KR20150129288A - 성막 방법 및 성막 장치 - Google Patents

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Abstract

종래보다도 더욱 양호한 면내 균일성을 갖는 막을 성막할 수 있는 성막 방법 및 성막 장치를 제공한다.
처리 용기 내에 설치된 적재대의 적재대 본체에 피처리 기판을 적재하고, 처리 용기 내를 진공 배기한 상태에서, 적재대 본체에 설치된 가열 히터에 의해 피처리 기판을 가열하면서, 처리 용기 내에 성막 원료 가스를 공급하여, 피처리 기판의 표면에서 성막 원료 가스를 열분해 또는 반응시켜 피처리 기판 상에 소정의 막을 성막하는 데에 있어서, 성막 원료 가스의 공급에 앞서, 처리 용기 내에 H2 가스 또는 He 가스를 포함하는 열전달 가스를 도입하여 적재대 본체의 열을 적재대 본체의 외측에 열전달시킨다.

Description

성막 방법 및 성막 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FILM FORMING}
본 발명은, 피처리 기판에 대하여 소정의 막을 성막하는 성막 방법 및 성막 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 고속화, 배선 패턴의 미세화, 고집적화의 요구에 대응하여, 배선 간의 용량의 저하 및 배선의 도전성 향상 및 일렉트로 마이그레이션 내성의 향상이 요구되고 있고, 거기에 대응한 기술로서, 배선 재료에 알루미늄(Al)이나 텅스텐(W) 보다도 도전성이 높고 또한 일렉트로 마이그레이션 내성이 우수한 구리(Cu)를 이용하여, 층간 절연막으로서 저유전율막(Low-k막)을 이용한 Cu 다층 배선 기술이 주목받고 있다.
이 때의 Cu 배선의 형성 방법으로는, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 웨이퍼라고 기재한다)에 Low-k막을 성막하고, Low-k막에 트렌치나 홀을 형성한 후, 그 내벽에 Ta, TaN, Ti등으로 이루어지는 배리어층을 스퍼터링으로 대표되는 물리 증착법(PVD)으로 성막하고, 그 위에 동일하게 PVD에 의해 Cu 시드(seed)층을 성막하며, 또한 Cu 도금을 행하여 트렌치나 홀을 매립하는 기술이 알려져 있다 (예를 들어 특허문헌 1).
그러나, 반도체 디바이스의 디자인 룰이 점점 미세화되고 있어, 스텝 커버리지가 본질적으로 낮은 PVD로 Cu 시드(seed)층을 트렌치나 홀 내에 성막하는 것이 곤란해지고 있다. 이 때문에, 배리어층 위에 화학 증착법(CVD)에 의해 시드(seed)층으로서 루테늄 막을 성막하고, 그 위에 Cu막을 형성하는 방법이 제안되어 있다 (특허문헌 2). 또한, 보다 양호한 스텝 커버리지를 얻을 수 있는 원자층 퇴적법 (ALD)에 의해 루테늄 막을 형성하는 것도 검토되고 있다. 또한, 배리어층을 CVD나 ALD에 의해 형성하는 것도 검토되고 있다.
CVD나 ALD로 시드(seed)층이나 배리어층을 형성하는 경우, 일반적으로 금속 원자가 유기기와 결합한 유기 금속 화합물이 이용되지만, 유기 금속 화합물을 이용한 경우에는 막 중에 금속 이외의 성분이 잔류하기 쉬운 것이 염려된다. 따라서, 유기 배위자가 CO뿐이고 불순물이 적은 막을 얻을 수 있는 유기 금속 화합물 원료로서 금속 카르보닐이 검토되고 있고, W(CO)6을 이용하여 배리어층으로서의 텅스텐막을 성막하는 기술 및 Ru3(CO)12를 이용하여 시드(seed)층으로서의 루테늄 막을 성막하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 3 및 특허문헌 4).
그런데, 금속 카르보닐을 이용하여 성막을 행하는 경우, 통상의 성막 방법에서는, 웨이퍼의 중앙부의 막 두께가 크고, 주변부의 막 두께가 작아져서, 면내 균일성이 낮은 것으로 되는 경우가 있다. 이 때문에, 반도체의 주연부에 대응하는 위치에 가스 방출구를 갖는 배플판을 설치함과 함께, 처리 용기 내의 처리 공간을 둘러싸도록 환상의 내부 구획벽을 설치하여, 배플판의 주연부에 형성한 가스방출구로부터 적재대에 적재된 반도체 웨이퍼의 외주단보다도 외측의 영역을 향하여 성막 원료 가스를 공급하도록 한 것이 제안되어 있다 (특허문헌5).
일본 특허 공개 평 11-340226호 공보 일본 특허 공개 제 2007-194624호 공보 일본 특허 공개 제 2002-60944호 공보 일본 특허 공개 제 2004-346401호 공보 일본 특허 공개 제 2009-239104호 공보
그러나, 반도체 디바이스가 한층 더 미세화가 진행되고, 앞으로의 22nm 노드 이후에 있어서는, 배리어층이나 시드(seed)층을 2nm 이하로 하는 극히 얇은 막 두께로 균일하게 성막하는 것이 요구되며, 상기 특허문헌 5의 기술을 이용하여도, 웨이퍼의 중앙부와 주연부와의 약간의 온도의 차에 의해, 원하는 막 두께의 면내 균일성이 얻어지지 않는 경우가 있다. 이 때문에, 서로 다른 어프로치에 의해 면내 균일성을 얻는 것이 요구되고 있다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 극히 양호한 면내 균일성을 갖는 막을 성막할 수 있는 성막 방법 및 성막 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 제1 관점은, 처리 용기 내에 설치된 적재대의 적재대 본체에 피처리 기판을 적재하고, 상기 처리 용기 내를 진공 배기한 상태에서, 상기 적재대 본체에 설치된 가열 히터에 의해 상기 피처리 기판을 가열하면서, 상기 처리 용기내에 성막 원료 가스를 공급하여, 상기 피처리 기판의 표면에서 성막 원료 가스를 열분해 또는 반응시켜서 상기 피처리 기판 상에 소정의 막을 성막하는 성막 방법으로서, 상기 성막 원료 가스의 공급에 앞서, 상기 처리 용기 내에 H2 가스 또는 He 가스를 포함하는 열전달 가스를 도입하여 상기 적재대 본체의 열을 상기 적재대 본체의 반지름 방향 외측에 열전달시키는 것을 특징으로 하는 성막 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 제2 관점은, 피처리 기판의 표면에 소정의 막을 형성하는 성막 장치로서, 피처리 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 피처리 기판이 적재되는 적재대 본체를 갖는 적재대와, 적재대 본체에 설치된 가열 히터와, 상기 처리 용기 내에 성막 원료 가스를 공급하는 성막 원료 가스 공급 수단과, 상기 처리 용기 내에 H2 가스 또는 He 가스를 포함하는 열전달 가스를 도입하는 열전달 가스 도입 수단과, 상기 처리 용기 내를 배기하는 배기 수단과, 상기 가열 히터에 의해 상기 적재대 본체 상의 피처리 기판을 가열시키면서, 상기 처리 용기 내에 성막 원료 가스를 공급하여, 상기 피처리 기판의 표면에서 성막 원료 가스를 열분해 또는 반응시켜서 상기 피처리 기판 상에 소정의 막을 성막하는 제어 및 상기 성막 원료 가스의 공급에 앞서, 상기 처리 용기 내에 H2 가스 또는 He 가스를 포함하는 열전달 가스를 도입하여 상기 적재대 본체의 열을 상기 적재대 본체의 반지름 방향 외측에 열전달시키는 제어를 행하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치를 제공한다.
본 발명의 제3 관점은, 컴퓨터상에서 동작하며, 성막 장치를 제어하기 위한 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독가능 기억 매체로서, 상기 프로그램은, 실행 시에, 상기 성막 방법이 행하여지도록, 컴퓨터에 상기 성막 장치를 제어시키는 것을 특징으로 하는 기억 매체를 제공한다.
본 발명에 따르면, 처리 용기 내에 설치된 적재대의 적재대 본체에 피처리 기판을 적재하고, 처리 용기 내를 진공 배기한 상태에서, 적재대 본체에 설치된 가열 히터에 의해 피처리 기판을 가열하면서, 처리 용기 내에 성막 원료 가스를 공급하여, 피처리 기판의 표면에서 성막 원료 가스를 열분해 또는 반응시켜 피처리 기판 상에 소정의 막을 성막할 때에 성막 원료 가스의 공급에 앞서, 처리 용기 내에 H2 가스 또는 He 가스를 포함하는 열 전달 가스를 도입하여 적재대 본체의 열을 적재대 본체의 외측에 열 전달시킨다. 이에 의해, 적재대 본체의 외측 온도를 적재대 본체의 온도에 최대한 가깝게 하여 피처리 기판의 온도 균일성을 상승시킬 수 있어, 피처리 기판 상에 극히 면내 균일성이 높은 막을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 성막 방법을 실시하기 위한 성막 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 성막 장치에 있어서의 적재대의 주요부의 상세를 나타내는 부분 단면도이다.
도 3은 도 1의 성막 장치에 이용되는 배플판의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 성막 방법의 바람직한 예를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태의 성막 방법과 종래의 성막 방법에 있어서의, 적재대 본체, 외측 부재 및 웨이퍼의 온도 변화를 나타내는 도면이다.
