JP3195171B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係わり、特に、半導体基板上にFを含有したSiO2
を主成分とする絶縁膜を形成する方法に関する。The present invention relates relates to a method of manufacturing a semiconductor device, in particular, SiO 2 containing the F on a semiconductor substrate
And a method for forming an insulating film mainly containing.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置においては、素子配線を電気
的に隔離するための絶縁膜が用いられている。従来、こ
の絶縁膜としては、熱酸化法にてSi基板を酸化して形
成されたSiO2 膜、またはモノシランやテトラエトキ
シシラン(TEOS)等のガスを原料として化学気相成
長法(CVD)にて形成されたSiO2 膜が主に用いら
れている。とくに、Al配線の絶縁には、400℃程度
の低温で形成が可能であることから、TEOSとO2 を
用いたプラズマCVDによるSiO2 膜が用いられてい
る。2. Description of the Related Art In a semiconductor device, an insulating film for electrically isolating element wires is used. Conventionally, as the insulating film, a SiO 2 film formed by oxidizing a Si substrate by a thermal oxidation method or a chemical vapor deposition (CVD) method using a gas such as monosilane or tetraethoxysilane (TEOS) as a raw material is used. The SiO 2 film formed by using the method is mainly used. In particular, a SiO 2 film formed by plasma CVD using TEOS and O 2 is used for insulating the Al wiring because it can be formed at a low temperature of about 400 ° C.
【0003】ところで、近年、素子の微細化に伴い信号
伝達の遅延が懸念されるようになってきた。これは、素
子の微細化に伴い配線間の間隔が狭くなることによっ
て、配線間の容量が増大し、電気信号の伝達が遅延して
しまう問題である。この信号伝達の遅延は、半導体装置
の高速動作を妨げ、性能向上を妨げる要因の一つとな
る。このため、配線間に介在する絶縁膜の誘電率をでき
るだけ低下させることが必要となる。[0003] In recent years, with the miniaturization of elements, delay in signal transmission has been concerned. This is a problem in that the spacing between the wirings is reduced due to the miniaturization of the element, so that the capacitance between the wirings is increased and the transmission of the electric signal is delayed. The signal transmission delay hinders high-speed operation of the semiconductor device and is one of the factors hindering performance improvement. Therefore, it is necessary to reduce the dielectric constant of the insulating film interposed between the wirings as much as possible.
【0004】従来のプラズマCVD法により形成される
SiO2 膜の比誘電率は、4.0〜5.0であることが
分かっている。そこで、SiO2 膜の比誘電率を下げる
ために、SiO2 中にFを添加する試みがなされてい
る。It has been found that the relative dielectric constant of a SiO 2 film formed by a conventional plasma CVD method is 4.0 to 5.0. Therefore, attempts have been made to add F to SiO 2 in order to lower the relative dielectric constant of the SiO 2 film.
【0005】例えば、SiO2 中にFをイオン注入法に
て打ち込むことによって、SiO2に比誘電率が低下す
ることが知られている(特開平2−77127号公
報)。For example, it is known that the relative dielectric constant of SiO 2 is reduced by implanting F into SiO 2 by ion implantation (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-77127).
【0006】しかし、この方法では、Fの打ち込み量を
1×1019atoms/cm3 以上にする必要があり、
形成に長時間を要する。しかも、Fの打ち込み後に60
0℃以上での熱処理によりFをSiO2 中で活性化させ
る工程が不可欠であり、Al配線上の絶縁膜としては使
用できない。However, in this method, the implantation amount of F needs to be 1 × 10 19 atoms / cm 3 or more.
It takes a long time to form. In addition, after driving F
A step of activating F in SiO 2 by heat treatment at 0 ° C. or higher is indispensable, and cannot be used as an insulating film on Al wiring.
【0007】また、FSi(OC2 O5 )3 とH2 Oと
を用いた室温CVDが試みられている。(T.Honm
a et al.,IEEE IEDM,pp.289
(1991))。Further, room temperature CVD using FSi (OC 2 O 5 ) 3 and H 2 O has been attempted. (T. Honm
a et al. , IEEE IEDM, pp. 289
(1991)).
【0008】しかし、この方法では、SiO2 のF濃度
を制御することが困難であり、しかも形成されたSiO
2 膜の吸湿性が高いという問題がある。However, in this method, it is difficult to control the F concentration of SiO 2 , and the formed SiO 2
There is a problem that the hygroscopicity of the two films is high.
