(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハロゲンをプラズマ化して得られるハロゲンラジカルと、貴金属部材を前記ハロゲンラジカルでエッチングして得られる貴金属成分とハロゲンとからなる前駆体とを用い、エッチング対象部材上に前記前駆体からなる結晶核を吸着させる吸着工程と、前記エッチング対象部材の前記結晶核が吸着した部分を前記ハロゲンラジカルで厚さ方向に異方性エッチングするエッチング工程とを実行することを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
請求項１に記載するエッチング方法において、
前記吸着工程と前記エッチング工程とで前記前駆体と前記ハロゲンラジカルとのフラックス比を変更し、前記吸着工程では前記前駆体のフラックスが過多となるように制御する一方、前記エッチング工程では前記ハロゲンラジカルが過多となるように制御することを特徴とするエッチング方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載するエッチング方法において、
前記吸着工程と前記エッチング工程とで前記エッチング対象部材の温度を変更し、前記吸着工程では前記エッチング対象部材上に前記結晶核が吸着するような温度にする一方、前記エッチング工程では前記結晶核が吸着しないで前記ハロゲンラジカルによるエッチングが促進されるように前記吸着工程より高温になるように制御することを特徴とするエッチング方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載するエッチング方法において、
前記貴金属部材を前記ハロゲンラジカルでエッチングする際に、前記結晶核の大きさを大きくするために前記貴金属部材の温度を高温側へ変更するか、前記結晶核の大きさを小さくするために前記貴金属部材の温度を低温側へ変更するかの制御を行うことを特徴とするエッチング方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載するエッチング方法において、
前記貴金属がイリジウム（Ｉｒ）又は白金（Ｐｔ）であることを特徴とするエッチング方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載するエッチング方法において、
前記結晶核を、前記エッチング対象部材の所定のエッチング領域内に不連続に吸着させることを特徴とするエッチング方法。
【請求項７】
請求項６に記載するエッチング方法において、
前記エッチング対象部材は、前記エッチング領域の最表面が他の領域と比較して前記結晶核が吸着され易いようになっていることを特徴とするエッチング方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載するエッチング方法において、
前記結晶核を、励起用ビームを照射した部分に選択的に吸着させることを特徴とするエッチング方法。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかに記載するエッチング方法において、
前記エッチング対象部材の表面を、前記異方性エッチングにより粗面化することを特徴とするエッチング方法。
【請求項１０】
請求項１〜８の何れかに記載するエッチング方法において、
基板の最表面に形成された薄膜を前記エッチング対象部材とし、前記異方性エッチングにより前記薄膜を貫通する少なくとも一つの貫通孔を形成することを特徴とするエッチング方法。
【請求項１１】
請求項１〜８の何れかに記載するエッチング方法を用い、
基板の最表面に形成された誘電体膜を前記エッチング対象とし、この薄膜の厚さ方向に貫通しない程度に異方性エッチングすることにより低誘電率誘電体膜を得ることを特徴とする低誘電率誘電体膜の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜８の何れかに記載するエッチング方法を用い、
板状部材を前記エッチング対象とし、この板状部材の厚さ方向に貫通する多数の貫通孔を有する多孔性部材を得ることを特徴とする多孔性部材の製造方法。
【請求項１３】
エッチング対象部材が収容されるチャンバと、
ハロゲンをプラズマ化して得られるハロゲンラジカルを前記チャンバ内に供給するハロゲンラジカル供給手段と、
ハロゲンをプラズマ化したハロゲンラジカルで貴金属部材をエッチングして得られる貴金属成分とハロゲンとからなる前駆体を前記チャンバに供給する前駆体供給手段と、
前記前駆体と前記ハロゲンラジカルとのフラックス比並びに前記ターゲットの温度及び前記エッチング対象部材の温度の少なくとも一つを制御して、前記エッチング対象部材上に前記前駆体からなる結晶核を吸着させる吸着工程と、前記エッチング対象部材の前記結晶核が吸着した部分を前記ハロゲンラジカルで厚さ方向に異方性エッチングするエッチング工程とを実行するように制御するエッチング制御手段と
を具備することを特徴とするエッチング装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のエッチング装置において、
前記チャンバ内に前記エッチング対象部材が対向する位置に配置される貴金属部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンを含有する作用ガスを供給する作用ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化して、作用ガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、このハロゲンラジカルで前記貴金属部材をエッチングすることにより貴金属成分とハロゲンとからなる前駆体を生成する作用ガスプラズマ発生手段とで、
前記ハロゲンラジカル供給手段と前記前駆体供給手段とを構成する一方、
前記貴金属部材の温度及び前記エッチング対象部材の温度をそれぞれ制御するエッチング温度制御手段を具備し、
前記エッチング制御手段は、前記エッチング温度制御手段により、前記エッチング対象部材上に前記前駆体からなる結晶核を吸着させるように前記エッチング対象部材の温度を低温側に制御して前記吸着工程を実行させると共に、前記エッチング対象部材の前記結晶核が吸着した部分を前記ハロゲンラジカルで厚さ方向に異方性エッチングするよう前記エッチング対象部材の温度を高温側に制御して前記エッチング工程を実行させる機能を備えていることを特徴とするエッチング装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載するエッチング装置において、
前記エッチング制御手段は、前記エッチング温度制御手段により、前記貴金属部材を前記ハロゲンラジカルでエッチングする際に、前記結晶核の大きさを大きくするために前記貴金属部材の温度を高温側へ変更させると共に、前記結晶核の大きさを小さくするために前記貴金属部材の温度を低温側へ変更させる機能を備えていることを特徴とするエッチング装置。
【請求項１６】
エッチング及び成膜対象部材が収容されるチャンバと、
前記エッチング及び成膜対象部材が対向する位置における前記チャンバに設けられる成膜金属部材と、
前記チャンバの内部にハロゲンを含有する作用ガスを供給する作用ガス供給手段と、
前記チャンバの内部をプラズマ化して、作用ガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、このハロゲンラジカルで前記成膜金属部材をエッチングすることにより前記成膜金属部材に含まれる金属成分とハロゲンとからなる前駆体を生成する作用ガスプラズマ発生手段と、
前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して得られる金属成分からなる薄膜が前記基板上に形成されるよう、前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低温に制御する成膜温度制御手段とを具備する薄膜作製装置において、
