(57)【要約】  基板上にチタン膜を形成する成膜装置であって、基板を内部に保持するチャンバと、チタン膜の材料となる金属材料をチャンバ内に保持する材料保持部と、金属材料を用いて、基板上にタン膜を形成する成膜部と、チャンバ内に気体を導入する導入部と、チャンバ内における気体の分圧を制御することにより、所望の膜密度のタン膜を成膜部に形成させる分圧制御部とを備える成膜装置を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にチタン膜を形成する成膜装置であって、
前記基板を内部に保持するチャンバと、
前記チタン膜の材料となる金属材料を前記チャンバ内に保持する材料保持部と、
前記金属材料を用いて、前記基板上に前記チタン膜を形成する成膜部と、
前記チャンバ内に気体を導入する導入部と、
前記チャンバ内における前記気体の分圧を制御することにより、所望の膜密度の前記チタン膜を前記成膜部に形成させる分圧制御部と
を備える成膜装置。
【請求項２】
前記導入部は、前記気体として水蒸気を前記チャンバ内に導入する請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記分圧制御部は、前記気体の分圧として、略４×１０−５パスカルから略４×１０−３パスカルまでの間の予め定めた値に設定し、略４．２ｇ／ｃｃから略２．６ｇ／ｃｃまでの間の所望の膜密度のチタン膜を前記成膜部に形成させる請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記分圧制御部は、前記気体の分圧として、略２×１０−５パスカルから略１×１０−１パスカルまでの間の予め定めた値に設定し、略４．３ｇ／ｃｃから略１．５ｇ／ｃｃまでの間の所望の膜密度のチタン膜を前記成膜部に形成させる請求項２に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記成膜部は、蒸着法により前記基板上に前記チタン膜を形成する請求項１から請求項４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記チャンバ内における前記気体の分圧を計測する分圧計測部
を更に備え、
前記分圧制御部は、計測された前記気体の分圧に基づいて、前記導入部から前記チャンバへの前記気体の流量を制御することにより、前記チャンバ内における前記気体の分圧を制御する
請求項１に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記チャンバを排気するポンプと、
前記チャンバ内における前記気体の分圧を計測する分圧計測部と
を更に備え、
前記分圧制御部は、計測された前記気体の分圧に基づいて、前記ポンプの排気速度を制御することにより、前記チャンバ内における前記気体の分圧を制御する
請求項１に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記分圧制御部は、計測された前記気体の分圧が予め設定された分圧となるように、前記チャンバ内における前記気体の分圧を制御する請求項２または３に記載の成膜装置。
【請求項９】
基板上にチタン膜を形成する成膜方法であって、
チャンバが、前記基板を内部に保持する基板保持段階と、
材料保持部が、前記チタン膜の材料となる金属材料を前記チャンバ内に保持する材料保持段階と、
前記金属材料を用いて、前記基板上に前記チタン膜を形成する成膜段階と、
導入部が前記チャンバ内に気体を導入する導入段階と、
前記チャンバ内における前記気体の分圧を制御することにより、所望の膜密度の前記金属膜を前記成膜部に形成させる分圧制御段階と
を備える成膜方法。
【請求項１０】
前記チャンバ内における前記気体の分圧を計測する分圧計測段階
を更に備え、
前記分圧制御段階は、計測された前記気体の分圧に基づいて、前記導入段階における前記導入部から前記チャンバへの前記気体の流量を制御することにより、前記チャンバ内における前記気体の分圧を制御する
請求項９に記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記チャンバ内における前記気体の分圧を計測する分圧計測段階
を更に備え、
前記分圧制御段階は、計測された前記気体の分圧に基づいて、前記チャンバを排気するポンプの排気速度を制御することにより、前記チャンバ内における前記気体の分圧を制御する
