(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の領域が共に、酸化物からなり、且つ互いに異なる材料からなる第１及び第２の領域を有する基板を用意する工程、及び１００ｅＶ以下のエネルギーの希ガスイオンによるバイアススパッタリング法を行うことにより、該第２の領域に成膜材料ａを選択的に成膜する工程を有し、
前記成膜材料ａは元素として前記基板へ照射され、
前記基板への前記成膜材料ａの照射量をＳａ［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ２］、前記基板への前記希ガスイオンの照射量をＧｉｏｎ［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ２］、前記第１の領域上に前記成膜材料ａが０．３ｎｍ堆積している状況における、前記成膜材料ａのスパッタリング率をＲｎ−ａ［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］、前記第２の領域上に前記成膜材料ａが０．３ｎｍ堆積している状況における、前記成膜材料ａのスパッタリング率をＲｎ’−ａ［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］、前記第１の領域上に前記成膜材料ａが０．３ｎｍ堆積している状況における、前記第１の領域を構成する元素のスパッタリング率をＲｎ−ｕ［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］としたとき、下記式が成立することを特徴とする膜の製造方法。
Ｒｎ−ａ／Ｒｎ’−ａ≧８７
Ｓａ［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ２］＜Ｒｎ−ａ［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］・Ｇｉｏｎ［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ２］
Ｓａ［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ２］＞Ｒｎ’−ａ［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］・Ｇｉｏｎ［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ２］
Ｒｎ−ａ／Ｒｎ−ｕ＞１
【請求項２】
前記バイアススパッタリング法により、成膜される材料が金属材料である請求項１記載の膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成膜法、特に堆積元素の他にイオン粒子による効果を適用する膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、機能性材料としての微細構造体への関心が高まっている。
こうした微細構造体の作製手法としては、フォトリソグラフィーなどの微細パターン形成技術を代表される半導体加工技術によって直接的に微細構造体を作製する手法が挙げられる。これらパターンに対して特定の材料を選択的に堆積させること、付着させることはプロセス数の削減に大きく効果をもたらすことから非常に興味を持たれる分野である。
【０００３】
そして、従来の選択成長・選択成膜と言えば、化学気相成長法（ＣＶＤ）が主である。このＣＶＤにおいては、原料ガスを熱、光、プラズマ等によりラジカル化させて反応性に富ませることにより、特定の場所に堆積させる手法である。一方、物理的に堆積させる手法を物理気相成長法（ＰＶＤ）という。
【０００４】
ＰＶＤの一つであるスパッタリング法を用いて、選択的成膜を行うことが、非特許文献１に記載されている。
同非特許文献１では、加速電圧５００ｅＶで、Ｓｉ領域とＷ（タングステン）領域とからなる基板上に、Ａｒイオンを用いて、アルミニウム（Ａｌ）を成膜することが記載されている。そして、斯かる場合、Ｓｉ領域上にのみ、Ａｌが選択的に成膜できることが記載されている。
【非特許文献１】“Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．”Ａ，Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．４，ｐ．１９１６から１９２５，１９９９年７月／８月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記非特許文献１を参考に、加速電圧５００ｅＶで、ＳｉＯ2領域とＴａ2Ｏ5領域を有する基板上に、Ａｌの成膜を検討したところ、選択スパッタができないことが分かった。
【０００６】
そこで、本発明は、酸化物領域を有する基板上への選択スパッタを実現する膜の製造方法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】
【０００７】
本発明に係る膜の製造方法は、第１及び第２の領域が共に、酸化物からなり、且つ互いに異なる材料からなる第１及び第２の領域を有する基板を用意する工程、及びバイアススパッタリング法により、該第１及び第２の領域のいずれか一方に選択的に成膜する工程を有することを特徴とする。
【０００９】
前記バイアススパッタリング法による加速電圧を１００ｅＶ以下にして成膜するのが好ましい。
また、本発明は、一つ以上の元素からなる構成元素群と、構成元素群の異なる複数の領域を有する基体、基体に堆積させるための一つ以上の元素からなる原料元素群と、イオン化した元素を照射する気相成膜方法である。その気相成膜方法において、該基体上の特定の構成元素群からなる領域のみに原料元素群を副生成物なしに堆積させることを特徴とする選択的成膜方法である。
【００１０】
また、前記の成膜方法において、イオン化した元素が少なくとも一種以上の希ガス元素からなることを特徴とする。
また、前記の成膜方法がスパッタリング法であることを特徴とする。
【００１１】
また、前記の成膜方法において、イオン化した元素の照射はスパッタリング法のプロセスガスとなる希ガスイオンを基体へのバイアスの印加により基体側へ誘導することで達せられることを特徴とする。
【００１２】
また、前記の成膜方法において、構成元素群の異なる複数の領域からなる基体上における領域Ｒn［ｎ＝１，２，３・・・］の構成元素群上に堆積元素群ａが０．３ｎｍ堆積した状況にてイオン化した元素を基体に対して垂直に照射する。領域Ｒn上の堆積元素群ａのスパッタリングされる率Ｒn-a［ｎ＝１，２，３・・・］を各々の領域にて数値化する。そのとき、そのいずれかの比が１．２倍以上の差を有していれば、該領域Ｒn間にて堆積元素群ａの照射量とイオンの照射量を最適化することにより堆積元素の堆積・非堆積領域を構成可能とする選択的成膜方法である。
【００１３】