ハロゲンをプラズマ化して得られるハロゲンラジカルを前記チャンバ内の前記エッチング及び成膜対象部材の上方に供給するハロゲンラジカル供給手段と、
ハロゲンをプラズマ化したハロゲンラジカルで貴金属部材をエッチングして得られる貴金属成分とハロゲンとからなる前駆体を前記チャンバ内の前記エッチング及び成膜対象部材の上方に供給する前駆体供給手段と、
前記貴金属部材の温度及び前記エッチング及び成膜対象部材の温度をそれぞれ制御するエッチング温度制御手段を具備し、
前記前駆体と前記ハロゲンラジカルとのフラックス比並びに前記ターゲットの温度及び前記エッチング対象部材の温度の少なくとも一つを制御して前記エッチング及び成膜対象部材上に前記前駆体からなる結晶核を吸着させる吸着工程と、前記エッチング及び成膜対象部材の前記結晶核が吸着した部分を前記ハロゲンラジカルで厚さ方向に異方性エッチングするエッチング工程とを実行するように制御するエッチング制御手段と
を具備することを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の薄膜作製装置において、
前記エッチング制御手段は、前記エッチング温度制御手段により、前記エッチング及び成膜対象部材上に前記前駆体からなる結晶核を吸着させるように前記エッチング及び成膜対象部材の温度を低温側に制御して前記吸着工程を実行させると共に、前記エッチング及び成膜対象部材の前記結晶核が吸着した部分を前記ハロゲンラジカルで厚さ方向に異方性エッチングするよう前記エッチング及び成膜対象部材の温度を高温側に制御して前記エッチング工程を実行させる機能を備えていることを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載する薄膜作製装置において、
前記エッチング制御手段は、前記エッチング温度制御手段により、前記貴金属部材を前記ハロゲンラジカルでエッチングする際に、前記結晶核の大きさを大きくするために前記貴金属部材の温度を高温側へ変更させると共に、前記結晶核の大きさを小さくするために前記貴金属部材の温度を低温側へ変更させる機能を備えていることを特徴とする薄膜作製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規なエッチング方法及びこれに用いることができるエッチング装置及び薄膜作製装置に関する。
また、本発明は新規なエッチング方法を用いた低誘電率誘電体膜の製造方法及び多孔性部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体等の製造においては、プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置を用いた成膜が知られている。プラズマＣＶＤ装置とは、チャンバ内に導入した膜の材料となる有機金属錯体等のガスを、高周波アンテナから入射する高周波によりプラズマ状態にし、プラズマ中の活性な励起原子によって基板表面の化学的な反応を促進して金属薄膜等を成膜する装置である。【０００３】
これに対し、本発明者等は、高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属成分であって、成膜を望む金属成分からなる被エッチング部材をチャンバに設置し、ハロゲンガスをプラズマ化して前記被エッチング部材をハロゲンのラジカルによりエッチングすることで金属成分のハロゲン化物である前駆体を生成させるとともに、前駆体の金属成分のみを基板上に成膜するプラズマＣＶＤ装置（以下、新方式のプラズマＣＶＤ装置という）および成膜方法を開発した（例えば、下記、特許文献１参照）。【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４７５３４号公報
【０００５】
上記新方式のプラズマＣＶＤ装置では、成膜される金属源となるターゲットの温度に対して基板の温度が低くなるように制御して基板に当該金属膜を成膜している。例えば、ターゲットの金属をＭ、ハロゲンガスをＣｌ２とした場合、ターゲットを高温（例えば３００℃〜７００℃）に、また基板を低温（例えば２００℃程度）に制御することにより、前記基板に金属（Ｍ）薄膜を形成することができる。これは、次のような反応によるものと考えられる。【０００６】
(1)プラズマの解離反応；Ｃｌ２→２Ｃｌ＊
(2)エッチング反応；Ｍ＋Ｃｌ＊→ＭＣｌ（ｇ）
(3)基板への吸着反応；ＭＣｌ（ｇ）→ＭＣｌ（ａｄ）
(4)成膜反応；ＭＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ＊→Ｍ＋Ｃｌ２↑
ここで、Ｃｌ＊はＣｌのラジカルであることを、（ｇ）はガス状態であることを、（ａｄ）は吸着状態であることをそれぞれ表している。【０００７】
前述した新方式のＣＶＤ装置においては、ＭＣｌとＣｌ＊との割合を適正に保つことで、成膜反応が適切に行われる。即ち、成膜条件として、Ｃｌ２ガスの流量、圧力、パワー、基板およびターゲットの温度、基板とターゲットとの距離等を適正に設定することで、ＭＣｌとＣｌ＊との割合をほぼ等しく制御することができ、成膜速度を低下させることなく、しかも、基板に対してＣｌ＊によるエッチング過多が生じることなく金属（Ｍ）が析出される。【０００８】
本発明者は、このような新方式のＣＶＤ技術は、薄膜作製だけでなく、種々の処理に応用でき得ることを知見した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、上述の如き新方式のＣＶＤを応用したエッチング方法並びにこれに適用できるエッチング装置及び薄膜作製装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上述した新方式のＣＶＤ技術を応用すると、所定のターゲットを用いることにより、非常に微細な異方性エッチングが可能であることを知見し、本発明を完成させた。また、このエッチング技術を用いると、高アスペクト比の微細孔を形成でき、また、所望の誘電率を有する低誘電率部材を形成でき、さらに、所望の多孔性を有する多孔性物質を製造できることを知見した。【００１１】
ところで、従来、半導体プロセスにおいて、スルーホール等の微細孔を形成する場合、レジストパターンを形成してエッチングを行う必要がある。このレジストパターンを形成するフォトレジストプロセスは煩雑であったが、上記技術を応用すると、このような問題が解決できる。【００１２】
一方、大規模集積回路（ＵＬＳＩ）は、トランジスタと複数の配線層、及びその層間絶縁膜からなるが、この層間絶縁膜は、高速化、低損失化のために低誘電率とした方がよいことが知られている。このような低誘電率膜の作製方法としては、モノメチルシラン（ＳｉＨ３ＣＨ３）、ジメチルシラン［（ＣＨ３）２ＳｉＨ２）］等の有機シラン系ガスとＮ２Ｏ又はＯ２とを原料ガスとしたＭＯＣＶＤによりＣＨｘの気泡が混入して低密度のＳｉＯ２膜を形成する方法、ＳｉＨ４とＯ２とをＣＶＤ方によりＳｉＯ２を形成する際にＨｅを混入させてＨｅの気泡が混入したＳｉＯ２膜を形成する方法などが知られている。また、窒化ホウ素（ＢＮ）など低誘電率の物質で膜を形成する方法、有機膜を塗布・焼成して成形する方法などが知られている。【００１３】
しかしながら、気泡を混入させる方法では気泡の量の制御が困難であり、所望の誘電率とするのは困難であるという問題があり、また、窒化ホウ素を用いる場合には所定の結晶系にしなければならないという問題がある。さらに、有機膜では耐久性に問題があるという課題があるが、上記エッチング技術を応用すると、このような課題を解決できる。【００１４】
さらに、従来、ガスフィルタや触媒フィルタなどには多孔性セラミックスからなる薄膜フィルタが用いられているが、セラミックス自体の吸着性により、再生が困難であるという問題があるが、上記エッチング技術を応用すると、このような問題を解消した多孔性物質を提供できる。【００１５】
