JP2023064521A - 基板に炭素含有膜を成膜する装置、及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯の高周波電力を用いて良質な炭素含有膜を成膜する技術を提供する。【解決手段】基板に炭素含有膜を成膜する装置は、前記基板が載置されると共に、下部電極を構成する載置台と、前記炭素含有膜の成膜ガスを供給するために設けられると共に、ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯の高周波電力を供給する高周波電源に接続されて上部電極を構成するガスシャワーヘッドとを備え、前記載置台と前記ガスシャワーヘッドとの間の隙間距離は、前記ガスシャワーヘッドから、前記処理容器内に前記成膜ガスを供給すると共に、前記高周波電源から前記上部電極に高周波電力を供給して形成される前記成膜ガスのプラズマの表皮深さの１倍以上、４倍以下の範囲内の距離に設定されている。【選択図】図２
Description
本開示は、基板に炭素含有膜を成膜する装置、及び方法に関する。
半導体デバイスの製造工程においては、基板である半導体ウエハ（以下、「ウエハ」ともいう）に形成された膜のパターニングを行うにあたり、エッチング処理により除去されない部分を覆うハードマスクを用いることがある。出願人は、このハードマスクとして、炭素を含有する膜（炭素含有膜）であるダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ：Diamond Like Carbon）膜を用いることを検討している。
例えば特許文献１には、３００ＭＨｚ以上のマイクロ波を用いて水素ガスを含むガスのプラズマ中で基板を加熱し、この基板に炭化水素を供給して分解させ、ダイヤモンドを析出させる技術が記載されている。また、特許文献２には、プラズマＣＶＤ法により硬質炭素膜を形成するにあたり、成膜基板電極に印加される直流電圧（バイアス電圧）を変化さることにより、炭素膜の硬度を調節する技術が記載されている。
本開示は、ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯の高周波電力を用いて良質な炭素含有膜を成膜する技術を提供する。
本開示は、基板に炭素含有膜を成膜する装置であって、
処理容器内に設けられ、前記基板が載置されると共に、下部電極を構成する載置台と、
前記処理容器内の前記載置台に対向する位置に配置され、前記処理容器内に前記炭素含有膜の成膜ガスを供給するために設けられると共に、ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯の高周波電力を供給する高周波電源に接続されて上部電極を構成するガスシャワーヘッドと、を備え、
前記載置台と前記ガスシャワーヘッドとの間の隙間距離は、前記ガスシャワーヘッドから、前記処理容器内に前記成膜ガスを供給すると共に、前記高周波電源から前記上部電極に高周波電力を供給して形成される前記成膜ガスのプラズマの表皮深さの１倍以上、４倍以下の範囲内の距離に設定されている、装置である。
処理容器内に設けられ、前記基板が載置されると共に、下部電極を構成する載置台と、
前記処理容器内の前記載置台に対向する位置に配置され、前記処理容器内に前記炭素含有膜の成膜ガスを供給するために設けられると共に、ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯の高周波電力を供給する高周波電源に接続されて上部電極を構成するガスシャワーヘッドと、を備え、
前記載置台と前記ガスシャワーヘッドとの間の隙間距離は、前記ガスシャワーヘッドから、前記処理容器内に前記成膜ガスを供給すると共に、前記高周波電源から前記上部電極に高周波電力を供給して形成される前記成膜ガスのプラズマの表皮深さの１倍以上、４倍以下の範囲内の距離に設定されている、装置である。
本開示によれば、ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯の高周波電力を用いて良質な炭素含有膜を成膜することができる。
＜成膜装置＞
初めに、図１を参照しながら、ウエハＷに対して炭素含有膜であるＤＬＣ膜の成膜を行う、実施の形態に係る成膜装置１の構成例について説明する。
図１は、本例の成膜装置１の縦断側面図である。この成膜装置１は、ウエハＷの表面にＣ２Ｈ２ガス、Ｈ２ガス及びＡｒ（アルゴン）ガスを連続的に供給し、プラズマＣＶＤ法によりＤＬＣ膜を成膜する装置として構成されている。
初めに、図１を参照しながら、ウエハＷに対して炭素含有膜であるＤＬＣ膜の成膜を行う、実施の形態に係る成膜装置１の構成例について説明する。
図１は、本例の成膜装置１の縦断側面図である。この成膜装置１は、ウエハＷの表面にＣ２Ｈ２ガス、Ｈ２ガス及びＡｒ（アルゴン）ガスを連続的に供給し、プラズマＣＶＤ法によりＤＬＣ膜を成膜する装置として構成されている。
成膜装置１は、接地されたアルミ製またはアルミ合金製の略円筒状の処理容器１０を備えている。処理容器１０の側面には、図示しない真空搬送室との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口１１が形成されている。この搬入出口１１はゲートバルブ１２により開閉自在に構成されている。
また処理容器１０の底面には、排気路１３が接続されている。排気路１３には、例えば圧力調整バルブ及び真空ポンプ含む真空排気部１４が接続され、予め設定された真空圧力まで処理容器１０内を減圧できるように構成されている。この処理容器１０内にてウエハＷに対するＤＬＣ膜の成膜処理が行われる。
また処理容器１０の底面には、排気路１３が接続されている。排気路１３には、例えば圧力調整バルブ及び真空ポンプ含む真空排気部１４が接続され、予め設定された真空圧力まで処理容器１０内を減圧できるように構成されている。この処理容器１０内にてウエハＷに対するＤＬＣ膜の成膜処理が行われる。
