JP2003138380A - プラズマ成膜装置および成膜方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ワークピースの中心部の凹部と周辺部の凹部と
の間で凹部の埋込特性に差を縮小可能なプラズマ成膜装
置および成膜方法を提供する。 【解決手段】プラズマ成膜装置(１)は、処理チャンバ
(２)と、ペデスタル(７)と、閉部材(１０)と、コイル
(１２又は１７)と、第１の交流電源(１４ｔ又は１４ｓ)
とを備える。ペデスタル(７)は、配置部および周辺部を
有する。配置部は、ワークピース(Ｗ)を配置するように
設けられている。周辺部は、配置部を囲むように設けら
れている。閉部材(１０)は、周辺部に配置され配置部を
囲んでいる。処理チャンバ(２)は、ペデスタル(７)を収
容している。コイル(１２又は１７)は、処理チャンバ
(２)の外周に配置され、形成される膜の原料を供給する
ためのプロセスガスのプラズマを生成するために利用可
能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ成膜装置
および成膜方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコン半導体集積回路の分野では、成
膜装置を用いて、絶縁物で配線用導電体間のギャップを
埋めることが必要である場合があり、また絶縁物で素子
分離用トレンチを埋めることが必要である場合がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】発明者は、これらの用
途に利用可能な成膜装置の開発に従事している。このよ
うな埋込みを行うための成膜装置の一つに、高密度プラ
ズマ（ＨＤＰ：High Density Plasma）成膜装置があ
る。ＨＤＰ成膜装置は、プロセスガスの高密度プラズマ
を利用して基板上に絶縁膜を形成する。

【０００４】発明者は、ＨＤＰ成膜装置で実験を行っ
た。この実験では、様々な幅の凹部を埋めている。その
結果を考察している際に、発明者は、ウエハの中心部の
凹部と周辺部の凹部との間で凹部の埋込性に差があるこ
とを発見した。

【０００５】発明者は、この差を小さくするために、様
々なプロセスレシピを用いて実験を行った。しかしなが
ら、プロセスレシピを変更する実験では、発明者が意図
する結果を得ることができなかった。そこで、プロセス
レシピを変更するだけでなく、成膜装置の改造も行いな
がら、さらに実験を行った。

【０００６】本発明の目的は、中心部の凹部と周辺部の
凹部との間で凹部の埋込性に差を縮小可能なプラズマ成
膜装置および成膜方法を提供することとした。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の一側面は、プラ
ズマ成膜装置に関する。プラズマ成膜装置は、ペデスタ
ルと、閉部材と、処理チャンバと、コイルと、第１の交
流電源とを備える。ペデスタルは、配置部および周辺部
を有する。配置部は、ワークピースを配置するように設
けられている。周辺部は、配置部を囲むように設けられ
ている。閉部材は、周辺部に配置され配置部を囲んでい
る。閉部材の比抵抗は、周辺部の比抵抗よりも小さい。
処理チャンバは、ペデスタルおよび閉部材を収容してい
る。コイルは、処理チャンバの外周に配置され、形成さ
れる膜の構成元素を供給するためのプロセスガスのプラ
ズマを生成するために利用可能である。第１の交流電源
は、所定の周波数の成分を含む電力をコイルに提供す
る。

【０００８】発明者の実験によれば、配置部を囲むよう
に周辺部に配置された閉部材により、凹部の埋込性の差
が縮小された。

【０００９】発明者の実験によれば、閉部材としては、
導電性被覆膜および導電性部品が使用される。導電性被
覆膜は、配置部を囲むようにペデスタルの周辺部に設け
られている。導電性部品は、配置部を囲むことができる
ように閉じた形状を有する。

【００１０】プラズマ成膜装置は、第２の交流電源を更
に備えるようにしてもよい。第２の交流電源は、所定の
周波数の成分を含む電力を提供する。ペデスタルは、導
体部および絶縁部を有する。導体部は、交流電源に電気
的に結合されている。絶縁部は、配置部を形成するよう
に導体上に設けられている。

【００１１】また、プラズマ成膜装置は、ペデスタルの
周囲に配置された複数の供給孔を更に備えるようにして
もよい。複数の供給孔は、プロセスガスを供給するよう
に設けられている。

