JPH09115917A - 薄膜のバイアスプラズマアニール方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板上に薄膜を堆積した後、基板にバイアス
を与えつつ膜をプラズマに曝露してアニールするため
の、方法及び装置を提供する。 【解決手段】 上記のバイアスによりイオンを膜に衝突
せしめ、膜を高密度化しその性質を向上させる。本発明
の好ましい具体例では、膜（窒化チタンであれその他の
膜であれ）の堆積のステップと後処理のステップが、１
つのＣＶＤチャンバで行われる。具体例の１つでは、こ
の装置により化学気相堆積で窒化チタン膜を堆積し、そ
の後、膜を改質して膜の抵抗率及び安定性を向上させ
る。以上は、基板をチャンバから取り出さずに実現され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に堆
積した薄膜の性質を改善するための方法に関する。特
に、本発明は、薄膜の抵抗率を向上させ安定させるため
の方法及びこの実現が可能な装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ＣＶＤ処理チャンバ 半導体ウエハの処理において、ウエハに物質の薄膜を堆
積することは通常行われている。膜の堆積は、いろいろ
あるプロセスの中のいずれかを用いて細心に制御された
条件で、チャンバ内で行われる。このプロセスの例とし
ては化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスが挙げられ、これ
は、適切な構成を有するＣＶＤ処理装置で行われる。Ｃ
ＶＤ処理装置の模式的な例示が、図１及び図２に示され
る。

【０００３】これらの図面を併せて参照すれば、装置１
０は、処理チャンバ１２を備え、その中でサセプタ１６
によりウエハ１４が支持されている。サセプタ１６は、
円形のディスク１８により支持されており、このディス
クは典型的にはアルミナセラミック等の材料でできてい
る。ディスク１８は、支持アーム２２の自由端２０上に
置かれている。支持アーム２２は、固定端２４を有する
カンチレバーを成し、この固定端はステム２６に載置さ
れ、ステムは移動手段２８の作用により垂直に移動可能
である。移動手段２８が作動して、支持アーム２２を移
動させ、即ち、サセプタ１６及びこれに支持されている
ウエハ１４がチャンバ１２内を垂直に移動する。

【０００４】作動する際は、チャンバ１２の下に置かれ
た赤外ランプ３０によってチャンバ内部が加熱される。
ランプ３０は、ランプとチャンバ１２内部の間に配置さ
れたクオーツウィンドウ３２を介してチャンバ内部を照
射することが可能である。ランプ３０の作用によってチ
ャンバ内部及びサセプタ１６を加熱し、従ってウエハが
加熱される。サセプタ１６の加熱を向上するため、セラ
ミック支持プレート１８には、貫通穴３４が多数形成さ
れている。この貫通穴３４の典型的な配置は、図２に例
示されており、この図によれば、この支持プレート１８
がしばしば「スイスチーズプレート」と呼ばれる理由が
わかるだろう。

【０００５】処理中に、図１に示されるように、通常ウ
エハ１４の真上に配置されるシャワーヘッド３６を介し
て、ガスがチャンバ１２内に注入される。

【０００６】熱ＣＶＤウエハ処理は、ウエハ温度に非常
に敏感である。ウエハが適当な温度にあることを確保す
るために、サセプタ１６の温度が測定される。これは、
従来技術では熱電対３８によって行われるが、図２に示
されているように、熱電対はアーム２２の自由端２０で
支持され、サセプタ１６の本体内部に配置される。熱電
対３８は、温度測定装置４０に電気的に接続され、温度
測定装置は導電ケーブルを介してチャンバ１２の外側に
設置されている。ケーブル４２は、図示の如く、通常は
アーム２２の中に中ウエハに形成されたボア（内腔）を
とおっている。

【０００７】膜の性質 堆積膜の品質は、上述のチャンバ内での堆積によるもの
にせよそれ以外にせよ、最も重要であり、膜の品質を可
能な限り最高なものとするために非常に大きな労力が払
われる。従って、典型的にはチャンバに与えられる流体
状特にガス状である処理化学品の量と共に、処理チャン
バ内の温度及び圧力は細心に制御される。

【０００８】しかしなお、膜の性質を更に向上する余地
がある。例えば、膜によっては充分な密度を有しておら
ず、堆積後に空気中に曝露されれば、酸素の分子等の分
子を吸収するものがあるだろう。この吸収によって、膜
の抵抗率が上昇し、特定の用途に適切ではくなってしま
う。同様に、膜によっては特定の分子の欠乏を生じてい
たり、あるいは、特定の分子を過剰に有していたりす
る。また、膜が化学量論的に適切でないものもある。例
えば、窒化チタン中のチタンイオンと窒素イオンとの比
が１：１となっていないものもあるだろう。従って、こ
の問題を克服する必要がある。

【０００９】酸素吸収の問題は、窒化チタンの堆積膜を
参照して例示できる。窒化チタン膜の堆積は、様々な方
法で行うことができ、例えば米国特許第５,２４６,８８
１号（Ｓａｎｄｈｕら）に教示されている。

【００１０】典型的には、窒化チタン膜の堆積は、チタ
ン含有金属有機化合物を用いて開始する化学気相堆積
（ＣＶＤ）プレートによってなされる。好ましくは、以
下の構造式を有するテトラキスジアルキルアミドチタン
（Ｔｉ（ＮＲ₂）₄）である：

【化１】 ここで、Ｒは、アルキル基でありそれぞれが独立であ
り、好ましくは炭素数が１〜５である。これは、典型的
なメタロ−有機チタン化合物であるが、他のメタロ−有
機チタン化合物も同様に使用可能である。

【００１１】ヘリウム、アルゴン、窒素、水素等のキャ
リアガスが、ＣＶＤ堆積チャンバ内へと上記化合物を運
搬する。そして、当該化合物の熱分解により、窒化チタ
ン膜が堆積する。このプロセスは、典型的には、ウエハ
温度が約２５〜６００℃、好ましくは２００〜６００
℃、並びに、チャンバ圧力が約０．１〜７６０トール、
好ましくは０．１〜１００トールで行われる。

【００１２】熱分解を行う代りに、この化合物を、ハロ
ゲン、アンモニア又は水素から得られるラジカル等の遠
隔発生した反応種と反応させてもよい。また、アンモニ
アやヒドラジン（Ｎ₂Ｈ₄）と反応させて膜を堆積しても
よい。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】これらの方法のいずれ
かにより堆積した窒化チタン膜に伴う問題点は、しばし
ば炭素を炭素を含有してしまうことであり、また、多く
の場合、酸素を吸収することもある。酸素を吸収すれ
ば、上記に指摘したように膜の抵抗率を上昇させ、その
値は、１０,０００ μΩｃｍから１００,０００ μΩｃ
ｍに至ることもある。適切な抵抗率が約１０００ μΩ
ｃｍである低抵抗バイア(low resistance vias)等の特
定の用途では、上記の高い抵抗率は望ましくない。

