成膜装置、成膜方法および記憶媒体
【課題】成膜原料として用いるＣｏ２（ＣＯ）８を気相供給する際に、その分解を極力抑制して不純物の少ないＣｏ膜を再現性よく成膜することができる成膜装置を提供すること。
【解決手段】成膜装置は、チャンバー１と、チャンバー内でウエハＷを加熱するためのヒーター５と、チャンバー１外に配置された、成膜原料としてコバルトカルボニルを収容する成膜原料容器３１と、成膜原料容器３１から気体状のコバルトカルボニルをチャンバー１に供給するための配管４３と、チャンバー１内を減圧排気する排気機構２３と、成膜原料容器３１から配管４３を介してチャンバー１に気体状のコバルトカルボニルを供給するための手段３８と、原料容器３１および配管４３の温度をコバルトカルボニルの分解開始温度未満に制御する温度コントローラ６０と、原料容器３１内にＣＯガスを供給する手段３７とを具備する。
【解決手段】成膜装置は、チャンバー１と、チャンバー内でウエハＷを加熱するためのヒーター５と、チャンバー１外に配置された、成膜原料としてコバルトカルボニルを収容する成膜原料容器３１と、成膜原料容器３１から気体状のコバルトカルボニルをチャンバー１に供給するための配管４３と、チャンバー１内を減圧排気する排気機構２３と、成膜原料容器３１から配管４３を介してチャンバー１に気体状のコバルトカルボニルを供給するための手段３８と、原料容器３１および配管４３の温度をコバルトカルボニルの分解開始温度未満に制御する温度コントローラ６０と、原料容器３１内にＣＯガスを供給する手段３７とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤ法によりＣｏ膜を成膜する成膜装置、成膜方法および記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、半導体デバイスの高速化、配線パターンの微細化等に呼応して、Ａｌよりも導電性が高く、かつエレクトロマイグレーション耐性等も良好なＣｕが配線として注目されており、このような用途には電解メッキが用いられている。電解メッキによるＣｕ配線のシードとしては、埋め込み性を向上させる観点から、従来のＣｕからＣｏへの変更が検討されている。
【０００３】
一方、ＭＯＳ型半導体におけるソース・ドレイン電極、ゲート電極へのＳｉとのコンタクトに、Ｃｏ膜またはＮｉ膜を成膜した後にシリサイド化したＣｏＳｉｘが用いられつつある。
【０００４】
Ｃｏ膜やＮｉ膜の成膜方法としては、スパッタリングに代表される物理蒸着（ＰＶＤ）法が多用されていたが、半導体デバイスの微細化にともなってステップカバレッジが悪いという欠点が顕在化している。
【０００５】
そこで、Ｃｏ膜の成膜方法として、Ｃｏを含む原料ガスの熱分解反応や、当該原料ガスの還元性ガスによる還元反応にて基板上にＣｏ膜を成膜する化学蒸着（ＣＶＤ）法が用いられつつある。このようなＣＶＤ法により成膜されたＣｏ膜は、ステップカバレッジ（段差被覆性）が高く、細長く深いパターン内への成膜性に優れているため、微細なパターンへの追従性が高く、Ｃｕメッキのシード層やコンタクト層として好適である。
【０００６】
ＣＶＤ法によるＣｏ膜については、成膜原料としてコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）を用い、これをチャンバー内に気相供給してチャンバー内に配置された基板上で熱分解させる方法が発表されている（例えば非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Journalof The Electrochemical Society, 146(7) 2720-2724 (1999)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、Ｃｏ２（ＣＯ）８は気化温度と分解温度が近いことから、Ｃｏ２（ＣＯ）８を気化させてチャンバー内に供給する過程で分解反応が生じ、再現性あるＣｏ膜の成膜が困難である。また、Ｃｏ２（ＣＯ）８を気化させて輸送している間にＣｏ２（ＣＯ）８が分解すると、分解物が配管に残り装置の信頼性が低下してしまうとともに、配位子となる部分からカーボン、酸素が分解し、それらがＣｏ膜中に取り込まれてＣｏ膜を汚染させてしまう。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、成膜原料として用いるＣｏ２（ＣＯ）８を気相供給する際に、その分解を極力抑制して不純物の少ないＣｏ膜を再現性よく成膜することができる成膜装置および成膜方法を提供することを目的とする。
また、そのような成膜方法を実行するためのプログラムを記憶した記憶媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、基板上にＣｏ膜を成膜する成膜装置であって、基板が収容される処理容器と、前記処理容器内で基板を加熱するための加熱機構と、前記処理容器外に配置された、成膜原料としてコバルトカルボニルを収容する成膜原料容器と、前記成膜原料容器から気体状のコバルトカルボニルを前記処理容器に供給するための配管と、前記処理容器内を減圧排気する排気機構と、前記原料容器から前記配管を介して前記処理容器に気体状のコバルトカルボニルを供給するための供給手段と、前記成膜原料容器および前記配管の温度をコバルトカルボニルの分解開始温度未満に制御する制御手段と、前記原料容器内にＣＯガスを供給するＣＯガス供給手段とを具備することを特徴とする成膜装置を提供する。
【００１１】
また、本発明は、基板が収容される処理容器と、前記処理容器内で基板を加熱するための加熱機構と、前記処理容器外に配置された、成膜原料としてコバルトカルボニルを収容する成膜原料容器と、前記成膜原料容器から気体状のコバルトカルボニルを前記処理容器に供給するための配管と、前記処理容器内を減圧排気する排気機構とを有する成膜装置を用いて、基板上にＣｏ膜を成膜する成膜方法であって、前記成膜原料容器内にＣＯガスを供給する工程と、前記成膜原料容器内のコバルトカルボニルを気化させて前記配管を介して前記処理容器に気体状のコバルトカルボニルを供給する工程と、前記成膜原料容器内および前記配管内の温度をコバルトカルボニルの分解開始温度未満に制御する工程と、前記処理容器内に供給された気体状のコバルトカルボニルを加熱された基板上で分解させて基板上にＣｏ膜を堆積させる工程とを有することを特徴とする成膜方法を提供する。
【００１２】
さらに、本発明は、コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記成膜方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、成膜原料容器内にＣＯガスを導入するとともに、成膜原料容器内および配管内の温度をコバルトカルボニルの分解開始温度未満に制御するので、コバルトカルボニルの分解を処理容器内の基板に至るまで十分に抑制することができ、再現性の高い成膜を行うことができる。また、コバルトカルボニルの分解物が不純物としてＣｏ膜に取り込まれることが抑制され、不純物の少ないＣｏ膜を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置を示す略断面である。