また、前記の堆積元素群ａの照射量とイオンの照射量にあって、基体への元素群ａの照射量Ｓa［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］、イオンの照射量Ｇion［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］を定義する。かつ基体上のある一つの領域Ｒnとその他のある一つの領域Ｒn'におけるスパッタリング率をそれぞれＲn-a［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］、Ｒn'-a［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］（Ｒn-a／Ｒn'-a＞１．２）と定義する。その場合に、
Ｓa［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］＜Ｒn-a［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］・Ｇion［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］、
Ｓa［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］＞Ｒn'-a［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］・Ｇion［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］
の関係が成立する。そのように条件を設定することを特徴とする選択的成膜方法である。
【００１４】
また、前記の基体上の任意の領域Ｒｎ上に堆積元素ａが０．３ｎｍ堆積している状況において、領域Ｒnの構成元素のスパッタリング率Ｒn-u［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］と前記記載の堆積元素群ａのスパッタリング率Ｒn-a［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］を定義する。その場合に、
Ｒn-a／Ｒn-u＞１
の関係が成り立つように材料選択することを特徴とする選択的成膜方法である。
【００１５】
さらに、前記のスパッタリング率Ｒn-a、Ｒn-u等を数値計算の手法により算出して、材料選択することを特徴とする選択的成膜方法である。
更にまた別の本発明は、前記スパッタリング率Ｒn-a［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］、Ｒn-u［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］等を無数の材料に対して数値計算の手法により算出して、データベース化した情報を記録した記録媒体である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、酸化物領域を有する基板上への選択スパッタを実現する膜の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の選択スパッタを実現する膜の製造方法、及びその詳細な条件について図面等を用いて説明する。
本発明者らが検討したところによると、上記非特許文献１においては、（成膜される場合には）成膜レートが非常に高い状態を利用して、２つの領域（ＳｉとＷ）上への成膜レートに明瞭な差を設けて、選択スパッタを実現している。
【００１８】
しかし、加速電圧５００ｅＶで酸化物領域上に成膜を試みた場合、特に酸化物の密度が一般に金属等に比べて低く、互いに異なる酸化物同士でも、成膜レートに顕著な差異が表れないという認識に至った。
【００１９】
そこで、上記加速電圧に比して、例えば極めて低い５０ｅＶで成膜すると、酸化物同士の領域においても、いずれか一方にのみ選択的にスパッタリングによる成膜が実現できるという本発明を成すに至った。実際には、１００ｅＶ以下で、酸化物上への選択的なスパッタ成膜が可能である。成膜レートを勘案すると、実用的には５ｅＶ以上であるのがよい。本発明は、特に、第１の材料からなる第１の領域の両側が、第２の材料からなる第２の領域で挟まれている、あるいは取り囲まれている場合に、第１の領域が１００ｎｍ以下のサイズである場合に好適に採用できる。例えば、間隔が１００ｎｍ以下である酸化物領域間に、当該酸化物で構成される凹部に金属材料を埋めるような場合に有効である。
【００２０】
より具体的には、半導体プロセスにおいて、シリコンなどの酸化物で構成された凹部に配線となる金属（アルミニウムや銅など）を充填する場合に適用でき、メッキ充填に替わるプロセスとなる。成膜レートを考慮すると、配線間隔が１００ｎｍ以下、例えば１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下のプロセスに採用できる。
【００２１】
これは、主に、成膜材料が基板に向かってくると共に、Ａｒイオンも基板に衝突することが起因している。
例えば、加速電圧５００ｅＶの場合、ＳｉＯ2上に成膜されたＡｌがＡｒイオンにより、再スパッタ（成膜されたものが剥がれることを意味する。）される割合と、Ｔａ2Ｏ5上のＡｌが再スパッタされる割合の差異は２倍程度と見積もられる。再スパッタ割合は、Ｔａ2Ｏ5上の方が高い。
【００２２】
これに対して、加速電圧を５０ｅＶ程度にまで下げると、再スパッタ率の差異は、両者で２０倍も生じる。
本発明では、これを利用して、酸化物領域上への選択スパッタを実現している。
【００２３】
なお、本発明は、少なくとも２つの領域（一方は酸化物からなる）を有する基板上に選択スパッタを行うものである。勿論、両領域が酸化物（但し、互いに材料は異なる）の場合でもよい。
【００２４】
以下、本発明に関して、具体的に説明する。
図１を用いて本発明の成膜方法により得られる膜構成の詳細な説明を行う。
基体１０１は、基板１０２上に形成された無数の領域Ｒn［ｎ＝１，２，３…］１０３があり、例えば、左から構成元素群が異なる領域Ｒ1が１０４、Ｒ2が１０５、Ｒ3が１０６である。この基体１０１の領域Ｒn［ｎ＝１，２，３…］１０３に向けて、ガス種イオン１０７と堆積元素群ａ１０８を照射する。このことにより、構成元素群の異なる領域Ｒn［ｎ＝１，２，３…］１０３において、以後に述べるある条件のもとにおいて、領域Ｒ2１０５のみに堆積元素群ａ１０８が堆積される。これが、本発明の選択的成膜によって得られる膜構成である。
【００２５】
さらに、基体１０１上の領域Ｒn［ｎ＝１，２，３…］１０３を図１のように平滑に準備するだけに限定するものではない。図２（ａ）に示すように領域Ｒ1１０４と領域Ｒ3１０６に対して領域Ｒ2１０５が凹の場合、また図２（ｂ）に示すように領域Ｒ1１０４と領域Ｒ3１０６に対して領域Ｒ2１０５が凸の場合においても堆積元素群ａ１０８が選択的に領域Ｒ2のみに成膜できる。応用の可能性としては、選択的成膜であるので多岐にわたるが、凹部だけに付着させられることから埋め込みの手段として有効である。通常では、図３のように凹の入り口あたりに材料の付着が進行し、窪みに巧く埋め込むことが難しいことが知られているので、特に配線等に効果的だと思われる。
