(57)【要約】【課題】遷移金属を含む膜を酸化するにあたり、低温でかつケミカルダメージがなく、従来よりも深い地点まで酸化する。【解決手段】減圧可能な処理容器１２内の上方には、酸素含むガス及びプラズマ生成用の希ガスが供給可能なプラズマ生成室Ｓ１が形成され、プラズマ生成室Ｓ１の下方には、開口４０ｈを有し、紫外線を遮蔽する遮蔽部４０を介して、処理室Ｓ２が形成されている。プラズマ生成室Ｓ１において生成された酸素原子のイオンは、開口４０ｈを通過する際に中性化され、酸素原子の中性粒子となって、処理室Ｓ２内の被処理体Ｗに照射され、被処理体Ｗ表面の遷移金属を含む膜が酸化される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体表面の遷移金属を含む膜を酸化する方法であって、
少なくとも酸素を含有するガスのプラズマを発生させ、
前記プラズマ中の酸素の活性種に電子を付与して中性化して、酸素原子の中性粒子を生成し、
前記中性粒子を遷移金属を含む膜に照射することを特徴とする、
遷移金属膜の酸化処理方法。
【請求項２】
前記プラズマ中の酸素の活性種を中性化するにあたっては、被処理体が位置する処理空間と、複数の連通用の開口を有しかつ紫外線を遮蔽する遮蔽部を介して前記処理空間と隔てられたプラズマ生成空間とを各々形成し、
前記プラズマ生成空間において生成されたプラズマ中の活性種を、前記遮蔽部の開口を通過させる際に、当該活性種に電子を付与することを特徴とする、
請求項１に記載の遷移金属膜の酸化処理方法。
【請求項３】
前記中性粒子を遷移金属を含む膜に照射する際の被処理体の温度は、２００℃以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の遷移金属膜の酸化処理方法。
【請求項４】
前記処理空間の圧力は、５Ｐａ以下に調整されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の遷移金属膜の酸化処理方法。
【請求項５】
前記プラズマは、誘導結合またはマイクロ波によって生成されるものであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の遷移金属膜の酸化処理方法。
【請求項６】
前記遷移金属は、Ｔａ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＣｏまたはＦｅであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の遷移金属膜の酸化処理方法。
【請求項７】
前記遮蔽部にバイアス用の電力を付与することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の遷移金属膜の酸化処理方法。
【請求項８】
被処理体表面の遷移金属を含む膜を酸化する装置であって、
プラズマが生成されるプラズマ生成室と、前記プラズマ生成室と遮蔽部を介して隔てられ、前記被処理体が配置される処理室とを形成する減圧可能な処理容器とを有し、
前記プラズマ生成室には、酸素含むガス及びプラズマ生成用の希ガスが供給可能であり、
前記遮蔽部は、前記プラズマ生成室と前記処理室とを連通させる複数の開口を有し、かつ紫外線を遮蔽する材質からなることを特徴とする、酸化処理装置。
【請求項９】
前記遮蔽部には、バイアス用の電源が接続されていることを特徴とする、請求項８に記載の酸化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遷移金属膜の酸化処理方法および酸化処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
