(57)【要約】【課題】基板上に形成され開口面積が異なる複数の貫通部を組み合わせた形状のパターンを有するレジスト膜のパターン内への金属膜の埋め込み成膜を短時間で良好に行うことができる金属膜作製方法及び金属膜作製装置を提供する。【解決手段】開口面積が異なる複数の貫通部を組み合わせた形状のパターンを基板３上にパターニングしたレジスト膜３０のパターンの底部から順に前駆体２４を吸着させてこの前駆体２４の金属成分のみを析出させて金属膜を形成する成膜反応と、金属膜を塩素ラジカルでエッチングするエッチング反応とを共存させながら貫通部内に金属膜を形成し、レジスト膜３０のパターンの中で開口面積が最小の貫通部を金属膜によって完全に埋めた時点で金属膜の表面に金属酸化膜を形成した後、金属膜で完全に埋められていない残りの貫通部内への金属膜の埋め込みを行う。【選択図】図１
2007150109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハロゲンラジカルにより高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材をエッチングして前記金属とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、開口面積が異なる複数の貫通部を組み合わせた形状のパターンを基板上にパターニングしたレジスト膜の前記パターンの底部から順に前記前駆体を吸着させその後前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して金属成分を析出させることにより前記金属の金属膜を形成する成膜反応と、この成膜反応により形成された前記金属膜を前記ハロゲンラジカルでエッチングするエッチング反応とを共存させながら前記貫通部内に前記金属膜を積層して形成する金属膜作製方法であって、
前記レジスト膜の前記パターンの中で開口面積が最小の貫通部を前記金属膜によって完全に埋めた時点で、前記基板上の空間に酸素を含有するガスを一時的に導入して前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、その後前記金属膜で完全に埋められていない残りの貫通部内で前記金属酸化膜上に前記金属膜を積層して前記残りの貫通部への前記金属膜の埋め込みを行うことを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属膜作製方法おいて、
前記金属膜は、所定幅で形成される高周波信号伝送線路と、前記高周波伝送線路に電気的に接続されると共に前記高周波伝送線路の幅よりも幅広のアンテナ部とを有するものであることを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項３】
請求項１に記載の金属膜作製方法において、
前記金属膜は、円形状の磁性体パターンと、前記磁性体パターンの外周に沿って形成されるセンサコイルパターンとを有するものであることを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の金属膜作製方法において、
前記レジスト膜は前記貫通部と前記金属膜の埋め込み速度が同程度の速度となるダミー孔をさらに有し、前記最小の貫通部内に前記金属膜を形成する際に前記ダミー孔内にも前記金属膜を形成すると共に、前記ダミー孔に光照射してその反射光の状態を検出することにより前記最小の貫通部内を前記金属膜によって完全に埋めた時点を特定するとことを特徴とする金属膜作製方法。
【請求項５】
開口面積が異なる複数の貫通部を組み合わせた形状のパターンと、このパターンの中で開口面積が最小の開口部に対する金属膜の埋め込みが完了する時点と同時に前記金属膜の埋め込みが完了するように構成されて前記金属膜の埋め込み状態をモニタするダミー孔とをパターニングしたレジスト膜を有する基板の前記パターンに金属膜を埋め込み成膜する金属膜作製装置であって、
前記基板を内部に収容するチャンバと、
このチャンバ内に配設した高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材と、
前記ダミー孔に対して光照射する光照射手段と、
この光照射手段から光照射され前記ダミー孔で反射した反射光を検出することで前記ダミー孔に対する金属膜の埋め込み完了時点を検出するための光検出手段と、
ハロゲンラジカルにより前記被エッチング部材をエッチングして前記金属とハロゲンとの前駆体を形成し、前記レジスト膜の前記パターン及びダミー孔の底部から順に前記前駆体を吸着させ、その後前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して金属成分を析出させることにより前記金属の金属膜を形成する成膜反応と、この成膜反応により形成された前記金属膜を前記ハロゲンラジカルでエッチングするエッチング反応とを共存させながら前記パターン及びダミー孔内に前記金属膜を積層するように制御する制御手段とを有すると共に、