【図２】Ｃｏ２（ＣＯ）８の減圧ＴＧのチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
＜本発明の一実施形態に係る成膜装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置を示す略断面である。
この成膜装置１００は、気密に構成された略円筒状のチャンバー１を有しており、その中には被処理基板である半導体ウエハＷを水平に支持するためのサセプタ２が、後述する排気室の底部からその中央下部に達する円筒状の支持部材３により支持された状態で配置されている。このサセプタ２はＡｌＮ等のセラミックスからなっている。また、サセプタ２にはヒーター５が埋め込まれており、このヒーター５にはヒーター電源６が接続されている。一方、サセプタ２の上面近傍には熱電対７が設けられている。熱電対７の信号は後述する温度コントローラ６０に伝送されるようになっている。そして、温度コントローラ６０は熱電対７の信号に応じてヒーター電源６に指令を送信し、ヒーター５の加熱を制御してウエハＷを所定の温度に制御するようになっている。なお、サセプタ２には３本のウエハ昇降ピン（図示せず）がサセプタ２の表面に対して突没可能に設けられており、ウエハＷを搬送する際に、サセプタ２の表面から突出した状態にされる。
【００１７】
チャンバー１の天壁１ａには、円形の孔１ｂが形成されており、そこからチャンバー１内へ突出するようにシャワーヘッド１０が嵌め込まれている。シャワーヘッド１０は、後述するガス供給機構３０から供給された成膜用のガスをチャンバー１内に吐出するためのものであり、その天板１１には成膜原料ガスが導入されるガス導入口１２が設けられている。シャワーヘッド１０の内部にはガス拡散空間１３が形成されており、シャワーヘッド１０の底板１４には多数のガス吐出孔１５が設けられている。そして、ガス導入口１２からガス拡散空間１３に導入されたガスがガス吐出孔１５からチャンバー１内に吐出されるようになっている。
【００１８】
チャンバー１の底壁には、下方に向けて突出する排気室２１が設けられている。排気室２１の側面には排気管２２が接続されており、この排気管２２には真空ポンプや圧力制御バルブ等を有する排気装置２３が接続されている。そしてこの排気装置２３を作動させることによりチャンバー１内を所定の真空度まで減圧することが可能となっている。
【００１９】
チャンバー１の側壁には、ウエハ搬送室（図示せず）との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口２４と、この搬入出口２４を開閉するゲートバルブＧとが設けられている。また、チャンバー１の壁部には、ヒーター２６が設けられており、成膜処理の際にチャンバー１の内壁を加熱することが可能となっている。ヒーター２６にはヒーター電源２７から給電されるようになっている。
【００２０】
ガス供給機構３０は、成膜原料である固体状のコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）を貯留する成膜原料容器３１を有している。成膜原料容器３１の周囲にはヒーター３２が設けられ、これにより成膜原料であるコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）を加熱して気化するようになっている。ヒーター３２にはヒーター電源４８から給電されるようになっている。
【００２１】
成膜原料容器３１には、上方からガス導入配管３３が挿入されている。ガス導入配管３３にはバルブ３４が介装されている。ガス導入配管３３はＣＯガス配管３５とキャリアガス配管３６に分岐されており、ＣＯガス配管３５にはＣＯガス供給源３７が、キャリアガス配管３６にはキャリアガス供給源３８が接続されている。ＣＯガス配管３５には流量制御器としてのマスフローコントローラ３９およびその前後のバルブ４０が介装されており、キャリアガス配管３６には流量制御器としてのマスフローコントローラ４１およびその前後のバルブ４２が介装されている。キャリアガスとしてはＡｒガスまたはＮ２ガスを好適に用いることができる。
【００２２】
ＣＯガスは、気化したコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）の分解を抑制するために導入される。すなわち、Ｃｏ２（ＣＯ）８は分解されることによりＣＯを生成するが、成膜原料容器３１にＣＯを供給してＣＯ濃度を高くすることにより、Ｃｏ２（ＣＯ）８が分解してＣＯを生成する反応が抑制される。一方、キャリアガスは成膜原料容器３１内で気化して生成されたＣｏ２（ＣＯ）８ガスをチャンバー１に搬送するために導入される。なお、ＣＯガスにキャリアガスの機能を持たせてもよく、その場合には別途のキャリアガスは不要である。
【００２３】
成膜原料タンク３１には、上方から成膜原料ガス供給配管４３が挿入されており、成膜原料ガス供給配管４３の他端はガス導入口１２に接続されている。そして、ヒーター３２により加熱されて気化されたＣｏ２（ＣＯ）８ガスがキャリアガスにより成膜原料ガス供給配管４３内を搬送されてガス導入口１２を経てシャワーヘッド１０へ供給される。成膜原料ガス供給配管４３の周囲には、ヒーター４４が設けられている。ヒーター４４にはヒーター電源４９から給電される。また、成膜原料ガス供給配管４３には、流量調整バルブ４５と、そのすぐ下流側の開閉バルブ４６と、ガス導入口１２の直近の開閉バルブ４７とが設けられている。
【００２４】
成膜原料ガス供給配管４３のバルブ４７の上流には、希釈ガス供給配管６１が接続されている希釈ガス配管６１の他端には、希釈ガスとして例えばＡｒガスまたはＮ２ガス等を供給する希釈ガス供給源６２が接続されている。希釈ガス配管６１には流量制御器としてのマスフローコントローラ６３およびその前後のバルブ６４が介装されている。なお、希釈ガスはパージガスや安定化ガスとしても機能する。
【００２５】
上記チャンバー１の壁部には熱電対５１が取り付けられ、上記成膜原料容器３１内には熱電対５２が取り付けられ、上記成膜原料ガス供給配管４３には熱電対５３が取り付けられており、これら熱電対５１、５２、５３は温度コントローラ６０に接続されている。上述した熱電対７も含めて、これら熱電対が検出した温度検出信号は温度コントローラ６０に送られる。温度コントローラ６０には上述のヒーター電源６、２７、４８、４９が接続されている。そして、温度コントローラ６０は、上述した熱電対７，５１，５２，５３の検出信号に応じてヒーター電源６、２７、４８、４９に制御信号を送り、サセプタ２の温度、チャンバー１の壁部の温度、成膜原料容器３１内の温度、成膜原料ガス供給配管４３内の温度を制御するようになっている。
【００２６】
成膜原料であるコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）は、成膜原料容器３１においてヒーター３２で加熱されて気化され、成膜原料ガス供給配管４３内をヒーター４４で加熱されることで気体状のままチャンバー１内に供給されるが、この時のコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）の加熱温度は、温度コントローラ６０によって分解開始温度未満の温度に制御される。具体的には、後述するように、コバルトカルボニルの減圧ＴＧ（熱重量分析計）で把握される分解開始温度は４５℃であるため、４５℃未満に制御することが好ましい。
