JP2001507081A

JP2001507081A - 誘導結合プラズマｃｖｄ

Info

Publication number: JP2001507081A
Application number: JP52886898A
Authority: JP
Inventors: シャッフルボータム，ポウル，ケビン．; マクミリン，ブライアン; デイモス，アレックス，ティー．; ウェン，ホン; ベルニー，ブッチ; ベン−ドール，モニク．
Original assignee: ラムリサーチコーポレイション
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 2001-05-29
Also published as: US6184158B1; KR20000062317A; DE69732918T2; US20010019903A1; EP0953066A1; EP0953066B1; TW432493B; KR100497778B1; ATE292200T1; DE69732918D1; WO1998028465A1

Abstract

(57)【要約】誘導結合プラズマ増速化学蒸着リアクタの処理チェンバにおいて基板上に誘電体膜を蒸着する方法。半導体基板上の導電性配線の間でギャップの充填および表面被覆層の蒸着が行われる。膜応力の低下を含むかなり改善された物理特性を有する膜が、処理チェンバ内で基板が配置される基板ホルダを加熱することによりつくられる。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称誘導結合プラズマＣＶＤ発明の分野この発明は、半導体膜と誘電体膜の高密度プラズマ増速化学気相成長のための方法と装置、より具体的に述べると金属相互接続層を有するシリコン・ウエーハなどの半導体基板上の高アスペクト比ギャップの中へこのような膜を蒸着する方法に関する。従来技術の説明化学気相成長法（ＣＶＤ）は半導体集積回路における種々の薄膜の形成に使われている。ＣＶＤは高純度で高品質のＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ｓｉなどの薄膜を形成することができる。薄膜を形成する反応プロセスにおいて、半導体基板が配置されている反応容器は５００〜１０００℃まで加熱することができる。蒸着する原料をガス状成分の形態で容器に供給すると、ガス分子は熱分解して、ガス中および基板表面で結合して薄膜を形成する。プラズマ増速ＣＶＤ装置は、上述のＣＶＤ装置のそれに類似した反応を起させるためにプラズマ反応を利用しているが、薄膜を形成するために比較的低温で反応を起させる。プラズマＣＶＤ装置には、反応チェンバから離れているか反応チェンバの一部であるプラズマ発生チャンバ、ガス導入装置、および排気装置からなる処理チャンバがある。プラズマは種々のプラズマ発生源によりこのような装置で生成される。基板に無線周波（ＲＦ）バイアスをかけるためにＲＦバイアス・コンポーネントを具備する反応チャンバには基板支持体があり、そしてプラズマ作用による基板の温度上昇を防止するために冷却機構がある。真空処理チェンバは、一般には、蒸着ガスを真空チェンバに供給し、ガスにＲＦ場をかけることにより基板上に物質を化学気相成長させるために使われる。たとえば、並行板と電子サイクロトロン共振（ＥＣＲ）リアクタが商業的に使われている。米国特許第4,340,462号と第5,200,232号を参照されたい。基板は、処理中基板ホルダにより真空チェンバ内に保持される。通常の基板ホルダには、機械クランプと静電クランプ（ＥＳＣ）がある。機械クランプとＥＳＣ基板ホルダの例は、米国特許第5,262,029号と1995年３月10日に出願された米国特許出願第08/ 401524号に挙げられている。プラズマ増速化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）は、低温で、集積回路において金属間誘電体層の蒸着に使われている。J．Vac．Sci．Technol．Bll(2)，Mar/Apr 1993，に掲載されている「無線周波数中空カソード・リアクタにおける二酸化珪素トレンチ充填プロセス」と題するM．Grossらの論文には、低周波（１ＭＨｚ）、低圧（〜０.２Ｐａ）酸素およびキセノン放電を支援するトップ・ターゲットを介してシランガスが供給される、中空カソード・リアクタを用いてボイド・フリーの二酸化珪素トレンチ充填プロセスが記載されている。このプロセスでは、高いイオン衝撃と低速の気相反応が、イオンに誘起された表面吸着物との反応を起し、これが方向性のある酸化膜の成長を促し、これにより１ミクロンの開口部と２.５：１までのアスペクト比を有するトレンチが４００/Å分以上の速度で充填される。 Material Science Forum Vol．140-142（1993）に掲載された「二酸化珪素金属間誘電体薄膜のバイアス電子サイクロトロン共振化学蒸着法」と題するP．Shu fflebothamらの論文には、直径２００ｍｍまでのウエーハ上の金属間誘電体（ＩＭＤ）用に使われる低温一段ギャップ充填プロセスが記載されており、ここでは、０.５ミクロン以下の高アスペクト比ギャップがバイアス電子サイクロトロン共振プラズマ増速化学気相成長（ＥＣＲ−ＣＶＤ）装置における酸素-アルゴン-シランガス混合物を用いて二酸化珪素により充填される。この単一ステッププロセスは、ＣＶＤ二酸化珪素にプラズマ・エッチバック・ステップ（このような方法はギャップの幅が０．５ミクロン未満でアスペクト比(ギャップの高さ；幅)１.５：１より上にある場合には不適当である）を施す逐次的なギャップ充填ステップと平坦化ステップに代わって登場した。従来の装置は、ＩＭＤ用途に関していくつか重大な欠点がある。磁界に依存しているヘリコン源とＥＣＲは複雑、かつ、高価である。その上、磁界はウエーハ上の半導体装置の損傷を生じる原因に結びついていた。ＥＣＲ・ヘリコンおよびらせん状共振器源もウエーハから離れたところでプラズマを生成し、均一で高品質の膜を同時に形成することを非常に困難なものにしており、また、機器を追加せずに微粒子を制御の下に保つために必要なin-situプラズマクリーニングを行うことも困難であった。さらに、ＥＣＲ・ヘリコンおよびらせん状共振器、さらにドーム状の誘導結合プラズマ装置も、大きくて複雑な誘電体真空容器を必要とする。結論として、スケールアップは困難であり、in-situプラズマクリーニングは時間がかかる。発明の概要この発明は、誘導結合プラズマ増速化学気相成長法（ＩＣＰＥＣＶＤ）の高密度プラズマ装置を用いるプロセスに関する。この装置は、コンパクトで、in-s ituクリーニングを行うことができ、また、高品質の半導体と誘電体膜をつくれる。一つの態様では、この発明は、半導体基板上の導電性配線の間のギャップを充填する方法に関し、具体的には、ほぼ平坦な誘導コイルを備えることもできる誘導結合プラズマ増速化学気相成長リアクタの処理チェンバに基板を配置し；ギャップの充填を助長するのに十分な量の希ガスを含む処理ガスをこの処理チェンバに導入し；次いで基板上の導電性配線の間のギャップに蒸着される誘電体膜とともに基板上に誘電体膜を成長させるステップを含む。