JP2003068733A

JP2003068733A - 多孔質膜の形成方法及び形成装置

Info

Publication number: JP2003068733A
Application number: JP2001261936A
Authority: JP
Inventors: Yusaku Kashiwagi; 勇作柏木; Masahito Sugiura; 正仁杉浦; Shusuke Miyoshi; 秀典三好; Keiei Kagawa; 恵永香川
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2003-03-07
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: JP4526216B2

Abstract

(57)【要約】【課題】所望の多孔質膜を形成することができる多孔
質膜の形成方法及び形成装置を提供する。【解決手段】多孔質膜形成装置は、チャンバ２と電子
ビーム源３とを備えている。チャンバ２は、半導体ウエ
ハＷと、ほぼ均一な粒径の微粒子が凝集したターゲット
５とを収容している。電子ビーム源３は、ターゲット５
を臨むように配置され、ターゲット５をアブレーション
することにより、ほぼ均一な粒径の活性化された微粒子
を発生させる。そして、活性化された微粒子を半導体ウ
エハＷに堆積させることにより、堆積された各微粒子間
に空間を有する多孔質膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質膜の形成方
法及び形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路の微細化の進行に
伴い、配線の信号遅延の増大につながる配線間容量（寄
生容量）の増大が問題となっており、寄生容量を低く抑
えることが可能な低誘電率の絶縁膜が注目されている。

【０００３】低誘電率の絶縁膜としては、例えば、内部
に複数の空孔を形成して誘電率を低くした多孔質の絶縁
膜がある。多孔質の絶縁膜は、その空孔率が増大するほ
ど誘電率が低下するため、所望の誘電率に低減できるよ
うに、所望の空孔率を有する多孔質の絶縁膜に形成する
必要がある。

【０００４】多孔質の絶縁膜を形成する方法としては、
例えば、二酸化ケイ素と揮発性溶剤とを含む液体を半導
体ウェハ上にスピンコートなどにより塗布し、塗布され
た半導体ウェハをベークして揮発性成分を除去した後、
キュアして固定化する方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、塗布された半導体ウェハをベークして揮発性成
分を除去した後、キュアして固定化することから、所望
の多孔質膜に制御することが困難であった。このため、
所望の多孔質膜を形成することは困難であった。

【０００６】また、この方法では、形成された多孔質膜
の空孔分布が不均一になってしまう。多孔質膜の空孔分
布が不均一になると、所望の空孔率を有する多孔質膜を
形成できなくなり、所望の誘電率に低減された多孔質膜
を得ることができなくなってしまう。

【０００７】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、所望の多孔質膜を形成することができる多孔質
膜の形成方法及び形成装置を提供することを目的とす
る。また、本発明は、ほぼ均一な空孔分布を有する多孔
質膜の形成方法及び形成装置を提供することを目的とす
る。さらに、本発明は、所望の誘電率に低減された多孔
質膜の形成方法及び形成装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の観点にかかる多孔質膜の形成方法
は、微粒子を含む微粒子発生体を生成する微粒子発生体
生成工程と、前記微粒子発生体生成工程で生成された微
粒子発生体を、被処理体が収容された反応室内に供給
し、該反応室内で前記微粒子発生体から微粒子を発生さ
せるとともに、該微粒子を活性化させる微粒子発生工程
と、前記微粒子発生工程で発生した微粒子を前記被処理
体に堆積させることにより、堆積された各微粒子間に空
間を有する多孔質膜を前記被処理体に形成する堆積工程
と、を備える、ことを特徴とする。

【０００９】この構成によれば、反応室内の微粒子発生
体から微粒子が発生され、この微粒子が活性化される。
そして、活性化された微粒子が被処理体に堆積され、堆
積された各微粒子間に空間を有する多孔質膜が形成され
る。このため、微粒子発生体の微粒子を制御することに
より、所望の多孔質膜を形成することができる。

【００１０】本発明の第２の観点にかかる多孔質膜の形
成方法は、被処理体が収容された反応室内に、微粒子が
凝集した凝集体を配置し、該凝集体をアブレーションす
ることにより、活性化された微粒子を発生させる微粒子
発生工程と、前記微粒子発生工程で発生した微粒子を前
記被処理体に堆積させることにより、堆積された各微粒
子間に空間を有する多孔質膜を前記被処理体に形成する
堆積工程と、を備える、ことを特徴とする。

【００１１】この構成によれば、被処理体が収容された
反応室内に微粒子が凝集した凝集体が配置され、この凝
集体をアブレーションすることにより、活性化された微
粒子が発生する。そして、活性化された微粒子が被処理
体に堆積され、堆積された各微粒子間に空間を有する多
孔質膜が形成される。このため、凝集体に凝集された微
粒子を制御することにより、所望の多孔質膜を形成する
ことができる。