도 6은 H2 가스로 예비 가열한 경우와, 예비 가열하지 않은 경우에서, 다양한 막 두께로 CVD에 의해 Ru막을 성막하고, 웨이퍼 직경 방향을 따라서 막 두께를 측정한 경우의 웨이퍼 직경 방향의 막 두께의 편차(1σ)를 나타내는 도면이다.
도 7은 막 두께 2nm 부근에서 Ru막을 성막한 경우에 있어서의 웨이퍼 직경 방향의 막 두께 분포를 측정한 결과를 도시하는 도면으로서, (a)는 H2 가스로 예비 가열을 행한 경우, (b)는 예비 가열을 행하지 않은 경우이다.
도 8은 웨이퍼의 존재하에서 H2 가스를 도입하여 Ru막을 성막한 경우와, H2 가스를 도입하지 않는 종래의 방법으로 Ru막을 성막한 경우에 있어서의 막 두께와 Haze와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 웨이퍼 반입 전에 H2 가스를 도입하여 Ru막을 성막한 경우와, H2 가스를 도입하지 않는 종래의 방법으로 Ru막을 성막한 경우에 있어서의 막 두께와 Haze와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 성막 방법에 의해 성막되는 루테늄 막을 이용한 Cu 배선의 형성 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 성막 방법에 의해 성막되는 루테늄 막을 이용한 Cu 배선의 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 12는 Cu 배선의 형성 방법에 이용되는 성막 시스템의 일례를 나타내는 평면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.
<성막 장치>
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 성막 방법을 실시하기 위한 성막 장치의 일례를 나타내는 단면도이고, 도 2는 적재대의 주요부의 상세를 나타내는 부분 단면도이며, 도 3은 도 1의 성막 장치에 이용되는 배플판의 일례를 나타내는 평면도이다. 여기에서는 유기 금속 화합물의 원료로서 카르보닐계의 유기 금속 화합물인 Ru3(CO)12를 이용하여 루테늄 막을 성막하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(1)는, 대략 원통 형상을 이루고, 처리실을 구획 형성하는 처리 용기(2)를 갖고 있다. 이 처리 용기(2)는, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진다. 처리 용기(2)의 저벽에는, 처리 용기(2) 보다도 작은 직경의 원통 형상을 이루고, 배기실을 구획 형성하는 배기 용기(12)가 하방으로 돌출되게 접속되어 있다. 배기 용기(12)는, 처리 용기(2)와 동일한 재료로 이루어진다.
배기 용기(12)의 측벽 하부에는 배기구(13)가 형성되고, 이 배기구(13)에 배기 배관(14)이 접속되어 있으며, 이 배기 배관(14)에는 진공 펌프나 압력 제어 밸브 등을 갖는 배기 기구(6)가 접속되어 있다. 그리고, 이 배기 기구(6)를 작동시킴으로써 처리 용기(2) 내를 소정의 감압(진공) 상태로 하는 것이 가능하게 되어 있다.
처리 용기(2) 내에는, 피처리체인 웨이퍼(W)를 적재하여 보유 지지하는 적재대(3)가 수평하게 설치되어 있다. 적재대(3)는, 배기 용기(12)의 하방에서부터 수직으로 연장되는 금속제의 지주(21)의 상단부에 설치되어 고정되어 있다. 이 지주 (21)는, 배기 용기(12)의 저부를 관통하여 하방으로 연장되어 있고, 도시하지 않은 액추에이터에 의해 승강되어, 적재대(3)의 전체를 승강시키도록 되어 있다. 또한, 지주(21)가 배기 용기(12)의 저부를 관통하는 관통부에는, 신축 가능한 금속제의 벨로즈(22)가 설치되어 있어, 처리 용기(2) 내의 기밀성을 유지하면서 적재대(3)의 승강이 가능하도록 되어 있다.
적재대(3)에는, 예를 들어 텅스텐 와이어 히터나 카본 와이어 히터와 같은 가열 히터(23)가 매설되어 있고, 이 가열 히터(23)에 의해 웨이퍼(W)를 가열하도록 되어 있다. 또한, 적재대(3)에는, 그 하부나 측부를 냉각하여 온도 조정하는 냉매를 흘리기 위한 냉매 통로(24)가 설치되어 있다. 적재대(3)의 상세한 구성은 후술한다.
적재대(3)의 주연부에는, 적재대(3)를 수직으로 관통하도록, 복수(예를 들어 3개)의 핀 삽입 관통 구멍(도시하지 않음)이 수직으로 관통하도록 설치되어 있고, 이 각 핀 삽입 관통 구멍 내에는 리프터 핀(25)이 삽통될 수 있도록 되어 있다. 각 리프터 핀(25)의 하단부는, 승강 아암(26)에 지지되어 있고, 이 승강 아암(26)은, 처리 용기(2)의 저부를 관통하는 승강 로드(27)에 접속되어 있다. 그리고, 도시하지 않은 액추에이터에 의해 승강 로드(27)를 승강시킴으로써, 승강 아암(26)을 통하여 리프터 핀(25)을 승강 가능하도록 되어 있다. 이에 의해, 리프터 핀(25)은 적재대(3)의 적재면에 대하여 돌출하여, 적재대(3) 상의 웨이퍼(W)를 밀어올리거나, 돌출된 리프터 핀(25) 위에 이재된 웨이퍼(W)를 적재대(3)의 적재면에 적재시키거나 하도록 되어 있다. 승강 로드(27)가 처리 용기(2)의 저부를 관통하는 관통부는, 벨로즈(28)에 의해 기밀성이 유지 되도록 되어 있다.
처리 용기(2)의 천장부의 중앙부에는, 성막 처리를 위한 가스를 처리 용기(2) 내에 도입하는 가스 도입구(11)가 형성되어 있다. 가스 도입구(11)에는, 성막 처리를 위한 가스를 공급하는 가스 공급 기구(5)의 가스 공급 배관이 접속되어 있다. 또한, 처리 용기(2)의 상부에는 가스 도입구(11)에 연통하여 가스 도입 기구(4)가 설치되어 있다. 또한, 가스 도입 기구(4) 및 가스 공급 기구(5)의 상세한 구성은 후술한다.
처리 용기(2)의 측벽에는, 적재대(3)을 하강시킨 위치에 대응하는 위치에, 반송 아암(도시하지 않음)에 의해 웨이퍼(W)를 반출입하는 개구부(16)가 형성되어 있고, 이 개구부(16)를 개폐하기 위한 게이트 밸브(17)가 설치되어 있다.
처리 용기(2)의 측벽 및 천장벽에는 각각 히터(18a, 18b)가 설치되어 있고, 이것들에 의해 측벽 및 천장벽을 소정의 온도로 가열함으로써 처리 용기(2) 내에 공급된 성막 원료 가스가 고화나 액화하는 것을 방지하도록 되어 있다.
성막 장치(1)은, 히터의 전원, 배기 기구(6), 가스 공급 기구(5) 등의 각 구성부를 제어하기 위한 컨트롤러(7)를 갖고 있다. 컨트롤러(7)는 상위의 제어 장치의 명령에 의해, 각 구성부를 제어하도록 되어 있다. 상위의 제어 장치는, 이하에 설명하는 성막 방법을 실시하기 위한 처리 레시피가 기억된 기억 매체를 구비하고 있어, 기억 매체에 기억된 처리 레시피를 따라서 성막 처리를 제어한다.
적재대(3)는, 전체가 원판 형상으로 형성되어 있고, 도 2에도 나타내는 바와같이, 웨이퍼(W)를 적재하는 적재대 본체(31)와, 이 적재대 본체(31)의 측면과 저면을 둘러싼 상태에서 적재대 본체(31)를 지지하는 베이스(32)에 의해 주로 구성되어 있다.
적재대 본체(31)는, 세라믹스 또는 금속으로 구성되고, 원판 형상을 이루고 있으며, 그 내부에 대략 전체면에 걸쳐서 가열 히터(23)가 절연된 상태로 매설되어 있다. 적재대 본체(31)의 상면이 웨이퍼(W)를 적재하는 적재면으로 되어 있고, 가열 히터(23)에 급전함으로써 적재대 본체(31)를 통하여 웨이퍼(W)를 원하는 온도로 가열하여 온도 제어하도록 되어 있다.
적재대 본체(31)를 구성하는 세라믹스로서는, 예를 들어 질화알루미늄(AlN), 산화 알루미늄(Al2O3), 실리콘 카바이트(SiC) 등을 들 수 있고, 금속으로서는, 알루미늄, 알루미늄 합금 등을 이용할 수 있다. 적재대 본체(31)의 직경은, 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간 작게 설정되어 있다. 적재대 본체(31)의 상부는, 직각 형상으로 절취되어 단부(33)가 둘레 방향을 따라서 링 형상으로 형성되어 있다.