このような知見に基づく本発明の第１の態様は、ハロゲンをプラズマ化して得られるハロゲンラジカルと、貴金属部材を前記ハロゲンラジカルでエッチングして得られる貴金属成分とハロゲンとからなる前駆体とを用い、エッチング対象部材上に前記前駆体からなる結晶核を吸着させる吸着工程と、前記エッチング対象部材の前記結晶核が吸着した部分を前記ハロゲンラジカルで厚さ方向に異方性エッチングするエッチング工程とを実行することを特徴とするエッチング方法にある。【００１６】
かかる第１の態様では、エッチング対象部材上に前駆体からなる結晶核を吸着させる吸着工程と、前記エッチング対象部材の前記結晶核が吸着した部分を前記ハロゲンラジカルで厚さ方向に異方性エッチングするエッチング工程とを実行することにより、例えば、高アスペクト比の微細孔を形成できる。【００１７】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載するエッチング方法において、前記吸着工程と前記エッチング工程とで前記前駆体と前記ハロゲンラジカルとのフラックス比を変更し、前記吸着工程では前記前駆体のフラックスが過多となるように制御する一方、前記エッチング工程では前記ハロゲンラジカルが過多となるように制御することを特徴とするエッチング方法にある。【００１８】
かかる第２の態様では、吸着工程では前記前駆体のフラックスが過多となるように制御することにより、エッチング対象部材上に前駆体からなる結晶核を効率よく吸着させることができ、一方、エッチング工程ではハロゲンラジカルが過多となるように制御することにより、エッチング対象部材の結晶核が吸着した部分をハロゲンラジカルで厚さ方向に効率的に異方性エッチングすることができる。【００１９】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様に記載するエッチング方法において、前記吸着工程と前記エッチング工程とで前記エッチング対象部材の温度を変更し、前記吸着工程では前記エッチング対象部材上に前記結晶核が吸着するような温度にする一方、前記エッチング工程では前記結晶核が吸着しないで前記ハロゲンラジカルによるエッチングが促進されるように前記吸着工程より高温になるように制御することを特徴とするエッチング方法にある。【００２０】
かかる第３の態様では、エッチング対象部材の温度を変更することにより、吸着工程では結晶核の吸着が効率的に生じるようにすると共に、エッチング工程では吸着しないでエッチングが促進されるようにする。【００２１】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様に記載するエッチング方法において、前記貴金属部材を前記ハロゲンラジカルでエッチングする際に、前記結晶核の大きさを大きくするために前記貴金属部材の温度を高温側へ変更するか、前記結晶核の大きさを小さくするために前記貴金属部材の温度を低温側へ変更するかの制御を行うことを特徴とするエッチング方法にある。【００２２】
かかる第４の態様では、貴金属部材の温度を制御することにより、結晶核の大きさを変更することができ、この結果、エッチングで形成される孔の直径を変更することができる。【００２３】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様に記載するエッチング方法において、前記貴金属がイリジウム（Ｉｒ）又は白金（Ｐｔ）であることを特徴とするエッチング方法にある。【００２４】
かかる第５の態様では、Ｉｒ又はＰｔとハロゲンとからなる前駆体の結晶核を吸着させ、この結晶核が吸着した領域をエッチングすることができる。【００２５】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様に記載するエッチング方法において、前記結晶核を、前記エッチング対象部材の所定のエッチング領域内に不連続に吸着させることを特徴とするエッチング方法にある。【００２６】
かかる第６の態様では、エッチング対象部材の所定のエッチング領域内に不連続に吸着させることにより、エッチング領域内に不連続に、例えば、高アスペクト比の微細孔を形成することができる。【００２７】
本発明の第７の態様は、第６の態様に記載するエッチング方法において、前記エッチング対象部材は、前記エッチング領域の最表面が他の領域と比較して前記結晶核が吸着され易いようになっていることを特徴とするエッチング方法にある。【００２８】
かかる第７の態様では、エッチング領域に結晶核が相対的に吸着され易くすることにより、エッチング領域に選択的に、例えば、高アスペクト比の微細孔を形成することができる。【００２９】
本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様に記載するエッチング方法において、前記結晶核を、励起用ビームを照射した部分に選択的に吸着させることを特徴とするエッチング方法にある。【００３０】
かかる第８の態様では、励起用ビームを照射した部分に選択的に結晶核を吸着させることにより、所望の場所に、例えば、高アスペクト比の微細孔を形成できる。【００３１】
本発明の第９の態様は、第１〜８の何れかの態様に記載するエッチング方法において、前記エッチング対象部材の表面を、前記異方性エッチングにより粗面化することを特徴とするエッチング方法にある。【００３２】
かかる第９の態様では、エッチング対象部材の表面を異方性エッチングにより粗面化し、この上に形成する膜との密着性の向上等を図ることができる。【００３３】
本発明の第１０の態様は、第１〜８の何れかの態様に記載するエッチング方法において、基板の最表面に形成された薄膜を前記エッチング対象部材とし、前記異方性エッチングにより前記薄膜を貫通する少なくとも一つの貫通孔を形成することを特徴とするエッチング方法にある。【００３４】
かかる第１０の態様では、異方性エッチングにより、薄膜を貫通する貫通孔を形成することができる。【００３５】
本発明の第１１の態様は、第１〜８の何れかの態様に記載するエッチング方法を用い、基板の最表面に形成された誘電体膜を前記エッチング対象とし、この薄膜の厚さ方向に貫通しない程度に異方性エッチングすることにより低誘電率誘電体膜を得ることを特徴とする低誘電率誘電体膜の製造方法にある。【００３６】
かかる第１１の態様では、エッチング対象を誘電体膜とすることにより、低誘電率誘電体膜を得ることができる。【００３７】
本発明の第１２の態様は、第１〜８の何れかの態様に記載するエッチング方法を用い、板状部材を前記エッチング対象とし、この板状部材の厚さ方向に貫通する多数の貫通孔を有する多孔性部材を得ることを特徴とする多孔性部材の製造方法にある。【００３８】
かかる第１２の態様は、エッチング対象を板状部材とし、多数の貫通孔を形成することにより、多孔性部材を得ることができる。【００３９】
本発明の第１３の態様は、エッチング対象部材が収容されるチャンバと、ハロゲンをプラズマ化して得られるハロゲンラジカルを前記チャンバ内に供給するハロゲンラジカル供給手段と、ハロゲンをプラズマ化したハロゲンラジカルで貴金属部材をエッチングして得られる貴金属成分とハロゲンとからなる前駆体を前記チャンバに供給する前駆体供給手段と、前記前駆体と前記ハロゲンラジカルとのフラックス比並びに前記ターゲットの温度及び前記エッチング対象部材の温度の少なくとも一つを制御して、前記エッチング対象部材上に前記前駆体からなる結晶核を吸着させる吸着工程と、前記エッチング対象部材の前記結晶核が吸着した部分を前記ハロゲンラジカルで厚さ方向に異方性エッチングするエッチング工程とを実行するように制御するエッチング制御手段とを具備することを特徴とするエッチング装置にある。【００４０】
かかる第１３の態様では、前駆体とハロゲンラジカルとのフラックス比並びにターゲットの温度及びエッチング対象部材の温度の少なくとも一つを制御することにより、エッチング対象部材上に前駆体からなる結晶核を吸着させる吸着工程と、前記エッチング対象部材の前記結晶核が吸着した部分を前記ハロゲンラジカルで厚さ方向に異方性エッチングするエッチング工程とを実行することにより、例えば、高アスペクト比の微細孔を形成できる装置を提供できる。【００４１】