【００１２】前記微粒子発生工程は、前記微粒子の結晶
構造を破壊せずに、各微粒子間の結合を切断して、前記
凝集体から微粒子を発生させることが好ましい。

【００１３】前記微粒子発生工程は、例えば、前記微粒
子の凝集体に電子ビーム、アルゴンイオン、またはレー
ザーが照射される。

【００１４】微粒子を含むゲルスラリーを乾燥した後、
成形することにより、前記凝集体が形成される。前記凝
集体としては、例えば、乾燥シリカゲルが用いられる。

【００１５】本発明の第３の観点にかかる多孔質膜の形
成方法は、微粒子が溶媒中に分散された分散液を、被処
理体が収容された反応室内に噴霧する噴霧工程と、前記
噴霧工程で噴霧された分散液から前記溶媒を除去して微
粒子を発生させる微粒子発生工程と、前記微粒子発生工
程で発生した微粒子を活性化させる活性化工程と、前記
活性化工程で活性化された微粒子を前記被処理体に堆積
させることにより、堆積された各微粒子間に空間を有す
る多孔質膜を前記被処理体に形成する堆積工程と、を備
える、ことを特徴とする。

【００１６】この構成によれば、微粒子が溶媒中に分散
された分散液が、被処理体が収容された反応室内に噴霧
され、分散液から溶媒を除去して微粒子が発生される。
発生した微粒子は、活性化された後、被処理体に堆積さ
れ、堆積された各微粒子間に空間を有する多孔質膜が被
処理体に形成される。このため、分散液中に分散された
微粒子を制御することにより、所望の多孔質膜を形成す
ることができる。

【００１７】前記活性化工程は、例えば、前記微粒子発
生工程で発生した微粒子にプラズマを印加する。前記噴
霧工程は、前記反応室内を減圧した状態で、前記分散液
を反応室内に噴霧することが好ましい。

【００１８】微粒子をゾルまたはゲルスラリーに分散す
ることにより、前記分散液が生成される。前記分散液と
しては、例えば、シリカゾルが用いられる。

【００１９】前記微粒子にナノオーダーサイズの粒径の
微粒子を用いることが好ましい。また、前記微粒子にほ
ぼ均一な粒径の微粒子を用いることが好ましい。微粒子
にほぼ均一な粒径の微粒子を用いると、形成された多孔
質膜の空孔分布が均一になる。このため、所望の空孔率
を有する多孔質膜を形成しやすくなる。したがって、所
望の誘電率に低減された多孔質膜を得やすくなる。

【００２０】本発明の第４の観点にかかる多孔質膜形成
装置は、被処理体と、微粒子が凝集した凝集体とを収容
する反応室と、前記凝集体を臨むように配置され、該凝
集体をアブレーションすることにより、活性化された微
粒子を発生させるアブレーション機構と、を備える、こ
とを特徴とする。

【００２１】この構成によれば、アブレーション機構に
より、微粒子が凝集した凝集体がアブレーションされ、
活性化された微粒子が発生する。そして、活性化された
微粒子が被処理体に堆積して、各微粒子間に空間を有す
る多孔質膜が形成される。

【００２２】前記アブレーション機構は、前記凝集体か
ら微粒子を発生させるとともに、該微粒子を活性化させ
るように、電子ビーム、アルゴンイオン、またはレーザ
ーを前記凝集体に照射することが好ましい。

【００２３】本発明の第５の観点にかかる多孔質膜形成
装置は、被処理体を収容する反応室と、前記反応室内
に、微粒子が溶媒中に分散された分散液を噴霧する噴霧
機構と、前記反応室内に噴霧された分散液から前記溶媒
を除去して微粒子を発生させる溶媒除去機構と、発生し
た微粒子を活性化させる活性化機構と、を備える、こと
を特徴とする。

【００２４】この構成によれば、噴霧機構により、反応
室内に微粒子が溶媒中に分散された分散液が噴霧され
る。溶媒除去機構により、噴霧された分散液から溶媒を
除去して微粒子が発生され、活性化機構により、発生し
た微粒子が活性化される。そして、活性化された微粒子
が被処理体に堆積して、各微粒子間に空間を有する多孔
質膜が形成される。

【００２５】前記活性化機構としては、例えば、プラズ
マ発生器がある。前記微粒子は、例えば、ナノオーダー
サイズの粒径である。

【００２６】前記微粒子は、ほぼ均一な粒径であること
が好ましい。この場合、形成された多孔質膜の空孔分布
が均一になり、所望の空孔率を有する多孔質膜を形成し
やすくなる。このため、所望の誘電率に低減された多孔
質膜を得やすくなる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の多孔質膜の形成方
法及び形成装置について説明する。

【００２８】（第１の実施の形態）第１の実施の形態で
は、多孔質膜の形成方法及び形成装置について、図１に
示すアブレーション機構（電子ビーム源３）を備えた多
孔質膜形成装置１を用いて、被処理体、例えば、半導体
ウエハに多孔質シリコン酸化膜を形成する場合を例にし
て本発明を説明する。

【００２９】図１に示すように、多孔質膜形成装置１
は、例えば、アルミニウムからなる、円筒形状に成形さ
れた反応室としてのチャンバ２と、アブレーション機構
としての電子ビーム源３と、を備えている。

