JP2002134488A

JP2002134488A - 成膜方法およびプラズマ化学気相成長装置

Info

Publication number: JP2002134488A
Application number: JP2000324940A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Tanaka; 嘉幸田中; Hirofumi Akune; 洋文阿久根
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2002-05-10

Abstract

(57)【要約】【課題】製造コスト高およびアルミニウム配線中のボイ
ド発生を抑制し、パーティクルの安定性を向上しながら
酸化シリコン膜などを高スループットで形成可能な成膜
方法およびそれに用いられるプラズマ化学気相成長装置
を提供する。【解決手段】チャンバー１内に基板支持部２０を備えた
高密度プラズマ化学気相成長装置を用いて、例えば被処
理基板Ｗに酸化シリコン膜などの成膜処理を行い、被処
理基板Ｗを所定枚数処理する毎にチャンバー内部をフッ
素などのラジカルイオンでクリーニングを行う成膜方法
であって、成膜処理時にチャンバーウォール１０および
基板支持部２０の内部に導かれた共通の冷却系（１０
ａ，２０ａ）によりチャンバーウォール１０および基板
支持部２０を所定の温度に冷却してペデスタルのフッ化
の進行と突発パーティクルの発生を抑制し、アルミニウ
ム配線中にボイドを発生させずに酸化シリコン膜などを
高スループットで形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成膜方法およびプ
ラズマ化学気相成長装置に関し、特に高密度プラズマ源
を用いて高スループットで基板に酸化シリコン膜を成膜
する場合において、突発パーティクルの抑制とアルミニ
ウム配線に発生するボイドの抑制を両立させた成膜方法
およびそれに用いられるプラズマ化学気相成長装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化および高機
能化に対する要求に伴い、半導体装置の素子構造の微細
化および配線の多層化が進展している。特に、０．２５
μｍルール世代以降の半導体装置の製造工程では、スペ
ース幅が０．３μｍ以下であり、アスペクト比が２以上
の開口部あるいは凹部などに良好な平坦性をもって埋め
込むことができる酸化シリコン膜の形成方法および装置
として、ＨＤＰ（高密度プラズマ源；High Density Pla
sma ）を用いたＣＶＤ（化学気相成長；Chemical Vapor
Deposition ）法および装置（以下、ＨＤＰ−ＣＶＤ法
および装置とも称する）の導入が必須となっている。

【０００３】上記のＨＤＰ−ＣＶＤ法としては、例えば
ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）型、ＥＣＲ（El
ectron Cyclotron Resonance）型、あるいはヘリコン波
をプラズマ源とするタイプなどが用いられる。

【０００４】上記のＨＤＰ−ＣＶＤ法による酸化シリコ
ン膜としては、金属層間の層間絶縁膜（ＩＭＤ；Inter-
Metal Dielectric膜）、ポリシリコン層などの下層導電
層と上層金属層間の層間絶縁膜（ＰＭＤ；Pre-Metal Di
electric膜）、トレンチ型素子分離膜（ＳＴＩ；Shallo
w Trench Isolation膜）などに用途を拡げてきており、
一般に枚葉成膜チャンバーを有するＩＣＰ型のＨＤＰ−
ＣＶＤ装置が普及している。

【０００５】上記のＨＤＰ−ＣＶＤ法により成膜処理を
複数の被処理基板に対して連続的に行う場合、従来の枚
葉クリーニング方式ではスループットは平行平板型ＣＶ
Ｄ法に比べて相当小さく、製造コストが高くなる問題を
有している。このため、被処理基板を所定枚数処理する
毎にチャンバー内をフッ素のラジカルイオンでクリーニ
ングを行う成膜方法が提案されている。ここで、上記の
被処理基板を固定する基板支持部は、上面にペデスタル
と呼ばれる誘電体層が設けられた静電チャック（ＥＳ
Ｃ；ElectroStatic Chuck ）方式の支持部が広く用いら
れている。以降、上記静電チャック方式の基板支持部を
ＥＳＣ部、上記誘電体層をペデスタル、ＥＳＣ部のペデ
スタルを除く下部電極となる部分をＥＳＣ下部と称す
る。