베이스(32)는, 전체가 금속에 의해 형성되어 있다. 그리고, 베이스(32)는, 내부에 냉매 통로(24)가 대략 전체면에 걸쳐서 형성된 원판 형상의 금속제의 베이스부(34)와, 이 베이스부(34)의 주연부에 적재대 본체(31)의 둘레면을 둘러싸도록 형성된 링 형상을 이루는 금속제의 에지 링(35)에 의해 구성되어 있다. 냉매 통로 (24)에 도시하지 않은 배관을 통하여 냉매를 흘림으로써, 성막 원료 가스의 분해 온도 미만 또는 고화 온도 또는 액화 온도 이상의 온도 범위로 유지되도록 되어 있다.
베이스부(34)와 에지 링(35)과의 사이에는, 에지 링(35)의 냉각을 완화하기 위하여 열전도성이 낮은 금속으로 이루어지는 링 형상의 열전도 완화 부재(36)가 개재되어 있다. 구체적으로는, 베이스부(34) 및 에지 링(35)은, 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 이루어지고, 열전도 완화 부재(36)는, 알루미늄이나 알루미늄 합금보다도 열전도성이 뒤떨어지는 스테인레스 스틸(Stainless steel)로 이루어져 있다. 열전도 완화 부재(36)는, 필요에 따라 설치하면 되고, 생략할 수도 있다. 또한, 상기 베이스부(34)나 에지 링(35)을 스테인레스 스틸(Stainless steel)로 구성해도 된다. 에지 링(35), 열전도 완화 부재(36) 및 베이스부(34)는, 복수개의 볼트(37)에 의해 착탈 가능(분해 가능)하게 일체적으로 결합되어 있다.
베이스(32)의 베이스부(34)의 상면과 적재대 본체(31)의 하면과의 사이에는, 예를 들어, 세라믹스나 스테인레스 스틸(Stainless steel)로 이루어지는 단열재(38)가 개설되어 있다.
에지 링(35)은, 웨이퍼(W)의 적재면의 수평 레벨과 동일 레벨을 유지하고, 웨이퍼(W)의 반경 방향 외측으로 연장되는 링 형상의 플랜지부(39)를 갖고 있다. 플랜지부(39)의 주연부에는 상방으로 돌출된 돌출부(39a)가 원 형상으로 형성되어 있다.
에지 링(35)의 내주측의 상부에는, 적재대 본체(31) 측으로 돌출된 돌기부 (40)가 둘레 방향을 따라 링 형상으로 형성되어 있고, 이 돌기부(40)는 적재대 본체(31)의 단부(33)의 도중까지 연장되어 있다. 이 돌기부(40)에는, 둘레 방향을 따라 상하로 관통하도록 복수의 나사 구멍이 형성되고, 그 안에 고정 나사(41)가 나사 결합되어 있어, 이 고정 나사(41)를 하 방향으로 전진시킴으로써 적재대 본체 (31)의 주변부를 가압하여 고정하도록 되어 있다. 따라서, 에지 링(35)의 내주면과 적재대 본체(31)의 외주면은 직접적으로는 접촉하고 있지 않아, 양자 간에는 공간부(42)가 형성되어 있다.
적재대 본체(31)의 단부(33)의 측면과 에지 링(35)의 돌기부(40)의 내주면과의 사이에는, 링 형상의 실드링(43)이 느슨하게 삽입된 상태에서 착탈 가능하게 설치되어 있다. 이 실드링(43)은, 알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 금속에서 구성되어, 적재대 본체(31)의 측벽으로의 성막 방지, 웨이퍼(W)의 면내 온도 균일성의 확보, 웨이퍼(W)의 이면으로의 성막 방지, 적재대 본체(31)와 에지 링(35)과의 사이의 단열 등의 기능을 갖고 있다.
에지 링(35)의 상면에는, 웨이퍼(W)의 단면인 베벨부에 막이 부착되는 것을 방지하기 위한 링 형상의 커버링(44)이 설치되어 있다. 이 커버링(44)은, 예를 들어 알루미나나 질화알루미늄 등의 세라믹제로 구성되어 있다. 이 커버링(44)의 온도도 베이스(32)와 마찬가지로, 성막 시에는, 성막 원료 가스의 분해 온도 미만으로, 또한 고화 온도 또는 액화 온도 이상의 온도 범위로 유지된다.
가스 도입 기구(4)는, 처리 용기(2)의 천장부의 중앙부에 형성된 가스 도입구(11)에 연통하고, 또한 적재대(3)에 대향하여 설치되어 있으며, 적재대(3)의 수직 방향 상방에서부터 적재대(3) 상의 웨이퍼(W)의 외주 단부보다도 외측의 영역을 향하여 성막 원료 가스가 공급되도록 되어 있다. 따라서, 가스 도입 기구(4)는, 적재대(3) 상에 적재된 웨이퍼(W)의 외측 부분에 웨이퍼(W)를 피하는 방향으로 성막 원료 가스를 공급하도록 되어 있다.
구체적으로는, 이 가스 도입 기구(4)는, 웨이퍼(W)의 직경보다도 큰 직경을 갖는 배플판(51)을 갖고 있으며, 이 배플판(51)은, 처리 용기(2)의 천장부 내면에서부터 하방으로 연장되는 원형 링 형상의 지지 부재(52)에 의해 처리 용기(2)의 천장부에서 하방으로 적정 길이 이격되어 지지되어, 적재대(3) 상의 웨이퍼(W)와 대향하도록 설치되어 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 배플판(51)의 주연부에는, 적재대(3) 상의 웨이퍼(W)의 외주단보다도 외측의 영역에 대응하도록, 둘레 방향을 따라서 원호 형상으로 형성된 복수의 가스 방출구(53)가 전체 둘레에 걸쳐서 형성되어 있다. 처리 용기(2)의 천장부와 배플판(51)과의 사이의 부분은, 성막 원료 가스가 확산되는 확산실(54)로서 형성되는 것으로 되어, 확산실(54)에 있어서 외측으로 확산된 성막 원료 가스가 복수의 가스 방출구(53)를 거쳐 하방의 처리 공간을 향하여 방출된다. 또한, 이러한 원호 형상의 가스 방출구(53) 대신에, 둘레 방향을 따라 내경이 작은 가스 분사 구멍을 다수 형성하도록 해도 된다.
지지 부재(52)나 배플판(51)은, 열전도성이 양호한 금속재료, 예를 들어 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 형성되어 있다.
지지 부재(52)의 하측에는, 배플판(51)의 하방에 지지 부재(52)로부터 수직으로 연장되는 부분인 링 형상의 내부 구획벽(55)이 지지 부재(52)와 일체로 형성되어 있고, 지지 부재(52)와 동일한 재료로 형성되어 있다. 이 내부 구획벽(55)은, 적재대(3)의 상방의 처리 공간(S)의 주위를 둘러싸도록 설치되어 있고, 그 하단부는 적재대(3)에 근접하고 있다. 그리고, 이 내부 구획벽(55)의 하단과 적재대(3)의 주연부와의 사이에, 적재대(3)의 둘레 방향을 따라 환 형상으로 배기용의 가스 출구(56)가 형성되어 있다. 이 가스 출구(56)에 의해 처리 공간(S)의 분위기가 웨이퍼(W)의 외주측으로부터 균등하게 배기되도록 되어 있다.
내부 구획벽(55)은, 적재대(3)의 주연부에 위치하는 플랜지부(39) 및 커버링(44)의 상방에 위치되어 있고, 가스 출구(56)는, 커버링(44)의 상면 및 플랜지부 (39)의 돌출부(39a)의 상면과 내부 구획벽(55)의 하단면과의 사이에 형성되어 있다. 내부 구획벽(55)의 하단부에는, 플랜지부(39)의 돌출부(39a)에 대응하도록 링 형상의 돌기(57)가 둘레 방향을 따라 형성되어 있어, 가스 출구(56)의 외주 측의 유로 폭을 좁히도록 되어 있다. 가스 출구(56)의 상하 방향의 폭은, 외주부의 유로 폭을 좁힌 부분도 포함하여 1 내지 10mm 정도가 바람직하다.
내부 구획벽(55)의 하단부에는 오리피스 형성 부재(58)가 설치되어 있다. 구체적으로는, 이 오리피스 형성 부재(58)는, 내부 구획벽(55)의 하단부에, 이보다 적재대(3)의 반경 방향의 내측, 즉 처리 용기(2)의 중심 방향을 향하여 연장되어 있어, 적재대(3)의 둘레 방향을 따라 링 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 이 오리피스 형성 부재(58)의 하면과 적재대(3)의 주연부 사이에서, 가스 출구(56)에 연통하는 오리피스부(59)를 형성하도록 되어 있다. 따라서, 이 오리피스부(59)는, 오리피스 형성 부재(58)의 하면과 적재대(3)의 주연부에 배치된 커버링(44)의 상면 사이에서 구획 형성되어, 적재대(3)의 둘레 방향을 따라 링 형상으로 형성되게 된다.
이 오리피스 형성 부재(58)는, 내부 구획벽(55)과 같은 열전도성이 양호한 재료로 구성되어 있다. 오리피스 형성 부재(58)는 내부 구획벽(55)과 일체로 형성되어 있으나, 별체이어도 된다. 이렇게 오리피스 형성 부재(58)를 처리 용기(2)의 중심 방향으로 연장 시킴으로써, 상방에서부터 유하하여 오는 성막 원료 가스의 일부 흐름을 처리 용기(2)의 중심 방향으로 변경시킴과 함께, 오리피스부(59)에 의해 배기되는 가스의 유로 면적을 좁힘으로써 처리 공간(S)에 있어서의 성막 원료 가스의 체류 시간을 적절하게 늘리도록 되어 있다.