【００３０】チャンバ２の上部中央にはターゲット保持
部４が配置されている。そして、ターゲット保持部４に
は、多孔質膜の形成材料となるターゲット５が保持され
ている。ターゲット５としては、例えば、ナノオーダー
サイズの粒径の微粒子が凝集した凝集体が用いられる。
そして、ターゲット５に電子ビーム源３から電子ビーム
を照射してアブレーションすることにより、活性化され
た微粒子が発生する。本実施の形態では、ターゲット５
に乾燥シリカゲルが用いられている。この乾燥シリカゲ
ルは、例えば、粒径がほぼ５ｎｍの均一なシリカ微粒子
を含むゲルスラリーを乾燥させた後、成形することによ
り形成されており、ほぼ５ｎｍの均一なシリカ微粒子が
凝集した凝集体である。

【００３１】チャンバ２の下部中央には、被処理体、例
えば、半導体ウェハＷの載置台としてのサセプタ６が配
置されている。サセプタ６は、その上面に載置される半
導体ウェハＷがターゲット保持部４（ターゲット５）に
対向するように配置されている。サセプタ６は、その上
面が凸状の円板状に成形され、半導体ウエハＷと略同形
の図示しない静電チャックが設けられている。そして、
静電チャックに直流電圧を印加することにより、サセプ
タ６上に載置された半導体ウェハＷが静電吸着される。
また、サセプタ６の内部には図示しない流路が設けられ
ており、流路内に所定の温度の流体を供給することによ
り、半導体ウエハＷが所定の温度に制御される。

【００３２】チャンバ２の天井部には、チャンバ２内に
ガスを導入する導入口７が設けられている。導入口７に
は、マスフローコントローラなどを備えるガス導入装置
８が接続され、ガス導入装置８を駆動することにより、
導入口７を介して、チャンバ２内にガスが導入される。
チャンバ２内に導入されるガスとしては、シリコン酸化
膜の形成に悪影響を与えないガス、例えば、不活性ガス
を導入することが好ましい。また、チャンバ２の底部に
は、チャンバ２内のガスを排気する排気口９が設けられ
ている。この排気口９には、図示しないフィルタが設け
られ、排気口９に排出された微粒子などをトラップす
る。また、排気口９には、真空ポンプなどを備える排気
装置１０が接続され、排気装置１０を駆動することによ
り、排気口９を介して、チャンバ２内のガスが排気され
る。チャンバ２内の圧力は、ガス導入装置８により導入
口７からチャンバ２内に所定量のガスを導入するととも
に、排気装置１０により排気口９からチャンバ２内ガス
を排出することにより、所定の圧力に制御される。

【００３３】電子ビーム源３は、ターゲット５を臨むよ
うに、チャンバ２外の側壁側に配置されている。電子ビ
ーム源３には、ターゲット５に電子ビーム１１が照射で
きるように、図示しない絞りなどが設けられている。そ
して、電子ビーム源３から供給された電子ビーム１１
が、チャンバ２の側壁に設けられた電子ビーム導入口１
２を通過してターゲット５に照射される。

【００３４】次に、以上のように構成された多孔質膜形
成装置１を用い、多孔質膜の形成方法について説明す
る。なお、以下の説明において、多孔質膜形成装置１を
構成する各部の動作は、図示しない制御部によりコント
ロールされている。

【００３５】まず、図示しない搬送具により半導体ウエ
ハＷをチャンバ２内に搬送し、半導体ウエハＷをサセプ
タ６上に載置する。そして、図示しない静電チャックに
直流電圧を印加することにより、サセプタ６上に載置さ
れた半導体ウェハＷを静電吸着する。

【００３６】次に、ガス導入装置８及び排気装置１０を
駆動して、導入口７からチャンバ２内に所定量のガスを
導入するとともに、排気装置１０により排気口９からチ
ャンバ２内のガスを排出し、チャンバ２内を所定の圧力
に制御する。この導入口７から導入されるガスの流量
は、ターゲット５から脱離したシリカ微粒子が半導体ウ
エハＷに堆積することを妨げない程度の流量に制御され
ている。また、サセプタ６の内部の図示しない流路内に
所定の温度の流体を供給し、半導体ウエハＷを所定の温
度に制御する。

【００３７】続いて、電子ビーム源３から電子ビーム１
１を供給する。電子ビーム１１は、電子ビーム源３から
電子ビーム導入口１２を通過して、チャンバ２内のター
ゲット保持部４に保持されたターゲット５に照射され
る。図２は、ターゲット５に電子ビーム１１を照射した
状態を説明するための模式図である。

【００３８】ターゲット５に電子ビーム１１が照射され
ると、ターゲット５に凝集されたシリカ微粒子１３が励
起される。シリカ微粒子１３が励起されると、図２に示
すように、シリカ微粒子１３は、各シリカ微粒子１３間
の結合を切断して凝集体（ターゲット５）から脱離する
とともに、活性化された状態になる。

