(57)【要約】【課題】成膜原料としてコバルトカルボニルを用いてＣｏ膜を成膜する場合に、下地との密着性を良好にすることができる成膜方法を提供すること。【解決手段】処理容器１内に基板Ｗを配置し、処理容器１内に気体状のコバルトカルボニルを供給し、基板Ｗ上でコバルトカルボニルを熱分解させて基板Ｗ上にＣｏ膜を成膜するにあたり、基板ＷのＣｏ膜の下地が、Ｃｏ膜との界面近傍に混合層を形成する材料で構成されており、基板Ｗの加熱温度を１９０〜３００℃とする。【選択図】図１
2012175073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内に基板を配置し、前記処理容器内に気体状のコバルトカルボニルを供給し、前記基板上でコバルトカルボニルを熱分解させて前記基板上にＣｏ膜を成膜する成膜方法であって、前記基板のＣｏ膜の下地が、Ｃｏ膜との界面近傍に混合層を形成する材料で構成されており、前記基板の加熱温度を１９０〜３００℃とすることを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
処理容器内に基板を配置し、前記処理容器内に気体状のコバルトカルボニルを供給し、前記基板上でコバルトカルボニルを熱分解させて前記基板上にＣｏ膜を成膜する成膜方法であって、前記基板のＣｏ膜の下地がＡｌであり、前記基板の加熱温度を１７５〜３００℃とすることを特徴とする成膜方法。
【請求項３】
処理容器内に基板を配置し、前記処理容器内に気体状のコバルトカルボニルを供給し、前記基板上でコバルトカルボニルを熱分解させて前記基板上にＣｏ膜を成膜する成膜方法であって、前記基板のＣｏ膜の下地がＴｉＮまたはＣＶＤ−Ｗ膜であり、前記基板の加熱温度を２１５〜３００℃とすることを特徴とする成膜方法。
【請求項４】
前記基板のＣｏ膜の下地がＣＶＤ−Ｗ膜である場合に、その膜を成膜する際の還元ガスがＢ２Ｈ２であることを特徴とする請求項３に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記コバルトカルボニルは、Ｃｏ２（ＣＯ）８であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項６】
原料容器内で成膜原料として固体状のＣｏ２（ＣＯ）８をその分解開始温度未満の温度で気化させて前記処理容器内に供給することを特徴とする請求項５に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記原料容器内にＣＯガスを供給することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項８】
前記Ｃｏ膜を成膜後、その上に電解メッキによりＣｕを堆積させることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項９】
コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項１から請求項８のいずれかの成膜方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤ法によりＣｏ膜を成膜する成膜方法および記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、半導体デバイスの高速化、配線パターンの微細化等に呼応して、Ａｌよりも導電性が高く、かつエレクトロマイグレーション耐性等も良好なＣｕが配線として注目されており、このような用途には電解メッキが用いられている。電解メッキによるＣｕ配線のシードとしては、埋め込み性を向上させる観点から、従来のＣｕからＣｏへの変更が検討されている。また、Ｃｕ拡散バリア膜としてもＣｏ膜を用いることが提案されている。
【０００３】
Ｃｏ膜の成膜方法としては、スパッタリングに代表される物理蒸着（ＰＶＤ）法が多用されていたが、半導体デバイスの微細化にともなってステップカバレッジが悪いという欠点が顕在化している。
【０００４】
そこで、Ｃｏ膜の成膜方法として、Ｃｏを含む原料ガスの熱分解反応や、当該原料ガスの還元性ガスによる還元反応にて基板上にＣｏ膜を成膜する化学蒸着（ＣＶＤ）法が用いられつつある。このようなＣＶＤ法により成膜されたＣｏ膜は、ステップカバレッジ（段差被覆性）が高く、細長く深いパターン内への成膜性に優れているため、微細なパターンへの追従性が高く、Ｃｕメッキのシード層として好適である。
