JP2003229379A - 金属膜作製方法及び金属膜作製装置 - Google Patents
金属膜作製方法及び金属膜作製装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 極めて薄い状態で金属の拡散防止と金属との
密着性を保持したバリアメタル膜２３を作成する。 【解決手段】 表層のTaN 層のＮ原子を除去してバリア
メタル膜２３の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相
対的に低減させる表面処理を施して表層に実質的に金属
層２３ａを形成し、実質的な金属層２３ａと金属窒化物
の層２３ｂとを一層の厚さで形成し、極めて薄い状態で
金属の拡散防止と金属との密着性を保持したバリアメタ
ル膜２３を作成し、金属配線のプロセスを安定させる。
密着性を保持したバリアメタル膜２３を作成する。 【解決手段】 表層のTaN 層のＮ原子を除去してバリア
メタル膜２３の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相
対的に低減させる表面処理を施して表層に実質的に金属
層２３ａを形成し、実質的な金属層２３ａと金属窒化物
の層２３ｂとを一層の厚さで形成し、極めて薄い状態で
金属の拡散防止と金属との密着性を保持したバリアメタ
ル膜２３を作成し、金属配線のプロセスを安定させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板に作製された
バリアメタル膜の表面を処理して、金属の拡散をなくし
て密着性を保持した状態で金属を成膜することができる
ようにした金属膜作製方法及び金属膜作製装置に関す
る。
バリアメタル膜の表面を処理して、金属の拡散をなくし
て密着性を保持した状態で金属を成膜することができる
ようにした金属膜作製方法及び金属膜作製装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電気的な配線が施されている半導体で
は、スイッチングの速度や伝送損失の低減、高密度化等
により、配線の材料として銅が用いられるようになって
きている。銅の配線を施す場合、配線用の凹部を表面に
有する基板に対し、気相成長法やメッキ等を用いて凹部
を含む表面に銅を成膜することが行なわれている。
は、スイッチングの速度や伝送損失の低減、高密度化等
により、配線の材料として銅が用いられるようになって
きている。銅の配線を施す場合、配線用の凹部を表面に
有する基板に対し、気相成長法やメッキ等を用いて凹部
を含む表面に銅を成膜することが行なわれている。
【０００３】基板の表面に銅を成膜する際には、基板に
対する銅の拡散をなくして銅の密着性を保持するため
に、基板の表面には予めバリアメタル膜（例えば、タン
タル、タングステン、チタン等の窒化物）が作製されて
いる。メッキ等を用いる場合には、バリアメタル膜上に
物理的、あるいは化学的気相蒸着法により銅シールド層
を形成し、電極としても適用される。バリアメタル膜
は、スパッタ法等の物理的蒸着法により成膜されてい
る。
対する銅の拡散をなくして銅の密着性を保持するため
に、基板の表面には予めバリアメタル膜（例えば、タン
タル、タングステン、チタン等の窒化物）が作製されて
いる。メッキ等を用いる場合には、バリアメタル膜上に
物理的、あるいは化学的気相蒸着法により銅シールド層
を形成し、電極としても適用される。バリアメタル膜
は、スパッタ法等の物理的蒸着法により成膜されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】バリアメタル膜は、基
板に対する銅の拡散防止と銅の密着性の保持といった目
的で作製されている。このため、タンタル、タングステ
ン、チタン等の窒化物を一層目に形成して銅の拡散を防
止し、タンタル、タングステン、チタン等の活性金属を
二層目に形成して銅との密着性を保持している。しか
し、バリアメタル膜は非常に薄いため、現状では基板に
対する銅の拡散防止と銅の密着性の保持を両立させるこ
とは困難であり、十分に両者の機能を両立させたバリア
メタル膜の出現が望まれている。
板に対する銅の拡散防止と銅の密着性の保持といった目
的で作製されている。このため、タンタル、タングステ
ン、チタン等の窒化物を一層目に形成して銅の拡散を防
止し、タンタル、タングステン、チタン等の活性金属を
二層目に形成して銅との密着性を保持している。しか
し、バリアメタル膜は非常に薄いため、現状では基板に
対する銅の拡散防止と銅の密着性の保持を両立させるこ
とは困難であり、十分に両者の機能を両立させたバリア
メタル膜の出現が望まれている。
【０００５】特に、基板の表面に形成されている配線用
の凹部は、小さくなる傾向にあり、バリアメタル膜も一
層の薄膜化が要望されている。しかし、タンタル、タン
グステン、チタン等の窒化物を一層目に形成して銅の拡
散を防止し、タンタル、タングステン、チタン等の活性
金属を二層目に形成して銅との密着性を保持するため
に、バリアメタル膜を二層構造とした場合、必要な最低
膜厚が大きくなってしまっていた。
の凹部は、小さくなる傾向にあり、バリアメタル膜も一
層の薄膜化が要望されている。しかし、タンタル、タン
グステン、チタン等の窒化物を一層目に形成して銅の拡
散を防止し、タンタル、タングステン、チタン等の活性
金属を二層目に形成して銅との密着性を保持するため
に、バリアメタル膜を二層構造とした場合、必要な最低
膜厚が大きくなってしまっていた。
【０００６】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、極めて薄い状態で金属の拡散防止と金属との密着性
を保持したバリアメタル膜を作製することができる金属
膜作製方法及び金属膜作製装置を提供することを目的と
する。
で、極めて薄い状態で金属の拡散防止と金属との密着性
を保持したバリアメタル膜を作製することができる金属
膜作製方法及び金属膜作製装置を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の金属膜作製方法は、金属窒化物のバリアメタ
ル膜が成膜された基板の表面を処理する金属膜作製方法
において、表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の
母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させ
る表面処理を施すことにより表層に実質的に金属層を形
成することを特徴とする。
の本発明の金属膜作製方法は、金属窒化物のバリアメタ
ル膜が成膜された基板の表面を処理する金属膜作製方法
において、表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の
母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させ
る表面処理を施すことにより表層に実質的に金属層を形
成することを特徴とする。
【０００８】上記目的を達成するための本発明の金属膜
は、基板の表面における金属窒化物のバリアメタル膜
が、表層の窒素原子が除去されてバリアメタル膜の母材
内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表
面処理が施されることにより表層に実質的に金属層が形
成されたことを特徴とする。
は、基板の表面における金属窒化物のバリアメタル膜
が、表層の窒素原子が除去されてバリアメタル膜の母材
内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表
面処理が施されることにより表層に実質的に金属層が形
成されたことを特徴とする。
【０００９】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板の表面を処理する金属膜作製方法において、希ガス
プラズマで基板表面のバリアメタル膜をエッチングする
ことによりバリアメタル膜を平坦化する表面処理を施す
ことを特徴とする。
作製方法は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板の表面を処理する金属膜作製方法において、希ガス
プラズマで基板表面のバリアメタル膜をエッチングする
ことによりバリアメタル膜を平坦化する表面処理を施す
ことを特徴とする。
【００１０】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板の表面を処理する金属膜作製方法において、希ガス
プラズマで基板表面のバリアメタル膜をエッチングする
ことによりバリアメタル膜を平坦化すると共に、希ガス
プラズマで表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の
母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させ
る表面処理を施すことを特徴とする。
作製方法は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板の表面を処理する金属膜作製方法において、希ガス
プラズマで基板表面のバリアメタル膜をエッチングする
ことによりバリアメタル膜を平坦化すると共に、希ガス
プラズマで表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の
母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させ
る表面処理を施すことを特徴とする。
【００１１】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給
し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマ
を発生させ原料ガスプラズマ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
成分と原料ガスとの前駆体を生成すると共に、基板が収
容されるチャンバとは隔絶して窒素を含有する窒素含有
ガスを励起し、励起された窒素により前駆体との間で金
属窒化物を生成し、基板側の温度を生成手段側の温度よ
りも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリアメタ
ル膜とし、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜
をエッチングすることによりバリアメタル膜を平坦化す
る表面処理を施すことを特徴とする。
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給
し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマ
を発生させ原料ガスプラズマ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
成分と原料ガスとの前駆体を生成すると共に、基板が収
容されるチャンバとは隔絶して窒素を含有する窒素含有
ガスを励起し、励起された窒素により前駆体との間で金
属窒化物を生成し、基板側の温度を生成手段側の温度よ
りも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリアメタ
ル膜とし、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜
をエッチングすることによりバリアメタル膜を平坦化す
る表面処理を施すことを特徴とする。
【００１２】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給
し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマ
を発生させ原料ガスプラズマ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
成分と原料ガスとの前駆体を生成すると共に、基板が収
容されるチャンバとは隔絶して窒素を含有する窒素含有
ガスを励起し、励起された窒素により前駆体との間で金
属窒化物を生成し、基板側の温度を生成手段側の温度よ
りも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリアメタ
ル膜とし、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜
をエッチングすることによりバリアメタル膜を平坦化す
ると共に、希ガスプラズマで表層の窒素原子を除去して
バリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を
相対的に低減させる表面処理を施すことを特徴とする。
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給
し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマ
を発生させ原料ガスプラズマ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
成分と原料ガスとの前駆体を生成すると共に、基板が収
容されるチャンバとは隔絶して窒素を含有する窒素含有
ガスを励起し、励起された窒素により前駆体との間で金
属窒化物を生成し、基板側の温度を生成手段側の温度よ
りも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリアメタ
ル膜とし、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜
をエッチングすることによりバリアメタル膜を平坦化す
ると共に、希ガスプラズマで表層の窒素原子を除去して
バリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を
相対的に低減させる表面処理を施すことを特徴とする。
【００１３】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板が収容されるチャンバ内に希ガスプラズマを発生さ
せ、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜をエッ
チングすることによりバリアメタル膜を平坦化する表面
処理を施した後、チャンバ内にハロゲンを含有する原料
ガスを供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガ
スプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属製の被エ
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原料との前駆体をチャンバの
内部に生成し、基板の温度を被エッチング部材側の温度
よりも低くしてバリアメタル膜が平坦化された基板に前
駆体の金属成分を成膜させることを特徴とする
作製方法は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板が収容されるチャンバ内に希ガスプラズマを発生さ
せ、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜をエッ
チングすることによりバリアメタル膜を平坦化する表面
処理を施した後、チャンバ内にハロゲンを含有する原料
ガスを供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガ
スプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属製の被エ
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原料との前駆体をチャンバの
内部に生成し、基板の温度を被エッチング部材側の温度
よりも低くしてバリアメタル膜が平坦化された基板に前
駆体の金属成分を成膜させることを特徴とする
【００１４】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板が収容されるチャンバ内に希ガスプラズマを発生さ
せ、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜をエッ
チングすることによりバリアメタル膜を平坦化すると共
に、希ガスプラズマで表層の窒素原子を除去してバリア
メタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的
に低減させる表面処理を施した後、チャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを供給し、チャンバの内部をプラ
ズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズ
マ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原料との前
駆体をチャンバの内部に生成し、基板の温度を被エッチ
ング部材側の温度よりも低くして、バリアメタル膜が平
坦化されると共に表層の窒素含有量を相対的に低減され
た基板に前駆体の金属成分を成膜させることを特徴とす
る。
作製方法は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板が収容されるチャンバ内に希ガスプラズマを発生さ
せ、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜をエッ
チングすることによりバリアメタル膜を平坦化すると共
に、希ガスプラズマで表層の窒素原子を除去してバリア
メタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的
に低減させる表面処理を施した後、チャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを供給し、チャンバの内部をプラ
ズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズ
マ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原料との前
駆体をチャンバの内部に生成し、基板の温度を被エッチ
ング部材側の温度よりも低くして、バリアメタル膜が平
坦化されると共に表層の窒素含有量を相対的に低減され
た基板に前駆体の金属成分を成膜させることを特徴とす
る。
【００１５】そして、バリアメタル膜を平坦化すると共
に表層の窒素含有量を相対的に低減させた後に表層の金
属原子を密状態にする密状態処理を施すことを特徴とす
る。また、希ガスプラズマは、アルゴンガスプラズマで
あることを特徴とする。また、金属窒化物は、窒化タン
タルもしくは窒化タングステンもしくは窒化チタンであ
ることを特徴とする。
に表層の窒素含有量を相対的に低減させた後に表層の金
属原子を密状態にする密状態処理を施すことを特徴とす
る。また、希ガスプラズマは、アルゴンガスプラズマで
あることを特徴とする。また、金属窒化物は、窒化タン
タルもしくは窒化タングステンもしくは窒化チタンであ
ることを特徴とする。
【００１６】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向
する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッ
チング部材と、基板と被エッチング部材との間における
チャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給するハ
ロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化し
て原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エ
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原料ガスとの前駆体を生成す
るバリアプラズマ発生手段と、窒素を含有する窒素含有
ガスをチャンバとは隔絶して励起する励起手段と、励起
手段で励起された窒素により前駆体との間で金属窒化物
を生成する生成手段と、基板側の温度を生成手段側の温
度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリア
メタル膜とする制御手段と、基板表面の上部に希ガスを
供給する希ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ
化して希ガスプラズマを発生させ、希ガスプラズマで基
板表面のバリアメタル膜をエッチングすることによりバ
リアメタル膜を平坦化する表面処理プラズマ発生手段と
を備えたことを特徴とする。
作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向
する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッ
チング部材と、基板と被エッチング部材との間における
チャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給するハ
ロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化し
て原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エ
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原料ガスとの前駆体を生成す
るバリアプラズマ発生手段と、窒素を含有する窒素含有
ガスをチャンバとは隔絶して励起する励起手段と、励起
手段で励起された窒素により前駆体との間で金属窒化物
を生成する生成手段と、基板側の温度を生成手段側の温
度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリア
メタル膜とする制御手段と、基板表面の上部に希ガスを
供給する希ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ
化して希ガスプラズマを発生させ、希ガスプラズマで基
板表面のバリアメタル膜をエッチングすることによりバ
リアメタル膜を平坦化する表面処理プラズマ発生手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１７】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向
する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッ
チング部材と、基板と被エッチング部材との間における
チャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給するハ
ロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化し
て原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エ
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原料ガスとの前駆体を生成す
るバリアプラズマ発生手段と、窒素を含有する窒素含有
ガスをチャンバとは隔絶して励起する励起手段と、励起
手段で励起された窒素により前駆体との間で金属窒化物
を生成する生成手段と、基板側の温度を生成手段側の温
度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリア
メタル膜とする制御手段と、基板表面の上部に希ガスを
供給する希ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ
化して希ガスプラズマを発生させ、希ガスプラズマで基
板表面のバリアメタル膜をエッチングすることによりバ
リアメタル膜を平坦化すると共に、希ガスプラズマで表
層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と比
べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理を
施す表面処理プラズマ発生手段とを備えたことを特徴と
する。
作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向
する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッ
チング部材と、基板と被エッチング部材との間における
チャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給するハ
ロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化し
て原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エ
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原料ガスとの前駆体を生成す
るバリアプラズマ発生手段と、窒素を含有する窒素含有
ガスをチャンバとは隔絶して励起する励起手段と、励起
手段で励起された窒素により前駆体との間で金属窒化物
を生成する生成手段と、基板側の温度を生成手段側の温
度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリア
メタル膜とする制御手段と、基板表面の上部に希ガスを
供給する希ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ
化して希ガスプラズマを発生させ、希ガスプラズマで基
板表面のバリアメタル膜をエッチングすることによりバ
リアメタル膜を平坦化すると共に、希ガスプラズマで表
層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と比
べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理を
施す表面処理プラズマ発生手段とを備えたことを特徴と
する。
【００１８】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製装置は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板が収容されるチャンバと、基板表面の上部における
チャンバ内に希ガスを供給する希ガス供給手段と、チャ
ンバの内部をプラズマ化して希ガスプラズマを発生さ
せ、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜をエッ
チングすることによりバリアメタル膜を平坦化する表面
処理プラズマ発生手段と、チャンバ内に備えられる金属
製の被エッチング部材と、基板と被エッチング部材との
間におけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを
供給する原料ガス供給手段と、ハロゲンを含有する原料
ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料
ガスプラズマ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原料ガス
との前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基板側の温
度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の
金属成分を平坦化されたバリアメタル膜の上に成膜させ
る制御手段とを備えたことを特徴とする。
作製装置は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板が収容されるチャンバと、基板表面の上部における
チャンバ内に希ガスを供給する希ガス供給手段と、チャ
ンバの内部をプラズマ化して希ガスプラズマを発生さ
せ、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜をエッ
チングすることによりバリアメタル膜を平坦化する表面
処理プラズマ発生手段と、チャンバ内に備えられる金属
製の被エッチング部材と、基板と被エッチング部材との
間におけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを
供給する原料ガス供給手段と、ハロゲンを含有する原料
ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料
ガスプラズマ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原料ガス
との前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基板側の温
度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体の
金属成分を平坦化されたバリアメタル膜の上に成膜させ
る制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製装置は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板が収容されるチャンバと、基板表面の上部における
チャンバ内に希ガスを供給する希ガス供給手段と、チャ
ンバの内部をプラズマ化して希ガスプラズマを発生さ
せ、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜をエッ
チングすることによりバリアメタル膜を平坦化すると共
に、希ガスプラズマで表層の窒素原子を除去してバリア
メタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的
に低減させる表面処理プラズマ発生手段と、チャンバ内
に備えられる金属製の被エッチング部材と、基板と被エ
ッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを含
有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、ハロゲ
ンを含有する原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズ
マを発生させ原料ガスプラズマ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
属成分と原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手
段と、基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも
低くして前駆体の金属成分を、平坦化されると共に表層
の窒素含有量が相対的に低減されたバリアメタル膜の上
に成膜させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
作製装置は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板が収容されるチャンバと、基板表面の上部における
チャンバ内に希ガスを供給する希ガス供給手段と、チャ
ンバの内部をプラズマ化して希ガスプラズマを発生さ
せ、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜をエッ
チングすることによりバリアメタル膜を平坦化すると共
に、希ガスプラズマで表層の窒素原子を除去してバリア
メタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的
に低減させる表面処理プラズマ発生手段と、チャンバ内
に備えられる金属製の被エッチング部材と、基板と被エ
ッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを含
