JP4810281B2 - Plasma processing equipment - Google Patents

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Description

本発明は、プラズマを用いて半導体基板を処理するプラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus for processing a semiconductor substrate using plasma.

半導体製造には、プラズマを用いて半導体ウエハにエッチング、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）等の処理を施すプラズマ処理装置が用いられている。プラズマ処理装置では、処理容器内に設けられた基板載置台上に半導体ウエハを載置した状態で処理容器内にプラズマを発生させ、このプラズマによってウエハ表面に所定のプラズマ処理が施される。   In semiconductor manufacturing, a plasma processing apparatus is used that performs processing such as etching and CVD (chemical vapor deposition) on a semiconductor wafer using plasma. In the plasma processing apparatus, plasma is generated in the processing container in a state where the semiconductor wafer is mounted on a substrate mounting table provided in the processing container, and a predetermined plasma processing is performed on the wafer surface by this plasma.

プラズマを発生させるためのプラズマ源によって、プラズマ処理の方法または装置は、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ：capaticively coupled plasma）、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：electron cyclotron resonance plasma）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：helicon wave plasma）、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：inductively coupled plasma）、マイクロ波励起表面波プラズマ（ＳＷＰ：surface wave plasma）等に分類される。ＣＣＰ以外の上記プラズマ源では、放電パワーとバイアスパワーとの独立した制御が可能である。このため、これらプラズマ源の使用は、エッチング形状等の制御を容易とする。   Depending on the plasma source for generating the plasma, the plasma processing method or apparatus may be capacitively coupled plasma (CCP), electron cyclotron resonance plasma (ECR), helicon wave excited plasma (HWP). It is classified into helicon wave plasma (ICP), inductively coupled plasma (ICP), microwave excited surface wave plasma (SWP), and the like. In the plasma sources other than the CCP, the discharge power and the bias power can be controlled independently. For this reason, use of these plasma sources facilitates control of the etching shape and the like.

プラズマ処理装置は、半導体製造プロセスにおいて、例えばメタル成膜システムに組み込まれて用いられる。特許文献１および２には、図９に示したような、プラズマ処理装置を半導体ウエハのプレクリーニング装置１１５として含むメタル成膜システム１００が開示されている。メタル成膜システム１００は、搬送室１１０と、搬送アーム１１９と、搬送室１１０の周囲に配置された装置群１１１，１１２・・・１１８と、を備えている。装置群は、カセットチャンバー１１１，１１２、脱ガス用チャンバー１１３、チタン（Ｔｉ）成膜装置１１４、プレクリーニング装置１１５、窒化チタン（ＴｉＮ）成膜装置１１６、アルミニウム（Ａｌ）成膜装置１１７、冷却チャンバー１１８から構成されている。   The plasma processing apparatus is used in a semiconductor manufacturing process, for example, incorporated in a metal film forming system. Patent Documents 1 and 2 disclose a metal film forming system 100 including a plasma processing apparatus as a semiconductor wafer pre-cleaning apparatus 115 as shown in FIG. The metal film forming system 100 includes a transfer chamber 110, a transfer arm 119, and device groups 111, 112... 118 arranged around the transfer chamber 110. The apparatus group includes cassette chambers 111 and 112, degassing chamber 113, titanium (Ti) film forming apparatus 114, pre-cleaning apparatus 115, titanium nitride (TiN) film forming apparatus 116, aluminum (Al) film forming apparatus 117, and cooling. The chamber 118 is configured.

メタル成膜システム１００は、コンタクトホールおよび／またはビアホールが形成された半導体ウエハにバリア層を形成し、その上からＡｌをホール内に埋め込んで金属層（Ａｌ配線）を形成するために用いられる。具体的には、まず、搬送アーム１１９により、カセットチャンバー１１１から半導体ウエハを１枚取り出し、プレクリーニング装置１１５に装入し、プラズマエッチングによって半導体ウエハ表面の自然酸化膜を除去する。次いで、搬送アーム１１９により、半導体ウエハを脱ガス用チャンバー１１３に装入して半導体ウエハの脱ガス処理を行う。引き続き、半導体ウエハを、Ｔｉ成膜装置１１４に装入してＴｉ膜を成膜し、その後、ＴｉＮ成膜装置１１６に装入してＴｉＮ膜を成膜してバリア層とする。さらに、半導体ウエハをＡｌ成膜装置１１７でＡｌ配線を形成する。最後に、半導体ウエハは冷却チャンバー１１８で冷却され、カセットチャンバー１１２に収容される。   The metal film forming system 100 is used for forming a barrier layer on a semiconductor wafer in which contact holes and / or via holes are formed, and then burying Al in the holes to form a metal layer (Al wiring). Specifically, first, one semiconductor wafer is taken out from the cassette chamber 111 by the transfer arm 119, loaded into the pre-cleaning device 115, and the natural oxide film on the semiconductor wafer surface is removed by plasma etching. Next, the semiconductor wafer is loaded into the degassing chamber 113 by the transfer arm 119 and the semiconductor wafer is degassed. Subsequently, the semiconductor wafer is loaded into the Ti film forming apparatus 114 to form a Ti film, and then loaded into the TiN film forming apparatus 116 to form the TiN film to form a barrier layer. Further, an Al wiring is formed on the semiconductor wafer by the Al film forming apparatus 117. Finally, the semiconductor wafer is cooled in the cooling chamber 118 and accommodated in the cassette chamber 112.

こうして、例えば、層間絶縁膜に不純物拡散領域に貫通するコンタクトホールが形成された半導体ウエハ上に、バリア層と、バリア層上に形成され、不純物拡散領域と導通する金属層（Ａｌ配線）と、が形成される。   Thus, for example, on the semiconductor wafer in which the contact hole penetrating the impurity diffusion region is formed in the interlayer insulating film, the barrier layer, and the metal layer (Al wiring) formed on the barrier layer and conducting to the impurity diffusion region, Is formed.

プラズマ処理装置は、プラズマエッチング装置のみならずプラズマＣＶＤ装置としても半導体製造に用いられている。プラズマＣＶＤ等のＣＶＤにより形成された膜は、スパッタリングにより形成された膜と比較して、いわゆるステップカバレージに優れている。このため、例えば、メタル成膜システム１００のように、コンタクトホール、ビアホール等の内部にバリア層を形成する必要がある場合には、スパッタリングよりもＣＶＤが有利である。   Plasma processing apparatuses are used not only for plasma etching apparatuses but also for plasma CVD apparatuses for semiconductor manufacturing. A film formed by CVD such as plasma CVD is superior in so-called step coverage as compared with a film formed by sputtering. For this reason, for example, when it is necessary to form a barrier layer inside a contact hole, a via hole, etc. like the metal film-forming system 100, CVD is more advantageous than sputtering.

しかし、ＣＶＤでは、膜原料を気化させてチャンバー内に供給する必要がある。膜原料の気化装置は、ＣＶＤ装置の製造原価の低減を阻害する要因の一つとなっている。また、ＣＶＤでは、気化可能な膜原料を用いる必要がある。このため、ＣＶＤでは、使用できる膜原料に制約があり、この制約は、形成すべき膜の種類によっては、価格が高い原料の使用によって製造原価を引き上げる要因となっている。例えば、イリジウム（Ｉｒ）は、強誘電体メモリ材料として注目されているＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）の電極膜の材料として使用される。しかし、ＭＯＣＶＤ（metal organic CVD）によりＩｒ膜を成膜するための原料は非常に高価である。
特開２００２−２３７４８６号公報 特開２００３−１２４２０１号公報 However, in CVD, it is necessary to vaporize the film material and supply it to the chamber. The film material vaporization apparatus is one of the factors that hinder the reduction of the manufacturing cost of the CVD apparatus. In CVD, it is necessary to use a vaporizable film material. For this reason, in CVD, there are restrictions on the film raw materials that can be used, and this restriction increases the manufacturing cost by using high-priced raw materials depending on the type of film to be formed. For example, iridium (Ir) is used as a material for an electrode film of PZT (lead zirconate titanate), which is attracting attention as a ferroelectric memory material. However, the raw material for forming an Ir film by MOCVD (metal organic CVD) is very expensive.
JP 2002-237486 A JP 2003-124201 A

そこで、本発明は、気化可能な膜原料および膜原料の気化装置の使用を必要とせずに成膜を可能とする新たなプラズマ処理装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a new plasma processing apparatus capable of forming a film without requiring the use of a vaporizable film material and a film material vaporizer.

気化装置を不要とする新たなプラズマ処理装置を実現できれば、１つの処理装置によるエッチングおよびＣＶＤの実施についての支障も小さくなる。そこで、本発明の別の目的は、エッチングおよびＣＶＤの両方の実施に適した新たなプラズマ処理装置を提供することにある。   If a new plasma processing apparatus that does not require a vaporizer can be realized, the obstacles to the etching and CVD performed by one processing apparatus are reduced. Accordingly, another object of the present invention is to provide a new plasma processing apparatus suitable for performing both etching and CVD.

本発明は、処理容器と、前記処理容器に供給されたガスのプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記処理容器内に設けられ、膜を形成すべき半導体基板が載置される基板載置台と、前記処理容器内に設けられ、前記処理容器内で発生したプラズマによりエッチング処理されて、前記膜の前駆体を前記処理容器内に放出する金属部材と、前記処理容器内にハロゲン原子を含むガスを供給するガス供給手段と、前記処理容器内で発生したプラズマを前記金属部材へと引き寄せるための第１高周波電力を前記金属部材に供給する第１配線と、前記処理容器内で発生したプラズマを前記半導体基板へと引き寄せるための第２高周波電力を前記基板載置台に供給する第２配線と、を備えた、プラズマ処理装置を提供する。当該プラズマ処理装置は、具体的には、略円筒状のベルジャーが上方に設けられた処理容器と、前記処理容器に供給されたガスのプラズマを発生させるプラズマ発生手段であって、前記ベルジャーの側面外周を巻回するように配置されたコイルと、前記ベルジャーの上壁外側に配置され且つ接地された導電性部材とを含むプラズマ発生手段と、前記処理容器内に設けられ、膜を形成すべき半導体基板が載置される基板載置台と、前記ベルジャー内に設けられ、前記処理容器内で発生したプラズマによりエッチング処理されて、前記膜の前駆体を前記処理容器内に放出する金属部材と、前記ベルジャー内に設けられ、前記金属部材を着脱自在に保持するホルダーと、前記処理容器内にハロゲン原子を含むガスを供給するガス供給手段と、前記処理容器内で発生したプラズマを前記金属部材へと引き寄せるための第１高周波電力を前記金属部材に供給する第１配線と、前記基板載置台と前記導電性部材との間に電界を形成するための、および、前記処理容器内で発生したプラズマを前記半導体基板へと引き寄せるための第２高周波電力を前記基板載置台に供給する第２配線と、誘導電磁界を前記ベルジャー内に形成するための第３高周波電力を前記コイルに供給するための第３配線と、を備え、前記金属部材および前記ホルダーは、前記プラズマ発生手段によってプラズマが発生されるプラズマ発生空間に配置されており、前記プラズマ発生空間は、前記ベルジャーの前記上壁の内面と前記基板載置台との間に存在し、前記金属部材および前記ホルダーは、前記コイルによって囲まれており、前記金属部材および前記ホルダーは、前記基板載置台および前記ベルジャーの前記上壁から離間して配置されており、前記導電性部材と前記基板載置台とは、前記プラズマ発生空間を挟んで対向している。上記のガス供給手段としては、第１ガスと、ハロゲン原子を含み前記第１ガスとは異なる第２ガスと、を供給するガス供給手段が好ましい。 The present invention relates to a processing container, plasma generating means for generating plasma of the gas supplied to the processing container, a substrate mounting table provided in the processing container, on which a semiconductor substrate on which a film is to be formed is mounted. A metal member that is provided in the processing container and is etched by plasma generated in the processing container to release the precursor of the film into the processing container; and a gas containing halogen atoms in the processing container Gas supply means for supplying the first metal, first wiring for supplying the first high-frequency power for drawing the plasma generated in the processing container to the metal member, and plasma generated in the processing container. There is provided a plasma processing apparatus comprising: a second wiring that supplies a second high-frequency power for drawing to the semiconductor substrate to the substrate mounting table. Specifically, the plasma processing apparatus includes a processing container provided with a substantially cylindrical bell jar on the upper side, and plasma generating means for generating plasma of the gas supplied to the processing container, the side surface of the bell jar Plasma generating means including a coil arranged to wrap around the outer periphery, a conductive member arranged outside the upper wall of the bell jar and grounded, and provided in the processing vessel to form a film A substrate mounting table on which a semiconductor substrate is mounted; a metal member that is provided in the bell jar, is etched by plasma generated in the processing container, and releases the precursor of the film into the processing container; A holder provided in the bell jar and detachably holding the metal member; a gas supply means for supplying a gas containing a halogen atom into the processing container; For forming an electric field between the first wiring for supplying the first high frequency power for attracting the plasma generated in the container to the metal member, and the substrate mounting table and the conductive member. And a second wiring for supplying the substrate mounting table with a second high-frequency power for drawing the plasma generated in the processing container to the semiconductor substrate, and a second wiring for forming an induction electromagnetic field in the bell jar. And a third wiring for supplying high frequency power to the coil, wherein the metal member and the holder are disposed in a plasma generation space in which plasma is generated by the plasma generation means, and the plasma generation space Exists between the inner surface of the upper wall of the bell jar and the substrate mounting table, and the metal member and the holder are surrounded by the coil The metal member and the holder are spaced apart from the upper wall of the substrate mounting table and the bell jar, and the conductive member and the substrate mounting table are opposed to each other across the plasma generation space. is doing. As said gas supply means, the gas supply means which supplies 1st gas and 2nd gas which contains a halogen atom and is different from said 1st gas is preferable.