【００１４】従って、化学気相堆積やその他のプロセス
で堆積した薄膜を処理して、膜の抵抗率を減少させその
安定性を向上させることが望ましい。この方法は、膜の
堆積を行うチャンバと同じチャンバで実施することが好
ましい。

【００１５】

【課題を解決するための手段】即ち、簡潔に述べるなら
ば、本発明は、基板上に薄膜を堆積した後、基板にバイ
アスを与えつつ膜をプラズマに曝露してアニールするた
めの、方法及び装置を提供する。

【００１６】アニールのプロセスは、Ｎ₂ 等のガスをチ
ャンバ内に注入することにより実現される。そして、高
周波（ＲＦ）エネルギー、例えば約３５０ｋＨｚの周波
数の高周波エネルギーがウエハ及び／又はこの支持体に
印加される。ＲＦエネルギーの影響下で、注入ガスはウ
エハの上方でプラズマ雲を形成し、ウエハはプラズマ雲
に対して負にバイアスされている。これにより、正に荷
電されたイオンがウエハ上へと加速され、その結果、膜
の品質が向上する。

【００１７】更に膜の品質を向上するために、膜の堆積
を「プラズマアニール」プロセスと共にサイクル化して
もよい。即ち、堆積及び「プラズマアニール」をした小
膜を順次積み重ねて膜を形成してもよい。

【００１８】この堆積及びアニールのサイクルを、ウエ
ハの取り出しをせずに１つのチャンバで行うことが好ま
しい。その利点は、サイクルを比較的迅速に行うことが
できるので、堆積のチャンバと処理のチャンバの間でウ
エハを移送する際に要する停止時間を最小にすることが
できることである。

【００１９】具体例の１つでは、装置は、化学気相堆積
による窒化チタン膜の堆積とその後の膜のアニールに適
している。これは、基板をチャンバから取り出さずに行
うことが可能である。

【００２０】

【発明の実施の形態】

１．概説 概略的に、本発明は図３（ａ）に例示される。この図に
示されているように、プロセスチャンバ５０はウエハ５
２を内部に包含し、これはサセプタ又は類似の支持体５
４上に置かれている。ウエハ５２は、従来型のシャワー
ヘッドの形態のプロセス流体流入口５６の下に置かれて
いる。プロセス流体は、一般的には気体であり、流入口
５６を介してチャンバ内に供給される。これにより、ウ
エハ５２の上面上に物質５８の薄膜が堆積する。プロセ
スの際中及び終了後、消費済みの流体は排気口６０を介
してチャンバから排出される。

【００２１】その後すぐに、好ましくはさらにチャンバ
５０からウエハ５２を取り出さず、ウエハに「プラズマ
アニール」を受けさせる。この例示のための概説では、
ウエハ５２をチャンバ５０から取り出さず、流入口５６
を介してチャンバ５０内にイオン化種（ここではＮ₂ ガ
ス等を例示する）を注入することにより、アニールが行
われる。そして、周波数約３５０ｋＨｚの高周波（Ｒ
Ｆ:radio frequency）エネルギーを、外部のＲＦソース
６２から印加する。同時に、チャンバ５０及び流入口５
６を始めとするチャンバの部品を接地する。注入された
ガスは、ＲＦエネルギーの影響下でウエハ５２上方にプ
ラズマ領域を形成する。

【００２２】また、ＲＦエネルギーの印加により、ウエ
ハに存在スすべき自己バイアスが発生し、図３（ａ）で
はチャンバの左側に示した電圧グラフ６６の如きであ
る。

【００２３】この電圧がイオン（この場合はＮ⁺及びＮ⁺
２イオン）をウエハに向けて加速する。以下に示す結果
からわかるように、この結果により膜の品質が向上す
る。

【００２４】厳密なプロセスは全体として理解されてい
ないが、このイオンが膜５８に衝突して、膜を圧縮し又
は膜と反応して、膜を向上させる。

【００２５】膜を更に向上させるため、堆積を上述の
「プラズマアニール」処理とサイクル化させることがで
きる。即ち、堆積及び「プラズマアニール」をした小膜
を順次積み重ねて膜５８を形成してもよい。下記に例示
されるように、この堆積及び処理のサイクルは、１つの
チャンバで実施することが可能である。このことによる
利点は、サイクルを比較的迅速に行うことができるの
で、堆積のチャンバと処理のチャンバの間でウエハを移
送する際に要する停止時間を最小にすることができるこ
とである。

【００２６】２．装置の例示的具体例 本発明を更に例示して説明するため、膜の堆積と処理と
の両方を行うことができるＣＶＤチャンバの具体例の１
つを、以下に例示する。

【００２７】説明を始めるに当たり、典型的なＣＶＤプ
ロセスチャンバの構成では、ウエハにＲＦエネルギーを
印加するために全く不適であることを注記しておく。第
１に、これはウエハにＲＦバイアスを与えるための手段
を与えない。第２に、ウエハ支持アームにＲＦコンダク
タを取り付けたとしても、適当な解決にはならない。Ｒ
Ｆコンダクタが熱電対の発する信号を妨害して、それ自
身とサセプタとの間及び可能性として接地シャワーヘッ
ドとチャンバ壁との間に、アークを発生してしまう。従
って、典型的なＣＶＤチャンバには実質的な修正が必要
である。

【００２８】チャンバの詳細 即ち、ＣＶＤ膜堆積及び堆積後の「プラズマアニール」
の両方に適したプラズマＣＶＤの修正装置を図３（ｂ）
に例示する。このチャンバ及びこれを用いるための方法
を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００２９】図３（ｂ）に示されるように、半導体ウエ
ハプロセス装置１１０は、プロセスチャンバ１１２を有
している。このチャンバの中には、陽極処理アルミニウ
ムのサセプタ１１６上に半導体ウエハ１１４が支持さ
れ、このサセプタは、従来からのアルミナセラミック支
持プレート１１８に支持されている。支持プレート１１
８とサセプタ１１６とウエハ１１４との結合体が、カン
チレバーのアルミナ支持アーム１２２の自由端１２０で
支持されている。支持アーム１２２の固定端１２４は、
略垂直方向可動のステム１２６に設置され、このステム
は、移動機構１２８の作用により垂直方向に移動可能と
なっている。チャンバ１１２及びその内容物は従来型の
赤外ランプ１３０によって加熱されるが、この赤外ラン
プは従来型のクオーツウィンドウ１３２を介してチャン
バ１１２内部を照射する。