【0009】さらに、ケイフッ化水素酸(H2 Si
F6 )の過飽和水溶液にほう酸水溶液などを添加し、そ
の中でSiO2 膜を形成する方法が知られている。この
方法では、膜中にFが5mol%程度含まれ、比誘電率
が熱酸化SiO2 膜の3.9に比べて小さくなることが
報告されている(特開平3−97247号公報)。Further, hydrofluorosilicic acid (H 2 Si
A method is known in which a boric acid aqueous solution or the like is added to a supersaturated aqueous solution of F 6 ), and a SiO 2 film is formed therein. According to this method, it is reported that F is contained in the film at about 5 mol%, and the relative dielectric constant is smaller than 3.9 of the thermally oxidized SiO 2 film (Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-97247).
【0010】しかし、この方法ではSiO2 中のF濃度
を制御することが困難であり、しかも成長速度が1nm
/min程度と非常に遅いという問題がある。However, in this method, it is difficult to control the F concentration in SiO 2 and the growth rate is 1 nm.
/ Min, which is very slow.
【0011】さらに、TEOSとO2 とC2 F6 とを用
い平行平板型プラズマCVD装置による、Fを添加した
SiO2 膜の形成が報告されている(T.Usami
etal.,ICSSDM,pp.161(199
3),第41回応用物理学関連連合講演会講演予稿集、
p.780(1994))。Further, formation of a SiO 2 film to which F is added by a parallel plate type plasma CVD apparatus using TEOS, O 2 and C 2 F 6 has been reported (T. Usami).
et al. , ICSSDM, pp. 146-157. 161 (199
3), Proceedings of the 41st Joint Lecture Meeting on Applied Physics,
p. 780 (1994)).
【0012】しかし、形成されたSiO2 の比誘電率は
3.6以下には低減できず、また吸湿性が高いという問
題がある。However, the relative dielectric constant of the formed SiO 2 cannot be reduced to 3.6 or less, and there is a problem that the hygroscopicity is high.
【0013】さらに、SiF4 とO2 を用いECR型プ
ラズマCVD装置による、Fを添加したSiO2 膜の形
成が報告されている(1993 ICSSDM,pp.
158(1993))。Further, formation of a SiO 2 film to which F is added by using an ECR type plasma CVD apparatus using SiF 4 and O 2 has been reported (1993 ICSSDM, pp. 139-143).
158 (1993)).
【0014】しかし、この方法では、緩衝フッ酸水溶液
に対するエッチング耐性では熱酸化によるSiO2 膜と
同程度の耐エッチング性を得られるものの、SiO2 中
のF濃度を制御することが困難であるという問題があ
る。However, in this method, although the etching resistance to the buffered hydrofluoric acid aqueous solution can be as high as that of the SiO 2 film by thermal oxidation, it is difficult to control the F concentration in SiO 2. There's a problem.
【0015】しかも、この場合、高いイオンエネルギー
を有したイオンが基板に入射するため、下地基板に設け
られたAl配線に不純物が打ち込まれてコロージョンの
誘発、電気抵抗の上昇、SM(ストレスマイグレーショ
ン)、EM(エレクトロマイグレーション)等に代表さ
れる信頼性の劣化などの原因となる問題がある。また、
下地Al配線の上部がエッチングされたり、トランジス
タ構造等にダメージがはいり、半導体素子が動作しなく
なるという問題がある。Moreover, in this case, since ions having high ion energy are incident on the substrate, impurities are implanted into the Al wiring provided on the underlying substrate to induce corrosion, increase electric resistance, and cause SM (stress migration). , EM (Electromigration) and the like. Also,
There is a problem that the upper portion of the underlying Al wiring is etched or the transistor structure is damaged, and the semiconductor element does not operate.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、素子の微
細化に伴って配線間の間隔が狭くなると、配線間の容量
が増大し信号遅延が生じるという問題がある。As described above, when the distance between the wirings is reduced due to the miniaturization of the element, there is a problem that the capacitance between the wirings increases and a signal delay occurs.