【０００６】上記のＨＤＰ−ＣＶＤ法により酸化シリコ
ン膜を成膜する場合、成膜速度／スパッタリング速度比
（以下Ｄ／Ｓ比とも称する）を所定の低い条件を選択し
ないと所望の埋め込み特性が得られない場合がある。上
記のＤ／Ｓ比の低い条件では、酸化シリコン膜はクリー
ニング速度の小さい、いわゆる「硬い」膜となり、ま
た、それがチャンバー内部に多量に成膜される。クリー
ニング時間は通常クリーニング速度の低下分およびチャ
ンバー内壁に付着する膜の増大分を見込んでオーバーエ
ッチング側に設定されるのであるが、十分にクリーニン
グされていないと突発パーティクルの発生の原因となる
ので、これを抑制するためにチャンバーウォールの温度
を７０℃程度の比較的高温に保持することが必要であっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
クリーニング時間をオーバーエッチング側に設定した
り、チャンバーウォールの温度を７０℃程度に保持した
りするなどの上記の成膜条件では、クリーニング処理に
よるペデスタルのフッ化の進行を加速することになり、
長期連続処理により酸化シリコン膜の成膜温度が高温側
にシフトしてしまう問題が生じていた。上記の酸化シリ
コン膜の成膜温度が高温側へシフトした結果、成膜中の
酸化シリコン層の下層に低融点のアルミニウム配線が設
けられている場合にアルミニウム配線中にボイドを発生
させるなどの不具合を発生させていた。

【０００８】上記の酸化シリコン膜の成膜温度が高温側
へシフトするのを防ぐためには、ＥＳＣ部を例えば２０
００枚処理した時点で交換する必要があり、製造コスト
を増加させる要因の一つとなっていた。

【０００９】即ち、Ｄ／Ｓ比の低い条件で成膜処理し、
被処理基板を所定枚数処理する毎にチャンバー内部のフ
ッ素のラジカルイオンクリーニングを行うＨＤＰ−ＣＶ
Ｄ装置は、製造コストの抑制、アルミニウム配線中のボ
イド抑制およびパーティクルの安定性の観点で、本質的
にプロセスマージンが狭いのである。

【００１０】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、Ｄ／Ｓ比の低い条件で成膜処理
し、被処理基板を所定枚数処理する毎にチャンバー内部
のフッ素のラジカルイオンクリーニングを行うＨＤＰ−
ＣＶＤ装置などにおいて、製造コストおよびアルミニウ
ム配線中のボイドを抑制し、かつ、パーティクルの安定
性を向上させることが可能な酸化シリコン膜などを成膜
する成膜方法およびそれに用いられるプラズマ化学気相
成長装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の第１の成膜方法は、チャンバー内に基板支
持部を備えたプラズマ化学気相成長装置を用いて、被処
理基板にプラズマ化学気相成長法による成膜処理を行う
工程と、上記被処理基板を所定枚数処理する毎に上記チ
ャンバー内部のラジカルイオンクリーニングを行う工程
とを有する成膜方法であって、上記成膜処理を行う工程
において、上記チャンバーを構成するチャンバーウォー
ル部および上記基板支持部の内部に導かれた共通の冷却
系により上記チャンバーウォール部および上記基板支持
部を冷却して上記被処理基板を所定の温度に設定する。

【００１２】上記本発明の成膜方法は、好適には、上記
ラジカルイオンクリーニングがフッ素のラジカルイオン
を用いるクリーニングである。

【００１３】上記本発明の成膜方法は、好適には、上記
プラズマ化学気相成長法による成膜処理を行う工程にお
いて高密度プラズマ源を用いる。

【００１４】上記本発明の成膜方法は、好適には、上記
被処理基板を、３〜５枚数処理する毎に上記チャンバー
内部のラジカルイオンクリーニングを行う。

【００１５】上記本発明の成膜方法は、好適には、上記
成膜処理を行う工程において、酸化シリコン膜を成膜す
る。さらに好適には、上記成膜処理を行う工程におい
て、上記冷却系の温度を８１〜８５℃に制御し、上記チ
ャンバーウォール部の温度を６２〜６８℃に保持する。
あるいは、さらに好適には、上記酸化シリコン膜を成膜
するときの成膜速度／スパッタリング速度比が２．５〜
４．０の範囲である。あるいは、さらに好適には、上記
酸化シリコン膜を成膜するときの成膜温度が３５０〜３
９０℃の範囲である。