本発明の第１４の態様は、第１３の態様に記載のエッチング装置において、前記チャンバ内に前記エッチング対象部材が対向する位置に配置される貴金属部材と、前記チャンバの内部にハロゲンを含有する作用ガスを供給する作用ガス供給手段と、前記チャンバの内部をプラズマ化して、作用ガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、このハロゲンラジカルで前記貴金属部材をエッチングすることにより貴金属成分とハロゲンとからなる前駆体を生成する作用ガスプラズマ発生手段とで、前記ハロゲンラジカル供給手段と前記前駆体供給手段とを構成する一方、前記貴金属部材の温度及び前記エッチング対象部材の温度をそれぞれ制御するエッチング温度制御手段を具備し、前記エッチング制御手段は、前記エッチング温度制御手段により、前記エッチング対象部材上に前記前駆体からなる結晶核を吸着させるように前記エッチング対象部材の温度を低温側に制御して前記吸着工程を実行させると共に、前記エッチング対象部材の前記結晶核が吸着した部分を前記ハロゲンラジカルで厚さ方向に異方性エッチングするよう前記エッチング対象部材の温度を高温側に制御して前記エッチング工程を実行させる機能を備えていることを特徴とするエッチング装置にある。【００４２】
かかる第１４の態様では、エッチング温度制御手段により、エッチング対象部材の温度を変更することにより、吸着工程では結晶核の吸着が効率的に生じるようにすると共に、エッチング工程では吸着しないでエッチングが促進されるようにする。  【００４３】
本発明の第１５の態様は、第１４の態様に記載するエッチング装置において、前記エッチング制御手段は、前記エッチング温度制御手段により、前記貴金属部材を前記ハロゲンラジカルでエッチングする際に、前記結晶核の大きさを大きくするために前記貴金属部材の温度を高温側へ変更させると共に、前記結晶核の大きさを小さくするために前記貴金属部材の温度を低温側へ変更させる機能を備えていることを特徴とするエッチング装置にある。【００４４】
かかる第１５の態様では、エッチング温度制御手段により、貴金属部材をハロゲンラジカルでエッチングする際に当該貴金属部材の温度を制御し、結晶核の大きさを大きくするために貴金属部材の温度を高温側へ変更させると共に、結晶核の大きさを小さくするために貴金属部材の温度を低温側へ変更させることができる。【００４５】
本発明の第１６の態様は、エッチング及び成膜対象部材が収容されるチャンバと、前記エッチング及び成膜対象部材が対向する位置における前記チャンバに設けられる成膜金属部材と、前記チャンバの内部にハロゲンを含有する作用ガスを供給する作用ガス供給手段と、前記チャンバの内部をプラズマ化して、作用ガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、このハロゲンラジカルで前記成膜金属部材をエッチングすることにより前記成膜金属部材に含まれる金属成分とハロゲンとからなる前駆体を生成する作用ガスプラズマ発生手段と、前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して得られる金属成分からなる薄膜が前記基板上に形成されるよう、前記基板の温度を前記被エッチング部材の温度よりも低温に制御する成膜温度制御手段とを具備する薄膜作製装置において、ハロゲンをプラズマ化して得られるハロゲンラジカルを前記チャンバ内の前記エッチング及び成膜対象部材の上方に供給するハロゲンラジカル供給手段と、ハロゲンをプラズマ化したハロゲンラジカルで貴金属部材をエッチングして得られる貴金属成分とハロゲンとからなる前駆体を前記チャンバ内の前記エッチング及び成膜対象部材の上方に供給する前駆体供給手段と、前記貴金属部材の温度及び前記エッチング及び成膜対象部材の温度をそれぞれ制御するエッチング温度制御手段を具備し、前記前駆体と前記ハロゲンラジカルとのフラックス比並びに前記ターゲットの温度及び前記エッチング対象部材の温度の少なくとも一つを制御して前記エッチング及び成膜対象部材上に前記前駆体からなる結晶核を吸着させる吸着工程と、前記エッチング及び成膜対象部材の前記結晶核が吸着した部分を前記ハロゲンラジカルで厚さ方向に異方性エッチングするエッチング工程とを実行するように制御するエッチング制御手段とを具備することを特徴とする薄膜作製装置にある。【００４６】
かかる第１６の態様では、ハロゲンラジカルで成膜金属部材をエッチングすることにより成膜金属部材に含まれる金属成分とハロゲンとからなる前駆体を生成することにより、この前駆体をハロゲンラジカルで還元して得られる金属成分からなる薄膜を基板上に形成することができ、また、エッチング対象部材上に前駆体からなる結晶核を吸着させる吸着工程と、前記エッチング対象部材の前記結晶核が吸着した部分を前記ハロゲンラジカルで厚さ方向に異方性エッチングするエッチング工程とを実行することにより、例えば、高アスペクト比の微細孔を形成できる薄膜作製装置を提供できる。【００４７】
本発明の第１７の態様は、第１６の態様に記載の薄膜作製装置において、前記エッチング制御手段は、前記エッチング温度制御手段により、前記エッチング及び成膜対象部材上に前記前駆体からなる結晶核を吸着させるように前記エッチング及び成膜対象部材の温度を低温側に制御して前記吸着工程を実行させると共に、前記エッチング及び成膜対象部材の前記結晶核が吸着した部分を前記ハロゲンラジカルで厚さ方向に異方性エッチングするよう前記エッチング及び成膜対象部材の温度を高温側に制御して前記エッチング工程を実行させる機能を備えていることを特徴とする薄膜作製装置にある。【００４８】
かかる第１７の態様では、エッチング温度制御手段により、エッチング対象部材の温度を変更することにより、吸着工程では結晶核の吸着が効率的に生じるようにすると共に、エッチング工程では吸着しないでエッチングが促進されるようにする。【００４９】
本発明の第１８の態様は、第１７の態様に記載する薄膜作製装置において、前記エッチング制御手段は、前記エッチング温度制御手段により、前記貴金属部材を前記ハロゲンラジカルでエッチングする際に、前記結晶核の大きさを大きくするために前記貴金属部材の温度を高温側へ変更させると共に、前記結晶核の大きさを小さくするために前記貴金属部材の温度を低温側へ変更させる機能を備えていることを特徴とする薄膜作製装置にある。【００５０】
かかる第１８の態様は、エッチング温度制御手段により、貴金属部材をハロゲンラジカルでエッチングする際に当該貴金属部材の温度を制御し、結晶核の大きさを大きくするために貴金属部材の温度を高温側へ変更させると共に、結晶核の大きさを小さくするために貴金属部材の温度を低温側へ変更させることができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明は、新方式のＣＶＤ技術を応用し、貴金属部材をターゲットとして用い、エッチング対象部材上に前駆体からなる結晶核を吸着させる吸着工程と、前記エッチング対象部材の前記結晶核が吸着した部分を前記ハロゲンラジカルで厚さ方向に異方性エッチングするエッチング工程とを実行することにより、例えば、高アスペクト比の微細孔を形成できるという効果を奏する。【００５２】
また、このエッチング技術を用いると、所望の誘電率を有する低誘電率部材を形成でき、さらに、所望の多孔性を有する多孔性物質を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るエッチング装置を示す概略構成図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ矢視図である。
【図３】図１に示す装置を用いたエッチング方法の一態様を時系列に示すタイムチャートである。
【図４】本発明のエッチング方法の吸着工程及びエッチング工程によるエッチングの状態を模式的に示す図である。