処理容器１０内にはウエハＷを略水平に保持するための載置台２１が設けられている。載置台２１は、処理容器１０内を上下方向に伸びる支柱部２２によって支持されている。支柱部２２の下部側は、処理容器１０の底板を貫通し、処理容器１０の下方側に設けられた昇降機構２３に接続されている。昇降機構２３は、処理容器１０内で載置台２１を昇降させる機能を備える。処理容器１０の下方側へ突出した支柱部２２の周囲には、処理容器１０と昇降機構２３との間に設けられ、処理容器１０内を気密に保つためのカバー部材２４が設けられている。
載置台２１にはヒーター２５が埋設され、ウエハＷを設定温度に加熱することができる。本例では、ウエハＷの加熱温度は、１００～３００℃の範囲内の例えば１００℃に設定されている。
また処理容器１０内には、載置台２１上のウエハＷを保持して昇降させるための図示しない昇降ピンが設けられている。昇降ピンの昇降により載置台２１と外部の図示しない搬送機構との間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。
また処理容器１０内には、載置台２１上のウエハＷを保持して昇降させるための図示しない昇降ピンが設けられている。昇降ピンの昇降により載置台２１と外部の図示しない搬送機構との間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。
本例の載置台２１は、接地され、ＤＬＣ膜の成膜ガスをプラズマ化するための下部電極を構成している。ここで図１には、バイアス用の高周波電力を供給するバイアス用高周波電源が接続されていない下部電極（載置台２１）の例を示してある。なお、後述の図２に示すように、載置台２１に対しては、整合器４３を介してバイアス用高周波電源４４を接続する構成としてもよい。
また処理容器１０の天井面には、ウエハＷに向けて成膜ガスを供給するための扁平な円盤状のガスシャワーヘッド３が設けられている。ガスシャワーヘッド３は、絶縁部材３４を介して処理容器１０に取り付けられている。
ガスシャワーヘッド３の内部には、成膜ガスを拡散させるための拡散空間３１が形成されている。また拡散空間３１の底面には、ウエハＷに向けて成膜ガスを吐出するための多数の吐出孔３２が分散して設けられている。
ガスシャワーヘッド３の内部には、成膜ガスを拡散させるための拡散空間３１が形成されている。また拡散空間３１の底面には、ウエハＷに向けて成膜ガスを吐出するための多数の吐出孔３２が分散して設けられている。
上述のガスシャワーヘッド３の上面には、給電棒３３の一端が接続され、その他端は整合器４１に接続されている。図１に示す例において、整合器４１は、処理容器１０の上面を覆うカバー部材３５の上面側に設けられている。整合器４１は、プラズマ形成用の高周波電力を供給する高周波電源４２に接続されている。この観点でガスシャワーヘッド３は、成膜ガスをプラズマ化するための上部電極を構成している。
上述のように、本開示の成膜装置１は、上部電極をなすガスシャワーヘッド３と、下部電極をなす載置台２１とにより平行平板型のプラズマ処理装置を構成している。これらガスシャワーヘッド３と載置台２１との間の空間にウエハＷを載置し、Ｃ２Ｈ２ガスやＨ２ガスなどを供給して高周波電力を供給することにより、これらのガスが電離してプラズマが形成される。
高周波電源４２は、ＶＨＦ帯である３０ＭＨｚ～３００ＭＨｚの範囲内、またはＵＨＦ帯である３００ＭＨｚ～３ＧＨｚの範囲内の周波数の高周波電力を供給する。以下の例では、９０ＭＨｚまたは１８０ＭＭＨｚの高周波電力を供給可能に構成されている場合について説明する。
ガスシャワーヘッド３の拡散空間３１には、ガス供給路５１の下流側端部が接続されている。このガス供給路５１の上流側には、ＤＬＣ膜の原料であるＣ２Ｈ２ガスの供給用流路であるＣ２Ｈ２ガス供給管５２、反応ガスであるＨ２ガスの供給用流路であるＨ２ガス供給管５３、及び、プラズマ発生用に添加されるＡｒガスの供給用流路であるＡｒガス供給管５４が合流している。
Ｃ２Ｈ２ガス供給管５２の上流側端部には、Ｃ２Ｈ２ガス供給源５０１が接続され、上流側から順に流量調節部Ｍ５０１、バルブＶ５０１が介設されている。またＨ２ガス供給管５３の上流側端部には、Ｈ２ガス供給源５０２が接続され、上流側から順に流量調節部Ｍ５０２、バルブＶ５０２が介設されている。さらにＡｒガス供給管５４の上流側端部には、Ａｒガス供給源５０３が接続され、上流側から順に流量調節部Ｍ５０３、バルブＶ５０３が介設されている。
これらＣ２Ｈ２ガス、Ｈ２ガス及びＡｒガスの混合ガスは、ガス供給路５１を介してガスシャワーヘッド３の拡散空間３１に流れ込み、吐出孔３２を通って、成膜ガスとして処理容器１０内に供給される。
これらＣ２Ｈ２ガス、Ｈ２ガス及びＡｒガスの混合ガスは、ガス供給路５１を介してガスシャワーヘッド３の拡散空間３１に流れ込み、吐出孔３２を通って、成膜ガスとして処理容器１０内に供給される。
上述の構成を備えた成膜装置１は、制御部１００を備えている。制御部１００は、プログラムを記憶した記憶部、メモリ、ＣＰＵを含むコンピュータにより構成される。プログラムは、制御部１００から成膜装置１の各部に向けて制御信号を出力し、各ガスの給断や高周波電力の給電制御を行うことにより、ＤＬＣ膜の成膜処理を実行するように命令（ステップ）が組まれている。プログラムは、コンピュータの記憶部、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、不揮発性メモリなどに格納され、この記憶部から読み出されて制御部１００にインストールされる。
＜成膜処理動作＞
以上に説明した構成を備える成膜装置１の動作について簡単に説明しておく。
初めに、ゲートバルブ１２を開き、不図示の真空搬送室内に設けられた搬送機構により、搬入出口１１を介してウエハＷを搬入する。搬入されたウエハＷは、不図示の昇降ピンを介して搬送機構から載置台２１に受け渡され、その上面に載置される（ウエハＷを載置台２１に載置する工程）。次いで処理容器１０内から搬送機構を退避させ、ゲートバルブ１２を閉じたら、真空排気部１４により処理容器１０内の真空排気を実施し、処理容器１０内を予め設定された圧力に調節する。また、ヒーター２５によりウエハＷを既述の１００℃に加熱する。
以上に説明した構成を備える成膜装置１の動作について簡単に説明しておく。
