JP3134875B2 - プラズマ気相反応装置 - Google Patents
プラズマ気相反応装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラズマ化学気相反応により被形成面上に
平坦または概略平坦な高品質の絶縁膜を減圧下で形成す
るプラズマ気相反応装置を提供するものである。
平坦または概略平坦な高品質の絶縁膜を減圧下で形成す
るプラズマ気相反応装置を提供するものである。
本発明は、カソード側に基板に配設する等の方法によ
り、異方性プラズマCVD法で絶縁被膜を形成する工程
と、アノード側に基板を配設する等の等方性プラズマエ
ッチング方法とを併用して、凹凸表面を有する被形成面
上に被膜作製を行い、かつその上表面を平坦または概略
平坦（上部と底部との間の高低差が少ないまたは滑らか
に連続した形状）に形成するプラズマ気相反応装置を提
供するものである。
り、異方性プラズマCVD法で絶縁被膜を形成する工程
と、アノード側に基板を配設する等の等方性プラズマエ
ッチング方法とを併用して、凹凸表面を有する被形成面
上に被膜作製を行い、かつその上表面を平坦または概略
平坦（上部と底部との間の高低差が少ないまたは滑らか
に連続した形状）に形成するプラズマ気相反応装置を提
供するものである。
最近LSIの高集積化、大規模化に伴いICチップに占め
る配線の面積が増えている。
る配線の面積が増えている。
そのため、配線の多層化、パターン、配線巾の微細化
がますます重要となりつつある。
がますます重要となりつつある。
配線や接続孔などのパターンの横方向寸法は、スケー
リング則に従って微細化するのに対し、電極配線や絶縁
膜の厚さなど縦方向寸法は、配線抵抗、浮遊容量、絶縁
耐圧や耐マイグレーション性など素子のスペックを満た
す必要があり、横方向並みに微細化することは容易でな
い。
リング則に従って微細化するのに対し、電極配線や絶縁
膜の厚さなど縦方向寸法は、配線抵抗、浮遊容量、絶縁
耐圧や耐マイグレーション性など素子のスペックを満た
す必要があり、横方向並みに微細化することは容易でな
い。
さらに配線や接続孔のパターンは微細化の為異方性の
強いエッチングにより形成されるのでLSIのパターンの
端面形状は急峻となる。
強いエッチングにより形成されるのでLSIのパターンの
端面形状は急峻となる。
また，配線が多層となるため，当然LSIチップ上表面
の凹凸が激しくなる。このようなLSIチップ上表面の凹
凸はパターンの加工精度の低下，配線の断線等、信頼性
の低下を招くことになる。
の凹凸が激しくなる。このようなLSIチップ上表面の凹
凸はパターンの加工精度の低下，配線の断線等、信頼性
の低下を招くことになる。
このような問題を解決する手段として，層間絶縁膜の
上表面を平坦化する技術が重要視されている。
上表面を平坦化する技術が重要視されている。
この層間絶縁膜を作製する方法としては，従来の化学
的気相反応（以下CVDという）法による薄膜形成技術と
して熱CVD法が広く知られている。この熱CVD法は反応室
内に導入した被膜形成用反応気体に熱エネルギを加え、
該気体を分解または活性化させ、被膜を形成するもので
あった。この場合、反応のためのエネルギ供給は熱のみ
であるため、その温度も高く、500〜800℃の範囲で行わ
れていた。
的気相反応（以下CVDという）法による薄膜形成技術と
して熱CVD法が広く知られている。この熱CVD法は反応室
内に導入した被膜形成用反応気体に熱エネルギを加え、
該気体を分解または活性化させ、被膜を形成するもので
あった。この場合、反応のためのエネルギ供給は熱のみ
であるため、その温度も高く、500〜800℃の範囲で行わ
れていた。
このため、高温に弱い半導体素子を作製することは不
可能であり、次世代LSI素子として有望な低温で被膜を
形成する技術が求められていた。
可能であり、次世代LSI素子として有望な低温で被膜を
形成する技術が求められていた。
またより低温で被膜を形成する方法として、プラズマ
CVD法（プラズマを用いた気相被膜作製方法を以下プラ
ズマCVD法という）が知られている。この場合、反応室
内に導入した反応性気体に外部により高周波電力を印加
し、該気体を分解、活性化せしめ、加熱された基板上に
被膜を形成するものである。この場合、被形成面を有す
る基板をアノード側に配設し、かつ基板の加熱温度は20
0〜450℃の範囲として、成膜する材料の高密度化を計っ
ていた。アノード側に基板を配設する理由は、下地材料
へのプラズマ損傷をなくすためである。さらにこの被膜
形成は、等方性ディポジッションを行う等方性CVD法を
その基本思想としていた。このため、凹部での被膜形成
に際しては、その底部のコーナ部にカスプ（巣）が発生
しやすく、多層配線に際し、ステップカバレージを良好
にすることが不可能であった。
CVD法（プラズマを用いた気相被膜作製方法を以下プラ
ズマCVD法という）が知られている。この場合、反応室
内に導入した反応性気体に外部により高周波電力を印加
し、該気体を分解、活性化せしめ、加熱された基板上に
被膜を形成するものである。この場合、被形成面を有す
る基板をアノード側に配設し、かつ基板の加熱温度は20
0〜450℃の範囲として、成膜する材料の高密度化を計っ
ていた。アノード側に基板を配設する理由は、下地材料
へのプラズマ損傷をなくすためである。さらにこの被膜