【００１６】上記の本発明の成膜方法は、チャンバー内
に基板支持部を備えたプラズマ化学気相成長装置を用い
て、例えば被処理基板に高密度プラズマ源を用いたプラ
ズマ化学気相成長法により、成膜温度を３５０〜３９０
℃とし、成膜速度／スパッタリング速度比を２．５〜
４．０として、酸化シリコン膜などの成膜処理を行い、
被処理基板を３〜５枚程度の所定枚数処理する毎にチャ
ンバー内部をフッ素などのラジカルイオンでクリーニン
グを行う方法であって、成膜処理を行うときに、チャン
バーを構成するチャンバーウォール部および基板支持部
の内部に導かれた共通の冷却系によりチャンバーウォー
ル部および基板支持部を冷却して被処理基板を同時に冷
却することを特徴とする。本発明では、例えば冷却系の
温度を８１〜８５℃に制御し、チャンバーウォール部の
温度を６２〜６８℃に保持する。

【００１７】上記の本発明の成膜方法によれば、成膜処
理を行うときに基板支持部を冷却してペデスタル表面温
度を所定の温度に制御するので、フッ素のラジカルイオ
ンによるペデスタルのフッ化の進行を抑制して、長期連
続処理における酸化シリコン膜の成膜温度が高温側にシ
フトするのを抑制することができる。また、被処理基板
も同時に冷却され、成膜温度が低温下するため、アルミ
ニウム配線中のボイドの発生を抑制できる。さらにＥＳ
Ｃ部の交換頻度を少なくすることが可能となり、製造コ
ストの増大を抑制することができる。このとき、チャン
バーウォール部の温度は、パーティクルレベルが劣化し
ない温度範囲内に保たれている。

【００１８】上記の目的を達成するため、本発明の第２
の成膜方法は、チャンバー内に基板支持部を備えたプラ
ズマ化学気相成長装置を用いて、被処理基板にプラズマ
化学気相成長法による成膜処理を行う工程と、上記被処
理基板を所定枚数処理する毎に上記チャンバー内部のラ
ジカルイオンクリーニングを行う工程とを有する成膜方
法であって、上記成膜処理を行う工程において、上記チ
ャンバーを構成するチャンバーウォール部に導かれた冷
却系とは別系統である上記基板支持部の内部に導かれた
冷却系により上記基板支持部を冷却して上記被処理基板
を所定の温度に設定する。

【００１９】上記本発明の成膜方法は、好適には、上記
ラジカルイオンクリーニングがフッ素のラジカルイオン
を用いるクリーニングである。

【００２０】上記本発明の成膜方法は、好適には、上記
プラズマ化学気相成長法による成膜処理を行う工程にお
いて高密度プラズマ源を用いる。

【００２１】上記本発明の成膜方法は、好適には、上記
被処理基板を、３〜５枚数処理する毎に上記チャンバー
内部のラジカルイオンクリーニングを行う。

【００２２】上記本発明の成膜方法は、好適には、上記
成膜処理を行う工程において、酸化シリコン膜を成膜す
る。さらに好適には、上記成膜処理を行う工程におい
て、上記チャンバーウォール部に導かれた冷却系の温度
を８３〜８７℃に制御し、上記チャンバーウォール部の
温度を６７〜７３℃に保持する。あるいは、さらに好適
には、上記酸化シリコン膜を成膜するときの成膜速度／
スパッタリング速度比が２．５〜４．０の範囲である。
あるいは、さらに好適には、上記酸化シリコン膜を成膜
するときの成膜温度が３５０〜３９０℃の範囲である。

【００２３】上記の本発明の成膜方法は、チャンバー内
に基板支持部を備えたプラズマ化学気相成長装置を用い
て、例えば被処理基板に高密度プラズマ源を用いたプラ
ズマ化学気相成長法により、成膜温度を３５０〜３９０
℃とし、成膜速度／スパッタリング速度比を２．５〜
４．０として、酸化シリコン膜などの成膜処理を行い、
被処理基板を３〜５枚程度の所定枚数処理する毎にチャ
ンバー内部をフッ素などのラジカルイオンでクリーニン
グを行う方法であって、成膜処理を行うときに、チャン
バーウォール部に導かれた冷却系とは別系統である基板
支持部の内部に導かれた冷却系により基板支持部を冷却
して被処理基板を所定の温度に設定し、一方で、チャン
バーウォール部に導かれた冷却系の温度を８３〜８７℃
に制御し、チャンバーウォールの温度を６７〜７３℃に
保持する。

