JP2006120713A - 成膜方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 超臨界状態の媒体を用いた、微細パターンへの成膜方法において、従来に比べて微細パターンへのカバレッジと埋め込み特性を良好とし、さらに微細なパターンへの成膜を可能とする。
【解決手段】 被処理基板上に、超臨界状態の媒体にプリカーサを溶解した処理媒体を供給して成膜を行う成膜方法であって、前記被処理基板の温度を、成膜が生じる温度の下限である成膜下限温度未満である第１の温度とし、当該被処理基板上に前記処理媒体を供給する第１の工程と、前記被処理基板の温度を前記第１の温度から前記成膜下限温度以上である第２の温度に上昇させることで、当該被処理基板上に成膜を行う第２の工程と、を有することを特徴とする成膜方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は超臨界状態の媒体を用いた成膜方法に関する。
近年、半導体装置の高性能化に伴い、半導体デバイスの高集積化が進んで微細化の要求が著しくなっており、配線ルールは０．１μｍ以下の領域へと開発が進んでいる。また、配線材料は配線遅延の影響の少ない、抵抗値の低いＣｕが用いられている。
そのため、Ｃｕ成膜技術と微細配線技術の組み合わせが、近年の微細化した多層配線技術の重要なキーテクノロジーとなっている。
前記したＣｕの成膜方法に関しては、スパッタ法、ＣＶＤ法、メッキ法などが一般に知られているが、いずれも微細配線を考えた場合にはカバレージに限界があり、０．１μｍ以下の高アスペクト比の微細パターンに効率よくＣｕを成膜することは非常に困難である。
そこで、微細パターンにＣｕを効率よく成膜する方法として超臨界状態の媒体を用いたＣｕの成膜方法が提案されている。
超臨界状態にある物質を成膜のため前駆体化合物（プリカーサ）を溶解するための媒体に用いると、液体に近い密度・溶解度を持つことから、気体の媒体に比べてプリカーサの溶解度を高く維持できる一方、気体に近い拡散係数を利用することで、プリカーサを液体の媒体よりも効率よく被処理体に輸送することが可能となる。そのため、超臨界状態の媒体にプリカーサを溶解した処理媒体を用いた成膜では、成膜速度が高く、かつ微細パターンへのカバレッジが良好な成膜を行うことが可能となる。
例えば、超臨界状態のＣＯ2を用いてＣｕ成膜のためのプリカーサを溶解して処理媒体を形成し、Ｃｕの成膜を行う方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
この場合、ＣＯ2の超臨界状態の媒体においては、Ｃｕを含む前駆体化合物であるＣｕ成膜プリカーサの溶解度が高い一方で粘性が低く、拡散性が高いため、いわゆるアスペクト比が高い微細なパターンに、良好なカバレッジでＣｕ成膜が可能となる。
「Deposition of Conformal Copper and Nickel Films from Supercritical Carbon Dioxide」 ＳＣＩＥＮＣＥ ｖｏｌ２９４ ２００１ １０月５日
しかし、このように超臨界状態の媒体を用いた場合であっても、配線パターンの微細化にともなって、パターニングの開口部の形状がさらに微細化し、さらにアスペクトが大きい場合には、パターニングのカバレッジ、または埋め込み性が充分でない場合が生じていた。
そこで、本発明では上記の問題を解決した、新規で有用な成膜方法を提供することを目的としている。
本発明の具体的な課題は、超臨界状態の媒体を用いた、微細パターンへの成膜方法において、従来に比べて微細パターンへのカバレッジと埋め込み特性を良好とし、さらに微細なパターンへの成膜を可能とすることである。
本発明は、上記の課題を解決するために、
請求項１に記載したように、
被処理基板上に、超臨界状態の媒体にプリカーサを溶解した処理媒体を供給して成膜を行う成膜方法であって、
前記被処理基板の温度を、成膜が生じる温度の下限である成膜下限温度未満である第１の温度とし、当該被処理基板上に前記処理媒体を供給する第１の工程と、
前記被処理基板の温度を前記第１の温度から前記成膜下限温度以上である第２の温度に上昇させることで、当該被処理基板上に成膜を行う第２の工程と、を有することを特徴とする成膜方法により、また、
請求項２に記載したように、
前記第１の温度と前記第２の温度との温度差が、５０℃以上３００℃以下であることを特徴とする請求項１記載の成膜方法により、また、
請求項３に記載したように、
前記第１の温度と前記成膜下限温度との温度差が、１０℃以上１００℃以下であることを特徴とする請求項１記載の成膜方法により、また、
請求項４に記載したように、
前記プリカーサは、Ｃｕ（ｈｆａｃ）２、Ｃｕ（ａｃａｃ）2、Ｃｕ（ｄｐｍ）2、Ｃｕ（ｄｉｂｍ）2、Ｃｕ（ｉｂｐｍ）2、Ｃｕ（ｈｆａｃ）ＴＭＶＳ、および、Ｃｕ（ｈｆａｃ）ＣＯＤ、のいずれかであることを特徴とする、請求項１乃至３のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項５に記載したように、
前記第１の温度は、１００℃以上２５０℃以下であることを特徴とする請求項４記載の成膜方法により、また、
請求項６に記載したように、
前記第２の温度は、２００℃以上４００℃以下であることを特徴とする請求項４記載の成膜方法により、また、
請求項７に記載したように、
前記成膜は、前記被処理基板上に形成されたパターン形状を埋設するように行われることを特徴とする請求項１乃至６のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項８に記載したように、
前記パターン形状は前記被処理基板上に形成された絶縁層に形成されていることを特徴とする請求項７記載の成膜方法により、また、
請求項９に記載したように、
前記処理媒体には、前記プリカーサの還元剤が添加されることを特徴とする請求項１乃至８のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項１０に記載したように、
前記超臨界状態の媒体は、ＣＯ２よりなることを特徴とする請求項１乃至９のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項１１に記載したように、
前記第１の工程および前記第２の工程は、前記被処理基板を保持する保持台を内部に有する処理容器の内部によって実施され、
前記処理媒体は前記処理容器の内部に供給され、前記被処理基板の温度上昇は前記保持台に設けられた加熱手段により行われることを特徴とする請求項１乃至１０のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項１２に記載したように、
前記被処理基板が前記処理容器内に搬入、または前記被処理基板が前記処理容器内より搬出される場合には、前記処理容器内に不活性ガスが導入されることを特徴とする請求項１１記載の成膜方法により、また、
