JP2019134062A - 選択的成膜方法および成膜装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】特殊な工程や装置を用いることなく、よりエッチング耐性の高い膜を選択的に成膜する。また、それらに加えて容易に除去可能である膜を選択的に成膜する。【解決手段】複数の凹部を有する被処理体を準備する第１工程と、プラズマＣＶＤにより、被処理体の前記凹部以外の部分に選択的にボロン系膜を所定膜厚で成膜する第２工程と、所定膜厚で成膜されたボロン系膜の側面をエッチングする第３工程とにより、ボロン系膜を被処理体の凹部以外の部分に自己整合的かつ選択的に成膜する。また、第１工程〜第３工程に加えて所定膜厚で成膜されたボロン膜に酸化処理を施す第４工程を行うことにより、ボロン酸化膜を被処理体の凹部以外の部分に自己整合的かつ選択的に成膜する。【選択図】図１

Description

本発明は、選択的成膜方法および成膜装置に関する。
半導体デバイスの製造においては、フォトリソグラフィおよびエッチングにより所定のパターンを形成しているが、近時、半導体装置の微細化が進み、１４ｎｍ以下、さらには１０ｎｍ以下のものが出現しており、フォトリソグラフィ精度の限界に達している。
そのため、トランジスタに接続する配線等を自己整合的に形成する手法が求められており、金属／絶縁膜の表面選択成長や、形状選択成長が望まれている。このような選択成長を行える技術として、特許文献１には、複数の窪み部（凹部）が形成された基板の表面に対し、付着確率の高い有機金属ガスまたは有機半金属ガスからなる原料ガスを吸着させる工程と、酸化ガスまたは窒化ガスにより原料ガスを酸化または窒化させる工程とを、回転式のＡＬＤ装置により高速で繰り返して、凹部以外の部分に選択的にＴｉＯ２膜、ＳｉＮ膜、ＴｉＮ膜等の酸化膜や窒化膜からなる保護膜を成膜する技術が記載されている。
特開２０１７−１２０８８４号公報
しかしながら、上記特許文献１では、原料ガスを吸着する工程と、酸化または窒化する工程とを高速で繰り返す特殊な工程が必要であり、適用装置が回転式の特殊なＡＬＤ装置に制限されてしまう。また、上記特許文献１では、エッチングの際の保護膜としてＴｉＯ２膜、ＳｉＮ膜、ＴｉＮ膜等の酸化膜や窒化膜を選択的に成膜するものであるが、これらの酸化膜や窒化膜よりもさらにエッチング耐性が高いことが要求される場合もある。
さらに、保護膜等として機能した後に除去する犠牲膜としての用途が要求されることもあり、特許文献１に記載された酸化膜や窒化膜では除去性（剥離性）が十分ではなく、このような用途に適用することが困難である。
したがって、本発明は、特殊な工程や装置を用いることなく、よりエッチング耐性の高い膜を選択的に成膜することができる選択的成膜方法を提供すること、およびそれらに加えて容易に除去可能である膜を選択的に成膜することができる選択的成膜方法および成膜装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、複数の凹部を有する被処理体を準備する第１工程と、プラズマＣＶＤにより、前記被処理体の前記凹部以外の部分に選択的にボロン系膜を所定膜厚で成膜する第２工程と、前記所定膜厚で成膜されたボロン系膜の側面をエッチングする第３工程とを有し、前記ボロン系膜を前記被処理体の前記凹部以外の部分に自己整合的かつ選択的に成膜することを特徴とする選択的成膜方法を提供する。
上記第１の観点において、前記第２工程と前記第３工程とを所定回数繰り返して、所定膜厚のボロン系膜を前記凹部以外の部分に自己整合的かつ選択的に成膜することが好ましい。前記第２工程は、前記ボロン系膜として、ボロンと不可避的不純物を含むボロン膜を成膜することが好ましい。前記第２工程および前記第３工程を、同一チャンバ内で行うことが好ましい。
本発明の第２の観点は、複数の凹部を有する被処理体を準備する第１工程と、プラズマＣＶＤにより、前記被処理体の前記凹部以外の部分に選択的にボロン膜を所定膜厚で成膜する第２工程と、前記所定膜厚で成膜されたボロン膜の側面をエッチングする第３工程と、前記所定膜厚で成膜されたボロン膜に酸化処理を施す第４工程とを有し、ボロン酸化膜を前記被処理体の前記凹部以外の部分に自己整合的かつ選択的に成膜することを特徴とする選択的成膜方法を提供する。
上記第２の観点において、前記第２工程と前記第３工程とを所定回数繰り返すとともに、適宜のタイミングで前記第４工程を実施することにより、所定膜厚の酸化ボロン膜を前記凹部以外の部分に自己整合的かつ選択的に成膜することが好ましい。この場合に、前記第２工程、前記第３工程、および前記第４工程を順次繰り返してもよいし、前記第２工程および前記第３工程を所定回数繰り返した後、前記第４工程を行うサイクルを複数回繰り返してもよいし、前記第２工程および前記第３工程を所定の膜厚になるまで繰り返した後、前記第４工程を行ってもよい。また、前記第４工程を実施する際の酸化すべき前記ボロン膜の膜厚は１０ｎｍ以下であることが好ましい。前記第４工程は、Ｏ２プラズマにより行うことができる。さらに、前記第２工程、前記第３工程、および前記第４工程を、同一チャンバで行うことが好ましい。
上記第１の観点および第２の観点において、前記第２工程は、ボロン含有ガスとしてＢ２Ｈ６ガスを用いることができる。前記第２工程は、前記処理ガスとしてさらにプラズマ励起用の希ガスを含んでもよい。前記第２工程は、マイクロ波プラズマにより行うことが好ましい。前記第２工程は、圧力：０．６７〜３３．３Ｐａ、温度：５００℃以下で行うことが好ましい。前記第３工程は、アルゴンプラズマまたはフッ素含有ガスにより行うことができる。
本発明の第３の観点は、複数の凹部を有する被処理体を収容するチャンバと、前記チャンバ内で基板を支持する載置台と、前記チャンバ内に少なくともボロン含有ガスおよびエッチングガスを含む処理ガスを供給するガス供給機構と、前記チャンバ内を排気する排気装置と、前記チャンバ内にプラズマを生成するプラズマ生成手段と、前記ガス供給機構により前記ボロン含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給させ、前記プラズマ生成手段により前記ボロン含有ガスを含むガスのプラズマを生成させて前記被処理体の前記凹部以外の部分に選択的にボロン系膜を成膜し、前記ガス供給機構により前記エッチングガスを前記チャンバ内に供給させ、前記ボロン系膜の側面をエッチングするように制御する制御部とを有し、前記ボロン系膜を前記凹部以外の部分に自己整合的かつ選択的に成膜することを特徴とする成膜装置を提供する。
本発明の第４の観点は、複数の凹部を有する被処理体を収容するチャンバと、前記チャンバ内で基板を支持する載置台と、前記チャンバ内に少なくともボロン含有ガス、エッチングガス、および酸化ガスを含む処理ガスを供給するガス供給機構と、前記チャンバ内を排気する排気装置と、前記チャンバ内にプラズマを生成するプラズマ生成手段と、前記ガス供給機構により前記ボロン含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給させ、前記プラズマ生成手段により前記ボロン含有ガスを含むガスのプラズマを生成させて前記被処理体の前記凹部以外の部分に選択的にボロン膜を成膜し、前記ガス供給機構により前記エッチングガスを前記チャンバ内に供給させ、前記ボロン膜の側面をエッチングし、前記プラズマ生成手段により前記酸化ガスのプラズマを生成させて前記ボロン膜を酸化するように制御する制御部とを有し、ボロン酸化膜を前記凹部以外の部分に自己整合的かつ選択的に成膜することを特徴とする成膜装置を提供する。