有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、ハロゲ
ンを含有する原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズ
マを発生させ原料ガスプラズマ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
属成分と原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手
段と、基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも
低くして前駆体の金属成分を、平坦化されると共に表層
の窒素含有量が相対的に低減されたバリアメタル膜の上
に成膜させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】そして、バリアメタル膜を平坦化すると共
に表層の窒素含有量を相対的に低減させた後に表層の金
属原子を密状態にする密状態処理手段を備えたことを特
徴とする。また、希ガスプラズマは、アルゴンガスプラ
ズマであることを特徴とする。また、金属窒化物は、窒
化タンタルもしくは窒化タングステンもしくは窒化チタ
ンであることを特徴とする。
に表層の窒素含有量を相対的に低減させた後に表層の金
属原子を密状態にする密状態処理手段を備えたことを特
徴とする。また、希ガスプラズマは、アルゴンガスプラ
ズマであることを特徴とする。また、金属窒化物は、窒
化タンタルもしくは窒化タングステンもしくは窒化チタ
ンであることを特徴とする。
【００２１】上記目的を達成するための本発明の金属膜
は、基板の表面における金属窒化物のバリアメタル膜
が、希ガスプラズマによりエッチングされることにより
平坦化されたことを特徴とする。
は、基板の表面における金属窒化物のバリアメタル膜
が、希ガスプラズマによりエッチングされることにより
平坦化されたことを特徴とする。
【００２２】上記目的を達成するための本発明の金属膜
は、基板の表面における金属窒化物のバリアメタル膜
が、希ガスプラズマによりエッチングされることにより
平坦化されると共に、希ガスプラズマにより表層の窒素
原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と比べて表層
の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理が施された
ことを特徴とする。
は、基板の表面における金属窒化物のバリアメタル膜
が、希ガスプラズマによりエッチングされることにより
平坦化されると共に、希ガスプラズマにより表層の窒素
原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と比べて表層
の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理が施された
ことを特徴とする。
【００２３】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板の表面を処理する金属膜作製方法において、基板表
面のバリアメタル膜を還元性ガス雰囲気で反応させるこ
とにより表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母
材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる
表面処理を施すことを特徴とする。
作製方法は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板の表面を処理する金属膜作製方法において、基板表
面のバリアメタル膜を還元性ガス雰囲気で反応させるこ
とにより表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母
材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる
表面処理を施すことを特徴とする。
【００２４】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給
し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマ
を発生させ原料ガスプラズマ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
成分と原料ガスとの前駆体を生成すると共に、基板が収
容されるチャンバとは隔絶して窒素を含有する窒素含有
ガスを励起し、励起された窒素により前駆体との間で金
属窒化物を生成し、基板側の温度を生成手段側の温度よ
りも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリアメタ
ル膜とし、基板表面のバリアメタル膜を還元性ガス雰囲
気で反応させることにより表層の窒素原子を除去してバ
リアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相
対的に低減させる表面処理を施すことを特徴とする。
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給
し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマ
を発生させ原料ガスプラズマ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
成分と原料ガスとの前駆体を生成すると共に、基板が収
容されるチャンバとは隔絶して窒素を含有する窒素含有
ガスを励起し、励起された窒素により前駆体との間で金
属窒化物を生成し、基板側の温度を生成手段側の温度よ
りも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリアメタ
ル膜とし、基板表面のバリアメタル膜を還元性ガス雰囲
気で反応させることにより表層の窒素原子を除去してバ
リアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相
対的に低減させる表面処理を施すことを特徴とする。
【００２５】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板が収容されるチャンバ内で、基板表面のバリアメタ
ル膜を還元性ガス雰囲気で反応させることにより表層の
窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と比べて
表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理を施し
た後、チャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給
し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマ
を発生させ原料ガスプラズマ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
れる金属成分と原料との前駆体をチャンバの内部に生成
し、基板の温度を被エッチング部材側の温度よりも低く
してバリアメタル膜が平坦化された基板に前駆体の金属
成分を成膜させることを特徴とする。
作製方法は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板が収容されるチャンバ内で、基板表面のバリアメタ
ル膜を還元性ガス雰囲気で反応させることにより表層の
窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と比べて
表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理を施し
た後、チャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給
し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマ
を発生させ原料ガスプラズマ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
れる金属成分と原料との前駆体をチャンバの内部に生成
し、基板の温度を被エッチング部材側の温度よりも低く
してバリアメタル膜が平坦化された基板に前駆体の金属
成分を成膜させることを特徴とする。
【００２６】そして、還元性ガス雰囲気は、水素ガスプ
ラズマであることを特徴とする。また、金属窒化物は、
窒化タンタルもしくは窒化タングステンもしくは窒化チ
タンであることを特徴とする。
ラズマであることを特徴とする。また、金属窒化物は、
窒化タンタルもしくは窒化タングステンもしくは窒化チ
タンであることを特徴とする。
【００２７】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向
する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッ
チング部材と、基板と被エッチング部材との間における
チャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給するハ
ロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化し
て原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エ
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原料ガスとの前駆体を生成す
るバリアプラズマ発生手段と、窒素を含有する窒素含有
ガスをチャンバとは隔絶して励起する励起手段と、励起
手段で励起された窒素により前駆体との間で金属窒化物
を生成する生成手段と、基板側の温度を生成手段側の温
度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリア
メタル膜とする制御手段と、基板表面の上部に還元性ガ
スを供給する還元性ガス供給手段と、基板表面のバリア
メタル膜を還元性ガス雰囲気で反応させることにより表
層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と比
べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理手
段とを備えたことを特徴とする。
作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向
する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッ
チング部材と、基板と被エッチング部材との間における
チャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給するハ
ロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化し
て原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エ
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原料ガスとの前駆体を生成す
るバリアプラズマ発生手段と、窒素を含有する窒素含有
ガスをチャンバとは隔絶して励起する励起手段と、励起
手段で励起された窒素により前駆体との間で金属窒化物
を生成する生成手段と、基板側の温度を生成手段側の温
度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリア
メタル膜とする制御手段と、基板表面の上部に還元性ガ
スを供給する還元性ガス供給手段と、基板表面のバリア
メタル膜を還元性ガス雰囲気で反応させることにより表
層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と比
べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理手
段とを備えたことを特徴とする。
【００２８】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製装置は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板が収容されるチャンバと、基板表面の上部に還元性
ガスを供給する還元性ガス供給手段と、基板表面のバリ
アメタル膜を還元性ガス雰囲気で反応させることにより
表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と
比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理
手段と、チャンバ内に備えられる金属製の被エッチング
部材と、基板と被エッチング部材との間におけるチャン
バ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給する原料ガス
供給手段と、ハロゲンを含有する原料ガスをプラズマ化
して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被
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原料ガスとの前駆体を生成
するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング
部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を表層の
窒素含有量を相対的に低減させたバリアメタル膜の上に
成膜させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
作製装置は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板が収容されるチャンバと、基板表面の上部に還元性
ガスを供給する還元性ガス供給手段と、基板表面のバリ
アメタル膜を還元性ガス雰囲気で反応させることにより
表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と
比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理
手段と、チャンバ内に備えられる金属製の被エッチング
部材と、基板と被エッチング部材との間におけるチャン
バ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給する原料ガス
供給手段と、ハロゲンを含有する原料ガスをプラズマ化
して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被
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原料ガスとの前駆体を生成
するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング
部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を表層の
窒素含有量を相対的に低減させたバリアメタル膜の上に
成膜させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２９】そして、還元性ガス供給手段は、水素を含
有するガスを供給する手段であり、表面処理手段は、水
素ガスプラズマを発生させる水素ガスプラズマ発生手段
であることを特徴とする。また、金属窒化物は、窒化タ
ンタルもしくは窒化タングステンもしくは窒化チタンで
あることを特徴とする。
有するガスを供給する手段であり、表面処理手段は、水
素ガスプラズマを発生させる水素ガスプラズマ発生手段
であることを特徴とする。また、金属窒化物は、窒化タ
ンタルもしくは窒化タングステンもしくは窒化チタンで
あることを特徴とする。
【００３０】上記目的を達成するための本発明の金属膜
は、基板の表面における金属窒化物のバリアメタル膜
が、還元性ガス雰囲気で反応させることにより表層の窒
素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と比べて表
層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理が施され
たことを特徴とする。
は、基板の表面における金属窒化物のバリアメタル膜
が、還元性ガス雰囲気で反応させることにより表層の窒
素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と比べて表
層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理が施され
たことを特徴とする。
【００３１】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板の表面を処理する金属膜作製方法において、シリコ
ンを含有するガスプラズマにより基板表面のバリアメタ
ル膜の表面にシリコン原子の核を形成する表面処理を施
すことを特徴とする。
作製方法は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板の表面を処理する金属膜作製方法において、シリコ
ンを含有するガスプラズマにより基板表面のバリアメタ
ル膜の表面にシリコン原子の核を形成する表面処理を施
すことを特徴とする。
【００３２】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給
し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマ
を発生させ原料ガスプラズマ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
成分と原料ガスとの前駆体を生成すると共に、基板が収
容されるチャンバとは隔絶して窒素を含有する窒素含有
ガスを励起し、励起された窒素により前駆体との間で金
属窒化物を生成し、基板側の温度を生成手段側の温度よ
りも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリアメタ
ル膜とし、シリコンを含有するガスプラズマにより基板
表面のバリアメタル膜の表面にシリコン原子の核を形成
する表面処理を施すことを特徴とする。
作製方法は、基板と金属製の被エッチング部材との間に
おけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給
し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマ
を発生させ原料ガスプラズマ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
成分と原料ガスとの前駆体を生成すると共に、基板が収
容されるチャンバとは隔絶して窒素を含有する窒素含有
ガスを励起し、励起された窒素により前駆体との間で金
属窒化物を生成し、基板側の温度を生成手段側の温度よ
りも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリアメタ
ル膜とし、シリコンを含有するガスプラズマにより基板
表面のバリアメタル膜の表面にシリコン原子の核を形成
する表面処理を施すことを特徴とする。
【００３３】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製方法は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板が収容されるチャンバ内で、シリコンを含有するガ
スプラズマにより基板表面のバリアメタル膜の表面にシ
リコン原子の核を形成する表面処理を施した後、チャン
バ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給し、チャンバ
の内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原
料ガスプラズマ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
と原料との前駆体をチャンバの内部に生成し、基板の温
度を被エッチング部材側の温度よりも低くしてバリアメ
タル膜の表面にシリコン原子の核を形成された基板に前
駆体の金属成分を成膜させることを特徴とする。
作製方法は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板が収容されるチャンバ内で、シリコンを含有するガ
スプラズマにより基板表面のバリアメタル膜の表面にシ
リコン原子の核を形成する表面処理を施した後、チャン
バ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給し、チャンバ
の内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原
料ガスプラズマ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
と原料との前駆体をチャンバの内部に生成し、基板の温
度を被エッチング部材側の温度よりも低くしてバリアメ
タル膜の表面にシリコン原子の核を形成された基板に前
駆体の金属成分を成膜させることを特徴とする。
【００３４】そして、シリコンを含有するガスは、シラ
ンであることを特徴とする。また、金属窒化物は、窒化
タンタルもしくは窒化タングステンもしくは窒化チタン
であることを特徴とする。
ンであることを特徴とする。また、金属窒化物は、窒化
タンタルもしくは窒化タングステンもしくは窒化チタン
であることを特徴とする。
【００３５】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向
する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッ
チング部材と、基板と被エッチング部材との間における
チャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給するハ
ロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化し
て原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エ
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原料ガスとの前駆体を生成す
るバリアプラズマ発生手段と、窒素を含有する窒素含有
ガスをチャンバとは隔絶して励起する励起手段と、励起
手段で励起された窒素により前駆体との間で金属窒化物
を生成する生成手段と、基板側の温度を生成手段側の温
度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリア
メタル膜とする制御手段と、基板表面の上部にシリコン
を含有するガスを供給するシリコン含有ガス供給手段
と、シリコンを含有するガスプラズマを発生させ、基板
表面のバリアメタル膜の表面にシリコン原子の核を形成
する表面処理プラズマ発生手段とを備えたことを特徴と
する。
作製装置は、基板が収容されるチャンバと、基板に対向
する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被エッ
チング部材と、基板と被エッチング部材との間における
チャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給するハ
ロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化し
て原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エ
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原料ガスとの前駆体を生成す
るバリアプラズマ発生手段と、窒素を含有する窒素含有
ガスをチャンバとは隔絶して励起する励起手段と、励起
手段で励起された窒素により前駆体との間で金属窒化物
を生成する生成手段と、基板側の温度を生成手段側の温
度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリア
メタル膜とする制御手段と、基板表面の上部にシリコン
を含有するガスを供給するシリコン含有ガス供給手段
と、シリコンを含有するガスプラズマを発生させ、基板
表面のバリアメタル膜の表面にシリコン原子の核を形成
する表面処理プラズマ発生手段とを備えたことを特徴と
する。
【００３６】上記目的を達成するための本発明の金属膜
作製装置は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板が収容されるチャンバと、基板表面の上部にシリコ
ンを含有するガスを供給するシリコン含有ガス供給手段
と、シリコンを含有するガスプラズマを発生させ、基板
表面のバリアメタル膜の表面にシリコン原子の核を形成
する表面処理プラズマ発生手段と、チャンバ内に備えら
れる金属製の被エッチング部材と、基板と被エッチング
部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを含有する原
料ガスを供給する原料ガス供給手段と、ハロゲンを含有
する原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生
させ原料ガスプラズマ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
原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基
板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして
前駆体の金属成分を表面にシリコン原子の核を形成させ
たバリアメタル膜の上に成膜させる制御手段とを備えた
ことを特徴とする。
作製装置は、金属窒化物のバリアメタル膜が成膜された
基板が収容されるチャンバと、基板表面の上部にシリコ
ンを含有するガスを供給するシリコン含有ガス供給手段
と、シリコンを含有するガスプラズマを発生させ、基板
表面のバリアメタル膜の表面にシリコン原子の核を形成
する表面処理プラズマ発生手段と、チャンバ内に備えら
れる金属製の被エッチング部材と、基板と被エッチング
部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを含有する原
料ガスを供給する原料ガス供給手段と、ハロゲンを含有
する原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生
させ原料ガスプラズマ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
原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基
板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして
前駆体の金属成分を表面にシリコン原子の核を形成させ
たバリアメタル膜の上に成膜させる制御手段とを備えた
ことを特徴とする。
【００３７】そして、シリコンを含有するガスは、シラ
ンであることを特徴とする。また、金属窒化物は、窒化
タンタルもしくは窒化タングステンもしくは窒化チタン
であることを特徴とする。上記目的を達成するための本
発明の金属膜は、基板の表面における金属窒化物のバリ
アメタル膜が、シリコンを含有するガスプラズマにより
基板表面のバリアメタル膜の表面にシリコン原子の核が
形成された表面処理が施されたことを特徴とする。
ンであることを特徴とする。また、金属窒化物は、窒化
タンタルもしくは窒化タングステンもしくは窒化チタン
であることを特徴とする。上記目的を達成するための本
発明の金属膜は、基板の表面における金属窒化物のバリ
アメタル膜が、シリコンを含有するガスプラズマにより
基板表面のバリアメタル膜の表面にシリコン原子の核が
形成された表面処理が施されたことを特徴とする。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の金属
膜作製方法及び金属膜作製装置を説明する。本発明の金
属膜作製方法は、基板の表面に、拡散を防止するため
の、例えば、窒化タンタル(TaN) のバリアメタル層が作
製されたものに対して、更に、密着性を向上させる処理
を施したものである。
膜作製方法及び金属膜作製装置を説明する。本発明の金
属膜作製方法は、基板の表面に、拡散を防止するため
の、例えば、窒化タンタル(TaN) のバリアメタル層が作
製されたものに対して、更に、密着性を向上させる処理
を施したものである。
【００３９】第１の実施形態例では、TaN のバリアメタ
ル膜に対して、希ガス（例えば、アルゴン：Ar）プラズ
マにより表面をエッチングして平坦化し、更に、Ar+ に
よって表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材
内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表
面処理（以下脱窒処理と称する）を施したものである。
これにより、一層のバリアメタル膜に対して表層に実質
的に金属（Ta）の膜が形成された状態とし、安価で質量
数の高いガスを用いて効率よくかつ確実に、しかも薄膜
の状態で金属の拡散防止と金属との密着性を保持したバ
リアメタル膜が作製される。
ル膜に対して、希ガス（例えば、アルゴン：Ar）プラズ
マにより表面をエッチングして平坦化し、更に、Ar+ に
よって表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材
内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表
面処理（以下脱窒処理と称する）を施したものである。
これにより、一層のバリアメタル膜に対して表層に実質
的に金属（Ta）の膜が形成された状態とし、安価で質量
数の高いガスを用いて効率よくかつ確実に、しかも薄膜
の状態で金属の拡散防止と金属との密着性を保持したバ
リアメタル膜が作製される。
【００４０】尚、バリアメタル膜の材質によっては、プ
ラズマのパワーや通電時間等を制御して希ガス（例え
ば、アルゴン：Ar）プラズマにより表面をエッチングし
て平坦化する処理だけを行なうことも可能であり、密着
性を向上させることができる。バリアメタル膜として
は、TaN の他に、窒化タングステン、窒化チタン等が適
用可能であり、希ガスとしては、Arの他に、ヘリウム、
クリプトン、ネオン、クリプトン等が適用可能である。
ラズマのパワーや通電時間等を制御して希ガス（例え
ば、アルゴン：Ar）プラズマにより表面をエッチングし
て平坦化する処理だけを行なうことも可能であり、密着
性を向上させることができる。バリアメタル膜として
は、TaN の他に、窒化タングステン、窒化チタン等が適
用可能であり、希ガスとしては、Arの他に、ヘリウム、
クリプトン、ネオン、クリプトン等が適用可能である。
【００４１】第１の実施形態例における具体的な装置構
成としては、基板とTa製の被エッチング部材との間にお
けるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガス（例え
ば、塩素含有ガス）を供給し、チャンバの内部をプラズ
マ化して塩素ガスプラズマを発生させ、塩素ガスプラズ
マ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Ta成分と塩素ガスとの前駆体を
生成すると共に、窒素を含有する窒素含有ガスを励起
し、励起された窒素により前駆体との間で金属窒化物で
あるTaN を生成し、基板側の温度を低くしてTaN を基板
に成膜させてバリアメタル膜とするバリアメタル膜作製
装置を適用し、バリアメタル膜を作製した後にチャンバ