【図５】本発明のエッチング方法において結晶核を選択的に吸着させる方法の一例を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るエッチング装置を示す概略構成図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るエッチング装置を示す概略構成図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る薄膜作製装置を示す概略構成図である。
【図９】本発明のエッチング方法を適用可能なＵＬＳＩを模式的に表す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  チャンバ
３  基板
６、１０６  エッチング温度制御手段
７  天井板
８  プラズマアンテナ
９  整合器
１０  高周波電源
１１  貴金属部材
１４  ノズル
１５  流量制御器
１６  ノズル
２１  作用ガス
１１０  エッチング制御手段
２１９  銅薄膜
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、各実施の形態において同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。【００５６】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係るエッチング装置を示す概略構成図である。同図に示すように、円筒状に形成された、例えばセラミックス製のチャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２にはエッチング対象部材である基板３が載置されている。支持台２にはヒータ４及び冷媒流通手段５を備えたエッチング温度制御手段６が設けられ、エッチング温度制御手段６により支持台２の温度は所定温度（例えば、基板３が１００℃から３００℃に維持される温度）に制御される。なお、チャンバの形状は円筒状に限らず、例えば、矩形状のチャンバを適用することも可能である。【００５７】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料であるセラミックス製の平板状の天井板７によって塞がれている。なお、天井板７は、必ずしもチャンバ１と別体とする必要はなく、天井板を一体的に備えたチャンバ１を用いてもよい。天井板７の上方にはチャンバ１の内部に供給されたガスをプラズマ化するためのプラズマアンテナ８が設けられ、このプラズマアンテナ８は天井板７の面と平行な平面リング状に形成されている。プラズマアンテナ８には整合器９及び高周波電源１０が接続されており、プラズマアンテナ８を介して高周波の電磁波をチャンバ１内に導入するように構成してある。すなわち、これら、プラズマアンテナ８、整合器９及び高周波電源１０によりプラズマ発生手段を構成している。【００５８】
貴金属部材１１は、ハロゲン化物を形成し得る貴金属（本例ではイリジウム（Ｉｒ））で形成して、プラズマアンテナ８の下方のチャンバ１内に配設してある。この貴金属部材１１は、ハロゲンプラズマによるエッチング作用により貴金属成分とハロゲンとからなる前駆体を形成するためのものである。ここで、ハロゲンプラズマは、チャンバ１内に供給するハロゲン（本例では塩素）を含有する作用ガスを前記プラズマアンテナ８が供給する高周波の電磁エネルギーを利用してプラズマ化することにより得る。【００５９】
また、貴金属部材１１は、図１のＩ−Ｉ線矢視図である図２を参照すれば明らかなとおり、棒状の突起部１２とリング部１３とからなり、各突起部１２はその先端部が隣接する突起部１２の先端部と接触することなくチャンバ１の中心に向かって延びるように、その各基端部をリング部１３に固着してある。これにより、各突起部１２は電気的に独立した構造となっており、プラズマアンテナ８で形成し、チャンバ１内に導入される電磁界を遮蔽することがないように工夫してある。また、貴金属部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れ方向である周方向に対して構造的に不連続な状態とされている。なお、プラズマアンテナ８の電気の流れに対して不連続状態にする構成としては、貴金属部材を格子状に形成したり網目状に構成する等とすることも可能である。【００６０】
さらに、貴金属部材１１には、ヒータ１０４及び冷媒流通手段１０５を備えたエッチング温度制御手段１０６が設けられ、貴金属部材１１の温度を所定の温度に制御できるようになっている。なお、貴金属部材１１は後述するガスプラズマ２３により加熱されるが、ガスプラズマ２３の制御により所定の温度に保持するようにしてもよく、この場合には、上述したプラズマ発生手段がエッチング温度制御手段となる。【００６１】
なお、エッチング温度制御手段６及び１０６は、エッチング制御手段１１０により制御されるようになっている。【００６２】
チャンバ１の筒部の周囲にはチャンバ１の内部にハロゲンとしての塩素を含有する作用ガス（Ｈｅで塩素濃度が≦５０％、好ましくは１０％程度に希釈された作用ガス）２１を供給する作用ガス供給手段としてのノズル１４が周方向に等間隔で複数（例えば８箇所：図には２箇所を示してある）接続されている。ノズル１４には作用ガス２１の流量及び圧力を制御する流量制御器１５を介して作用ガス２１が送られる。なお、流量制御器１５は、ノズル１４毎に設けられているように図示してあるが、全体のノズル１４で一つの流量制御器１５を設ければ十分であり、また、複数のノズル１４毎に設けてもよい。【００６３】
成膜に関与しないガス等は排気口１８から排気され、天井板７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空ポンプ（図示せず。）によって所定の真空圧に維持される。【００６４】
かかるエッチング装置を用いたエッチング方法の一例のエッチング時の態様を、当該エッチング装置のチャンバ１内の時系列な状態を示す図３を追加して説明する。【００６５】
プラズマアンテナ８を介して高周波電力による電磁界をチャンバ１内に入射するとともに、図３に示すように、先ず、チャンバ１内にＨｅガスを導入して予備加熱する。予備加熱により貴金属部材１１が所定の温度になった時点で、Ｃｌ２ガスを含む作用ガス２１を流量制御器１５及びノズル１４を介してチャンバ１内に供給する。このことにより作用ガス２１に含まれる塩素をプラズマ化して塩素ラジカル（Ｃｌ＊）を生成する。なお、図１中のガスプラズマ２３は塩素プラズマを意味する。【００６６】
塩素ラジカル（Ｃｌ＊）は、貴金属部材１１をエッチングして貴金属、すなわちイリジウム（Ｉｒ）とハロゲンとからなる前駆体２４を形成すると同時に、エッチング温度制御手段６及び１０６の少なくとも一方により基板３を貴金属部材１１の温度よりも低温に保持して前駆体２４が基板３上に吸着されるようにし、前駆体２４（ＭＣｌ）を基板３の表面に結晶核として吸着させる。ここまでが吸着工程であり、所望の量の結晶核を基板３上に吸着させる。以上が吸着工程である。【００６７】
次に、基板３の温度をエッチング温度制御手段６及び１０６により高温側に制御して前駆体２４が吸着しない状態とする。この状態では、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）が基板３上に吸着した結晶核に選択的に作用して結晶核及び結晶核が吸着していた領域のみを基板３の厚さ方向に異方性エッチングする。ここで、異方性エッチングとは、厚さ方向のエッチング速度がそれに交差する方向のエッチング速度より顕著に有意に進むことをいい、結晶核の大きさにほぼ依存して厚さ方向にのみエッチングが進むことをいう。したがって、結晶核の大きさの孔が吸着された結晶核の数の分だけ形成される。【００６８】