別の態様では、この発明は、半導体基板上の導電性配線の間のギャップを充填する方法に関し、具体的には、ほぼ平坦な誘導コイルを備えることができる誘導結合プラズマ増速化学気相成長リアクタの処理チェンバに基板を配置し；(i)ギャップの充填を助長するのに十分な量の希ガスを含む第１の処理ガスをこの処理チェンバに導入し；次いで(ii)第１の蒸着速度でギャップに第１の誘電体膜を成長させて、基板上の導電性配線の間のギャップを充填し；次いで処理チェンバに第２の処理ガスを導入して前記第１の誘電体膜の表面に第２の誘電体膜を含む表面被覆層（この層は第１の蒸着速度より早い第２の蒸着速度で蒸着される）を蒸着させるステップを含む。さらに別の態様では、この発明は、基板上に誘電体膜を蒸着する方法に関し、具体的には、基板が基板ホルダに配置されている誘導結合プラズマ増速化学気相成長リアクタの処理チェンバに基板を用意し；誘電性体の蒸着を助長するのに十分な量の希ガスを含む処理ガスをこの処理チェンバに導入し；基板ホルダの表面温度を制御し；次いで、処理チェンバに誘導結合ＲＦエネルギーを加えて処理ガスをプラズマ状態に励起し、基板上に誘電体膜を成長させるステップを含む。さらに別の態様では、この発明は、プラズマ処理チェンバ；この処理チェンバ内で基板を支える基板ホルダ（この基板ホルダの温度は、約８０〜２００℃である）；この処理チェンバの外側に配置されている導電性コイルを含む誘導結合プラズマ処理装置；この処理チェンバに処理ガスを導入する手段；および、誘導結合ＲＦエネルギーを処理チェンバに入れて処理ガスをプラズマ状態に励起するＲＦエネルギー源に関する。コイルは平坦なものでも平坦でないものも使えるが、ほぼ平坦なコイルが好ましい。蒸着する膜によっては、処理ガスは、ＳｉＨ₄、ＳｉＦ₄、Ｓｉ₂Ｈ₆、ＴＥＯＳ、ＴＭＣＴＳおよびそれらの混合物からなる群から選択した珪素含有反応ガスを含むことができる。処理ガスは、水素、酸素、窒素、アンモニア、ＮＦ₃、Ｎ₂Ｏ、ＮＯおよびそれらの混合物からなる群から選択した反応ガスを含むことができる。一方、処理ガスは、硼素含有ガス、リン含有ガスおよびそれらの混合物からなる群から選択した反応ガスを含むことができる。最も好適には、処理ガスはアルゴンなどの希ガスを含むこともできる。この発明の一つの特徴によると、誘導結合プラズマは、平坦なコイルを有するＲＦアンテナによりつくられる。したがって、ＩＣＰＥＣＶＤリアクタは、たとえば、３００ｍｍのウエーハや６００ｍｍ×７２０ｍｍのフラットなパネル・ディスプレイを収容できるように簡単にスケールアップすることができる。誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源は、スパッタ・エネルギーの制御に使われるバイアスパワーとは無関係に大面積上に均一で高密度のプラズマをつくる。ＥＣＲやヘリコン源とは異なり、磁石は不必要である。図面の簡単な説明添付図面を参照しながらこの発明についてより詳細に説明する。これらの図面では同一の要素は同一の参照番号が付いている。図１は、この発明によりこのプロセスを行うことができる高密度誘導結合プラズマ・リアクタの概略図であり、図２には、種々の酸素とシランの質量流量比（全流量は一定）において蒸着した膜のＦＴＩＲスペクトルが示されており、図３Ａ・３Ｂ・３Ｃおよび３Ｄは、ギャップ充填物の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であり、すべての試料は膜の不完全さを強調するために装飾が施されており、構造は酸化物上の多結晶シリコンであり、蒸着時間は３Ａが１分であった以外はすべて３分であり、図４はガス注入装置を備えたプラズマ・リアクタであり、さらに図５はガス注入装置の注入器である。好適な実施態様の詳細な説明誘導結合プラズマ増速ＣＶＤリアクタ図１は、高密度プラズマにより基板を処理できるＩＣＰリアクタ２０を示している。適切なＩＣＰリアクタには、カリフォルニア州フレモントのLAM Research Corp．のＴＣＰ^TM装置がある。この明細書の参考文献の一つである0gleの米国特許第4,948,458号を参照されたい。このリアクタは、プラズマ２２が基板２３の近くで発生する処理チェンバ２１を含む。基板は水冷された基板支持体２４により支えられており、基板の温度制御は導管２５を介して基板と基板支持体の間の空間にヘリウムガスを供給して行われる。基板支持体は加熱できる陽極処理したアルミニウム電極か電極を埋め込んだセラミック材料を含むこともでき、この電極は、ＲＦ整合等を与える連結電気回路２７およびＲＦ源２６により作動している。処理中の基板の温度は温度プローブ２９を取り付けた温度記録装置２８により記録される。チェンバ２１を真空状態にするために、出口３０にターボポンプが接続されており、望ましい真空圧を維持するために圧力制御弁を使用することができる。処理ガスは誘電体窓３３の下側の周りに延在しているガス分散リングに反応ガスを供給する導管３１，３２によりチャンバに供給することができる。あるいは、処理ガスは、誘電体窓のシャワー噴射口から供給することができる。窓に隣接したチャンバの外側に配置された外部ＩＣＰコイル３４は、インピーダンス整合等のための連結電気回路３６およびＲＦ源３５によりＲＦパワーとともに供給される。明らかに、外部誘導コイルはほぼ平坦であり、一般には、平坦スパイラルまたは一連の同心円リングとして形成された単一の導電性エレメントが含まれている。平坦な形状は、コイル直径を大きくして、大きな基板を収容するために、長い導電性エレメントを用いることによりコイルを簡単にスケールアップすることができ、または広い面積について均一なプラズマを発生するために多数のコイル配置を用いることもできる。基板を処理する場合は、ＲＦ源３５はコイル３４に好適には約１００ｋＨｚ〜２７ＭＨｚ、そしてより好適には１３．５６ＭＨｚにてＲＦ電流を供給し、一方、ＲＦ源２６は下側の電極に好適には約１００ｋＨｚ〜２７ＭＨｚ、そしてより好適には４００ｋＨｚ、４ＭＨｚまたは１３．５６ＭＨｚにてＲＦ電流を供給する。基板表面上の大きなＤＣシース電流は、電極へＲＦパワーを供給することにより与えることができる。ギャップ充填ステップの間に成長膜のイオン衝撃を発生するために基板にＲＦバイアスがかけられる。ＲＦ周波数は定常状態シースを保持するために必要な値を超えていればよく、数百ｋＨｚである。基板バイアスは膜特性に対して多くの有益な効果があり、また、ギャップ充填ステップにおいて成長膜を同時にスパッタするためにも使える。これにより狭くて高いアスペクト比のギャップに高品質の誘電体を迅速に充填することができる。ＲＦバイアスは表面被覆層蒸着ステップの間に使用することができる。リアクタ２０は、０.５μｍ未満の高アスペクト比ギャップにボイドのない充填を行う場合に、エッチングと蒸着の速度比（ＥＤＲ）を上げるために重い希ガス（heavy noble gas）が使われるこの発明のギャップ充填プロセスを行うのに使われる。ギャップ充填プロセスは、「高密度プラズマＣＶＤによる改善されたギャップ充填方法」と題する1996年3月29日に出願された同時係属出願第08/623, 825号にも記載されている。なお、これはこの明細書の参考文献の一つである。重い希ガスはコーナーが約４５°の角度で小平面（ファセット）を形成しているようなギャップの側壁のコーナーのスパッタリングにおいて有効である。希ガスはイオン化ポテンシャルが低く、特定のＲＦパワーにおいて蒸着速度に比べてスパッタリング速度を増速する大きなイオンを形成し、したがって、特定のギャップ構造の充填に必要なパワーを低下させる。その上、希ガスの低いイオン化ポテンシャルはプラズマ発生を広げるのに役立ち、イオン衝撃を基板の全域でより均一なものにする。