形成は、等方性ディポジッションを行う等方性CVD法を
その基本思想としていた。このため、凹部での被膜形成
に際しては、その底部のコーナ部にカスプ（巣）が発生
しやすく、多層配線に際し、ステップカバレージを良好
にすることが不可能であった。
一方、最近、下地の損傷を防ぐ技術として光CVD法が
ある。この方法は、反応性気体に対して、光エネルギを
与えて分解、活性化させて、基板上に被膜を形成するも
のであり、熱CVD法のように高温にする必要がなく、ま
たプラズマCVD法のように物理的に下地物質にダメージ
を与えず、理想的な成膜法であるが、成膜速度がプラズ
マCVD法の1/10〜1/50と遅い欠点を有する。
ある。この方法は、反応性気体に対して、光エネルギを
与えて分解、活性化させて、基板上に被膜を形成するも
のであり、熱CVD法のように高温にする必要がなく、ま
たプラズマCVD法のように物理的に下地物質にダメージ
を与えず、理想的な成膜法であるが、成膜速度がプラズ
マCVD法の1/10〜1/50と遅い欠点を有する。
他方、プラズマエッチング方法が半導体集積回路の作
製工程で得られている。これはカソード側に基板を配設
し、セルフバイアスを用いて異方性プラズマエッチング
を行わんとするものである。この異方性エッチングによ
り、所定の領域の凹部を急峻に作らんとしている。
製工程で得られている。これはカソード側に基板を配設
し、セルフバイアスを用いて異方性プラズマエッチング
を行わんとするものである。この異方性エッチングによ
り、所定の領域の凹部を急峻に作らんとしている。
本発明は、これら従来の問題点を解決するものであ
り、急峻な段差のない上表面を有する絶縁膜、特に層間
絶縁膜を形成することができるプラズマ気相反応装置を
提供することを課題とする。
り、急峻な段差のない上表面を有する絶縁膜、特に層間
絶縁膜を形成することができるプラズマ気相反応装置を
提供することを課題とする。
本発明の構成の一つは、方性プラズマCVDを行う第１
の反応室と、等方性プラズマエッチングを行う第２の反
応室とを有するプラズマ気相反応装置において、前記第
１の反応室において被形成面上に異方性プラズマCVDに
より絶縁膜を形成し、前記第２の反応室において前記絶
縁膜を等方性プラズマエッチングによりエッチングする
ことを特徴とするプラズマ気相反応装置である。
の反応室と、等方性プラズマエッチングを行う第２の反
応室とを有するプラズマ気相反応装置において、前記第
１の反応室において被形成面上に異方性プラズマCVDに
より絶縁膜を形成し、前記第２の反応室において前記絶
縁膜を等方性プラズマエッチングによりエッチングする
ことを特徴とするプラズマ気相反応装置である。
また、前記第１の反応室と前記第２の反応室は、同一
の反応室であるようにしてもよい。
の反応室であるようにしてもよい。
また、本発明の他の構成の一つは、光CVDを行う第１
の反応室と、異方性プラズマCVDを行う第２の反応室
と、等方性プラズマエッチングを行う第３の反応室とを
有するプラズマ気相反応装置において、前記第１の反応
室において被形成面上に光CVDにより第１の絶縁膜を形
成し、前記第２の反応室において前記第１の絶縁膜上に
異方性プラズマCVDにより第２の絶縁膜を形成し、前記
第２の反応室において前記第１の絶縁膜および前記第２
の絶縁膜を等方性プラズマエッチングによりエッチング
することを特徴とするプラズマ気相反応装置である。
の反応室と、異方性プラズマCVDを行う第２の反応室
と、等方性プラズマエッチングを行う第３の反応室とを
有するプラズマ気相反応装置において、前記第１の反応
室において被形成面上に光CVDにより第１の絶縁膜を形
成し、前記第２の反応室において前記第１の絶縁膜上に
異方性プラズマCVDにより第２の絶縁膜を形成し、前記
第２の反応室において前記第１の絶縁膜および前記第２
の絶縁膜を等方性プラズマエッチングによりエッチング
することを特徴とするプラズマ気相反応装置である。
本発明は、従来より知られた技術とはまったく異なる
もので、プラズマCVDに際し、異方性を有せしめて形成
する、いわゆる異方性プラズマCVD法（本発明をより明
らかにするため仮称する）を用いる。さらにプラズマエ
ッチングを等方性を有して行う、等方性プラズマエッチ
ングを行うことを基本とし、これを少なくとも各１回繰
り返すプラズマ気相反応装置を提供することを基本とし
ている。
もので、プラズマCVDに際し、異方性を有せしめて形成
する、いわゆる異方性プラズマCVD法（本発明をより明
らかにするため仮称する）を用いる。さらにプラズマエ
ッチングを等方性を有して行う、等方性プラズマエッチ
ングを行うことを基本とし、これを少なくとも各１回繰
り返すプラズマ気相反応装置を提供することを基本とし
ている。
本発明は、異方性ディポジッションをプラズマCVD法
で行う。すると、もちろん凹凸表面を有する被形成面の
凸部にも成膜するが、特に凹部における底部に十分緻密
な被膜形成をさせ得ることを見出し、この特性を用いて
平坦な上表面を有する絶縁膜を作らんとするものであ
る。本発明は、この異方性プラズマCVD法での成膜と、
さらに従来の異方性プラズマエッチング（リアクティブ
・イオン・エッチングRIEともいう）とは逆の等方性プ
ラズマエッチングを繰り返すことにより、同一反応系
（同一反応炉または複数のマルチチャンバ方式の連続反
応炉）にて、上表面が平坦または滑らかに連続した概略