以上がエッチング工程である。なお、吸着工程とエッチング工程とは明確に区別されるものではなく、条件によっては吸着工程においても異方性エッチングが並行して進む可能性がある。また、結晶核の量の制御は吸着工程からエッチング工程への移行のタイミングにより制御され、エッチングの量、すなわち、孔の深さはエッチング工程の時間及び塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の量並びに基板３の温度等により制御される。すなわち、エッチング工程の時間が長いほど、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）の量が多いほど、また、基板３の温度が高いほど、形成される孔の深さは深くなる。このような異方性エッチングの速度は基板３の温度やエッチング対象の膜質などによって異なるが、例えば、１μｍ／ｍｉｎ程度の速度となる。【００６９】
以上説明した吸着工程及びエッチング工程におけるエッチング温度制御手段６及び１０６の制御はエッチング制御手段１１０により制御される。すなわち、本実施形態では、エッチング制御手段１１０は、エッチング温度制御手段６及び１０６を制御して、基板３上に前駆体２４からなる結晶核を吸着させるように、例えば、基板３の温度を低温側に制御して前記吸着工程を実行させると共に、基板３の前記結晶核が吸着した部分を塩素ラジカル（Ｃｌ＊）で厚さ方向に異方性エッチングするよう、例えば、基板３の温度を高温側に制御してエッチング工程を実行させる機能を備えている。このように、基板３の温度を低温側に制御するほど前駆体４が吸着し易くなり、一方、基板３の温度を高温側に制御すれほど前駆体２４が吸着し難くなる。【００７０】
図４には、このような吸着工程及びエッチング工程によるエッチングの状態を模式的に示す。図４に示すように、（ａ）は基板３として、シリコン基板１３１表面に酸化シリコン膜１３２を形成したものを用いた場合の吸着工程を表したものであり、酸化シリコン膜１３２上に塩化イリジウム（ＩｒＣｌｘ）の結晶核１３３が複数個吸着した状態を表している。また、（ａ）は、吸着工程の後のエッチング工程において、酸化シリコン膜１３２に吸着した結晶核１３３に塩素ラジカル（Ｃｌ＊）が作用している状態も表しており、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）が作用して異方性エッチングが進むと、（ｂ）に示すように、結晶核１３３の大きさに依存する直径を有する孔１３４が形成される。なお、（ｂ）は異方性エッチングを酸化シリコン膜１３２を貫通するまで行った場合を示しているが、エッチング工程の時間を調整すれば、（ｃ）に示すように、酸化シリコン膜１３２を厚さ方向に貫通しない孔１３５を形成することもできる。【００７１】
ここで、上述した説明では、エッチング制御手段１１０は、エッチング温度制御手段６及び１０６の制御により吸着工程からエッチング工程に移行するように制御するとしたが、吸着工程からエッチング工程への制御は、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）と、イリジウム（Ｉｒ）とハロゲンとからなる前駆体２４とのフラックス比を変更することにより行ってもよい。すなわち、吸着工程では前駆体２４のフラックスが過多となるように制御する一方、エッチング工程では塩素ラジカル（Ｃｌ＊）が過多となるように制御するようにすればよい。具体的には、例えば、吸着工程では、流量制御器１５により作用ガス２１の流量を制御して塩素ラジカル（Ｃｌ＊）が貴金属部材１１のエッチングのみに使用される程度としてフリーの塩素ラジカル（Ｃｌ＊）ができるだけ存在しないようにし、一方、エッチング工程では、流量制御器１５により作用ガス２１の流量を吸着工程の適正流量より大きくするように制御して塩素ラジカル（Ｃｌ＊）が過多となるようにする。このような流量制御器１５の制御はエッチング制御手段１１０により実行される。なお、この場合、貴金属部材１１や基板３の温度を同時に制御してもよく、例えば、エッチング温度制御手段１０６により貴金属部材１１の温度を低下させて貴金属部材１１がエッチングされ難いようにしてもよいし、また、エッチング温度制御手段６により基板３の温度を高温側に制御して前駆体２４が吸着し難いようにしてもよい。【００７２】
また、貴金属部材１１をハロゲンラジカルでエッチングする際に、基板３に吸着する結晶核の大きさを調整することが可能である。すなわち、基板３に吸着する結晶核の大きさを大きくするためには、貴金属部材１１の温度を高温側へ変更すればよく、また、結晶核の大きさを小さくするためには、貴金属部材１１の温度を低温側へ変更すればよい。すなわち、貴金属部材１１の温度が高くなればなるほど、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）のエッチングにより形成される前駆体２４のクラスタが大きくなり、この結果、基板３に吸着する結晶核が大きくなる。なお、このような貴金属部材１１の温度の制御はエッチング温度制御手段６により行われる。【００７３】
このように基板３に吸着する結晶核の大きさを制御すると共に、上述したようにエッチング時間を変更して異方性エッチングの深さを調整することにより、形成される孔のアスペクト比を変更することができる。【００７４】
本発明のエッチング方法によると、直径１０ｎｍ程度の微細孔が形成でき、また、直径１０ｎｍ程度の微細孔で１００ｎｍ程度の深さまで異方性エッチング可能であるから、この場合のアスペクト比（深さ／直径）は１０程度となる。【００７５】
本発明のエッチング方法においては、結晶核は、不連続に間欠的に基板３に吸着し、その結果、互いに不連続で間欠的に配置された複数の孔が形成されるが、その量は吸着時間や前駆体２４の量により制御できる。また、このように基板３へ結晶核が吸着する領域、すなわち、所定のエッチング領域は、適宜設定することができ、例えば、基板３にレジスト等によりマスクを形成し、エッチング領域のみを開放することにより設定することができる。これにより、所定のエッチング領域のみに結晶核を不連続で間欠的に吸着させることができ、その後、エッチング工程を実行すれば、エッチング領域のみ内に複数の孔が不連続に間欠的に形成される。また、エッチング領域の設定は、レジストなどによりマスクする方法のほか、基板３の表面の膜質を変更することによっても行うことができる。例えば、酸化膜より金属膜の方が結晶核が吸着し易いので、エッチング領域のみを金属膜とし、他の領域を酸化膜とすることにより、エッチング領域を設定することが可能である。また、エッチング領域以外の領域に、結晶核が吸着し難いような処理を施してもよいし、エッチング領域のみに結晶核が選択的に吸着するような処理を施してもよい。【００７６】
さらに、このようなエッチング領域の設定のほか、本発明のエッチング方法により形成する孔の位置をスポットで設定することが可能であり、これにより所定の位置にビアホール用などの貫通孔形成することが可能である。この方法の一例を以下に述べる。【００７７】
図５に示すように、基板３の異方性エッチングによる孔を形成したい所定の領域に、二次電子である励起用ビーム１４１を照射する。この励起用ビーム１４１としては、電子線が適しているが、Ｘ線や紫外線なども使用することができる。電子線を用いる場合には、例えば、加速電圧２００〜５００ｅＶの電子ビームを用いることができる。このように励起ビーム１４１を所定の位置に照射する場合、例えば、基板３の温度を結晶核が吸着しないような高温に設定しておくと、前駆体２４である塩化イリジウムは、励起ビーム１４１が照射されたポイントに選択的に作用してイリジウムが吸着し、これに塩素ラジカル（Ｃｌ＊）が作用して塩化イリジウムの結晶核となる。このように結晶核を所定のポイントのみに吸着させた後は、上述したエッチング工程を実行する。これにより、所定のポイントに、例えば、高アスペクト比の貫通孔を形成することができる。【００７８】