初めに、ゲートバルブ１２を開き、不図示の真空搬送室内に設けられた搬送機構により、搬入出口１１を介してウエハＷを搬入する。搬入されたウエハＷは、不図示の昇降ピンを介して搬送機構から載置台２１に受け渡され、その上面に載置される（ウエハＷを載置台２１に載置する工程）。次いで処理容器１０内から搬送機構を退避させ、ゲートバルブ１２を閉じたら、真空排気部１４により処理容器１０内の真空排気を実施し、処理容器１０内を予め設定された圧力に調節する。また、ヒーター２５によりウエハＷを既述の１００℃に加熱する。
しかる後、成膜ガスの供給を開始すると共に、高周波電源４２からの高周波電力の供給を開始する。また、図２に示す例のように、載置台２１に接続された整合器４３からのバイアス用の高周波電力の供給を行う場合には、この電力供給も開始する。
上述の動作により、処理容器１０内に供給された成膜ガスがプラズマ化され、プラズマ中に含まれるイオンによりウエハＷの表面にＤＬＣ膜が成膜されていく（基板に炭素含有膜を成膜する工程）。
上述の動作により、処理容器１０内に供給された成膜ガスがプラズマ化され、プラズマ中に含まれるイオンによりウエハＷの表面にＤＬＣ膜が成膜されていく（基板に炭素含有膜を成膜する工程）。
こうして予め設定された期間、プラズマ化された成膜ガスによる成膜を継続することにより、所望の膜厚のＤＬＣ膜が形成される。次いで、高周波電力の供給を終了すると共に、成膜ガスの供給を停止する。その後、搬入時とは反対の手順でウエハＷを処理容器１０から搬出し、次のウエハＷの搬入を待つ。
＜ＤＬＣ膜の膜質制御＞
以上に説明した構成の成膜装置１を用いてＤＬＣ膜を成膜するにあたり、生産効率の観点からは、より成膜速度の速い成膜処理を行えることが好ましい。この観点で、発明者らは、従来、用いられている周波数（１３．５６ＭＨｚ）よりも高いプラズマ密度が得られる周波数範囲として、ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯の高周波電力に着目した。
以上に説明した構成の成膜装置１を用いてＤＬＣ膜を成膜するにあたり、生産効率の観点からは、より成膜速度の速い成膜処理を行えることが好ましい。この観点で、発明者らは、従来、用いられている周波数（１３．５６ＭＨｚ）よりも高いプラズマ密度が得られる周波数範囲として、ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯の高周波電力に着目した。
また、ハードマスクの用途に用いる場合には、ＤＬＣ膜は、高いエッチング選択性を持っていることが好ましい。この観点で、膜密度は、ＤＬＣ膜のエッチング選択性を評価する指標となる。即ち、膜密度の高いＤＬＣ膜は、不純物の含有量が少なく、且つ、結合状態もダイヤモンドに近いため、耐エッチング性が高い傾向にある。膜密度が１．８ｇ／ｃｍ３以上、好適には、２．０ｇ／ｃｍ３以上のＤＬＣ膜は、実用上、十分に高い耐エッチング性を発揮すると評価することができる。
このような課題を踏まえ、発明者らは、高い生産性の下、良好な膜質のＤＬＣ膜が得られる成膜条件を探索した。この結果、ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯の高周波電力を高出力で供給して成膜ガスをプラズマ化すれば、高い成膜速度で高密度のＤＬＣ膜が得られるという単純な対応関係があるわけではないことが分かった。このような成膜条件を見出すためには、ＤＬＣ膜の成膜メカニズムや、高周波電力の供給法に応じて変化するプラズマの特性についての十分な理解に基づいて適切な制御変数を選択したうえで好適な制御範囲を特定することが必要となる。
発明者らは、膜密度の高いＤＬＣ膜の成膜にあたっては、成膜ガスのプラズマ中のイオンが重要であることを把握している。即ち、適切なイオンエネルギーを有する成膜ガスのイオンを高密度で供給することにより、ＤＬＣ膜の膜密度も高くすることができる。一方で、プラズマ中に含まれるラジカル成分は、ＤＬＣ膜の膜密度を低下させる要因となる。
このような知見を踏まえ、図１を用いて説明したものとほぼ同様の構成の成膜装置１を用いてＤＬＣ膜の成膜を行い、成膜条件を変化させてプラズマ中のイオンエネルギーの分布やＤＬＣ膜の特性の測定を行った。
図２は、図１の成膜装置１（平行平板型のプラズマ処理装置）を模式的に示している。成膜条件としては、（ｉ）高周波電源４２からの供給電力、（ｉｉ）バイアス用の高周波電力の供給の有無、（ｉｉｉ）バイアス用の高周波電力を供給する場合には、その供給電力、及び（ｉｖ）載置台２１とガスシャワーヘッド３との隙間距離（以下、「電極ギャップ」ともいう）を変化させた。電極ギャップは、載置台２１を昇降させることにより調節することができる。
図２は、図１の成膜装置１（平行平板型のプラズマ処理装置）を模式的に示している。成膜条件としては、（ｉ）高周波電源４２からの供給電力、（ｉｉ）バイアス用の高周波電力の供給の有無、（ｉｉｉ）バイアス用の高周波電力を供給する場合には、その供給電力、及び（ｉｖ）載置台２１とガスシャワーヘッド３との隙間距離（以下、「電極ギャップ」ともいう）を変化させた。電極ギャップは、載置台２１を昇降させることにより調節することができる。
また、電極ギャップの影響を評価する指標として、高周波電源４２から供給される高周波電力がプラズマＰへ進入する尺度である表皮深さに着目した。プラズマの表皮深さは、下記（１）式により算出することができる。
δ＝（ｃ／ωｐ） …（１）
ここで、δは表皮深さ、ｃは光速、ωｐは電子プラズマ周波数であり、下記（２）式で表される。
ωｐ=(ｎｅｅ２／ｍε０)１／２…（２）
但し、ｎeは電子密度、eは電荷、ｍは電子の質量、ε０は真空の誘電率である。プラズマ中の電子密度は、ラングミュアプローブなどにより測定することができる。
δ＝（ｃ／ωｐ） …（１）
ここで、δは表皮深さ、ｃは光速、ωｐは電子プラズマ周波数であり、下記（２）式で表される。
ωｐ=(ｎｅｅ２／ｍε０)１／２…（２）
但し、ｎeは電子密度、eは電荷、ｍは電子の質量、ε０は真空の誘電率である。プラズマ中の電子密度は、ラングミュアプローブなどにより測定することができる。
＜膜質制御実験１：バイアス用高周波電力供給または非供給＞