本発明の第１の観点および第３の観点によれば、複数の凹部を有する被処理体に対しプラズマＣＶＤによりボロン系膜を成膜することにより、ボロン系膜が凹部以外の部分に選択的に成膜され、その後、ボロン系膜の側面をエッチングすることにより、ボロン系膜を被処理体の凹部以外の部分に自己整合的かつ選択的に成膜するので、特殊な工程や装置を用いることなく、従来よりもエッチング耐性の高い膜を選択的に成膜することができる。
本発明の第２の観点および第４の観点によれば、複数の凹部を有する被処理体に対しプラズマＣＶＤによりボロン系膜を成膜することにより、ボロン系膜が凹部以外の部分に選択的に成膜され、その後、ボロン系膜の側面をエッチングし、酸化処理することにより、ボロン酸化膜を被処理体の凹部以外の部分に自己整合的かつ選択的に成膜するので、特殊な工程や装置を用いることなく、従来よりもエッチング耐性の高い膜を選択的に成膜することができ、しかも酸化ボロンは水溶性であるから水により容易に除去することができる。
本発明の第１の実施形態に係る選択的成膜方法を示す工程断面図である。 熱ＣＶＤにより成膜されたボロン膜およびプラズマＣＶＤにより成膜されたボロン膜の状態を示すＳＥＭ写真である。 本発明の第１の実施形態において、ボロン系膜の成膜とエッチングとを繰り返した際の状態を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る選択的成膜方法を示す工程断面図である。 本発明の第２の実施形態において、ボロン系膜の成膜とエッチングと酸化処理とを繰り返した際の状態を示す断面図である。 第１の実施形態の選択的成膜方法を実施するための成膜装置の一例を示す断面図である。 第２の実施形態の選択的成膜方法を実施するための成膜装置の一例を示す断面図である。 成膜装置の他の例を示す断面図である。
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
＜第１の実施形態＞
最初に、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る選択的成膜方法を示す工程断面図である。
本実施形態においては、まず、被処理体として複数の凹部２０１を有する半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）Ｗを準備する（ステップ１、図１（ａ））。
ウエハＷとしては、典型的にはシリコンウエハを挙げることができる。凹部２０１は、例えば所定パターンに形成されたトレンチである。ウエハＷは、半導体基板（例えばシリコン基板）単体であってもよいし、半導体基板上に層間絶縁膜等の所定の膜が形成されたものであってもよい。凹部２０１は、前者の場合には半導体基板に直接形成され、後者の場合には半導体基板上の所定の膜に形成される。
次に、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）によりボロン系膜２０２を成膜する（ステップ２、図１（ｂ））。
ボロン系膜は、ボロンを５０ａｔ．％以上有するボロンを主体とする膜であり、ボロンおよび不可避不純物からなるボロン膜であってもよいし、ボロンに意図的に窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）等の他の元素を添加した膜であってもよい。ただし、高いエッチング耐性を得る観点からは、他の添加元素を含まないボロン膜が好ましい。プラズマＣＶＤで成膜されたボロン系膜には、膜中に成膜原料等に由来する不可避不純物として主に水素（Ｈ）が５〜１５ａｔ％程度含まれている。
プラズマＣＶＤのプラズマは特に限定されず、容量結合プラズマや誘導結合プラズマであってもよいが、低電子温度かつラジカル主体であり、低ダメージで高密度のプラズマを生成可能なマイクロ波プラズマＣＶＤが特に好ましい。
ボロン系膜、特にボロン膜は、凹部を有する被処理体（ウエハＷ）に対して、熱ＣＶＤでは、図２（ａ）に示すように、コンフォーマルに成膜されるが、プラズマＣＶＤでは、図２（ｂ）に示すように、被処理体であるウエハＷの凹部２０１の底部や側壁部への成膜が極端に抑制され、凹部２０１以外のフィールド部分（凸部）に選択的に成膜される。これは、付着確率の極めて高い活性種（ＢＨ３）が生成されることによるものと考えられる。
次に、エッチングによりボロン系膜２０２の側面を除去する（ステップ３、図１（ｃ））。
成膜したままの状態のボロン系膜２０２は、図１（ｂ）に示すように、凹部２０１の間口部分にオーバーハングした状態となるが、サイドエッチングによりオーバーハングした側面を除去することにより、図１（ｃ）のように凹部２０１以外の部分（凸部）のみにボロン系膜２０２を残すことができる。
このときのエッチングは、アルゴン（Ａｒ）プラズマにより物理的に行ってもよいし、フッ素（Ｆ）系ガスや水素（Ｈ２）のボロンと反応するガスを用いて行ってもよい。Ｆ系ガスの例としては、励起されたＮＦ３ガス（ＮＦ３リモートプラズマ）を挙げることができる。また、Ｈ２を用いる場合は、Ｈ２を１〜１００％含み残部がＡｒであるガス系を用いることができる。
このようなステップ２のプラズマＣＶＤによるボロン系膜の成膜と、ステップ３のエッチングを行うことにより、ボロン系膜２０２を凹部２０１以外の部分（凸部）に自己整合的かつ選択的に成膜することができる。ステップ２およびステップ３は１回でもよいが、これらを繰り返すことにより、図３に示すように、所望の厚さのボロン系膜２０２を凹部２０１以外の部分（凸部）に自己整合的かつ選択的に成膜することができる。本実施形態における選択的な成膜は、凹部２０１の幅が８０ｎｍ以下の微細凹部のときに効果的である。また、１回に成膜するボロン系膜の膜厚は、凹部２０１の幅にもよるが、１〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。
ステップ２のプラズマＣＶＤによるボロン系膜２０２の成膜の際には、ボロン含有ガスを含む処理ガスが用いられる。処理ガスとしては、プラズマ励起用に、ＡｒガスやＨｅガス等の希ガスを含むことが好ましい。ボロン系膜としてボロンに他の元素を添加したものを用いる場合には、処理ガスとして、さらに添加しようとする元素を含むガスを用いる。処理ガスとしては、他に水素ガスを含んでいてもよい。
ボロン含有ガスとしては、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガス、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）ガス、アルキルボランガス、デカボランガス等を挙げることができる。アルキルボランガスとしては、トリメチルボラン（Ｂ（ＣＨ３）３）ガス、トリエチルボラン（Ｂ（Ｃ２Ｈ５）３）ガスや、Ｂ（Ｒ１）（Ｒ２）（Ｒ３）、Ｂ（Ｒ１）（Ｒ２）Ｈ、Ｂ（Ｒ１）Ｈ２（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３はアルキル基）で表されるガス等を挙げることができる。これらの中ではＢ２Ｈ６ガスを好適に用いることができる。