請求項９に記載の成膜方法。
【請求項１２】
面上にチタン膜が形成された基板を製造する製造方法であって、
チャンバ内に基板を保持する基板保持段階と、
前記チタン膜の材料となる金属材料を前記チャンバ内に保持する材料保持段階と、
前記金属材料を用いて、前記基板上に前記チタン膜を形成する成膜段階と、
前記チャンバ内に気体を導入する導入段階と、
前記チャンバ内における前記気体の分圧を制御することにより、所望の膜密度の前記金属膜を前記成膜段階により形成させる分圧制御段階と
を備える製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の製造方法により製造されたチタン膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置、成膜方法、製造方法、およびチタン膜に関する。特に本発明は、特に本発明は、基板上に金属膜を形成する成膜装置、成膜方法、製造方法、および、当該製造方法により製造されたチタン膜に関する。本出願は、下記の日本出願に関連する。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の一部とする。
１．特願２００５−０１０８９３    出願日  ２００５年０１月１８日
【背景技術】
【０００２】
従来、真空蒸着法やスパッタリング法を用いて、基板上に金属膜を形成する方法が知られている。例えば真空蒸着法を用いてチタン膜を形成する場合、チャンバ内に保持されたチタンを電子ビーム等により加熱して蒸発させ、蒸発させたチタン粒子を、チャンバ内に保持された基板上に蒸着させる。【０００３】
なお、現時点で先行技術文献の存在を認識していないので、先行技術文献に関する記載を省略する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、チャンバをベントする場合において、チャンバ内に導入される空気に含まれる水蒸気の量や、チャンバのベントに要する時間の長さは一定とは限らない。従って、チャンバの内壁に吸着する水の量は、金属膜を形成する毎に異なる場合がある。そして、成膜課程においては、金属粒子以外に、水素原子や酸素原子等の、成膜時にチャンバ内に存在していた粒子も、金属膜中に取り込まれる。従って、成膜時におけるチャンバ内の水蒸気の量が変わると、金属膜中に取り込まれる水蒸気由来の粒子の量が変化し、形成される金属膜の膜密度にばらつきが生じるという問題があった。【０００５】
また、チャンバ内の真空度を高く保つことを目的として、チャンバ壁面を加熱することにより、ベントした際にチャンバ壁面に水分が吸着するのを低減することもできる。しかしながら、この方法によれば、一時的に高い膜密度を実現できるが、成膜を繰り返すにつれてチャンバ壁面からのガス放出量が増加し、膜密度が変化してしまう。また、この方法によれば、低い膜密度の膜を形成できない。【０００６】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる成膜装置、成膜方法、製造方法、およびチタン膜を提供することを目的とする。この目的は請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の形態によると、基板上にチタン膜を形成する成膜装置であって、基板を内部に保持するチャンバと、チタン膜の材料となる金属材料をチャンバ内に保持する材料保持部と、金属材料を用いて、基板上にチタン膜を形成する成膜部と、チャンバ内に気体を導入する導入部と、チャンバ内における気体の分圧を制御することにより、所望の膜密度のチタン膜を成膜部に形成させる分圧制御部とを備える成膜装置を提供する。【０００８】
導入部は、気体として水蒸気をチャンバ内に導入してもよい。また、分圧制御部は、気体の分圧として、略４×１０−５パスカルから略４×１０−３パスカルまでの間の予め定めた値に設定し、略４．２ｇ／ｃｃから略２．６ｇ／ｃｃまでの間の所望の膜密度のチタン膜を成膜部に形成させてもよい。また、分圧制御部は、気体の分圧として、略２×１０−５パスカルから略１×１０−１パスカルまでの間の予め定めた値に設定し、略４．３ｇ／ｃｃから略１．５ｇ／ｃｃまでの間の所望の膜密度のチタン膜を成膜部に形成させてもよい。【０００９】
