンバを用いて、より効率的且つ高品質に所望の連続処理を行って、量産を行うことが可能となる。
【００１７】
上記目的を達成するための請求項５に係る本発明の処理方法は、
圧力調整可能な処理室内にハロゲンを含有する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金属成分含有膜を被処理体に成膜する工程を、互いに接続された複数の処理室で行うに際し、
処理室毎に被処理体と被エッチング部材との距離を異ならせて処理を行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項５に係る本発明では、処理室毎に被エッチング部材の成分に応じた最適な距離で処理することが可能となり、各々の被エッチング部材の成分に適した被処理体と被エッチング部材との距離において、より効率的且つ高品質な所望の連続処理を行うことが可能となる。
【００１９】
上記目的を達成するための請求項６に係る本発明の処理方法は、
圧力調整可能な処理室内にハロゲンを含有する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金属成分含有膜を被処理体に成膜する工程を、互いに接続された複数の処理室で行うに際し、
各処理室の被処理体と被エッチング部材との距離を、各処理室内において生成される前駆体の安定性をもとに決定して処理を行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項６に係る本発明では、処理室毎に被エッチング部材の成分に基づく前駆体の安定性に応じた最適な距離で処理することが可能となり、各々の被エッチング部材の成分に適した被処理体と被エッチング部材との距離において、より効率的且つ高品質な所望の連続処理を行うことが可能となる。
【００２１】
上記目的を達成するための請求項７に係る本発明の処理方法は、
圧力調整可能な処理室内にハロゲンを含有する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金属成分含有膜を被処理体に成膜する工程を、互いに接続された複数の処理室で行うに際し、
各処理室の被処理体と被エッチング部材との距離を、各処理室内において生成される前駆体の安定性をもとに決定し、処理室毎に被処理体と被エッチング部材との距離を異ならせて処理を行うことを特徴とする。
【００２２】
請求項７に係る本発明では、各々の被エッチング部材の成分に適した被処理体と被エッチング部材との距離において、より効率的且つ高品質な所望の連続処理を行うことが可能となる。
【００２３】
上記目的を達成するための請求項８に係る本発明の処理方法は、
請求項５〜７の何れかに記載の処理方法を用い、
複数の処理室の処理を一つのチャンバ内で行うことを特徴とする。
【００２４】
請求項８に係る本発明では、より効率的且つ高品質に所望の連続処理を行って、量産を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、複数の互いに接続された処理室において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、各処理室において被処理体と被エッチング部材との距離を調整し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】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。重複する部材説明は省略する。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。
【００２７】
（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。
【００２８】
具体的には、真空処理室内に金属（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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
以下に図１及び図２を用いて従来のハロゲン化金属還元ＣＶＤ法について説明し、図３を用いて一般のＣＶＤ法を利用した処理に用いられる処理室を複数設けた場合の装置構成例を説明する。
【００３２】
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。
【００３３】
円筒状に形成された、処理室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。処理室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の上方には処理室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。処理室１内の支持体３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。
【００３４】
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。
【００３５】
被エッチング部材８の上方には処理室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１０が送られる。
【００３６】
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。
【００３７】