不揮発性メモリの分野においては、金属の酸化膜がさまざまな電気的、光学的な機能を有することが見出され、酸化物半導体での透明導電膜やフラッシュメモリを筆頭に、強誘電体メモリ（ＦｅＲＡＭ）、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ＲＡＭ）、ＯＵＭ（Ｏｖｏｎｉｃ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の研究が盛んに行われている。
近年、これらの不揮発性メモリと異なる、抵抗変化型不揮発メモリ（ＲｅＲＡＭ：Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ＲＡＭ）が提案されている。抵抗変化型不揮発メモリは、電圧パルスを印加してメモリセルの抵抗変化層の抵抗値を設定することによって情報を書き込むことができ、且つ、情報の非破壊読み出しを行うことができる不揮発性メモリである。抵抗変化型不揮発メモリは、セル面積が小さく、且つ、多値化が可能なことから、既存の不揮発性メモリをしのぐ可能性を有すると考えられている。この抵抗変化型不揮発メモリでは、絶縁体または半導体的な電気特性を示す遷移金属酸化物の層を、金属電極で挟んだ単純キャパシタ構造を有している。
【０００３】
そのような遷移金属層を酸化するには、従来ウェットケミカル酸化や熱酸化、プラズマドライ酸化法が用いられている。このような技術については、例えば、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特再公表２０１１−４３４４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記したウェットケミカル酸化法によって遷移金属層を酸化させると、ケミカルダメージが発生するおそれがある。また熱酸化法によって酸化させる場合には、例えば３００℃以上の高温処理が必要となり、また高温環境下での遷移金属層の酸化は、製造しようとするデバイスにダメージを与えるおそれがある。さらにプラズマドライ酸化法を用いて遷移金属層を酸化させるには、薄い遷移金属酸化膜しかできないという問題がある。
【０００６】
したがって、本技術分野においては、遷移金属膜をケミカルダメージがなく、低温でかつより深い層まで酸化する方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、被処理体表面の遷移金属を含む膜を酸化する方法であって、少なくとも酸素を含有するガスのプラズマを発生させ、前記プラズマ中の酸素の活性種に電子を付与して中性化して、酸素原子の中性粒子を生成し、前記中性粒子を遷移金属を含む膜に照射することを特徴としている。
【０００８】
酸素原子の中性粒子が被処理体表面の遷移金属を含む膜に入射され、遷移金属が酸化される。したがって、本発明によれば、ケミカルダメージの原因となる薬剤を使うことなく、しかも後述の実施の形態で示したように、従来よりも低温でかつ深い層まで酸化することができる。なお遷移金属を含む膜とは、当該膜が遷移金属によってのみ構成されている場合のみならず、遷移金属と他の金属との合金によって構成されている場合も含む。また本願明細書においては、遷移金属を含む膜を単に遷移金属膜ということがある。
【０００９】
前記プラズマ中の酸素の活性種を中性化するにあたっては、被処理体が位置する処理空間と、複数の連通用の開口を有しかつ紫外線を遮蔽する遮蔽部を介して前記処理空間と隔てられたプラズマ生成空間とを各々形成し、前記プラズマ生成空間において生成されたプラズマ中の活性種を、前記遮蔽部の開口を通過させる際に、当該活性種に電子を付与するようにしてもよい。
【００１０】
前記中性粒子を遷移金属を含む膜に照射する際の被処理体の温度は、２００℃以下がよい。熱酸化せずにデバイスに熱負荷が少なくなるためである。またたとえば−８０℃〜１００℃であってもよい。
【００１１】
前記処理空間の圧力は、５Ｐａ以下がよい。またたとえば０．０４〜２．６Ｐａに調整してもよい。
【００１２】
前記プラズマは、誘導結合またはマイクロ波によって生成されるものであってもよい。
【００１３】