成膜部は、蒸着法により基板上にチタン膜を形成してもよい。また、成膜装置は、チャンバ内における気体の分圧を計測する分圧計測部を更に備え、分圧制御部は、計測された気体の分圧に基づいて、導入部からチャンバへの気体の流量を制御することにより、チャンバ内における気体の分圧を制御してもよい。【００１０】
成膜装置は、チャンバを排気するポンプと、チャンバ内における気体の分圧を計測する分圧計測部とを更に備え、分圧制御部は、計測された気体の分圧に基づいて、ポンプの排気速度を制御することにより、チャンバ内における気体の分圧を制御してもよい。分圧制御部は、計測された気体の分圧が予め設定された分圧となるように、チャンバ内における気体の分圧を制御してもよい。【００１１】
本発明の第２の形態によると、基板上にチタン膜を形成する成膜方法であって、チャンバが、基板を内部に保持する基板保持段階と、材料保持部が、チタン膜の材料となる金属材料をチャンバ内に保持する材料保持段階と、金属材料を用いて、基板上にチタン膜を形成する成膜段階と、導入部がチャンバ内に気体を導入する導入段階と、チャンバ内における気体の分圧を制御することにより、所望の膜密度の金属膜を成膜部に形成させる分圧制御段階とを備える成膜方法を提供する。【００１２】
成膜方法は、チャンバ内における気体の分圧を計測する分圧計測段階を更に備え、分圧制御段階は、計測された気体の分圧に基づいて、導入段階における導入部からチャンバへの気体の流量を制御することにより、チャンバ内における気体の分圧を制御してもよい。【００１３】
成膜方法は、チャンバ内における気体の分圧を計測する分圧計測段階を更に備え、分圧制御段階は、計測された気体の分圧に基づいて、チャンバを排気するポンプの排気速度を制御することにより、チャンバ内における気体の分圧を制御してもよい。【００１４】
本発明の第３の形態によると、面上にチタン膜が形成された基板を製造する製造方法であって、チャンバ内に基板を保持する基板保持段階と、チタン膜の材料となる金属材料をチャンバ内に保持する材料保持段階と、金属材料を用いて、基板上にチタン膜を形成する成膜段階と、チャンバ内に気体を導入する導入段階と、チャンバ内における気体の分圧を制御することにより、所望の膜密度の金属膜を成膜段階により形成させる分圧制御段階とを備える製造方法を提供する。【００１５】
本発明の第４の形態によると、上記製造方法により製造されたチタン膜を提供する。【００１６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、所望の膜密度の金属膜を精度よく基板上に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置１０の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る成膜装置１０における水蒸気の分圧とチタン膜の膜密度との相関の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る成膜装置１０により形成されたチタン膜中の水素原子および酸素原子の濃度の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る成膜装置１０により形成されたチタン膜の、厚さ方向に対する膜密度の変化を示す図である。
【図５】スパッタリング法により、水蒸気の分圧を制御せずにチタン膜を形成した場合における、チタン膜の厚さ方向に対する膜密度の変化を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る成膜装置１０を用いる成膜方法における処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００１９】
１０  成膜装置、１００  チャンバ、１１０  基板ホルダ、１２０  材料保持部、１３０  成膜部、１４０  ポンプ、１５０  コンダクタンスバルブ、１６０  導入部、１７０  流量制御部、１８０  分圧計測部、１９０  分圧制御装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。【００２１】