請求項１３に記載したように、
前記処理容器は、複数の前記処理容器を接続可能な基板搬送室に接続されていることを特徴とする請求項１１または１２記載の成膜方法により、また、
請求項１４に記載したように、
前記基板搬送室には、前記処理容器と、さらに別の処理容器が接続されていることを特徴とする請求項１３記載の成膜方法により、また、
請求項１５に記載したように、
前記処理容器内には、前記保持台を覆うようにシールド板が設けられていることを特徴とする請求項１１乃至１４記載のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項１６に記載したように、
前記シールド板と前記保持台の隙間には、超臨界状態の媒体が導入されることを特徴とする請求項１５記載の成膜方法により、また、
請求項１７に記載したように、
前記処理容器内には、前記保持台に保持された前記被処理基板の周縁部を覆うように、成膜防止板が設けられていることを特徴とする請求項１１乃至１４のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項１８に記載したように、
前記成膜防止板は前記被処理基板に近づく方向または離間する方向に可動が可能な構造であることを特徴とする請求項１７記載の成膜方法により、また、
請求項１９に記載したように、
前記成膜防止板は突起部を有し、当該突起部によって前記被処理基板の周縁部を覆う構造であることを特徴とする請求項１７または１８記載の成膜方法により、また、
請求項２０に記載したように、
前記成膜防止板と前記保持台の隙間には、超臨界状態の媒体が導入されることを特徴とする請求項１７乃至１９のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項２１に記載したように、
請求項１乃至２０のうち、いずれか１項記載の成膜方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録した記憶媒体により、解決する。
本発明によれば、超臨界状態の媒体を用いた、微細パターンへの成膜方法において、従来に比べて微細パターンへのカバレッジと埋め込み特性を良好とし、さらに微細なパターンへの成膜が可能となる。
次に、本発明の実施の形態に関して、図面に基づき以下に説明する。
本実施例による成膜方法では、例えば半導体装置の配線に用いる、Ｃｕ膜を形成する場合に、被処理基板上に形成された微細パターン形状にＣｕ膜を、埋設するようにして形成することを可能とする。
本実施例により形成されるＣｕ膜は、超臨界状態である媒体にプリカーサを溶解させた処理媒体を用いて、当該処理媒体を被処理基板上に供給することで、被処理基板上にＣｕ膜を形成している。超臨界状態の媒体においては、プリカーサの溶解度が高い一方で粘性が低く、拡散性が高いため、いわゆるアスペクト比が高い微細なパターンに、良好なカバレッジでＣｕ成膜が可能となり、例えば０．１μｍ以下のアスペクト比の高い微細パターンに、カバレッジを良好として、Ｃｕ膜を成膜し、ビア配線やトレンチ配線などの微細配線パターンを形成することが可能となっている。
しかし、このような超臨界状態の媒体を用いた成膜においても、埋め込み特性やカバレッジの向上には限界があり、さらに微細化したパターンやアスペクト比の高いパターンへの成膜を行う場合、例えばカバレッジが不十分であったり、配線部にボイドと呼ばれる空隙が形成されて配線の不良となってしまうなどの問題があった。
このように、パターンが微細化した場合に埋め込み特性が不十分となる理由としては、以下のような現象が起こっているためと考えられる。
例えば、被処理基板上に、超臨界状態の媒体にプリカーサが溶解した処理媒体を供給した場合、被処理基板上に形成された微細パターンの開口部付近でプリカーサの熱分解が急速に進行し、当該開口部付近の成膜速度が大きくなり、微細パターンの底部や側壁部に中分にプリカーサが行き渡らず、埋め込み特性が不十分と成る。また、超臨界状態の媒体は温度による密度変化が激しく、被処理基板近傍で加熱された処理媒体は被処理基板から離間する方向（上向き）に対流しようとするため、処理媒体が微細パターンの孔内に浸透することを妨げていると考えられる。
このように、処理媒体が被処理基板の微細パターン近傍に供給される場合に、当該被処理基板が所定の温度以上に加熱されていることが、成膜時の埋め込み特性やカバレッジを悪化させる要因となっていたと考えられる。
そこで、本実施例では、被処理基板上に、超臨界状態の媒体にプリカーサを溶解した処理媒体を供給して成膜を行う成膜方法であって、前記被処理基板の温度を、成膜が生じる温度の下限である成膜下限温度未満である第１の温度とし、当該被処理基板上に前記処理媒体を供給する第１の工程と、前記被処理基板の温度を前記第１の温度から前記成膜下限温度以上である第２の温度に上昇させることで、当該被処理基板上に成膜を行う第２の工程と、を有することを特徴とする成膜方法を用いている。
上記の本実施例による成膜方法の概略を図１に示す。
図１を参照するに、本実施例による成膜方法では、ステップ１（図中Ｓ１と表記する、以下同様）で、処理を開始すると、ステップ２で、被処理基板上に、プリカーサが溶解した超臨界状態の媒体よりなる処理媒体を供給する。この場合、被処理基板に成膜が生じる下限の温度を成膜下限温度とすると、本ステップにおいては、被処理基板の温度を、当該成膜下限温度未満の第１の温度としている。そこで、前記処理媒体が、被処理基板上に形成された、パターン形状の孔部の内部にまで浸透するようにして行き渡る。
次に、ステップ３において、被処理基板の温度を、前記成膜下限温度以上の前記第２の温度とすることで、プリカーサが分解され、被処理基板上の、パターン形状の孔の底部、側壁部などの内部に、当該パターン形状を埋設するように、成膜が生じ、ステップ４で成膜を完了する。
すなわち、本実施例では、最初に、プリカーサが溶解した超臨界状態の処理媒体が被処理基板上に供給される時に、当該被処理基板上（または被処理基板に形成された微細パターン）に実質的な成膜が生じないようにし、微細パターン形状の孔内に処理媒体が行き渡り、処理媒体中のプリカーサが微細パターン形状の孔内に充分に行き渡るようにしている。換言すれば、プリカーサは、加熱された被処理基板を介して加熱されることで反応が生じ、被処理基板上に成膜が行われるため、被処理基板を、成膜が生じる温度の下限である成膜下限温度未満である第１の温度として被処理基板上に処理媒体を供給し、実質的にプリカーサが未反応な状態で被処理基板上の微細パターンの孔内に供給されるようにしている。
次に、被処理基板上の当該微細パターンの孔内に処理媒体（プリカーサ）が行き渡った後、当該被処理基板を加熱し、前記被処理基板の温度を前記第１の温度から前記成膜下限温度以上である前記第２の温度に上昇させることで、当該被処理基板上の微細パターンの孔内を埋め込むようにして成膜を行っている。
