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特開2023-47845基板表面に形成された凹部に対してルテニウムを埋め込む方法及び装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023047845
(43)【公開日】2023-04-06
(54)【発明の名称】基板表面に形成された凹部に対してルテニウムを埋め込む方法及び装置
(51)【国際特許分類】
C23C 16/16 20060101AFI20230330BHJP
【ＦＩ】
C23C16/16
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021156990
(22)【出願日】2021-09-27
(71)【出願人】
【識別番号】000219967
【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002756
【氏名又は名称】弁理士法人弥生特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】坂本 雅人
(72)【発明者】
【氏名】石坂 忠大
【テーマコード（参考）】
4K030
【Ｆターム（参考）】
4K030AA16
4K030BA01
4K030BA18
4K030BA29
4K030BA40
4K030CA04
4K030CA11
4K030CA12
4K030DA03
4K030DA04
4K030FA01
4K030HA01
4K030JA05
4K030JA09
4K030JA10
4K030LA15
(57)【要約】
【課題】チタンを含む層との境界領域における酸素の取り込みを抑えつつ、基板に形成された凹部に対してルテニウムの埋め込みを行う技術を提供する。
【解決手段】基板表面の凹部に対してルテニウムを埋め込む方法は、処理容器内設けられた載置台に対し前記基板を配置する工程と、前記処理容器内を０．５～５０Ｐａの範囲内の圧力に調節すると共に、前記基板を１６０～１８０℃の範囲内の温度に加熱する工程と、次いで、２０～３００ｓｃｃｍの範囲内の流量のキャリアガスであるＣＯガスとＲｕ３（ＣＯ）１２を前記処理容器内に供給することにより前記凹部内にルテニウムを埋め込む工程と、この工程と並行して、前記載置台に配置された基板の周囲領域から、前記処理容器内へ向けてパージガスとして、５０～１００ｓｃｃｍ範囲内の流量のＣＯガスを供給する工程と、を含む。
【選択図】図５
【解決手段】基板表面の凹部に対してルテニウムを埋め込む方法は、処理容器内設けられた載置台に対し前記基板を配置する工程と、前記処理容器内を０．５～５０Ｐａの範囲内の圧力に調節すると共に、前記基板を１６０～１８０℃の範囲内の温度に加熱する工程と、次いで、２０～３００ｓｃｃｍの範囲内の流量のキャリアガスであるＣＯガスとＲｕ３（ＣＯ）１２を前記処理容器内に供給することにより前記凹部内にルテニウムを埋め込む工程と、この工程と並行して、前記載置台に配置された基板の周囲領域から、前記処理容器内へ向けてパージガスとして、５０～１００ｓｃｃｍ範囲内の流量のＣＯガスを供給する工程と、を含む。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板表面に形成された凹部に対してルテニウムを埋め込む方法であって、
処理容器内設けられた載置台に対し、前記凹部の底面にチタンを含む層の表面が露出した前記基板を配置する工程と、
前記処理容器内を真空排気し、０．５～５０Ｐａの範囲内の圧力に調節すると共に、前記載置台上に配置された前記基板を１６０～２００℃の範囲内の温度に加熱する工程と、
次いで、２０～３００ｓｃｃｍの範囲内の流量のキャリアガスであるＣＯガスと共に、単位時間当たりの供給量が２００～１８００ｍｇ／分の範囲内のＲｕ３（ＣＯ）１２を前記処理容器内に供給することにより、前記チタンを含む層の上面側の前記凹部内にルテニウムを埋め込む工程と、
前記ルテニウムを埋め込む工程の実施期間中、前記載置台に配置された基板の周囲領域から、前記処理容器内へ向けて、前記基板の裏面側への前記Ｒｕ３（ＣＯ）１２の回り込みを抑えるためのパージガスとして、５０～１００ｓｃｃｍ範囲内の流量のＣＯガスを供給する工程と、を含む、方法。
処理容器内設けられた載置台に対し、前記凹部の底面にチタンを含む層の表面が露出した前記基板を配置する工程と、
前記処理容器内を真空排気し、０．５～５０Ｐａの範囲内の圧力に調節すると共に、前記載置台上に配置された前記基板を１６０～２００℃の範囲内の温度に加熱する工程と、
次いで、２０～３００ｓｃｃｍの範囲内の流量のキャリアガスであるＣＯガスと共に、単位時間当たりの供給量が２００～１８００ｍｇ／分の範囲内のＲｕ３（ＣＯ）１２を前記処理容器内に供給することにより、前記チタンを含む層の上面側の前記凹部内にルテニウムを埋め込む工程と、
前記ルテニウムを埋め込む工程の実施期間中、前記載置台に配置された基板の周囲領域から、前記処理容器内へ向けて、前記基板の裏面側への前記Ｒｕ３（ＣＯ）１２の回り込みを抑えるためのパージガスとして、５０～１００ｓｃｃｍ範囲内の流量のＣＯガスを供給する工程と、を含む、方法。
【請求項2】
前記ルテニウムを埋め込む工程を、前記チタンを含む層との境界領域における前記ルテニウムの埋め込みを行う第１工程と、次いで、残りの前記凹部内への前記ルテニウムの埋め込みを行う第２工程とに分け、前記第２工程では前記Ｒｕ３（ＣＯ）１２と共にキャリアガスとして供給されるＣＯガスに加え、反応調節ガスとして０ｓｃｃｍより大きく、８００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量のＣＯガスを前記処理容器内へ供給する、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記ルテニウムを埋め込む工程では、前記ルテニウムと前記チタンを含む層との境界領域における酸素原子の含有割合を２原子％以下とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項4】
前記処理容器には、ターボ分子ポンプが接続され、当該ターボ分子ポンプを用いた真空排気により、前記処理容器内の圧力の調節が行われる、請求項１ないし３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項5】
前記基板がシリコンであるとき、前記基板を配置する工程を実施する前に、第１の処理容器にて、前記凹部内に露出した前記シリコンの表面に形成された自然酸化膜を除去する工程と、
前記第１の処理容器から、前記第２の処理容器へと前記基板を搬送し、前記自然酸化膜が除去された前記シリコンの上面側に前記チタンを含む層を形成する工程と、
前記基板を配置する工程を実施するために、前記第２の処理容器から、前記処理容器である第３の処理容器へと前記基板を搬送する工程と、を含み、
前記第１～第３の処理容器間の前記基板の搬送が、ターボ分子ポンプによる真空排気が行われている共通の真空搬送室を介して実施される、請求項１ないし４のいずれか一つに記載の方法。
前記第１の処理容器から、前記第２の処理容器へと前記基板を搬送し、前記自然酸化膜が除去された前記シリコンの上面側に前記チタンを含む層を形成する工程と、
前記基板を配置する工程を実施するために、前記第２の処理容器から、前記処理容器である第３の処理容器へと前記基板を搬送する工程と、を含み、
前記第１～第３の処理容器間の前記基板の搬送が、ターボ分子ポンプによる真空排気が行われている共通の真空搬送室を介して実施される、請求項１ないし４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項6】
前記チタンを含む層を形成する工程と、前記第３の処理容器へと前記基板を搬送する工程との間に、前記第２の処理容器内に窒素を含むガスである窒化ガスを供給して、前記チタンを含む層の表面を窒化する工程を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
基板表面に形成された凹部に対してルテニウムを埋め込む装置であって、
前記凹部の底面に、チタンを含む層の表面が露出した前記基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、その上面に前記基板が配置されると共に、当該基板を加熱するための加熱部を備えた載置台と、
前記基板の周囲領域から、前記処理容器内へ向けて、パージガスであるＣＯガスを供給するためのパージガス供給部と、
前記処理容器に対し、キャリアガスであるＣＯガスと共にＲｕ３（ＣＯ）１２を供給するための原料ガス供給部と、
前記処理容器内を真空排気して、圧力調節を行うための圧力調節部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記載置台上に前記基板を配置するステップと、前記圧力調節部により、処理容器内を真空排気し、０．５～５０Ｐａの範囲内の圧力に調節すると共に、前記載置台上に配置された前記基板を前記加熱部により１６０～１８０℃の範囲内の温度に加熱するステップと、次いで、前記原料ガス供給部より、２０～３００ｓｃｃｍの範囲内の流量の前記キャリアガスと共に、単位時間当たりの供給量が２００～１８００ｍｇ／分の範囲内のＲｕ３（ＣＯ）１２を前記処理容器内に供給することにより、前記チタンを含む層の上面側の前記凹部内にルテニウムを埋め込むステップと、前記ルテニウムを埋め込むステップの実施期間中、前記基板の裏面側への前記Ｒｕ３（ＣＯ）１２の回り込みを抑えるため、前記パージガス供給部から５０～１００ｓｃｃｍ範囲内の流量の前記パージガスを供給するステップと、を実行するための制御信号を出力するように構成された、装置。
