成膜方法、成膜装置及び記憶媒体
【課題】バリヤ層や補助シード膜等の成膜プロセス条件を適切に選択して凹部の底部を削り取り、削り込み窪み部の底部の電気抵抗上昇の原因となる層を取り除きつつ側面や上面に薄膜を形成することが可能な成膜方法を提供する。
【解決手段】処理容器３４内で金属ターゲット７８をイオン化させて金属イオンを含む金属粒子を発生させ、載置台４４上に載置した被処理体Ｗにバイアス電力により引き込んで表面に凹部５が形成されている被処理体の表面に薄膜を形成する成膜方法において、凹部の最下層の底部を削って削り込み窪み部１２を形成しつつ凹部内の表面を含む被処理体の表面全体に第１の金属を含む薄膜よりなるバリヤ層１０を形成するバリヤ層形成工程と、削り込み窪み部の底部を更に削って凹部内の表面を含む被処理体の表面に第２の金属を含む薄膜よりなるメッキ用の補助シード膜１４Ａを形成する補助シード膜形成工程とを有する。
【解決手段】処理容器３４内で金属ターゲット７８をイオン化させて金属イオンを含む金属粒子を発生させ、載置台４４上に載置した被処理体Ｗにバイアス電力により引き込んで表面に凹部５が形成されている被処理体の表面に薄膜を形成する成膜方法において、凹部の最下層の底部を削って削り込み窪み部１２を形成しつつ凹部内の表面を含む被処理体の表面全体に第１の金属を含む薄膜よりなるバリヤ層１０を形成するバリヤ層形成工程と、削り込み窪み部の底部を更に削って凹部内の表面を含む被処理体の表面に第２の金属を含む薄膜よりなるメッキ用の補助シード膜１４Ａを形成する補助シード膜形成工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体の表面に形成されている凹部の表面に効果的に金属膜等の薄膜を形成する成膜方法、成膜装置及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスを製造するには、半導体ウエハに成膜処理やパターンエッチング処理等の各種の処理を繰り返し行って所望のデバイスを製造するが、半導体デバイスの更なる高集積化及び高微細化の要請より、線幅やホール径が益々微細化されている。そして、配線材料や埋め込み材料としては、各種寸法の微細化により、より電気抵抗を小さくする必要から電気抵抗が非常に小さくて且つ安価である銅を用いる傾向にある（特許文献１）。そして、この配線材料や埋め込み材料として銅を用いる場合には、その下層との密着性等を考慮して、一般的にはタンタル金属（Ｔａ）やタンタル窒化膜（ＴａＮ）等がバリヤ層として用いられる。
【０００３】
このバリヤ層を形成するには、プラズマスパッタ装置内にてウエハ表面にまず、下地層としてタンタル窒化膜（以下、「ＴａＮ膜」とも称す）やタンタル膜（以下「Ｔａ膜」とも称す）を形成し、次に、同じプラズマスパッタ装置内にてタンタル膜（下地層がＴａ膜の時には成膜条件を変える）を形成することによって、バリヤ層を形成するようになっている。そして、その後、このバリヤ層の表面に銅膜よりなる薄いシード膜を形成し、次にウエハ表面全体に銅メッキ処理を施すことにより、凹部内を埋め込むようになっている。
【０００４】
ところで、下層の配線層と絶縁膜を挟んで積層される上層の配線層とを電気的に接続する場合には、上記下層の配線層上に上記絶縁層を形成した後に、この絶縁層にビアホールやスルーホールのような連通穴を形成してこの連通穴の底部に上記下層の配線層を露出させ、その後、この連通穴を上層の配線層の材料で埋め込むと同時に上層の配線層を堆積形成するようになっている。そして、上述したように微細化の要請により線幅やホール（穴）径も更に小さくなされていることから、上記した上下の配線層間の接続構造に関しても、その電気抵抗をより下げる工夫がなされており、その一例として、上記連通穴の底部を下層の配線層の厚さ方向に所定の深さまで削って、この連通穴を埋め込む埋め込み材料と下層の配線層との接触抵抗をより小さくするようにした構造が採用されている。このような構造をいわゆるパンチスルー構造と称し、この作成方法を、いわゆるパンチスループロセスと称している。
【０００５】
上述したパンチスループロセスの一例を、図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は半導体ウエハ上に形成された連通穴を埋め込む前の状態を示す図であり、図１１（Ａ）は平面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）中のＡ−Ａ線矢視断面図、図１１（Ｃ）は斜視図をそれぞれ示す。図１２は連通穴の埋め込み工程を示す図である。
【０００６】
この半導体ウエハＷは例えばシリコン基板よりなり、このシリコン基板の表面に、例えば銅よりなる下層の配線層２及びシリコン酸化膜等よりなる絶縁層４が順次積層されている。そして、この絶縁層４の表面に凹部５が形成されている。この凹部５には、ここでは上層の配線層を形成するための所定の幅の配線溝、すなわちトレンチ６となっており、このトレンチ６の底部に部分的に、上記絶縁層４を貫通して下層の配線層２へ連通されたビアホールやスルーホールとなる連通穴８が形成されている。この連通穴８の直径Ｌ１は非常に小さくて例えば６０〜２００ｎｍ程度であり、凹部５、すなわちトレンチ６の幅Ｌ２は例えば６０〜１０００ｎｍ程度である。
【０００７】
さて、上述したような連通穴８及びトレンチ６を埋め込むには、まず、図１２（Ａ）に示すように、トレンチ６内や連通穴８内の表面を含むウエハＷの表面全体に、下地層との密着性の向上や銅の絶縁層８への拡散防止やマイグレーションの発生阻止等を目的として金属膜よりなるバリヤ層１０を例えばプラズマスパッタ等により形成する。このバリヤ層１０は、例えばタンタル窒化膜（ＴａＮ膜）とタンタル膜（Ｔａ膜）との２層構造や、互いに成膜条件を異ならせて成膜したタンタル膜同士の２層構造が主として採用される。
【０００８】
次に、図１２（Ｂ）に示すように、例えば不活性ガスとしてＡｒガスを用いたプラズマエッチングを施して、上記連通穴８の底部に形成したバリヤ層１０を削り取り、更にその下地である下層の配線層２をエッチングし、これに所定の深さの削り込み窪み部１２を形成する。
次に、図１２（Ｃ）に示すように、例えばスパッタを施すことにより、上記削り込み窪み部１２や連通穴８やトレンチ６の内面を含む全表面に電気メッキのシード層１４を非常に薄く形成する。ここでは上記シード層１４としては、例えば後工程で銅メッキを行うことから銅（Ｃｕ）膜を用いる。
【０００９】
次に、図１２（Ｄ）に示すように、上記シード層１４を起点として電気メッキを施して、上記削り込み窪み部１２、連通穴８及びトレンチ６を上層の配線層１６の材料でそれぞれ埋め込む。この上層の配線層１６の材料としては、上述のように例えば銅を用いる。
図１２（Ｅ）に示すように、上面の不要な金属材料を研磨処理等によって削り取ることによって、下層の配線層２と電気的に接続された上層の配線層１６を形成することになる。
尚、上述したように、トレンチ６の底部にスルーホールやビアホールのような連通穴８を有して、その断面が２段階で段部状になされた凹部５の形状が、いわゆるデュアルダマシン（Ｄｕａｌ Ｄａｍａｓｃｅｎｅ）構造と称される。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−７７３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上述したような従来の成膜方法において、図１２（Ｂ）に示すようなプラズマエッチング工程では、例えば点Ｐ１に示すような角部においてはエッチングにより飛散するバリヤ層の粒子は特定の方向に絞られた角度範囲内で指向性を持って飛散する特性を有しており、この場合、線幅や溝幅がかなり広い場合には、特に問題は顕著にはならなかったが、前述したように溝幅等が１００ｎｍ程度まで小さくなると、上記特定の方向に飛散する粒子が対向壁面に付着してここに堆積突起物１８を形成する場合があった。このように堆積突起物１８が発生すると、次の図１２（Ｃ）に示すプラズマスパッタ工程において、スパッタ粒子の指向性が高いことから上記堆積突起物１８の影となる部分が発生して、いわゆるシャドーイング現象が発生して、上記堆積突起物１８の影部２０にシード層１４が付着しなくなる、といった問題があった。このようにシード層１４の付着しない部分が発生すると、図１２（Ｄ）に示すように、この部分に空洞、すなわちボイド２２が発生して好ましくない。
【００１２】
また図１３は幅Ｌ２が種々異なる凹部５（トレンチ６）の態様を示す図であるが、半導体ウエハＷの表面には、実際には、図１３に示すように、幅Ｌ２が種々異なる凹部５が多種類存在しており、この場合、連通穴８（この直径Ｌ１は同じ）のアスペクト比は同じであってもトレンチ６のアスペクト比が異なると連通穴８の底部から上方を見通す角度θ１、θ２が図中に示すように異なる（θ１＜θ２）ので、凹部の最下層である連通穴８の底部に堆積するバリヤ層１０の厚さＨ１、Ｈ２がそれぞれ異なってしまう。このため、上記バリヤ層１０の厚さＨ１、Ｈ２の相異に起因して、このバリヤ層を削り取って底部に形成される削り込み窪み部１２の深さにバラツキが生じてしまって好ましくない、という問題があった。
【００１３】
また図１２（Ａ）においてバリヤ層１０を形成する際に、一部のＴａ金属は、バイアス電力に引き込まれて連通穴８の底部のＣｕ下層配線層２中に深く打ち込まれてしまい、ここに削り込み窪み部１２を形成しても電気抵抗が大きくなる原因となるＴａ・Ｃｕ混合物が残存し、この部分における接続電気抵抗を上昇させる原因となっていた。
【００１４】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、バリヤ層やシード膜等の成膜時のプロセス条件を適切に選択することにより、凹部の最下層の底部のみを選択的に削り取りつつ凹部内の表面を含む被処理体の表面全域に薄膜を形成することができ、しかも凹部の幅に依存することなく同じ深さだけ底部を削り取って同じ深さの削り込み窪み部を形成することができ、更には削り込み窪み部の底部の電気抵抗上昇の原因となる例えばＴａ・Ｃｕ混合層を取り除きつつ凹部の側面や上面に薄膜を形成することが可能な成膜方法、成膜装置及び記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者等は、プラズマスパッタ処理により金属膜を成膜する際に、バイアス電圧や金属ターゲットへの直流電力やプラズマ電力等のプロセス条件を適宜調整して金属粒子の中性原子と金属粒子イオンとの比率を制御することにより、半導体ウエハの表面を含むウエハ表面全域に金属膜を形成することができる、という知見を得ることにより本発明に至ったものである。
また本発明者等は、プラズマスパッタ処理時に、特にプロセス圧力を従来処理の場合よりも大きく設定することにより、イオンと比較して金属粒子の中性原子を多くでき、これによりウエハ表面の平坦面や側壁部分にはＣｕ中性原子が優勢になってＣｕ膜を積極的に堆積できる一方、深い窪み部の底部ではバイアス電力により奥まで引き込まれる金属イオンやガスイオンが優勢になって底部を更に削り取ることができる、という知見を得ることにより本発明に至ったものである。
【００１６】
請求項１に係る発明は、不活性ガスをプラズマ化することにより形成されたプラズマにより真空引き可能になされた処理容器内で金属ターゲットをイオン化させて金属イオンを含む金属粒子を発生させ、該金属粒子を前記処理容器内の載置台上に載置した被処理体にバイアス電力により引き込んで表面に凹部が形成されている前記被処理体の表面に前記金属を含む薄膜を形成する成膜方法において、前記凹部の最下層の底部を削って削り込み窪み部を形成しつつ前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面全体に第１の金属を含む薄膜よりなるバリヤ層を形成するバリヤ層形成工程と、前記削り込み窪み部の底部を更に削って前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面に第２の金属を含む薄膜よりなるメッキ用の補助シード膜を形成する補助シード膜形成工程と、を有することを特徴とする成膜方法である。
【００１７】
この発明によれば、バリヤ層や補助シード膜等の成膜時のプロセス条件を適切に選択することにより、凹部の最下層の底部のみを選択的に削り取りつつ凹部内の表面を含む被処理体の表面全域に薄膜を形成することができ、しかも凹部の幅に依存することなく同じ深さだけ底部を削り取って同じ深さの削り込み窪み部を形成することができ、更には削り込み窪み部の底部の電気抵抗上昇の原因となる例えばＴａ・Ｃｕ混合層を取り除きつつ凹部の側面や上面に薄膜を形成することができる。
【００１８】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記補助シード膜形成工程の後に、メッキ用の本シード膜を形成する本シード膜形成工程を行うようにしてもよい。
また例えば請求項３に規定するように、前記本シード膜形成工程の後に、前記第２の金属によるメッキを施すメッキ工程を行うようにしてもよい。
また例えば請求項４に規定するように、前記バリヤ層形成工程は、前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面全体に前記第１の金属の窒化膜よりなる下地膜を形成する下地膜形成ステップと、前記削り込み窪み部を形成しつつ少なくとも前記凹部内の側壁に前記第１の金属の単体よりなる主バリヤ膜を形成する主バリヤ膜形成ステップとを含む。
【００１９】
また例えば請求項５に規定するように、前記第１の金属はＴａよりなり、且つ前記第２の金属はＣｕよりなる。
また例えば請求項６に規定するように、前記バリヤ層形成工程は、前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面全体に前記第１の金属の窒化膜よりなる下地膜を形成する下地膜形成ステップと、前記削り込み窪み部を形成しつつ少なくとも前記凹部内の側壁に前記第１の金属の単体よりなる主バリヤ膜を形成する主バリヤ膜形成ステップと、第３の金属を含む補助バリヤ膜を形成する補助バリヤ膜形成ステップと、を含む。
また例えば請求項７に規定するように、前記補助バリヤ膜形成ステップの後に、前記第２の金属によるメッキを施すメッキ工程を行うようにしてもよい。
【００２０】
また例えば請求項８に規定するように、前記第１の金属はＴａよりなり、前記第２の金属はＣｕよりなり、且つ前記第３の金属はＲｕよりなる。
また例えば請求項９に規定するように、前記補助シード膜形成工程は、前記処理容器内の圧力を３０〜９０ｍＴｏｒｒの範囲内に設定して行う。
また例えば請求項１０に規定するように、前記補助シード膜形成工程は、前記バイアス電力を１００〜２５０ワットの範囲内に設定して行う。
【００２１】
また例えば請求項１１に規定するように、前記補助シード膜形成工程は、前記プラズマを形成するための電力を０．５〜２キロワットの範囲内に設定して行う。
また例えば請求項１２に規定するように、前記凹部には、ビアホールまたはスルーホールとなる連通穴が設けられて２段階の段部状になされている。
また例えば請求項１３に規定するように、前記凹部はビアホールまたはスルーホールとなる連通穴である。
【００２２】
請求項１４に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器と、表面に凹部の形成された被処理体を載置するための載置台と、前記処理容器内へ少なくとも不活性ガスを含む所定のガスを導入するガス導入手段と、プラズマ電力により前記処理容器内へプラズマを発生させるためのプラズマ発生源と、前記処理容器内に設けられて直流電力が印加されると共に、前記プラズマによりイオン化されるべき金属ターゲットと、前記載置台に対して所定のバイアス電力を供給するバイアス電源と、装置全体を制御する装置制御部と、を有する成膜装置において、前記装置制御部は、前記凹部内の前記削り込み窪み部の底部を更に削って前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面に第２の金属を含む薄膜よりなるメッキ用の補助シード膜を形成するように制御することを特徴とする成膜装置である。
【００２３】
請求項１５に係る発明は、不活性ガスをプラズマ化することにより形成されたプラズマにより真空引き可能になされた処理容器内で金属ターゲットをイオン化させて金属イオンを含む金属粒子を発生させ、該金属粒子を前記処理容器内の載置台上に載置した被処理体にバイアス電力により引き込んで表面に凹部が形成されている前記被処理体の表面に前記金属を含む薄膜を形成する成膜装置を用いて薄膜を形成するに際して、前記凹部内の前記削り込み窪み部の底部を更に削って前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面に第２の金属を含む薄膜よりなるメッキ用の補助シード膜を形成するように制御するコンピュータ用のプログラムを記憶する記憶媒体である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る成膜方法、成膜装置及び記憶媒体によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
バリヤ層や補助シード膜等の成膜時のプロセス条件を適切に選択することにより、凹部の最下層の底部のみを選択的に削り取りつつ凹部内の表面を含む被処理体の表面全域に薄膜を形成することができ、しかも凹部の幅に依存することなく同じ深さだけ底部を削り取って同じ深さの削り込み窪み部を形成することができ、更には削り込み窪み部の底部の電気抵抗上昇の原因となる例えばＴａ・Ｃｕ混合層を取り除きつつ凹部の側面や上面に薄膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明に係る成膜方法、成膜装置及び記憶媒体の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る成膜装置の一例を示す断面図である。ここでは成膜装置としてＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）型プラズマスパッタ装置を例にとって説明する。図示するように、この成膜装置３２は、例えばアルミニウム等により筒体状に成形された処理容器３４を有している。この処理容器３４は接地され、この底部３６には排気口３８が設けられて、スロットルバルブ４０を介して真空ポンプ４２により真空引き可能になされている。