このため、本実施例による成膜方法では、従来の成膜方法に比べて、微細パターン形状に対する埋め込み特性やカバレッジが良好である特徴を有し、ボイドなどの発生を抑制し、半導体装置などに用いられる、微細な配線形状を良好に形成することが可能となっている。
また、ステップ２における、前記第１の温度は、実質的な成膜が生じない温度、すなわち、成膜が生じる温度の下限である成膜下限温度未満であることが好ましいが、当該第１の温度を低く設定しすぎると、成膜が生じる温度、例えば第２の温度まで上昇させるために時間を要し、そのために成膜に時間を要して成膜処理の効率が低下してしまう可能性がある。
そこで、前記第１の温度は、処理効率を良好とするために、所定の温度以上とすることが好ましく、例えば、前記第１の温度と前記第２の温度の温度差が、すなわち前記ステップ２と前記ステップ３での被処理基板の温度差が、３００℃以下であることが好ましく、また前記第１の温度と前記成膜下限温度の温度差が、１００℃以下であることが好ましい。
しかし、一方、前記第１の温度と前記第２の温度の温度差が小さすぎる場合、または前記第１の温度と前記成膜下限温度の温度差が小さすぎる場合には、前記第１の温度でパターン形状に成膜がされてしまう場合があり、埋め込み特性やカバレッジが不十分となる場合がある。また、成膜条件により、成膜下限温度がばらつくこと、また測定方法による温度の誤差なども考慮し、前記第１の温度と前記第２の温度、または前記第１の温度と成膜下限温度には所定の温度差を設けることが好ましい。
このため、例えば、前記第１の温度と前記第２の温度の温度差が、すなわち前記ステップ２と前記ステップ３での被処理基板の温度差が、５０℃以上であることが好ましく、また、前記第１の温度と前記成膜下限温度の温度差が、１０℃以上であることが好ましい。
例えば、被処理基板に形成する膜がＣｕ膜であって、超臨界状態の媒体に溶解するプリカーサに、Ｃｕ（ｈｆａｃ）２（この場合、ｈｆａｃはhexafluoroacetylacetonatoを示す）、を用いた場合、成膜下限温度は略１５０℃〜２５０℃程度となる。
この場合、埋め込み特性やカバレッジを良好とし、かつ成膜の処理効率を良好とするためには、前記第１の温度は、１００℃以上２５０℃以下であることが好ましく、また、前記第２の温度は、２００℃以上４００℃以下であることが好ましい。
本実施例による成膜方法では、様々な材料で形成されたパターン形状に対して、様々な材料を成膜することが可能であるが、例えば、シリコン酸化膜よりなる絶縁層に形成されたパターン形状に対して、金属膜、例えばＣｕ膜を、埋設するようにして成膜することが可能である。
この場合、絶縁層を構成する材料は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）に限定されず、例えば、フッ素添加シリコン酸化膜（ＳｉＯＦ膜）、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＯ（Ｈ）膜、またこれらの多孔質膜など、様々な絶縁膜を用いることが可能である。
また、成膜に用いる、超臨界状態のプリカーサに溶解させるプリカーサは、例えばＣｕ膜の成膜を行う場合には、例えば２価の銅イオンにベータ・ジケトナート（β−diketonato）配位子が２つ配位した金属錯体や１価の銅イオンにベータ・ジケトナート配位子１つが配位した金属錯体に、電子供与性の結合を持つ有機シラン、もしくは炭水化物を含むグループのうち少なくとも１つを含む分子が付加した金属錯体付加物（アダクト）を用いることができる。
また、２価の銅イオン、１価の銅イオンのうち、少なくとも一方を含む有機金属錯体、もしくは有機金属錯体付加物や、前記有機金属錯体、前記有機金属錯体付加物のうち、少なくとも一方を含む有機混合物などを用いることができる。
例えば、Ｃｕを成膜する場合のプリカーサとしては、Ｃｕ（ａｃａｃ）2、Ｃｕ（ｄｐｍ）2、Ｃｕ（ｄｉｂｍ）2、Ｃｕ（ｉｂｐｍ）2、Ｃｕ（ｈｆａｃ）ＴＭＶＳ、および、Ｃｕ（ｈｆａｃ）ＣＯＤ、のいずれかを用いることが可能であり、Ｃｕ（ｈｆａｃ）2を用いた場合と同様の結果を得ることが可能である。
なお、この場合、ｄｐｍは、dipivaloylmethanato、ｄｉｂｍは、diisobutyrylmethanato、ｉｂｐｍは、isobutyrylpivaloylmethanato、ａｃａｃは、acetylacetonato、ＴＭＶＳは、trimethylvinylsilane、ＣＯＤは、1,5-cyclooctadieneを示している。
また、被処理基板に成膜する膜は、Ｃｕ膜に限定されるものではなく、タンタル、窒化タンタル、窒化チタン、タングステン、窒化タングステンなどの金属膜、金属化合物膜を形成することが可能である。これらの金属膜や金属化合物膜は、例えば微細パターンにＣｕ配線を形成する場合の、Ｃｕ拡散防止膜として用いることが可能であり、微細パターンに効率よくＣｕ拡散防止膜を形成することが可能であり、実施例中に記載したＣｕ膜を形成する場合と同様の効果を奏する。
また、超臨界状態として用いる媒体は、ＣＯ2に限らず、例えばＮＨ3などを用いることも可能であり、ＮＨ3を用いたには、金属窒化膜を形成することが可能となる。
次に、本実施例による成膜方法を実施する成膜装置について説明する。図２は、本実施例による成膜方法を実施する成膜装置の一例の構成を概略的に示した図である。
図２を参照するに、本図に示す成膜装置１０は、外壁構造３１によって画成される、例えば略円筒状の処理空間３１Ａを有し、当該処理空間３１Ａに被処理基板Ｗを保持する保持台３２が設けられた、処理容器３０を有している。前記保持台３２には、例えばヒータからなる加熱手段３２ａが設けられて、保持台に載置された被処理基板を加熱することが可能になっている。
また、前記処理空間３１Ａの、前記保持台３２に対向する側には、超臨界状態の媒体や、超臨界状態の媒体にプリカーサが溶解した処理媒体などを前記処理空間３１Ａ内に供給する、複数の供給穴が形成された、いわゆるシャワーヘッド構造を有する供給部３３が形成されている。前記供給部３３には、バルブ１４Ａが付されたライン１４が接続されており、前記処理空間３１Ａには、当該ライン１４から、前記供給部３３を介して、超臨界状態の媒体や、超臨界状態の媒体にプリカーサが溶解した処理媒体が供給される構造になっている。なお、当該処理容器に被処理基板を搬入または搬出する際は、本図では図示を省略したゲートバルブを開放して処理容器を開放して行う。また、前記保持台は上下に可動する構造を有するが、これらのゲートバルブや可動構造に関しては本図では図示を省略し、図３以下で詳細を説明する。