前記遷移金属としては、たとえばＴａ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＣｏまたはＦｅを例示できる。
【００１４】
前記遮蔽部にバイアス用の電力を付与するようにしてもよい。
【００１５】
別な観点によれば、本発明は、被処理体表面の遷移金属を含む膜を酸化する装置であって、プラズマが生成されるプラズマ生成室と、前記プラズマ生成室と遮蔽部を介して隔てられ、前記被処理体が配置される処理室とを形成する減圧可能な処理容器とを有し、前記プラズマ生成室には、酸素含むガス及びプラズマ生成用の希ガスが供給可能であり、前記遮蔽部は、前記プラズマ生成室と前記処理室とを連通させる複数の開口を有し、かつ紫外線を遮蔽する材質からなることを特徴とする、酸化処理装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、遷移金属膜をケミカルダメージがなく、低温でかつ従来より深い層まで酸化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】基板処理装置の一例を示す図である。
【図２】実施の形態にしたがって酸化処理する際の遷移金属を含む膜の状態を模式的に示し、（ａ）は、酸化処理前の膜の状態、（ｂ）は、中性粒子を照射している際の膜の状態、（ｃ）は、中性粒子照射後の膜の状態である。
【図３】基板処理装置の別の一例を示す図である。
【図４】スロット板の一例を示す平面図である。
【図５】Ｃｏの実験例の評価結果を示すグラフである。
【図６】Ｔａの実験例の評価結果を示すグラフである。
【図７】ＮｉＦｅの実験例の評価結果を示すグラフである。
【図８】Ｒｕの実験例の評価結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。
【００１９】
図１は、酸化処理装置としての基板処理装置１０の一例を示し、基板処理装置１０の縦断面を模式的に示している。この基板処理装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、軸線Ｚが延びる方向（以下、「軸線Ｚ方向」という）に延びた略筒形状の容器であり、その内部に空間を形成している。この空間は、プラズマ生成室Ｓ１、及び当該プラズマ生成室Ｓ１の下方に位置する処理室Ｓ２を含んでいる。
【００２０】
この実施形態においては、処理容器１２は、第１側壁１２ａ、第２側壁１２ｂ、底部１２ｃ、及び蓋部１２ｄを含んでいる。これら処理容器１２を構成する部材は、グランドに接続されて、接地電位である。
【００２１】
第１側壁１２ａは、軸線Ｚ方向に延びた略筒形状を有しており、プラズマ生成室Ｓ１を形成している。第１側壁１２ａの上端は開口している。第１側壁１２ａ上には、当該第１側壁１２ａの開口を閉鎖するように、蓋部１２ｄが設けられている。また、蓋部１２ｄの下面には、円盤形状の電極板ＥＬが取り付けられている。蓋部１２ｄ及び電極板ＥＬには、軸線Ｚに沿って当該蓋部１２ｄ及び電極板ＥＬを貫通する孔が形成されており、当該孔には、プラズマ生成室Ｓ１に接続するよう管Ｐ１が通されている。
【００２２】
管Ｐ１には、バルブＶ１１、マスフローコントローラなどの流量制御器Ｍ１、及びバルブＶ１２を介して、ガスソースＧ１が接続されている。また、管Ｐ１には、バルブＶ２１、マスフローコントローラなどの流量制御器Ｍ２、及びバルブＶ２２を介して、ガスソースＧ２が接続されている。ガスソースＧ１は、酸素を含有するガス（以下、「酸素含有ガス」という）のソースであり、例えばＯ２ガスのソースである。また、ガスソースＧ２は、希ガスのソースであり、例えばＡｒガスのソースである。基板処理装置１０では、ガスソースＧ１からの酸素含有ガス及びガスソースＧ２からの希ガスのうち少なくとも一種を選択的にプラズマ生成室Ｓ１に供給することが可能である。
【００２３】