非反応性希ガスの中で最も重いのはキセノンであるから、キナノンは希ガスとして好適である。クリプトンは、キセノンに比べて質量が小さくイオン化ポテンシャルは高いが、クリプトンも使用できる。アルゴンも希ガスとして適切である。添加された希ガスの量は、エッチングと蒸着の速度比が好適には約５〜７０％、そしてより好適には約１０〜４０％になるような蒸着速度の大きさでスパッタ・エッチング成分を効果的に与えるのが好ましい。ＩＣＰ-ＣＶＤリアクタにおいて蒸着プロセスを行う場合、チェンバの真空圧力は１００mTorr未満、好適には３０mTorr以下、そしてより好適には約１〜５mT orrに維持できる。処理ガスの個々の成分の流速は、２００ｍｍ基板の場合１０〜２００ｓｃｃｍの範囲にあり、基板が大きくなると流速も大きくなる。プロセス圧力の制御にはゲート弁で絞られたターボ分子ポンプが使われる。各成分の相対的な量は、一部は、蒸着する化合物の化学量論に左右される。ＩＣＰパワーは、好適には２００〜３０００ワットの範囲にあり、底部電極に加えられたＲＦバイアス・パワーは２００ｍｍ基板の場合０〜３０００ワットの範囲にすることができる。底部電極の表面積は、ＲＦバイアス・パワーを約０〜８ワット/ｃｍ²そして好適には２ワット/ｃｍ²以上供給できるような表面積であることが好ましい。たとえば、ヘリウムやアルゴンを含む熱伝達ガスは１〜１０Torrの圧力で供給して、基板温度を約２０〜５００℃、より好適には約１００〜４００℃、そして最も好適には約１５０〜３７５℃に維持することが好ましい。基板上の金属配線または予め存在する膜や構造の損傷を防止し、正確なプロセス制御を保証するために、、加熱された機械チャックまたは好適には静電チャック（ＳＥＣ）が基板を保持するために使われる。ＥＳＣの極性は２でも１でもよい。ウエーハの温度を約３２５〜３７５℃に維持するために、電極の温度は約５０〜３５０℃の範囲に保つのが好ましい。好適な電極温度は、とりわけ、ＲＦバイアス・レベルと個々の蒸着ステップに左右される。たとえば、ギャップ充填プロセスにおいては、電極温度は約８０（フル・バイアス）〜２００℃（バイアスなし）に維持するのが好ましい。同様に、表面被覆プロセスにおいては、電極温度は約１２５（フル・バイアス）〜３５０℃（バイアスなし）に維持するのが好ましい。ここでは、ギャップ充填プロセスと表面被覆プロセスについて説明する。温度制御に適したチャックは、1996年9月30日に出願された「高密度プラズマ化学的蒸着法用の可変高温チャック」と題するB．McMi11lnの同時係属出願第＿＿＿＿号で開示されている。なお、これはこの明細書の参考文献の一つである。蒸着中、基板（たとえば、ウエーハ）は、通常、プラズマ加熱によりＥＳＣの温度より高い温度に保持される。したがって、ＥＳＣは加熱されても、その温度は基板の温度よりも低い。電極も、基板温度制御のために、ヘリウム背部冷却を具備するのが好ましい。基板温度は、ＲＦバイアス、ＥＳＣ温度およびこの明細書で述べた他のパラメータのレベルを調節することにより制御することができる。この明細書の実験の部で述べるように、電極温度は蒸着した膜の物理的特性に顕著な影響を及ぼすことができる。ＩＣＰ-ＣＶＤリアクタは、それにより形成される膜の品質が優れており、結晶性シリコンの高温熱酸化により成長させたSiO₂と区別できないほどなので、ＩＭＤ用のSiO₂の蒸着にとくに適している。さらに、この方法はアスペクト比が３：１およびそれ以上において０.２５μｍ程度の狭いギャップに高品質の物質を充填することができる。さらに、アルミニウムメタライゼーションと親和性（co mpatibility）がある場合は、蒸着温度を４５０℃未満にすることができる。また、厚さの均一性は８インチのウエーハで１σが２％より優れており、他の膜特性ではほぼ変動はない。最後に、プロセスの生産性では、ＩＣＰ-ＣＶＤはギャップ充填プロセスでは、５０００Å/分より高い正味の蒸着速度を達成できる。表面被覆層については、ＩＣＰ−ＣＶＤは約１.５μｍ/分までの蒸着速度で均一性のよい膜を提供する。導体配線は、たとえば、銅、タングステンおよびそれらの混合物を含む他の適切な材料で形成することができる。０.５μｍ未満の高アスペクト比のギャップへのこの発明の方法によるSiO₂の蒸着では、SiO₂の蒸着とスパッタリングが同時に起きている。これにより得られた異方性蒸着は下から上へギャップを充填しており、また、スパッタリング・イールドの角度依存性は、蒸着中にギャップの上部が細く絞られること（pinching off）を防ぐ。最も高密度のプラズマ装置の重要な特徴は、基本的にはプラズマ発生とは無関係に、バイアス・パワーがウエーハの上のシース電圧を決めることである。高いバイアス・パワーは大きなシース電圧を生じ、したがって、ウエーハ表面のエネルギッシュなイオン衝撃を生じる。ＲＦバイアスがない場合は、膜の品質とギャップ充填性能は、側壁膜がぎざぎざしているのでよくない傾向がある。すなわち、そのような外観は、金属配線の上に多孔性で重い蒸着物が形成され、これがトレンチ底部の蒸着を妨げ、最終的にギャップを細く絞り（pinch-of f）、ボイドを残すことを示唆している。ＩＣＰは高密度のプラズマ（たとえば、＞約１×１０¹¹イオン/ｃｍ³）を発生し、そして非常に低圧（たとえば、＜約１０mTorr）でもそれを持続することができる。高密度ＰＥＣＶＤの利点としては、処理量の向上、大面積にわたる均一なイオンおよびラジカルの密度、そして、更にスケールアップしたリアクタの生産性が挙げられる。基板電極の別のＲＦバイアシングを追加した場合は、ＩＣＰ -ＣＶＤ装置でもイオン衝撃エネルギーを独立して制御することが可能で、プラズマ蒸着プロセスを操作する上での更なる自由度が得られる。ＩＣＰ装置では、プラズマ源からウエーハに衝突する酸素化学種（oxgen spe cies）とウエーハに吸着.されたシラン・フラグメントとの間でのイオン活性化された反応によりSiO₂膜が成長する。ＩＣＰ-ＣＶＤを用いると、０.５μｍ未満の高アスペクト比のギャップは、直径８インチ（２０．３２ｃｍ）のウエーハ上で高品質のSiO₂誘電体で充填され得る。要するに、ＩＣＰ-ＣＶＤ装置は高密度プラズマを利用した、工業的に利用可能な、金属間の誘電体ＣＶＤプロセスを提供する。処理ガス分配装置高密度ＰＥＣＶＤに関して、蒸着速度を向上させチェンバクリーニングの必要性を最少化するために、基板表面へ均一で高流速の反応ガスを供給するガス分配装置を用いることにより蒸着速度と均一性が改善されることが証明されている。適切なガス分配装置は、1996年6月28日に出願された「誘電体膜の高密度プラズマ化学的蒸着法用の集中され、かつ、熱的に制御されたプラズマ処理装置および方法」と題するB．McMillinの同時係属出願第08/672,315号で開示されている。なお、これはこの明細書の参考文献の一つである。図４には、このようなガス分配装置を備えたプラズマ処理装置を例示している。この装置は、基板支持体１３０と処理チェンバ１４０を含む。支持体は、たとえば、ＲＦバイアスされた電極を含み得る。支持体は、チェンバの底部の壁から支えることもできるし、チェンバの側壁から延在しているカンチレバで支えることもできる。基板１２０は機械的または静電的に電極にクランプされ得る。この装置には、さらに、図４に示した平坦なマルチターン・コイル、非平坦マルチターン・コイル、または別の形状のアンテナなどのアンテナ１５０があり、適切なＲＦ源により動作され、そして適切なＲＦインピーダンス整合電気回路が、ＲＦエネルギーをチェンバに誘導結合し、高密度プラズマを与える。