【００３９】ここで、ターゲット５に照射する電子ビー
ム１１は、各シリカ微粒子１３間の結合を切断できる程
度の比較的低エネルギーの電子ビームであることが好ま
しい。電子ビームのエネルギーが高くなると、シリカ微
粒子１３の結晶構造自体を破壊するおそれが生じてしま
う。このように、シリカ微粒子１３の結晶構造が破壊さ
れると、ターゲット５から脱離したシリカ微粒子１３の
粒径が変化し、半導体ウエハＷ上に形成されるシリコン
酸化膜を制御することが困難になるおそれが生じるため
である。ただし、ターゲット５に照射するエネルギー
が、シリカ微粒子１３の結晶構造を破壊する場合にも、
シリカ微粒子１３の粒径を予想することは可能であり、
半導体ウエハＷ上に形成されるシリコン酸化膜を制御す
ることは可能である。

【００４０】本実施の形態では、ターゲット５に照射す
る電子ビーム１１は、シリカ微粒子１３の結晶構造を破
壊せずに、各シリカ微粒子１３間の結合を切断して、タ
ーゲット５（凝集体）からシリカ微粒子１３を発生する
ことができるエネルギーに設定した。このため、シリカ
微粒子１３は、ターゲット５に凝集された状態から、そ
の径を変化させることなく、ターゲット５から脱離され
る。また、本実施の形態では、ターゲット５に、ほぼ５
ｎｍの均一なシリカ微粒子が凝集した凝集体が用いられ
ており、ターゲット５から脱離したシリカ微粒子１３
は、ほぼ５ｎｍの均一な粒径になる。

【００４１】半導体ウエハＷとターゲット５とは対向す
るように配置されているので、ターゲット５から脱離し
たシリカ微粒子１３は、半導体ウエハＷに供給され、半
導体ウエハＷ上に堆積される。さらに、本実施の形態で
は、チャンバ２の天井部に導入口７が配置され、チャン
バ２の底部に排気口９が設けられているので、導入口７
から排気口９に流れるガスが、シリカ微粒子１３のキャ
リアガスとしての役割を果たし、ターゲット５から脱離
したシリカ微粒子１３を半導体ウエハＷに堆積しやすく
なる。また、ターゲット５から脱離したシリカ微粒子１
３は活性化されているので、半導体ウエハＷ上にシリカ
微粒子１３が堆積することにより堆積したシリカ微粒子
１３間が結合し、半導体ウエハＷ上にシリコン酸化膜が
形成される。

【００４２】図３は、半導体ウエハＷ上に形成されたシ
リコン酸化膜１４の状態を説明するための模式図であ
る。図３に示すように、半導体ウエハＷ上に形成された
シリコン酸化膜１４は、堆積したシリカ微粒子１３から
構成され、各シリカ微粒子１３間には、シリカ微粒子１
３より小さな空間の空孔１５が形成されている。このよ
うに形成された空孔１５の大きさは、シリカ微粒子１３
の粒径により制御することが可能である。このため、所
望の大きさの空孔１５を有するシリコン酸化膜１４を形
成することができる。

【００４３】本実施の形態では、ターゲット５に、ほぼ
５ｎｍの均一なシリカ微粒子が凝集した凝集体が用いら
れているので、ターゲット５から脱離したシリカ微粒子
１３は、ほぼ５ｎｍの均一な粒径であり、半導体ウエハ
Ｗ上に堆積したシリカ微粒子１３は、ほぼ均一の粒径で
ある。このため、各シリカ微粒子１３間に形成される空
孔１５は、ほぼ均一な大きさになり、半導体ウエハＷ上
に形成されたシリコン酸化膜１４の空孔分布がほぼ均一
になる。したがって、半導体ウエハＷ上に所望の空孔率
を有するシリコン酸化膜１４を形成することができ、半
導体ウエハＷ上に所望の誘電率に低減された多孔質なシ
リコン酸化膜１４を形成することができる。

【００４４】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、シリカ微粒子１３の凝集体からなるターゲット５に
電子ビーム１１を照射することにより、ターゲット５か
ら脱離したシリカ微粒子１３を半導体ウエハＷ上に堆積
させ、半導体ウエハＷ上にシリコン酸化膜を形成してい
るので、ターゲット５のシリカ微粒子１３を制御するこ
とにより、所望の大きさの空孔１５を有するシリコン酸
化膜１４を形成することができる。

【００４５】本実施の形態によれば、シリカ微粒子１３
の結晶構造を破壊せずに、各シリカ微粒子１３間の結合
を切断できるエネルギーの電子ビームをターゲット５に
照射しているので、さらに所望の大きさの空孔１５を有
するシリコン酸化膜１４を形成することができる。

【００４６】本実施の形態によれば、ターゲット５に、
ほぼ均一な粒径のシリカ微粒子が凝集した凝集体を用い
ているので、半導体ウエハＷ上に形成されたシリコン酸
化膜１４の空孔分布がほぼ均一になる。したがって、半
導体ウエハＷ上に所望の空孔率を有するシリコン酸化膜
１４を形成することができ、半導体ウエハＷ上に所望の
誘電率に低減された多孔質なシリコン酸化膜１４を形成
することができる。