初めに、（ｉｉ）バイアス用の高周波電力を供給した場合、供給しない場合の影響と、前者の場合に、（ｉｉｉ）バイアス用の高周波電力を変化させた場合の影響について、図３～図５を参照しながら説明する。
初めに、（ｉｉ）バイアス用の高周波電力を供給した場合、供給しない場合の影響と、前者の場合に、（ｉｉｉ）バイアス用の高周波電力を変化させた場合の影響について、図３～図５を参照しながら説明する。
既述のように、ＤＬＣ膜は成膜ガスのプラズマ中のイオンを利用して成膜される。従来の１３．５６ＭＨｚの高周波電力においても、イオンを利用した成膜においては、載置台２１へのバイアス用の高周波電力供給を行い、プラズマ中のイオンをウエハＷ側へと引き込む操作を行うことが一般的である。
そこで、バイアス用の高周波電力（３～３０ＭＨｚの範囲内の１３．５６ＭＨｚ）を供給（実験例１－１：１０００Ｗ、実験例１－２：４００Ｗ）、非供給（実験例１－３：０Ｗ）と変化させ、プラズマ中のイオンエネルギー密度、得られたＤＬＣ膜の構造分析、膜応力測定、及びドライエッチング速度を測定した。
成膜処理のパラメータとして、処理容器１０内の圧力は、２０ｍＴｏｒｒ（２．６７Ｐａ）、Ｃ２Ｈ２ガス供給流量２０ｓｃｃｍ、Ａｒガス供給流量１８０ｓｃｃｍ、ウエハＷ加熱温度１００℃、高周波電源４２から供給される高周波電力の周波数１８０ＭＨｚ、供給電力（以下、「プラズマ供給電力」ともいう）１０００Ｗ、電極ギャップＧ＝３０ｍｍ（プラズマの表皮深さδ＝７ｍｍに対する比Ｇ／δ＝４．５）とした。
イオンエネルギー密度はマルチグリッド型のアナライザ、マルチメータ（ＡＤＣＭＴ社製、７３５２Ａ）およびソースメーター（ＫＥＩＴＨＲＥＹ社製、２４１０）により測定し、得られたＤＬＣ膜の構造はラマン光分析を行った。膜応力は、ＦＬＸ式の応力計（東邦テクノロジー社製）により測定し、ドライエッチング速度は、ＣＦ系ガスによるドライエッチング処理前後のＤＬＣ膜の膜厚変化から求めた。
図３は、バイアス用の高周波電力（以下、「バイアス電力」ともいう）を変化させた場合におけるプラズマ中のイオンエネルギー分布を示している。図３の横軸は、イオンエネルギーの相対的な大きさを示し、縦軸は電流密度の相対的な大きさを示している。同図中、太い実線は実験例１－１のイオンエネルギー分布を示し、破線は実験例１－２、細い実線は実験例１－３の各イオンエネルギー分布を示している。図３の各実験例には、プラズマ供給電力及びバイアス電力の値をこの順に併記してある。
図３に示す結果によれば、バイアス用の高周波電力を１０００Ｗに設定した実験例１－１の場合には、他の例（実験例１－２、３）と比較して、プラズマ中に含まれるイオンエネルギーの平均値は大きい。また、イオンエネルギー分布は、最も幅が広く、比較的小さな２つのピークが含まれている。
一方、バイアス用の高周波電力を供給しない実験例１－３は、プラズマ中に含まれるイオンエネルギーの平均値は相対的に小さい。また、イオンエネルギーの分布は、１つのピークを中心として、比較的狭いイオンエネルギーの範囲内のイオンが集中した、シャープな単峰の分布となっている。
またバイアス用の高周波電力が４００Ｗの実験例１－２では、イオンエネルギーの平均値、及びイオンエネルギー分布の幅のいずれについても、他の例（実験例１－１、３）の間の値となっている。なお、イオンエネルギー分布については、比較的小さな２つのピークが含まれ、実験例１－１に近い形状となっている。
次いで、実験例１－１～１－３の各条件下で成膜したＤＬＣ膜についてのラマン光分析を行った結果（ラマンスペクトル）を図４に示す。図４の横軸は、入射光と散乱光との波数の違いを示すラマンシフト、縦軸は散乱光の強度（任意単位）である。図３と同様に、太い実線は実験例１－１、破線は実験例１－２、細い実線は実験例１－３の各ラマンスペクトルを示している。
ラマンスペクトルにおいて、ダイヤモンド構造の炭素原子は、ラマンシフトの波数が１５００ｃｍ－１の近傍領域で散乱が大きくなる。従って、この波数付近に集中したラマンスペクトル程、ダイヤモンド構造に近い、良質なＤＬＣ膜であると評価することができる。
この観点で図４を見ると、細い実線で示す実験例１－３（バイアス用の高周波電力：０Ｗ）は、ラマンシフトの波数が１５００ｃｍ－１の近傍領域以外の高波数領域（以下、「ベース領域」ともいう）にて高い強度で散乱光が検出された。これはダイヤモンド構造以外の炭素原子や、不純物を比較的多く含み、ＤＬＣ膜というよりも、ポリマー状の炭素含有膜（ＰＬＣ：Polymer Like Carbon）が成膜されていると評価することができる。
一方、実験例１－１、１－２のラマンスペクトルは、実験例１－３と比較してラマンシフトの波数が１５００ｃｍ－１の近傍領域に集中したスペクトル形状を呈している。この観点で、不純物の含有量が比較的少なく、ダイヤモンド構造の炭素原子を多く含む、良好な膜質のＤＬＣ膜が得られていると評価できる。特に、実験例１－１の結果は、ベース領域の散乱光強度が低く抑えられている。
図５は、これら実験例１－１～１－３にて得られたＤＬＣ膜についての膜応力及びドライエッチング速度の測定結果を示している。図５の横軸はバイアス用の高周波電力を示している。また、左側の縦軸はＤＬＣ膜の膜応力の値、右側の縦軸はドライエッチング速度の値を示している。同図中、膜応力の測定結果は四角のプロットで示し、ドライエッチング速度の測定結果は、ひし形のプロットで示してある。
膜応力の値が低い程（絶対値が大きい程）、締まりが良く高密度でエッチング耐性の高いＤＬＣ膜が得られる傾向がある。
膜応力の値が低い程（絶対値が大きい程）、締まりが良く高密度でエッチング耐性の高いＤＬＣ膜が得られる傾向がある。
図４のラマンスペクトルの測定結果にて評価したように、より良質なＤＬＣ膜が形成されている実験例１－１、１－２にて得られたＤＬＣ膜は、膜密度が低く、ドライエッチング速度も小さい。これに対して実験例１－３にて得られたＤＬＣ膜は、膜応力の絶対値が小さく、ドライエッチング速度も大きい。
以上、図３～図５を用いて確認した実験例１－１～１－３の結果を踏まえると、バイアス用の高周波電力を供給しない場合（実験例１－３）と比較して、十分に大きなバイアス用高周波電力を供給する場合（実験例１－１、１－２）の方が良質なＤＬＣ膜が得られていると言える。