以上説明した本発明のエッチング方法は、半導体プロセスに応用して薄膜を貫通するビアホールとして使用することができる他、例えば、エッチング工程の時間を極端に短くすれば、薄膜の表面を粗面化させることに用いることができる。すなわち、結晶核の吸着量を比較的多くして表面ほぼ全体に結晶核が吸着するようにし、その後、エッチング工程を孔が形成されない程度に実行する。これにより、薄膜表面を粗面化することができ、次に形成される膜との密着性を向上させることができる。【００７９】
＜第２の実施の形態＞
上記第１の実施の形態では、一組のプラズマ発生手段で吸着工程及びエッチング工程の塩素プラズマを形成するようにしたが、これらを別々のプラズマ発生手段で独立に形成するようにすることもできる。【００８０】
図６は吸着工程の塩素プラズマとエッチング工程の塩素プラズマとを別々のプラズマ発生手段で独立に形成するようにした本発明の第２の実施の形態に係るエッチング装置を示す概略構成図である。【００８１】
同図に示すように、本形態に係るエッチング装置においてはチャンバ１の下部の周面にコイル状の別のプラズマアンテナ４８が配設してある。このプラズマアンテナ４８は整合器４９を介して高周波電源５０に接続してあり、別のプラズマ発生手段を形成している。【００８２】
また、チャンバ１の下部にハロゲンとしての塩素を含有する作用ガス（Ｈｅで塩素濃度が≦５０％、好ましくは１０％程度に希釈された作用ガス）２２を供給する作用ガス供給手段としてのノズル１６がノズル１４と同様に周方向に等間隔で複数（例えば８箇所：図には２箇所を示してある）接続されている。ノズル１６には、作用ガス２２の流量及び圧力を制御する流量制御器１７を介して作用ガス２２が送られ、作用ガス２２をチャンバ１の下部に供給するようになっている。なお、流量制御器１７は、ノズル１６毎に設けられているように図示してあるが、全体のノズル１６で一つの流量制御器１７を設ければ十分であり、また、複数のノズル１６毎に設けてもよい。【００８３】
このような本実施の形態によれば、吸着工程においては、先ず、チャンバ１内にＨｅガスを導入して予備加熱する。予備加熱により貴金属部材１１が所定の温度になった時点で、Ｃｌ２ガスを含む作用ガス２１を流量制御器１５及びノズル１４を介してチャンバ１内に供給する。このことにより作用ガス２１に含まれる塩素をプラズマ化することで塩素プラズマ４３を形成して塩素ラジカル（Ｃｌ＊）を生成し、この塩素ラジカル（Ｃｌ＊）により、貴金属部材１１をエッチングして貴金属、すなわちイリジウム（Ｉｒ）とハロゲンとからなる前駆体２４を形成する。これと同時に、エッチング温度制御手段６及び１０６の少なくとも一方により基板３を貴金属部材１１の温度よりも低温に保持して前駆体２４が基板３上に吸着されるようにし、前駆体２４を基板３の表面に結晶核として吸着させる。ここまでが吸着工程であり、所望の量の結晶核を基板３上に吸着させる。【００８４】
次いで、流量制御器１５及びノズル１４を介しての作用ガス２１であるＣｌ２ガスのチャンバ１内への供給を停止し、流量制御器１７及びノズル１６を介してＣｌ２ガスを含む作用ガス２２をチャンバ１内の貴金属部材１１の下部に供給する。これにより、プラズマアンテナ４８、整合器４９及び高周波電源５０によりなるプラズマ発生手段によりＣｌ２ガスがプラズマ化され、塩素プラズマ４４が形成される。この場合、貴金属部材１１は塩素ラジカル（Ｃｌ＊）によりエッチングされず、前駆体２４の生成は停止する。そして、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）は、基板３の表面に吸着した結晶核に選択的に作用し、結晶核及び当該結晶核が吸着していた領域を異方性エッチングする。これにより、実施形態１と同様に結晶核の大きさの孔が吸着された結晶核の数の分だけ形成される。なお、本実施形態の場合には、エッチング工程において基板３の温度をエッチング温度制御手段６及び１０６により高温側に制御して前駆体２４が吸着しない状態とする必要はないが、このような温度制御をしてもよい。【００８５】
＜第３の実施の形態＞
上述の各実施の形態は、吸着工程及びエッチング工程の何れにおいてもチャンバ１内で塩素ラジカルを形成する場合であるが、何れかの工程又は両方の工程においてチャンバ１外で形成した塩素ラジカルをチャンバ１内に導入する構成とすることもできる。第３の実施の形態に係るエッチング装置は、エッチング工程における塩素ラジカルをチャンバ１外で形成する、いわゆるリモートプラズマ方式の装置を例示する。【００８６】
図７は本発明の第３の実施の形態に係るエッチング装置を示す概略構成図である。同図に示すように、チャンバ１の下部の周囲の複数個所（例えば４箇所）には開口部７１が形成され、開口部７１には筒状の通路７２の一端がそれぞれ固定されている。通路７２の途中部には絶縁体製の励起室７３が設けられ、励起室７３の周囲にはコイル状のプラズマアンテナ７４が設けられている。プラズマアンテナ７４は整合器７５を介して高周波電源７６に接続されている。通路７２の他端側には作用ガス２２の流量及び圧力を制御する流量制御器１７が制御され、この流量制御器１７を介して通路７２内に作用ガス２２が供給される。【００８７】
このようなエッチング装置では、吸着工程においては、先ず、チャンバ１内にＨｅガスを導入して予備加熱する。予備加熱により貴金属部材１１が所定の温度になった時点で、Ｃｌ２ガスを含む作用ガス２１を流量制御器１５及びノズル１４を介してチャンバ１内に供給する。このことにより作用ガス２１に含まれる塩素をプラズマ化することで塩素プラズマ４３を形成して塩素ラジカル（Ｃｌ＊）を生成し、この塩素ラジカル（Ｃｌ＊）により、貴金属部材１１をエッチングして貴金属、すなわちイリジウム（Ｉｒ）とハロゲンとからなる前駆体２４を形成する。これと同時に、エッチング温度制御手段６及び１０６の少なくとも一方により基板３を貴金属部材１１の温度よりも低温に保持して前駆体２４が基板３上に吸着されるようにし、前駆体２４を基板３の表面に結晶核として吸着させる。ここまでが吸着工程であり、所望の量の結晶核を基板３上に吸着させる。【００８８】
次いで、流量制御器１５及びノズル１４を介してのＣｌ２ガスを含む作用ガス２１のチャンバ１内への供給を停止し、流量制御器１７通路７２内に塩素ガス２２を供給し、プラズマアンテナ７４から電磁波を励起室７３の内部に入射することで、塩素ガスがプラズマ化されて発生した塩素ラジカル（Ｃｌ＊）が開口部７１を介してチャンバ１内に導入される。この場合、貴金属部材１１は塩素ラジカル（Ｃｌ＊）によりエッチングされず、前駆体２４は生成しなくなる。そして、塩素ラジカル（Ｃｌ＊）は、基板３の表面に吸着した結晶核に選択的に作用し、結晶核及び当該結晶核が吸着していた領域を異方性エッチングする。これにより、実施形態１と同様に結晶核の大きさの孔が吸着された結晶核の数の分だけ形成される。なお、本実施形態の場合には、エッチング工程において基板３の温度をエッチング温度制御手段６及び１０６により高温側に制御して前駆体２４が吸着しない状態とする必要はないが、このような温度制御をしてもよい。【００８９】
＜第４の実施の形態＞
上述した各実施の形態は本発明のエッチング装置を説明したが、本実施の形態では、本発明のエッチング装置を備えた薄膜作製装置の一例を説明する。【００９０】
図８は本発明の第４の実施の形態に係る薄膜作製装置を示す概略構成図である。同図に示すように、この薄膜作製装置は、エッチング用の例えばセラミックス製のチャンバ１と、薄膜作製用の例えばセラミックス製のチャンバ２０１とを具備し、チャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２は支持部２ａを介して回転自在に設けられている。この支持台２は、図示しない回転駆動装置により回転駆動されるようになっており、支持台２上に載置されたエッチング及び成膜対象部材である基板３がチャンバ１及び２０１内に移動可能になっている。なお、支持台２にはヒータ４及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段２０６が設けられ、エッチング温度制御手段２０６により、支持台２の温度は所定温度（例えば、基板３が１００℃から３００℃に維持される温度）に制御される。【００９１】