前記制御手段は、前記光検出手段がダミー孔の埋め込み完了時点である前記最小の開口部に対する金属膜の埋め込み完了時点を検出した時点で前記チャンバ内に酸素を含有するガスを一時的に導入して前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、その後前記金属膜で完全に埋められていない残りの貫通部内で前記金属酸化膜上に前記金属膜を積層して前記残りの貫通部への前記金属膜の埋め込み成膜を行うように制御するものであることを特徴とする金属膜作製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属膜作製方法及び金属膜作製装置に関し、特に基板上に形成され開口面積が異なる複数の貫通部を組み合わせた形状のパターンを有するレジスト膜のパターン内への金属膜の埋め込み成膜に好適に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体基板上への金属パターンの形成方法として、例えば、半導体基板上に金属膜を形成し、この金属膜上に所定形状のフォトレジストパターンを形成した後、フォトレジストパターンを介して金属膜を乾式でエッチングし、最後にフォトレジストパターンだけを除去する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような金属パターンの形成方法では、工程数が比較的多く、金属パターンの作製に要する時間がかかるという問題がある。また、金属膜を乾式でエッチングする際には、半導体基板の表面がダメージを受け易いという問題がある。
【０００４】
ところで、最近になって、本発明者等は、旧来のＣＶＤ装置とは全く異なる新方式のＣＶＤ装置を開発し、この新方式のＣＶＤ装置を用いて、基板の凹部に対する新方式の金属膜の埋め込み成膜を開発した。具体的には、新方式のＣＶＤ装置では、基板を収容する真空のチャンバ内にＣｌ２ガスを供給し、このＣｌ２ガスをプラズマ化して塩素ラジカルを生成する一方、チャンバ内に設置されたＣｕ板を塩素ラジカルでエッチングすることにより、Ｃｕ成分と塩素との前駆体であるＣｕＣｌを形成し、この前駆体を基板に吸着させ、その後Ｃｕ成分を析出させることによりＣｕの薄膜を形成する成膜反応と、塩素ラジカルでエッチングするエッチング反応とを共存させること共に、成膜反応の速度がエッチング反応の速度よりも大きくなるように制御することにより基板の凹部にその底部から順にＣｕ膜を積層して埋め込んでいる（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
このような新方式のＣＶＤ装置では、開口面積が異なる複数の貫通部を組み合わせた形状のパターンを有する基板のパターンにＣｕ膜を埋め込む場合、開口面積が小さい貫通部から先にＣｕ膜の埋め込みが完了するため、全てのパターンにＣｕ膜を埋め込むのが非常に困難であった。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−９７４２９号公報
【特許文献２】特開２００３−２６４１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述した事情に鑑み、基板上に形成され開口面積が異なる複数の貫通部を組み合わせた形状のパターンを有するレジスト膜のパターン内への金属膜の埋め込み成膜を短時間で良好に行うことができる金属膜作製方法及び金属膜作製装置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】
【０００８】
上記目的を解決する本発明の第１の態様に係る埋め込み成膜方法は、
ハロゲンラジカルにより高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材をエッチングして前記金属とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、開口面積が異なる複数の貫通部を組み合わせた形状のパターンを基板上にパターニングしたレジスト膜の前記パターンの底部から順に前記前駆体を吸着させその後前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して金属成分を析出させることにより前記金属の金属膜を形成する成膜反応と、この成膜反応により形成された前記金属膜を前記ハロゲンラジカルでエッチングするエッチング反応とを共存させながら前記貫通部内に前記金属膜を積層して形成する金属膜作製方法であって、