そこで、バイアス用高周波電力を供給する条件下にて、高周波電源４２からのプラズマ供給電力を増加させていけば、良好な膜質のＤＬＣ膜を速い成膜速度で成膜することが可能なようにも思われる。
しかしながら、後述する図１０中に丸いプロットに示すように、バイアス用高周波電力を１０００Ｗに固定した条件下でプラズマ供給電力を増やしていくと、ＤＬＣ膜の膜密度が次第に低下し、目標値である２．０ｇ／ｃｍ３を下回ってしまうことが分かった。なお、同じく後述する図１２中に丸いプロットで示すように、プラズマ供給電力の増加に連れてＤＬＣ膜の成膜速度は次第に高くなり、その後、飽和する傾向が見られる。
しかしながら、後述する図１０中に丸いプロットに示すように、バイアス用高周波電力を１０００Ｗに固定した条件下でプラズマ供給電力を増やしていくと、ＤＬＣ膜の膜密度が次第に低下し、目標値である２．０ｇ／ｃｍ３を下回ってしまうことが分かった。なお、同じく後述する図１２中に丸いプロットで示すように、プラズマ供給電力の増加に連れてＤＬＣ膜の成膜速度は次第に高くなり、その後、飽和する傾向が見られる。
以上に確認したように、バイアス用高周波電力を供給する条件下では、ＶＨＦ帯のプラズマ供給電力を増加させていけば、高い成膜速度で高密度のＤＬＣ膜が得られるという単純な対応関係があるわけではないことが確認された。
そこで、次にバイアス用高周波電力を供給しない条件下にて成膜条件を変化させた場合の影響についてさらに詳しく検討する。
そこで、次にバイアス用高周波電力を供給しない条件下にて成膜条件を変化させた場合の影響についてさらに詳しく検討する。
＜膜質制御実験２：単周波供給＞
図６Ａ～図７Ｃには、（ｉｉ）についてバイアス用の高周波電力を供給せず（以下、高周波電源４２からの「単周波供給」ともいう）、（ｉｖ）電極ギャップが異なる条件下で、（ｉ）高周波電源４２からの供給電力を変化させた場合のプラズマ中のイオンエネルギー分布の測定結果、及びＤＬＣ膜のラマンスペクトルを示している。
図６Ａ～図７Ｃには、（ｉｉ）についてバイアス用の高周波電力を供給せず（以下、高周波電源４２からの「単周波供給」ともいう）、（ｉｖ）電極ギャップが異なる条件下で、（ｉ）高周波電源４２からの供給電力を変化させた場合のプラズマ中のイオンエネルギー分布の測定結果、及びＤＬＣ膜のラマンスペクトルを示している。
図６Ａ～図６Ｃには、電極ギャップＧ＝３０ｍｍ（Ｇ／δ＝４．５）、Ｇ＝２０ｍｍ（Ｇ／δ＝２．９）、Ｇ＝１０ｍｍ（Ｇ／δ＝１．４）の各条件下で、高周波電源４２からのプラズマ供給電力を１０００Ｗ、５００Ｗ、２００Ｗと変化させた場合のイオンエネルギー分布の測定結果を示している。その他のプロセス条件については、既述の実験例１－３と同様である。
各図の横軸及び縦軸は、図３と同様であり、太い実線はプラズマ供給電力が１０００Ｗ、破線は５００Ｗ、細い実線は２００Ｗの各イオンエネルギー分布を示している。
各図の横軸及び縦軸は、図３と同様であり、太い実線はプラズマ供給電力が１０００Ｗ、破線は５００Ｗ、細い実線は２００Ｗの各イオンエネルギー分布を示している。
また図７Ａ～図７Ｃには、電極ギャップＧ＝３０ｍｍ、２０ｍｍ、１０ｍｍの各条件下で、高周波電源４２からのプラズマ供給電力を５００Ｗ、２５００Ｗと変化させて成膜したＤＬＣ膜についてのラマンスペクトルを示している。その他のプロセス条件については、既述の実験例１－３と同様である。
各図の横軸及び縦軸は、図４と同様であり、実線はプラズマ供給電力が５００Ｗ、破線は２５００Ｗのラマンスペクトルを示している。
各図の横軸及び縦軸は、図４と同様であり、実線はプラズマ供給電力が５００Ｗ、破線は２５００Ｗのラマンスペクトルを示している。
図６Ａ～図６Ｃに示す各条件下でのイオンエネルギーの分布形状は、いずれも比較的狭いイオンエネルギーの範囲内のイオンが集中した、シャープな単峰の分布となっている。一方で、高周波電源４２からのプラズマ供給電力を変化させたときのイオンエネルギーの分布の変化は、電極ギャップの大きさの違いに応じて、その挙動が異なる。
すなわち、電極ギャップＧ＝３０ｍｍである図６Ａでは、プラズマ供給電力を２００Ｗ→５００Ｗ→１０００Ｗと増大させていくと、イオンエネルギーの分布のピークの位置は、次第に低エネルギー側へとシフトしている。このとき、イオンエネルギーの分布のピークの高さは、プラズマ供給電力の大きさの違いによってそれほど大きくは変化していない。
一方、図６Ｂ（電極ギャップＧ＝２０ｍｍ）、図６Ｃ（Ｇ＝１０ｍｍ）では、プラズマ供給電力の増大に対応して、イオンエネルギーの分布のピークの位置は、高エネルギー側へとシフトしている。
また、イオンエネルギーの分布のピークの高さは、図６Ｂにおいては、プラズマ供給電力が５００Ｗの場合が最も高く、次いで１０００Ｗ、さらに２００Ｗの場合が最も低くなっている。これに対して図６Ｃでは、プラズマ供給電力の増大に応じて、次第にピークが高くなっていく傾向がみられる。
また、イオンエネルギーの分布のピークの高さは、図６Ｂにおいては、プラズマ供給電力が５００Ｗの場合が最も高く、次いで１０００Ｗ、さらに２００Ｗの場合が最も低くなっている。これに対して図６Ｃでは、プラズマ供給電力の増大に応じて、次第にピークが高くなっていく傾向がみられる。
このようにバイアス用の高周波電力を供給しない単周波供給の場合には、いずれも単峰のイオンエネルギー分布が得られる。一方で、プラズマ供給電力の変化に対応するイオンエネルギー分布の変化の挙動は、電極ギャップの違いに応じて互いに相違する。
そして、このようなイオンエネルギー分布の変化に応じて、各条件下で成膜されたＤＬＣ膜の膜質も変化する。
そして、このようなイオンエネルギー分布の変化に応じて、各条件下で成膜されたＤＬＣ膜の膜質も変化する。
すなわち、図７Ａ（電極ギャップＧ＝３０ｍｍ）では、プラズマ供給電力が低い（５００Ｗ）条件下で成膜したＤＬＣ膜の方が、ラマンスペクトルのベース領域における散乱光強度が低く、良質なＤＬＣ膜が得られている。