平坦な被膜を作製するプラズマ気相反応装置である。
で行う。すると、もちろん凹凸表面を有する被形成面の
凸部にも成膜するが、特に凹部における底部に十分緻密
な被膜形成をさせ得ることを見出し、この特性を用いて
平坦な上表面を有する絶縁膜を作らんとするものであ
る。本発明は、この異方性プラズマCVD法での成膜と、
さらに従来の異方性プラズマエッチング（リアクティブ
・イオン・エッチングRIEともいう）とは逆の等方性プ
ラズマエッチングを繰り返すことにより、同一反応系
（同一反応炉または複数のマルチチャンバ方式の連続反
応炉）にて、上表面が平坦または滑らかに連続した概略
平坦な被膜を作製するプラズマ気相反応装置である。
本発明は、光化学気相反応を用いて酸化珪素膜等の絶
縁膜を基板上に形成し、プラズマ損傷を軽減した後、異
方性プラズマCVD法にて、所定の膜厚（例えば0.5〜３μ
ｍ）にまで酸化珪素被膜を形成した後、同一反応系内に
て等方性プラズマエッチング処理（以下エッチバック処
理という）を施すことを特徴とするものである。
縁膜を基板上に形成し、プラズマ損傷を軽減した後、異
方性プラズマCVD法にて、所定の膜厚（例えば0.5〜３μ
ｍ）にまで酸化珪素被膜を形成した後、同一反応系内に
て等方性プラズマエッチング処理（以下エッチバック処
理という）を施すことを特徴とするものである。
さらに必要に応じて、これらの工程を繰り返すことに
より、上表面が急峻な凹凸段差のない絶縁膜、即ち平坦
または実質的に平坦な上表面を有する絶縁膜を形成する
ものである。
より、上表面が急峻な凹凸段差のない絶縁膜、即ち平坦
または実質的に平坦な上表面を有する絶縁膜を形成する
ものである。
本発明は、異方性プラズマCVD法と等方性プラズマエ
ッチングとを等温または概略等温（互いに±50℃以下内
の温度差）として処理し、１工程と次工程との間の待ち
時間をなくすることにより、その生産性を向上させる。
さらに本発明は、その好ましい例として、異方性プラズ
マCVD法と等方性エッチングとをともに室温の外部加熱
なく（プラズマによる自己加熱はある）行い得ることを
見出し、かかる室温での異方性プラズマCVD法で層間絶
縁膜、埋置したフィールド絶縁膜用に十分実使用可能な
特性を有することを発見した。
ッチングとを等温または概略等温（互いに±50℃以下内
の温度差）として処理し、１工程と次工程との間の待ち
時間をなくすることにより、その生産性を向上させる。
さらに本発明は、その好ましい例として、異方性プラズ
マCVD法と等方性エッチングとをともに室温の外部加熱
なく（プラズマによる自己加熱はある）行い得ることを
見出し、かかる室温での異方性プラズマCVD法で層間絶
縁膜、埋置したフィールド絶縁膜用に十分実使用可能な
特性を有することを発見した。
以下に本発明のプラズマ気相反応装置の実施例につい
て説明する。また、本発明のプラズマ気相反応装置によ
る酸化珪素被膜の作製について説明する。
て説明する。また、本発明のプラズマ気相反応装置によ
る酸化珪素被膜の作製について説明する。
実施例１ 第２図に本発明の絶縁被膜形成用装置の概略図を示
す。
す。
図面において、反応室（１）内には一対の電極
（２），（８）が設けられ、それらはともに接地レベル
から絶縁されている。そしてその一方には、被形成面を
有する基板（３）が配設されている。さらに反応室
（１）内には光CVDもできるように紫外光源室（４）を
有し、ここには複数の紫外光源（６）が設置されてお
り、前記紫外光源室（４）は反応室（１）の圧力とほぼ
等しくなるように調整されている。また被膜形成用基板
（３）は、反応容器から絶縁化された基板加熱用ヒータ
を兼ねた基板支持体（２）により、反応室（１）内に被
膜形成面を下向きになるように設置されている。本装置
では、成膜時に発生するフレーク等のゴミが基板に付着
しないようにデポジションアップ方式を採用した。
（２），（８）が設けられ、それらはともに接地レベル
から絶縁されている。そしてその一方には、被形成面を
有する基板（３）が配設されている。さらに反応室
（１）内には光CVDもできるように紫外光源室（４）を
有し、ここには複数の紫外光源（６）が設置されてお
り、前記紫外光源室（４）は反応室（１）の圧力とほぼ
等しくなるように調整されている。また被膜形成用基板
（３）は、反応容器から絶縁化された基板加熱用ヒータ
を兼ねた基板支持体（２）により、反応室（１）内に被
膜形成面を下向きになるように設置されている。本装置
では、成膜時に発生するフレーク等のゴミが基板に付着
しないようにデポジションアップ方式を採用した。
プラズマ処理用電源（９）からマッチングコイル（1
0）をへて高周波エネルギが一対の電極（２），（８）
に連結されている。そして一方を接地してアノードと、
他方を負の100〜500Vのバイアスがかかるカソードとす
べくスイッチ（11）により接地（12）が選択される。
0）をへて高周波エネルギが一対の電極（２），（８）
に連結されている。そして一方を接地してアノードと、
他方を負の100〜500Vのバイアスがかかるカソードとす
べくスイッチ（11）により接地（12）が選択される。
異方性CVDを行わんとする場合は、電極（８）を接地
しアノード側とし、基板のある電極（２）をカソード側
とする。
しアノード側とし、基板のある電極（２）をカソード側
とする。