【００２４】上記の本発明の成膜方法によれば、チャン
バーウォール部に導かれた冷却系とは別系統である冷却
系により、成膜処理を行うときに基板支持部を冷却して
ペデスタル表面温度を所定の温度に制御するので、フッ
素のラジカルイオンによるペデスタルのフッ化の進行を
抑制して、長期連続処理における酸化シリコン膜の成膜
温度が高温側にシフトするのを抑制することができ、ア
ルミニウム配線中のボイドの発生を抑制できる。さらに
ＥＳＣ部の交換頻度を少なくすることが可能となり、製
造コストの増大を抑制することができる。また、チャン
バーウォールの温度を独立に制御できるのでパーティク
ルの安定性を向上させる温度に設定することができる。

【００２５】また、上記の目的を達成するため、本発明
のプラズマ化学気相成長装置は、チャンバー内に基板支
持部を備えたプラズマ化学気相成長装置であって、上記
チャンバーを構成するチャンバーウォール部に導かれた
第１の冷却系と、上記基板支持部の内部に導かれ、上記
第１の冷却系と異なる温度設定が可能な第２の冷却系と
を有する。

【００２６】上記の本発明のプラズマ化学気相成長装置
によれば、チャンバーウォールと基板支持部とをそれぞ
れ独立した冷却系により冷却可能で、成膜処理を行うと
きに基板支持部を冷却して被処理基板を所定の温度に設
定できるので、フッ素のラジカルイオンによるペデスタ
ルのフッ化の進行を抑制して、長期連続処理における酸
化シリコン膜の成膜温度が高温側にシフトするのを抑制
することができ、アルミニウム配線中のボイド発生に対
する温度マージンを拡大できる。さらにＥＳＣ部の交換
頻度を少なくすることが可能となり、製造コストの増大
を抑制することができる。一方、チャンバーウォールの
温度は基板支持部と異なる冷却系により、パーティクル
の安定性を向上できる温度に設定することが可能であ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】第１実施形態図１は、本実施形態の成膜方法において用いるＩＣＰ型
高密度プラズマＣＶＤ装置の概略を示す模式図である。
上記のプラズマＣＶＤ装置は、チャンバーウォール１０
で囲まれたチャンバー（ＣＶＤ処理室）１内に、下部電
極となる静電チャック構造の基板支持部（ＥＳＣ部）２
０が設けられている。ＥＳＣ部２０の上面には、誘電体
層（ペデスタル）２１が設けられている。上記ペデスタ
ル２１上に、被処理基板Ｗを戴置し、ＥＳＣ部２０と被
処理基板Ｗに所定の電圧を印加することで、両者間に発
生するクーロン力により被処理基板Ｗが固定される。

【００２８】上記のチャンバー１は、弁を介したターボ
分子ポンプ１１およびドライポンプ１２により数ｍＴｏ
ｒｒの真空度での成膜処理が可能である。また、チャン
バー１の内部における被処理基板Ｗの上方には、頂部ガ
スノズル１３および側部ガスノズル１４が設けられ、さ
らにチャンバー１の外部であってチャンバーウォール１
０と接する位置に、頂部ＲＦコイル１５および側部ＲＦ
コイル１６が設けられている。頂部ガスノズル１３およ
び側部ガスノズル１４から反応ガスを供給しながら、頂
部ＲＦコイル１５および側部ＲＦコイル１６に所定の電
圧を印加すると、チャンバー１内部に高密度プラズマが
生成される。さらに下部電極となるＥＳＣ部２０にバイ
アスＲＦ電源により所定のバイアス電圧を印加すると、
平坦性と埋め込み性の良好な酸化シリコン膜が形成でき
る。

【００２９】上記のチャンバーウォール１０内には、エ
チレングリコール水溶液などの冷媒を導入する冷媒管１
０ａが設けられており、チャンバーウォール１０を冷却
可能となっている。さらに、ＥＳＣ部２０にも同様の冷
媒管２０ａが設けられており、ＥＳＣ部２０を冷却可能
となっている。上記の冷媒管（１０ａ，２０ａ）は接続
されており、共通の冷媒によりチャンバーウォール１０
およびＥＳＣ部２０が同時に冷却される。チャンバーウ
ォール１０およびＥＳＣ部２０の内部を通過した冷媒は
チャンバウォール１０の外部に取り出され、熱交換機
（チラー）３０により所定の温度に温度調整されて、再
びチャンバーウォール１０およびＥＳＣ部２０の内部へ
と循環していく。例えば、上記の熱交換機（チラー）３
０を出た直後の冷媒温度およびチャンバーウォール１０
の温度がモニターされて温度管理がなされる。