このチェンバはチェンバ内部を望ましい圧力に維持する適切な真空ポンプ装置を含んでもよい。図４に示した均一な厚さの平坦な誘電体窓１５５などの誘電体窓、または平坦でない誘電体窓が、アンテナ１５０と処理チェンバ１４０との間にあり、処理チェンバの上部に真空壁を形成している。一次ガスリング１７０は誘電体窓１５５の下に配置されている。ガスリング１７０は基板の上のチェンバ・ハウジングに機械的に取り付けられ得る。ガスリング１７０は、たとえば、アルミニウムまたは陽極処理アルミニウムで形成される。二次ガスリング１６０も、誘電体窓１５５の下に配置されている。アルゴンや酸素などの１種以上のガスを二次ガスリング１６０の出口からチャンバ１４０に供給する。適切なガスリングであれば、二次ガスリング１６０として使える。二次ガスリング１６０は図４に示すように、アルミニウムまたは陽極処理アルミニウムで形成された随意のスペーサ１６５により分離されるようにして、ガスリング１７０の上に配置され得る。図示していないが、代わりに、二次ガスリング１６０はガスリング１７０と基板１２０の間においてガスリング１７０の下に配置することができる。または、二次ガスリング１６０は基板１２０の下に配置して、チャンバの床から垂直な方向にガスを注入することができる。さらに別の構成では、アルゴンと酸素がチェンバの床に接続された出口から供給され、スペーサ１６５が誘電体窓１５５と一次ガスリング１７０を分離している。複数の取り外し可能な注入器１８０が一次ガスリング１７０に接続されており、これによりSiH₄などの処理ガス、またはＳｉＦ₄、ＴＥＯＳなどの、珪素を含有した関連ガスを基板１２０上に向けている。これらのガスは、注入器出口オリフィス１８７を介して注入器１８０から基板に供給されている。さらに、反応ガスは、一次ガスリング１７０の出口から供給できる。注入器は、アルミニウム、陽極処理アルミニウム、石英、またはアルミナなどのセラミックなどの適切な材料で形成することができる。図には２つの注入器が示されているが、その数は幾つであってもよい。たとえば、一次ガスリング１７０の各出口に注入器を接続することができる。好適には、２００ｍｍ基板では、直径２００〜２１０ｍｍのリング１７０において８〜３２個の注入器が使える。これらの注入器１８０は、それらのオリフィスが基板から適当な間隔（たとえば、３〜１０ｃｍ）を持つようにして、基板１２０の平面の上に配置される。好適な実施態様によると、注入器は、基板周辺の内側または外側に、たとえば、基板周辺から０〜５ｃｍ隔てて配置され得る。これは、注入器から粒子フレーク（ partlcle flakes）が基板上に落ちて基板を汚染しないように保証するのに役立つ。注入器の長さはすべて同じでもよいが、蒸着速度と均一性を高めるめに種々の長さのものを組み合わせて使用することができる。注入器は少なくともその一部が基板の露出表面と交差する方向に処理ガスを向けるように配置されることが好ましい。従来のガス注入装置では基板上のガスの分配は主に拡散に依存しているのとは反対に、この発明の一つの実施態様による注入器は基板の露出表面と鋭角に交差する方向にガスを注入するように向けられている。注入角度は、基板の水平面から約１５〜＜９０°、好適には１５〜４５°の範囲にある。注入の角度または軸は注入器の軸に沿っているか、または注入器の軸に対して９０°までの角度または９０°以上の角度になっている。注入器の出口オリフィスの直径は、０.０１０〜０.０６０インチ、好適には０.０２０〜０.０４０インチの間にある。注入器１８０の中空コアは、注入器のコア内ではなく出口オリフィスで音速流が生じることを保証するために出口オリフィス１８７の直径の約２倍になるように形成されている。SiH₄の流速は２００ｍｍ基板で２５〜３００ｓｃｃｍの範囲が好適であり、大きな基板では流速をさらに上げた方がよい。もう一つのガス注入装置は図５に例示するような注入器を複数用いている。この実施態様では、オリフィス１８７Ａは、ウエーハ１２０Ａから離れる方向（そして誘電体窓に向かう方向）の注入軸（「Ａ」で表示された）に沿ってガスを導入する方向に向いている。注入の角度又は軸は注入器の軸（「Ｂ」で表示された）に沿っているか、または代わりに注入器の軸に対して９０°までの角度または９０°以上の角度になっている。この配置では、注入軸は基板の水平面から約５〜＜９０°、好適には１５〜７５°、そして最も好適には１５〜４５°の範囲にある。このデザインは、処理ガスがウエーハの上に集中し、これが高い蒸着速度と優れた均一性をもたらすという特徴を有しており、さらに、オリフィスの閉塞を少なくする利点もある。オリフィスの閉塞が少なくなると、注入器のクリーニングが必要になるまでに多くのウエーハを処理することができ、結局ウエーハの処理量を向上させる。小さなオリフィス・サイズ、注入器の数および大きなシラン流速により、ガスリング１７０とチャンバ内側との間に大きな差圧が生じる。たとえば、ガスリングの圧力が＞１Torr、そしてチャンバ内側の圧力が約１０mTorrであれば、圧力差は約１００：１である。これにより、注入器の出口で、チョークされた音速流（chocked sonic flow）が生じる。注入器の内部オリフィスは、出口で超音速流が得られる形状であってもよい。音速でシランが注入されると、プラズマが注入器に浸透するのを抑制する。このデザインにより、プラズマによってSiH₄が分解されガスリングと注入器の延長管内にアモルファスシリコンの残滓が形成されることを防止する。実験ギャップの充填と表面被覆層を蒸着する場合、このプロセスは、一般には、珪素含有ガスのないプラズマにおける最初の随意のスパッタ・クリーン/予熱ステップとそれに続く高いバイアス・パワーによるギャップ充填ステップを含む。ギャップが部分的に充填された後、最終的な犠牲膜、すなわち、「表面被覆」層が、好適には低いＲＦバイアス・パワーで蒸着される。表面被覆層が蒸着される前に、ギャップ充填ステップでギャップの殆ど全てまたは少なくとも主要部分を充填するのが好ましい。表面被覆層蒸着ステップは、膜成長中にスパッタリングを必要とせず、膜の品質を適切に保つためにのみ十分なバイアス・パワーを必要とする。この表面被覆層は、ギャップ充填ステップよりも高い蒸着速度で蒸着される。好適には、この表面被覆膜は、その後に行われる化学・機械的研磨（ＣＭＰ）平坦化ステップで部分的に除去される。ＩＣＰＥＣＶＤ装置は、半導体、誘電体および表面被覆の各膜を形成する成分を含む処理ガス中に高密度の低圧プラズマを発生する。この発明のプロセスは、たとえば、水素化アモルファスシリコンＳｉ：Ｈ、シリコン酸化物ＳｉＯ_x（ｘは１.５〜２.５）、シリコン窒化物、ＳｉＮ、シリコンオキシフルオライド、ＳｉＯ_xＦ_4y（ｘは１.５〜２.５、ｙは２〜１２）、およびそれらの混合物を含む適切な半導体、誘電体および／または表面被覆の各膜の蒸着に適用できる。化学量論的な化合物でも非化学量論的な化合物でも、蒸着することができ、また、ｘとｙの値は、たとえば、反応ガスの選択およびそれらの相対的な流速などのプロセス・パラメータを調整することにより制御できる。無機および有機ポリマーも蒸着できると思われる。好適な誘電体膜と表面被覆膜にはＳｉＯ₂が含まれている。この発明はＳｉＯ₂の蒸着を例にして説明しているが、この発明は他の膜にも適用できると考えられている。