【００３０】シャワーヘッド１３６が具備され、このシ
ャワーヘッドを介してＣＶＤプロセスの実行中にプロセ
スガスがチャンバ１１２内に導入される。装置１１０
は、更に、温度決定手段１４０を有するが、この温度測
定手段は、一般的な従来からの方法によりサセプタの温
度を感知する。また、ウエハ１１４及びシャワーヘッド
１３６にＲＦバイアスを与えるためのＲＦジェネレータ
１４２が具備される。最後に、この図は、プラズマ雲１
４４によって概略的に指示されるプラズマ領域を例示す
る。このプラズマは、ＣＶＤプロセスのステップの終了
後にシャワーヘッド１３６を介してチャンバ内に注入さ
れる。下記に更に詳細に説明するが、ウエハへ適当なＲ
Ｆバイアスが印加され、他方、プラズマが一旦導入され
ればチャンバ１１２及びシャワーヘッド１３６が接地さ
れ、その結果膜の性質が向上する。

【００３１】プロセス装置１１０の種々の構成要素の詳
細は、従来技術のＣＶＤプロセスチャンバの対応する構
成要素とは異なっている。これらの構成要素の詳細を以
下に説明し、その後、この装置の使用例を説明する。

【００３２】ウエハ支持アーム 支持アーム１２２の詳細について、図４〜図７（ｂ）を
参照して説明する。図４はサセプタの縦断面図である。
図５は支持アーム１２２の自由端１２０における拡大断
面図である。図６は図５の線６−６に沿った断面図であ
る。図７（ａ）は支持アーム１２２の上面図であり、こ
の図にはアーム上に設置されているサセプタ１１６及び
支持プレート１１８が除かれている。図７（ｂ）は図７
（ａ）の線７−７に沿った縦断面図である。

【００３３】図４〜図７（ｂ）に示されるように、ウエ
ハ１１４は陽極処理アルミニウムサセプタ１１６上に支
持される。サセプタ１１６は従来型の「スイスチーズ(S
wissCheese)」アルミナセラミック支持プレート１１８
によって支持される。プレート１１８とサセプタ１１６
との間には、薄いクオーツプレート１１９が配置され
る。このクオーツプレートにより、サセプタとチャンバ
内の他の部材との間のアークが排除される。また、クオ
ーツプレートは、ランプ１３０からの放射エネルギーに
対して透過性がある。このことにより、ランプ１３０が
サセプタ１６６を急速に加熱することが可能となる。サ
セプタ１１６はクオーツシールド１５０によって周りを
囲まれる。クオーツシールドは、アルミナ支持プレート
１１８上に置かれ（部分的に図５に示される）、サセプ
タよりも上に伸び、サセプタ１１６及びウエハ１１４の
両方が中に入るようなウエハ受容ポケットを画する。図
示のように、クオーツシールド１５０はその上端が外に
向かう面取りがなされているため、サセプタ１１６に対
してウエハの移送をする際にウエハ１１４の受容が更に
容易になる。クオーツシールド１５０は主に、サセプタ
１１６のエッジをアークの誘引からシールドする機能を
有する。

【００３４】処理の間、サセプタ１１６の温度をそれ自
身の中に設置された熱電対１５２によって測定する。熱
電対１５２は窒化アルミニウムシース１５４の中に設置
され、このシースはサセプタ１１６の本体の内部にぴっ
たりとフィットし、熱電対１５２とアルミニウムサセプ
タ１１６本体との間を電気的に絶縁する。シース１５４
は、電気抵抗が高いが、熱伝導は良好である。シースの
熱質量は低く、従って熱慣性が低いため、熱電対１５２
と共に用いることに適している。更に、チャンバ１１２
のプロセスの環境の中で化学的に安定である。

【００３５】熱電対１５２は、導電ケーブル１５６によ
り温度感知機構１４０に接続される。以下に説明するよ
うに、このケーブルは、アーム１２２の中心部分を通り
抜け、また、チャンバ１１２の中の高周波（ＲＦ）エネ
ルギーから電気的に絶縁されている。熱電対１５２は小
さなニッケル球１５８によって適所に保持され、このニ
ッケル球は導電ケーブル１５６の上に押し付けられてい
る。ニッケル球１５８は、鍵固定されたセラミック保持
部品１６２内に形成されたスロット１６０内に保持され
ている。鍵固定された保持部品１６２は、サセプタ１１
６の下側の中央突起部１６６内に形成されたグルーブ１
６４に鍵固定されている。この構成により、サセプタを
支持アームから一旦分離すれば、分離熱電対を比較的容
易に着脱できるようになる。また、これは重要なことで
あるが、この構成により、サセプタと熱電対との間の電
気的絶縁を維持しつつも、熱電対１５２がサセプタ１１
６本体内部の適所に緊密に保持される。

【００３６】明らかに、特に図４〜６から明らかなよう
に、サセプタ１１６は、中央突起部１６６にねじこまれ
る１対のボルト１６８によって支持アーム１２２に固定
される。図６には、アーム１２２が主に逆Ｕ字型セラミ
ック部分１７０によって構成されていることが示され
る。ボルト１６８は、Ｕ字型部分１７０の水平部分の中
を貫く穴１７２のそれぞれを貫いている。ボルト１６８
がＵ字型部分１７０の水平部分上で過剰負荷となること
を防止するため、各ヘッドはベルベデル(Belvedere)ば
ねワッシャ１７４によって水平部分と間隔が置かれてい
る。ボルト１６８がＵ字型部分１７０上で過剰負荷とな
ることを防止することは非常に重要であり、何故なら、
セラミック特に断面が薄いセラミックは比較的脆く、過
剰な負荷によりＵ字型部分が破壊することがあるからで
ある。

【００３７】添付の図面に示されているように、ＲＦ伝
導ストリップ１８０はアーム１２２の中を通り、突起部
１６６のところでアルミニウムサセプタ１１６の下側と
電気的に接続している。ＲＦ導電体１８０は、Dupont E
lectric よりPyralin の商品名で販売される材料などポ
リイミドとして知られている高温弾性誘電材料でコーテ
ィングされている。

【００３８】この Pyralin コーティングは、ＲＦ導電
体に電気的絶縁を与える。更に、ＲＦ伝導ストリップ１
８０は、セラミックアイソレータ１８２によってケーブ
ル１５６から電気的に絶縁される。この詳細は、図８
（ａ）及び（ｂ）を参照して下記に説明する。更に、ス
トリップ１８０は、逆Ｕ字型部分１７０の「脚」によ
り、更にはアイソレータ１８４により、チャンバの内部
から絶縁される。この詳細は、図９（ａ）及び（ｂ）を
参照して下記に説明する。