【００３０】例えば、反応ガスとして、ＳｉＨ₄ ／Ｏ₂
／Ａｒ系ガスを頂部ガスノズル１３および側部ガスノズ
ル１４から独立に供給し、頂部ＲＦコイル１５の印加パワー：１３００Ｗ側部ＲＦコイル１６の印加パワー：３１００ＷバイアスＲＦパワー：３２５０Ｗ成膜温度：３８５℃ Ｄ／Ｓ比：３．３冷却水温度８３℃（±２℃）チャンバーウォール温度：６５℃（±３℃）に設定して、ＨＤＰ−ＣＶＤ処理を行い、アルミニウム
配線がパターン形成された被処理基板Ｗ上に、配線間の
層間絶縁膜となる酸化シリコン膜を例えば７５０ｎｍの
膜厚で堆積させると、良好な平坦性と埋め込み特性をも
った酸化シリコン膜を成膜することができる。

【００３１】上記のような被処理基板Ｗへの成膜処理
を、例えば３枚などの所定枚数行った後、ＥＳＣ部２０
やペデスタル２１、あるいはチャンバーウォール１０内
壁に付着した堆積物を除去するために、チャンバー内部
をフッ素のラジカルイオンでクリーニングを行う。フッ
素のラジカルイオンクリーニングは、例えば、予めマイ
クロ波によりプラズマ励起したＮＦ₃ ガスなどのクリー
ニングガスがクリーニングガスインレット１８から導入
されて行われる。

【００３２】上記の本実施形態の成膜方法は、成膜処理
を行うときに基板支持部を冷却して被処理基板を所定の
温度に設定するので、フッ素のラジカルイオンによるペ
デスタルのフッ化の進行を抑制して、被処理基板の冷却
効果の劣化を抑制し、長期連続処理における酸化シリコ
ン膜の成膜温度が高温側にシフトするのを抑制すること
ができ、アルミニウム配線中のボイドの発生を抑制でき
る。例えば、スペース幅が０．２５μｍで、アスペクト
比が２．２４の開口部に、アルミニウム配線中のボイド
を発生させずに良好な平坦性をもって埋め込むことがで
きる。また、従来条件より成膜温度を約２０℃低温化で
きるため、アルミニウム配線中のボイド発生に対して十
分なる温度マージンをもって３９０℃以下での酸化シリ
コン膜を成膜することが可能となり、例えば５層積層構
成の配線の全層に対してアルミニウム配線中にボイドの
発生が見られないレベルとすることができる。

【００３３】また、ＥＳＣ部の交換頻度を少なくするこ
とが可能となり、製造コストの増大を抑制することがで
きる。例えば、従来ＥＳＣ部の寿命は約２０００枚程度
であったが、本実施形態の成膜方法の採用により、寿命
を従来の約４倍の約８０００枚以上に伸ばすことができ
る。また、枚葉式のクリーニングと比べてスループット
を約２０％向上できる。

【００３４】また、チャンバーウォールの温度を下げす
ぎないで効果を得られるのでパーティクルは従来と同等
レベルを維持することができる。

【００３５】（実施例）上記の実施形態に係る成膜方法
を被処理基板に対して２０００枚の連続処理を行った後
に、チャンバーメンテナンスを実施してパーティクルレ
ベルを調査した。図２は上記の結果であり、縦軸は成膜
前後のパーティクルの増加数、横軸はスロット番号であ
る。●は粒径が０．２μｍ以上のパーティクルについ
て、□は１．０μｍ以上のパーティクルについての増加
数を表している。図２に示すように、１枚目において若
干パーティクルが増大したが、枚葉式のクリーニングと
同等レベルの安定性が確認された。

【００３６】第２実施形態図３は、本実施形態に係るＩＣＰ型高密度プラズマＣＶ
Ｄ装置の概略を示す模式図である。上記のプラズマＣＶ
Ｄ装置は、チャンバーウォール１０で囲まれたチャンバ
ー（ＣＶＤ処理室）１内に、下部電極となる静電チャッ
ク構造の基板支持部（ＥＳＣ部）２０が設けられてい
る。ＥＳＣ部２０の上面には、誘電体層（ペデスタル）
２１が設けられている。上記ペデスタル２１上に、被処
理基板Ｗを戴置し、ＥＳＣ部２０と被処理基板Ｗに所定
の電圧を印加することで、両者間に発生するクーロン力
により被処理基板Ｗが固定される。