前記ライン１４には、当該ライン１４に超臨界状態の媒体を供給する、バルブ１５Ａが付されたライン１５が、また、当該供給ライン１４にプリカーサを供給する、バルブ１６Ａが付されたライン１６が、また、還元剤など成膜処理に必要なガスを供給する、バルブ１８Ａが付されたライン１８が、さらに、Ａｒなどの不活性ガスを供給する、バルブ２０Ａが付されライン２０が接続されている。また、前記供給ライン１４には、必要に応じて前記処理空間３１Ａや、前記供給ライン１４を真空排気する、図示を省略する真空ポンプが接続された、バルブ１７Ａが付されたライン１７が接続されている。
前記ライン１５には、加圧ポンプ１５Ｂ、および冷却器１５Ｃ、およびバルブ１５Ｄ，１５Ｅを介して、超臨界状態の媒体が形成されるもとの媒体である、例えばＣＯ２のボンベ１５Ｆが接続されている。前記ボンベ１５Ｆから供給されるＣＯ２は、前記冷却器１５Ｃで冷却され、さらに加圧ポンプ１５Ｂで加圧されて所定の条件の圧力、温度とされ、超臨界状態の媒体とされて前記処理空間３１Aに供給される。例えば、ＣＯ2の場合、臨界点（超臨界状態となる点）は、温度３１．０℃、圧力７．３８ＭＰａであり、当該臨界点以上の温度、圧力でＣＯ2は超臨界状態となる。
また、前記ライン１６からは、超臨界状態のＣＯ２に溶解されたプリカーサ、例えばＣｕ（ｈｆａｃ）２が供給され、前記ライン１８からは、還元剤である、例えばＨ２ガスがそれぞれ前記処理空間３１Aに供給される。
さらに、前記処理容器３０には、前記処理空間３１Ａに供給された処理媒体や超臨界状態の媒体などを排出する、バルブ１９Ａ，１９Ｃ、およびトラップ１９Ｄが付された排出ライン１９が接続されており、例えば処理媒体中に溶解したプリカーサなどをトラップ１９Ｄで捕獲しながら、処理媒体などを処理空間の外に排出する構造になっている。当該排出ライン１９には、圧力制御バルブ１９Ｂがさらに付されており、前記排出ライン１９の圧力を所望の値に制御しながら、前記処理空間３１Ａに供給された処理媒体や超臨界状態の媒体などを排出することが可能になっている。
また、上記の成膜装置１０は、例えばハードディスクよりなる記憶媒体ＨＤと、図示を省略するコンピュータ（ＣＰＵ）とを有する、制御装置Ｓを有している。前記制御装置Ｓは、前記記憶媒体ＨＤに記憶されたプログラムによって、前記ＣＰＵが前記成膜装置１０を動作させる。例えば、前記制御装置１０は、前記プログラムに基づいて、例えばバルブの動作などにより、処理容器内に超臨界状態の媒体を供給したり、処理容器内の排気などを行い、また、加熱手段を制御して被処理基板の温度制御を行って、成膜処理にかかわる動作を成膜装置に実行させる。また、このように記録媒体に記録された成膜のためのプログラムをレシピと呼ぶ場合がある。本文中に記載された成膜装置の成膜のための動作は、上記制御装置Ｓが、前記記憶媒体ＨＤに記憶されたプログラム（レシピ）に基づいて行われるものである。
次に、前記処理容器３０の詳細を、次に図３（Ａ）、（Ｂ）に示す。図３（Ａ）、（Ｂ）は、図２に示した前記処理容器３０の詳細を模式的に示した断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
まず、図３（Ａ）を参照するに、前記処理容器３０は、前記外壁構造３１内に形成された前記処理空間３１Ａを有しているが、当該処理空間３１Ａ内に設けられた前記保持台３２は、保持台支持部３４に支持されており、当該保持台支持部３４は、上部構造３４ａ、中部構造３４ｂ、および下部構造３４ｃよりなる。前記外壁構造３１内には、前記処理空間３１Ａに連通する、例えば略円筒状の上部空間３１Ｂと、当該上部空間３１Ｂと中部空間３１Ｃを介して連通する、例えば略円筒状の下部空間３１Ｄが形成されている。前記上部空間３１Ｂと前記処理空間３１Ａは、前記保持台３２および前記上部構造３４ａにより、隔絶される構造となっている。
略円筒状の前記上部構造３４ａは、その周囲を前記上部空間３１Ｂの内壁面に接するように形成されており、接触面には例えばシール材料が設置されて、前記処理空間３１Ａの気密性が保持されるとともに、前記上部構造３４ａが上下に稼動することが可能な構造となっている。同様に、略円筒状の前記下部構造３４ｃは、その周囲を前記下部空間３１Ｄの内壁面に接するように形成されており、接触面には例えばシール材料が設置されて、当該下部構造３４ｃによって隔絶される前記下部空間３１Ｄの気密性が保持されるとともに、前記下部構造３４ｃが上下に稼動することが可能な構造となっている。また、略円筒状の前記中部構造３４ｂは、その周囲を前記中部空間３１Ｃの内壁面に接するように形成されており、接触面には例えばシール材料が設置されて、前記上部空間と下部空間の気密性が保持されるとともに、前記中部構造３４ｂが上下に稼動することが可能な構造となっている。
また、前記下部空間３１Ｄの上端部付近と下端部付近には、それぞれガス吸排出口３６、３７が形成されており、前記下部空間３１Ｄに、空気またはＮ２などの前記保持台支持３４を上下に稼動させるための気体を供給または排出することが可能になっている。
また、前記外壁構造３１には、前記上部空間３１Ｂを介して前記処理空間３１Ａに連通する、被処理基板通路３１Ｅが形成され、当該被処理基板通路３１Ｅの終端、すなわち前記外壁構造３１の外側には、開閉が可能なゲートバルブ３５が設けられている。当該ゲートバルブ３５は、被処理基板を前記処理空間３１Ａに搬入する場合、または被処理基板を前記処理空間３１Ａより搬出する場合に開放され、被処理基板に対して成膜処理が行われる場合には閉じられるようになっている。
本図に示す状態は、前記ゲートバルブ３５が閉じられた状態であり、成膜処理が行われる状態を示している。
この場合、前記吸排出口３７から、例えば空気やＮ２などの気体、または液体が導入され、前記吸排出口３６から排出されて、前記保持台支持部３４を押し上げる方向に力が加えられ、前記外壁構造３１、前記保持台３２、および前記保持台支持部３４によって、前記処理空間３１Ａが画成され、当該処理空間３１Ａ内に前記供給部３３より処理媒体が供給されて成膜処理が行われる。
また、図３（Ｂ）には、被処理基板を処理容器に搬入する場合、または被処理基板を処理容器より搬出する場合の、前記処理容器３０の状態を示している。
図３（Ｂ）を参照するに、本図に示す処理容器においては、前記吸排出口３６から例えば気体が導入され、前記吸排出口３７から気体が排出されて、前記保持台支持部３４を押し下げる方向に力が加えられ、前記保持台３２が押し下げられた状態になっており、さらに前記ゲートバルブ３５が開放されて、被処理基板が保持される空間が前記被処理基板通路３１Ｅ、および前記ゲートバルブ３５を介して処理容器の外部に対して開放された状態になっている。またこの場合、前記保持台３２に設けられた、複数の押し上げピン３２ｂによって被処理基板が持ち上げられ、例えば後述する搬送アームなどの搬送手段によって、被処理基板が搬送可能な状態となっている。