ボロン系膜２０２を成膜する際には、圧力が０．６７Ｐａ〜３３．３Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ〜２５０ｍＴｏｒｒ）の範囲、温度が５００℃以下の範囲が好ましい。温度のより好ましい範囲は、６０〜５００℃である。圧力および温度がこれらの範囲で、より緻密で平坦なボロン系膜を得ることができる。
ステップ３のエッチングに際しては、上述したように、Ａｒプラズマや、励起されたＮＦ３ガス等のＦ系ガスが用いられるが、この工程は、ボロン系膜２０２の側面のオーバーハングしている部分を除去するだけでよいので、厳密な製造条件の設定は求められない。このときの圧力は、０．１３〜１３３Ｐａ（１〜１０００ｍＴｏｒｒ）が好ましい。また、Ａｒプラズマを用いる場合は、ウエハＷに高周波バイアスを印加してＡｒイオンを引き込むことが好ましい。
ステップ２とステップ３とは、同一チャンバ内で行うことが好ましい。これにより、高スループットでボロン系膜の選択的成膜を実現することができる。この場合、ステップ３では厳密な温度制御は不要であり、スループットを高める観点から、ステップ３はステップ２とはほぼ同一の温度で行うことが好ましい。ステップ３においてＡｒプラズマを用いる場合は、ステップ２においてプラズマ励起用の希ガスとしてＡｒガスを用い、ボロン系膜を成膜した後、希ガスのプラズマを維持したままボロン含有ガス等を停止して適宜条件設定するだけでステップ３のエッチングを行うことができる。
本実施形態によれば、プラズマＣＶＤによりボロン系膜２０２を成膜する際に、付着確率の極めて高い活性種（ＢＨ３）が生成されることを利用して、凹部２０１の底部や側壁部への成膜を極端に抑制することにより、凹部２０１以外の部分（凸部）に自己整合的かつ選択的に成長するので、特許文献１のような高速なＡＬＤ条件等の特殊な工程や、それにともなう特殊な装置を用いることなく、一般的なプラズマＣＶＤ条件で成膜することができる。また、ボロン系膜、特にボロン膜は、特許文献１のような酸化物や窒化物と比較してエッチング耐性が高く、半導体デバイスに多用されるＳｉ含有膜やＣ含有膜に対してエッチング選択比をとりやすいので、保護膜としての効果が高い。さらに、このようにエッチング耐性の高いボロン系膜を自己整合的な選択的成膜を行えることにより、保護膜のみならず、微細パターンをエッチングする際のエッチングストッパやハードマスクとしても適用することができ、特許文献１の膜よりも適用用途が広い。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る選択的成膜方法を示す工程断面図である。
本実施形態においては、まず、第１の実施形態と同様、被処理体として複数の凹部３０１を有するウエハＷを準備する（ステップ１１、図４（ａ））。
そして、プラズマＣＶＤによりボロン膜３０２を成膜し（ステップ１２、図４（ｂ））、エッチングによりボロン膜３０２の側面を除去する（ステップ１３、図４（ｃ））。その後、ボロン膜３０２を酸化処理し、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）膜３０３を生成する（ステップ１４、図４（ｄ））。
以上のステップ１２のプラズマＣＶＤによるボロン系膜の成膜と、ステップ１３のエッチングと、ステップ１４の酸化処理を行うことにより、酸化ボロン膜３０３を凹部３０１以外の部分（凸部）に自己整合的かつ選択的に成膜することができる。ステップ１２、ステップ１３、ステップ１４は１回でもよいが、これらを繰り返すことにより、図５に示すように、所望の厚さの酸化ボロン膜３０３を凹部３０１以外の部分（凸部）に自己整合的かつ選択的に成膜することができる。本実施形態における選択的な成膜においても、凹部３０１の幅が８０ｎｍ以下の微細凹部のときに効果的である。また、１回に成膜するボロン膜の膜厚は、凹部２０１の幅にもよるが、１〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。
ステップ１２では、ステップ１４の酸化処理により酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）膜を生成する必要があることから、他の元素を添加しないボロン膜３０２を成膜する。ボロン膜の成膜は、第１の実施形態のボロン系膜２０２と同様、適宜のプラズマＣＶＤにより行うことができるが、低電子温度かつラジカル主体であり、低ダメージで高密度のプラズマを生成可能なマイクロ波プラズマＣＶＤが特に好ましい。プラズマＣＶＤで成膜されたボロン膜には、膜中に成膜原料等に由来する不可避不純物として主に水素（Ｈ）が５〜１５ａｔ％程度含まれている。
プラズマＣＶＤによるボロン膜３０２の成膜の際には、第１の実施形態と同様、ボロン含有ガスを含む処理ガスが用いられる。処理ガスとしては、プラズマ励起用に、ＡｒガスやＨｅガス等の希ガスを含むことが好ましい。他に水素ガスを含んでいてもよい。ボロン含有ガスとしては、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。
ボロン膜３０２を成膜する際には、第１の実施形態と同様、圧力が０．６７Ｐａ〜３３．３Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ〜２５０ｍＴｏｒｒ）の範囲、温度が５００℃以下の範囲が好ましい。温度のより好ましい範囲は、６０〜５００℃である。圧力および温度がこれらの範囲で、より緻密で平坦なボロン系膜を得ることができる。
ステップ１３のエッチングは、第１の実施形態のステップ３と同様、サイドエッチングによりオーバーハングした側面を除去するものであり、アルゴン（Ａｒ）プラズマにより物理的に行ってもよいし、フッ素（Ｆ）系ガス等のボロンと反応するガスを用いて行ってもよい。
ステップ１４の酸化処理は、ボロン自体が酸化しにくく熱酸化では６５０℃以上必要であるため、Ｏ２プラズマ等の励起された酸化ガスを用いることが好ましい。酸化ガスとしては、Ｏ２ガスの他、Ｏ３ガス、Ｎ２Ｏガス等を用いることができる。また、このようにボロン自体が酸化しにくい材料であるため、ステップ１２のボロン膜成膜とステップ１３のエッチングを繰り返す場合は、本例のように、１回のボロン膜成膜ごとに酸化処理を行うことが好ましい。ボロン膜を十分に酸化する観点から、１回のボロン膜の厚さは１０ｎｍ以下であることが好ましい。プラズマを用いて酸化処理を行うことにより６０〜３００℃程度の低温で酸化することができる。このときの圧力は、０．１３〜１３３Ｐａ（１〜１０００ｍＴｏｒｒ）が好ましい。
ステップ１２、ステップ１３、ステップ１４は、同一チャンバ内で行うことが好ましい。これにより、高スループットで酸化ボロン膜の選択的成膜を実現することができる。この場合、スループットを高める観点から、ステップ１２、ステップ１３、ステップ１４はほぼ同一の温度で行うことが好ましい。ステップ１３は厳密な温度は必要なく、また、ステップ１４の温度は許容範囲が広いため、ステップ１２を所望の温度で行った後、同じ温度でステップ１３、ステップ１４を行えばよい。