【００１２】プラズマ成膜装置は、プロセスガスを供給
するガスソースを更に備えている。プロセスガスは、シ
リコン系無機絶縁膜を形成するための元素を含むように
してもよい。

【００１３】プラズマ成膜装置は、別のコイルと、第３
の交流電源とを更に備えるようにしてもよい。別のコイ
ルは、処理チャンバの外周に配置されており、またプロ
セスガスのプラズマを生成するために利用される。第３
の交流電源は、所定の周波数の成分を含む電力を別のコ
イルに提供している。処理チャンバは、側壁部および天
井部を有している。側壁部は、所定の軸方向に沿って伸
びる。天井部は、側壁部の一端をふさぐように設けられ
ている。コイルは、側壁部の外側に配置されており、別
のコイルは、天井部の外側に配置されている。

【００１４】プラズマ成膜装置では、閉部材は、Ｓｉ
Ｃ、Ｃ、Ｓｉの少なくともいずれかを含む材料から作ら
れているようにしてもよい。プラズマ成膜装置では、閉
部材の比抵抗は１０⁹Ω・ｃｍであるようにしてもよ
い。

【００１５】本発明の別の側面は、成膜方法に関する。
この方法は、プラズマ成膜装置のペデスタルに第１のワ
ークピースを配置するステップと、プラズマ成膜装置に
おいて第１のワークピース上に膜を形成して第２のワー
クピースを形成するステップとを備える。

【００１６】発明者の実験では、配置部を囲むように周
辺部に配置された閉部材を含む成膜装置を用いてワーク
ピース上に膜を形成することにより、凹部の埋込性に差
が縮小された。

【００１７】成膜方法は、配置するステップに先だっ
て、基板に凹部を形成して第１のワークピースを得るス
テップを更に備えるようにしてもよい。膜を形成するス
テップは、凹部内に絶縁膜を形成するステップを含む。
また、成膜方法は、第２のワークピースを平坦化するス
テップを更に備えるようにしてもよい。

【００１８】この成膜方法を用いる有用な実施形態を示
せば、第１のワークピースを得る前記ステップは、導電
膜をエッチングして複数の配線用導電体を形成するステ
ップを備えるようにしてもよく、凹部は、複数の配線用
導電体間に位置するものであり、成膜方法は、配線用導
電体間のギャップを絶縁物で埋めるために利用される。
また、凹部は、半導体基板に形成された素子分離用トレ
ンチを有するものであり、成膜方法は、素子分離を形成
するために利用される。

【００１９】本発明の上記の目的および他の目的、特
徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発
明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述からより容易
に明らかになる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の知見は、例示として示さ
れた添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮するこ
とによって容易に理解することができる。可能な場合に
は、同一の部分には同一の符号を付する。引き続いて、
添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態のプラズ
マ成膜装置を説明する。

【００２１】(第１の実施の形態)図１は、本実施の形態
に係る誘導結合プラズマ(ICP：Inductively Coupled Pl
asma)ＣＶＤ装置といったプラズマ成膜装置を示す概略
図である。ＣＶＤ装置１は処理チャンバ２を備える。処
理チャンバ２は、チャンバ本体部３と、蓋部(ドーム)４
とを有する。蓋部４は、チャンバ本体部３を覆うように
チャンバ本体部３上に配置されており、セラミックとい
った絶縁体で形成されている。蓋部４上には、蓋部４の
温度を調整するための加熱プレート５ａおよび冷却プレ
ート５ｂといった温度調整手段、並びにガス導入部を保
持する支持プレート６が設置されている。

【００２２】処理チャンバ２内には、ウェハＷといった
ワークピースを支持するペデスタル７が設置されてい
る。ペデスタル７は、マッチングネットワーク１５ａと
いったインピーダンス整合回路とキャパシタ１５ｂとを
介して、ＲＦジェネレータ１６といった交流電源に接続
されている。ＲＦジェネレータ１６は、ペデスタル７に
バイアス用高周波電力を供給する。

【００２３】処理チャンバ２は、処理チャンバ２内を真
空排気するための真空排気手段９を有する。真空排気手
段９は、基板支持部７の背面に配置されたスロットルバ
ルブ９ａ、ゲートバルブ９ｂおよびターボ分子ポンプ９
ｃをいった真空ポンプを含む。