第１側壁１２ａの外側周囲には、コイルＣＬが巻き回されている。コイルＣＬの一端はグランドに接続されており、コイルＣＬの他端は、高周波電源ＲＦＧに接続されている。基板処理装置１０では、コイルＣＬに高周波電源ＲＦＧから電力を供給することにより、プラズマ生成室Ｓ１内に誘導磁界を発生させることができる。この誘導磁界により、プラズマ生成室Ｓ１内に供給されたガスを励起して、プラズマ生成室Ｓ１内においてプラズマを発生させることができる。
【００２４】
上述した第１側壁１２ａの下方には、当該第１側壁１２ａに連続して第２側壁１２ｂが設けられている。第２側壁１２ｂは、軸線Ｚ方向に延びた略円筒形状を有しており、処理室Ｓ２を形成している。基板処理装置１０は、この処理室Ｓ２内に載置台３６を備えている。載置台３６は、その上面において被処理体Ｗを支持し得る。この実施形態においては、載置台３６は、処理容器１２の底部１２ｃから軸線Ｚ方向に延びた、支持体３８によって支持されている。この載置台３６は、静電チャックなどの吸着保持機構、並びに、たとえばチラーユニットに接続された冷媒流路及びヒータなどの温度制御機構（図示せず）を備え得る。
【００２５】
また、処理容器１２の底部１２ｃには処理室Ｓ２に通ずる排気管４８が通されている。この排気管４８には、圧力調整器５０及び減圧ポンプ５２が接続されている。これら圧力調整器５０及び減圧ポンプ５２は、排気装置を構成している。基板処理装置１０では、圧力調整器５０及び減圧ポンプ５２を動作させ、プラズマ生成室Ｓ１に供給されるガスの流量及び処理室Ｓ２に供給されるガスの流量を調整することにより、プラズマ生成室Ｓ１の圧力及び処理室Ｓ２の圧力を調整することが可能となっている。
【００２６】
この基板処理装置１０では、プラズマ生成室Ｓ１と処理室Ｓ２との間に遮蔽部４０が設けられている。遮蔽部４０は、略円盤状の部材で構成され、当該遮蔽部４０には、プラズマ生成室Ｓ１と処理室Ｓ２とを連通させる複数の開口４０ｈが形成されている。
【００２７】
遮蔽部４０は、例えば、第１側壁１２ａによって支持される。この実施形態においては、遮蔽部４０は、絶縁性部材６０と絶縁性部材６２との間にその周辺部が挟持されており、これら絶縁性部材６０、６２を介して、第１側壁１２ａに支持されている。したがって、この実施形態では、遮蔽部４０は、第１側壁１２ａから電気的に絶縁されている。
【００２８】
遮蔽部４０は、プラズマ生成室Ｓ１において発生した紫外線に対する遮蔽性を有する。即ち、遮蔽部４０は、紫外線を透過しない材料から構成されている。また、この実施形態において遮蔽部４０は、プラズマ生成室Ｓ１において発生したイオンが、開口４０ｈを形成する内壁面によって反射されつつ当該開口４０ｈを通過するときに、当該イオンに電子を供与する。これにより、遮蔽部４０はイオンを中性化し、中性化されたイオン、即ち中性粒子を処理室Ｓ２に放出する。この実施形態においては、遮蔽部４０は、たとえばシリコンによって構成することができる。なお、遮蔽部４０は、これに限らず、酸化しにくい部材がよく、たとえばアルミニウム製の部材、又は、表面がアルマイト処理されたアルミニウム製の部材、又は表面にイットリア膜が設けられたアルミニウム製の部材であってもよい。
【００２９】
一実施形態においては、遮蔽部４０に、バイアス電力を当該遮蔽部４０に与えるためのバイアス電源ＰＧが接続されていてもよい。バイアス電源ＰＧは、高周波バイアス電力を発生する高周波電源であってもよい。あるいは、バイアス電源ＰＧは、直流電源であってもよい。バイアス電源ＰＧによって遮蔽部４０に電力が与えられると、プラズマ生成室Ｓ１において発生したイオンは、遮蔽部４０に向けて加速される。その結果、遮蔽部４０を通過する粒子の速度が高められる。
【００３０】
また、一実施形態においては、電極板ＥＬに直流電源ＤＣＧが接続されていてもよい。直流電源ＤＣＧによって電極板ＥＬに対して直流電圧を与えることによっても、プラズマ生成室Ｓ１において発生したイオンを遮蔽部４０に向けて加速させることが可能である。
【００３１】