また、本発明は、その別の側面から、処理容器と、前記処理容器に供給されたガスのプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記処理容器内に設けられ、エッチング処理および／または成膜処理を行うべき表面を有する半導体基板が載置される基板載置台と、前記処理容器内に設けられ、前記処理容器内で発生したプラズマによりエッチング処理されて、前記成膜処理により形成される膜の前駆体を前記処理容器内に放出する金属部材と、前記処理容器内に、前記半導体基板の表面をエッチング処理するための第１ガスと、ハロゲン原子を含み前記第１ガスとは異なる第２ガスと、を供給するガス供給手段と、前記処理容器内で発生したプラズマを前記金属部材へと引き寄せるための第１高周波電力を前記金属部材に供給する第１配線と、前記処理容器内で発生したプラズマを前記半導体基板へと引き寄せるための第２高周波電力を前記基板載置台に供給する第２配線と、を備えた、プラズマ処理装置を提供する。当該プラズマ処理装置は、具体的には、略円筒状のベルジャーが上方に設けられた処理容器と、前記処理容器に供給されたガスのプラズマを発生させるプラズマ発生手段であって、前記ベルジャーの側面外周を巻回するように配置されたコイルと、前記ベルジャーの上壁外側に配置され且つ接地された導電性部材とを含むプラズマ発生手段と、前記処理容器内に設けられ、エッチング処理および／または成膜処理を行うべき表面を有する半導体基板が載置される基板載置台と、前記ベルジャー内に設けられ、前記処理容器内で発生したプラズマによりエッチング処理されて、前記成膜処理により形成される膜の前駆体を前記処理容器内に放出する金属部材と、前記ベルジャー内に設けられ、前記金属部材を着脱自在に保持するホルダーと、前記処理容器内に、前記半導体基板の表面をエッチング処理するための第１ガスと、ハロゲン原子を含み前記第１ガスとは異なる第２ガスと、を供給するガス供給手段と、前記処理容器内で発生したプラズマを前記金属部材へと引き寄せるための第１高周波電力を前記金属部材に供給する第１配線と、前記基板載置台と前記導電性部材との間に電界を形成するための、および、前記処理容器内で発生したプラズマを前記半導体基板へと引き寄せるための第２高周波電力を前記基板載置台に供給する第２配線と、誘導電磁界を前記ベルジャー内に形成するための第３高周波電力を前記コイルに供給するための第３配線と、備え、前記金属部材および前記ホルダーは、前記プラズマ発生手段によってプラズマが発生されるプラズマ発生空間に配置されており、前記プラズマ発生空間は、前記ベルジャーの前記上壁の内面と前記基板載置台との間に存在し、前記金属部材および前記ホルダーは、前記コイルによって囲まれており、前記金属部材および前記ホルダーは、前記基板載置台および前記ベルジャーの前記上壁から離間して配置されており、前記導電性部材と前記基板載置台とは、前記プラズマ発生空間を挟んで対向している。
According to another aspect of the present invention, there is provided a processing vessel, a plasma generating means for generating plasma of gas supplied to the processing vessel, and an etching process and / or a film forming process provided in the processing vessel. A substrate mounting table on which a semiconductor substrate having a surface to be subjected to mounting is placed; and a film formed by the film forming process, which is provided in the processing container and is etched by plasma generated in the processing container A metal member that releases the precursor into the processing container, a first gas for etching the surface of the semiconductor substrate in the processing container, and a second gas that contains a halogen atom and is different from the first gas And a first wiring for supplying the first metal member with a first high-frequency power for drawing the plasma generated in the processing container to the metal member. The second high frequency power for attracting the plasma generated in the processing chamber to the semiconductor substrate and a second wiring for supplying to the substrate mounting table, to provide a plasma processing apparatus. Specifically, the plasma processing apparatus includes a processing container provided with a substantially cylindrical bell jar on the upper side, and plasma generating means for generating plasma of the gas supplied to the processing container, the side surface of the bell jar Plasma generating means including a coil arranged so as to wind around the outer periphery, and a conductive member arranged outside the upper wall of the bell jar and grounded, and provided in the processing container, and an etching process and / or A substrate mounting table on which a semiconductor substrate having a surface to be subjected to a film forming process is mounted, and is formed in the bell jar, etched by plasma generated in the processing container, and formed by the film forming process. A metal member for releasing the precursor of the film into the processing container; a holder provided in the bell jar for detachably holding the metal member; A gas supply means for supplying a first gas for etching the surface of the semiconductor substrate and a second gas containing a halogen atom and different from the first gas into the processing container; A first wiring for supplying the metal member with a first high-frequency power for attracting the generated plasma to the metal member; an electric field formed between the substrate mounting table and the conductive member; and Second wiring for supplying the substrate mounting table with second high-frequency power for attracting plasma generated in the processing container to the semiconductor substrate, and third high-frequency power for forming an induction electromagnetic field in the bell jar A third wiring for supplying the coil to the coil, and the metal member and the holder are disposed in a plasma generation space in which plasma is generated by the plasma generation means. The plasma generation space exists between the inner surface of the upper wall of the bell jar and the substrate mounting table, and the metal member and the holder are surrounded by the coil, and the metal member and the The holder is disposed apart from the upper wall of the substrate mounting table and the bell jar, and the conductive member and the substrate mounting table are opposed to each other with the plasma generation space interposed therebetween.

本発明のプラズマ処理装置では、処理容器内に配置した金属部材をプラズマでエッチング処理することによって形成すべき膜の前駆体を発生させることとした。このため、気化可能な膜原料を用いる必要がなく、膜原料の気化装置を準備する必要もない。   In the plasma processing apparatus of the present invention, the precursor of the film to be formed is generated by etching the metal member disposed in the processing container with plasma. For this reason, it is not necessary to use a vaporizable film material, and it is not necessary to prepare a film material vaporizer.

また、本発明のプラズマ処理装置では、金属部材に第１高周波電力が、基板載置台に第２高周波電力がそれぞれ供給される。これら電力を調整して処理容器内におけるプラズマの密度分布を適切に制御することにより、半導体基板上への成膜の幅広い制御が可能となる。このように、本発明では、金属部材を処理容器内に配置するばかりでなく、金属部材および基板載置台にそれぞれ高周波電力を供給できるようにしたため、成膜の制御が容易かつ幅広くなった。   In the plasma processing apparatus of the present invention, the first high frequency power is supplied to the metal member, and the second high frequency power is supplied to the substrate mounting table. By adjusting these electric powers and appropriately controlling the plasma density distribution in the processing chamber, it is possible to control a wide range of film formation on the semiconductor substrate. As described above, according to the present invention, not only the metal member is disposed in the processing container but also the high frequency power can be supplied to the metal member and the substrate mounting table, respectively, so that the film formation can be controlled easily and widely.

さらに本発明によれば、エッチングおよびＣＶＤの双方に使用できるプラズマ処理装置が提供される。このプラズマ処理装置は、エッチング装置とＣＶＤ装置とを別の装置として配置してきた成膜システムにおいて、設備投資の大幅な削減を可能とする。   Furthermore, the present invention provides a plasma processing apparatus that can be used for both etching and CVD. This plasma processing apparatus enables a significant reduction in capital investment in a film forming system in which an etching apparatus and a CVD apparatus are arranged as separate apparatuses.

本発明のプラズマ処理装置は、高周波電源をさらに備え、第１配線および第２配線が、第１配線および第２配線のいずれかを選択するスイッチング素子を介して高周波電源に接続された、プラズマ処理装置としてもよい。また、本発明のプラズマ処理装置は、第１高周波電源および第２高周波電源をさらに備え、第１配線が第１高周波電源に、第２配線が第２高周波電源にそれぞれ接続された、プラズマ処理装置としてもよい。前者の形態によれば、高周波電源を配線ごとに準備する必要がなくなる。後者の形態によれば、配線ごとに適した高周波電源を使用できる。   The plasma processing apparatus of the present invention further includes a high-frequency power source, and the first wiring and the second wiring are connected to the high-frequency power source via a switching element that selects either the first wiring or the second wiring. It is good also as an apparatus. The plasma processing apparatus of the present invention further includes a first high frequency power source and a second high frequency power source, wherein the first wiring is connected to the first high frequency power source and the second wiring is connected to the second high frequency power source. It is good. According to the former form, it is not necessary to prepare a high frequency power source for each wiring. According to the latter form, a high frequency power source suitable for each wiring can be used.

本発明のプラズマ処理装置は、電力印加制御手段をさらに備え、この電力印加制御手段が、第１配線を介して金属部材に第１高周波電力を供給することにより、プラズマを金属部材へと引き寄せながらこのプラズマにより金属部材をエッチング処理する第１ステップと、第２配線を介して基板載置台に第２高周波電力を供給することにより、膜の前駆体をを含むプラズマを半導体基板へと引き寄せながら膜の前駆体を半導体基板上へと付着させる第２ステップと、をこの順に実施する手段を含む、プラズマ処理装置とすることが好ましい。この電力印加制御手段は、第１および第２高周波電力により、プラズマの密度分布を成膜に適した状態に制御する。膜の前駆体は、例えば、ハロゲン原子と金属部材から放出された金属原子とを含む化合物である。   The plasma processing apparatus of the present invention further includes power application control means, and the power application control means supplies the first high frequency power to the metal member via the first wiring, thereby attracting the plasma to the metal member. The first step of etching the metal member with the plasma, and supplying the second high frequency power to the substrate mounting table via the second wiring, thereby drawing the plasma containing the film precursor to the semiconductor substrate while drawing the plasma to the semiconductor substrate. It is preferable to provide a plasma processing apparatus including means for performing the second step of depositing the precursors on the semiconductor substrate in this order. The power application control means controls the plasma density distribution to a state suitable for film formation by the first and second high frequency powers. The precursor of the film is, for example, a compound containing a halogen atom and a metal atom released from the metal member.

本発明のプラズマ処理装置は、以下の制御手段をさらに備えていることが好ましい。この制御手段は、電力印加およびガス供給を制御する制御手段であって、半導体基板の表面に膜を形成する膜形成制御、を実施する手段を含む。この膜形成制御は、例えば、ガス供給手段から処理容器内に第２ガスを供給し、プラズマ発生手段により処理容器内に第２ガスのプラズマを発生させ、かつ第１配線を介して金属部材に第１高周波電力を供給することにより、第２ガスのプラズマを金属部材へと引き寄せながら金属部材をエッチング処理して膜の前駆体を生成する第１ステップと、プラズマ発生手段により処理容器内におけるプラズマを維持しながら第２配線を介して基板載置台に第２高周波電力を供給することにより、膜の前駆体を含むプラズマを半導体基板へと引き寄せながら膜の前駆体を半導体基板上へと付着させる第２ステップと、をこの順に実施する制御である。   The plasma processing apparatus of the present invention preferably further comprises the following control means. The control means includes control means for controlling power application and gas supply and performing film formation control for forming a film on the surface of the semiconductor substrate. In this film formation control, for example, the second gas is supplied from the gas supply means into the processing container, the plasma of the second gas is generated in the processing container by the plasma generating means, and the metal member is provided via the first wiring. A first step of generating a film precursor by etching the metal member while attracting the plasma of the second gas to the metal member by supplying the first high frequency power, and plasma in the processing vessel by the plasma generating means By supplying the second high-frequency power to the substrate mounting table via the second wiring while maintaining the temperature, the film precursor is attached to the semiconductor substrate while drawing the plasma containing the film precursor to the semiconductor substrate. In this control, the second step is performed in this order.