【００２６】
ここで、堆積元素群ａ１０８は元素として基体１０１へ照射可能であれば何でもよく、単元素材料に限定せず、複数の元素から構成されてもよい。ただし、化学気相成長法（ＣＶＤ）などで使用する有機金属系などの材料は除外する。特に、スパッタリング現象によりターゲットから堆積元素群ａ１０８を基体１０１に向けて照射することが好ましい。
【００２７】
また、ガス種イオン１０７の照射に関しては、反応性の成膜ではないため、希ガス系のガス種を使うことが特徴であり、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等を使用することが好ましい。
【００２８】
さらに、基体１０１として領域Ｒn［ｎ＝１，２，３…］１０３を形成されるものであれば、特に制限なく使用可能である。Ｓｉ，Ｇｅ，ＧａＡｓ等の半導体基板、ガラス、石英、サファイア等の酸化物基板、プラスチック等からなる基板など様々の材料を基体として利用可能である。
【００２９】
また、後で選択的成膜の条件が示されるが、領域Ｒn［ｎ＝１，２，３…］１０３の材料の選択については、各領域は、単元素で形成されてもよいし、多元素系から成る場合があってもよい。金属、金属の合金、半導体、酸化物、窒化物、硼化物などで形成してもよい。
【００３０】
特に、本発明においては、領域Ｒnの少なくとも１つが酸化物からなるのが好ましい。酸化物の具体例としては、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＧｅＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、Ｙ2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＷＯ3、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2などがあり、その他の酸化物も適用可能である。領域Ｒｎの構成としては、全ての領域が酸化物からなる領域、酸化物と金属からなる領域、半導体や窒化物や硼化物ないし炭化物からなる領域等が挙げられる。また、窒化物同士などの従来技術の金属か半導体同士の組み合わせにとらわれない組み合わせが有効である。
【００３１】
また、領域Ｒn［ｎ＝１，２，３…］１０３の各々の膜厚については、照射するイオンのエネルギーにより変化するが、１００ｅＶのエネルギーであれば４ｎｍ程度、５０ｅＶのエネルギーであれば２ｎｍ程度もあれば十分本発明の効果を発現可能である。つまり、図１乃至２のように領域Ｒnがそれぞれ区切られおらず、図４のように多層にコーティングされた場合においても同等の結果が得られる。ただし、図４において、領域Ｒ1１０４を領域Ｒ3１０６のように堆積元素群ａ１０８が堆積しないような領域に対しても、その厚さが２ｎｍのように薄い場合には、領域Ｒ1１０４と領域Ｒ3１０６も僅かながらにスパッタされる。そのことから、長時間の成膜において領域が消失することもありうるので注意を要する。
【００３２】
また、上記の厚さにていくつかの領域Ｒn［ｎ＝１，２，３…］１０３間でパターン化されたものに適用も可能であり、パターン間隔２ｎｍ以上であることが好ましい。大きな間隔の方には制限無く適用可能である。
【００３３】
また、ガス種イオン１０７の有するエネルギーは、イオンガンなどの出口にて所望のエネルギーに加速しておいてもよい。また、特にスパッタリング用ターゲットから基板バイアスにて基体へイオンを引き込む場合には、基板へバイアスを印加することが好ましい。この基板バイアスの印加は、ＤＣバイアスでもＲＦバイアスでもよい。もちろん、酸化物等の絶縁性の基板に対しては、ＲＦバイアスしか効果を発揮しないので、その場合は効果的な方を選択する。
【００３４】
続いて、本発明の選択成長について詳細に述べる。
従来のスパッタリング法による成膜においては、ターゲットからスパッタリング現象により弾き飛ばされた原料元素が基体へ堆積する場合に基板へのバイアスの印加により拡散の促進や再スパッタを起こさせる。それにより、膜の密着度や平坦性などを改善する試みがされているが、パターニングすることや選択成長・選択成膜を試みるという報告がなかった。しかしながら、本発明者らの鋭意検討により、現状のスパッタリング装置という範疇に留まらず、基体への原料の堆積過程において基体を構成する領域が複数の領域から構成されている場合に選択的な成長を達成可能であることを見出した。
【００３５】
まず、図５に示すように、スパッタリングとは一般的な現象である。特に本発明にかかるスパッタリング現象は、ガス種イオン１０７が電界・磁界等により加速され、堆積元素群ａ１０８をターゲットから弾き飛ばすことを示す。その現象を活用したものがスパッタリング装置である。そして、スパッタリング法による成膜とはターゲットから弾き飛ばされた原料の基体への堆積を行うものである。ここで、ターゲットから堆積元素群ａ１０８を飛び出させるための粒子をプロセスガスといい、通常スパッタリング装置においては不活性ガスであるＨｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅなどが用いられる。特にＡｒを用いることが好ましい。ただし、反応性スパッタリングにおいては、Ｎ2，Ｏ2などその他のガス種も利用される。さらに、放電によりイオン化されたプロセスガスがターゲットに向けて加速され、ターゲットから堆積元素群ａ１０８が飛び出す。
【００３６】
また、基板バイアス効果とは、基板に対してバイアスを印加し、イオン化したプロセスガスの一部を基体側にも引き込み、基体上の堆積元素群ａ１０８を加速されたプロセスガスの衝突により拡散を促進させたり、膜を緻密にしたりすることが可能である。また、衝突のエネルギーによっては堆積元素群ａ１０８が基体から再離脱することもありうる。そして、このターゲットからの堆積元素群ａ１０８の飛び出す割合やその再離脱過程のついては、ここでパラメータとしてスパッタリング率という指標を用いることが一般的である。このスパッタリング率とは、ガス種イオン１０７またはプロセスガス１個の入射に対して何個ターゲット粒子が弾き飛ばされるかというものを示しており、プロセスガスの持つエネルギーにより変化するものである。ただし、従来明らかにされているスパッタリング率というものは、図６（ａ）のような状況を示す割合であり、入射粒子数（ガス種イオン１０７の数）に対してターゲットから飛び出した堆積元素群ａ１０８の数の比を指すものである。例えばプロセスガスがＡｒであり、ターゲットがＳｉであれば、スパッタリング率は５００ｅＶのときに０．６であるというように表現される。
【００３７】
