JP4115849B2

JP4115849B2 - Ｗ系膜の成膜方法およびｗ系膜

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Publication number: JP4115849B2
Application number: JP2003019309A
Authority: JP
Inventors: 達夫波多野; 光博立花
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2023-01-28
Also published as: JP2004231995A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの配線に関わるコンタクト、ビア、メタルゲート電極やＣｕ配線のバリア膜等として適用可能なＷ系膜の成膜方法およびＷ系膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、半導体デバイスには一層の高速化および低電力化が要求されており、例えば、ＣＭＯＳの高速化および低電力化のために、ｎ^＋、ｐ^＋それぞれに異なったゲート電極を用いることが検討されている。また、ゲート電極材料として、ポリシリコンとメタルとを用いたポリメタルゲート電極、または、メタルゲート電極が検討されている。
【０００３】
メタルゲート電極としては、ゲートの仕事関数、ゲート酸化膜との親和性（密着性、反応性）等の面から種々の材料が検討されているが、これらの多くは物理的蒸着（ＰＶＤ）で検討されている。しかしながら、ＰＶＤでは近年のデバイスの微細化による高ステップカバレッジに対応することが困難であり、また、イオンによるゲート酸化膜のダメージが懸念される。これに対して化学的蒸着（ＣＶＤ）は、ステップカバレッジやゲート酸化膜のダメージといった問題がなく、ゲート電極の形成には非常に有望な方法である。特にリプレイスメント・ゲートと呼ばれる手法が適用されると、ゲート酸化膜、電極はステップカバレッジに優位性のあるＣＶＤ法が必須となる。
【０００４】
ＣＭＯＳのｐ^＋ゲート電極に適した材料としては、Ｒｕ、ＭｏＮ、Ａｕ、Ａｇ等が検討されているが、絶縁膜への拡散速度等不明な点が多く、さらにこれまでＳｉ半導体では使用されていない材料であるため、多くの評価が必要となる。これに対して、Ｗは、ＣＭＯＳのｐ^＋ゲート電極に要求されるのに近い仕事関数を有しており、Ｓｉ半導体に使用されている材料であり、しかもＣＶＤ法で成膜可能であるため、ＣＭＯＳのｐ^＋ゲート電極材料として注目されている。これまでのＣＶＤによるＷ配線は、ＷＦ_６ガスを用いて成膜されているが、原料に含まれるＦが下地に悪影響を与えることが懸念される。
【０００５】
一方、上述のような半導体デバイスの高速化の観点から層間絶縁膜として低誘電率の有機膜、いわゆるｌｏｗ−ｋ膜が用いられ、配線層として従来のＡｌに代わってより電気抵抗が低いＣｕが用いられつつある。Ｃｕ配線層を形成する場合には、例えば層間絶縁膜として形成されたｌｏｗ−ｋ膜にビアホールやトレンチを形成した後、バリア層としてＴａＮ／Ｔａを形成し、その上にＣｕシード層を形成し、最終的にＣｕメッキする方法が用いらる。しかしながら、ＴａＮ／ＴａはＰＶＤで成膜するため、ステップカバレッジが悪く、デバイスルールが厳しくなるとビアホール側面へバリア膜を確保することが困難となる。そこでＣｕ配線層のバリア膜としてＣＶＤで成膜可能なＷＮが検討されている。
【０００６】
このようなＷＮ膜の成膜方法として、Ｗ源としてＷＦ_６を用い、窒化ガスとしてＭＭＨ、ＮＨ_３、Ｎ_２を用いてノンプラズマまたはプラズマを用いたＣＶＤによりＷＮ膜を形成するものが知られている（例えば特許文献１）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１９５６２１号公報（請求項７、段落０００９、００２８等）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、窒化ガスとしてＮＨ_３を用いた場合には、Ｗ源であるＷＦ_６と反応してＮＨ_４Ｆが発生し、これがチャンバ内に残留しパーティクルとなってＷＮ膜の膜質を低下させる。また、ＮＨ_３ガスに含まれる水素が下地膜へ悪影響を及ぼす。さらに、成膜ガスとしてＷ膜の場合と同様、ＷＦ_６のようなＦ含有ガスを用いるため、Ｆ自体がゲート酸化膜やｌｏｗ−ｋ膜の膜質に影響を与えるおそれがあり好ましくない。さらにまた、上記特許文献１には、窒化の際にＮ_２を用いた場合にはプラズマが必要であることが記載されているが（段落０００９）、その場合にはプラズマアタックによりゲート酸化膜等の下地膜が劣化するおそれがある。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、下地の膜質に悪影響を与えることなく、かつ膜質を低下させることなくＷＮを含むＷ系膜を成膜することができるＷ系膜の成膜方法を提供することを目的とする。また、窒化の際の下地膜へのダメージが少ないＷＮを含むＷ系膜の成膜方法を提供することを目的とする。さらに、そのような方法で得られるＷＮを含むＷ系膜を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、被処理基板をＣＶＤ装置に搬入して、被処理基板を加熱しつつＷ（ＣＯ）_６ガスを供給することにより被処理基板上にＣＶＤによりＷ膜を成膜する工程と、Ｗ膜成膜後、真空を破ることなく被処理基板をプラズマ処理装置に搬入し、Ｗ膜の一部または全部をＮ_２ガスを含むガスのプラズマにより窒化する工程とを具備し、前記Ｗ膜の成膜において、前記被処理基板に対するＷ（ＣＯ）_６ガスの供給とＷ（ＣＯ）_６ガスが分解して生成した分解ガスの除去とを交互的に行うことを特徴とするＷ系膜の成膜方法を提供する。
【００１５】
本発明の第２の観点では、被処理基板を加熱しつつＷ（ＣＯ）_６ガスを導入することにより被処理基板上にＣＶＤによりＷ膜を成膜する工程と、Ｗ膜成膜後、Ｗ膜の一部または全部をＮ_２ガスを含むガスのプラズマにより窒化する工程とを具備し、前記Ｗ膜を成膜する工程および前記窒化する工程は、同一のチャンバー内で行い、前記Ｗ膜の成膜において、前記被処理基板に対するＷ（ＣＯ）_６ガスの供給とＷ（ＣＯ）_６ガスが分解して生成した分解ガスの除去とを交互的に行うことを特徴とするＷ系膜の成膜方法を提供する。