図１は、本実施形態に係る成膜装置１０の構成の一例を示す。本実施形態に係る成膜装置１０は、チャンバ１００内に水蒸気等の気体を導入すると共に、チャンバ内における当該気体の分圧を制御することにより、所望の膜密度の金属膜を基板上に形成することを目的とする。本実施形態において、成膜装置１０は、真空蒸着法を用いて基板上に金属膜を形成する。これに代えて、成膜装置１０は、スパッタリング法を用いて基板上に金属膜を形成してもよい。【００２２】
成膜装置１０は、チャンバ１００、基板ホルダ１１０、材料保持部１２０、成膜部１３０、ポンプ１４０、コンダクタンスバルブ１５０、導入部１６０、流量制御部１７０、分圧計測部１８０、及び分圧制御装置１９０を備える。【００２３】
チャンバ１００は、金属膜が形成される基板を、基板ホルダ１１０によって内部に保持する。材料保持部１２０は、基板上に形成される金属膜の材料となる金属材料を、チャンバ１００内に保持する。ここで、金属材料とは、例えばチタンであってよく、これに代えて、ゲッタリング作用を有する金属であってもよい。成膜部１３０は、材料保持部１２０によって保持される金属材料を用いて、基板ホルダ１１０に保持された基板上に、金属膜を形成する。【００２４】
ポンプ１４０は、チャンバ１００を排気する。コンダクタンスバルブ１５０は、チャンバ１００とポンプ１４０との間に設けられ、ポンプ１４０の排気速度を制御する。導入部１６０は、流量制御部１７０を介して、膜密度制御に用いる気体をチャンバ１００内に導入する。ここで、気体とは、例えば水蒸気であってよく、これに代えて、酸素ガス、水素ガス、有機材料等の気体であってもよい。流量制御部１７０は、導入部１６０からチャンバ１００への気体の流量を制御する。流量制御部１７０は、例えば、デジタルマスフローセンサを用いたマスフローコントローラ等であってよい。【００２５】
分圧計測部１８０は、導入部１６０によって導入される気体の、チャンバ１００内における分圧を計測する。そして、分圧計測部１８０は、当該気体の分圧の計測結果を、分圧制御装置１９０に出力する。分圧制御装置１９０は、導入部１６０によって導入される気体の、チャンバ１００内における分圧を制御することにより、所望の膜密度の金属膜を成膜部１３０に形成させる。ここで、分圧制御装置１９０は、コンダクタンスバルブ１５０を用いて、ポンプ１４０の排気速度を制御することにより、当該気体の分圧を制御してよい。また、分圧制御装置１９０は、導入部１６０からチャンバ１００への当該気体の流量を、流量制御部１７０を用いて制御することにより、当該気体の分圧を制御してもよい。なお、本図に示したコンダクタンスバルブ１５０、流量制御部１７０、及び分圧制御装置１９０は、本発明における分圧制御部の一例である。【００２６】
本実施形態に係る成膜装置１０によれば、水蒸気等の気体をチャンバ１００内に導入すると共に、チャンバ１００内における当該気体の分圧を制御することにより、チタン等の金属膜を、所望の膜密度で基板上に形成することができる。特に、チタンは水素または酸素を取り込みやすく、チャンバ１００内の水蒸気の分圧が高くなるとチタン粒子に水分子、水素分子、及び／又は酸素分子がぶつかって粒子サイズが大きくなっていくことから、膜密度を一定に保つのが難しい。本実施形態に係る成膜装置１０によれば、チャンバ内における気体の分圧を成膜中に制御することにより、従来膜密度の制御が困難であったチタンについても予め決定した膜密度の膜を形成することができる。【００２７】
また、従来の真空蒸着法による蒸着装置においては、成膜開始直後からチャンバ内の水分圧が低下し始める。この現象は、チタンのゲッタリング作用によるものと推測されている。例えば、チタン膜を１００ｎｍ成膜すると、チャンバ内の水分圧が２桁程度小さくなる。本実施形態に係る成膜装置１０によれば、成膜中にチャンバ１００内に水蒸気を導入して水分圧を一定に保つことができ、均質なチタン膜を成膜することができる。【００２８】
図２は、本実施形態に係る成膜装置１０における水蒸気の分圧とチタン膜の膜密度との相関の一例を示す。本図において、縦軸に示したチタン膜の膜密度は、ラザフォード後方散乱分析法（ＲＢＳ法）によって計測された、単位体積のチタン膜に含まれるチタンの質量である。例えば、成膜装置１０は、チャンバ１００内における水蒸気の分圧をより低くすることにより、チタン膜の膜密度をより高くすることができる。また、チャンバ１００内における水蒸気の分圧をより高くすることにより、チタン膜の膜密度をより低くすることができる。例えば、成膜装置１０は、チャンバ１００内における水蒸気の分圧を略４×１０−５パスカル、略４×１０−４パスカル、略１×１０−３パスカル、略４×１０−３パスカルとなるようにそれぞれ制御することにより、チタン膜を、１ｃｃあたり略４．２グラム、略４グラム、略３．２グラム、略２．６グラムの膜密度で基板上に形成することができる。【００２９】