【００２６】
この処理容器３４内には、例えばアルミニウムよりなる円板状の載置台４４が設けられると共に、この上面に静電チャック４６が設置されており、この静電チャック４６上に被処理体である半導体ウエハＷを吸着して保持できるようになっている。尚、この静電チャック４６には、図示しない吸着用の直流電圧が必要に応じて印加される。この載置台４４は、この下面の中心部より下方へ延びる支柱４８により支持されており、この支柱４８の下部は、上記容器底部３６を貫通している。そして、この支柱４８は、図示しない昇降機構により上下移動可能になされており、上記載置台４４自体を昇降できるようにしている。
【００２７】
上記支柱４８を囲むようにして伸縮可能になされた蛇腹状の金属ベローズ５０が設けられており、この金属ベローズ５０は、その上端が上記載置台４４の下面に気密に接合され、また下端が上記底部３６の上面に気密に接合されており、処理容器３４内の気密性を維持しつつ上記載置台４４の昇降移動を許容できるようになっている。この載置台４４には、ウエハＷを冷却する冷媒を流す冷媒循環路５２が形成されており、この冷媒は支柱４８内の図示しない流路を介して給排されている。
【００２８】
また容器底部３６には、これより上方に向けて例えば３本（図示例では２本のみ記す）の支持ピン５４が起立させて設けられており、また、この支持ピン５４に対応させて上記載置台４４にピン挿通孔５６が形成されている。従って、上記載置台４４を降下させた際に、上記ピン挿通孔５６を貫通した支持ピン５４の上端部でウエハＷを受けて、このウエハＷを外部より侵入する図示しない搬送アームとの間で移載ができるようになっている。このため、処理容器３４の下部側壁には、上記搬送アームを侵入させるために開閉可能になされたゲートバルブ５８が設けられている。
【００２９】
またこの載置台４４に設けた上記静電チャック４６には、配線６０を介して例えば１３．５６ＭＨｚ高周波を発生する高周波電源よりなるバイアス電源６２が接続されており、上記載置台４４に対して所定のバイアス電力を印加できるようになっている。またこのバイアス電源６２はその出力されるバイアス電力を必要に応じて制御できるようになっている。
【００３０】
一方、上記処理容器３４の天井部には、例えば窒化アルミニウム等の誘電体よりなる高周波に対して透過性のある透過板６４がＯリング等のシール部材６６を介して気密に設けられている。そして、この透過板６４の処理容器３４内の処理空間６８に例えばプラズマガスとしてのＡｒガスをプラズマ化してプラズマを発生するためのプラズマ発生源７０が設けられる。尚、このプラズマガスとして、Ａｒに代えて他の不活性ガス、例えばＨｅ、Ｎｅ等を用いてもよい。具体的には、上記プラズマ発生源７０は、上記透過板６４に対応させて設けた誘導コイル部７２を有しており、この誘導コイル部７２には、プラズマ発生用の例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電源７４が接続されて、上記透過板６４を介して処理空間６８に高周波を導入できるようになっている。ここで、この高周波電源７４より出力されるプラズマ電力も必要に応じて制御できるようになっている。
【００３１】
また上記透過板６４の直下には、導入される高周波を拡散させる例えばアルミニウムよりなるバッフルプレート７６が設けられる。そして、このバッフルプレート７６の下部には、上記処理空間６８の上部側方を囲むようにして例えば断面が内側に向けて傾斜されて環状（截頭円錐殻状）になされた金属ターゲット７８が設けられており、この金属ターゲット７８には可変直流電源８０が接続されている。従って、この可変直流電源８０から出力される直流電力も必要に応じて制御できるようになっている。ここでは金属ターゲット７８として例えばＴａ膜やＴａＮ膜を成膜する時にはタンタル金属が用いられ、Ｃｕ膜を成膜する時には銅が用いられる。これら金属はプラズマ中のＡｒイオンにより金属原子、或いは金属原子団としてスパッタされると共に、プラズマ中を通過する際に多くはイオン化される。
【００３２】
またこの金属ターゲット７８の下部には、上記処理空間６８を囲むようにして例えばアルミニウムよりなる円筒状の保護カバー８２が設けられており、この保護カバー８２は接地されると共に、この下部は内側へ屈曲されて上記載置台４４の側部近傍に位置されている。また処理容器３４の底部には、この処理容器３４内へ必要とされる所定のガスを導入するガス導入手段として例えばガス導入口８４が設けられる。このガス導入口８４からは、プラズマガスとして例えばＡｒガスや他の必要なガス例えばＮ２ ガス等が、ガス流量制御器、バルブ等よりなるガス制御部８６を通して供給される。
【００３３】
ここで成膜装置３２の各構成部は、例えばコンピュータ等よりなる装置制御部８８に接続されて制御される構成となっている。具体的には装置制御部８８は、バイアス電源６２、プラズマ発生用の高周波電源７４、可変直流電源８０、ガス制御部８６、スロットルバルブ４０、真空ポンプ４２等の動作を制御し、本発明の金属膜等の薄膜を成膜する時に次のように動作する。
まず装置制御部８８の支配下で、真空ポンプ４２を動作させることにより真空にされた処理容器３４内に、ガス制御部８６を動作させつつＡｒガスを流し、スロットルバルブ４０を制御して処理容器３４内を所定の真空度に維持する。その後、可変直流電源８０を介して直流電力を金属ターゲット７８に印加し、更に高周波電源７４を介して誘導コイル部７２に高周波電力（プラズマ電力）を印加する。
【００３４】
一方、装置制御部８８はバイアス電源６２にも指令を出し、載置台４４に対して所定のバイアス電力を印加する。このように制御された処理容器３４内においては、金属ターゲット７８、誘導コイル部７２に印加された電力によりアルゴンプラズマが形成されてアルゴンイオンが生成され、これらイオンは金属ターゲット７８に衝突し、この金属ターゲット７８がスパッタされて金属粒子が放出される。
また、スパッタされた金属ターゲット７８からの金属粒子である金属原子、金属原子団はプラズマ中を通る際に多くはイオン化される。ここで金属粒子は、イオン化された金属イオンと電気的に中性な中性金属原子とが混在する状態となって下方向へ飛散して行く。そして、特に金属イオンは、載置台４４に印加されたバイアス電力に引きつけられ、ウエハＷに対し指向性の高い金属イオンとして載置台４４上のウエハＷに堆積する。
【００３５】
後述するように、装置制御部８８は、例えばバイアス電源６２に大きな出力を出す指令を与えることによりプラズマ中のＡｒイオンにおいても載置台４４側に引きつけることが可能となり、成膜とスパッタエッチングの両方が同時に起きることが達成される。ここで装置各構成部の制御は、装置制御部８８により、所定の条件で金属膜の成膜が行われるように作成されたプログラムに基づいて制御されるようになっている。この際、例えばフロッピーディスク（ＦＤ）やコンパクトディスク（ＣＤ）、フラッシュメモリー等の記憶媒体９０に、各構成部の制御を行うための命令を含むプログラムを格納しておき、このプログラムに基づいて所定の条件で処理を行うように各構成部を制御させる。
【００３６】
次に、以上のように構成された成膜装置３２を用いて行われる本発明の成膜方法について説明する。
図２はスパッタエッチングの角度依存性を示すグラフ、図３はバイアス電力とウエハ上面の成膜量との関係を示すグラフ、図４は本発明方法の第１実施例を説明するためのフローチャートを示す図である。
【００３７】
まず本発明方法の第１の特徴は、一連の成膜処理の内の特定の工程において、プラズマによるスパッタ成膜により金属膜等の薄膜を形成する際に、バイアス電力、直流電力、プラズマ電力等を適切な大きさに制御することにより、金属イオンに対する引き込みによる成膜とプラズマガス（Ａｒイオン）によるスパッタエッチングとが同時に生ずるようにし、しかも、凹部の最下層の底部が削り取られるような状態に設定し、半導体ウエハに形成されている凹部の最下層の底部を削り取って削り込み窪み部を形成しつつ表面に金属膜を堆積させるようにした点である。具体的には、この時のバイアス電力は、金属ターゲット７８に対する対向面、すなわち図１においてはウエハの上面に関して、金属イオンに対する引き込みによる成膜レートとプラズマガス（Ａｒ＋ ）によるスパッタエッチングのエッチングレートとが略均衡するような大きさに設定される。
【００３８】
また本発明の第２の特徴は、プラズマによるスパッタ成膜により金属膜を形成する際に、特に処理容器内の圧力（プロセス圧力）を従来方法の場合よりもかなり高くしてイオンの発生量よりも金属粒子の中性金属原子の発生量を多くし、これにより、ウエハ表面や側壁部分には中性金属原子が優勢になって金属膜を積極的に堆積させる一方、深い窪み部の底部ではバイアス電力により奥まで引き込まれる金属イオンやガスイオンが優勢になって底部の例えばＴａ・Ｃｕ混合層を更に削り取るようにした点である。
【００３９】
以上の点について更に詳しく説明する。
まず、成膜量を考慮しないでプラズマガスによるスパッタエッチングのエッチングレートについてその特性を検討すると、スパッタ面の角度とエッチングレートとの関係は図２に示すグラフのようになる。ここでスパッタ面の角度とは、スパッタ面の法線がスパッタガス（Ａｒイオン：Ａｒ＋ ）の入射方向（図１中では下向き方向）となす角度を指し、例えばウエハ上面及び凹部５（図１２参照）の底部は共に”０度”であり、凹部側壁は”９０度”である。
【００４０】
このグラフから明らかなように、ウエハ上面（スパッタ面の角度＝０度）はある程度スパッタエッチングが行われ、凹部の側壁（スパッタ面の角度＝９０度）はほとんどスパッタエッチングが行われず、また凹部の開口の角部（スパッタ面の角度＝４０〜８０度近傍）はかなり激しくスパッタエッチングされることが判る。
【００４１】
さて、図１に示すようなＩＣＰ型スパッタ装置よりなる成膜装置では、ウエハＷ側に印加するバイアス電力とウエハ上面（凹部の側壁ではない）に堆積する成膜量との関係は図３に示すような関係となる。すなわち、一定のプラズマ電力及び金属ターゲット７８への一定の直流電力を加えている状況において、バイアス電力がそれ程大きくない場合には、金属イオンの引き込み及び中性金属原子によって高い成膜量が得られるが、バイアス電力が増加すると、ウエハ表面がバイアス電力により加速されたプラズマガスであるアルゴンイオンによりスパッタされる傾向が次第に強くなり（図２参照）、この結果、折角、堆積した金属膜がエッチングされてしまう。
【００４２】
このエッチングは当然のこととしてバイアス電力が大きくなる程、激しくなる。従って、引き込まれる金属イオン及び中性金属原子による成膜レートとプラズマガスのイオンによるスパッタエッチングのエッチングレートとが同一になると、成膜とエッチングとが相殺されて、ウエハ上面の成膜量が”ゼロ”になり、この時の条件は図３中の点Ｘ１（バイアス電力：３５０Ｗ）に対応する。尚、図３中のバイアス電力や成膜量は単に一例を示したに過ぎず、プラズマ電力や直流電力を制御することによって、上記特性曲線は図３中の一点鎖線にて示すように変動する。
【００４３】
従来、この種のスパッタ装置で一般的に動作される条件は、領域Ａ１の部分であり、バイアス電力をあまり大きくせずに、高い成膜量（成膜レート）を稼ぐことができる領域であった。すなわち成膜量は、バイアスが零の時とほとんど変わらず（不活性ガスのプラズマによるエッチングは発生せず）に、且つ引き込まれる金属イオンが最大となる領域であり、凹部の底部においてもある程度の成膜量が稼げる領域である。これに対して、ここでは主に引き込み金属イオン及び中性金属原子による成膜とプラズマガスによるスパッタエッチングとが同時に生ずる領域で行うようにしている。更に詳しくは、上述のようにウエハ上面において、引き込み金属イオン及び中性金属原子による成膜レートとプラズマガスによるスパッタエッチングのエッチングレートとが略均衡するような領域Ａ２で行う。ここで”略均衡”とは、ウエハ上面の成膜量が”ゼロ”の場合のみならず、領域Ａ１における成膜量と比較して３／１０程度までの僅かな膜厚で成膜量が生ずる場合も含むものである。
【００４４】
さて、以上のような現象を理解した上で、本発明方法について説明する。
まず、図１において載置台４４を下方へ降下させた状態で処理容器３４のゲートバルブ５８を介して真空引き可能になされた処理容器３４内へウエハＷを搬入し、これを支持ピン５４上に支持させる。そして、この状態で載置台４４を上昇させると、この上面にウエハＷが受け渡され、このウエハＷが静電チャック４６により載置台４４の上面に吸着される。
【００４５】
そして、載置台４４上にウエハＷを載置して吸着固定したならば、成膜処理を開始する。この時、ウエハＷの上面には、図１１（Ｂ）において説明した構造と同じ構造の凹部５（図４（Ａ）参照）が予め搬入前に前工程で形成されている。すなわち、下層のＣｕよりなる配線層２上に絶縁層４が形成され、この絶縁層４に上記凹部５が形成されている。この凹部５は、溝状のトレンチ６（図１１（Ａ）参照）よりなり、この底部にビアホールやスルホールのような連通穴８が配線層２に届くように形成されており、凹部全体として２段階の段部状になされている。
【００４６】
まず、金属ターゲット７８としてここでは第１の金属としてタンタルが用いられており、処理容器３４内を所定の圧力に真空引きした後に、プラズマ発生源７０の誘導コイル部７２にプラズマ電力を印加し、且つバイアス電源６２より所定のバイアス電力を載置台４４の静電チャック４６に印加する。更に金属ターゲット７８には可変直流電源８０より所定の直流電力を印加して成膜を行う。まず最初に、図４（Ｂ）に示すように、バリヤ層形成工程の一部として下地膜１０Ａを形成する下地膜形成ステップを行う。ここでは、下地膜１０ＡとしてＴａＮ膜、すなわち第１の金属の窒化膜を形成するためにガス導入口８４よりプラズマガスである例えばＡｒガスの他に、窒化ガスとしてＮ２ ガスを処理容器３４内に供給する。これにより、図４（Ｂ）に示すように、ウエハＷの上面のみならず、凹部５内の側壁や底面にも略均一に下地膜１０ＡとしてＴａＮ膜を形成する。この時のバイアス電力は図３中の領域Ａ１であって従来の一般的な成膜条件と同じであり、具体的には１００Ｗ（ワット）程度である。
【００４７】
上記のように下地膜１０Ａの形成が完了したならば、次に第１の金属の単体よりなる主バリヤ膜１０ＢとしてＴａ膜を形成するために主バリヤ膜形成ステップを行い、これによりバリヤ層１０を形成する。すなわち、この主バリヤ膜形成ステップでは、バイアス電力を増加して図３中の領域Ａ２内に設定する。この第１実施例では上記主バリヤ膜形成ステップは、上記凹部５以外のウエハＷの表面において上記金属粒子による成膜量と不活性ガスのプラズマによるエッチング量とが実質的に同じになるように条件設定された第１ステップと、上記凹部５以外のウエハＷの表面において上記金属粒子による成膜量が不活性ガスのプラズマによるエッチング量よりも僅かに大きくなるように条件設定された第２ステップとにより構成してもよいし、或いは第２ステップだけにより構成してもよい。
【００４８】
例えば第１と第２ステップとにより構成した場合には、第１ステップではウエハ上面の成膜量を”ゼロ”に設定するためにバイアス電力を図３中のポイントＸ１に設定する。この時のバイアス電力は、具体的には３５０Ｗである。尚、この時にガス導入口８４からはＮ２ ガスの供給は停止してＡｒガスのみを供給する。これにより、図４（Ｃ）に示すように、凹部５の最下層（連通穴８に相当）の底部が削り取られることによってＣｕよりなる配線層２の上面側が削られ、ここに削り込み窪み部１２が形成される。
【００４９】
上記したように膜がほとんど形成されない理由は次のように説明される。すなわち、上述のようにバイアス電力の大きさを図３中の領域Ａ２、詳しくは、ポイントＸ１に設定することにより、ウエハの上面では引き込まれる金属イオンと中性金属原子とによる成膜レートとプラズマガス（Ａｒ＋ ）によるスパッタエッチングのエッチングレートとが略均衡するので、結果的に金属膜の成膜量が略ゼロになるのに対して、凹部５の連通穴８の底部については、成膜レートよりもエッチングレートの方が大きくなるからであり、この結果、連通穴８の底部が削り込まれて行くことになる。上記した事項をウエハ単位面積について原子レベルで表記すると以下のようになる。
【００５０】
＜ウエハ上面＞
ΣＴａ＋ΣＴａ＋ ＝ΣＡｒ＋
＜連通穴８の底部＞
ΣＴａ＋ ＜ΣＡｒ＋
ここでＴａは中性金属原子を示し、Ｔａ＋ は金属イオンを示し、これらは共に金属膜の成膜に寄与する。これに対して、Ａｒ＋ はＡｒイオンであり、エッチングに寄与する。従って、ウエハ上面ではＴａもＴａ＋ も十分に到達し、またＡｒ＋ も十分に到達するので、結果的に成膜量は”ゼロ”になる。
これに対して、連通穴８の底部には、この穴径が非常に小さいことから、指向性の高いＴａ＋ とＡｒ＋ は到達するが、指向性の劣る中性金属原子であるＴａは到達し難くなっている。この結果、成膜に寄与するＴａが到達しない分だけ、連通穴８の底部は削り取られることになる。この時の削り取り量は第１ステップの処理時間を制御することによりコントロールする。尚、ここでは説明を簡単にするために、成膜されたＴａ、Ｔａ＋ の１個分は、それぞれＡｒ＋ １個の衝突により成膜された面より飛び出る（エッチングされる）と想定している。
【００５１】