なお、上記例では、好ましい例としてステップ１２〜１４を繰り返す例を示したが、１回のボロン膜３０２の膜厚や全体のボロン膜３０２の膜厚によっては、ステップ１２およびステップ１３を所定回数繰り返した後、ステップ１４の酸化処理を行うサイクルを複数回繰り返してもよいし、ステップ１２およびステップ１３をボロン膜３０２が最終的な膜厚になるまで繰り返した後、一括してステップ１４の酸化処理を行ってもよい。いずれの場合にも、酸化すべきボロン膜３０２の膜厚は、１０ｎｍ以下であることが好ましい。
本実施形態によれば、プラズマＣＶＤによりボロン膜３０２を成膜する際に、付着確率の極めて高い活性種（ＢＨ３）が生成されることを利用して、凹部３０１の底部や側壁部への成膜を極端に抑制することにより、ボロン膜３０２を凹部３０１以外の部分（凸部）に自己整合的かつ選択的に成長させ、かつ、このように成膜されたボロン膜を酸化処理して、ボロン膜と同様の、エッチング耐性が高い酸化ボロン膜を形成するので、第１の実施形態と同様、特許文献１のような高速なＡＬＤ条件等の特殊な工程や、それにともなう特殊な装置を用いることなく、一般的なプラズマＣＶＤ条件で成膜することができる。また、酸化ボロン膜は、ボロン膜と同様エッチング耐性が高いので保護膜としての効果が高い。さらに、酸化ボロン膜は、水溶性であるため、水洗浄により他の膜に影響を与えずに容易に除去することができる。このため、第１の実施形態と同様の、膜が残存することが前提の保護膜、エッチングストッパ、ハードマスクとしての用途の他、これらの機能を果たした後に除去する必要がある犠牲膜やハードマスクとしても用いることができ、より有用性が高い。
＜成膜装置＞
［第１の実施形態の方法を実施するための成膜装置の一例］
最初に、上記第１の実施形態の選択的成膜方法を実施するための成膜装置の一例について説明する。
図６は、第１の実施形態の選択的成膜方法を実施するための成膜装置の一例を示す断面図である。本例の成膜装置１００は、ボロン系膜としてボロン膜を成膜し、サイドエッチングを行うマイクロ波プラズマ装置として構成される。
この成膜装置１００は、気密に構成され、接地された略円筒状のチャンバ１を有している。チャンバ１は、例えばアルミニウムおよびその合金等の金属材料によって構成されている。チャンバ１の上部にはマイクロ波プラズマ源２０が設けられている。マイクロ波プラズマ源２０は、例えばＲＬＳＡ（登録商標）マイクロ波プラズマ源として構成される。
チャンバ１の底壁の略中央部には円形の開口部１０が形成されており、底壁にはこの開口部１０と連通し、下方に向けて突出する排気室１１が設けられている。
チャンバ１内には、被処理基板であるウエハＷを水平に支持するためのＡｌＮ等のセラミックスからなる円板状の載置台２が設けられている。この載置台２は、排気室１１の底部中央から上方に延びる円筒状のＡｌＮ等のセラミックスからなる支持部材３により支持されている。また、載置台２には抵抗加熱型のヒーター５が埋め込まれており、このヒーター５はヒーター電源（図示せず）から給電されることにより発熱し、それにより載置台２を介してウエハＷが所定の温度に加熱される。また、載置台２には電極７が埋め込まれており、電極７には整合器８を介してバイアス電圧印加用高周波電源９が接続されている。バイアス電圧印加用高周波電源９は、３〜１３．５６ＭＨｚ、例えば、３ＭＨｚの高周波電力（高周波バイアス）を載置台２に印加する。整合器８は、バイアス電圧印加用高周波電源９の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるもので、チャンバ１内にプラズマが生成されているときにバイアス電圧印加用高周波電源９の内部インピーダンスと負荷インピーダンスとが見かけ上一致するように機能する。
載置台２には、ウエハＷを支持して昇降させるためのウエハ支持ピン（図示せず）が載置台２の表面に対して突没可能に設けられている。
排気室１１の側面には排気管２３が接続されており、この排気管２３には真空ポンプや自動圧力制御バルブ等を含む排気装置２４が接続されている。排気装置２４の真空ポンプを作動させることによりチャンバ１内のガスが、排気室１１の空間１１ａ内へ均一に排出され、排気管２３を介して排気され、自動圧力制御バルブによりチャンバ１内が所定の真空度に制御される。
チャンバ１の側壁には、成膜装置１００に隣接する真空搬送室（図示せず）との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口２５が設けられており、この搬入出口２５はゲートバルブ２６により開閉される。
チャンバ１の上部は開口部となっており、その開口部の周縁部がリング状の支持部２７となっている。マイクロ波プラズマ源２０はこの支持部２７に支持される。
マイクロ波プラズマ源２０は、誘電体、例えば石英やＡｌ２Ｏ３等のセラミックスからなる円板状のマイクロ波透過板２８と、複数のスロットを有する平面スロットアンテナ３１と、遅波材３３と、同軸導波管３７と、モード変換部３８と、導波管３９と、マイクロ波発生器４０とを有している。
マイクロ波透過板２８は、支持部２７にシール部材２９を介して気密に設けられている。したがって、チャンバ１は気密に保持される。
平面スロットアンテナ３１は、マイクロ波透過板２８に対応する円板状をなし、マイクロ波透過板２８に密着するように設けられている。この平面スロットアンテナ３１はチャンバ１の側壁上端に係止されている。平面スロットアンテナ３１は導電性材料からなる円板で構成されている。
平面スロットアンテナ３１は、例えば表面が銀または金メッキされた銅板またはアルミニウム板からなり、マイクロ波を放射するための複数のスロット３２が所定パターンで貫通するように形成された構成となっている。スロット３２のパターンは、マイクロ波が均等に放射されるように適宜設定される。例えば、パターンの例としては、Ｔ字状に配置された２つのスロット３２を一対として複数対のスロット３２が同心円状に配置されているものを挙げることができる。スロット３２の長さや配列間隔は、マイクロ波の実効波長（λg）に応じて決定され、例えばスロット３２は、それらの間隔がλg／４、λg／２またはλgとなるように配置される。なお、スロット３２は、円形状、円弧状等の他の形状であってもよい。さらに、スロット３２の配置形態は特に限定されず、同心円状のほか、例えば、螺旋状、放射状に配置することもできる。
遅波材３３は、平面スロットアンテナ３１の上面に密着して設けられている。遅波材３３は、真空よりも大きい誘電率を有する誘電体、例えば石英、セラミックス（Ａｌ２Ｏ３）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドなどの樹脂からなる。遅波材３３はマイクロ波の波長を真空中より短くして平面スロットアンテナ３１を小さくする機能を有している。
マイクロ波透過板２８および遅波材３３の厚さは、遅波板３３、平面スロットアンテナ３１、マイクロ波透過板２８、およびプラズマで形成される等価回路が共振条件を満たすように調整される。遅波材３３の厚さを調整することにより、マイクロ波の位相を調整することができ、平面スロットアンテナ３１の接合部が定在波の「はら」になるように厚さを調整することにより、マイクロ波の反射が極小化され、マイクロ波の放射エネルギーが最大となる。また、遅波材３３とマイクロ波透過板２８を同じ材質とすることにより、マイクロ波の界面反射を防止することができる。