【００４７】（第２の実施の形態）第２の実施の形態で
は、多孔質膜の形成方法及び形成装置について、図４に
示すアトマイザー機構（噴霧器２３）を備えた多孔質膜
形成装置２１を用いて、半導体ウエハに多孔質シリコン
酸化膜を形成する場合を例にして本発明を説明する。

【００４８】図４に示すように、多孔質膜形成装置２１
は、反応室としてのチャンバ２２と、アトマイザー機構
としての噴霧器２３と、を備えている。チャンバ２２
は、例えば、アルミニウムからなる、円筒形状に成形さ
れている。

【００４９】チャンバ２２の下部中央には、被処理体、
例えば、半導体ウェハＷの載置台としてのサセプタ２４
が配置されている。サセプタ２４は下部電極としての機
能を有し、第１の整合器２５を介して第１のＲＦ電源２
６が接続されている。また、サセプタ２４は、その上面
が凸状の円板状に成形され、半導体ウエハＷと略同形の
図示しない静電チャックが設けられている。そして、静
電チャックに直流電圧を印加することにより、サセプタ
２４上に載置された半導体ウェハＷが静電吸着される。
また、サセプタ２４の内部には図示しない流路が設けら
れており、流路内に所定の温度の流体を供給することに
より、半導体ウエハＷが所定の温度に制御される。

【００５０】チャンバ２２の上部中央には、電極支持体
２７が配置されている。電極支持体２７は、アルミニウ
ムからなる電極板２８を、サセプタ２４と対向するよう
に支持している。電極板２８は上部電極としての機能を
有し、第２の整合器２９を介して第２のＲＦ電源３０に
接続されている。

【００５１】電極支持体２７は中空状に形成され、電極
板２８には複数のガス孔２８ａが形成されている。ま
た、電極支持体２７の天井部（チャンバ２２の天井部）
には、内部にガスを導入する導入口３１が設けられてい
る。導入口３１には、マスフローコントローラなどを備
えるガス導入装置３２が接続され、ガス導入装置３２を
駆動することにより、導入口３１、電極支持体２７の内
部、電極板２８のガス孔２８ａを介して、チャンバ２２
内にガスが導入される。チャンバ２２内に導入されるガ
スとしては、シリコン酸化膜の形成に悪影響を与えない
ガス、例えば、不活性ガスを導入することが好ましい。
また、チャンバ２２の底部には、チャンバ２２内のガス
を排気する排気口３３が設けられている。排気口３３に
は、真空ポンプなどを備える排気装置３４が接続され、
排気装置３４を駆動することにより、排気口３３を介し
て、チャンバ２２内のガスが排気される。チャンバ２２
内の圧力は、ガス導入装置３２によりチャンバ２２内に
所定量のガスを導入するとともに、排気装置３４により
排気口３３からチャンバ２２内ガスを排出することによ
り、所定の圧力に制御される。

【００５２】噴霧器２３は、多孔質膜の形成材料となる
噴霧液３５が半導体ウエハＷと電極板２８との間に噴霧
されるように、チャンバ２外の側壁側に配置されてい
る。噴霧器２３には噴霧液３５を収容する噴霧液供給源
３６が接続されている。そして、噴霧液供給源３６から
噴霧器２３に供給された噴霧液３５が、噴霧器２３によ
り、チャンバ２の側壁に設けられた孔３７を通過して、
半導体ウエハＷと電極板２８との間に噴霧される。

【００５３】噴霧液３５としては、例えば、ナノオーダ
ーサイズの粒径の微粒子が溶媒中に分散した分散液が用
いられる。そして、分散液を半導体ウエハＷと電極板２
８との間に噴霧し、噴霧された分散液を蒸発させて微粒
子を発生させ、発生した微粒子を活性化させる。本実施
の形態では、分散液にｐＨ調整済みのシリカゾルが用い
られている。このシリカゾルは、例えば、粒径がほぼ５
ｎｍの均一なシリカ微粒子を、一般的な化学的プロセス
により合成したゾルまたはゲルスラリーにほぼ均一に分
散させることにより形成されており、ほぼ５ｎｍの均一
なシリカ微粒子が均一に分散した分散液である。

【００５４】次に、以上のように構成された多孔質膜形
成装置２１を用い、多孔質膜の形成方法について説明す
る。なお、以下の説明において、多孔質膜形成装置２１
を構成する各部の動作は、図示しない制御部によりコン
トロールされている。

【００５５】第１の実施の形態と同様に、まず、図示し
ない搬送具により半導体ウエハＷをチャンバ２２内に搬
送し、半導体ウエハＷをサセプタ２４上に載置する。そ
して、図示しない静電チャックに直流電圧を印加するこ
とにより、サセプタ２４上に載置された半導体ウェハＷ
を静電吸着する。

【００５６】次に、ガス導入装置３２及び排気装置３４
を駆動して、導入口３１からチャンバ２２内に所定量の
ガスを導入するとともに、排気装置３４により排気口３
３からチャンバ２２内のガスを排出し、チャンバ２２内
を所定の圧力に減圧する。チャンバ２２内の圧力は、プ
ラズマ処理を行うことから、できるだけ低い圧力にする
ことが好ましい。