【００２４】処理チャンバ２には、プロセスガスを処理
チャンバ２内に導入するためのガス導入部１８が設けら
れている。プロセスガスは、Ｆ₂またはＳｉＦ₄ガスとい
ったフッ素ソース物質(フッ素含有ガス)、ＳｉＨ₄に代
表される無機シラン系ガスといったケイ素ソース物質
(ケイ素含有ガス)、Ｏ₂ガスまたはＮ₂Ｏガスといった酸
素ソース物質(酸素含有ガス)、アルゴン(Ａｒ)ガスとい
った不活性ガスを含む。

【００２５】図２に示すように、ガス導入部１８は、複
数のガス通路１９ａ，１９ｂ、１９ｃと、１または複数
の第１のノズル２０(例えば、トップノズル)とを有して
いる。第１のノズル２０は、ガス導入口を有するガス通
路１９ａ，１９ｂ、１９ｃに接続され、ペデスタル７と
対面するように蓋部４の内側に設けられている。第１の
ノズル２０は、反応チャンバ２の内壁から突出してい
る。ガス通路１９ａはＳｉＨ₄ガス及びＡｒガスの供給
通路であり、ガス通路１９ｂはＯ₂ガスの供給通路であ
り、ガス通路１９ｃはＳｉＦ₄ガスの供給通路である。

【００２６】チャンバ本体部３には、ガス導入部２１が
設けられている。ガス導入部(図１の２１)は、チャンバ
２の側面からプロセスガスを処理チャンバ２内に導入す
る。ガス導入部２１は、複数の第２のノズル２４(例え
ば、サイドノズル)に接続されている。

【００２７】再び図１を参照すると、ガス導入部１８，
２１は、プロセスガス導入手段に接続されている。プロ
セスガス導入手段は、例えば、ガス供給ライン２５ａ〜
２５ｈおよびガス供給源２６Ｗ〜２６Ｚを含む。ガス供
給源２６ＷはＳｉＦ₄ガスの供給源であり、ガス供給源
２６ＸはＳｉＨ₄ガスの供給源であり、ガス供給源２６
ＹはＯ₂ガスの供給源であり、ガス供給源２６ＺはＡｒ
ガスの供給源である。各ガス供給ライン２５ａ〜２５ｈ
には、開閉バルブ２７ａ〜２７ｈおよびマスフローコン
トローラ（ＭＦＣ）２８ａ〜２８ｈが設けられている。
開閉バルブ２７ａ〜２７ｈは、ガス導入部１８，２１へ
のガスの供給を制御する。マスフローコントローラ（Ｍ
ＦＣ）２８ａ〜２８ｈは、ガス導入部１８，２１に供給
されるガスの流量を調整する。これら開閉バルブ２７ａ
〜２７ｈ及びＭＦＣ２８ａ〜２８ｈは、制御装置３０か
らの制御信号により制御される。

【００２８】蓋部４には、トップコイル１７及びサイド
コイル１２が取り付けられている。トップコイル１７
は、ペデスタル７と対面するチャンバ２の天井部に、チ
ャンバ２の外壁面に沿って配置されている。トップコイ
ル１７を形成するために、導体がガス導入部１８の回り
に巻き回されている。サイドコイル１２は、ペデスタル
７と天井部との間のプロセス空間の周囲に配置されてお
り、側壁部の外面に沿って配置されている。サイドコイ
ル１２を形成するために、ペデスタル７と上壁面部とを
結ぶ軸の回りに導体が巻き回されている。

【００２９】コイル１２，１７は、それぞれ、マッチン
グネットワーク１３ｓ，１３ｔといったインピーダンス
整合回路を介して、ＲＦジェネレータ１４ｓ，１４ｔと
いった交流電源に接続されている。ＲＦジェネレータ１
４ｓ，１４ｔは、それぞれのコイル１２，１７に高周波
電力を印加する。この供給によって、処理チャンバ２内
においてプロセスガスのプラズマが発生される。