これとは反対に、図７Ｂ（電極ギャップＧ＝２０ｍｍ）、図７Ｃ（電極ギャップＧ＝１０ｍｍ）では、プラズマ供給電力が高い（２５００Ｗ）条件下で成膜したＤＬＣ膜の方が、ラマンスペクトルのベース領域における散乱光強度が低くなっている。
これとは反対に、図７Ｂ（電極ギャップＧ＝２０ｍｍ）、図７Ｃ（電極ギャップＧ＝１０ｍｍ）では、プラズマ供給電力が高い（２５００Ｗ）条件下で成膜したＤＬＣ膜の方が、ラマンスペクトルのベース領域における散乱光強度が低くなっている。
＜総合評価＞
図７Ｂ、図７Ｃに記載の例からは、プラズマ供給電力を高くすると良好な膜質のＤＬＣ膜が得られる条件があることが確認できた。これはバイアス用高周波電力を供給し、且つ、プラズマ供給電力を高くしてった場合に、ＤＬＣ膜の膜密度が次第に低下してしまう図１０中の丸いプロットの挙動とは異なる。即ち、図７Ｂ、図７Ｃの結果は、（ｉｖ）電極ギャップを制御変数に含めた場合に、良好な膜質のＤＬＣ膜を成膜しつつ、高い成膜速度が得られる成膜条件が存在し得ることを示している。
図７Ｂ、図７Ｃに記載の例からは、プラズマ供給電力を高くすると良好な膜質のＤＬＣ膜が得られる条件があることが確認できた。これはバイアス用高周波電力を供給し、且つ、プラズマ供給電力を高くしてった場合に、ＤＬＣ膜の膜密度が次第に低下してしまう図１０中の丸いプロットの挙動とは異なる。即ち、図７Ｂ、図７Ｃの結果は、（ｉｖ）電極ギャップを制御変数に含めた場合に、良好な膜質のＤＬＣ膜を成膜しつつ、高い成膜速度が得られる成膜条件が存在し得ることを示している。
このような成膜条件が得られる前提として、発明者らは、図３、図６Ａ～図６Ｃに示すイオンエネルギー分布を調節することが重要であると考えている。即ち、このイオンエネルギー分布のピークが、適切なイオンエネルギーに対応するようにプラズマを形成することにより、プラズマ供給電力が変化しても、良質なＤＬＣ膜を得ることが可能となると考えられる。
そして図６Ａ～図６Ｃの実験結果によれば、イオンエネルギー分布のピークの位置を調節する制御変数の１つに（ｉｖ）電極ギャップの調節がポイントとなることを把握することができる。
特に従来（例えば１３．５６ＭＨｚ）よりも周波数が高いＶＨＦ帯やＵＨＦ帯では、プラズマに対する表皮深さが小さくなる。このとき、表皮深さに比して電極ギャップが大きいと、載置台２１とガスシャワーヘッド３との間には、良質な膜質を得ることが可能なイオンエネルギー分布を持ち、且つ、十分な大きさのプラズマが形成されていないおそれがある。
そこで発明者らは、下部電極である載置台２１と上部電極であるガスシャワーヘッド３との間の隙間距離（電極ギャップ）と、これらの電極間に形成されるプラズマの表皮深さとの比に着目した。この比の値を適切な範囲内に調節することにより、高い成膜速度を得つつ、良質なＤＬＣ膜を得ることができる。
図８～図１３は、バイアス用高周波電力を供給した場合（図８、図１０、図１２）と、バイアス用高周波電力を供給しない場合（図９、図１１、図１３）とにおいて、電極ギャップをパラメータとして、プラズマ供給電力を変化させた条件下で成膜したＤＬＣ膜の各種特性を示している。図８、図９は、ＤＬＣ膜の膜応力の変化を示し、図１０、図１１はＤＬＣ膜の膜密度の変化を示している。以下の説明では、既述のＤＬＣ膜の膜密度の目標値を２．０ｇ／ｃｍ３以上に設定した場合について説明する。図１０、図１１中に示す破線は、左記の目標値を示し、この破線よりも上方側にプロットされたＤＬＣ膜が目標値を満たす膜密度を有している。また、図１２、図１３は、ＤＬＣ膜の成膜速度の変化を示している。
図８中に丸印のプロットで示すように、例えばバイアス用高周波電力を供給し、電極ギャップが３０ｍｍ（Ｇ／δ＝４．５）の場合には、プラズマ供給電力を増加させていくと、ＤＬＣ膜の膜応力の絶対値は、徐々に小さくなり、やがて飽和する傾向が見られる。また、図１０中に丸印のプロットで示すように、同様の条件下におけるＤＬＣ膜の膜密度の変化は、膜応力の変化に対応した挙動を示す。即ち、プラズマ供給電力を増加させていくと、ＤＬＣ膜の膜密度は、徐々に小さくなり、やがて飽和する傾向が見られる。そして、プラズマ供給電力が１０００Ｗ以上では、ＤＬＣ膜の膜密度は目標値（２．０ｇ／ｃｍ３）よりも低い値となっている。
次いで、単周波の例では、ＤＬＣ膜の膜密度について、電極ギャップが１０ｍｍ（Ｇ／δ＝１．４）、プラズマ供給電力２５００Ｗの場合のデータのみを取得している（図１１）。図１１に示すように、この条件で成膜したＤＬＣ膜の膜密度は、目標値を上回っている。
ここで、３つの電極ギャップを比較可能な図９の膜応力の変化を見てみると、プラズマ供給電力が２５００Ｗの場合において、電極ギャップが小さくなるほど、膜応力の絶対値が大きくなる傾向が見られる。図１１のプロットに係るＤＬＣ膜について、膜密度が目標値を上回っていることは、この膜応力の状態を反映した結果と評価することができる。
ここで、３つの電極ギャップを比較可能な図９の膜応力の変化を見てみると、プラズマ供給電力が２５００Ｗの場合において、電極ギャップが小さくなるほど、膜応力の絶対値が大きくなる傾向が見られる。図１１のプロットに係るＤＬＣ膜について、膜密度が目標値を上回っていることは、この膜応力の状態を反映した結果と評価することができる。
また図１２、図１３に示すように、バイアス用高周波電力を供給した場合、単周波の場合の双方において、いずれの電極ギャップであっても、プラズマ供給電力を増加させると成膜速度が高くなる傾向があることを確認できた。
以上に確認した内容をまとめる。図９に示す実験結果によると、単周波の場合には、プラズマ供給電力が１０００Ｗ以上、２５００Ｗ以下の領域では、電極ギャップをＧ＝２０ｍｍ、１０ｍｍに設定し、電極ギャップＧと、プラズマの表皮深さδとの比Ｇ／δを１以上、４以下の範囲内の２．９、１．４に設定することが好ましい。これにより、電極ギャップＧ＝３０ｍｍの場合と比較して、膜応力の絶対値を増大させ、これに応じて膜密度の高いＤＬＣ膜を得ることができる。特に、Ｇ／δの値が１以上、２以下の範囲内の１．４（Ｇ＝１０ｍｍ）の場合には、目標値である２．０ｇ／ｃｍ３の膜密度が達成できることが確認できる（図１１）。