内でArガスプラズマを発生させ、エッチング及び脱窒処
理を施す構成とすることが可能である。
成としては、基板とTa製の被エッチング部材との間にお
けるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガス（例え
ば、塩素含有ガス）を供給し、チャンバの内部をプラズ
マ化して塩素ガスプラズマを発生させ、塩素ガスプラズ
マ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Ta成分と塩素ガスとの前駆体を
生成すると共に、窒素を含有する窒素含有ガスを励起
し、励起された窒素により前駆体との間で金属窒化物で
あるTaN を生成し、基板側の温度を低くしてTaN を基板
に成膜させてバリアメタル膜とするバリアメタル膜作製
装置を適用し、バリアメタル膜を作製した後にチャンバ
内でArガスプラズマを発生させ、エッチング及び脱窒処
理を施す構成とすることが可能である。
【００４２】また、第１の実施形態例における具体的な
装置構成としては、チャンバ内に塩素ガスを供給し、チ
ャンバの内部をプラズマ化して塩素ガスプラズマを発生
させ塩素ガスプラズマで銅(Cu)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
Cu成分と塩素との前駆体をチャンバの内部に生成し、基
板の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして基
板に前駆体のCu成分を成膜させる金属成膜装置を適用
し、TaN のバリアメタル膜が成膜された基板を収容し、
Cu成分を成膜する前に、Arガスプラズマを発生させてエ
ッチング及び脱窒処理を施す構成とすることが可能であ
る。
装置構成としては、チャンバ内に塩素ガスを供給し、チ
ャンバの内部をプラズマ化して塩素ガスプラズマを発生
させ塩素ガスプラズマで銅(Cu)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
Cu成分と塩素との前駆体をチャンバの内部に生成し、基
板の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして基
板に前駆体のCu成分を成膜させる金属成膜装置を適用
し、TaN のバリアメタル膜が成膜された基板を収容し、
Cu成分を成膜する前に、Arガスプラズマを発生させてエ
ッチング及び脱窒処理を施す構成とすることが可能であ
る。
【００４３】図１にはCu膜を成膜する成膜工程装置の概
要を示してある。例えば、図１に示すように、中心部位
に基板の搬送を行なうハンドリング用のロボット１０１
が備えられ、基板が収容される収容装置１０２、基板に
バリアメタル膜を成膜するバリアメタルＣＶＤ１０３、
Cu膜を成膜するCu−ＣＶＤ１０４がロボット１０１の周
囲に備えられている。ロボット１０１により基板を収容
装置１０２からバリアメタルＣＶＤ１０３、バリアメタ
ルＣＶＤ１０３からCu−ＣＶＤ１０４、Cu−ＣＶＤ１０
４から収容装置１０２へと搬送する。このような成膜工
程装置では、第１の実施形態例における金属膜作製装置
は、Cu−ＣＶＤ４に備えられる。
要を示してある。例えば、図１に示すように、中心部位
に基板の搬送を行なうハンドリング用のロボット１０１
が備えられ、基板が収容される収容装置１０２、基板に
バリアメタル膜を成膜するバリアメタルＣＶＤ１０３、
Cu膜を成膜するCu−ＣＶＤ１０４がロボット１０１の周
囲に備えられている。ロボット１０１により基板を収容
装置１０２からバリアメタルＣＶＤ１０３、バリアメタ
ルＣＶＤ１０３からCu−ＣＶＤ１０４、Cu−ＣＶＤ１０
４から収容装置１０２へと搬送する。このような成膜工
程装置では、第１の実施形態例における金属膜作製装置
は、Cu−ＣＶＤ４に備えられる。
【００４４】尚、バリアメタルＣＶＤ１０３に第１の実
施形態例における金属膜作製装置を備えたり、専用で第
１の実施形態例における金属膜作製装置をロボット１０
１の周囲に備えてもよい。
施形態例における金属膜作製装置を備えたり、専用で第
１の実施形態例における金属膜作製装置をロボット１０
１の周囲に備えてもよい。
【００４５】以下図面に基づいて第１の実施形態例にお
ける金属膜作製方法及び金属膜作製装置の実施例をCu−
ＣＶＤ１０４に備えた場合を例に挙げて説明する。
ける金属膜作製方法及び金属膜作製装置の実施例をCu−
ＣＶＤ１０４に備えた場合を例に挙げて説明する。
【００４６】図２には本発明の第１実施例に係る金属膜
作製装置の概略側面、図３には希ガス供給手段の他の例
を表す概略構成、図４にはバリアメタル膜を説明する基
板の断面状況、図５、図６には脱窒処理におけるバリア
メタル膜の概念状況を示してある。尚、図示の金属膜作
製装置は、図１に示したCu−ＣＶＤ１０４に相当するも
のである。
作製装置の概略側面、図３には希ガス供給手段の他の例
を表す概略構成、図４にはバリアメタル膜を説明する基
板の断面状況、図５、図６には脱窒処理におけるバリア
メタル膜の概念状況を示してある。尚、図示の金属膜作
製装置は、図１に示したCu−ＣＶＤ１０４に相当するも
のである。
【００４７】図２に示すように、円筒状に形成された、
例えば、セラミックス製（絶縁材料製）のチャンバ１
（絶縁材料製）の底部近傍には支持台２が設けられ、支
持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４
及び冷媒流通手段５を備えた制御手段としての温度制御
手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所
定温度（例えば、基板３が１００℃乃至２００℃に維持
される温度）に制御される。
例えば、セラミックス製（絶縁材料製）のチャンバ１
（絶縁材料製）の底部近傍には支持台２が設けられ、支
持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４
及び冷媒流通手段５を備えた制御手段としての温度制御
手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所
定温度（例えば、基板３が１００℃乃至２００℃に維持
される温度）に制御される。
【００４８】チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部
は金属製の被エッチング部材としての銅板部材７によっ
て塞がれている。銅板部材７によって塞がれたチャンバ
１の内部は真空装置８により所定の圧力に維持される。
チャンバ１の筒部の周囲にはコイル状のプラズマアンテ
ナ９が設けられ、プラズマアンテナ９には整合器１０及
び電源１１が接続されて給電が行われる。プラズマアン
テナ９、整合器１０及び電源１１によりプラズマ発生手
段が構成されている。
は金属製の被エッチング部材としての銅板部材７によっ
て塞がれている。銅板部材７によって塞がれたチャンバ
１の内部は真空装置８により所定の圧力に維持される。
チャンバ１の筒部の周囲にはコイル状のプラズマアンテ
ナ９が設けられ、プラズマアンテナ９には整合器１０及
び電源１１が接続されて給電が行われる。プラズマアン
テナ９、整合器１０及び電源１１によりプラズマ発生手
段が構成されている。
【００４９】支持台２の上方におけるチャンバ１の筒部
には、チャンバ１の内部にハロゲンとしての塩素を含有
する原料ガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50% 、好ましく
は10% 程度に希釈されたCl2 ガス）を供給するノズル１
２が接続されている。ノズル１２には流量制御器１３を
介して原料ガスが送られる。原料ガスは、チャンバ１内
で銅板部材７側に送られる（原料ガス供給手段）。尚、
原料ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素
（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）及びヨウ素（Ｉ）等を適用するこ
とが可能である。
には、チャンバ１の内部にハロゲンとしての塩素を含有
する原料ガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50% 、好ましく
は10% 程度に希釈されたCl2 ガス）を供給するノズル１
２が接続されている。ノズル１２には流量制御器１３を
介して原料ガスが送られる。原料ガスは、チャンバ１内
で銅板部材７側に送られる（原料ガス供給手段）。尚、
原料ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素
（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）及びヨウ素（Ｉ）等を適用するこ
とが可能である。
【００５０】上述した金属膜作製装置では、チャンバ１
の内部にノズル１２から原料ガスを供給し、プラズマア
ンテナ９から電磁波をチャンバ１の内部に入射すること
で、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラズマ（原料
ガスプラズマ）１４が発生する。真空装置８により設定
されるチャンバ１内の圧力は、Cl2 ガスプラズマ１４の
プラズマ密度が、チャンバ１の内部で壁面側が高くなる
ように高圧状態に設定されている。尚、Cl2 ガスプラズ
マ１４のプラズマ密度を壁面側が高くなるようにする手
段として、電源１１側の周波数を高くすることも可能で
ある。
の内部にノズル１２から原料ガスを供給し、プラズマア
ンテナ９から電磁波をチャンバ１の内部に入射すること
で、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラズマ（原料
ガスプラズマ）１４が発生する。真空装置８により設定
されるチャンバ１内の圧力は、Cl2 ガスプラズマ１４の
プラズマ密度が、チャンバ１の内部で壁面側が高くなる
ように高圧状態に設定されている。尚、Cl2 ガスプラズ
マ１４のプラズマ密度を壁面側が高くなるようにする手
段として、電源１１側の周波数を高くすることも可能で
ある。
【００５１】Cl2 ガスプラズマ１４により、銅板部材７
にエッチング反応が生じ、前駆体（CuxCly）１５が生成
される。このとき、銅板部材７はCl2 ガスプラズマ１４
により基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、２０
０℃乃至４００℃）に維持されている。
にエッチング反応が生じ、前駆体（CuxCly）１５が生成
される。このとき、銅板部材７はCl2 ガスプラズマ１４
により基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、２０
０℃乃至４００℃）に維持されている。
【００５２】チャンバ１の内部で生成された前駆体（Cu
xCly）１５は、銅板部材７よりも低い温度に制御された
基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（CuxCly）
１５は還元反応によりCuイオンのみとされて基板３に当
てられ、基板３の表面にCu薄膜１６が生成される。
xCly）１５は、銅板部材７よりも低い温度に制御された
基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（CuxCly）
１５は還元反応によりCuイオンのみとされて基板３に当
てられ、基板３の表面にCu薄膜１６が生成される。
【００５３】このときの反応は、次式で表すことができ
る。 ２Ｃｕ＋Ｃｌ2 →２ＣｕＣｌ→２Ｃｕ↓＋Ｃｌ2 ↑ 反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口１
７から排気される。
る。 ２Ｃｕ＋Ｃｌ2 →２ＣｕＣｌ→２Ｃｕ↓＋Ｃｌ2 ↑ 反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口１
７から排気される。
【００５４】尚、原料ガスとして、He，Ar等で希釈され
たCl2 ガスを例に挙げて説明したが、Cl2 ガスを単独で
用いたり、HCl ガスを適用することも可能である。HCl
ガスを適用した場合、原料ガスプラズマはHCl ガスプラ
ズマが生成されるが、銅板部材７のエッチングにより生
成される前駆体はCuxClyである。従って、原料ガスは塩
素を含有するガスであればよく、HCl ガスとCl2 ガスと
の混合ガスを用いることも可能である。また、銅板部材
７の材質は、銅（Cu）に限らず、ハロゲン化物形成金
属、好ましくは塩化物形成金属であれば、Ag,Au,Pt,Ta,
Ti, Ｗ等を用いることが可能である。この場合、前駆体
はAg,Au,Pt,Ta,Ti, Ｗ等のハロゲン化物（塩化物）とな
り、基板３の表面に生成される薄膜はAg,Au,Pt,Ta,Ti,
Ｗ等になる。
たCl2 ガスを例に挙げて説明したが、Cl2 ガスを単独で
用いたり、HCl ガスを適用することも可能である。HCl
ガスを適用した場合、原料ガスプラズマはHCl ガスプラ
ズマが生成されるが、銅板部材７のエッチングにより生
成される前駆体はCuxClyである。従って、原料ガスは塩
素を含有するガスであればよく、HCl ガスとCl2 ガスと
の混合ガスを用いることも可能である。また、銅板部材
７の材質は、銅（Cu）に限らず、ハロゲン化物形成金
属、好ましくは塩化物形成金属であれば、Ag,Au,Pt,Ta,
Ti, Ｗ等を用いることが可能である。この場合、前駆体
はAg,Au,Pt,Ta,Ti, Ｗ等のハロゲン化物（塩化物）とな
り、基板３の表面に生成される薄膜はAg,Au,Pt,Ta,Ti,
Ｗ等になる。
【００５５】上記構成の金属膜作製装置は、Cl2 ガスプ
ラズマ（原料ガスプラズマ）１４を用いているため、反
応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、原
料ガスとしてCl2 ガスを用いているため、コストを大幅
に減少させることができる。また、温度制御手段６を用
いて基板３を銅板部材７よりも低い温度に制御している
ので、Cu薄膜１６中に塩素等の不純物の残留を少なくす
ることができ、高品質なCu薄膜１６を生成することが可
能になる。
ラズマ（原料ガスプラズマ）１４を用いているため、反
応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、原
料ガスとしてCl2 ガスを用いているため、コストを大幅
に減少させることができる。また、温度制御手段６を用
いて基板３を銅板部材７よりも低い温度に制御している
ので、Cu薄膜１６中に塩素等の不純物の残留を少なくす
ることができ、高品質なCu薄膜１６を生成することが可
能になる。
【００５６】また、Cl2 ガスプラズマ１４のプラズマ密
度を壁面側が高くなるようにしているので、高密度のCl
2 ガスプラズマ１４を生成することができ、成膜速度を
大幅に速くすることができると共に、大型のチャンバ１
を用いても、即ち、大きな基板３に対してもCu薄膜１６
を生成することが可能になる。
度を壁面側が高くなるようにしているので、高密度のCl
2 ガスプラズマ１４を生成することができ、成膜速度を
大幅に速くすることができると共に、大型のチャンバ１
を用いても、即ち、大きな基板３に対してもCu薄膜１６
を生成することが可能になる。
【００５７】ところで、上述した金属膜作製装置には、
基板３の表面の上部におけるチャンバ１内に希ガスとし
てのArガスを供給する希ガス供給手段としての希ガスノ
ズル２１が設けられている。希ガスノズル２１からArガ
スを供給すると共に、プラズマアンテナ９から電磁波を
チャンバ１の内部に入射することで、Arガスがイオン化
されてArガスプラズマが発生するようになっている（表
面処理プラズマ発生手段）。一方、支持台２にはバイア
ス電源２０が接続され、基板３を支持台２に支持させる
ためのバイアス電圧が印加される。
基板３の表面の上部におけるチャンバ１内に希ガスとし
てのArガスを供給する希ガス供給手段としての希ガスノ
ズル２１が設けられている。希ガスノズル２１からArガ
スを供給すると共に、プラズマアンテナ９から電磁波を
チャンバ１の内部に入射することで、Arガスがイオン化
されてArガスプラズマが発生するようになっている（表
面処理プラズマ発生手段）。一方、支持台２にはバイア
ス電源２０が接続され、基板３を支持台２に支持させる
ためのバイアス電圧が印加される。
【００５８】尚、希ガス供給手段としては、Cl2 ガスの
希釈ガスとしてArガスを適用した場合、図３に示すよう
に、原料ガス（Cl2 ガス）と希釈ガス（Arガス）との合
流部に制御弁２２を設け、Arガスプラズマを発生させる
際にCl2 ガスを止めてArガスのみをノズル１２から供給
する構成とすることも可能である。これにより、希ガス
ノズル２１を特別に設ける必要がなく、スペース的に有
利となる。
希釈ガスとしてArガスを適用した場合、図３に示すよう
に、原料ガス（Cl2 ガス）と希釈ガス（Arガス）との合
流部に制御弁２２を設け、Arガスプラズマを発生させる
際にCl2 ガスを止めてArガスのみをノズル１２から供給
する構成とすることも可能である。これにより、希ガス
ノズル２１を特別に設ける必要がなく、スペース的に有
利となる。
【００５９】上述した金属膜作製装置に搬入される基板
３の表面には、図４に示したように、TaN のバリアメタ
ル膜２３が成膜されている。Arガスプラズマを発生させ
ることで、Ar+ により、基板２の表面のバリアメタル膜
２３をエッチングしてバリアメタル膜２３を平坦化する
と共に、表層のTaN の窒素原子(N) を除去してバリアメ
タル膜２３の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対
的に低減させる処理（脱窒処理）が施される。尚、バリ
アメタル膜２３としては、WN,TiNを適用することも可能
である。
３の表面には、図４に示したように、TaN のバリアメタ
ル膜２３が成膜されている。Arガスプラズマを発生させ
ることで、Ar+ により、基板２の表面のバリアメタル膜
２３をエッチングしてバリアメタル膜２３を平坦化する
と共に、表層のTaN の窒素原子(N) を除去してバリアメ
タル膜２３の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対
的に低減させる処理（脱窒処理）が施される。尚、バリ
アメタル膜２３としては、WN,TiNを適用することも可能
である。
【００６０】Arガスプラズマを発生させてバリアメタル
膜２３を平坦化する処理及び脱窒処理は、前述したCu薄
膜１６を生成する前に実施される。即ち、TaN のバリア
メタル膜２３が成膜されている基板３が支持台２上に搬
入されると、Cu薄膜１６の生成に先立って、希ガスノズ
ル２１からArガスを供給すると共に、プラズマアンテナ
９から電磁波をチャンバ１の内部に入射してArガスプラ
ズマを発生させる。
膜２３を平坦化する処理及び脱窒処理は、前述したCu薄
膜１６を生成する前に実施される。即ち、TaN のバリア
メタル膜２３が成膜されている基板３が支持台２上に搬
入されると、Cu薄膜１６の生成に先立って、希ガスノズ
ル２１からArガスを供給すると共に、プラズマアンテナ
９から電磁波をチャンバ１の内部に入射してArガスプラ
ズマを発生させる。
【００６１】Arガスプラズマを発生させると、Ar+ によ
りバリアメタル膜２３の表面がエッチングされて平坦化
される。また、図５に示すように、バリアメタル膜２３
はTaとN がアモルファス状態で混在し、Ar+ により質量
の小さいＮが優先的に除去され、バリアメタル膜２３の
表層（例えば、最大で全体膜厚の半分：好ましくは１／
３程度）が脱窒処理される。これにより、図６に示すよ
うに、実質的にTaで構成される金属層２３ａとTaN 層２
３ｂとの二層構造のバリアメタル膜２３の状態となる。
この時、バリアメタル膜２３の全体の膜厚は一層で構成
された膜厚のままである。
りバリアメタル膜２３の表面がエッチングされて平坦化
される。また、図５に示すように、バリアメタル膜２３
はTaとN がアモルファス状態で混在し、Ar+ により質量
の小さいＮが優先的に除去され、バリアメタル膜２３の
表層（例えば、最大で全体膜厚の半分：好ましくは１／
３程度）が脱窒処理される。これにより、図６に示すよ
うに、実質的にTaで構成される金属層２３ａとTaN 層２
３ｂとの二層構造のバリアメタル膜２３の状態となる。
この時、バリアメタル膜２３の全体の膜厚は一層で構成
された膜厚のままである。
【００６２】Ar+ の発生量を多くするために、プラズマ
アンテナ９に印加する電圧を高くしたり、Arガスの流量
を多くする制御が行なわれる。また、Ar+ を基板３側に
引き込むために、バイアス電源２０を制御して基板２の
電位をマイナス側に下げる制御が行なわれる。制御とし
ては、予め決められたスケジュールでスケジュール制御
することが容易である。脱窒処理を行なっている時に、
金属層２３ａの深さ分布を実測し、実測結果に応じてプ
ラズマアンテナ９の電圧やArガスの流量、バイアス電源
２０の制御を実施することも可能である。
アンテナ９に印加する電圧を高くしたり、Arガスの流量
を多くする制御が行なわれる。また、Ar+ を基板３側に
引き込むために、バイアス電源２０を制御して基板２の
電位をマイナス側に下げる制御が行なわれる。制御とし
ては、予め決められたスケジュールでスケジュール制御
することが容易である。脱窒処理を行なっている時に、
金属層２３ａの深さ分布を実測し、実測結果に応じてプ
ラズマアンテナ９の電圧やArガスの流量、バイアス電源
２０の制御を実施することも可能である。
【００６３】脱窒処理を行なった後に、除去されたＮの
部位が隙間になって原子レベルでの凹凸が生じるため、
残ったTa原子を密状態にすることが好ましい。Ta原子を
密状態にするため本実施例では、ヒータ４を用いて基板
３を加熱して熱処理を行い、Ta原子を密状態にしている
（密状態処理手段）。熱処理は、原子が結晶構造になら
ない程度（アモルファス状態を維持した状態）で実施さ
れる。尚、密状態処理手段としては、プラズマ加熱で基
板３を加熱することも可能である。
部位が隙間になって原子レベルでの凹凸が生じるため、
残ったTa原子を密状態にすることが好ましい。Ta原子を
密状態にするため本実施例では、ヒータ４を用いて基板
３を加熱して熱処理を行い、Ta原子を密状態にしている
（密状態処理手段）。熱処理は、原子が結晶構造になら
ない程度（アモルファス状態を維持した状態）で実施さ
れる。尚、密状態処理手段としては、プラズマ加熱で基
板３を加熱することも可能である。
【００６４】上述した金属膜作製装置では、バリアメタ
ル膜２３が成膜された基板３が収容されるチャンバ１内
にArガスプラズマを発生させ、Arガスプラズマでバリア
メタル膜２３をエッチングすることによりバリアメタル
膜２３を平坦化すると共に、Arガスプラズマで窒素原子
を除去してバリアメタル膜２３の脱窒処理を施したの
で、実質的にTaで構成される金属層２３ａとTaN 層２３
ｂとの二層構造のバリアメタル膜２３の状態とすること
ができ、しかも、全体の膜厚を一層で構成された膜厚の
ままとすることができる。このため、バリアメタル膜２
３を厚くすることなく二層構造状態にして金属層２３ａ
によりCu薄膜１６との密着性を保持することができ、Ta
N 層２３ｂによりCuの拡散を防止することができる。こ
のため、Cu薄膜１６を基板３への拡散をなくして密着性
よく成膜することができ、Cu配線プロセスを安定させる
ことが可能になる。
ル膜２３が成膜された基板３が収容されるチャンバ１内
にArガスプラズマを発生させ、Arガスプラズマでバリア
メタル膜２３をエッチングすることによりバリアメタル
膜２３を平坦化すると共に、Arガスプラズマで窒素原子
を除去してバリアメタル膜２３の脱窒処理を施したの
で、実質的にTaで構成される金属層２３ａとTaN 層２３
ｂとの二層構造のバリアメタル膜２３の状態とすること
ができ、しかも、全体の膜厚を一層で構成された膜厚の
ままとすることができる。このため、バリアメタル膜２
３を厚くすることなく二層構造状態にして金属層２３ａ
によりCu薄膜１６との密着性を保持することができ、Ta
N 層２３ｂによりCuの拡散を防止することができる。こ
のため、Cu薄膜１６を基板３への拡散をなくして密着性
よく成膜することができ、Cu配線プロセスを安定させる
ことが可能になる。
【００６５】図７乃至図９に基づいて本発明の第２実施
例の金属膜作製方法及び金属膜作製装置を説明する。図
７には本発明の第２実施例に係る金属膜作製装置の概略
側面、図８には図７中のVIII-VIII 線矢視、図９には図
８中のIX-IX 線矢視を示してある。尚、図２に示した部
材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略
してある。
例の金属膜作製方法及び金属膜作製装置を説明する。図
７には本発明の第２実施例に係る金属膜作製装置の概略
側面、図８には図７中のVIII-VIII 線矢視、図９には図
８中のIX-IX 線矢視を示してある。尚、図２に示した部
材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略
してある。
【００６６】チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部
は絶縁材製（例えば、セラミックス製）の円盤状の天井
板３０によって塞がれている。チャンバ１の上面の開口
部と天井板３０との間には金属製である銅（Cu）製の被
エッチング部材３１が挟持されている。被エッチング部
材３１は、チャンバ１の上面の開口部に挟持されるリン
グ部３２が備えられ、リング部３２の内周側にはチャン
バ１の径方向中心部近傍まで延び同一幅となっている突
起部３３が円周方向に複数（図示例では１２個）設けら
れている。
は絶縁材製（例えば、セラミックス製）の円盤状の天井
板３０によって塞がれている。チャンバ１の上面の開口
部と天井板３０との間には金属製である銅（Cu）製の被
エッチング部材３１が挟持されている。被エッチング部
材３１は、チャンバ１の上面の開口部に挟持されるリン
グ部３２が備えられ、リング部３２の内周側にはチャン
バ１の径方向中心部近傍まで延び同一幅となっている突
起部３３が円周方向に複数（図示例では１２個）設けら
れている。
【００６７】突起部３３は、リング部３２に対して一
体、もしくは、取り外し自在に取り付けられている。天
井板３０とチャンバ１の内部との間には突起部３３の間
で形成される切欠部３５（空間）が存在した状態になっ
ている。リング部３２はアースされており、複数の突起
部３３は電気的につながれて同電位に維持されている。
被エッチング部材３１にはヒータ等の温度制御手段（図
示省略）が設けられ、例えば、２００℃乃至４００℃程
度に温度制御される。
体、もしくは、取り外し自在に取り付けられている。天
井板３０とチャンバ１の内部との間には突起部３３の間
で形成される切欠部３５（空間）が存在した状態になっ
ている。リング部３２はアースされており、複数の突起
部３３は電気的につながれて同電位に維持されている。
被エッチング部材３１にはヒータ等の温度制御手段（図
示省略）が設けられ、例えば、２００℃乃至４００℃程
度に温度制御される。
【００６８】尚、突起部３３の間に突起部３３よりも径
方向に短い第２突起部を配置することも可能であり、更
に、突起部３３と第２突起部との間に短い突起部を配置
することも可能である。このようにすると、誘導電流を
抑制しつつエッチング対象となる銅の面積を確保するこ
とができる。
方向に短い第２突起部を配置することも可能であり、更
に、突起部３３と第２突起部との間に短い突起部を配置
することも可能である。このようにすると、誘導電流を
抑制しつつエッチング対象となる銅の面積を確保するこ
とができる。
【００６９】天井板３０の上方にはチャンバ１の内部を
プラズマ化するための平面巻線状のプラズマアンテナ３
４が設けられ、プラズマアンテナ３４は天井板３０の面
と平行な平面リング状に形成されている。プラズマアン
テナ３４には整合器１０及び電源１１が接続されて給電
が行われる。被エッチング部材３１は、リング部３２の
内周側に突起部３３が円周方向に複数設けられ、突起部
３３の間で形成される切欠部３５（空間）が存在してい
るので、プラズマアンテナ３４の電気の流れ方向に対し
て不連続な状態で基板３と天井板３０との間に突起部３
３が配置された状態になっている。
プラズマ化するための平面巻線状のプラズマアンテナ３
４が設けられ、プラズマアンテナ３４は天井板３０の面
と平行な平面リング状に形成されている。プラズマアン
テナ３４には整合器１０及び電源１１が接続されて給電
が行われる。被エッチング部材３１は、リング部３２の
内周側に突起部３３が円周方向に複数設けられ、突起部
３３の間で形成される切欠部３５（空間）が存在してい
るので、プラズマアンテナ３４の電気の流れ方向に対し
て不連続な状態で基板３と天井板３０との間に突起部３
３が配置された状態になっている。
【００７０】上述した金属膜作製装置では、チャンバ１
の内部にノズル１２から原料ガスを供給し、プラズマア
ンテナ３４から電磁波をチャンバ１の内部に入射するこ
とで、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラズマ（原
料ガスプラズマ）１４が発生する。プラズマアンテナ３
４の下部には導電体である被エッチング部材３１が存在
しているが、以下の作用により被エッチング部材３１と
基板３との間、即ち、被エッチング部材３１の下側にCl
2 ガスプラズマ１４が安定して発生するようになってい
る。
の内部にノズル１２から原料ガスを供給し、プラズマア
ンテナ３４から電磁波をチャンバ１の内部に入射するこ
とで、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラズマ（原
料ガスプラズマ）１４が発生する。プラズマアンテナ３
４の下部には導電体である被エッチング部材３１が存在
しているが、以下の作用により被エッチング部材３１と
基板３との間、即ち、被エッチング部材３１の下側にCl
2 ガスプラズマ１４が安定して発生するようになってい
る。
【００７１】被エッチング部材３１の下側にCl2 ガスプ
ラズマ１４が発生する作用について説明する。図９に示
すように、平面リング状のプラズマアンテナ３４の電気
の流れＡは突起部３３を横切る方向となり、このとき、
突起部３３のプラズマアンテナ３４との対向面には誘導
電流ｂが発生する。被エッチング部材３１には切欠部３
５（空間）が存在している状態になっているので、誘導
電流ｂはそれぞれの突起部３３の下面に流れてプラズマ
アンテナ３４の電気の流れＡと同一方向の流れａとなる
（ファラデーシールド）。
ラズマ１４が発生する作用について説明する。図９に示
すように、平面リング状のプラズマアンテナ３４の電気
の流れＡは突起部３３を横切る方向となり、このとき、
突起部３３のプラズマアンテナ３４との対向面には誘導
電流ｂが発生する。被エッチング部材３１には切欠部３
５（空間）が存在している状態になっているので、誘導
電流ｂはそれぞれの突起部３３の下面に流れてプラズマ
アンテナ３４の電気の流れＡと同一方向の流れａとなる
（ファラデーシールド）。
【００７２】このため、基板３側から被エッチング部材
３１を見た場合、プラズマアンテナ３４の電気の流れＡ
を打ち消す方向の流れが存在しない状態になり、しか
も、リング部３２がアースされて突起部３３が同電位に
維持されている。これにより、導電体である被エッチン
グ部材３１が存在していても、プラズマアンテナ３４か
ら電磁波がチャンバ１内に確実に入射し、被エッチング
部材３１の下側にCl2 ガスプラズマ１４が安定して発生
するようになっている。
３１を見た場合、プラズマアンテナ３４の電気の流れＡ
を打ち消す方向の流れが存在しない状態になり、しか
も、リング部３２がアースされて突起部３３が同電位に
維持されている。これにより、導電体である被エッチン
グ部材３１が存在していても、プラズマアンテナ３４か
ら電磁波がチャンバ１内に確実に入射し、被エッチング
部材３１の下側にCl2 ガスプラズマ１４が安定して発生
するようになっている。
【００７３】Cl2 ガスプラズマ１４により、銅製の被エ
ッチング部材３１にエッチング反応が生じ、前駆体（Cu
xCly）１５が生成される。このとき、被エッチング部材