【００３０】図３を参照すると、第２のノズル２４は、
チャンバ本体部３の内壁からウエハの堆積面に沿って突
出している。実施例では、第２のノズル２４は、１２本
であり、所定の対称性を有するように配置されている。
ウエハは、ペデスタル７上に配置される。ペデスタル７
の主面は、配置部７ａおよび周辺部７ｂを有する。配置
部７ａは、ペデスタル７の中心を含むように設けられて
いる。配置部７ａには、ワークピースが配置される。周
辺部７ｂは、配置部７ａを囲むように設けられている。
周辺部７ｂには、配置部７ａを囲むように閉部材１０が
位置している。閉部材１０の抵抗率は、１０⁹Ω・ｃｍ
以下である。閉部材１０の材質としては、炭化シリコン
(ＳｉＣ)、炭素(Ｃ)、シリコン(Ｓｉ)が例示される。こ
れらの材料は、基板がシリコン基板の場合には、ワーク
ピースを汚染する可能性が小さい。

【００３１】図４(ａ)、図４(ｂ)、図５(ａ)および図５
(ｂ)は、閉部材１０の実施例を示す。図４(ａ)および図
５(ａ)は、図３に示されたII−II線に沿った断面図であ
る。図４(ｂ)および図５(ｂ)は、配置部と周辺部との境
界付近を示す断面図である。図４(ａ)、図４(ｂ)、図５
(ａ)および図５(ｂ)において、ペデスタル７は、アルミ
ニウムといった導電性材料の本体部８ａを備える。本体
部８ａの主面上は、Ａｌ₂Ｏ₃(絶縁性セラミック)といっ
た絶縁膜により被覆されている。本体部８ａの周縁に
は、窪みが設けられている。窪みには、絶縁性部材８
ｃ、８ｄが配置されている。絶縁性部材８ｃ及び８ｄの
各々は、配置部７ａを囲むように閉じた絶縁性部品であ
り、Ａｌ₂Ｏ₃といった絶縁性セラミックである。絶縁性
部材８ｃが配置されると、配置部７ａは、絶縁性部材８
ｃを基準にすると凹部になる。絶縁性部材８ｃは、内周
縁にテーパ面を有する。

【００３２】図４(ａ)および図４(ｂ)を参照すると、閉
部材１０の一形態は、周辺部７ｂに位置している絶縁性
部材８ｃ上に配置された環状の部品１０ａであり、配置
部７ａを囲むようにペデスタル７の周辺部７ｂに設けら
れている。また、閉部材１０は、導電性を示すこと好ま
しい。この形態では、半導体基板が配置部７ａに配置さ
れると、半導体基板は環状部品１０ａと接触することが
ない。半導体基板が配置部７ａのほぼ中央に配置される
場合には、半導体基板と環状部品１０ａとの好適な間隔
ｄ₁は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。発明者の行った
実験では、この間隔は１．９３ｍｍであった。

【００３３】図５(ａ)および図５(ｂ)を参照すると、閉
部材１０の別の形態は、周辺部７ｂに位置している絶縁
性部材８ｃ上に形成された環状の導電性被覆膜１０ｂで
ある。導電性被覆膜１０ｂは、配置部７ａを囲むように
ペデスタル７の周辺部７ｂに形成されている。導電性被
覆膜１０ｂは、絶縁性部材８ｃの上面(幅ｄ₄)と内周縁
にテーパ面(幅ｄ_３)との両方に設けられている。この形
態では、半導体基板が配置部７ａに配置されると、半導
体基板は導電性被覆膜１０ｂと接触することになる。幅
ｄ_３は、幅ｄ_１と同程度の範囲であることが好ましい。

【００３４】８インチウエハを用いた実験によれば、環
状部品１０ａの幅が２ｃｍにおいて特に顕著な効果が確
認された。故に、ワークピースのサイズに対する環状被
膜および環状部品の幅の比率は１／１０(＝２／２０)以
上であることが好ましい。好適な閉部材１０のサイズは
次のようなものである。環状部品１０ａの厚さは２ｍｍ
〜５ｍｍ程度であり、環状部品１０ａの幅ｄ_２は２０ｍ
ｍ〜５０ｍｍ程度である。なお、幅ｄ_４は、幅ｄ_２と同
程度の範囲であることが好ましい。

