特開 2024-84259 成膜装置及び金属窒化膜の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024084259

(43)【公開日】2024-06-25

(54)【発明の名称】成膜装置及び金属窒化膜の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20240618BHJP

   C23C 14/06 20060101ALI20240618BHJP

   H01L 21/285 20060101ALI20240618BHJP

   H01L 21/28 20060101ALI20240618BHJP

   H01L 21/3205 20060101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

C23C14/34 S

C23C14/06 A

H01L21/285 S

H01L21/28 301R

H01L21/88 M

H01L21/88 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022198428

(22)【出願日】2022-12-13

(71)【出願人】

【識別番号】509164164

【氏名又は名称】地方独立行政法人山口県産業技術センター

(71)【出願人】

【識別番号】520062801

【氏名又は名称】株式会社ユーパテンター

(74)【代理人】

【識別番号】100110858

【弁理士】

【氏名又は名称】柳瀬 睦肇

(72)【発明者】

【氏名】福田 匠

(72)【発明者】

【氏名】本多 祐二

【テーマコード（参考）】

4K029

4M104

5F033

【Ｆターム（参考）】

4K029AA02

4K029AA06

4K029AA07

4K029AA09

4K029AA24

4K029BA60

4K029BD02

4K029CA06

4K029CA13

4K029CA15

4K029DC03

4K029DC34

4K029DD02

4M104AA01

4M104BB30

4M104DD37

4M104DD39

4M104DD40

4M104HH16

5F033GG04

5F033HH33

5F033PP16

5F033WW00

5F033WW03

5F033WW04

5F033XX10

(57)【要約】

【課題】高い性能を有する成膜装置を提供する。
【解決手段】本発明の一態様は、チャンバー１０と、前記チャンバー１０内に配置され、基板１３を保持する保持部１４に接続され、前記基板１３に高周波電力を印加するための第１の高周波電源２２と、前記チャンバー内に配置された成膜用物質の蒸発源と、前記基板１０と対向する位置に配置されたコイル１６と、前記コイル１６に電気的に接続された第２の高周波電源１８と、を有する成膜装置である。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、基板を保持する保持部に接続され、前記基板に高周波電力を印加するための第１の高周波電源と、
前記チャンバー内に配置された成膜用物質の蒸発源と、
前記基板と対向する位置に配置されたコイルと、
前記コイルに電気的に接続された第２の高周波電源と、
を有することを特徴とする成膜装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記コイルは１ターンのコイルであることを特徴とする成膜装置。

【請求項3】

請求項１又は２において、
前記第２の高周波電源の周波数は、１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下であることを特徴とする成膜装置。

【請求項4】

請求項１又は２において、
前記第１の高周波電源の周波数は、５０ｋＨｚ以上２０ＭＨｚ以下であることを特徴とする成膜装置。

【請求項5】

請求項１又は２において、
成膜時に前記成膜用物質の蒸発源から発生したイオン粒子の飛来角度が前記保持部に保持された前記基板の表面に対して４０°以上８０°以下であることを特徴とする成膜装置。

【請求項6】

請求項１又は２において、
前記成膜用物質の蒸発源は、前記基板に対向するように位置するスパッタリングターゲットと、前記スパッタリングターゲットを保持するターゲット保持部を有することを特徴とする成膜装置。

【請求項7】

請求項６において、
前記ターゲット保持部に保持された前記スパッタリングターゲットに直流電圧を印加する直流電源を有することを特徴とする成膜装置。

【請求項8】

請求項６において、
前記スパッタリングターゲットの表面に対する垂直方向が前記保持部に保持された前記基板の表面に対して作る角度は、４０°以上８０°以下であることを特徴とする成膜装置。

【請求項9】

請求項１又は２において、
前記第２の高周波電源の高周波の周波数は、前記第１の高周波電源の高周波の周波数に１％以上２０％以下の周波数をプラスした周波数、又は、前記第１の高周波電源の高周波の周波数に１％以上２０％以下の周波数をマイナスした周波数であることを特徴とする成膜装置。