【００３９】組み立てにおいて、熱電対１５２及びその
対応するシース１５４をサセプタ１１６内に挿入する。
そして、熱電対のリード線１５６をＵ字型部分１７０内
に与える。ボルト１６８によってサセプタ１１６をＵ字
型部分１７０上に固定し、導体１５６の上にアイソレー
タ１８２を配置してＲＦストリップ１８０から絶縁す
る。そして、ストリップ１８０をアイソレータ１８２上
に置き、その後、更に別のアイソレータ１８４をＲＦス
トリップ１８０の上に配置する。その後、フラットなセ
ラミックリテーナ１８６を、Ｕ字型部分１７０の「脚」
の自由端の近くに形成したグルーブ１８８の中に挿入す
る。このリテーナ１８６の詳細は図１０に示されるが、
これは即ちＵ字型部分１７０本体内に配置される部品全
てのリテーナとして作用する。

【００４０】図７（ａ）及び（ｂ）に例示されているよ
うに、アーム１２２は、比較的細めの中心部分によって
構成され、自由端１２０及び固定端１２４ではそれぞれ
大きくなった部分を有している。これらの図、特に図７
（ａ）より理解されるように、アーム１２２の自由端
は、自由端１２０の上面内に形成されたスロット１９０
のそれぞれ両側に形成された２つのボルト穴１７２を有
している。このスロット１９０は、サセプタ１１６の底
部の突起部１６６より下向きに伸びる鍵構造体１９２を
受容する。この鍵構造体１９２は、アーム１２２の上に
配置されたときにスロット１９０とかみ合う。鍵構造体
１９２の詳細は、図６及び図１２に示されている。アー
ム１２２の固定端１２４は、垂直可動のステム１９４に
固定されている。この詳細は図１１を参照して下記に説
明される。

【００４１】アイソレータ及びリテーナ 種々のアイソレータストリップ及びリテーナストリップ
１８２、１８４及び１８６を、図８、図９及び図１０に
例示する。

【００４２】図８によれば、アイソレータ１８２はＵ字
型チャンネルであり、この内部に熱電対が配置される。
このＵ字型チャンネルは、一方の端部に拡大部分１９６
を有している。この部分１９６は、アーム１２２の固定
端１２４でＲＦストリップ１８０をカバーする。

【００４３】他方、図９（ａ）〜（ｂ）によれば、アイ
ソレータ１８４は、アーム１２２の自由端１２０内部に
比較的ぴったりとフィットするようなサイズが与えられ
た拡大部分１９８を有している。この拡大部分１９８
は、自身に形成されたチャンネル２００を有している。
装置が組み上がったとき、ＲＦ導体１８０が絶縁体１８
４の上面２０２上に配置されている。また、これはチャ
ンネル２００の内部の輪郭に沿うように変形する。この
構成は図５に例示されており、ＲＦストリップ１８０を
接続ボルト１６８から分離する必要がある。図５から明
らかなように、このチャンネル２００の中にフィットす
る適当なスペーサ部品２０４を具備して、ストリップ１
８０とボルト１６８との間の絶縁を与える。

【００４４】リテーナ１８６の詳細は、図１０に例示さ
れている。この図から明らかなように、リテーナ１８６
は、アーム１２２の自由端１２０に形成されたグルーブ
の中に受容できるようなサイズの拡大部分２０６を有す
る、ほぼスプーン形状である。組み立てにおいては、リ
テーナ１８６をアーム１２２の自由端１２０からスロッ
ト１９０の中に挿入される。

【００４５】固定端の接続 アーム１２２の固定端１２４は、図１１に詳細が例示さ
れるように、ステム１９４に接続される。この図から明
らかなように、ステム１９４は中空のチューブで、その
上端で広くなりフランジ２１０を形成し、このフランジ
にアーム１２２の固定端１２４がボルト２１２で固定さ
れる。ボルト２１２とセラミックの端部１２４の間に過
剰な負荷がかかるのを防止するため、ボルト２１２と端
部１２４の間にベルベデル(Belvedere)ばねワッシャ２
１４が具備される。

【００４６】フランジ２１０とチャンバ１１２の底部壁
との間には、ステンレス鋼のベローズ２１６が配置され
る。このベローズにより、アーム１２２を垂直方向に昇
降させ同時にチャンバの壁２１８を通り抜ける際のステ
ム１９４に対するシールを与える。

【００４７】前述の通り、ステム１９４は中空チューブ
の形態である。このチューブの内側には、非導電性のチ
ューブ２２０が配置される。これは、典型的には、ポリ
イミド材料製であり、チャンバと中空ＲＦ伝導チューブ
２２２との間を電気的に絶縁する。

【００４８】このＲＦ伝導チューブ２２２はＲＦソース
に接続されており、また、以下に詳細を述べるがＲＦ伝
導ストリップにも接続されてる。熱電対１５２と温度決
定手段１４０との間を連通させる導体１５６は、チュー
ブ２２２に形成された中央孔を通る。

【００４９】図１２には、図１１と共に、伝導ストリッ
プ１８０とチューブ２２２との間の接続がどのように形
成されるのかが示される。図１１より明らかなように、
チューブ２２２は上端で広がり円形のフランジ２２４を
形成する。ストリップ１８０は図１２に示されるよう
に、円形の導体のフープ２２６の中で終了する。アーム
１２２を組み上げるとき、フープ２２６が図１１に示さ
れるようにＲＦ伝導チューブ２２２のフランジ２２４上
に置かれる。これによって、ストリップ１８０及びサセ
プタ１１６への必要なＲＦ伝導接続が与えられる。この
接続によって、アーム１２２の分解組み立てが容易とな
る。また、アーム１２２の固定端１２４がステム１９４
のフランジ２１０上に配置された場合に、ある程度の回
転の自由度（ステムの縦のアクセスに関して）を可能に
する。

【００５０】

【実施例】

３．使用法 ウエハ１１４上に窒化チタン膜を堆積する例示的な実施
例によって、本発明を更に詳細に例示する。

【００５１】上述の装置１１０において、窒化チタン膜
は、熱、化学又は遠隔的に活性化した種のいずれかによ
りウエハ上に堆積することができ、そして、別のチャン
バに移送することなく、エネルギーを与えられたイオン
(energetic ions)を含有するプラズマで後処理をするこ
とができる。

【００５２】シャワーヘッド１３６からウエハ１１４ま
でが約０．３〜０．８インチ（約７．６〜２０．３ｍ
ｍ）、好ましくは約０．６〜０．７インチ（約１５．２
〜１７．８ｍｍ）の間隔で、プラズマ処理が遂行され
る。約３５０ｋＨｚで電力１００〜３００ワットのＲＦ
エネルギーを基板に印加してエネルギーを与えられたイ
オンが得られる。これは、換言すれば、ウエハ１１４の
表面積の１平方センチメートル（ｃｍ² ）当たり約０．
３〜１．６ワットということである。サセプタに負の電
力を与えシャワーヘッドとチャンバ壁を接地することに
より、これが、５０〜１０００ボルト、好ましくは２０
０〜８００ボルトのＤＣ自己バイアスを基板と大地の間
に誘導する。これは、イオンを吸引して高エネルギーで
ウエハ表面を叩いて、膜をパッシベーションし又は高密
度化（「アニール」）し、経時的な安定性を保つ。