【００２７】
また、成膜の際のウエハＷの温度（成膜温度）は、１２０〜３００℃に制御されることが好ましく、チャンバー１の壁部（内壁）の温度は、Ｃｏ２（ＣＯ）８ガスの分解温度未満に制御されることが好ましい。
【００２８】
成膜装置１００は制御部７０を有し、この制御部７０により各構成部、例えば温度コントローラ６０、排気装置２３、マスフローコントローラ、流量調整バルブ、バルブ等の制御等を行うようになっている。温度コントローラ６０に関しては、温度コントローラ６０により制御すべき部分の温度設定等を行う。この制御部７０は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラ７１と、ユーザーインターフェース７２と、記憶部７３とを有している。プロセスコントローラ７１には成膜装置１００の各構成部が電気的に接続されて制御される構成となっている。ユーザーインターフェース７２は、プロセスコントローラ７１に接続されており、オペレータが成膜装置１００の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作などを行うキーボードや、成膜装置１００の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなっている。記憶部７３もプロセスコントローラ７１に接続されており、この記憶部７３には、成膜装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ７１の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて成膜装置１００の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわち処理レシピや、各種データベース等が格納されている。処理レシピは記憶部７３の中の記憶媒体（図示せず）に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスク等の固定的に設けられているものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
【００２９】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース５２からの指示等にて所定の処理レシピを記憶部５３から呼び出してプロセスコントローラ５１に実行させることで、プロセスコントローラ７１の制御下で、成膜装置１００での所望の処理が行われる。
【００３０】
＜本実施形態に係る成膜装置による成膜方法の説明＞
次に、以上のように構成された成膜装置を用いて行われる成膜方法について説明する。
【００３１】
まず、成膜原料容器３１内に、成膜原料として固体状のコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）を装入した状態とし、さらに、チャンバー１内のサセプタ２の温度、およびチャンバー１の壁部の温度を成膜の際の温度に制御する。次いで、ゲートバルブＧを開け、図示しない搬送装置によりウエハＷをチャンバー１内に導入し、サセプタ２上に載置する。Ｃｏ膜を電解メッキによるＣｕ配線のシードとして用いる場合にはウエハＷとしては、表面に下地となるＳｉＯｘＣｙ系絶縁膜（ｘ、ｙは正の数）もしくは有機物系絶縁膜、および下層配線となるＡｌ、ＣｕまたはＷ導電体が形成されたものが用いられる。また、コンタクト層として用いられる場合には、ウエハＷとして、表面にソース・ドレイン電極となるシリコン基板面が露出しているか、表面にポリシリコン膜が形成されたものが用いられる。
【００３２】
次いで、チャンバー１内を排気装置２３により排気してチャンバー１内の圧力を１０〜５０００Ｐａ（０．０７５〜３７．５Ｔｏｒｒ）とし、ヒーター５によりサセプタ２を加熱してサセプタ２の温度（ウエハ温度）を好ましくは１２０〜３００℃に制御する。
【００３３】
そして、バルブ４６を閉じバルブ４７、６４を開けて希釈ガス供給源６２からチャンバー１内に希釈ガスを供給して安定化を行う。
【００３４】
一方、ヒーター３２および４４により、成膜原料容器３１および成膜原料ガス供給配管４３をコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）の分解開始温度未満の所定温度に厳密に温度制御しつつ加熱しておき、所定時間希釈ガスによる安定化を行った後、希釈ガスの供給を停止し、または所定流量で希釈ガスを供給したまま、ＣＯガスおよびキャリアガスを成膜原料容器３１に供給するとともに、バルブ４６を開けて成膜原料容器３１内で気化したＣｏ２（ＣＯ）８ガスをキャリアガスにより成膜原料ガス供給配管４３内を搬送させ、シャワーヘッド１０を介してチャンバー１内に供給する。
【００３５】
チャンバー１内に供給されたＣｏ２（ＣＯ）８ガスは、サセプタ２内のヒーター５により所定温度に加熱されたウエハＷの表面に至り、そこで熱分解してＣｏ膜が形成される。
【００３６】
このようにしてＣｏ膜を成膜した後、パージ工程を行う。パージ工程では、成膜原料タンク３１へのキャリアガスの供給を停止してＣｏ２（ＣＯ）８の供給を停止した後、排気装置２３の真空ポンプを引き切り状態とし、希釈ガス供給源６２から希釈ガスをパージガスとしてチャンバー１内に流してチャンバー１内をパージする。この場合に、できる限り迅速にチャンバー１内をパージする観点から、キャリアガスの供給は断続的に行うことが好ましい。
【００３７】
パージ工程が終了後、ゲートバルブＧを開け、図示しない搬送装置により、搬入出口２４を介してウエハＷを搬出する。これにより、１枚のウエハＷの一連の工程が終了する。
【００３８】
以上のようにしてＣｏ膜を成膜するに際し、成膜原料容器３１および成膜原料ガス供給配管４３がＣｏ２（ＣＯ）８ガスの分解開始温度未満の温度に制御されているため、成膜原料容器３１内で気化により生成されたＣｏ２（ＣＯ）８ガスが成膜原料容器３１から成膜原料ガス供給配管４３を経てチャンバー１内に至るまでの間、その温度が分解開始温度未満となりＣｏ２（ＣＯ）８の分解を抑制することができる。また、成膜原料容器３１内にＣＯガスを導入することにより、その中のＣＯ濃度が高くなり、Ｃｏ２（ＣＯ）８が分解してＣＯを生成する反応を抑制することができる。
【００３９】
このように、Ｃｏ２（ＣＯ）８を気化させる温度および生成されたＣｏ２（ＣＯ）８ガスのチャンバー１へ輸送する際の温度をＣｏ２（ＣＯ）８ガスの分解開始温度未満の温度にするとともに、成膜原料容器３１内にＣｏ２（ＣＯ）８ガスの分解を抑制可能なＣＯガスを導入するので、Ｃｏ２（ＣＯ）８を気化させてチャンバー内に供給する過程での分解反応を極めて効果的に抑制することができ、ほぼウエハＷ上のみで分解反応を生じさせることができるため、再現性あるＣｏ膜の成膜を実現することができる。
【００４０】