処理ガスの成分は、蒸着する半導体および/または誘電体膜により左右される。珪素含有膜については、処理ガスには、たとえば、シラン（ＳｉＨ₄）、テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）、１,３,５,７テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）または他の珪素含有有機金属ガスが含まれる。処理ガスには、とくに表面被覆層を蒸着する前のギャップ充填ステップの間にプラズマ特性またはスパッタリング速度を制御するために、希ガス、好適にはAr、Kr、Xeおよびそれらの混合物を含むことができる。膜内に非珪素成分を加えるために、処理ガスは、たとえば、Ｎ₂、Ｏ₂、Ｎ₂、ＮＨ₃、ＮＦ₃、Ｎ₂Ｏ、ＮＯおよびそれらの混合物などの反応ガスを含むことができる。反応ガスには、ボロンおよび/またはリン含有ガスを含むことができ、ボロン− リン−シリケート・ガラス（ＢＰＳＧ）、硼珪酸ガラス（ＢＳＧ）、リン珪酸ガラス（ＰＳＧ）の各膜が得られる。実施例Ｉ（ギャップ充填プロセス）ＳｉＯ₂ ＩＭＤ蒸着を図１の装置に類似したＩＣＰ装置で行った。機械的にクランプされた１５０ｍｍウエーハを用いた。窓３３のボトム・エッジに配置された２つのガスリングを用いた。一つのリングはシランを散布し、他はアルゴンと酸素を散布した。装置パラメータは表１に記載している。電極温度は８０℃に保持した。膜特性に対する酸素とシランの質量流量比（全流量一定における）の影響シランと酸素の質量流速の比（Ｒ）、すなわち、Ｒ＝Ｑ_SiH4/（Ｑ_SiH4＋Ｑ_O2）（Ｑはガス質量流速）により主として定めた、プラズマの化学組成により膜の化学量論を求めた。ウエーハが遭遇する有効酸素−シラン比は他のプロセスパラメータにも左右されることに留意されたい。膜特性に対するＲの影響は表２に示す。蒸着のプラズマ化学は下記反応に分類することができる：Ｒ＜０.５：シラン制限（SiH₄-limited） (２＋ｎ)Ｏ₂＋ＳｉＨ₄→ＳｉＯ₂：(ＯＨ)_4n＋(２−２ｎ)Ｈ₂Ｏ（Ｉ）Ｒ≧０.５：酸素制限（O₂-limited）Ｏ₂＋ＳｉＨ₄→ＳｉＯ₂:(Ｈ)_2n＋(２−ｎ)Ｈ₂ （II）ここで、ＳｉＯ₂：(Ｘ)_nはＸのフラクションｎ（ここで、０≦ｎ＜１）を含有する近似的に化学量論的な酸化物を示している。測定したＯＨ含有量に基づいて、ｎは常に０.０２５未満であった（ＯＨ＜１０at.％）。膜の成長がシランにより制限されるかぎり（Ｒ≦０.５）、反応(Ｉ)が優勢であった。この反応は、Ｒが低下するほどプラズマ内へ遊離する水の量が多くなり、これがＲが低下するほど膜のＯＨ濃度が上がるという観察を説明している。逆に、酸素が制限する領域で操作すると、反応(II)（Ｒ＞０.５）により水素の生成が増加し、これが、Ｒが大きいほどＳｉ-Ｈ（およびＳｉ₂Ｏ₃などのＳｉに富むサブオキサイド・グループが出現する）としてＨの取り込みが増加することを説明する。これは、ターボ分子ポンプは水素中では排気速度が低いので、高いＲにおいて測定された高いチャンバ圧力も説明する。これらのデータは、Ｒ＝０.４０付近でプロセスに重要な変化が起きていることを示唆している。表２に示すように、この遷移はすべての膜特性に現れており、上で述べた、シランが制限する化学、反応(Ｉ)、から酸素が制限する化学、反応(II)への遷移に対応している。蒸着速度とシラン流量とは直線関係にあり、シラン制限領域（Ｒ＜０.４０）で外挿すると、予想通り、流量ゼロで厚さはゼロになる。膜応力は、通常、膜と基板との間の示差熱膨張による機械的応力の関数であり、そして膜固有の応力である。前者は、主として、蒸着温度により決まる。後者の場合、膜のミクロ構造と化学量論が主な要因であった。シラン制限領域では、膜応力は、主として蒸着速度に左右されるようであった。膜の成長が速いと、イオン衝撃によるスパッタリング/緻密化や熱緩和の時間が少なくなると考えられている。酸素制限条件下で成長した膜は、高速で蒸着されたが、酸素に富む条件の下で成長した膜よりも圧縮性が低かった。図２に示したＦＴＩＲスペクトルは、領域ＩとIIの関連性を説明している。低いＲでは、Ｓｉ-ＯＨとＳｉ-ＨＯＨの吸収帯が認められたが、Ｓｉ-Ｈは認められなかった。高いＲでは、Ｓｉ-ＯＨは検出されなかったが、Ｓｉ-Ｈとサブ-オキサイド（Ｓｉ₂Ｏ₃）のＳｉ-Ｏ帯は存在していた。中間的なＲでは、酸素に富む側では、最小限のＳｉ-ＯＨとＳｉ-Ｈの取り込みが認められるようである。中間的Ｒの領域は、望ましい誘電定数を達成するには最適である。屈折率も、１. ４６５〜１.４８０の範囲の屈折率は良好な誘電定数の膜に相当するので、好適な操作条件の基準として使える。膜特性に対するＩＣＰパワーの影響表３には、バイアス・パワーを１０００Ｗ一定に保持した場合の、膜特性とＩＣＰパワーの関係を示す。膜特性に対するＩＣＰパワーの作用は、全流量により生じた作用と性質が似ている。両作用は本質的には蒸着前駆体を供給する現象（deposition precursorsu pply phenomenon）であるように思われる。主要な分解前駆体がシランの分解を介して生成されたと仮定すると、ウエーハ表面への化学種の供給は、プラズマ中での化学種の発生速度、並びにポンプに引き込まれる化学種及びリアクタ壁に蒸着される化学種のロスの速度に左右される。全流量とＩＣＰパワーの両方が、発生及びロスのいずれかをベースとするメカニズムを介してウエーハにおける有効Ｒに影響を及ぼす可能性がある。前駆体発生の場合、結合強度に基づく計算は、シランの解離に必要なエネルギーが酸素の解離の場合よりも低いことを示している。この場合、シランの供給（全流量）を増すと、関連酸素化学種よりＳｉＨ_xの供給を優先的に増加させる。これが、観察結果に現れたように、反応化学を高いＲへと駆動する。ＩＣＰパワーも、どのような関係があるか分からないが、このプロセスを駆動すべきである。膜特性に対するバイアス・パワーの影響ＤＣシース電位、即ち、衝撃イオンの運動エネルギーを、成長している膜をスパッタする点まで、上げるためにウエーハにバイアス・パワーを加えた。これが膜の品質を様々な方法で向上させた。酸素プラズマによる先行蒸着スパッタによりウエーハ表面をクリーニングすると、接着性のよいクリーンな界面を形成することができる。イオン衝撃は蒸着中にウエーハを加熱するので、背部ヘリウム冷却による温度制御が必要になる。イオン衝撃は膜から「エッチング」に弱い非平衡構造を優先的にスパッタし、そしてコンパクト化により緻密にする傾向がある。これにより、他にはない、低いウエーハ温度で高品質の膜を蒸着することができる。膜特性とバイアス・パワーの関係を表４に示す。一般的な膜特性は、４００ワットと５００ワットの間で顕著に変化した。４００Ｗ未満では、イオン・エネルギーはバイアス・パワーとともに増加するが、イオンのエネルギーはスパッタするには不十分であり、したがって、この領域におけるバイアス・パワーの主な作用はウエーハの上でプラズマ発生を増速することであった。４００Ｗより上では、平均イオン・エネルギーは、おそらく、SiO₂のスパッタリング限界値の上にあり、したがって、スパッタリング成分が二次プラズマ発生による作用より優勢であるから、正味の蒸着速度は低下した。ギャップ充填蒸着ギャップ充填の性能は、「エッチングと蒸着の速度比」、すなわち、ＥＲ/ＤＲから予測することができる。この比は、ＲＦバイアス有無の場合の蒸着速度から計算することができる。