【０００５】
ＣＶＤ法によるＣｏ膜については、成膜原料としてコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）を用い、これをチャンバー内に気相供給してチャンバー内に配置された基板上で熱分解させる方法が発表されている（例えば非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Journal  of  The  Electrochemical  Society,  146(7)  2720-2724  (1999)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、原料としてコバルトカルボニルを用いてＣＶＤ法でＣｏ膜を成膜する場合には、得られたＣｏ膜と下地との密着性が悪い場合があり、このように下地との密着性が悪い場合には、電解メッキによりＣｕを堆積した際に剥離が生じるという問題点がある。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、成膜原料としてコバルトカルボニルを用いてＣｏ膜を成膜する場合に、下地との密着性を良好にすることができる成膜方法を提供することを課題とする。
また、そのような成膜方法を実行するためのプログラムを記憶した記憶媒体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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、処理容器内に基板を配置し、前記処理容器内に気体状のコバルトカルボニルを供給し、前記基板上でコバルトカルボニルを熱分解させて前記基板上にＣｏ膜を成膜する成膜方法であって、前記基板のＣｏ膜の下地が、Ｃｏ膜との界面近傍に混合層を形成する材料で構成されており、前記基板の加熱温度を１９０〜３００℃とすることを特徴とする成膜方法を提供する。
【００１０】
本発明の第２の観点では、処理容器内に基板を配置し、前記処理容器内に気体状のコバルトカルボニルを供給し、前記基板上でコバルトカルボニルを熱分解させて前記基板上にＣｏ膜を成膜する成膜方法であって、前記基板のＣｏ膜の下地がＡｌであり、前記基板の加熱温度を１７５〜３００℃とすることを特徴とする成膜方法を提供する。
【００１１】
本発明の第３の観点では、処理容器内に基板を配置し、前記処理容器内に気体状のコバルトカルボニルを供給し、前記基板上でコバルトカルボニルを熱分解させて前記基板上にＣｏ膜を成膜する成膜方法であって、前記基板のＣｏ膜の下地がＴｉＮまたはＣＶＤ−Ｗ膜であり、前記基板の加熱温度を２１５〜３００℃とすることを特徴とする成膜方法を提供する。
【００１２】
本発明の第４の観点では、コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第１〜第３の観点の成膜方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、下地材料に応じて密着性が良好になる成膜温度が存在し、その温度以上でＣｏ膜を成膜すれば密着性が良好になるという知見を得、その知見に基づいて、下地材料に応じて適切な温度でＣｏ膜を成膜するので、良好な密着性でＣｏ膜を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜方法を実施するための成膜装置の一例を示す略断面である。
【図２】Ｃｏ膜を電解メッキによるＣｕ配線のシードとして用いる場合のウエハの構造の一例を示す断面図である。
【図３】Ｃｏ膜を電解メッキによるＣｕ配線のシードとして用いる場合のウエハの構造の他の例を示す断面図である。
【図４】図２の構造のウエハにシード膜としてＣｏ膜を成膜し、さらに電解メッキによりホール内にＣｕ配線を形成した状態を示す断面図である。
【図５】図３の構造のウエハにシード膜としてＣｏ膜を成膜し、さらに電解メッキによりホール内にＣｕ配線を形成した状態を示す断面図である。