３１はCl2 ガスプラズマ１４により基板３の温度よりも
高い所定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持
されている。チャンバ１の内部で生成された前駆体（Cu
xCly）１５は、被エッチング部材３１よりも低い温度に
制御された基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体
（CuxCly）１５は還元反応によりCuイオンのみとされて
基板３に当てられ、基板３の表面にCu薄膜１６が生成さ
れる。
ッチング部材３１にエッチング反応が生じ、前駆体（Cu
xCly）１５が生成される。このとき、被エッチング部材
３１はCl2 ガスプラズマ１４により基板３の温度よりも
高い所定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持
されている。チャンバ１の内部で生成された前駆体（Cu
xCly）１５は、被エッチング部材３１よりも低い温度に
制御された基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体
（CuxCly）１５は還元反応によりCuイオンのみとされて
基板３に当てられ、基板３の表面にCu薄膜１６が生成さ
れる。
【００７４】このときの反応は、前述した第１実施例と
同様であり、反応に関与しないガス及びエッチング生成
物は排気口１７から排気される。
同様であり、反応に関与しないガス及びエッチング生成
物は排気口１７から排気される。
【００７５】上記構成の金属膜作製装置は、Cl2 ガスプ
ラズマ（原料ガスプラズマ）１４を用いているため、反
応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、原
料ガスとしてCl2 ガスを用いているため、コストを大幅
に減少させることができる。また、温度制御手段６を用
いて基板３を被エッチング部材１８よりも低い温度に制
御しているので、Cu薄膜１６中に塩素等の不純物の残留
を少なくすることができ、高品質なCu薄膜１６を生成す
ることが可能になる。
ラズマ（原料ガスプラズマ）１４を用いているため、反
応効率が大幅に向上して成膜速度が速くなる。また、原
料ガスとしてCl2 ガスを用いているため、コストを大幅
に減少させることができる。また、温度制御手段６を用
いて基板３を被エッチング部材１８よりも低い温度に制
御しているので、Cu薄膜１６中に塩素等の不純物の残留
を少なくすることができ、高品質なCu薄膜１６を生成す
ることが可能になる。
【００７６】また、被エッチング部材３１は、リング部
３２の内周側に突起部３３が円周方向に複数設けられ、
突起部３３の間で形成される切欠部３５（空間）が存在
しているので、被エッチング部材３１に生じる誘導電流
は基板３側からみてプラズマアンテナ３４の電気の流れ
と同一方向の流れとなる。これにより、導電体である被
エッチング部材３１がプラズマアンテナ３４の下に存在
していても、プラズマアンテナ３４から電磁波がチャン
バ１内に確実に入射し、被エッチング部材３１の下側に
Cl2 ガスプラズマ１４を安定して発生させることが可能
となる。
３２の内周側に突起部３３が円周方向に複数設けられ、
突起部３３の間で形成される切欠部３５（空間）が存在
しているので、被エッチング部材３１に生じる誘導電流
は基板３側からみてプラズマアンテナ３４の電気の流れ
と同一方向の流れとなる。これにより、導電体である被
エッチング部材３１がプラズマアンテナ３４の下に存在
していても、プラズマアンテナ３４から電磁波がチャン
バ１内に確実に入射し、被エッチング部材３１の下側に
Cl2 ガスプラズマ１４を安定して発生させることが可能
となる。
【００７７】ところで、上述した金属膜作製装置には、
基板３の表面の上部におけるチャンバ１内に希ガスとし
てのArガスを供給する希ガス供給手段としての希ガスノ
ズル２１が設けられている。希ガスノズル２１からArガ
スを供給すると共に、プラズマアンテナ３４から電磁波
をチャンバ１の内部に入射することで、Arガスがイオン
化されてArガスプラズマが発生するようになっている
（表面処理プラズマ発生手段）。一方、支持台２にはバ
イアス電源２０が接続され、基板３を支持台２に支持さ
せるためのバイアス電圧が印加される。
基板３の表面の上部におけるチャンバ１内に希ガスとし
てのArガスを供給する希ガス供給手段としての希ガスノ
ズル２１が設けられている。希ガスノズル２１からArガ
スを供給すると共に、プラズマアンテナ３４から電磁波
をチャンバ１の内部に入射することで、Arガスがイオン
化されてArガスプラズマが発生するようになっている
（表面処理プラズマ発生手段）。一方、支持台２にはバ
イアス電源２０が接続され、基板３を支持台２に支持さ
せるためのバイアス電圧が印加される。
【００７８】上述した金属膜作製装置に搬入される基板
３の表面には、図４に示したように、TaN のバリアメタ
ル膜２３が成膜されている。Arガスプラズマを発生させ
ることで、Ar+ により、基板２の表面のバリアメタル膜
２３をエッチングしてバリアメタル膜２３を平坦化する
と共に、表層のTaN の窒素原子(N) を除去してバリアメ
タル膜２３の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対
的に低減させる処理（脱窒処理）が施される。尚、バリ
アメタル膜２３としては、WN,TiNを適用することも可能
である。
３の表面には、図４に示したように、TaN のバリアメタ
ル膜２３が成膜されている。Arガスプラズマを発生させ
ることで、Ar+ により、基板２の表面のバリアメタル膜
２３をエッチングしてバリアメタル膜２３を平坦化する
と共に、表層のTaN の窒素原子(N) を除去してバリアメ
タル膜２３の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対
的に低減させる処理（脱窒処理）が施される。尚、バリ
アメタル膜２３としては、WN,TiNを適用することも可能
である。
【００７９】Arガスプラズマを発生させてバリアメタル
膜２３を平坦化する処理及び脱窒処理は、前述したCu薄
膜１６を生成する前に実施される。バリアメタル膜２３
を平坦化する処理及び脱窒処理の詳細は第１実施例と同
一であるので説明は省略してある。
膜２３を平坦化する処理及び脱窒処理は、前述したCu薄
膜１６を生成する前に実施される。バリアメタル膜２３
を平坦化する処理及び脱窒処理の詳細は第１実施例と同
一であるので説明は省略してある。
【００８０】上述した金属膜作製装置では、第１実施例
と同様に、バリアメタル膜２３を厚くすることなく二層
構造状態にして金属層２３ａによりCu薄膜１６との密着
性を保持することができ、TaN 層２３ｂによりCuの拡散
を防止することができる。このため、Cu薄膜１６を基板
３への拡散をなくして密着性よく成膜することができ、
Cu配線プロセスを安定させることが可能になる。
と同様に、バリアメタル膜２３を厚くすることなく二層
構造状態にして金属層２３ａによりCu薄膜１６との密着
性を保持することができ、TaN 層２３ｂによりCuの拡散
を防止することができる。このため、Cu薄膜１６を基板
３への拡散をなくして密着性よく成膜することができ、
Cu配線プロセスを安定させることが可能になる。
【００８１】図１０に基づいて本発明の第３実施例の金
属膜作製方法及び金属膜作製装置を説明する。図１０に
は本発明の第３実施例に係る金属膜作製装置の概略側面
を示してある。尚、図２及び図７に示した部材と同一部
材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
属膜作製方法及び金属膜作製装置を説明する。図１０に
は本発明の第３実施例に係る金属膜作製装置の概略側面
を示してある。尚、図２及び図７に示した部材と同一部
材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００８２】チャンバ１の上部の開口部は、例えば、セ
ラミックス製（絶縁材料製）の天井板３０によって塞が
れている。天井板３０の下面には金属製である銅（Cu）
製の被エッチング部材４１が設けられ、被エッチング部
材４１は四角錐形状となっている。チャンバ１の筒部の
上部の周囲の複数箇所（例えば、４箇所）には、スリッ
ト状の開口部４２が形成され、開口部４２には筒状の通
路４３の一端がそれぞれ固定されている。通路４３の途
中部には絶縁体製の筒状の励起室４４が設けられ、励起
室４４の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ４５が設
けられ、プラズマアンテナ４５には整合器４８及び電源
４９に接続されて給電が行われる。プラズマアンテナ４
５、整合器４８及び電源４９によりプラズマ発生手段が
構成されている。
ラミックス製（絶縁材料製）の天井板３０によって塞が
れている。天井板３０の下面には金属製である銅（Cu）
製の被エッチング部材４１が設けられ、被エッチング部
材４１は四角錐形状となっている。チャンバ１の筒部の
上部の周囲の複数箇所（例えば、４箇所）には、スリッ
ト状の開口部４２が形成され、開口部４２には筒状の通
路４３の一端がそれぞれ固定されている。通路４３の途
中部には絶縁体製の筒状の励起室４４が設けられ、励起
室４４の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ４５が設
けられ、プラズマアンテナ４５には整合器４８及び電源
４９に接続されて給電が行われる。プラズマアンテナ４
５、整合器４８及び電源４９によりプラズマ発生手段が
構成されている。
【００８３】通路４３の他端側には流量制御器４６が接
続され、流量制御器４６を介して通路４３内に塩素を含
有する原料ガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50% 、好まし
くは10% 程度に希釈されたCl2 ガス）が供給される。プ
ラズマアンテナ４５から電磁波を励起室４４の内部に入
射することで、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラ
ズマ（原料ガスプラズマ）４７が発生する。Cl2 ガスプ
ラズマ４７の発生により励起塩素が開口部４２からチャ
ンバ１内に送られ、被エッチング部材４１が励起塩素に
よりエッチングされる。
続され、流量制御器４６を介して通路４３内に塩素を含
有する原料ガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50% 、好まし
くは10% 程度に希釈されたCl2 ガス）が供給される。プ
ラズマアンテナ４５から電磁波を励起室４４の内部に入
射することで、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラ
ズマ（原料ガスプラズマ）４７が発生する。Cl2 ガスプ
ラズマ４７の発生により励起塩素が開口部４２からチャ
ンバ１内に送られ、被エッチング部材４１が励起塩素に
よりエッチングされる。
【００８４】上述した金属膜作製装置では、流量制御器
４６を介して通路４３内に原料ガスを供給して励起室４
４に原料ガスを送り込む。プラズマアンテナ４５から電
磁波を励起室４４の内部に入射することで、Cl2 ガスが
イオン化されてCl2 ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）
４７が発生する。真空装置８によりチャンバ１内の圧力
と励起室４４の圧力とに所定の差圧が設定されているた
め、励起室４４のCl2ガスプラズマ４７の励起塩素が開
口部４２からチャンバ１内の被エッチング部材４１に送
られる。励起塩素により被エッチング部材４１にエッチ
ング反応が生じ、チャンバ１の内部で前駆体（CuxCly）
１５が生成される。
４６を介して通路４３内に原料ガスを供給して励起室４
４に原料ガスを送り込む。プラズマアンテナ４５から電
磁波を励起室４４の内部に入射することで、Cl2 ガスが
イオン化されてCl2 ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）
４７が発生する。真空装置８によりチャンバ１内の圧力
と励起室４４の圧力とに所定の差圧が設定されているた
め、励起室４４のCl2ガスプラズマ４７の励起塩素が開
口部４２からチャンバ１内の被エッチング部材４１に送
られる。励起塩素により被エッチング部材４１にエッチ
ング反応が生じ、チャンバ１の内部で前駆体（CuxCly）
１５が生成される。
【００８５】このとき、被エッチング部材４１はヒータ
５０により基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、
２００℃乃至４００℃）に維持されている。チャンバ１
の内部で生成された前駆体（CuxCly）１５は、被エッチ
ング部材３１よりも低い温度に制御された基板３に運ば
れる。基板３に運ばれる前駆体（CuxCly）１５は還元反
応によりCuイオンのみとされて基板３に当てられ、基板
３の表面にCu薄膜１６が生成される。
５０により基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、
２００℃乃至４００℃）に維持されている。チャンバ１
の内部で生成された前駆体（CuxCly）１５は、被エッチ
ング部材３１よりも低い温度に制御された基板３に運ば
れる。基板３に運ばれる前駆体（CuxCly）１５は還元反
応によりCuイオンのみとされて基板３に当てられ、基板
３の表面にCu薄膜１６が生成される。
【００８６】このときの反応は、前述した第１実施例と
同様であり、反応に関与しないガス及びエッチング生成
物は排気口１７から排気される。
同様であり、反応に関与しないガス及びエッチング生成
物は排気口１７から排気される。
【００８７】上述した金属膜作製装置は、チャンバ１と
隔絶した励起室４４でCl2 ガスプラズマ４７を発生させ
るようにしているので、基板３がプラズマに晒されるこ
とがなくなり、基板３にプラズマによる損傷が生じるこ
とがない。尚、励起室４４でCl2 ガスプラズマ４７を発
生させる手段は、マイクロ波、レーザ、電子線、放射光
等を用いることも可能であり、金属フィラメントを高温
に加熱して前駆体を生成することも可能である。また、
Cl2 ガスプラズマ４７を基板３と隔絶する構成は、通路
４３に励起室４４を設ける構成の他に、例えば、チャン
バ１を隔絶する等、他の構成とすることも可能である。
隔絶した励起室４４でCl2 ガスプラズマ４７を発生させ
るようにしているので、基板３がプラズマに晒されるこ
とがなくなり、基板３にプラズマによる損傷が生じるこ
とがない。尚、励起室４４でCl2 ガスプラズマ４７を発
生させる手段は、マイクロ波、レーザ、電子線、放射光
等を用いることも可能であり、金属フィラメントを高温
に加熱して前駆体を生成することも可能である。また、
Cl2 ガスプラズマ４７を基板３と隔絶する構成は、通路
４３に励起室４４を設ける構成の他に、例えば、チャン
バ１を隔絶する等、他の構成とすることも可能である。
【００８８】ところで、上述した金属膜作製装置には、
基板３の表面の上部におけるチャンバ１内に希ガスとし
てのArガスを供給する希ガス供給手段としての希ガスノ
ズル２１が設けられている。また、チャンバ１の胴部に
はコイル状の表面処理プラズマアンテナ３６が設けら
れ、表面処理プラズマアンテナ３６には整合器３７及び
電源３８が接続されて給電が行なわれる。希ガスノズル
２１からArガスを供給すると共に、プラズマアンテナ３
６から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Ar
ガスがイオン化されてArガスプラズマが発生するように
なっている（表面処理プラズマ発生手段）。一方、支持
台２にはバイアス電源２０が接続され、基板３を支持台
２に支持させるためのバイアス電圧が印加される。
基板３の表面の上部におけるチャンバ１内に希ガスとし
てのArガスを供給する希ガス供給手段としての希ガスノ
ズル２１が設けられている。また、チャンバ１の胴部に
はコイル状の表面処理プラズマアンテナ３６が設けら
れ、表面処理プラズマアンテナ３６には整合器３７及び
電源３８が接続されて給電が行なわれる。希ガスノズル
２１からArガスを供給すると共に、プラズマアンテナ３
６から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Ar
ガスがイオン化されてArガスプラズマが発生するように
なっている（表面処理プラズマ発生手段）。一方、支持
台２にはバイアス電源２０が接続され、基板３を支持台
２に支持させるためのバイアス電圧が印加される。
【００８９】上述した金属膜作製装置に搬入される基板
３の表面には、図４に示したように、TaN のバリアメタ
ル膜２３が成膜されている。Arガスプラズマを発生させ
ることで、Ar+ により、基板２の表面のバリアメタル膜
２３をエッチングしてバリアメタル膜２３を平坦化する
と共に、表層のTaN の窒素原子(N) を除去してバリアメ
タル膜２３の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対
的に低減させる処理（脱窒処理）が施される。尚、バリ
アメタル膜２３としては、WN,TiNを適用することも可能
である。
３の表面には、図４に示したように、TaN のバリアメタ
ル膜２３が成膜されている。Arガスプラズマを発生させ
ることで、Ar+ により、基板２の表面のバリアメタル膜
２３をエッチングしてバリアメタル膜２３を平坦化する
と共に、表層のTaN の窒素原子(N) を除去してバリアメ
タル膜２３の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対
的に低減させる処理（脱窒処理）が施される。尚、バリ
アメタル膜２３としては、WN,TiNを適用することも可能
である。
【００９０】Arガスプラズマを発生させてバリアメタル
膜２３を平坦化する処理及び脱窒処理は、前述したCu薄
膜１６を生成する前に実施される。バリアメタル膜２３
を平坦化する処理及び脱窒処理の詳細は第１実施例と同
一であるので説明は省略してある。
膜２３を平坦化する処理及び脱窒処理は、前述したCu薄
膜１６を生成する前に実施される。バリアメタル膜２３
を平坦化する処理及び脱窒処理の詳細は第１実施例と同
一であるので説明は省略してある。
【００９１】上述した金属膜作製装置では、第１実施例
と同様に、バリアメタル膜２３を厚くすることなく二層
構造状態にして金属層２３ａ（図６参照）によりCu薄膜
１６との密着性を保持することができ、TaN 層２３ｂ
（図６参照）によりCuの拡散を防止することができる。
このため、Cu薄膜１６を基板３への拡散をなくして密着
性よく成膜することができ、Cu配線プロセスを安定させ
ることが可能になる。
と同様に、バリアメタル膜２３を厚くすることなく二層
構造状態にして金属層２３ａ（図６参照）によりCu薄膜
１６との密着性を保持することができ、TaN 層２３ｂ
（図６参照）によりCuの拡散を防止することができる。
このため、Cu薄膜１６を基板３への拡散をなくして密着
性よく成膜することができ、Cu配線プロセスを安定させ
ることが可能になる。
【００９２】図１１に基づいて本発明の第４実施例の金
属膜作製方法及び金属膜作製装置を説明する。図１１に
は本発明の第４実施例に係る金属膜作製装置の概略側面
を示してある。尚、図２、図７及び図１０に示した部材
と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略し
てある。
属膜作製方法及び金属膜作製装置を説明する。図１１に
は本発明の第４実施例に係る金属膜作製装置の概略側面
を示してある。尚、図２、図７及び図１０に示した部材
と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略し
てある。
【００９３】図２に示した第１実施例の金属膜作製装置
に対し、チャンバ１の筒部の周囲にはプラズマアンテナ
９が設けられておらず、銅板部材７に整合器１０及び電
源１１が接続されて銅板部材７に給電が行われる。上述
した金属膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル１
２から原料ガスを供給し、銅板部材７から電磁波をチャ
ンバ１の内部に入射することで、Cl2 ガスがイオン化さ
れてCl2 ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）１４が発生
する。Cl2 ガスプラズマ１４により、銅板部材７にエッ
チング反応が生じ、前駆体（CuxCly）１５が生成され
る。このとき、銅板部材７はCl2 ガスプラズマ１４によ
り基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、２００℃
乃至４００℃）に維持されている。
に対し、チャンバ１の筒部の周囲にはプラズマアンテナ
９が設けられておらず、銅板部材７に整合器１０及び電
源１１が接続されて銅板部材７に給電が行われる。上述
した金属膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル１
２から原料ガスを供給し、銅板部材７から電磁波をチャ
ンバ１の内部に入射することで、Cl2 ガスがイオン化さ
れてCl2 ガスプラズマ（原料ガスプラズマ）１４が発生
する。Cl2 ガスプラズマ１４により、銅板部材７にエッ
チング反応が生じ、前駆体（CuxCly）１５が生成され
る。このとき、銅板部材７はCl2 ガスプラズマ１４によ
り基板３の温度よりも高い所定温度（例えば、２００℃
乃至４００℃）に維持されている。
【００９４】チャンバ１の内部で生成された前駆体（Cu
xCly）１５は、銅板部材７よりも低い温度に制御された
基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（CuxCly）
１５は還元反応によりCuイオンのみとされて基板３に当
てられ、基板３の表面にCu薄膜１６が生成される。この
ときの反応は、前述した第１実施例と同様であり、反応
に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口１７か
ら排気される。
xCly）１５は、銅板部材７よりも低い温度に制御された
基板３に運ばれる。基板３に運ばれる前駆体（CuxCly）
１５は還元反応によりCuイオンのみとされて基板３に当
てられ、基板３の表面にCu薄膜１６が生成される。この
ときの反応は、前述した第１実施例と同様であり、反応
に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口１７か
ら排気される。
【００９５】上述した金属膜作製装置は、銅板部材７自
身をプラズマ発生用の電極として適用しているので、チ
ャンバ１の筒部の周囲にCu薄膜１６を作製するためのプ
ラズマアンテナ９が不要となる。
身をプラズマ発生用の電極として適用しているので、チ
ャンバ１の筒部の周囲にCu薄膜１６を作製するためのプ
ラズマアンテナ９が不要となる。
【００９６】ところで、上述した金属膜作製装置には、
基板３の表面の上部におけるチャンバ１内に希ガスとし
てのArガスを供給する希ガス供給手段としての希ガスノ
ズル２１が設けられている。ノズル１２からの原料ガス
の供給を停止し、希ガスノズル２１からArガスを供給す
ると共に、銅板部材７から電磁波をチャンバ１の内部に
入射することで、Arガスがイオン化されてArガスプラズ
マが発生するようになっている（表面処理プラズマ発生
手段）。一方、支持台２にはバイアス電源２０が接続さ
れ、基板３を支持台２に支持させるためのバイアス電圧
が印加される。
基板３の表面の上部におけるチャンバ１内に希ガスとし
てのArガスを供給する希ガス供給手段としての希ガスノ
ズル２１が設けられている。ノズル１２からの原料ガス
の供給を停止し、希ガスノズル２１からArガスを供給す
ると共に、銅板部材７から電磁波をチャンバ１の内部に
入射することで、Arガスがイオン化されてArガスプラズ
マが発生するようになっている（表面処理プラズマ発生
手段）。一方、支持台２にはバイアス電源２０が接続さ
れ、基板３を支持台２に支持させるためのバイアス電圧
が印加される。
【００９７】上述した金属膜作製装置に搬入される基板
３の表面には、図４に示したように、TaN のバリアメタ
ル膜２３が成膜されている。Arガスプラズマを発生させ
ることで、Ar+ により、基板２の表面のバリアメタル膜
２３をエッチングしてバリアメタル膜２３を平坦化する
と共に、表層のTaN の窒素原子(N) を除去してバリアメ
タル膜２３の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対
的に低減させる処理（脱窒処理）が施される。尚、バリ
アメタル膜２３としては、WN,TiNを適用することも可能
である。また、表面処理プラズマ発生手段として、チャ
ンバ１の胴部にコイル状の表面処理プラズマアンテナを
設け、整合器及び電源を介して給電を行なうことでArガ
スプラズマを発生させることも可能である。
３の表面には、図４に示したように、TaN のバリアメタ
ル膜２３が成膜されている。Arガスプラズマを発生させ
ることで、Ar+ により、基板２の表面のバリアメタル膜
２３をエッチングしてバリアメタル膜２３を平坦化する
と共に、表層のTaN の窒素原子(N) を除去してバリアメ
タル膜２３の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対
的に低減させる処理（脱窒処理）が施される。尚、バリ
アメタル膜２３としては、WN,TiNを適用することも可能
である。また、表面処理プラズマ発生手段として、チャ
ンバ１の胴部にコイル状の表面処理プラズマアンテナを
設け、整合器及び電源を介して給電を行なうことでArガ
スプラズマを発生させることも可能である。
【００９８】Arガスプラズマを発生させてバリアメタル
膜２３を平坦化する処理及び脱窒処理は、前述したCu薄
膜１６を生成する前に実施される。バリアメタル膜２３
を平坦化する処理及び脱窒処理の詳細は第１実施例と同
一であるので説明は省略してある。
膜２３を平坦化する処理及び脱窒処理は、前述したCu薄
膜１６を生成する前に実施される。バリアメタル膜２３
を平坦化する処理及び脱窒処理の詳細は第１実施例と同
一であるので説明は省略してある。
【００９９】上述した金属膜作製装置では、第１実施例
と同様に、バリアメタル膜２３を厚くすることなく二層
構造状態にして金属層２３ａ（図６参照）によりCu薄膜
１６との密着性を保持することができ、TaN 層２３ｂ
（図６参照）によりCuの拡散を防止することができる。
このため、Cu薄膜１６を基板３への拡散をなくして密着
性よく成膜することができ、Cu配線プロセスを安定させ
ることが可能になる。
と同様に、バリアメタル膜２３を厚くすることなく二層
構造状態にして金属層２３ａ（図６参照）によりCu薄膜
１６との密着性を保持することができ、TaN 層２３ｂ
（図６参照）によりCuの拡散を防止することができる。
このため、Cu薄膜１６を基板３への拡散をなくして密着
性よく成膜することができ、Cu配線プロセスを安定させ
ることが可能になる。
【０１００】次に、第１の実施形態例における金属膜作
製方法及び金属膜作製装置の実施例をバリアメタルＣＶ
Ｄ１０３に備えた場合の一例を図１２に基づいて説明す
る。図１２には本発明の第５実施例に係る金属膜作製装
置の概略側面を示してある。
製方法及び金属膜作製装置の実施例をバリアメタルＣＶ
Ｄ１０３に備えた場合の一例を図１２に基づいて説明す
る。図１２には本発明の第５実施例に係る金属膜作製装
置の概略側面を示してある。
【０１０１】図に示すように、円筒状に形成された、例
えば、セラミックス製（絶縁材料製）のチャンバ５１
（絶縁材料製）の底部近傍には支持台５２が設けられ、
支持台５２には基板５３が載置される。支持台５２には
ヒータ５４及び冷媒流通手段５５を備えた制御手段とし
ての温度制御手段５６が設けられ、支持台５２は温度制
御手段５６により所定温度（例えば、基板３が１００℃
乃至２００℃に維持される温度）に制御される。
えば、セラミックス製（絶縁材料製）のチャンバ５１
（絶縁材料製）の底部近傍には支持台５２が設けられ、
支持台５２には基板５３が載置される。支持台５２には
ヒータ５４及び冷媒流通手段５５を備えた制御手段とし
ての温度制御手段５６が設けられ、支持台５２は温度制
御手段５６により所定温度（例えば、基板３が１００℃
乃至２００℃に維持される温度）に制御される。
【０１０２】チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部
は金属製の被エッチング部材としての金属部材５７（例
えば、W,Ti,Ta,TiSi等）によって塞がれている。金属部
材５７によって塞がれたチャンバ５１の内部は真空装置
５８により所定の圧力に維持される。チャンバ５１の筒
部の周囲にはバリアプラズマ発生手段のコイル状巻線ア
ンテナとしてのプラズマアンテナ５９が設けられ、プラ
ズマアンテナ５９には整合器６０及び電源６１が接続さ
れて給電が行われる。
は金属製の被エッチング部材としての金属部材５７（例
えば、W,Ti,Ta,TiSi等）によって塞がれている。金属部
材５７によって塞がれたチャンバ５１の内部は真空装置
５８により所定の圧力に維持される。チャンバ５１の筒
部の周囲にはバリアプラズマ発生手段のコイル状巻線ア
ンテナとしてのプラズマアンテナ５９が設けられ、プラ
ズマアンテナ５９には整合器６０及び電源６１が接続さ
れて給電が行われる。
【０１０３】金属部材５７の下方におけるチャンバ５１
の筒部には、チャンバ５１の内部にハロゲンとしての塩
素を含有する原料ガスガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50
% 、好ましくは10% 程度に希釈されたCl2 ガス）を供給
するノズル６２が接続されている。ノズル６２は水平に
向けて開口し、ノズル６２には流量制御器６３を介して
原料ガスが送られる（ハロゲンガス供給手段）。尚、原
料ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素（Ｆ）、
臭素（Ｂｒ）及びヨウ素（Ｉ）等を適用することが可能
である。
の筒部には、チャンバ５１の内部にハロゲンとしての塩
素を含有する原料ガスガス（He，Ar等で塩素濃度が≦50
% 、好ましくは10% 程度に希釈されたCl2 ガス）を供給
するノズル６２が接続されている。ノズル６２は水平に
向けて開口し、ノズル６２には流量制御器６３を介して
原料ガスが送られる（ハロゲンガス供給手段）。尚、原
料ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素（Ｆ）、
臭素（Ｂｒ）及びヨウ素（Ｉ）等を適用することが可能
である。
【０１０４】一方、チャンバ５１の筒部の下方の周囲の
複数箇所（例えば、４箇所）には、スリット状の開口部
６４が形成され、開口部６４には筒状の通路６５の一端
がそれぞれ固定されている。通路６５の途中部には絶縁
体製の筒状の励起室６６が設けられ、励起室６６の周囲
にはコイル状のプラズマアンテナ６７が設けられ、プラ
ズマアンテナ６７は整合器６８及び電源６９に接続され
て給電が行われる。プラズマアンテナ６７、整合器６８
及び電源６９により励起手段が構成されている。通路６
５の他端側には流量制御器７０が接続され、流量制御器
７０を介して通路６５内に窒素含有ガスとしてのアンモ
ニアガス（NH3 ガス）が供給される。
複数箇所（例えば、４箇所）には、スリット状の開口部
６４が形成され、開口部６４には筒状の通路６５の一端
がそれぞれ固定されている。通路６５の途中部には絶縁
体製の筒状の励起室６６が設けられ、励起室６６の周囲
にはコイル状のプラズマアンテナ６７が設けられ、プラ
ズマアンテナ６７は整合器６８及び電源６９に接続され
て給電が行われる。プラズマアンテナ６７、整合器６８
及び電源６９により励起手段が構成されている。通路６
５の他端側には流量制御器７０が接続され、流量制御器
７０を介して通路６５内に窒素含有ガスとしてのアンモ
ニアガス（NH3 ガス）が供給される。
【０１０５】上述した金属膜作製装置では、チャンバ５
１の内部にノズル６２から原料ガスを供給し、プラズマ