【請求項10】

請求項６において、
前記スパッタリングターゲットは、金属ターゲットであることを特徴とする成膜装置。

【請求項11】

請求項１０において、
前記チャンバー内にＡｒガス及び窒素Ｎ_２ガスを導入するガス導入機構を有し、
前記Ａｒガスと前記窒素ガスの導入合計量に対する窒素ガスの導入量の割合は５％以上４０％以下であることを特徴とする成膜装置。

【請求項12】

請求項１又は２において、
前記成膜用物質の蒸発源は、加熱したボート、ＥＢガン又はレーザースパッタであることを特徴とする成膜装置。

【請求項13】

請求項７に記載の成膜装置を用いた金属窒化膜を製造する製造方法であって、
前記チャンバー内の前記スパッタリングターゲットと対向する位置に前記基板を保持し、
前記第１の高周波電源によって前記基板に高周波電圧を印加し、
前記チャンバー内を排気しつつＡｒガス及び窒素ガスを導入することで、チャンバー内を所定の圧力に減圧し、
前記スパッタリングターゲットに直流電圧を印加するとともに、前記第２の高周波電源によって前記コイルに高周波電流を流すことにより、反応性スパッタリングを行って前記スパッタリングターゲットから金属のスパッタ粒子を放出させつつ、そのスパッタ粒子を窒化させながら、前記高周波電流を流している前記基板上に金属窒化膜を成膜することを特徴とする金属窒化膜の製造方法。

【請求項14】

請求項１３において、
前記金属窒化膜を成膜する際の前記基板の温度は５００℃以下であることを特徴とする金属窒化膜の製造方法。

【請求項15】

請求項１３において、
前記金属窒化膜が窒化チタン膜であり、
前記窒化チタン膜の体積抵抗率が５５μΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする金属窒化膜の製造方法。

【請求項16】

請求項１４において、
前記窒化チタン膜をＸ線回折で評価した際の（１１１）の配向のピークの半値幅が０．８°以下であることを特徴とする金属窒化膜の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成膜装置及び金属窒化膜の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

窒化チタン膜は、半導体チップ内のＡｌ合金配線のバリア膜等に利用されており、電気的特性が優れた窒化チタン膜が求められている。これに関連する技術が特許文献１に記載されている。
上記のような金属窒化膜を作製するには成膜装置が必要であり、そのような成膜装置が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１－０２６４０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

成膜装置の成膜用物質の蒸発源からイオン粒子を発生させ、基板に対向する位置に挿入したコイルに電力を投入し、高密度な誘導結合プラズマを発生させた状態で成膜を行う誘導結合プラズマ支援成膜法により金属窒化膜をＡｌ合金膜上等に成膜する。これにより、その成膜された金属窒化膜の結晶性が変化し、それによって金属窒化膜の低体積抵抗率化を実現することを本発明者らは見出した。

【0005】

本発明の一態様は、上記のような高い性能を有する成膜装置及び金属窒化膜の製造方法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】

【0006】

以下に、本発明の種々の態様について説明する。
［１］チャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、基板を保持する保持部に接続され、前記基板に高周波電力を印加するための第１の高周波電源と、
前記チャンバー内に配置された成膜用物質の蒸発源と、
前記基板と対向する位置に配置されたコイルと、
前記コイルに電気的に接続された第２の高周波電源と、
を有することを特徴とする成膜装置。
［２］上記［１］において、
前記コイルは１ターンのコイルであることを特徴とする成膜装置。

【0007】

［３］上記［１］又は［２］において、
前記第２の高周波電源の周波数は、１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下であることを特徴とする成膜装置。

【0008】

［４］上記［１］又は［２］において、
前記第１の高周波電源の周波数は、５０ｋＨｚ以上２０ＭＨｚ以下であることを特徴とする成膜装置。

【0009】

［５］上記［１］又は［２］において、
成膜時に前記成膜用物質の蒸発源から発生したイオン粒子の飛来角度が前記保持部に保持された前記基板の表面に対して４０°以上８０°以下であることを特徴とする成膜装置。