なお、平面スロットアンテナ３１とマイクロ波透過板２８との間、また、遅波材３３と平面スロットアンテナ３１との間は、離間して配置されていてもよい。
チャンバ１の上面には、これら平面スロットアンテナ３１および遅波材３３を覆うように、例えばアルミニウムやステンレス鋼、銅等の金属材からなる冷却ジャケット３４が設けられている。冷却ジャケット３４には、冷却水流路３４ａが形成されており、そこに冷却水を通流させることにより、遅波材３３、平面スロットアンテナ３１、マイクロ波透過板２８を冷却するようになっている。
同軸導波管３７は、冷却ジャケット３４の上壁の中央形成された開口部の上方からマイクロ波透過板２８に向けて挿入されている。同軸導波管３７は、中空棒状の内導体３７ａと円筒状の外導体３７ｂが同心状に配置されてなる。内導体３７ａの下端は平面スロットアンテナ３１に接続されている。同軸導波管３７は上方に延びている。モード変換器３８は、同軸導波管３７の上端に接続されている。モード変換器３８には、水平に延びる断面矩形状の導波管３９の一端が接続されている。導波管３９の他端にはマイクロ波発生器４０が接続されている。導波管３９にはマッチング回路４１が介在されている。
マイクロ波発生器４０は、例えば周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生し、発生したマイクロ波はＴＥモードで導波管３９を伝播し、モード変換器３８でマイクロ波の振動モードがＴＥモードからＴＥＭモードへ変換され、同軸導波管３７を介して遅波材３３に向けて伝播する。そして、マイクロ波は、遅波材３３の内部を径方向外側に向かって放射状に広がり、平面スロットアンテナ３１のスロット３２から放射され、マイクロ波透過板２８を透過してチャンバ１内のマイクロ波透過板２８の直下領域に電界を生じさせ、マイクロ波プラズマを生成させる。マイクロ波透過板２８の下面の一部には、導入されたマイクロ波による定在波の発生を容易にするためのテーパ上に凹んだ環状の凹部２８ａが形成されており、マイクロ波プラズマが効率よく生成可能となっている。
なお、マイクロ波の周波数としては、２．４５ＧＨｚの他、８．３５ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ、８６０ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ等、種々の周波数を用いることができる。また、マイクロ波パワーは２０００〜５０００Ｗ、パワー密度は２．８〜７．１Ｗ／ｃｍ２が好ましい。
成膜装置１００は、ボロン含有ガスを含む処理ガスを供給するためのガス供給機構６を有している。処理ガスは、ボロン含有ガスと、プラズマ励起用の希ガスおよびエッチングガスを含んでいる。さらに水素ガス等を含んでいてもよい。ボロン含有ガスとしては、上述した、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガス、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）ガス、アルキルボランガス、デカボランガス等を挙げることができる。プラズマ励起用の希ガスとしては、Ａｒガス、Ｈｅガスを用いることができる。これら両方を用いてもよい。また、エッチングガスとしては、Ａｒガス、または励起されたＮＦ３ガスのようなＦ系ガス等を用いることができる。
本例では、ボロン含有ガスとしてＢ２Ｈ６ガス、プラズマ励起用の希ガスおよびエッチングガスとしてＡｒガスを用いる場合を例にして説明する。
ガス供給機構６は、ウエハＷの中央に向かってガスを吐出する第１のガス供給部６１と、ウエハＷの外方からガスを吐出する第２のガス供給部６２とを備えている。第１のガス供給部６１は、モード変換器３８および同軸導波管３７の内導体３７ａの内部に形成されたガス流路６３を含み、このガス流路６３の先端のガス供給口６４は、例えばマイクロ波透過板２８の中央部において、チャンバ１内に開口している。ガス流路６３には、配管６５、６６が接続されている。配管６５にはボロン含有ガスであるＢ２Ｈ６ガスを供給するＢ２Ｈ６ガス供給源６８が接続されており、配管６６にはプラズマ励起用およびエッチング用のＡｒガスを供給するＡｒガス供給源６９が接続されている。配管６５には、マスフローコントローラのような流量制御器６５ａおよび開閉バルブ６５ｂが設けられ、配管６６には、流量制御器６６ａおよび開閉バルブ６６ｂが設けられている。
第２のガス供給部６２は、チャンバ１の内壁に沿ってリング状に設けられたシャワーリング７１を備えている。シャワーリング７１には、環状に設けられたバッファ室７２と、バッファ室７２から等間隔でチャンバ１内に臨むように設けられた複数のガス吐出口７３とが設けられている。配管６５、６６からは、それぞれ配管７４、７５が分岐しており、配管７４、７５は合流してシャワーリング７１のバッファ室７２に接続されている。配管７４には、流量制御器７４ａおよび開閉バルブ７４ｂが設けられ、配管７５には、流量制御器７５ａおよび開閉バルブ７５ｂが設けられている。
本例では、第１のガス供給部６１および第２のガス供給部６２には、同じガス供給源６８、６９から同じ種類のガスが、それぞれ流量を調整された状態で供給され、それぞれ、マイクロ波透過板２８の中央およびチャンバ１の周縁からチャンバ１内に吐出される。なお、第１のガス供給部６１および第２のガス供給部６２から別個のガスを供給することもでき、それらの流量比等を個別に調整することもできる。
なお、ガス供給機構６は、第１、第２のガス供給部６１、６２、Ｂ２Ｈ６ガス供給源６８、Ａｒガス供給源６９、配管、流量制御器、バルブ等を全て含む。
成膜装置１００は、制御部５０を有している。制御部５０は、成膜装置１００の各構成部、例えばバルブ類、流量制御器、マイクロ波発生器４０、ヒーター電源、バイアス電圧印加用高周波電源９等を制御する。制御部５０は、ＣＰＵを有する主制御部と、入力装置、出力装置、表示装置、および記憶装置を有している。記憶装置には、成膜装置１００で実行される処理を制御するためのプログラム、すなわち処理レシピが格納された記憶媒体がセットされ、主制御部は、記憶媒体に記憶されている所定の処理レシピを呼び出し、その処理レシピに基づいて成膜装置１００に所定の処理を行わせるように制御する。
以上のように構成される成膜装置１００において、上記第１の実施形態の方法を実施する際には、まず、ゲートバルブ２６を開け、図１（ａ）の構造のウエハＷをチャンバ１に搬入し、載置台２に載置するとともにゲートバルブ２６を閉じる。
このとき、載置台温度を５００℃以下（６０〜５００℃）、例えば３００℃とし、チャンバ１内をパージし、チャンバ１内を所定の圧力にしてウエハＷの温度を安定化させた後、マイクロ波発生器４０から、２０００〜５０００Ｗ（２．８〜７．１Ｗ／ｃｍ２）、例えば３５００Ｗ（５．０Ｗ／ｃｍ２）のマイクロ波を導入してプラズマを着火し、その後、チャンバ１内の圧力を０．６７Ｐａ〜３３．３Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ〜２５０ｍＴｏｒｒ）、例えば６．７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）に調圧するとともに、第１のガス供給部６１および第２のガス供給部６２から、Ｂ２Ｈ６ガス（Ｂ２Ｈ６濃度：１０ｖｏｌ％）を１００〜１０００ｓｃｃｍ、例えば５００ｓｃｃｍの流量で供給して、例えば１〜１０ｎｍの膜厚のボロン膜の成膜を行う。