【００３７】上記のチャンバー１は、弁を介したターボ
分子ポンプ１１およびドライポンプ１２により数ｍＴｏ
ｒｒの真空度で成膜処理が可能である。また、チャンバ
ー１の内部における被処理基板Ｗの上方には、頂部ガス
ノズル１３および側部ガスノズル１４が設けられ、さら
にチャンバー１の外部であってチャンバーウォール１０
と接する位置に、頂部ＲＦコイル１５および側部ＲＦコ
イル１６が設けられている。頂部ガスノズル１３および
側部ガスノズル１４から反応ガスを供給しながら、頂部
ＲＦコイル１５および側部ＲＦコイル１６に所定の電圧
を印加すると、チャンバー１内部に高密度プラズマが生
成される。さらに下部電極となるＥＳＣ部２０にバイア
スＲＦ電源により所定のバイアス電圧を印加すると、平
坦性と埋め込み性の良好な酸化シリコン膜が形成でき
る。

【００３８】上記のチャンバーウォール１０内には、エ
チレングリコール水溶液などの冷媒を導入する冷媒管１
０ａが設けられており、チャンバーウォール１０を冷却
可能となっている。チャンバーウォール１０の内部を通
過した冷媒はチャンバウォール１０の外部に取り出さ
れ、第１熱交換機（チラー）３０により所定の温度に温
度調整されて、再びチャンバーウォール１０の内部へと
循環していく。

【００３９】一方で、ＥＳＣ部２０にも上記冷媒管１０
ａと別系統の冷媒管２０ａが設けられており、ＥＳＣ部
２０を冷却可能となっている。ＥＳＣ部２０の内部を通
過した冷媒は外部に取り出され、第２熱交換機（チラ
ー）３１により所定の温度に温度調整されて、再びＥＳ
Ｃ部の内部へと循環していく。上記のように、チャンバ
ーウォール１０とＥＳＣ部２０はそれぞれ独立に温度制
御され、例えば、上記の第１熱交換機３０および第２熱
交換機３１を出た直後のそれぞれの冷媒温度およびチャ
ンバーウォール１０の温度がモニターされて温度管理が
なされる。

【００４０】例えば、反応ガスとして、ＳｉＨ₄ ／Ｏ₂
／Ａｒ系ガスを頂部ガスノズル１３および側部ガスノズ
ル１４から独立に供給し、頂部ＲＦコイル１５の印加パワー：１３００Ｗ側部ＲＦコイル１６の印加パワー：３１００ＷバイアスＲＦパワー：３２５０Ｗ成膜温度：３７５℃ Ｄ／Ｓ比：３．３チャンバーウォール部の冷却水温度８５℃（±２℃）チャンバーウォール温度：７０℃（±３℃）に設定して、ＨＤＰ−ＣＶＤ処理を行い、アルミニウム
配線がパターン形成された被処理基板Ｗ上に、配線間の
層間絶縁膜となる酸化シリコン膜を例えば７５０ｎｍの
膜厚で堆積させると、良好な平坦性と埋め込み特性をも
った酸化シリコン膜を成膜することができる。

【００４１】上記のような被処理基板Ｗへの成膜処理
を、例えば３枚などの所定枚数行った後、ＥＳＣ部２０
やペデスタル２１、あるいはチャンバーウォール１０内
壁に付着した堆積物を除去するために、チャンバー内部
をフッ素のラジカルイオンでクリーニングを行う。フッ
素のラジカルイオンクリーニングは、例えば、予めマイ
クロ波によりプラズマ励起したＮＦ₃ ガスなどのクリー
ニングガスがクリーニングガスインレット１８から導入
されて行われる。

【００４２】本実施形態のプラズマＣＶＤ装置では、チ
ャンバーウォール１０とＥＳＣ部２０はそれぞれ独立に
温度制御可能となっている。従って、チャンバーウォー
ル１０温度と関係なく、成膜処理を行うときにＥＳＣ部
をより低温に冷却して被処理基板を所定の温度に設定で
きるので、フッ素のラジカルイオンによるペデスタルの
フッ化とアルミニウム配線中のボイド発生に対して温度
マージンを拡大することができる。これにより、長期連
続処理における酸化シリコン膜の成膜温度が高温側にシ
フトするのを抑制することができ、アルミニウム配線中
のボイドの発生を抑制できる。