また、この場合、処理容器内部に、例えば、前記供給部３３から、例えばＡｒなどの不活性ガスを導入することが好ましい。これは、特に被処理基板が高温である場合、例えば被処理基板上に形成されたＣｕ膜などの膜が、周囲に存在する酸素などの活性なガスによって酸化反応などの反応が進行することを防止するためである。本実施例による成膜装置では、処理容器を開放して被処理基板を搬入または搬出する場合に、前記ライン１４から前記供給部３３を介して、例えばＡｒガスを導入し、被処理基板上に形成された膜が変質することを防止している。また処理容器内に供給されるガスは、Ａｒに限定されず、例えば、Ｎ２、Ｈｅなど他のガスを用いることも可能である。また、このような成膜後の変質を防止するために、処理容器内を減圧状態にすることも可能であり、例えば前記ライン１７から処理容器内を真空排気し、減圧状態とすることで被処理基板上に形成された膜の変質を防止することができる。
また、このように構成される処理容器を、例えば被処理基板を搬送する搬送アームを有する基板搬送室に接続して用いることが可能であり、基板搬送の効率が向上して成膜処理の効率が向上する。
図４（Ａ）、（Ｂ）は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示した前記処理容器３０を、基板搬送室に接続して構成した成膜システムを概略的に示した図であり、図３（Ａ）は基板搬送室が減圧状態である成膜システム５００を、図３（Ｂ）は基板処理室が略大気圧である成膜システム６００をそれぞれ示している。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
まず、図４（Ａ）を参照するに、本図に示す成膜システム５００は、図示を省略する排気手段により内部を減圧状態にすることが可能であって、被処理基板を搬送する搬送アーム１０１ａを内部に有する、例えば平面視した形状が六角形である、基板搬送室５０１に、前記処理容器３０が複数接続されて構成されている。さらに、前記基板搬送室５０１には、ロードロック室５０１Ａ、５０１Ｂが接続され、当該ロードロック室５０１Ａ、５０１Ｂは、基板搬送部５０２を有する基板ステーション５０３に接続されている。
前記成膜システム５００では、前記基板ステーション５０３に載置された被処理基板が、基板搬送部５０２を介して減圧状態である前記ロードロック室５０１Ａまたは５０１Ｂに搬送され、さらに前記搬送アーム５０１ａによって、ロードロック室から、基板搬送室５０１を介して、前記処理容器３０内に搬送される構造になっている。また、成膜処理が終了した被処理基板は、前記処理容器３０から、前記搬送アーム５０１ａによって、基板搬送室５０１を介してロードロック室に搬送され、さらにロードロック室から基板ステーションに搬送される構造になっている。
一方、図４（Ｂ）に示した成膜システム６００は、被処理基板を搬送する搬送アーム６０１ａを内部に有する基板搬送室６０１に、前記処理容器３０が複数接続されて構成されている。さらに、前記基板搬送室６０１には、基板搬送部６０２を有する基板ステーション６０３が接続されている。
前記成膜システム６００では、前記基板ステーション６０３に載置された被処理基板が、基板搬送部６０２を介して前記搬送アーム６０１ａによって、基板搬送室６０１を介して、前記処理容器３０内に搬送される構造になっている。また、成膜処理が終了した被処理基板は、前記処理容器３０から、前記搬送アーム６０１ａによって、基板搬送室６０１を介して基板ステーションに搬送される構造になっている。本図に示す成膜システムの場合、基板搬送室を略大気圧として用いているため、真空排気手段や、ロードロック室が不用である。
次に、図１に示した成膜方法を適用して被処理基板上に形成された微細パターン形状に、例えばＣｕ膜を形成する場合の一例について、図２〜図３（Ａ）、（Ｂ）に示した成膜装置１０を用いた場合を例にとり、以下に説明する。
まず、図１に示したように、ステップ１で成膜処理を開始すると、前記ゲートバルブ１５を開放して被処理基板を前記処理空間３１Ａに搬入し、前記保持台３２上に被処理基板を載置する。次に、前記処理空間３１Ａを、前記ライン１７を用いて真空排気した後、前記保持台３２に設けられたヒータにより被処理基板を加熱し、被処理基板を１５０℃とする。
次に、前記ライン１５より前記処理空間３１ＡにＣＯ2を導入して当該処理空間３１Ａ内の圧力を上昇させる。この場合、予め超臨界状態としたＣＯ2を導入してもよく、また、例えば液体のＣＯ2を前記処理空間３１Ａに連続的に供給することで、供給されたＣＯ2の圧力を上げることにより、またはＣＯ2の温度を上げることにより、ＣＯ2が処理空間３１Ａで超臨界状態の媒体となるようにしてもよい。また、処理空間３１Ａの圧力の上昇と共に、または上昇の前に、前記処理空間３１Ａに、前記ライン１８からＨ２を導入しておき、当該Ｈ２が処理媒体と混合されるようにして、処理媒体に加えて用いられる。また、前記処理空間３１Ａの圧力は、例えば１５ＭＰａとする。
次に、前記ライン１６から、前記処理空間３１Ａの、保持台上の被処理基板上に、プリカーサである、例えばＣｕ（ｈｆａｃ）2が溶解した超臨界状態の媒体、すなわち処理媒体を供給する。この場合、被処理基板の温度が、成膜下限温度未満であるため、実質的な成膜は行われず、処理媒体、すなわちプリカーサが微細パターン形状の孔部まで浸透する。この場合、プリカーサが溶解している超臨界状態の媒体は拡散性が高い特徴があるため、微細パターン形状の孔部の底部付近にまで効率よくプリカーサを行き渡らせることができる。またこの場合、被処理基板の温度が成膜下限温度未満であるため、微細パターン形状の開口部付近でプリカーサが消費されることなく、また超臨界状態の媒体の対流の影響が少ないため、効率よくプリカーサを微細パターン形状に浸透させることができる。
次に、ステップ３において、前記加熱手段３２ａにより、被処理基板を、例えば、３００℃に加熱することにより、被処理基板上でプリカーサが熱分解され、被処理基板上に形成された、微細パターン形状を埋設するように、Ｃｕ膜が成膜される。
例えば、絶縁膜に形成された、線幅０．１μｍ以下の微細なパターンに良好な埋め込み性、カバレッジと、高い成膜速度でＣｕ膜を形成することが可能である。
ここで、所定の時間の成膜を行った後、次に、前記処理媒体の供給を停止し、前記バルブ１９Ａ，１９Ｃを開放して、前記処理空間３１Ａの処理媒体を、前記排出ライン１９より排出する。この場合、排出される媒体の圧力が高くなりすぎないように、前記圧力調整バルブ１９Ｂによって、所定の圧力となるよう制御する。この場合、必要に応じて前記ライン１５より前記処理空間３１ＡにＣＯ２を供給して前記処理空間３１Ａをパージする。
次に、パージが終了した後、前記処理空間３１Ａの圧力を大気圧に戻して、成膜が完了する。
次に、実施例１に示した方法を用いて、半導体装置を形成する例を図５〜図６に示す。
図５（Ａ）〜（Ｂ）、図４（Ｃ）〜（Ｄ）は、実施例１に示した成膜方法を用いて半導体装置を形成する一例を、手順を追って示したものである。