【００５３】本発明の正確なメカニズムはわからない
が、エネルギーを与えられたイオンが膜（ＴｉＮ膜であ
れその他の膜であれ）に衝突して、膜を高密度化し、及
び／又は、膜と反応すると考えられている。「アニー
ル」した膜をその後空気や水蒸気や酸素中に曝露した場
合、バイアス電圧を印加しない場合に比べて酸素の吸収
がはるかに少ない。総じて、「アニール」した膜は従来
のＣＶＤプロセスで生成した同じ材料の未処理膜に比べ
て、結晶化の度合いが高く、窒素を多く含んでおり、酸
素及び炭素の含有量が低い。更に、「アニール」した膜
の抵抗率は、低く且つ安定している。

【００５４】後堆積処理のステップのためにプラズマを
形成する際に用いるガスは、いかなるガスでもよいが、
窒素、アンモニア、アルゴン等の非酸素含有且つ非炭素
含有のガスが好ましい。窒化チタン膜の処理には、窒素
が最も有効であろうと思われる。また、プラズマ雲内で
生成するイオンの代りに、イオンソースで生成するイオ
ンで膜を衝突させてもよい。

【００５５】４．実験結果。

【００５６】窒化チタン膜を用いて行った実験を参照し
て、本発明の利点の詳細を例示することが可能である。

【００５７】本発明によらない比較例この実験の一部と
して、従来技術の真空化学気相堆積チャンバにおいてシ
リコンウエハ上に窒化チタン膜を堆積して、比較例のサ
ンプルを作った。このプロセス中は、チャンバを０．４
５トールの圧力に維持し、サセプタを４２０℃に維持し
た。４５℃に保ったバブラを介して、Ｔｉ（ＮＲ₂）
₄（Ｒはアルキル基であり好ましくはメチルである）を
含有するヘリウムキャリアガスを４０ｓｃｃｍでチャン
バ内に流入させた。更に、窒素ガスを流量１００ｓｃｃ
ｍでチャンバ内に導入した。このプロセスの間、毎分約
４２５オングストロームの堆積速度で窒化チタン膜が堆
積した。堆積に続いて、２００ｓｃｃｍのアルゴンパー
ジガスが用いられた。

【００５８】この結果得られた窒化チタン膜は、厚さが
非常に均一であり、ウエハ４枚について測定した厚さの
変動は、３．０３％であった。しかし、初期の抵抗率
（ウエハ４枚の平均）は１１,３６０と高かった。更
に、図１３のグラフ３００で、抵抗率が経時的に不安定
で上昇したことが示されている。

【００５９】また、上述の条件でできた窒化チタン膜に
対してラザフォード後方散乱分光法（ＲＢＳ）の測定が
行われた。この結果のスペクトルによれば、炭素含有量
が約３０％、窒素が約２３％、酸素が約２４％、チタン
が約２３％であった。炭素及び酸素は共に不純物と考え
られ、この分光測定の結果によれば、この窒化チタン膜
は不純物を高いレベルで含んでいることが示された。

【００６０】抵抗率を下げる研究において、堆積前と堆
積後のプラズマ曝露が試行された。窒化チタン膜の堆積
の前及び後でプラズマを発生させた２つのケースを行っ
た。しかし、ここでの曝露は、本発明の「プラズマアニ
ール」とは異なるものである。このプラズマ曝露は、シ
ャワーヘッドに約１００ワットと小さな電力を印加して
行ったものであり、ウエハに電力を印加していない。こ
の２つのケースの結果を、以下の表１にまとめた。

【００６１】

【表１】 これらの結果から、堆積前のプラズマ曝露にせよ堆積後
のプラズマ曝露にせよ、抵抗率に対して影響しなかった
ようである。従って、ＲＦエネルギーを基板やサセプタ
に印加した場合に得られる抵抗率が、著しく低減し経時
的な安定性が維持されるとは、予測できないものであっ
た。

【００６２】これらの予測できない向上を、本発明に従
って作られた改良膜の例を以下に挙げて例示する。しか
し、本発明はこの実施例に記された詳細に限定されるも
のではない。

【００６３】改良膜の例 本発明に従いプラズマ環境下でサセプタに約１００ワッ
トのＲＦ電力を印加する一連の実験が行われた。上述の
如く、この印加したＲＦ電力は、大地に対して４００ボ
ルトのバイアス電圧を発生した。典型的な従来型のＣＶ
Ｄチャンバで予め窒化チタン膜を堆積したシリコン基板
は、プロセス中はサセプタ上に置かれていた。従って、
堆積のステップとプラズマアニールのステップの間に空
気中に基板を曝露することなく、堆積とプラズマアニー
ルが続けて行われた。この２ステップの堆積とアニール
は、５サイクル行われた。

【００６４】図１３でプロット３００を得るために用い
た従来技術のサンプルの場合と同様に、上述のウエハの
膜を試験して、それぞれの抵抗率を求めた。その結果は
図１４のグラフ３１０に例示されており、膜の初期の抵
抗率が約１０００〜２０００μｏｈｍ-ｃｍ であったこ
とが示された。

【００６５】ここで重要な点は、プロット３１０に示さ
れているように、膜の抵抗率は９６時間の間に実質的に
上昇しなかったことである。実際、２４時間後測定され
た抵抗率の上昇は２％だけであった。抵抗率及び安定性
についてのこの向上の程度は、プロット３１０にプロッ
ト３００を引き直して比較することにより明らかになる
だろう。

【００６６】更に、ＲＢＳを用いて窒化チタン堆積膜の
密度を原子／ｃｍ³ で測定した。表２にこのデータをま
とめた。

【００６７】

【表２】 この表では、比較例の膜は処理が行われていないもので
あり、実施例Ａの膜は本発明に従って「アニール」を行
ったものである。これから明らかなように、実施例Ａの
方が比較例の未処理の膜よりも密度が高い。従って、本
発明のプラズマアニールにより、窒化チタン膜の密度を
比較例の膜に比べて高めた。

【００６８】図１５は、空気曝露時間（時間）に対する
酸素原子の濃度（％）のグラフであり、本発明により作
られた膜の性質が向上したことを更に例示するものであ
る。このケースでは、同じチャンバ内で膜の堆積及び
「プラズマアニール」の両方を行った。チャンバは、上
述の本発明のＣＶＤ装置と同様のものであった。サイク
ル化した堆積及びアニールにより、厚さ２００オングス
トロームの窒化チタン膜が堆積した。これを行うために
は、１００オングストロームの膜を堆積した後にアニー
ルし、その後、第２の１００オングストロームの層の堆
積及びアニールを行った。アニールはＮ₂ プラズマを用
いて行った。酸素原子の濃度のパーセンテージを２４時
間の間定期的に測定した。