【００４３】即ち、第１実施形態と同様に、例えば、ス
ペース幅が０．２５μｍで、アスペクト比が２．２４の
開口部に、アルミニウム配線中のボイドを発生させずに
良好な平坦性をもって埋め込むことができる。また、従
来条件より成膜温度を約３０℃低温化できるため、アル
ミニウム配線中のボイド発生に対して十分なる温度マー
ジンをもって３９０℃以下での酸化シリコン膜の成膜が
可能となり、例えば５層積層構成の配線の全層に対して
アルミニウム配線中にボイドの発生が見られないレベル
とすることができる。

【００４４】また、ＥＳＣ部の交換頻度を少なくするこ
とが可能となり、製造コストの増大を抑制することがで
きる。例えば、従来ＥＳＣ部の寿命は約２０００枚程度
であったが、本実施形態の成膜装置とこれを用いた成膜
方法の採用により、寿命を約１５０００枚以上に大幅に
伸ばすことができる。

【００４５】一方、チャンバーウォールの温度は、基板
支持部と異なる冷却系により、第１実施形態よりも若干
高温に設定して、突発パーティクルの発生を抑制できる
温度に設定することが可能である。

【００４６】本発明は上記の実施形態に限定されない。
例えば、プラズマＣＶＤ装置として、ＩＣＰ型のＨＤＰ
−ＣＶＤ装置について説明しているが、これに限定され
るものではなく、例えばＥＣＲ型、あるいはヘリコン波
をプラズマ源とするＣＶＤ装置に適用することが可能で
ある。さらに、高密度プラズマを用いないＣＶＤ装置に
も適用可能である。成膜される膜は酸化シリコン膜に限
定されず、その他の一般に半導体装置に用いられている
材料系の膜に適用可能である。その他、本発明の要旨を
変更しない範囲で種々の変更が可能である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の成膜方法
によれば、成膜処理を行うときに基板支持部を冷却して
被処理基板を所定の温度に設定するので、フッ素のラジ
カルイオンによるペデスタルのフッ化の進行を抑制し
て、長期連続処理における酸化シリコン膜の成膜温度が
高温側にシフトするのを抑制することができ、アルミニ
ウム配線中のボイドの発生を抑制できる。さらにＥＳＣ
部の交換頻度を少なくすることが可能となり、製造コス
トを抑制することができる。また、ＥＳＣ部と共通ある
いは別系統の冷却系によりチャンバーウォールの温度を
より高温に設定し、パーティクルの安定性を向上させる
ことが可能である。

【００４８】また、本発明のプラズマＣＶＤ装置によれ
ば、チャンバーウォールと基板支持部とをそれぞれ独立
した冷却系により冷却可能で、成膜処理を行うときに基
板支持部を冷却して被処理基板を所定の温度に設定でき
るので、フッ素のラジカルイオンによるペデスタルのフ
ッ化の進行を抑制して、長期連続処理における酸化シリ
コン膜の成膜温度が高温側にシフトするのを抑制するこ
とができ、アルミニウム配線中のボイドの発生を抑制で
きる。さらにＥＳＣ部の交換頻度を少なくすることが可
能となり、製造コストの増大を抑制することができる。
一方、チャンバーウォールの温度は基板支持部と異なる
冷却系により、突発パーティクルの発生を抑制できる温
度に設定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第１実施形態において用いられるＩＣ
Ｐ型高密度プラズマＣＶＤ装置の概略模式図である。