【００１６】
上記第１、第２の観点において、前記窒化する工程の後、被処理基板を加熱しつつＷ（ＣＯ）_６ガスを導入することにより窒化されたＷ膜の上にＣＶＤによりＷ膜を成膜する工程をさらに有するものとすることができる。
【００１７】
上記本発明の第１、第２の観点において、前記窒化工程は、Ｎ_２およびＡｒのプラズマを用いて行われることが好ましい。また、前記Ｗ膜成膜工程は、被処理基板を３００〜６００℃に加熱しつつＷ膜を成膜することが好ましい。
【００１８】
本発明の第３の観点によれば、上記いずれかの成膜方法によって得られるＷ系膜を提供する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る方法の工程を説明するための図である。本発明の第１の実施形態においては、図１の（ａ）に示すように、被処理基板である半導体ウエハ１を準備し、まず、その上に、図１の（ｂ）に示すように、ＣＶＤによりＷ膜２を成膜する（工程１）。ここで、半導体ウエハ１としては、通常、所定の膜を形成してあるものを用いる。次いで、図１の（ｃ）に示すように、このように形成したＷ膜２にＮ_２ガスを含むプラズマによる窒化処理を施し、図１の（ｄ）に示すように、Ｗ膜２の一部または全部をＷＮ膜３とし（工程２）、所定のＷ系膜を得る。工程２の窒化処理において、窒化の際の時間等の条件を適宜設定することにより、図示するように、Ｗ膜２の一部、例えばＷ膜２の表面から膜の途中までをＷＮ膜３としてＷ膜２の上にＷＮ膜３が形成された構造とすることができる。また、Ｗ膜２を十分に窒化させた場合には全体を緻密なＷＮ膜３とすることができる。この場合に、Ｗ膜２はＣＶＤにより成膜されるのでステップカバレッジが良好であり、かつ窒化の際にＮＨ_３を用いないので下地膜へのＨダメージ等の悪影響がないＷ系膜を得ることができる。また、窒化の条件を変化させることにより、ＷＮ膜の厚さを任意に変化させることができるので、よりバリア性を要求される場合にはＷＮ膜を厚くし、より低抵抗が要求される場合にはＷＮ膜を薄くする。工程２の窒化処理は、工程１のＷ膜成膜後、酸化防止のためにｉｎ−ｓｉｔｕで行われることが好ましい。この場合に、真空を破らずに、同一システム中でそれぞれ異なるチャンバーで連続して実施してもよいし、同一チャンバー内でＷ膜成膜後に引き続き窒化処理を行ってもよい。
【００２０】
工程１のＷ膜成膜においては、成膜ガスとして有機金属であるＷ（ＣＯ）_６ガスを用いることが好ましい。Ｗ（ＣＯ）_６ガスは従来から用いられていたＷＦ_６のようにＦを含んでいないのでＦの拡散の影響が生じない。また、工程２の窒化処理においては、マイクロ波を用いたプラズマを用いることが好ましい。マイクロ波を用いたプラズマはイオンの生成が少なくラジカルが主に生成されるので、イオンによるプラズマアタックが小さく、窒化の際のダメージが極めて小さい。
【００２１】
本発明の第２の実施形態では、図２の（ａ）〜（ｄ）に示すように、上記第１の実施形態と同様に工程１および工程２を実施した後、図２の（ｅ）に示すように、ＷＮ膜３の上にさらにＣＶＤによりＷ膜４を成膜し（工程３）、所定のＷ系膜を得る。この場合に、工程２までで全体がＷＮ膜が形成されていれば、ＷＮ／Ｗ構造となり、工程２まででＷ膜上にＷＮ膜が形成された構造が形成されていれば、Ｗ／ＷＮ／Ｗのサンドイッチ構造となる。このように工程３でＷ膜を成膜することにより、低抵抗でバリア性の高いＷ系膜を実現することができる。また、Ｗ膜４の存在によりその上の配線層等との密着性を良好にすることができる。さらに、Ｗ膜４を配線またはメタルゲート電極として適用してもよい。工程３のＷ膜４の成膜の際にはＷＦ_６を用いるも可能であるが、Ｗ膜２の成膜の場合と同様、有機金属であるＷ（ＣＯ）_６ガスを用いることが好ましい。なお、Ｗ膜成膜工程と窒化処理工程とを交互に繰り返してＷ膜とＷＮ膜とを交互に積層してもよく、この場合にはよりバリア性の高いＷ系膜を得ることができる。
【００２２】
以上のような方法で形成されるＷ系膜は、図３に示すようなゲート電極、および図４に示すようなＣｕ配線のバリア膜として有効である。図３の例では、Ｓｉ基板５を直接酸化または酸窒化して形成されたＳｉＯ_２、ＳｉＮＯ膜や、極薄熱酸化膜のＳｉＯ_２からなる膜６上に、Ａｌ_２Ｏ_３、ＨｆＡｌＯ等の高誘電率材料（ｈｉｇｈ−ｋ材料）からなる絶縁層７を形成してなるゲート酸化膜８、その上に、上記第１の実施形態または第２の実施形態に係るＷ系膜からなるゲート電極の下層９をバリア膜として形成し、その上にＷ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、Ｃｕ等からなるゲート電極の上層１０を形成している。ＷＮを含むＷ系膜は下地のｈｉｇｈ−ｋ材料と密着性が良く、低抵抗拡散バリア膜として極めて適している。また、第２の実施形態のように、上層にさらにＷ膜を成膜することにより、高速なゲート電極を実現することができる。なお、符号１１はスペーサ、１２は層間絶縁膜である。図４の例では、下層配線１３の上にｌｏｗ−ｋ膜からなる層間絶縁膜１４をスピンコーティングまたはＣＶＤにより形成し、デュアルダマシン法に従ってビアホール１５およびトレンチ１６を形成した後、その内側および層間絶縁膜１４の上側に上記第１の実施形態または第２の実施形態に係るＷ系膜からなるバリアメタル膜１７を形成し、その上に配線となるＣｕ膜１８を成膜する。Ｃｕ膜１８は、最初にＰＶＤ法により薄いＣｕシード層を形成し、その後メッキ法によりＣｕを埋めることにより得られる。ＷＮを含むＷ系膜は、バリア性が高く、Ｃｕの拡散を有効に防止することができる。また、第２の実施形態のように、上層にさらにＷ膜を成膜することにより、次の配線を形成した際の配線層との密着性を良好にする。また、Ｗ膜自体を配線材料として機能させることもできる。
【００２３】
次に、上記工程１の好適な例について説明する。図５は、上記工程１のＷ系膜の成膜方法を実施するためのＣＶＤ−Ｗ成膜装置の一例を模式的に示す断面図であり、成膜ガスとしてＷ（ＣＯ）_６ガスを用いている。