まず、図３（Ａ）を参照するに、シリコンからなる半導体基板（被処理基板）上に形成されたＭＯＳトランジスタなどの素子（図示せず）を覆うように絶縁膜、例えばシリコン酸化膜１０１が形成されている。当該素子に電気的に接続されている、例えばＷ（タングステン）からなる配線層（図示せず）と、これに接続された、例えばＣｕからなる配線層１０２が形成されている。
また、前記シリコン酸化膜１０１上には、配線層１０２を覆うように、第１の絶縁層１０３が形成されている。前記第１の絶縁層１０３には、溝部１０４ａおよびホール部１０４ｂが形成されている。前記溝部１０４ａおよびホール部１０４ｂには、Ｃｕにより形成された、トレンチ配線とビア配線からなる配線部１０４が形成され、これが前述の配線層１０２と電気的に接続された構成となっている。
また、前記第１の絶縁層１０３と前記配線部１０４の間にはＣｕ拡散防止膜１０４ｃが形成されている。前記Ｃｕ拡散防止膜１０４ｃは、前記配線部１０４から前記第１の絶縁層１０３へＣｕが拡散するのを防止する機能を有する。さらに、前記配線部１０４および前記第１の絶縁層１０３の上を覆うように第２の絶縁層１０６が形成されている。本実施例では、前記第２の絶縁層１０６に、本発明による成膜方法を適用して、Ｃｕ膜を形成する方法を示す。なお、前記配線部１０４に関しても、実施例１に記載の方法で形成することが可能である。
図５（Ｂ）に示す工程では、前記第２の絶縁層１０６に、溝部１０７ａおよびホール部１０７ｂを、例えばドライエッチング法などによって形成する。
次に図６（Ｃ）に示す工程において、前記溝部１０７ａおよび前記ホール部１０７ｂの内壁面を含む前記第２の絶縁層１０６上、および前記配線部１０４の露出面に、Ｃｕ拡散防止膜１０７Ａの成膜を行う。前記Ｃｕ拡散防止膜１０７ｃは、例えばこの場合Ｔａ膜とＴａＮ膜の積層膜からなり、スパッタ法などの方法により、形成することが可能であるが、実施例１の説明に記載したように、前記成膜装置１０を用いて、超臨界状態の媒体にプリカーサを溶解した処理媒体を供給する方法を用いて形成することも可能である。この場合、微細なパターンに良好なカバレッジでＣｕ拡散防止膜を形成することが可能となる。この場合、例えば、プリカーサは、ＴａＦ5、ＴａＣｌ5，ＴａＢｒ5，ＴａＩ5、（Ｃ5Ｈ5）2ＴａＨ3，（Ｃ5Ｈ5）2ＴａＣｌ3、ＰＤＭＡＴ（Pentakis(dimethylamino)Tantalum,、[（ＣＨ3）2Ｎ] 5Ｔａ））およびＰＤＥＡＴ（Pentakis(diethylamino)Tantalum,、[（Ｃ2Ｈ5）2Ｎ] 5Ｔａ））、ＴＢＴＤＥＴ（Ｔａ（ＮＣ（ＣＨ３）３（Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２）３）、ＴＡＩＭＡＴＡ（登録商標、Ｔａ(ＮＣ(ＣＨ3)2Ｃ2Ｈ5)(Ｎ(ＣＨ3)2)3））、のいずれかを用いればよい。また、超臨界状態の媒体は、ＣＯ2またはＮＨ3を用いることで、例えば、Ｔａ／ＴａＮからなるＣｕ拡散防止膜１０７ｃを形成する。また、このようなＣｕ拡散防止膜は、いわゆるＡＬＤ法によって形成することも可能である。
次に図５（Ｄ）に示す工程において、実施例１に示した方法で、前記溝部１０７ａおよび前記ホール部１０７ｂを含む、前記Ｃｕ拡散防止膜１０７ｃの上に、Ｃｕよりなる配線部１０７を形成する。この場合、超臨界状態のＣＯ2を用いているため、Ｃｕ成膜プリカーサが溶解した超臨界状態のＣＯ2（処理媒体）が良好な拡散性を有するため、微細な前記ホール部１０７ｂおよび溝部１０７ａ部の底部や側壁部にも良好なカバレッジで、良好な埋め込み特性をもって前記配線部１０７を形成することができる。
この場合、本実施例では、実施例１に記載したように、被処理基板を、成膜が生じる温度の下限である成膜下限温度未満である前記第１の温度として被処理基板上に処理媒体を供給し、実質的にプリカーサが未反応な状態でホール部および溝部の孔内に処理媒体が行き渡り、処理媒体中のプリカーサがホール部および溝部の孔内に充分に行き渡るようにしている。その後、当該被処理基板を加熱し、前記被処理基板の温度を前記第１の温度から前記成膜下限温度以上である前記第２の温度に上昇させることで、当該被処理基板上のホール部および溝部の孔内を埋め込むようにして成膜を行っている。
このため、本実施例による成膜方法では、従来の成膜方法に比べて、微細なホール形状や溝部の形状に対して、埋め込み特性やカバレッジが良好である特徴を有し、ボイドなどの発生を抑制し、信頼性の高い配線部を形成することが可能となっている。
また、本工程の後に、さらに前記第２の絶縁層の上部に第２＋ｎ（ｎは自然数）の絶縁層を形成し、それぞれの絶縁層に本発明による成膜方法を適用してＣｕよりなる配線部などを形成することが可能である。
また、本実施例では、Ｃｕ拡散防止膜にはＴａ／ＴａＮからなる積層膜を用いているが、これに限定されるものではなく、様々なＣｕ拡散防止膜を用いることが可能であり、例えばＷＮ膜、Ｗ膜、ＴｉとＴｉＮの積層膜、などを用いることが可能である。
また、Ｃｕ拡散防止膜は、いわゆる自己組織化単分子膜を用いて形成してもよい。当該自己組織化単分子膜は、例えば、３−[２（トリメトキシシリル）エチル]ピリジン、または、２−（ジフェニルホスホ）エチルトリエトキシーシラン、などを用いて形成することが可能であり、略単分子程度の厚さで形成することが可能であるため、Ｃｕ拡散防止膜を薄くすることが可能であり、微細な配線形状を形成する場合に好適である。また、当該自己組織化単分子膜は、成膜対象である、例えば絶縁膜に、原料を、例えば、液相中で吸着させる、または気相中で吸着させる、などの方法で形成することが可能であるが、本実施例中に記載したように、Ｃｕ膜を形成する場合と同様にして、超臨界状態の媒体に原料を溶解させて成膜する方法を用いても形成することが可能である。
また、前記第１の絶縁層１０３または前記第２の絶縁層１０６には、様々な材料を用いることが可能であり、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、フッ素添加シリコン酸化膜（ＳｉＯＦ膜）、ＳｉＣＯ（Ｈ）膜、などを用いることが可能である。
また、本発明による成膜方法を実施が可能である処理容器は、図２〜図３（Ａ），（Ｂ）に示した前記処理容器３０に限定されず、以下に示すように、様々に変形、変更して用いることが可能である。
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、前記処理容器３０の変形例であり、前記処理容器３０と同様に、例えば前記成膜装置１０において用いることが可能である。