【図２】図２は、実施例に係るパーティクルの安定性を
示す図である。

【図３】図３は、第２実施形態において用いられるＩＣ
Ｐ型高密度プラズマＣＶＤ装置の概略模式図である。

【符号の説明】

１…チャンバー、１０…チャンバーウォール、１０ａ…
冷媒管、１１…ターボ分子ポンプ、１２…ドライポン
プ、１３…頂部ガスノズル、１４…側部ガスノズル、１
５…頂部ＲＦコイル、１６…側部ＲＦコイル、１７…バ
イアスＲＦ電源、１８…クリーニングガスインレット、
２０…ＥＳＣ部、２０ａ…冷媒管、２１…ペデスタル、
３０…（第１）熱交換機、３１…第２熱交換機、Ｗ…被
処理基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K030 AA06 AA14 BA44 DA06 FA03 JA10 JA12 KA26 5F045 AA08 AB32 AC01 AC02 AC11 AC16 AD07 BB08 BB15 CB05 DP03 EB06 EH11 EH20 EJ03 EJ04 EJ09 EM05 5F058 BA20 BC02 BF07 BF23 BF29 BG01 BG10 BJ02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チャンバー内に基板支持部を備えたプラズ
マ化学気相成長装置を用いて、被処理基板にプラズマ化
学気相成長法による成膜処理を行う工程と、上記被処理
基板を所定枚数処理する毎に上記チャンバー内部のラジ
カルイオンクリーニングを行う工程とを有する成膜方法
であって、上記成膜処理を行う工程において、上記チャンバーを構
成するチャンバーウォール部および上記基板支持部の内
部に導かれた共通の冷却系により上記チャンバーウォー
ル部および上記基板支持部を冷却して上記被処理基板を
所定の温度に設定する成膜方法。
【請求項２】上記ラジカルイオンクリーニングがフッ素
のラジカルイオンを用いるクリーニングである請求項１
に記載の成膜方法。
【請求項３】上記プラズマ化学気相成長法による成膜処
理を行う工程において高密度プラズマ源を用いる請求項
１に記載の成膜方法。
【請求項４】上記被処理基板を、３〜５枚数処理する毎
に上記チャンバー内部のラジカルイオンクリーニングを
行う請求項１に記載の成膜方法。
【請求項５】上記成膜処理を行う工程において、酸化シ
リコン膜を成膜する請求項１に記載の成膜方法。
【請求項６】上記成膜処理を行う工程において、上記冷
却系の温度を８１〜８５℃に制御し、上記チャンバーウ
ォール部の温度を６２〜６８℃に保持する請求項５に記
載の成膜方法。
【請求項７】上記酸化シリコン膜を成膜するときの成膜
速度／スパッタリング速度比が２．５〜４．０の範囲で
ある請求項５に記載の成膜方法。
【請求項８】上記酸化シリコン膜を成膜するときの成膜
温度が３５０〜３９０℃の範囲である請求項５に記載の
成膜方法。
【請求項９】チャンバー内に基板支持部を備えたプラズ
マ化学気相成長装置を用いて、被処理基板にプラズマ化
学気相成長法による成膜処理を行う工程と、上記被処理
基板を所定枚数処理する毎に上記チャンバー内部のラジ
カルイオンクリーニングを行う工程とを有する成膜方法
であって、上記成膜処理を行う工程において、上記チャ
ンバーを構成するチャンバーウォール部に導かれた冷却
系とは別系統である上記基板支持部の内部に導かれた冷
却系により上記基板支持部を冷却して上記被処理基板を
所定の温度に設定する成膜方法。
【請求項１０】上記ラジカルイオンクリーニングがフッ
素のラジカルイオンを用いるクリーニングである請求項
９に記載の成膜方法。
【請求項１１】上記プラズマ化学気相成長法による成膜
処理を行う工程において高密度プラズマ源を用いる請求
項９に記載の成膜方法。
【請求項１２】上記被処理基板を、３〜５枚数処理する
毎に上記チャンバー内部のラジカルイオンクリーニング
を行う請求項９に記載の成膜方法。
【請求項１３】上記成膜処理を行う工程において、酸化
シリコン膜を成膜する請求項９に記載の成膜方法。
【請求項１４】上記成膜処理を行う工程において、上記
チャンバーウォール部に導かれた冷却系の温度を８３〜
８７℃に制御し、上記チャンバーウォール部の温度を６
７〜７３℃に保持する請求項１３に記載の成膜方法。
【請求項１５】上記酸化シリコン膜を成膜するときの成
膜速度／スパッタリング速度比が２．５〜４．０の範囲
である請求項１３に記載の成膜方法。
【請求項１６】上記酸化シリコン膜を成膜するときの成
膜温度が３５０〜３９０℃の範囲である請求項１３に記
載の成膜方法。
【請求項１７】チャンバー内に基板支持部を備えたプラ
ズマ化学気相成長装置であって、上記チャンバーを構成
するチャンバーウォール部に導かれた第１の冷却系と、
上記基板支持部の内部に導かれ、上記第１の冷却系と異
なる温度設定が可能な第２の冷却系とを有するプラズマ
化学気相成長装置。