【図６】種々の下地材料について種々の成膜温度で成膜したＣｏ膜の密着性の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
＜本発明の一実施形態に係る成膜方法を実施するための成膜装置の構成例＞
図１は、本発明の一実施形態に係る成膜方法を実施するための成膜装置の一例を示す略断面である。
この成膜装置１００は、気密に構成された略円筒状のチャンバー１を有しており、その中には被処理基板である半導体ウエハＷを水平に支持するためのサセプタ２が、後述する排気室の底部からその中央下部に達する円筒状の支持部材３により支持された状態で配置されている。このサセプタ２はＡｌＮ等のセラミックスからなっている。また、サセプタ２にはヒーター５が埋め込まれており、このヒーター５にはヒーター電源６が接続されている。一方、サセプタ２の上面近傍には熱電対７が設けられている。熱電対７の信号は後述する温度コントローラ６０に伝送されるようになっている。そして、温度コントローラ６０は熱電対７の信号に応じてヒーター電源６に指令を送信し、ヒーター５の加熱を制御してウエハＷを所定の温度に制御するようになっている。なお、サセプタ２には３本のウエハ昇降ピン（図示せず）がサセプタ２の表面に対して突没可能に設けられており、ウエハＷを搬送する際に、サセプタ２の表面から突出した状態にされる。
【００１７】
チャンバー１の天壁１ａには、円形の孔１ｂが形成されており、そこからチャンバー１内へ突出するようにシャワーヘッド１０が嵌め込まれている。シャワーヘッド１０は、後述するガス供給機構３０から供給された成膜用のガスをチャンバー１内に吐出するためのものであり、その天板１１には成膜原料ガスが導入されるガス導入口１２が設けられている。シャワーヘッド１０の内部にはガス拡散空間１３が形成されており、シャワーヘッド１０の底板１４には多数のガス吐出孔１５が設けられている。そして、ガス導入口１２からガス拡散空間１３に導入されたガスがガス吐出孔１５からチャンバー１内に吐出されるようになっている。
【００１８】
チャンバー１の底壁には、下方に向けて突出する排気室２１が設けられている。排気室２１の側面には排気管２２が接続されており、この排気管２２には真空ポンプや圧力制御バルブ等を有する排気装置２３が接続されている。そしてこの排気装置２３を作動させることによりチャンバー１内を所定の真空度まで減圧することが可能となっている。
【００１９】
チャンバー１の側壁には、ウエハ搬送室（図示せず）との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口２４と、この搬入出口２４を開閉するゲートバルブＧとが設けられている。また、チャンバー１の壁部には、ヒーター２６が設けられており、成膜処理の際にチャンバー１の内壁を加熱することが可能となっている。ヒーター２６にはヒーター電源２７から給電されるようになっている。
【００２０】
ガス供給機構３０は、成膜原料である固体状のコバルトカルボニルであるＣｏ２（ＣＯ）８を貯留する成膜原料容器３１を有している。成膜原料容器３１の周囲にはヒーター３２が設けられ、これにより成膜原料であるＣｏ２（ＣＯ）８を加熱して気化するようになっている。ヒーター３２にはヒーター電源４８から給電されるようになっている。
【００２１】
成膜原料容器３１には、上方からガス導入配管３３が挿入されている。ガス導入配管３３にはバルブ３４が介装されている。ガス導入配管３３はＣＯガス配管３５とキャリアガス配管３６に分岐されており、ＣＯガス配管３５にはＣＯガス供給源３７が、キャリアガス配管３６にはキャリアガス供給源３８が接続されている。ＣＯガス配管３５には流量制御器としてのマスフローコントローラ３９およびその前後のバルブ４０が介装されており、キャリアガス配管３６には流量制御器としてのマスフローコントローラ４１およびその前後のバルブ４２が介装されている。キャリアガスとしてはＡｒガスまたはＮ２ガスを好適に用いることができる。
【００２２】