前記レジスト膜の前記パターンの中で開口面積が最小の貫通部を前記金属膜によって完全に埋めた時点で、前記基板上の空間に酸素を含有するガスを一時的に導入して前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、その後前記金属膜で完全に埋められていない残りの貫通部内で前記金属酸化膜上に前記金属膜を積層して前記残りの貫通部への前記金属膜の埋め込みを行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る金属膜作製方法は、
上記第１の態様に記載の金属膜作製方法において、
前記金属膜は、所定幅で形成される高周波信号伝送線路と、前記高周波伝送線路に電気的に接続されると共に前記高周波伝送線路の幅よりも幅広のアンテナ部とを有するものであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の態様に係る金属膜作製方法は、
上記第１の態様に記載の金属膜作製方法において、
前記金属膜は、円形状の磁性体パターンと、前記磁性体パターンの外周に沿って形成されるセンサコイルパターンとを有するものであることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第４の態様に係る金属膜作製方法は、
上記第１〜３の何れかに記載の金属膜作製方法において、
前記レジスト膜は前記貫通部と前記金属膜の埋め込み速度が同程度の速度となるダミー孔をさらに有し、前記最小の貫通部内に前記金属膜を形成する際に前記ダミー孔内にも前記金属膜を形成すると共に、前記ダミー孔に光照射してその反射光の状態を検出することにより前記最小の貫通部内を前記金属膜によって完全に埋めた時点を特定するとことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第５の態様に係る金属膜作製装置は、
開口面積が異なる複数の貫通部を組み合わせた形状のパターンと、このパターンの中で開口面積が最小の開口部に対する金属膜の埋め込みが完了する時点と同時に前記金属膜の埋め込みが完了するように構成されて前記金属膜の埋め込み状態をモニタするダミー孔とをパターニングしたレジスト膜を有する基板の前記パターンに金属膜を埋め込み成膜する金属膜作製装置であって、
前記基板を内部に収容するチャンバと、
このチャンバ内に配設した高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る金属を含む材料で形成した被エッチング部材と、
前記ダミー孔に対して光照射する光照射手段と、
この光照射手段から光照射され前記ダミー孔で反射した反射光を検出することで前記ダミー孔に対する金属膜の埋め込み完了時点を検出するための光検出手段と、
ハロゲンラジカルにより前記被エッチング部材をエッチングして前記金属とハロゲンとの前駆体を形成し、前記レジスト膜の前記パターン及びダミー孔の底部から順に前記前駆体を吸着させ、その後前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して金属成分を析出させることにより前記金属の金属膜を形成する成膜反応と、この成膜反応により形成された前記金属膜を前記ハロゲンラジカルでエッチングするエッチング反応とを共存させながら前記パターン及びダミー孔内に前記金属膜を積層するように制御する制御手段とを有すると共に、
前記制御手段は、前記光検出手段がダミー孔の埋め込み完了時点である前記最小の開口部に対する金属膜の埋め込み完了時点を検出した時点で前記チャンバ内に酸素を含有するガスを一時的に導入して前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、その後前記金属膜で完全に埋められていない残りの貫通部内で前記金属酸化膜上に前記金属膜を積層して前記残りの貫通部への前記金属膜の埋め込み成膜を行うように制御するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明は、成膜反応の速度とエッチング反応の速度とを相対的に制御して基板上のレジスト膜のパターン内への金属膜の埋め込みを行う成膜処理と、この成膜処理中に所定のタイミングで酸素を含有するガスを一時的に導入して金属膜に金属酸化膜を形成する酸化処理とを行うことにより、開口面積が異なる複数の貫通部を組み合わせた形状のパターンへの金属膜の埋め込み成膜を短時間で良好に行うことができるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る金属膜作製装置を示す概略側断面図である。図１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（絶縁材製）のチャンバ１の底部近傍には支持台（サセプタ）２が設けられ、支持台２上には基板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を備えた温度制御手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所定温度（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。