【００２４】
この成膜装置１００は、気密に構成された略円筒状のチャンバー２１を有している。チャンバー２１の底壁２１ｂの中央部には円形の開口部４２が形成されており、底壁２１ｂにはこの開口部４２と連通し、下方に向けて突出する排気室４３が設けられている。チャンバー２１内には被処理体であるウエハＷを水平に支持するためのＡｌＮ等のセラミックスからなるサセプタ２２が設けられている。このサセプタ２２は、排気室４３の底部中央から上方に延びる円筒状の支持部材２３により支持されている。サセプタ２２の外縁部にはウエハＷをガイドするためのガイドリング２４が設けられている。また、サセプタ２２には抵抗加熱型のヒーター２５が埋め込まれており、このヒーター２５はヒーター電源２６から給電されることによりサセプタ２２を加熱して、その熱で被処理体であるウエハＷを加熱する。この熱によりチャンバー２１内に導入されたＷ（ＣＯ）_６ガスが熱分解される。この際に、サセプタ２２は成膜に都合の良い３００〜６００℃の間の所定の温度に加熱される。ヒーター電源２６にはコントローラー（図示せず）が接続されており、これにより図示しない温度センサーの信号に応じてヒーター２５の出力が制御される。また、チャンバー２１の壁にもヒーター（図示せず）が埋め込まれており、チャンバー２１の壁を４０〜８０℃程度に加熱するようになっている。
【００２５】
サセプタ２２には、ウエハＷを支持して昇降させるための３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン４６がサセプタ２２の表面に対して突没可能に設けられ、これらウエハ支持ピン４６は支持板４７に固定されている。そして、ウエハ支持ピン４６は、エアシリンダ等の駆動機構４８により支持板４７を介して昇降される。
【００２６】
チャンバー２１の天壁２１ａには、シャワーヘッド３０が設けられ、このシャワーヘッド３０の下部には、サセプタ２２に向けてガスを吐出するための多数のガス吐出孔３０ｂが形成されたシャワープレート３０ａが配置されている。シャワーヘッド３０の上壁にはシャワーヘッド３０内にガスを導入するガス導入口３０ｃが設けられており、このガス導入口３０ｃにＷ（ＣＯ）_６ガスを供給する配管３２が接続されている。また、シャワーヘッド３０の内部には拡散室３０ｄが形成されている。シャワープレート３０ａには、シャワーヘッド３０内でのＷ（ＣＯ）_６ガスの分解を防止するために、例えば同心円状の冷媒流路３０ｅが設けられており、冷媒供給源３０ｆからこの冷媒流路３０ｅに冷却水等の冷媒が供給され、２０〜１００℃に制御することができるようになっている。
【００２７】
配管３２の他端は、成膜原料である固体状のＷ（ＣＯ）_６原料Ｓが収容された成膜原料容器３３に挿入されている。成膜原料容器３３の周囲には加熱手段としてヒーター３３ａが設けられている。成膜原料容器３３には、キャリアガス配管３４が挿入され、キャリアガス供給源３５から配管３４を介してキャリアガスとして例えばＡｒガスを成膜原料容器３３に吹き込むことにより、成膜原料容器３３内の固体状のＷ（ＣＯ）_６原料Ｓがヒーター３３ａにより加熱されて昇華し、Ｗ（ＣＯ）_６ガスとなり、キャリアガスにキャリアされて配管３２を介してシャワーヘッド３０へ供給され、さらにはチャンバー２１へ供給される。キャリアガスとしてはＨ_２ガスを用いてもよい。なお、配管３４にはマスフローコントローラ３６とその前後のバルブ３７ａ，３７ｂが設けられている。また、配管３２には例えばＷ（ＣＯ）_６ガスの量に基づいてその流量を把握するための流量計６５とその前後バルブ３７ｃ，３７ｄが設けられている。また、配管３２の流量計６５の下流側には、プリフローライン６１が接続され、このプリフローライン６１は後述する排気管４４に接続されており、原料ガスをチャンバー２１内に安定に供給するため、所定時間排気するようになっている。さらに、プリフローライン６１には、Ｗ（ＣＯ）_６ガス配管３２との分岐部の直下流にバルブ６２が設けられている。配管３２，３４，６１の周囲にはヒーター（図示せず）が設けられており、Ｗ（ＣＯ）_６ガスの固化しない温度、例えば２０〜１００℃、好ましくは２５〜６０℃に制御される。
【００２８】
また、配管３２の途中にはパージガス配管３８が接続され、このパージガス配管３８の他端はパージガス供給源３９に接続されている。パージガス供給源３９は、パージガスとして、例えばＡｒガス、Ｈｅガス、Ｎ_２ガス等の不活性ガスやＨ_２ガス等を供給するようになっている。このパージガスにより配管３２の残留成膜ガスの排気やチャンバ２１内のパージを行う。なお、パージガス配管３８にはマスフローコントローラ４０およびその前後のバルブ４１ａ，４１ｂが設けられている。
【００２９】
マスフローコントローラ３６，４０、流量計６５、バルブ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，４１ａ，４１ｂ，６２はコントローラ６０によって制御され、これによりキャリアガス、Ｗ（ＣＯ）_６ガスおよびパージガスの供給・停止およびこれらのガスの流量を所定の流量に制御するようになっている。チャンバー２１へ導入されるＷ（ＣＯ）_６ガスの流量は、流量計６５の値に基づいてキャリアガスの流量をマスフローコントローラ３６により制御することにより制御される。
【００３０】
上記排気室２３の側面には排気管２４が接続されており、この排気管２４には高速真空ポンプを含む排気装置２５が接続されている。そしてこの排気装置２５を作動させることによりチャンバー１内のガスが、排気室４３の空間４３ａ内へ均一に排出され、排気管４４を介して所定の真空度まで高速に減圧することが可能となっている。
【００３１】
チャンバー２１の側壁には、成膜装置１００に隣接する搬送室（図示せず）との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口４９と、この搬入出口４９を開閉するゲートバルブ５０とが設けられている。
【００３２】