異方性CVDとは、反応性気体がバイアス電圧で電界方
向に加速され、方向性を有する。そしてこの加速により
被形成面上に衝突すると、そこでこの運動エネルギをも
加わり緻密な膜を作ることができる。この方向性を有す
るため、成膜された被膜の膜厚はバイアス電界と垂直な
面に厚く形成され、バイアス電界と平行な面（側面）に
は薄く形成される。とくに凹部の底部にも十分加速され
た反応性気体が到達するため、底部でも緻密な膜がで
き、カスプ等の発生を防ぐことができる。
向に加速され、方向性を有する。そしてこの加速により
被形成面上に衝突すると、そこでこの運動エネルギをも
加わり緻密な膜を作ることができる。この方向性を有す
るため、成膜された被膜の膜厚はバイアス電界と垂直な
面に厚く形成され、バイアス電界と平行な面（側面）に
は薄く形成される。とくに凹部の底部にも十分加速され
た反応性気体が到達するため、底部でも緻密な膜がで
き、カスプ等の発生を防ぐことができる。
他方、等方性プラズマエッチングを行う時は、電極
（２）を接地し、基板に自己バイアスのかからないアノ
ード側とし、電極（８）をカソード側とする。
（２）を接地し、基板に自己バイアスのかからないアノ
ード側とし、電極（８）をカソード側とする。
即ち、等方性エッチングは、エッチングされる表面に
反応性気体が電界により加速されることなく、均質に衝
突し、その表面でプラズマ反応をさせんとするものであ
る。このため凸部にはより多くのラジカルが衝突するた
め、エッチングされやすく、凹部はラジカルがなかなか
到達しにくいため、エッチングされにくい。このラジカ
ルの方向性をもつバイアスをかけないでエッチングをさ
せるのが等方性エッチングである。
反応性気体が電界により加速されることなく、均質に衝
突し、その表面でプラズマ反応をさせんとするものであ
る。このため凸部にはより多くのラジカルが衝突するた
め、エッチングされやすく、凹部はラジカルがなかなか
到達しにくいため、エッチングされにくい。このラジカ
ルの方向性をもつバイアスをかけないでエッチングをさ
せるのが等方性エッチングである。
異方性CVD法において、反応性気体のうち、珪化物気
体及び酸化物気体は配管内でMIXされ、ガスノズル７）
より反応室内へ導入し、基板（３）近くで混合するよう
になっている。不要気体は（13）より排気される。
体及び酸化物気体は配管内でMIXされ、ガスノズル７）
より反応室内へ導入し、基板（３）近くで混合するよう
になっている。不要気体は（13）より排気される。
光化学気相反応に際しては、紫外光源（６）より照射
される紫外光は、石英の透過窓（５）を通って反応性気
体に照射される直接励起法を採用した。
される紫外光は、石英の透過窓（５）を通って反応性気
体に照射される直接励起法を採用した。
さらに，紫外光透過窓（５）の上は、異方性プラズマ
CVD、等方性プラズマエッチング用のメッシュ電極
（８）が載せられている。このメッシュ電極（８）に
は、基板支持体用電極（２）との間に電源（９）により
高周波電力を印加可能なように構成されている。さらに
図示されていないが、異方性プラズマCVDを助長させる
ため、必要に応じて電極（８）と基板支持体電極（２）
間に交流バイアス電圧（例えば50KHz,ピーク電圧±350
V,基板側に直流バイアス−100〜−500V）を加えること
は有効である。
CVD、等方性プラズマエッチング用のメッシュ電極
（８）が載せられている。このメッシュ電極（８）に
は、基板支持体用電極（２）との間に電源（９）により
高周波電力を印加可能なように構成されている。さらに
図示されていないが、異方性プラズマCVDを助長させる
ため、必要に応じて電極（８）と基板支持体電極（２）
間に交流バイアス電圧（例えば50KHz,ピーク電圧±350
V,基板側に直流バイアス−100〜−500V）を加えること
は有効である。
本装置を用いて、第１図（Ａ）に示すような凹凸を有
する基板に反応圧力が0.01〜0.3torr、基板温度は室温
（室温±50℃以下），投入高周波電力13.56MHz,100W〜5
00Wの条件下にて反応性気体としてモノシランと亜酸化
窒素との割合を変化させて酸化珪素被膜を形成した。
する基板に反応圧力が0.01〜0.3torr、基板温度は室温
（室温±50℃以下），投入高周波電力13.56MHz,100W〜5
00Wの条件下にて反応性気体としてモノシランと亜酸化
窒素との割合を変化させて酸化珪素被膜を形成した。
SiH4/N2O比を0.005から0.5の範囲での酸素珪素被膜の
屈折率、赤外吸収から次の反応が考えられる。
屈折率、赤外吸収から次の反応が考えられる。
SiH4＋2N2O→SiO2＋2N2＋2H2 このような異方性プラズマCVDにより、第１図（Ａ）
に示すように凹凸形状を有する比形成面（30−１）を有
する基板上に酸化珪素被膜等の絶縁被膜を形成する。第
１図（Ａ）において、凸部（２），狭い巾の凹部（2
1）、広い巾の凹部（22）を有する。これらの上面に、
平均膜厚で8000Åの厚さに酸化珪素膜（30−１）を異方
性プラズマCVD法により形成した。すると凸部の上面（2
4）、凹部の底面（22），（26）には膜厚が1.0μの厚さ
に被膜が形成された。側面（25）には0.2μの厚さにし
か成膜させないことができた。
に示すように凹凸形状を有する比形成面（30−１）を有
する基板上に酸化珪素被膜等の絶縁被膜を形成する。第