【0010】

［６］上記［１］又は［２］において、
前記成膜用物質の蒸発源は、前記基板に対向するように位置するスパッタリングターゲットと、前記スパッタリングターゲットを保持するターゲット保持部を有することを特徴とする成膜装置。
［７］上記［６］において、
前記ターゲット保持部に保持された前記スパッタリングターゲットに直流電圧を印加する直流電源を有することを特徴とする成膜装置。
［８］上記［６］において、
前記スパッタリングターゲットの表面に対する垂直方向が前記保持部に保持された前記基板の表面に対して作る角度は、４０°以上８０°以下であることを特徴とする成膜装置。
［９］上記［１］又は［２］において、
前記第２の高周波電源の高周波の周波数は、前記第１の高周波電源の高周波の周波数に１％以上２０％以下の周波数をプラスした周波数、又は、前記第１の高周波電源の高周波の周波数に１％以上２０％以下の周波数をマイナスした周波数であることを特徴とする成膜装置。

【0011】

［１０］上記［６］において、
前記スパッタリングターゲットは、金属ターゲットであることを特徴とする成膜装置。
［１１］上記［１０］において、
前記チャンバー内にＡｒガス及び窒素Ｎ_２ガスを導入するガス導入機構を有し、
前記Ａｒガスと前記窒素ガスの導入合計量に対する窒素ガスの導入量の割合は５％以上４０％以下であることを特徴とする成膜装置。
［１２］上記［１］又は［２］において、
前記成膜用物質の蒸発源は、加熱したボート、ＥＢガン又はレーザースパッタであることを特徴とする成膜装置。

【0012】

［１３］上記［６］に記載の成膜装置を用いた金属窒化膜を製造する製造方法であって、
前記チャンバー内の前記スパッタリングターゲットと対向する位置に前記基板を保持し、
前記第１の高周波電源によって前記基板に高周波電圧を印加し、
前記チャンバー内を排気しつつＡｒガス及び窒素ガスを導入することで、チャンバー内を所定の圧力に減圧し、
前記スパッタリングターゲットに直流電圧を印加するとともに、前記第２の高周波電源によって前記コイルに高周波電流を流すことにより、反応性スパッタリングを行って前記スパッタリングターゲットから金属のスパッタ粒子を放出させつつ、そのスパッタ粒子を窒化させながら、前記高周波電流を流している前記基板上に金属窒化膜を成膜することを特徴とする金属窒化膜の製造方法。

【0013】

［１４］上記［１３］において、
前記金属窒化膜を成膜する際の前記基板の温度は５００℃以下（好ましくは４００℃以下）であることを特徴とする金属窒化膜の製造方法。
［１５］上記［１３］において、
前記金属窒化膜が窒化チタン膜であり、
前記窒化チタン膜の体積抵抗率が５５μΩ・ｃｍ以下（好ましくは５０μΩ・ｃｍ未満、より好ましくは４８μΩ・ｃｍ以下）であることを特徴とする金属窒化膜の製造方法。

【0014】

［１６］上記［１４］において、
前記窒化チタン膜をＸ線回折で評価した際の（１１１）の配向のピークの半値幅が０．８°以下（好ましくは０．６°以下、さらに好ましくは０．４°以下）であることを特徴とする金属窒化膜の製造方法。

【発明の効果】

【0015】

本発明の一態様によれば、高い性能を有する成膜装置及び金属窒化膜の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一態様に係るＩＣＰ支援反応性スパッタリング装置を概略的に示す構成図である。

【図2】図１に示すＩＣＰ支援反応性スパッタリング装置を用いて基材１３に窒化チタン膜５１を成膜した状態を示す断面図である。

【図3】Ｓｉウェハ、ＳＵＳ３０４基板、ＴＨ１０基板の各々の基板上に成膜された窒化チタン膜のＸ線回折プロファイルを示す図である。

【図4】Ｓｉウェハ上に窒化チタン膜が成膜される際のＩＣＰ電極１６に印加されるＲＦが２００Ｗ、１００Ｗ、５０Ｗ、２５Ｗ及び０Ｗの各々である場合の窒化チタン膜のＸ線回折プロファイル、ＩＣＰ電極１６に投入される電力が（１１１）ピークの半値幅に及ぼす影響を示すグラフ、及び（１１１）ピークの半値幅の測定結果を示す図である。

【図5】Ｓｉウェハ上に窒化チタン膜が成膜される際のＩＣＰ電極１６に印加されるＲＦが０Ｗ、２５Ｗ、５０Ｗ、１００Ｗ、２００Ｗの場合の窒化チタン膜の体積抵抗率を測定した結果を示す図である。