このような成膜装置を用いてＷ膜を成膜する際には、まず、ゲートバルブ５０を開にして搬入出口４９からウエハＷをチャンバー２１内に搬入し、サセプタ２２上に載置する。次いで、ヒーター２５によりサセプタ２２を加熱してその熱によりウエハＷを３００〜６００℃に加熱し、排気装置４５の真空ポンプによりチャンバー２１内を排気して、チャンバー２１内の圧力を６．７Ｐａ以下に真空排気する。
【００３３】
次いで、バルブ３７ａ，３７ｂを開にして固体状のＷ（ＣＯ）_６原料Ｓが収容された成膜原料容器３３にキャリアガス供給源３５からキャリアガス、例えばＡｒガスを吹き込み、Ｗ（ＣＯ）_６原料Ｓをヒーター３３ａにより加熱して昇華させ、次いでバルブ３７ｃ，３７ｄを開にして、生成したＷ（ＣＯ）_６ガスをキャリアガスによりキャリアさせる。そして、バルブ６２を開けて所定の時間のプリフローを行い、配管６１を通って排気し、Ｗ（ＣＯ）_６ガスの流量を安定させる。次いで、バルブ６２を閉じると同時にバルブ３７ｅを開けて、Ｗ（ＣＯ）_６ガスを配管３２へ導入してガス導入口３０ｃからシャワーヘッド３０内の拡散室３０ｄに供給され、拡散されて、シャワープレート３０ａのガス吐出孔３０ｂよりチャンバー２１内のウエハＷ表面に向けてＷ（ＣＯ）_６ガスを均一に供給する。これにより、加熱されたウエハＷ表面でＷ（ＣＯ）_６が熱分解して生じたＷがウエハＷ上に堆積しＷ膜が形成される。この際のチャンバー２１内の圧力は０．１０〜６６６．７Ｐａであることが望ましい。圧力が６６６．７Ｐａを超えるとＷ膜の膜質が低下するおそれがあり、一方、０．１０Ｐａ未満では成膜レートが低くなりすぎる。また、Ｗ（ＣＯ）_６ガスのレジデンスタイムは、１００ｓｅｃ以下であることが好ましい。Ｗ（ＣＯ）_６ガス流量は、０．０１〜５Ｌ／ｍｉｎ程度が好ましい。
【００３４】
所定の膜厚のＷ膜が形成された時点で、バルブ３７ａ〜３７ｄを閉じてＷ（ＣＯ）_６ガスの供給を停止し、パージガス供給源３９からパージガスをチャンバー２１内に導入してＷ（ＣＯ）_６ガスをパージし、ゲートバルブ５０を開にして搬入出口４９からウエハＷを搬出する。
【００３５】
Ｗ成膜の際には、以上のように連続的にＷ（ＣＯ）_６ガスを供給してＷ膜を成膜する代わりに、ウエハＷに対するＷ（ＣＯ）_６ガスの供給とＷ（ＣＯ）_６ガスが分解して生成したＣＯガスの除去とを交互的に行ってＷ膜を成膜してもよい。連続的にＷ（ＣＯ）_６ガスを供給して成膜を行う際には、ウエハＷ上の所定の膜の表面にＷ（ＣＯ）_６ガスが到達した時点でＷ（ＣＯ）_６ガスが分解して生じたＣＯが短時間でＷが吸着すべきサイトに吸着してＷ膜にＣＯが取り込まれて電気抵抗が高くなるおそれがあるが、Ｗ（ＣＯ）_６ガスの供給とＷ（ＣＯ）_６ガスが分解して生成したＣＯガスの除去とを交互的に行うことにより、ウエハＷ上でＷ（ＣＯ）_６ガスが分解してＣＯがＷが吸着すべきサイトに吸着しても、ＣＯが高速排気により速やかに除去され、ＣＯ取り込みを低減することができ、電気抵抗が低い良質の膜を得ることができる。ＣＯガスの除去は、チャンバー２１内を高速排気してもよいし、パージガス供給源３９からパージガスを導入するようにしてもよい。
【００３６】
なお、キャリアガスはＡｒガスに限らず他のガスを用いてもよく、Ｎ_２ガス、Ｈ_２ガス、Ｈｅガス等が用いられる。
【００３７】
次に、上記工程２の好適な例について説明する。図６は、上記工程２の窒化処理を実施するための窒化処理装置の一例を模式的に示す断面図である。
【００３８】
この窒化処理装置２００は、マイクロ波プラズマにより窒化処理を行う装置であり、気密に構成され、接地された略円筒状のチャンバー７１を有している。チャンバー７１の底壁７１ｂの中央部には円形の開口部８０が形成されており、底壁７１ｂにはこの開口部８０と連通し、下方に向けて突出する排気室８１が設けられている。チャンバー７１内には被処理体であるウエハＷを水平に支持するためのＡｌＮ等のセラミックスからなるサセプタ７２が設けられている。このサセプタ７２は、排気室８１の底部中央から上方に延びる円筒状の支持部材７３により支持されている。サセプタ７２の外縁部にはウエハＷをガイドするためのガイドリング７４が設けられている。また、サセプタ７２には抵抗加熱型のヒーター７５が埋め込まれており、このヒーター７５はヒーター電源７６から給電されることによりサセプタ７２を加熱して、その熱で被処理体であるウエハＷを加熱する。ヒーター電源７６にはコントローラー（図示せず）が接続されており、これにより図示しない温度センサーの信号に応じてヒーター７５の出力が制御される。また、サセプタ７２内の上部には電極７７が水平に埋設されており、この電極７７には整合器７８を介してウエハに高周波バイアスをかけてイオンを引き込むための高周波電源７９が接続されている。
【００３９】
サセプタ７２には、ウエハＷを支持して昇降させるための３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン８２がサセプタ７２の表面に対して突没可能に設けられ、これらウエハ支持ピン８２は支持板８３に固定されている。そして、ウエハ支持ピン８２は、エアシリンダ等の昇降機構８４により支持板８３を介して昇降される。
【００４０】
チャンバー７１の側壁にはガス導入部材８５が設けられており、このガス導入部材８５にはガス供給系８６が接続されている。このガス供給系８６はＮ_２ガス供給源８７およびＡｒガス供給源８８を有しており、これらガスがそれぞれガスライン８９および９０を介してガス導入部材８５に供給され、ガス導入部材８５からチャンバー７１内に導入される。なお、ガスライン８９および９０には、マスフローコントローラ９１およびその前後の開閉バルブ９２が設けられている。
【００４１】
上記排気室８１の側面には排気管９３が接続されており、この排気管９３には高速真空ポンプを含む排気装置９４が接続されている。そしてこの排気装置９４を作動させることによりチャンバー７１内のガスが、排気室８１の空間８１ａ内へ均一に排出され、排気管９３を介して所定の真空度まで高速に減圧することが可能となっている。
【００４２】
チャンバー７１の側壁には、窒化処理装置２００に隣接する搬送室（図示せず）との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口９５と、この搬入出口９５を開閉するゲートバルブ９６とが設けられている。