しかしながら、本発明者らは現象を詳細に探索することにおいて、図６（ｂ）の概念図のようにターゲットの最表面からの第１原子層、第２原子層・・・というものを考えると各層においてスパッタリング率が異なることを見出した。つまり、従来のスパッタリング率は、全体として０．６であっても、各層の配分は不明なままであり、本発明者らの詳細な探索により再表面の第一原子層、第二原子層・・・という様に分割して表現することが可能である。すなわち、従来のスパッタリング率の表すところは、現象の詳細が見えない指標であり、表面一層分の状況に全く関係なく表現する状況であった。そこで、本発明者らは表面層一層のスパッタリング率というものを考えるに至った。例えばＳｉにおいては、プロセスガスがＡｒで５０ｅＶのエネルギーである場合には、従来のスパッタリング率の表示方法では２．２０×１０-3であるが、表面第一層目は１．７７×１０-3である。このことは、図７（ａ）の概念図を見ると明らかであり、表面一層と全体のスパッタリング率が異なることを示すことが出来る。さらにこの概念を発展させていくと、図７（ｂ）に示すように第二原子層からが異種元素の積層、例えばＳｉ（１層目）／Ｐｔ（２層目以降）では、表面第一層をなすＳｉのスパッタリング率は、２．０１×１０-1となる。ここで重要なのは、図７（ａ）と（ｂ）の概念図上では、表面一層のスパッタリング率は、０．３と０．４という違いでしか示していない。しかし、事実、本発明者らが鋭意検討した結果ではＳｉ上の表面一層分のＳｉとＰｔ上の表面一層分のＳｉでは、１．７７×１０-3と２．０１×１０-1のように１００倍以上もスパッタリング率に違いがあることを見出した。これは、表面一層に関わるものである。そのため、ここで示した数値はＰｔ上のＳｉが０．３ｎｍとして算出しているが、Ｐｔ上のＳｉが２ｎｍ程度まで厚くなると５０ｅＶのエネルギー領域ではＳｉ上のＳｉと同様の値となり違いが生じないのである。以上のことは、ＳｉとＳｉの結合とＳｉとＰｔの結合力の違いや、イオンが重い元素であるＰｔの方により反射され、再度堆積してくるＳｉをスパッタリングすることの影響が現れていると思われる。ただし、この２ｎｍ程度というのは、プロセスガスＡｒが５０ｅＶ程度の場合であり、さらに大きなエネルギーを持つ場合にはこの限りではない。ただ、原理・現象の概念に変更をきたすものではない。
【００３８】
以上のように、この表面一層のスパッタリング率の違いを有効に利用することが本発明の重要な部分である。つまり基板へのイオンの照射ないしバイアスの印加による表面一層の再離脱の早い遅いを利用し、特定の元素間において選択的成膜が達成させることを可能にするのである。例えば、基体の一部の領域がＳｉで構成され、その他の領域がＰｔで構成される場合に、Ｓｉの堆積において基板バイアスを調整することによりＳｉ上のみに堆積させることを可能にするものである。つまり、基体へのＳｉの堆積初期において、Ｓｉ上のＳｉとＰｔ上のＳｉでは、１．７７×１０-3と２．０１×１０-1のように１００倍以上の違いがあることを利用するのである。これが、本発明の選択成長・選択成膜の本質である。ただし、イオンの照射ないし基板バイアスのタイミングはＳｉが堆積してからでは遅く、Ｓｉの堆積が表面一層を形成するところから照射ないしバイアスを印加しておく必要がある。また、この選択的成長の条件については、以下に述べていくが、堆積速度を速くすることを主眼においている従来のスパッタリング装置や成膜においては、当然バイアス印加による再離脱よりも十分堆積速度が速くて本現象が捕らえることが出来ない。以上が、従来技術とことなり選択性の高い本発明の選択的成長が見出されてこなかった主要因であると思われる。
【００３９】
次に、本発明の選択成長を達成するための条件について詳細に述べる。
まず、基体を構成する複数の領域Ｒn［ｎ＝１，２，３，・・・］１０３を定義する。この領域Ｒn［ｎ＝１，２，３，・・・］１０３は、構成元素群がそれぞれ異なることを前提として判別されるものである。また、図８の模式図のように擬似的に領域Ｒn［ｎ＝１，２，３，・・・］１０３上に堆積を考えている堆積元素群ａ１０８が０．３ｎｍ（第一原子層厚さとして近似）堆積した状況を仮定ないし準備する。シミュレーションないし実測によりガス種イオン１０７をあるエネルギーで照射した場合に得られる領域Ｒn［ｎ＝１，２，３，・・・］１０３における堆積元素群ａ１０８のスパッタリング率Ｒn-a８０１を算出し、数値化する。ここで、０．３ｎｍとしたのは第一原子層分の厚さを近似的に０．３ｎｍとしたものである。
【００４０】
例えば、堆積元素群ａ１０８としてＳｉを選択し、領域Ｒn［ｎ＝１，２，３，・・・］１０３にＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｉを選択した場合のＲn-Siを以下の表１および表２に示す。また、酸化物からなる領域Ｒｎ［ｎ＝１，２，３，・・・］１０３としてＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＧｅＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、Ｙ2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＷＯ3、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2を選択した場合のＲn-Siを以下の表２に示す。ここで言うスパッタリング率Ｒn-Siはすべて領域Ｒｎ上に堆積している０．３ｎｍのＳｉのそれであり、もちろん領域Ｒn［ｎ＝１，２，３，・・・］１０３がＳｉである場合も表面０．３ｎｍからのスパッタリング率を示すものである。さらに、ガス種イオン１０７はＡｒであり、入射は基体に垂直方向かつ５０ｅＶのエネルギーを有する条件下での数値である。ここで、スパッタリング率が高いことはガス種イオン１０７を照射している場合に当該領域Ｒn［ｎ＝１，２，３，・・・］１０３上には堆積し辛く、スパッタリング率が低いことは堆積し易いことと同様である。
【００４１】
【表１】
0005464780.tif 000002
【００４２】
【表２】
0005464780.tif 000003
【００４３】
上記の、構成元素群・堆積元素群という表現は、少なくとも一つ以上の元素を含むものである。従って、単元素のみから選ぶことを限定するものではなく、各種組成の合金など酸化物、窒化物などスパッタリング率を算出可能な場合すべてに適用可能である。
【００４４】
また、図９に示すように基体へ堆積させる堆積元素群ａ１０８の照射量をＳa［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］９０１とする。照射量は、ターゲットから弾き飛ばされた堆積元素群ａ１０８が単位時間・単位面積あたりどの程度基体へ入射するかを示している。また、ガス種イオン１０７を基体へ照射する照射量をＧion［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］９０２とする。さらに、基体上のある一つの領域Ｒnとその他のある一つの領域Ｒｎ’におけるスパッタリング率を図８に示す表記にならいそれぞれＲn-a［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］、Ｒn'-a［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］と表現する。すると、本発明の重要な第一の帰結として、