【００３５】閉部材１０に好適な材料としては、Ｓｉ
Ｃ、Ｃ、Ｓｉの少なくともいずれかが含まれる。閉部材
１０の比抵抗は絶縁性部材８ｃの比抵抗よりも小さいこ
とが必要である。また、閉部材１０の比抵抗は１０⁹Ω
・ｍ以下であることが好ましい。炭素材料に関しては、
ガラス状炭素を用いると１０^-5Ω・ｍオーダの比抵抗
(例えば、４．４×１０^-5Ω・ｍ)が得られ、等方性黒鉛
を用いると１０^-5Ω・ｍオーダの比抵抗(例えば、１．
２×１０^-5Ω・ｍ)が得られる。炭化珪素材料に関して
は、α−ＳｉＣ(Ｂ−Ｃ系) を用いると１０⁶Ω・ｍ以上
１０⁹Ω・ｍ以下の比抵抗が得られる。

【００３６】図６(ａ)〜図６(ｄ)は、半導体基板に形成
された凹部の埋込特性に関する実験の結果を示すＳＥＭ
写真のスケッチ図である。この結果は、閉部材１０によ
りウエハの周辺部と中心部との差違が縮小されてことを
示している。図６(ａ)および図６(ｂ)は、比較のための
実験の結果を示す。図６(ｃ)および図６(ｄ)は、図１に
示された成膜装置を用いた実験の結果を示す。また、図
６(ａ)および図６(ｃ)は、ウエハの中心部におけるトレ
ンチの埋込特性を示しており、図６(ｂ)および図６(ｄ)
は、ウエハの周辺部におけるトレンチの埋込特性を示し
ている。ボイドの底の位置をウエハの中心部と周辺部と
の間で比較すると、比較のための実験の結果における差
|Ｄ₁−Ｄ₂|(Ｄ₁−Ｄ₂の絶対値)に比べて、図１に示され
た成膜装置を用いた実験での差|Ｄ₃−Ｄ₄|(Ｄ₃−Ｄ₄の
絶対値)が小さい。

【００３７】(第２の実施の形態)引き続いて、このよう
なプラズマ成膜装置１を用いて膜を堆積する方法を説明
する。図７(ａ)〜図７(ｄ)は、半導体集積回路装置の配
線導体部を形成する工程断面図を示す。

【００３８】図７(ａ)を参照すると、基板４０が示され
ている。基板４０は、半導体基板４２、半導体アクティ
ブ素子４４、絶縁膜４３および導電膜４６を備える。半
導体基板４２には、トランジスタといった半導体アクテ
ィブ素子４４ａ、４４ｂが設けられている。半導体基板
４２および半導体アクティブ素子４４ａ、４４ｂ上に
は、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜といったシリ
コン系無機絶縁膜４３が形成されている。シリコン系無
機絶縁膜４３は平坦化されている。シリコン系無機絶縁
膜４３(基板４０)上には、アルミニウムおよびアルミ系
合金といった導電膜４６が形成される。

【００３９】次いで、導電膜４６がエッチングされ配線
導電体４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ、４８ｅが基板
４０に形成される。図７(ｂ)を参照すると、配線導電体
の形成の結果として、例えば配線導電体４８ｂと配線導
電体４８ｃとの間には、ギャップといった凹部４９が形
成されている。これまでの工程により、第１のワークピ
ース５０が完成する。

【００４０】図７(ｃ)を参照すると、プラズマ成膜装置
のペデスタル７に第１のワークピース５０が配置されて
いる。プラズマ成膜装置において、第１のワークピース
５０上に絶縁膜５２が形成される。絶縁膜５２として
は、シリコン系無機絶縁膜が例示される。

【００４１】プラズマ成膜装置１を用いた成膜方法を詳
述する。入力装置３１から処理開始信号が入力される
と、制御装置３０の処理プログラムは成膜を開始する。
まず、ゲートバルブ９ｂを開くと共にスロットルバルブ
９ａを所定の角度に開いた状態で、真空ポンプ９ｃによ
り処理チャンバ２内が真空排気される。ＭＦＣ２８ｇ，
２８ｈが制御されることよって、ガス供給源２６Ｚから
Ａｒガスがノズル２０、２４に供給される。この後、ウ
ェハ搬送ロボットで搬送されたウェハＷがペデスタル７
に固定される。