この第１ステップが終了したならば、次に第２ステップへ移行する。この第２ステップではバイアス電力を、領域Ａ２内のポイントＸ１以外の点、例えばＡ３に設定して、領域Ａ１の場合の成膜レートと比較して遥かに少ない僅かな厚さの金属膜を形成する。この結果、連通穴８の底部を除くウエハ表面の全体、すなわち、凹部５内の表面や連通穴８の側面に主バリヤ膜１０としてＴａ膜を成膜する。この場合にも、連通穴８の底部は、前述した理由により成膜レートよりもエッチングレートの方が大きいので、Ｔａ膜が付着することなく更に削り取られて行くことになる。このため、削り込み窪み部１２の窪み形状は更に大きくなる。すなわちウエハ上面において”ΣＴａ＋ΣＴａ＋ ＞ΣＡｒ＋ ”であり、連通穴８の底部において”ΣＴａ＋ ＜ΣＡｒ＋ ”となる。また、この場合の底部のエッチングレートは、ウエハ上面に僅かに膜が堆積するように、成膜に寄与する金属粒子をスパッタイオンより多くなるように設定した分だけ、上記第１ステップの場合よりは少し小さくなる。
【００５２】
このように、上記第１ステップにおいてウエハ表面における成膜量とスパッタエッチング量とが釣り合っているので、図４（Ｃ）のプロセス終了後においても図４（Ｂ）における下地膜１０Ａの厚みは変わらない。このため下地膜１０Ａとしては、削り込み窪み部１２の穴の深さによらず、その厚みがウエハ表面において例えば３．５ｎｍ、連通穴８の底部において１．０ｎｍとすることができ、１０ｎｍ以下であり、より好ましい５ｎｍ以下の極薄に設定されている。
【００５３】
一方、従来における成膜方法では、図１２（Ａ）においてバリヤ層１０の厚みは、削り込み窪み部の穴の深さにより変わり、その深さを５０ｎｍ程度とした場合、ウエハ表面において６０ｎｍ位必要となる。これは図１２（Ｂ）のＡｒエッチングプロセスにて、ウエハ表面も同時にエッチングされるからである。さらにウエハ表面で６０ｎｍの下地膜が形成されていると、連通穴底部において１０ｎｍ〜２０ｎｍ程のかなり厚いバリヤ層が形成されるのは避けられず、これはエッチングプロセス（図１２（Ｂ））初期においては、削り込み窪み部が形成されずバリヤ層のみがエッチングされることを示している。
【００５４】
また本願においては上記第１及び第２ステップを通じて、ウエハ表面における成膜量が略ゼロになるよう条件設定されているので、図１２（Ｂ）にて説明したように凹部の側面に堆積突起物１８が生ずることはない。またここで形成される削り込み窪み部１２の深さは、連通穴底部の下地膜が極薄であることから、凹部の幅Ｌ２（図１３参照）に関係なくウエハ面内において略均一化することが出来る。
【００５５】
ここで理想的には、上述したように、連通穴８の底部（削り込み窪み部１２の底部）にはＴａ膜は付着しないが、実際には、上記第１及び第２ステップにおいてこの底部にも僅かなＴａ膜（主バリヤ膜）が付着することは避けることができない。すなわち、図５は主バリヤ膜の成膜時（図４（Ｄ）参照）の連通穴の底部（削り込み窪み部１２の底部）を示す部分拡大図であり、連通穴５の側壁に付着する主バリヤ膜（Ｔａ膜）１０Ｂの厚さＨ１はかなり厚くなるが、この底部にも僅かな厚さＨ２ではあるが、主バリヤ膜１０Ｂが付着してしまう。この厚さＨ２は例えば１ｎｍ程度である。
【００５６】
更に好ましくないことに、この底部近傍においてはＴａ＋ イオンがバイアス電力により引き込まれているために、Ｔａ＋ イオンがＣｕ配線層２中に打ち込まれてしまい、ここに電気抵抗上昇の原因となるＴａ・Ｃｕ混合層１００が形成されてしまう。この結果、この状態でＣｕシード膜を形成し、更にＣｕメッキを施した場合には、上記Ｔａ・Ｃｕ混合層１００や厚さＨ２のＴａ膜よりなる主バリヤ膜１０Ｂによる影響を受けて、この部分における接続電気抵抗が増大してしまう、という不都合が生じてしまう。
【００５７】
尚、ここでは第１及び第２ステップの両方を行った場合を示したが、第１ステップにおいてもウエハ表面や凹部５や連通穴８の側壁等にも非常に僅かにＴａ膜が堆積しＴａＮ／Ｔａバリヤ膜を形成するので、第１及び第２ステップの内のいずれか一方のみを行ってもよい。この場合にも、上記Ｔａ・Ｃｕ混合層１００や厚さＨ２のＴａ膜による電気抵抗の問題は生ずる。
そこで、本発明では、上記厚さＨ２のＴａ膜やＴａ・Ｃｕ混合層１００の問題を除去するために、次に行う補助シード膜形成工程で、上記厚さＨ２のＴａ膜やＴａ・Ｃｕ混合層１００を除去するようにしている。
すなわち、上述のように、ＴａＮ膜とＴａ膜の積層構造よりなるバリヤ層１０を形成するバリヤ層形成工程が終了したならば、次に本発明の特徴とする補助シード膜形成工程へ移行する。
【００５８】
まず、このウエハＷを金属ターゲット７８がタンタルでなく銅により形成された図１に示す構成と同じ構成の成膜装置内へ搬入し、図４（Ｅ）に示すように上記削り込み窪み部１２の底部を更に削って凹部５内や連通穴８内の表面を含むウエハ表面に第２の金属を含む薄膜よりなるメッキ用の補助シード膜１４Ａを形成する。ここで第２の金属としてはＣｕを用い、上記補助シード膜１４ＡはＣｕ膜よりなる。ここでは、Ｃｕ膜よりなる補助シード膜１４Ａを形成する際に、削り込み窪み部１２の底部を打ち抜いて更に削り取りつつ、ウエハの上面側は勿論のこと、この連通穴８や凹部５の側面にＣｕ膜をそれぞれ堆積させ、しかも凹部５内の段部の角部１０２に悪影響を与えないようなプロセス条件を設定する。
【００５９】
このようなプロセス条件としては、例えば従来方法でＣｕ膜をプラズマスパッタリングで形成する場合には、プロセス圧力は例えば５ｍＴｏｒｒ程度に設定していたが、本発明の場合には、プロセス圧力をかなり高くして、例えば３０〜９０ｍＴｏｒｒの範囲内に設定する。また、バイアス電力は、例えば１００〜２５０ワット（０．３２Ｗ／ｃｍ２ 〜０．８Ｗ／ｃｍ２ ）の範囲内に設定する。
【００６０】
更には、プラズマ発生源７０におけるプラズマを形成するための電力、すなわち高周波電源７４の電力は０．５〜２キロワットの範囲内に設定する。
前述したように、特にプロセス圧力を上述したような範囲に設定することにより、プラズマの濃度を高めると共に、ウエハ上面側においては主として膜付けの因子となる銅の中性金属原子の量を、エッチングの因子となるＣｕ＋ イオンとＡｒ＋ イオンの合計イオンよりも多くして中性金属原子が優勢となるような状態にし、且つ連通穴８の深い部分においては銅の中性金属原子をほとんどなくしてバイアス電力によって引き込まれるＣｕ＋ イオンやＡｒ＋ イオンを中性金属原子よりも多くしてこれらのイオンが優勢となるような状態にする。
【００６１】
この結果、上述したように削り込み窪み部１２の底部を更に下方へ削り取りつつ、それ以外の表面には薄くＣｕ膜よりなる補助シード膜１４Ａを堆積することができる。ここで上述のように、削り込み窪み部１２の底部は更に削り取られるので、ここに位置したＴａ・Ｃｕ混合層１００を削り取って除去することができる。このような補助シード膜形成工程の処理は、プロセス圧力が異なる点を除いて、図３中の例えば領域Ａ２が用いられることになる。またここで、ＣｕとＣｕ＋イオンの付着力はＴａのそれに比べて低いため、バイアス電力のＡ２領域（図３参照）では、Ｃｕ＋イオンは堆積したＣｕ膜に対しエッチングの因子として働らく。
【００６２】
このようにして、補助シード膜形成工程が終了したならば、次に、本シード膜形成工程へ移行し、ここではプラズマ電力を図３中の領域Ａ１に設定して従来方法と同様な条件に設定し、図４（Ｆ）に示すようにウエハ上面のみならず、凹部５内の側壁及び底部にも薄く銅よりなる本シード層１４Ｂを形成する。これにより、補助シード膜１４Ａと本シード膜１４Ｂの積層構造よりなるシード層１４を形成することになる。
【００６３】
尚、上記のような銅の金属ターゲットが装着された成膜装置は、先のタンタルの金属ターゲットが装着された成膜装置に真空引き可能になされたトランスファチャンバを介して連結すればよく、半導体ウエハＷを大気に晒すことなく真空雰囲気中で両成膜装置間に亘って搬送することができる。
このようにして、シード層１４を形成したならば、ウエハＷを成膜装置より取り出して、これに通常のメッキ処理を施すことによりメッキ工程を行い、図４（Ｇ）に示すように凹部５内を銅よりなる配線層１６の材料により完全に埋め込むことになる。
【００６４】
次に、図４（Ｈ）に示すように、ウエハ上面の不要な部分を研磨により削り取り、上層の配線層１６の形成を完了することになる。
このように、上記実施例においては、バリヤ層１０や補助シード膜１４Ａ等の成膜時のプロセス条件を適切に選択することにより、凹部５の最下層の底部のみを選択的に削り取りつつ凹部５内の表面を含むウエハの表面全域に薄膜を形成することができ、しかも凹部５の幅に依存することなく同じ深さだけ底部を削り取って同じ深さの削り込み窪み部１２を形成することができ、更には削り込み窪み部１２の底部の電気抵抗上昇の原因となる例えばＴａ・Ｃｕ混合層１００を取り除きつつ凹部５の側面や上面に薄膜を形成することができる。
【００６５】
ここで上記バリヤ層形成工程（第１及び第２ステップ）の設定条件、すなわち図３中において領域Ａ２内を実現できる設定条件は以下の通りである。
プラズマ電力：５００〜６０００Ｗ
直流電力 ：１００〜１２０００Ｗ
バイアス電力：１００〜２０００Ｗ
実際には、前述したように、上記３つの条件を適宜選択することにより、領域Ａ２内に動作点を設定することになる。この場合、領域Ａ２以外の部分に動作点を設定すると削り込み窪み部１２が十分に形成されないので、いわゆるパンチスルー構造を形成することができなくなってしまう。
また、他のプロセス条件として、Ａｒガスの流量は５０〜１０００ｓｃｃｍ程度の範囲内、プロセス圧力は０．００１Ｔｏｒｒ（０．１Ｐａ）〜０．１Ｔｏｒｒ（１３．３Ｐａ）程度の範囲内である。
【００６６】
また上記バリヤ層形成工程では、下地膜１０ＡとしてＴａＮ膜を形成した場合を例にとって説明したが、これに代えて、下地膜１０ＡとしてＴａ膜を形成するようにしてもよい。この場合には、下地膜１０ＡとなるＴａ膜上にＴａ膜１０Ｂが形成されるので、成膜条件の異なるＴａ膜同士の２層構造で、バリヤ層１０が形成されることになる。
【００６７】
ここで、本発明方法と従来方法により形成した削り込み窪み部１２について評価を行った結果、従来方法により形成した場合には、凹部５の上端開口部に堆積突起物が形成されて好ましくなかったが、本発明方法の場合には、堆積突起物１８は生じておらず、良好な状態で削り込み窪み部１２を形成できることが確認できた。
【００６８】
次に、凹部５の底部に形成される削り込み窪み部１２のアスペクト比の依存性について評価を行ったので、その評価結果について説明する。
図６は凹部のアスペクト比と底部の銅エッチングレートとの関係を示すグラフである。ここでは凹部は２段階の段部状ではなく１段の凹部として形成されたものを用いた。図６において、特性Ａは従来方法の場合を示し、特性Ｂは本発明方法の場合を示している。
【００６９】
具体的には従来方法においては、種々のアスペクト比を持つ凹部に対し、ウエハ表面にて略６０ｎｍのバリヤ層をプラズマスパッタし、その後所定時間Ａｒエッチングを施した。この時形成される削り込み窪み部の深さを測定し、銅のエッチングレートとした。また本発明方法においては、種々のアスペクト比を持つ凹部に対し、ウエハ表面にて略４ｎｍの下地膜をプラズマスパッタし、その後、上記従来方法と同じ所定時間だけ第１ステップを施した。さらにこの時形成される削り込み窪み部の深さを測定し、銅のエッチングレートとした。
【００７０】
図６から明らかなように、特性Ａ、Ｂのいずれにおいてもアスペクト比が小さい時には、アスペクト比が大きい場合に較べて凹部底部への成膜量が増えることから銅のエッチングレートが減少する。また、特性Ａに示す従来方法の場合は、アスペクト比が増加するに従って銅のエッチングレートが変化しており、従って、アスペクト比の相異によって削り込み窪み部１２の深さが変化することを意味し、好ましくないことが判る。これに対して、特性Ｂに示す本発明方法の場合には、アスペクト比が２以下では銅のエッチングレートが大きく変化しているが、アスペクト比２以上では銅のエッチングレートは略一定になっているのが判る。
【００７１】
ここで一般的な凹部５では、アスペクト比は２以上が多いので、従って、本発明方法によれば、アスペクト比に関係なく、削り込み窪み部１２の深さを略均一化でき、良好な結果を得られることが確認できた。このように、削り込み窪み部１２の深さは、凹部５の形状による影響を受けないので、凹部の幅に依存することなく、常に同じ深さの削り込み窪み部を形成することができる。
【００７２】
次に、図４（Ｅ）に示す補助シード膜形成工程のプロセス条件について評価を行う。
まず、図４（Ｄ）に示す工程で削り込み窪み部１２の底部に生じた厚さＨ２のＴａ膜１０Ｂや電気抵抗の大きなＴａ・Ｃｕ混合層１００を取り除くためには、一般的には比較的低いプロセス圧力、例えば５ｍＴｏｒｒ程度の圧力下にてＡｒガスによるプラズマスパッタを行って上記Ｔａ・Ｃｕ混合層１００等を取り除くことが考えられる。しかし、この場合には、上記削り込み窪み部１２における厚さＨ２のＴａ膜１０ＢやＴａ・Ｃｕ混合層１００を取り除くことができるが、これと同時に、ウエハ表面の全体、特に、凹部５の段部の角部（１０２：図４参照）等にＡｒガスのスパッタにより大きなダメージを与えてしまうので好ましくない。
【００７３】
そこで、本発明では、図３中の領域Ａ２の部分を利用して、金属ターゲットを用いて削り込み窪み部１２の底部を更に下方向へ削り取ってＴａ・Ｃｕ混合層１００を除去しつつ、その他のウエハ面には金属膜を僅かに堆積するようにするが、この場合、次工程でＣｕ膜よりなる本シード膜１４Ｂ（図４（Ｆ）参照）を付着させるので、ここでは金属ターゲットとしてこの本シード膜１４Ｂと同じ材料であるＣｕを用いることとし、これによって結果的にＣｕ膜よりなる補助シード膜１４Ａが堆積されることになる。
【００７４】
ここで、Ｃｕ金属ターゲットを用いて補助シード膜１４Ａを堆積しつつ削り込み窪み部１２を更に深く削り取る場合、上述のようにプロセス圧力を低く設定すると原子やイオンの平均自由工程が大きくなってウエハ表面への衝突回数が増加してダメージが増加してしまう。従って、プロセス圧力を或る程度以上高くして、具体的には、本発明ではプロセス圧力を３０〜９０ｍＴｏｒｒの範囲内に設定し、イオンによるウエハ表面のダメージを抑制しつつ金属膜を堆積させ、これと同時に削り込み窪み部１２の底部を更に深く削り取るようにしている。
【００７５】
図７はこの時の状況の一部を示しており、プロセス圧力が低い時と高い時のＣｕ金属粒子の動向を模式的に示す図である。ここでは、凹部に図１に示すような高周波を用いた成膜装置でＣｕ金属ターゲットでスパッタする状況を示しており、図７（Ａ）はプロセス圧力が低い場合、例えば５ｍＴｏｒｒ（従来方法）を示し、図７（Ｂ）はプロセス圧力が高い場合、例えば５０ｍＴｏｒｒ（本発明方法）を示している。
【００７６】
これによれば、図７（Ａ）に示す従来方法の場合には、プロセス圧力が低いことからイオンや各原子の平均自由工程が長くなり、この結果、Ｃｕ＋ イオンがウエハ表面に多数衝突して先に堆積していたＴａ膜等に多くのダメージを与える一方、堆積したＣｕが再び飛ばされてＣｕ堆積量は少なくなる。これに対して、図７（Ｂ）に示す本発明方法の場合には、Ｃｕの雲１１０が処理空間に発生してイオンや各原子の平均自由工程が短くなり、そして、Ｃｕ＋ イオンでたたかれて堆積膜中から飛び出したＣｕ金属原子が上記Ｃｕの雲１１０で跳ね返されて、このＣｕ金属原子が再びウエハ表面に堆積するように挙動する。この結果、この図７（Ｂ）に示す場合には、ウエハ表面へのＣｕ堆積量は多くなる。従って、図７（Ｂ）に示すような状態において、バイアス電力をコントロールすることにより、中性金属原子を除いてＣｕ＋ イオンやＡｒ＋ イオンは下方向へ強く引き込まれて凹部の底部をスパッタして削り取ることになる。
【００７７】
次に、補助シード膜形成工程におけるプラズマ電力についての評価を示す。
図８はこの評価結果を示し、プラズマ電力とバイアス電力とを種々変更した時のＣｕ膜の成膜レートを示すグラフである。ここではプロセス圧力を５０ｍＴｏｒｒに一定に維持すると共に、金属ターゲットに供給する直流電力を３．２ｋＷに維持した。そして、バイアス電力を０〜２００ワット［Ｗ］の範囲で変更した。ここでプラズマ電力に関しては、図８（Ａ）は４ｋＷ、図８（Ｂ）は３ｋＷ、図８（Ｃ）は２ｋＷ、図８（Ｄ）は１ｋＷをそれぞれ示す。
図から明らかなように、プラズマ電力が３ｋＷ（図８（Ｂ））及び４ｋＷ（図８（Ａ））の場合には、バイアス電力１００Ｗ以上では成膜レートが”０”になっており、利用することができない。
【００７８】
これに対して、プラズマ電力が２ｋＷ（図８（Ｃ））の場合には、バイアス電力が１００Ｗを超えても僅かにＣｕ膜が堆積しており、或る程度使用可能である。またプラズマ電力が１ｋＷ（図８（Ｄ））の場合には、バイアス電力が０〜２００Ｗの範囲において、十分にＣｕ膜が堆積しており、良好であることが確認できた。
また、グラフには記載されていないが、プラズマ電力が０．５ｋＷの場合についても上記と同様な実験を行ったところ、十分に利用可能であることが判った。更に、プラズマ電力を０．５ｋＷより小さく設定した場合には、プラズマを安定的に発生させることができなかった。従って、プラズマ電力は０．５〜２ｋＷの範囲内に設定することが良好であることが確認できた。
【００７９】
また補助シード膜形成工程におけるバイアス電力に関しては、実験の結果、１００〜２５０Ｗの範囲が好ましく、バイアス電力が１００Ｗよりも小さい場合には、イオンの引き込みが弱くなり過ぎてしまって、削り込み窪み部１２の底部を更に削り取ることができず、また、バイアス電力が２５０Ｗよりも大きい場合には、ウエハ表面等に対するダメージが過度に大きくなり、またＣｕ成膜量が小さくなりすぎるので好ましくない。
【００８０】
次に、本発明方法の第２実施例について説明する。