前記凹部の底面に、チタンを含む層の表面が露出した前記基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、その上面に前記基板が配置されると共に、当該基板を加熱するための加熱部を備えた載置台と、
前記基板の周囲領域から、前記処理容器内へ向けて、パージガスであるＣＯガスを供給するためのパージガス供給部と、
前記処理容器に対し、キャリアガスであるＣＯガスと共にＲｕ３（ＣＯ）１２を供給するための原料ガス供給部と、
前記処理容器内を真空排気して、圧力調節を行うための圧力調節部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記載置台上に前記基板を配置するステップと、前記圧力調節部により、処理容器内を真空排気し、０．５～５０Ｐａの範囲内の圧力に調節すると共に、前記載置台上に配置された前記基板を前記加熱部により１６０～１８０℃の範囲内の温度に加熱するステップと、次いで、前記原料ガス供給部より、２０～３００ｓｃｃｍの範囲内の流量の前記キャリアガスと共に、単位時間当たりの供給量が２００～１８００ｍｇ／分の範囲内のＲｕ３（ＣＯ）１２を前記処理容器内に供給することにより、前記チタンを含む層の上面側の前記凹部内にルテニウムを埋め込むステップと、前記ルテニウムを埋め込むステップの実施期間中、前記基板の裏面側への前記Ｒｕ３（ＣＯ）１２の回り込みを抑えるため、前記パージガス供給部から５０～１００ｓｃｃｍ範囲内の流量の前記パージガスを供給するステップと、を実行するための制御信号を出力するように構成された、装置。
【請求項8】
前記処理容器内に反応調節ガスとしてＣＯガスを供給する反応調節ガス供給部を備え、
前記ルテニウムを埋め込むステップを、前記チタンを含む層との境界領域における前記ルテニウムの埋め込みを行う第１ステップと、次いで、残りの前記凹部内への前記ルテニウムの埋め込みを行う第２ステップとに分けたとき、前記制御部は、前記第２ステップでは前記Ｒｕ３（ＣＯ）１２と共にキャリアガスとして供給されるＣＯガスに加え、反応調節ガスとして０ｓｃｃｍより大きく、８００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量のＣＯガスを前記処理容器内へ供給する、請求項７に記載の装置。
前記ルテニウムを埋め込むステップを、前記チタンを含む層との境界領域における前記ルテニウムの埋め込みを行う第１ステップと、次いで、残りの前記凹部内への前記ルテニウムの埋め込みを行う第２ステップとに分けたとき、前記制御部は、前記第２ステップでは前記Ｒｕ３（ＣＯ）１２と共にキャリアガスとして供給されるＣＯガスに加え、反応調節ガスとして０ｓｃｃｍより大きく、８００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量のＣＯガスを前記処理容器内へ供給する、請求項７に記載の装置。
【請求項9】
前記ルテニウムを埋め込むステップでは、前記ルテニウムと前記チタンを含む層との境界領域における酸素原子の含有量を２原子％以下とする、請求項７または８に記載の装置。
【請求項10】
前記圧力調節部は、前記処理容器に接続されたターボ分子ポンプを備え、当該ターボ分子ポンプを用いた真空排気により、前記処理容器内の圧力の調節を行う、請求項７ないし９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項11】
前記基板がシリコンであるとき、前記凹部内に露出した前記シリコンの表面に形成された自然酸化膜を除去する処理が行われる第１の処理容器と、前記自然酸化膜が除去された前記シリコンの上面側に前記チタンを含む層を形成する処理が行われる第２の処理容器と、前記ルテニウムムの埋め込みが行われる前記処理容器である第３の処理容器とが、ターボ分子ポンプによる真空排気が行われている共通の真空搬送室に接続され、
前記制御部は、前記基板を配置するステップを実施する前に、前記第１の処理容器にて、前記自然酸化膜を除去する処理を実施するステップと、前記第１の処理容器から、前記第２の処理容器へと前記基板を搬送し、前記自然酸化膜が除去された前記シリコンの上面側に前記チタンを含む層を形成する処理を実行するステップと、前記基板を配置するステップを実施するために、前記第２の処理容器から、前記第３の処理容器へと前記基板を搬送するステップと、を実行するための制御信号を出力するように構成された、請求項７ないし１０のいずれか一つに記載の装置。
前記制御部は、前記基板を配置するステップを実施する前に、前記第１の処理容器にて、前記自然酸化膜を除去する処理を実施するステップと、前記第１の処理容器から、前記第２の処理容器へと前記基板を搬送し、前記自然酸化膜が除去された前記シリコンの上面側に前記チタンを含む層を形成する処理を実行するステップと、前記基板を配置するステップを実施するために、前記第２の処理容器から、前記第３の処理容器へと前記基板を搬送するステップと、を実行するための制御信号を出力するように構成された、請求項７ないし１０のいずれか一つに記載の装置。
【請求項12】
前記制御部は、前記前記チタンを含む層を形成する処理を実行するステップと、前記第３の処理容器へと前記基板を搬送するステップとの間に、前記第２の処理容器内に窒素を含むガスである窒化ガスを供給して、前記チタンを含む層の表面を窒化するステップを実行するための制御信号を出力するように構成された、請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、基板表面に形成された凹部に対してルテニウムを埋め込む方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイスの製造工程においては、半導体装置の製造用の基板である半導体ウエハに金属膜を成膜する処理が行われており、金属膜としてルテニウム膜が成膜される場合がある。特許文献１及び特許文献２には、ウエハに形成された凹部に対してルテニウム膜を形成する処理について示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００２－３５３１６２号公報
【特許文献2】特開２０１９－６２１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、下層側に形成されたチタンを含む層との境界領域における酸素の取り込みを抑えつつ、基板の表面に形成された凹部に対してルテニウムの埋め込みを行う技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示は、基板表面に形成された凹部に対してルテニウムを埋め込む方法であって、
処理容器内設けられた載置台に対し、前記凹部の底面にチタンを含む層の表面が露出した前記基板を配置する工程と、
前記処理容器内を真空排気し、０．５～５０Ｐａの範囲内の圧力に調節すると共に、前記載置台上に配置された前記基板を１６０～２００℃の範囲内の温度に加熱する工程と、
次いで、２０～３００ｓｃｃｍの範囲内の流量のキャリアガスであるＣＯガスと共に、単位時間当たりの供給量が２００～１８００ｍｇ／分の範囲内のＲｕ３（ＣＯ）１２を前記処理容器内に供給することにより、前記チタンを含む層の上面側の前記凹部内にルテニウムを埋め込む工程と、
前記ルテニウムを埋め込む工程の実施期間中、前記載置台に配置された基板の周囲領域から、前記処理容器内へ向けて、前記基板の裏面側への前記Ｒｕ３（ＣＯ）１２の回り込みを抑えるためのパージガスとして、５０～１００ｓｃｃｍ範囲内の流量のＣＯガスを供給する工程と、を含む、方法である。
処理容器内設けられた載置台に対し、前記凹部の底面にチタンを含む層の表面が露出した前記基板を配置する工程と、
前記処理容器内を真空排気し、０．５～５０Ｐａの範囲内の圧力に調節すると共に、前記載置台上に配置された前記基板を１６０～２００℃の範囲内の温度に加熱する工程と、
次いで、２０～３００ｓｃｃｍの範囲内の流量のキャリアガスであるＣＯガスと共に、単位時間当たりの供給量が２００～１８００ｍｇ／分の範囲内のＲｕ３（ＣＯ）１２を前記処理容器内に供給することにより、前記チタンを含む層の上面側の前記凹部内にルテニウムを埋め込む工程と、
前記ルテニウムを埋め込む工程の実施期間中、前記載置台に配置された基板の周囲領域から、前記処理容器内へ向けて、前記基板の裏面側への前記Ｒｕ３（ＣＯ）１２の回り込みを抑えるためのパージガスとして、５０～１００ｓｃｃｍ範囲内の流量のＣＯガスを供給する工程と、を含む、方法である。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば、下層側に形成されたチタンを含む層との境界領域における酸素の取り込みを抑えつつ、基板の表面に形成された凹部に対してルテニウムの埋め込みを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】ウエハに形成される膜の積層構造を示す模式図である。
【図2】ウエハに対して実施される処理の流れを示す説明図である。