また、Ｃｏ２（ＣＯ）８ガスがウエハＷに至る前に分解された場合には、配位子であるＣＯがさらに分解されてカーボン、酸素を生成し、また、分解途中のＣＯ２（ＣＯ）ｘがウエハＷに堆積することにより、ウエハＷ上でもカーボン、酸素を生成するため、これらがＣｏ膜中に不純物として取り込まれるが、本実施形態のようにＣｏ２（ＣＯ）８ガスがウエハＷに至るまで分解が抑制されることにより、ウエハＷ表面でＣｏ２（ＣＯ）８が分解して生成するＣＯガスはさらに分解されることなく速やかにチャンバー１から排出されるので、Ｃｏ膜にカーボン、酸素が不純物として取り込まれることが防止され、不純物の少ないＣｏ膜を得ることができる。
【００４１】
さらに、このようにＣｏ２（ＣＯ）８ガスがウエハＷに至るまで分解が抑制されるため、Ｃｏ２（ＣＯ）８ガス分解物が配管等に残って装置の信頼性を低下させることを回避することができ、また、チャンバー等に成膜されるＣｏ膜は最小限に抑えられ、装置のメンテナンス性を極めて高いものとすることができる。
【００４２】
さらにまた、単に温度制御のみの場合には、安全性を考慮すると、Ｃｏ２（ＣＯ）８の気化温度（成膜原料容器３１の温度）および輸送温度（成膜原料ガス供給配管４３内の温度）を、安全性を考慮して例えば３５℃以下といった余裕を持った温度に制御せざるを得ず、Ｃｏ２（ＣＯ）８ガスの生成量が制限されてしまうが、本実施形態のようにこれらの温度制御に加えて成膜原料容器３１内へのＣＯガスの導入を実施することにより、Ｃｏ２（ＣＯ）８の気化温度および輸送温度を分解開始温度未満の範囲内のより高い温度に制御することが可能となり、Ｃｏ２（ＣＯ）８ガスの生成量をより多くすることができる。これにより、成膜処理のスループットを高めることができる。
【００４３】
Ｃｏ２（ＣＯ）８ガスのような化合物の分解温度については、通常、ＤＴＡ（示差熱分析）で把握され、ＤＴＡで求めたＣｏ２（ＣＯ）８ガスの分解開始温度は５１℃であり、この温度は、文献（THE MERCK 10th edition 3067.）に記載された分解開始である５２℃と極めて近い。しかし、減圧ＴＧによる重量変化から、より厳密に分解温度を把握したところ、図２に示すように、分解開始温度は４５℃であった。この結果から判断すると、成膜原料容器３１および成膜原料ガス供給配管４３の加熱温度を４５℃未満に制御することが好ましい。下限は事実上室温となるので、室温以上４５℃未満に制御することが好ましい。
【００４４】
成膜の際のウエハＷの温度（成膜温度）に関しては、ＤＴＡで求めたＣｏ２（ＣＯ）８ガスの分解終了温度が１２０℃であることから、１２０℃以上であればＣｏ２（ＣＯ）８ガスをＣｏとＣＯに完全に分解させることができる。一方、３００℃を超えるとＣｏが凝集してしまう。このため、成膜温度は１２０〜３００℃が好ましい。
【００４５】
チャンバー１の壁部（内壁）の温度はＣｏ２（ＣＯ）８ガスの分解温度未満であることが好ましい。これによりチャンバー１の内壁に達したＣｏ２（ＣＯ）８ガスが分解してＣｏ膜中の不純物が増加することを防止することができる。
【００４６】
以上のようにして成膜されたＣｏ膜は、電解メッキで形成されたＣｕ配線のシード膜として好適である。また、ＣＶＤ−Ｃｕ膜の下地膜として用いることもできる。さらには、コンタクト層として用いる場合には、シリコン基板表面またはポリシリコン膜の表面に以上のようにしてＣｏ膜を成膜した後、不活性ガス雰囲気または還元ガス雰囲気でシリサイド化のための熱処理を行う。この際の熱処理の温度は、４５０〜８００℃が好ましい。
【００４７】
＜本発明の他の適用＞
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、成膜原料であるコバルトカルボニルの供給手法についても上記実施形態の手法に限定する必要はなく、種々の方法を適用することができる。
【００４８】
また、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合を説明したが、これに限らず、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）基板等の他の基板であってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１；チャンバー
２；サセプタ
５；ヒーター
１０；シャワーヘッド
２３；排気装置
３０；ガス供給機構
３１；成膜原料容器
３７；ＣＯガス供給源
６０；温度コントローラ
７０；制御部
７１；プロセスコントローラ
７３；記憶部（記憶媒体）
Ｗ；半導体ウエハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤ法によりＣｏ膜を成膜する成膜装置、成膜方法および記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、半導体デバイスの高速化、配線パターンの微細化等に呼応して、Ａｌよりも導電性が高く、かつエレクトロマイグレーション耐性等も良好なＣｕが配線として注目されており、このような用途には電解メッキが用いられている。電解メッキによるＣｕ配線のシードとしては、埋め込み性を向上させる観点から、従来のＣｕからＣｏへの変更が検討されている。
【０００３】
一方、ＭＯＳ型半導体におけるソース・ドレイン電極、ゲート電極へのＳｉとのコンタクトに、Ｃｏ膜またはＮｉ膜を成膜した後にシリサイド化したＣｏＳｉｘが用いられつつある。
【０００４】
Ｃｏ膜やＮｉ膜の成膜方法としては、スパッタリングに代表される物理蒸着（ＰＶＤ）法が多用されていたが、半導体デバイスの微細化にともなってステップカバレッジが悪いという欠点が顕在化している。
【０００５】
そこで、Ｃｏ膜の成膜方法として、Ｃｏを含む原料ガスの熱分解反応や、当該原料ガスの還元性ガスによる還元反応にて基板上にＣｏ膜を成膜する化学蒸着（ＣＶＤ）法が用いられつつある。このようなＣＶＤ法により成膜されたＣｏ膜は、ステップカバレッジ（段差被覆性）が高く、細長く深いパターン内への成膜性に優れているため、微細なパターンへの追従性が高く、Ｃｕメッキのシード層やコンタクト層として好適である。
【０００６】
ＣＶＤ法によるＣｏ膜については、成膜原料としてコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）を用い、これをチャンバー内に気相供給してチャンバー内に配置された基板上で熱分解させる方法が発表されている（例えば非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Journalof The Electrochemical Society, 146(7) 2720-2724 (1999)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、Ｃｏ２（ＣＯ）８は気化温度と分解温度が近いことから、Ｃｏ２（ＣＯ）８を気化させてチャンバー内に供給する過程で分解反応が生じ、再現性あるＣｏ膜の成膜が困難である。また、Ｃｏ２（ＣＯ）８を気化させて輸送している間にＣｏ２（ＣＯ）８が分解すると、分解物が配管に残り装置の信頼性が低下してしまうとともに、配位子となる部分からカーボン、酸素が分解し、それらがＣｏ膜中に取り込まれてＣｏ膜を汚染させてしまう。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、成膜原料として用いるＣｏ２（ＣＯ）８を気相供給する際に、その分解を極力抑制して不純物の少ないＣｏ膜を再現性よく成膜することができる成膜装置および成膜方法を提供することを目的とする。