ＣＯガスは、気化したコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）の分解を抑制するために導入される。すなわち、Ｃｏ２（ＣＯ）８は分解されることによりＣＯを生成するが、成膜原料容器３１にＣＯを供給してＣＯ濃度を高くすることにより、Ｃｏ２（ＣＯ）８が分解してＣＯを生成する反応が抑制される。一方、キャリアガスは成膜原料容器３１内で気化して生成されたＣｏ２（ＣＯ）８ガスをチャンバー１に搬送するために導入される。なお、ＣＯガスにキャリアガスの機能を持たせてもよく、その場合には別途のキャリアガスは不要である。
【００２３】
成膜原料容器３１には、上方から成膜原料ガス供給配管４３が挿入されており、成膜原料ガス供給配管４３の他端はガス導入口１２に接続されている。そして、ヒーター３２により加熱されて気化されたＣｏ２（ＣＯ）８ガスがキャリアガスにより成膜原料ガス供給配管４３内を搬送されてガス導入口１２を経てシャワーヘッド１０へ供給される。成膜原料ガス供給配管４３の周囲には、ヒーター４４が設けられている。ヒーター４４にはヒーター電源４９から給電される。また、成膜原料ガス供給配管４３には、流量調整バルブ４５と、そのすぐ下流側の開閉バルブ４６と、ガス導入口１２の直近の開閉バルブ４７とが設けられている。
【００２４】
成膜原料ガス供給配管４３のバルブ４７の上流には、希釈ガス供給配管６１が接続されている。希釈ガス配管６１の他端には、希釈ガスとして例えばＡｒガスまたはＮ２ガス等を供給する希釈ガス供給源６２が接続されている。希釈ガス配管６１には流量制御器としてのマスフローコントローラ６３およびその前後のバルブ６４が介装されている。なお、希釈ガスはパージガスや安定化ガスとしても機能する。
【００２５】
上記チャンバー１の壁部には熱電対５１が取り付けられ、上記成膜原料容器３１内には熱電対５２が取り付けられ、上記成膜原料ガス供給配管４３には熱電対５３が取り付けられており、これら熱電対５１、５２、５３は温度コントローラ６０に接続されている。上述した熱電対７も含めて、これら熱電対が検出した温度検出信号は温度コントローラ６０に送られる。温度コントローラ６０には上述のヒーター電源６、２７、４８、４９が接続されている。そして、温度コントローラ６０は、上述した熱電対７，５１，５２，５３の検出信号に応じてヒーター電源６、２７、４８、４９に制御信号を送り、サセプタ２の温度、チャンバー１の壁部の温度、成膜原料容器３１内の温度、成膜原料ガス供給配管４３内の温度を制御するようになっている。
【００２６】
成膜原料であるＣｏ２（ＣＯ）８は、成膜原料容器３１においてヒーター３２で加熱されて気化され、成膜原料ガス供給配管４３内をヒーター４４で加熱されることで気体状のままチャンバー１内に供給されるが、この時のＣｏ２（ＣＯ）８の加熱温度は、温度コントローラ６０によって分解開始温度未満の温度に制御される。具体的には、後述するように、コバルトカルボニルの減圧ＴＧ（熱重量分析計）で把握される分解開始温度は４５℃であるため、４５℃未満に制御することが好ましい。チャンバー１の壁部（内壁）の温度も、Ｃｏ２（ＣＯ）８ガスの分解温度未満に制御されることが好ましい。
【００２７】
本実施形態においては、成膜の際のウエハＷの温度（成膜温度）は、後述するように、下地の種類に応じて密着性が改善される温度以上の温度に制御される。また、成膜温度は３００℃以下に制御される。３００℃を超えるとＣｏが凝集してしまう。
【００２８】
成膜装置１００は制御部７０を有し、この制御部７０により各構成部、例えば温度コントローラ６０、排気装置２３、マスフローコントローラ、流量調整バルブ、バルブ等の制御等を行うようになっている。温度コントローラ６０に関しては、温度コントローラ６０により制御すべき部分の温度設定等を行う。この制御部７０は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラ７１と、ユーザーインターフェース７２と、記憶部７３とを有している。プロセスコントローラ７１には成膜装置１００の各構成部が電気的に接続されて制御される構成となっている。ユーザーインターフェース７２は、プロセスコントローラ７１に接続されており、オペレータが成膜装置１００の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作などを行うキーボードや、成膜装置１００の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなっている。記憶部７３もプロセスコントローラ７１に接続されており、この記憶部７３には、成膜装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ７１の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて成膜装置１００の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわち処理レシピや、各種データベース等が格納されている。処理レシピは記憶部７３の中の記憶媒体（図示せず）に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスク等の固定的に設けられているものであってもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
【００２９】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース７２からの指示等にて所定の処理レシピを記憶部７３から呼び出してプロセスコントローラ７１に実行させることで、プロセスコントローラ７１の制御下で、成膜装置１００での所望の処理が行われる。
【００３０】
＜本発明の一実施形態に係る成膜方法＞
次に、以上のように構成された成膜装置を用いて行われる本発明の一実施形態に係る成膜方法について説明する。
【００３１】
本実施形態の成膜方法は、例えば、電解メッキによるＣｕ配線のシードとして用いるＣｏ膜の成膜に適用することができる。Ｃｕ配線のシードとしてＣｏ膜を用いる場合には、ウエハＷとして、例えば図２、３に示すような構造のものを用いる。図２は、シリコン基板１０１に、下層の配線層１０３に達するホール１０２が形成され、全面に絶縁膜１０４が形成された構造であり、図３は、絶縁膜１０４の上にバリア膜１０５が形成された構造である。下層の配線層１０３としては、Ａｌ膜、Ｗ膜、Ｃｕ膜等を挙げることができる。絶縁膜１０４としては、ＳｉＯ２膜を用いることができる。バリア膜１０５としては、ＴｉＮ／Ｔｉの２層膜（上層がＴｉＮ膜）、Ｔｉ膜、ＴｉＮ膜、Ｔａ膜等を用いることができる。
【００３２】
また、ＭＯＳ型半導体におけるソース・ドレイン電極、ゲート電極の上にコンタクト層として用いるＣｏ膜の成膜に適用することができる。この場合には、図示はしていないが、Ｓｉからなるソース・ドレイン電極、ゲート電極が表面に形成されたウエハにＣｏ膜が形成されることとなる。
【００３３】
Ｃｏ膜の成膜にあたっては、成膜原料容器３１内に、成膜原料として固体状のＣｏ２（ＣＯ）８を装入した状態とし、さらに、チャンバー１内のサセプタ２の温度、およびチャンバー１の壁部の温度を成膜の際の温度に制御する。次いで、ゲートバルブＧを開け、図示しない搬送装置により上記図２または図３の構造のウエハＷをチャンバー１内に導入し、サセプタ２上に載置する。
【００３４】
次いで、チャンバー１内を排気装置２３により排気してチャンバー１内の圧力を１３３〜１３３３Ｐａ（１〜１０Ｔｏｒｒ）とし、ヒーター５によりサセプタ２を加熱してサセプタ２（半導体ウエハＷの温度）の温度を、後述するように、下地の材料に応じて密着性が改善される温度以上で、かつＣｏが凝集しない３００℃以下の所定の温度に制御する。
【００３５】
そして、バルブ４６を閉じバルブ４７、６４を開けて希釈ガス供給源６２からチャンバー１内に希釈ガスを供給して安定化を行う。
【００３６】
一方、ヒーター３２および４４により、成膜原料容器３１および成膜原料ガス供給配管４３をコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）の分解開始温度未満の所定温度に厳密に温度制御しつつ加熱しておき、所定時間希釈ガスによる安定化を行った後、希釈ガスの供給を停止し、または所定流量で希釈ガスを供給したまま、ＣＯガスおよび／またはキャリアガスを成膜原料容器３１に供給するとともに、バルブ４６を開けて成膜原料容器３１内で気化したＣｏ２（ＣＯ）８ガスをキャリアガスにより成膜原料ガス供給配管４３内を搬送させ、シャワーヘッド１０を介してチャンバー１内に供給する。このとき、成膜原料容器３１内の圧力を１２００〜１０１３００Ｐａ（９〜７６０Ｔｏｒｒ）とする。