ただし、「ゼロ-バイアス」条件は実際は、二次プラズマ発生に見合う１００Ｗが使われ、すなわち、Ｅ/Ｄ＝［ＤＲ(バイアスなし) −ＤＲ(バイアスあり)］/ＤＲ(バイアスなし)の関係がある。ここでＤＲは蒸着速度を意味する。Ｅ/Ｄが高い場合のプロセスは、ギャップをより積極的に充填することができる。一般には、正味の蒸着速度を最大にするために、ギャップを充填するのに必要なできるだけ低いＥ/Ｄを使う必要がある。もちろん、ギャップが一旦充填されれば、膜の品質を保持するために必要な最小値に下げる必要がある。したがって、ＩＭＤ層の大部分はかなりの高速で蒸着することができる。図３Ａ・３Ｂ・３Ｃおよび３Ｄに示したＳＥＭは、ＩＣＰ-ＣＶＤによりギャップ充填した良い例と悪い例を示している。図３Ａは、バイアス・パワーを用いずに試みた部分充填の例を示している。膜は多孔性で、「パンの塊」のような外観が配線のトップで見ることができる。結局、これが閉ざされると、図３Ｂに示すようなボイドが残る。スパッタリング・イールドは４５°で最大になるので、優先的にスパッタされて除かれる構造もある。図３Ｂには、バイアス・パワーは用いたが、そのギャップにはＥ/Ｄが低すぎて、充填が不成功に終わった例を示している。このプロセスの初期に閉ざされたパンの塊は、大きくて深いギャップを残すことに留意すること。図３Ｃには、ギャップが充填される直前に形成された小さなボイドが、うまく充填された同じようなギャップの隣に示されている。この場合、Ｅ/Ｄが十分でなかった。層の形成（layering）は、珪素に富む薄い層を周期的に蒸着させ、その試料を適切に染色して装飾を施してコントラストをつけて慎重に行った。これにより水平面上の成長に比べて側壁の成長はわずかで、底から上へギャップの充填がなされた様子が明瞭に示されている。スパッタリングにより配線の上に形成された４５°の小平面（ファセット）もはっきりと見える。図３Ｄは、適度なＥ/Ｄプロセス（１００ｓｃｃｍのアルゴン）がアグレッシブなギャップを完全に充填した様子を示している。これは、ＩＣＰ-ＣＶＤがアグレッシブな構造を充填できることを示している。実施例II（ギャップ充填および表面被覆プロセス）シリカＩＭＤと表面被覆蒸着を図４の装置に似たＩＣＰ装置で行った。この実施例では、２００ｍｍのウエーハを処理した。ウエーハは、熱的に制御されたチャックに静電的にクランプされた。低い方の電極は１３.５６ＭＨｚのジェネレータにより作動させた。高流量における排気速度を向上させるために２０００（ｌ／ｓｅｃ）のポンプをＩＣＰ/ＣＶＤ装置に取り付けた。１０００〜２５００ワットの範囲のＩＣＰパワーを用いた。ギャップ充填プロセスには、５００〜２５００ワットの高いバイアス・パワーを用いた。ギャップ充填、表面被覆層および犠牲的表面被覆の場合の代表的なプロセス・パラメータおよび対応する膜特性を表５に示す。この表には、プロセス・パラメータとして好適な範囲も載せている。これらの蒸着（０.５μｍのギャップ）では、処理ガスにアルゴンを入れた。しかし、アルゴンの添加は、好適な範囲に示しているように必ずしも必要ではない。表面被覆層の蒸着では、品質のよい膜をつくるために、初期の蒸着に高い電極ＲＦバイアス・パワーを用いることができる。その後は、品質の低い犠牲的表面被覆層を形成するために低いバイアス・パワーが加えられる（好適には、同じ電極温度を維持しながら）。通常、この犠牲的表面被覆層は、その後の平坦化プロセスにおいてほとんど除去される。一般には、基板の温度を上げると蒸着膜の特性は向上する。通常、基板温度に主として寄与するのは、（１）基板支持体（ＥＳＣ）からの熱的加熱と（２）電極ＲＦバイアス・パワーから主に来るプラズマ加熱であり、そして程度は低いがソース（ＩＣＰ，ＥＣＲ等）パワーの寄与もある。従来技術では、膜特性の向上を試みる場合は、基板温度を上げるために高いソースおよびバイアスの両パワーが使われた。しかし、これは、背部ヘリウム圧力とパワーおよびチェンバ高さの影響を調べている下の結果が証明しているように、望ましい膜特性の間に二律背反的関係をもたらすことが度々見られる。背部ヘリウム圧力とパワーおよびチェンバ高さの影響電極温度８０℃の場合に、基板温度を調節するために、スペーサ高さ、ヘリウム冷却圧力およびＩＣＰ-ＣＶＤ装置のパワー・レベルを変えて一連の蒸着が行われた。結果を表６に示している。４００℃近い基板温度の場合に、高品質の酸化物が得られることが判明した。とりわけ、高い基板温度は揮発性化学種を追い出し、膜密度を向上させる。ヘリウムを使わなかった蒸着３では、ウエーハ温度は４５０℃を超えていたと思われる。最初の３枚セットのウエーハでは、ヘリウム圧力を２から０Torr（すなわち、冷却なし）まで下げた。その結果、基板温度は２７５℃から４００℃を超える温度まで上昇した。膜特性はウエーハ温度が高いと高品質の膜が得られることを示している。これらの膜ではＯＨレベルが低く、また、他の膜特性もすべて優れていた。高いウエーハ温度を用いる利点は、膜応力・ＯＨ％および湿式エッチング比について、それが不利な影響を及ぼさないことである。第２組のセットのウエーハ（蒸着番号４〜６）では、基板温度の制御に対する、ヘリウムとアルゴンり両冷却ガスの作用を証明している。最初の３枚のセットはヘリウム、そして第２の３枚のセットはアルゴンを用いた。結果は両冷却ガスで処理結果にほとんど差がないことを示している。第１と第３の３枚セットは、ウエーハのプラズマ加熱の影響を比較している。ウエーハの加熱は、ＩＣＰコイルと基板表面（スペーサ高さ）との間隔を縮めて行った。結果は、膜の品質は同じパワー・レベルの処理では膜品質は高いギャップ間隔から低い間隔へ行くにつれて変化することを示した。ＯＨ％は変わらなかったが、湿式エッチング比は、ヘリウム冷却が２Torrと１Torrの場合を比較すると、低い間隔において向上が見られた。しかし、低いギャップ間隔を用いた場合は高い圧縮応力が認められた。表６の第３の３枚セットと最後の２枚セットを比較すると、ＩＣＰパワーが２５００から２０００ワットへ下げられている。これらのデータは、パワーを下げると、圧縮応力が下がることを示している。湿式エッチング比の下落は、プラズマ加熱の低下により膜構造を多孔性構造に変えたことを示している。したがって、湿式エッチング比は、パワー・レベルが高い方が優れている。膜特性に対する加熱電極の影響基板温度を上げるために、ソースおよびバイアスの両パワーを用いる方法とは、対照的に、電極温度を上げると、膜応力・ＯＨ％および/または湿式エッチング比の望ましい値の間で二律背反的関係なしに膜品質を向上させ、そして処理チェンバの窓を広くできることが証明された。これは表７に示した結果により例示されている。この表では、７０℃と１２０ ℃の電極を用いた場合の表面被覆層蒸着結果を、ＲＦバイアス有無の両ケースについてまとめられている。表面被覆層膜をつくる場合は、湿式エッチング比は＜２.１、ＯＨ％は≦約１％、そして膜応力は２００Ｍｐａ未満であることが好ましい。単に、バイアスを０から２０００Ｗへ上げて、ウエーハのプラズマ加熱を増加させると、湿式エッチング比が低下するだけでなく、膜応力も大きくなり、望ましくない結果になる。これとは対照的に、電極の温度を上げると、ＲＦバイアス・パワー有無の両ケースについて、膜応力と湿式エッチング比がともに低下する。したがって、約６０〜２００℃の範囲の熱的に制御された電極を用いるプロセスが好適である。用いたプロセス・パラメータは表５に記載されている。