図９は本発明方法の第２実施例の工程の一部を示す図である。本発明方法では先の図４に示す第１実施例における、図４（Ｄ）に示すＴａ膜よりなる主バリヤ膜１０Ｂを形成する工程と、図４（Ｅ）に示す補助シード膜１４Ａを形成する工程との間に、図９（Ａ）に示すように、第３の金属を含む補助バリヤ膜１０Ｃを形成する補助バリヤ膜形成ステップを行う。ここで、第３の金属としては、例えばＲｕ（ルテニウム）等を用いることができる。このＲｕ膜よりなる補助バリヤ膜１０Ｃを、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等を用いて、凹部５や連通穴８等の内面を含んだ表面全体に形成する。この結果、バリヤ層１０は、下地膜１０Ａと主バリヤ膜１０Ｂと補助バリヤ膜１０Cの３層構造となる。
【００８１】
このように、Ｒｕ膜よりなる補助バリヤ膜１０Ｃを形成した場合には、このＲｕ膜が補助シード膜としても機能するので、この補助バリヤ膜１０Ｃの形成後は、図４（Ｅ）に示す補助シード膜１４Ａを形成した後に、図４（Ｆ）に示す本シード膜１０Ｂの形成工程を行うことなく直ちに図４（Ｇ）に示すメッキ工程に進むことができる。図９（Ｂ）はこの第２実施例の場合の最終的な断面形状を示しており、この場合、補助バリヤ膜１０Ｃと補助シード膜１４Ａとでシード層１４が形成されることになる。
またＲｕ膜よりなる補助バリヤ膜１０Ｃは、Ｃｕに対するシード膜としても機能するので、Ｃｕ膜の補助シード膜１４Ａを設けることなく、上記Ｒｕ膜の補助バリヤ膜１０Ｃ上に直接的にＣｕメッキを施すようにしてもよい。
【００８２】
また、バリヤ層１０を形成するＴａ膜やＴａＮ膜を形成する際の方法は特に限定されず、例えばプラズマ電力等を短時間、例えば数秒間隔の供給と供給停止を繰り返し行って、薄膜を原子レベルの厚さで１層ずつ成膜する、いわゆるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により成膜してもよい。
【００８３】
＜ＴａＮ膜の形成方法の変形例＞
次に、バリヤ１０の下地膜１０ＡとなるＴａＮ膜の形成方法の変形例について説明する。
周知のように、バリヤ層１０に用いるＴａＮ膜は、配線材料や埋め込み材料であるＣｕが層間絶縁膜である絶縁層４へ拡散することを防ぐものである。しかし、このＴａＮ膜は金属窒化膜であるために、Ｃｕと比べては勿論のこと、Ｔａ膜に比べても比抵抗がかなり高い。従って、このＴａＮ膜は、Ｃｕ配線が絶縁層４と接する部分では十分な厚さで存在することが必要であるが、ビアホール底、すなわち連通穴８の底部にある程度の厚さでもって存在すると、下層の配線層と接続されるビアホール底の部分のビア抵抗が上昇してＣｕ配線の電気的特性を悪化させるのみならず、信頼性も低下させてしまう。この現象は、配線材料がＣｕの場合に限らず、他の金属材料、例えばタングステン等の場合にも生ずる。
【００８４】
そこで、この変形例では、前述したパンチスループロセスとは別の方法で、ビアホールなどの連通穴８の底部のＴａＮ膜を選択的に除去するようにしている。具体的には、ＴａＮ膜の成膜時に、連通穴（ビアホール）８の底部に堆積するＴａＮ膜の厚みが、他の部分に堆積するＴａＮ膜の膜厚と比較して極端に少なくなるようにプロセス条件を設定し、その後、Ａｒエッチング等を行ってＴａＮ膜を削り取ることによってこの連通穴８の底部に堆積した僅かな厚みのＴａＮ膜を選択的に取り除くようにしている。
【００８５】
換言すれば、原子や分子の平均自由行程が比較的長い低圧下において、金属ターゲットから放出された中性のＴａ原子や中性のＮ原子はウエハの垂直成分に対してある程度の角度を持って入射してくるため、ビアホール底である連通穴８の底部に到達する確率は非常に少なくなるが、トレンチ６の側壁やトレンチ６の底部、すなわち段部には十分に成膜させることができる。
【００８６】
これに対して、電気を帯びているＴａイオンは、電気的な力によって進行方向が垂直方向に傾くが、連通穴８の側壁に成膜させるにはある程度、垂直方向に傾いたＴａ原子やＮ原子も必要である。それ故に、中性のＴａ原子や中性のＮ原子とＴａイオンとの比率を最適化することにより、ＴａＮ膜がトレンチ６の側壁、トレンチ６の底部（段部）及び連通穴８の側壁へは成膜しながら、連通穴８の底部には成膜し難い、という状態を創り出すことが必要である。
【００８７】
上記したような状態を創り出すプロセス条件に関しては、バイアス電力がゼロであり（図３中の縦軸）、プロセス圧力が８ｍＴｏｒｒ以下、好ましくは５ｍＴｏｒｒ以下である。また、ＩＣＰ電力であるプラズマ電力が、０．７５〜１．５ｋＷの範囲内、好ましくは０．８〜１．２５ｋＷの範囲内である。上述のようにして、ＴａＮ膜を形成したならば、後工程で、例えばＡｒエッチングを施すことにより、全体のＴａＮ膜のエッチングにより少しずつ取り除き、この場合、ＴａＮ膜が最も薄い連通穴８の底部のＴａＮ膜が最初に完全に取り除かれるので、この時点でエッチングを終了することにより、連通穴８の底部のＴａＮ膜のみを選択的に取り除くことが可能となる。
【００８８】
次に、上記成膜工程を含む一連の流れについて図１０を参照しつつ説明する。図１０はＴａＮ膜を含むバリヤ層の形成方法の変形例の一部を示す工程図である。
まず、図４（Ａ）に示すように、表面にトレンチ６やビアホールのような連通穴８が形成されたウエハＷに対して、図１０（Ａ）に示すように、図１に示すような成膜装置３２を用いてＴａＮ膜の成膜処理を行って下地膜１０Ａを形成する。この場合、ウエハＷの最上の表面は勿論のこと、トレンチ６の側壁６Ａや連通穴８の側壁８Ａ及びトレンチ６の段部、すなわちトレンチの底部６Ｂへは成膜がそれぞれ十分に行われるが、連通穴８の底部８Ｂへは成膜が生じ難いようなプロセス条件に設定する。この結果、例えばウエハ最上面の膜厚Ｈ１を”１００”とすると、トレンチ６の底部６Ｂの膜厚Ｈ２を”５０”程度、連通穴８の底部８Ｂの膜厚Ｈ３を”２０”程度のように膜厚差を作り出すことができる。
【００８９】
上述したようなプロセス条件に関しては、前述したように、バイアス電力がゼロであり、プロセス圧力が８ｍＴｏｒｒ以下、好ましくは５ｍＴｏｒｒ以下である。またプラズマ電力が０．７５〜１．５ｋＷの範囲、好ましくは０．８〜１．２５ｋＷの範囲内である。このように、バイアス電力をゼロにしてエッチングがほとんど生じないような状態でＴａＮ膜の成膜を行う。ここでバイアス電力をゼロに設定しているが、ウエハＷにはプラズマによるシース電圧が例えば２０〜３０ボルト程度加わっており、これによりイオンがある程度、ウエハ側へ引き込まれている。
【００９０】
ここで上記バイアス電力を加えると、Ｔａイオンの引き込みが多くなり過ぎて、連通穴８の底部８Ｂに堆積する膜厚Ｈ３が大きくなり過ぎるので、好ましくない。また、プラズマ電力やプロセス圧力が大きくなると、中性元素に対するＴａイオンの占める割合が多くなる。プラズマ電力を１．５ｋＷより大きくすると、或いはプロセス圧力を８ｍＴｏｒｒよりも大きくすると、Ｔａイオンの占める割合が大きくなり過ぎてしまい、連通穴８の底部８Ｂに堆積するＴａＮ膜の膜厚Ｈ３が大きくなって、膜厚Ｈ３と他の部分の膜厚Ｈ１、Ｈ２との差が少なくなり過ぎてしまい、好ましくない。
【００９１】
また逆に、プラズマ電力を０．７５ｋＷより小さくすると、中性元素に対するＴａイオンの占める割合が少なくなり過ぎ、本来、成膜すべきトレンチ６の底部６Ｂに対する成膜量が少なくなり過ぎ、好ましくない。尚、プロセス圧力は８ｍＴｏｒｒよりベース圧（１０−９Ｔｏｒｒ）近傍まで低下させても、上記したような特段の問題を生ずることはない。
【００９２】
このように、ＴａＮ膜よりなる下地膜１０Ａを形成したならば、次に、図１０（Ｂ）に示すように、Ａｒスパッタを施すことにより、上記ＴａＮ膜よりなる下地膜１０Ａを薄く削り取る。この場合、全表面のＴａＮ膜がＡｒスパッタにより少しずつ削り取られて行くが、最も膜厚の薄い連通穴８の底部８Ｂの上に堆積している膜厚Ｈ３のＴａＮ膜が最初に選択的に削り取られてなくなり、僅かにオーバエッチングして下層配線層２を少し削りとったところで、エッチング処理を終了する。このようにして、連通穴８の底部８Ｂの部分のＴａＮ膜のみを完全に除去することができるので、この部分の抵抗、すなわちビア抵抗を小さくして電気特性を向上させることが可能となる。
【００９３】
上述のように、Ａｒスパッタ処理が完了したならば、例えば図１０（Ｃ）に示すように、例えばＣＶＤ処理を行うことによって、トレンチ６や連通穴８の全表面に例えばＲｕ膜よりなる補助バリヤ膜１０Ｃを形成する。これは図９（Ａ）に示す場合と同様な処理である。
これ以降は、図９（Ｂ）に示すように、シード膜１４Ａを成膜してＣｕメッキを施すようにしてもよいし、或いはこのＲｕ膜よりなる補助バリヤ膜１０Ｃはシード膜としても機能するので、この上に直接Ｃｕメッキ処理を施すようにしてもよく、後工程の処理の種類は特に限定されない。
【００９４】
また、ここでは図１０（Ａ）に示すＴａＮ膜よりなる下地膜１０Ａを形成した後に、図１０（Ｂ）に示すＡｒスパッタ処理を行うようにしたが、これに限定されず、下地膜１０Ａを形成した後に、図４（Ｄ）に示すＴａ膜よりなる主バリヤ膜１０Ｂの形成処理を行って、その後、図４（Ｅ）〜図４（Ｈ）にて説明した各処理を連続的に行うようにしてもよい。
いずれにしても、上記したＴａＮ膜の形成方法を採用することにより、他の部分の膜厚と比較して、連通穴８の底部８Ｂの膜厚を非常に少なくすることができ、その結果、この部分のＴａＮ膜のみを選択的に除去することができるので、例えばビア抵抗を抑制して電気特性を向上させることができる。
【００９５】
尚、上記各実施例では、凹部５の一部に連通穴８が形成されて、いわゆる２段階の段部状に形成された凹部５を例にとって説明したが、これに限定されず、凹部５自体がスルホールやビアホールの連通穴８となっている、いわゆる１段階の凹部にも本発明を適用することができる。
また、上記各実施例における各数値は単に一例を示したに過ぎず、これらに限定されないのは勿論である。また上記実施例では、全体としてバリヤ膜／シード膜の積層構造としてＴａＮ／Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｔａ／Ｃｕの積層構造を例にとって説明したが、この種の積層構造に限定されず、例えばＴｉＮ／Ｔｉ／Ｃｕ積層構造、ＴａＮ／Ｒｕ／Ｃｕ積層構造、Ｔｉ／Ｃｕ積層構造、更には、ＴｉＮ／Ｔｉ／Ｒｕ、Ｔｉ／Ｒｕ、ＴａＮ／Ｒｕ、ＴａＮ／Ｔａ／Ｒｕの各積層構造についても本発明方法を適用できるのは勿論である。
【００９６】
更に、各高周波電源の周波数も１３．５６ＭＨｚに限定されるものではなく、他の周波数、例えば２７．０ＭＨｚ等を用いることもできる。またプラズマ用の不活性ガスとしてはＡｒガスに限定されず、他の不活性ガス、例えばＨｅやＮｅ等を用いてもよい。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ＬＣＤ基板、ガラス基板、セラミックス基板等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明に係る成膜装置の一例を示す断面図である。
【図２】パッタエッチングの角度依存性を示すグラフである。
【図３】バイアス電力とウエハ上面の成膜量との関係を示すグラフである。
【図４】本発明方法の第１実施例を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図５】主バリヤ膜の成膜時の連通穴の底部（削り込み窪み部の底部）を示す部分拡大図である。
【図６】凹部のアスペクト比と底部の銅エッチングレートとの関係を示すグラフである。
【図７】プロセス圧力が低い時と高い時のＣｕ金属粒子の動向を模式的に示す図である。
【図８】プラズマ電力とバイアス電力とを種々変更した時のＣｕ膜の成膜レートを示すグラフである。
【図９】本発明方法の第２実施例の工程の一部を示す図である。
【図１０】ＴａＮ膜を含むバリヤ層の形成方法の変形例の一部を示す工程図である。
【図１１】半導体ウエハ上に形成された連通穴を埋め込む前の状態を示す図である。
【図１２】連通穴の埋め込み工程を示す図である。
【図１３】幅が種々異なる凹部（トレンチ）の態様を示す図である。
【符号の説明】
【００９８】
２ 下層の配線層
４ 絶縁層
５ 凹部
６ トレンチ（配線溝）
８ 連通穴
１０ バリヤ層
１０Ａ 下地膜（ＴａＮ膜）
１０Ｂ 主バリヤ膜（Ｔａ膜）
１０Ｃ 補助バリヤ膜
１２ 削り込み窪み部
１４ シード層
１４Ａ 補助シード膜
１４Ｂ 本シード膜
１６ 上層の配線層
３２ 成膜装置
３４ 処理容器
４４ 載置台
６２ バイアス電源
７０ プラズマ発生源
７２ 誘導コイル部
７４ 高周波電源
７８ 金属ターゲット
８０ 可変直流電源
８４ ガス導入手段
８８ 装置制御部
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体の表面に形成されている凹部の表面に効果的に金属膜等の薄膜を形成する成膜方法、成膜装置及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスを製造するには、半導体ウエハに成膜処理やパターンエッチング処理等の各種の処理を繰り返し行って所望のデバイスを製造するが、半導体デバイスの更なる高集積化及び高微細化の要請より、線幅やホール径が益々微細化されている。そして、配線材料や埋め込み材料としては、各種寸法の微細化により、より電気抵抗を小さくする必要から電気抵抗が非常に小さくて且つ安価である銅を用いる傾向にある（特許文献１）。そして、この配線材料や埋め込み材料として銅を用いる場合には、その下層との密着性等を考慮して、一般的にはタンタル金属（Ｔａ）やタンタル窒化膜（ＴａＮ）等がバリヤ層として用いられる。
【０００３】
このバリヤ層を形成するには、プラズマスパッタ装置内にてウエハ表面にまず、下地層としてタンタル窒化膜（以下、「ＴａＮ膜」とも称す）やタンタル膜（以下「Ｔａ膜」とも称す）を形成し、次に、同じプラズマスパッタ装置内にてタンタル膜（下地層がＴａ膜の時には成膜条件を変える）を形成することによって、バリヤ層を形成するようになっている。そして、その後、このバリヤ層の表面に銅膜よりなる薄いシード膜を形成し、次にウエハ表面全体に銅メッキ処理を施すことにより、凹部内を埋め込むようになっている。
【０００４】
ところで、下層の配線層と絶縁膜を挟んで積層される上層の配線層とを電気的に接続する場合には、上記下層の配線層上に上記絶縁層を形成した後に、この絶縁層にビアホールやスルーホールのような連通穴を形成してこの連通穴の底部に上記下層の配線層を露出させ、その後、この連通穴を上層の配線層の材料で埋め込むと同時に上層の配線層を堆積形成するようになっている。そして、上述したように微細化の要請により線幅やホール（穴）径も更に小さくなされていることから、上記した上下の配線層間の接続構造に関しても、その電気抵抗をより下げる工夫がなされており、その一例として、上記連通穴の底部を下層の配線層の厚さ方向に所定の深さまで削って、この連通穴を埋め込む埋め込み材料と下層の配線層との接触抵抗をより小さくするようにした構造が採用されている。このような構造をいわゆるパンチスルー構造と称し、この作成方法を、いわゆるパンチスループロセスと称している。
【０００５】
上述したパンチスループロセスの一例を、図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は半導体ウエハ上に形成された連通穴を埋め込む前の状態を示す図であり、図１１（Ａ）は平面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）中のＡ−Ａ線矢視断面図、図１１（Ｃ）は斜視図をそれぞれ示す。図１２は連通穴の埋め込み工程を示す図である。
【０００６】
この半導体ウエハＷは例えばシリコン基板よりなり、このシリコン基板の表面に、例えば銅よりなる下層の配線層２及びシリコン酸化膜等よりなる絶縁層４が順次積層されている。そして、この絶縁層４の表面に凹部５が形成されている。この凹部５には、ここでは上層の配線層を形成するための所定の幅の配線溝、すなわちトレンチ６となっており、このトレンチ６の底部に部分的に、上記絶縁層４を貫通して下層の配線層２へ連通されたビアホールやスルーホールとなる連通穴８が形成されている。この連通穴８の直径Ｌ１は非常に小さくて例えば６０〜２００ｎｍ程度であり、凹部５、すなわちトレンチ６の幅Ｌ２は例えば６０〜１０００ｎｍ程度である。
【０００７】
さて、上述したような連通穴８及びトレンチ６を埋め込むには、まず、図１２（Ａ）に示すように、トレンチ６内や連通穴８内の表面を含むウエハＷの表面全体に、下地層との密着性の向上や銅の絶縁層８への拡散防止やマイグレーションの発生阻止等を目的として金属膜よりなるバリヤ層１０を例えばプラズマスパッタ等により形成する。このバリヤ層１０は、例えばタンタル窒化膜（ＴａＮ膜）とタンタル膜（Ｔａ膜）との２層構造や、互いに成膜条件を異ならせて成膜したタンタル膜同士の２層構造が主として採用される。
【０００８】
次に、図１２（Ｂ）に示すように、例えば不活性ガスとしてＡｒガスを用いたプラズマエッチングを施して、上記連通穴８の底部に形成したバリヤ層１０を削り取り、更にその下地である下層の配線層２をエッチングし、これに所定の深さの削り込み窪み部１２を形成する。
次に、図１２（Ｃ）に示すように、例えばスパッタを施すことにより、上記削り込み窪み部１２や連通穴８やトレンチ６の内面を含む全表面に電気メッキのシード層１４を非常に薄く形成する。ここでは上記シード層１４としては、例えば後工程で銅メッキを行うことから銅（Ｃｕ）膜を用いる。
【０００９】
次に、図１２（Ｄ）に示すように、上記シード層１４を起点として電気メッキを施して、上記削り込み窪み部１２、連通穴８及びトレンチ６を上層の配線層１６の材料でそれぞれ埋め込む。この上層の配線層１６の材料としては、上述のように例えば銅を用いる。
図１２（Ｅ）に示すように、上面の不要な金属材料を研磨処理等によって削り取ることによって、下層の配線層２と電気的に接続された上層の配線層１６を形成することになる。