【００５７】また、サセプタ２４の内部の図示しない流
路内に所定温度の流体を供給し、半導体ウエハＷを所定
の温度、具体的には、チャンバ２２内の圧力下で、分散
液の溶媒が蒸発可能な温度に設定する。

【００５８】続いて、噴霧器２３から噴霧液３５を、半
導体ウエハＷと電極板２８との間の空間に噴霧する。こ
こで、噴霧液３５として、シリカ微粒子が溶媒中にほぼ
均一に分散したシリカゾルが用いられているので、噴霧
液３５を半導体ウエハＷと電極板２８との間の空間にほ
ぼ均一に噴霧することができる。

【００５９】噴霧液３５が半導体ウエハＷと電極板２８
との間の空間に噴霧されると、噴霧液３５の溶媒が蒸発
して、シリカ微粒子が発生する。これは、半導体ウェハ
Ｗ（半導体ウエハＷと電極板２８との間の空間）は、分
散液の溶媒がチャンバ２２内の圧力下で蒸発可能な温度
に設定されているためである。このように分散液の溶媒
を蒸発させているので、分散液中に分散されたシリカ微
粒子が、その粒径を変化させることなく、半導体ウエハ
Ｗと電極板２８との間の空間に発生する。本実施の形態
では、ほぼ５ｎｍの均一なシリカ微粒子が発生する。

【００６０】また、第２のＲＦ電源３０から、所定の高
周波電力を電極板２８を印加する。これにより、電極板
２８と下部電極としてのサセプタ２４との間に高周波電
界が生じ、半導体ウエハＷと電極板２８との間で発生し
たシリカ微粒子がプラズマ化（活性化）する。さらに、
第１のＲＦ電源２６から、所定の高周波電力を下部電極
であるサセプタ２４に印加する。これにより、プラズマ
中の活性種がサセプタ２４側へ引き込まれ、半導体ウェ
ハＷ表面近傍のプラズマ密度が高められる。

【００６１】このような電極板２８及びサセプタ２４へ
の高周波電力の印加により、半導体ウエハＷと電極板２
８との間で発生したシリカ微粒子がプラズマ化（活性
化）する。活性化されたシリカ微粒子は、半導体ウエハ
Ｗに供給され、半導体ウエハＷ上に堆積される。これ
は、第１の実施の形態と同様に、導入口３１から排気口
３３に流れるガスが、活性化されたシリカ微粒子のキャ
リアガスとしての役割を果たし、シリカ微粒子を半導体
ウエハＷに移動させるためである。また、半導体ウエハ
Ｗ上に堆積したシリカ微粒子は活性化されているので、
堆積したシリカ微粒子間が結合し、半導体ウエハＷ上に
シリコン酸化膜が形成される。

【００６２】以上のように形成されたシリコン酸化膜
は、第１の実施の形態と同様に、堆積したシリカ微粒子
から構成され、各シリカ微粒子間には、シリカ微粒子よ
り小さな空孔が形成される。このように形成された空孔
の大きさは、シリカ微粒子の粒径により制御することが
可能である。このため、所望の大きさの空孔を有するシ
リコン酸化膜を形成することができる。

【００６３】本実施の形態では、半導体ウエハＷ上に堆
積したシリカ微粒子は、ほぼ５ｎｍの均一なシリカ微粒
子であり、各シリカ微粒子間に形成される空孔は、ほぼ
均一な大きさになる。このため、半導体ウエハＷ上に形
成されたシリコン酸化膜の空孔分布がほぼ均一になる。
したがって、半導体ウエハＷ上に所望の空孔率を有する
シリコン酸化膜を形成することができ、半導体ウエハＷ
上に所望の誘電率に低減された多孔質なシリコン酸化膜
を形成することができる。

【００６４】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、シリカ微粒子が分散した分散液からなる噴霧液３５
を半導体ウエハＷと電極板２８との間の空間に噴霧し、
噴霧液３５の溶媒を蒸発させてシリカ微粒子を発生させ
た後、シリカ微粒子を活性化して半導体ウエハＷ上に堆
積させ、半導体ウエハＷ上にシリコン酸化膜を形成して
いるので、噴霧液３５中のシリカ微粒子を制御すること
により、所望の大きさの空孔を有するシリコン酸化膜を
形成することができる。

【００６５】本実施の形態によれば、噴霧液３５に、ほ
ぼ均一な粒径のシリカ微粒子をほぼ均一に分散した分散
液を用いているので、半導体ウエハＷ上に形成されたシ
リコン酸化膜の空孔分布がほぼ均一になる。したがっ
て、半導体ウエハＷ上に所望の空孔率を有するシリコン
酸化膜を形成することができ、半導体ウエハＷ上に所望
の誘電率に低減された多孔質なシリコン酸化膜を形成す
ることができる。

【００６６】なお、本発明は、上記実施の形態に限られ
ず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適
用可能な他の実施の形態について説明する。