アンテナ５９から電磁波をチャンバ５１の内部に入射す
ることで、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラズマ
（原料ガスプラズマ）７１が発生する。Cl2 ガスプラズ
マ７１により、金属部材５７にエッチング反応が生じ、
前駆体（MxCly:M はW,Ti,Ta,TiSi等の金属）７２が生成
される。
１の内部にノズル６２から原料ガスを供給し、プラズマ
アンテナ５９から電磁波をチャンバ５１の内部に入射す
ることで、Cl2 ガスがイオン化されてCl2 ガスプラズマ
（原料ガスプラズマ）７１が発生する。Cl2 ガスプラズ
マ７１により、金属部材５７にエッチング反応が生じ、
前駆体（MxCly:M はW,Ti,Ta,TiSi等の金属）７２が生成
される。
【０１０６】また、流量制御器７０を介して通路６５内
にNH3 ガスを供給して励起室６６にNH3 ガスを送り込
む。プラズマアンテナ６７から電磁波を励起室６６の内
部に入射することで、NH3 ガスがイオン化されてNH3 ガ
スプラズマ６３が発生する。真空装置５８によりチャン
バ５１内の圧力と励起室６６の圧力とに所定の差圧が設
定されているため、励起室６６のNH3 ガスプラズマ７３
の励起アンモニアが開口部６４からチャンバ５１内の前
駆体（MxCly ）７２に送られる。
にNH3 ガスを供給して励起室６６にNH3 ガスを送り込
む。プラズマアンテナ６７から電磁波を励起室６６の内
部に入射することで、NH3 ガスがイオン化されてNH3 ガ
スプラズマ６３が発生する。真空装置５８によりチャン
バ５１内の圧力と励起室６６の圧力とに所定の差圧が設
定されているため、励起室６６のNH3 ガスプラズマ７３
の励起アンモニアが開口部６４からチャンバ５１内の前
駆体（MxCly ）７２に送られる。
【０１０７】つまり、窒素を含有する窒素含有ガスをチ
ャンバ５１と隔絶した励起室６６で励起する励起手段が
構成されている。これにより、前駆体（MxCly ）７２の
金属成分とアンモニアが反応して金属窒化物（MN）が生
成される（生成手段）。このとき、金属部材５７及び励
起室６６はプラズマにより基板５３の温度よりも高い所
定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されて
いる。
ャンバ５１と隔絶した励起室６６で励起する励起手段が
構成されている。これにより、前駆体（MxCly ）７２の
金属成分とアンモニアが反応して金属窒化物（MN）が生
成される（生成手段）。このとき、金属部材５７及び励
起室６６はプラズマにより基板５３の温度よりも高い所
定温度（例えば、２００℃乃至４００℃）に維持されて
いる。
【０１０８】チャンバ５１の内部で生成された金属窒化
物（MN）は低い温度に制御された基板５３に運ばれて、
基板５３の表面にMN薄膜７４（Ta製の金属部材５７を適
用した場合TaN 膜）が生成される。
物（MN）は低い温度に制御された基板５３に運ばれて、
基板５３の表面にMN薄膜７４（Ta製の金属部材５７を適
用した場合TaN 膜）が生成される。
【０１０９】MN薄膜７４が生成されるときの反応は、次
式で表すことができる。 ２ＭＣｌ＋２ＮＨ3 →２ＭＮ↓＋ＨＣｌ↑＋２Ｈ2 ↑ 反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口７
７から排気される。
式で表すことができる。 ２ＭＣｌ＋２ＮＨ3 →２ＭＮ↓＋ＨＣｌ↑＋２Ｈ2 ↑ 反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口７
７から排気される。
【０１１０】尚、原料ガスとして、He，Ar等で希釈され
たCl2 ガスを例に挙げて説明したが、Cl2 ガスを単独で
用いたり、HCl ガスを適用することも可能である。HCl
ガスを適用した場合、原料ガスプラズマはHCl ガスプラ
ズマが生成される。従って、原料ガスは塩素を含有する
ガスであればよく、HCl ガスとCl2 ガスとの混合ガスを
用いることも可能である。また、金属部材５７の材質
は、Ag,Au,Pt,Si 等産業上適用可能な金属を用いること
が可能である。また、通路６５内にNH3 ガスを供給して
励起室６６にNH3 ガスを送り込み、プラズマアンテナ６
７から電磁波を励起室６６の内部に入射することで、NH
3 ガスプラズマ６３を発生させるようにしているが、チ
ャンバ５１内にNH3 ガスを供給し、プラズマアンテナ５
９への給電によりチャンバ５１内でNH3 ガスプラズマを
発生させることも可能である。この場合、通路６５、励
起室６６、プラズマアンテナ６７、整合器６８及び電源
６９を省略することも可能である。
たCl2 ガスを例に挙げて説明したが、Cl2 ガスを単独で
用いたり、HCl ガスを適用することも可能である。HCl
ガスを適用した場合、原料ガスプラズマはHCl ガスプラ
ズマが生成される。従って、原料ガスは塩素を含有する
ガスであればよく、HCl ガスとCl2 ガスとの混合ガスを
用いることも可能である。また、金属部材５７の材質
は、Ag,Au,Pt,Si 等産業上適用可能な金属を用いること
が可能である。また、通路６５内にNH3 ガスを供給して
励起室６６にNH3 ガスを送り込み、プラズマアンテナ６
７から電磁波を励起室６６の内部に入射することで、NH
3 ガスプラズマ６３を発生させるようにしているが、チ
ャンバ５１内にNH3 ガスを供給し、プラズマアンテナ５
９への給電によりチャンバ５１内でNH3 ガスプラズマを
発生させることも可能である。この場合、通路６５、励
起室６６、プラズマアンテナ６７、整合器６８及び電源
６９を省略することも可能である。
【０１１１】上記構成の金属膜作製装置では、プラズマ
により金属を生じさせてバリアメタル膜としてMN薄膜７
４を作製しているので、均一にしかも薄膜状にバリアメ
タル膜を成膜することが可能になる。このため、基板５
３に設けられる、例えば、数百ｎｍ幅程度の小さな凹部
に対しても内部にまで精度よく成膜され、埋め込み性に
優れ、極めて薄い状態で高速にバリアメタル膜を成膜す
ることが可能になる。
により金属を生じさせてバリアメタル膜としてMN薄膜７
４を作製しているので、均一にしかも薄膜状にバリアメ
タル膜を成膜することが可能になる。このため、基板５
３に設けられる、例えば、数百ｎｍ幅程度の小さな凹部
に対しても内部にまで精度よく成膜され、埋め込み性に
優れ、極めて薄い状態で高速にバリアメタル膜を成膜す
ることが可能になる。
【０１１２】ところで、上述した金属膜作製装置には、
基板５３の表面の上部におけるチャンバ５１内に希ガス
としてのArガスを供給する希ガス供給手段としての希ガ
スノズル７６が設けられている。希ガスノズル７６から
Arガスを供給すると共に、プラズマアンテナ５９から電
磁波をチャンバ５１の内部に入射することで、Arガスが
イオン化されてArガスプラズマが発生するようになって
いる（表面処理プラズマ発生手段）。一方、支持台５２
にはバイアス電源７７が接続され、基板５３を支持台５
２に支持させるためのバイアス電圧が印加される。
基板５３の表面の上部におけるチャンバ５１内に希ガス
としてのArガスを供給する希ガス供給手段としての希ガ
スノズル７６が設けられている。希ガスノズル７６から
Arガスを供給すると共に、プラズマアンテナ５９から電
磁波をチャンバ５１の内部に入射することで、Arガスが
イオン化されてArガスプラズマが発生するようになって
いる（表面処理プラズマ発生手段）。一方、支持台５２
にはバイアス電源７７が接続され、基板５３を支持台５
２に支持させるためのバイアス電圧が印加される。
【０１１３】上述した金属膜作製装置では、バリアメタ
ル膜としてのMN薄膜７４が成膜された後に、Arガスプラ
ズマを発生させることで、Ar+ により、基板５３の表面
のバリアメタル膜をエッチングしてバリアメタル膜を平
坦化すると共に、表層のTaNの窒素原子(N) を除去して
脱窒処理が施される。バリアメタル膜を平坦化すると共
に、表層のTaN の窒素原子(N) を除去して脱窒処理が施
された後、成膜装置でバリアメタル膜の上に銅（Cu）薄
膜やアルミニウム（Al) 薄膜等が成膜される。Arガスプ
ラズマを発生させてバリアメタル膜を平坦化する処理及
び脱窒処理の詳細は第１実施例と同一であるので説明は
省略してある。
ル膜としてのMN薄膜７４が成膜された後に、Arガスプラ
ズマを発生させることで、Ar+ により、基板５３の表面
のバリアメタル膜をエッチングしてバリアメタル膜を平
坦化すると共に、表層のTaNの窒素原子(N) を除去して
脱窒処理が施される。バリアメタル膜を平坦化すると共
に、表層のTaN の窒素原子(N) を除去して脱窒処理が施
された後、成膜装置でバリアメタル膜の上に銅（Cu）薄
膜やアルミニウム（Al) 薄膜等が成膜される。Arガスプ
ラズマを発生させてバリアメタル膜を平坦化する処理及
び脱窒処理の詳細は第１実施例と同一であるので説明は
省略してある。
【０１１４】上述した金属膜作製装置では、第１実施例
と同様に、バリアメタル膜を厚くすることなく二層構造
状態にして金属層により後工程における成膜での金属薄
膜との密着性を保持することができ、TaN 層により後工
程における成膜での金属の拡散を防止することができ
る。このため、後工程における成膜での金属薄膜（Cu薄
膜）を基板５３への拡散をなくして密着性よく成膜する
ことができ、Cu配線プロセスを安定させることが可能に
なる。
と同様に、バリアメタル膜を厚くすることなく二層構造
状態にして金属層により後工程における成膜での金属薄
膜との密着性を保持することができ、TaN 層により後工
程における成膜での金属の拡散を防止することができ
る。このため、後工程における成膜での金属薄膜（Cu薄
膜）を基板５３への拡散をなくして密着性よく成膜する
ことができ、Cu配線プロセスを安定させることが可能に
なる。
【０１１５】尚、バリアメタル膜を作製する金属膜作製
装置の構成は、容量結合プラズマを発生させる形式の装
置や、成膜室とは隔絶してプラズマを発生させるリモー
ト形式の装置を適用することも可能である。
装置の構成は、容量結合プラズマを発生させる形式の装
置や、成膜室とは隔絶してプラズマを発生させるリモー
ト形式の装置を適用することも可能である。
【０１１６】次に本発明の第２の実施形態例を説明す
る。第２の実施形態例では、TaN のバリアメタル膜に対
して、還元性ガス（例えば、水素ガス）雰囲気（水素ガ
スプラズマ）で反応させることにより表層の窒素原子を
除去してバリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素
含有量を相対的に低減させる表面処理（以下脱窒処理と
称する）を施したものである。これにより、一層のバリ
アメタル膜に対して表層に実質的に金属（Ta）の膜が形
成された状態とし、効率よくしかも薄膜の状態で金属の
拡散防止と金属との密着性を保持したバリアメタル膜が
作製される。尚、還元性ガスとしては、水素ガスの他に
窒素ガスを適用することが可能であり、また、一酸化炭
素ガスを適用することが可能である。一酸化炭素ガスを
適用した場合にはプラズマを発生させることなく一酸化
炭素ガス雰囲気中で脱窒処理が行なえる。
る。第２の実施形態例では、TaN のバリアメタル膜に対
して、還元性ガス（例えば、水素ガス）雰囲気（水素ガ
スプラズマ）で反応させることにより表層の窒素原子を
除去してバリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素
含有量を相対的に低減させる表面処理（以下脱窒処理と
称する）を施したものである。これにより、一層のバリ
アメタル膜に対して表層に実質的に金属（Ta）の膜が形
成された状態とし、効率よくしかも薄膜の状態で金属の
拡散防止と金属との密着性を保持したバリアメタル膜が
作製される。尚、還元性ガスとしては、水素ガスの他に
窒素ガスを適用することが可能であり、また、一酸化炭
素ガスを適用することが可能である。一酸化炭素ガスを
適用した場合にはプラズマを発生させることなく一酸化
炭素ガス雰囲気中で脱窒処理が行なえる。
【０１１７】第２の実施形態例における具体的な装置構
成としては、基板とTa製の被エッチング部材との間にお
けるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガス（例え
ば、塩素含有ガス）を供給し、チャンバの内部をプラズ
マ化して塩素ガスプラズマを発生させ、塩素ガスプラズ
マ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Ta成分と塩素ガスとの前駆体を
生成すると共に、窒素を含有する窒素含有ガスを励起
し、励起された窒素により前駆体との間で金属窒化物で
あるTaN を生成し、基板側の温度を低くしてTaN を基板
に成膜させてバリアメタル膜とするバリアメタル膜作製
装置を適用し、バリアメタル膜を作製した後にチャンバ
内で水素ガスプラズマ（もしくは窒素ガスプラズマ）を
発生させ、ラジカルな水素と窒素を反応させて脱窒処理
を施す構成とすることが可能である。つまり、例えば、
図１２に示したバリアメタル膜作製装置を適用すること
が可能である。
成としては、基板とTa製の被エッチング部材との間にお
けるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガス（例え
ば、塩素含有ガス）を供給し、チャンバの内部をプラズ
マ化して塩素ガスプラズマを発生させ、塩素ガスプラズ
マ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Ta成分と塩素ガスとの前駆体を
生成すると共に、窒素を含有する窒素含有ガスを励起
し、励起された窒素により前駆体との間で金属窒化物で
あるTaN を生成し、基板側の温度を低くしてTaN を基板
に成膜させてバリアメタル膜とするバリアメタル膜作製
装置を適用し、バリアメタル膜を作製した後にチャンバ
内で水素ガスプラズマ（もしくは窒素ガスプラズマ）を
発生させ、ラジカルな水素と窒素を反応させて脱窒処理
を施す構成とすることが可能である。つまり、例えば、
図１２に示したバリアメタル膜作製装置を適用すること
が可能である。
【０１１８】また、第２の実施形態例における具体的な
装置構成としては、チャンバ内に塩素ガスを供給し、チ
ャンバの内部をプラズマ化して塩素ガスプラズマを発生
させ塩素ガスプラズマで銅(Cu)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
Cu成分と塩素との前駆体をチャンバの内部に生成し、基
板の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして基
板に前駆体のCu成分を成膜させる金属成膜装置を適用
し、TaN のバリアメタル膜が成膜された基板を収容し、
Cu成分を成膜する前に、チャンバ内で水素ガスプラズマ
（もしくは窒素ガスプラズマ）を発生させ、ラジカルな
水素と窒素を反応させて脱窒処理を施す構成とすること
が可能である。つまり、例えば、図２、図７、図１０、
図１１に示した金属膜作製装置を適用することが可能で
ある。
装置構成としては、チャンバ内に塩素ガスを供給し、チ
ャンバの内部をプラズマ化して塩素ガスプラズマを発生
させ塩素ガスプラズマで銅(Cu)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
Cu成分と塩素との前駆体をチャンバの内部に生成し、基
板の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして基
板に前駆体のCu成分を成膜させる金属成膜装置を適用
し、TaN のバリアメタル膜が成膜された基板を収容し、
Cu成分を成膜する前に、チャンバ内で水素ガスプラズマ
（もしくは窒素ガスプラズマ）を発生させ、ラジカルな
水素と窒素を反応させて脱窒処理を施す構成とすること
が可能である。つまり、例えば、図２、図７、図１０、
図１１に示した金属膜作製装置を適用することが可能で
ある。
【０１１９】第２の実施形態例における金属膜作製方法
及び金属膜作製装置の実施例をCu−ＣＶＤ１０４（図１
参照）に備えた場合を例に挙げて説明する。
及び金属膜作製装置の実施例をCu−ＣＶＤ１０４（図１
参照）に備えた場合を例に挙げて説明する。
【０１２０】図１３には本発明の第６実施例に係る金属
膜作製装置の概念構成、図１４には脱窒処理におけるバ
リアメタル膜の概念状況を示してある。尚、図示の金属
膜作製装置は、図２に示した第１実施例の金属膜作製装
置の概念構成であり、ノズル２１から供給されるガスを
異ならせたものである。このため、金属膜作製装置にお
けるCu薄膜の成膜に関しては同一であるので説明は省略
してある。
膜作製装置の概念構成、図１４には脱窒処理におけるバ
リアメタル膜の概念状況を示してある。尚、図示の金属
膜作製装置は、図２に示した第１実施例の金属膜作製装
置の概念構成であり、ノズル２１から供給されるガスを
異ならせたものである。このため、金属膜作製装置にお
けるCu薄膜の成膜に関しては同一であるので説明は省略
してある。
【０１２１】図１３に示すように、基板３の表面の上部
におけるチャンバ１内に還元性ガスとしての水素ガス
（H2ガス）を供給する還元性ガス供給手段としての還元
ガスノズル２５が設けられている。還元ガスノズル２５
からH2ガスを供給すると共にプラズマアンテナ９から電
磁波をチャンバ１内に入射することで、H2ガスがイオン
化されてH2ガスプラズマが発生するようになっている
（表面処理手段）。図示の金属膜作製装置に搬入される
基板３の表面には、TaN のバリアメタル膜２３（図４参
照）が成膜されている。H2ガスプラズマを発生させるこ
とで、水素ラジカルＨ* が基板２の表層のTaN の窒素原
子(N) と反応してアンモニアNH3 が形成されて排出され
る。これにより、表層の窒素原子(N) が除去されてバリ
アメタル膜２３の母材内部と比べて表層の窒素含有量を
相対的に低減させる処理（脱窒処理）が施される。
におけるチャンバ１内に還元性ガスとしての水素ガス
（H2ガス）を供給する還元性ガス供給手段としての還元
ガスノズル２５が設けられている。還元ガスノズル２５
からH2ガスを供給すると共にプラズマアンテナ９から電
磁波をチャンバ１内に入射することで、H2ガスがイオン
化されてH2ガスプラズマが発生するようになっている
（表面処理手段）。図示の金属膜作製装置に搬入される
基板３の表面には、TaN のバリアメタル膜２３（図４参
照）が成膜されている。H2ガスプラズマを発生させるこ
とで、水素ラジカルＨ* が基板２の表層のTaN の窒素原
子(N) と反応してアンモニアNH3 が形成されて排出され
る。これにより、表層の窒素原子(N) が除去されてバリ
アメタル膜２３の母材内部と比べて表層の窒素含有量を
相対的に低減させる処理（脱窒処理）が施される。
【０１２２】H2ガスプラズマを発生させて実施されるバ
リアメタル膜２３（図４参照）の脱窒処理は、図２の第
１実施例で説明したCu薄膜１６を生成する前に実施され
る。即ち、TaN のバリアメタル膜２３（図４参照）が成
膜されている基板３が支持台２上に搬入されると、Cu薄
膜１６（図２参照）の生成に先立って、還元ガスノズル
２５からH2ガスを供給すると共に、プラズマアンテナ９
から電磁波をチャンバ１の内部に入射してH2ガスプラズ
マを発生させる。
リアメタル膜２３（図４参照）の脱窒処理は、図２の第
１実施例で説明したCu薄膜１６を生成する前に実施され
る。即ち、TaN のバリアメタル膜２３（図４参照）が成
膜されている基板３が支持台２上に搬入されると、Cu薄
膜１６（図２参照）の生成に先立って、還元ガスノズル
２５からH2ガスを供給すると共に、プラズマアンテナ９
から電磁波をチャンバ１の内部に入射してH2ガスプラズ
マを発生させる。
【０１２３】H2ガスプラズマを発生させると、水素ラジ
カルＨ* が基板２の表層のTaN の窒素原子(N) と反応し
てアンモニアNH3 が形成されて排出される。水素ラジカ
ルＨ * は金属に影響せずに窒素原子(N) に対してのみ反
応し、アンモニアNH3 が形成される。つまり、Ｎ＋３Ｈ
* →NH3の反応によりアンモニアNH3 が形成されて排出
される。
カルＨ* が基板２の表層のTaN の窒素原子(N) と反応し
てアンモニアNH3 が形成されて排出される。水素ラジカ
ルＨ * は金属に影響せずに窒素原子(N) に対してのみ反
応し、アンモニアNH3 が形成される。つまり、Ｎ＋３Ｈ
* →NH3の反応によりアンモニアNH3 が形成されて排出
される。
【０１２４】図１４に示すように、バリアメタル膜２３
はTaとN がアモルファス状態で混在し、水素ラジカルＨ
* がＮと反応してアンモニアNH3 が形成されて排出さ
れ、バリアメタル膜２３の表層（例えば、最大で全体膜
厚の半分：好ましくは１／３程度）が脱窒処理される。
これにより、図６に示すように、実質的にTaで構成され
る金属層２３ａとTaN 層２３ｂとの二層構造のバリアメ
タル膜２３の状態となる。この時、バリアメタル膜２３
の全体の膜厚は一層で構成された膜厚のままである。
はTaとN がアモルファス状態で混在し、水素ラジカルＨ
* がＮと反応してアンモニアNH3 が形成されて排出さ
れ、バリアメタル膜２３の表層（例えば、最大で全体膜
厚の半分：好ましくは１／３程度）が脱窒処理される。
これにより、図６に示すように、実質的にTaで構成され
る金属層２３ａとTaN 層２３ｂとの二層構造のバリアメ
タル膜２３の状態となる。この時、バリアメタル膜２３
の全体の膜厚は一層で構成された膜厚のままである。
【０１２５】水素ラジカルＨ* は寿命が長く狭いところ
に入り込むので、チャンバ１内の圧力を低下させて密度
を下げたり、基板３の温度を制御することにより、水素
ラジカルＨ* を増加（互いに衝突しないようにする）さ
せたり、実質的にTaで構成される金属層２３ａ（図６参
照）の深さを制御することができる。圧力の設定は、水
素ラジカルＨ* がどれくらいの距離で衝突せずに進行す
るかの値である平均自由工程（ＭＦＰ）を大きくするこ
とで設定される。通常、プラズマの中心から基板３まで
の距離は装置により決まるため、平均自由工程を大きく
するために、チャンバ１内の圧力を下げて制御する。支
持台２が上下方向に移動可能な装置であれば、圧力を下
げることなく支持台２を上昇させてプラズマ中心に対し
て基板３を接近させ平均自由工程を相対的に大きくする
ことも可能である。
に入り込むので、チャンバ１内の圧力を低下させて密度
を下げたり、基板３の温度を制御することにより、水素
ラジカルＨ* を増加（互いに衝突しないようにする）さ
せたり、実質的にTaで構成される金属層２３ａ（図６参
照）の深さを制御することができる。圧力の設定は、水
素ラジカルＨ* がどれくらいの距離で衝突せずに進行す
るかの値である平均自由工程（ＭＦＰ）を大きくするこ
とで設定される。通常、プラズマの中心から基板３まで
の距離は装置により決まるため、平均自由工程を大きく
するために、チャンバ１内の圧力を下げて制御する。支
持台２が上下方向に移動可能な装置であれば、圧力を下
げることなく支持台２を上昇させてプラズマ中心に対し
て基板３を接近させ平均自由工程を相対的に大きくする
ことも可能である。
【０１２６】上述した金属膜作製装置では、バリアメタ
ル膜２３が成膜された基板３が収容されるチャンバ１内
に水素ガスプラズマを発生させ、水素ラジカルＨ* と窒
素原子(N) と反応させてアンモニアNH3 を形成して排出
する脱窒処理を施したので、実質的にTaで構成される金
属層２３ａ（図６参照）とTaN 層２３ｂ（図６参照）と
の二層構造のバリアメタル膜２３の状態とすることがで
き、しかも、全体の膜厚を一層で構成された膜厚のまま
とすることができる。このため、バリアメタル膜２３を
厚くすることなく二層構造状態にして金属層２３ａ（図
６参照）によりCu薄膜１６（図２参照）との密着性を保
持することができ、TaN 層２３ｂ（図６参照）によりCu
の拡散を防止することができる。このため、Cu薄膜１６
（図２参照）を基板３への拡散をなくして密着性よく成
膜することができ、Cu配線プロセスを安定させることが
可能になる。しかも、極めて効率よく脱窒処理を行なう
ことができる。
ル膜２３が成膜された基板３が収容されるチャンバ１内
に水素ガスプラズマを発生させ、水素ラジカルＨ* と窒
素原子(N) と反応させてアンモニアNH3 を形成して排出
する脱窒処理を施したので、実質的にTaで構成される金
属層２３ａ（図６参照）とTaN 層２３ｂ（図６参照）と
の二層構造のバリアメタル膜２３の状態とすることがで
き、しかも、全体の膜厚を一層で構成された膜厚のまま
とすることができる。このため、バリアメタル膜２３を
厚くすることなく二層構造状態にして金属層２３ａ（図
６参照）によりCu薄膜１６（図２参照）との密着性を保
持することができ、TaN 層２３ｂ（図６参照）によりCu
の拡散を防止することができる。このため、Cu薄膜１６
（図２参照）を基板３への拡散をなくして密着性よく成
膜することができ、Cu配線プロセスを安定させることが
可能になる。しかも、極めて効率よく脱窒処理を行なう
ことができる。
【０１２７】尚、還元性ガスとして水素ガスを例に挙げ
て説明したが、水素雰囲気が使用できない金属膜作製装
置の場合、還元性ガスとして窒素ガスを使用することも
可能である。この場合、窒素ガスプラズマを発生させる
ことでＮ* とバリアメタル膜２３の窒素原子(N) が反応
し、Ｎ＋Ｎ* →Ｎ2 となって排出される。窒素ガスを使
用することで、還元性ガスの使用に制約があっても容易
に脱窒処理を行なうことができる。
て説明したが、水素雰囲気が使用できない金属膜作製装
置の場合、還元性ガスとして窒素ガスを使用することも
可能である。この場合、窒素ガスプラズマを発生させる
ことでＮ* とバリアメタル膜２３の窒素原子(N) が反応
し、Ｎ＋Ｎ* →Ｎ2 となって排出される。窒素ガスを使
用することで、還元性ガスの使用に制約があっても容易
に脱窒処理を行なうことができる。
【０１２８】また、還元性ガスとして一酸化炭素ガスを
使用することも可能である。この場合、プラズマを発生
させることなくそのままの雰囲気でＣＯとバリアメタル
膜２３の窒素原子(N) が反応し、２Ｎ＋２ＣＯ→２ＮＮ
＋Ｏ2 となって排出される。一酸化炭素ガスを使用する
ことで、プラズマを発生させることなく基板３の温度制
御のみで脱窒処理を行なうことができ、消費電力の抑制
が可能となる。
使用することも可能である。この場合、プラズマを発生
させることなくそのままの雰囲気でＣＯとバリアメタル
膜２３の窒素原子(N) が反応し、２Ｎ＋２ＣＯ→２ＮＮ
＋Ｏ2 となって排出される。一酸化炭素ガスを使用する
ことで、プラズマを発生させることなく基板３の温度制
御のみで脱窒処理を行なうことができ、消費電力の抑制
が可能となる。
【０１２９】上述した第６実施例は、図７、図１０、図
１１の第２実施例乃至第４実施例の金属膜作製装置に適
用することが可能である。また、図１２に示した第５実
施例のバリア膜作製装置に適用することも可能である。
また、第１実施例乃至第５実施例のArガスプラズマを発
生させてAr+ で表面を平坦化する処理と、還元性ガスプ
ラズマによる脱窒処理とを組み合わせることも可能であ
る。この場合、Arガスと還元性ガスを混合してチャンバ
１内に供給してもよいし、Arガスと還元性ガスををシー
ケンシャルに供給してもよい。
１１の第２実施例乃至第４実施例の金属膜作製装置に適
用することが可能である。また、図１２に示した第５実
施例のバリア膜作製装置に適用することも可能である。
また、第１実施例乃至第５実施例のArガスプラズマを発
生させてAr+ で表面を平坦化する処理と、還元性ガスプ
ラズマによる脱窒処理とを組み合わせることも可能であ
る。この場合、Arガスと還元性ガスを混合してチャンバ
１内に供給してもよいし、Arガスと還元性ガスををシー
ケンシャルに供給してもよい。
【０１３０】次に本発明の第３の実施形態例を説明す
る。第３の実施形態例では、TaN のバリアメタル膜に対
して、シリコンを含有するガス（例えばシリコンの水素
化物であるシラン：SiH4）プラズマにより表面のエッチ
ングとシリコン原子の核の形成とを行なう処理を施した
ものである。異物ではないシリコンは金属に対して密着
性がよく、表面にシリコン原子の核を形成することによ
り、バリアメタル膜の金属と成膜される金属との密着性
を向上させることができる。これにより、効率よくしか
も性能低下をなくして金属の拡散防止と金属との密着性
を保持したバリアメタル膜が作製される。
る。第３の実施形態例では、TaN のバリアメタル膜に対
して、シリコンを含有するガス（例えばシリコンの水素
化物であるシラン：SiH4）プラズマにより表面のエッチ
ングとシリコン原子の核の形成とを行なう処理を施した
ものである。異物ではないシリコンは金属に対して密着
性がよく、表面にシリコン原子の核を形成することによ
り、バリアメタル膜の金属と成膜される金属との密着性
を向上させることができる。これにより、効率よくしか
も性能低下をなくして金属の拡散防止と金属との密着性
を保持したバリアメタル膜が作製される。
【０１３１】尚、シリコンを含有するガスとしてはSiH4
ガスの他に、ジシラン（Si2H6 ）ガス、トリシラン（Si
3H8 ）ガスを適用することが可能であり、また、水素を
使用することはできない場合には、SiCl4 ガス、SiH2Cl
2 ガス、SiHCl3ガスを適用することが可能である。これ
らのガスは希ガスによって希釈して供給され、希釈比や
流量を制御したりプラズマのパワーを制御することで、
表面のエッチング深さとシリコン原子の核の大きさを制
御することができる。
ガスの他に、ジシラン（Si2H6 ）ガス、トリシラン（Si
3H8 ）ガスを適用することが可能であり、また、水素を
使用することはできない場合には、SiCl4 ガス、SiH2Cl
2 ガス、SiHCl3ガスを適用することが可能である。これ
らのガスは希ガスによって希釈して供給され、希釈比や
流量を制御したりプラズマのパワーを制御することで、
表面のエッチング深さとシリコン原子の核の大きさを制
御することができる。
【０１３２】第３の実施形態例における具体的な装置構
成としては、基板とTa製の被エッチング部材との間にお
けるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガス（例え
ば、塩素含有ガス）を供給し、チャンバの内部をプラズ
マ化して塩素ガスプラズマを発生させ、塩素ガスプラズ
マ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Ta成分と塩素ガスとの前駆体を
生成すると共に、窒素を含有する窒素含有ガスを励起
し、励起された窒素により前駆体との間で金属窒化物で
あるTaN を生成し、基板側の温度を低くしてTaN を基板
に成膜させてバリアメタル膜とするバリアメタル膜作製
装置を適用し、バリアメタル膜を作製した後にチャンバ
内でシリコンを含有するガスであるSiH4ガスプラズマを
発生させ、Siの結晶粒を形成する構成とすることが可能
である。つまり、例えば、図１２に示したバリアメタル
膜作製装置を適用することが可能である。
成としては、基板とTa製の被エッチング部材との間にお
けるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガス（例え
ば、塩素含有ガス）を供給し、チャンバの内部をプラズ
マ化して塩素ガスプラズマを発生させ、塩素ガスプラズ
マ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Ta成分と塩素ガスとの前駆体を
生成すると共に、窒素を含有する窒素含有ガスを励起
し、励起された窒素により前駆体との間で金属窒化物で
あるTaN を生成し、基板側の温度を低くしてTaN を基板
に成膜させてバリアメタル膜とするバリアメタル膜作製
装置を適用し、バリアメタル膜を作製した後にチャンバ
内でシリコンを含有するガスであるSiH4ガスプラズマを
発生させ、Siの結晶粒を形成する構成とすることが可能
である。つまり、例えば、図１２に示したバリアメタル
膜作製装置を適用することが可能である。
【０１３３】また、第３の実施形態例における具体的な
装置構成としては、チャンバ内に塩素ガスを供給し、チ
ャンバの内部をプラズマ化して塩素ガスプラズマを発生