上記の膜形成制御は、ガス供給手段から処理容器内に第１ガスを供給し、プラズマ発生手段により処理容器内に第１ガスのプラズマを発生させ、かつ第１配線を介して金属部材に第１高周波電力を供給することにより、第１ガスのプラズマを金属部材へと引き寄せながら金属部材をエッチング処理して膜の前駆体Ａを生成する第１ステップと、ガス供給手段から処理容器内に第２ガスを供給し、膜の前駆体Ａと第２ガスとを反応させて膜の前駆体Ｂを生成させ、かつプラズマ発生手段により処理容器内におけるプラズマを維持しながら第２配線を介して基板載置台に第２高周波電力を供給することにより、膜の前駆体Ｂを含むプラズマを半導体基板へと引き寄せながら膜の前駆体Ｂを半導体基板上へと付着させる第２ステップと、をこの順に実施する制御であってもよい。   In the film formation control described above, the first gas is supplied from the gas supply means into the processing container, the plasma generation means generates the first gas plasma in the processing container, and the first gas is supplied to the metal member via the first wiring. The first step of generating a film precursor A by etching the metal member while attracting the plasma of the first gas to the metal member by supplying one high frequency power, and the first step from the gas supply means into the processing container 2 gas is supplied, the film precursor A and the second gas are reacted to generate the film precursor B, and the substrate is formed via the second wiring while maintaining the plasma in the processing container by the plasma generating means. A second step of supplying the film precursor B to the semiconductor substrate while supplying the second high-frequency power to the mounting table, and attracting the plasma including the film precursor B to the semiconductor substrate in this order; It may be a Hodokosuru control.

上記の制御手段は、膜形成制御とともに、この制御に先立って、半導体基板の表面をエッチング処理するエッチング処理制御をさらに実施してもよい。エッチング処理制御は、例えば、ガス供給手段から処理容器内に第１ガスを供給し、プラズマ発生手段により処理容器内に第１ガスのプラズマを発生させ、かつ第２配線を介して基板載置台に第２高周波電力を供給することにより、第１ガスのプラズマを半導体基板へと引き寄せながら半導体基板の表面をエッチング処理する制御である。   In addition to the film formation control, the control means may further perform an etching process control for etching the surface of the semiconductor substrate prior to this control. In the etching process control, for example, the first gas is supplied from the gas supply means into the processing container, the plasma of the first gas is generated in the processing container by the plasma generating means, and the substrate mounting table is provided via the second wiring. By supplying the second high frequency power, the surface of the semiconductor substrate is etched while drawing the plasma of the first gas toward the semiconductor substrate.

本発明のプラズマ処理装置では、金属部材が、基板載置台から離間して配置されていることが好ましい。プラズマの密度分布の制御による成膜の制御が容易になるためである。   In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable that the metal member is disposed away from the substrate mounting table. This is because it becomes easy to control film formation by controlling the density distribution of plasma.

本発明のプラズマ処理装置は、金属部材を着脱自在に保持するホルダーを処理容器内にさらに備えていてもよい。金属部材は、エッチングにより消耗するため交換する必要がある。また、膜の種類に応じて、金属部材を選択する必要がある。このため、処理容器内には、金属部材を着脱自在に保持するホルダーを配置しておくと便利である。本発明のプラズマ処理装置にはホルダーのみを予め処理容器内に設けることとして、金属部材は形成すべき膜の種類に応じて成膜の際にホルダーに保持することとしてもよい。ただし、本発明のプラズマ処理装置には必ずしも金属部材のホルダーを設ける必要はなく、金属部材のみを配置してもよい。   The plasma processing apparatus of the present invention may further include a holder in the processing container for detachably holding the metal member. Since the metal member is consumed by etching, it must be replaced. Moreover, it is necessary to select a metal member according to the kind of film | membrane. For this reason, it is convenient to arrange a holder for detachably holding the metal member in the processing container. In the plasma processing apparatus of the present invention, only the holder is provided in the processing container in advance, and the metal member may be held in the holder during film formation according to the type of film to be formed. However, the plasma processing apparatus of the present invention is not necessarily provided with a metal member holder, and only the metal member may be disposed.

金属部材を保持するホルダーは、金属部材を複数個保持するものであることが好ましい。ホルダーは、その形状に限定はないが、金属部材を内周壁面に、例えばほぼ等間隔に、保持する環状部材とすることが好ましい。ほぼ等間隔に金属部材を配置すると、半導体基板上への均質な成膜を実現しやすくなる。   The holder that holds the metal member is preferably one that holds a plurality of metal members. The shape of the holder is not limited, but it is preferable that the holder be an annular member that holds the metal member on the inner peripheral wall surface, for example, at approximately equal intervals. When the metal members are arranged at substantially equal intervals, it becomes easy to realize uniform film formation on the semiconductor substrate.

金属部材は、例えば、白金、ルテニウム、イリジウム、タンタル、ゲルマニウム、タングステン、クロム、ハフニウム、ニッケル、コバルト、モリブデンおよびチタンからなるものとして構成することが好ましい。イリジウム、白金、ハフニウムのようにＣＶＤによる成膜の原料が高価な金属に適用すると、本発明による成膜コスト削減の効果は多大なものとなる。   The metal member is preferably composed of, for example, platinum, ruthenium, iridium, tantalum, germanium, tungsten, chromium, hafnium, nickel, cobalt, molybdenum and titanium. When the raw material for film formation by CVD such as iridium, platinum, and hafnium is applied to an expensive metal, the effect of reducing the film formation cost according to the present invention becomes great.

ガス供給手段から供給されるハロゲン原子を含むガス（第２ガス）は、塩化水素（ＨＣｌ）ガス、塩素（Ｃｌ2）ガス、フッ素（Ｆ2）ガス、フルオロカーボン（ＣＦ系）ガスまたは臭化水素（ＨＢｒ）ガスであることが好ましい。ガス供給手段からは、必要に応じ、さらに、不活性ガスや還元性のガス（例えば水素（Ｈ2）ガス）が供給される。 The gas containing halogen atoms (second gas) supplied from the gas supply means is hydrogen chloride (HCl) gas, chlorine (Cl 2 ) gas, fluorine (F 2 ) gas, fluorocarbon (CF-based) gas, or hydrogen bromide. (HBr) gas is preferred. From the gas supply means, an inert gas or a reducing gas (for example, hydrogen (H 2 ) gas) is further supplied as necessary.

なお、第１ガスとしては、アルゴンなどの不活性ガスに加え、水素、窒素、酸素などのガスを用いることができる。第１ガスは、ハロゲン原子を含まないガスであってもよい。   As the first gas, in addition to an inert gas such as argon, a gas such as hydrogen, nitrogen, or oxygen can be used. The first gas may be a gas not containing a halogen atom.

ガス供給手段は、半導体基板上に付着した膜の前駆体と反応させるための、第２ガスとは異なる第３ガスをさらに供給するものであってもよい。   The gas supply means may further supply a third gas different from the second gas for reacting with the film precursor deposited on the semiconductor substrate.

この場合、制御手段が、第２ステップの後に、ガス供給手段から処理容器内に供給された第３ガスのプラズマを、プラズマ発生手段により処理容器内に発生させ、かつ第２配線を介して半導体基板に第２高周波電力を供給することにより、プラズマを半導体基板へと引き寄せながらプラズマにより半導体基板上に形成された膜の前駆体（例えば膜の前駆体Ｂ）を処理する第３ステップをさらに実施する、こととしてもよい。   In this case, after the second step, the control means causes the plasma of the third gas supplied from the gas supply means into the processing container to be generated in the processing container, and the semiconductor via the second wiring. A third step of processing a film precursor (for example, film precursor B) formed on the semiconductor substrate by plasma while attracting the plasma to the semiconductor substrate by supplying the second high frequency power to the substrate is further performed. You can do it.

第３ガスの種類に制限はなく、窒素ガス、酸素ガスなどであってもよいが、例えば膜の前駆体を還元するためのガスとすることが好ましい。この還元性のガスとしては、水素ガス、シラン（ＳｉＨ4）、アンモニア（ＮＨ3）、メタン（ＣＨ4）、エチレン（Ｃ2Ｈ4）などが挙げられる。第３ガスも、ハロゲン原子を含まないガスであってもよい。 There is no restriction | limiting in the kind of 3rd gas, Although nitrogen gas, oxygen gas, etc. may be sufficient, For example, it is preferable to set it as the gas for reducing the precursor of a film | membrane. Examples of the reducing gas include hydrogen gas, silane (SiH 4 ), ammonia (NH 3 ), methane (CH 4 ), and ethylene (C 2 H 4 ). The third gas may also be a gas that does not contain a halogen atom.

本発明のプラズマ処理装置は、半導体基板を加熱するためのヒーターをさらに含んでいてもよく、この場合は、制御手段が、第２ステップの後に、ヒーターによって半導体基板を加熱することにより、半導体基板上に付着した膜の前駆体を処理する第３ステップをさらに実施することとしてもよい。膜の前駆体の処理（例えば還元）は、第３ガスのプラズマと、ヒーターによる加熱との両方を適用して行ってもよい。   The plasma processing apparatus of the present invention may further include a heater for heating the semiconductor substrate. In this case, the control means heats the semiconductor substrate with the heater after the second step, so that the semiconductor substrate is heated. A third step of treating the precursor of the film deposited thereon may be further performed. The treatment (for example, reduction) of the film precursor may be performed by applying both the plasma of the third gas and the heating by the heater.

本発明のプラズマ処理装置は、金属部材とプラズマとの接触を制御するシャッター機構をさらに備えていてもよい。このシャッター機構は、成膜の制御をさらに容易とする。シャッター機構を設けておくと、金属部材が無駄に消費され、あるいは成膜以外の処理の際に膜の前駆体が処理容器内に放出されて半導体基板の表面を汚染することを防止できる。   The plasma processing apparatus of the present invention may further include a shutter mechanism that controls contact between the metal member and the plasma. This shutter mechanism further facilitates film formation control. When the shutter mechanism is provided, it is possible to prevent the metal member from being wasted or the film precursor from being discharged into the processing container and contaminating the surface of the semiconductor substrate during processing other than film formation.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付して説明を省略することがある。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same members may be denoted by the same reference numerals and description thereof may be omitted.

（第１の実施形態）
図１は、本発明のプラズマ処理装置の一例の断面図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of the plasma processing apparatus of the present invention.

プラズマ装置１は、略円筒状のチャンバー３１と、チャンバー３１の上方に設けられ、チャンバー３１と気密に接続された略円筒状のベルジャー３２とから構成される処理容器を有している。処理容器３１，３２内の空間１０（以下、「処理空間」と呼ぶ）は、後述する減圧機構により減圧可能となっている。   The plasma apparatus 1 includes a processing container including a substantially cylindrical chamber 31 and a substantially cylindrical bell jar 32 that is provided above the chamber 31 and is airtightly connected to the chamber 31. The space 10 in the processing containers 31 and 32 (hereinafter referred to as “processing space”) can be depressurized by a depressurization mechanism described later.

チャンバー３１内には、半導体ウエハＷを水平に支持するサセプター３３と、サセプター３３を支持する円筒状の支持部材３５とが配設されている。サセプター３３は、導電体により構成されているが、半導体ウエハＷを支持する表面は石英等の絶縁体により覆われている。ベルジャー３２の上壁外側には、ベルジャー３２上壁を介してサセプター３３と対向するように、接地された導電性部材４９が配置されている。   A susceptor 33 that horizontally supports the semiconductor wafer W and a cylindrical support member 35 that supports the susceptor 33 are disposed in the chamber 31. The susceptor 33 is made of a conductor, but the surface that supports the semiconductor wafer W is covered with an insulator such as quartz. A grounded conductive member 49 is arranged outside the upper wall of the bell jar 32 so as to face the susceptor 33 through the upper wall of the bell jar 32.

ベルジャー３２は、石英、セラミックス等の絶縁体で形成されており、その側面外周にはコイル４２が巻回されている。コイル４２には高周波電力を供給可能な高周波電源４４が接続されている。高周波電源４４からコイル４２に高周波電力を供給することにより、ベルジャー３２内に誘導電磁界が形成され、この誘導電磁界により処理空間１０にプラズマが生成する。このように、コイル４２および高周波電源４４は、（ＩＣＰ）プラズマ発生手段として機能する。後述するように、本実施形態では、サセプター３３、高周波電源３４および導電性部材４９もプラズマの点火に用いられるため、これらの部材３３，３４，４９もプラズマ発生手段の一部となる。   The bell jar 32 is formed of an insulator such as quartz or ceramics, and a coil 42 is wound around the outer periphery of the side surface. A high frequency power supply 44 capable of supplying high frequency power is connected to the coil 42. By supplying high frequency power from the high frequency power supply 44 to the coil 42, an induction electromagnetic field is formed in the bell jar 32, and plasma is generated in the processing space 10 by this induction electromagnetic field. Thus, the coil 42 and the high frequency power supply 44 function as (ICP) plasma generation means. As will be described later, in this embodiment, since the susceptor 33, the high-frequency power source 34, and the conductive member 49 are also used for plasma ignition, these members 33, 34, and 49 are also part of the plasma generating means.