【図6】図１に示すスパッタリング装置の変形例を示すＩＣＰ支援反応性スパッタリング装置を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下では、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

【0018】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の一態様に係るＩＣＰ(Inductively Coupled Plasma)支援反応性スパッタリング装置を概略的に示す構成図である。

【0019】

図１に示すように、ＩＣＰ支援反応性スパッタリング装置は処理室としての真空容器（チャンバー）１０を有している。この真空容器１０内の上部には、金属からなるスパッタリングターゲット２５を保持する保持部２８が配置されている。保持部２８には、ローパスフィルター（Low Pass Filter）３１を介して直流電源（ＤＣ）３４が接続されている。また、真空容器１０内におけるスパッタリングターゲット２５の下方には、高周波コイル（以下、「１ターンのコイル」又は「ＩＣＰ電極」ともいう）１６が配設されている。高周波コイル１６には、マッチングボックス１７を介して高周波電源（ＲＦ）１８が接続されている。この高周波電源１８によって高周波電流を、高周波コイル１６に印加するようになっている。
なお、本実施形態では、高周波コイル１６に１ターンのコイルを用いているが、複数ターンのコイルを高周波コイルに用いることも可能である。

【0020】

真空容器１０の周壁の一部には、真空容器１０内にガスを導入するガス導入口１１が設けられている。このガス導入口１１は図示しないガス導入機構に接続されている。また、真空容器１０の周壁には、真空容器内を一定の圧力に減圧可能な排気口１５が設けられている。この排気口１５は図示せぬ真空ポンプなどの真空装置に接続されている。また、真空容器１０の底壁の上には、基材１３を載置し且つヒーター等の加熱機構によって加熱するためのサセプタ１４が設けられている。この加熱機構は、保持部２８に保持された基板を４００℃以下（好ましくは３００℃以下、より好ましくは２５０℃以下）に加熱するものである。基板温度を１６０℃以下とすることができれば、１５０℃から１６０℃まで耐え得るレジストを用いることが可能となり、基板にレジスト付きのウェハを用いることが可能となる。

【0021】

サセプタ１４には、マッチングボックス２１を介して高周波電源（ＲＦ）２２が接続されている。この高周波電源２２によって高周波電流を、サセプタ１４を介して基材１３に印加するようになっている。高周波電源２２は接地電位に接続されている。なお、基材１３は基板を含む意味である。

【0022】

基材１３とスパッタリングターゲット２５との間には高周波コイル１６が配置されている。高周波コイル１６、マッチングボックス１７及び高周波電源１８は、いわゆるイオン化促進ユニットである。高周波コイル１６は、金属フレキシブル・チューブや網組線のような可撓性のある部材により形成された１ターンのコイルにより構成されており、内部が中空となっている。高周波コイル１６は、図１に示すサセプタ１４に載置された基材表面の略中心から表面に対して垂直上に伸ばした線に対して略同心円状に１ターンのコイルが巻かれたものである。

【0023】

高周波コイル１６は、真空容器１０内では、処理ガスに直接晒されないようにセラミックスで形成された鞘（図示せず）で覆われている。真空容器１０内には、サセプタ１４に載置された基材表面の略中心からの垂線と略同軸的に鞘が配設されており、この鞘中に高周波コイル１６が挿入されている。このセラミックス製の鞘は、例えば、溶融石英やアルミナのように、化学的に安定でかつイオン衝撃によるスパッタリング率の低い材料で形成されていることが好ましい。
尚、本実施の形態では、高周波コイル１６をセラミックスで形成された鞘で覆っているが、高周波コイルをセラミックス膜で被覆することも可能である。

【0024】

このようなセラミックス製の鞘中に、高周波コイル１６を収容するためには、例えば、上述したように、高周波コイル１６を可撓性のある部材で構成し、予め形成された鞘に高周波コイル１６を挿入しても良い。また、高周波コイル１６の表面にセラミックス材を塗布し、これを焼結させるようにしても良い。この鞘は高周波コイル１６と接触していると放電が生じて破損する恐れがあるので、鞘の内面が高周波コイル１６の外面と接触しないように、鞘の内径を、高周波コイル１６の外形よりも少し大きく設定することが好ましい。