【図3】ウエハに対して処理を実施するための成膜装置の平面図である。
【図4】ウエハに対してＴｉＳｉＮ層を形成するモジュールの縦断側面図である。
【図5】ウエハに対してルテニウム層の形成を行うモジュールの縦断側面図である。
【図6】ルテニウム膜形成モジュールに設けられている、ウエハの載置台の拡大縦断面図である。
【図7】ルテニウムの成膜条件を変化させた場合における、積層構造中の酸素原子の分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
半導体デバイスの製造プロセスでは、エッチングにより絶縁膜に凹部を形成した後、当該凹部に、配線用の金属を埋め込む工程がある。半導体デバイスの微細化に伴い、埋め込み用の金属として低抵抗材料であるルテニウムが注目されている。本開示は、基板である半導体ウエハ（以下、「ウエハ」と記載する）の表面に形成された凹部にルテニウムを埋め込む処理に関するものである。
【0009】
＜積層構造＞
初めに、図１を参照しながら本開示のルテニウム層（ルテニウム膜）７４の形成に係る課題について説明する。図１は、基板であるウエハＷに形成される膜の積層構造を模式的に示している。
図１に例示するように、本例のルテニウム層７４が形成されるウエハＷは、シリコンウエハ７１の本体の上面に窒化チタンの層が形成されている。この窒化チタン層は、シリコンウエハ７１とのコンタクトを取るために形成され、シリコンウエハ７１側からのシリコン原子の拡散により、ＴｉＳｉＮ層（チタンを含む層）７２となっている。
初めに、図１を参照しながら本開示のルテニウム層（ルテニウム膜）７４の形成に係る課題について説明する。図１は、基板であるウエハＷに形成される膜の積層構造を模式的に示している。
図１に例示するように、本例のルテニウム層７４が形成されるウエハＷは、シリコンウエハ７１の本体の上面に窒化チタンの層が形成されている。この窒化チタン層は、シリコンウエハ７１とのコンタクトを取るために形成され、シリコンウエハ７１側からのシリコン原子の拡散により、ＴｉＳｉＮ層（チタンを含む層）７２となっている。
【0010】
下地膜であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）にはトレンチやビアホールなどの凹部が設けられ、ＴｉＳｉＮ層７２は、この凹部内に形成されて、その表面が露出している。ルテニウム層７４は、このＴｉＳｉＮ層７２の上面側に形成され、凹部内に埋め込まれる。なお、図１においては、下地膜や、当該下地膜に形成される凹部の記載は省略し、凹部内に形成される膜の積層構造のみを示してある。
【0011】
例えばルテニウム層７４の原料として、比抵抗の小さなルテニウム層７４を形成することが可能なＲｕ３（ＣＯ）１２が用いられる場合がある。一方で、Ｒｕ３（ＣＯ）１２は酸素原子を含んでいるため。下層側に露出しているＴｉＳｉＮ層７２と反応し、ＴｉＳｉＮ層７２とルテニウム層７４との境界領域に酸化物層７３が形成されてしまう場合がある。酸化物層７３の形成は、ルテニウム層７４のコンタクト抵抗を上昇させる要因となってしまう。
以下に、このような酸化物層７３の形成を抑えつつルテニウム層７４を形成して、凹部内にルテニウムを埋め込む技術を示す。
以下に、このような酸化物層７３の形成を抑えつつルテニウム層７４を形成して、凹部内にルテニウムを埋め込む技術を示す。
【0012】
＜積層構造を形成するための処理＞
図２は、図１に示す積層構造を形成する処理の流れを示している。例えばウエハＷは、ＳｉＯ膜に対して凹部が形成され、当該凹部の底面にシリコンウエハ７１が露出した状態で搬送されてくる。このシリコンウエハ７１の表面には、自然酸化膜が形成されている場合があるので、例えばフッ化水素（ＨＦ）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスとを用いたエッチング処理により、自然酸化膜を除去する（処理Ｐ１）。さらに、この後、ウエハＷを加熱することによって、エッチング処理の際に副生した反応生成物を昇華させて除去する処理を行ってもよい。
図２は、図１に示す積層構造を形成する処理の流れを示している。例えばウエハＷは、ＳｉＯ膜に対して凹部が形成され、当該凹部の底面にシリコンウエハ７１が露出した状態で搬送されてくる。このシリコンウエハ７１の表面には、自然酸化膜が形成されている場合があるので、例えばフッ化水素（ＨＦ）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスとを用いたエッチング処理により、自然酸化膜を除去する（処理Ｐ１）。さらに、この後、ウエハＷを加熱することによって、エッチング処理の際に副生した反応生成物を昇華させて除去する処理を行ってもよい。
【0013】
こうして自然酸化膜が除去されたウエハＷの表面に、チタン膜が形成される（処理Ｐ２）。例えばＴｉＣｌ４ガスを用いてチタン膜を成膜する場合、ＴｉＣｌ４ガスはチタンをエッチングする作用も有している。一方で、凹部を形成するＳｉＯ膜においては、シリコン原子が酸素原子と既に結合しており、チタンとの結合力が弱い。これらのことから、成膜条件によっては、凹部を構成するＳｉＯ膜の表面には、チタン膜が殆ど形成されることなく、凹部の底面に露出しているシリコンウエハ７１上のみにチタン膜を形成することができる。
【0014】
凹部内に形成されたチタン膜には、窒化処理が行われる（処理Ｐ３）。窒化処理としては、窒素（Ｎ２）ガスのプラズマ、アンモニア（ＮＨ３）ガスと水素（Ｈ２）ガスとの混合ガスのプラズマを用いたプラズマ処理を順次実施する場合を例示することができる。後述する成膜装置１においては、チタン膜の成膜（処理Ｐ２）と、その窒化処理（処理Ｐ３）とを共通の処理モジュール（ＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２）にて実施する。図２において、処理Ｐ２、Ｐ３を囲む破線は、このことを示している。
窒化処理が行われたチタン膜に対しては、時間の経過に伴い、下層側のシリコンウエハ７１からシリコン原子が拡散し、ＴｉＳｉＮ層７２が形成される。
窒化処理が行われたチタン膜に対しては、時間の経過に伴い、下層側のシリコンウエハ７１からシリコン原子が拡散し、ＴｉＳｉＮ層７２が形成される。
【0015】
こうして形成されたＴｉＳｉＮ層７２の上面側にルテニウム層７４を形成することにより、凹部へのルテニウムの埋め込みが行われる（処理Ｐ４）。ルテニウム層７４の形成は、ルテニウム原料ガスとして既述のＲｕ３（ＣＯ）１２を用いて行われる。このとき、本開示の成膜法では、成膜条件を調節することにより、酸化物層７３の形成を抑えている。
【0016】
＜コンタクト抵抗の上昇を抑える手法＞
以上に説明した自然膜の除去からルテニウムの埋め込みに至る各処理（処理Ｐ１～Ｐ４）において、発明者らはルテニウム層７４のコンタクト抵抗の上昇を抑制する手法について検討した。
その結果、（１）ルテニウム原料ガスを供給してから、ルテニウム層７４の形成が開始されるまでのインキュベーションタイムを短縮し、且つ、その後のルテニウム層７４の成膜速度が大きくなるように成膜を行う、（２）処理Ｐ１、処理Ｐ２、Ｐ３及び処理Ｐ３を異なるモジュールにて実施する場合には、これらのモジュール間でウエハＷが搬送される雰囲気中の酸素濃度を低減する措置を取ることが好適であることが分かった。後述する実験結果に示すように、これらの措置を取ることにより、酸化物層７３に対応する領域に取り込まれる酸素の量を低減することができる。
以下、図３～図６を参照しながら、これらの措置を講じた条件下でウエハＷの処理を実行する成膜装置１の構成について説明する。
以上に説明した自然膜の除去からルテニウムの埋め込みに至る各処理（処理Ｐ１～Ｐ４）において、発明者らはルテニウム層７４のコンタクト抵抗の上昇を抑制する手法について検討した。
その結果、（１）ルテニウム原料ガスを供給してから、ルテニウム層７４の形成が開始されるまでのインキュベーションタイムを短縮し、且つ、その後のルテニウム層７４の成膜速度が大きくなるように成膜を行う、（２）処理Ｐ１、処理Ｐ２、Ｐ３及び処理Ｐ３を異なるモジュールにて実施する場合には、これらのモジュール間でウエハＷが搬送される雰囲気中の酸素濃度を低減する措置を取ることが好適であることが分かった。後述する実験結果に示すように、これらの措置を取ることにより、酸化物層７３に対応する領域に取り込まれる酸素の量を低減することができる。
以下、図３～図６を参照しながら、これらの措置を講じた条件下でウエハＷの処理を実行する成膜装置１の構成について説明する。
【0017】
＜成膜装置＞
図３に示す成膜装置１は、既述の処理Ｐ１～Ｐ４を実施する処理モジュール１０１、１０２、１０３を備えたマルチチャンバーシステムとして構成されている。図３に示す成膜装置１は、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスにより常圧雰囲気とされる常圧搬送室２２を備えている。常圧搬送室２２の手前には、例えばウエハＷを収容したキャリアＣとの間でウエハＷの受け渡しを行うためのロードポート２１が設置されている。常圧搬送室２２の正面壁には、キャリアＣとの間でウエハＷの搬入出を行う際に開かれる開閉ドア２７が設けられている。また常圧搬送室２２内には、ウエハＷを搬送するための搬送アーム２５が設けられている。さらに常圧搬送室２２のロードポート２１側から見て左側壁には、ウエハＷの向きや偏心の調整を行うアライメント室２６が設けられている。