【００４２】ジェネレータ１４ｓ、１４ｔから電力がコ
イル１２、１７に供給してプラズマが生成される。処理
チャンバ２内の圧力を安定させるために所定の時間だけ
経過した後に、電力が印加される。ＲＦジェネレータ１
４ｔからの高周波電力がトップコイル１２ｔに印加さ
れ、処理チャンバ２内にプラズマが発生する。この高周
波電力は、例えば１ＫＷである。また、ＲＦジェネレー
タ１４ｓによりサイドコイル１２に高周波電力が印加さ
れる。この高周波電力は、例えば２ＫＷである。サイド
コイル１２のパワーは、トップコイル１７のパワーより
大きい。

【００４３】次いで、ＭＦＣ２８ｈを制御することによ
って、サイドノズル２４に供給されるＡｒガスの流量が
減少される。また、ＭＦＣ２８ｅ、２８ｆを制御するこ
とによって、ガス供給源２６ＹのＯ₂ガスがノズル２
０、２４に供給される。続いて、プラズマが発生された
状態で、所定の時間だけウエハＷを放置する。これによ
って、プラズマの熱によりウェハＷの表面が加熱され
る。

【００４４】この後、トップコイル２０に印加する高周
波電力が１．３ＫＷに上昇されると共に、サイドコイル
２４に印加する高周波電力が３．１ＫＷに上昇される。
これとほぼ同時に、ガス供給源２８ＷのＳｉＦ₄ガス
が、ＭＦＣ２８ａ、２８ｂを制御することによってノズ
ル２０、２４に供給される。また、ガス供給源２６Ｘの
ＳｉＨ₄ガスが、ＭＦＣ２８ｃ、２８ｄを制御すること
によってノズル２０、２４に供給される。これによっ
て、Ａｒガス及びＯ₂ガスに加えて、ＳｉＦ₄ガスおよび
ＳｉＨ₄ガスが導入される。故に、ウェハＷの成膜処理
が開始される。このプロセスガスの組合せでは、シリコ
ン酸化膜５２が形成される。

【００４５】所定膜厚の成膜が完了した後、ガス供給源
２８ＷからのＳｉＦ₄ガスの供給が、ＭＦＣ２８ａ、２
８ｂを制御することよって停止される。また、ガス供給
源２６ＸからのＳｉＨ₄ガスの供給が、ＭＦＣ２８ｃ、
２８ｄを制御することによって停止される。これによっ
て、ウエハＷ上における成膜が停止する。

【００４６】次いで、ジェネレータ１４ｓ、１４ｔから
コイル１２、１７への電力供給が停止され、これによっ
てプラズマが消失する。続いて、ＭＦＣ２８ｇ、２８ｈ
を制御することによってノズル２０、２４に供給される
Ａｒガスが停止される。また、ＭＦＣ２８ｅ、２８ｆを
制御することよって、ガス供給源２６ＹのＯ₂ガスをノ
ズル２０、２４に供給することが停止される。これによ
って、反応チャンバ２へのガスの供給が停止される。こ
の後に、一連の成膜ステップが完了する。ウェハ搬送ロ
ボットによりウェハＷを処理チャンバ２の外部へ搬送す
る。これまでの工程により、第２のワークピース５４が
形成される。第２のワークピースでは、その周辺部にお
けるギャップの埋込性と、その中央部におけるギャップ
の埋込性との間の差が縮小されている。

【００４７】図７(ｄ)に示されるように、第２のワーク
ピースはＣＭＰ法により平坦化される。これまので工程
により、配線導体部間に絶縁物が形成された。 (第３の実施の形態)引き続いて、このようなプラズマ成
膜装置１を用いて膜を堆積する別の方法を説明する。図
８(ａ)〜図８(ｄ)は、半導体集積回路装置の素子分離部
を形成する工程断面図を示す。

【００４８】図８(ａ)を参照すると、基板６０が示され
ている。基板６０は、半導体基板６２および絶縁膜６４
を備える。半導体基板６２には、シリコン酸化膜および
シリコン窒化膜といったシリコン系無機絶縁膜６４が形
成されている。

【００４９】図８(ｂ)を参照すると、基板６０がエッチ
ングされトレンチが基板６０に形成される。トレンチの
形成の結果として、凹部６６ａ、６６ｂ、６６ｃが形成
される。このトレンチは、素子分離用として利用できる
ように形成されている。これまでの工程により、第１の
ワークピース６８が完成する。第１のワークピース６８
は、プラズマ成膜装置のペデスタル７に配置される。