ボロン膜の成膜が終了後、マイクロ波プラズマを維持しつつＢ２Ｈ６ガスを停止する。そして、チャンバ１内を排気しつつＡｒガスによりチャンバ１内をパージし、エッチングガスとしてのＡｒガスを１００〜１０００ｓｃｃｍ、例えば
５００ｓｃｃｍの流量で供給しつつ、バイアス電圧印加用高周波電源９から
１００〜２０００Ｗ、例えば５００Ｗの高周波バイアスを印加し、Ａｒプラズマ中のＡｒイオンによるサイドエッチングを行う。
以上のボロン膜成膜とサイドエッチングを１回または所定回数繰り返して、ボロン膜を自己整合的かつ選択的に成膜する。
［第２の実施形態の方法を実施するための成膜装置の一例］
次に、上記第２の実施形態の選択的成膜方法を実施するための成膜装置の一例について説明する。
図７は、第２の実施形態の選択的成膜方法を実施するための成膜装置の一例を示す断面図である。本例の成膜装置１００′は、ボロン膜の成膜、サイドエッチング、ボロン膜の酸化処理を行って酸化ボロン膜を成膜するマイクロ波プラズマ装置として構成される。
この成膜装置１００′は、成膜装置１００のガス供給機構６の代わりにガス供給機構６′を有している他は、成膜装置１００と同じ構成を有している。このため、図７において、図６の成膜装置１００と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
成膜装置１００′において、ガス供給機構６′はボロン含有ガスを含む処理ガスを供給するためのものであり、ボロン含有ガスと、プラズマ励起用の希ガスと、エッチングガスと、酸化ガスとを含んでいる。さらに水素ガス等を含んでいてもよい。ボロン含有ガスとしては、上述した、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガス、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）ガス、アルキルボランガス、デカボランガス等を挙げることができる。プラズマ励起用の希ガスとしては、Ａｒガス、Ｈｅガスを用いることができる。これら両方を用いてもよい。エッチングガスとしては、Ａｒガス、または励起されたＮＦ３ガスのようなＦ系ガス等を用いることができる。酸化ガスとしては、Ｏ２ガス、Ｏ３ガス、Ｎ２Ｏガス等を用いることができる。
本例では、ボロン含有ガスとしてＢ２Ｈ６ガス、プラズマ励起用の希ガスおよびエッチングガスとしてＡｒガス、酸化ガスとしてＯ２ガスを用いる場合を例にして説明する。
ガス供給機構６′は、ガス供給機構６と同様、ウエハＷの中央に向かってガスを吐出する第１のガス供給部６１と、ウエハＷの外方からガスを吐出する第２のガス供給部６２とを備えている。第１のガス供給部６１は、モード変換器３８および同軸導波管３７の内導体３７ａの内部に形成されたガス流路６３を含み、このガス流路６３の先端のガス供給口６４は、例えばマイクロ波透過板２８の中央部において、チャンバ１内に開口している。ガス流路６３には、配管６５、６６の他、配管６７が接続されている。配管６５にはボロン含有ガスであるＢ２Ｈ６ガスを供給するＢ２Ｈ６ガス供給源６８が接続されており、配管６６にはプラズマ励起用およびエッチング用のＡｒガスを供給するＡｒガス供給源６９が接続されており、配管６７には酸化ガスであるＯ２ガスを供給するＯ２ガス供給源７０が接続されている。配管６５には、マスフローコントローラのような流量制御器６５ａおよび開閉バルブ６５ｂが設けられ、配管６６には、流量制御器６６ａおよび開閉バルブ６６ｂが設けられ、配管６７には、流量制御器６７ａおよび開閉バルブ６７ｂが設けられている。
成膜装置１００と同様、第２のガス供給部６２は、シャワーリング７１を備えており、シャワーリング７１には、環状に設けられたバッファ室７２と、バッファ室７２から等間隔でチャンバ１内に臨むように設けられた複数のガス吐出口７３とが設けられている。配管６５、６６、および６７からは、それぞれ配管７４、７５、および７６が分岐しており、配管７４、７５、および７６は合流してシャワーリング７１のバッファ室７２に接続されている。配管７４には、流量制御器７４ａおよび開閉バルブ７４ｂが設けられ、配管７５には、流量制御器７５ａおよび開閉バルブ７５ｂが設けられ、配管７６には、流量制御器７６ａおよび開閉バルブ７６ｂが設けられている。
本例では、第１のガス供給部６１および第２のガス供給部６２には、同じガス供給源６８、６９、７０から同じ種類のボロン含有ガスや希ガスが、それぞれ流量を調整された状態で供給され、それぞれ、マイクロ波透過板２８の中央およびチャンバ１の周縁からチャンバ１内に吐出される。なお、第１のガス供給部６１および第２のガス供給部６２から別個のガスを供給することもでき、それらの流量比等を個別に調整することもできる。
なお、ガス供給機構６′は、第１、第２のガス供給部６１、６２、Ｂ２Ｈ６ガス供給源６８、Ａｒガス供給源６９、Ｏ２ガス供給源７０、配管、流量制御器、バルブ等を全て含む。
以上のように構成される成膜装置１００′において、上記第２の実施形態の方法を実施する際には、まず、ゲートバルブ２６を開け、図４（ａ）の構造のウエハＷをチャンバ１に搬入し、載置台２に載置するとともにゲートバルブ２６を閉じる。
このとき、載置台温度を５００℃以下（６０〜５００℃）、例えば３００℃とし、チャンバ１内をパージし、チャンバ１内を所定の圧力にしてウエハＷの温度を安定化させた後、マイクロ波発生器４０から、２０００〜５０００Ｗ（２．８〜７．１Ｗ／ｃｍ２）、例えば３５００Ｗ（５．０Ｗ／ｃｍ２）のマイクロ波を導入してプラズマを着火し、その後、チャンバ１内の圧力を０．６７Ｐａ〜３３．３Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ〜２５０ｍＴｏｒｒ）、例えば６．７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）に調圧するとともに、第１のガス供給部６１および第２のガス供給部６２から、Ｂ２Ｈ６ガス（Ｂ２Ｈ６濃度：１０ｖｏｌ％）を１００〜１０００ｓｃｃｍ、例えば５００ｓｃｃｍの流量で供給して、例えば１〜１０ｎｍの膜厚のボロン膜の成膜を行う。
ボロン膜の成膜が終了後、マイクロ波プラズマを維持しつつＢ２Ｈ６ガスを停止する。そして、チャンバ１内を排気しつつＡｒガスによりチャンバ１内をパージし、エッチングガスとしてのＡｒガスを１００〜１０００ｓｃｃｍ、例えば
５００ｓｃｃｍの流量で供給しつつ、バイアス電圧印加用高周波電源９から
１００〜２０００Ｗ、例えば５００Ｗの高周波バイアスを印加し、Ａｒプラズマ中のＡｒイオンによるサイドエッチングを行う。
サイドエッチングが終了後、マイクロ波プラズマを維持しつつ、酸化ガスとしてのＯ２ガスを１０〜１０００ｓｃｃｍ、例えば１００ｓｃｃｍの流量で供給してマイクロ波プラズマによりＯ２プラズマを生成し、ボロン膜の酸化処理を行う。これにより、ボロン膜が酸化ボロン膜となる。