【００４３】
チャンバー７１の上部は開口部となっており、この開口部の周縁部に沿ってリング状の支持部９７が設けられており、この支持部９７に誘電体、例えばＡｌＮ等のセラミックスからなり、マイクロ波を透過するマイクロ波透過板９８がシール部材９９を介して気密に設けられている。したがって、チャンバー７１内は気密に保持される。
【００４４】
マイクロ波透過板９８の上方には、サセプタ７２と対向するように、円板状の平面アンテナ部材１０１が設けられている。この平面アンテナ部材１０１はチャンバー７１の側壁上端に係止されている。アンテナ部材１０１は、例えば表面が銀メッキされた銅板またはアルミニウム板からなり、長溝状のスロット、あるいは円形状の貫通孔からなる多数のマイクロ波放射孔１０２が所定のパターンで形成されている。このアンテナ部材１０１の上面には、真空よりも大きい誘電率の高誘電率特性を有する遅波材１０３が設けられている。チャンバー７１の上面には、これらアンテナ部材１０１および遅波材１０３を覆うように、シールド蓋体１０４が設けられている。チャンバー７１の上面とシールド蓋体１０４とはシール部材１０５によりシールされている。シールド蓋体１０４には、図示しない冷却水流路が形成されており、そこに冷却水を通流させることにより、シールド蓋体１０４や遅波材１０３を冷却するようになっている。なお、シールド蓋体１０４は接地されている。
【００４５】
シールド蓋体１０４の上壁の中央には開口部１０６が形成されており、この開口部には導波管１０７が接続されている。この導波管１０７の端部には、マッチング回路１０８を介してマイクロ波発生装置１０９が接続されている。これにより、マイクロ波発生装置１０９で発生した例えば周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導波管１０７を介して上記平面アンテナ部材１０１へ伝搬されるようになっている。なお、マイクロ波の周波数としては、８．３５ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等を用いることもできる。
【００４６】
導波管１０７は、上記シールド蓋体１０４の開口部１０６から上方へ延出する断面円形状の同軸導波管１０７ａと、この同軸導波管１０７ａの上端部に接続された水平方向に延びる断面矩形状の矩形導波管１０７ｂとを有している。矩形導波管１０７ｂの同軸導波管１０７ａとの接続部側の端部はモード変換器１１０となっている。同軸導波管１０７ａの中心には内導体１１１が延在しており、この内導体１１１の下端部はアンテナ部材１０１の中心に接続固定されている。
【００４７】
このような窒化処理装置２００を用いてＷ膜を窒化する際には、まず、ゲートバルブ９６を開にして搬入出口９５からウエハＷをチャンバー７１内に搬入し、サセプタ７２上に載置する。
【００４８】
そして、チャンバー７１内を所定の圧力、例えば１３．３３〜１３３３Ｐａに維持し、ガス供給系８６のＮ_２ガス供給源８７およびＡｒガス供給源８８から、Ｎ_２ガスおよびＡｒガスをそれぞれ、１０〜１００ｍＬ／ｍｉｎおよび０．１〜５Ｌ／ｍｉｎの流量でガス導入部材８５を介してチャンバー７１内に導入する。
【００４９】
同時にマイクロ波発生装置１０９からのマイクロ波をマッチング回路１０８を経て導波管１０７に導く。マイクロ波は、矩形導波管１０７ｂ、モード変換器１１０、および同軸導波管１０７ａを順次通って平面アンテナ部材１０１に供給され、アンテナ部材１０１からマイクロ波透過板９８を経てチャンバー７１内におけるウエハＷの上方空間に放射される。この場合に、マイクロ波は遅波板１０３によって波長が短くされている。マイクロ波は、矩形導波管１０７ｂ内ではＴＥモードで伝搬し、このＴＥモードのマイクロ波はモード変換器１１０でＴＥＭモードに変換されて、同軸導波管１０７ａ内をアンテナ部材１０１に向けて伝搬されていく。
【００５０】
アンテナ部材１０１からマイクロ波透過板９８を経てチャンバー７１に放射されたマイクロ波によりチャンバー７１内ではＮ_２ガスおよびＡｒガスがプラズマ化し、このプラズマにより活性化されたＮラジカル（Ｎ^＊）がウエハＷに形成されたＷ膜に作用して窒化反応が生じＷＮが形成される。この場合に、処理時間を調節することにより、Ｗ膜を所望の深さまで窒化させることができる。
【００５１】
この場合に、マイクロ波プラズマはプラズマ密度が高く、電子温度が低いため、イオンの生成が少なくラジカルが生成される。したがって、このようにマイクロ波プラズマにより窒化処理を行うことにより、イオンによる被処理体へのプラズマアタックが小さく、窒化の際のイオンによる下地へのダメージを極めて小さくすることができる。また、水素を含むガスを用いず、Ｎ_２ガスおよびＡｒガスによるプラズマで窒化処理を行うため、下地に水素の悪影響を及ぼすことがない。なお、Ａｒガスの代わりに他の希ガスを用いてもよい。
【００５２】
マイクロ波を用いた窒化処理装置としては、図６に示す装置の他、リモートプラズマ装置を用いることもできる。このリモートプラズマ装置は、図６と同様のマイクロ波発生装置で発生したマイクロ波を導波管によりプラズマ生成室に導き、そこに供給されたＡｒガスおよびＮ_２ガスをマイクロ波によりプラズマ化して、プラズマ生成室からチャンバーにマイクロ波プラズマを導き、このマイクロ波プラズマによりチャンバー内のウエハＷに窒化処理を施すものである。このリモートプラズマ装置は、マイクロ波プラズマをチャンバー外で生成してチャンバー内に導く点が図６の装置と異なるのみであり、基本的には図６の装置とほぼ同様にして窒化処理を行うことができる。
【００５３】
以上のようにプラズマ窒化処理に際しては、下地へのダメージが極めて少ない点においてマイクロ波プラズマを用いることが最も好ましいが、以下に示すような誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）装置を用いる場合にも、下地へのダメージを少なくして窒化処理を行うことができる。
【００５４】