【００５０】図８(ｃ)を参照すると、プラズマ成膜装置
において、第１のワークピース６８上に絶縁膜７０が形
成される。絶縁膜７０としては、シリコン系無機絶縁膜
が例示される。絶縁膜７０の形成は、絶縁膜５２の形成
と同様に行われるけれども、これに限定されるものでは
ない。第２のワークピースでは、その周辺部におけるギ
ャップの埋込性と、その中央部におけるギャップの埋込
性との間の差が縮小されている。

【００５１】図８(ｄ)に示されるように、第２のワーク
ピースはＣＭＰ法により平坦化される。これまので工程
により、素子形成領域間に絶縁物が形成された。

【００５２】好適な実施の形態において本発明の原理を
図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から
逸脱することなく配置および詳細において変更できるこ
とは、当業者によって認識される。本実施の形態に示さ
れた特定の誘導結合プラズマ成膜装置の構成に限定され
るものではない。例えば、本実施の形態の成膜装置は複
数の誘導結合コイルを備えているけれども、本発明は単
一の誘導結合コイルを備える成膜装置にも適用できる。
また、本発明は、ＳｉＨ₄ガスおよびＳｉＦ₄ガスを用い
た絶縁膜を形成する場合について説明されてきたけれど
も、これに限定されないことは言うまでもない。したが
って、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全
ての修正および変更に権利を請求する。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
中心部の凹部と周辺部の凹部との間で凹部の埋込性に差
を縮小可能なプラズマ成膜装置および成膜方法が提供さ
れた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第１の実施の形態に係るプラズマＣＶ
Ｄ装置を示す図面である。

【図２】図２は、第１の実施の形態に係るプラズマＣＶ
Ｄ装置の部分破断図である。

【図３】図３は、図１に示されたＩ−Ｉ線に沿った断面
図である。

【図４】図４(ａ)は、図３に示されたII−II線に沿った
断面図である。図４(ｂ)は、配置部と周辺部との境界付
近を示す断面図である。

【図５】図５(ａ)は、閉部材の別の実施例のための断面
図であり、この図面は、図３に示されたII−II線に相当
する線において示されている。図５(ｂ)は、配置部と周
辺部との境界付近を示す断面図である。

【図６】図６(ａ)〜図６(ｄ)は、発明者が行った実験の
結果を示す図面である。

【図７】図７(ａ)〜図７(ｄ)は、半導体集積回路装置の
配線導体部を形成する工程断面図を示す。

【図８】図８(ａ)〜図８(ｄ)は、半導体集積回路装置の
素子分離部を形成する工程断面図を示す。

【符号の説明】

１…高密度プラズマＣＶＤ装置、２…反応チャンバ、７
…ペデスタル、１…閉部材、１０ａ…環状部材、１０ｂ
…環状被覆膜、１８…ガス導入部、２０…トップノズ
ル、２１…ガス導入部、２０…サイドノズル、２５ａ，
２５ｂ…フッ素含有ガス供給系ライン、２５ｃ，２５ｄ
…ケイ素含有ガス供給系ライン、２５ｅ，２５ｆ…酸化
系ガス供給系ライン、２５ｇ，２５ｈ…不活性ガス供給
系ライン、２６Ｗ…フッ素含有ガス供給源、２６Ｘ…ケ
イ素含有ガス供給源、２６Ｙ…酸化系ガス供給源、２６
Ｚ…不活性ガス供給源、２７ａ，２７ｂ…フッ素含有ガ
ス供給系開閉バルブ、２７ｃ，２７ｄ…ケイ素含有ガス
供給系開閉バルブ、２７ｅ，２７ｆ…酸化系ガス供給系
開閉バルブ、２７ｇ，２７ｈ…不活性ガス供給系開閉バ
ルブ、２８ａ，２８ｂ…ケイ素含有ガス供給系ＭＦＣ、
２８ｃ，２８ｄ…ケイ素含有ガス供給系ＭＦＣ、２８
ｅ，２８ｆ…酸化系ガス供給系ＭＦＣ、２８ｇ，２８ｈ
…不活性ガス供給系ＭＦＣ、３０…制御装置、Ｗ…ウェ
ハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 秀之 千葉県成田市新泉14ー３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン株 式会社内 Ｆターム(参考） 4G075 AA24 AA30 AA63 BC04 CA02 CA03 CA13 CA47 CA65 DA01 EB01 EC02 FA05 FB04 FC11 FC15 4K030 AA04 AA06 AA14 AA16 BA44 CA04 EA06 FA04 GA02 KA46 LA15 5F045 AA08 AB31 AC01 AC02 AC11 AC16 BB17 DP02 DP03 DP04 EH11 EM09