Ｒn-a／Ｒn'-a＞１．２
が少なくとも選択成長を達成させるために重要である。
【００４５】
さらに、好ましくは、
Ｒn-a／Ｒn'-a＞２．０
である。この差が大きければ大きいほどプロセスのマージンが取れ、堆積元素や照射イオンのバラツキなどを容易に吸収することが可能である。
【００４６】
ここで、比を取る場合には大きい方を分子に持ってくるという条件が必須である。
つまり、上記堆積元素群ａ１０８がＳｉである場合のスパッタリング率を俯瞰するとＴｉ上のＳｉのスパッタリング率は９．０４×１０-3で、Ｐｔ上のＳｉのそれは２．０１×１０-1である。その比は２２．２であるから上記条件を十分満たすため、基体上の複数の領域を構成させるのに有効な組み合わせの一つであることが判断可能となる。さらに、Ｒｕ上のＳｉのスパッタリング率は８．９０×１０-2で、Ｔａ上のＳｉのそれは１．８８×１０-1であり、その比は２．１１である。上記条件を十分満たすためこの組み合わせも選択的成長に適していると判断可能である。そして、当然イオンの照射量を最適化することにより、Ｔｉ上にＳｉは堆積するがＰｔ上には堆積しない状況が達成できる。また、Ｐｔ上のＳｉのスパッタリング率とＴａ上のＳｉのスパッタリング率の比を取ると１．０７である。上記判断基準に漏れるため基体構成元素の組み合わせとしてＰｔとＴａを採った場合には、本発明の選択成長の可能性が極めて低い状況であることが判断できる。ただし、上記はプロセスガスがアルゴンである場合における比率であるから、他のガス種イオン１０７を用いた場合には当然比率が異なる。
【００４７】
続いて、本発明の重要な第二の帰結は、
Ｓa［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］＜Ｒn-a［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］・Ｇion［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］
Ｓa［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］＞Ｒn'-a［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］・Ｇion［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］
である。もちろん、Ｒn-a＞Ｒn'-aを満たすこととなる。
【００４８】
この式の意味するところは、入射イオンによりどの程度堆積元素群ａ１０８が再スパッタリングされ基体上の領域Ｒn［ｎ＝１，２，３，・・・］１０３から離脱するかという離脱速度と堆積元素群ａ１０８の堆積速度との関係を規定する。つまり、ガス種イオン１０７がアルゴンであれば、Ｒn-aやＲn'-aは一義的に決定されるから、選択的に成長させるためには、Ｇion９０２ないしＳa９０１を最適にすることが必要であることを示唆している。実際には、プロセスガスがアルゴンである場合には、５０ｅＶに相当する基板バイアスを印加したときに流れる電流値を測定して０．１アンペア、直径１０１．６ｍｍ（４インチ）のエリアに流れ込んでいる。それであれば、７７．１［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］のアルゴンイオンが基体に入射していることが判明する。このとき、Ｐｔ上のＳｉのスパッタリング率が２．０１×１０-1［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］であるから、離脱速度は掛け合わせて１５．５０［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］となる。さらに、Ｔｉ上のＳｉのスパッタリング率が９．０４×１０-3［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］であるから、離脱速度は掛け合わせて０．７０［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］となる。従って、堆積元素であるＳｉの堆積速度を０．７０＜Ｓa＜１５．５０を満たすよう条件を設定することにより、Ｔｉ上にはＳｉが堆積され、Ｐｔ上にはＳｉが堆積しないという選択的成長が達成される。また、Ｓｉ上のＳｉのスパッタリング率が１．７７×１０-3であるから、一旦ＳｉがＴｉの上に堆積するとそのまま堆積が進行する。
【００４９】
続いて、もう一つの本発明における材料選択について説明する。
上述の堆積元素群ａ１０８のスパッタリング率（Ｒn-a８０１）のみでなく、数値計算により領域Ｒn［ｎ＝１，２，３，・・・］１０３に堆積元素群ａ１０８を０．３ｎｍ堆積させた状況とする。そこでの領域Ｒn［ｎ＝１，２，３，・・・］１０３を構成する元素群のスパッタリング率（Ｒn-u８０２と定義）を算出する。ここでは、堆積元素群ａ１０８をＳｉとする。このＲn-u８０２はＲn-a８０１と異なり０．３ｎｍ厚さのスパッタリング率ではなく、領域Ｒn［ｎ＝１，２，３，・・・］１０３を構成する十分厚い領域からのスパッタリング率で同じ厚みからの数値でないことに注意を擁する。
【００５０】
さらに、これらを割り算した値Ｒn-Si／Ｒn-uも算出したものを以下の表３に示す。
【００５１】
【表３】
0005464780.tif 000004
【００５２】
以上の表から、ほとんどのものは、最表面のＳｉのスパッタリング率が大きくなっていることが判る。唯一領域Ｒn［ｎ＝１，２，３，・・・］１０３がＭｇで構成されている状況では、堆積元素Ｓｉのスパッタリング率に対してＭｇのスパッタリング率が大きく、その比が０．２６８である。また、例えばＧｅの状況では、その比は１．８４である。
【００５３】
このとき、Ｍｇ上に堆積させたＳｉは、表面が荒れておりＭｇとＳｉの界面にて特に面の粗さが目立つことが確認される。さらに、Ｇｅ上に堆積させたＳｉは、大きな面荒れもなく、界面もおよそ平坦であることが確認できる。つまり、最表面よりもスパッタリング率が高い領域構成元素を構成するのは好ましくない。
【００５４】
以上から、下地を構成する領域Ｒn［ｎ＝１，２，３，・・・］１０３の材料と堆積元素群ａ１０８のスパッタリング率の比が選択的成膜の良し悪しの指標となりうることがわかる。
【００５５】
つまり、
Ｒn-a／Ｒn-u＞１
が成り立つことが好ましいということである。
【００５６】