ベルジャー３２の内側には、その側面内周に沿って、被エッチング材となる金属部材１１のホルダー１２が配設されている。図２に示すように、ホルダー１２は、環状（リング状）の部材であって、その内周壁には、複数の金属部材１１を等間隔で着脱自在に保持している。ホルダー１２は、石英、シリコンカーバイド等の絶縁体で形成されており、図示を省略する支柱によってベルジャー３２の内壁に固定されている。エッチングにより消耗すると、あるいは形成すべき膜の種類に応じて、金属部材１１は交換される。金属部材１１としては、スパッタリングターゲットとして市販されている円盤状の金属材料を用いるとよい。   Inside the bell jar 32, a holder 12 for the metal member 11 serving as a material to be etched is disposed along the inner periphery of the side surface. As shown in FIG. 2, the holder 12 is an annular (ring-shaped) member, and a plurality of metal members 11 are detachably held at equal intervals on the inner peripheral wall thereof. The holder 12 is formed of an insulator such as quartz or silicon carbide, and is fixed to the inner wall of the bell jar 32 by a post (not shown). When the metal member 11 is consumed by etching or according to the type of film to be formed, the metal member 11 is replaced. As the metal member 11, a disk-shaped metal material that is commercially available as a sputtering target may be used.

ホルダー１２内には、配置される金属部材１１と電気的に接触するようにリング状の電極１３が配置されている。電極１３は、第１配線１９を介して第１高周波電源１４に接続されている。第１配線１９の電極１３と第１高周波電源１４との間には、容量素子（コンデンサ）１８が介挿されている。コンデンサ１８は、処理空間１０で発生したプラズマを導電体である金属部材１１近傍に引き寄せるために挿入されている。   In the holder 12, a ring-shaped electrode 13 is disposed so as to be in electrical contact with the disposed metal member 11. The electrode 13 is connected to the first high-frequency power source 14 via the first wiring 19. A capacitive element (capacitor) 18 is interposed between the electrode 13 of the first wiring 19 and the first high-frequency power source 14. The capacitor 18 is inserted in order to draw the plasma generated in the processing space 10 to the vicinity of the metal member 11 that is a conductor.

サセプター３３は、第２配線３９を介して第２高周波電源３４と接続されている。第２高周波電源３４からサセプター３３に高周波電力を供給することにより、サセプター３３と導電性部材４９との間に、半導体ウエハＷに対して垂直な電界が形成される。この垂直な電界はプラズマの点火に用いられる。高周波電源３４からサセプター３３に供給される高周波電力は、処理空間１０のプラズマを半導体ウエハＷへと引き寄せる役割も担う。   The susceptor 33 is connected to the second high frequency power supply 34 via the second wiring 39. By supplying high frequency power from the second high frequency power supply 34 to the susceptor 33, an electric field perpendicular to the semiconductor wafer W is formed between the susceptor 33 and the conductive member 49. This vertical electric field is used for plasma ignition. The high frequency power supplied from the high frequency power supply 34 to the susceptor 33 also plays a role of attracting the plasma in the processing space 10 to the semiconductor wafer W.

サセプター３３には、電源３７に接続されたヒーター３６が埋設されている。ヒーター３６は、電源３７からの給電により、半導体ウエハＷを所定の温度に加熱する加熱手段として機能する。サセプター３３の上方には、サセプター３３上に載置された半導体ウエハＷの外縁をクランプして保持するクランプリング３８が設けられている。クランプリング３８は、図示を省略する昇降機構により昇降可能であり、下降時にウエハＷをクランプする。   A heater 36 connected to a power source 37 is embedded in the susceptor 33. The heater 36 functions as a heating unit that heats the semiconductor wafer W to a predetermined temperature by supplying power from the power source 37. A clamp ring 38 that clamps and holds the outer edge of the semiconductor wafer W placed on the susceptor 33 is provided above the susceptor 33. The clamp ring 38 can be moved up and down by a lifting mechanism (not shown), and clamps the wafer W when lowered.

チャンバー３１の側壁には開口４６が形成されており、開口４６にはゲートバルブ４７が設けられている。ゲートバルブ４７を開にした状態で、半導体ウエハＷは、搬送アームにより隣接する搬送室（図示省略）とチャンバー３１内との間を搬送される。チャンバー３１の側壁には、ガス供給ノズル４８も設けられている。ガス供給ノズル４８を通じて、ガス供給機構６０から供給されるガスが処理空間１０に導入される。   An opening 46 is formed in the side wall of the chamber 31, and a gate valve 47 is provided in the opening 46. With the gate valve 47 opened, the semiconductor wafer W is transferred between an adjacent transfer chamber (not shown) and the chamber 31 by the transfer arm. A gas supply nozzle 48 is also provided on the side wall of the chamber 31. The gas supplied from the gas supply mechanism 60 is introduced into the processing space 10 through the gas supply nozzle 48.

ガス供給機構６０は、３種類のガスを供給することができるように構成されている。ガス供給機構６０は、Ａｒガス源６１、ＨＣｌガス源７１、Ｈ2ガス源８１と、これらガス源６１，７１，８１にそれぞれ接続されたマスフローコントローラ６３，７３，８３と、それぞれのマスフローコントローラ６３，７３，８３の前後に配置された開閉バルブ６２，６４，７２，７４，８２，８４と、を備えている。ガス供給機構６０は、種類ごとに所定の流量に調整されたガスを、ガス供給ノズル４８を通じて処理空間１０に供給する。 The gas supply mechanism 60 is configured to supply three types of gases. The gas supply mechanism 60 includes an Ar gas source 61, an HCl gas source 71, an H 2 gas source 81, mass flow controllers 63, 73, 83 connected to the gas sources 61, 71, 81, and respective mass flow controllers 63. , 73, 83, and open / close valves 62, 64, 72, 74, 82, 84 disposed before and after. The gas supply mechanism 60 supplies the gas adjusted to a predetermined flow rate for each type to the processing space 10 through the gas supply nozzle 48.

チャンバー３１の底壁には、排気管７５が接続されており、排気管７５には真空ポンプを含む排気装置７０が接続されている。排気装置７０により、処理空間１０は所定の真空度にまで減圧される。排気装置７０は、処理空間１０を所定の真空度に減圧し維持する減圧機構として機能する。   An exhaust pipe 75 is connected to the bottom wall of the chamber 31, and an exhaust apparatus 70 including a vacuum pump is connected to the exhaust pipe 75. The processing space 10 is decompressed to a predetermined degree of vacuum by the exhaust device 70. The exhaust device 70 functions as a decompression mechanism that decompresses and maintains the processing space 10 to a predetermined degree of vacuum.

プラズマ処理装置１には、制御装置５５と、制御装置５５に接続されてこの装置５５からの信号により開閉されるスイッチング素子５６，５７，５８とが設けられている。スイッチング素子５６，５７，５８は、それぞれ高周波電源１４，３４，４４からの高周波電力の供給を制御する。図１では図示が省略されているが、制御装置５５は、マスフローコントローラ６３，６４，６５、排気装置７０等にも接続され、これら装置の制御も行うことができる。   The plasma processing apparatus 1 is provided with a control device 55 and switching elements 56, 57, and 58 that are connected to the control device 55 and are opened and closed by signals from the device 55. The switching elements 56, 57, and 58 control the supply of high-frequency power from the high-frequency power sources 14, 34, and 44, respectively. Although not shown in FIG. 1, the control device 55 is also connected to the mass flow controllers 63, 64, 65, the exhaust device 70, and the like, and can also control these devices.

図１に示した装置の構成から明らかなように、第１高周波電源１４からの高周波電力と、第２高周波電源３４からの高周波電力とは、それぞれ個別に制御して供給することができる。これら高周波電力の供給を受ける金属部材１１とサセプター３３とは電気的に互いに分離している。また、高周波電源４４からの高周波電力の供給も、第１、第２高周波電源１４，３４からの高周波電力の供給とは別に制御することができる。   As is clear from the configuration of the apparatus shown in FIG. 1, the high frequency power from the first high frequency power supply 14 and the high frequency power from the second high frequency power supply 34 can be individually controlled and supplied. The metal member 11 and the susceptor 33 that receive the supply of the high frequency power are electrically separated from each other. In addition, the supply of high-frequency power from the high-frequency power supply 44 can be controlled separately from the supply of high-frequency power from the first and second high-frequency power supplies 14 and 34.

以下、プラズマ処理装置１を用いた成膜の一例を説明する。ここでは、半導体ウエハＷ上へのＴｉ膜の成膜を取り上げる。この場合、金属部材１１としては、Ｔｉからなる部材を用いることになる。   Hereinafter, an example of film formation using the plasma processing apparatus 1 will be described. Here, film formation of a Ti film on the semiconductor wafer W will be taken up. In this case, a member made of Ti is used as the metal member 11.

まず、ゲートバルブ４７を開にして、ゲートバルブ４７を介して隣接する搬送室（図示省略）に配置された搬送アームにより、搬送室から処理空間１０に半導体ウエハＷを搬入し、このウエハＷをサセプター３３の支持ピン（図示省略）上に受け渡す。次いで、支持ピンをサセプター３３内に没入させてウエハＷをサセプター３３上に載置し、上方で待機していたクランプリング３８を下降させ、クランプリング３８によりウエハＷ外縁をクランプする。引き続き、ゲートバルブ４７を閉にして、排気装置７０により処理空間１０のガスを排気管７５から排気して所定の減圧状態（例えば１ｍＴｏｒｒ（１３３．３ｍＰａ）程度）に保持する。   First, the gate valve 47 is opened, and the semiconductor wafer W is loaded into the processing space 10 from the transfer chamber by the transfer arm disposed in the transfer chamber (not shown) adjacent to the gate valve 47 through the gate valve 47. It is transferred onto a support pin (not shown) of the susceptor 33. Next, the support pins are inserted into the susceptor 33, the wafer W is placed on the susceptor 33, the clamp ring 38 waiting at the top is lowered, and the outer edge of the wafer W is clamped by the clamp ring 38. Subsequently, the gate valve 47 is closed, and the gas in the processing space 10 is exhausted from the exhaust pipe 75 by the exhaust device 70 and held at a predetermined reduced pressure state (for example, about 1 mTorr (133.3 mPa)).

次いで、減圧状態に保持された処理空間１０に、ガス供給機構６０からＡｒガスを所定の流量（例えば３００ｓｃｃｍ）で供給する。そして、Ａｒガスを供給しながら、第２高周波電源３４から第２配線３９を介してサセプター３３へと高周波電力を供給することにより、サセプター３３と導電性部材４９との間に半導体ウエハＷに対して垂直な電界を形成し、この電界によりＡｒガスを励起させてプラズマを点火する。第２高周波電源３４から供給される高周波電力の周波数は例えば１３．５６ＭＨｚ、出力は例えば５００Ｗとするとよい。   Next, Ar gas is supplied from the gas supply mechanism 60 at a predetermined flow rate (for example, 300 sccm) to the processing space 10 held in a reduced pressure state. Then, high-frequency power is supplied from the second high-frequency power source 34 to the susceptor 33 via the second wiring 39 while supplying Ar gas, so that the semiconductor wafer W is interposed between the susceptor 33 and the conductive member 49. A vertical electric field is formed, and Ar gas is excited by this electric field to ignite plasma. The frequency of the high frequency power supplied from the second high frequency power supply 34 is preferably 13.56 MHz and the output is 500 W, for example.

プラズマ点火の後、高周波電源４４からコイル４２への高周波電力の供給を開始してベルジャー３２内に誘導電磁界を形成するとともに、第２高周波電源３４からサセプター３３への高周波電力の供給を停止する。これ以降は、コイル４２への高周波電力の供給によりベルジャー３２内に形成される誘導電磁界によってプラズマが維持される。高周波電源４４から供給される高周波電力の周波数は例えば１３．５６ＭＨｚ、出力は例えば５００Ｗとするとよい。   After the plasma ignition, supply of high frequency power from the high frequency power supply 44 to the coil 42 is started to form an induction electromagnetic field in the bell jar 32, and supply of high frequency power from the second high frequency power supply 34 to the susceptor 33 is stopped. . Thereafter, the plasma is maintained by the induction electromagnetic field formed in the bell jar 32 by supplying the high frequency power to the coil 42. The frequency of the high frequency power supplied from the high frequency power supply 44 is preferably 13.56 MHz, for example, and the output is 500 W, for example.

こうしてプラズマを維持しながら、ガス供給機構６０を用い、Ａｒガスの流量を減少させるとともにＨＣｌガスの供給を開始する。このとき、Ａｒガスの流量は例えば１ｓｃｃｍ、ＨＣｌガスの流量は例えば１０ｓｌｍとするとよい。ＨＣｌガスのような腐食性ガスを励起したプラズマは金属をエッチングする性質を有する。例えば、Ｔｉは、ＨＣｌガスのプラズマに接すると、形成すべき膜（Ｔｉ膜）の前駆体となるチタン塩化物（ＴｉＣｌｘ）を放出する。   In this way, while maintaining the plasma, the gas supply mechanism 60 is used to reduce the flow rate of Ar gas and start supplying HCl gas. At this time, the flow rate of Ar gas is preferably 1 sccm, and the flow rate of HCl gas is preferably 10 slm, for example. Plasma excited by a corrosive gas such as HCl gas has a property of etching a metal. For example, when Ti touches the plasma of HCl gas, it releases titanium chloride (TiClx), which is a precursor of a film to be formed (Ti film).