【００１５】
図１では、基板３の表面上に開口面積が異なる複数の貫通部（図示なし）を有するレジスト膜３０が設けられた状態を図示している。これら複数の貫通部にＣｕ膜の埋め込み成膜をするためである。尚、レジスト膜３０の説明は後に詳述する。
【００１６】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料製（例えば、セラミックス製）の板状の天井板７によって塞がれている。天井板７の上方にはチャンバ１の内部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、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。
【００１７】
また、プラズマアンテナ８には整合器９及び高周波電源１０が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ８、整合器９及び高周波電源１０により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。
【００１８】
チャンバ１には、高蒸気圧ハロゲン化物を形成し得る金属を含む材料、本実施形態では銅（Ｃｕ）製の被エッチング部材１１が保持され、被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れに対して基板３と天井板７の間に不連続状態で配置されている。
【００１９】
この被エッチング部材１１は、ハロゲンプラズマによるエッチング作用により当該装置で作製する金属薄膜（本実施形態では銅薄膜）の前駆体を形成するためのものである。また、被エッチング部材を形成する材料は、銅に限らず、例えば、Ｔａ，Ｔｉ，Ｗ等の高蒸気圧ハロゲン化物を形成し得る金属を含む材料であれば同様に用いることができる。この場合、前駆体はＴａ，Ｔｉ，Ｗ等の塩化物（ハロゲン化物）となり、基板３の表面に生成される薄膜はＴａ，Ｔｉ，Ｗ等となる。
【００２０】
また、ハロゲンプラズマは、チャンバ１内に供給するハロゲン（本実施形態では塩素）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られる。
【００２１】
さらに、被エッチング部材１１は、例えば、リング状の枠の内側に格子部が形成された構成になっている。これにより、被エッチング部材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。
【００２２】
詳細には、被エッチング部材１１は、本実施形態では、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。
【００２３】
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。
【００２４】
尚、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、被エッチング部材１１を放射状の棒部材を設けたり網目状に構成したりする等とすることも可能である。
【００２５】
図１に示すように、被エッチング部材１１の上方におけるチャンバ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（Ｃｌ２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。
【００２６】
また、ノズル１４には流量及び圧力が制御される流量制御器１５を介してＣｌ２ガス２１が送られる。また、ノズル１４には、詳細は後述するが、成膜処理中に金属酸化膜を形成するため、酸化膜形成用のガスとして酸素（Ｏ２）が送られるようになっている。
【００２７】
尚、作用ガス２１に含有されるハロゲンとしては、フッ素、臭素及びヨウ素等を適用することが可能である。ハロゲンとして塩素を用いたことにより、安価な塩素ガスを用いて薄膜を作製することができる。
【００２８】
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１９によって所定の真空圧に維持される。また、この排気口１８は、真空ポンプ１９とゲート弁２２を介して接続されている。これにより、ゲート弁２２を制御することによっても、また真空ポンプ１９の回転数を制御することによってもチャンバ１内の圧力を制御し得るようになっている。
【００２９】
ここで、図２を参照して、上述した金属膜作製装置の支持台上に載置される基板について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係るレジスト膜を有する基板を示す概略斜視図である。