【0025】

本実施の形態では、使用中に高周波コイル１６が過度に加熱されるのを防止するために、上述したように高周波コイル１６の内部を中空としており、高周波コイル１６と鞘との間を冷媒、例えば冷却水が循環可能となっている。

【0026】

高周波コイル１６に高周波電力を印加するための高周波電源１８の高周波の周波数は、基材１３に高周波電力を印加するための高周波電源２２の高周波の周波数に１％以上２０％以下（好ましくは１．５％以上１０％以下、より好ましくは１．５％以上５％以下）の周波数をプラスした周波数、又は、高周波電源２２の高周波の周波数に１％以上２０％以下（好ましくは１．５％以上１０％以下、より好ましくは１．５％以上５％以下）の周波数をマイナスした周波数である。例えば、基材１３に高周波電力を印加するための高周波電源２２の周波数を１３．５６ＭＨｚとした場合、高周波コイル１６に高周波電力を印加するための高周波電源１８の周波数は１３．７０ＭＨｚ以上１６．２７ＭＨｚ以下又は１０．８５ＭＨｚ以上１３．４２ＭＨｚ以下とするとよい。また、高周波電源１８，２２は、４ＭＨｚ以上２８ＭＨｚ以下であることが好ましい。特に、高周波電源１８の周波数は、１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下（好ましくは４ＭＨｚ以上２０ＭＨｚ以下）であるとよく、高周波電源２２の周波数は、５０ｋＨｚ以上２０ＭＨｚ以下（好ましくは１００ｋＨｚ以上１５ＭＨｚ以下）であるとよい。

【0027】

上述したような構成のスパッタリング装置においては、例えばガスとしてＡｒ及び窒素を減圧した真空容器１０内に供給し、スパッタリングターゲット２５に直流電流を流しつつＩＣＰ電極１６に高周波電流を流すことにより、スパッタリングを行ってスパッタリングターゲットからスパッタ粒子を放出させつつ、ＩＣＰ電極１６からのＩＣＰ放電による高密度の誘導結合プラズマを発生させてスパッタ粒子を窒化させながら、基材１３に高周波電流を流して基材１３にバイアスを印加することにより、基材１３上に薄膜の成膜が行われる。上記スパッタリング装置を用いることにより、高周波コイル１６によって反応性をより高めた反応性スパッタリングを行うことができる。この際、高周波電源１８に印加する高周波の周波数を、高周波電源２２に印加する高周波の周波数に１％以上２０％以下の周波数をプラスした周波数、又は、高周波電源２２に印加する高周波の周波数に１％以上２０％以下の周波数をマイナスした周波数とすることで、ＩＣＰ電極１６と基材１３とが共振することを防止でき、その結果、特性の良い金属窒化膜を成膜できる。例えばＴｉのスパッタリングターゲット２５からＴｉのスパッタ粒子を高周波コイル１６によってイオン化し、例えばＴｉＮの物質の合成が可能となり、基材１３上に窒化チタン膜が成膜される。

【0028】

なお、本実施形態では、スパッタリングターゲット２５を基材１３の真上（基材１３の表面の垂直方向）に配置しているが、これに限定されず、図６に示すように、基材１３の表面の垂直方向に対し傾斜した角度の位置にスパッタリングターゲット２５を配置することも可能であり、詳細には、スパッタリングターゲットの表面に対する垂直方向が保持部２８に保持された基板の表面に対して作る角度が、４０°以上８０°以下（好ましくは５０°以上７０°以下）であるとよい。この場合においても、本実施形態と同様に、ガスとしてＡｒ及び窒素を供給し、Ｔｉのスパッタリングターゲット２５に直流電流を流しつつ高周波コイル１６に高周波電流を流すことにより、スパッタリングを行ってスＴｉのパッタリングターゲット２５からスパッタ粒子を放出させつつ、高周波コイル１６からのＩＣＰ放電による高密度の誘導結合プラズマ１６ａを発生させてスパッタ粒子を窒化させながら、基材１３に高周波電流を流して基材１３にバイアスを印加することにより、基材１３上に窒化チタン膜を成膜することができる。なお、図６に示すＩＣＰ支援反応性スパッタリング装置は、スパッタリングターゲット２５の位置以外は図１に示すＩＣＰ支援反応性スパッタリング装置と同様の構成を有している。