効率的に膜の前駆体を放出させるためには、金属部材１１の近傍におけるプラズマの密度を高めるとよい。そこで、ＨＣｌガスの供給とともに、第１高周波電源１４から第１配線１９および電極１３を通じて金属部材１１に高周波電力（第１高周波電力）を供給して、プラズマの密度分布を変化させる。金属部材１１への高周波電力の供給により、処理空間１０で生成したプラズマは、金属部材１１に引き寄せられ、金属部材１１近傍において高密度となる。   In order to efficiently release the film precursor, the density of plasma in the vicinity of the metal member 11 may be increased. Therefore, along with the supply of HCl gas, high-frequency power (first high-frequency power) is supplied from the first high-frequency power source 14 to the metal member 11 through the first wiring 19 and the electrode 13 to change the plasma density distribution. The plasma generated in the processing space 10 by the supply of the high frequency power to the metal member 11 is attracted to the metal member 11 and becomes high density in the vicinity of the metal member 11.

金属部材１１を構成するＴｉがエッチング処理されることにより、膜の前駆体となるチタン塩化物が処理空間１０に放出される。膜の前駆体の放出量は、金属部材１１近傍の空間におけるプラズマ密度に依存する。このため、金属部材１１への高周波電力の印加を制御することにより、具体的には、高周波電力の周波数、出力等を制御対象とすることにより、膜の前駆体の放出量を制御することができる。金属部材１１へのプラズマの引き寄せのために第１高周波電源１４から供給される高周波電力の周波数は例えば４５０ｋＨｚ、出力は例えば１０００Ｗとするとよい。   By etching the Ti constituting the metal member 11, titanium chloride serving as a film precursor is released into the processing space 10. The release amount of the film precursor depends on the plasma density in the space near the metal member 11. Therefore, by controlling the application of high-frequency power to the metal member 11, specifically, by controlling the frequency, output, and the like of the high-frequency power, it is possible to control the release amount of the film precursor. it can. The frequency of the high-frequency power supplied from the first high-frequency power source 14 for attracting plasma to the metal member 11 is preferably 450 kHz, for example, and the output is 1000 W, for example.

その後、第１高周波電源１４からの高周波電力の供給を停止するとともに、第２高周波電源３４から第２配線３９を通じてサセプター３３に高周波電力（第２高周波電力）を供給して、膜の前駆体を含むプラズマをサセプター３３上に載置した半導体ウエハＷへと引き寄せる。これにより、金属部材１１から放出された膜の前駆体が半導体ウエハＷ上に堆積する。サセプター３３へのプラズマの引き寄せのために第２高周波電源３４から供給される高周波電力の周波数および出力は、プラズマ点火の際に述べたとおりとするとよい。   Thereafter, the supply of the high-frequency power from the first high-frequency power supply 14 is stopped, and the high-frequency power (second high-frequency power) is supplied from the second high-frequency power supply 34 to the susceptor 33 through the second wiring 39, whereby the film precursor is obtained. The contained plasma is attracted to the semiconductor wafer W placed on the susceptor 33. Thereby, the precursor of the film discharged from the metal member 11 is deposited on the semiconductor wafer W. The frequency and output of the high-frequency power supplied from the second high-frequency power source 34 for attracting plasma to the susceptor 33 may be as described in the plasma ignition.

引き続き、半導体ウエハＷ上に堆積した膜の前駆体を還元して金属膜とする。膜の還元は、電源３７からヒーター３６に通電して、半導体ウエハＷを５０〜８００℃程度に加熱することによって行う。こうして、半導体ウエハＷ上に金属膜（ここではＴｉ膜）が形成される。   Subsequently, the precursor of the film deposited on the semiconductor wafer W is reduced to form a metal film. The reduction of the film is performed by energizing the heater 36 from the power source 37 and heating the semiconductor wafer W to about 50 to 800 ° C. Thus, a metal film (here, Ti film) is formed on the semiconductor wafer W.

膜の還元は、加熱と還元性のプラズマによる処理とにより行ってもよい。この場合は、電源３７からヒーター３６に通電することにより、半導体ウエハＷを上記程度の温度に加熱するとともに、ガス供給機構６０からは、ＨＣｌガスの供給を停止するとともに、ＡｒガスおよびＨ2ガスを所定の流量で処理空間１０に供給し、処理空間１０に還元性のプラズマを生成させる。Ｈ2ガスはＨ2ガス源８１から供給される。このとき、Ａｒガスの流量は例えば３００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスの流量は例えば５０ｓｃｃｍとするとよい。還元性のプラズマは、引き続き第２高周波電源３４からサセプター３３に供給される高周波電力の供給により、半導体ウエハＷに引き寄せられる。 The reduction of the film may be performed by heating and treatment with reducing plasma. In this case, by energizing the heater 36 from the power source 37, the semiconductor wafer W is heated to the above-mentioned temperature, and the supply of HCl gas from the gas supply mechanism 60 is stopped, and Ar gas and H 2 gas are used. Is supplied to the processing space 10 at a predetermined flow rate, and reducing plasma is generated in the processing space 10. H 2 gas is supplied from an H 2 gas source 81. At this time, the flow rate of Ar gas may be 300 sccm, for example, and the flow rate of H 2 gas may be 50 sccm, for example. The reducing plasma is attracted to the semiconductor wafer W by the supply of the high frequency power continuously supplied from the second high frequency power supply 34 to the susceptor 33.

成膜終了の後、排気装置７０による排気量、およびガス供給機構６０からのガス供給量を制御して、処理空間１０の真空度を搬送室と同等の真空度に調整する。その後、クランプリング３８による半導体ウエハＷのクランプを解放し、支持ピン（図示省略）をサセプター３３から突出させてウエハＷを持ち上げさせ、ゲートバルブ４７を開にして搬送アームをチャンバー３１内に進入させてウエハＷを搬送室へと取り出す。こうして、プラズマ処理装置１における成膜工程が終了する。   After the film formation is completed, the exhaust amount by the exhaust device 70 and the gas supply amount from the gas supply mechanism 60 are controlled to adjust the degree of vacuum in the processing space 10 to the same degree as the transfer chamber. Thereafter, the clamp of the semiconductor wafer W by the clamp ring 38 is released, the support pins (not shown) are protruded from the susceptor 33 to lift the wafer W, the gate valve 47 is opened, and the transfer arm enters the chamber 31. The wafer W is taken out into the transfer chamber. Thus, the film forming process in the plasma processing apparatus 1 is completed.

上記では、プラズマ処理装置１を用いた成膜の一例を説明したが、プラズマ処理装置１はエッチング処理の実施にも適用できる。ここでは、以下に、Ｔｉ成膜の前に半導体ウエハＷの表面に行われるべきエッチング処理（自然酸化膜を除去するためのプレクリーニング処理）について説明する。このプレクリーニング処理に用いるガスは、ＡｒガスおよびＨ2ガスであるが、これらのガス源は、Ｔｉ成膜に用いるために既に準備されているため（符号６１，８１）、この例では装置の構成を図１に示した構成から変える必要はない。しかし、エッチング処理に用いるガスが異なる場合には、そのガス源をガス供給機構６０に追加する必要が生じる。 Although an example of film formation using the plasma processing apparatus 1 has been described above, the plasma processing apparatus 1 can also be applied to the implementation of an etching process. Here, an etching process (a pre-cleaning process for removing the natural oxide film) to be performed on the surface of the semiconductor wafer W before the Ti film formation will be described below. The gases used for this pre-cleaning process are Ar gas and H 2 gas, but these gas sources are already prepared for use in Ti film formation (reference numerals 61 and 81). It is not necessary to change the configuration from the configuration shown in FIG. However, when the gas used for the etching process is different, it is necessary to add the gas source to the gas supply mechanism 60.

まず、半導体ウエハＷの搬入、Ａｒガスの導入およびサセプター３３への高周波電力の供給によるプラズマの点火、およびコイル４２への高周波電力の供給によるプラズマの維持を、上記と同様にして実施する。   First, the semiconductor wafer W is carried in, Ar gas is introduced, plasma is ignited by supplying high-frequency power to the susceptor 33, and plasma is maintained by supplying high-frequency power to the coil 42 in the same manner as described above.

プラズマを維持しながら、ガス供給機構６０を用い、Ａｒガスの流量を減少させるとともに、Ｈ2ガス源８１から、還元性ガスであるＨ2ガスの供給を開始する。このとき、Ａｒガスの流量は例えば３００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスの流量は例えば５０ｓｃｃｍとするとよい。こうして、還元性のプラズマを処理空間１０に生成させる。 While maintaining the plasma, the gas supply mechanism 60 is used to reduce the flow rate of Ar gas, and the supply of H 2 gas, which is a reducing gas, from the H 2 gas source 81 is started. At this time, the flow rate of Ar gas may be 300 sccm, for example, and the flow rate of H 2 gas may be 50 sccm, for example. Thus, reducing plasma is generated in the processing space 10.

引き続き、第２高周波電源３４から第２配線３９を介してサセプター３３に高周波電力を供給し、プラズマを半導体ウエハＷに引き寄せながら、このプラズマで半導体ウエハＷの表面をエッチング処理する。第２高周波電源３４から供給される高周波電力の周波数および出力は、成膜の際のプラズマ引き寄せのための電力と同様とするとよい。このエッチング処理により、例えば、半導体ウエハＷの表面に形成されたＳｉ，ＣｏＳｉ，Ｗ，ＷＳｉ，ＴｉＳｉ等の自然酸化膜（例えばＳｉＯｘ）を除去することができる。エッチング処理の後の半導体ウエハＷの搬出は、上記と同様にして行われる。   Subsequently, high frequency power is supplied from the second high frequency power supply 34 to the susceptor 33 via the second wiring 39, and the surface of the semiconductor wafer W is etched with this plasma while attracting the plasma to the semiconductor wafer W. The frequency and output of the high-frequency power supplied from the second high-frequency power source 34 may be the same as the power for attracting plasma during film formation. By this etching process, for example, a natural oxide film (for example, SiOx) such as Si, CoSi, W, WSi, TiSi formed on the surface of the semiconductor wafer W can be removed. The semiconductor wafer W is unloaded after the etching process in the same manner as described above.

上記で説明したような高周波電力を供給しながらのエッチング処理および成膜は、電力供給等を制御する制御装置５５を用いて行ってもよい。図１に示したように、制御装置５５は、スイッチング素子５６，５７，５８に接続されてこれら素子の開閉を制御し、さらに、図示は省略するが、マスフローコントローラ６３，７３，８３、排気装置７０、電源３７等に接続され、図１に示された各部材の運転を制御する。   The etching process and the film formation while supplying the high-frequency power as described above may be performed using the control device 55 that controls the power supply and the like. As shown in FIG. 1, the control device 55 is connected to switching elements 56, 57, and 58 to control opening and closing of these elements. Further, although not shown, the mass flow controllers 63, 73, and 83, the exhaust device are omitted. 70, connected to a power source 37 and the like, and controls the operation of each member shown in FIG.

制御装置５５は、所定のプログラム、例えば上記で説明したエッチング処理や成膜が実施できるようにスイッチング素子５６，５７，５８の開閉等を制御するプログラムを内蔵したメモリと、このプログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）とを有するように構成するとよい。   The control device 55 includes a memory containing a predetermined program, for example, a program for controlling the opening and closing of the switching elements 56, 57, and 58 so that the etching process and the film formation described above can be performed, and a center for executing the program. An arithmetic processing unit (CPU) may be included.

なお、図１に示した装置では、制御装置５５がスイッチング素子５６，５７，５８に接続されているが、これに限らず、制御装置５５を高周波電源１４，３４，４４に直接接続して、電源１４，３４，４４を直接制御することとしてもよい。   In the device shown in FIG. 1, the control device 55 is connected to the switching elements 56, 57, and 58. However, the present invention is not limited to this, and the control device 55 is directly connected to the high-frequency power sources 14, 34, and 44. The power supplies 14, 34, and 44 may be directly controlled.

図３に、制御装置５５に保存されたプログラムにより実施されるべき制御の一例を示す。この制御は、図１に示した装置を用いて金属膜の成膜を行うために適用されるべき制御例である。   FIG. 3 shows an example of control to be performed by a program stored in the control device 55. This control is an example of control that should be applied to form a metal film using the apparatus shown in FIG.

図３に示された制御は、半導体ウエハＷがサセプター３３上に装入され、排気装置７０により処理空間１０が減圧されてから、開始される。   The control shown in FIG. 3 is started after the semiconductor wafer W is loaded on the susceptor 33 and the processing space 10 is decompressed by the exhaust device 70.

まず、ステップ１（Ｓ１）において、制御装置５５は、ガス供給機構６０から処理空間１０にＡｒガスが所定の流量で供給されるようにマスフローコントローラ６３を制御し、かつ開いていた第２スイッチング素子５７を閉じて第２高周波電源３４から配線３９を介してサセプター３３へと高周波電力を供給する。こうして、プラズマが点火される。   First, in step 1 (S1), the control device 55 controls the mass flow controller 63 so that Ar gas is supplied from the gas supply mechanism 60 to the processing space 10 at a predetermined flow rate, and the second switching element opened. The high frequency power is supplied from the second high frequency power supply 34 to the susceptor 33 through the wiring 39 by closing the terminal 57. Thus, the plasma is ignited.