【0017】そこで、SiO2 中にFを導入することに
より絶縁膜の誘電率を下げる試みがなされ、種々のFを
含むSiO2 膜の形成方法が提案されているが、その欠
点も顕著になり、本命視されるものはまだ無い。Attempts have been made to lower the dielectric constant of the insulating film by introducing F into SiO 2 , and various methods of forming an SiO 2 film containing F have been proposed, but the drawbacks are also remarkable. There is nothing to be loved yet.
【0018】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その第1の目的とするところは、従来よりも優れた
(特に吸湿性に優れた)、弗素を含み、SiO2 を主成
分とする絶縁膜の形成工程を含む半導体装置の製造方法
を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object of the present invention is to contain fluorine, which is superior to the conventional one (particularly excellent in hygroscopicity), and contains SiO 2 as a main component. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming an insulating film.
【0019】また、本発明の第2の目的は、下地に与え
る悪影響を低減できる、弗素を含み、SiO2 を主成分
とする絶縁膜の形成工程を含む半導体装置の製造方法を
提供することにある。A second object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming an insulating film containing fluorine and containing SiO 2 as a main component, which can reduce an adverse effect on a base. is there.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、本発明に係る半導体装置の製造方法(請求項
1)は、被処理基体上に、弗素を含み、SiO2 を主成
分とする絶縁膜を形成するに際し、前記絶縁膜の原料と
して、Six Hy (x≧1、0≦y≦2x+2)、酸素
を含む酸素原料および弗素を含む弗素原料を用い、かつ
前記三つの原料のうちの少なくとも一つは、イオンエネ
ルギーが10eV以上のイオンであることを特徴とす
る。To achieve the above first object, according to the Invention The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention (claim 1), on the processed substrate, includes fluorine, a SiO 2 primary When forming an insulating film as a component, as a raw material of the insulating film, Si x H y (x ≧ 1,0 ≦ y ≦ 2x + 2), using a fluorine raw material containing an oxygen source and a fluorine containing oxygen, and the three At least one of the raw materials is an ion having an ion energy of 10 eV or more.
【0021】また、本発明に係る他の半導体装置の製造
方法(請求項2)は、被処理基体上に、弗素を含み、S
iO2 を主成分とする絶縁膜を形成するに際し、前記被
処理基体にアルゴンイオンを供給するとともに、前記絶
縁膜の原料として、Six Hy (x≧1、0≦y≦2x
+2)、酸素を含む酸素原料および弗素を含む弗素原料
を用い、かつ前記三つの原料のうちの少なくとも一つ
は、イオンエネルギーが10eV以上のイオンであるこ
とを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
Upon the iO 2 to form an insulating film mainly supplies the argon ions to the substrate to be treated, as a material of the insulating film, Si x H y (x ≧ 1,0 ≦ y ≦ 2x
+2) An oxygen source containing oxygen and a fluorine source containing fluorine are used, and at least one of the three sources is an ion having an ion energy of 10 eV or more.
【0022】ここで、弗素原料が弗素イオンを含むイオ
ンである場合には、そのイオンエネルギーは100eV
以下であることが望ましい。Here, when the fluorine source is an ion containing fluorine ions, the ion energy is 100 eV.
It is desirable that:
【0023】また、下地がAlの場合には成膜温度を5
00℃以下にすることが望ましい。また、本発明に係る
他の半導体装置の製造方法(請求項3)は、上記発明
(請求項1、請求項2)において、前記絶縁膜を、真空
度が1×10-2Torr以下、かつプラズマの密度が1
×1011cm-3以上のプラズマ(HDP:High Density
Prasma ) 雰囲気中で形成することを特徴とする。When the underlayer is Al, the film forming temperature is set to 5
It is desirable that the temperature be not higher than 00 ° C. Further, according to another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention (claim 3), in the above-described invention (claims 1 and 2), the insulating film has a degree of vacuum of 1 × 10 −2 Torr or less; Plasma density of 1
× 10 11 cm -3 or more plasma (HDP: High Density
Prasma) characterized by being formed in an atmosphere.
【0024】この発明の望ましい実施態様は以下の通り
である。Preferred embodiments of the present invention are as follows.
【0025】Six Hy はn(nは自然数)の陽イオ
ン、すなわち、Six Hy n+とする。プラズマの発生に
用いる高周波電源のパワー(放電パワー)をFM変調ま
たはAM変調する。The Si x H y cation of n (n is a natural number), i.e., a Si x H y n +. The power (discharge power) of a high-frequency power supply used for generating plasma is FM-modulated or AM-modulated.