【0029】

また、本実施形態では、ＩＣＰ支援反応性スパッタリング装置について説明しているが、スパッタリングターゲット２５、スパッタリングターゲット２５を保持する保持部２８、ローパスフィルター３１、及び直流電源３４を、チャンバー内に配置された成膜用物質の蒸発源に変更することで、ＩＣＰ支援反応性法を種々の成膜装置に適用することが可能である。成膜用物質の蒸発源としては、例えば加熱したボート、ＥＢガン又はレーザースパッタ（レーザーアブレーション）等を用いることが可能である。この場合、成膜時に成膜用物質の蒸発源から発生したイオン粒子の飛来角度が保持部２８に保持された基板の表面に対して４０°以上８０°以下（好ましくは５０°以上７０°以下）であるとよい。

【0030】

（第２の実施形態）
図２は、図１に示すＩＣＰ支援反応性スパッタリング装置を用いて基材１３に窒化チタン膜５１を成膜した状態を示す断面図である。なお、ここでいう「基材１３」とは下地膜を有さない基板も含み、種々の基板を含む意味であり、金属膜、有機材料膜及び無機材料膜のいずれかの膜を下地膜として有する基板を用いてもよいし、アモルファス膜又は結晶膜を下地膜として用いてもよいし、単結晶膜を下地膜としてもよい。基材１３としては、例えばＳｉ基板、ステンレス基板等の金属基板、ガラス基板、単結晶基板、サファイア基板であってもよく、それらの基板上に下地膜が無くても良いし、下地膜があってもよい。

【0031】

上述したような構成のスパッタリング装置において、真空容器１０内のＴｉのスパッタリングターゲット２５と対向する位置に基材１３を保持し、加熱する。加熱するためのヒーター温度は２５０℃であるが、ＩＣＰ支援反応性法を用いているので、基材１３の温度はヒーター温度の２５０℃より上昇する。基材１３が単結晶Ｓｉウェハである場合、高精度表面粗さ形状測定機によって測定した基材１３の表面粗さＲａは０．５１３ｎｍである。高周波電源２２によってマッチングボックス２１を介して基材１３に例えば１３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電圧を印加する。次いで、真空容器１０を減圧機構（真空ポンプなどの真空装置）によって排気しつつ真空容器１０内にガス導入機構によりＡｒガス及び窒素ガスを導入することで、真空容器１０内を例えば０．０５Ｐａ以上３．０Ｐａ以下の範囲に減圧する。また、Ａｒガスと窒素ガスの導入合計量に対する窒素ガスの導入量の割合は５％以上４０％以下であるとよい。次いで、Ｔｉのスパッタリングターゲット２５に直流電圧を印加するとともに、ＩＣＰ電極１６に高周波電流を流すことにより、反応性スパッタリングを行ってスパッタリングターゲット２５からＴｉのスパッタ粒子を放出させつつ、そのスパッタ粒子を窒化させながら、高周波電流を流している基材１３上に窒化チタン膜５１が成膜される。この際の基材１３の温度は５００℃以下（好ましくは４００℃以下）であるとよい。

【0032】

上記の窒化チタン膜５１は、Ｘ線回折（ＸＲＤ: X-ray diffraction）で評価した際の（１１１）の配向のピークの半値幅が０．８°以下（好ましくは０．６°以下、さらに好ましくは０．４°以下）とすることが可能である。この窒化チタン膜５１は半値幅が非常に小さく、粒界が少ない単結晶に近い膜である。このため、膜質の良い窒化チタン膜５１を得ることができ、低い摩擦係数を実現することが可能となる。