次いで、ステップ２（Ｓ２）において、制御装置５５は、開いていた第３スイッチング素子５８を閉じて高周波電源４４からコイル４２への高周波電力の供給を開始するとともに、第２スイッチング素子５７を開いて第２高周波電源３４からサセプター３３への高周波電力の供給を停止する。また、マスフローコントローラ６３，７３を制御し、Ａｒガスの流量を減少させるとともにＨＣｌガスの供給を開始する。こうして、ハロゲン原子を含むガスのプラズマ（腐食性プラズマ）が生成する。   Next, in step 2 (S2), the control device 55 closes the opened third switching element 58 to start supplying high-frequency power from the high-frequency power supply 44 to the coil 42, and opens the second switching element 57. The supply of high-frequency power from the second high-frequency power source 34 to the susceptor 33 is stopped. Further, the mass flow controllers 63 and 73 are controlled to decrease the Ar gas flow rate and to start supplying HCl gas. Thus, a plasma of gas containing halogen atoms (corrosive plasma) is generated.

引き続き、ステップ３（Ｓ３）において、開いていた第１スイッチング素子５６を閉じて第１高周波電源１４から金属部材１１への高周波電力の供給を開始する。こうして、プラズマが金属部材１１に引き寄せられ、金属部材１１のエッチング処理が実施される。ステップ２とステップ３との実施はオーバーラップしていてもよい。   Subsequently, in step 3 (S3), the opened first switching element 56 is closed, and the supply of high-frequency power from the first high-frequency power source 14 to the metal member 11 is started. Thus, the plasma is attracted to the metal member 11 and the metal member 11 is etched. Implementation of step 2 and step 3 may overlap.

さらに、ステップ４（Ｓ４）において、第１スイッチング素子５６を開いて第１高周波電源１４からの高周波電力の供給を停止するとともに、第２スイッチング素子５７を再び閉じて第２高周波電源３４からサセプター３３への高周波電力の供給を再開する。こうして、半導体ウエハＷ上に膜の前駆体を堆積させる。   Further, in step 4 (S4), the first switching element 56 is opened to stop the supply of high-frequency power from the first high-frequency power supply 14, and the second switching element 57 is closed again to start the susceptor 33 from the second high-frequency power supply 34. Restart high-frequency power supply to Thus, a film precursor is deposited on the semiconductor wafer W.

その後、ステップ５（Ｓ５）において、ヒーター３６を用いた半導体ウエハＷの加熱により、膜の前駆体を還元して金属膜が形成する。   Thereafter, in step 5 (S5), the precursor of the film is reduced by heating the semiconductor wafer W using the heater 36 to form a metal film.

こうして金属膜の成膜工程が終了し、半導体ウエハＷがゲートバルブ４７から搬送室に搬出される。   Thus, the metal film forming process is completed, and the semiconductor wafer W is unloaded from the gate valve 47 to the transfer chamber.

図３に示された制御例とは異なり、金属部材のエッチング処理をＡｒガスのプラズマにより実施してもよい。この場合は、ＨＣｌガスの導入を実施する前に、金属部材１１に高周波電力の供給を開始して金属部材１１をエッチング処理する。ＨＣｌガスの供給は、この後に開始され、供給されたＨＣｌと処理空間１０に放出されたＴｉ（前駆体Ａ）との反応により、ＴｉＣｌｘ（前駆体Ｂ）が生成する。以降は、ステップ４，５と同様にして、金属膜が成膜される。   Unlike the control example shown in FIG. 3, the metal member may be etched using Ar gas plasma. In this case, before introducing the HCl gas, the metal member 11 is etched by starting the supply of high-frequency power to the metal member 11. The supply of HCl gas is started thereafter, and TiClx (precursor B) is generated by the reaction between the supplied HCl and Ti (precursor A) released into the processing space 10. Thereafter, a metal film is formed in the same manner as steps 4 and 5.

図４に、制御装置５５で実施する制御の別の一例を示す。この制御は、図１に示した装置を用いたエッチング処理により半導体ウエハＷに形成された自然酸化膜を除去するために適用される制御例である。   FIG. 4 shows another example of the control performed by the control device 55. This control is an example of control applied to remove a natural oxide film formed on the semiconductor wafer W by etching using the apparatus shown in FIG.

まず、ステップ１１（Ｓ１１）において、ステップ１と同様にして、プラズマが点火される。   First, in step 11 (S11), plasma is ignited in the same manner as in step 1.

次いで、ステップ１２（Ｓ１２）において、開いていた第３スイッチング素子５８を閉じて高周波電源４４からコイル４２への高周波電力の供給を開始するとともに、第２スイッチング素子５７を開いて第２高周波電源３４からサセプター３３への高周波電力の供給を停止する。また、マスフローコントローラ６３，７３を制御し、Ａｒガスの流量を減少させるとともにＨ2ガスの供給を開始する。こうして、還元性のプラズマが生成する。 Next, in step 12 (S12), the opened third switching element 58 is closed to start supplying high-frequency power from the high-frequency power supply 44 to the coil 42, and the second switching element 57 is opened to open the second high-frequency power supply 34. The supply of high-frequency power to the susceptor 33 is stopped. Further, the mass flow controllers 63 and 73 are controlled to decrease the flow rate of Ar gas and to start supplying H 2 gas. Thus, reducing plasma is generated.

引き続き、ステップ１３（Ｓ１３）において、開いていた第２スイッチング素子５７を再び閉じて第２高周波電源３４からサセプター３３への高周波電力の供給を開始する。こうして、プラズマが半導体ウエハＷに引き寄せられ、半導体ウエハＷのエッチング処理が実施される。   Subsequently, in step 13 (S13), the opened second switching element 57 is closed again, and the supply of high-frequency power from the second high-frequency power source 34 to the susceptor 33 is started. Thus, the plasma is attracted to the semiconductor wafer W, and the etching process of the semiconductor wafer W is performed.

こうして自然酸化膜の除去工程が終了し、半導体ウエハＷがゲートバルブ４７から搬送室に搬出される。あるいは、半導体ウエハをチャンバ内にとどめたまま、引き続き、成膜のための制御が行われる。   Thus, the natural oxide film removing step is completed, and the semiconductor wafer W is unloaded from the gate valve 47 to the transfer chamber. Alternatively, the control for film formation is continued while the semiconductor wafer remains in the chamber.

（第２の実施形態）
図５は、本発明のプラズマ処理装置の別の一例の断面図である。 (Second Embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view of another example of the plasma processing apparatus of the present invention.

プラズマ処理装置２は、ホルダー１２およびこれに保持された金属部材１１の位置を除いては、第１の実施形態で説明したプラズマ処理装置１と同一の構成を有する。この装置２では、金属部材１１は、半導体ウエハＷの上方において、その表面がウエハＷの表面に対向するように配置されている。   The plasma processing apparatus 2 has the same configuration as the plasma processing apparatus 1 described in the first embodiment, except for the positions of the holder 12 and the metal member 11 held by the holder 12. In this apparatus 2, the metal member 11 is disposed above the semiconductor wafer W so that the surface thereof faces the surface of the wafer W.

金属部材１１は、これに供給される高周波電力によって引き寄せられるプラズマによるエッチング処理によって膜の前駆体が放出され、この前駆体が被処理基板に到達可能である限り、処置空間１０における配置場所に制限はない。しかし、半導体ウエハＷよりも上方の処理空間１０においてガスをプラズマ化し、半導体ウエハＷよりも下方（この装置では下端の排気管７５）からガスを排気する通常の装置構成では、金属部材１１は半導体ウエハＷよりも上方に配置することが好ましい。   The metal member 11 is limited to the arrangement location in the treatment space 10 as long as the precursor of the film is released by the etching process using plasma attracted by the high-frequency power supplied thereto, and the precursor can reach the target substrate. There is no. However, in a normal apparatus configuration in which the gas is converted into plasma in the processing space 10 above the semiconductor wafer W and exhausted from below the semiconductor wafer W (in this apparatus, the lower exhaust pipe 75), the metal member 11 is a semiconductor. It is preferable to dispose it above the wafer W.

（第３の実施形態）
図６は、本発明のプラズマ処理装置のまた別の一例の断面図である。 (Third embodiment)
FIG. 6 is a cross-sectional view of still another example of the plasma processing apparatus of the present invention.

プラズマ処理装置３は、第１配線１９および第２配線３９がスイッチング素子５９を介して同一の高周波電源３４に接続されていることを除いては、第１の実施形態で説明したプラズマ処理装置１と同一の構成を有する。スイッチング素子５９は、第１配線１９と第２配線３９とから、高周波電力を供給すべき配線を択一的に選択する。この装置３では、金属部材１１およびサセプター３３に高周波電力を供給するために個別の電源を用意する必要がなくなる。この装置３には、各配線１９，３９にその開閉を担うスイッチング素子をさらに設けてもよい。   The plasma processing apparatus 3 is the same as the plasma processing apparatus 1 described in the first embodiment, except that the first wiring 19 and the second wiring 39 are connected to the same high-frequency power source 34 via the switching element 59. Has the same configuration. The switching element 59 alternatively selects a wiring to be supplied with high-frequency power from the first wiring 19 and the second wiring 39. In this apparatus 3, it is not necessary to prepare a separate power source for supplying high-frequency power to the metal member 11 and the susceptor 33. The device 3 may further be provided with a switching element for opening and closing each of the wirings 19 and 39.

（第４の実施形態）
図７は、本発明のプラズマ処理装置のさらに別の一例の断面図である。 (Fourth embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view of still another example of the plasma processing apparatus of the present invention.

プラズマ処理装置４は、ホルダー１２に金属部材１１を覆うシャッター１７が付加されていることを除いては、第３の実施形態で説明したプラズマ処理装置３と同一の構成を有する。   The plasma processing apparatus 4 has the same configuration as the plasma processing apparatus 3 described in the third embodiment, except that a shutter 17 that covers the metal member 11 is added to the holder 12.

シャッター１７は、処理容器３１，３２の外部からその開閉の程度を制御できるように構成されており、金属部材１１の表面のすべてを覆って処理空間１０内で生成したプラズマから金属部材１１を隔離することもできる。シャッター１７は、プラズマが生成していても金属部材１１をエッチングする必要がない場合には閉じられて金属部材１１のエッチングやスパッタリングを防止する。   The shutter 17 is configured so that the degree of opening and closing thereof can be controlled from the outside of the processing containers 31 and 32, and covers the entire surface of the metal member 11 to isolate the metal member 11 from plasma generated in the processing space 10. You can also The shutter 17 is closed to prevent etching and sputtering of the metal member 11 when it is not necessary to etch the metal member 11 even if plasma is generated.

例えば、図示した状態では、高周波電源３４からの高周波電力が金属部材１１に供給されている。このため、シャッター１７による金属部材１１表面の遮蔽がないと、例えばＡｒガスの導入によるプラズマ点火を実施しただけで、Ａｒプラズマによる金属部材１１のスパッタリングが発生するおそれがある。   For example, in the illustrated state, high frequency power from the high frequency power supply 34 is supplied to the metal member 11. For this reason, if there is no shielding of the surface of the metal member 11 by the shutter 17, for example, sputtering of the metal member 11 by Ar plasma may occur only by performing plasma ignition by introducing Ar gas.

（第５の実施形態）
図８は、本発明のプラズマ処理装置を用いたメタル成膜システムの構成の一例を示す図である。 (Fifth embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of a metal film forming system using the plasma processing apparatus of the present invention.

メタル成膜システム８０は、搬送室９０と、搬送アーム９９と、搬送室９０の周囲に配置された装置群９１，９２，・・・９４，９６・・・９８と、を備えている。装置群は、カセットチャンバー９１，９２、脱ガス用チャンバー９３、Ｔｉ成膜装置兼プレクリーニング装置９４、ＴｉＮ成膜装置９６、Ａｌ成膜装置９７、冷却チャンバー９８から構成されている。Ｔｉ成膜装置兼プレクリーニング装置９４は、本発明によるプラズマ処理装置である。   The metal film forming system 80 includes a transfer chamber 90, a transfer arm 99, and device groups 91, 92,... 94, 96. The apparatus group includes cassette chambers 91 and 92, a degassing chamber 93, a Ti film forming and pre-cleaning apparatus 94, a TiN film forming apparatus 96, an Al film forming apparatus 97, and a cooling chamber 98. The Ti film forming apparatus / pre-cleaning apparatus 94 is a plasma processing apparatus according to the present invention.