이 경우, 오리피스 형성 부재(58)의 내주단은, 적재대(3) 상에 적재된 웨이퍼(W)의 외주단보다도 내측에 들지 않도록 설치되는 것이 바람직하다. 오리피스 형성 부재(58)의 내주단이 웨이퍼(W) 상까지 연장되면 막 두께의 면내 균일성을 저해한다. 또한, 오리피스 형성 부재(58)을 확보하는 관점에서는, 오리피스 형성 부재(58)의 내주단과 적재대(3) 상에 적재된 웨이퍼(W)의 외주단과의 사이의 수평 거리(도 2의 L2)은 10mm 이하가 바람직하다. 또한, 오리피스부(59)의 상하 방향의 폭은, 가스 출구(56)의 폭과 동일한 정도로 설정된다.
가스 공급 기구(5)는, 고체 상태의 성막 원료(60)로서 루테늄카르보닐(Ru3(CO)12)을 수용하는 성막 원료 용기(61)를 갖고 있다. 성막 원료 용기(61)의 주위에는 히터(62)가 설치되어 있다. 성막 원료 용기(61)에는, 상방으로부터 캐리어 가스인 CO 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급 배관(63)이 삽입되어 있다. 캐리어 가스 공급 배관(63)에는 CO 가스를 공급하는 CO 가스 공급원(64)이 접속되어 있다. 또한, 성막 원료 용기(61)에는, 성막 원료 가스 공급 배관(65)이 삽입되어 있다. 이 가스 공급 배관(65)은, 처리 용기(2)의 가스 도입구(11)에 접속되어 있다. 따라서, CO 가스 공급원(64)로부터 캐리어 가스 공급 배관(63)을 통하여 성막 원료 용기(61) 내에 캐리어 가스로서의 CO 가스가 불어 넣어지고, 성막 원료 용기(61) 내에서 승화된 루테늄카르보닐(Ru3(CO)12) 가스가 CO 가스에 의해 반송되어 성막 원료 가스 공급 배관(65) 및 가스 도입구(11)를 통하여 가스 도입 기구(4)의 확산실(54)에 도입되어, 배플판(51)의 가스 방출구(53)로부터 처리 용기(2)의 처리 공간(S)에 공급된다. 캐리어 가스 공급 배관(63)에는, 유량 제어용의 매스 플로우 컨트롤러(66)와 그 전후의 밸브(67a, 67b)가 설치되어 있다. 또한, 가스 공급 배관(65)에는, 루테늄카르보닐(Ru3(CO)12) 가스량을 파악하기 위한 유량계(68)와 그 전후의 밸브(69a, 69b)가 설치되어 있다.
또한, 가스 공급 기구(5)는, 캐리어 가스 공급 배관(63)에 있어서의 밸브(67a)의 상류측에서 분기하여 설치된 카운터 CO 가스 배관(71)을 갖고 있다. 카운터 CO 가스 배관(71)은, 가스 공급 배관(65)에 접속되어 있다. 따라서, CO 가스 공급원(64)으로부터의 CO 가스가, 루테늄카르보닐 가스와는 별개로 처리 공간(S)에 공급 가능하도록 되어 있다. 카운터 CO 가스 배관(71)에는, 유량 제어용의 매스플로우 컨트롤러(72)와 그 전후의 밸브(73a, 73b)가 설치되어 있다.
또한, 가스 공급 기구(5)는, 희석 가스, 승온 가스, 퍼지 가스로서 이용하는 N2 가스를 공급하는 N2 가스 공급원(74)과, 열전달 가스로서 이용하는 H2 가스를 공급하는 H2 가스 공급원(75)을 갖는다. N2 가스 공급원(74)에는 N2 가스 공급 배관(76)이 접속되고, H2 가스 공급원(75)에는 H2 가스 공급 배관(77)이 접속되어 있으며, 이것들의 타단은 성막 원료 가스 공급 배관(65)에 접속되어 있다. N2 가스 공급 배관(76)에는, 유량 제어용의 매스플로우 컨트롤러(78)와 그 전후의 밸브(79a, 79b)가 설치되어 있고, H2 가스 공급 배관(77)에는, 유량 제어용의 매스 플로우 컨트롤러(80)와 그 전후의 밸브(81a, 81b)가 설치되어 있다.
또한, 희석 가스 등으로서 이용되는 N2 가스 대신 Ar 가스를 이용해도 된다. 또한, 열전달 가스로서 H2 가스 대신 He 가스를 사용해도 된다.
<성막 방법>
이어서, 이상과 같이 구성된 성막 장치(1)를 이용하여 행하여지는 성막 처리에 대하여 설명한다.
성막 처리에 즈음하여는, 게이트 밸브(17)를 개방하고, 개구부(16)로부터 웨이퍼(W)를 처리 용기(2) 내에 반입하여 적재대(3) 상에 적재하며, 처리 용기(2) 내를 배기 기구(6)에 의해 배기하여 소정의 압력으로 유지하고, 가열 히터(23)에 의해 적재대(3) 상의 웨이퍼(W)를 승온시킨 상태로 한다.
계속해서, 가스 공급 기구(5)에 있어서, 밸브(67a, 67b)를 개방하여 캐리어 가스 공급 배관(63)을 통해 성막 원료 용기(61)에 캐리어 가스로서의 CO 가스를 불어 넣어, 성막 원료 용기(61) 내로 히터(62)의 가열에 의해 승화되어 생성된 Ru3(CO)12 가스를 반송 가스인 CO 가스와 함께 성막 원료 가스 공급 배관(65) 및 가스 도입구(11)를 개입시켜 가스 도입 기구(4)의 확산실(54)에 공급한다. 그리고 공급된 성막 원료 가스를, 배플판(51)의 가스 방출구(53)를 거쳐 처리 용기(2)의 처리 공간(S)에 도입한다. 웨이퍼(W) 표면에는, 성막 원료 가스인 Ru3(CO)12 가스가 이하의 (1)식에 나타내는 반응에 의해 열분해 하여 생성된 루테늄(Ru)이 퇴적하여, 소정의 막 두께를 갖는 Ru막이 성막된다.
Ru3(CO)12→3Ru+12CO … (1)
이때, 웨이퍼 표면에 있어서는, 이하의 (2)식에 나타내는 바와 같은 Ru3(CO)12와 CO의 흡착·이탈 반응이 발생한다. 이 반응은, 트렌치나 홀 등의 오목부에 성막할 때에 양호한 스텝 커버리지를 얻을 수 있는 표면 반응 율속의 반응이고, Ru3(CO)12와 CO의 흡착·이탈반응은 평형 반응으로 생각된다.
Ru3(CO)12(g)←→Rux(CO)y(ad)+(12-y)CO(ad)←→3Ru(s)+12CO(g) … (2)
상기(1), (2)식에 나타내는 Ru3(CO)12 가스의 분해 반응은 CO 가스의 존재에 의해 억제할 수 있어, Ru3(CO)12의 구조를 최대한 유지한 채 성막 원료 가스를 확산실(54) 내에 공급할 수 있다. 이로 인해, 캐리어 가스로서 CO 가스를 이용한다.
또한, Ru3(CO)12 가스의 분해 반응을 더 효과적으로 억제하기 위해서는, Ru3(CO)12/CO 분압비를 감소시키는 것이 유효하며, 그 때문에, 카운터 CO 가스 배관(71)을 통하여, 루테늄카르보닐 가스와는 별개로 CO 가스를 공급하는 것이 유효하다.
이때의 처리 조건으로서는, 처리 용기 내의 압력이 0.001 내지 1Torr(0.13 내지 133Pa), 웨이퍼 온도가 성막 원료 가스의 분해 온도 이상, 예를 들어 150 내지 250℃의 범위, 캐리어 가스로서의 CO 가스의 유량이, 성막 원료인 Ru3(CO)12 가스의 유량이 5mL/min(sccm) 이하가 되는 것 같은 유량, 예를 들어 300mL/min(sccm) 이하 정도가 바람직하다.
이때, 성막 원료 가스인 Ru3(CO)12 가스는, 배플판(51)의 작용에 의해 확산 실(54) 내를 그 주위를 향해 확산되어, 배플판(51)의 주연부에 형성된 가스 방출구(53)로부터 하방을 향하여 방출되고, 처리 공간(S) 내를 웨이퍼(W)의 외주단 외측 영역을 향해 유하하여, 그 일부는, 처리 공간(S) 내의 중앙부를 향하여 확산된다. 유하된 성막 원료 가스의 대부분은 내부 구획벽(55)의 하단부에, 처리 공간(S)의 중앙부를 향해 연장되어 설치된 오리피스 형성 부재(58)에 부딪쳐, 일단, 처리 공간(S)의 중앙부 측으로 구부러진다. 그 성막 원료 가스의 일부는 처리 공간(S) 내에 체류하는 동시에, 많은 성막 원료 가스는 유로 면적이 좁혀진 오리피스부(59) 내를 흘러, 또한 가스 출구(56)를 통하여, 처리 용기(2) 내의 적재대(3)의 하방의 공간으로 흘러가고, 배기 용기(12) 내의 배기 공간을 거쳐 배기구(13)로부터 배출된다.