【0033】

上記の窒化チタン膜は基材５１表面に成膜されている。

【0034】

本実施形態によれば、高い性能を有する窒化チタン膜５１を得ることができる。

【0035】

なお、第１の実施形態と第２の実施形態を適宜組み合わせて実施することも可能である。

【実施例0036】

図１に示すスパッタリング装置を用いて、以下の成膜条件により窒化チタン膜を成膜し、この窒化チタン膜をＸ線回折装置によってＸ線回折パターンを測定した。

【0037】

＜成膜条件＞
・スパッタリングターゲット：Ｔｉ
・基材：Ｓｉウェハ、ＳＵＳ３０４基板、ＴＨ１０基板（超硬基板）
・下地膜（中間層）：Ｔｉ皮膜
・バックグラウンドの真空度：１．９×１０^－３Ｐａ
・成膜時の真空容器１０の圧力：２．７×１０^－１Ｐａ
・使用ガス：Ａｒガス及びＮ_２ガス
・Ａｒガス流量：４５ｓｃｃｍ
・Ｎ_２ガス：５ｓｃｃｍ
・ヒーター温度：２５０℃
・基板の温度：３５２℃
・ターゲット出力（直流電源（ＤＣ）３４）：５００Ｗ
・ＩＣＰ電極１６に印加される電力（ＲＦ）：２００Ｗ
・基板バイアス（ＲＦ）：５０Ｗ

【0038】

図３は、上記のＳｉウェハ、ＳＵＳ３０４基板、ＴＨ１０基板の各々の基板上に成膜された窒化チタン膜のＸ線回折プロファイルを示す図である。なお、図３中の「●」は基板材料起因のピークである。
図３に示すように、窒化チタン膜の（１１１）のピークが測定され、Ｓｉウェハ上の（１１１）のピークの半値幅は０．２４３５°であり、ＳＵＳ３０４基板上の（１１１）のピークの半値幅は０．３０９２°であり、ＴＨ１０基板上の（１１１）のピークの半値幅は０．３２５１°であった。これらの窒化チタン膜はいずれも半値幅が０．８°以下であった。

【0039】

図４は、上記の成膜条件の基材がＳｉウェハであってＩＣＰ電極１６に印加されるＲＦが２００Ｗ、１００Ｗ、５０Ｗ、２５Ｗ及び０Ｗの各々である場合の窒化チタン膜のＸ線回折プロファイル、ＩＣＰ電極１６に投入される電力が（１１１）ピークの半値幅に及ぼす影響を示すグラフ、及び（１１１）ピークの半値幅の測定結果を示す図である。

【0040】

図４によれば、ＩＣＰ電極１６に投入される電力が大きくなりにつれて（１１１）ピークの半値幅が狭くなることが確認された。

【実施例0041】

図１に示すスパッタリング装置を用いて、以下の成膜条件により窒化チタン膜を成膜し、この窒化チタン膜の体積抵抗率を測定した。
＜成膜条件＞
・スパッタリングターゲット：Ｔｉ
・基材：Ｓｉウェハ
・下地膜（中間層）：Ｔｉ皮膜
・バックグラウンドの真空度：１．９×１０^－３Ｐａ程度
・成膜時の真空容器１０の圧力：２．７×１０^－１Ｐａ程度
・使用ガス：Ａｒガス及びＮ_２ガス
・Ａｒガス流量：４５ｓｃｃｍ
・Ｎ_２ガス：５ｓｃｃｍ
・ヒーター温度：２５０℃
・基板の温度：３５２℃以下
・ターゲット出力（直流電源（ＤＣ）３４）：５００Ｗ
・ＩＣＰ電極１６に印加される電力（ＲＦ）：０Ｗ、２５Ｗ、５０Ｗ、１００Ｗ、２００Ｗ
・基板バイアス（ＲＦ）：５０Ｗ

【0042】

＜体積抵抗率を測定方法＞
シリコンウェハ上に成膜された窒化チタン膜に対して、４探針法による体積抵抗率の測定を行った。

【0043】

図５は、上記の成膜条件でＩＣＰ投入電力（ＩＣＰ電極１６に印加される電力（ＲＦ））が０Ｗ、２５Ｗ、５０Ｗ、１００Ｗ、２００Ｗの場合の窒化チタン膜の体積抵抗率を測定した結果を示す図である。
なお、ＩＣＰ電極１６に印加される電力を無し（０Ｗ）にしたサンプルは比較例である。

【0044】

図５に示すように、ＩＣＰ電極１６に電力を印加することで、窒化チタン膜の体積抵抗率を５５μΩ・ｃｍ以下（好ましくは５０μΩ・ｃｍ未満、より好ましくは４８μΩ・ｃｍ以下）とできることが確認された。