メタル成膜システム８０は、コンタクトホールおよび／またはビアホールが形成された半導体ウエハにバリア層を形成し、その上からアルミニウム（Ａｌ）をホール内に埋め込んで金属層（Ａｌ配線）を形成するために用いられる。具体的には、まず、搬送アーム９９により、カセットチャンバー９１から半導体ウエハＷを１枚取り出し、プレクリーニング装置９４に装入し、プラズマエッチングによって半導体ウエハＷ表面の自然酸化膜を除去する。次いで、搬送アーム９９により、半導体ウエハを脱ガス用チャンバー９３に装入して半導体ウエハの脱ガス処理を行う。引き続き、半導体ウエハを、チタン（Ｔｉ）成膜装置（プレクリーニング装置に同じ）９４に装入してＴｉ膜を成膜し、その後、窒化チタン（ＴｉＮ）成膜装置９６に装入してＴｉＮ膜を成膜してバリア層とする。さらに、半導体ウエハをＡｌ成膜装置９７でＡｌ配線を形成する。最後に、半導体ウエハは冷却チャンバー９８で冷却され、カセットチャンバー９２に収容される。   The metal film forming system 80 forms a barrier layer on a semiconductor wafer in which contact holes and / or via holes are formed, and then embeds aluminum (Al) in the holes to form a metal layer (Al wiring). Used. Specifically, first, one semiconductor wafer W is taken out from the cassette chamber 91 by the transfer arm 99, loaded into the pre-cleaning device 94, and the natural oxide film on the surface of the semiconductor wafer W is removed by plasma etching. Next, the semiconductor wafer is loaded into the degassing chamber 93 by the transfer arm 99 to degas the semiconductor wafer. Subsequently, the semiconductor wafer is loaded into a titanium (Ti) film forming apparatus (same as a pre-cleaning apparatus) 94 to form a Ti film, and then loaded into a titanium nitride (TiN) film forming apparatus 96 to form a TiN film. A film is formed as a barrier layer. Further, Al wiring is formed on the semiconductor wafer by the Al film forming apparatus 97. Finally, the semiconductor wafer is cooled in the cooling chamber 98 and accommodated in the cassette chamber 92.

こうして、例えば、層間絶縁膜に不純物拡散領域に貫通するコンタクトホールが形成された半導体ウエハ上に、バリア層と、バリア層上に形成され、不純物拡散領域と導通する金属層（Ａｌ配線）と、が形成される。   Thus, for example, on the semiconductor wafer in which the contact hole penetrating the impurity diffusion region is formed in the interlayer insulating film, the barrier layer, and the metal layer (Al wiring) formed on the barrier layer and conducting to the impurity diffusion region, Is formed.

メタル成膜システム８０は、図９に示した従来のメタル成膜システム１００と比較してチャンバー数が１つ少なく、その構成が簡略化されている。   The metal film forming system 80 has one chamber less than the conventional metal film forming system 100 shown in FIG. 9, and its configuration is simplified.

上記各実施形態は、本発明の実施の形態を例示するものに過ぎず、本発明がこれらの実施形態に制限されるわけではない。   The above embodiments are merely examples of the present invention, and the present invention is not limited to these embodiments.

例えば、金属部材１１をエッチング処理するためのガスは、ＨＣｌに限らず、Ｃｌ2、Ｆ2、ＣＦ系ガス、ＨＢｒ等のハロゲン原子を含むガスを用いることができる。成膜する膜も、Ｔｉ膜に限らず、Ｉｒ膜等の金属膜、ＴｉＮ、ＴａＮ等の窒化膜、ＴａＯ等の酸化膜とすることができる。窒化膜を成膜する場合にはＮ2、ＮＨ3等の窒素源を、酸化膜を形成する場合にはＯ2等の酸素源を、ガス供給機構６０にさらに準備するとよい。金属部材１１を構成する金属は、成膜すべき膜の金属種に応じて適宜選択される。 For example, the gas for etching the metal member 11 is not limited to HCl, and a gas containing a halogen atom such as Cl 2 , F 2 , CF-based gas, or HBr can be used. The film to be formed is not limited to the Ti film, but may be a metal film such as an Ir film, a nitride film such as TiN or TaN, or an oxide film such as TaO. In the case of forming a nitride film, a nitrogen source such as N 2 or NH 3 may be further prepared in the gas supply mechanism 60, and in the case of forming an oxide film, an oxygen source such as O 2 may be further prepared. The metal constituting the metal member 11 is appropriately selected according to the metal species of the film to be formed.

また例えば、上記各実施形態では、プラズマ源をＩＣＰとしたが、プラズマ源は、ＥＣＲ、ＨＷＰ、ＳＷＰ等であってもよい。これらのプラズマ源を用いる場合にも、基本的には、上記と同じように装置を構成することにより、上記と同様の成膜が可能となる。   Further, for example, in each of the above embodiments, the plasma source is ICP, but the plasma source may be ECR, HWP, SWP, or the like. In the case of using these plasma sources, basically, the same film formation as described above is possible by configuring the apparatus in the same manner as described above.

また例えば、ホルダー１２の形状は環状に限らないし、金属部材１１やホルダー１２の個数にも制限はない。ホルダー１２を用いなくても本発明は実施可能である。例えば、図３に示した環状部材全体を金属部材としても構わない。   For example, the shape of the holder 12 is not limited to an annular shape, and the number of metal members 11 and holders 12 is not limited. The present invention can be implemented without using the holder 12. For example, the entire annular member shown in FIG. 3 may be a metal member.

以上説明したとおり、本発明は、膜原料の気化装置を必要としない新たなプラズマＣＶＤを実現する手段を提供するものとして、またエッチングとＣＶＤによる成膜とを同一の装置で実施するものとして、半導体製造の技術分野において多大な利用価値を有する。   As described above, the present invention provides a means for realizing a new plasma CVD that does not require a film raw material vaporizer, and performs etching and film formation by CVD in the same apparatus. It has great utility value in the technical field of semiconductor manufacturing.

本発明の第１の実施形態におけるプラズマ処理装置の断面図である。It is sectional drawing of the plasma processing apparatus in the 1st Embodiment of this invention. 図１に示したホルダー１２の斜視図である。It is a perspective view of the holder 12 shown in FIG. 図１に示した制御装置で実施する制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control implemented with the control apparatus shown in FIG. 図１に示した制御装置で実施する制御の別の一例を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing another example of control performed by the control device shown in FIG. 1. 本発明の第２の実施形態におけるプラズマ処理装置の断面図である。It is sectional drawing of the plasma processing apparatus in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態におけるプラズマ処理装置の断面図である。It is sectional drawing of the plasma processing apparatus in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態におけるプラズマ処理装置の断面図である。It is sectional drawing of the plasma processing apparatus in the 4th Embodiment of this invention. 本発明のプラズマ処理装置を用いたメタル成膜システムの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the metal film-forming system using the plasma processing apparatus of this invention. 従来のメタル成膜システムの構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the conventional metal film-forming system.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 処理空間
１１ 金属部材
１２ ホルダー
１３ 電極
１４ 第１高周波電源
１７ シャッター
１８ コンデンサ
１９ 第１配線
３１ チャンバー
３２ ベルジャー
３３ サセプター
３４ 第２高周波電源
３５ 支持台
３６ ヒーター
３７ 電源
３８ クランプリング
３９ 第２配線
４２ コイル
４４ 高周波電源
４６ 開口
４７ ゲートバルブ
４８ ガス供給ノズル
４９ 導電性部材
５５ 制御装置
５６ 第１スイッチング素子
５７ 第２スイッチング素子
５８ 第３スイッチング素子
５９ スイッチング素子
６０ ガス供給機構
６１ Ａｒガス源
６２，６４，７２，７４，８２，８４ 開閉バルブ
６３，７３，８３ マスフローコントローラ
７０ 排気装置
７１ ＨＣｌガス源
７５ 排気管
８０ メタル成膜システム
８１ Ｈ2ガス源
９０ 搬送室
９１，９２、カセットチャンバー
９３ 脱ガス用チャンバー
９４ プラズマ処理装置（プレクリーニング装置兼Ｔｉ成膜装置）
９６ ＴｉＮ成膜装置
９７ Ａｌ成膜装置
９８ 冷却チャンバー
９９ 搬送アーム 10 processing space 11 metal member 12 holder 13 electrode 14 first high frequency power source 17 shutter 18 capacitor 19 first wiring 31 chamber 32 bell jar 33 susceptor 34 second high frequency power source 35 support base 36 heater 37 power source 38 clamp ring 39 second wiring 42 coil 44 High-frequency power supply 46 Opening 47 Gate valve 48 Gas supply nozzle 49 Conductive member 55 Control device 56 First switching element 57 Second switching element 58 Third switching element 59 Switching element 60 Gas supply mechanism 61 Ar gas sources 62, 64, 72 , 74,82,84-off valve 63,73,83 mass flow controller 70 exhaust system 71 HCl gas source 75 exhaust pipe 80 metal deposition system 81 H 2 gas source 90 transfer chambers 91 and 92, the cassette chamber 93 degassing Use the chamber 94 plasma processing apparatus (pre-cleaning device and Ti film formation apparatus)
96 TiN film forming apparatus 97 Al film forming apparatus 98 Cooling chamber 99 Transfer arm

Claims (18)