尚、上述したように、トレンチ６の底部にスルーホールやビアホールのような連通穴８を有して、その断面が２段階で段部状になされた凹部５の形状が、いわゆるデュアルダマシン（Ｄｕａｌ Ｄａｍａｓｃｅｎｅ）構造と称される。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−７７３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上述したような従来の成膜方法において、図１２（Ｂ）に示すようなプラズマエッチング工程では、例えば点Ｐ１に示すような角部においてはエッチングにより飛散するバリヤ層の粒子は特定の方向に絞られた角度範囲内で指向性を持って飛散する特性を有しており、この場合、線幅や溝幅がかなり広い場合には、特に問題は顕著にはならなかったが、前述したように溝幅等が１００ｎｍ程度まで小さくなると、上記特定の方向に飛散する粒子が対向壁面に付着してここに堆積突起物１８を形成する場合があった。このように堆積突起物１８が発生すると、次の図１２（Ｃ）に示すプラズマスパッタ工程において、スパッタ粒子の指向性が高いことから上記堆積突起物１８の影となる部分が発生して、いわゆるシャドーイング現象が発生して、上記堆積突起物１８の影部２０にシード層１４が付着しなくなる、といった問題があった。このようにシード層１４の付着しない部分が発生すると、図１２（Ｄ）に示すように、この部分に空洞、すなわちボイド２２が発生して好ましくない。
【００１２】
また図１３は幅Ｌ２が種々異なる凹部５（トレンチ６）の態様を示す図であるが、半導体ウエハＷの表面には、実際には、図１３に示すように、幅Ｌ２が種々異なる凹部５が多種類存在しており、この場合、連通穴８（この直径Ｌ１は同じ）のアスペクト比は同じであってもトレンチ６のアスペクト比が異なると連通穴８の底部から上方を見通す角度θ１、θ２が図中に示すように異なる（θ１＜θ２）ので、凹部の最下層である連通穴８の底部に堆積するバリヤ層１０の厚さＨ１、Ｈ２がそれぞれ異なってしまう。このため、上記バリヤ層１０の厚さＨ１、Ｈ２の相異に起因して、このバリヤ層を削り取って底部に形成される削り込み窪み部１２の深さにバラツキが生じてしまって好ましくない、という問題があった。
【００１３】
また図１２（Ａ）においてバリヤ層１０を形成する際に、一部のＴａ金属は、バイアス電力に引き込まれて連通穴８の底部のＣｕ下層配線層２中に深く打ち込まれてしまい、ここに削り込み窪み部１２を形成しても電気抵抗が大きくなる原因となるＴａ・Ｃｕ混合物が残存し、この部分における接続電気抵抗を上昇させる原因となっていた。
【００１４】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、バリヤ層やシード膜等の成膜時のプロセス条件を適切に選択することにより、凹部の最下層の底部のみを選択的に削り取りつつ凹部内の表面を含む被処理体の表面全域に薄膜を形成することができ、しかも凹部の幅に依存することなく同じ深さだけ底部を削り取って同じ深さの削り込み窪み部を形成することができ、更には削り込み窪み部の底部の電気抵抗上昇の原因となる例えばＴａ・Ｃｕ混合層を取り除きつつ凹部の側面や上面に薄膜を形成することが可能な成膜方法、成膜装置及び記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者等は、プラズマスパッタ処理により金属膜を成膜する際に、バイアス電圧や金属ターゲットへの直流電力やプラズマ電力等のプロセス条件を適宜調整して金属粒子の中性原子と金属粒子イオンとの比率を制御することにより、半導体ウエハの表面を含むウエハ表面全域に金属膜を形成することができる、という知見を得ることにより本発明に至ったものである。
また本発明者等は、プラズマスパッタ処理時に、特にプロセス圧力を従来処理の場合よりも大きく設定することにより、イオンと比較して金属粒子の中性原子を多くでき、これによりウエハ表面の平坦面や側壁部分にはＣｕ中性原子が優勢になってＣｕ膜を積極的に堆積できる一方、深い窪み部の底部ではバイアス電力により奥まで引き込まれる金属イオンやガスイオンが優勢になって底部を更に削り取ることができる、という知見を得ることにより本発明に至ったものである。
【００１６】
請求項１に係る発明は、不活性ガスをプラズマ化することにより形成されたプラズマにより真空引き可能になされた処理容器内で金属ターゲットをイオン化させて金属イオンを含む金属粒子を発生させ、該金属粒子を前記処理容器内の載置台上に載置した被処理体にバイアス電力により引き込んで表面に凹部が形成されている前記被処理体の表面に前記金属を含む薄膜を形成する成膜方法において、前記凹部の最下層の底部を削って削り込み窪み部を形成しつつ前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面全体に第１の金属を含む薄膜よりなるバリヤ層を形成するバリヤ層形成工程と、前記削り込み窪み部の底部を更に削って前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面に第２の金属を含む薄膜よりなるメッキ用の補助シード膜を形成する補助シード膜形成工程と、を有することを特徴とする成膜方法である。
【００１７】
この発明によれば、バリヤ層や補助シード膜等の成膜時のプロセス条件を適切に選択することにより、凹部の最下層の底部のみを選択的に削り取りつつ凹部内の表面を含む被処理体の表面全域に薄膜を形成することができ、しかも凹部の幅に依存することなく同じ深さだけ底部を削り取って同じ深さの削り込み窪み部を形成することができ、更には削り込み窪み部の底部の電気抵抗上昇の原因となる例えばＴａ・Ｃｕ混合層を取り除きつつ凹部の側面や上面に薄膜を形成することができる。
【００１８】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記補助シード膜形成工程の後に、メッキ用の本シード膜を形成する本シード膜形成工程を行うようにしてもよい。
また例えば請求項３に規定するように、前記本シード膜形成工程の後に、前記第２の金属によるメッキを施すメッキ工程を行うようにしてもよい。
また例えば請求項４に規定するように、前記バリヤ層形成工程は、前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面全体に前記第１の金属の窒化膜よりなる下地膜を形成する下地膜形成ステップと、前記削り込み窪み部を形成しつつ少なくとも前記凹部内の側壁に前記第１の金属の単体よりなる主バリヤ膜を形成する主バリヤ膜形成ステップとを含む。
【００１９】
また例えば請求項５に規定するように、前記第１の金属はＴａよりなり、且つ前記第２の金属はＣｕよりなる。
また例えば請求項６に規定するように、前記バリヤ層形成工程は、前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面全体に前記第１の金属の窒化膜よりなる下地膜を形成する下地膜形成ステップと、前記削り込み窪み部を形成しつつ少なくとも前記凹部内の側壁に前記第１の金属の単体よりなる主バリヤ膜を形成する主バリヤ膜形成ステップと、第３の金属を含む補助バリヤ膜を形成する補助バリヤ膜形成ステップと、を含む。
また例えば請求項７に規定するように、前記補助バリヤ膜形成ステップの後に、前記第２の金属によるメッキを施すメッキ工程を行うようにしてもよい。
【００２０】
また例えば請求項８に規定するように、前記第１の金属はＴａよりなり、前記第２の金属はＣｕよりなり、且つ前記第３の金属はＲｕよりなる。
また例えば請求項９に規定するように、前記補助シード膜形成工程は、前記処理容器内の圧力を３０〜９０ｍＴｏｒｒの範囲内に設定して行う。
また例えば請求項１０に規定するように、前記補助シード膜形成工程は、前記バイアス電力を１００〜２５０ワットの範囲内に設定して行う。
【００２１】
また例えば請求項１１に規定するように、前記補助シード膜形成工程は、前記プラズマを形成するための電力を０．５〜２キロワットの範囲内に設定して行う。
また例えば請求項１２に規定するように、前記凹部には、ビアホールまたはスルーホールとなる連通穴が設けられて２段階の段部状になされている。
また例えば請求項１３に規定するように、前記凹部はビアホールまたはスルーホールとなる連通穴である。
【００２２】
請求項１４に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器と、表面に凹部の形成された被処理体を載置するための載置台と、前記処理容器内へ少なくとも不活性ガスを含む所定のガスを導入するガス導入手段と、プラズマ電力により前記処理容器内へプラズマを発生させるためのプラズマ発生源と、前記処理容器内に設けられて直流電力が印加されると共に、前記プラズマによりイオン化されるべき金属ターゲットと、前記載置台に対して所定のバイアス電力を供給するバイアス電源と、装置全体を制御する装置制御部と、を有する成膜装置において、前記装置制御部は、前記凹部内の前記削り込み窪み部の底部を更に削って前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面に第２の金属を含む薄膜よりなるメッキ用の補助シード膜を形成するように制御することを特徴とする成膜装置である。
【００２３】
請求項１５に係る発明は、不活性ガスをプラズマ化することにより形成されたプラズマにより真空引き可能になされた処理容器内で金属ターゲットをイオン化させて金属イオンを含む金属粒子を発生させ、該金属粒子を前記処理容器内の載置台上に載置した被処理体にバイアス電力により引き込んで表面に凹部が形成されている前記被処理体の表面に前記金属を含む薄膜を形成する成膜装置を用いて薄膜を形成するに際して、前記凹部内の前記削り込み窪み部の底部を更に削って前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面に第２の金属を含む薄膜よりなるメッキ用の補助シード膜を形成するように制御するコンピュータ用のプログラムを記憶する記憶媒体である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る成膜方法、成膜装置及び記憶媒体によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
バリヤ層や補助シード膜等の成膜時のプロセス条件を適切に選択することにより、凹部の最下層の底部のみを選択的に削り取りつつ凹部内の表面を含む被処理体の表面全域に薄膜を形成することができ、しかも凹部の幅に依存することなく同じ深さだけ底部を削り取って同じ深さの削り込み窪み部を形成することができ、更には削り込み窪み部の底部の電気抵抗上昇の原因となる例えばＴａ・Ｃｕ混合層を取り除きつつ凹部の側面や上面に薄膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明に係る成膜方法、成膜装置及び記憶媒体の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る成膜装置の一例を示す断面図である。ここでは成膜装置としてＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）型プラズマスパッタ装置を例にとって説明する。図示するように、この成膜装置３２は、例えばアルミニウム等により筒体状に成形された処理容器３４を有している。この処理容器３４は接地され、この底部３６には排気口３８が設けられて、スロットルバルブ４０を介して真空ポンプ４２により真空引き可能になされている。
【００２６】
この処理容器３４内には、例えばアルミニウムよりなる円板状の載置台４４が設けられると共に、この上面に静電チャック４６が設置されており、この静電チャック４６上に被処理体である半導体ウエハＷを吸着して保持できるようになっている。尚、この静電チャック４６には、図示しない吸着用の直流電圧が必要に応じて印加される。この載置台４４は、この下面の中心部より下方へ延びる支柱４８により支持されており、この支柱４８の下部は、上記容器底部３６を貫通している。そして、この支柱４８は、図示しない昇降機構により上下移動可能になされており、上記載置台４４自体を昇降できるようにしている。
【００２７】
上記支柱４８を囲むようにして伸縮可能になされた蛇腹状の金属ベローズ５０が設けられており、この金属ベローズ５０は、その上端が上記載置台４４の下面に気密に接合され、また下端が上記底部３６の上面に気密に接合されており、処理容器３４内の気密性を維持しつつ上記載置台４４の昇降移動を許容できるようになっている。この載置台４４には、ウエハＷを冷却する冷媒を流す冷媒循環路５２が形成されており、この冷媒は支柱４８内の図示しない流路を介して給排されている。
【００２８】
また容器底部３６には、これより上方に向けて例えば３本（図示例では２本のみ記す）の支持ピン５４が起立させて設けられており、また、この支持ピン５４に対応させて上記載置台４４にピン挿通孔５６が形成されている。従って、上記載置台４４を降下させた際に、上記ピン挿通孔５６を貫通した支持ピン５４の上端部でウエハＷを受けて、このウエハＷを外部より侵入する図示しない搬送アームとの間で移載ができるようになっている。このため、処理容器３４の下部側壁には、上記搬送アームを侵入させるために開閉可能になされたゲートバルブ５８が設けられている。
【００２９】
またこの載置台４４に設けた上記静電チャック４６には、配線６０を介して例えば１３．５６ＭＨｚ高周波を発生する高周波電源よりなるバイアス電源６２が接続されており、上記載置台４４に対して所定のバイアス電力を印加できるようになっている。またこのバイアス電源６２はその出力されるバイアス電力を必要に応じて制御できるようになっている。
【００３０】
一方、上記処理容器３４の天井部には、例えば窒化アルミニウム等の誘電体よりなる高周波に対して透過性のある透過板６４がＯリング等のシール部材６６を介して気密に設けられている。そして、この透過板６４の処理容器３４内の処理空間６８に例えばプラズマガスとしてのＡｒガスをプラズマ化してプラズマを発生するためのプラズマ発生源７０が設けられる。尚、このプラズマガスとして、Ａｒに代えて他の不活性ガス、例えばＨｅ、Ｎｅ等を用いてもよい。具体的には、上記プラズマ発生源７０は、上記透過板６４に対応させて設けた誘導コイル部７２を有しており、この誘導コイル部７２には、プラズマ発生用の例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電源７４が接続されて、上記透過板６４を介して処理空間６８に高周波を導入できるようになっている。ここで、この高周波電源７４より出力されるプラズマ電力も必要に応じて制御できるようになっている。
【００３１】
また上記透過板６４の直下には、導入される高周波を拡散させる例えばアルミニウムよりなるバッフルプレート７６が設けられる。そして、このバッフルプレート７６の下部には、上記処理空間６８の上部側方を囲むようにして例えば断面が内側に向けて傾斜されて環状（截頭円錐殻状）になされた金属ターゲット７８が設けられており、この金属ターゲット７８には可変直流電源８０が接続されている。従って、この可変直流電源８０から出力される直流電力も必要に応じて制御できるようになっている。ここでは金属ターゲット７８として例えばＴａ膜やＴａＮ膜を成膜する時にはタンタル金属が用いられ、Ｃｕ膜を成膜する時には銅が用いられる。これら金属はプラズマ中のＡｒイオンにより金属原子、或いは金属原子団としてスパッタされると共に、プラズマ中を通過する際に多くはイオン化される。
【００３２】
またこの金属ターゲット７８の下部には、上記処理空間６８を囲むようにして例えばアルミニウムよりなる円筒状の保護カバー８２が設けられており、この保護カバー８２は接地されると共に、この下部は内側へ屈曲されて上記載置台４４の側部近傍に位置されている。また処理容器３４の底部には、この処理容器３４内へ必要とされる所定のガスを導入するガス導入手段として例えばガス導入口８４が設けられる。このガス導入口８４からは、プラズマガスとして例えばＡｒガスや他の必要なガス例えばＮ２ ガス等が、ガス流量制御器、バルブ等よりなるガス制御部８６を通して供給される。
【００３３】
ここで成膜装置３２の各構成部は、例えばコンピュータ等よりなる装置制御部８８に接続されて制御される構成となっている。具体的には装置制御部８８は、バイアス電源６２、プラズマ発生用の高周波電源７４、可変直流電源８０、ガス制御部８６、スロットルバルブ４０、真空ポンプ４２等の動作を制御し、本発明の金属膜等の薄膜を成膜する時に次のように動作する。
まず装置制御部８８の支配下で、真空ポンプ４２を動作させることにより真空にされた処理容器３４内に、ガス制御部８６を動作させつつＡｒガスを流し、スロットルバルブ４０を制御して処理容器３４内を所定の真空度に維持する。その後、可変直流電源８０を介して直流電力を金属ターゲット７８に印加し、更に高周波電源７４を介して誘導コイル部７２に高周波電力（プラズマ電力）を印加する。
【００３４】
一方、装置制御部８８はバイアス電源６２にも指令を出し、載置台４４に対して所定のバイアス電力を印加する。このように制御された処理容器３４内においては、金属ターゲット７８、誘導コイル部７２に印加された電力によりアルゴンプラズマが形成されてアルゴンイオンが生成され、これらイオンは金属ターゲット７８に衝突し、この金属ターゲット７８がスパッタされて金属粒子が放出される。
また、スパッタされた金属ターゲット７８からの金属粒子である金属原子、金属原子団はプラズマ中を通る際に多くはイオン化される。ここで金属粒子は、イオン化された金属イオンと電気的に中性な中性金属原子とが混在する状態となって下方向へ飛散して行く。そして、特に金属イオンは、載置台４４に印加されたバイアス電力に引きつけられ、ウエハＷに対し指向性の高い金属イオンとして載置台４４上のウエハＷに堆積する。
【００３５】