이와 같이, 배기 경로의 면적을 적절하게 좁힌 오리피스부(59)를 설치하도록 함으로써, 성막 원료 가스의 처리 공간(S)에서 배출될 때의 컨덕턴스를 저하시켜 처리 공간(S) 내에 적당한 시간 체류시킬 수 있고, 또한 처리 공간(S)의 중앙부에서는 성막 원료 가스가 과잉되지 않게, 처리 공간(S) 내의 분위기는 오리피스부 (59) 및 가스 출구(56)을 통하여 배출되어 가게 된다. 즉, 오리피스부(59)의 존재에 의해, 처리 공간(S) 내의 성막 원료 가스의 체류 시간을 적절하게 늘릴 수 있기 때문에, Ru막의 성막 속도를 높게 하면서, 막 두께의 면내 균일성을 양호하게 할 수 있다.
그러나, 이와 같이 처리 공간(S)에서의 성막 원료 가스의 흐름을 제어하여 어느 정도의 막 두께 면내 균일성을 확보할 수 있지만, 앞으로의 22nm 노드 이후의보다 미세화된 반도체 디바이스에 있어서의 Cu 배선에서는, Cu막의 기초로서의 Ru막에는 2nm 이하라고 하는 극히 얇은 막 두께가 요구되어, 막 두께 면내 균일성의 요구 레벨이 한층 높아지고 있어, 상기와 같은 성막 원료 가스의 흐름을 제어하는 것만으로는 불충분하게 되어가고 있다.
즉, 적재대(3)에 있어서는, 적재면을 갖는 적재대 본체(31)만을 가열 히터(23)로 가열하게 되어 있어, 그 외측의 부재인 에지 링(35), 커버링(44)등 (이하, 외측 부재라고 칭한다)은, 성막 원료 가스의 열분해를 억제하여 막이 형성되지 않도록, 가열 히터가 존재하지 않아, 적재대 본체(31)에 의해 가열되고 있을 뿐이기 때문에, 양자간에서 불가피하게 온도차가 발생하여, 이 온도차에 의해 막 두께의 차가 발생한다.
예를 들어, 적재대 본체(31)의 온도를 195로 설정하면, 웨이퍼(W)(중심부)의 온도가 190가 되고, 외측 부재의 온도가 180 이하로 되어, 그 결과, 웨이퍼 외주부에서의 온도 저하에 의해, 웨이퍼 외주부의 성막량이 웨이퍼 중심부의 성막량보다도 적어지게 되어, Ru막의 막 두께가 중심부보다도 외주부가 얇아지는 경향이 있다.　
종래는, 이러한 온도차에 의한 막 두께의 불균일은 문제가 안되었지만, 최근의 보다 미세화된 반도체 디바이스에 있어서의 Cu 배선에서는, 이러한 온도 차에 의한 막 두께의 불균일 조차도 문제가 된다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 처리 용기(2) 내에 열전달 가스로서 H2 가스를 도입하고, 적재대(3)의 웨이퍼(W)에 대응하여 설치된 적재대 본체(31)의 가열 히터(23)에 의한 열을, H2 가스를 통하여 적재대 본체(31)의 외측에 존재하는 에지 링(35), 커버링(44) 등의 외측 부재에 전달시켜, 외측 부재의 온도를 적재대 본체(31)의 온도에 최대한 가까운 값으로 하여, 웨이퍼(W)의 온도 균일성을 상승시킨다.
H2 가스는 500K(227)에 있어서의 열전도율이 267mW/ (m·K)이며, 다른 가스와 비교하여 특히 높은 열전도율을 갖고 있어(예를 들어, N2 가스는 38.64mW/ (m·K), Ar 가스는 26.58mW/ (m·K)), 극히 높은 열전달성을 나타낸다. 열전달 가스로서 사용하는 H2 가스는, 단독으로 처리 용기에 공급해도 되고, N2 가스 등으로 희석해도 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 열전달 가스로서는 He 가스를 이용할 수도 있다. He 가스의 열전도율은 H2 가스보다도 조금 떨어지지만, 500K(227)에 있어서의 열전도율이 221.2mW/ (m·K)로 높은 값이며, 열전달 가스로서 유효하다.
단, 처리 용기(2) 내에 웨이퍼(W)가 존재하고 있을 때에, H2 가스를 도입하면 성막한 막의 표면 평활성이 저하되는 경향에 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 반입 전에 H2 가스를 처리 용기(2)에 도입하여, 예비 가열하는 것이 바람직하다.
이때의 구체적인 성막 처리의 순서에 대하여, 도 4의 흐름도를 참조하여 설명한다.
제일 먼저, 처리 용기(2) 내에 열전달 가스인 H2 가스를 도입한다 (스텝 1). 이때 H2 가스만을 도입해도 되고, H2 가스와 N2 가스 모두를 도입해도 된다. 이에 의해, H2 가스를 통하여 적재대 본체(31)의 열이 그 외측 부재에 전달되고, H2 가스를 소정 시간 공급한 후, H2 가스를 정지하고, 처리 용기(2) 내를 배기한다 (스텝 2). 계속해서, 처리 용기(2) 내에 웨이퍼(W)를 반입하여 적재대(3) 상에 적재하고(스텝 3), 처리 용기(2) 내에 승온 가스인 N2 가스를 도입하여 웨이퍼(W)를 승온한다 (스텝 4). 계속해서, 처리 용기(2) 내에 Ru3(CO)12 가스를 도입하여 CVD에 의해 Ru막을 성막한다 (스텝 5). 그 후, 처리 용기(2) 내를 배기(퍼지)하고(스텝 6), 웨이퍼(W)를 처리 용기(2)로부터 반출한다 (스텝 7). 이상의 처리를 소정의 매수의 웨이퍼에 대해서 반복한다.
이때, 적재대 본체(31), 외측 부재(에지 링(35), 커버링(44) 등), 웨이퍼의 온도는, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이 변화한다. 한편, H2 가스에 의한 예비 가열을 행하지 않은 종래의 성막 처리 경우 온도 변화는, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같은 것이 된다. 이들을 비교하면, H2 가스에 의한 예비 열을 행한 경우에는, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 예비 가열 시에 외측 부재의 온도가 상승하여, Ru막 성막 시에 외측 부재의 온도가 웨이퍼의 온도에 가까운 값이 되는 것에 비해, H2 가스에 의한 예비 가열을 행하지 않는 종래 방법의 경우에는, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 반입 후의 승온 공정 시에 외측 부재의 온도가 충분히 상승하지 않아, Ru막 성막 시에, 외측 부재의 온도가 웨이퍼의 온도보다도 훨씬 낮아지는 것을 알 수 있다.
또한, 열전달 가스로서 He 가스를 이용한 경우에도 마찬가지의 순서로 처리를 행할 수 있지만, He 가스는 Ru막의 평활성을 저하시키지 않기 때문에, 웨이퍼(W)의 존재 하에서 도입해도 악영향은 없다. 예를 들어, 웨이퍼를 승온할 때에 N2 가스 대신 전열 가스로서 He 가스를 도입해도 된다.
< 실험예>
제일 먼저, H2 가스로 예비 가열하는 본 발명의 방법과, 예비 가열하지 않는 경우의 Ru막의 막 두께에 대하여 조사했다. 여기에서는, 층간 절연막의 위에 배리어막으로서 이온화 PVD(Ionized physical vapor deposition;iPVD)에 의해 성막된 TaN막과 열산화막을 갖는 실리콘 웨이퍼를 이용하고, H2 가스로 예비 가열한 경우와, 예비 가열하지 않은 경우에서, 다양한 막 두께로 CVD에 의해 Ru막을 성막하고, 웨이퍼 직경 방향을 따라 막 두께를 측정했다. 도 6은, 웨이퍼 직경 방향의 막 두께 편차(1σ)를 나타내는 것이다. 또한, 도 6에서는, H2 가스에 의한 예비 가열의 효과를 확인하기 위하여, H2 가스에 의해 예비 가열을 행하지 않고, N2 가스에 의한 승온 시간을 종래의 60sec에서 180sec로 연장한 것의 결과에 대해서도 나타내고 있다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 승온 시간을 증가 시킴으로써 막 두께의 편차는 조금 저하된 것에 그치고 있지만, H2 가스에 의한 예비 가열을 행함으로써, 막 두께의 편차가 명확하게 저하되는 것이 확인되었다.
이어서, 실제로 Cu막의 시드(seed)층으로서 이용되는 막 두께 2nm 부근에서 Ru막을 성막한 경우에 있어서의 웨이퍼 직경 방향의 막 두께 분포를 측정하였다. 그 결과를 도 7에 나타낸다. 도 7의 (a)는 H2 가스로 예비 가열을 행한 경우, (b)는 예비 가열을 행하지 않은 경우이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, H2 가스에 의한 예비 가열을 행하지 않은 종래 방법에서는, 웨이퍼 외주부의 막 두께가 얇아지고 있는 것을 알 수 있다. 한편, H2가스에 의한 예비 가열을 행한 경우는, 웨이퍼 외주부에서 막 두께가 얇아지는 일 없이, 웨이퍼 면내 전체에서 균일한 막 두께로 되어 있는 것을 알 수 있다.