所定の圧力に維持された処理室１の内部にハロゲン含有ガス１０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８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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、処理室内の空間でＭＣｌ（ｇ）とＣｌ＊が反応してＭ（ｇ）とＣｌ２になることは無い。
【００４２】
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。
【００４３】
ＭＣｌと異なり、Ｃｌ＊はＭＣｌよりも処理室内での寿命が長く、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。
【００４４】
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、被処理体と被エッチング部材との距離の変化に対する各処理室内成分の粒子数の変化の一例を示す図２のグラフにおいて、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。
【００４５】
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。
【００４６】
ここで、互いに接続された複数の処理室を用いて複数の処理を行う際に、ハロゲン化金属還元法を用いない一般のＣＶＤ法では被処理体と被エッチング部材との距離は成膜に著しい影響を与えないため、被処理体と被エッチング部材との距離は厳密に管理される必要が無かった。このため、一般のＣＶＤ処理室をそのまま用いて互いに接続状態に複数設けた処理装置を構成する場合は図３のようになる。即ち、処理室を３室設け、各処理室をゲートバルブ１５及び搬送室１６により接続状態とし、処理室Ａ１７、処理室Ｂ１８、及び処理室Ｃ１９にそれぞれ被エッチング部材（Ｘ）２０、被エッチング部材（Ｙ）２１、及び被エッチング部材（Ｚ）２２という異なる金属種を用いて処理を行った場合においても、各処理室１７、１８、１９において被処理体２と被エッチング部材２０、２１、２２との距離がほぼ同一となる条件で処理を行っていた。
【００４７】
しかしながら、上記の通りハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を用いた処理においては、被エッチング部材に用いる金属種によって所望の処理が行われる被処理体と被エッチング部材との距離が異なることがわかってきた。
【００４８】
そこで本発明の処理装置及び処理方法は、ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を用いて互いに接続された複数の処理室で処理を行う際に、各処理室における被処理体と被エッチング部材との距離を各処理室の被エッチング部材成分に適する距離としている。これにより、各処理室におい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。
【００４９】
以下に互いに接続された複数の処理室を用い、各処理室においてＣｌ＊量とＭＣｌ量とが所望のモル比となり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説明する。
【００５０】
図４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。図４の処理装置は、図３の一般のＣＶＤ装置において、各処理室で被処理体２と被エッチング部材２０、２１、２２との距離を各被エッチング部材２０、２１、２２の成分に適するよう異ならせたものである。処理室Ａ１７における被処理体２と被エッチング部材２０、２１、２２との距離ｎと比較して処理室Ｂ１８における距離ｍは短く、処理室Ｃ１９における距離ｌは長くなっている。距離ｎ〜ｌを設定する場合、後述するモル比分布に基づいて決定される。なお、被処理体２と被エッチング部材２０、２１、２２との距離は予め適切な距離を調べてから装置を構成し被処理体２を支持する支持体３及び被エッチング部材２０、２１、２２を各々固定状態としても良いが、支持体３或いは被エッチング部材２０、２１、２２の一方或いは両方を移動手段に接続し、可動状態としても良い。支持体や被エッチング部材２０、２１、２２が可動状態である場合は、様々な金属種に対応可能となり、各金属種に適する支持体３や被エッチング部材２０、２１、２２の位置に調整して所望の処理を行うことが可能となる。
【００５１】
各処理室における被処理体２と被エッチング部材２０、２１、２２との距離は、ＭＣｌ量とＣｌ＊量とのモル比分布により決定される。本実施形態においては質量分析装置を用いてＭＣｌ量とＣｌ＊量とのモル比を求めているが、分光分析装置などを用いて求めても良い。
【００５２】
図５に質量分析装置を用いて各処理室内のハロゲンラジカルと各処理室内に存在する前駆体の粒子数分布を調べた結果の一例のグラフを示す。より詳細には、各処理室における被処理体と被エッチング部材との距離の変化に伴うＣｌ＊、ＸＣｌ、ＹＣｌ、及びＺＣｌの粒子数の変化である。前駆体ＸＣｌ、ＹＣｌ、及びＺＣｌは、処理室Ａ、Ｂ、及びＣにおいて生成され、金属成膜に直接的に関係する前駆体であり、各前駆体は金属製の被エッチング部材（Ｘ）、被エッチング部材（Ｙ）、及び被エッチング部材（Ｚ）に由来する。図５中のＣｌ＊のグラフは各処理室におけるＣｌ＊粒子数の平均的な変化を示す。
【００５３】