【００６９】プロット３１２から明らかなように、酸素
濃度は最初は約２％であった。２４時間後の含有量は
２．５％未満であり、この堆積膜が非常に安定であるこ
とを示している。比較のため、プロット３１４には、従
来技術の方法を用いて堆積した窒化チタン膜について測
定した酸素濃度の測定値が例示される。この膜は、より
高い（１５％）初期酸素濃度を有するのみならず、非常
に高い速度で酸素を吸収し、また、より不安定であり経
時的に抵抗率が著しく上昇する。また、比較のためであ
るが、このグラフの点３１６には、物理気相堆積（ＰＶ
Ｄ：physical vapor deposition ）により堆積した窒化
チタン膜の典型的な酸素濃度（約１％）が例示される。

【００７０】また、本発明に従って堆積及び処理をなし
た膜は、有機結合を有する炭素の含有量が実質的に低減
していることが見出される。図１６（ａ）〜（ｃ）は、
別々の膜に対するＸＰＳスペクトルのグラフであり、こ
れらが上記を例示している。

【００７１】図１６（ａ）は、２００オングストローム
の未処理の膜のスペクトルを示し、３１６の点で、未処
理膜では有機結合を有する炭素のレベルがより高いこと
を示している。比較のため、図１６（ｂ）及び（ｃ）の
作成に用いられた２００オングストローム膜の測定で
は、それぞれ３１７と３１８に、有機結合炭素の含有量
が減少することが示される。ここで注記すべきは、図１
６（ｂ）の膜は、本発明に従って１００オングストロー
ムの膜を堆積し「プラズマアニール」を行い、その後、
第２の１００オングストロームの膜を堆積し「アニー
ル」を行って、形成したものである。一方、図１６
（ｃ）は、４つの５０オングストローム膜を順次堆積及
びアニールして形成したものである。

【００７２】図１７（ａ）及び（ｂ）には、本発明の更
なる向上が例示される。図１７（ａ）には、堆積及びＮ
₂ プラズマを用いて「プラズマアニール」したＣＶＤ窒
化チタン膜を用いたバイア(via)の抵抗が示される。ま
ずバイアにはＣＶＤ窒化チタン接着層が並べられ、そし
て、ＣＶＤタングステンプラグで埋められた。この図
は、膜堆積厚さにたいするバイア抵抗のグラフであり、
アスペクト比が約２．５の０．５μｍバイアに対して作
成されたものである。「プラズマアニール」した膜のバ
イア抵抗が、プロット３２２によって与えられる従来の
堆積膜のそれよりも低いことが、この図のプロット３２
０から明らかである。比較のため、ＰＤＶ堆積の窒化チ
タン膜のバイア抵抗を、矢印３２４に例示する。

【００７３】同様の向上が図１７（ｂ）のグラフに例示
されているが、これは、窒化チタン膜の厚さに対するソ
リサイドコンタクト抵抗を表す。このグラフは、アスペ
クト比が約２．５の０．５μｍコンタクトについてプロ
ットしたものである。本発明に従ってＮ₂ プラズマ処理
を行ってできたコンタクトの抵抗が、プロット３３０に
示される。図示のように、従来技術のＣＶＤ堆積により
得られたコンタクト抵抗を表すプログラムと３３２によ
って例示される抵抗よりも実質的に低い抵抗をこのプロ
ット３３０が例示している。比較のため、ＰＶＤ窒化チ
タンの比較のコンタクト抵抗が矢印３３４に与えられ
る。

【００７４】本発明の膜の向上 本発明に従って堆積及び「アニール」した膜の品質を更
に最適化するための検討が行われた。

【００７５】図１８は、一定の厚さの膜を１つ作るため
に用いられる堆積／アニールのサイクルの数の効果を例
示する。この図では、トータルで２００オングストロー
ムの窒化チタン膜を化学気相堆積により堆積しＮ₂ プラ
ズマによりアニールした。プロット３４０で例示される
１つのケースでは、５０オングストロームの４つの層の
ぞれぞれについてプロセスのサイクルを４回行い、それ
ぞれのサイクルでは、個々に、堆積を行って次の層を堆
積する前にプラズマアニールを行った。プロット３４２
で例示される第２のケースでは、２つの層でそれぞれが
１００オングストロームの層を堆積しまた別々にアニー
ルした。図示のように、曲線３４０で表されるケース
（５００〜６００μｍ−ｃｍ）は、曲線３４２で表され
るケース（７００〜８００μｍ−ｃｍ）よりも抵抗率が
低いことが示される。しかし、これらのケースの膜の抵
抗率は１０００μｍ−ｃｍよりも低く、また、両方のケ
ースで８日の間の抵抗率の上昇が５％未満とおよそ同等
であったことは、注記すべきである。

【００７６】更に、膜抵抗率及びＤＣバイアス電圧に対
するプラズマ処理プロセスの圧力の影響を求める試験が
行われた。この結果は、図１９に例示される。この図
は、２００オングストロームの窒化チタン堆積物に対し
て、約２００ワットの電力を印加したプラズマで６０秒
間処理を行ったものについてのグラフである。

【００７７】プロット３５０で示されるように、本発明
のプロセスにより作られた膜によって示される向上した
抵抗率は、プロセス圧力にはほぼ依存していない。しか
し、プロセス圧力が約２００ミリトール（ｍＴｏｒｒ）
よりも低い場合は、低い抵抗率が実現されなかったこと
が示されている。しかし、注記すべきは、これらの結果
が特定のプロセス条件の組合わせにおいて適用されるの
であり、本発明はこの事に限定されるものではない。従
って、低抵抗率及びその他の利点は、２００ミリトール
よりも低い圧力においても得られるものである。

【００７８】プロット３５２で例示されるように、プラ
ズマ全体で誘導されるＤＣバイアスは、プロセス圧力が
約２００ミリトールから約１０００ミリトールへと上昇
するに従って、明らかに減少している。そして、その先
は、約１５０ボルトででほぼ一定となる。

【００７９】最後に、図２０のグラフに例示されている
ように、処理所要時間及び周波数が膜に抵抗率に与える
効果を測定した。トータルで２００オングストロームの
厚さの４種類の膜について比較した。プロット３６０で
表される膜は、最初に５０オングストロームの層を堆積
してこれをアニールし、これに、６つの２５オングスト
ロームの層を付加して形成したもので、この６つの層の
それぞれが、堆積の後次の層の堆積前のアニールを行っ
たものである。第２の膜はプロット３６２で表され、４
つの５０オングストロームの層について、それぞれ堆積
及びアニールを行って、形成したものである。第３の膜
はプロット３６４で表され、２つの１００オングストロ
ームの層について、それぞれ堆積及びアニールを行っ
て、形成したものである。最後の層はプロット３６６で
表され、単一の２００オングストロームの膜を堆積した
後本発明に従ってアニールを行ったものである。