まず、図７（Ａ）に示した処理容器１３０では、外壁構造１３１によって画成された処理空間に、加熱手段１３２ａが設けられた、被処理基板Ｗを保持する保持台１３２が設置された構造を有している。また、当該処理空間には、前記保持台に対向するように、処理媒体などを処理空間に供給する供給部１３３が設置されている。前記保持台１３２および供給部１３３は、それぞれ、前記処理容器３０における前記保持台３２および供給部３３に該当し、同様の機能を有する。また、本図では、前記供給部１３３に接続される前記ライン１４や、ゲートバルブ、保持台の上下動機構などは図示を省略するが、前記処理容器３０の場合と同様にこれらの構造を用いることが可能であり、前記成膜装置１０において、前記処理容器３０と同様の機能を有し、本図以下に示す処理容器でも同様とする。また、本図以下では本図にて説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
本図に示す処理容器１３０の場合、処理容器内には、前記保持台１３２を覆うようにシールド板２０１が設けられている。また、当該シールド板２０１は、前記外壁構造の底部から起立するように設置され、前記保持台１３２の側壁からさらに当該保持台１３２の被処理基板が保持される面において、被処理基板が載置される部分以外の、保持台の周縁部を覆うように形成されている。このため、保持台に成膜が行われることを防止することが可能となる。
また、図７（Ａ）に示した処理容器１３０は、次に図７（Ｂ）に示す処理容器１３０Ａのように構成することも可能である。図７（Ｂ）は、前記処理容器１３０の変形例である処理容器１３０Ａを模式的に示した図である。図７（Ｂ）を参照するに、本図に示す処理容器１３０Ａでは、前記処理容器１３０の場合と同様に、前記保持台１３２を覆うようにシールド板２０１Ａが設けられている。また、当該シールド板２０１Ａは、前記外壁構造の底部から起立するように設置され、前記保持台１３２の側壁からさらに当該保持台１３２の被処理基板が保持される面において、被処理基板が載置される部分以外の、保持台の周縁部を覆うように形成されている。
本実施例によるシールド板２０１Ａの場合、さらに、前記保持台１３２と当該シールド板２０１Ａの隙間に、超臨界状態の媒体が導入される構造としており、処理容器に設けられた、導入口１３４から、超臨界状態の媒体、例えば超臨界状態のＣＯ２が供給されて、当該隙間を超臨界状態の媒体により、パージしている。このため、当該隙間への成膜を効果的に防止することができる。また、当該隙間の厚さ、すなわち前記シールド板２０１Ａと、前記保持台１３２の距離ｄ１は、５ｍｍ以下とすることが、当該隙間への成膜防止のために、好ましい。
また、図７（Ｂ）に示した処理容器１３０Ａは、次に図７（Ｃ）に示す処理容器１３０Ｂのように構成することも可能である。図７（Ｃ）は、前記処理容器１３０Ａの変形例である処理容器１３０Ｂを模式的に示した図である。図７（Ｃ）を参照するに、本図に示す処理容器１３０Ｂでは、前記外壁構造１３１の側壁から前記保持台１３２の側壁に延伸するように、シール板２０１Ｂが形成され、当該シールド板２０１Ｂによって、処理容器内は、被処理基板が保持された側である処理空間１３１Ａと、当該処理空間１３１Ａの反対側の空間１３１Ｂに略二分されている。そこで、前記導入口１３４から、超臨界状態の媒体、例えば超臨界状態のＣＯ２が供給されて、当該空間１３１Ｂを超臨界状態の媒体により、パージしている。このため、当該空間１３１Ｂへの成膜を効果的に防止することができる。また、前記シールド板２０１Ｂと、前記保持台１３２の距離ｄ２は、５ｍｍ以下とすることが、前記空間１３１Ｂへの成膜防止のために、好ましい。
また、本実施例による成膜方法の場合、被処理基板においても、成膜されることが好ましくない部分が存在し、以下に示すように、このような成膜されることが好ましくない部分を覆うような構造体を有するように処理容器を構成することが可能である。
図８（Ａ）は、前記処理容器１３０の別の変形例である処理容器１３０Ｃを模式的に示した図である。図８（Ａ）を参照するに、本図に示す処理容器１３０Ｃでは、被処理基板の周縁部を覆うように、シールド構造３０２が設置されている。例えば、被処理基板の側壁や、いわゆるベベルと呼ばれるエッジ部分を含む周縁部付近に、例えばＣｕ膜などが成膜されると、後の工程において膜剥がれの原因となってしまう懸念がある。そこで、本図に示す処理容器では、被処理基板の周縁部を本図に示すようなシールド構造３０２で覆い、成膜を防止して後の工程における膜の剥離を防止している。
前記シールド構造３０２は、略ドーナツ状の、被処理基板の周縁部を覆う成膜防止板と、当該成膜防止板を支える、複数の円柱状の支持棒を有している。当該支持棒は、前記外壁構造１３１の内壁面から前記保持台１３２の方向に延伸するように形成された、支持棒保持板３０１に形成された穴部に挿通され、シール部３０３ａでシールされたフランジ３０３を介して前記外壁構造１３１の底面を貫通して、駆動部３０４に接続されている。
前記駆動部３０４は、前記シールド構造３０１を上下に稼動させることが可能であり、前記シールド構造３０１の、前記成膜防止板は、被処理基板に近づく方向または離間する方向に可動が可能な構造となっている。例えば、当該成膜防止板は、被処理基板の搬入、搬出時には被処理基板から離間する方向（上方）に稼動され、被処理基板が保持台に載置された後は、被処理基板に近づく方向（下方）に稼動され、所定の位置に設置される。
また、前記成膜防止板と被処理基板の隙間には超臨界状態の媒体が導入される構造であり、処理容器に設けられた、前記導入口１３４から、超臨界状態の媒体、例えば超臨界状態のＣＯ２が供給されて、当該隙間を超臨界状態の媒体により、パージしている。このため、当該隙間への成膜を効果的に防止することができる。
また、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）にＡ部で示した部分である、被処理基板と前記シールド構造３０１の拡大図である。図８（Ｂ）を参照するに、前記シールド構造３０１の前記成膜防止板は突起部を有し、当該突起部によって前記被処理基板の周縁部を覆う構造となっている。また、前記成膜防止板と、前記保持台１３２の距離ｄ３は、１ｍｍ以下とすることが、被処理基板への成膜防止のために、好ましい。
このように、本発明による成膜方法を実施する成膜装置は、様々に変形・変更して用いることが可能である。
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
本発明によれば、超臨界状態の媒体を用いた、微細パターンへの成膜方法において、従来に比べて微細パターンへのカバレッジと埋め込み特性を良好とし、さらに微細なパターンへの成膜が可能となる。