図３に示す成膜装置１は、既述の処理Ｐ１～Ｐ４を実施する処理モジュール１０１、１０２、１０３を備えたマルチチャンバーシステムとして構成されている。図３に示す成膜装置１は、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスにより常圧雰囲気とされる常圧搬送室２２を備えている。常圧搬送室２２の手前には、例えばウエハＷを収容したキャリアＣとの間でウエハＷの受け渡しを行うためのロードポート２１が設置されている。常圧搬送室２２の正面壁には、キャリアＣとの間でウエハＷの搬入出を行う際に開かれる開閉ドア２７が設けられている。また常圧搬送室２２内には、ウエハＷを搬送するための搬送アーム２５が設けられている。さらに常圧搬送室２２のロードポート２１側から見て左側壁には、ウエハＷの向きや偏心の調整を行うアライメント室２６が設けられている。
【0018】
常圧搬送室２２におけるロードポート２１の反対側の壁面には、ロードロック室２３が接続されている。ロードロック室２３は、ウエハＷを収容した状態で内部の雰囲気を常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切り替える機能を備える。常圧搬送室２２側から見て、ロードロック室２３は、左右に並ぶように例えば２個、配置されている。常圧搬送室２２から見て、これらロードロック室２３の奥手側には、真空搬送室２４が配置されている。各ロードロック室２３に対しては、ゲートバルブ２９を介して常圧搬送室２２及び真空搬送室２４が接続されている。
【0019】
真空搬送室２４には、自然除去膜の除去（処理Ｐ１）を実施するための酸化膜除去モジュール１０１と、チタン膜の成膜（処理Ｐ２）及びその窒化処理（処理Ｐ３）を実施するためのＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２と、ルテニウム層７４の成膜（処理Ｐ４）を行うためのＲｕ膜形成モジュール１０３とが接続されている。真空搬送室２４には、搬送アーム２８が設けられており、この搬送アーム２８により、各ロードロック室２３、各モジュール１０１、１０２、１０３間でのウエハＷの受け渡しが行われる。
【0020】
また図３に模式的に示すように、真空搬送室２４には排気ライン１１１が接続され、当該排気ライン１１１の下流側には、ＡＰＣ（Auto Pressure Controller）を介してターボ分子ポンプ（Turbo Molecular Pump、ＴＰＭ）１１３が接続されている。また、真空搬送室２４に対しては、不図示のパージガス供給部から、パージガスとしてＮ２ガスが供給されている。
【0021】
従来、用いられているドライポンプは、到達圧力が２．６６×１０－２Ｐａ（２．０×１０-4Ｔｏｒｒ）程度である一方、ＴＭＰ１１３は到達圧力が、２．６６×１０－４Ｐａ（２．０×１０－６Ｔｏｒｒ）程度にもなる。従来、ドライポンプを用いた真空排気により、真空搬送室２４内は、例えば５３～１６０Ｐａ（０．４～１．２Ｔｏｒｒ）の範囲内の１０７Ｐａ（０．８Ｔｏｒｒ）に調節されていた。このとき、到達圧力がより低いＴＭＰ１１３を採用することにより、排気量の大きな大型のドライポンプを用いなくても、より大きな排気能力を得ることができる。この結果、設定圧力に変更がない場合、パージガスの供給流量を増やし、真空搬送室２４内に残存する酸素濃度を低減することができる。
【0022】
＜ＴｉＳｉＮ膜形成モジュール＞
次に、真空搬送室２４に接続されている酸化膜除去モジュール１０１、ＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２の構成について説明する。これらのモジュール１０１、１０２は、使用するガスが相違する点を除いてほぼ同様に構成されているので、以下、ＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２の構成について説明する。
図２は、本例のＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２の縦断側面図である。このＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２は、ウエハＷの表面にＴｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＡｒガスを連続的に供給し、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によりチタン膜を成膜する装置として構成されている。さらにＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２は、チタン膜に窒化ガスであるＮＨ３ガス、Ｎ２ガスなどを供給し、プラズマ処理によりチタン膜を窒化する装置としての機能も備える。
次に、真空搬送室２４に接続されている酸化膜除去モジュール１０１、ＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２の構成について説明する。これらのモジュール１０１、１０２は、使用するガスが相違する点を除いてほぼ同様に構成されているので、以下、ＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２の構成について説明する。
図２は、本例のＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２の縦断側面図である。このＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２は、ウエハＷの表面にＴｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＡｒガスを連続的に供給し、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によりチタン膜を成膜する装置として構成されている。さらにＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２は、チタン膜に窒化ガスであるＮＨ３ガス、Ｎ２ガスなどを供給し、プラズマ処理によりチタン膜を窒化する装置としての機能も備える。
【0023】
ＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２は、接地されたステンレス製の略円筒状の処理容器３１０を備えている。処理容器３１０の底面の中央部には下方に向けて突出する例えば円筒状の排気室３１１が形成され、排気室３１１の側面には、排気ライン３１２が接続されている。
前記排気ライン３１２には、例えばバタフライバルブからなる圧力調整バルブを含む真空排気部３１３が接続され、予め設定された圧力まで処理容器３１０内を減圧できるように構成されている。この処理容器３１０内の空間にてウエハＷの処理が行われる。
前記排気ライン３１２には、例えばバタフライバルブからなる圧力調整バルブを含む真空排気部３１３が接続され、予め設定された圧力まで処理容器３１０内を減圧できるように構成されている。この処理容器３１０内の空間にてウエハＷの処理が行われる。
【0024】
処理容器３１０の側面には、真空搬送室２４との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口３１４が形成されている。この搬入出口３１４はゲートバルブ３１５により開閉自在に構成されている。さらに処理容器３１０を構成する壁部内には、処理容器３１０内の温度を調節するためのヒータ３１６が埋設されている。
【0025】
また処理容器３１０内にはウエハＷを略水平に保持するための載置台３２が設けられている。載置台３２は、排気室３１１の底部から伸びる支持部３２１によって支持されている。載置台３２には加熱部であるヒータ３２０が埋設され、ウエハＷを設定温度に加熱することができる。本例では、ウエハＷの加熱温度は６００～６５０℃の範囲内の温度に設定されている。
【0026】
また載置台３２には、整合器３２２を介して、イオンの引き込み用の高周波電力を供給する高周波電源３２３が接続されている。載置台３２には、載置台３２上のウエハＷを保持して昇降させるための図示しない昇降ピンが設けられている。昇降ピンの昇降により載置台３２と外部の図示しない搬送機構との間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。
【0027】
また処理容器３１０の天井面には、ウエハＷに向けて基板処理ガスを供給するための扁平な円盤状のガスシャワーヘッド３３が設けられている。ガスシャワーヘッド３３は、絶縁部材３１７を介して処理容器３１０に取り付けられている。
ガスシャワーヘッド３３の内部には、ガスを拡散させるための拡散室３３１が形成されている。またガスシャワーヘッド３３の底面には、ウエハＷに向けてガスを吐出する多数の吐出孔３３２が分散して設けられている。さらにガスシャワーヘッド３３の上面側にはヒータ３３６が埋設されている。
ガスシャワーヘッド３３の内部には、ガスを拡散させるための拡散室３３１が形成されている。またガスシャワーヘッド３３の底面には、ウエハＷに向けてガスを吐出する多数の吐出孔３３２が分散して設けられている。さらにガスシャワーヘッド３３の上面側にはヒータ３３６が埋設されている。
【0028】