【００６７】上記実施の形態では、電子ビーム源３を備
えた多孔質膜形成装置１及び、噴霧器２３を備えた多孔
質膜形成装置２１を用いた場合を例に本発明を説明した
が、微粒子を含む微粒子発生体を、被処理体が収容され
た反応室内に供給し、反応室内で微粒子発生体から、微
粒子を発生させるとともに微粒子を活性化させ、活性化
された微粒子を被処理体に堆積させることにより、堆積
された各微粒子間に空間を有する多孔質膜を形成できる
ものであればよい。また、多孔質膜形成装置１及び多孔
質膜形成装置２１についても、上記構成に限定されるも
のではない。

【００６８】例えば、図５に示すように、第１の実施の
形態において、サセプタ６と排気口９との間のチャンバ
２の内壁に、例えば、複数の孔を有するバッフル板４１
を設けてもよい。この場合、バッフル板４１により、シ
リカ微粒子１３を半導体ウエハＷ上に、さらに均一に堆
積させることができる。

【００６９】また、第１の実施の形態において、図６に
示すように、ターゲット５をチャンバ２の下部中央に配
置し、サセプタ６をチャンバ２の上部中央に配置しても
よい。この場合、半導体ウエハＷ上にシリカ微粒子を均
一に堆積できるように、チャンバ２内の圧力をほぼ真空
のような低圧に設定することが好ましい。

【００７０】上記実施の形態では、第１の実施の形態に
おいて、シリカ微粒子１３の結晶構造を破壊せずに、各
シリカ微粒子１３間の結合を切断できるエネルギーの電
子ビームをターゲット５に照射した場合を例に本発明を
説明したが、例えば、シリカ微粒子１３の結晶構造が破
壊するおそれがあるようなエネルギーの電子ビームをタ
ーゲット５に照射してもよい。この場合にも、シリカ微
粒子１３の粒径を予想することは可能であり、半導体ウ
エハＷ上に形成されるシリコン酸化膜を制御することは
可能である。

【００７１】上記実施の形態では、第１の実施の形態に
おいて、電子ビームをターゲット５に照射した場合を例
に本発明を説明したが、例えば、アルゴンイオンやレー
ザをターゲット５に照射してもよい。

【００７２】上記実施の形態では、第１の実施の形態に
おいて、電子ビームをターゲット５の全面に照射した場
合を例に本発明を説明したが、例えば、図７に示すよう
に、ターゲット５の一部にのみ電子ビームを照射しても
よい。この場合、半導体ウエハＷの全面にシリカ微粒子
１３が堆積されるように、例えば、図７の矢印に示すよ
うに、電子ビーム源３から電子ビームを照射する向きを
移動可能に構成することが好ましい。また、半導体ウエ
ハＷを回転させてもよい。

【００７３】上記実施の形態では、第２の実施の形態に
おいて、シリカ微粒子にプラズマを印加することにより
活性化させた場合を例に本発明を説明したが、例えば、
シリカ微粒子に電子ビームを照射したり、高温に加熱す
ることにより、シリカ微粒子を活性化させてもよい。

【００７４】上記実施の形態では、第２の実施の形態に
おいて、平行平板型のプラズマ発生器を用いた場合を例
に本発明を説明したが、マグネトロン型、誘導結合型、
ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）型等、各種の
プラズマ発生器を用いてもよい。

【００７５】上記実施の形態の多孔質膜形成装置を、い
わゆるマルチチャンバシステムに適用してもよい。ま
た、被処理体としては、半導体ウェハＷに限らず、液晶
表示装置用のガラス基板等であってもよい。さらに、シ
リカ微粒子１３に、例えば、メチル基を含有するシリカ
微粒子を用いることも可能である。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所望の多孔質膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の多孔質膜形成装置
の構成を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態のターゲットに電子
ビームを照射した状態を説明するための図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の半導体ウエハ上に
形成されたシリコン酸化膜を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の多孔質膜形成装置
の構成を示す図である。