また、そのような成膜方法を実行するためのプログラムを記憶した記憶媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、基板上にＣｏ膜を成膜する成膜装置であって、基板が収容される処理容器と、前記処理容器内で基板を加熱するための加熱機構と、前記処理容器外に配置された、成膜原料としてコバルトカルボニルを収容する成膜原料容器と、前記成膜原料容器から気体状のコバルトカルボニルを前記処理容器に供給するための配管と、前記処理容器内を減圧排気する排気機構と、前記原料容器から前記配管を介して前記処理容器に気体状のコバルトカルボニルを供給するための供給手段と、前記成膜原料容器および前記配管の温度をコバルトカルボニルの分解開始温度未満に制御する制御手段と、前記原料容器内にＣＯガスを供給するＣＯガス供給手段とを具備することを特徴とする成膜装置を提供する。
【００１１】
また、本発明は、基板が収容される処理容器と、前記処理容器内で基板を加熱するための加熱機構と、前記処理容器外に配置された、成膜原料としてコバルトカルボニルを収容する成膜原料容器と、前記成膜原料容器から気体状のコバルトカルボニルを前記処理容器に供給するための配管と、前記処理容器内を減圧排気する排気機構とを有する成膜装置を用いて、基板上にＣｏ膜を成膜する成膜方法であって、前記成膜原料容器内にＣＯガスを供給する工程と、前記成膜原料容器内のコバルトカルボニルを気化させて前記配管を介して前記処理容器に気体状のコバルトカルボニルを供給する工程と、前記成膜原料容器内および前記配管内の温度をコバルトカルボニルの分解開始温度未満に制御する工程と、前記処理容器内に供給された気体状のコバルトカルボニルを加熱された基板上で分解させて基板上にＣｏ膜を堆積させる工程とを有することを特徴とする成膜方法を提供する。
【００１２】
さらに、本発明は、コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記成膜方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、成膜原料容器内にＣＯガスを導入するとともに、成膜原料容器内および配管内の温度をコバルトカルボニルの分解開始温度未満に制御するので、コバルトカルボニルの分解を処理容器内の基板に至るまで十分に抑制することができ、再現性の高い成膜を行うことができる。また、コバルトカルボニルの分解物が不純物としてＣｏ膜に取り込まれることが抑制され、不純物の少ないＣｏ膜を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置を示す略断面である。
【図２】Ｃｏ２（ＣＯ）８の減圧ＴＧのチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
＜本発明の一実施形態に係る成膜装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置を示す略断面である。
この成膜装置１００は、気密に構成された略円筒状のチャンバー１を有しており、その中には被処理基板である半導体ウエハＷを水平に支持するためのサセプタ２が、後述する排気室の底部からその中央下部に達する円筒状の支持部材３により支持された状態で配置されている。このサセプタ２はＡｌＮ等のセラミックスからなっている。また、サセプタ２にはヒーター５が埋め込まれており、このヒーター５にはヒーター電源６が接続されている。一方、サセプタ２の上面近傍には熱電対７が設けられている。熱電対７の信号は後述する温度コントローラ６０に伝送されるようになっている。そして、温度コントローラ６０は熱電対７の信号に応じてヒーター電源６に指令を送信し、ヒーター５の加熱を制御してウエハＷを所定の温度に制御するようになっている。なお、サセプタ２には３本のウエハ昇降ピン（図示せず）がサセプタ２の表面に対して突没可能に設けられており、ウエハＷを搬送する際に、サセプタ２の表面から突出した状態にされる。
【００１７】
チャンバー１の天壁１ａには、円形の孔１ｂが形成されており、そこからチャンバー１内へ突出するようにシャワーヘッド１０が嵌め込まれている。シャワーヘッド１０は、後述するガス供給機構３０から供給された成膜用のガスをチャンバー１内に吐出するためのものであり、その天板１１には成膜原料ガスが導入されるガス導入口１２が設けられている。シャワーヘッド１０の内部にはガス拡散空間１３が形成されており、シャワーヘッド１０の底板１４には多数のガス吐出孔１５が設けられている。そして、ガス導入口１２からガス拡散空間１３に導入されたガスがガス吐出孔１５からチャンバー１内に吐出されるようになっている。
【００１８】
チャンバー１の底壁には、下方に向けて突出する排気室２１が設けられている。排気室２１の側面には排気管２２が接続されており、この排気管２２には真空ポンプや圧力制御バルブ等を有する排気装置２３が接続されている。そしてこの排気装置２３を作動させることによりチャンバー１内を所定の真空度まで減圧することが可能となっている。
【００１９】
チャンバー１の側壁には、ウエハ搬送室（図示せず）との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口２４と、この搬入出口２４を開閉するゲートバルブＧとが設けられている。また、チャンバー１の壁部には、ヒーター２６が設けられており、成膜処理の際にチャンバー１の内壁を加熱することが可能となっている。ヒーター２６にはヒーター電源２７から給電されるようになっている。
【００２０】
ガス供給機構３０は、成膜原料である固体状のコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）を貯留する成膜原料容器３１を有している。成膜原料容器３１の周囲にはヒーター３２が設けられ、これにより成膜原料であるコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）を加熱して気化するようになっている。ヒーター３２にはヒーター電源４８から給電されるようになっている。
【００２１】
成膜原料容器３１には、上方からガス導入配管３３が挿入されている。ガス導入配管３３にはバルブ３４が介装されている。ガス導入配管３３はＣＯガス配管３５とキャリアガス配管３６に分岐されており、ＣＯガス配管３５にはＣＯガス供給源３７が、キャリアガス配管３６にはキャリアガス供給源３８が接続されている。ＣＯガス配管３５には流量制御器としてのマスフローコントローラ３９およびその前後のバルブ４０が介装されており、キャリアガス配管３６には流量制御器としてのマスフローコントローラ４１およびその前後のバルブ４２が介装されている。キャリアガスとしてはＡｒガスまたはＮ２ガスを好適に用いることができる。
【００２２】