１図（Ａ）において、凸部（２），狭い巾の凹部（2
1）、広い巾の凹部（22）を有する。これらの上面に、
平均膜厚で8000Åの厚さに酸化珪素膜（30−１）を異方
性プラズマCVD法により形成した。すると凸部の上面（2
4）、凹部の底面（22），（26）には膜厚が1.0μの厚さ
に被膜が形成された。側面（25）には0.2μの厚さにし
か成膜させないことができた。
このプロセス条件はSiH4/N2O＝1/2、高周波出力300
W、13.56MHzとし、基板はカソート側に配設した。この
時バイアスは−350Vであった。そして基板温度は室温と
した。常温での成膜にもかかわらず、比抵抗は５×1017
Ωcmを有し、耐圧は８×106V/cm（１μA/cm2以上の電流
の流れる電圧）を有していた。この場合、プラズマの圧
力は0.05torr、成膜速度は0.1〜１μ／分と速い値が得
られた。
W、13.56MHzとし、基板はカソート側に配設した。この
時バイアスは−350Vであった。そして基板温度は室温と
した。常温での成膜にもかかわらず、比抵抗は５×1017
Ωcmを有し、耐圧は８×106V/cm（１μA/cm2以上の電流
の流れる電圧）を有していた。この場合、プラズマの圧
力は0.05torr、成膜速度は0.1〜１μ／分と速い値が得
られた。
基板（３）の凸部（23）は高さ１μｍ程度狭い凹部
（21）のスペース0.8μｍの形状を、広い凹部（22）の
スペースは２μｍを有していた。この凹凸形状を均一に
覆うことができた。
（21）のスペース0.8μｍの形状を、広い凹部（22）の
スペースは２μｍを有していた。この凹凸形状を均一に
覆うことができた。
この上面の厚さ／側面の厚さは２〜20一般には３以上
に有せしめ得た。
に有せしめ得た。
次にこの絶縁膜に等方性エッチングを施した。第１図
（Ａ）のように凹凸基板表面を覆って酸化珪素被膜を厚
く形成した後，反応室内の反応性ガスを排気して除去
し、エッチング用気体である有機ハロゲン化物気体、例
えばCF4,CF3HまたはNF3,SF6等を反応室内に導入し，圧
力を0.1torrに調整して，メッシュ電極（８）と基板支
持体電極（２）間に高周波電力を印加して等方性プラズ
マエッチングを生ぜしめるべく放電を起こし，形成され
た被膜（30−１）のエッチングを行い、凹凸段差の急峻
な部分をなくした。すると第１図（Ｂ）に示す如く、凹
部（28）ではあまりエッチングされず、凸部上の酸化珪
素膜（24）の一部または全部を主としてエッチングさせ
ることができる。そのため、凹部に絶縁膜を意図的にう
めこんで作ることができた。
（Ａ）のように凹凸基板表面を覆って酸化珪素被膜を厚
く形成した後，反応室内の反応性ガスを排気して除去
し、エッチング用気体である有機ハロゲン化物気体、例
えばCF4,CF3HまたはNF3,SF6等を反応室内に導入し，圧
力を0.1torrに調整して，メッシュ電極（８）と基板支
持体電極（２）間に高周波電力を印加して等方性プラズ
マエッチングを生ぜしめるべく放電を起こし，形成され
た被膜（30−１）のエッチングを行い、凹凸段差の急峻
な部分をなくした。すると第１図（Ｂ）に示す如く、凹
部（28）ではあまりエッチングされず、凸部上の酸化珪
素膜（24）の一部または全部を主としてエッチングさせ
ることができる。そのため、凹部に絶縁膜を意図的にう
めこんで作ることができた。
この処理を行い、凹部でのエッチングを０〜0.2μｍ
と少なくし、かつ凸部上で絶縁膜を約0.2〜0.5μｍの厚
さにエッチングを行い、（エッチング比２〜10例えば３
以上とし得た）第１図（Ｂ）に示すように凹凸段差の急
峻な部分を取り除いた。かくして同一装置，同一反応室
にて急峻な段差のない層間絶縁膜（30−２）を作製する
ことができた。
と少なくし、かつ凸部上で絶縁膜を約0.2〜0.5μｍの厚
さにエッチングを行い、（エッチング比２〜10例えば３
以上とし得た）第１図（Ｂ）に示すように凹凸段差の急
峻な部分を取り除いた。かくして同一装置，同一反応室
にて急峻な段差のない層間絶縁膜（30−２）を作製する
ことができた。
この図面では凸部上の被膜の厚さが薄すぎること、お
よびまだ十分に上表面が平坦化されていないため、この
工程を再び繰り返した。即ち、第１図（Ｃ）に示される
如く、これらの上に異方性CVD法により第１図（Ａ）と
同じく絶縁膜（30−３）を絶縁膜（30−２）上に積層し
て絶縁膜（31）を得た。さらにこの後第１図（Ｄ）に示
す如く、第１図（Ｂ）の工程と同じく、等方性プラズマ
エッチングを行った。そして絶縁膜（30−４）を得た。
すると凸部上の絶縁膜は（28′）と凹部上の絶縁膜（2
6′）とをこの境界（25′）で滑らかに互いに連続させ
ることができた。この滑らかに連続した上表面は、その
上に他の微細電気配線を同一の線巾で作製するためには
きわめて重要である。
よびまだ十分に上表面が平坦化されていないため、この
工程を再び繰り返した。即ち、第１図（Ｃ）に示される
如く、これらの上に異方性CVD法により第１図（Ａ）と
同じく絶縁膜（30−３）を絶縁膜（30−２）上に積層し
て絶縁膜（31）を得た。さらにこの後第１図（Ｄ）に示
す如く、第１図（Ｂ）の工程と同じく、等方性プラズマ
エッチングを行った。そして絶縁膜（30−４）を得た。
すると凸部上の絶縁膜は（28′）と凹部上の絶縁膜（2
6′）とをこの境界（25′）で滑らかに互いに連続させ