ただし、これは絶対的に必要な条件ではなく、本発明の選択的成膜が潤滑に進行させるための一つの条件となっている。
また、本発明において、スパッタリング率とは、図８に示すように、表面一層のスパッタリング率をＲn-a８０１、表面一層分の下部にある領域Ｒn［ｎ＝１，２，３，・・・］１０３を構成する材料のトータルのスパッタリング率をＲn-u８０２として表現する。図６（ａ）に示す従来のスパッタリング率と異なる。
【００５７】
以上のように本発明の選択的成膜方法は、領域Ｒn［ｎ＝１，２，３，・・・］１０３と堆積元素群ａ１０８の違いにより無数の組み合わせが可能である。本発明のスパッタリング率の概念を各種材料に対して算出し、データベース化することで、効果的に材料の組み合わせを探すことが可能である。また、これらデータベースを記録装置に保存しておき、情報処理装置により適宜検索することが可能である。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１
本実施例は、基体へのイオン照射と堆積元素の照射から特定の領域に選択的成膜が可能かどうかを示すものである。
【００５９】
希ガスをイオン化させて照射できるイオン源とマグネトロンスパッタリング用カソードを擁する真空チャンバーを準備し、双方の照射が可能な位置に基体を配置させる。このとき、カソードに装着されているターゲットをＳｉとし、希ガス元素をＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの５種類準備する。さらに、基体上には最表面がＰｔである領域とＴｉである領域を形成しておく。つまり、図１でＲ1がＰｔで、Ｒ2がＴｉというような配置である。次に、イオンの基体への照射粒子のエネルギーを５０ｅＶ、照射量を１００［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］として、カソード飛び出たＳｉの基体への照射レートを４．５［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］として成膜を行った。このとき５種類の希ガスの種類に関わらず、すべてのガス種において、Ｐｔ上にはＳｉの堆積が見られず、Ｔｉ上のみにＳｉの堆積が見られるという、選択成膜が達成されていることが確認できる。
【００６０】
実施例２
本実施例は、成膜方法がスパッタリング法、特にイオン照射もマグネトロンカソードから基体へのバイアス印加にて行う場合を示す。
【００６１】
まず、ＲＦマグネトロンスパッタリング装置のカソードに４インチのＳｉターゲットを装着し、カソードと基体間距離を約９０ｍｍとし、基体への印加バイアスは５０Ｖとする。また、ガス種はアルゴンで、プロセス中は０．１Ｐａにしておく。これにより、プロセスガスのアルゴンがイオン化したものが、バイアス印加によりカソードから基体へ５０Ｖで加速された場合に約５０ｅＶのエネルギーを有することが推測されるからである。また、直径４インチのＳｉターゲットには、ＲＦパワー１００Ｗを投入する。
【００６２】
この場合、アルゴンイオンの基体への入射レートが７７．１［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］であることがバイアス印加時に流れる電流値から判明し、さらにカソードを飛び出したＳｉの照射レートが７．４２［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］であることが判明する。このとき、実施例１と同様に基体上の一部の領域がＰｔで、その他の領域がＴｉであるものを使用した場合に、Ｐｔ上にＳｉの付着がなく、Ｔｉ上にはＳｉの付着を確認することができる。
【００６３】
以上から、イオン照射と堆積元素の照射をスパッタリング装置のカソードとバイアスの印加によるカソードからのイオンの引き込みで代用することが可能であることがわかる。
【００６４】
実施例３
本実施例は、スパッタリング率の算出にシミュレーション結果を用いる妥当性を示すものである。
【００６５】
実施例１の希ガスイオンがＡｒである場合を取り上げて確かめる事とする。
まず、図８に示すようにＰｔ上にＳｉが０．３ｎｍ堆積した状況に５０ｅＶのＡｒイオンが入射した場合のスパッタリング率Ｒn-aをシミュレーションより算出すると２．０１×１０-1である。さらに、Ｔｉ上にＳｉが０．３ｎｍ堆積した状況に５０ｅＶのＡｒイオンが入射した場合のスパッタリング率をシミュレーションにより算出すると９．０４×１０-3である。従って、実施例１においてイオンの照射粒子のレートを１００［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］としている。それで、Ｐｔ上のＳｉの離脱レートとＴｉ上のＳｉの離脱レートがそれぞれ２０．１［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］、０．９０４［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］と算出できる。従って、実施例１でのＳｉの堆積レートが４．５［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］であったので、Ｐｔ上には離脱が優位で堆積が起こらず、Ｔｉ上には堆積が進行することがわかる。
これにより、シミュレーションと実験との整合性の確認が可能である。
【００６６】
実施例４
本実施例は、離脱レートが近いもの同士間の条件に関するものであり、本発明の選択的成膜が達成られるための条件の一つに関する。
【００６７】
実施例３におけるシミュレーションと同様に行う。Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｉ上にＳｉが０．３ｎｍ堆積した状態とする。５０ｅＶのＡｒイオンが垂直入射した場合のスパッタリング率Ｒn-aを算出することを行うと、以下の表４に示す値を得る。
【００６８】
【表４】
0005464780.tif 000005
【００６９】
これまで、ＰｔとＴｉでは十分スパッタリング率の差があることから問題なく選択的成膜が達成されているが、これがＰｔとＴａの場合では達成できないことがわかる。これは、数値上は可能であるが、イオンの照射の揺らぎなどを考慮すると堆積元素のＳｉの照射レートを最適化しても約１．０７ではマージンが小さいことが判明する。さらに、ＰｔとＨｆでは、スパッタリング率の比が約１．２３であり、この場合には堆積元素Ｓｉの照射レートの最適化により選択的成膜が可能であることが確認される。もちろん、このときの実験条件は、アルゴンイオンは、５０Ｖのバイアス印加で加速され、プロセス中は０．１Ｐａの圧力で行っている。言い換えると、アルゴンイオンは、基体へ７７．１［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］で照射されている。
【００７０】