図５のグラフにおいて、各処理室においてハロゲン成分の残留の無い成膜を行うのに適する被処理体と被エッチング部材との距離は、ＸＣｌ、ＹＣｌ、及びＺＣｌのグラフとＣｌ＊のグラフとの交点の距離ｄ〜ｆである。即ち、ＹＣｌが生成される処理室Ｂにおいて金属成膜に適する被処理体と被エッチング部材との距離が最も短く、ＺＣｌが生成される処理室Ｃにおいて最も長いことがわかる。したがって図４のように処理室Ａ〜Ｃにおいて、それぞれ被処理体２と被エッチング部材２０、２１、２２との距離ｎ〜ｌを図５のグラフから読み取られる金属成膜に適する距離ｄ〜ｆと一致させることで、各処理室において高品質の金属成膜を行うことが可能となる。
【００５４】
これまで、従来の各処理室で同一の被処理体と被エッチング部材との距離において異なる成分の金属製被エッチング部材を用いて成膜を行う場合は、図５のグラフの交点が各前駆体で同一の点となるようにプロセス条件を設定していた。即ち、距離以外のガス条件、温度条件、電力条件等を変更し、前駆体の粒子数を増減させることで、被処理体近傍のハロゲンラジカルの粒子数と前駆体の粒子数が等しくなるようにしていた。このため、結果としてモル比が主眼にされ、距離以外のガス条件、温度条件、電力条件等の成膜条件をある程度犠牲にせざるを得なかった。
【００５５】
これに対し、本発明の処理装置及び処理方法を用いることにより、金属成膜の品質が犠牲にされる範囲のガス条件、温度条件、電力条件等にすることなく、被処理体と被エッチング部材との距離を設定するのみで、金属成膜に最適なガス、温度、電力等の条件を維持したままハロゲンラジカルと前駆体との粒子数を被処理体近傍において等しくして成膜することが可能となる。
【００５６】
本発明の処理装置及び処理方法を用いて、各処理室において同一の処理をするだけでなく、処理室Ａ１７においては金属成分のみの成膜を行い、処理室Ｂ１８においてはエッチングを行い、処理室Ｃ１９においては酸化膜或いは窒化膜の成膜を行うなど、処理室毎に異なる処理を行うことも可能である。さらに、各処理室に設けられる被処理体は単体のみでなく合金が用いられても良い。
【００５７】
（第２実施形態）
以下に本発明の第２実施形態に係る処理装置及び処理方法を図面に基づき説明する。
【００５８】
本実施形態の処理装置は、第１実施形態の処理装置に示した複数の処理室を、一つのチャンバ内に互いに仕切りを挟んで複数設けたものである。
【００５９】
図６に第２実施形態に係る処理装置の断面概略図を示す。
【００６０】
チャンバ２６には仕切り板２７を挟んで二室の処理室２８、２９が設けられている。本実施形態においてはチャンバ内の処理室が二室の場合を例示するが、処理室の数は限定されない。各処理室２８、２９の底部近傍には被処理体２を支持する支持体３０、３１がそれぞれ設けられる。チャンバ２６の上面は開口部とされ、開口部は天井板３２によって塞がれている。天井板３２の上方にはチャンバ２６の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ３３が設けられ、プラズマアンテナ３３には整合器３４及び高周波電源３５が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ３３、整合器３４、高周波電源３５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。各処理室２８、２９内の支持体の上部には高蒸気ハロゲン化物を作る金属からなる被エッチング部材２０、２１がそれぞれ設けられ、被エッチング部材２０、２１により原料金属が供給される。本実施形態においては被エッチング部材２０、２１に棒状のものを用い、チャンバ壁及び仕切り板２７に設けられた絶縁体からなる被エッチング部材支持体３６に支持され縞状に配置されている。被エッチング部材２０、２１は縞状に設置されることにより、プラズマアンテナ３３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。
【００６１】
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よりも低温とされている。
【００６２】
各処理室２８、２９の各被エッチング部材２０、２１の上方には、各処理室２８、２９の内部にハロゲン含有ガス３７を供給するハロゲン含有ガス供給手段としてのノズル３８がそれぞれ設けられている。ノズル３８には流量及び圧力が制御される流量制御器３９を介してハロゲン含有ガス３７が送られる。
【００６３】
装置内に供給されたガスは処理室間に設けられた排気口４０から排気され、真空装置４１によって所定の圧力に維持される。
【００６４】
ノズル、流量制御器、排気口、真空装置、アンテナ、整合器、及び高周波電源は、一つのチャンバに一つ設けるのみでも良く、各処理室に一つ設けても良い。ノズルが一つの場合は、仕切り板と天井板との間にガスが流通可能な隙間を設けること、及び前記隙間に直接ノズル口を設け、隣接する複数の処理室の間にガスを供給することが望ましい。ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を利用した処理においては、被エッチング部材の材質が異なっても処理室内の気体の圧力はほぼ同条件であり、排気口を各処理室の境界付近に設けることで隣接する処理室内の成分が混入することを防ぐことができるため、同一チャンバ内に仕切りを設けるのみで各処理室の独立性を保つことが可能である。
【００６５】