図７は、このようなＩＣＰを用いた窒化処理装置を示す断面図である。このプラズマ処理装置３００は、略円筒状のチャンバー１２１と、チャンバー１２１の上方にチャンバー１２１と連続するように設けられた上部が閉塞された円筒状、例えばドーム型のベルジャー１２２と、チャンバー１２１の下方に設けられたチャンバー１内を均一に排気するための排気室１２３とを有している。
【００５５】
チャンバー１２１は、アルミニウム等の導電性材料で構成されており、その内部には被処理体であるウエハＷを水平に支持するためのＡｌＮ等のセラミックスからなるサセプタ１３１が設けられている。このサセプタ１３１は、排気室１２３の底部中央から上方に延びる円筒状の支持部材１３２により支持されている。サセプタ１３１の上面にはウエハＷと略同形の凹部１３１ａが形成されており、この凹部１３１ａにウエハＷが落とし込まれるようになっている。サセプタ１３１の外周には、サセプタ１３１に載置されたウエハＷのエッジを覆うようにシャドウリング１３３が昇降可能に設けられている。シャドウリング１３３は、プラズマをフォーカスし、均一なプラズマを形成するのに役立つ。また、サセプタ１３１をプラズマから保護する役割も有する。
【００５６】
サセプタ１３１は、サセプタ１３１内の上部には電極１３４が水平に埋設されており、この電極１３４には整合器１３５を介してウエハに高周波バイアスをかけてイオンを引き込みむための高周波電源１３６が接続されている。ベルジャー１２２の天壁の上には対向電極として機能し、かつベルジャー１２２の保持機能を兼備した導電性部材１３７が設けられている。また、セプタ１３１内には、電極１３４の下方位置にヒーター１３８が埋設されており、ヒーター電源１３９からヒーター１３８に給電することにより、ウエハＷを所定の温度に加熱可能に構成されている。なお、電極１３４およびヒーター１３８への給電線は支持部材１３２の内部に挿通されている。
【００５７】
サセプタ１３１には、ウエハＷを支持して昇降させるための３本（２本のみ図示）のウエハ昇降ピン１４１が挿通されており、サセプタ１３１の上面に対して突没可能に設けられている。これらウエハ昇降ピン１４１は支持板１４２に固定されており、エアシリンダ等の昇降機構１４３により支持板１４２を介して昇降される。
【００５８】
チャンバー１２１の内部には、その内壁に沿ってチャンバー１２１の内壁にプラズマエッチングにより生成された副生成物等が付着することを防止するための略円筒状をなすチャンバーシールド１４４が着脱自在に設けられている。このチャンバーシールド１４４は、チャンバー１２１の底壁１２１ｂに数カ所（２カ所のみ図示）ボルト１４５により取り付けられており、ボルト１４５を外すことにより、チャンバー１２１から取り外すことができ、チャンバー１２１内のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００５９】
チャンバー１２１の側壁は開口１４６を有しており、チャンバー１２１の外側の開口１４６と対応する位置にはゲートバルブ１４７が設けられ、このゲートバルブ１４７を開にした状態でウエハＷが隣接するロードロック室（図示せず）とチャンバー１２１内との間で搬送されるようになっている。
【００６０】
ベルジャー１２２は、例えば石英やＡｌＮ等のセラミックス材料のような誘電体材料で形成されており、円筒状の側壁部と、その上の天壁部とを有している。このベルジャー１２２の側壁部の外側にはアンテナ部材としてのコイル１７１が略水平方向に巻回（図では７巻）されており、コイル１７１には整合器１７２を介して高周波電源１７３が接続されている。高周波電源１７３は３００ｋＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数を有している。好ましくは４５０ｋＨｚである。そして、高周波電源１７３からコイル１７１に高周波電力を供給することにより、誘電体材料からなるベルジャー１２２の側壁を介してベルジャー１２２の内側に誘導電磁界が形成されるようになっている。
【００６１】
チャンバー１２１とベルジャー１２２との間には、リング状をなすガス導入部材１５０が設けられている。このガス導入部材１５０はＡｌ等の導電性材料からなる。ガス導入部材１５０には、その内周面に沿って複数のガス吐出孔１５１が形成されている。またガス導入部材１５０の内部には環状のガス流路１５２が設けられており、このガス流路１５２にはガス供給系１６０からＮ_２ガスおよびＡｒガスが供給され、これらガスがガス流路１５２から上記ガス吐出孔１５１を介してベルジャー１２２内に吐出される。ガス吐出孔１５１は、斜め上に向けて形成されており、これらガスがベルジャー１２２の中央部に向かって供給される。
【００６２】
ガス供給系１６０は、ガス配管１６１を介して上記ガス導入部材１５０へ窒化処理用のＮ_２ガスおよびＡｒガスを供給するためのものであり、図６のガス供給系８６と同様に構成される。
【００６３】
上記排気室１２３は、チャンバー１２１の底壁１２１ｂの中央部に形成された円形の穴１２１ｃを覆うように下方に向けて突出して設けられている。排気室１２３の側面には排気管１６２が接続されており、この排気管１６２には排気装置６３が接続されている。そしてこの排気装置１６３を作動させることによりチャンバー１２１およびベルジャー１２２内を所定の真空度まで均一に減圧することが可能となっている。
【００６４】
このような窒化処理装置３００を用いてＷ膜を窒化する際には、まず、ゲートバルブ１４７を開にして搬入出口１４６からウエハＷをチャンバー１２１内に搬入し、サセプタ１３１上面の凹部１３１ａに挿入した状態で載置する。その後、ゲートバルブ１４７を閉にして、排気装置１６３によりチャンバー１２１およびベルジャー１２２内を排気して所定の減圧状態にし、この減圧状態でガス供給系１６０から供給されたＮ_２ガスおよびＡｒガスをガス導入機構１５０のガス吐出孔１６１からベルジャー１２２内に吐出させる。これと同時に、高周波電源１７３からコイル１７１に高周波電力を供給することにより、コイル１７１と導電性部材１３７との間等に電界を生じさせて、ベルジャー１２２内に導入したＮ_２ガスおよびＡｒガスを励起させてプラズマを点火し、その後、ベルジャー１２２内に流れる誘導電流により連続的にＮ_２ガスおよびＡｒガスがプラズマ化し、このプラズマにより活性化されたＮラジカル（Ｎ^＊）がウエハＷに形成されたＷ膜に作用して窒化反応が生じＷＮが形成される。この際に、サセプタ１３１内の電極１３４には高周波電源１３６から高周波バイアスが印加される。この際の処理条件は、例えば圧力が１３３〜１３３３Ｐａ、ウエハ温度が１００〜３００℃、ガス流量がＮ_２：１０〜１００ｍＬ／ｍｉｎ、Ａｒ：０．１〜５Ｌ／ｍｉｎであり、高周波電源１７３の電力は２００〜１０００Ｗである。この場合に、処理時間を調節することにより、Ｗ膜を所望の深さまで窒化させることができる。