【００３０】
図２に示すように、基板３上には、所定形状にパターニングされたレジスト膜３０が設けられている。具体的には、このレジスト膜３０には、開口面積が異なる複数の貫通部３１、及び貫通部３１の中で開口面積が最小の貫通部３１と金属膜の埋め込み速度が同程度の速度となるダミー孔３２が設けられている。
【００３１】
例えば、本実施形態のレジスト膜３０は、所定幅の高周波信号伝送線路を形成するためのスリット部３１ａと、この高周波伝送線路に電気的に接続されると共に高周波伝送線路の幅よりも幅広のアンテナ部を形成するための幅広部３１ｂとを有するパターン形状とした。
【００３２】
一方、レジスト膜３０に設けられたダミー孔３２については、スリット部（最小の貫通部）３１ａに対応しており、スリット部３１ａが金属膜で完全に埋め込まれるまでの時間と同程度の時間で金属膜の埋め込みが完了するような形状となっている。
【００３３】
また、上述した金属膜作製装置には、図１に示すように、上記ダミー孔３２に対して光照射する光照射手段４０と、ダミー孔３２からの反射光の状態を検出する光検出手段５０とが組み込まれている。
【００３４】
そして、本実施形態では、図１に示すように、光照射手段４０によってダミー孔３２に光照射すると共に光検出手段５０によってダミー孔３２からの反射光の状態を検出することにより、図３に示すように、スリット部（最小の貫通部）３１ａ内を金属膜によって完全に埋めた時点を、ダミー孔３２を金属膜で埋めた時点として特定できるようになっている。
【００３５】
以下、上述した金属膜作製装置による埋め込み成膜処理について説明する。具体的には、まず、チャンバ１の内部にノズル１４からＣｌ２ガス２１を供給する。プラズマアンテナ８から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Ｃｌ２ガス２１をイオン化してＣｌ２ガスプラズマを発生させ、Ｃｌラジカルを生成する。
【００３６】
このＣｌ２ガスプラズマは、チャンバ１内のプラズマアンテナ８に隣接する空間、すなわちチャンバ１の被エッチング部材１１側（上部）の空間に形成される。この空間が成膜環境となる。このとき、Ｃｌ＊も発生する。この時の反応は、次式で表すことができる。
【００３７】
Ｃｌ２→２Ｃｌ＊          ・・・・（１）
ここで、Ｃｌ＊は塩素ラジカルを表す。
【００３８】
ガスプラズマがＣｕ製の被エッチング部材１１に作用することにより、被エッチング部材１１が加熱されると共に、Ｃｕにエッチング反応が生じる。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【００３９】
Ｃｕ（ｓ）＋Ｃｌ＊ →ＣｕＣｌ（ｇ）        ・・・・（２）
ここで、ｓは固体状態、ｇはガス状態を表す。式（２）は、Ｃｕがガスプラズマ（塩素ラジカルＣｌ＊）によりエッチングされ、前駆体とされた状態である。
【００４０】
ガスプラズマを発生させることにより被エッチング部材１１を加熱し（例えば、３００℃〜７００℃）、更に、温度制御手段により基板３の温度を被エッチング部材１１の温度よりも低い温度（例えば、１００℃〜３００℃）に設定する。この結果、前駆体は基板３に吸着（堆積）される。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【００４１】
ＣｕＣｌ（ｇ）→ＣｕＣｌ（ａｄ）        ・・・・（３）
基板３に吸着したＣｕＣｌは、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてＣｕ成分となる。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【００４２】
ＣｕＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ＊→Ｃｕ（ｓ）＋Ｃｌ２↑・・・（４）
更に、上式（２）において発生したガス化したＣｕＣｌ（ｇ）の一部は、基板３に吸着する（上式（３）参照）前に、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてガス状態のＣｕとなる場合もある。この時の反応は、例えば、次式で表される。
【００４３】
ＣｕＣｌ（ｇ）＋Ｃｌ＊→Ｃｕ（ｇ）＋Ｃｌ２↑        ・・・・（５）
この後、ガス状態のＣｕ成分は、基板３に吸着される。
【００４４】
以上がＣｕ膜の埋め込み成膜処理の態様であり、本実施形態では、上述した成膜処理により図２に示すパターン形状のレジスト膜３０を有する基板３に対し、Ｃｕ膜（金属膜）の埋め込み成膜を行うようにした。なお、図３及び図４には、本発明の一実施形態に係る金属膜作製装置及び方法による埋め込み成膜の状況説明図を示す。
【００４５】