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークピースを配置するための配置部お
   よび該配置部を囲むように設けられた絶縁性の周辺部を
   有するペデスタルと、 前記配置部を囲むように前記周辺部に設けられ前記周辺
   部の比抵抗よりも小さい比抵抗を有する閉部材と、 前記ペデスタルおよび前記閉部材を収容する処理チャン
   バと、 形成される膜の構成元素を供給するためのプロセスガス
   のプラズマを生成するために利用され前記処理チャンバ
   外に配置されたコイルと、 前記コイルに電力を提供する第１の交流電源とを備え
   る、プラズマ成膜装置。
2. 【請求項２】 前記閉部材は、前記配置部を囲むように
   前記ペデスタルの前記周辺部に設けられた導電性被覆膜
   を含む、請求項１に記載のプラズマ成膜装置。
3. 【請求項３】 前記閉部材は、前記配置部を囲むことが
   できるように閉じた形状を有する導電性部品を含む、請
   求項１に記載のプラズマ成膜装置。
4. 【請求項４】 第２の交流電源を更に備え、 前記ペデスタルは、前記第２の交流電源に電気的に結合
   された導体部、および前記配置部を形成するように前記
   導体部上に設けられた絶縁部を有する、請求項１〜３の
   いずれかに記載のプラズマ成膜装置。
5. 【請求項５】 前記ペデスタルの周囲に配置され前記プ
   ロセスガスを供給するための複数の供給孔を更に備え
   る、請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ成膜装
   置。
6. 【請求項６】 前記プロセスガスを供給するガスソース
   を更に備え、 前記プロセスガスは、シリコン系無機絶縁膜を形成する
   ための元素を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のプ
   ラズマ成膜装置。
7. 【請求項７】 前記プロセスガスのプラズマを生成する
   ために利用され前記処理チャンバの外周に配置された別
   のコイルと、 前記別のコイルに電力を提供する第３の交流電源とを更
   に備え、 前記処理チャンバは、所定の軸方向に沿って伸びる側壁
   部および前記側壁部の一端をふさぐように設けられた天
   井部を有しており、 前記コイルは、前記側壁部の外側に配置されており、 前記別のコイルは、前記天井部の外側に配置されてい
   る、請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマ成膜装
   置。
8. 【請求項８】 前記閉部材は、ＳｉＣ、Ｃ、Ｓｉの少な
   くともいずれかを含む材料から作られている、請求項１
   〜７のいずれかに記載のプラズマ成膜装置。
9. 【請求項９】 前記閉部材の比抵抗は、１０⁹Ω・ｍ以
   下である、請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマ成
   膜装置。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載のプラ
    ズマ成膜装置の前記ペデスタルに第１のワークピースを
    配置するステップと、 前記プラズマ成膜装置において前記第１のワークピース
    上に膜を形成して第２のワークピースを形成するステッ
    プとを備える成膜方法。
11. 【請求項１１】 配置する前記ステップに先だって、基
    板に凹部を形成して第１のワークピースを得るステップ
    を更に備え、 膜を形成する前記ステップは、前記凹部に絶縁膜を形成
    するステップを含む、請求項１０に記載の成膜方法。
12. 【請求項１２】 第１のワークピースを得る前記ステッ
    プは、導電膜をエッチングして複数の配線用導電体を形
    成するステップを備え、前記凹部は、前記配線用導電体
    間に位置する、請求項１１に記載の成膜方法。
13. 【請求項１３】 前記凹部は、前記半導体基板に形成さ
    れた素子分離用トレンチを有する、請求項１１に記載の
    成膜方法。
14. 【請求項１４】 前記第２のワークピースを平坦化する
    ステップを更に備える、請求項１０〜１３のいずれかに
    記載の成膜方法。