【００６５】
次に、図５のＷ膜成膜装置にプラズマ発生機構を適用し、Ｗ膜成膜の後に同一チャンバー内で窒化処理を行うことができる装置について図８を参照して説明する。図８の装置４００の成膜装置部分は基本的には図５の装置と基本的に同一の構成を有しており、同じものには同じ符号を付して説明を省略する。この装置４００において、シャワーヘッド３０の上壁のガス導入口３０ｃにはプラズマ導入筒１８１が接続されており、このプラズマ導入筒１８１を介してマイクロ波プラズマ生成機構１８０で発生したマイクロ波プラズマがチャンバー２１内に導かれる。一方、成膜用のガスのガス配管３２は、プラズマ導入筒１８１に接続されており、ガス配管３２からこのプラズマ導入筒１８１を介してチャンバー２１内に成膜ガスが導入される。
【００６６】
マイクロ波プラズマ生成機構１８０は、プラズマ導入筒１８１に接続されたプラズマ生成室１８２と、マイクロ波発生装置１８３と、マッチング回路１８４と、導波管１８５と、ガス供給系１９０とを有している。
【００６７】
上記プラズマ生成室１８２には、導波管１８５およびマッチング回路１８４を介してマイクロ波発生装置１８３が接続されている。このマイクロ波発生装置１８３の周波数は例えば２．４５ＧＨｚである。もちろん、８．３５ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等他の周波数を用いることもできる。
【００６８】
ガス供給系１９０は、Ｎ_２ガスを供給するＮ_２ガス供給源１９１、Ａｒガスを供給するＡｒガス供給源１９２を有しており、これらにはそれぞれガスライン１９３，１９４が接続されている。各ラインにはマスフローコントローラ１９５およびその前後のバルブ１９６が設けられている。
【００６９】
ガス供給系１９０からのガスライン１９３，１９４はプラズマ生成室１８２に繋がっており、これらガスライン１９３，１９４から供給されたＮ_２ガスおよびＡｒガスがマイクロ波発生装置１８３から導波管１８５を経てプラズマ生成室１８２に導入されたマイクロ波によりプラズマ化され、そのプラズマがプラズマ導入筒１８１を経てチャンバー２１に導入される。
【００７０】
なお、図８の装置は、窒化処理の際にイオンを引き込めるように、サセプタ２２内の上部に電極１９７が水平に埋設されており、この電極１９７には整合器１９８を介してウエハに高周波バイアスをかけてイオンを引き込むための高周波電源１９９が接続されている。
【００７１】
このような図８の装置を用いてＷ膜を成膜する場合には、図５の装置の場合と全く同様に、Ｗ（ＣＯ）_６ガスを配管３２を介してシャワーヘッド３０へ導き、シャワーヘッド３０からウエハＷへＷ（ＣＯ）_６ガスを供給し、熱分解によりＷ膜を成膜する。
【００７２】
一方、窒化処理を行う場合には、Ｗ（ＣＯ）_６ガスの供給を停止し、プラズマ生成室１８２でガス供給系１９０から供給されたＮ_２ガスおよびＡｒガスをマイクロ波によりプラズマ化し、そのマイクロ波プラズマをシャワーヘッド３０を介してウエハＷ上のＷ膜に供給することによりＷ膜の窒化処理がなされる。
【００７３】
この際の処理条件は、例えば圧力が１３３〜１３３３Ｐａ、ウエハ温度が１００〜３００℃、ガス流量がＮ_２：１０〜１００ｍＬ／ｍｉｎ、Ａｒ：０．１〜５Ｌ／ｍｉｎであり、マイクロ波発生装置１８３の電力は２．５〜４．５Ｗである。このような条件のプラズマにより所定時間処理することにより、Ｗ膜を所望の深さまで窒化させることができる。
【００７４】
このようにして、Ｗ膜成膜および窒化処理を一つの装置で行うことにより、極めて効率よく、しかも酸化等の不都合が生じることなく、ＷＮ膜を含むＷ系膜を成膜することができる。
【００７５】
なお、このようなＷ膜成膜の後に同一チャンバー内で窒化処理を行うことができる装置としては、マイクロ波プラズマ生成機構１８０の代わりに、図９に示す誘導結合プラズマ生成機構２１０を設けたものであってもよい。この装置５００の成膜装置部分も基本的に図５の成膜装置と同様に構成されている。この装置５００において、誘導結合プラズマ生成機構２１０は、シャワーヘッド３０の上壁のガス導入口３０ｃに接続されたセラミックス等の絶縁体からなるプラズマ生成筒２１１と、プラズマ生成筒２１１に巻回されたコイル状の高周波アンテナ２１２と、高周波アンテナ２１２に高周波電力を供給する高周波電源２１３とを有している。高周波アンテナ２１２と高周波電源２１３との間には整合器２１４が介在されている。プラズマ生成筒２１１は、図示しないガス供給系から、図８の装置と同様に、Ｎ_２ガスおよびＡｒガスが導入される。
【００７６】
このような図９の装置を用いて図５の装置の場合と全く同様にＷ膜を成膜した後、窒化処理を行う場合には、Ｗ（ＣＯ）_６ガスの供給を停止し、ＩＣＰプラズマ生成機構２１０のプラズマ生成筒２１１にＮ_２ガスおよびＡｒガスを導入するとともに、高周波アンテナ２１２に高周波電力を供給し、誘導電界によりプラズマ生成筒２１１内でＮ_２ガスおよびＡｒガスをプラズマ化し、その誘導結合プラズマををシャワーヘッド３０を介してウエハＷ上のＷ膜に供給することによりＷ膜の窒化処理がなされる。この際の、高周波電源２１３の電力は、例えば１００〜３０００Ｗである。この場合に、処理時間を調節することにより、Ｗ膜を所望の深さまで窒化させることができる。
【００７７】
図８および図９の装置において、窒化処理のためのプラズマの導入口は、成膜ガスの導入口とは異なっていてもよい。