後述するように、装置制御部８８は、例えばバイアス電源６２に大きな出力を出す指令を与えることによりプラズマ中のＡｒイオンにおいても載置台４４側に引きつけることが可能となり、成膜とスパッタエッチングの両方が同時に起きることが達成される。ここで装置各構成部の制御は、装置制御部８８により、所定の条件で金属膜の成膜が行われるように作成されたプログラムに基づいて制御されるようになっている。この際、例えばフロッピーディスク（ＦＤ）やコンパクトディスク（ＣＤ）、フラッシュメモリー等の記憶媒体９０に、各構成部の制御を行うための命令を含むプログラムを格納しておき、このプログラムに基づいて所定の条件で処理を行うように各構成部を制御させる。
【００３６】
次に、以上のように構成された成膜装置３２を用いて行われる本発明の成膜方法について説明する。
図２はスパッタエッチングの角度依存性を示すグラフ、図３はバイアス電力とウエハ上面の成膜量との関係を示すグラフ、図４は本発明方法の第１実施例を説明するためのフローチャートを示す図である。
【００３７】
まず本発明方法の第１の特徴は、一連の成膜処理の内の特定の工程において、プラズマによるスパッタ成膜により金属膜等の薄膜を形成する際に、バイアス電力、直流電力、プラズマ電力等を適切な大きさに制御することにより、金属イオンに対する引き込みによる成膜とプラズマガス（Ａｒイオン）によるスパッタエッチングとが同時に生ずるようにし、しかも、凹部の最下層の底部が削り取られるような状態に設定し、半導体ウエハに形成されている凹部の最下層の底部を削り取って削り込み窪み部を形成しつつ表面に金属膜を堆積させるようにした点である。具体的には、この時のバイアス電力は、金属ターゲット７８に対する対向面、すなわち図１においてはウエハの上面に関して、金属イオンに対する引き込みによる成膜レートとプラズマガス（Ａｒ＋ ）によるスパッタエッチングのエッチングレートとが略均衡するような大きさに設定される。
【００３８】
また本発明の第２の特徴は、プラズマによるスパッタ成膜により金属膜を形成する際に、特に処理容器内の圧力（プロセス圧力）を従来方法の場合よりもかなり高くしてイオンの発生量よりも金属粒子の中性金属原子の発生量を多くし、これにより、ウエハ表面や側壁部分には中性金属原子が優勢になって金属膜を積極的に堆積させる一方、深い窪み部の底部ではバイアス電力により奥まで引き込まれる金属イオンやガスイオンが優勢になって底部の例えばＴａ・Ｃｕ混合層を更に削り取るようにした点である。
【００３９】
以上の点について更に詳しく説明する。
まず、成膜量を考慮しないでプラズマガスによるスパッタエッチングのエッチングレートについてその特性を検討すると、スパッタ面の角度とエッチングレートとの関係は図２に示すグラフのようになる。ここでスパッタ面の角度とは、スパッタ面の法線がスパッタガス（Ａｒイオン：Ａｒ＋ ）の入射方向（図１中では下向き方向）となす角度を指し、例えばウエハ上面及び凹部５（図１２参照）の底部は共に”０度”であり、凹部側壁は”９０度”である。
【００４０】
このグラフから明らかなように、ウエハ上面（スパッタ面の角度＝０度）はある程度スパッタエッチングが行われ、凹部の側壁（スパッタ面の角度＝９０度）はほとんどスパッタエッチングが行われず、また凹部の開口の角部（スパッタ面の角度＝４０〜８０度近傍）はかなり激しくスパッタエッチングされることが判る。
【００４１】
さて、図１に示すようなＩＣＰ型スパッタ装置よりなる成膜装置では、ウエハＷ側に印加するバイアス電力とウエハ上面（凹部の側壁ではない）に堆積する成膜量との関係は図３に示すような関係となる。すなわち、一定のプラズマ電力及び金属ターゲット７８への一定の直流電力を加えている状況において、バイアス電力がそれ程大きくない場合には、金属イオンの引き込み及び中性金属原子によって高い成膜量が得られるが、バイアス電力が増加すると、ウエハ表面がバイアス電力により加速されたプラズマガスであるアルゴンイオンによりスパッタされる傾向が次第に強くなり（図２参照）、この結果、折角、堆積した金属膜がエッチングされてしまう。
【００４２】
このエッチングは当然のこととしてバイアス電力が大きくなる程、激しくなる。従って、引き込まれる金属イオン及び中性金属原子による成膜レートとプラズマガスのイオンによるスパッタエッチングのエッチングレートとが同一になると、成膜とエッチングとが相殺されて、ウエハ上面の成膜量が”ゼロ”になり、この時の条件は図３中の点Ｘ１（バイアス電力：３５０Ｗ）に対応する。尚、図３中のバイアス電力や成膜量は単に一例を示したに過ぎず、プラズマ電力や直流電力を制御することによって、上記特性曲線は図３中の一点鎖線にて示すように変動する。
【００４３】
従来、この種のスパッタ装置で一般的に動作される条件は、領域Ａ１の部分であり、バイアス電力をあまり大きくせずに、高い成膜量（成膜レート）を稼ぐことができる領域であった。すなわち成膜量は、バイアスが零の時とほとんど変わらず（不活性ガスのプラズマによるエッチングは発生せず）に、且つ引き込まれる金属イオンが最大となる領域であり、凹部の底部においてもある程度の成膜量が稼げる領域である。これに対して、ここでは主に引き込み金属イオン及び中性金属原子による成膜とプラズマガスによるスパッタエッチングとが同時に生ずる領域で行うようにしている。更に詳しくは、上述のようにウエハ上面において、引き込み金属イオン及び中性金属原子による成膜レートとプラズマガスによるスパッタエッチングのエッチングレートとが略均衡するような領域Ａ２で行う。ここで”略均衡”とは、ウエハ上面の成膜量が”ゼロ”の場合のみならず、領域Ａ１における成膜量と比較して３／１０程度までの僅かな膜厚で成膜量が生ずる場合も含むものである。
【００４４】
さて、以上のような現象を理解した上で、本発明方法について説明する。
まず、図１において載置台４４を下方へ降下させた状態で処理容器３４のゲートバルブ５８を介して真空引き可能になされた処理容器３４内へウエハＷを搬入し、これを支持ピン５４上に支持させる。そして、この状態で載置台４４を上昇させると、この上面にウエハＷが受け渡され、このウエハＷが静電チャック４６により載置台４４の上面に吸着される。
【００４５】
そして、載置台４４上にウエハＷを載置して吸着固定したならば、成膜処理を開始する。この時、ウエハＷの上面には、図１１（Ｂ）において説明した構造と同じ構造の凹部５（図４（Ａ）参照）が予め搬入前に前工程で形成されている。すなわち、下層のＣｕよりなる配線層２上に絶縁層４が形成され、この絶縁層４に上記凹部５が形成されている。この凹部５は、溝状のトレンチ６（図１１（Ａ）参照）よりなり、この底部にビアホールやスルホールのような連通穴８が配線層２に届くように形成されており、凹部全体として２段階の段部状になされている。
【００４６】
まず、金属ターゲット７８としてここでは第１の金属としてタンタルが用いられており、処理容器３４内を所定の圧力に真空引きした後に、プラズマ発生源７０の誘導コイル部７２にプラズマ電力を印加し、且つバイアス電源６２より所定のバイアス電力を載置台４４の静電チャック４６に印加する。更に金属ターゲット７８には可変直流電源８０より所定の直流電力を印加して成膜を行う。まず最初に、図４（Ｂ）に示すように、バリヤ層形成工程の一部として下地膜１０Ａを形成する下地膜形成ステップを行う。ここでは、下地膜１０ＡとしてＴａＮ膜、すなわち第１の金属の窒化膜を形成するためにガス導入口８４よりプラズマガスである例えばＡｒガスの他に、窒化ガスとしてＮ２ ガスを処理容器３４内に供給する。これにより、図４（Ｂ）に示すように、ウエハＷの上面のみならず、凹部５内の側壁や底面にも略均一に下地膜１０ＡとしてＴａＮ膜を形成する。この時のバイアス電力は図３中の領域Ａ１であって従来の一般的な成膜条件と同じであり、具体的には１００Ｗ（ワット）程度である。
【００４７】
上記のように下地膜１０Ａの形成が完了したならば、次に第１の金属の単体よりなる主バリヤ膜１０ＢとしてＴａ膜を形成するために主バリヤ膜形成ステップを行い、これによりバリヤ層１０を形成する。すなわち、この主バリヤ膜形成ステップでは、バイアス電力を増加して図３中の領域Ａ２内に設定する。この第１実施例では上記主バリヤ膜形成ステップは、上記凹部５以外のウエハＷの表面において上記金属粒子による成膜量と不活性ガスのプラズマによるエッチング量とが実質的に同じになるように条件設定された第１ステップと、上記凹部５以外のウエハＷの表面において上記金属粒子による成膜量が不活性ガスのプラズマによるエッチング量よりも僅かに大きくなるように条件設定された第２ステップとにより構成してもよいし、或いは第２ステップだけにより構成してもよい。
【００４８】
例えば第１と第２ステップとにより構成した場合には、第１ステップではウエハ上面の成膜量を”ゼロ”に設定するためにバイアス電力を図３中のポイントＸ１に設定する。この時のバイアス電力は、具体的には３５０Ｗである。尚、この時にガス導入口８４からはＮ２ ガスの供給は停止してＡｒガスのみを供給する。これにより、図４（Ｃ）に示すように、凹部５の最下層（連通穴８に相当）の底部が削り取られることによってＣｕよりなる配線層２の上面側が削られ、ここに削り込み窪み部１２が形成される。
【００４９】
上記したように膜がほとんど形成されない理由は次のように説明される。すなわち、上述のようにバイアス電力の大きさを図３中の領域Ａ２、詳しくは、ポイントＸ１に設定することにより、ウエハの上面では引き込まれる金属イオンと中性金属原子とによる成膜レートとプラズマガス（Ａｒ＋ ）によるスパッタエッチングのエッチングレートとが略均衡するので、結果的に金属膜の成膜量が略ゼロになるのに対して、凹部５の連通穴８の底部については、成膜レートよりもエッチングレートの方が大きくなるからであり、この結果、連通穴８の底部が削り込まれて行くことになる。上記した事項をウエハ単位面積について原子レベルで表記すると以下のようになる。
【００５０】
＜ウエハ上面＞
ΣＴａ＋ΣＴａ＋ ＝ΣＡｒ＋
＜連通穴８の底部＞
ΣＴａ＋ ＜ΣＡｒ＋
ここでＴａは中性金属原子を示し、Ｔａ＋ は金属イオンを示し、これらは共に金属膜の成膜に寄与する。これに対して、Ａｒ＋ はＡｒイオンであり、エッチングに寄与する。従って、ウエハ上面ではＴａもＴａ＋ も十分に到達し、またＡｒ＋ も十分に到達するので、結果的に成膜量は”ゼロ”になる。
これに対して、連通穴８の底部には、この穴径が非常に小さいことから、指向性の高いＴａ＋ とＡｒ＋ は到達するが、指向性の劣る中性金属原子であるＴａは到達し難くなっている。この結果、成膜に寄与するＴａが到達しない分だけ、連通穴８の底部は削り取られることになる。この時の削り取り量は第１ステップの処理時間を制御することによりコントロールする。尚、ここでは説明を簡単にするために、成膜されたＴａ、Ｔａ＋ の１個分は、それぞれＡｒ＋ １個の衝突により成膜された面より飛び出る（エッチングされる）と想定している。
【００５１】
この第１ステップが終了したならば、次に第２ステップへ移行する。この第２ステップではバイアス電力を、領域Ａ２内のポイントＸ１以外の点、例えばＡ３に設定して、領域Ａ１の場合の成膜レートと比較して遥かに少ない僅かな厚さの金属膜を形成する。この結果、連通穴８の底部を除くウエハ表面の全体、すなわち、凹部５内の表面や連通穴８の側面に主バリヤ膜１０としてＴａ膜を成膜する。この場合にも、連通穴８の底部は、前述した理由により成膜レートよりもエッチングレートの方が大きいので、Ｔａ膜が付着することなく更に削り取られて行くことになる。このため、削り込み窪み部１２の窪み形状は更に大きくなる。すなわちウエハ上面において”ΣＴａ＋ΣＴａ＋ ＞ΣＡｒ＋ ”であり、連通穴８の底部において”ΣＴａ＋ ＜ΣＡｒ＋ ”となる。また、この場合の底部のエッチングレートは、ウエハ上面に僅かに膜が堆積するように、成膜に寄与する金属粒子をスパッタイオンより多くなるように設定した分だけ、上記第１ステップの場合よりは少し小さくなる。
【００５２】
このように、上記第１ステップにおいてウエハ表面における成膜量とスパッタエッチング量とが釣り合っているので、図４（Ｃ）のプロセス終了後においても図４（Ｂ）における下地膜１０Ａの厚みは変わらない。このため下地膜１０Ａとしては、削り込み窪み部１２の穴の深さによらず、その厚みがウエハ表面において例えば３．５ｎｍ、連通穴８の底部において１．０ｎｍとすることができ、１０ｎｍ以下であり、より好ましい５ｎｍ以下の極薄に設定されている。
【００５３】
一方、従来における成膜方法では、図１２（Ａ）においてバリヤ層１０の厚みは、削り込み窪み部の穴の深さにより変わり、その深さを５０ｎｍ程度とした場合、ウエハ表面において６０ｎｍ位必要となる。これは図１２（Ｂ）のＡｒエッチングプロセスにて、ウエハ表面も同時にエッチングされるからである。さらにウエハ表面で６０ｎｍの下地膜が形成されていると、連通穴底部において１０ｎｍ〜２０ｎｍ程のかなり厚いバリヤ層が形成されるのは避けられず、これはエッチングプロセス（図１２（Ｂ））初期においては、削り込み窪み部が形成されずバリヤ層のみがエッチングされることを示している。
【００５４】
また本願においては上記第１及び第２ステップを通じて、ウエハ表面における成膜量が略ゼロになるよう条件設定されているので、図１２（Ｂ）にて説明したように凹部の側面に堆積突起物１８が生ずることはない。またここで形成される削り込み窪み部１２の深さは、連通穴底部の下地膜が極薄であることから、凹部の幅Ｌ２（図１３参照）に関係なくウエハ面内において略均一化することが出来る。
【００５５】
ここで理想的には、上述したように、連通穴８の底部（削り込み窪み部１２の底部）にはＴａ膜は付着しないが、実際には、上記第１及び第２ステップにおいてこの底部にも僅かなＴａ膜（主バリヤ膜）が付着することは避けることができない。すなわち、図５は主バリヤ膜の成膜時（図４（Ｄ）参照）の連通穴の底部（削り込み窪み部１２の底部）を示す部分拡大図であり、連通穴５の側壁に付着する主バリヤ膜（Ｔａ膜）１０Ｂの厚さＨ１はかなり厚くなるが、この底部にも僅かな厚さＨ２ではあるが、主バリヤ膜１０Ｂが付着してしまう。この厚さＨ２は例えば１ｎｍ程度である。
【００５６】
更に好ましくないことに、この底部近傍においてはＴａ＋ イオンがバイアス電力により引き込まれているために、Ｔａ＋ イオンがＣｕ配線層２中に打ち込まれてしまい、ここに電気抵抗上昇の原因となるＴａ・Ｃｕ混合層１００が形成されてしまう。この結果、この状態でＣｕシード膜を形成し、更にＣｕメッキを施した場合には、上記Ｔａ・Ｃｕ混合層１００や厚さＨ２のＴａ膜よりなる主バリヤ膜１０Ｂによる影響を受けて、この部分における接続電気抵抗が増大してしまう、という不都合が生じてしまう。
【００５７】
尚、ここでは第１及び第２ステップの両方を行った場合を示したが、第１ステップにおいてもウエハ表面や凹部５や連通穴８の側壁等にも非常に僅かにＴａ膜が堆積しＴａＮ／Ｔａバリヤ膜を形成するので、第１及び第２ステップの内のいずれか一方のみを行ってもよい。この場合にも、上記Ｔａ・Ｃｕ混合層１００や厚さＨ２のＴａ膜による電気抵抗の問題は生ずる。
そこで、本発明では、上記厚さＨ２のＴａ膜やＴａ・Ｃｕ混合層１００の問題を除去するために、次に行う補助シード膜形成工程で、上記厚さＨ２のＴａ膜やＴａ・Ｃｕ混合層１００を除去するようにしている。
すなわち、上述のように、ＴａＮ膜とＴａ膜の積層構造よりなるバリヤ層１０を形成するバリヤ層形成工程が終了したならば、次に本発明の特徴とする補助シード膜形成工程へ移行する。
【００５８】
まず、このウエハＷを金属ターゲット７８がタンタルでなく銅により形成された図１に示す構成と同じ構成の成膜装置内へ搬入し、図４（Ｅ）に示すように上記削り込み窪み部１２の底部を更に削って凹部５内や連通穴８内の表面を含むウエハ表面に第２の金属を含む薄膜よりなるメッキ用の補助シード膜１４Ａを形成する。ここで第２の金属としてはＣｕを用い、上記補助シード膜１４ＡはＣｕ膜よりなる。ここでは、Ｃｕ膜よりなる補助シード膜１４Ａを形成する際に、削り込み窪み部１２の底部を打ち抜いて更に削り取りつつ、ウエハの上面側は勿論のこと、この連通穴８や凹部５の側面にＣｕ膜をそれぞれ堆積させ、しかも凹部５内の段部の角部１０２に悪影響を与えないようなプロセス条件を設定する。
【００５９】
このようなプロセス条件としては、例えば従来方法でＣｕ膜をプラズマスパッタリングで形成する場合には、プロセス圧力は例えば５ｍＴｏｒｒ程度に設定していたが、本発明の場合には、プロセス圧力をかなり高くして、例えば３０〜９０ｍＴｏｒｒの範囲内に設定する。また、バイアス電力は、例えば１００〜２５０ワット（０．３２Ｗ／ｃｍ２ 〜０．８Ｗ／ｃｍ２ ）の範囲内に設定する。
【００６０】
更には、プラズマ発生源７０におけるプラズマを形成するための電力、すなわち高周波電源７４の電力は０．５〜２キロワットの範囲内に設定する。
前述したように、特にプロセス圧力を上述したような範囲に設定することにより、プラズマの濃度を高めると共に、ウエハ上面側においては主として膜付けの因子となる銅の中性金属原子の量を、エッチングの因子となるＣｕ＋ イオンとＡｒ＋ イオンの合計イオンよりも多くして中性金属原子が優勢となるような状態にし、且つ連通穴８の深い部分においては銅の中性金属原子をほとんどなくしてバイアス電力によって引き込まれるＣｕ＋ イオンやＡｒ＋ イオンを中性金属原子よりも多くしてこれらのイオンが優勢となるような状態にする。
【００６１】
この結果、上述したように削り込み窪み部１２の底部を更に下方へ削り取りつつ、それ以外の表面には薄くＣｕ膜よりなる補助シード膜１４Ａを堆積することができる。ここで上述のように、削り込み窪み部１２の底部は更に削り取られるので、ここに位置したＴａ・Ｃｕ混合層１００を削り取って除去することができる。このような補助シード膜形成工程の処理は、プロセス圧力が異なる点を除いて、図３中の例えば領域Ａ２が用いられることになる。またここで、ＣｕとＣｕ＋イオンの付着力はＴａのそれに比べて低いため、バイアス電力のＡ２領域（図３参照）では、Ｃｕ＋イオンは堆積したＣｕ膜に対しエッチングの因子として働らく。
【００６２】