【００３７】
チャンバー１内に供給されたＣｏ２（ＣＯ）８ガスは、サセプタ２内のヒーター５により所定温度に加熱されたウエハＷの表面に至り、そこで熱分解してＣｏ膜が形成される。
【００３８】
このようにしてＣｏ膜を成膜した後、パージ工程を行う。パージ工程では、成膜原料タンク３１へのキャリアガスの供給を停止してＣｏ２（ＣＯ）８の供給を停止した後、排気装置２３の真空ポンプを引き切り状態とし、希釈ガス供給源６２から希釈ガスをパージガスとしてチャンバー１内に流してチャンバー１内をパージする。この場合に、できる限り迅速にチャンバー１内をパージする観点から、キャリアガスの供給は断続的に行うことが好ましい。
【００３９】
パージ工程が終了後、ゲートバルブＧを開け、図示しない搬送装置により、搬入出口２４を介してウエハＷを搬出する。これにより、１枚のウエハＷの一連の工程が終了する。
【００４０】
本実施形態のようにＣＶＤでＣｏ膜を形成する場合には、下地の材料によっては、下地との界面の極近傍に混合層を形成し、このような場合には混合層により密着性を確保する。しかし、成膜初期にＣ（カーボン）を主成分とする阻害物が付着することがあり、この阻害物が付着すると両者の密着性が低下してしまうことが判明した。そこで、このような密着性低下が生じない条件を検討した結果、成膜温度を１９０℃以上とすることにより、上記阻害物の吸着が抑制され、良好な密着性が得られることが見出された。このような混合層を形成して密着性を確保可能な下地材料としては、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｉ、ＳｉＯ２を挙げることができる。
【００４１】
また、下地の材料がＡｌの場合、その表面にＡｌの酸化物層が形成され、この酸化物層がＣｏ膜の密着性を低下させることが判明した。しかし、成膜温度を１７５℃以上とすることにより、Ａｌの酸化物層にクラックが発生し、そのクラックにＣｏが入り込むことにより良好な密着性が得られることが見出された。成膜温度が１９０℃以上になるとクラックを通して酸化物層を通過したＣｏとＡｌとの間で混合層を形成するため、密着性をさらに向上させることができる。
【００４２】
下地の材料がＴｉＮの場合には、成膜温度が低いと密着性が低いが、成膜温度が２１５℃以上であれば、成膜の際にＴｉＮの粒界中にＣｏが拡散し、それによって良好な密着性が得られることが見出された。
【００４３】
下地の材料がＷの場合にもやはり成膜温度が低いと密着性が低いが、成膜温度が２１５℃以上であれば、Ｗ膜表面のアンカー効果によりＣｏ膜の密着性を良好にすることができる。特に、表面粗さを粗くする効果の高い還元ガス、例えばＢ２Ｈ２ガスを使用してＣＶＤで成膜したＷ膜の場合に、Ｗ膜表面のアンカー効果をより大きくすることができ、より良好な密着性が得られることが見出された。
【００４４】
このようにしてＣｏ膜を成膜するに際し、成膜原料容器３１および成膜原料ガス供給配管４３は、Ｃｏ２（ＣＯ）８ガスの分解開始温度未満の温度に制御することにより、成膜原料容器３１内で気化により生成されたＣｏ２（ＣＯ）８ガスが成膜原料容器３１から成膜原料ガス供給配管４３を経てチャンバー１内に至るまでの間、その温度が分解開始温度未満となりＣｏ２（ＣＯ）８の分解を抑制することができる。
【００４５】
Ｃｏ２（ＣＯ）８ガスのような化合物の分解温度については、通常、ＤＴＡ（示差熱分析）で把握され、ＤＴＡで求めたＣｏ２（ＣＯ）８ガスの分解開始温度は５１℃であるが、減圧ＴＧによる重量変化から、より厳密に分解温度を把握したところ、分解開始温度は４５℃であった。この結果より、成膜原料容器３１および成膜原料ガス供給配管４３の加熱温度を４５℃未満に制御することが好ましい。下限は事実上室温となるので、室温以上４５℃未満に制御することが好ましい。
【００４６】
また、このように、成膜原料容器３１および成膜原料ガス供給配管４３は、Ｃｏ２（ＣＯ）８ガスの分解開始温度未満の温度に制御することに加えて、成膜原料容器３１内にＣＯガスを導入することにより、その中のＣＯ濃度が高くなり、Ｃｏ２（ＣＯ）８が分解してＣＯを生成する反応を抑制することができ、Ｃｏ２（ＣＯ）８を気化させてチャンバー内に供給する過程での分解反応をより効果的に抑制することができる。
【００４７】