させ塩素ガスプラズマで銅(Cu)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
Cu成分と塩素との前駆体をチャンバの内部に生成し、基
板の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして基
板に前駆体のCu成分を成膜させる金属成膜装置を適用
し、TaN のバリアメタル膜が成膜された基板を収容し、
Cu成分を成膜する前に、チャンバ内でシリコンを含有す
るガスであるSiH4ガスプラズマを発生させ、Siの結晶粒
を形成する構成とすることが可能である。つまり、例え
ば、図２、図７、図１０、図１１に示した金属膜作製装
置を適用することが可能である。
装置構成としては、チャンバ内に塩素ガスを供給し、チ
ャンバの内部をプラズマ化して塩素ガスプラズマを発生
させ塩素ガスプラズマで銅(Cu)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
Cu成分と塩素との前駆体をチャンバの内部に生成し、基
板の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして基
板に前駆体のCu成分を成膜させる金属成膜装置を適用
し、TaN のバリアメタル膜が成膜された基板を収容し、
Cu成分を成膜する前に、チャンバ内でシリコンを含有す
るガスであるSiH4ガスプラズマを発生させ、Siの結晶粒
を形成する構成とすることが可能である。つまり、例え
ば、図２、図７、図１０、図１１に示した金属膜作製装
置を適用することが可能である。
【０１３４】第３の実施形態例における金属膜作製方法
及び金属膜作製装置の実施例をCu−ＣＶＤ１０４（図１
参照）に備えた場合を例に挙げて説明する。
及び金属膜作製装置の実施例をCu−ＣＶＤ１０４（図１
参照）に備えた場合を例に挙げて説明する。
【０１３５】図１５には本発明の第７実施例に係る金属
膜作製装置の概念構成、図１６にはSiの核の形成におけ
るバリアメタル膜の概念状況を示してある。尚、図示の
金属膜作製装置は、図２に示した第１実施例の金属膜作
製装置の概念構成であり、ノズル２１から供給されるガ
スを異ならせたものである。このため、金属膜作製装置
におけるCu薄膜の成膜に関しては同一であるので説明は
省略してある。
膜作製装置の概念構成、図１６にはSiの核の形成におけ
るバリアメタル膜の概念状況を示してある。尚、図示の
金属膜作製装置は、図２に示した第１実施例の金属膜作
製装置の概念構成であり、ノズル２１から供給されるガ
スを異ならせたものである。このため、金属膜作製装置
におけるCu薄膜の成膜に関しては同一であるので説明は
省略してある。
【０１３６】図１５に示すように、基板３の表面の上部
におけるチャンバ１内にシリコンを含有するガスである
シランガス（SiH4ガス）を供給するシリコン含有ガス供
給手段としてのシリコン含有ガスノズル２８が設けられ
ている。シリコン含有ガスノズル２８から水素希釈のSi
H4ガスを供給すると共にプラズマアンテナ９から電磁波
をチャンバ１内に入射することで、水素希釈のSiH4ガス
がイオン化されてSiH4ガスプラズマが発生するようにな
っている（表面処理プラズマ手段）。図示の金属膜作製
装置に搬入される基板３の表面には、TaN のバリアメタ
ル膜２３（図４参照）が成膜されている。SiH4ガスプラ
ズマを発生させることで、Siの結晶粒及びＨ2 となり、
成膜されながらＨ2 のエッチング作用によりSiの結晶粒
が基板３の表層に核として形成される。
におけるチャンバ１内にシリコンを含有するガスである
シランガス（SiH4ガス）を供給するシリコン含有ガス供
給手段としてのシリコン含有ガスノズル２８が設けられ
ている。シリコン含有ガスノズル２８から水素希釈のSi
H4ガスを供給すると共にプラズマアンテナ９から電磁波
をチャンバ１内に入射することで、水素希釈のSiH4ガス
がイオン化されてSiH4ガスプラズマが発生するようにな
っている（表面処理プラズマ手段）。図示の金属膜作製
装置に搬入される基板３の表面には、TaN のバリアメタ
ル膜２３（図４参照）が成膜されている。SiH4ガスプラ
ズマを発生させることで、Siの結晶粒及びＨ2 となり、
成膜されながらＨ2 のエッチング作用によりSiの結晶粒
が基板３の表層に核として形成される。
【０１３７】SiH4ガスプラズマを発生させてSiの核の形
成処理は、図２の第１実施例で説明したCu薄膜１６を生
成する前に実施される。即ち、TaN のバリアメタル膜２
３（図４参照）が成膜されている基板３が支持台２上に
搬入されると、Cu薄膜１６（図２参照）の生成に先立っ
て、シリコン含有ガスノズル２８から水素希釈のSiH4ガ
スを供給すると共に、プラズマアンテナ９から電磁波を
チャンバ１の内部に入射してSiH4ガスプラズマを発生さ
せる。尚、水素希釈のSiH4ガスの水素とSiH4との割合
は、例えば、SiH4／水素≦５／１００に設定される。希
釈ガスとしては、水素に限らずアルゴン、ヘリウム、ネ
オン等その他の希ガスを適用することが可能である。
成処理は、図２の第１実施例で説明したCu薄膜１６を生
成する前に実施される。即ち、TaN のバリアメタル膜２
３（図４参照）が成膜されている基板３が支持台２上に
搬入されると、Cu薄膜１６（図２参照）の生成に先立っ
て、シリコン含有ガスノズル２８から水素希釈のSiH4ガ
スを供給すると共に、プラズマアンテナ９から電磁波を
チャンバ１の内部に入射してSiH4ガスプラズマを発生さ
せる。尚、水素希釈のSiH4ガスの水素とSiH4との割合
は、例えば、SiH4／水素≦５／１００に設定される。希
釈ガスとしては、水素に限らずアルゴン、ヘリウム、ネ
オン等その他の希ガスを適用することが可能である。
【０１３８】SiH4ガスプラズマを発生させると、SiH4→
Si＋H2の反応により、図１６に示すように、成膜されな
がらＨ2 のエッチング作用によりSiの結晶粒がバリアメ
タル膜２３の表層に核として形成される。Siの核の大き
さは、プラズマの諸条件や水素希釈の比率、ガス流量等
をを制御することで適宜制御することができる。尚、Ｈ
2 のエッチング作用によりバリアメタル膜２３の窒素原
子(N) を除去して実質的にTaで構成される金属層２３ａ
（図６参照）とTaN 層２３ｂ（図６参照）との二層構造
のバリアメタル膜２３の状態とすることもできる。
Si＋H2の反応により、図１６に示すように、成膜されな
がらＨ2 のエッチング作用によりSiの結晶粒がバリアメ
タル膜２３の表層に核として形成される。Siの核の大き
さは、プラズマの諸条件や水素希釈の比率、ガス流量等
をを制御することで適宜制御することができる。尚、Ｈ
2 のエッチング作用によりバリアメタル膜２３の窒素原
子(N) を除去して実質的にTaで構成される金属層２３ａ
（図６参照）とTaN 層２３ｂ（図６参照）との二層構造
のバリアメタル膜２３の状態とすることもできる。
【０１３９】SiH4ガスを水素希釈とすることで、Siの結
晶性を向上させることができ核を形成しやすくなってい
る。異物ではないSiはTa及びCuに対して密着性がよく、
バリアメタル膜２３の表面にSiの核を形成することによ
り、バリアメタル膜２３のTaと成膜されるCuとの密着性
を向上させることができる。これにより、効率よくしか
も性能低下をなくして金属の拡散防止と金属との密着性
を保持したバリアメタル膜２３が作製される。
晶性を向上させることができ核を形成しやすくなってい
る。異物ではないSiはTa及びCuに対して密着性がよく、
バリアメタル膜２３の表面にSiの核を形成することによ
り、バリアメタル膜２３のTaと成膜されるCuとの密着性
を向上させることができる。これにより、効率よくしか
も性能低下をなくして金属の拡散防止と金属との密着性
を保持したバリアメタル膜２３が作製される。
【０１４０】上述した金属膜作製装置では、バリアメタ
ル膜２３が成膜された基板３が収容されるチャンバ１内
にSiH4ガスプラズマを発生させ、Siの結晶粒をバリアメ
タル膜２３の表層に核として形成するようにしたので、
Ta及びCuに対して密着性をよくすることができる。この
ため、バリアメタル膜２３を厚くすることなく密着性及
び耐拡散性よく成膜することができ、Cu配線プロセスを
安定させることが可能になる。
ル膜２３が成膜された基板３が収容されるチャンバ１内
にSiH4ガスプラズマを発生させ、Siの結晶粒をバリアメ
タル膜２３の表層に核として形成するようにしたので、
Ta及びCuに対して密着性をよくすることができる。この
ため、バリアメタル膜２３を厚くすることなく密着性及
び耐拡散性よく成膜することができ、Cu配線プロセスを
安定させることが可能になる。
【０１４１】上述した第７実施例は、図７、図１０、図
１１の第２実施例乃至第４実施例の金属膜作製装置に適
用することが可能である。また、図１２に示した第５実
施例のバリア膜作製装置に適用することも可能である。
また、第１実施例乃至第５実施例のArガスプラズマを発
生させてAr+ で表面を平坦化する処理と、Siの結晶粒を
バリアメタル膜２３の表層に核として形成する処理とを
組み合わせることも可能である。この場合、SiH4ガスを
Arガスで希釈することで共通のノズルを使用することが
できると共に、Arガスの流量を制御することで表面を平
坦化する処理とSiの核の形成処理とを容易に切り換えて
実施することができる。
１１の第２実施例乃至第４実施例の金属膜作製装置に適
用することが可能である。また、図１２に示した第５実
施例のバリア膜作製装置に適用することも可能である。
また、第１実施例乃至第５実施例のArガスプラズマを発
生させてAr+ で表面を平坦化する処理と、Siの結晶粒を
バリアメタル膜２３の表層に核として形成する処理とを
組み合わせることも可能である。この場合、SiH4ガスを
Arガスで希釈することで共通のノズルを使用することが
できると共に、Arガスの流量を制御することで表面を平
坦化する処理とSiの核の形成処理とを容易に切り換えて
実施することができる。
【０１４２】
【発明の効果】本発明の金属膜作製方法は、金属窒化物
のバリアメタル膜が成膜された基板の表面を処理する金
属膜作製方法において、表層の窒素原子を除去してバリ
アメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対
的に低減させる表面処理を施すことにより表層に実質的
に金属層を形成するようにしたので、実質的な金属層と
金属窒化物の層とを一層の厚さで形成することができ、
極めて薄い状態で金属の拡散防止と金属との密着性を保
持したバリアメタル膜を作製することができる。この結
果、金属配線のプロセスを安定させることが可能にな
る。
のバリアメタル膜が成膜された基板の表面を処理する金
属膜作製方法において、表層の窒素原子を除去してバリ
アメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対
的に低減させる表面処理を施すことにより表層に実質的
に金属層を形成するようにしたので、実質的な金属層と
金属窒化物の層とを一層の厚さで形成することができ、
極めて薄い状態で金属の拡散防止と金属との密着性を保
持したバリアメタル膜を作製することができる。この結
果、金属配線のプロセスを安定させることが可能にな
る。
【０１４３】本発明の金属膜は、基板の表面における金
属窒化物のバリアメタル膜が、表層の窒素原子が除去さ
れてバリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有
量を相対的に低減させる表面処理が施されることにより
表層に実質的に金属層が形成されたので、実質的な金属
層と金属窒化物の層とを一層の厚さで形成され、極めて
薄い状態で金属の拡散防止と金属との密着性を保持した
バリアメタル膜を備え、金属配線のプロセスを安定させ
ることが可能な金属膜となる。
属窒化物のバリアメタル膜が、表層の窒素原子が除去さ
れてバリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有
量を相対的に低減させる表面処理が施されることにより
表層に実質的に金属層が形成されたので、実質的な金属
層と金属窒化物の層とを一層の厚さで形成され、極めて
薄い状態で金属の拡散防止と金属との密着性を保持した
バリアメタル膜を備え、金属配線のプロセスを安定させ
ることが可能な金属膜となる。
【０１４４】本発明の金属膜作製方法は、金属窒化物の
バリアメタル膜が成膜された基板の表面を処理する金属
膜作製方法において、希ガスプラズマで基板表面のバリ
アメタル膜をエッチングすることによりバリアメタル膜
を平坦化する表面処理を施すようにしたので、金属の拡
散防止と金属との密着性を保持したバリアメタル膜を作
製することができる。この結果、金属配線のプロセスを
安定させることが可能になる。
バリアメタル膜が成膜された基板の表面を処理する金属
膜作製方法において、希ガスプラズマで基板表面のバリ
アメタル膜をエッチングすることによりバリアメタル膜
を平坦化する表面処理を施すようにしたので、金属の拡
散防止と金属との密着性を保持したバリアメタル膜を作
製することができる。この結果、金属配線のプロセスを
安定させることが可能になる。
【０１４５】本発明の金属膜作製方法は、金属窒化物の
バリアメタル膜が成膜された基板の表面を処理する金属
膜作製方法において、希ガスプラズマで基板表面のバリ
アメタル膜をエッチングすることによりバリアメタル膜
を平坦化すると共に、希ガスプラズマで表層の窒素原子
を除去してバリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒
素含有量を相対的に低減させる表面処理を施すようにし
たので、実質的な金属層と金属窒化物の層とを一層の厚
さで形成することができ、極めて薄い状態で金属の拡散
防止と金属との密着性を保持したバリアメタル膜を作製
することができる。この結果、金属配線のプロセスを安
定させることが可能になる。
バリアメタル膜が成膜された基板の表面を処理する金属
膜作製方法において、希ガスプラズマで基板表面のバリ
アメタル膜をエッチングすることによりバリアメタル膜
を平坦化すると共に、希ガスプラズマで表層の窒素原子
を除去してバリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒
素含有量を相対的に低減させる表面処理を施すようにし
たので、実質的な金属層と金属窒化物の層とを一層の厚
さで形成することができ、極めて薄い状態で金属の拡散
防止と金属との密着性を保持したバリアメタル膜を作製
することができる。この結果、金属配線のプロセスを安
定させることが可能になる。
【０１４６】本発明の金属膜作製方法は、基板と金属製
の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを供給し、チャンバの内部をプラ
ズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズ
マ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原料ガスとの前駆体
を生成すると共に、基板が収容されるチャンバとは隔絶
して窒素を含有する窒素含有ガスを励起し、励起された
窒素により前駆体との間で金属窒化物を生成し、基板側
の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化物を
基板に成膜させてバリアメタル膜とし、希ガスプラズマ
で基板表面のバリアメタル膜をエッチングすることによ
りバリアメタル膜を平坦化する表面処理を施すようにし
たので、バリアメタル膜を作製した後に金属の拡散防止
と金属との密着性を保持した処理を施したバリアメタル
膜を作製することができる。この結果、金属配線のプロ
セスを安定させることが可能になる。
の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを供給し、チャンバの内部をプラ
ズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズ
マ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原料ガスとの前駆体
を生成すると共に、基板が収容されるチャンバとは隔絶
して窒素を含有する窒素含有ガスを励起し、励起された
窒素により前駆体との間で金属窒化物を生成し、基板側
の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化物を
基板に成膜させてバリアメタル膜とし、希ガスプラズマ
で基板表面のバリアメタル膜をエッチングすることによ
りバリアメタル膜を平坦化する表面処理を施すようにし
たので、バリアメタル膜を作製した後に金属の拡散防止
と金属との密着性を保持した処理を施したバリアメタル
膜を作製することができる。この結果、金属配線のプロ
セスを安定させることが可能になる。
【０１４７】本発明の金属膜作製方法は、基板と金属製
の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを供給し、チャンバの内部をプラ
ズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズ
マ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原料ガスとの前駆体
を生成すると共に、基板が収容されるチャンバとは隔絶
して窒素を含有する窒素含有ガスを励起し、励起された
窒素により前駆体との間で金属窒化物を生成し、基板側
の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化物を
基板に成膜させてバリアメタル膜とし、希ガスプラズマ
で基板表面のバリアメタル膜をエッチングすることによ
りバリアメタル膜を平坦化すると共に、希ガスプラズマ
で表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部
と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処
理を施すようにしたので、バリアメタル膜を作製した後
に実質的な金属層と金属窒化物の層とを一層の厚さで形
成することができ、極めて薄い状態で金属の拡散防止と
金属との密着性を保持したバリアメタル膜を作製するこ
とができる。この結果、金属配線のプロセスを安定させ
ることが可能になる。
の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを供給し、チャンバの内部をプラ
ズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズ
マ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原料ガスとの前駆体
を生成すると共に、基板が収容されるチャンバとは隔絶
して窒素を含有する窒素含有ガスを励起し、励起された
窒素により前駆体との間で金属窒化物を生成し、基板側
の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化物を
基板に成膜させてバリアメタル膜とし、希ガスプラズマ
で基板表面のバリアメタル膜をエッチングすることによ
りバリアメタル膜を平坦化すると共に、希ガスプラズマ
で表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部
と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処
理を施すようにしたので、バリアメタル膜を作製した後
に実質的な金属層と金属窒化物の層とを一層の厚さで形
成することができ、極めて薄い状態で金属の拡散防止と
金属との密着性を保持したバリアメタル膜を作製するこ
とができる。この結果、金属配線のプロセスを安定させ
ることが可能になる。
【０１４８】本発明の金属膜作製方法は、金属窒化物の
バリアメタル膜が成膜された基板が収容されるチャンバ
内に希ガスプラズマを発生させ、希ガスプラズマで基板
表面のバリアメタル膜をエッチングすることによりバリ
アメタル膜を平坦化する表面処理を施した後、チャンバ
内にハロゲンを含有する原料ガスを供給し、チャンバの
内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料
ガスプラズマ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
原料との前駆体をチャンバの内部に生成し、基板の温度
を被エッチング部材側の温度よりも低くしてバリアメタ
ル膜が平坦化された基板に前駆体の金属成分を成膜させ
るようにしたので、金属の拡散防止と金属との密着性を
保持した処理を施したバリアメタル膜を作製して金属を
成膜することができる。この結果、金属配線のプロセス
を安定させることが可能になる。
バリアメタル膜が成膜された基板が収容されるチャンバ
内に希ガスプラズマを発生させ、希ガスプラズマで基板
表面のバリアメタル膜をエッチングすることによりバリ
アメタル膜を平坦化する表面処理を施した後、チャンバ
内にハロゲンを含有する原料ガスを供給し、チャンバの
内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料
ガスプラズマ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
原料との前駆体をチャンバの内部に生成し、基板の温度
を被エッチング部材側の温度よりも低くしてバリアメタ
ル膜が平坦化された基板に前駆体の金属成分を成膜させ
るようにしたので、金属の拡散防止と金属との密着性を
保持した処理を施したバリアメタル膜を作製して金属を
成膜することができる。この結果、金属配線のプロセス
を安定させることが可能になる。
【０１４９】本発明の金属膜作製方法は、金属窒化物の
バリアメタル膜が成膜された基板が収容されるチャンバ
内に希ガスプラズマを発生させ、希ガスプラズマで基板
表面のバリアメタル膜をエッチングすることによりバリ
アメタル膜を平坦化すると共に、希ガスプラズマで表層
の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と比べ
て表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理を施
した後、チャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供
給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズ
マを発生させ原料ガスプラズマ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
まれる金属成分と原料との前駆体をチャンバの内部に生
成し、基板の温度を被エッチング部材側の温度よりも低
くして、バリアメタル膜が平坦化されると共に表層の窒
素含有量を相対的に低減された基板に前駆体の金属成分
を成膜させるようにしたので、実質的な金属層と金属窒
化物の層とを一層の厚さで形成することができ、極めて
薄い状態で金属の拡散防止と金属との密着性を保持した
バリアメタル膜を作製して金属を成膜することができ
る。この結果、金属配線のプロセスを安定させることが
可能になる。
バリアメタル膜が成膜された基板が収容されるチャンバ
内に希ガスプラズマを発生させ、希ガスプラズマで基板
表面のバリアメタル膜をエッチングすることによりバリ
アメタル膜を平坦化すると共に、希ガスプラズマで表層
の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と比べ
て表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理を施
した後、チャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供
給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズ
マを発生させ原料ガスプラズマ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
まれる金属成分と原料との前駆体をチャンバの内部に生
成し、基板の温度を被エッチング部材側の温度よりも低
くして、バリアメタル膜が平坦化されると共に表層の窒
素含有量を相対的に低減された基板に前駆体の金属成分
を成膜させるようにしたので、実質的な金属層と金属窒
化物の層とを一層の厚さで形成することができ、極めて
薄い状態で金属の拡散防止と金属との密着性を保持した
バリアメタル膜を作製して金属を成膜することができ
る。この結果、金属配線のプロセスを安定させることが
可能になる。
【０１５０】そして、バリアメタル膜を平坦化すると共
に表層の窒素含有量を相対的に低減させた後に表層の金
属原子を密状態にする密状態処理を施すようにしたの
で、金属膜の成分の拡散を確実に防止することができ
る。
に表層の窒素含有量を相対的に低減させた後に表層の金
属原子を密状態にする密状態処理を施すようにしたの
で、金属膜の成分の拡散を確実に防止することができ
る。
【０１５１】また、希ガスプラズマは、アルゴンガスプ
ラズマであるので、安価なガスを用いて確実に処理を施
すことが可能になる。
ラズマであるので、安価なガスを用いて確実に処理を施
すことが可能になる。
【０１５２】本発明の金属膜作製装置は、基板が収容さ
れるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバ
に設けられる金属製の被エッチング部材と、基板と被エ
ッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを含
有する原料ガスを供給するハロゲンガス供給手段と、チ
ャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生
させ原料ガスプラズマ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
原料ガスとの前駆体を生成するバリアプラズマ発生手段
と、窒素を含有する窒素含有ガスをチャンバとは隔絶し
て励起する励起手段と、励起手段で励起された窒素によ
り前駆体との間で金属窒化物を生成する生成手段と、基
板側の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化
物を基板に成膜させてバリアメタル膜とする制御手段
と、基板表面の上部に希ガスを供給する希ガス供給手段
と、チャンバの内部をプラズマ化して希ガスプラズマを
発生させ、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜
をエッチングすることによりバリアメタル膜を平坦化す
る表面処理プラズマ発生手段とを備えたので、金属の拡
散防止と金属との密着性を保持した処理を施したバリア
メタル膜を作製することができる。この結果、金属配線
のプロセスを安定させることが可能になる。
れるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバ
に設けられる金属製の被エッチング部材と、基板と被エ
ッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを含
有する原料ガスを供給するハロゲンガス供給手段と、チ
ャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生
させ原料ガスプラズマ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
原料ガスとの前駆体を生成するバリアプラズマ発生手段
と、窒素を含有する窒素含有ガスをチャンバとは隔絶し
て励起する励起手段と、励起手段で励起された窒素によ
り前駆体との間で金属窒化物を生成する生成手段と、基
板側の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化
物を基板に成膜させてバリアメタル膜とする制御手段
と、基板表面の上部に希ガスを供給する希ガス供給手段
と、チャンバの内部をプラズマ化して希ガスプラズマを
発生させ、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜
をエッチングすることによりバリアメタル膜を平坦化す
る表面処理プラズマ発生手段とを備えたので、金属の拡
散防止と金属との密着性を保持した処理を施したバリア
メタル膜を作製することができる。この結果、金属配線
のプロセスを安定させることが可能になる。
【０１５３】本発明の金属膜作製装置は、基板が収容さ
れるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバ
に設けられる金属製の被エッチング部材と、基板と被エ
ッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを含
有する原料ガスを供給するハロゲンガス供給手段と、チ
ャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生
させ原料ガスプラズマ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
原料ガスとの前駆体を生成するバリアプラズマ発生手段
と、窒素を含有する窒素含有ガスをチャンバとは隔絶し
て励起する励起手段と、励起手段で励起された窒素によ
り前駆体との間で金属窒化物を生成する生成手段と、基
板側の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化
物を基板に成膜させてバリアメタル膜とする制御手段
と、基板表面の上部に希ガスを供給する希ガス供給手段
と、チャンバの内部をプラズマ化して希ガスプラズマを
発生させ、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜
をエッチングすることによりバリアメタル膜を平坦化す
ると共に、希ガスプラズマで表層の窒素原子を除去して
バリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を
相対的に低減させる表面処理を施す表面処理プラズマ発
生手段とを備えたので、実質的な金属層と金属窒化物の
層とを一層の厚さで形成することができ、極めて薄い状
態で金属の拡散防止と金属との密着性を保持したバリア
メタル膜を作製することができる。この結果、金属配線
のプロセスを安定させることが可能になる。
れるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバ
に設けられる金属製の被エッチング部材と、基板と被エ
ッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを含
有する原料ガスを供給するハロゲンガス供給手段と、チ
ャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生
させ原料ガスプラズマ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
原料ガスとの前駆体を生成するバリアプラズマ発生手段
と、窒素を含有する窒素含有ガスをチャンバとは隔絶し
て励起する励起手段と、励起手段で励起された窒素によ
り前駆体との間で金属窒化物を生成する生成手段と、基
板側の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化
物を基板に成膜させてバリアメタル膜とする制御手段
と、基板表面の上部に希ガスを供給する希ガス供給手段
と、チャンバの内部をプラズマ化して希ガスプラズマを
発生させ、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜
をエッチングすることによりバリアメタル膜を平坦化す
ると共に、希ガスプラズマで表層の窒素原子を除去して
バリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を
相対的に低減させる表面処理を施す表面処理プラズマ発
生手段とを備えたので、実質的な金属層と金属窒化物の
層とを一層の厚さで形成することができ、極めて薄い状