ることができた。この滑らかに連続した上表面は、その
上に他の微細電気配線を同一の線巾で作製するためには
きわめて重要である。
さらに必要に応じてこれらを繰り返し行うことによ
り、第１図（Ｅ）に示す如く、上表面の平坦な酸化珪素
膜（30−５）を作ることができた。
り、第１図（Ｅ）に示す如く、上表面の平坦な酸化珪素
膜（30−５）を作ることができた。
また、エッチング処理時に、同時に反応室内壁及び透
過光窓（５）上について被膜を除去することができ、装
置をクリーニングのためにその運転を停止する必要がな
く生産性向上に繋がった。
過光窓（５）上について被膜を除去することができ、装
置をクリーニングのためにその運転を停止する必要がな
く生産性向上に繋がった。
また本実施例においては、酸化珪素被膜の作製を異方
性プラズマCVD法と等方性プラズマエッチング法とを併
用したが，この異方性プラズマCVDで成膜する際に凹凸
表面を有する基板上のプラズマ損傷を防ぐため、予め光
CVD法でこれら全体を覆って作製し、その後に本発明の
実施例を用いてもいいことは明らかである。
性プラズマCVD法と等方性プラズマエッチング法とを併
用したが，この異方性プラズマCVDで成膜する際に凹凸
表面を有する基板上のプラズマ損傷を防ぐため、予め光
CVD法でこれら全体を覆って作製し、その後に本発明の
実施例を用いてもいいことは明らかである。
実施例２ この実施例は他構成の被膜作製装置の概要を示す。
この第３図において、第３図（Ａ）はＡ−Ａ′の縦断
面図を示し、（Ｂ）は上側よりみたものである。
面図を示し、（Ｂ）は上側よりみたものである。
基板のロード／アンロード室（47）とその前方にバッ
ファ室（46）を有する。領域（41）は光CVDを行うため
の反応室、領域（42）は異方性プラズマCVDを行うため
の反応室、領域（43）は等方性エッチングを行うための
反応室、領域（44）は異方性プラズマCVDを行うための
空間、または（45）は等方性プラズマエッチングを行う
ための空間である。各反応室はゲート弁（51），（5
2），（53），（54），（55），（56）で仕切られてお
り、それぞれの反応室で同時に被形成面を有する基板
（３−１），（３−２），（３−３），（３−４），
（３−５）が処理される。この処理中にロード／アンロ
ード室（47）とバッファ室（46）との間で、成膜した基
板（３−６）を取り出し、まだ成膜していない新たな凹
凸表面を有する基板を（47）より（46）に挿入配設す
る。それぞれの反応室で、実施例１に示す如く、所定の
異方性プラズマCVD、等方性プラズマエッチ処理が行わ
れた後、すべての反応室を真空引きした。そして各反応
室を等圧にした後、（51）・・・（56）のゲート弁を同
時に開とする。さらに全基板を隣の反応室に矢印の如く
移設した、即ち基板（３−１）は（３−２）の位置に、
基板（３−２）は（３−３）の位置に、基板（３−３）
は（３−４）の位置に、基板（３−４）は（３−５）の
位置に、基板（３−５）は（３−６）の位置に移設さ
れ、（３−６）の基板は前記した如く取り出される。
ファ室（46）を有する。領域（41）は光CVDを行うため
の反応室、領域（42）は異方性プラズマCVDを行うため
の反応室、領域（43）は等方性エッチングを行うための
反応室、領域（44）は異方性プラズマCVDを行うための
空間、または（45）は等方性プラズマエッチングを行う
ための空間である。各反応室はゲート弁（51），（5
2），（53），（54），（55），（56）で仕切られてお
り、それぞれの反応室で同時に被形成面を有する基板
（３−１），（３−２），（３−３），（３−４），
（３−５）が処理される。この処理中にロード／アンロ
ード室（47）とバッファ室（46）との間で、成膜した基
板（３−６）を取り出し、まだ成膜していない新たな凹
凸表面を有する基板を（47）より（46）に挿入配設す
る。それぞれの反応室で、実施例１に示す如く、所定の
異方性プラズマCVD、等方性プラズマエッチ処理が行わ
れた後、すべての反応室を真空引きした。そして各反応
室を等圧にした後、（51）・・・（56）のゲート弁を同
時に開とする。さらに全基板を隣の反応室に矢印の如く
移設した、即ち基板（３−１）は（３−２）の位置に、
基板（３−２）は（３−３）の位置に、基板（３−３）
は（３−４）の位置に、基板（３−４）は（３−５）の
位置に、基板（３−５）は（３−６）の位置に移設さ
れ、（３−６）の基板は前記した如く取り出される。
第３図（Ａ）に示す如く、異方性プラズマCVDを行う
には、反応室（42），（44）に示す如く、基板側をカソ
ード側とする。また等方性エッチングを行うには反応室
（43），（45）に示す如く、基板側をアノード側とす
る。
には、反応室（42），（44）に示す如く、基板側をカソ
ード側とする。また等方性エッチングを行うには反応室
（43），（45）に示す如く、基板側をアノード側とす
る。
かくして第１図に示す如く、平坦または実質的に平坦
な表面を有する絶縁膜を凹凸表面上に作製することがで
きた。
な表面を有する絶縁膜を凹凸表面上に作製することがで
きた。
第３図に示す如くマルチチャンバ構成とすると、第２
図に示した１つの反応室でのみ作られるに比べて約３倍
のスループットを得ることができた。
図に示した１つの反応室でのみ作られるに比べて約３倍
のスループットを得ることができた。