【0026】被処理基板に印加するバイアス電圧をFM
変調またはAM変調したり、もしくは被処理基板に矩形
の直流バイアスや三角波の直流バイアス等のバイアス電
圧を印加する。The bias voltage applied to the substrate to be processed is FM
Modulation or AM modulation, or a bias voltage such as a rectangular DC bias or a triangular DC bias is applied to the substrate to be processed.
【0027】成膜中にSi/F比を変動させる。The Si / F ratio is varied during film formation.
【0028】成膜中に圧力を変動させる。The pressure is varied during the film formation.
【0029】成膜中に温度を変動させる。The temperature is varied during the film formation.
【0030】前記1×1011cm-3以上のプラズマ密度
を有するプラズマの生成方法は、マグネトロン放電、サ
イクロトロン共鳴、誘導結合、容量結合、ヘリコン波、
電子線衝撃のいずれかを利用する。The method for generating plasma having a plasma density of 1 × 10 11 cm −3 or more includes magnetron discharge, cyclotron resonance, inductive coupling, capacitive coupling, helicon wave,
Use any of electron beam impact.
【0031】また、本発明に係る他の半導体装置の製造
方法(請求項4)は、上記発明(請求項1、請求項2)
において、xが2以上のSix Hy を用いることを特徴
とする。Further, another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention (Claim 4) is directed to the above-described invention (Claims 1 and 2).
In, x is from is characterized by using two or more Si x H y.
【0032】また、本発明に係る他の半導体装置の製造
方法(請求項5)は、上記発明(請求項1、請求項2)
において、前記弗素原料として、弗素を含むイオンを用
い、かつ前記Six Hy よりも質量が大きいことを特徴
とする。Further, another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention (Claim 5) is directed to the above-described invention (Claims 1 and 2).
In, as the fluorine raw material, using an ion containing fluorine, and wherein said mass than Si x H y is large.
【0033】また、本発明に係る他の半導体装置の製造
方法(請求項6)は、上記発明(請求項1、請求項2)
において、前記三つの原料のうち少なくとも二つは励起
され、かつ少なくとも一つの原料の励起方法が他の原料
のそれと異なることを特徴とする。Further, another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention (Claim 6) is a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention (Claims 1 and 2).
, At least two of the three raw materials are excited, and the method of exciting at least one raw material is different from that of the other raw materials.
【0034】また、本発明に係る他の半導体装置の製造
方法(請求項7)は、真空度が1×10-2Torr以
下、かつプラズマ密度が1×1011以上の雰囲気中で、
弗素を含み、SiO2 を主成分とする絶縁膜を被処理基
体上に形成するに際し、前記絶縁膜の形成に供するイオ
ンを、そのイオンエネルギーを増加しながら、前記被処
理基体に供給することを特徴とするとを備えたことを特
徴とする。Further, another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention (claim 7) is a method for manufacturing a semiconductor device in an atmosphere having a degree of vacuum of 1 × 10 −2 Torr or less and a plasma density of 1 × 10 11 or more.
When forming an insulating film containing fluorine and containing SiO 2 as a main component on the substrate to be processed, supplying ions for forming the insulating film to the substrate to be processed while increasing the ion energy thereof. A feature is provided.
【0035】また、本発明に係る他の半導体装置の製造
方法(請求項8)は、真空度が1×10-2Torr以
下、かつプラズマ密度が1×1011以上の雰囲気中で、
弗素を含み、SiO2 を主成分とする絶縁膜を被処理基
体上に形成するに際し、前記弗素を含む弗素原料を、そ
の流量を増加しながら、前記被処理基体に供給すること
を特徴とする。Further, another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention (claim 8) is a method of manufacturing a semiconductor device in an atmosphere having a degree of vacuum of 1 × 10 −2 Torr or less and a plasma density of 1 × 10 11 or more.
When forming an insulating film containing fluorine and SiO 2 as a main component on the substrate to be processed, the fluorine raw material containing fluorine is supplied to the substrate to be processed while increasing the flow rate thereof. .