以上のボロン膜成膜とサイドエッチングと酸化処理とを１回行うか、またはボロン膜成膜とサイドエッチングを所定回繰り返すとともに、適宜のタイミングで酸化処理を行うことにより、酸化ボロン膜を自己整合的かつ選択的に成膜する。
＜他の適用＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく本発明の思想の範囲内で種々変形可能である。
例えば、上記実施の形態においては、マイクロ波プラズマ処理装置により成膜を行った例を示したが、プラズマＣＶＤの手法は限定されず、上記実施の形態以外の手法によるプラズマＣＶＤであってもよい。
他の処理装置としては、図８に示すような容量結合型平行平板プラズマ装置を挙げることができる。図８の装置は、上記第１の実施形態を実施するための成膜装置として構成されている。
図８の成膜装置２００は、気密に構成され、接地された略円筒状のチャンバ１０１を有している。チャンバ１０１は、例えばアルミニウムおよびその合金等の金属材料によって構成されている。
チャンバ１０１内の底部には、被処理基板であるウエハＷを水平に支持するための、下部電極として機能する載置台１０２が設けられている。載置台１０２は、チャンバ１０１の底面に配置された金属製の支持部材１０３および絶縁部材１０４を介して支持されている。また、載置台１０２には抵抗加熱型のヒーター１０５が埋め込まれており、このヒーター１０５はヒーター電源（図示せず）から給電されることにより発熱し、それにより載置台１０２を介してウエハＷが所定の温度に加熱される。
チャンバ１０１内の上部には、載置台１０２と対向するように、上部電極として機能するガスシャワーヘッド１１０が設けられている。ガスシャワーヘッド１１０は金属製であり、円板状をなしている。ガスシャワーヘッド１１０の内部にはガス拡散空間１１１が形成されている。ガスシャワーヘッド１１０の下面には多数のガス吐出孔１１２が形成されている。
ガスシャワーヘッド１１０の上面中央部には、ガス流路１１３が接続されている。ガス流路１１３を構成するガス配管１１３ａは絶縁部材１１４を介してチャンバ１０１に固定されており、ガスシャワーヘッド１１０はガス配管１１３ａによりチャンバ１０１に支持されている。
ガス流路１１３には、配管１６５、１６６が接続されている。配管１６５にはボロン含有ガスであるＢ２Ｈ６ガスを供給するＢ２Ｈ６ガス供給源１６８が接続されており、配管１６６にはプラズマ励起用の希ガスおよびエッチングガスであるＡｒガスを供給するＡｒガス供給源１６９が接続されている。これらガス供給源１６８、１６９から配管１６５、１６６およびガス流路１１３を介してＢ２Ｈ６ガス、Ａｒガスがシャワーヘッド１１０のガス拡散空間１１１に至り、ガス吐出孔１１２からチャンバ１０１内のウエハＷに向けて吐出される。
配管１６５には、マスフローコントローラのような流量制御器１６５ａおよび開閉バルブ１６５ｂが設けられ、配管１６６には、流量制御器１６６ａおよび開閉バルブ１６６ｂが設けられている。
ガスシャワーヘッド１１０、ガス供給源１６８、１６９、配管１６５、１６６は、ガス供給機構１０６を構成する。
チャンバ１０１の側壁下部には排気口１２２を有し、排気口には排気管１２３が接続されている。排気管１２３には真空ポンプや自動圧力制御バルブ等を含む排気装置１２４が接続されている。排気装置１２４の真空ポンプを作動させることによりチャンバ１０１内のガスが排気管１２３を介して排気され、自動圧力制御バルブによりチャンバ１０１内が所定の真空度に制御される。
チャンバ１０１の側壁には、成膜装置２００に隣接する真空搬送室（図示せず）との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口１２５が設けられており、この搬入出口１２５はゲートバルブ１２６により開閉される。
載置台１０２には、プラズマ生成用の第１周波数の第１高周波電力を供給するプラズマ生成用高周波電源１３７と、バイアス電圧印加用の、第１周波数よりも低い第２周波数の第２高周波電力を供給するバイアス電圧印加用高周波電源１３９とを有する。プラズマ生成用高周波電源１３７は、第１整合器１３６を介して載置台１０２に電気的に接続される。バイアス電圧印加用高周波電源１３９は、第２整合器１３８を介して載置台１０２に電気的に接続される。プラズマ生成用高周波電源１３７は、４０ＭＨｚ以上、例えば６０ＭＨｚの第１高周波電力を載置台１０２に印加する。バイアス電圧印加用高周波電源１３９は、３〜１３．５６ＭＨｚ、例えば、３ＭＨｚの第２高周波電力を載置台１０２に印加する。なお、第１高周波電力は、ガスシャワーヘッド１１０に印加してもよい。ガスシャワーヘッド１１０には、インピーダンス調整回路１３０が接続されている。
第１整合器１３６は、プラズマ生成用高周波電源１３７の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるもので、チャンバ１０１内にプラズマが生成されている時にプラズマ生成用高周波電源１３７の出力インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。第２整合器１３８は、バイアス電圧印加用高周波電源１３９の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるもので、チャンバ１０１内にプラズマが生成されているときにバイアス電圧印加用高周波電源１３９の内部インピーダンスと負荷インピーダンスとが見かけ上一致するように機能する。
プラズマ生成用高周波電源１３７の周波数を４０ＭＨｚ以上と高くし、かつインピーダンス調整回路１３０を設けることにより、ウエハＷに対するイオンの衝撃を小さくすることができ、ボロン膜の表面粗さの増大を抑制することができる。
成膜装置２００は、制御部１５０を有している。制御部１５０は、成膜装置２００の各構成部、例えばバルブ類、流量制御器、ヒーター電源、高周波電源１３７、１３９等を制御する。制御部１５０は、ＣＰＵを有する主制御部と、入力装置、出力装置、表示装置、および記憶装置を有している。記憶装置には、成膜装置２００で実行される処理を制御するためのプログラム、すなわち処理レシピが格納された記憶媒体がセットされ、主制御部は、記憶媒体に記憶されている所定の処理レシピを呼び出し、その処理レシピに基づいて成膜装置２００に所定の処理を行わせるように制御する。
以上のように構成される成膜装置２００において、上記第１の実施形態の方法を実施する際には、まず、ゲートバルブ１２６を開け、ウエハＷをチャンバ１０１に搬入し、載置台１０２に載置するとともにゲートバルブ１２６を閉じる。
そして、図６の装置と同様のシーケンスによりボロン膜の成膜およびサイドエッチングを行う。この際のガス流量、圧力、温度も図６の装置と同様であり、プラズマ生成方式および条件のみが相違している。
以上のボロン膜成膜とサイドエッチングを所定回数繰り返して、ボロン膜を自己整合的かつ選択的に成膜する。
このような図８の成膜装置において、ガス供給機構１０６に、Ｏ２ガス供給源および配管を付加して、Ｏ２ガスをシャワーヘッド１１０に供給する機能を持たせることにより、第２の実施形態の酸化ボロン膜の自己整合的かつ選択的な成膜も可能である。