【図５】本発明の他の実施の形態の多孔質膜形成装置の
構成を示す図である。

【図６】本発明の他の実施の形態の多孔質膜形成装置の
構成を示す図である。

【図７】本発明の他の実施の形態の多孔質膜形成装置の
構成を示す図である。

【符号の説明】

１多孔質膜形成装置２チャンバ３電子ビーム源４ターゲット保持部５ターゲット６サセプタ１１電子ビーム１３シリカ微粒子１４シリコン酸化膜１５空孔２１多孔質膜形成装置２２チャンバ２３噴霧器２４サセプタ２５第１の整合器２６第１のＲＦ電源２８電極板２９第２の整合器３０第２のＲＦ電源３５噴霧液３６噴霧液供給源Ｗ半導体ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三好秀典東京都港区赤坂五丁目３番６号ＴＢＳ放送センター東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者香川恵永東京都港区赤坂五丁目３番６号ＴＢＳ放送センター東京エレクトロン株式会社内Ｆターム(参考） 4G072 AA01 BB09 FF09 GG03 HH01 HH14 NN27 QQ06 RR25 UU01 4K029 AA06 BA46 BD01 CA01 CA15 DB21 5F058 BA20 BC02 BF12 BF41 BG10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微粒子を含む微粒子発生体を生成する微粒
子発生体生成工程と、前記微粒子発生体生成工程で生成された微粒子発生体
を、被処理体が収容された反応室内に供給し、該反応室
内で前記微粒子発生体から微粒子を発生させるととも
に、該微粒子を活性化させる微粒子発生工程と、前記微粒子発生工程で発生した微粒子を前記被処理体に
堆積させることにより、堆積された各微粒子間に空間を
有する多孔質膜を前記被処理体に形成する堆積工程と、
を備える、ことを特徴とする多孔質膜の形成方法。
【請求項２】被処理体が収容された反応室内に微粒子が
凝集した凝集体を配置し、該凝集体をアブレーションす
ることにより、活性化された微粒子を発生させる微粒子
発生工程と、前記微粒子発生工程で発生した微粒子を前記被処理体に
堆積させることにより、堆積された各微粒子間に空間を
有する多孔質膜を前記被処理体に形成する堆積工程と、
を備える、ことを特徴とする多孔質膜の形成方法。
【請求項３】前記微粒子発生工程は、前記微粒子の結晶
構造を破壊せずに、各微粒子間の結合を切断して、前記
凝集体から微粒子を発生させる、ことを特徴とする請求
項２に記載の多孔質膜の形成方法。
【請求項４】前記微粒子発生工程は、前記微粒子の凝集
体に電子ビーム、アルゴンイオン、またはレーザーを照
射する、ことを特徴とする請求項２または３に記載の多
孔質膜の形成方法。
【請求項５】微粒子を含むゲルスラリーを乾燥した後、
成形することにより、前記凝集体を形成する、ことを特
徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の多孔質
膜の形成方法。
【請求項６】前記凝集体に乾燥シリカゲルを用いる、こ
とを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の
多孔質膜の形成方法。
【請求項７】微粒子が溶媒中に分散された分散液を、被
処理体が収容された反応室内に噴霧する噴霧工程と、前記噴霧工程で噴霧された分散液から前記溶媒を除去し
て微粒子を発生させる微粒子発生工程と、前記微粒子発生工程で発生した微粒子を活性化させる活
性化工程と、前記活性化工程で活性化された微粒子を前記被処理体に
堆積させることにより、堆積された各微粒子間に空間を
有する多孔質膜を前記被処理体に形成する堆積工程と、
を備える、ことを特徴とする多孔質膜の形成方法。
【請求項８】前記活性化工程は、前記微粒子発生工程で
発生した微粒子にプラズマを印加する、ことを特徴とす
る請求項７に記載の多孔質膜の形成方法。
【請求項９】前記噴霧工程は、前記反応室内を減圧した
状態で、前記分散液を反応室内に噴霧する、ことを特徴
とする請求項７または８に記載の多孔質膜の形成方法。
【請求項１０】微粒子をゾルまたはゲルスラリーに分散
することにより、前記分散液を生成する、ことを特徴と
する請求項７乃至９のいずれか１項に記載の多孔質膜の
形成方法。
【請求項１１】前記分散液にシリカゾルを用いる、こと
を特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の
多孔質膜の形成方法。
【請求項１２】前記微粒子にナノオーダーサイズの粒径
の微粒子を用いる、ことを特徴とする請求項１乃至１１
のいずれか１項に記載の多孔質膜の形成方法。
【請求項１３】前記微粒子にほぼ均一な粒径の微粒子を
用いる、ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか
１項に記載の多孔質膜の形成方法。
【請求項１４】被処理体と微粒子が凝集した凝集体とを
収容する反応室と、前記凝集体を臨むように配置され、該凝集体をアブレー
ションすることにより、活性化された微粒子を発生させ
るアブレーション機構と、を備える、ことを特徴とする
多孔質膜形成装置。
【請求項１５】前記アブレーション機構は、前記凝集体
から微粒子を発生させるとともに、該微粒子を活性化さ
せるように、電子ビーム、アルゴンイオン、またはレー
ザーを前記凝集体に照射する、ことを特徴とする請求項
１４に記載の多孔質膜形成装置。
【請求項１６】被処理体を収容する反応室と、前記反応室内に、微粒子が溶媒中に分散された分散液を
噴霧する噴霧機構と、前記反応室内に噴霧された分散液から前記溶媒を除去し
て微粒子を発生させる溶媒除去機構と、発生した微粒子を活性化させる活性化機構と、を備え
る、ことを特徴とする多孔質膜形成装置。
【請求項１７】前記活性化機構は、プラズマ発生器であ
る、ことを特徴とする請求項１６に記載の多孔質膜形成
装置。
【請求項１８】前記微粒子はナノオーダーサイズの粒径
である、ことを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれ
か１項に記載の多孔質膜形成装置。
【請求項１９】前記微粒子は、ほぼ均一な粒径である、
ことを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれか１項に
記載の多孔質膜形成装置。