上述のガスシャワーヘッド３３には、整合器３３３を介して、プラズマ形成用の高周波電力を供給する高周波電源３３４が接続されている。即ち、本開示のＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２は、上部電極をなすガスシャワーヘッド３３と、下部電極をなす載置台３２とにより平行平板型のプラズマ処理装置を構成している。これらガスシャワーヘッド３３と載置台３２との間の空間にウエハＷを載置する。そして、チタン膜の成膜時には、ＴｉＣｌ４ガスやＨ２ガスなどを供給し、窒化処理の場合には、ＮＨ３ガスとＨ２ガス、またはＮ２ガスなどを供給して高周波電力を印加することにより、これらのガスが電離してプラズマが形成される。
【0029】
またガスシャワーヘッド３３の拡散室３３１には、ガス供給路４０の下流側端部が接続されている。このガス供給路４０の上流側には、チタン原料ガスであるＴｉＣｌ４ガスの供給用流路であるＴｉＣｌ４ガス供給管４１、プラズマ発生用に添加されるＡｒガスの供給用流路であるＡｒガス供給管４２、及び、反応ガスであるＨ２ガスの供給用流路であるＨ２ガス供給管４３が合流している。
【0030】
ＴｉＣｌ４ガス供給管４１の上流側端部には、ＴｉＣｌ４ガス供給源４１０が接続され、上流側から順に流量調節部Ｍ４１、バルブＶ４１が介設されている。またＡｒガス供給管４２の上流側端部には、Ａｒガス供給源４２０が接続され、上流側から順に流量調節部Ｍ４２、バルブＶ４２が介設されている。さらにＨ２ガス供給管４３の上流側端部には、Ｈ２ガス供給源４３０が接続され、上流側から順に流量調節部Ｍ４３、バルブＶ４３が介設されている。
これらＴｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＡｒガスの混合ガスは、ガス供給路４０を介してガスシャワーヘッド３３の拡散室３３１に流れ込み、吐出孔３３２を通って処理容器３１０内に供給される。
これらＴｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＡｒガスの混合ガスは、ガス供給路４０を介してガスシャワーヘッド３３の拡散室３３１に流れ込み、吐出孔３３２を通って処理容器３１０内に供給される。
【0031】
さらに既述のガス供給路４０の上流側には、ＮＨ３ガスの供給用流路であるＮＨ３ガス供給管４４、Ｎ２ガスの供給用流路であるＮ２ガス供給管４５が合流している。ＮＨ３ガス、Ｎ２ガスはいずれも窒化ガスである。ＮＨ３ガス供給管４４の上流側端部には、ＮＨ３ガス供給源４４０が接続され、上流側から順に流量調節部Ｍ４４、バルブＶ４４が介設されている。またＮ２ガス供給管４５の上流側端部には、Ｎ２ガス供給源４５０が接続され、上流側から順に流量調節部Ｍ４５、バルブＶ４５が介設されている。
ＮＨ３ガスは、反応ガスであるＨ２ガス及びプラズマ形成用のＡｒガスとの混合ガスとして、ガス供給路４０を介してガスシャワーヘッド３３の拡散室３３１に流れ込み、吐出孔３３２を通って処理容器３１０内に供給される。また、Ｎ２ガスはＡｒガスとの混合ガスとして、同様に処理容器３１０内に供給される。
ＮＨ３ガスは、反応ガスであるＨ２ガス及びプラズマ形成用のＡｒガスとの混合ガスとして、ガス供給路４０を介してガスシャワーヘッド３３の拡散室３３１に流れ込み、吐出孔３３２を通って処理容器３１０内に供給される。また、Ｎ２ガスはＡｒガスとの混合ガスとして、同様に処理容器３１０内に供給される。
【0032】
以上、図４を用いて説明した構成は、ガスの供給を行う機構が、エッチング処理用のＨＦガス、ＮＨ３ガス、及びプラズマ形成用のＡｒガスの供給を行う構成となっている点を除いて酸化膜除去モジュール１０１においても同様である。
酸化膜除去モジュール１０１、ＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２を構成する処理容器３１０は、各々、本実施の形態の第１の処理容器、及び第２の処理容器に相当している。
酸化膜除去モジュール１０１、ＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２を構成する処理容器３１０は、各々、本実施の形態の第１の処理容器、及び第２の処理容器に相当している。
【0033】
＜Ｒｕ膜形成モジュール＞
次に、図５、図６を参照しながら、Ｒｕ膜形成モジュール１０３の構成例について説明する。図５は、Ｒｕ膜形成モジュール１０３の全体構成を示す縦断側面図であり、図６はＲｕ膜形成モジュール１０３に設けられている載置台５２に係る拡大縦断側面図である。本例のＲｕ膜形成モジュール１０３は、ウエハＷの表面にＲｕ３（ＣＯ）１２ガス及びＣＯガスを連続的に供給し、熱ＣＶＤ法によりＲｕ膜を成膜し、凹部への埋め込みを行う装置として構成されている。
次に、図５、図６を参照しながら、Ｒｕ膜形成モジュール１０３の構成例について説明する。図５は、Ｒｕ膜形成モジュール１０３の全体構成を示す縦断側面図であり、図６はＲｕ膜形成モジュール１０３に設けられている載置台５２に係る拡大縦断側面図である。本例のＲｕ膜形成モジュール１０３は、ウエハＷの表面にＲｕ３（ＣＯ）１２ガス及びＣＯガスを連続的に供給し、熱ＣＶＤ法によりＲｕ膜を成膜し、凹部への埋め込みを行う装置として構成されている。
【0034】
処理容器５１０は、上面が開口する略円筒状の容器である。蓋部５３１は、処理容器５１０の開口を気密に塞ぐように配置されると共に、後述のガスシャワーヘッド５３を上面側から支持する。
処理容器５１０の下部側の側面には、排気ライン５１２が接続されている。排気ライン５１２には、例えばバタフライバルブからなる圧力調整バルブを含む真空排気部５１３が接続され、予め設定された圧力まで処理容器５１０内を減圧できるように構成されている。特に、本例の真空排気部５１３には、ＴＭＰが設けられており、ドライポンプを設ける場合と比較して、処理容器５１０内をより低圧の状態に維持することができる。
処理容器５１０の下部側の側面には、排気ライン５１２が接続されている。排気ライン５１２には、例えばバタフライバルブからなる圧力調整バルブを含む真空排気部５１３が接続され、予め設定された圧力まで処理容器５１０内を減圧できるように構成されている。特に、本例の真空排気部５１３には、ＴＭＰが設けられており、ドライポンプを設ける場合と比較して、処理容器５１０内をより低圧の状態に維持することができる。
【0035】
本例において、処理容器５１０内の圧力は、０．５～５０Ｐａ（３．８～３８０ｍＴｏｒｒ）の範囲内の０．５３Ｐａ（４ｍＴｏｒｒ）に設定されている。後述の実験に示すように、処理容器５１０内の圧力を低下させると、ルテニウム層７４の成膜速度が大きくなり、酸化物層７３に相当する領域に取り込まれる酸素の量を低減できることを確認している。上述の圧力範囲は、このような観点を考慮して設定されている。
【0036】
処理容器５１０の側面には、真空搬送室２４との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口５１４が形成されている。この搬入出口５１４はゲートバルブ５１５により開閉自在に構成されている。
【0037】
また処理容器５１０内にはウエハＷを略水平に保持するための載置台５２が設けられている。載置台５２は、円板状に構成された上部側部材５２ｂと、円環状に構成された下部側部材５２ａとを上下に重ねた構造となっている。
【0038】
上部側部材５２ｂは、例えば、窒化アルミニウムや石英により構成され、その上面にウエハＷが載置される。図６に示すように上部側部材５２ｂの内部には、ウエハＷを加熱するためのヒータ５２０が埋設されている。ヒータ５２０は、例えば、シート状の抵抗発熱体より構成され、不図示の電源部から電力が供給されることにより発熱し、上部側部材５２ｂ上に載置されたウエハＷを加熱する。
【0039】
本例において、ヒータ５２０は、上部側部材５２ｂ上のウエハＷを、１６０～２００℃の範囲内の１８０℃に加熱する。後述の実験に示すように、ウエハＷの加熱温度を上昇させると、ルテニウム層７４の成膜速度が大きくなり、酸化物層７３に相当する領域に取り込まれる酸素の量を低減できることを確認している。一方で、ウエハＷの加熱温度が高くなりすぎると、成膜されたルテニウム層７４にボイドが形成され、ルテニウム層７４自体の抵抗値を上昇させるおそれがある。上述の加熱温度範囲は、これらの影響を考慮して設定されている。
【0040】
また、上部側部材５２ｂの下面中央には、下方に向けて伸びる支持部５２１が接続されている。支持部５２１は、処理容器５１０の底部を貫通し、処理容器５１０の下方側に配置された昇降板５２４に対してその下端部が接続されている。昇降板５２４は、昇降機構５２２の昇降軸によって下面側から支持されている。
【0041】
上述の上部側部材５２ｂの下面側には、下部側部材５２ａが配置される。下部側部材５２ａは、温調流体が流れる不図示の流路を備えた温調部材としての機能を有する。また円環状に形成された下部側部材５２ａの下面中央には、開口の周囲から下方に向けて伸びる、筒状の管体部５２１ａが接続されている。上部側部材５２ｂを支える既述の支持部５２１は、下部側部材５２ａ及管体部５２１ａの内側に挿入されている。支持部５２１の外周面と、下部側部材５２ａ及び管体部５２１ａの内周面との間には、数ｍｍ程度の隙間が形成されている。
【0042】
管体部５２１ａは、処理容器５１０の底部を貫通し、その下端部は既述の昇降板５２４に支持されている。処理容器５１０と昇降板５２４との間は、管体部５２１ａの周囲を覆うように配置されたベローズ５２３が設けられ、処理容器５１０内を気密に保っている。