도 6, 7에 나타내는 바와 같이, H2 가스에 의한 예비 가열 처리를 행함으로써 막 두께 균일성이 향상된 것은, H2 가스에 의한 예비 가열에 의해, 웨이퍼의 외측에 존재하는 외측 부재가 충분히 가열되어, 외측 부재의 온도가 웨이퍼 온도에 가까운 값이 된 것으로, 웨이퍼 외주의 성막량이 중심부와 동등하게 되었기 때문이라고 생각된다.
이어서, H2 가스의 공급 타이밍에 의한 Ru막 표면의 평활성 차이를 조사했다. 여기에서는, 층간 절연막의 위에 배리어막으로서 이온화 PVD(iPVD)에 의해 성막된 TaN막과 열산화막을 갖는 실리콘 웨이퍼를 이용하고, 웨이퍼 반입 전에 H2 가스를 도입하여 예비 가열한 후에 Ru막을 성막한 경우와, 웨이퍼의 존재 하에서 H2 가스를 도입하여 예비 가열한 후에 Ru막을 성막한 경우에서 막의 평활성을 평가하였다. 막의 평활성은, Haze에 의해 평가하였다. Haze는 빛의 산란에 의한 평가 방법으로, 막이 평활 한만큼 Haze의 값은 작아진다. 비교를 위하여, H2 가스를 도입하지 않는 종래의 방법에서 Ru막을 성막한 경우에 대해서도 Haze에 의해 막의 평활성을 평가하였다.
이 결과를 도 8, 9에 나타낸다. 도 8은 웨이퍼의 존재 하에서 H2 가스를 도입하여 Ru막을 성막한 경우와, H2 가스를 도입하지 않는 종래의 방법에서 Ru막을 성막한 경우에 있어서의 막 두께와 Haze와의 관계를 나타내는 것이며, 도 9는 웨이퍼 반입 전에 H2 가스를 도입하여 Ru막을 성막한 경우와, H2 가스를 도입하지 않는 종래의 방법에서 Ru막을 성막한 경우에 있어서의 막 두께와 Haze와의 관계를 나타내는 것이다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼의 존재 하에서 H2 가스를 도입하면, 종래보다도 Haze가 상승하는 경향이 있는 것에 비해, 도 9에 나타내는 바와 같이, H2 가스를 도입하여 승온한 후에 Ru막을 성막한 경우에는, 종래와 동등한 Haze가 얻어지는 것이 확인되었다. 이러한 Haze의 상승(Haze의 저하)는, 기초인 TiN막이 H2 가스에 노출되는 것에 의한 것으로 생각되어, 웨이퍼 반입 전에 H2 가스로 예비 가열하는 것이 바람직한 것이 확인되었다.
<Cu 배선의 형성 방법>
이어서, 이상과 같이 형성되는 Ru막을 이용한 Cu 배선의 형성 방법에 대하여 설명한다.
도 10은 그러한 Cu 배선의 형성 방법을 나타내는 흐름도이며, 도 11은 그 공정 단면도다.
먼저, 하부 구조(201)(상세는 생략)의 위에 SiO2막, Low-k막(SiCO, SiCOH 등) 등의 층간 절연막(202)을 가지며, 거기에 트렌치(203) 및 하층 배선에의 접속을 위한 비아(도시하지 않음)가 소정 패턴으로 형성된 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 웨이퍼로 기재한다)(W)를 준비한다 (스텝 11, 도 11의 (a)). 이러한 웨이퍼(W)로서는, Degas 프로세스나 Pre-Clean 프로세스에 의해, 절연막 표면의 수분이나 에칭/애싱 시의 잔사를 제거한 것인 것이 바람직하다.
이어서, 트렌치(203) 및 비아의 표면을 포함하는 전체면에 Cu의 확산을 억제하는 배리어막(204)을 성막한다 (스텝 12, 도 11의 (b)).
배리어막(204)으로서는, Cu에 대하여 높은 배리어성을 갖는, 저저항의 것이 바람직하여, Ti막, TiN막, Ta막, TaN막, Ta/TaN의 2층 막을 적절하게 이용할 수 있다. 또한, TaCN막, W막, WN막, WCN막, Zr막, ZrN막, V막, VN막, Nb막, NbN막 등을 이용할 수도 있다. Cu 배선은 트렌치 또는 홀 내에 매립하는 Cu의 체적이 커질수록 저저항이 되므로, 배리어막은 매우 얇게 형성하는 것이 바람직하고, 그러한 관점에서 그 두께는 1 내지 20nm가 바람직하다. 보다 바람직하게는 1 내지 10nm이다. 배리어막은, iPVD, 예를 들어 플라즈마 스퍼터에 의해 성막할 수 있다. 또한, 통상의 스퍼터, 이온 플레이팅 등의 다른 PVD로 성막할 수도 있고, CVD나 ALD, 플라즈마를 이용한 CVD나 ALD로 성막할 수도 있다.
계속해서, 배리어막(204)의 위에 상술한 루테늄카르보닐(Ru3(CO)12)을 이용한 CVD법에 의해, Ru막(205)을 라이너막으로서 성막한다 (스텝 13, 도 11의 (c)). Ru막은, 매립하는 Cu의 체적을 크게 하여 배선을 저저항으로 하는 관점에서, 예를 들어 1 내지 5nm로 얇게 형성하는 것이 바람직하다.
Ru는 Cu에 비하여 습윤성이 높기 때문에, Cu의 기초에 Ru막을 형성함으로써, 다음의 iPVD에 의한 Cu막 형성 시에, 양호한 Cu의 이동성을 확보할 수 있어, 트렌치나 홀의 영역을 막는 오버행을 발생하기 어렵게 할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, H2 가스와 같은 열전달 가스에 의해 예비 가열을 행함으로써, 가열 히터가 매설되어 있는 적재대 본체의 열을 외측 부재에 공급할 수 있어, Cu 배선의 미세화에 따라 Ru막의 요구 막 두께가 2nm 이하라고 하는 극히 얇은 레벨이 되어도, 막 두께의 면내 균일성을 높게 유지할 수 있다.
계속해서, PVD에 의해 Cu막(206)을 형성하여, 트렌치(203) 및 비아(도시하지 않음)를 매립한다 (스텝 14, 도 11의 (d)). PVD로서는, iPVD를 이용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, Cu의 오버행을 억제하여 양호한 매립성을 확보할 수 있다. 또한, PVD를 이용함으로써 도금보다도 고순도의 Cu막을 얻을 수 있다. Cu막(206)의 성막 시에는, 그 후의 평탄화 처리에 대비하여, Cu막(206)이 트렌치(203)의 상면에서부터 쌓여 증가되도록 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 이 증가분에 대해서는, PVD에 의해 연속해서 형성하는 대신, 도금에 의해 형성해도 좋다.
Cu막(206)의 성막 후, 필요에 따라 어닐 처리를 행한다(스텝 15, 도 11의 (e)). 이 어닐 처리에 의해, Cu막(206)을 안정화시킨다.
이 후, CMP(Chemical Mechanical Polishing)에 의해 웨이퍼(W) 표면의 전체면을 연마하여, 표면의 Cu막(206), 및 그 아래의 Ru막(205) 및 배리어막(204)을 제거하여 평탄화한다 (스텝 16, 도 11의 (f)). 이에 의해 트렌치 및 비아(홀)내에 Cu 배선(207)이 형성된다.
또한, Cu 배선(207)을 형성한 후, 웨이퍼(W) 표면의 Cu 배선(207) 및 층간 절연막(202)을 포함하는 전체면에, 유전체캡이나 메탈캡 등의 적절한 캡막이 성막된다.
이상과 같은 방법에 의해, 극히 미세한 트렌치나 홀에 대하여 고 스텝 커버리지에서 Ru막을 성막할 수 있으므로, 보이드가 발생하지 않고 Cu막을 매립하는 것이 가능하게 된다. 또한, 고 스텝 커버리지에서 Ru막을 성막할 수 있으므로, 극히 얇은 Ru막을 성막할 수 있고, Cu 배선 중의 Cu의 체적을 보다 증대시킬 수 있으므로, Cu 배선을 보다 저저항화할 수 있다. 또한, CVD로 Cu를 매립함으로써, Cu의 결정립을 증대시킬 수 있어, 이것에 의해서도 Cu 배선을 보다 저저항화할 수 있다.
<Cu 배선을 형성하기 위한 성막 시스템>
이어서, Cu 배선의 형성 방법의 실시에 적합한 성막 시스템에 대하여 설명한다.
도 12는, Cu 배선의 형성 방법에 이용되는 성막 시스템의 일례를 나타내는 평면도이다.
성막 시스템(300)은, 배리어막 성막 및 Ru막 성막을 위한 제1 처리부(301)와, Cu막 성막을 위한 제2 처리부(302)와, 반출입부(303)와, 제어부(304)를 갖고 있으며, 웨이퍼(W)에 대하여 Cu 배선을 형성할 때에 있어서의, 기초막의 성막과 Cu막의 성막을 행하는 것이다.