略円筒状のベルジャーが上方に設けられた処理容器と、
前記処理容器に供給されたガスのプラズマを発生させるプラズマ発生手段であって、前記ベルジャーの側面外周を巻回するように配置されたコイルと、前記ベルジャーの上壁外側に配置され且つ接地された導電性部材とを含むプラズマ発生手段と、
前記処理容器内に設けられ、膜を形成すべき半導体基板が載置される基板載置台と、
前記ベルジャー内に設けられ、前記処理容器内で発生したプラズマによりエッチング処理されて、前記膜の前駆体を前記処理容器内に放出する金属部材と、
前記ベルジャー内に設けられ、前記金属部材を着脱自在に保持するホルダーと、
前記処理容器内にハロゲン原子を含むガスを供給するガス供給手段と、
前記処理容器内で発生したプラズマを前記金属部材へと引き寄せるための第１高周波電力を前記金属部材に供給する第１配線と、
前記基板載置台と前記導電性部材との間に電界を形成するための、および、前記処理容器内で発生したプラズマを前記半導体基板へと引き寄せるための第２高周波電力を前記基板載置台に供給する第２配線と、
誘導電磁界を前記ベルジャー内に形成するための第３高周波電力を前記コイルに供給するための第３配線と、
を備え、
前記金属部材および前記ホルダーは、前記プラズマ発生手段によってプラズマが発生されるプラズマ発生空間に配置されており、
前記プラズマ発生空間は、前記ベルジャーの前記上壁の内面と前記基板載置台との間に存在し、
前記金属部材および前記ホルダーは、前記コイルによって囲まれており、
前記金属部材および前記ホルダーは、前記基板載置台および前記ベルジャーの前記上壁から離間して配置されており、
前記導電性部材と前記基板載置台とは、前記プラズマ発生空間を挟んで対向している、プラズマ処理装置。 A processing vessel provided with a substantially cylindrical bell jar above ;
Plasma generating means for generating plasma of the gas supplied to the processing container, the coil being arranged so as to wrap around the outer periphery of the side surface of the bell jar, the outer side of the upper wall of the bell jar and being grounded Plasma generating means including a conductive member ;
A substrate mounting table provided in the processing container and on which a semiconductor substrate on which a film is to be formed is mounted;
A metal member provided in the bell jar and etched by plasma generated in the processing container to release the precursor of the film into the processing container;
A holder provided in the bell jar and detachably holding the metal member;
Gas supply means for supplying a gas containing a halogen atom into the processing vessel;
A first wiring for supplying the metal member with a first high-frequency power for drawing the plasma generated in the processing container to the metal member;
Supplying the substrate mounting table with second high-frequency power for forming an electric field between the substrate mounting table and the conductive member and for attracting plasma generated in the processing container to the semiconductor substrate. Second wiring to be
A third wiring for supplying a third high frequency power for forming an induction electromagnetic field in the bell jar to the coil;
Bei to give a,
The metal member and the holder are disposed in a plasma generation space where plasma is generated by the plasma generation means,
The plasma generation space exists between the inner surface of the upper wall of the bell jar and the substrate mounting table,
The metal member and the holder are surrounded by the coil,
The metal member and the holder are arranged apart from the upper wall of the substrate mounting table and the bell jar,
The plasma processing apparatus , wherein the conductive member and the substrate mounting table face each other across the plasma generation space . 前記ガス供給手段が、第１ガスと、ハロゲン原子を含み前記第１ガスとは異なる第２ガスと、を供給する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the gas supply unit supplies a first gas and a second gas that contains a halogen atom and is different from the first gas. 略円筒状のベルジャーが上方に設けられた処理容器と、
前記処理容器に供給されたガスのプラズマを発生させるプラズマ発生手段であって、前記ベルジャーの側面外周を巻回するように配置されたコイルと、前記ベルジャーの上壁外側に配置され且つ接地された導電性部材とを含むプラズマ発生手段と、
前記処理容器内に設けられ、エッチング処理および／または成膜処理を行うべき表面を有する半導体基板が載置される基板載置台と、
前記ベルジャー内に設けられ、前記処理容器内で発生したプラズマによりエッチング処理されて、前記成膜処理により形成される膜の前駆体を前記処理容器内に放出する金属部材と、
前記ベルジャー内に設けられ、前記金属部材を着脱自在に保持するホルダーと、
前記処理容器内に、前記半導体基板の表面をエッチング処理するための第１ガスと、ハロゲン原子を含み前記第１ガスとは異なる第２ガスと、を供給するガス供給手段と、
前記処理容器内で発生したプラズマを前記金属部材へと引き寄せるための第１高周波電力を前記金属部材に供給する第１配線と、
前記基板載置台と前記導電性部材との間に電界を形成するための、および、前記処理容器内で発生したプラズマを前記半導体基板へと引き寄せるための第２高周波電力を前記基板載置台に供給する第２配線と、
誘導電磁界を前記ベルジャー内に形成するための第３高周波電力を前記コイルに供給するための第３配線と、
を備え、
前記金属部材および前記ホルダーは、前記プラズマ発生手段によってプラズマが発生されるプラズマ発生空間に配置されており、
前記プラズマ発生空間は、前記ベルジャーの前記上壁の内面と前記基板載置台との間に存在し、
前記金属部材および前記ホルダーは、前記コイルによって囲まれており、
前記金属部材および前記ホルダーは、前記基板載置台および前記ベルジャーの前記上壁から離間して配置されており、
前記導電性部材と前記基板載置台とは、前記プラズマ発生空間を挟んで対向している、プラズマ処理装置。 A processing vessel provided with a substantially cylindrical bell jar above ;
Plasma generating means for generating plasma of the gas supplied to the processing container, the coil being arranged so as to wrap around the outer periphery of the side surface of the bell jar, the outer side of the upper wall of the bell jar and being grounded Plasma generating means including a conductive member ;
A substrate mounting table provided in the processing container, on which a semiconductor substrate having a surface on which etching processing and / or film forming processing is performed is mounted;
A metal member provided in the bell jar and etched by plasma generated in the processing container to release a film precursor formed by the film forming process into the processing container;
A holder provided in the bell jar and detachably holding the metal member;
A gas supply unit configured to supply a first gas for etching the surface of the semiconductor substrate and a second gas containing a halogen atom and different from the first gas into the processing container;
A first wiring for supplying the metal member with a first high-frequency power for drawing the plasma generated in the processing container to the metal member;
Supplying the substrate mounting table with second high-frequency power for forming an electric field between the substrate mounting table and the conductive member and for attracting plasma generated in the processing container to the semiconductor substrate. Second wiring to be
A third wiring for supplying a third high frequency power for forming an induction electromagnetic field in the bell jar to the coil;
Bei to give a,
The metal member and the holder are disposed in a plasma generation space where plasma is generated by the plasma generation means,
The plasma generation space exists between the inner surface of the upper wall of the bell jar and the substrate mounting table,
The metal member and the holder are surrounded by the coil,
The metal member and the holder are arranged apart from the upper wall of the substrate mounting table and the bell jar,
The plasma processing apparatus , wherein the conductive member and the substrate mounting table face each other across the plasma generation space . 高周波電源をさらに備え、
前記第１配線および前記第２配線が、前記第１配線および前記第２配線のいずれかを選択するスイッチング素子を介して前記高周波電源に接続された、請求項１または３に記載のプラズマ処理装置。 Further equipped with a high frequency power supply,
4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the first wiring and the second wiring are connected to the high-frequency power source via a switching element that selects one of the first wiring and the second wiring. 5. . 第１高周波電源および第２高周波電源をさらに備え、
前記第１配線が前記第１高周波電源に、前記第２配線が前記第２高周波電源にそれぞれ接続された、請求項１または３に記載のプラズマ処理装置。 A first high-frequency power source and a second high-frequency power source;
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the first wiring is connected to the first high-frequency power source, and the second wiring is connected to the second high-frequency power source. 電力印加制御手段をさらに備え、前記電力印加制御手段が、
前記第１配線を介して前記金属部材に前記第１高周波電力を供給することにより、前記プラズマを前記金属部材へと引き寄せながら前記プラズマにより前記金属部材をエッチング処理する第１ステップと、
前記第２配線を介して前記基板載置台に前記第２高周波電力を供給することにより、前記膜の前駆体を含むプラズマを前記半導体基板へと引き寄せながら前記膜の前駆体を前記半導体基板上へと付着させる第２ステップと、
をこの順に実施する手段を含む、請求項１または３に記載のプラズマ処理装置。 It further comprises power application control means, the power application control means,
A first step of etching the metal member with the plasma while attracting the plasma to the metal member by supplying the first high-frequency power to the metal member via the first wiring;
By supplying the second high-frequency power to the substrate mounting table via the second wiring, the film precursor is drawn onto the semiconductor substrate while drawing the plasma containing the film precursor to the semiconductor substrate. And the second step of attaching,
The plasma processing apparatus of Claim 1 or 3 containing the means which implements in this order. 電力印加およびガス供給を制御する制御手段をさらに備え、前記制御手段が、
前記半導体基板の表面に膜を形成する膜形成制御、を実施する手段を含み、
前記膜形成制御が、
前記ガス供給手段から前記処理容器内に前記第２ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記処理容器内に前記第２ガスのプラズマを発生させ、かつ前記第１配線を介して前記金属部材に前記第１高周波電力を供給することにより、前記第２ガスのプラズマを前記金属部材へと引き寄せながら前記金属部材をエッチング処理して前記膜の前駆体を生成する第１ステップと、
前記プラズマ発生手段により前記処理容器内におけるプラズマを維持しながら前記第２配線を介して前記基板載置台に前記第２高周波電力を供給することにより、前記膜の前駆体を含むプラズマを前記半導体基板へと引き寄せながら前記膜の前駆体を前記半導体基板上へと付着させる第２ステップと、をこの順に実施する制御である、請求項２または３に記載のプラズマ処理装置。 It further comprises control means for controlling power application and gas supply, the control means comprising:
Including means for performing film formation control to form a film on the surface of the semiconductor substrate,
The film formation control is
The second gas is supplied into the processing container from the gas supply means, the plasma of the second gas is generated in the processing container by the plasma generating means, and applied to the metal member via the first wiring. A first step of generating a precursor of the film by supplying the first high-frequency power to etch the metal member while drawing the plasma of the second gas to the metal member;
By supplying the second high-frequency power to the substrate mounting table via the second wiring while maintaining the plasma in the processing container by the plasma generating means, the plasma including the film precursor is converted into the semiconductor substrate. 4. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the second step of adhering the precursor of the film onto the semiconductor substrate while being drawn toward the semiconductor substrate is performed in this order. 電力印加およびガス供給を制御する制御手段をさらに備え、前記制御手段が、
前記半導体基板の表面に膜を形成する膜形成制御、を実施する手段を含み、
前記膜形成制御が、
前記ガス供給手段から前記処理容器内に前記第１ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記処理容器内に前記第１ガスのプラズマを発生させ、かつ前記第１配線を介して前記金属部材に前記第１高周波電力を供給することにより、前記第１ガスのプラズマを前記金属部材へと引き寄せながら前記金属部材をエッチング処理して前記膜の前駆体Ａを生成する第１ステップと、
前記ガス供給手段から前記処理容器内に前記第２ガスを供給し、前記膜の前駆体Ａと前記第２ガスとを反応させて前記膜の前駆体Ｂを生成させ、かつ前記プラズマ発生手段により前記処理容器内におけるプラズマを維持しながら前記第２配線を介して前記基板載置台に前記第２高周波電力を供給することにより、前記膜の前駆体Ｂを含むプラズマを前記半導体基板へと引き寄せながら前記膜の前駆体Ｂを前記半導体基板上へと付着させる第２ステップと、をこの順に実施する制御である、請求項２または３に記載のプラズマ処理装置。 It further comprises control means for controlling power application and gas supply, the control means comprising:
Including means for performing film formation control to form a film on the surface of the semiconductor substrate,
The film formation control is
The first gas is supplied from the gas supply means into the processing container, the plasma generation means generates plasma of the first gas in the processing container, and the metal member is connected to the metal member through the first wiring. A first step of generating the film precursor A by etching the metal member while drawing the plasma of the first gas toward the metal member by supplying the first high-frequency power;
The second gas is supplied from the gas supply means into the processing container, the precursor A of the film and the second gas are reacted to generate the precursor B of the film, and the plasma generating means By supplying the second high-frequency power to the substrate mounting table via the second wiring while maintaining the plasma in the processing container, the plasma containing the film precursor B is attracted to the semiconductor substrate. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the second step of depositing the film precursor B on the semiconductor substrate is performed in this order. 前記制御手段が、
前記膜形成制御とともに、前記膜形成制御に先立って、前記半導体基板の表面をエッチング処理するエッチング処理制御をさらに実施し、
前記エッチング処理制御が、
前記ガス供給手段から前記処理容器内に前記第１ガスを供給し、前記プラズマ発生手段により前記処理容器内に前記第１ガスのプラズマを発生させ、かつ前記第２配線を介して前記基板載置台に前記第２高周波電力を供給することにより、前記第１ガスのプラズマを前記半導体基板へと引き寄せながら前記半導体基板の表面をエッチング処理する制御である、請求項７または８に記載のプラズマ処理装置。 The control means is
Along with the film formation control, prior to the film formation control, further performing an etching process control for etching the surface of the semiconductor substrate,
The etching process control is
The first gas is supplied into the processing container from the gas supply means, the plasma of the first gas is generated in the processing container by the plasma generating means, and the substrate mounting table is provided via the second wiring. The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein the second high frequency power is supplied to the semiconductor substrate so that the surface of the semiconductor substrate is etched while drawing the plasma of the first gas toward the semiconductor substrate. . 前記ホルダーが、前記金属部材を複数個保持する、請求項１または３に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein the holder holds a plurality of the metal members. 前記ホルダーが、前記金属部材を内周壁面に保持する環状部材である、請求項１または３に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein the holder is an annular member that holds the metal member on an inner peripheral wall surface. 前記金属部材が、白金、ルテニウム、イリジウム、タンタル、ゲルマニウム、タングステン、クロム、ハフニウム、ニッケル、コバルト、モリブデンおよびチタンから選ばれる少なくとも１種を含む請求項１または３に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1 or 3, wherein the metal member includes at least one selected from platinum, ruthenium, iridium, tantalum, germanium, tungsten, chromium, hafnium, nickel, cobalt, molybdenum, and titanium. 前記ハロゲン原子を含むガスが、塩化水素ガス、塩素ガス、フッ素ガス、フルオロカーボンガスまたは臭化水素ガスである、請求項１に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the gas containing a halogen atom is hydrogen chloride gas, chlorine gas, fluorine gas, fluorocarbon gas, or hydrogen bromide gas. 前記金属部材と前記プラズマとの接触を制御するシャッター機構をさらに備えた請求項１または３に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a shutter mechanism that controls contact between the metal member and the plasma. 前記ガス供給手段が、前記半導体基板上に付着した前記膜の前駆体と反応させるための、前記第２ガスとは異なる第３ガスをさらに供給する、請求項２または３に記載のプラズマ処理装置。   4. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the gas supply unit further supplies a third gas different from the second gas for reacting with the precursor of the film deposited on the semiconductor substrate. . 前記ガス供給手段が、前記半導体基板上に付着した前記膜の前駆体と反応させるための、前記第２ガスとは異なる第３ガスをさらに供給し、
前記制御手段が、前記第２ステップの後に、
前記ガス供給手段から前記処理容器内に供給された前記第３ガスのプラズマを、前記プラズマ発生手段により前記処理容器内に発生させ、かつ前記第２配線を介して前記半導体基板に前記第２高周波電力を供給することにより、前記プラズマを前記半導体基板へと引き寄せながら前記プラズマによって前記半導体基板上に付着した前記膜の前駆体を処理する第３ステップをさらに実施する、
請求項７または８に記載のプラズマ処理装置。 The gas supply means further supplies a third gas different from the second gas for reacting with the precursor of the film deposited on the semiconductor substrate;
The control means, after the second step,
The plasma of the third gas supplied from the gas supply means into the processing container is generated in the processing container by the plasma generation means, and the second high frequency is applied to the semiconductor substrate via the second wiring. Further performing a third step of processing the precursor of the film deposited on the semiconductor substrate by the plasma while attracting the plasma to the semiconductor substrate by supplying power;
The plasma processing apparatus according to claim 7 or 8. 前記第３ガスが、前記膜の前駆体を還元するためのガスである、請求項１５または１６に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 15 or 16, wherein the third gas is a gas for reducing the precursor of the film. 前記半導体基板を加熱するためのヒーターをさらに含み、
前記制御手段が、前記第２ステップの後に、
前記ヒーターによって前記半導体基板を加熱することにより、前記半導体基板上に付着した前記膜の前駆体を処理する第３ステップをさらに実施する、
請求項７または８に記載のプラズマ処理装置。 A heater for heating the semiconductor substrate;
The control means, after the second step,
Further implementing a third step of treating the precursor of the film deposited on the semiconductor substrate by heating the semiconductor substrate with the heater;
The plasma processing apparatus according to claim 7 or 8.
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