以上から、本発明者らが鋭意検討するところにおいて、スパッタリング率の比が１．２以上であることが選択的成膜を達成するための必要条件であることがわかる。従って、基体の一部を構成する領域Ｒnとその他のある一つの領域Ｒｎ’におけるスパッタリング率をそれぞれＲn-a［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］、Ｒn'-a［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］と表現する。すると、本発明の重要な第一の帰結として、  Ｒn-a／Ｒn'-a＞１．２
が得られる。
【００７１】
ただし、マージンを広くするという意味からは、当然上記Ｒn-a／Ｒn'-aが大きければ大きいほど選択性が高いということであり、好ましい状況であることも確認できる。
【００７２】
実施例５
本実施例は、本発明の選択的成膜が達成されるための関係を堆積元素の照射量、イオンの照射量等に関して示すものである。
【００７３】
実施例４の帰結Ｒn-a／Ｒn'-a＞１．２に続いて、基体へ堆積元素群の照射量Ｓa［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］、イオンの照射量Ｇion［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］を定義する。基体上のある一つの領域Ｒnとその他のある一つの領域Ｒｎ’に堆積元素群ａが０．３ｎｍ堆積した状況における堆積元素ａのスパッタリング率をそれぞれＲn-a［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］、Ｒn'-a［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］（Ｒn-a／Ｒn'-a＞１．２）と定義する。この場合に、Ｒn-a上に堆積させず、Ｒn'-a上に堆積させる場合には、以下の条件が必須であることが導き出される。Ｓa［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］＜Ｒn-a［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］・Ｇion［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］
Ｓa［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］＞Ｒn'-a［ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ］・Ｇion［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］
よって、上記関係式が成り立つようにＧion、Ｓa、Ｒn-a、Ｒn'-aを選択することで、本発明の選択的成膜が可能であることが確認できる。これは、実施例３においてＰｔ上のＳｉの離脱レートとＴｉ上のＳｉの離脱レートがそれぞれ２０．１［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］、０．９０４［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］と算出される。実施例１でのＳｉの堆積レートが４．５［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］であった場合に、Ｐｔ上には離脱が優位で堆積が起こらず、Ｔｉ上には堆積が進行するということからも立証される。
【００７４】
実施例６
本実施例は、本発明の選択的成膜が効果的に進行する条件を示す。
実施例４に示す堆積元素のスパッタリング率（Ｒn-a）のみでなく、数値計算により領域Ｒnに堆積元素ａを０．３ｎｍ堆積させた状況でのＲnを構成する元素のスパッタリング率（Ｒn-uと定義）を算出する。ここでは、堆積元素ａをＳｉとする。
【００７５】
さらに、これらを割り算した値Ｒn-Si／Ｒn-uも算出したものを以下の表５に示す。
【００７６】
【表５】
0005464780.tif 000006
【００７７】
以上の表から、ほとんどのものは、最表面のＳｉのスパッタリング率が大きくなっていることが判る。唯一領域ＲｎがＭｇで構成されている状況では、堆積元素Ｓｉのスパッタリング率に対してＭｇのスパッタリング率が大きく、その比が０．２６８である。また、Ｇｅの状況では、その比は１．８４である。
【００７８】
この状況として、実施例２と同様の状況で選択的成膜が可能か検証を行う。そこで、ＲＦマグネトロンスパッタリング装置のカソードに４インチのＳｉターゲットを装着し、カソードと基体間距離を約９０ｍｍとし、基体への印加バイアスは５０Ｖとする。また、ガス種はアルゴンで、プロセス中は０．１Ｐａにしておく。また、直径４インチのＳｉターゲットには、ＲＦパワー１００Ｗを投入する。
【００７９】
基体としては、ＭｇとＧｅを準備し、Ｓｉが堆積していく条件にて成膜を行う。このとき、Ｍｇ上に堆積させたＳｉは、表面が荒れておりＭｇとＳｉの界面にて特に面の粗さが目立つことが確認される。さらに、Ｇｅ上に堆積させたＳｉは、大きな面荒れもなく、界面もおよそ平坦であることが確認できる。
【００８０】
このことから、下地を構成する領域Ｒnの材料と堆積元素のスパッタリング率の比が選択的成膜の良し悪しの指標となりうることがわかる。
つまり、
Ｒn-a／Ｒn-u＞１
が成り立つことが好ましいということが確認できる。
【００８１】
実施例７
本実施例では、領域Ｒnを構成元素群が酸化物である場合について示す。
まず、領域構成元素がＳｉＯ2とＴａ2Ｏ5から構成されている基体を準備し、Ｓｉをそれぞれに対して０．３ｎｍ堆積させた状態のスパッタリング率を算出すると以下の表５のようになる。
【００８２】
【表６】
0005464780.tif 000007
【００８３】
そして、実験はＲＦマグネトロンスパッタリング装置のカソードに４インチのＳｉターゲットを装着し、カソードと基体間距離を約９０ｍｍとし、基体への印加バイアスはＲＦで投入電力を５０Ｗとする。また、ガス種はアルゴンで、プロセス中は０．１Ｐａにしておく。また、ターゲットには、ＲＦパワー１００Ｗを投入する。このとき、ＲＦバイアスであるため、基体へ流入するイオンがどの程度か推察することは出来なかったが、上記の基体のＳｉＯ2上にはＳｉの付着が見られ、Ｔａ2Ｏ5上には付着が見られないことが確認できる。
【００８４】
従って、基体が酸化物であっても、上記のように数値計算により算出された５．６３×１０-4と４．９０×１０-2比が約８７倍であることで十分本発明の選択的成膜が達成できることが示される。
【００８５】
実施例８
本実施例では、堆積元素群がＡｌＳｉの２元系である場合について示す。ＡｌＳｉ膜は、相分離構造でＡｌのシリンダーとＳｉのマトリックスからなるという特徴を有している。
【００８６】