図１に示すように、一実施形態においては、基板処理装置１０は、制御部Ｃｎｔを有している。制御部Ｃｎｔは、たとえばプログラム可能なコンピュータ装置などの制御器で構成してもよい。制御部Ｃｎｔは、レシピに基づくプログラムに従って、基板処理装置１０の各部を制御し得る。例えば、制御部Ｃｎｔは、バルブＶ１１，Ｖ１２に制御信号を送出して、ガスソースＧ１からの酸素含有ガスの供給及び供給停止を制御することができ、また流量制御器Ｍ１に制御信号を送出して、ガスソースＧ１からの酸素含有ガスの流量を制御することができる。また、制御部Ｃｎｔは、バルブＶ２１，Ｖ２２に制御信号を送出して、ガスソースＧ２からの希ガスの供給及び供給停止を制御することができ、流量制御器Ｍ２に制御信号を送出して、ガスソースＧ２からの希ガスの流量を制御することができる。また、制御部Ｃｎｔは、圧力調整器５０に制御信号を送出して、排気量を制御することができる。さらに、制御部Ｃｎｔは、高周波電源ＲＦＧに制御信号を送出して、高周波電力を調整し、バイアス電源ＰＧに制御信号を送出して、遮蔽部４０へのバイアス電力の供給及び供給停止、更には、バイアス電力を調整することが可能である。更には、制御部Ｃｎｔは、載置台３６の温度制御機構を制御して、被処理体Ｗの温度を制御することも可能である。
【００３２】
実施の形態にかかる基板処理装置１０は、以上の構成を有しており、次にこの基板処理装置１０を用いた遷移金属酸化膜の酸化処理方法の一例について説明する。
【００３３】
まず被処理体Ｗが処理室Ｓ２内に収容され、載置台３６上に載置される。ここでは、図３の（ａ）に示すように、被処理体Ｗは、下地層ＵＬ及び遷移金属を含む膜ＭＬを有するものとする。膜ＭＬは、下地層ＵＬ上に設けられている。膜ＭＬを構成する遷移金属は、例えば、Ｔａ（タンタル）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）などであってもよい。また、膜ＭＬを構成する金属は、例えば、ＣｏＦｅＢ（コバルト鉄ボロン）、ＰｔＭｎ（白金マンガン）、ＩｒＭｎ（イリジウムマンガン）、ＦｅＰｔ（鉄白金）、ＦｅＰｄ（鉄パラジウム）、ＴｂＦｅＣｏ（テルビウム鉄コバルト）などといった合金であってもよい。
【００３４】
そして、ガスソースＧ１から酸素含有ガスがプラズマ生成室Ｓ１に供給され、高周波電源ＲＦＧからの高周波電力がコイルＣＬに与えられる。これにより、プラズマ生成室Ｓ１において、酸素含有ガスのプラズマが生成される。このプラズマ中の酸素の活性種、例えば、イオンが遮蔽部４０を通過するときに、当該活性種は中性化され、処理室Ｓ２には酸素原子の中性粒子が供給される。この中性粒子が、図３（ｂ）に示すように、被処理体Ｗの表面の膜ＭＬに照射される。図中、酸素原子の中性粒子は、円で囲まれた「Ｏ」で示している。
【００３５】
中性粒子が被処理体Ｗの表面に照射されると、膜ＭＬの遷移金属が酸化され、図３（ｃ）に示したように、当該部分が酸化された遷移金属を含む膜ＭＬＸに変化する。このように実施の形態にかかる方法では、酸素の活性種ではなく、酸素原子の中性粒子を膜ＭＬに照射することにより、膜ＭＬを酸化させることができる。即ち、運動エネルギーをもった酸素原子の中性粒子により膜ＭＬを酸化させることができ、被処理体Ｗを加熱する必要がない。なお、中性粒子の被処理体Ｗ表面への照射時における被処理体Ｗの温度は、例えば、−３０℃に設定される。
【００３６】
その後、ガスソースＧ１からの酸素含有ガスのプラズマ生成室Ｓ１への供給、及び、プラズマ生成室Ｓ１でのプラズマの生成が停止される。
【００３７】
なお、被処理体Ｗ表面へ中性粒子を照射する際、酸素を供給しながら、遮蔽部４０へバイアス電力を供給するようにしてもよい。遮蔽部４０へバイアス電力を供給することによって、プラズマ生成室Ｓ１において発生したイオンが、遮蔽部４０に向けて加速する。その結果、遮蔽部４０を通過する中性粒子の速度が高められ、遮蔽部４０へバイアス電力を供給しない場合と比較すると、遷移金属を有する膜ＭＬはより酸化されやすくなる。