このようにして、補助シード膜形成工程が終了したならば、次に、本シード膜形成工程へ移行し、ここではプラズマ電力を図３中の領域Ａ１に設定して従来方法と同様な条件に設定し、図４（Ｆ）に示すようにウエハ上面のみならず、凹部５内の側壁及び底部にも薄く銅よりなる本シード層１４Ｂを形成する。これにより、補助シード膜１４Ａと本シード膜１４Ｂの積層構造よりなるシード層１４を形成することになる。
【００６３】
尚、上記のような銅の金属ターゲットが装着された成膜装置は、先のタンタルの金属ターゲットが装着された成膜装置に真空引き可能になされたトランスファチャンバを介して連結すればよく、半導体ウエハＷを大気に晒すことなく真空雰囲気中で両成膜装置間に亘って搬送することができる。
このようにして、シード層１４を形成したならば、ウエハＷを成膜装置より取り出して、これに通常のメッキ処理を施すことによりメッキ工程を行い、図４（Ｇ）に示すように凹部５内を銅よりなる配線層１６の材料により完全に埋め込むことになる。
【００６４】
次に、図４（Ｈ）に示すように、ウエハ上面の不要な部分を研磨により削り取り、上層の配線層１６の形成を完了することになる。
このように、上記実施例においては、バリヤ層１０や補助シード膜１４Ａ等の成膜時のプロセス条件を適切に選択することにより、凹部５の最下層の底部のみを選択的に削り取りつつ凹部５内の表面を含むウエハの表面全域に薄膜を形成することができ、しかも凹部５の幅に依存することなく同じ深さだけ底部を削り取って同じ深さの削り込み窪み部１２を形成することができ、更には削り込み窪み部１２の底部の電気抵抗上昇の原因となる例えばＴａ・Ｃｕ混合層１００を取り除きつつ凹部５の側面や上面に薄膜を形成することができる。
【００６５】
ここで上記バリヤ層形成工程（第１及び第２ステップ）の設定条件、すなわち図３中において領域Ａ２内を実現できる設定条件は以下の通りである。
プラズマ電力：５００〜６０００Ｗ
直流電力 ：１００〜１２０００Ｗ
バイアス電力：１００〜２０００Ｗ
実際には、前述したように、上記３つの条件を適宜選択することにより、領域Ａ２内に動作点を設定することになる。この場合、領域Ａ２以外の部分に動作点を設定すると削り込み窪み部１２が十分に形成されないので、いわゆるパンチスルー構造を形成することができなくなってしまう。
また、他のプロセス条件として、Ａｒガスの流量は５０〜１０００ｓｃｃｍ程度の範囲内、プロセス圧力は０．００１Ｔｏｒｒ（０．１Ｐａ）〜０．１Ｔｏｒｒ（１３．３Ｐａ）程度の範囲内である。
【００６６】
また上記バリヤ層形成工程では、下地膜１０ＡとしてＴａＮ膜を形成した場合を例にとって説明したが、これに代えて、下地膜１０ＡとしてＴａ膜を形成するようにしてもよい。この場合には、下地膜１０ＡとなるＴａ膜上にＴａ膜１０Ｂが形成されるので、成膜条件の異なるＴａ膜同士の２層構造で、バリヤ層１０が形成されることになる。
【００６７】
ここで、本発明方法と従来方法により形成した削り込み窪み部１２について評価を行った結果、従来方法により形成した場合には、凹部５の上端開口部に堆積突起物が形成されて好ましくなかったが、本発明方法の場合には、堆積突起物１８は生じておらず、良好な状態で削り込み窪み部１２を形成できることが確認できた。
【００６８】
次に、凹部５の底部に形成される削り込み窪み部１２のアスペクト比の依存性について評価を行ったので、その評価結果について説明する。
図６は凹部のアスペクト比と底部の銅エッチングレートとの関係を示すグラフである。ここでは凹部は２段階の段部状ではなく１段の凹部として形成されたものを用いた。図６において、特性Ａは従来方法の場合を示し、特性Ｂは本発明方法の場合を示している。
【００６９】
具体的には従来方法においては、種々のアスペクト比を持つ凹部に対し、ウエハ表面にて略６０ｎｍのバリヤ層をプラズマスパッタし、その後所定時間Ａｒエッチングを施した。この時形成される削り込み窪み部の深さを測定し、銅のエッチングレートとした。また本発明方法においては、種々のアスペクト比を持つ凹部に対し、ウエハ表面にて略４ｎｍの下地膜をプラズマスパッタし、その後、上記従来方法と同じ所定時間だけ第１ステップを施した。さらにこの時形成される削り込み窪み部の深さを測定し、銅のエッチングレートとした。
【００７０】
図６から明らかなように、特性Ａ、Ｂのいずれにおいてもアスペクト比が小さい時には、アスペクト比が大きい場合に較べて凹部底部への成膜量が増えることから銅のエッチングレートが減少する。また、特性Ａに示す従来方法の場合は、アスペクト比が増加するに従って銅のエッチングレートが変化しており、従って、アスペクト比の相異によって削り込み窪み部１２の深さが変化することを意味し、好ましくないことが判る。これに対して、特性Ｂに示す本発明方法の場合には、アスペクト比が２以下では銅のエッチングレートが大きく変化しているが、アスペクト比２以上では銅のエッチングレートは略一定になっているのが判る。
【００７１】
ここで一般的な凹部５では、アスペクト比は２以上が多いので、従って、本発明方法によれば、アスペクト比に関係なく、削り込み窪み部１２の深さを略均一化でき、良好な結果を得られることが確認できた。このように、削り込み窪み部１２の深さは、凹部５の形状による影響を受けないので、凹部の幅に依存することなく、常に同じ深さの削り込み窪み部を形成することができる。
【００７２】
次に、図４（Ｅ）に示す補助シード膜形成工程のプロセス条件について評価を行う。
まず、図４（Ｄ）に示す工程で削り込み窪み部１２の底部に生じた厚さＨ２のＴａ膜１０Ｂや電気抵抗の大きなＴａ・Ｃｕ混合層１００を取り除くためには、一般的には比較的低いプロセス圧力、例えば５ｍＴｏｒｒ程度の圧力下にてＡｒガスによるプラズマスパッタを行って上記Ｔａ・Ｃｕ混合層１００等を取り除くことが考えられる。しかし、この場合には、上記削り込み窪み部１２における厚さＨ２のＴａ膜１０ＢやＴａ・Ｃｕ混合層１００を取り除くことができるが、これと同時に、ウエハ表面の全体、特に、凹部５の段部の角部（１０２：図４参照）等にＡｒガスのスパッタにより大きなダメージを与えてしまうので好ましくない。
【００７３】
そこで、本発明では、図３中の領域Ａ２の部分を利用して、金属ターゲットを用いて削り込み窪み部１２の底部を更に下方向へ削り取ってＴａ・Ｃｕ混合層１００を除去しつつ、その他のウエハ面には金属膜を僅かに堆積するようにするが、この場合、次工程でＣｕ膜よりなる本シード膜１４Ｂ（図４（Ｆ）参照）を付着させるので、ここでは金属ターゲットとしてこの本シード膜１４Ｂと同じ材料であるＣｕを用いることとし、これによって結果的にＣｕ膜よりなる補助シード膜１４Ａが堆積されることになる。
【００７４】
ここで、Ｃｕ金属ターゲットを用いて補助シード膜１４Ａを堆積しつつ削り込み窪み部１２を更に深く削り取る場合、上述のようにプロセス圧力を低く設定すると原子やイオンの平均自由工程が大きくなってウエハ表面への衝突回数が増加してダメージが増加してしまう。従って、プロセス圧力を或る程度以上高くして、具体的には、本発明ではプロセス圧力を３０〜９０ｍＴｏｒｒの範囲内に設定し、イオンによるウエハ表面のダメージを抑制しつつ金属膜を堆積させ、これと同時に削り込み窪み部１２の底部を更に深く削り取るようにしている。
【００７５】
図７はこの時の状況の一部を示しており、プロセス圧力が低い時と高い時のＣｕ金属粒子の動向を模式的に示す図である。ここでは、凹部に図１に示すような高周波を用いた成膜装置でＣｕ金属ターゲットでスパッタする状況を示しており、図７（Ａ）はプロセス圧力が低い場合、例えば５ｍＴｏｒｒ（従来方法）を示し、図７（Ｂ）はプロセス圧力が高い場合、例えば５０ｍＴｏｒｒ（本発明方法）を示している。
【００７６】
これによれば、図７（Ａ）に示す従来方法の場合には、プロセス圧力が低いことからイオンや各原子の平均自由工程が長くなり、この結果、Ｃｕ＋ イオンがウエハ表面に多数衝突して先に堆積していたＴａ膜等に多くのダメージを与える一方、堆積したＣｕが再び飛ばされてＣｕ堆積量は少なくなる。これに対して、図７（Ｂ）に示す本発明方法の場合には、Ｃｕの雲１１０が処理空間に発生してイオンや各原子の平均自由工程が短くなり、そして、Ｃｕ＋ イオンでたたかれて堆積膜中から飛び出したＣｕ金属原子が上記Ｃｕの雲１１０で跳ね返されて、このＣｕ金属原子が再びウエハ表面に堆積するように挙動する。この結果、この図７（Ｂ）に示す場合には、ウエハ表面へのＣｕ堆積量は多くなる。従って、図７（Ｂ）に示すような状態において、バイアス電力をコントロールすることにより、中性金属原子を除いてＣｕ＋ イオンやＡｒ＋ イオンは下方向へ強く引き込まれて凹部の底部をスパッタして削り取ることになる。
【００７７】
次に、補助シード膜形成工程におけるプラズマ電力についての評価を示す。
図８はこの評価結果を示し、プラズマ電力とバイアス電力とを種々変更した時のＣｕ膜の成膜レートを示すグラフである。ここではプロセス圧力を５０ｍＴｏｒｒに一定に維持すると共に、金属ターゲットに供給する直流電力を３．２ｋＷに維持した。そして、バイアス電力を０〜２００ワット［Ｗ］の範囲で変更した。ここでプラズマ電力に関しては、図８（Ａ）は４ｋＷ、図８（Ｂ）は３ｋＷ、図８（Ｃ）は２ｋＷ、図８（Ｄ）は１ｋＷをそれぞれ示す。
図から明らかなように、プラズマ電力が３ｋＷ（図８（Ｂ））及び４ｋＷ（図８（Ａ））の場合には、バイアス電力１００Ｗ以上では成膜レートが”０”になっており、利用することができない。
【００７８】
これに対して、プラズマ電力が２ｋＷ（図８（Ｃ））の場合には、バイアス電力が１００Ｗを超えても僅かにＣｕ膜が堆積しており、或る程度使用可能である。またプラズマ電力が１ｋＷ（図８（Ｄ））の場合には、バイアス電力が０〜２００Ｗの範囲において、十分にＣｕ膜が堆積しており、良好であることが確認できた。
また、グラフには記載されていないが、プラズマ電力が０．５ｋＷの場合についても上記と同様な実験を行ったところ、十分に利用可能であることが判った。更に、プラズマ電力を０．５ｋＷより小さく設定した場合には、プラズマを安定的に発生させることができなかった。従って、プラズマ電力は０．５〜２ｋＷの範囲内に設定することが良好であることが確認できた。
【００７９】
また補助シード膜形成工程におけるバイアス電力に関しては、実験の結果、１００〜２５０Ｗの範囲が好ましく、バイアス電力が１００Ｗよりも小さい場合には、イオンの引き込みが弱くなり過ぎてしまって、削り込み窪み部１２の底部を更に削り取ることができず、また、バイアス電力が２５０Ｗよりも大きい場合には、ウエハ表面等に対するダメージが過度に大きくなり、またＣｕ成膜量が小さくなりすぎるので好ましくない。
【００８０】
次に、本発明方法の第２実施例について説明する。
図９は本発明方法の第２実施例の工程の一部を示す図である。本発明方法では先の図４に示す第１実施例における、図４（Ｄ）に示すＴａ膜よりなる主バリヤ膜１０Ｂを形成する工程と、図４（Ｅ）に示す補助シード膜１４Ａを形成する工程との間に、図９（Ａ）に示すように、第３の金属を含む補助バリヤ膜１０Ｃを形成する補助バリヤ膜形成ステップを行う。ここで、第３の金属としては、例えばＲｕ（ルテニウム）等を用いることができる。このＲｕ膜よりなる補助バリヤ膜１０Ｃを、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等を用いて、凹部５や連通穴８等の内面を含んだ表面全体に形成する。この結果、バリヤ層１０は、下地膜１０Ａと主バリヤ膜１０Ｂと補助バリヤ膜１０Cの３層構造となる。
【００８１】
このように、Ｒｕ膜よりなる補助バリヤ膜１０Ｃを形成した場合には、このＲｕ膜が補助シード膜としても機能するので、この補助バリヤ膜１０Ｃの形成後は、図４（Ｅ）に示す補助シード膜１４Ａを形成した後に、図４（Ｆ）に示す本シード膜１０Ｂの形成工程を行うことなく直ちに図４（Ｇ）に示すメッキ工程に進むことができる。図９（Ｂ）はこの第２実施例の場合の最終的な断面形状を示しており、この場合、補助バリヤ膜１０Ｃと補助シード膜１４Ａとでシード層１４が形成されることになる。
またＲｕ膜よりなる補助バリヤ膜１０Ｃは、Ｃｕに対するシード膜としても機能するので、Ｃｕ膜の補助シード膜１４Ａを設けることなく、上記Ｒｕ膜の補助バリヤ膜１０Ｃ上に直接的にＣｕメッキを施すようにしてもよい。
【００８２】
また、バリヤ層１０を形成するＴａ膜やＴａＮ膜を形成する際の方法は特に限定されず、例えばプラズマ電力等を短時間、例えば数秒間隔の供給と供給停止を繰り返し行って、薄膜を原子レベルの厚さで１層ずつ成膜する、いわゆるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により成膜してもよい。
【００８３】
＜ＴａＮ膜の形成方法の変形例＞
次に、バリヤ１０の下地膜１０ＡとなるＴａＮ膜の形成方法の変形例について説明する。
周知のように、バリヤ層１０に用いるＴａＮ膜は、配線材料や埋め込み材料であるＣｕが層間絶縁膜である絶縁層４へ拡散することを防ぐものである。しかし、このＴａＮ膜は金属窒化膜であるために、Ｃｕと比べては勿論のこと、Ｔａ膜に比べても比抵抗がかなり高い。従って、このＴａＮ膜は、Ｃｕ配線が絶縁層４と接する部分では十分な厚さで存在することが必要であるが、ビアホール底、すなわち連通穴８の底部にある程度の厚さでもって存在すると、下層の配線層と接続されるビアホール底の部分のビア抵抗が上昇してＣｕ配線の電気的特性を悪化させるのみならず、信頼性も低下させてしまう。この現象は、配線材料がＣｕの場合に限らず、他の金属材料、例えばタングステン等の場合にも生ずる。
【００８４】
そこで、この変形例では、前述したパンチスループロセスとは別の方法で、ビアホールなどの連通穴８の底部のＴａＮ膜を選択的に除去するようにしている。具体的には、ＴａＮ膜の成膜時に、連通穴（ビアホール）８の底部に堆積するＴａＮ膜の厚みが、他の部分に堆積するＴａＮ膜の膜厚と比較して極端に少なくなるようにプロセス条件を設定し、その後、Ａｒエッチング等を行ってＴａＮ膜を削り取ることによってこの連通穴８の底部に堆積した僅かな厚みのＴａＮ膜を選択的に取り除くようにしている。
【００８５】
換言すれば、原子や分子の平均自由行程が比較的長い低圧下において、金属ターゲットから放出された中性のＴａ原子や中性のＮ原子はウエハの垂直成分に対してある程度の角度を持って入射してくるため、ビアホール底である連通穴８の底部に到達する確率は非常に少なくなるが、トレンチ６の側壁やトレンチ６の底部、すなわち段部には十分に成膜させることができる。
【００８６】
これに対して、電気を帯びているＴａイオンは、電気的な力によって進行方向が垂直方向に傾くが、連通穴８の側壁に成膜させるにはある程度、垂直方向に傾いたＴａ原子やＮ原子も必要である。それ故に、中性のＴａ原子や中性のＮ原子とＴａイオンとの比率を最適化することにより、ＴａＮ膜がトレンチ６の側壁、トレンチ６の底部（段部）及び連通穴８の側壁へは成膜しながら、連通穴８の底部には成膜し難い、という状態を創り出すことが必要である。
【００８７】
上記したような状態を創り出すプロセス条件に関しては、バイアス電力がゼロであり（図３中の縦軸）、プロセス圧力が８ｍＴｏｒｒ以下、好ましくは５ｍＴｏｒｒ以下である。また、ＩＣＰ電力であるプラズマ電力が、０．７５〜１．５ｋＷの範囲内、好ましくは０．８〜１．２５ｋＷの範囲内である。上述のようにして、ＴａＮ膜を形成したならば、後工程で、例えばＡｒエッチングを施すことにより、全体のＴａＮ膜のエッチングにより少しずつ取り除き、この場合、ＴａＮ膜が最も薄い連通穴８の底部のＴａＮ膜が最初に完全に取り除かれるので、この時点でエッチングを終了することにより、連通穴８の底部のＴａＮ膜のみを選択的に取り除くことが可能となる。
【００８８】
次に、上記成膜工程を含む一連の流れについて図１０を参照しつつ説明する。図１０はＴａＮ膜を含むバリヤ層の形成方法の変形例の一部を示す工程図である。
まず、図４（Ａ）に示すように、表面にトレンチ６やビアホールのような連通穴８が形成されたウエハＷに対して、図１０（Ａ）に示すように、図１に示すような成膜装置３２を用いてＴａＮ膜の成膜処理を行って下地膜１０Ａを形成する。この場合、ウエハＷの最上の表面は勿論のこと、トレンチ６の側壁６Ａや連通穴８の側壁８Ａ及びトレンチ６の段部、すなわちトレンチの底部６Ｂへは成膜がそれぞれ十分に行われるが、連通穴８の底部８Ｂへは成膜が生じ難いようなプロセス条件に設定する。この結果、例えばウエハ最上面の膜厚Ｈ１を”１００”とすると、トレンチ６の底部６Ｂの膜厚Ｈ２を”５０”程度、連通穴８の底部８Ｂの膜厚Ｈ３を”２０”程度のように膜厚差を作り出すことができる。
【００８９】
上述したようなプロセス条件に関しては、前述したように、バイアス電力がゼロであり、プロセス圧力が８ｍＴｏｒｒ以下、好ましくは５ｍＴｏｒｒ以下である。またプラズマ電力が０．７５〜１．５ｋＷの範囲、好ましくは０．８〜１．２５ｋＷの範囲内である。このように、バイアス電力をゼロにしてエッチングがほとんど生じないような状態でＴａＮ膜の成膜を行う。ここでバイアス電力をゼロに設定しているが、ウエハＷにはプラズマによるシース電圧が例えば２０〜３０ボルト程度加わっており、これによりイオンがある程度、ウエハ側へ引き込まれている。
【００９０】
ここで上記バイアス電力を加えると、Ｔａイオンの引き込みが多くなり過ぎて、連通穴８の底部８Ｂに堆積する膜厚Ｈ３が大きくなり過ぎるので、好ましくない。また、プラズマ電力やプロセス圧力が大きくなると、中性元素に対するＴａイオンの占める割合が多くなる。プラズマ電力を１．５ｋＷより大きくすると、或いはプロセス圧力を８ｍＴｏｒｒよりも大きくすると、Ｔａイオンの占める割合が大きくなり過ぎてしまい、連通穴８の底部８Ｂに堆積するＴａＮ膜の膜厚Ｈ３が大きくなって、膜厚Ｈ３と他の部分の膜厚Ｈ１、Ｈ２との差が少なくなり過ぎてしまい、好ましくない。
【００９１】
また逆に、プラズマ電力を０．７５ｋＷより小さくすると、中性元素に対するＴａイオンの占める割合が少なくなり過ぎ、本来、成膜すべきトレンチ６の底部６Ｂに対する成膜量が少なくなり過ぎ、好ましくない。尚、プロセス圧力は８ｍＴｏｒｒよりベース圧（１０−９Ｔｏｒｒ）近傍まで低下させても、上記したような特段の問題を生ずることはない。