態で金属の拡散防止と金属との密着性を保持したバリア
メタル膜を作製することができる。この結果、金属配線
のプロセスを安定させることが可能になる。
【０１５４】本発明の金属膜作製装置は、金属窒化物の
バリアメタル膜が成膜された基板が収容されるチャンバ
と、基板表面の上部におけるチャンバ内に希ガスを供給
する希ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化し
て希ガスプラズマを発生させ、希ガスプラズマで基板表
面のバリアメタル膜をエッチングすることによりバリア
メタル膜を平坦化する表面処理プラズマ発生手段と、チ
ャンバ内に備えられる金属製の被エッチング部材と、基
板と被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロ
ゲンを含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段
と、ハロゲンを含有する原料ガスをプラズマ化して原料
ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチン
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原料ガスとの前駆体を生成するプラ
ズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング部材側の
温度よりも低くして前駆体の金属成分を平坦化されたバ
リアメタル膜の上に成膜させる制御手段とを備えたの
で、金属の拡散防止と金属との密着性を保持した処理を
施したバリアメタル膜を作製して金属膜を成膜すること
ができる。この結果、金属配線のプロセスを安定させる
ことが可能になる。
バリアメタル膜が成膜された基板が収容されるチャンバ
と、基板表面の上部におけるチャンバ内に希ガスを供給
する希ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化し
て希ガスプラズマを発生させ、希ガスプラズマで基板表
面のバリアメタル膜をエッチングすることによりバリア
メタル膜を平坦化する表面処理プラズマ発生手段と、チ
ャンバ内に備えられる金属製の被エッチング部材と、基
板と被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロ
ゲンを含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段
と、ハロゲンを含有する原料ガスをプラズマ化して原料
ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被エッチン
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原料ガスとの前駆体を生成するプラ
ズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング部材側の
温度よりも低くして前駆体の金属成分を平坦化されたバ
リアメタル膜の上に成膜させる制御手段とを備えたの
で、金属の拡散防止と金属との密着性を保持した処理を
施したバリアメタル膜を作製して金属膜を成膜すること
ができる。この結果、金属配線のプロセスを安定させる
ことが可能になる。
【０１５５】本発明の金属膜作製装置は、金属窒化物の
バリアメタル膜が成膜された基板が収容されるチャンバ
と、基板表面の上部におけるチャンバ内に希ガスを供給
する希ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化し
て希ガスプラズマを発生させ、希ガスプラズマで基板表
面のバリアメタル膜をエッチングすることによりバリア
メタル膜を平坦化すると共に、希ガスプラズマで表層の
窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と比べて
表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理プラズ
マ発生手段と、チャンバ内に備えられる金属製の被エッ
チング部材と、基板と被エッチング部材との間における
チャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給する原
料ガス供給手段と、ハロゲンを含有する原料ガスをプラ
ズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズ
マ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原料ガスとの前駆体
を生成するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッ
チング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分
を、平坦化されると共に表層の窒素含有量が相対的に低
減されたバリアメタル膜の上に成膜させる制御手段とを
備えたので、実質的な金属層と金属窒化物の層とを一層
の厚さで形成することができ、極めて薄い状態で金属の
拡散防止と金属との密着性を保持したバリアメタル膜を
作製して金属膜を成膜することができる。この結果、金
属配線のプロセスを安定させることが可能になる。
バリアメタル膜が成膜された基板が収容されるチャンバ
と、基板表面の上部におけるチャンバ内に希ガスを供給
する希ガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ化し
て希ガスプラズマを発生させ、希ガスプラズマで基板表
面のバリアメタル膜をエッチングすることによりバリア
メタル膜を平坦化すると共に、希ガスプラズマで表層の
窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と比べて
表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理プラズ
マ発生手段と、チャンバ内に備えられる金属製の被エッ
チング部材と、基板と被エッチング部材との間における
チャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給する原
料ガス供給手段と、ハロゲンを含有する原料ガスをプラ
ズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズ
マ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原料ガスとの前駆体
を生成するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッ
チング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分
を、平坦化されると共に表層の窒素含有量が相対的に低
減されたバリアメタル膜の上に成膜させる制御手段とを
備えたので、実質的な金属層と金属窒化物の層とを一層
の厚さで形成することができ、極めて薄い状態で金属の
拡散防止と金属との密着性を保持したバリアメタル膜を
作製して金属膜を成膜することができる。この結果、金
属配線のプロセスを安定させることが可能になる。
【０１５６】そして、バリアメタル膜を平坦化すると共
に表層の窒素含有量を相対的に低減させた後に表層の金
属原子を密状態にする密状態処理手段を備えたので、金
属膜の成分の拡散を確実に防止することができる。
に表層の窒素含有量を相対的に低減させた後に表層の金
属原子を密状態にする密状態処理手段を備えたので、金
属膜の成分の拡散を確実に防止することができる。
【０１５７】また、希ガスプラズマは、アルゴンガスプ
ラズマであるので、安価なガスを用いて確実に処理を施
すことが可能になる。
ラズマであるので、安価なガスを用いて確実に処理を施
すことが可能になる。
【０１５８】本発明の金属膜は、基板の表面における金
属窒化物のバリアメタル膜が、希ガスプラズマによりエ
ッチングされることにより平坦化されたので、密着性を
保持したバリアメタル膜を備え、金属配線のプロセスを
安定させることが可能な金属膜となる。
属窒化物のバリアメタル膜が、希ガスプラズマによりエ
ッチングされることにより平坦化されたので、密着性を
保持したバリアメタル膜を備え、金属配線のプロセスを
安定させることが可能な金属膜となる。
【０１５９】本発明の金属膜は、基板の表面における金
属窒化物のバリアメタル膜が、希ガスプラズマによりエ
ッチングされることにより平坦化されると共に、希ガス
プラズマにより表層の窒素原子を除去してバリアメタル
膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減
させる表面処理が施されたので、実質的な金属層と金属
窒化物の層とを一層の厚さで形成され、極めて薄い状態
で金属の拡散防止と金属との密着性を保持したバリアメ
タル膜を備え、金属配線のプロセスを安定させることが
可能な金属膜となる。
属窒化物のバリアメタル膜が、希ガスプラズマによりエ
ッチングされることにより平坦化されると共に、希ガス
プラズマにより表層の窒素原子を除去してバリアメタル
膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減
させる表面処理が施されたので、実質的な金属層と金属
窒化物の層とを一層の厚さで形成され、極めて薄い状態
で金属の拡散防止と金属との密着性を保持したバリアメ
タル膜を備え、金属配線のプロセスを安定させることが
可能な金属膜となる。
【０１６０】本発明の金属膜作製方法は、金属窒化物の
バリアメタル膜が成膜された基板の表面を処理する金属
膜作製方法において、基板表面のバリアメタル膜を還元
性ガス雰囲気で反応させることにより表層の窒素原子を
除去してバリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素
含有量を相対的に低減させる表面処理を施すようにした
ので、実質的な金属層と金属窒化物の層とを一層の厚さ
で形成され、極めて薄い状態で金属の拡散防止と金属と
の密着性を保持したバリアメタル膜を作製することがで
きる。この結果、金属配線のプロセスを安定させること
が可能となる。
バリアメタル膜が成膜された基板の表面を処理する金属
膜作製方法において、基板表面のバリアメタル膜を還元
性ガス雰囲気で反応させることにより表層の窒素原子を
除去してバリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素
含有量を相対的に低減させる表面処理を施すようにした
ので、実質的な金属層と金属窒化物の層とを一層の厚さ
で形成され、極めて薄い状態で金属の拡散防止と金属と
の密着性を保持したバリアメタル膜を作製することがで
きる。この結果、金属配線のプロセスを安定させること
が可能となる。
【０１６１】本発明の金属膜作製方法は、基板と金属製
の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを供給し、チャンバの内部をプラ
ズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズ
マ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原料ガスとの前駆体
を生成すると共に、基板が収容されるチャンバとは隔絶
して窒素を含有する窒素含有ガスを励起し、励起された
窒素により前駆体との間で金属窒化物を生成し、基板側
の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化物を
基板に成膜させてバリアメタル膜とし、基板表面のバリ
アメタル膜を還元性ガス雰囲気で反応させることにより
表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と
比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理
を施すようにしたので、実質的な金属層と金属窒化物の
層とを一層の厚さで形成され、極めて薄い状態で金属の
拡散防止と金属との密着性を保持したバリアメタル膜を
作製することができる。この結果、金属配線のプロセス
を安定させることが可能となる。
の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを供給し、チャンバの内部をプラ
ズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズ
マ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原料ガスとの前駆体
を生成すると共に、基板が収容されるチャンバとは隔絶
して窒素を含有する窒素含有ガスを励起し、励起された
窒素により前駆体との間で金属窒化物を生成し、基板側
の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化物を
基板に成膜させてバリアメタル膜とし、基板表面のバリ
アメタル膜を還元性ガス雰囲気で反応させることにより
表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と
比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理
を施すようにしたので、実質的な金属層と金属窒化物の
層とを一層の厚さで形成され、極めて薄い状態で金属の
拡散防止と金属との密着性を保持したバリアメタル膜を
作製することができる。この結果、金属配線のプロセス
を安定させることが可能となる。
【０１６２】本発明の金属膜作製方法は、金属窒化物の
バリアメタル膜が成膜された基板が収容されるチャンバ
内で、基板表面のバリアメタル膜を還元性ガス雰囲気で
反応させることにより表層の窒素原子を除去してバリア
メタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的
に低減させる表面処理を施した後、チャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを供給し、チャンバの内部をプラ
ズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズ
マ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原料との前
駆体をチャンバの内部に生成し、基板の温度を被エッチ
ング部材側の温度よりも低くしてバリアメタル膜が平坦
化された基板に前駆体の金属成分を成膜させるようにし
たので、実質的な金属層と金属窒化物の層とを一層の厚
さで形成され、極めて薄い状態で金属の拡散防止と金属
との密着性を保持したバリアメタル膜を作製して金属膜
を成膜することができる。この結果、金属配線のプロセ
スを安定させることが可能となる。
バリアメタル膜が成膜された基板が収容されるチャンバ
内で、基板表面のバリアメタル膜を還元性ガス雰囲気で
反応させることにより表層の窒素原子を除去してバリア
メタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的
に低減させる表面処理を施した後、チャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを供給し、チャンバの内部をプラ
ズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズ
マ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原料との前
駆体をチャンバの内部に生成し、基板の温度を被エッチ
ング部材側の温度よりも低くしてバリアメタル膜が平坦
化された基板に前駆体の金属成分を成膜させるようにし
たので、実質的な金属層と金属窒化物の層とを一層の厚
さで形成され、極めて薄い状態で金属の拡散防止と金属
との密着性を保持したバリアメタル膜を作製して金属膜
を成膜することができる。この結果、金属配線のプロセ
スを安定させることが可能となる。
【０１６３】本発明の金属膜作製装置は、基板が収容さ
れるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバ
に設けられる金属製の被エッチング部材と、基板と被エ
ッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを含
有する原料ガスを供給するハロゲンガス供給手段と、チ
ャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生
させ原料ガスプラズマ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
原料ガスとの前駆体を生成するバリアプラズマ発生手段
と、窒素を含有する窒素含有ガスをチャンバとは隔絶し
て励起する励起手段と、励起手段で励起された窒素によ
り前駆体との間で金属窒化物を生成する生成手段と、基
板側の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化
物を基板に成膜させてバリアメタル膜とする制御手段
と、基板表面の上部に還元性ガスを供給する還元性ガス
供給手段と、基板表面のバリアメタル膜を還元性ガス雰
囲気で反応させることにより表層の窒素原子を除去して
バリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を
相対的に低減させる表面処理手段とを備えたので、実質
的な金属層と金属窒化物の層とを一層の厚さで形成さ
れ、極めて薄い状態で金属の拡散防止と金属との密着性
を保持したバリアメタル膜を作製することができる。こ
の結果、金属配線のプロセスを安定させることが可能と
なる。
れるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバ
に設けられる金属製の被エッチング部材と、基板と被エ
ッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを含
有する原料ガスを供給するハロゲンガス供給手段と、チ
ャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生
させ原料ガスプラズマ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
原料ガスとの前駆体を生成するバリアプラズマ発生手段
と、窒素を含有する窒素含有ガスをチャンバとは隔絶し
て励起する励起手段と、励起手段で励起された窒素によ
り前駆体との間で金属窒化物を生成する生成手段と、基
板側の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化
物を基板に成膜させてバリアメタル膜とする制御手段
と、基板表面の上部に還元性ガスを供給する還元性ガス
供給手段と、基板表面のバリアメタル膜を還元性ガス雰
囲気で反応させることにより表層の窒素原子を除去して
バリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を
相対的に低減させる表面処理手段とを備えたので、実質
的な金属層と金属窒化物の層とを一層の厚さで形成さ
れ、極めて薄い状態で金属の拡散防止と金属との密着性
を保持したバリアメタル膜を作製することができる。こ
の結果、金属配線のプロセスを安定させることが可能と
なる。
【０１６４】本発明の金属膜作製装置は、金属窒化物の
バリアメタル膜が成膜された基板が収容されるチャンバ
と、基板表面の上部に還元性ガスを供給する還元性ガス
供給手段と、基板表面のバリアメタル膜を還元性ガス雰
囲気で反応させることにより表層の窒素原子を除去して
バリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を
相対的に低減させる表面処理手段と、チャンバ内に備え
られる金属製の被エッチング部材と、基板と被エッチン
グ部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを含有する
原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、ハロゲンを含
有する原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発
生させ原料ガスプラズマ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
と原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くし
て前駆体の金属成分を表層の窒素含有量を相対的に低減
させたバリアメタル膜の上に成膜させる制御手段とを備
えたので、実質的な金属層と金属窒化物の層とを一層の
厚さで形成され、極めて薄い状態で金属の拡散防止と金
属との密着性を保持したバリアメタル膜を作製して金属
膜を成膜することができる。この結果、金属配線のプロ
セスを安定させることが可能となる。
バリアメタル膜が成膜された基板が収容されるチャンバ
と、基板表面の上部に還元性ガスを供給する還元性ガス
供給手段と、基板表面のバリアメタル膜を還元性ガス雰
囲気で反応させることにより表層の窒素原子を除去して
バリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を
相対的に低減させる表面処理手段と、チャンバ内に備え
られる金属製の被エッチング部材と、基板と被エッチン
グ部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを含有する
原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、ハロゲンを含
有する原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発
生させ原料ガスプラズマ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
と原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、
基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くし
て前駆体の金属成分を表層の窒素含有量を相対的に低減
させたバリアメタル膜の上に成膜させる制御手段とを備
えたので、実質的な金属層と金属窒化物の層とを一層の
厚さで形成され、極めて薄い状態で金属の拡散防止と金
属との密着性を保持したバリアメタル膜を作製して金属
膜を成膜することができる。この結果、金属配線のプロ
セスを安定させることが可能となる。
【０１６５】本発明の金属膜は、基板の表面における金
属窒化物のバリアメタル膜が、還元性ガス雰囲気で反応
させることにより表層の窒素原子を除去してバリアメタ
ル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低
減させる表面処理が施されたので、実質的な金属層と金
属窒化物の層とを一層の厚さで形成され、極めて薄い状
態で金属の拡散防止と金属との密着性を保持したバリア
メタル膜を備え、金属配線のプロセスを安定させること
が可能な金属膜となる。
属窒化物のバリアメタル膜が、還元性ガス雰囲気で反応
させることにより表層の窒素原子を除去してバリアメタ
ル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低
減させる表面処理が施されたので、実質的な金属層と金
属窒化物の層とを一層の厚さで形成され、極めて薄い状
態で金属の拡散防止と金属との密着性を保持したバリア
メタル膜を備え、金属配線のプロセスを安定させること
が可能な金属膜となる。
【０１６６】本発明の金属膜作製方法は、金属窒化物の
バリアメタル膜が成膜された基板の表面を処理する金属
膜作製方法において、シリコンを含有するガスプラズマ
により基板表面のバリアメタル膜の表面にシリコン原子
の核を形成する表面処理を施すようにしたので、極めて
薄い状態で金属との密着性を保持したバリアメタル膜を
作製することができる。この結果、金属配線のプロセス
を安定させることが可能となる。
バリアメタル膜が成膜された基板の表面を処理する金属
膜作製方法において、シリコンを含有するガスプラズマ
により基板表面のバリアメタル膜の表面にシリコン原子
の核を形成する表面処理を施すようにしたので、極めて
薄い状態で金属との密着性を保持したバリアメタル膜を
作製することができる。この結果、金属配線のプロセス
を安定させることが可能となる。
【０１６７】本発明の金属膜作製方法は、基板と金属製
の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを供給し、チャンバの内部をプラ
ズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズ
マ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原料ガスとの前駆体
を生成すると共に、基板が収容されるチャンバとは隔絶
して窒素を含有する窒素含有ガスを励起し、励起された
窒素により前駆体との間で金属窒化物を生成し、基板側
の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化物を
基板に成膜させてバリアメタル膜とし、シリコンを含有
するガスプラズマにより基板表面のバリアメタル膜の表
面にシリコン原子の核を形成する表面処理を施すように
したので、極めて薄い状態で金属との密着性を保持した
バリアメタル膜を作製することができる。この結果、金
属配線のプロセスを安定させることが可能となる。
の被エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲ
ンを含有する原料ガスを供給し、チャンバの内部をプラ
ズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズ
マ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原料ガスとの前駆体
を生成すると共に、基板が収容されるチャンバとは隔絶
して窒素を含有する窒素含有ガスを励起し、励起された
窒素により前駆体との間で金属窒化物を生成し、基板側
の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化物を
基板に成膜させてバリアメタル膜とし、シリコンを含有
するガスプラズマにより基板表面のバリアメタル膜の表
面にシリコン原子の核を形成する表面処理を施すように
したので、極めて薄い状態で金属との密着性を保持した
バリアメタル膜を作製することができる。この結果、金
属配線のプロセスを安定させることが可能となる。
【０１６８】本発明の金属膜作製方法は、金属窒化物の
バリアメタル膜が成膜された基板が収容されるチャンバ
内で、シリコンを含有するガスプラズマにより基板表面
のバリアメタル膜の表面にシリコン原子の核を形成する
表面処理を施した後、チャンバ内にハロゲンを含有する
原料ガスを供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原
料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属製の
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原料との前駆体をチャン
バの内部に生成し、基板の温度を被エッチング部材側の
温度よりも低くしてバリアメタル膜の表面にシリコン原
子の核を形成された基板に前駆体の金属成分を成膜させ
るようにしたので、極めて薄い状態で金属との密着性を
保持したバリアメタル膜を作製し金属膜を成膜すること
ができる。この結果、金属配線のプロセスを安定させる
ことが可能となる。
バリアメタル膜が成膜された基板が収容されるチャンバ
内で、シリコンを含有するガスプラズマにより基板表面
のバリアメタル膜の表面にシリコン原子の核を形成する
表面処理を施した後、チャンバ内にハロゲンを含有する
原料ガスを供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原
料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属製の
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原料との前駆体をチャン
バの内部に生成し、基板の温度を被エッチング部材側の
温度よりも低くしてバリアメタル膜の表面にシリコン原
子の核を形成された基板に前駆体の金属成分を成膜させ
るようにしたので、極めて薄い状態で金属との密着性を
保持したバリアメタル膜を作製し金属膜を成膜すること
ができる。この結果、金属配線のプロセスを安定させる
ことが可能となる。
【０１６９】本発明の金属膜作製装置は、基板が収容さ
れるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバ
に設けられる金属製の被エッチング部材と、基板と被エ
ッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを含
有する原料ガスを供給するハロゲンガス供給手段と、チ
ャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生
させ原料ガスプラズマ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
原料ガスとの前駆体を生成するバリアプラズマ発生手段
と、窒素を含有する窒素含有ガスをチャンバとは隔絶し
て励起する励起手段と、励起手段で励起された窒素によ
り前駆体との間で金属窒化物を生成する生成手段と、基
板側の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化
物を基板に成膜させてバリアメタル膜とする制御手段
と、基板表面の上部にシリコンを含有するガスを供給す
るシリコン含有ガス供給手段と、シリコンを含有するガ
スプラズマを発生させ、基板表面のバリアメタル膜の表
面にシリコン原子の核を形成する表面処理プラズマ発生
手段とを備えたので、極めて薄い状態で金属との密着性
を保持したバリアメタル膜を作製することができる。こ
の結果、金属配線のプロセスを安定させることが可能と
なる。
れるチャンバと、基板に対向する位置におけるチャンバ
に設けられる金属製の被エッチング部材と、基板と被エ
ッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを含
有する原料ガスを供給するハロゲンガス供給手段と、チ
ャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生
させ原料ガスプラズマ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
原料ガスとの前駆体を生成するバリアプラズマ発生手段
と、窒素を含有する窒素含有ガスをチャンバとは隔絶し
て励起する励起手段と、励起手段で励起された窒素によ
り前駆体との間で金属窒化物を生成する生成手段と、基
板側の温度を生成手段側の温度よりも低くして金属窒化
物を基板に成膜させてバリアメタル膜とする制御手段
と、基板表面の上部にシリコンを含有するガスを供給す
るシリコン含有ガス供給手段と、シリコンを含有するガ
スプラズマを発生させ、基板表面のバリアメタル膜の表
面にシリコン原子の核を形成する表面処理プラズマ発生
手段とを備えたので、極めて薄い状態で金属との密着性
を保持したバリアメタル膜を作製することができる。こ
の結果、金属配線のプロセスを安定させることが可能と
なる。
【０１７０】本発明の金属膜作製装置は、金属窒化物の
バリアメタル膜が成膜された基板が収容されるチャンバ
と、基板表面の上部にシリコンを含有するガスを供給す
るシリコン含有ガス供給手段と、シリコンを含有するガ
スプラズマを発生させ、基板表面のバリアメタル膜の表
面にシリコン原子の核を形成する表面処理プラズマ発生
手段と、チャンバ内に備えられる金属製の被エッチング