ＣＯガスは、気化したコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）の分解を抑制するために導入される。すなわち、Ｃｏ２（ＣＯ）８は分解されることによりＣＯを生成するが、成膜原料容器３１にＣＯを供給してＣＯ濃度を高くすることにより、Ｃｏ２（ＣＯ）８が分解してＣＯを生成する反応が抑制される。一方、キャリアガスは成膜原料容器３１内で気化して生成されたＣｏ２（ＣＯ）８ガスをチャンバー１に搬送するために導入される。なお、ＣＯガスにキャリアガスの機能を持たせてもよく、その場合には別途のキャリアガスは不要である。
【００２３】
成膜原料タンク３１には、上方から成膜原料ガス供給配管４３が挿入されており、成膜原料ガス供給配管４３の他端はガス導入口１２に接続されている。そして、ヒーター３２により加熱されて気化されたＣｏ２（ＣＯ）８ガスがキャリアガスにより成膜原料ガス供給配管４３内を搬送されてガス導入口１２を経てシャワーヘッド１０へ供給される。成膜原料ガス供給配管４３の周囲には、ヒーター４４が設けられている。ヒーター４４にはヒーター電源４９から給電される。また、成膜原料ガス供給配管４３には、流量調整バルブ４５と、そのすぐ下流側の開閉バルブ４６と、ガス導入口１２の直近の開閉バルブ４７とが設けられている。
【００２４】
成膜原料ガス供給配管４３のバルブ４７の上流には、希釈ガス供給配管６１が接続されている希釈ガス配管６１の他端には、希釈ガスとして例えばＡｒガスまたはＮ２ガス等を供給する希釈ガス供給源６２が接続されている。希釈ガス配管６１には流量制御器としてのマスフローコントローラ６３およびその前後のバルブ６４が介装されている。なお、希釈ガスはパージガスや安定化ガスとしても機能する。
【００２５】
上記チャンバー１の壁部には熱電対５１が取り付けられ、上記成膜原料容器３１内には熱電対５２が取り付けられ、上記成膜原料ガス供給配管４３には熱電対５３が取り付けられており、これら熱電対５１、５２、５３は温度コントローラ６０に接続されている。上述した熱電対７も含めて、これら熱電対が検出した温度検出信号は温度コントローラ６０に送られる。温度コントローラ６０には上述のヒーター電源６、２７、４８、４９が接続されている。そして、温度コントローラ６０は、上述した熱電対７，５１，５２，５３の検出信号に応じてヒーター電源６、２７、４８、４９に制御信号を送り、サセプタ２の温度、チャンバー１の壁部の温度、成膜原料容器３１内の温度、成膜原料ガス供給配管４３内の温度を制御するようになっている。
【００２６】
成膜原料であるコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）は、成膜原料容器３１においてヒーター３２で加熱されて気化され、成膜原料ガス供給配管４３内をヒーター４４で加熱されることで気体状のままチャンバー１内に供給されるが、この時のコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）の加熱温度は、温度コントローラ６０によって分解開始温度未満の温度に制御される。具体的には、後述するように、コバルトカルボニルの減圧ＴＧ（熱重量分析計）で把握される分解開始温度は４５℃であるため、４５℃未満に制御することが好ましい。
【００２７】
また、成膜の際のウエハＷの温度（成膜温度）は、１２０〜３００℃に制御されることが好ましく、チャンバー１の壁部（内壁）の温度は、Ｃｏ２（ＣＯ）８ガスの分解温度未満に制御されることが好ましい。
【００２８】
成膜装置１００は制御部７０を有し、この制御部７０により各構成部、例えば温度コントローラ６０、排気装置２３、マスフローコントローラ、流量調整バルブ、バルブ等の制御等を行うようになっている。温度コントローラ６０に関しては、温度コントローラ６０により制御すべき部分の温度設定等を行う。この制御部７０は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラ７１と、ユーザーインターフェース７２と、記憶部７３とを有している。プロセスコントローラ７１には成膜装置１００の各構成部が電気的に接続されて制御される構成となっている。ユーザーインターフェース７２は、プロセスコントローラ７１に接続されており、オペレータが成膜装置１００の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作などを行うキーボードや、成膜装置１００の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなっている。記憶部７３もプロセスコントローラ７１に接続されており、この記憶部７３には、成膜装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ７１の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて成膜装置１００の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわち処理レシピや、各種データベース等が格納されている。処理レシピは記憶部７３の中の記憶媒体（図示せず）に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスク等の固定的に設けられているものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
【００２９】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース５２からの指示等にて所定の処理レシピを記憶部５３から呼び出してプロセスコントローラ５１に実行させることで、プロセスコントローラ７１の制御下で、成膜装置１００での所望の処理が行われる。
【００３０】
＜本実施形態に係る成膜装置による成膜方法の説明＞
次に、以上のように構成された成膜装置を用いて行われる成膜方法について説明する。
【００３１】
まず、成膜原料容器３１内に、成膜原料として固体状のコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）を装入した状態とし、さらに、チャンバー１内のサセプタ２の温度、およびチャンバー１の壁部の温度を成膜の際の温度に制御する。次いで、ゲートバルブＧを開け、図示しない搬送装置によりウエハＷをチャンバー１内に導入し、サセプタ２上に載置する。Ｃｏ膜を電解メッキによるＣｕ配線のシードとして用いる場合にはウエハＷとしては、表面に下地となるＳｉＯｘＣｙ系絶縁膜（ｘ、ｙは正の数）もしくは有機物系絶縁膜、および下層配線となるＡｌ、ＣｕまたはＷ導電体が形成されたものが用いられる。また、コンタクト層として用いられる場合には、ウエハＷとして、表面にソース・ドレイン電極となるシリコン基板面が露出しているか、表面にポリシリコン膜が形成されたものが用いられる。
【００３２】
次いで、チャンバー１内を排気装置２３により排気してチャンバー１内の圧力を１０〜５０００Ｐａ（０．０７５〜３７．５Ｔｏｒｒ）とし、ヒーター５によりサセプタ２を加熱してサセプタ２の温度（ウエハ温度）を好ましくは１２０〜３００℃に制御する。
【００３３】
そして、バルブ４６を閉じバルブ４７、６４を開けて希釈ガス供給源６２からチャンバー１内に希釈ガスを供給して安定化を行う。