【００９２】
このように、ＴａＮ膜よりなる下地膜１０Ａを形成したならば、次に、図１０（Ｂ）に示すように、Ａｒスパッタを施すことにより、上記ＴａＮ膜よりなる下地膜１０Ａを薄く削り取る。この場合、全表面のＴａＮ膜がＡｒスパッタにより少しずつ削り取られて行くが、最も膜厚の薄い連通穴８の底部８Ｂの上に堆積している膜厚Ｈ３のＴａＮ膜が最初に選択的に削り取られてなくなり、僅かにオーバエッチングして下層配線層２を少し削りとったところで、エッチング処理を終了する。このようにして、連通穴８の底部８Ｂの部分のＴａＮ膜のみを完全に除去することができるので、この部分の抵抗、すなわちビア抵抗を小さくして電気特性を向上させることが可能となる。
【００９３】
上述のように、Ａｒスパッタ処理が完了したならば、例えば図１０（Ｃ）に示すように、例えばＣＶＤ処理を行うことによって、トレンチ６や連通穴８の全表面に例えばＲｕ膜よりなる補助バリヤ膜１０Ｃを形成する。これは図９（Ａ）に示す場合と同様な処理である。
これ以降は、図９（Ｂ）に示すように、シード膜１４Ａを成膜してＣｕメッキを施すようにしてもよいし、或いはこのＲｕ膜よりなる補助バリヤ膜１０Ｃはシード膜としても機能するので、この上に直接Ｃｕメッキ処理を施すようにしてもよく、後工程の処理の種類は特に限定されない。
【００９４】
また、ここでは図１０（Ａ）に示すＴａＮ膜よりなる下地膜１０Ａを形成した後に、図１０（Ｂ）に示すＡｒスパッタ処理を行うようにしたが、これに限定されず、下地膜１０Ａを形成した後に、図４（Ｄ）に示すＴａ膜よりなる主バリヤ膜１０Ｂの形成処理を行って、その後、図４（Ｅ）〜図４（Ｈ）にて説明した各処理を連続的に行うようにしてもよい。
いずれにしても、上記したＴａＮ膜の形成方法を採用することにより、他の部分の膜厚と比較して、連通穴８の底部８Ｂの膜厚を非常に少なくすることができ、その結果、この部分のＴａＮ膜のみを選択的に除去することができるので、例えばビア抵抗を抑制して電気特性を向上させることができる。
【００９５】
尚、上記各実施例では、凹部５の一部に連通穴８が形成されて、いわゆる２段階の段部状に形成された凹部５を例にとって説明したが、これに限定されず、凹部５自体がスルホールやビアホールの連通穴８となっている、いわゆる１段階の凹部にも本発明を適用することができる。
また、上記各実施例における各数値は単に一例を示したに過ぎず、これらに限定されないのは勿論である。また上記実施例では、全体としてバリヤ膜／シード膜の積層構造としてＴａＮ／Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｔａ／Ｃｕの積層構造を例にとって説明したが、この種の積層構造に限定されず、例えばＴｉＮ／Ｔｉ／Ｃｕ積層構造、ＴａＮ／Ｒｕ／Ｃｕ積層構造、Ｔｉ／Ｃｕ積層構造、更には、ＴｉＮ／Ｔｉ／Ｒｕ、Ｔｉ／Ｒｕ、ＴａＮ／Ｒｕ、ＴａＮ／Ｔａ／Ｒｕの各積層構造についても本発明方法を適用できるのは勿論である。
【００９６】
更に、各高周波電源の周波数も１３．５６ＭＨｚに限定されるものではなく、他の周波数、例えば２７．０ＭＨｚ等を用いることもできる。またプラズマ用の不活性ガスとしてはＡｒガスに限定されず、他の不活性ガス、例えばＨｅやＮｅ等を用いてもよい。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ＬＣＤ基板、ガラス基板、セラミックス基板等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明に係る成膜装置の一例を示す断面図である。
【図２】パッタエッチングの角度依存性を示すグラフである。
【図３】バイアス電力とウエハ上面の成膜量との関係を示すグラフである。
【図４】本発明方法の第１実施例を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図５】主バリヤ膜の成膜時の連通穴の底部（削り込み窪み部の底部）を示す部分拡大図である。
【図６】凹部のアスペクト比と底部の銅エッチングレートとの関係を示すグラフである。
【図７】プロセス圧力が低い時と高い時のＣｕ金属粒子の動向を模式的に示す図である。
【図８】プラズマ電力とバイアス電力とを種々変更した時のＣｕ膜の成膜レートを示すグラフである。
【図９】本発明方法の第２実施例の工程の一部を示す図である。
【図１０】ＴａＮ膜を含むバリヤ層の形成方法の変形例の一部を示す工程図である。
【図１１】半導体ウエハ上に形成された連通穴を埋め込む前の状態を示す図である。
【図１２】連通穴の埋め込み工程を示す図である。
【図１３】幅が種々異なる凹部（トレンチ）の態様を示す図である。
【符号の説明】
【００９８】
２ 下層の配線層
４ 絶縁層
５ 凹部
６ トレンチ（配線溝）
８ 連通穴
１０ バリヤ層
１０Ａ 下地膜（ＴａＮ膜）
１０Ｂ 主バリヤ膜（Ｔａ膜）
１０Ｃ 補助バリヤ膜
１２ 削り込み窪み部
１４ シード層
１４Ａ 補助シード膜
１４Ｂ 本シード膜
１６ 上層の配線層
３２ 成膜装置
３４ 処理容器
４４ 載置台
６２ バイアス電源
７０ プラズマ発生源
７２ 誘導コイル部
７４ 高周波電源
７８ 金属ターゲット
８０ 可変直流電源
８４ ガス導入手段
８８ 装置制御部
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性ガスをプラズマ化することにより形成されたプラズマにより真空引き可能になされた処理容器内で金属ターゲットをイオン化させて金属イオンを含む金属粒子を発生させ、該金属粒子を前記処理容器内の載置台上に載置した被処理体にバイアス電力により引き込んで表面に凹部が形成されている前記被処理体の表面に前記金属を含む薄膜を形成する成膜方法において、
前記凹部の最下層の底部を削って削り込み窪み部を形成しつつ前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面全体に第１の金属を含む薄膜よりなるバリヤ層を形成するバリヤ層形成工程と、
前記削り込み窪み部の底部を更に削って前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面に第２の金属を含む薄膜よりなるメッキ用の補助シード膜を形成する補助シード膜形成工程と、
を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記補助シード膜形成工程の後に、メッキ用の本シード膜を形成する本シード膜形成工程を行うことを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
【請求項３】
前記本シード膜形成工程の後に、前記第２の金属によるメッキを施すメッキ工程を行うことを特徴とする請求項２記載の成膜方法。
【請求項４】
前記バリヤ層形成工程は、
前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面全体に前記第１の金属の窒化膜よりなる下地膜を形成する下地膜形成ステップと、
前記削り込み窪み部を形成しつつ少なくとも前記凹部内の側壁に前記第１の金属の単体よりなる主バリヤ膜を形成する主バリヤ膜形成ステップとを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項５】
前記第１の金属はＴａよりなり、且つ前記第２の金属はＣｕよりなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項６】
前記バリヤ層形成工程は、
前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面全体に前記第１の金属の窒化膜よりなる下地膜を形成する下地膜形成ステップと、
前記削り込み窪み部を形成しつつ少なくとも前記凹部内の側壁に前記第１の金属の単体よりなる主バリヤ膜を形成する主バリヤ膜形成ステップと、
第３の金属を含む補助バリヤ膜を形成する補助バリヤ膜形成ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
【請求項７】
前記補助バリヤ膜形成ステップの後に、前記第２の金属によるメッキを施すメッキ工程を行うことを特徴とする請求項６記載の成膜方法。
【請求項８】
前記第１の金属はＴａよりなり、前記第２の金属はＣｕよりなり、且つ前記第３の金属はＲｕよりなることを特徴とする請求項５または６記載の成膜方法。
【請求項９】
前記補助シード膜形成工程は、前記処理容器内の圧力を３０〜９０ｍＴｏｒｒの範囲内に設定して行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記補助シード膜形成工程は、前記バイアス電力を１００〜２５０ワットの範囲内に設定して行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記補助シード膜形成工程は、前記プラズマを形成するための電力を０．５〜２キロワットの範囲内に設定して行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記凹部には、ビアホールまたはスルーホールとなる連通穴が設けられて２段階の段部状になされていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の金属膜の成膜方法。
【請求項１３】
前記凹部はビアホールまたはスルーホールとなる連通穴であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の金属膜の成膜方法。
【請求項１４】
真空引き可能になされた処理容器と、
表面に凹部の形成された被処理体を載置するための載置台と、
前記処理容器内へ少なくとも不活性ガスを含む所定のガスを導入するガス導入手段と、
プラズマ電力により前記処理容器内へプラズマを発生させるためのプラズマ発生源と、
前記処理容器内に設けられて直流電力が印加されると共に、前記プラズマによりイオン化されるべき金属ターゲットと、
前記載置台に対して所定のバイアス電力を供給するバイアス電源と、
装置全体を制御する装置制御部と、を有する成膜装置において、
前記装置制御部は、前記凹部内の前記削り込み窪み部の底部を更に削って前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面に第２の金属を含む薄膜よりなるメッキ用の補助シード膜を形成するように制御することを特徴とする成膜装置。
【請求項１５】
不活性ガスをプラズマ化することにより形成されたプラズマにより真空引き可能になされた処理容器内で金属ターゲットをイオン化させて金属イオンを含む金属粒子を発生させ、該金属粒子を前記処理容器内の載置台上に載置した被処理体にバイアス電力により引き込んで表面に凹部が形成されている前記被処理体の表面に前記金属を含む薄膜を形成する成膜装置を用いて薄膜を形成するに際して、
前記凹部内の前記削り込み窪み部の底部を更に削って前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面に第２の金属を含む薄膜よりなるメッキ用の補助シード膜を形成するように制御するコンピュータ用のプログラムを記憶する記憶媒体。
【請求項１】
不活性ガスをプラズマ化することにより形成されたプラズマにより真空引き可能になされた処理容器内で金属ターゲットをイオン化させて金属イオンを含む金属粒子を発生させ、該金属粒子を前記処理容器内の載置台上に載置した被処理体にバイアス電力により引き込んで表面に凹部が形成されている前記被処理体の表面に前記金属を含む薄膜を形成する成膜方法において、
前記凹部の最下層の底部を削って削り込み窪み部を形成しつつ前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面全体に第１の金属を含む薄膜よりなるバリヤ層を形成するバリヤ層形成工程と、
前記削り込み窪み部の底部を更に削って前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面に第２の金属を含む薄膜よりなるメッキ用の補助シード膜を形成する補助シード膜形成工程と、
を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記補助シード膜形成工程の後に、メッキ用の本シード膜を形成する本シード膜形成工程を行うことを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
【請求項３】
前記本シード膜形成工程の後に、前記第２の金属によるメッキを施すメッキ工程を行うことを特徴とする請求項２記載の成膜方法。
【請求項４】
前記バリヤ層形成工程は、
前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面全体に前記第１の金属の窒化膜よりなる下地膜を形成する下地膜形成ステップと、
前記削り込み窪み部を形成しつつ少なくとも前記凹部内の側壁に前記第１の金属の単体よりなる主バリヤ膜を形成する主バリヤ膜形成ステップとを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項５】
前記第１の金属はＴａよりなり、且つ前記第２の金属はＣｕよりなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項６】
前記バリヤ層形成工程は、
前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面全体に前記第１の金属の窒化膜よりなる下地膜を形成する下地膜形成ステップと、
前記削り込み窪み部を形成しつつ少なくとも前記凹部内の側壁に前記第１の金属の単体よりなる主バリヤ膜を形成する主バリヤ膜形成ステップと、
第３の金属を含む補助バリヤ膜を形成する補助バリヤ膜形成ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
【請求項７】
前記補助バリヤ膜形成ステップの後に、前記第２の金属によるメッキを施すメッキ工程を行うことを特徴とする請求項６記載の成膜方法。
【請求項８】
前記第１の金属はＴａよりなり、前記第２の金属はＣｕよりなり、且つ前記第３の金属はＲｕよりなることを特徴とする請求項５または６記載の成膜方法。
【請求項９】
前記補助シード膜形成工程は、前記処理容器内の圧力を３０〜９０ｍＴｏｒｒの範囲内に設定して行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記補助シード膜形成工程は、前記バイアス電力を１００〜２５０ワットの範囲内に設定して行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記補助シード膜形成工程は、前記プラズマを形成するための電力を０．５〜２キロワットの範囲内に設定して行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記凹部には、ビアホールまたはスルーホールとなる連通穴が設けられて２段階の段部状になされていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の金属膜の成膜方法。
【請求項１３】
前記凹部はビアホールまたはスルーホールとなる連通穴であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の金属膜の成膜方法。
【請求項１４】
真空引き可能になされた処理容器と、
表面に凹部の形成された被処理体を載置するための載置台と、
前記処理容器内へ少なくとも不活性ガスを含む所定のガスを導入するガス導入手段と、
プラズマ電力により前記処理容器内へプラズマを発生させるためのプラズマ発生源と、
前記処理容器内に設けられて直流電力が印加されると共に、前記プラズマによりイオン化されるべき金属ターゲットと、
前記載置台に対して所定のバイアス電力を供給するバイアス電源と、
装置全体を制御する装置制御部と、を有する成膜装置において、
前記装置制御部は、前記凹部内の前記削り込み窪み部の底部を更に削って前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面に第２の金属を含む薄膜よりなるメッキ用の補助シード膜を形成するように制御することを特徴とする成膜装置。
【請求項１５】
不活性ガスをプラズマ化することにより形成されたプラズマにより真空引き可能になされた処理容器内で金属ターゲットをイオン化させて金属イオンを含む金属粒子を発生させ、該金属粒子を前記処理容器内の載置台上に載置した被処理体にバイアス電力により引き込んで表面に凹部が形成されている前記被処理体の表面に前記金属を含む薄膜を形成する成膜装置を用いて薄膜を形成するに際して、
前記凹部内の前記削り込み窪み部の底部を更に削って前記凹部内の表面を含む前記被処理体の表面に第２の金属を含む薄膜よりなるメッキ用の補助シード膜を形成するように制御するコンピュータ用のプログラムを記憶する記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−４１７００（Ｐ２００８−４１７００Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０９９４４（Ｐ２００６−２０９９４４）
【出願日】平成１８年８月１日（２００６．８．１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１日（２００６．８．１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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