所定の圧力に維持された各処理室２８、２９の内部にハロゲン含有ガス３７をそれぞれ供給し、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２０、２１をそれぞれエッチングし、金属成分とハロゲンとの前駆体をそれぞれの処理室で生成し、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。
【００６６】
チャンバ２６内の二つの処理室には異なる金属種からなる被エッチング部材２０、２１が設けられ、各金属種に適する処理が行われるよう各処理室で被処理体２と被エッチング部材２０、２１との距離を異ならせてある。即ち、処理室Ａ２８における被処理体２と被エッチング部材２０との距離ｎと比較して処理室Ｂ２９における距離ｍは短くなっている。各処理室における被処理体２と被エッチング部材２０、２１との距離は、第１実施形態と同様に質量分析装置や分光分析装置などを用いたＭＣｌ量とＣｌ＊量とのモル比分布の調査結果から決定される（図５参照）。
【００６７】
図５のグラフにおいて、本実施形態の処理室２８、２９を用いてハロゲン成分の残留の無い成膜を行うのに適する被処理体と被エッチング部材との距離は、ＸＣｌ及びＹＣｌのグラフとＣｌ＊のグラフとの交点の距離ｄ及びｅである。即ち、ＹＣｌが生成される処理室２９において金属成膜に適する被処理体と被エッチング部材との距離はＸＣｌが生成される処理室２８において金属成膜に適する距離よりも短いことがわかる。したがって図６のように処理室２８及び２９において、それぞれ被処理体と被エッチング部材との距離ｎ及びｍを図５のグラフから読み取られる金属成膜に適する距離ｄ及びｅと一致させることで、各処理室において高品質の金属成膜を行うことが可能となる。
【００６８】
処理室Ａ２８、処理室Ｂ２９において、それぞれ被処理体２と被エッチング部材２０、２１との距離ｎ、ｍを各処理室２８、２９の金属種に適する距離ｄ、ｅと一致させることで、各処理室２８、２９において高品質の金属成膜を行うことが可能となる。
【００６９】
被処理体２と被エッチング部材２０、２１との距離は予め適切な距離を調べてから装置を構成し被処理体２を支持する支持体３０、３１及び被エッチング部材２０、２１を各々固定状態としても良いが、支持体３０、３１或いは被エッチング部材２０、２１の一方或いは両方を移動手段に接続し、可動状態としても良い。支持体３０、３１や被エッチング部材２０、２１が可動状態である場合は、様々な金属種に対応可能となり、各金属種に適する支持体３０、３１や被エッチング部材２０、２１の位置に調整して所望の処理を行うことが可能となる。
【００７０】
本発明の処理装置及び処理方法を用いることにより、金属成膜の品質が犠牲にされる範囲の電力条件等にすることなく、被処理体と被エッチング部材との距離を設定するのみで、金属成膜に最適な電力等の条件を維持したままハロゲンラジカルと前駆体との粒子数を被処理体近傍において等しくして成膜することが可能となる。
【００７１】
また、本実施形態は用いるチャンバが一つなので、複数の処理室を用いて複数の処理を行う際に、装置を複数設けたり、各処理室間に真空搬送室を別途設けたりする必要が無くなり、低コストで効率的に、且つ高品質を保って所望の連続処理を行い、量産に対応することが可能となる。
【００７２】
本発明の処理装置及び処理方法を用いて、各処理室において同一の処理をするだけでなく、処理室Ａにおいては金属成分のみの成膜を行い、処理室Ｂにおいてはエッチングを行うなど、処理室毎に異なる処理を行うことも可能である。さらに、各処理室に設けられる被処理体は単体のみでなく合金が用いられても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】従来のハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を利用した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】互いに接続された複数の処理室を有する一般のＣＶＤ装置の断面概略図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る複数の処理室を有し処理室毎に被処理体と被エッチング部材との距離を異ならせた処理装置の断面概略図である。
【図５】ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法を利用した複数の処理室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６】本発明の第２実施形態に係る一つのチャンバ内に複数の処理室を仕切りを挟んで設けた処理装置の断面概略図である。
【符号の説明】
【００７４】
１    処理室
２    被処理体
３、２３、２４、２５、３０、３１  支持体
４、３２  天井板
５、３３  プラズマアンテナ
６、３４  整合器
７、３５  高周波電源
８    被エッチング部材
９    円環部材
１０、３７  ハロゲン含有ガス
１１、３８  ノズル
１２、３９  流量制御器
１３、４０  排気口
１４、４１  真空装置
１５  ゲートバルブ
１６  搬送室
１７、２８  処理室Ａ
１８、２９  処理室Ｂ
１９  処理室Ｃ
２０  被エッチング部材（Ｘ）
２１  被エッチング部材（Ｙ）
２２  被エッチング部材（Ｚ）
２６  チャンバ
２７  仕切り板
３６  被エッチング部材支持体
５０  原料ガス
【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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