【００７８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、ＣＶＤでＷ膜を成膜する際に、Ｗ（ＣＯ）_６を用いた場合について示したが、ＷＦ_６等の他のガスを用いてもよい。ただし、ＷＦ_６はＦの悪影響が懸念されるから、Ｗ（ＣＯ）_６のほうが好ましい。また、プラズマによる窒化処理を行う装置についても、上記装置に限るものではない。ただし、マイクロ波プラズマや誘導結合プラズマ以外のプラズマを用いた装置、例えば平行平板電極を用いたプラズマではプラズマによる下地へのダメージが懸念されるため、マイクロ波プラズマや誘導結合プラズマが好ましい。
【００７９】
さらに、上記実施形態では、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、これに限らず液晶表示装置用ガラス基板等の他の基板にも適用することが可能である。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、Ｗ（ＣＯ）_６ガスを用いたＣＶＤによりＷ膜を成膜した後にＷ膜の一部または全部をＮ_２ガスを含むプラズマで窒化し、ＷＦ_６やＮＨ_３を用いる必要がないので、下地のゲート酸化膜やｌｏｗ−ｋ膜にＦやＨの悪影響を与えず、かつ副生成物であるＮＨ_４Ｆに起因するパーティクルによる膜質低下も発生しない。したがって、ゲート電極やＣｕ配線層のバリア膜として好適なＷ系膜を得ることができる。また、Ｗ膜を形成した後に窒化処理を行うので、窒化する膜厚を任意に変えることができ、要求に応じて必要な拡散バリア性を有するＷ系膜を形成することができる。そして、このようにして窒化後にさらにＷ（ＣＯ）_６ガスを用いたＣＶＤによりＷ膜を成膜することにより、低抵抗のＷ系膜を実現することができ、ゲート電極やＣｕ配線層のバリア膜として一層良好な特性を示す。
【００８１】
また、Ｗ膜の一部または全部を窒化するプラズマ窒化処理の際に用いるプラズマ源として電子温度が低いマイクロ波を用いることで、より効果的にＷ膜を窒化することができる。このようなマイクロ波を用いたプラズマは、高密度であり、イオンの生成が少なく、ラジカルが主に生成されるので、プラズマアタックが小さく、窒化の際のイオンによる下地へのダメージが極めて小さい。したがって、ゲート電極やＣｕ配線層のバリア膜として好適なＷ系膜を得ることができる。また、このようにして窒化した後にさらにＣＶＤによりＷ膜を成膜することにより、より低抵抗のＷ系膜を実現することができ、ゲート電極やＣｕ配線層のバリア膜として一層良好な特性を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る方法の工程を説明するための模式図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る方法の工程を説明するための模式図。
【図３】本発明のＷ系膜を適用したゲート電極を示す断面図。
【図４】本発明のＷ系膜をバリア膜に適用したＣｕ配線部を示す断面図。
【図５】本発明のＷ膜成膜工程に用いられるＣＶＤ−Ｗ成膜装置の一例を模式的に示す断面図。
【図６】本発明の窒化処理工程に用いられるマイクロ波プラズマを用いた窒化処理装置の一例を示す断面図。
【図７】本発明の窒化処理工程に用いられる誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を用いた窒化処理装置の一例を示す断面図。
【図８】本発明のＷ膜成膜工程と窒化処理工程の両方を一つのチャンバーで行うことが可能な装置の一例を示す断面図。
【図９】本発明のＷ膜成膜工程と窒化処理工程の両方を一つのチャンバーで行うことが可能な装置の他の例を部分的に示す断面図。
【符号の説明】
１；基板
２，４；Ｗ膜
３；ＷＮ膜
５；Ｓｉ基板
８；ゲート酸化膜
９；ゲート電極の下層（Ｗ系膜）
１０；ゲート電極の上層
１３；下層配線
１４；層間絶縁膜（ｌｏｗ−ｋ膜）
１５；ビアホール
１６；トレンチ
１７；バリアメタル膜（Ｗ系薄膜）
１８；Ｃｕ膜
２１，７１，１２１；チャンバー
２２，７２，１３１；サセプタ
２５，７５，１３８；ヒーター
３０；シャワーヘッド
３２；配管
３３；成膜原料容器
３５；キャリアガス供給源
４５，９４，１６３；排気装置
８６，１６０，１９０；ガス供給系
１０１；アンテナ部材
１０７，１８５；導波管
１０９，１８３；マイクロ波発生装置
１８０；マイクロ波プラズマ生成機構
２１０；誘導結合プラズマ生成機構
Ｓ；Ｗ（ＣＯ）_６原料
Ｗ……半導体ウエハ

Claims

被処理基板をＣＶＤ装置に搬入して、被処理基板を加熱しつつＷ（ＣＯ）_６ガスを供給することにより被処理基板上にＣＶＤによりＷ膜を成膜する工程と、
Ｗ膜成膜後、真空を破ることなく被処理基板をプラズマ処理装置に搬入し、Ｗ膜の一部または全部をＮ_２ガスを含むガスのプラズマにより窒化する工程と
を具備し、
前記Ｗ膜の成膜において、前記被処理基板に対するＷ（ＣＯ）_６ガスの供給とＷ（ＣＯ）_６ガスが分解して生成した分解ガスの除去とを交互的に行うことを特徴とするＷ系膜の成膜方法。
被処理基板を加熱しつつＷ（ＣＯ）_６ガスを導入することにより被処理基板上にＣＶＤによりＷ膜を成膜する工程と、
Ｗ膜成膜後、Ｗ膜の一部または全部をＮ_２ガスを含むガスのプラズマにより窒化する工程と
を具備し、
前記Ｗ膜を成膜する工程および前記窒化する工程は、同一のチャンバー内で行い、
前記Ｗ膜の成膜において、前記被処理基板に対するＷ（ＣＯ）_６ガスの供給とＷ（ＣＯ）_６ガスが分解して生成した分解ガスの除去とを交互的に行うことを特徴とするＷ系膜の成膜方法。
前記窒化する工程の後、被処理基板を加熱しつつＷ（ＣＯ）_６ガスを導入することにより窒化されたＷ膜の上にＣＶＤによりＷ膜を成膜する工程をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＷ系膜の成膜方法。
前記窒化工程は、Ｎ_２およびＡｒのプラズマを用いて行われることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＷ系膜の成膜方法。
前記Ｗ膜成膜工程は、被処理基板を３００〜６００℃に加熱しつつＷ膜を成膜することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＷ系膜の成膜方法。
請求項１から請求項５のいずれかの成膜方法によって得られるＷ系膜。