チャンバー１の壁部（内壁）の温度はＣｏ２（ＣＯ）８ガスの分解温度未満であることが好ましい。これによりチャンバー１の内壁に達したＣｏ２（ＣＯ）８ガスが分解してＣｏ膜中の不純物が増加することを防止することができる。
【００４８】
図２、３に示す構造のウエハＷの場合には、以上のようにしてシード膜としてＣｏ膜１０６を形成した後、ホール１０２内に電解メッキでＣｕ膜を形成し、ＣＭＰにより平坦化することによりＣｕ配線１０７とすることにより、図４、５の構造を得る。
【００４９】
また、ＭＯＳ型半導体が形成されたウエハＷの場合には、ソース・ドレイン電極、ゲート電極を形成するＳｉ（シリコン基板またはポリシリコン）の上にコンタクト層としてＣｏ膜を形成し、さらに配線層を形成する。この場合には、シリコン基板表面またはポリシリコン膜の表面に以上のようにしてＣｏ膜を成膜した後、不活性ガス雰囲気または還元ガス雰囲気でシリサイド化のための熱処理を行う。この際の熱処理の温度は、４５０〜８００℃が好ましい。
【００５０】
なお、本実施形態のＣｏ膜は、ＣＶＤ−Ｃｕ膜の下地膜として用いることもできる。さらには、Ｃｕ拡散バリア膜として用いることもできる。
【００５１】
＜本発明の効果を示すための実験＞
次に、本発明の効果を示すための実験を行った結果について説明する。
ここでは、Ｃｏ２（ＣＯ）８を用い、成膜温度を変化させて上記手順で種々の下地材料に対してＣｏ膜を成膜した。下地材料としては、ＳｉＯ２、Ｓｉ、Ａｌ、ＴｉＮ（ＴｉＮ／Ｔｉ２層バリアの上層）、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、ＣＶＤ−Ｗを用いた。各下地材料に対して成膜温度は１２０℃、１６０℃、１９０℃、２１５℃で成膜した。ＣＶＤ−Ｗについては、成膜原料としてＷＦ６を用い、還元ガスとしてＢ２Ｈ２を用いた。
【００５２】
以上のようにして形成されたＣｏ膜の密着性をテープテストにより評価した。評価基準は、テープテストによりＣｏ膜が剥がれない試料を○、Ｃｏ膜が生じた試料を×とした。結果を図６に示す。図６は各下地材料について各成膜温度で成膜したＣｏ膜の密着性の評価結果を示す図である。
【００５３】
図６に示すように、下地としてＳｉＯ２、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕを用いた場合には、成膜温度１９０℃以上で良好な密着性が得られることが確認された。また、下地としてＡｌを用いた場合には、成膜温度１７５℃以上で良好な密着性が得られることが確認された。下地としてＴｉＮを用いた場合には、成膜温度２１５℃以上で良好な密着性が得られることが確認された。さらに、下地として、還元ガスをＢ２Ｈ２としたＣＶＤ−Ｗ膜を用いた場合には、２１５℃以上で良好な密着性が得られることが確認された。
【００５４】
＜本発明の他の適用＞
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、成膜原料であるＣｏ２（ＣＯ）８の供給手法は上記実施形態の手法に限定する必要はなく、種々の方法を適用することができる。また、成膜原料として適用するコバルトカルボニルはＣｏ２（ＣＯ）８に限らず、Ｃｏ４（ＣＯ）１２等の他のコバルトカルボニルを用いることもできる。
【００５５】
また、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合を説明したが、これに限らず、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）基板等の他の基板であってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１；チャンバー
２；サセプタ
５；ヒーター
７；熱電対
１０；シャワーヘッド
２３；排気装置
３０；ガス供給機構
３１；成膜原料容器
３７；ＣＯガス供給源
６０；温度コントローラ
７０；制御部
７１；プロセスコントローラ
７３；記憶部（記憶媒体）
Ｗ；半導体ウエハ
【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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