高温電極を用いるもう一つの利点は、たとえば、圧力・反応ガス流速およびＩＣＰパワーを含む他のプロセス条件の範囲が広いので、幅広い操業条件を使えることである。以上、この発明の原理、好適な実施態様および操業様式について説明した。しかし、この発明は説明した個々の実施態様に限定されると解釈すべきではない。したがって、上述の実施態様は制約ではなく説明と見なすべきであり、以下の請求項により規定されたこの発明の範囲から逸脱することなく、当業者によりこれらの実施態様の変形態様がつくられると理解する必要がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者マクミリン，ブライアンアメリカ合衆国カリフォルニア州 94538 フレモント，ギャラウデットドライブ 39469 110 アパートメント（番地なし) (72)発明者デイモス，アレックス，ティー. アメリカ合衆国カリフォルニア州 94123 サンフランシスコ，ベイストリート 1692 (72)発明者ウェン，ホンアメリカ合衆国カリフォルニア州 94506 ダンヴィル，ベントオークコート 50 (72)発明者ベルニー，ブッチアメリカ合衆国カリフォルニア州 94588 プレザントン，リージェンシードライブ 8045 (72)発明者ベン−ドール，モニク. アメリカ合衆国カリフォルニア州 94303 パロアルト，ガルランドドライブ 756

Claims

【特許請求の範囲】１．半導体（２３，１２０）基板上の導電性配線の間のギャップを充填する方法であって、誘導結合プラズマ増速化学気相成長リアクタ（２０）の処理チェンバ（２１，１４０）に基板（２３，１２０）を配置し；ギャップの充填を助長するのに十分な量の希ガスを含む処理ガスを前記処理チェンバに導入し；次いで、前記基板上に誘電体膜を成長させ、前記基板上の導電性配線の間のギャップに前記誘電体膜を蒸着するステップを含む方法。２．請求項１に記載の方法であって、前記処理ガスが、さらに、ＳｉＨ₄、ＳｉＦ₄、Ｓｉ₂Ｈ₆、ＴＥＯＳ、ＴＭＣＴＳおよびそれらの混合物からなる群から選択される珪素含有反応ガスを含み、前記処理が、さらに、前記珪素含有反応物を分解して珪素含有ガスを形成し、次いで前記基板の表面で前記珪素含有ガスをプラズマ相反応させることを含む方法。３．請求項１または請求項２に記載の方法であって、前記処理ガスが、Ｈ₂、Ｏ₂、Ｎ₂、ＮＨ₃、ＮＦ₃、Ｎ₂Ｏ、ＮＯおよびそれらの混合物からなる群から選択した反応ガスを含む方法。４．請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の方法であって、前記処理ガスが、ボロン含有ガス、リン含有ガスおよびそれらの混合物からなる群から選択した反応ガスを含む方法。５．請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法であって、前記処理チェンバが約１mTorr〜約３０mTorrの圧力に維持される方法。６．請求項１乃至請求項５のじれか１項に記載の方法であって、前記膜がシリコン・ウエーハに蒸着され、かつ、前記ギャップがアルミニウム、銅、タングステンおよびそれらの混合物を含む導体配線の間にある方法。７．請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法であって、さらに、前記基板に無線周波数バイアスを加えることを含む方法。８．請求項７に記載の方法であって、前記基板に無線周波数バイアスを加える前記ステップが、前記基板に無線周波数バイアスを供給する電極を有する基板ホルダ（２４，１３０）で前記基板を支え、２ワット/ｃｍ²以上のパワーを前記電極に供給して前記無線周波数バイアスを発生する方法。９．請求項７に記載の方法であって、前記基板に加えた前記無線周波数バイアスの周波数が約１００ｋＨｚ〜２７ＭＨｚの間にある方法。１０．請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の方法であって、前記基板が、約８０〜２００℃の温度に維持されている基板ホルダ（２４，１３０）上に配置されている方法。１１．請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の方法であって、さらに、前記膜成長ステップの間に、前記基板を支えている基板支持体（２４，１３０）の表面と前記基板表面との間に熱伝達ガスを供給することを含む方法。１２．請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の方法であって、さらに、前記膜成長ステップの間に、静電または機械的チャック上に前記基板をクランプすることを含む方法。１３．請求項１２に記載の方法であって、ヘリウムおよび/またはアルゴンを含む前記熱伝達ガスがチャックの表面と基板表面との間のスペースに供給される方法。１４．請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の方法であって、さらに、前記ギャップで酸素含有ガスをプラズマ相反応させ、そして前記膜成長ステップの前に前記ギャップ内のポリマー残滓を除去することを含む方法。１５．請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の方法であって、前記誘電体膜が珪素酸化物を含む方法。１６．請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の方法であって、前記誘電体膜がＳｉＯ₂を含む方法。１７．請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の方法であって、前記処理ガスが珪素およびフッ素含有反応物を含み、かつ、前記誘電体膜がシリコン・オキシフルオライドを含む方法。１８．請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の方法であって、前記ガス混合物が窒素含有ガスを含み、かつ、前記誘電体膜がシリコン・オキシナイトライドを含む方法。１９．請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の方法であって、前記誘導結合プラズマがほぼ平坦な誘導コイル（３４）により生成される方法。２０．請求項１乃至請求項１９のいずれか１項に記載の方法であって、前記処理ガスをオリフィス（１８７）を含むガス供給器具（１６０，１７０）を介して導入し、前記オリフィスの少なくとも一部が、前記基板の露出表面と鋭角に交差する注入軸に沿った方向に前記処理ガスを向ける方法。２１．請求項２０に記載の方法であって、前記処理ガス導入ステップが、一次ガスリング（１７０）からガスまたはガス混合物を供給するステップを含み、前記ガスまたはガス混合物の一部が前記基板の方に向けられる方法。２２．請求項２１に記載の方法であって、前記ガス導入ステップが、さらに、二次ガスリング（１６０）から追加のガスまたはガス混合物を供給するステップを含む方法。２３．請求項２１に記載の方法であって、注入器（１８０）が前記一次ガスリングに接続されており、前記注入器が前記ガスまたはガス混合物の少なくとも一部を前記チェンバに注入し、かつ、前記基板の方に向ける方法。２４．