さらに第３図において、反応室（41），（42），（4
4）は主に成膜のみであるため、異方性プラズマCVDと、
等方性プラズマエッチングとを１つづつずらすことによ
り、自動的に反応室内壁のクリーニングを行い得る。
4）は主に成膜のみであるため、異方性プラズマCVDと、
等方性プラズマエッチングとを１つづつずらすことによ
り、自動的に反応室内壁のクリーニングを行い得る。
第３図において示す如く、基板はすべての反応室で等
温となっており、特にこの実施例では室温±50℃以内と
した。するとこれまではプラズマCVDといえども成膜は3
00〜400℃、エッチングは室温であるため、反応室毎に3
00℃以上の温度差を有し、その昇温、降温に多くの待ち
時間を必要とした。しかし本発明に示す如く、室温で作
られた異方性プラズマCVDで成膜した膜は、予想以上に
固い緻密であることを発見したため、これら異方性CVD
と等方性エッチングをともに室温とすることが可能とな
り、生産性の向上を初め、量産化が可能なマルチチャン
バ構造装置を作ることができた。
温となっており、特にこの実施例では室温±50℃以内と
した。するとこれまではプラズマCVDといえども成膜は3
00〜400℃、エッチングは室温であるため、反応室毎に3
00℃以上の温度差を有し、その昇温、降温に多くの待ち
時間を必要とした。しかし本発明に示す如く、室温で作
られた異方性プラズマCVDで成膜した膜は、予想以上に
固い緻密であることを発見したため、これら異方性CVD
と等方性エッチングをともに室温とすることが可能とな
り、生産性の向上を初め、量産化が可能なマルチチャン
バ構造装置を作ることができた。
もちろんこのチャンバの数は必要に応じて多くしても
よい。またその移設のため、すべてを同時に行うのでは
なく、一度各反応室間にバッファ空間を設ける装置とし
てもよい。
よい。またその移設のため、すべてを同時に行うのでは
なく、一度各反応室間にバッファ空間を設ける装置とし
てもよい。
以上の実施例において、絶縁膜として酸化珪素被膜を
開示したが、その他の絶縁膜、窒化珪素膜、PSG（リン
ガラス）,BSG（ホウ素ガラス），アルミナ膜でも応用可
能である。
開示したが、その他の絶縁膜、窒化珪素膜、PSG（リン
ガラス）,BSG（ホウ素ガラス），アルミナ膜でも応用可
能である。
さらに反応性気体として、モノシランのみでなく、そ
の他のポリシラン類（SinH2n+2），ジメチルシラン，テ
トラメチルシラン等の有機珪素化合物（SiHn（C
H4）4-n）またはテトラエトキシシラン（TEOS）のよう
な有機珪素酸素化物を必要に応じて使用することも可能
である。
の他のポリシラン類（SinH2n+2），ジメチルシラン，テ
トラメチルシラン等の有機珪素化合物（SiHn（C
H4）4-n）またはテトラエトキシシラン（TEOS）のよう
な有機珪素酸素化物を必要に応じて使用することも可能
である。
以上示したように、本発明は従来用いられていた「等
方性」プラズマCVD、「異方性」プラズマエッチとはま
ったく逆に「異方性」プラズマCVD,「等方性」プラズマ
エッチとすることにより、凹凸表面を有する基板上に平
坦または実質的に平坦な上表面を有する絶縁膜を形成す
ることができた。そしてプラズマCVD法が室温またはそ
れに近い温度で行い得るため、生産性を以前の３倍以上
にすることができた。
方性」プラズマCVD、「異方性」プラズマエッチとはま
ったく逆に「異方性」プラズマCVD,「等方性」プラズマ
エッチとすることにより、凹凸表面を有する基板上に平
坦または実質的に平坦な上表面を有する絶縁膜を形成す
ることができた。そしてプラズマCVD法が室温またはそ
れに近い温度で行い得るため、生産性を以前の３倍以上
にすることができた。
また凹部に発生しやすいカスプも除去することができ
た。
た。
本発明のプラズマ気相反応装置により，超LSI等の急
峻な凹凸段差のない層間絶縁膜、埋置したフィールド絶
縁膜を同一の装置の同一反応室内でまたは異なる反応室
内で作製することができ、装置コスト製造コストを下げ
ることができた。
峻な凹凸段差のない層間絶縁膜、埋置したフィールド絶
縁膜を同一の装置の同一反応室内でまたは異なる反応室
内で作製することができ、装置コスト製造コストを下げ
ることができた。
第１図は本発明のプラズマ気相反応装置による層間絶縁
膜作製の工程を示す。 第２図および第３図は本発明のプラズマ気相反応装置の
概略図を示す。
膜作製の工程を示す。 第２図および第３図は本発明のプラズマ気相反応装置の
概略図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/316 Ｘ 21/316 21/302 Ｂ 21/768 Ｌ 21/90 Ｐ
Claims (3)
- 【請求項１】異方性プラズマCVDを行う第１の反応室
と、等方性プラズマエッチングを行う第２の反応室とを
有するプラズマ気相反応装置において、 前記第１の反応室において被形成面上に異方性プラズマ
CVDにより絶縁膜を形成し、前記第２の反応室において
前記絶縁膜を等方性プラズマエッチングによりエッチン
グすることを特徴とするプラズマ気相反応装置。 - 【請求項２】前記第１の反応室と前記第２の反応室は、
同一の反応室であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載のプラズマ気相反応装置。 - 【請求項３】光CVDを行う第１の反応室と、異方性プラ