また、図８に示す実験結果によると、バイアス用高周波電力を供給する場合には、プラズマ供給電力が１０００Ｗ以上、２５００Ｗ以下の領域では、電極ギャップをＧ＝２０ｍｍに設定し、電極ギャップＧと、プラズマの表皮深さδとの比Ｇ／δを１以上、４以下の範囲内、好適には、２以上、３以下の範囲内の２．９に設定することが好ましい。図８に示す膜応力の測定結果を踏まえると、電極ギャップＧ＝３０ｍｍの場合と比較して、膜応力の絶対値を増大させ、相対的に膜密度の高いＤＬＣ膜を得ることができると推定される。
なお、図３、図４を用いて説明した実験結果を踏まえると、バイアス用高周波電力は、４００Ｗ以上、１０００Ｗ以下の範囲内の値に設定することが好ましい。
なお、図３、図４を用いて説明した実験結果を踏まえると、バイアス用高周波電力は、４００Ｗ以上、１０００Ｗ以下の範囲内の値に設定することが好ましい。
また、上記説明では、表皮深さδが７ｍｍの場合について説明してきたが、採用可能な表皮深さδの範囲はこの限りではない。電極ギャップＧと、プラズマの表皮深さδとの比Ｇ／δが１以上、４以下となる範囲で適宜選択可能である。例えば、電極ギャップＧが６～３２ｍｍ、表皮深さδが５．３～７．８ｍｍの範囲において、電極ギャップＧと、プラズマの表皮深さδとの比Ｇ／δが１以上、４以下となるように各条件を選択することができる。
ここで、上述の表皮深さの範囲（δ：５．３～７．８ｍｍ）の設定根拠について説明しておく。ＤＬＣ膜の成膜が行われる２～２００ｍＴｏｒｒ（０．２７～２６．７Ｐａ）の圧力範囲では、ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯における表皮深さの値は、ほぼ一定値に収束することが知られている。従って、この圧範囲にて、ＶＨＦ帯に含まれる高周波電力を供給してプラズマを形成し、電子密度を特定すれば、既述の（１）、（２）式に基づいてプラズマの表皮深さの範囲を特定することができる。
そこで、Ａｒガスの供給雰囲気下（Ａｒガス供給流量４５０ｓｃｃｍ）で処理容器１０内の圧力を１００ｍＴｏｒｒ（１３．３Ｐａ）、電極ギャップＧ＝３０ｍｍに設定し、プラズマ供給電力を２００～９００Ｗの間で変化させて、プラズマ密度（Ａｒイオン密度）の測定を行った。平衡状態のプラズマにおいて、Ａｒイオン密度と電子密度とはほぼ等しいので、（１）、（２）式に基づいて表皮深さδを算出することができる。
図１４は、プラズマ供給電力に対する、プラズマ密度の測定結果を示している。この測定結果に基づいて回帰式を求めたところ、プラズマ密度Ｙと、プラズマ供給電力との関係は、下記（３）式にて表すことができた。
Ｙ＝６×１０８Ｘ－９×１０９ （Ｒ２＝０．９９３１） …（３）
そして（３）式に基づいて、プラズマ供給電力が２５００Ｗにおけるプラズマ密度を計算すると、約１．４９１×１０１２［１／ｃｍ３］となる。
Ｙ＝６×１０８Ｘ－９×１０９ （Ｒ２＝０．９９３１） …（３）
そして（３）式に基づいて、プラズマ供給電力が２５００Ｗにおけるプラズマ密度を計算すると、約１．４９１×１０１２［１／ｃｍ３］となる。
ここで、上記測定では、９００Ｗ付近から飽和していくのが確認できた。これは、供給した電力がすべてプラズマに吸収されずに、例えば、載置台２１の下側空間等に漏れていくものと推測する。また、電極ギャップＧを３０ｍｍ以下にした場合でも同様な傾向である。また、Ａｒガスに他のガス（例えば、ＣｘＨｙの炭化水素ガスなど）を混合すると、プラズマ密度が低下する傾向がある。したがって、これらと（３）式からプラズマ密度としては、約１．０×１０１２［１／ｃｍ３］が上限と考えることができる。
これら、実験にて測定し、または回帰式、および、推測にて算出したプラズマ密度（≒電子密度）に基づき、（１）、（２）式を用いて表皮深さδ［ｍｍ］を算出した。プラズマ密度と表皮深さとの対応関係を図１５に示す。この結果によれば、ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯の高周波電力を用い、プラズマ電力が１０００Ｗ以上、２５００Ｗ以下の範囲（プラズマ密度：約５．９×１０１１～１．０×１０１２の範囲）にてプラズマを形成すると、表皮深さδはおよそ５．３～７．８ｍｍの範囲で変化することが分かった。そして、既述の各実験結果にて説明したように、この表皮深さδの範囲の１～４倍の範囲内の値となるように電極ギャップＧを設定すると、高い成膜速度で良質なＤＬＣ膜を得られることが分かった。
＜効果＞
以上に説明した成膜装置１によれば以下の効果がある。ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯の高周波電力を用い、載置台２１とガスシャワーヘッド３との間の隙間距離（電極ギャップ）を、プラズマの表皮深さの１倍以上、４倍以下の範囲内の距離に設定した条件下で成膜することにより、良質なＤＬＣ膜を高い成膜速度で成膜することができる。
以上に説明した成膜装置１によれば以下の効果がある。ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯の高周波電力を用い、載置台２１とガスシャワーヘッド３との間の隙間距離（電極ギャップ）を、プラズマの表皮深さの１倍以上、４倍以下の範囲内の距離に設定した条件下で成膜することにより、良質なＤＬＣ膜を高い成膜速度で成膜することができる。
特に、イオンを利用したＤＬＣの成膜において、従来、必要と考えられていたバイアス用高周波電力を供給しない単周波の場合でも、良好な膜質を有し、且つ、高い成膜速度が得られる条件を設定することが可能であることが明らかになった。バイアス用高周波電力を供給しない場合には、図１に示す成膜装置１のように、バイアス用高周波電源４４やこれに併設される整合器４３の設置を省略し、装置コストを低減することができる。
＜他の実施形態＞
ここでＤＬＣ膜を成膜するために処理容器１０に供給される成膜ガスの構成は既述の例に限定されない。例えばＤＬＣ膜の原料としてＣ２Ｈ２ガスの他、ＣＨ４ガス、Ｃ２Ｈ４ガス、Ｃ３Ｈ６ガス、Ｃ６Ｈ６ガスや、これらの混合ガスを用いてもよい。また、ウエハＷに形成する炭素含有膜はダイヤモンド構造の炭素原子を多く含むＤＬＣ膜に限定されない。例えばダイヤモンド構造の炭素原子の末端に、メチル基（ＣＨ３－）やメチレン基（ＣＨ２＝）を予め設定した含有量、含んだ炭素含有膜を成膜してもよい。さらに炭素含有膜は、ハードマスクの用途に限定されず、保護膜、バリア膜、コーティング材にも利用することができる。