半導体基板（２３，１２０）上の導電性配線の間のギャップを充填しそして充填されたギャップの上に表面被覆層を蒸着する方法であって、誘導結合プラズマ増速化学気相成長リアクタ（２０）の処理チェンバ（２１，１４０）に基板（２３，１２０）を配置し；第１の処理ガスを導入して前記基板上の導電性配線の間のギャップを充填しそして第１の蒸着速度で前記ギャップにおいて第１の誘電体膜を成長させ；次いで、前記処理チェンバに第２の処理ガスを導入して前記第１の誘電体膜の表面に第２の誘電体膜を含む表面被覆層を蒸着し、前記層を前記第１の蒸着速度より速い第２の蒸着速度で蒸着するステップを含む方法。２５．請求項２４に記載の方法であって、前記誘電体膜が珪素酸化物を含み、前記第１と第２の処理ガスは珪素反応物と酸素反応物を含み、前記第２の処理ガスが前記第１の処理ガスよりも多量の珪素および酸素反応物を含む方法。２６．請求項２４に記載の方法であって、前記誘電体膜が珪素酸化物を含み、前記第１と第２の処理ガスは希ガスを含み、前記第１の処理ガスが前記第２の処理ガスよりも多量の希ガスを含む方法。２７．請求項２４乃至請求項２６のいずれか１項に記載の方法であって、ギャップ充填および表面被覆ステップの間に前記基板にＲＦバイアスが加えられ、前記ＲＦバイアスが前記表面被覆ステッブの間よりも前記ギャップ充填ステップの間の方が高い方法。２８．請求項２４乃至請求項２７のいずれか１項に記載の方法であって、前記基板が、約８０〜２００℃の温度に維持されている基板ホルダ（２４，１３０）上に配置される方法。２９．請求項２４乃至請求項２８のいずれか１項に記載の方法であって、前記処理ガスをオリフィス（１８７）を含むガス供給器具（１６０，１７０）を介して導入し、前記オリフィスの少なくとも一部が、前記基板の露出表面と鋭角に交差する注入軸に沿った方向に前記処理ガスを向ける方法。３０．誘電体膜を基板に蒸着する方法であって、誘導結合プラズマ増速化学気相成長リアクタ（２０）の処理チェンバ（２１，１４０）に基板（２３，１２０）を配置し、すなわち、前記基板を基板ホルダ（２４，１３０）上に配置し；スパッタ・エッチングを生じるのに十分な量の希ガスを含む処理ガスを前記処理チェンバに導入し；前記基板ホルダの表面温度を制御し；次いで誘導結合ＲＦエネルギーにより処理ガスを処理チェンバにおいてプラズマ状態に励起し、そして前記基板上に誘電体膜を成長させるステップを含む方法。３１．請求項３０に記載の方法であって、前記処理ガスが、さらに、ＳｉＨ₄ 、Ｓｉ₂Ｈ₆、ＳｉＦ₄、ＴＥＯＳ、ＴＭＣＴＳおよびそれらの混合物からなる群から選択される珪素含有反応ガスを含み、前記処理が、さらに、前記珪素含有反応物を分解して珪素含有ガスを形成し、次いで前記基板の表面で前記珪素含有ガスをプラズマ相反応させることを含む方法。３２．請求項３０又は請求項３１に記載の方法であって、前記処理ガスが、Ｈ₂ 、Ｏ₂、Ｎ₂、ＮＨ₃、ＮＦ₃、Ｎ₂Ｏ、ＮＯおよびそれらの混合物からなる群から選択した反応ガスを含む方法。３３．請求項３０乃至請求項３２のいずれか１項に記載の方法であって、前記処理ガスが、ボロン含有ガス、リン含有ガスおよびそれらの混合物からなる群から選択した反応ガスを含む方法。３４．請求項３０乃至請求項３３のいずれか１項に記載の方法であって、前記処理チェンバが約１mTorr〜約３０mTorrの真空に維持される方法。３５．請求項３０乃至請求項３５のいずれか１項に記載の方法であって、さらに、前記基板に無線周波数バイアスを加えることを含む方法。３６．請求項３５に記載の方法であって、前記基板に無線周波数バイアスを加える前記ステップが、前記基板に無線周波数バイアスを供給する電極を有する基板ホルダで前記基板を支え、２ワット/ｃｍ²以上のパワーを前記電極に供給して前記無線周波数バイアスを発生するステップを含む方法。３７．請求項３６に記載の方法であって、前記基板に加える前記無線周波数バイアスの周波数が約１００ｋＨｚ〜２７ＭＨｚの間にある方法。３８．請求項３０乃至請求項３７のいずれか１項に記載の方法であって、前記基板が、約８０〜２００℃の温度に維持されている基板ホルダ上に配置される方法。３９．請求項３０乃至請求項３８のいずれか１項に記載の方法であって、さらに、前記膜成長ステップの間に前記基板を支えている基板支持体の表面と前記基板表面の間に熱伝達ガスを供給することを含む方法。４０．請求項３０乃至請求項３９のいずれか１項に記載の方法であって、さらに、前記膜成長ステップの間に、静電または機械的チャック上に前記基板をクランプすることを含む方法。４１．請求項３９又は請求項４０に記載の方法であって、ヘリウムおよび/またはアルゴンを含む前記熱伝達ガスがチャックの表面と基板表面の間のスペースに供給される方法。４２．請求項３０乃至請求項４１のいずれか１項に記載の方法であって、前記誘電体膜が珪素酸化物を含む方法。４３．請求項３０乃至請求項４１のいずれか１項に記載の方法であって、前記誘電体膜がＳｉＯ₂を含む方法。４４．請求項３０乃至請求項４３のいずれか１項に記載の方法であって、前記処理ガスが珪素およびフッ素含有反応物を含み、かつ、前記誘電体膜がシリコン -オキシフルオライドを含む方法。４５．請求項３０乃至請求項４３のいずれか１項に記載の方法であって、前記ガス混合物が窒素含有ガスを含み、かつ、前記誘電体膜がシリコン・オキシナイトライドを含む方法。４６．請求項３０乃至請求項４５のいずれか１項に記載の方法であって、前記誘導結合プラズマがほぼ平坦な誘導コイル（３４）により発生する方法。４７．請求項３０乃至請求項４６のいずれか１項に記載の方法であって、前記処理ガスをオリフィス（１８７）を含むガス供給器具（１６０，１７０）を介して導入し、前記オリフィスの少なくとも一部が、前記基板の露出表面と鋭角に交差する注入軸に沿った方向に前記処理ガスを向ける方法。４８．誘導結合プラズマ処理装置であって、プラズマ処理チェンバ（２１，１４０）と、前記処理チェンバ内で基板（２３，１２０）を支え、約８０〜２００℃の温度にされる基板ホルダ（２４，１３０）と、前記処理チェンバの外側に配設された導電性コイル（３４）と、処理ガス（３１,３２,１６０,１７０,１８７）を前記処理チェンバに導入する手段と、前記処理チェンバの誘導結合ＲＦエネルギーが前記処理ガスをプラズマ状態に励起するＲＦエネルギー源（３５）とを含む装置。４９．請求項４８に記載の方法であって、前記処理ガスが、さらに、ＳｉＨ₄ 、ＳｉＦ₄、Ｓｉ₂Ｈ₆、ＴＥＯＳ、ＴＭＣＴＳおよびそれらの混合物からなる群から選択される珪素含有反応ガスを含む装置。５０．請求項４８又は請求項４９に記載の方法であって、前記処理ガスが、Ｈ₂ 、Ｏ₂、Ｎ₂、ＮＨ₃、ＮＦ₃、Ｎ₂Ｏ、ＮＯおよびそれらの混合物からなる群から選択される反応ガスを含む装置。５１．請求項４８乃至請求項５０のいずれか１項に記載の装置であって、前記処理ガスが、ボロン含有ガス、リン含有ガスおよびそれらの混合物からなる群から選択される反応ガスを含む装置。５２．請求項４８乃至請求項５１のいずれか１項に記載の装置であって、前記処理チェンバが約１mTorr〜約３０mTorrの真空に維持される装置。５３．請求項４８乃至請求項５２のいずれか１項に記載の装置であって、さらに、前記基板に接続され、ＲＦバイアスを発生するＲＦ発生器（３５,３６）を含む装置。５４．請求項４８乃至請求項５３のいずれか１項に記載の装置であって、前記処理ガスをオリフィス（１８７）を含むガス供給器具を介して導入し、前記オリフィスの少なくとも一部が、前記基板の露出表面と鋭角に交差する注入軸に沿った方向に前記処理ガスを向ける装置。５５．請求項４８乃至請求項５４のいずれか１項に記載の装置であって、前記コイル（３４）がほぼ平坦な形状をしている装置。