【００３８】
以下、上述した実施形態の実施に用いることが可能な基板処理装置の別の一例について説明する。図３は、他の基板処理装置１００の一例を示す図である。前記した基板処理装置１０は誘導結合型のプラズマ源を有していたが、上述した実施形態の方法の実施に用いられる装置のプラズマ源は、誘導結合型に限定されるものではなく、例えば、マイクロ波であってもよい。図３に示した基板処理装置１００は、マイクロ波をプラズマ源とするものであり、所謂ラジアルラインスロットアンテナを備えている。以下、基板処理装置１００について、基板処理装置１０からの相違点を説明し、重複する説明は省略する。
【００３９】
基板処理装置１００では、第１側壁１２ａに、ガスラインＰ１１及びＰ１２が設けられている。ガスラインＰ１１は、第１側壁１２ａの外面から延びて、ガスラインＰ１２に接続されている。ガスラインＰ１２は、第１側壁１２ａ内において軸線Ｚ中心に略環状に配置されている。ガスラインＰ１２には、プラズマ生成室Ｓ１にガスを噴射するための複数の噴射口Ｈ１が接続されている。
【００４０】
ガスラインＰ１１には、上述したガスソースＧ１が、バルブＶ１１、流量制御器Ｍ１、及びバルブＶ１２を介して接続されている。また、ガスラインＰ１１には、上述したガスソースＧ２が、バルブＶ２１、流量制御器Ｍ２、及びバルブＶ２２を介して接続されている。
【００４１】
第１側壁１２ａ上に設けられた蓋部１２ｄには開口が設けられており、当該開口内には、アンテナ１４が設けられている。また、アンテナ１４の直下には、プラズマ生成室Ｓ１を封止するように、誘電体窓１６が設けられている。
【００４２】
アンテナ１４は、誘電体窓１６を介して、プラズマ生成室Ｓ１にマイクロ波を供給する。この実施形態においては、アンテナ１４は、ラジアルラインスロットアンテナである。このアンテナ１４は、誘電体板１８及びスロット板２０を含んでいる。誘電体板１８は、マイクロ波の波長を短縮させるものであり、略円盤形状を有している。誘電体板１８は、例えば、石英又はアルミナから構成される。誘電体板１８は、スロット板２０と冷却ジャケット２２の金属製の下面との間に狭持されている。アンテナ１４は、したがって、誘電体板１８、スロット板２０、及び、冷却ジャケット２２の下面によって構成され得る。
【００４３】
スロット板２０は、複数のスロット対が形成された略円盤状の金属板である。図４は、スロット板の一例を示す平面図である。スロット板２０には、複数のスロット対２０ａが形成されている。複数のスロット対２０ａは、径方向に所定の間隔で設けられており、また、周方向に所定の間隔で配置されている。複数のスロット対２０ａの各々は、長孔あるいはスリット形状の二つのスロット孔２０ｂ、２０ｃを含んでいる。スロット孔２０ｂとスロット孔２０ｃは、互いに交差又は直交する方向に延在している。
【００４４】
基板処理装置１００は、さらに、同軸導波管２４、マイクロ波発生器２６、チューナ２８、導波管３０、及び、モード変換器３２を備えている。マイクロ波発生器２６は、例えば２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を発生する。なお、基板処理装置１００の制御部Ｃｎｔは、基板処理装置１０の制御部Ｃｎｔの高周波電源ＲＦＧの制御機能に代えて、マイクロ波発生器２６を制御する機能を有している。基板処理装置１００の制御部Ｃｎｔの機能は、基板処理装置１０の制御部Ｃｎｔの機能と同様である。
【００４５】
マイクロ波発生器２６は、チューナ２８、導波管３０、及びモード変換器３２を介して、同軸導波管２４の上部に接続されている。同軸導波管２４は、その中心軸線である軸線Ｚに沿って延びている。同軸導波管２４は、外側導体２４ａ及び内側導体２４ｂを含んでいる。外側導体２４ａは、軸線Ｚを中心として延びた筒形状を有している。外側導体２４ａの下端は、導電性の表面を有する冷却ジャケット２２の上部に電気的に接続される。内側導体２４ｂは、外側導体２４ａの内側に設けられている。内側導体２４ｂは、軸線Ｚに沿って延びる略円柱形状を有している。内側導体２４ｂの下端は、アンテナ１４のスロット板２０に接続されている。