【0043】
上述の構成において、昇降板５２４を昇降させると、ウエハＷの載置面を有する上部側部材５２ｂは、処理位置（図５参照）と、その下方側に設定されたウエハＷの受け渡し位置と、の間を昇降する。ウエハＷは、載置台５２に設けられた受け渡しピンを用いて搬送アーム２８との間での受け渡しが行われるが、受け渡しピンの記載は省略してある。
【0044】
ここで図６に示すように下部側部材５２ａの上面と上部側部材５２ｂの下面との間には、管体部５２１ａの内部空間から、下部側部材５２ａの縁部まで連通し、環状に広がる隙間状の流路５２６ｂが形成されている。この流路５２６ｂは、下部側部材５２ａの上面側に形成された複数の突起部５２ｃにより、上部側部材５２ｂを下面側から支えることによって形成されている。
【0045】
また下部側部材５２ａの上面側の周縁部には、下部側部材５２ａの外縁に沿って形成された環状突起部５２ｄが設けられている。流路５２６ｂを構成する隙間は、下部側部材５２ａの外周縁の近傍位置にて、この環状突起部５２ｄによって塞がれている。
さらに図６に示すように、上部側部材５２ｂには、ウエハＷの載置面の外端位置にて、上部側部材５２ｂを上下に貫通する流路５２６ｃが形成されている。流路５２６ｃは、上部側部材５２ｂの周方向に沿って複数箇所に形成されている。
さらに図６に示すように、上部側部材５２ｂには、ウエハＷの載置面の外端位置にて、上部側部材５２ｂを上下に貫通する流路５２６ｃが形成されている。流路５２６ｃは、上部側部材５２ｂの周方向に沿って複数箇所に形成されている。
【0046】
図５、図６に示すように、処理容器５１０内において、処理位置まで上昇した上部側部材５２ｂの上面側には、環状部材５２５が配置されている。環状部材５２５は、ウエハＷの処理位置まで移動した上部側部材５２ｂに載置されているウエハＷの上面外周部と接触する位置に配置されている。環状部材５２５は、その自重によって、ウエハＷを上部側部材５２ｂの載置面に押し付ける役割を果たす。
【0047】
図６に示すように、環状部材５２５はＬ字を横転させた断面形状を有し、下方側へ向けて屈曲する内周部の下端面にてウエハＷを押さえる。また環状部材５２５は、この内周部より外方側へ延びる平坦な下面を備えた本体部を有する。環状部材５２５の本体部は、上部側部材５２ｂの外周領域の上面、及び当該外周領域を周方向に沿って覆うように設けられたエッジリング５２７の上面に対して隙間を開けて対向するように配置される。この隙間は、流路５２６ｄを構成している。
【0048】
ここで上部側部材５２ｂを処理位置の下方側の受け渡し位置まで移動させると、環状部材５２５は、不図示の支持部に受け渡された状態となり、真空搬送室２４側の搬送アーム２８との間でのウエハＷの受け渡しを阻害しない構成となっている。
【0049】
図５に示すように、支持部５２１と管体部５２１ａとの間の隙間部５２６ａには、配管５２８ａを介してパージガス供給部５２８が接続されている。パージガス供給部５２８は、載置台５２（上部側部材５２ｂ）に配置されたウエハＷの裏面側へのＲｕ３（ＣＯ）１２の回り込みを抑えるためのパージガスを供給する役割を果たす。パージガス供給部５２８は、パージガスとしてＣＯガスを供給する。
【0050】
図６中に破線の矢印で示すように、支持部５２１と管体部５２１ａとの間の隙間部５２６ａに供給されたパージガスは、下部側部材５２ａと上部側部材５２ｂとの間の流路５２６ｂ、上部側部材５２ｂの周縁部に形成された流路５２６ｃ、上部側部材５２ｂの周縁部及びエッジリング５２７と環状部材５２５との間に形成された流路５２６ｄを通って処理容器５１０内へと流れ込む。
パージガス供給部５２８は、５０～１００ｓｃｃｍ範囲内の例えば１００ｓｃｃｍのパージガスを載置台５２へと供給する。
パージガス供給部５２８は、５０～１００ｓｃｃｍ範囲内の例えば１００ｓｃｃｍのパージガスを載置台５２へと供給する。
【0051】
載置台５２（下部側部材５２ａ）に配置されたウエハＷと対向する位置には、ガスシャワーヘッド５３が設けられている。既述のように、本例のガスシャワーヘッド５３は、処理容器５１０の上面の開口を塞ぐ蓋部５３１によって支持されている。ガスシャワーヘッド５３が、ガスを拡散させるための拡散室と、ウエハＷに向けてガスを吐出するための多数の吐出孔とを備えている点は、図４に示すガスシャワーヘッド３３と同様である。そこで図５においては、ガスシャワーヘッド５３の縦断面形状の記載は省略してある。
【0052】
ガスシャワーヘッド５３には、ガス供給路６０の下流側端部が接続されている。このガス供給路６０の上流側には、ルテニウム原料ガスの供給用流路であるルテニウム原料ガス供給管６１が合流している。ルテニウム原料ガス供給管６１には、下流側から順にバルブＶ６１、流量計６１３が設けられ、その上流側端部は原料容器６１１に接続されている。原料容器６１１は、不図示のヒータにより加熱されるように構成され、その内部にルテニウム原料６１２として固体のＲｕ３（ＣＯ）１２を収容している。
原料容器６１１には、キャリアガス供給管６３の一端が原料容器６１１内に挿入されるように設けられている。キャリアガス供給管６３の他端は、流量調節部Ｍ６３を介してキャリアガスであるＣＯガスのガス供給源６３０に接続されている。
原料容器６１１には、キャリアガス供給管６３の一端が原料容器６１１内に挿入されるように設けられている。キャリアガス供給管６３の他端は、流量調節部Ｍ６３を介してキャリアガスであるＣＯガスのガス供給源６３０に接続されている。
【0053】
上述の構成において、原料容器６１１における反応調節ガス供給管６２の加熱温度とガス供給源６３０からのＣＯガスの供給流量とを調節することにより、ガスシャワーヘッド５３を介して処理容器５１０に供給されるキャリアガス（ＣＯガス）及びＲｕ３（ＣＯ）１２の供給流量を調節する。
【0054】
本例では、ＣＯガスの流量が２０～３００ｓｃｃｍの範囲内の３０ｓｃｃｍに調節され、Ｒｕ３（ＣＯ）１２の単位時間当たりの供給量が２００～１８００ｍｇ／分の範囲内の３００ｍｇ／分に調節される。
ＣＯガスは、Ｒｕ３（ＣＯ）１２の分解を抑制し、ルテニウム層７４の成膜速度を低化させる作用がある。この観点で、後述の実験に示すように、キャリアガスとして用いられるＣＯガスの流量を低下させると、ルテニウム層７４の成膜速度が大きくなり、酸化物層７３に相当する領域に取り込まれる酸素の量を低減できることを確認している。上述のキャリアガスの流量範囲は、このような観点を考慮して設定されている。
ＣＯガスは、Ｒｕ３（ＣＯ）１２の分解を抑制し、ルテニウム層７４の成膜速度を低化させる作用がある。この観点で、後述の実験に示すように、キャリアガスとして用いられるＣＯガスの流量を低下させると、ルテニウム層７４の成膜速度が大きくなり、酸化物層７３に相当する領域に取り込まれる酸素の量を低減できることを確認している。上述のキャリアガスの流量範囲は、このような観点を考慮して設定されている。
【0055】
また、既述のガス供給路６０には、反応調節用ガスであるＣＯガスの供給用流路であるＣＯガス供給管６２を合流させる構成としてもよい。この場合、ＣＯガス供給管６２の上流側端部には、ＣＯガス供給源６２０が接続され、上流側から順に流量調節部Ｍ６２、バルブＶ６２が介設されている。
なお既述のように、ルテニウム層７４の成膜速度を大きくして、酸化物層７３に相当する領域に取り込まれる酸素の量を低減するためには、ＣＯガスの供給流量は少ないことが好ましい。この観点で、次に示すウエハＷの処理例では、ＣＯガス供給管６２からの反応調節用ガスであるＣＯガスの供給は行わない場合について説明する。
なお既述のように、ルテニウム層７４の成膜速度を大きくして、酸化物層７３に相当する領域に取り込まれる酸素の量を低減するためには、ＣＯガスの供給流量は少ないことが好ましい。この観点で、次に示すウエハＷの処理例では、ＣＯガス供給管６２からの反応調節用ガスであるＣＯガスの供給は行わない場合について説明する。
【0056】
上述の構成を備えた成膜装置１は、図２に示すように制御部１００を備えている。制御部１００は、プログラムを記憶した記憶部、メモリ、ＣＰＵを含むコンピュータにより構成される。プログラムは、制御部１００から制御部１００の各部に向けて制御信号を出力し、ウエハＷの搬送や各モジュール１０１、１０２、１０３におけるウエハＷの処理を実行するための命令（ステップ）が組まれている。プログラムは、コンピュータの記憶部、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、不揮発性メモリなどに格納され、この記憶部から読み出されて制御部１００にインストールされる。
【0057】
＜ウエハの処理＞
上述の構成を備える成膜装置１にてウエハＷを処理する動作について説明する。
初めに、複数枚のウエハＷを収容したキャリアＣが、成膜装置１のロードポート２１に搬送される。各ウエハＷの上面には凹部が形成された状態となっている。ウエハＷは、搬送アーム２５によってキャリアＣから取り出され、常圧搬送室２２を介してアライメント室２６に搬入され、アライメントが行われた後、ロードロック室２３を介して、真空搬送室２４に搬入される。
上述の構成を備える成膜装置１にてウエハＷを処理する動作について説明する。