実施例１による成膜方法を示すフローチャートである。 実施例１を実施可能な成膜装置の一例を模式的に示した図である。 （Ａ），（Ｂ）は、図２の成膜装置に用いる処理容器の詳細を示した図である。 （Ａ），（Ｂ）は、図３（Ａ），（Ｂ）に示した処理容器を用いた成膜システムの構成の一例を、模式的に示した図である。 （Ａ），（Ｂ）は、実施例１による成膜方法を用いて、半導体装置の製造を行う手順を示した図（その１）である。（その１）である。 （Ｃ），（Ｄ）は、実施例１による成膜方法を用いて、半導体装置の製造を行う手順を示した図（その２）である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図３（Ａ），（Ｂ）に示した処理容器の変形例（その１）である。 （Ａ）は、図３（Ａ），（Ｂ）に示した処理容器の変形例（その２）であり、（Ｂ）はその一部の拡大図である。
符号の説明
１０ 成膜装置
１４，１５，１６，１７，１８，２０ ライン
１９ 排出ライン
１４Ａ，１５Ａ，１５Ｄ，１５Ｅ，１６Ａ，１７Ａ，１８Ａ，１９Ａ，１９Ｃ，２０Ａ バルブ
１５Ｂ 加圧ポンプ
１５Ｃ 冷却器
１９Ｂ 圧力調整バルブ
１９Ｄ トラップ
３０，１３０，１３０Ａ，１３０Ｂ 処理容器
１１，１３１ 外壁構造
３１Ａ，１３１Ａ，１３１Ｂ 処理空間
３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ 空間
３２ 保持台
３２ａ 加熱手段
３４ 保持台支持部
３４ａ 上部構造
３４ｂ 中部構造
３４ｃ 下部構造
３５ ゲートバルブ
３６，３７ 吸排出口
３３ 供給部
２０１，２０１Ａ，２０１Ｂ シールド板
１３４ 供給口
３０２ シールド構造
３０３ フランジ
３０３ａ シール
３０４ 駆動部
１０１ シリコン酸化膜
１０２ 配線層層
１０３，１０６ 絶縁層
１０４，１０７ 配線部
１０４ａ，１０７ａ 溝部
１０４ｂ，１０７ｂ ホール部
１０４ｃ，１０７ｃ Ｃｕ拡散防止膜
５００，６００ 成膜システム
５０１，６０１ 基板搬送室
５０１ａ，６０１ａ 搬送アーム
５０１Ａ，５０１Ｂ ロードロック室
５０２，６０２ 搬送部
５０３，６０３ 基板ステーション

Claims (21)

  1. 被処理基板上に、超臨界状態の媒体にプリカーサを溶解した処理媒体を供給して成膜を行う成膜方法であって、
    前記被処理基板の温度を、成膜が生じる温度の下限である成膜下限温度未満である第１の温度とし、当該被処理基板上に前記処理媒体を供給する第１の工程と、
    前記被処理基板の温度を前記第１の温度から前記成膜下限温度以上である第２の温度に上昇させることで、当該被処理基板上に成膜を行う第２の工程と、を有することを特徴とする成膜方法。
  2. 前記第１の温度と前記第２の温度との温度差が、５０℃以上３００℃以下であることを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
  3. 前記第１の温度と前記成膜下限温度との温度差が、１０℃以上１００℃以下であることを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
  4. 前記プリカーサは、Ｃｕ（ｈｆａｃ）２、Ｃｕ（ａｃａｃ）2、Ｃｕ（ｄｐｍ）2、Ｃｕ（ｄｉｂｍ）2、Ｃｕ（ｉｂｐｍ）2、Ｃｕ（ｈｆａｃ）ＴＭＶＳ、および、Ｃｕ（ｈｆａｃ）ＣＯＤ、のいずれかであることを特徴とする、請求項１乃至３のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
  5. 前記第１の温度は、１００℃以上２５０℃以下であることを特徴とする請求項４記載の成膜方法。
  6. 前記第２の温度は、２００℃以上４００℃以下であることを特徴とする請求項４記載の成膜方法。
  7. 前記成膜は、前記被処理基板上に形成されたパターン形状を埋設するように行われることを特徴とする請求項１乃至６のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
  8. 前記パターン形状は前記被処理基板上に形成された絶縁層に形成されていることを特徴とする請求項７記載の成膜方法。
  9. 前記処理媒体には、前記プリカーサの還元剤が添加されることを特徴とする請求項１乃至８のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
  10. 前記超臨界状態の媒体は、ＣＯ２よりなることを特徴とする請求項１乃至９のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
  11. 前記第１の工程および前記第２の工程は、前記被処理基板を保持する保持台を内部に有する処理容器の内部によって実施され、
    前記処理媒体は前記処理容器の内部に供給され、前記被処理基板の温度上昇は前記保持台に設けられた加熱手段により行われることを特徴とする請求項１乃至１０のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
  12. 前記被処理基板が前記処理容器内に搬入、または前記被処理基板が前記処理容器内より搬出される場合には、前記処理容器内に不活性ガスが導入されることを特徴とする請求項１１記載の成膜方法。
  13. 前記処理容器は、複数の前記処理容器を接続可能な基板搬送室に接続されていることを特徴とする請求項１１または１２記載の成膜方法。
  14. 前記基板搬送室には、前記処理容器と、さらに別の処理容器が接続されていることを特徴とする請求項１３記載の成膜方法。
  15. 前記処理容器内には、前記保持台を覆うようにシールド板が設けられていることを特徴とする請求項１１乃至１４記載のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
  16. 前記シールド板と前記保持台の隙間には、超臨界状態の媒体が導入されることを特徴とする請求項１５記載の成膜方法。
  17. 前記処理容器内には、前記保持台に保持された前記被処理基板の周縁部を覆うように、成膜防止板が設けられていることを特徴とする請求項１１乃至１４のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
  18. 前記成膜防止板は前記被処理基板に近づく方向または離間する方向に可動が可能な構造であることを特徴とする請求項１７記載の成膜方法。
  19. 前記成膜防止板は突起部を有し、当該突起部によって前記被処理基板の周縁部を覆う構造であることを特徴とする請求項１７または１８記載の成膜方法。
  20. 前記成膜防止板と前記保持台の隙間には、超臨界状態の媒体が導入されることを特徴とする請求項１７乃至１９のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
  21. 請求項１乃至２０のうち、いずれか１項記載の成膜方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録した記憶媒体。
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