また、図８のような変形例に限らず、他の種々の構成を有するプラズマＣＶＤ装置により本発明を実施できることもいうまでもない。
さらに、上記実施形態では、第１の実施形態のボロン系膜の成膜およびサイドエッチング、ならびに第２の実施形態のボロン膜の成膜、サイドエッチング、および酸化処理を同一の装置で実施する例について示したが、これらの全部または一部を異なる装置で実施してもよい。
１，１０１；チャンバ
２，１０２；載置台
５，１０５；ヒーター
６，１０６；ガス供給機構
９，１３９；バイアス電圧印加用高周波電源
２０；マイクロ波プラズマ源
２４，１２４；排気装置
５０，１５０；制御部
６８，１６８；Ｂ２Ｈ６ガス供給源
６９，１６９；Ａｒガス供給源
７０；Ｏ２ガス供給源
１００，１００′、２００；成膜装置
１３７；プラズマ生成用高周波電源
１１０；シャワーヘッド
Ｗ；半導体ウエハ（被処理体）

Claims (19)

  1. 複数の凹部を有する被処理体を準備する第１工程と、
    プラズマＣＶＤにより、前記被処理体の前記凹部以外の部分に選択的にボロン系膜を所定膜厚で成膜する第２工程と、
    前記所定膜厚で成膜されたボロン系膜の側面をエッチングする第３工程と
    を有し、
    前記ボロン系膜を前記凹部以外の部分に自己整合的かつ選択的に成膜することを特徴とする選択的成膜方法。
  2. 前記第２工程と前記第３工程とを所定回数繰り返して、所定膜厚のボロン系膜を前記凹部以外の部分に自己整合的かつ選択的に成膜することを特徴とする請求項１に記載の選択的成膜方法。
  3. 前記第２工程は、前記ボロン系膜として、ボロンと不可避的不純物を含むボロン膜を成膜することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の選択的成膜方法。
  4. 前記第２工程および前記第３工程を、同一チャンバ内で行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の選択的成膜方法。
  5. 複数の凹部を有する被処理体を準備する第１工程と、
    プラズマＣＶＤにより、前記被処理体の前記凹部以外の部分に選択的にボロン膜を所定膜厚で成膜する第２工程と、
    前記所定膜厚で成膜されたボロン膜の側面をエッチングする第３工程と、
    前記所定膜厚で成膜されたボロン膜に酸化処理を施す第４工程と
    を有し、
    ボロン酸化膜を前記凹部以外の部分に自己整合的かつ選択的に成膜することを特徴とする選択的成膜方法。
  6. 前記第２工程と前記第３工程とを所定回数繰り返すとともに、適宜のタイミングで前記第４工程を実施することにより、所定膜厚の酸化ボロン膜を前記凹部以外の部分に自己整合的かつ選択的に成膜することを特徴とする請求項５に記載の選択的成膜方法。
  7. 前記第２工程、前記第３工程、および前記第４工程を順次繰り返すことを特徴とする請求項６に記載の選択的成膜方法。
  8. 前記第２工程および前記第３工程を所定回数繰り返した後、前記第４工程を行うサイクルを複数回繰り返すことを特徴とする請求項６に記載の選択的成膜方法。
  9. 前記第２工程および前記第３工程を所定の膜厚になるまで繰り返した後、前記第４工程を行うことを特徴とする請求項６に記載の選択的成膜方法。
  10. 前記第４工程を実施する際の酸化すべき前記ボロン膜の膜厚は１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の選択的成膜方法。
  11. 前記第４工程は、Ｏ２プラズマにより行うことを特徴とする請求項５から請求項１０のいずれか１項に記載の選択的成膜方法。
  12. 前記第２工程、前記第３工程、および前記第４工程を、同一チャンバで行うことを特徴とする請求項５から請求項１１のいずれか１項に記載の選択的成膜方法。
  13. 前記第２工程は、ボロン含有ガスとしてＢ２Ｈ６ガスを用いることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の選択的成膜方法。
  14. 前記第２工程は、前記処理ガスとしてさらにプラズマ励起用の希ガスを含むことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の選択的成膜方法。
  15. 前記第２工程は、マイクロ波プラズマにより行うことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の選択的成膜方法。
  16. 前記第２工程は、圧力：０．６７〜３３．３Ｐａ、温度：５００℃以下で行うことを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の選択的成膜方法。
  17. 前記第３工程は、アルゴンプラズマまたはフッ素含有ガスにより行うことを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の選択的成膜方法。
  18. 複数の凹部を有する被処理体を収容するチャンバと、
    前記チャンバ内で基板を支持する載置台と、
    前記チャンバ内に少なくともボロン含有ガスおよびエッチングガスを含む処理ガスを供給するガス供給機構と、
    前記チャンバ内を排気する排気装置と、
    前記チャンバ内にプラズマを生成するプラズマ生成手段と、
    前記ガス供給機構により前記ボロン含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給させ、前記プラズマ生成手段により前記ボロン含有ガスを含むガスのプラズマを生成させて前記凹部以外の部分に選択的にボロン系膜を成膜し、前記ガス供給機構により前記エッチングガスを前記チャンバ内に供給させ、前記ボロン系膜の側面をエッチングするように制御する制御部と
    を有し、
    前記ボロン系膜を前記凹部以外の部分に自己整合的かつ選択的に成膜することを特徴とする成膜装置。
  19. 複数の凹部を有する被処理体を収容するチャンバと、
    前記チャンバ内で基板を支持する載置台と、
    前記チャンバ内に少なくともボロン含有ガス、エッチングガス、および酸化ガスを含む処理ガスを供給するガス供給機構と、
    前記チャンバ内を排気する排気装置と、
    前記チャンバ内にプラズマを生成するプラズマ生成手段と、
    前記ガス供給機構により前記ボロン含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給させ、前記プラズマ生成手段により前記ボロン含有ガスを含むガスのプラズマを生成させて前記凹部以外の部分に選択的にボロン膜を成膜し、前記ガス供給機構により前記エッチングガスを前記チャンバ内に供給させ、前記ボロン膜の側面をエッチングし、前記プラズマ生成手段により前記酸化ガスのプラズマを生成させて前記ボロン膜を酸化するように制御する制御部と
    を有し、
    ボロン酸化膜を前記凹部以外の部分に自己整合的かつ選択的に成膜することを特徴とする成膜装置。
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