【００８０】これらのプロットから、多くの知見が得ら
れる。図示のように、ここで調査した範囲では、全体の
層を作り上げるための個々の層の数が多くなるほど、抵
抗率が低くなる。同様に、個々の層が薄くなるほど、抵
抗率に対してのプラズマ処理の時間の影響が少なくな
る。

【００８１】本発明は、窒化チタン膜に限定されるもの
ではない。本発明の「アニール」のプロセスは、他の材
料の性質及び化学組成を向上するように作用することが
でき、この他の材料とは特に、ＣＶＤアルミニウム、チ
タン銅、又は、五酸化タンタルやダイヤモンド状炭素等
の絶縁材料及び半導体材料；スパッタ堆積のアルミニウ
ム、タンタル、五酸化タンタル、ケイ化物、その他窒化
物等である。本発明を、シリコンウエハ基板上の窒化チ
タン膜について代表させてきたが、他の基板を用いても
よく、例えば、ステンレス鋼や、チタン、アルミニウム
及びタングステン等のメタルや、酸化チタン、シリカ、
ガラス等の酸化物や、ケイ化チタン等のケイ化物等の基
板を用いてもよい。

【００８２】更に、膜の抵抗率の減少と膜の安定性の向
上に加えて、本発明の方法を別の目的に用いることも可
能である。例えば、Ｎ₂ プラズマを用いて「アニール」
した膜を分析したところ、膜の表面に近いところでは窒
素の量が上昇していることが示された。これは、窒素イ
オンの一部が膜に「埋め込まれ」て膜と反応したと思わ
れる。従って、このアニールのプロセスを用いて膜にプ
ラズマからのイオン／分子を「濃縮」することが可能と
なろう。また、このプロセスを用いて、膜から不要な分
子／イオンを放出させ、又は交換することもできるだろ
う。この例としては、膜中の炭素の量の低減−その効果
を図１６（ｂ）及び（ｃ）に例示−が挙げられる。ここ
では、膜にイオンが衝突して、炭素原子を放出させると
考えられる。

【００８３】上述の応用例を、主に化学気相堆積で堆積
した窒化チタン膜の堆積後処理に関して説明してきた
が、いわゆる当業者には、出発物質及び堆積膜、堆積及
び後処理の反応条件等のパラメータを変化させることを
容易に行い得る。

【００８４】

【発明の効果】以上詳細に説明してきたように、本発明
によれば、化学気相堆積やその他のプロセスで堆積した
薄膜を処理して、膜の抵抗率を減少させその安定性を向
上させることができる。また、本発明によれば、これら
の一連の操作を、膜の堆積を行うチャンバと同じチャン
バで実施することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術のＣＶＤチャンバの模式的な断面図で
ある。

【図２】図１のチャンバのサセプタ及びその支持アーム
の分解図である。

【図３】（ａ）は、本発明を広く例示するプロセスチャ
ンバの断面図である。（ｂ）は、本発明のＣＶＤプラズ
マ処理チャンバの模式的な断面図である。

【図４】図３のチャンバのサセプタ及びその支持アーム
の縦断面図である。

【図５】図４の支持アームの、サセプタを支持する部分
での拡大断面図である。

【図６】図５の線６−６に沿った部分断面図である。

【図７】（ａ）は図４の支持アームの上面図である。
（ｂ）は、図７（ａ）の線７−７に沿った縦断面図であ
る。

【図８】（ａ）は図４の支持アーム内の熱電対アイソレ
ータの平面図である。（ｂ）は図８（ａ）の線８−８に
沿った縦断面図である。

【図９】（ａ）は図４の支持アーム内のＲＦ電力ストリ
ップアイソレータの平面図である。（ｂ）は図９（ａ）
のアイソレータの部分的断面図である。

【図１０】図４の支持アームの下側保持プレートの平面
図である。

【図１１】図４の支持アームの固定端の詳細を示す断面
図である。

【図１２】図４の支持アーム内に配置されたＲＦ電力ス
トリップのコネクタの詳細を示す断面図である。

【図１３】従来技術のプロセスに従って堆積した窒化チ
タン膜のシート抵抗率の曝露時間に対する変化を表すグ
ラフである。

【図１４】図１３のグラフと同様のグラフであるが、本
発明に従って処理した膜の抵抗率の小ささと安定性の高
さとを例示するグラフである。

【図１５】本発明に従って製造した膜の酸素吸収の小さ
さを例示するグラフである。

【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に従って製造した
膜の有機炭素含有量が減少する様子を例示するグラフで
ある。

【図１７】（ａ）及び（ｂ）は、バイア内及びソリサイ
ドコンタクト(solicide contact)内の膜抵抗が向上する
ことを例示するグラフである。

【図１８】堆積及びプラズマ処理のサイクルの数を変え
て製造した膜の抵抗率の差を例示するグラフである。

【図１９】膜抵抗率とバイアス電力をプラズマプロセス
の圧力の関数としてプロットしたグラフである。

【図２０】処理所要時間及び周波数が膜抵抗率に対して
与える影響を例示するグラフである。

【符号の説明】

１０…装置、１２…処理チャンバ、１４…ウエハ、１６
…サセプタ、１８…ディスク、２０…自由端、２２…支
持アーム、２４…固定端、２６…ステム、２８…移動手
段、３０…赤外ランプ、３２…クオーツウィンドウ、３
４…貫通穴、３６…シャワーヘッド、３８…熱電対、４
０…温度測定装置、４２…導電ケーブル、５０…プロセ
スチャンバ、５２…ウエハ、５４…支持体、５６…流入
口、５８…膜、６０…排出口、６２…ＲＦソース、６６
…電圧グラフ、１１０…半導体ウエハプロセス装置、１
１２…プロセスチャンバ、１１４…半導体ウエハ、１１
６…サセプタ、１１８…支持プレート、１１９…クオー
ツプレート、１２０…自由端、１２２…支持アーム、１
２４…固定端、１２６…ステム、１２８…移動機構、１
３０…赤外ランプ、１３２…クオーツウィンドウ、１３
６…シャワーヘッド、１４０…温度決定手段、１４２…
ＲＦジェネレータ、１４４…プラズマ雲、１５０…クオ
ーツシールド、１５２…熱電対、１５４…シース、１５
６…導電ケーブル、１５８…ニッケル球、１６０…スロ
ット、１６２…保持部品、１６４…グルーブ、１６６…
突起部、１６８…ボルト、１７０…Ｕ字型部分、１７２
…ボルト穴、１８０…ストリップ、１８２…セラミック
アイソレータ、１８４…アイソレータ、１８６…リテー
ナ、１８８…グルーブ、１９０…スロット、１９２…鍵
構造体、１９４…ステム、１９６，１９８…拡大部分、
２００…チャンネル、２０４…スペーサ部品、２１０…
フランジ、２１２…ボルト、２１４…ばねワッシャ、２
１６…ベローズ、２１８…チャンバ壁、２２０…非導電
チューブ、２２２…ＲＦ導電チューブ、２２４…円形フ
ランジ、２２６…フープ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン エフ． モリスン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， ディッケンズ アヴェ ニュー 15221 (72)発明者 カール エー． リッタウ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， パロ アルト， ブライアント ストリー ト 3278 (72)発明者 ロデリック シー． モーゼリー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， プリーサントン， ダイアヴィラ アヴェ ニュー 4337 (72)発明者 イヴォ ライジマーカー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ブライアーウッド ドライ ヴ 2442