初めに、複数枚のウエハＷを収容したキャリアＣが、成膜装置１のロードポート２１に搬送される。各ウエハＷの上面には凹部が形成された状態となっている。ウエハＷは、搬送アーム２５によってキャリアＣから取り出され、常圧搬送室２２を介してアライメント室２６に搬入され、アライメントが行われた後、ロードロック室２３を介して、真空搬送室２４に搬入される。
【0058】
続いてウエハＷは、搬送アーム２８により酸化膜除去モジュール１０１に搬送される。酸化膜除去モジュール１０１においては、載置台３２にウエハＷを配置した後、処理容器３１０内の圧力調節、ウエハＷの温度調節を行う。しかる後、ＨＦガス、ＮＨ３ガス及びＡｒガスを供給すると共に、高周波電源３３４から高周波電力を印加して、これらのガスをプラズマ化する。プラズマ化したガスにより、凹内に露出するシリコンウエハ７１の表面に形成されている自然酸化膜が除去される（自然酸化膜を除去する工程。処理Ｐ１）。
【0059】
自然酸化膜の除去が終わったら、搬送アーム２８により、酸化膜除去モジュール１０１の処理容器（第１の処理容器）３１０から、ＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２の処理容器（第２の処理容器）３１０へとウエハＷを搬送する。次いで、載置台３２にウエハＷを配置した後、処理容器３１０内の圧力調節、ウエハＷの温度調節を行う。しかる後、ＴｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＡｒガスを供給すると共に、高周波電源３３４から高周波電力を印加して、これらのガスをプラズマ化する。プラズマ化したガスにより、凹内の底部にチタン膜が形成される（チタンを含む層を形成する工程。処理Ｐ２）。
【0060】
予め設定された時間、チタン膜の形成を行ったら、ＴｉＣｌ４ガスなどの供給および各高周波電源３３４、３２３からの電力の印加を停止する。
次いで、処理容器３１０に供給するガスをＮ２ガスとＡｒガスガスとの混合ガス、ＮＨ３ガスとＡｒガスとの混合ガスに順次、切り替え、同様のプラズマ処理を実施する。これにより、チタン膜の窒化が行われる（チタンを含む層の表面を窒化する工程。処理Ｐ３）。また、シリコンウエハ７１側から窒化されたチタン膜へシリコン原子が拡散することにより、ＴｉＳｉＮ層７２が形成される。
次いで、処理容器３１０に供給するガスをＮ２ガスとＡｒガスガスとの混合ガス、ＮＨ３ガスとＡｒガスとの混合ガスに順次、切り替え、同様のプラズマ処理を実施する。これにより、チタン膜の窒化が行われる（チタンを含む層の表面を窒化する工程。処理Ｐ３）。また、シリコンウエハ７１側から窒化されたチタン膜へシリコン原子が拡散することにより、ＴｉＳｉＮ層７２が形成される。
【0061】
チタン膜の形成及び窒化処理が終わったら、搬送アーム２８により、ＴｉＳｉＮ膜形成モジュール１０２の処理容器（第２の処理容器）３１０から、Ｒｕ膜形成モジュール１０３の処理容器（第３の処理容器）５１０へとウエハＷを搬送する（第３の処理容器へと前記基板を搬送する工程）。
【0062】
これらモジュール１０１、１０２、１０３間でのウエハＷの搬送は、ＴＭＰ１１３による真空排気が行われている共通の真空搬送室２４を介して実施される。これにより、自然酸化膜の除去や、ＴｉＳｉＮ層７２の形成が行われた後のウエハＷを、真空搬送室２４内に残存する酸素濃度が低い環境下にて搬送することが可能となる。この結果、シリコンウエハ７１やＴｉＳｉＮ層７２への酸素原子の取り込みを抑制し、ルテニウム層７４形成後のコンタクト抵抗の増加を抑えることができる。
【0063】
ウエハＷをＲｕ膜形成モジュール１０３の処理容器５１０に搬入して載置台５２に受け渡した後、搬送アーム２８を処理容器５１０内から退避させると共に、受け渡し位置から処理位置へと載置台５２を上昇させる（基板を配置する工程）。この動作により、不図示の支持部に支持されていた環状部材５２５が載置台５２に受け渡され、その自重によってウエハＷを上部側部材５２ｂの載置面に押し付けた状態となる。
【0064】
次いで、載置台３２内の圧力調節、ウエハＷ裏面へのＲｕ３（ＣＯ）１２の回り込み防止用のパージガスの供給、ウエハＷの温度調節を行う（基板を加熱する工程、パージガスを供給する工程）。しかる後、所定の温度に加熱されている原料容器６１１に対し、ガス供給源６３０からへキャリアガスを供給する。この動作により、ルテニウム原料６１２から昇華したＲｕ３（ＣＯ）１２のガスがピックアップされ、キャリアガスと共にガスシャワーヘッド５３から処理容器５１０へと供給される。
このとき、本例においてはガスシャワーヘッド５３に対して原料容器６１１と並列に接続されているガス供給源６２０からは、反応調節用ガスであるＣＯガスの供給は行わない。
このとき、本例においてはガスシャワーヘッド５３に対して原料容器６１１と並列に接続されているガス供給源６２０からは、反応調節用ガスであるＣＯガスの供給は行わない。
【0065】
上述の動作により、処理容器５１０内では、加熱されたウエハＷ上でＲｕ３（ＣＯ）１２が分解し、ウエハＷの表面にルテニウムが堆積していく。このルテニウムの堆積によりルテニウム層７４が形成され、凹部へのルテニウムの埋め込みも行われる（ルテニウムを埋め込む工程。処理Ｐ４）。
【0066】
このとき、ウエハＷが１６０～２００℃の範囲内の１８０℃に加熱されていることにより、後述の実験結果に比較例として示す加熱温度（１５５℃）と比較して成膜速度が大きくなる。
また、本例では、ガス供給源６３０から供給されるキャリアガスの供給流量を２０～３００ｓｃｃｍの範囲内（好適には２００ｓｃｃｍ未満）の３０ｓｃｃｍに調節し、ガス供給源６２０側からの反応調節用のＣＯガスの供給は行わない。なお、回り込み防止用のパージガスの流量は、５０～１００ｓｃｃｍ範囲内の１００ｓｃｃｍである。この場合にも、キャリアガスを後述の実験結果に比較例として示すＣＯガスの供給量（キャリアガス／反応調節用ガス／パージガス＝１００ｓｃｃｍ／１００ｓｃｃｍ／１００ｓｃｃｍ）と比較して、成膜速度が大きくなる。
また、本例では、ガス供給源６３０から供給されるキャリアガスの供給流量を２０～３００ｓｃｃｍの範囲内（好適には２００ｓｃｃｍ未満）の３０ｓｃｃｍに調節し、ガス供給源６２０側からの反応調節用のＣＯガスの供給は行わない。なお、回り込み防止用のパージガスの流量は、５０～１００ｓｃｃｍ範囲内の１００ｓｃｃｍである。この場合にも、キャリアガスを後述の実験結果に比較例として示すＣＯガスの供給量（キャリアガス／反応調節用ガス／パージガス＝１００ｓｃｃｍ／１００ｓｃｃｍ／１００ｓｃｃｍ）と比較して、成膜速度が大きくなる。
【0067】
また、この処理は、真空排気部５１３に設けられているＴＭＰを用いた真空排気により、処理容器５１０内の圧力を０．５～５０Ｐａ（３．８～３８０ｍＴｏｒｒ）の範囲内の０．５３Ｐａ（４ｍＴｏｒｒ）に設定して実施されている。ドライポンプと比較して、同程度の大きさで排気能力の高いＴＭＰを用いることにより、処理容器５１０に供給されているＣＯガスや、Ｒｕ３（ＣＯ）１２の分解により生成するＣＯを効率的に排気することができる。
【0068】
また、後述の実験結果に比較例として示す処理容器５１０内の圧力（２．２１Ｐａ（１６．６ｍＴｏｒｒ））と比べ、処理容器５１０内の圧力を低下させることにより、Ｒｕ３（ＣＯ）１２分子とＣＯ分子との衝突頻度を低減できる。これらの分子の衝突頻度の低減により、ＣＯ分子によるＲｕ３（ＣＯ）１２の分解抑制作用が低下し、ルテニウムの成膜速度の向上に寄与する。
このように、処理容器５１０からの排気流量、処理容器５１０内の設定圧力の各条件を調節することによってもルテニウム層７４の成膜速度を大きくすることができる。
このように、処理容器５１０からの排気流量、処理容器５１０内の設定圧力の各条件を調節することによってもルテニウム層７４の成膜速度を大きくすることができる。
【0069】
以上に説明した各条件のうち、少なくとも処理容器５１０内の圧力、ウエハＷの加熱温度、キャリアガスであるＣＯガス、及びパージガスであるＣＯガスの供給流量を既述の範囲内の値に調節する。これらの変数の調節により、ルテニウム層７４とＴｉＳｉＮ層７２との境界領域（図１の酸化物層７３に相当する）における酸素原子の含有割合を２原子％以下とすることができる。この要件を満たすことが可能な各変数の設定値は、例えば事前の成膜実験の結果を参照して特定することができる。
【0070】
こうして予め設定した時間、ルテニウム層７４の成膜を実施したら、ルテニウム原料ガスの供給、及びウエハＷの加熱を停止する。次いで、処理位置から受け渡し位置へと載置台５２を降下させ、搬入時とは反対の動作により処理容器５１０からウエハＷを搬出する。そして、真空搬送室２４、ロードロック室２３、常圧搬送室２２を通ってウエハＷを搬送し、元のキャリアＣへ処理済みのウエハＷを収容する。
【0071】
本実施の形態に係る成膜装置１によれば、インキュベーションタイムの短縮、及び、成膜速度が大きくなる条件を選択してルテニウム層７４の成膜を行っている。これにより、下層側に形成されたＴｉＳｉＮ層７２との境界領域における酸素の取り込みを抑制し、酸化物層７３の形成を抑えつつ、ウエハＷの表面に形成された凹部に対してルテニウムの埋め込みを行うことができる。
【0072】
＜バリエーション＞
ここで、ルテニウムの埋め込みを行うにあたっては、１つの成膜条件にてルテニウム層７４の成膜を行うことは必須の要件ではない。例えば、前述のルテニウムを埋め込む工程を、ＴｉＳｉＮ層７２との境界領域におけるルテニウムの埋め込みを行う第１工程と、次いで、残りの前記凹部内への前記ルテニウムの埋め込みを行う第２工程とに分けてもよい。第１工程では、最終的に成膜されるルテニウム層７４の膜厚の５～５０％程度の成膜を行い、第２工程にて残りのルテニウム層７４を成膜する場合を例示できる。