【００３４】
一方、ヒーター３２および４４により、成膜原料容器３１および成膜原料ガス供給配管４３をコバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）の分解開始温度未満の所定温度に厳密に温度制御しつつ加熱しておき、所定時間希釈ガスによる安定化を行った後、希釈ガスの供給を停止し、または所定流量で希釈ガスを供給したまま、ＣＯガスおよびキャリアガスを成膜原料容器３１に供給するとともに、バルブ４６を開けて成膜原料容器３１内で気化したＣｏ２（ＣＯ）８ガスをキャリアガスにより成膜原料ガス供給配管４３内を搬送させ、シャワーヘッド１０を介してチャンバー１内に供給する。
【００３５】
チャンバー１内に供給されたＣｏ２（ＣＯ）８ガスは、サセプタ２内のヒーター５により所定温度に加熱されたウエハＷの表面に至り、そこで熱分解してＣｏ膜が形成される。
【００３６】
このようにしてＣｏ膜を成膜した後、パージ工程を行う。パージ工程では、成膜原料タンク３１へのキャリアガスの供給を停止してＣｏ２（ＣＯ）８の供給を停止した後、排気装置２３の真空ポンプを引き切り状態とし、希釈ガス供給源６２から希釈ガスをパージガスとしてチャンバー１内に流してチャンバー１内をパージする。この場合に、できる限り迅速にチャンバー１内をパージする観点から、キャリアガスの供給は断続的に行うことが好ましい。
【００３７】
パージ工程が終了後、ゲートバルブＧを開け、図示しない搬送装置により、搬入出口２４を介してウエハＷを搬出する。これにより、１枚のウエハＷの一連の工程が終了する。
【００３８】
以上のようにしてＣｏ膜を成膜するに際し、成膜原料容器３１および成膜原料ガス供給配管４３がＣｏ２（ＣＯ）８ガスの分解開始温度未満の温度に制御されているため、成膜原料容器３１内で気化により生成されたＣｏ２（ＣＯ）８ガスが成膜原料容器３１から成膜原料ガス供給配管４３を経てチャンバー１内に至るまでの間、その温度が分解開始温度未満となりＣｏ２（ＣＯ）８の分解を抑制することができる。また、成膜原料容器３１内にＣＯガスを導入することにより、その中のＣＯ濃度が高くなり、Ｃｏ２（ＣＯ）８が分解してＣＯを生成する反応を抑制することができる。
【００３９】
このように、Ｃｏ２（ＣＯ）８を気化させる温度および生成されたＣｏ２（ＣＯ）８ガスのチャンバー１へ輸送する際の温度をＣｏ２（ＣＯ）８ガスの分解開始温度未満の温度にするとともに、成膜原料容器３１内にＣｏ２（ＣＯ）８ガスの分解を抑制可能なＣＯガスを導入するので、Ｃｏ２（ＣＯ）８を気化させてチャンバー内に供給する過程での分解反応を極めて効果的に抑制することができ、ほぼウエハＷ上のみで分解反応を生じさせることができるため、再現性あるＣｏ膜の成膜を実現することができる。
【００４０】
また、Ｃｏ２（ＣＯ）８ガスがウエハＷに至る前に分解された場合には、配位子であるＣＯがさらに分解されてカーボン、酸素を生成し、また、分解途中のＣＯ２（ＣＯ）ｘがウエハＷに堆積することにより、ウエハＷ上でもカーボン、酸素を生成するため、これらがＣｏ膜中に不純物として取り込まれるが、本実施形態のようにＣｏ２（ＣＯ）８ガスがウエハＷに至るまで分解が抑制されることにより、ウエハＷ表面でＣｏ２（ＣＯ）８が分解して生成するＣＯガスはさらに分解されることなく速やかにチャンバー１から排出されるので、Ｃｏ膜にカーボン、酸素が不純物として取り込まれることが防止され、不純物の少ないＣｏ膜を得ることができる。
【００４１】
さらに、このようにＣｏ２（ＣＯ）８ガスがウエハＷに至るまで分解が抑制されるため、Ｃｏ２（ＣＯ）８ガス分解物が配管等に残って装置の信頼性を低下させることを回避することができ、また、チャンバー等に成膜されるＣｏ膜は最小限に抑えられ、装置のメンテナンス性を極めて高いものとすることができる。
【００４２】
さらにまた、単に温度制御のみの場合には、安全性を考慮すると、Ｃｏ２（ＣＯ）８の気化温度（成膜原料容器３１の温度）および輸送温度（成膜原料ガス供給配管４３内の温度）を、安全性を考慮して例えば３５℃以下といった余裕を持った温度に制御せざるを得ず、Ｃｏ２（ＣＯ）８ガスの生成量が制限されてしまうが、本実施形態のようにこれらの温度制御に加えて成膜原料容器３１内へのＣＯガスの導入を実施することにより、Ｃｏ２（ＣＯ）８の気化温度および輸送温度を分解開始温度未満の範囲内のより高い温度に制御することが可能となり、Ｃｏ２（ＣＯ）８ガスの生成量をより多くすることができる。これにより、成膜処理のスループットを高めることができる。
【００４３】
Ｃｏ２（ＣＯ）８ガスのような化合物の分解温度については、通常、ＤＴＡ（示差熱分析）で把握され、ＤＴＡで求めたＣｏ２（ＣＯ）８ガスの分解開始温度は５１℃であり、この温度は、文献（THE MERCK 10th edition 3067.）に記載された分解開始である５２℃と極めて近い。しかし、減圧ＴＧによる重量変化から、より厳密に分解温度を把握したところ、図２に示すように、分解開始温度は４５℃であった。この結果から判断すると、成膜原料容器３１および成膜原料ガス供給配管４３の加熱温度を４５℃未満に制御することが好ましい。下限は事実上室温となるので、室温以上４５℃未満に制御することが好ましい。
【００４４】
成膜の際のウエハＷの温度（成膜温度）に関しては、ＤＴＡで求めたＣｏ２（ＣＯ）８ガスの分解終了温度が１２０℃であることから、１２０℃以上であればＣｏ２（ＣＯ）８ガスをＣｏとＣＯに完全に分解させることができる。一方、３００℃を超えるとＣｏが凝集してしまう。このため、成膜温度は１２０〜３００℃が好ましい。
【００４５】
チャンバー１の壁部（内壁）の温度はＣｏ２（ＣＯ）８ガスの分解温度未満であることが好ましい。これによりチャンバー１の内壁に達したＣｏ２（ＣＯ）８ガスが分解してＣｏ膜中の不純物が増加することを防止することができる。
【００４６】
以上のようにして成膜されたＣｏ膜は、電解メッキで形成されたＣｕ配線のシード膜として好適である。また、ＣＶＤ−Ｃｕ膜の下地膜として用いることもできる。さらには、コンタクト層として用いる場合には、シリコン基板表面またはポリシリコン膜の表面に以上のようにしてＣｏ膜を成膜した後、不活性ガス雰囲気または還元ガス雰囲気でシリサイド化のための熱処理を行う。この際の熱処理の温度は、４５０〜８００℃が好ましい。
【００４７】
＜本発明の他の適用＞
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、成膜原料であるコバルトカルボニルの供給手法についても上記実施形態の手法に限定する必要はなく、種々の方法を適用することができる。
【００４８】
また、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合を説明したが、これに限らず、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）基板等の他の基板であってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１；チャンバー
２；サセプタ
５；ヒーター
１０；シャワーヘッド
２３；排気装置
３０；ガス供給機構
３１；成膜原料容器