詳細には、基板３上に形成されたレジスト膜３０上の空間（成膜空間）で、上記反応式（１）〜（３）が優先的に生じるように成膜条件を制御し、貫通部であるスリット部３１ａ及び幅広部３１ｂの内部でその底部から順に前駆体（ＣｕＣｌ）を吸着させながら、この前駆体をハロゲンラジカル（Ｃｌ＊）で還元して金属成分（Ｃｕ）を析出させることにより、スリット部３１ａ及び幅広部３１ｂ内へのＣｕ膜の埋め込みを行う成膜処理を実行する。
【００４６】
このような成膜処理では、基板３のレジスト膜３０上でのエッチング反応の速度が成膜反応の速度よりも大きくなるように制御することにより、レジスト膜３０のスリット部３１ａ及び幅広部３１ｂ内でその底部から順に金属膜（ここではＣｕ膜１００）を積層する。これにより、最初にスリット部３１ａへのＣｕ膜１００の埋め込みが完了する。
【００４７】
一方、このスリット部３１ａへのＣｕ膜１００の埋め込み完了時点では、このスリット部３１ａよりも開口面積が大きい幅広部３１ｂへのＣｕ膜１００の埋め込みはまだ完了していない（図３（ａ）参照）。
【００４８】
そして、本実施形態では、幅広部３１ｂをＣｕ膜１００で埋め込むため、まず、スリット部３１ａへのＣｕ膜１００の埋め込みが完了した時点、すなわち、ダミー孔３２内をＣｕ膜１００で埋め込んだ時点で、チャンバ１内の成膜空間にノズル１４から酸素を含有するガス（ここでは酸素ガス：Ｏ２）を一時的に導入し、スリット部３１ａ及び幅広部３１ｂ内のＣｕ膜１００表面を酸化することにより導電性の金属酸化膜として酸化銅（ＣｕＯ）膜１１０を形成する（図３（ｂ）参照）。ここで、ダミー孔３２内をＣｕ膜１００で埋め込んだ時点は、上述したように、光照射手段４０によってダミー孔３２に光照射すると共に光検出手段５０によってダミー孔３２からの反射光の状態を検出することで特定される。
【００４９】
次に、チャンバ１内への酸素ガスの導入を停止し、幅広部３１ｂ内での成膜反応の速度がエッチング反応の速度よりも大きくなるように制御することにより、幅広部３１ｂ内での酸化銅膜１１０上から順にＣｕ膜１００の積層を再び開始し、幅広部３１ｂ内へのＣｕ膜１００の埋め込みを行う（図４（ａ）参照）。
【００５０】
ここで、成膜反応の速度とエッチング反応の速度との相対的な制御については、チャンバ１内の成膜空間での前駆体（ＣｕＣｌ）の量と、ハロゲンラジカル（Ｃｌ＊）の量とを制御することにより行われる。具体的には、チャンバ１内の圧力、被エッチング部材１１と基板３との温度差、ハロゲンガスの流量等を適宜調整することにより、前駆体の量とハロゲンラジカルの量とを制御し、成膜反応の速度とエッチング反応の速度とを相対的に制御することができる。尚、酸素の導入については、例えば、塩素ガスの導入を停止して行ってもよいし、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスの導入としてもよい。
【００５１】
この結果、ボイド等を含むことなくＣｕ膜１００をレジスト膜３０のスリット部３１ａ及び幅広部３１ｂに順次堆積させて良好に充填していくことができる。すなわち、開口面積が異なる複数の貫通部３１を組み合わせた形状のパターン有するレジスト膜３０のパターン（貫通部３１）への良好な埋め込み成膜を短時間で行うことができる。
【００５２】
なお、実際には、上述した成膜処理終了後は、レジスト膜３０を除去することで、図４（ｂ）に示すような金属パターン２００を有する基板３が得られる。このような金属パターン２００は、マイクロストリップライン（ＭＳＬ）を有するアンテナパターンとして好適に用いられる。
【００５３】
上述した本実施形態に係る金属膜作製装置及び金属膜作製方法は、上述した金属パターンの埋め込み成膜処理に限定されるものではなく、他の例としては、磁性センサ用の金属パターンの埋め込み成膜処理にも適用することができる。図５は、本発明の一実施形態に係る他のレジスト膜を有する基板を示す概略斜視図である。また、図６及び図７には、本発明の一実施形態に係る金属膜作製装置及び方法による他のパターン形状の埋め込み成膜の状況説明図を示す。
【００５４】
図５に示すように、基板３上のレジスト膜３００には、センサコイルパターンを形成するための円形スリット部３０１ａと、この円形スリット部３０１ａの内側に円形状の磁性体パターンを形成するための円形部３０１ｂが貫通部３０１として設けられている。
【００５５】
一方、レジスト膜３００に設けられたダミー孔３０２については、円形スリット部（最小の貫通部）３０１ａに対応しており、円形スリット部３０１ａが金属膜で完全に埋め込まれる時間と同程度の時間で金属膜の埋め込みが完了するような形状となっている。
【００５６】