ここで、真空蒸着法を用いる成膜装置１０は、水蒸気の分圧が略１×１０−１パスカルを越えると成膜が困難となる。水蒸気の分圧を略１×１０−１パスカルまで高くすることにより、成膜装置１０は、１ｃｃあたり略１．５グラムの低膜密度のチタン膜を形成することができる。  
また、真空蒸着法を用いる成膜装置１０においては、チャンバ１００の内壁等に水分子がある程度吸着しているので、通常の成膜処理を用いると例えば略４×１０−５パスカル未満等の値に水蒸気分圧を下げるのが困難である。しかし、成膜装置１０は、予めチャンバ１００の内壁等に吸着した水分子を減少させた後に成膜処理を行うことにより、水蒸気分圧を例えば略２×１０−５パスカル等のより低い値に制御することができる。更に、成膜装置１０は、チャンバ１００の内壁等に吸着した水分子を略０に減少させることで、略４．５ｇ／ｃｃの膜密度（チタン濃度略１００％）のチタン膜を形成することもできる。【００３０】
このように、分圧制御装置１９０は、分圧計測部１８０によって計測された水蒸気の分圧が、所望する膜密度に対応する分圧となるように、チャンバ１００内における水蒸気の分圧を制御する。これにより、所望する膜密度のチタン膜を、精度よく基板上に形成することができる。また、成膜装置１０によれば、チャンバ１００の内壁に吸着している水の量が変動する場合であっても、当該変動に対してより多くの水蒸気を導入及び排気することによって、チャンバ１００内における当該気体の分圧を一定に保つことができるので、所望の膜密度の金属膜を、精度よく基板上に形成することができる。【００３１】
更に、分圧制御装置１９０は、気体の分圧として略４×１０−５パスカルから略４×１０−３パスカルまでの間の予め定めた値に設定することにより、略４．２ｇ／ｃｃから略２．６ｇ／ｃｃまでの間の所望の膜密度のチタン膜を成膜部１３０に形成させることができる。ここで、分圧制御装置１９０は、略４×１０−５パスカルから略４×１０−３パスカルまでの間の範囲を含む領域内で気体の分圧を設定可能とすることにより、略４．２ｇ／ｃｃから略２．６ｇ／ｃｃまでの間の所望の膜密度のチタン膜を成膜部１３０に形成させることができる。【００３２】
同様に、分圧制御装置１９０は、気体の分圧として略２×１０−５パスカルから略１×１０−１パスカルまでの間の予め定めた値に設定することにより、略４．３ｇ／ｃｃから略１．６ｇ／ｃｃまでの間の所望の膜密度のチタン膜を成膜部１３０に形成させることができる。ここで、分圧制御装置１９０は、略２×１０−５パスカルから略１×１０−１パスカルまでの間の範囲を含む領域内で気体の分圧を設定可能することにより、略４．３ｇ／ｃｃから略１．６ｇ／ｃｃまでの間の所望の膜密度のチタン膜を成膜部１３０により形成させることができる。【００３３】
図３は、本実施形態に係る成膜装置１０により形成されたチタン膜中の水素原子および酸素原子の濃度の一例を示す図である。より具体的には、分圧制御装置１９０によりチャンバ１００内の水分圧を４×１０−３パスカルに制御しながら、成膜部１３０により真空蒸着法を用いて成膜したチタン膜を、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ分析）した結果を示す。ここで横軸はチタン膜の表面から基板へと向かう厚さ方向（深さ方向）を示し、縦軸は深さ毎の水素原子および酸素原子の１ｃｃ当たりの原子数を示す。
この結果から、成膜装置１０は、チャンバ１００内の水分圧を高くして成膜することにより、水素および酸素を含む組成のチタン膜を形成できることが分かる。【００３４】
図４は、本実施形態に係る成膜装置１０により形成されたチタン膜の、厚さ方向に対するチタンの密度の変化を示す図である。より具体的には、分圧制御装置１９０によりチャンバ１００内の水分圧を４×１０−３パスカルに制御しながら成膜部１３０により真空蒸着法を用いて成膜したチタン膜を、ＲＢＳ分析した結果を示す。ここで横軸はチタン膜の表面から基板へと向かう厚さ方向（深さ方向）を示し、縦軸は深さ毎のチタン濃度を示す。【００３５】