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に堆積した膜の性質を向上させる
   ための方法であって、エネルギーが与えられたイオンを
   該膜に衝突させるステップを有する方法。
2. 【請求項２】 該膜が導電性の膜である請求項１に記載
   の方法。
3. 【請求項３】 基板上に膜を堆積するための方法であっ
   て、 (i) 前記基板上に膜を堆積するステップと、 (ii) 前記基板を真空の環境から取り出さずに、前記基
   板にバイアス電圧を印加しつつ、該膜をプラズマに曝露
   するステップと、を有する方法。
4. 【請求項４】 前記堆積するステップ(i) と前記曝露す
   るステップ(ii) とが、１つのプロセスチャンバ内で実
   施される請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 該膜を、化学気相堆積プロセスにより堆
   積する請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】 該膜を、メタロ−有機チタン化合物の分
   解により堆積する請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】 該膜が窒化チタンの膜である請求項６に
   記載の方法。
8. 【請求項８】 前記プラズマが、窒素含有イオンを含ん
   でいる請求項７に記載の方法。
9. 【請求項９】 前記プラズマに曝露するステップ(ii)
   において、バイアス電圧の前記印加により、約５０〜
   １,０００ｅＶのエネルギーのイオンが膜に衝突する請
   求項３に記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記基板が半導体基板である請求項３
    に記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記堆積するステップ(i) で該膜の厚
    さよりも薄い膜の層を堆積し、且つ、前記堆積するステ
    ップ(i) と前記曝露するステップ(ii) とがサイクル化
    して繰り返されて、膜を形成する、請求項３に記載の方
    法。
12. 【請求項１２】 基板上の膜を処理する方法であって、 (i) 該基板上に材料の層を堆積するステップと、 (ii) イオンを含有する環境に該層を曝露するステップ
    と、 (iii) 該層に電気的バイアスを与えて該環境からのイオ
    ンを該層に衝突させるステップとを有する方法。
13. 【請求項１３】 前記堆積するステップ(i)で該膜の厚
    さよりも薄い膜の層を堆積し、且つ、前記堆積するステ
    ップ(i) と前記曝露するステップ(ii) と前記バイアス
    を与えて衝突させるステップ(iii) とがサイクル化して
    繰り返されて、膜を形成する、請求項１２に記載の方
    法。
14. 【請求項１４】 前記堆積するステップ(i) と前記曝露
    するステップ(ii)と前記バイアスを与えて衝突させるス
    テップ(iii) とが、１つのプロセスチャンバ内で実施さ
    れる請求項１２に記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記堆積するステップ(i) が、化学気
    相堆積により行われる請求項１２に記載の方法。
16. 【請求項１６】 該膜を、メタロ−有機チタン化合物の
    分解により堆積する請求項１５に記載の方法。
17. 【請求項１７】 該膜が窒化チタンの膜である請求項１
    ６に記載の方法。
18. 【請求項１８】 前記プラズマが窒素含有イオンを有し
    ている請求項１７に記載の方法。
19. 【請求項１９】 基板処理装置であって、 (i) チャンバを形成するハウジングと、 (ii) 基板を受容し支持する基板支持体と、 (iii) プロセス流体流入口であって、前記プロセス流体
    流入口を介して、プロセス流体が該チャンバ内に流入さ
    れて、該基板支持体上に支持された基板上に膜を堆積す
    る、前記プロセス流体流入口と、 (iv) エネルギーが与えられたイオンを膜に衝突させる
    ための手段とを備える基板処理装置。
20. 【請求項２０】 膜に衝突させるための前記手段が、基
    板に電気的バイアスを与えるための手段を有する請求項
    １９に記載の基板処理装置。
21. 【請求項２１】 流体流入口であって、前記流体流入口
    を介して、プロセス流体が該チャンバ内に流入されて、
    基板に対して適所にイオン雲を形成して、該基板にバイ
    アスが与えられているときにイオンを該膜に衝突させ
    る、前記流体流入口を、膜に衝突させるための前記手段
    が更に有する請求項２０に記載の基板処理装置。
22. 【請求項２２】 前記流体流入口が、該チャンバ内にプ
    ラズマを注入することができる請求項２１に記載の基板
    処理装置。
23. 【請求項２３】 膜に衝突させるための前記手段が、前
    記基板支持体と電気的に接続した高周波（ＲＦ）ジェネ
    レータを更に有する請求項２１に記載の基板処理装置。
24. 【請求項２４】 前記高周波ジェネレータが、基板単位
    面積について、１平方センチメートル（ｃｍ² ）当たり
    ０．３〜１．５ワット（０．３〜１．５ Ｗ／ｃｍ² ）
    の出力を有する請求項２３に記載の基板処理装置。
25. 【請求項２５】 前記高周波ジェネレータが、２００〜
    ８００ボルトのバイアスを基板に与えることができる請
    求項２４に記載の基板処理装置。
26. 【請求項２６】 前記基板支持体が前記ハウジングと電
    気的に絶縁されている請求項２０に記載の基板処理装
    置。
27. 【請求項２７】 前記基板支持体が、前記ハウジングと
    電気的に絶縁されている導電体によって、バイアスを与
    える手段と電気的に接続されている請求項２０に記載の
    基板処理装置。
28. 【請求項２８】 前記基板支持体が、 (i) 平坦な支持面を形成する導電プレートと、 (ii) 前記平坦な支持面と略平行に配置される支持アー
    ムと、 (iii) バイアスを与えるための手段と前記導電プレート
    との間を接続する電気的コネクタとを有する請求項２０
    に記載の基板処理装置。
29. 【請求項２９】 前記コネクタが前記ハウジングと電気
    的に絶縁される請求項２８に記載の基板処理装置。