제1 처리부(301)는, 제1 진공 반송실(311)과, 이 제1 진공 반송실(311)의 벽부에 접속된, 2개의 배리어막 성막 장치(312a, 312b) 및 2개의 Ru막 성막 장치 (314a, 314b)를 갖고 있다. Ru막 성막 장치(314a, 314b)는, 상술한 성막 장치(1)과 마찬가지로 구성되어 있다. 배리어막 성막 장치(312a) 및 Ru막 성막 장치(314a)와 배리어막 성막 장치(312b) 및 Ru막 성막 장치(314b)는 선 대칭의 위치에 배치되어 있다.
제1 진공 반송실(311)의 다른 벽부에는, 웨이퍼(W)의 탈가스 처리를 행하는 탈가스실(305a, 305b)이 접속되어 있다. 또한, 제1 진공 반송실(311)의 탈가스실(305a)와 (305b)의 사이의 벽부에는, 제1 진공 반송실(311)과 후술하는 제2 진공 반송실(321) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 전달실(305)이 접속되어 있다.
배리어막 성막 장치(312a, 312b), Ru막 성막 장치(314a, 314b), 탈가스실(305a, 305b) 및 전달실(305)은, 제1 진공 반송실(311)의 각 변에 게이트 밸브(G)를 통하여 접속되고, 이들은 대응하는 게이트 밸브(G)의 개폐에 의해, 제1 진공 반송실(311)에 대하여 연통·차단된다.
제1 진공 반송실(311) 내는 소정의 진공 분위기로 유지 되도록 되어 있고, 그 안에는, 웨이퍼(W)를 반송하는 제1 반송 기구(316)가 설치되어 있다. 이 제1 반송 기구(316)는, 제1 진공 반송실(311)의 대략 중앙에 배치되어 있고, 회전 및 신축 가능한 회전·신축부(317)와, 그 선단에 설치되어 웨이퍼(W)를 지지하는 2개의 지지 아암(318a, 318b)을 갖는다. 제1 반송 기구(316)는, 웨이퍼(W)를 배리어막 성막 장치(312a, 312b), Ru막 성막 장치(314a, 314b), 탈가스실(305a, 305b) 및 전달실(305)에 대하여 반출입 한다.
제2 처리부(302)는, 제2 진공 반송실(321)과, 이 제2 진공 반송실(321)이 대향하는 벽부에 접속된 2개의 Cu막 성막 장치(322a, 322b)를 갖고 있다. Cu막 성막 장치(322a, 322b)를 오목부의 매립에서부터 증가부의 성막까지 일괄하여 행하는 장치로서 이용해도 되고, Cu막 성막 장치(322a, 322b)를 매립에만 사용하고, 증가부를 도금에 의해 형성해도 된다.
제2 진공 반송실(321)의 제1 처리부(301) 측의 2개의 벽부에는, 각각 상기 탈가스실(305a, 305b)이 접속되고, 탈가스실(305a)와 (305b)의 사이의 벽부에는, 상기 전달실(305)이 접속되어 있다. 즉, 전달실(305) 줄의 탈가스실(305a) 및 (305b)는, 모두 제1 진공 반송실(311)과 제2 진공 반송실(321)과의 사이에 설치되어, 전달 실(305)의 양측에 탈가스실(305a) 및 (305b)가 배치되어 있다. 또한, 제2 진공 반송실(321)의 반출입부(303)측의 2개의 벽부에는, 각각 대기 반송 및 진공 반송 가능한 로드 로크실(306a, 306b)이 접속되어 있다.
Cu막 성막 장치(322a, 322b), 탈가스실(305a, 305b) 및 로드 로크실(306a, 306b)은, 제2 진공 반송실(321)의 각 벽부에 게이트 밸브(G)를 통하여 접속되고, 이들은 대응하는 게이트 밸브를 개방함으로써 제2 진공 반송실(321)과 연통되어, 대응하는 게이트 밸브(G)를 폐쇄함으로써 제2 진공 반송실(321)로부터 차단된다. 또한, 전달실(305)은 게이트 밸브를 통하지 않고 제2 반송실(321)에 접속되어 있다.
제2 진공 반송실(321) 내는 소정의 진공 분위기로 유지되도록 되어 있고, 그 안에는, Cu막 성막 장치(322a, 322b), 탈가스실(305a, 305b), 로드 로크실(306a, 306b) 및 전달실(305)에 대하여 웨이퍼(W)의 반출입을 행하는 제2 반송 기구(326)가 설치되어 있다. 이 제2 반송 기구(326)는, 제2 진공 반송실(321)의 대략 중앙에 배치되어 있고, 회전 및 신축 가능한 회전·신축부(327)를 가지며, 그 회전·신축부 (327)의 선단에 웨이퍼(W)를 지지하는 2개의 지지 아암(328a, 328b)이 설치되어 있고, 이들 2개의 지지 아암(328a, 328b)은 서로 반대 방향을 향하도록 회전·신축부 (327)에 설치되어 있다.
반출입부(303)는, 상기 로드 로크실(306a, 306b)를 사이에 두고 제2 처리부 (302)과 반대측에 설치되어 있어, 로드 로크실(306a, 306b)이 접속되는 대기 반송실(331)을 갖고 있다. 대기 반송실(331)의 상부에는 청정 공기의 다운 플로우를 형성하기 위한 필터(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 로드 로크실(306a, 306b)과 대기 반송실(331)과의 사이의 벽부에는 게이트 밸브(G)가 설치되어 있다. 대기 반송실(331)의 로드 로크실(306a, 306b)이 접속된 벽부와 대향하는 벽부에는 피처리 기판으로서의 웨이퍼(W)를 수용하는 캐리어(C)에 접속하는 2개의 접속 포트(332, 333)가 설치되어 있다. 또한, 대기 반송실(331)의 측면에는 웨이퍼(W)의 얼라인먼트를 행하는 얼라인먼트 챔버(334)가 설치되어 있다. 대기 반송실(331) 내에는, 캐리어(C)에 대한 웨이퍼(W)의 반출입 및 로드 로크실(306a, 306b)에 대한 웨이퍼(W)의 반출입을 행하는 대기 반송용 반송 기구(336)가 설치되어 있다. 이 대기 반송용 반송 기구(336)는, 2개의 다관절 아암을 갖고 있으며, 캐리어(C)의 배열 방향을 따라서 레일(338) 위를 주행 가능하도록 되어 있어, 각각의 선단의 핸드(337) 상에 웨이퍼(W)를 실어 그 반송을 행하도록 되어 있다.
제어부(304)는, 성막 시스템(300)의 각 구성부, 예를 들어 배리어막 성막 장치(312a, 312b), Ru막 성막 장치(314a, 314b), Cu막 성막 장치(322a, 322b), 반송 기구(316, 326, 336) 등을 제어하기 위한 것으로, 각 구성부를 개별로 제어하는 컨트롤러(도시하지 않음) (예를 들어 상기 컨트롤러(7))의 상위의 제어 장치로서 기능한다. 이 제어부(304)는, 각 구성부의 제어를 실행하는 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 프로세스 컨트롤러와, 오퍼레이터가 성막 시스템(300)을 관리하기 위한 입력 조작이나 가동 상황의 모니터링을 행하기 위한 유저 인터페이스와, 각종 데이터 및 처리 조건에 따라서 처리 장치의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 처리 레시피나 기타 제어 데이터가 저장된 기억부를 구비하고 있다. 처리 레시피는 기억부 중 기억 매체(하드 디스크, CDROM, DVD, 플래시 메모리 등)에 기억되어 있다. 다른 장치로부터, 예를 들어 전용 회선을 통하여 레시피를 적절히 전송시키도록 해도 된다.
그리고, 필요에 따라, 유저 인터페이스로부터의 지시 등으로 임의의 레시피를 기억부로부터 호출하여 프로세스 컨트롤러에 실행시킴으로써, 프로세스 컨트롤러의 제어 하에서, 성막 시스템(300)에서의 원하는 처리가 행하여진다.
이러한 성막 시스템(300)에 있어서는, 캐리어(C)로부터 대기 반송용 반송 기구(336)에 의해 트렌치나 홀을 갖는 소정 패턴이 형성된 웨이퍼(W)를 취출하여, 로드 로크실(306a) 또는 (306b)로 반송하고, 그 로드 로크실을 제2 진공 반송실(321)과 동일한 정도의 진공도로 감압한 후, 제2 반송 기구(326)에 의해 로드 로크실의 웨이퍼(W)를 제2 진공 반송실(321)을 통해 탈가스실(305a) 또는 (305b)로 반송하여, 웨이퍼(W)의 탈가스 처리를 행한다. 그 후, 제1 반송 기구(316)에 의해 탈가스실의 웨이퍼(W)를 취출하여, 제1 진공 반송실(311)을 통해 배리어막 성막 장치 (312a) 또는 (312b)로 반입하여, 배리어막을 성막한다. 배리어막 성막 후, 제1 반송 기구(316)에 의해 배리어막 성막 장치(312a) 또는 (312b)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여, Ru막 성막 장치(314a) 또는 (314b)에 반입하여, 상술한 바와 같이 Ru막을 성막한다. Ru막 성막 후, 제1 반송 기구(316)에 의해 Ru막 성막 장치(314a) 또는 (314b)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여, 전달실(305)에 반송한다. 그 후, 제2 반송 기구(326)에 의해 웨이퍼(W)를 취출하여, 제2 진공반송실(321)을 통해 Cu 성막 장치(322a) 또는 (322b)로 반입하여 Cu막을 형성하여, 트렌치 및 비아에 Cu를 매립한다. 이때에, 증가부까지 일괄하여 성막해도 되지만, Cu막 성막 장치(322a) 또는 (322b)에서는 매립만을 행하고, 도금에 의해 증가부의 형성을 행하여도 된다.