なお、本図においては、分析の便宜上、チタン膜中にチタンおよび酸素のみが含まれると仮定した場合におけるチタン濃度を表す。ただし、ＲＢＳ分析の結果、チタン膜に１％以上の濃度で含まれる原子はチタンおよび酸素のみであり水素およびその他の原子の比率が小さかったので、本グラフに示したチタン濃度は略正確であると認められる。このように、成膜装置１０は、チャンバ１００内の水分圧を所定の値に制御しながらチタン膜を形成することにより、均質な膜密度のチタン膜を形成できることが分かる。【００３６】
また、同様にしてチャンバ１００内の水分圧を４×１０−５パスカル、４×１０−４パスカル、１×１０−３パスカルにそれぞれ制御してチタン膜を形成した結果を分析したところ、チタン濃度がそれぞれ略９２％、略８４％、略６２％の均質なチタン膜を形成することができた。このように、本実施形態に係る成膜装置１０によれば、水蒸気の分圧を予め定めた値に制御することにより、所望の膜密度の均質なチタン膜を形成することができる。【００３７】
図５は、スパッタリング法により、水蒸気の分圧を制御せずにチタン膜を形成した場合における、チタン膜の厚さ方向に対する膜密度の変化を示す図である。より具体的には、水分圧を制御せずにスパッタリング法により成膜したチタン膜を、ＲＢＳ分析した結果を示す。ここで、横軸はチタン膜の表面から基板へと向かう厚さ方向（深さ方向）を示し、縦軸は深さ毎のチタン濃度を示す。【００３８】
このように、水分圧を制御していない場合、チャンバ内の水分圧が変化した結果、チタン濃度が変化し、不均一なチタン膜が形成されてしまうことが分かる。また、この膜密度の変化の原因の一部としては、真空蒸着法でなくスパッタリング法を用いたことも挙げられる。【００３９】
図６は、本実施形態に係る成膜装置１０を用いる成膜方法における処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、分圧制御装置１９０は、コンダクタンスバルブ１５０を制御して、ポンプ１４０の排気速度を、予め定められた初期設定値に設定する（Ｓ１０００）。続いて、分圧制御装置１９０は、流量制御部１７０を制御して、導入部１６０からチャンバ１００へ導入する水蒸気の流量を、予め定められた初期設定値に設定する（Ｓ１０１０）。続いて、導入部１６０は、流量制御部１７０を介して、チャンバ１００内に水蒸気を導入する（Ｓ１０２０）。続いて、成膜部１３０は、材料保持部１２０によって保持される金属材料を用いて、基板上に金属膜を形成する（Ｓ１０３０）。例えば、成膜装置１０が真空蒸着法を用いてチタン膜を形成する場合において、成膜部１３０は、材料保持部１２０に保持されたチタンに電子ビームを照射してチタンを蒸発させる。そして、成膜部１３０は、蒸発したチタン粒子を、基板ホルダ１１０に保持された基板上に吸着させて、金属膜を形成する。【００４０】
続いて、分圧計測部１８０は、チャンバ１００内における水蒸気の分圧を計測する（Ｓ１０４０）。ここで、分圧制御装置１９０は、分圧計測部１８０によって計測された水蒸気の分圧が、所望する膜密度のチタン膜を形成するべく予め設定された分圧に略一致しているか否かを判定する（Ｓ１０５０）。そして、分圧制御装置１９０は、計測された分圧が、予め設定された分圧に略一致していないと判定した場合（Ｓ１０５０：Ｎｏ）、流量制御部１７０を用いて、導入部１６０からチャンバ１００への水蒸気の流量を変更する（Ｓ１０６０）。具体的には、分圧制御装置１９０は、計測された分圧が、予め設定された分圧より低い場合には、水蒸気の流量を増加させるべく、流量制御部１７０を制御してよい。また、分圧制御装置１９０は、計測された分圧が、予め定められた分圧より高い場合には、水蒸気の流量を減少させるべく、流量制御部１７０を制御してよい。続いて、成膜装置１０は、チタン膜の形成を終了するか否かを判定する（Ｓ１０７０）。そして、チタン膜の形成を終了しないと判定した場合（Ｓ１０７０：Ｎｏ）、成膜装置１０は、処理をＳ１０３０に戻して、チタン膜の形成を継続する。【００４１】
以上に示したように、本実施形態に係る成膜装置１０によれば、チャンバ１００内に水蒸気を導入すると共に、チャンバ１００内における水蒸気の分圧を制御することにより、所望の膜密度のチタン膜を、精度よく基板上に形成することができる。【００４２】