【００４６】
この基板処理装置１００では、マイクロ波発生器２６により発生されたマイクロ波が、同軸導波管２４を通って、誘電体板１８に伝播され、スロット板２０のスロット孔から誘電体窓１６に与えられる。
【００４７】
誘電体窓１６は、略円盤形状を有しており、例えば、石英又はアルミナから構成されている。誘電体窓１６は、スロット板２０の直下に設けられている。誘電体窓１６は、アンテナ１４から受けたマイクロ波を透過して、当該マイクロ波をプラズマ生成室Ｓ１に導入する。これにより、誘電体窓１６の直下に電界が発生し、プラズマ生成室Ｓ１に供給されるガスのプラズマが発生する。即ち、酸素含有ガスのプラズマをプラズマ生成室Ｓ１において生成することができる。このような、マイクロ波をプラズマソースとした基板処理装置１００でも、上述した実施形態の酸化処理方法の実施が可能である。
【００４８】
以下、上述した実施形態に係る酸化処理方法の評価のために行った種々の実験について説明する。
【００４９】
実験例１ではＣｏ製の膜、実験例２ではＴａ製の膜、実験例３ではＮｉＦｅ製の膜、実験例４ではＲｕ製の膜を用いて酸化させた。具体的に、実験例１〜４では、シリコン基板上に５．０ｎｍの膜厚の前記した遷移金属を含む膜を用いた。また実験例１〜４では、プラズマ生成室Ｓ１に２０ｓｃｃｍのＯ２ガスを供給し、プラズマ生成室Ｓ１の圧力を８Ｐａ、処理室Ｓ２の圧力を０．５７Ｐａに設定し、高周波電源ＲＦＧからコイルＣＬに１６００Ｗの高周波電力を与えた。また、被処理体の温度は−３０℃に設定した。また遮蔽部４０に対して８０Ｗの高周波電力を与えた。実験例１〜４ではそれぞれ、かかる酸化処理のための処理時間を１分、４分に設定し、各々の場合に、それぞれ１回と１０回のスパッタリングを実施して１回目、１０回目の膜の評価を行った。すなわち、１回目と１０回目の膜の膜中の酸素原子濃度をＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）によって評価した。その結果を図５〜８に示す。図５〜８において、横軸は、ＸＰＳスパッタリング回数である。また、縦軸は、酸素原子濃度である。図５〜８から明らかなように、実験例１〜４の処理によって酸化された膜は、各実験例１〜４の自然酸化（ｉｎｉ）よりも、深くまで酸化されることが確認された。このことから、実施の形態にかかる酸化処理によれば、低温での酸化が可能であることが確認された。
【００５０】
またたとえばＴａ製の膜について、遮蔽部４０に対して１２０Ｗの高周波電力を与えた以外、処理条件を上記実験例２と同様に設定して酸化処理を行って、ＴＥＭ写真で解析したところ、Ｔａの酸化膜は表面から５ｎｍの深さまで確認できた。そして酸化条件（酸化処理時間、酸素流量）をより高くしてより強い酸化処理を施すと、５ｎｍよりさらに深く酸化できるものである。
またこの結果からすれば、他のＲｕ製の膜、Ｃｏ製の膜、ＮｉＦｅ製の膜についても、ＸＰＳ評価でＴａ製の膜と同程度の深さまで酸素原子量が確認できたので、これらの金属膜についても、上記実験例においては、表面から４〜５ｎｍ程度の深さまで酸化できたものと推測できる。
【符号の説明】
【００５１】
１０…基板処理装置、１２…処理容器、３６…載置台、４０…遮蔽部、４０ｈ…開口、５０…圧力調整器、５２…減圧ポンプ、ＣＬ…コイル、Ｇ１…ガスソース（酸素を含有するガス）、Ｇ２…ガスソース（希ガス）、ＰＧ…バイアス電源、ＲＦＧ…高周波電源、Ｓ１…プラズマ生成室、Ｓ２…処理室、Ｗ…被処理体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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