３７；ＣＯガス供給源
６０；温度コントローラ
７０；制御部
７１；プロセスコントローラ
７３；記憶部（記憶媒体）
Ｗ；半導体ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にＣｏ膜を成膜する成膜装置であって、
基板が収容される処理容器と、
前記処理容器内で基板を加熱するための加熱機構と、
前記処理容器外に配置された、成膜原料としてコバルトカルボニルを収容する成膜原料容器と、
前記成膜原料容器から気体状のコバルトカルボニルを前記処理容器に供給するための配管と、
前記処理容器内を減圧排気する排気機構と、前記成膜原料容器から前記配管を介して前記処理容器に気体状のコバルトカルボニルを供給するための供給手段と、
前記原料容器および前記配管の温度をコバルトカルボニルの分解開始温度未満に制御する制御手段と、
前記原料容器内にＣＯガスを供給するＣＯガス供給手段と
を具備することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記原料容器および前記配管の温度を４５℃未満に制御することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記加熱機構は、基板を１２０〜３００℃の範囲の温度で加熱することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
基板が収容される処理容器と、前記処理容器内で基板を加熱するための加熱機構と、前記処理容器外に配置された、成膜原料としてコバルトカルボニルを収容する成膜原料容器と、前記成膜原料容器から気体状のコバルトカルボニルを前記処理容器に供給するための配管と、前記処理容器内を減圧排気する排気機構とを有する成膜装置を用いて、基板上にＣｏ膜を成膜する成膜方法であって、
前記成膜原料容器内にＣＯガスを供給する工程と、
前記成膜原料容器内のコバルトカルボニルを気化させて前記配管を介して前記処理容器に気体状のコバルトカルボニルを供給する工程と、
前記成膜原料容器内および前記配管内の温度をコバルトカルボニルの分解開始温度未満に制御する工程と、
前記処理容器内に供給された気体状のコバルトカルボニルを加熱された基板上で分解させて基板上にＣｏ膜を堆積させる工程と
を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項５】
前記成膜原料容器内および前記配管内の温度を４５℃未満に制御することを特徴とする請求項４に記載の成膜方法。
【請求項６】
Ｃｏ膜を堆積させる際の基板表面の加熱温度を１２０〜３００℃の範囲に制御することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記Ｃｏ膜はシリコンの上に成膜され、成膜後、不活性ガス雰囲気または還元ガス雰囲気でシリサイド化のための熱処理を行うことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項８】
コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項４から請求項７のいずれかの成膜方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１】
基板上にＣｏ膜を成膜する成膜装置であって、
基板が収容される処理容器と、
前記処理容器内で基板を加熱するための加熱機構と、
前記処理容器外に配置された、成膜原料としてコバルトカルボニルを収容する成膜原料容器と、
前記成膜原料容器から気体状のコバルトカルボニルを前記処理容器に供給するための配管と、
前記処理容器内を減圧排気する排気機構と、前記成膜原料容器から前記配管を介して前記処理容器に気体状のコバルトカルボニルを供給するための供給手段と、
前記原料容器および前記配管の温度をコバルトカルボニルの分解開始温度未満に制御する制御手段と、
前記原料容器内にＣＯガスを供給するＣＯガス供給手段と
を具備することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記原料容器および前記配管の温度を４５℃未満に制御することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記加熱機構は、基板を１２０〜３００℃の範囲の温度で加熱することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
基板が収容される処理容器と、前記処理容器内で基板を加熱するための加熱機構と、前記処理容器外に配置された、成膜原料としてコバルトカルボニルを収容する成膜原料容器と、前記成膜原料容器から気体状のコバルトカルボニルを前記処理容器に供給するための配管と、前記処理容器内を減圧排気する排気機構とを有する成膜装置を用いて、基板上にＣｏ膜を成膜する成膜方法であって、
前記成膜原料容器内にＣＯガスを供給する工程と、
前記成膜原料容器内のコバルトカルボニルを気化させて前記配管を介して前記処理容器に気体状のコバルトカルボニルを供給する工程と、
前記成膜原料容器内および前記配管内の温度をコバルトカルボニルの分解開始温度未満に制御する工程と、
前記処理容器内に供給された気体状のコバルトカルボニルを加熱された基板上で分解させて基板上にＣｏ膜を堆積させる工程と
を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項５】
前記成膜原料容器内および前記配管内の温度を４５℃未満に制御することを特徴とする請求項４に記載の成膜方法。
【請求項６】
Ｃｏ膜を堆積させる際の基板表面の加熱温度を１２０〜３００℃の範囲に制御することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記Ｃｏ膜はシリコンの上に成膜され、成膜後、不活性ガス雰囲気または還元ガス雰囲気でシリサイド化のための熱処理を行うことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項８】
コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項４から請求項７のいずれかの成膜方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−６３８５０（Ｐ２０１１−６３８５０Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１５４１６（Ｐ２００９−２１５４１６）
【出願日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【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２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【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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