なお、本図に示したＳ１０５０において、分圧制御装置１９０は、ポンプ１４０の排気速度を変更せず、導入部１６０からチャンバ１００への水蒸気の流量を制御することにより、チャンバ１００内における水蒸気の分圧を制御するとして説明した。これに代えて、分圧制御装置１９０は、ポンプ１４０の排気速度を制御することにより、チャンバ１００内における水蒸気の分圧を制御してもよい。具体的には、分圧制御装置１９０は、分圧計測部１８０によって計測された水蒸気の分圧が、予め設定された分圧より低い場合には、例えばコンダクタンスバルブ１５０の開度をより小さくすることによって、ポンプ１４０の排気速度をより小さくしてよい。また、分圧制御装置１９０は、計測された水蒸気の分圧が、予め設定された分圧より高い場合には、例えばコンダクタンスバルブの開度をより大きくすることによって、ポンプ１４０の排気速度をより大きくしてよい。また、分圧制御装置１９０は、導入部１６０からチャンバ１００への水蒸気の流量と、ポンプ１４０の排気速度との双方を制御することにより、チャンバ１００内における水蒸気の分圧を制御してもよい。【００４３】
また、成膜装置１０は、基板上にチタン膜のパターンを形成することにより配線パターンを形成するため、または、基板上にチタン膜を形成することによりミラーを形成するために、以上に示した成膜方法を用いてもよい。この場合、分圧制御装置１９０は、チャンバ１００内における気体の分圧を制御することにより、配線パターンの電気抵抗またはミラーの反射率等の制御対象となるパラメータを予め定めた値とするべくチタン膜の膜密度を制御することができる。例えば、複数の気体の分圧のそれぞれについて予め試験的に成膜装置１０によりチタン膜を形成し、それぞれのパラメータ値を測定しておくことで、気体の分圧とパラメータ値の関係を得ることができる。またそれぞれの分圧において形成されたチタン膜の膜密度を予め測定しておくことで、気体の分圧と膜密度との関係を得ることができる。このようにして製造された低い膜密度のチタン膜は、例えばノングレア保護膜として用いることもできる。また、このように低い膜密度のチタン膜は、高い吸着率で水素を吸着できることから、水素吸着剤として用いることができ、燃料電池等に適用することができる。【００４４】
更に、成膜装置１０は、このようにして得られた気体の分圧とパラメータ値の関係等を予め記憶するメモリと、形成すべきチタン膜のパラメータ値の指定を入力する入力部とを備えてもよい。そして、成膜装置１０内の分圧制御装置１９０は、指定されたパラメータ値に対応する気体の分圧をメモリの内容を用いて求め、成膜中におけるチャンバ１００内の当該気体の分圧をこの値となるように制御してもよい。これに代えて、成膜装置１０は、このようにして得られた気体の分圧とパラメータ値の間の関係に基づき得られる、パラメータ値から気体の分圧を求める関数または近似式を用いてもよい。以上と同様にして、成膜装置１０は、チタン拡散を行うために基板上に形成するチタン膜の膜密度を制御することにより、拡散プロファイルを高精度に制御することができる。また、このようにして成膜されたチタン膜をウェハ上にチタンをドーピングするために用いることで、チタンを深く拡散させる必要があるデバイスを製造することができる。【００４５】
以上に示したように、本実施形態に係る成膜装置１０によれば、チャンバ内における水蒸気の分圧を、予め設定した分圧となるべく制御することにより、所望の膜密度を示すチタン膜を、精度よく基板上に形成することができる。この結果、成膜装置１０により、上記の成膜方法を用いて所望の膜密度のチタン膜が形成された基板を製造する製造方法を実現することができる。【００４６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、所望の膜密度の金属膜を精度よく基板上に形成することができる。
【図１】
2006077891.tif 000002
【図２】
2006077891.tif 000003
【図３】
2006077891.tif 000004
【図４】
2006077891.tif 000005
【図５】
2006077891.tif 000006
【図６】
2006077891.tif 000007
【国際調査報告】
2006077891.tif 000008
2006077891.tif 000009