チャンバ１及び２０１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料であるセラミックス製の平板状の天井板７によって塞がれている。なお、天井板７は、必ずしもチャンバ１と別体とする必要はなく、天井板を一体的に備えたチャンバ１を用いてもよい。天井板７のチャンバ１及び２０１のそれぞれの上方にはチャンバ１の内部に供給されたガスをプラズマ化するためのプラズマアンテナ８及び２０８がそれぞれ設けられ、このプラズマアンテナ８及び２０８は天井板７の面と平行な平面リング状に形成されている。プラズマアンテナ８及び２０８には整合器９及び２０９と、高周波電源１０及び２１０とがそれぞれ接続されており、プラズマアンテナ８及び２０８を介して高周波の電磁波をチャンバ１及び２０１内にそれぞれ導入することができるように構成してある。すなわち、これら、プラズマアンテナ８、整合器９及び高周波電源１０がチャンバ１のプラズマ発生手段であり、プラズマアンテナ２０８、整合器２０９及び高周波電源２１０がチャンバ２０１のプラズマ発生手段である。【００９２】
チャンバ１内に配置された貴金属部材１１は上述した実施形態のとおりであるが、チャンバ２０１内には、貴金属部材１１と同様な構成の被エッチング部材２１１が設けられている。被エッチング部材２１１は、例えば、ハロゲン化物を形成し得る金属（例えば、銅（Ｃｕ））で形成して、プラズマアンテナ２０８の下方のチャンバ２０１内に配設してある。この被エッチング部材２１１は、ハロゲンプラズマによるエッチング作用により金属成分（例えば、銅）とハロゲンとからなる前駆体を形成するためのものである。ここで、ハロゲンプラズマ３００は、チャンバ２０１内に供給するハロゲン（本例では塩素）を含有する作用ガス２２１を前記プラズマアンテナ２０８が供給する高周波の電磁エネルギーを利用してプラズマ化することにより得る。【００９３】
チャンバ２０１の周囲にはチャンバ１と同様にチャンバ２０１の内部にハロゲンとしての塩素を含有する作用ガス（Ｈｅで塩素濃度が≦５０％、好ましくは１０％程度に希釈された作用ガス）２２１を供給する作用ガス供給手段としてのノズル２１４が周方向に等間隔で複数接続されている。ノズル２１４には作用ガス２２１の流量及び圧力を制御する流量制御器２１５を介して作用ガス２２１が送られる。【００９４】
チャンバ２０１を用いた成膜工程における成膜態様は、従来と同様である。すなわち、作用ガス２２１（Ｃｌ２ガス）をプラズマ化して得る塩素ラジカル（Ｃｌ＊）で、被エッチング部材２１１をエッチングして金属、すなわち銅とハロゲンとからなる前駆体２２４を形成すると同時に、温度制御手段２０６により基板３を被エッチング部材２１１の温度よりも低温に保持し、前駆体２２４（ＭＣｌ）と塩素ラジカル（Ｃｌ＊）のフラックス比が所定の範囲になると、前記前駆体２２４が塩素ラジカル（Ｃｌ＊）で還元された銅からなる銅薄膜２１９の形成が開始される。具体的な成膜過程は、例えば、前駆体２２４（ＭＣｌ）が基板３の表面に吸着され、その後、前駆体２２４（ＭＣｌ）が塩素ラジカル（Ｃｌ＊）で還元されて銅として析出し、銅薄膜２１９となると考えられる。【００９５】
このような成膜工程では、被エッチング部材２１１の材質を、例えば、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｄ等変更することにより、各種金属膜を成膜することができ、また、これらの金属膜に限定されず、シリコン膜や酸化シリコン膜を形成することもできる。【００９６】
このような薄膜作製装置を用い、支持台２を回転駆動させることで基板３をチャンバ外に排出することなく成膜工程とエッチング工程を連続的に交互に行うことができる。即ち、チャンバ２０１内で銅薄膜２１９を形成することができ、支持台２を回転駆動させてチャンバ１内に位置させ、前駆体２４の吸着及び塩素ラジカルによる選択的なエッチングを行うことにより銅薄膜２１９に所定のエッチング処理（ビアホール形成等）を行うことができ、各種半導体装置を形成することが可能である。例えば、チャンバ２０１で成膜した薄膜にチャンバ１でビアホールを形成し、さらに、このビアホールをチャンバ２０１で埋め込むことが可能となる。また、チャンバ２０１で成膜した銅薄膜２１９の表面をチャンバ１で粗面化して密着性を向上させた後、さらにその上にチャンバ２０１で別の薄膜を成膜することもできる。【００９７】
＜他の実施の形態＞
以上説明したエッチング装置又は薄膜作製装置を用いると、上述したように、貫通孔などの微細孔や薄膜の表面の粗面化を行うことができる他、例えば、基板３を金属製などの板状部材とし、微細な貫通孔を多数形成することにより、多孔性部材を製造することができ、ガスフィルタや触媒フィルタなどのフィルタ用途に使用することができる。このような用途には、従来、多孔性セラミックスからなる薄膜フィルタが用いられており、セラミックス自体の吸着性により、再生が困難であるという問題があるが、本発明のエッチング方法による多孔性部材は、このような問題を解消したものである。【００９８】
また、薄膜や板状部材をエッチング対象として、厚さ方向に貫通する貫通孔や厚さ方向には貫通しない微細孔を形成することにより、低密度化を図ることができ、これを誘電体に適用すれば、低誘電率誘電体膜を容易に形成することができる。【００９９】
従来、このような低誘電率化には、気泡を混入させる方法等が採用されているが、この方法では気泡の量の制御が困難であり、所望の誘電率とするのは困難であるという問題があるが、本発明の上記エッチング技術を応用すると、微細孔の直径及び深さ並びに数を高度に制御することができ、所望の誘電率の誘電体を得ることができる。【０１００】
このような低誘電率誘電体膜は、例えば、大規模集積回路（ＵＬＳＩ）における層間絶縁膜に応用することができる。この例を図９に示す。図９に示すように、ＵＬＳＩ３００は、トランジスタ３１０と、配線層３２０と、その間の層間絶縁膜３２４とで構成される。このような層間絶縁膜３２４は例えば酸化シリコン膜からなるが、酸化シリコン膜に、例えば、図４（ｃ）に示すような、厚さ方向には貫通しない微細孔を所定の量だけ形成することにより低密度化し、所定の誘電率を有する低誘電率誘電体層とすることができる。【０１０１】
このような低誘電率誘電体層の形成は、微細孔の形成のみを上述したエッチング装置で行ってもよいし、トランジスタの形成からの各種工程を上述した薄膜作製装置を用いて行うこともできる。この場合には、Ｗ−プラグ３２１の形成のための貫通孔の形成や誘電体膜の低誘電率化を本発明のエッチング方法で行うことができる。【０１０２】
このように、本発明のエッチング方法を実施できる上述した第１乃至第４の実施形態の装置は各種用途に適用可能である。【０１０３】
また、上記第１乃至第４の実施の形態において、貴金属部材１１はＩｒを材料として構成したが、これに限定するものではなく、例えば、白金（Ｐｔ）などの貴金属を用いることができる。また、原料ガスとしてはＣｌ２ガスに限らず、ハロゲンガスであれば一般に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明のエッチング方法、低誘電率誘電体膜の製造方法、多孔性部材の製造方法並びにエッチング装置及び薄膜作製装置は基板の表面に薄膜を作製する産業、特にメモリ、トランジスタ、光学膜を作製する場合の他、ガスフィルタや触媒フィルタなどのフィルタ製造など、幅広い用途に有用なものである。
【図１】
0004550113.tif 000002
【図２】
0004550113.tif 000003
【図３】
0004550113.tif 000004
【図４】
0004550113.tif 000005
【図５】
0004550113.tif 000006
【図６】
0004550113.tif 000007
【図７】
0004550113.tif 000008
【図８】
0004550113.tif 000009
【図９】
0004550113.tif 000010