ここでＤＬＣ膜を成膜するために処理容器１０に供給される成膜ガスの構成は既述の例に限定されない。例えばＤＬＣ膜の原料としてＣ２Ｈ２ガスの他、ＣＨ４ガス、Ｃ２Ｈ４ガス、Ｃ３Ｈ６ガス、Ｃ６Ｈ６ガスや、これらの混合ガスを用いてもよい。また、ウエハＷに形成する炭素含有膜はダイヤモンド構造の炭素原子を多く含むＤＬＣ膜に限定されない。例えばダイヤモンド構造の炭素原子の末端に、メチル基（ＣＨ３－）やメチレン基（ＣＨ２＝）を予め設定した含有量、含んだ炭素含有膜を成膜してもよい。さらに炭素含有膜は、ハードマスクの用途に限定されず、保護膜、バリア膜、コーティング材にも利用することができる。
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１ 成膜装置
１０ 処理容器
２１ 載置台
３ ガスシャワーヘッド
４２ 高周波電源
１０ 処理容器
２１ 載置台
３ ガスシャワーヘッド
４２ 高周波電源
Claims (14)
- 基板に炭素含有膜を成膜する装置であって、
処理容器内に設けられ、前記基板が載置されると共に、下部電極を構成する載置台と、
前記処理容器内の前記載置台に対向する位置に配置され、前記処理容器内に前記炭素含有膜の成膜ガスを供給するために設けられると共に、ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯の高周波電力を供給する高周波電源に接続されて上部電極を構成するガスシャワーヘッドと、を備え、
前記載置台と前記ガスシャワーヘッドとの間の隙間距離は、前記ガスシャワーヘッドから、前記処理容器内に前記成膜ガスを供給すると共に、前記高周波電源から前記上部電極に高周波電力を供給して形成される前記成膜ガスのプラズマの表皮深さの１倍以上、４倍以下の範囲内の距離に設定されている、装置。 - 前記表皮深さが５．３～７．８ｍｍの範囲内の値であり、前記隙間距離が６～３２ｍｍの範囲内の距離である、請求項１に記載の装置。
- ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯の高周波電力は、３０ＭＨｚ～３ＧＨｚの範囲内の周波数である、請求項１または２に記載の装置。
- 前記高周波電源からは、１０００～２５００Ｗの範囲内の高周波電力が供給される、請求項１ないし３のいずれか一つに記載の装置。
- 前記下部電極に対して、バイアス用の高周波電力を供給するバイアス用高周波電源が接続されず、前記下部電極が接地されている、請求項１ないし４のいずれか一つに記載の装置。
- 前記下部電極には３～３０ＭＨｚの範囲内のバイアス用高周波電力を供給するバイアス用高周波電源が接続され、
前記バイアス用高周波電源から前記下部電極に４００～１０００Ｗの範囲内のバイアス用高周波電力を供給する、請求項１ないし４のいずれか一つに記載の装置。 - 前記炭素含有膜は、膜密度が１．８ｇ／ｃｍ３以上のＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜である、請求項１ないし６のいずれか一つに記載の装置。
- 基板に炭素含有膜を成膜する方法であって、
前記基板が載置されると共に、下部電極を構成する載置台と、前記載置台に対向する位置に配置され、前記炭素含有膜の成膜ガスを供給するために設けられると共に、ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯の高周波電力を供給する高周波電源に接続されて上部電極を構成するガスシャワーヘッドとが設けられた処理容器内に基板を搬入し、前記載置台に載置する工程と、
次いで、前記ガスシャワーヘッドから、前記処理容器内に前記成膜ガスを供給すると共に、前記高周波電源から前記上部電極に高周波電力を供給して前記成膜ガスをプラズマ化し、前記基板に前記炭素含有膜を成膜する工程と、を含み、
前記載置台と前記ガスシャワーヘッドとの間の隙間距離は、前記プラズマの表皮深さの１倍以上、４倍以下の範囲内の距離に設定されている、方法。 - 前記表皮深さが５．３～７．８ｍｍの範囲内の値であり、前記隙間距離が６～３２ｍｍの範囲内の距離である、請求項８に記載の方法。
- ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯の高周波電力は、３０ＭＨｚ～３ＧＨｚの範囲内の周波数である、請求項８または９に記載の方法。
- 前記高周波電源からは、１０００～２５００Ｗの範囲内の高周波電力が供給される、請求項８ないし１０のいずれか一つに記載の方法。
- 前記下部電極に対して、バイアス用の高周波電力を供給するバイアス用高周波電源が接続されず、前記下部電極が接地されている、請求項８ないし１１のいずれか一つに記載の方法。
- 前記下部電極には３～３０ＭＨｚの範囲内のバイアス用高周波電力を供給するバイアス用高周波電源が接続され、
前記炭素含有膜を成膜する工程にて、前記バイアス用高周波電源から前記下部電極に４００～１０００Ｗの範囲内のバイアス用高周波電力を供給する、請求項８ないし１１のいずれか一つに記載の方法。 - 前記炭素含有膜は、膜密度が１．８ｇ／ｃｍ３以上のＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜である、請求項８ないし１３のいずれか一つに記載の方法。
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| JP2021174853A JP2023064521A (ja) | 2021-10-26 | 2021-10-26 | 基板に炭素含有膜を成膜する装置、及び方法 |
| KR1020247016202A KR20240093649A (ko) | 2021-10-26 | 2022-10-12 | 기판에 탄소 함유막을 성막하는 장치 및 방법 |
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