部材と、基板と被エッチング部材との間におけるチャン
バ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給する原料ガス
供給手段と、ハロゲンを含有する原料ガスをプラズマ化
して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被
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原料ガスとの前駆体を生成
するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング
部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を表面に
シリコン原子の核を形成させたバリアメタル膜の上に成
膜させる制御手段とを備えたので、極めて薄い状態で金
属との密着性を保持したバリアメタル膜を作製し金属膜
を成膜することができる。この結果、金属配線のプロセ
スを安定させることが可能となる。
バリアメタル膜が成膜された基板が収容されるチャンバ
と、基板表面の上部にシリコンを含有するガスを供給す
るシリコン含有ガス供給手段と、シリコンを含有するガ
スプラズマを発生させ、基板表面のバリアメタル膜の表
面にシリコン原子の核を形成する表面処理プラズマ発生
手段と、チャンバ内に備えられる金属製の被エッチング
部材と、基板と被エッチング部材との間におけるチャン
バ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給する原料ガス
供給手段と、ハロゲンを含有する原料ガスをプラズマ化
して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで被
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原料ガスとの前駆体を生成
するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチング
部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を表面に
シリコン原子の核を形成させたバリアメタル膜の上に成
膜させる制御手段とを備えたので、極めて薄い状態で金
属との密着性を保持したバリアメタル膜を作製し金属膜
を成膜することができる。この結果、金属配線のプロセ
スを安定させることが可能となる。
【０１７１】本発明の金属膜は、基板の表面における金
属窒化物のバリアメタル膜が、シリコンを含有するガス
プラズマにより基板表面のバリアメタル膜の表面にシリ
コン原子の核が形成された表面処理が施されたので、極
めて薄い状態で金属との密着性を保持したバリアメタル
膜を備え、金属配線のプロセスを安定させることが可能
な金属膜となる。
属窒化物のバリアメタル膜が、シリコンを含有するガス
プラズマにより基板表面のバリアメタル膜の表面にシリ
コン原子の核が形成された表面処理が施されたので、極
めて薄い状態で金属との密着性を保持したバリアメタル
膜を備え、金属配線のプロセスを安定させることが可能
な金属膜となる。
【図１】成膜工程装置の概要図。
【図２】本発明の第１実施例に係る金属膜作製装置の概
略側面図。
略側面図。
【図３】希ガス供給手段の他の例を表す概略構成図。
【図４】バリアメタル膜を説明する基板の断面図。
【図５】脱窒処理におけるバリアメタル膜の概念図。
【図６】脱窒処理におけるバリアメタル膜の概念図。
【図７】本発明の第２実施例に係る金属膜作製装置の概
略側面図。
略側面図。
【図８】図７中のVIII-VIII 線矢視図。
【図９】図８中のIX-IX 線矢視図。
【図１０】本発明の第３実施例に係る金属膜作製装置の
概略側面図。
概略側面図。
【図１１】本発明の第４実施例に係る金属膜作製装置の
概略側面図。
概略側面図。
【図１２】本発明の第５実施例に係る金属膜作製装置の
概略側面図。
概略側面図。
【図１３】本発明の第６実施例に係る金属膜作製装置の
概念構成図。
概念構成図。
【図１４】脱窒処理におけるバリアメタル膜の概念図。
【図１５】本発明の第７実施例に係る金属膜作製装置の
概念構成図。
概念構成図。
【図１６】Siの核の形成におけるバリアメタル膜の概念
図。
図。
１，５１ チャンバ
２，５２ 支持台
３，５３ 基板
４，５４ ヒータ
５，５５ 冷媒流通手段
６，５６ 温度制御手段
７ 銅板部材
８，５８ 真空装置
９，３６，４５，５９，６７ プラズマアンテナ
１０，３７，４８，６０，６８ 整合器
１１，３８，４９，６１，６９ 電源
１２，２１，６２ ノズル
１３，４６，６３，７０ 流量制御器
１４，４７，７１ Cl2 ガスプラズマ
１５，７２ 前駆体
１６ Cu薄膜
２０ バイアス電源
２２ 制御弁
２３ バリアメタル膜
２５ 還元ガスノズル
３０ 天井板
３１，４１ 被エッチング部材
３２ リング部
３３ 突起部
４２，６４ 開口部
４３，６５ 通路
４４，６６ 励起室
５７ 金属部材
７３ NH3 ガスプラズマ
７４ NH薄膜
７６ 希ガスプラズマ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 西森 年彦
兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂研究所内
(72)発明者 八幡 直樹
兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂研究所内
Ｆターム(参考） 4M104 BB04 BB30 BB32 BB33 DD44
DD89 FF18 HH08
5F033 HH04 HH07 HH11 HH13 HH14
HH18 HH19 HH21 HH32 HH33
HH34 LL09 MM08 MM13 PP06
QQ00 QQ14 XX13
Claims (40)
- 【請求項１】 金属窒化物のバリアメタル膜が成膜され
た基板の表面を処理する金属膜作製方法において、表層
の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と比べ
て表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理を施
すことにより表層に実質的に金属層を形成することを特
徴とする金属膜作製方法。 - 【請求項２】 基板の表面における金属窒化物のバリア
メタル膜が、表層の窒素原子が除去されてバリアメタル
膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減
させる表面処理が施されることにより表層に実質的に金
属層が形成されたことを特徴とする金属膜。 - 【請求項３】 金属窒化物のバリアメタル膜が成膜され
た基板の表面を処理する金属膜作製方法において、希ガ
スプラズマで基板表面のバリアメタル膜をエッチングす
ることによりバリアメタル膜を平坦化する表面処理を施
すことを特徴とする金属膜作製方法。 - 【請求項４】 金属窒化物のバリアメタル膜が成膜され
た基板の表面を処理する金属膜作製方法において、希ガ
スプラズマで基板表面のバリアメタル膜をエッチングす
ることによりバリアメタル膜を平坦化すると共に、希ガ
スプラズマで表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜
の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減さ
せる表面処理を施すことを特徴とする金属膜作製方法。 - 【請求項５】 基板と金属製の被エッチング部材との間
におけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供
給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズ
マを発生させ原料ガスプラズマ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
属成分と原料ガスとの前駆体を生成すると共に、基板が
収容されるチャンバとは隔絶して窒素を含有する窒素含
有ガスを励起し、励起された窒素により前駆体との間で
金属窒化物を生成し、基板側の温度を生成手段側の温度
よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリアメ
タル膜とし、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル
膜をエッチングすることによりバリアメタル膜を平坦化
する表面処理を施すことを特徴とする金属膜作製方法。 - 【請求項６】 基板と金属製の被エッチング部材との間
におけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供
給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズ
マを発生させ原料ガスプラズマ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
属成分と原料ガスとの前駆体を生成すると共に、基板が
収容されるチャンバとは隔絶して窒素を含有する窒素含
有ガスを励起し、励起された窒素により前駆体との間で
金属窒化物を生成し、基板側の温度を生成手段側の温度
よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリアメ
タル膜とし、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル
膜をエッチングすることによりバリアメタル膜を平坦化
すると共に、希ガスプラズマで表層の窒素原子を除去し
てバリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量
を相対的に低減させる表面処理を施すことを特徴とする
金属膜作製方法。 - 【請求項７】 金属窒化物のバリアメタル膜が成膜され
た基板が収容されるチャンバ内に希ガスプラズマを発生
させ、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜をエ
ッチングすることによりバリアメタル膜を平坦化する表
面処理を施した後、チャンバ内にハロゲンを含有する原
料ガスを供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料
ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで金属製の被
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原料との前駆体をチャンバ
の内部に生成し、基板の温度を被エッチング部材側の温
度よりも低くしてバリアメタル膜が平坦化された基板に
前駆体の金属成分を成膜させることを特徴とする金属膜
作製方法。 - 【請求項８】 金属窒化物のバリアメタル膜が成膜され
た基板が収容されるチャンバ内に希ガスプラズマを発生
させ、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜をエ
ッチングすることによりバリアメタル膜を平坦化すると
共に、希ガスプラズマで表層の窒素原子を除去してバリ
アメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対
的に低減させる表面処理を施した後、チャンバ内にハロ
ゲンを含有する原料ガスを供給し、チャンバの内部をプ
ラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラ
ズマ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原料との
前駆体をチャンバの内部に生成し、基板の温度を被エッ
チング部材側の温度よりも低くして、バリアメタル膜が
平坦化されると共に表層の窒素含有量を相対的に低減さ
れた基板に前駆体の金属成分を成膜させることを特徴と
する金属膜作製方法。 - 【請求項９】 請求項３もしくは請求項５もしくは請求
項７のいずれか一項において、バリアメタル膜を平坦化
すると共に表層の窒素含有量を相対的に低減させた後に
表層の金属原子を密状態にする密状態処理を施すことを
特徴とする金属膜作製方法。 - 【請求項１０】 請求項３乃至請求項９のいずれか一項
において、希ガスプラズマは、アルゴンガスプラズマで
あることを特徴とする金属膜作製方法。 - 【請求項１１】 請求項３乃至請求項１０のいずれか一
項において、金属窒化物は、窒化タンタルもしくは窒化
タングステンもしくは窒化チタンであることを特徴とす
る金属膜作製方法。 - 【請求項１２】 基板が収容されるチャンバと、基板に
対向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被
エッチング部材と、基板と被エッチング部材との間にお
けるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給す
るハロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ
化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで
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原料ガスとの前駆体を生
成するバリアプラズマ発生手段と、窒素を含有する窒素
含有ガスをチャンバとは隔絶して励起する励起手段と、
励起手段で励起された窒素により前駆体との間で金属窒
化物を生成する生成手段と、基板側の温度を生成手段側
の温度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバ
リアメタル膜とする制御手段と、基板表面の上部に希ガ
スを供給する希ガス供給手段と、チャンバの内部をプラ
ズマ化して希ガスプラズマを発生させ、希ガスプラズマ
で基板表面のバリアメタル膜をエッチングすることによ
りバリアメタル膜を平坦化する表面処理プラズマ発生手
段とを備えたことを特徴とする金属膜作製装置。 - 【請求項１３】 基板が収容されるチャンバと、基板に
対向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被
エッチング部材と、基板と被エッチング部材との間にお
けるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給す
るハロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ
化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで
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原料ガスとの前駆体を生
成するバリアプラズマ発生手段と、窒素を含有する窒素
含有ガスをチャンバとは隔絶して励起する励起手段と、
励起手段で励起された窒素により前駆体との間で金属窒
化物を生成する生成手段と、基板側の温度を生成手段側
の温度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバ
リアメタル膜とする制御手段と、基板表面の上部に希ガ
スを供給する希ガス供給手段と、チャンバの内部をプラ
ズマ化して希ガスプラズマを発生させ、希ガスプラズマ
で基板表面のバリアメタル膜をエッチングすることによ
りバリアメタル膜を平坦化すると共に、希ガスプラズマ
で表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部
と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処
理を施す表面処理プラズマ発生手段とを備えたことを特
徴とする金属膜作製装置。 - 【請求項１４】 金属窒化物のバリアメタル膜が成膜さ
れた基板が収容されるチャンバと、基板表面の上部にお
けるチャンバ内に希ガスを供給する希ガス供給手段と、
チャンバの内部をプラズマ化して希ガスプラズマを発生
させ、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜をエ
ッチングすることによりバリアメタル膜を平坦化する表
面処理プラズマ発生手段と、チャンバ内に備えられる金
属製の被エッチング部材と、基板と被エッチング部材と
の間におけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガス
を供給する原料ガス供給手段と、ハロゲンを含有する原
料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを発生させ原
料ガスプラズマ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原料ガ
スとの前駆体を生成するプラズマ発生手段と、基板側の
温度を被エッチング部材側の温度よりも低くして前駆体
の金属成分を平坦化されたバリアメタル膜の上に成膜さ
せる制御手段とを備えたことを特徴とする金属膜作製装
置。 - 【請求項１５】 金属窒化物のバリアメタル膜が成膜さ
れた基板が収容されるチャンバと、基板表面の上部にお
けるチャンバ内に希ガスを供給する希ガス供給手段と、
チャンバの内部をプラズマ化して希ガスプラズマを発生
させ、希ガスプラズマで基板表面のバリアメタル膜をエ
ッチングすることによりバリアメタル膜を平坦化すると
共に、希ガスプラズマで表層の窒素原子を除去してバリ
アメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対
的に低減させる表面処理プラズマ発生手段と、チャンバ
内に備えられる金属製の被エッチング部材と、基板と被
エッチング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを
含有する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、ハロ
ゲンを含有する原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラ
ズマを発生させ原料ガスプラズマ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
金属成分と原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生
手段と、基板側の温度を被エッチング部材側の温度より
も低くして前駆体の金属成分を、平坦化されると共に表
層の窒素含有量が相対的に低減されたバリアメタル膜の
上に成膜させる制御手段とを備えたことを特徴とする金
属膜作製装置。 - 【請求項１６】 請求項１３もしくは請求項１５におい
て、バリアメタル膜を平坦化すると共に表層の窒素含有
量を相対的に低減させた後に表層の金属原子を密状態に
する密状態処理手段を備えたことを特徴とする金属膜作
製装置。 - 【請求項１７】 請求項１２乃至請求項１６のいずれか
一項において、希ガスプラズマは、アルゴンガスプラズ
マであることを特徴とする金属膜作製装置。 - 【請求項１８】 請求項１２乃至請求項１７のいずれか
一項において、金属窒化物は、窒化タンタルもしくは窒
化タングステンもしくは窒化チタンであることを特徴と
する金属膜作製装置。 - 【請求項１９】 基板の表面における金属窒化物のバリ
アメタル膜が、希ガスプラズマによりエッチングされる
ことにより平坦化されたことを特徴とする金属膜。 - 【請求項２０】 基板の表面における金属窒化物のバリ
アメタル膜が、希ガスプラズマによりエッチングされる
ことにより平坦化されると共に、希ガスプラズマにより
表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と
比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理
が施されたことを特徴とする金属膜。 - 【請求項２１】 金属窒化物のバリアメタル膜が成膜さ
れた基板の表面を処理する金属膜作製方法において、基
板表面のバリアメタル膜を還元性ガス雰囲気で反応させ
ることにより表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜
の母材内部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減さ
せる表面処理を施すことを特徴とする金属膜作製方法。 - 【請求項２２】 基板と金属製の被エッチング部材との
間におけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを
供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラ
ズマを発生させ原料ガスプラズマ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
金属成分と原料ガスとの前駆体を生成すると共に、基板
が収容されるチャンバとは隔絶して窒素を含有する窒素
含有ガスを励起し、励起された窒素により前駆体との間
で金属窒化物を生成し、基板側の温度を生成手段側の温
度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリア
メタル膜とし、基板表面のバリアメタル膜を還元性ガス
雰囲気で反応させることにより表層の窒素原子を除去し
てバリアメタル膜の母材内部と比べて表層の窒素含有量
を相対的に低減させる表面処理を施すことを特徴とする
金属膜作製方法。 - 【請求項２３】 金属窒化物のバリアメタル膜が成膜さ
れた基板が収容されるチャンバ内で、基板表面のバリア
メタル膜を還元性ガス雰囲気で反応させることにより表
層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部と比
べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処理を
施した後、チャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを
供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラ
ズマを発生させ原料ガスプラズマ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原料との前駆体をチャンバの内部に
生成し、基板の温度を被エッチング部材側の温度よりも
低くしてバリアメタル膜が平坦化された基板に前駆体の
金属成分を成膜させることを特徴とする金属膜作製方
法。 - 【請求項２４】 請求項２１乃至請求項２３のいずれか
一項において、還元性ガス雰囲気は、水素ガスプラズマ
であることを特徴とする金属膜作製方法。 - 【請求項２５】 請求項２１乃至請求項２４のいずれか
一項において、金属窒化物は、窒化タンタルもしくは窒
化タングステンもしくは窒化チタンであることを特徴と
する金属膜作製方法。 - 【請求項２６】 基板が収容されるチャンバと、基板に
対向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被
エッチング部材と、基板と被エッチング部材との間にお
けるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給す
るハロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ
化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで
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原料ガスとの前駆体を生
成するバリアプラズマ発生手段と、窒素を含有する窒素
含有ガスをチャンバとは隔絶して励起する励起手段と、
励起手段で励起された窒素により前駆体との間で金属窒
化物を生成する生成手段と、基板側の温度を生成手段側
の温度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバ
リアメタル膜とする制御手段と、基板表面の上部に還元
性ガスを供給する還元性ガス供給手段と、基板表面のバ
リアメタル膜を還元性ガス雰囲気で反応させることによ
り表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部
と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処
理手段とを備えたことを特徴とする金属膜作製装置。 - 【請求項２７】 金属窒化物のバリアメタル膜が成膜さ
れた基板が収容されるチャンバと、基板表面の上部に還
元性ガスを供給する還元性ガス供給手段と、基板表面の
バリアメタル膜を還元性ガス雰囲気で反応させることに
より表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内
部と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面
処理手段と、チャンバ内に備えられる金属製の被エッチ
ング部材と、基板と被エッチング部材との間におけるチ
ャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給する原料
ガス供給手段と、ハロゲンを含有する原料ガスをプラズ
マ化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマ
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原料ガスとの前駆体を
生成するプラズマ発生手段と、基板側の温度を被エッチ
ング部材側の温度よりも低くして前駆体の金属成分を表
層の窒素含有量を相対的に低減させたバリアメタル膜の
上に成膜させる制御手段とを備えたことを特徴とする金
属膜作製装置。 - 【請求項２８】 請求項２６もしくは請求項２７におい
て、還元性ガス供給手段は、水素を含有するガスを供給
する手段であり、表面処理手段は、水素ガスプラズマを
発生させる水素ガスプラズマ発生手段であることを特徴
とする金属膜作製装置。 - 【請求項２９】 請求項２６乃至請求項２８のいずれか
一項において、金属窒化物は、窒化タンタルもしくは窒
化タングステンもしくは窒化チタンであることを特徴と
する金属膜作製装置。 - 【請求項３０】 基板の表面における金属窒化物のバリ
アメタル膜が、還元性ガス雰囲気で反応させることによ
り表層の窒素原子を除去してバリアメタル膜の母材内部
と比べて表層の窒素含有量を相対的に低減させる表面処
理が施されたことを特徴とする金属膜。 - 【請求項３１】 金属窒化物のバリアメタル膜が成膜さ
れた基板の表面を処理する金属膜作製方法において、シ
リコンを含有するガスプラズマにより基板表面のバリア
メタル膜の表面にシリコン原子の核を形成する表面処理
を施すことを特徴とする金属膜作製方法。 - 【請求項３２】 基板と金属製の被エッチング部材との
間におけるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを
供給し、チャンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラ
ズマを発生させ原料ガスプラズマ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
金属成分と原料ガスとの前駆体を生成すると共に、基板
が収容されるチャンバとは隔絶して窒素を含有する窒素
含有ガスを励起し、励起された窒素により前駆体との間
で金属窒化物を生成し、基板側の温度を生成手段側の温
度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバリア
メタル膜とし、シリコンを含有するガスプラズマにより
基板表面のバリアメタル膜の表面にシリコン原子の核を
形成する表面処理を施すことを特徴とする金属膜作製方
法。 - 【請求項３３】 金属窒化物のバリアメタル膜が成膜さ
れた基板が収容されるチャンバ内で、シリコンを含有す
るガスプラズマにより基板表面のバリアメタル膜の表面
にシリコン原子の核を形成する表面処理を施した後、チ
ャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給し、チャ
ンバの内部をプラズマ化して原料ガスプラズマを発生さ
せ原料ガスプラズマ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
成分と原料との前駆体をチャンバの内部に生成し、基板
の温度を被エッチング部材側の温度よりも低くしてバリ
アメタル膜の表面にシリコン原子の核を形成された基板
に前駆体の金属成分を成膜させることを特徴とする金属
膜作製方法。 - 【請求項３４】 請求項３１乃至請求項３３のいずれか
一項において、シリコンを含有するガスは、シランであ
ることを特徴とする金属膜作製方法。 - 【請求項３５】 請求項３１乃至請求項３４のいずれか
一項において、金属窒化物は、窒化タンタルもしくは窒
化タングステンもしくは窒化チタンであることを特徴と
する金属膜作製方法。 - 【請求項３６】 基板が収容されるチャンバと、基板に
対向する位置におけるチャンバに設けられる金属製の被
エッチング部材と、基板と被エッチング部材との間にお
けるチャンバ内にハロゲンを含有する原料ガスを供給す
るハロゲンガス供給手段と、チャンバの内部をプラズマ
化して原料ガスプラズマを発生させ原料ガスプラズマで
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原料ガスとの前駆体を生
成するバリアプラズマ発生手段と、窒素を含有する窒素
含有ガスをチャンバとは隔絶して励起する励起手段と、
励起手段で励起された窒素により前駆体との間で金属窒
化物を生成する生成手段と、基板側の温度を生成手段側
の温度よりも低くして金属窒化物を基板に成膜させてバ
リアメタル膜とする制御手段と、基板表面の上部にシリ
コンを含有するガスを供給するシリコン含有ガス供給手
段と、シリコンを含有するガスプラズマを発生させ、基
板表面のバリアメタル膜の表面にシリコン原子の核を形
成する表面処理プラズマ発生手段とを備えたことを特徴
とする金属膜作製装置。 - 【請求項３７】 金属窒化物のバリアメタル膜が成膜さ
れた基板が収容されるチャンバと、基板表面の上部にシ
リコンを含有するガスを供給するシリコン含有ガス供給
手段と、シリコンを含有するガスプラズマを発生させ、
基板表面のバリアメタル膜の表面にシリコン原子の核を
形成する表面処理プラズマ発生手段と、チャンバ内に備
えられる金属製の被エッチング部材と、基板と被エッチ
ング部材との間におけるチャンバ内にハロゲンを含有す
る原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、ハロゲンを
含有する原料ガスをプラズマ化して原料ガスプラズマを
発生させ原料ガスプラズマ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
分と原料ガスとの前駆体を生成するプラズマ発生手段
と、基板側の温度を被エッチング部材側の温度よりも低
くして前駆体の金属成分を表面にシリコン原子の核を形
成させたバリアメタル膜の上に成膜させる制御手段とを
備えたことを特徴とする金属膜作製装置。 - 【請求項３８】 請求項３６もしくは請求項３７におい
て、シリコンを含有するガスは、シランであることを特
徴とする金属膜作製装置。 - 【請求項３９】 請求項３６乃至請求項３８のいずれか
一項において、金属窒化物は、窒化タンタルもしくは窒
化タングステンもしくは窒化チタンであることを特徴と
する金属膜作製装置。 - 【請求項４０】 基板の表面における金属窒化物のバリ
アメタル膜が、シリコンを含有するガスプラズマにより
基板表面のバリアメタル膜の表面にシリコン原子の核が
形成された表面処理が施されたことを特徴とする金属
膜。
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