ここで、ルテニウムの埋め込みを行うにあたっては、１つの成膜条件にてルテニウム層７４の成膜を行うことは必須の要件ではない。例えば、前述のルテニウムを埋め込む工程を、ＴｉＳｉＮ層７２との境界領域におけるルテニウムの埋め込みを行う第１工程と、次いで、残りの前記凹部内への前記ルテニウムの埋め込みを行う第２工程とに分けてもよい。第１工程では、最終的に成膜されるルテニウム層７４の膜厚の５～５０％程度の成膜を行い、第２工程にて残りのルテニウム層７４を成膜する場合を例示できる。
【0073】
例えば第２工程では、Ｒｕ３（ＣＯ）１２と共にキャリアガスとして処理容器５１０へ供給されるＣＯガスに加え、反応調節ガスとして０ｓｃｃｍより大きく、８００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量のＣＯガスを処理容器５１０へ供給してもよい。反応調節ガスは、図５に示すガス供給源６２０から供給される。
既述のようにＣＯガスは、Ｒｕ３（ＣＯ）１２の分解を抑制する作用がある。このため、ＣＯガスの供給流量を増やせば、ルテニウム層７４の成膜速度が低下し、ＴｉＳｉＮ層７２との境界領域にて酸素原子が取り込まれやすい状態となってしまう。一方で、成膜速度を低下させた条件下で得られたルテニウム層７４は表面が平滑化するという効果がある。
既述のようにＣＯガスは、Ｒｕ３（ＣＯ）１２の分解を抑制する作用がある。このため、ＣＯガスの供給流量を増やせば、ルテニウム層７４の成膜速度が低下し、ＴｉＳｉＮ層７２との境界領域にて酸素原子が取り込まれやすい状態となってしまう。一方で、成膜速度を低下させた条件下で得られたルテニウム層７４は表面が平滑化するという効果がある。
【0074】
そこで、ＴｉＳｉＮ層７２との境界領域にルテニウム層７４の成膜を行う期間中は、反応調節ガスを供給していない条件下で成膜を行い、酸素原子の取り込みを抑制する（第１工程）。次いで、ルテニウム層７４によってＴｉＳｉＮ層７２が覆われ、酸素原子が取り込まれにくい段階となったら、ガス供給源６２０からの反応調節ガスの供給を行い、ルテニウム層７４の表面を平滑化する効果を得る（第２工程）。
【0075】
なお、第２工程にて変化させる成膜条件は、反応調節ガスの供給開始に限定されない。例えば、基板を加熱する温度を１３０℃以上、１６０℃未満の範囲の１５５℃まで低下させてもよい。この例では、ボイドの形成が少ない良質なルテニウム層７４を得られるという効果がある。ウエハＷの温度調節は、設定温度の変更によるヒータ５２０への供給電力の調節と、下部側部材５２ａ内に形成された不図示の流路を流れる温調流体（例えば冷媒）の流量調節とを組み合わせて実施することができる。
【0076】
真空搬送室２４の構成や、真空搬送室２４に接続するモジュール１０１、１０２、１０３の数は、図３に示す例には限定されない。例えば真空搬送室２４に対し、これらのモジュール１０１、１０２、１０３を２組以上接続してもよい。
一方で、ルテニウムの埋め込みは、図３に示したマルチチャンバ型の成膜装置１を用いて実施することは必須の要件ではない。例えば単体のＲｕ膜形成モジュール１０３からなる成膜装置を用いてもよい。この場合には、凹部内の自然酸化膜の除去やチタン膜の形成、その後の窒化処理は、他の装置にて実施され、その後、処理対象のウエハＷがＲｕ膜形成モジュール１０３である成膜装置に搬送される。
一方で、ルテニウムの埋め込みは、図３に示したマルチチャンバ型の成膜装置１を用いて実施することは必須の要件ではない。例えば単体のＲｕ膜形成モジュール１０３からなる成膜装置を用いてもよい。この場合には、凹部内の自然酸化膜の除去やチタン膜の形成、その後の窒化処理は、他の装置にて実施され、その後、処理対象のウエハＷがＲｕ膜形成モジュール１０３である成膜装置に搬送される。
【0077】
この他、真空搬送室２４内やＲｕ膜形成モジュール１０３の処理容器５１０内を予め設定した圧力に調節する能力を有していれば、これらの空間の真空排気にＴＭＰを用いることは必須の要件ではない。ドライポンプを用いて真空排気を行ってもよい。
【0078】
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【0079】
（実験）
成膜条件を変化させてルテニウム層７４の成膜を行った。
Ａ．実験条件
シリコンウエハ７１からの自然酸化膜の除去、チタン膜の形成及び窒化処理によるＴｉＳｉＮ層７２が形成されたウエハＷに対し、図５、図６を用いて説明したＲｕ膜形成モジュール１０３を用い、ルテニウム層７４の成膜を行った。得られた膜７２～７３の積層構造の深さ方向に沿った酸素原子の含有割合の分布を測定した。酸素原子の含有割合は、Ｘ線光電子分光（X-ray Photoelectron Spectroscopy、ＸＰＳ）法により測定した。
（比較例１）ウエハＷの加熱温度を１５５℃、処理容器５１０の設定圧力を２．２１Ｐａ（１６．６ｍＴｏｒｒ）、キャリアガス／反応調節ガス／パージガスであるＣＯガスの流量を各々１００ｓｃｃｍ／１００ｓｃｃｍ／１００ｓｃｃｍとして、１０ｎｍのルテニウム層７４を成膜し、酸素原子の含有割合の分布を測定した。Ｒｕ３（ＣＯ）１２の単位時間当たりの供給量は１４００ｍｇ／分である。
（参考例１）処理容器５１０の設定圧力を０．５３Ｐａ（４ｍＴｏｒｒ）、キャリアガス／反応調節ガス／パージガスであるＣＯガスの流量を３０ｓｃｃｍ／０ｓｃｃｍ／１００ｓｃｃｍとした点を除いて、比較例１同様の条件でルテニウム層７４の成膜を行った。
（参考例２）ウエハＷの加熱温度を１９５℃とした点を除いて、比較例１同様の条件でルテニウム層７４の成膜を行った。
成膜条件を変化させてルテニウム層７４の成膜を行った。
Ａ．実験条件
シリコンウエハ７１からの自然酸化膜の除去、チタン膜の形成及び窒化処理によるＴｉＳｉＮ層７２が形成されたウエハＷに対し、図５、図６を用いて説明したＲｕ膜形成モジュール１０３を用い、ルテニウム層７４の成膜を行った。得られた膜７２～７３の積層構造の深さ方向に沿った酸素原子の含有割合の分布を測定した。酸素原子の含有割合は、Ｘ線光電子分光（X-ray Photoelectron Spectroscopy、ＸＰＳ）法により測定した。
（比較例１）ウエハＷの加熱温度を１５５℃、処理容器５１０の設定圧力を２．２１Ｐａ（１６．６ｍＴｏｒｒ）、キャリアガス／反応調節ガス／パージガスであるＣＯガスの流量を各々１００ｓｃｃｍ／１００ｓｃｃｍ／１００ｓｃｃｍとして、１０ｎｍのルテニウム層７４を成膜し、酸素原子の含有割合の分布を測定した。Ｒｕ３（ＣＯ）１２の単位時間当たりの供給量は１４００ｍｇ／分である。
（参考例１）処理容器５１０の設定圧力を０．５３Ｐａ（４ｍＴｏｒｒ）、キャリアガス／反応調節ガス／パージガスであるＣＯガスの流量を３０ｓｃｃｍ／０ｓｃｃｍ／１００ｓｃｃｍとした点を除いて、比較例１同様の条件でルテニウム層７４の成膜を行った。
（参考例２）ウエハＷの加熱温度を１９５℃とした点を除いて、比較例１同様の条件でルテニウム層７４の成膜を行った。
【0080】
Ｂ．実験結果
参考例１、２及び比較例１の結果を図７に示す。図７の横軸は、ウエハＷの表面からの深さ、縦軸は各深さ位置における酸素原子の含有割合を百分率表記してある。インキュベーション時間を除くルテニウム層７４の成膜速度は、比較例１は１．５ｎｍ／分、参考例１は６．９ｎｍ／分、参考例２は８．１ｎｍ／分であった。
参考例１、２及び比較例１の結果を図７に示す。図７の横軸は、ウエハＷの表面からの深さ、縦軸は各深さ位置における酸素原子の含有割合を百分率表記してある。インキュベーション時間を除くルテニウム層７４の成膜速度は、比較例１は１．５ｎｍ／分、参考例１は６．９ｎｍ／分、参考例２は８．１ｎｍ／分であった。
【0081】
図７に示す結果によると、成膜速度が最も小さい比較例１では、深さ１２～１４ｎｍ付近の境界領域（図１の酸化物層７３が形成される領域に相当）において、酸素の含有割合の最大値が３．５原子％程度となっている。これはＲｕ３（ＣＯ）１２に含まれる酸素原子がＴｉＳｉＮ層７２との反応により取り込まれた結果であると考えられる。
【0082】
一方、処理容器５１０の設定圧力を低下させると共に、キャリアガスの流量を低減し、反応調節ガスの供給を停止した参考例１では、境界領域における酸素の含有割合の最大値が２．０原子％程度まで低減されている。また、ウエハＷの加熱温度を高くした参考例２においても、同値が２．７原子％まで低減された。
【0083】
従って、処理容器５１０の設定圧力、キャリアガスの流量、反応調節ガスの供給停止、ウエハＷの加熱温度の各変数の調整により、酸素の低減効果が得られることを確認できた。そこで、これらの変数について、既述の実施形態にて説明した範囲内の値に調節することにより、前記境界領域における酸素原子の含有量を２原子％以下とすることは可能であると言える。
【符号の説明】
【0084】
Ｗ ウエハ
１ 成膜装置
１０３ Ｒｕ膜形成モジュール
５１０ 処理容器
５２ 載置台
５２８ パージガス供給部
５２８ａ 配管
６１２ ルテニウム原料
１ 成膜装置
１０３ Ｒｕ膜形成モジュール
５１０ 処理容器
５２ 載置台
５２８ パージガス供給部
５２８ａ 配管
６１２ ルテニウム原料
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】