まず、領域構成元素がＴｉとＰｔから構成されている基体を準備し、ＡｌとＳｉそれぞれに対してＴｉないしＰｔ上に０．３ｎｍ堆積させた状態のスパッタリング率を算出すると以下の表７のようになる。
【００８７】
【表７】
0005464780.tif 000008
【００８８】
そして、実験はＲＦマグネトロンスパッタリング装置のカソードに４インチのＡｌＳｉ（組成比１：１）ターゲットを装着し、カソードと基体間距離を約９０ｍｍとし、基体への印加バイアスは５０Ｖとする。また、ガス種はアルゴンで、プロセス中は０．１Ｐａにしておく。これにより、プロセスガスのアルゴンがイオン化したものが、バイアス印加によりカソードから基体へ５０Ｖで加速された場合に約５０ｅＶのエネルギーを有することが推測されるからである。また、ターゲットには、ＲＦパワー１００Ｗを投入する。
【００８９】
この場合、アルゴンイオンの基体への入射レートが７７．１［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］であることがバイアス印加時に流れる電流値から判明し、さらにカソードを飛び出したＡｌＳｉの照射レートが７．４２［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］であることが判明する。
【００９０】
このとき、基体上の領域がＰｔのところにはＡｌＳｉの付着がなく、領域がＴｉのところにはＡｌＳｉの付着を確認することができる。ここで、基体へ降り注ぐＡｌＳｉが１：１で飛来しているとすると、アルゴンイオンの入射レートが７７．１［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］である。Ｐｔ上のＡｌにはその半分が降り注がれ、離脱レートは約１２．６［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］、同様にＳｉの離脱レートは約７．７［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］である。また、Ｔｉ上のＡｌの離脱レートは約１．３［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］であり、Ｓｉの離脱レートは約０．３［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］である。従って、ＡｌＳｉに換算するとＰｔ上の離脱レートは足して約２０．３［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］となり、Ｔｉ上の離脱レートは足して約１．６［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］となる。従って、実際のＡｌＳｉの照射レート７．４２［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］が実施例５で示される条件を満たすことが確認できる。
【００９１】
従って、堆積元素群は元素単体のみでなく、複数の元素からなるものに対しても、条件させ満たせば、本発明の選択的成膜が可能であり、相分離構造を呈したまま選択性を持たせられることが確認できる。
【００９２】
実施例９
本実施例は、Ｒn-aやＲn-uを無数の材料系に対して数値計算し、データベースの構築が可能であることを示す。
【００９３】
まず、パラメータとしては、ガス種・イオン化した粒子のエネルギー・領域を構成する元素群・堆積元素群ａなどがあげられる。まず、ガス種をＨｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅを選択し、領域を構成する元素群・堆積元素群ａをＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｉから任意に選択する。イオンのエネルギーが５０ｅＶである場合について、数値計算により算出する。ガス種一つに対して３４ｘ３４で１１５６個の数値が得られ、すべてのガス種に対して行うと５７８０個のデータが得られる。これらから、可能な材料の組み合わせを実施例４，５，６の条件に沿うように選択すると、無数の組み合わせを導出可能であることが確認できる。
【００９４】
従って、本発明の選択的成膜法が可能な材料や条件の選択において、データベース化することで効率的に組み合わせを選択することが可能である。また、このデータベースを保存した記録装置と情報処理装置により検索システムの構築も可能であることがわかる。もちろん、イオンのエネルギーが５０ｅＶのみに限定するものではなく、あらゆるエネルギー、入射角について可能であるし、元素も単体に限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、従来の物理気相成長法（ＰＶＤ）、特にスパッタリング法において、選択的に成膜可能な方法を新規に開発し、化学気相成長法（ＣＶＤ）における原料ガスの煩雑な取扱や副生成物のない方法なので、膜の製造方法に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の選択的成膜で得られる膜の模式図である。
【図２】本発明の領域が採り得る形態の一例を示す模式図である。
【図３】従来の凹部への成膜後の断面を示す模式図である。
【図４】本発明の領域が採り得る形態の一例を示す模式図である。
【図５】スパッタリング現象による成膜を示す概念図である。
【図６】従来と本発明のスパッタリング率の違いを示す概念図である。
【図７】本発明におけるスパッタリング率を詳細に示す概念図である。
【図８】本発明で用いるスパッタリング率の定義を示す概念図である。
【図９】本発明の選択的成膜が行われる基体上の状況を示す概念図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０１  基体
１０２  基板
１０３  領域Ｒn［１，２，３・・・］
１０４  領域Ｒ1
１０５  領域Ｒ2
１０６  領域Ｒ3
１０７  ガス種イオン
１０８  堆積元素群ａ
５０１  スパッタリングターゲット
５０２  スパッタリング
８０１  Ｒn-a
８０２  Ｒn-u
９０１  Ｓa［ａｔｏｍｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］
９０２  Ｇion［ｉｏｎｓ／ｓｅｃ・ｎｍ2］
【図１】
0005464780.tif 000009
【図２】
0005464780.tif 000010
【図３】
0005464780.tif 000011
【図４】
0005464780.tif 000012
【図５】
0005464780.tif 000013
【図６】
0005464780.tif 000014
【図７】
0005464780.tif 000015
【図８】
0005464780.tif 000016
【図９】
0005464780.tif 000017