このような成膜処理においても、上述した成膜処理と同様に、基板３のレジスト膜３００上でのエッチング反応の速度が成膜反応の速度よりも大きくなるように制御することにより、レジスト膜３００の円形スリット部３０１ａ及び円形部３０１ｂ内でその底部から順に金属膜（ここではＮｉ膜１００Ａ）を積層する。これにより、最初に円形スリット部３０１ａへのＮｉ膜１００Ａの埋め込みが完了する。この円形スリット部３０１ａへのＮｉ膜１００Ａの埋め込み完了時点では、この円形スリット部３０１ａよりも開口面積が大きい円形部３０１ｂへのＮｉ膜１００Ａの埋め込みはまだ完了していない（図６（ａ）参照）。
【００５７】
そして、本実施形態においても、円形部３０１ｂをＮｉ膜１００Ａで埋め込むため、まず、円形スリット部３０１ａへのＮｉ膜１００Ａの埋め込みが完了した時点、すなわち、ダミー孔３０２をＮｉ膜１００Ａで埋め込んだ時点で、チャンバ１内の成膜空間に酸素を含有するガス（ここでは酸素ガス：Ｏ２）を一時的に導入し、円形スリット部３０１ａ及び円形部３０１ｂ内のＮｉ膜１００Ａ表面を酸化することにより導電性の金属酸化膜として酸化ニッケル（ＮｉＯ）膜１１０Ａを形成する（図６（ｂ）参照）。
【００５８】
次に、チャンバ１内への酸素ガスの導入を停止し、円形部３０１ｂ内での成膜反応の速度がエッチング反応の速度よりも大きくなるように制御することにより、円形部３０１ｂ内での酸化ニッケル膜１１０Ａ上から順にＮｉ膜１００Ａの積層を再び開始し、円形部３０１ｂ内をＮｉ膜１００Ａの埋め込みを行う（図７（ａ）参照）。
【００５９】
そして、最終的には、レジスト膜３００を除去することで、図７（ｂ）に示すような金属パターン２００Ａを有する基板３が得られる。このような金属パターン２００Ａは、円形状の磁性体パターンと、磁性体パターンの外周に沿って形成されるセンサコイルパターンとを有する磁性センサ用の金属パターンとして好適に用いられる。
【００６０】
なお、上記実施形態においては、作用ガスとして、Ｈｅで希釈されたＣｌ２ガスを例に挙げて説明したが、Ｃｌ２ガスを単独で用いたり、ＨＣｌガスを適用したりすることも可能である。ＨＣｌガスを適用した場合、作用ガスプラズマはＨＣｌガスプラズマが生成されるが、銅製の被エッチング部材のエッチングにより生成される前駆体はＣｕｘＣｌｙである。したがって、作用ガスは塩素を含有するガスであればよく、ＨＣｌガスとＣｌ２ガスとの混合ガスを用いることも可能である。さらに、一般的には塩素に限らず、ハロゲンガスであれば、本発明の作用ガスとして利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、開口形状が異なる複数の凹部、或いはアスペクト比が異なる複数の凹部等を有する基板の凹部への金属膜の埋め込み成膜に適用することができる。また、ＭＥＭＳ等の微細な埋め込み成膜を必要とする産業分野で有効に利用し得る。尚、成膜対象としては基板に限定されず、例えば、埋め込み成膜を必要とする部材を成膜対象としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係る金属膜作製装置の概略側断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るレジスト膜を有する基板を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る金属膜作製装置及び方法による埋め込み成膜の状況説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る金属膜作製装置及び方法による埋め込み成膜の状況説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る他のレジスト膜を有する基板を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る金属膜作製装置及び方法による他のパターン形状の埋め込み成膜の状況説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る金属膜作製装置及び方法による他のパターン形状の埋め込み成膜の状況説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１        チャンバ
２        支持台
３        基板
８        プラズマアンテナ
１１      被エッチング部材
１２      突起部
１３      リング部
１４      ノズル
１５      流量制御器
１６      Ｃｕ膜
１９      真空ポンプ
２１      作用ガス
２２      ゲート弁
２４      前駆体
２５      Ｃｌ２ガスプラズマ
３０      レジスト膜
３１      貫通部
３２      ダミー孔
【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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