Cu막의 형성 후, 웨이퍼(W)를 로드 로크실(306a) 또는 (306b)로 반송하고, 그 로드 로크실을 대기압으로 복귀시킨 후, 대기 반송용 반송 기구(336)에 의해 Cu막이 형성된 웨이퍼(W)를 취출하여, 캐리어(C)로 되돌린다. 이러한 처리를 캐리어내의 웨이퍼(W)의 수만큼 반복한다.
이러한 성막 시스템(300)에 의하면, 대기 개방하지 않은 진공 중에서 배리어막의 성막, Ru막의 성막, Cu막의 성막을 행할 수 있어, 각 공정 후의 표면에서의 산화를 방지할 수 있어, 고성능의 Cu 배선을 얻을 수 있다.
이상의 성막 시스템(300)에 의해 상기 실시 형태에 있어서의 배리어막 성막에서부터 Cu막 성막까지를 행할 수 있지만, Cu막 성막 후에 행하여지는 어닐 공정, CMP 공정은, 성막 시스템(300)으로부터 반출한 후의 웨이퍼(W)에 대하여, 별도의 장치를 이용하여 행할 수 있다. 이 장치는, 통상 이용되는 구성의 것이어도 된다. 이 장치와 성막 시스템(300)으로 Cu 배선 형성 시스템을 구성하고, 제어부(304)와 동일한 기능을 갖는 공통의 제어부에 의해 일괄하여 제어하도록 함으로써, 상기 다른 실시 형태의 Cu 배선의 형성 방법을 하나의 처리 레시피에 의해 일괄하여 제어할 수 있다.
<다른 적용>
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다. 예를 들어, 상기 실시 형태에서는, Cu 배선 형성 시의 Cu막의 기초막으로서 이용하는 Ru막을 예로 들어서 설명했지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 실시 형태에서는, Ru3(CO)12 가스를 이용하여 Ru막을 성막하는 경우를 예로 들어서 설명했지만, 본 발명의 원리상, 성막 원료 가스를 열에 의해 분해 또는 반응시켜 막을 형성하는 것이라면 적용가능하고, 성막하는 막은 Ru막에 한하지 않으며, 막의 재료에 따라서 성막 원료 가스로서 다양한 금속 카르보닐을 이용할 수 있고, 성막 원료 가스는 금속 카르보닐에 한하지 않고 다양한 것을 이용할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 금속 카르보닐 가스인 Ru3(CO)12 가스를 열 분해하는 경우에 대하여 나타냈지만, 성막 원료 가스를 다른 가스와 반응시켜 소정의 막을 형성하는 경우에도 적용 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 트렌치와 비아(홀)를 갖는 웨이퍼에 본 발명의 방법을 적용한 예를 나타냈지만, 오목부의 형태는 트렌치와 비아 모두를 갖는 것에 한하지 않는다. 또한, 적용되는 디바이스의 구조도 상기 실시 형태에 한하지 않고, 기판에 대해서도 반도체 웨이퍼에 한하지 않는다.
또한, 상기 실시 형태에서는 성막 장치로서, 성막 원료가 기판의 주연부와 중심부에 균일하게 공급되도록, 주연부의 기판보다 외측에 대응하는 위치에 가스 방출구를 갖는 배플판을 이용함과 함께, 처리 공간(S)을 둘러싸도록 된 구획벽을 설치하여 성막 원료의 흐름을 제어하도록 한 성막 장치에 대하여 나타냈지만, 이에 한하지 않고, 기판에 샤워 형상으로 가스를 방출하는 일반적인 샤워 헤드를 이용하여 성막 원료 가스를 방출하는 등의 다른 가스 도입 기구를 이용하는 성막 장치에서도, 기판의 외측 부재 온도가 기판보다도 낮아지는 것에 의해 막 두께가 불균일해지는 것 같은 경우라면 적용 가능하다.
1; 성막 장치 2; 처리 용기
3; 적재대 4; 가스 도입 기구
5; 가스 공급 기구 6; 배기 기구
7; 컨트롤러 23; 가열 히터
31; 적재대 본체 32; 베이스
35; 에지 링(외측 부재) 44; 커버링(외측 부재)
60; 성막 원료 61; 성막 원료 용기
63; 캐리어 가스 공급 배관 64; CO 가스 공급원
75; H2 가스 공급원 W; 반도체 웨이퍼(피처리 기판)

Claims (12)

  1. 처리 용기 내에 설치된 적재대의 적재대 본체에 피처리 기판을 적재하고, 상기 처리 용기 내를 진공 배기한 상태에서, 상기 적재대 본체에 설치된 가열 히터에 의해 상기 피처리 기판을 가열하면서, 상기 처리 용기 내에 성막 원료 가스를 공급하여, 상기 피처리 기판의 표면에서 성막 원료 가스를 열분해 또는 반응시켜 상기 피처리 기판 상에 소정의 막을 성막하는 성막 방법으로서,
    상기 성막 원료 가스의 공급에 앞서, 상기 처리 용기 내에 H2 가스 또는 He 가스를 포함하는 열전달 가스를 도입하여 상기 적재대 본체의 열을 상기 적재대 본체의 반지름 방향 외측에 열전달시키는 성막 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적재대는, 상기 적재대 본체의 반지름 방향 외측에, 피처리 기판보다도 낮은 온도로 설정된 외측 부재를 갖는 성막 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    피처리 기판을 상기 처리 용기에 반입하기 전에, 상기 처리 용기 내에 상기 열전달 가스를 도입하여 상기 적재대 본체의 열을 상기 적재대 본체의 반지름 방향 외측에 열전달시킨 후, 상기 열전달 가스를 상기 처리 용기로부터 배출하고, 그 후 피처리 기판을 상기 처리 용기에 반입하여 상기 적재대에 적재, 성막 처리를 행하는 성막 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    피처리 기판을 상기 처리 용기에 반입하여 상기 적재대에 적재한 후, 상기 처리 용기 내에 승온 가스를 도입하여 상기 피처리 기판을 승온시키고, 그 후 성막 처리를 행하는 성막 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 성막 원료 가스로서 Ru3(CO)12 가스를 이용하고, 이것을 열분해하여 상기 소정의 막으로서 루테늄 막을 성막하는 성막 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 소정의 막으로서의 루테늄 막은, 구리 배선을 형성할 때의 구리막의 기초로서 이용되는 성막 방법.
  7. 피처리 기판의 표면에 소정의 막을 형성하는 성막 장치로서,
    피처리 기판을 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에서 피처리 기판이 적재되는 적재대 본체를 갖는 적재대와,
    적재대 본체에 설치된 가열 히터와,
    상기 처리 용기 내에 성막 원료 가스를 공급하는 성막 원료 가스 공급 수단과,
    상기 처리 용기 내에 H2 가스 또는 He 가스를 포함하는 열전달 가스를 도입하는 열전달 가스 도입 수단과,
    상기 처리 용기 내를 배기하는 배기 수단과,
    상기 가열 히터에 의해 상기 적재대 본체 상의 피처리 기판을 가열시키면서, 상기 처리 용기 내에 성막 원료 가스를 공급하여, 상기 피처리 기판의 표면에서 성막 원료 가스를 열분해 또는 반응시켜 상기 피처리 기판 상에 소정의 막을 성막하는 제어 및 상기 성막 원료 가스의 공급에 앞서, 상기 처리 용기 내에 H2 가스 또는 He 가스를 포함하는 열전달 가스를 도입하여 상기 적재대 본체의 열을 상기 적재대 본체의 반지름 방향 외측에 열전달시키는 제어를 행하는 제어부를 포함하는 성막 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적재대는, 상기 적재대 본체의 반지름 방향 외측에, 피처리 기판보다도 낮은 온도로 설정된 외측 부재를 포함하는 성막 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 피처리 기판을 상기 처리 용기에 반입하기 전에, 상기 처리 용기 내에 상기 열전달 가스를 도입하여 상기 적재대 본체의 열을 상기 적재대 본체의 반지름 방향 외측에 열전달시킨 후, 상기 열전달 가스를 상기 처리 용기로부터 배출시키고, 그 후 피처리 기판을 상기 처리 용기에 반입하여 상기 적재대에 적재시키고, 성막 처리를 행하게 하는 성막 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는, 피처리 기판을 상기 처리 용기에 반입시켜 상기 적재대에 적재시킨 후, 상기 처리 용기 내에 승온 가스를 도입시켜 상기 피처리 기판을 승온시키고, 그 후 성막 처리를 행하도록 하는 성막 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 성막 원료 가스로서 Ru3(CO)12 가스를 이용하고, 이것을 열분해하여 상기 소정의 막으로서 루테늄 막을 성막시키는 성막 장치.
  12. 컴퓨터 상에서 동작하며, 성막 장치를 제어하기 위한 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독가능 기억 매체로서,
    상기 프로그램은, 실행 시에, 청구항 1의 성막 방법이 행하여지도록, 상기 컴퓨터에 상기 성막 장치를 제어시키는 기억 매체.
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