ズマCVDを行う第２の反応室と、等方性プラズマエッチ
ングを行う第３の反応室とを有するプラズマ気相反応装
置において、 前記第１の反応室において被形成面上に光CVDにより第
１の絶縁膜を形成し、前記第２の反応室において前記第
１の絶縁膜上に異方性プラズマCVDにより第２の絶縁膜
を形成し、前記第２の反応室において前記第１の絶縁膜
および前記第２の絶縁膜を等方性プラズマエッチングに
よりエッチングすることを特徴とするプラズマ気相反応
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63127578A JP3134875B2 (ja) | 1988-05-24 | 1988-05-24 | プラズマ気相反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63127578A JP3134875B2 (ja) | 1988-05-24 | 1988-05-24 | プラズマ気相反応装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000276582A Division JP3254207B2 (ja) | 2000-09-12 | 2000-09-12 | 絶縁膜の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01296626A JPH01296626A (ja) | 1989-11-30 |
| JP3134875B2 true JP3134875B2 (ja) | 2001-02-13 |
Family
ID=14963525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63127578A Expired - Fee Related JP3134875B2 (ja) | 1988-05-24 | 1988-05-24 | プラズマ気相反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3134875B2 (ja) |
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| JPH04144135A (ja) * | 1990-10-05 | 1992-05-18 | Canon Inc | 半導体装置の製造法および装置 |
| JP2742381B2 (ja) * | 1994-02-24 | 1998-04-22 | 株式会社ジーティシー | 絶縁膜の形成方法 |
| JP5089871B2 (ja) * | 2005-08-25 | 2012-12-05 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (8)
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| JPS59106122A (ja) * | 1982-12-10 | 1984-06-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置の製造方法 |
| JPS60249328A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-10 | Kokusai Electric Co Ltd | 半導体ウエ−ハ用ドライエツチング・化学気相生成装置 |
| JPS61230328A (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-14 | Nec Corp | 気相成長装置 |
| JPS6276632A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Toshiba Corp | 表面処理装置 |
| JPS62177924A (ja) * | 1986-01-31 | 1987-08-04 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
| JPS62221116A (ja) * | 1986-03-24 | 1987-09-29 | Hitachi Micro Comput Eng Ltd | プラズマ処理装置 |
| JPS6366919A (ja) * | 1986-09-08 | 1988-03-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 被膜作製方法 |
| JPS63299140A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-06 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1988
- 1988-05-24 JP JP63127578A patent/JP3134875B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01296626A (ja) | 1989-11-30 |
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