【0036】[0036]
【作用】本発明者等の研究によれば、弗素を含み、Si
O2 を主成分とする絶縁膜を形成する際に、前記絶縁膜
の原料として、Six Hy (x≧1、0≦y≦2x+
2)、酸素を含む酸素原料および弗素を含む弗素原料を
用い、かつ前記三つの原料のうちの少なくとも一つが、
イオンエネルギーが10eV以上のイオンであると、従
来よりも吸湿性に優れた絶縁膜を形成できることが分か
った。According to the study of the present inventors, it has been found that fluorine-containing Si
The O 2 in forming the insulating film mainly containing, as a material of the insulating film, Si x H y (x ≧ 1,0 ≦ y ≦ 2x +
2) using an oxygen source containing oxygen and a fluorine source containing fluorine, and at least one of the three sources is:
It was found that an ion having an ion energy of 10 eV or more can form an insulating film having better hygroscopicity than before.
【0037】したがって、上記知見に基づいた本発明
(請求項1〜請求項6)によれば、従来よりも優れた
(特に吸湿性に優れた)、弗素を含み、SiO2 を主成
分とする誘電率が低い絶縁膜を形成できるようになる。Therefore, according to the present invention based on the above findings (claims 1 to 6), it is superior to the conventional one (particularly excellent in hygroscopicity), contains fluorine, and contains SiO 2 as a main component. An insulating film having a low dielectric constant can be formed.
【0038】また、本発明者等の研究によれば、真空度
が1×10-2Torr以下、かつプラズマ密度が1×1
011cm-3以上の雰囲気中で、弗素を含み、SiO2 を
主成分とする絶縁膜を形成する際に、前記絶縁膜の形成
に供するイオンのイオンエネルギーを増加しながら成膜
を行なうと、従来よりも下地に与える悪影響(ダメー
ジ)を少なくできることが分かった。また、成膜開始時
のイオンエネルギーは100eV以下であると、特に下
地のダメージが小さくなることが分かった。According to the study by the present inventors, the degree of vacuum is 1 × 10 −2 Torr or less and the plasma density is 1 × 1 Torr.
When an insulating film containing fluorine and containing SiO 2 as a main component is formed in an atmosphere of 0 11 cm −3 or more, the film is formed while increasing the ion energy of ions used for forming the insulating film. It has been found that the adverse effect (damage) on the base can be reduced as compared with the related art. It was also found that when the ion energy at the start of film formation was 100 eV or less, damage to the underlayer was particularly reduced.
【0039】したがって、上記知見に基づいた本発明
(請求項7)によれば、下地のダメージを抑制しつつ、
弗素を含み、SiO2 を主成分とする誘電率が低い絶縁
膜を形成できるようになる。Therefore, according to the present invention (claim 7) based on the above findings, while suppressing damage to the base,
An insulating film containing fluorine and having SiO 2 as a main component and having a low dielectric constant can be formed.
【0040】また、本発明者等の研究によれば、真空度
が1×10-2Torr以下、かつプラズマ密度が1×1
011cm-3以上の雰囲気中で、弗素を含み、SiO2 を
主成分とする絶縁膜を成する際に、前記弗素を含む弗素
原料の流量を増加しながら成膜を行なうと、従来よりも
下地に与える悪影響(ダメージ)を少なくできることが
分かった。According to the study by the present inventors, the degree of vacuum was 1 × 10 −2 Torr or less and the plasma density was 1 × 1 Torr.
When an insulating film containing fluorine and SiO 2 as a main component is formed in an atmosphere of 0 11 cm −3 or more, the film is formed while increasing the flow rate of the fluorine material containing fluorine. It was also found that the adverse effect (damage) on the substrate can be reduced.
【0041】したがって、上記知見に基づいた本発明
(請求項8)によれば、下地のダメージを抑制しつつ、
弗素を含み、SiO2 を主成分とする誘電率が低い絶縁
膜を形成できるようになる。Therefore, according to the present invention based on the above findings (Claim 8), while suppressing damage to the base,
An insulating film containing fluorine and having SiO 2 as a main component and having a low dielectric constant can be formed.
【0042】[0042]
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。Embodiments will be described below with reference to the drawings.
【0043】(第1の実施例)図1は、本発明の第1の
実施例に係る薄膜形成装置の概略構成を示す模式図であ
る。この薄膜形成装置は、大きく分けて、CVD法によ
る膜堆積反応のために用いられる反応容器10と、この
反応容器10内にガスを供給するためのガス供給系容器
20とから構成されている。(First Embodiment) FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a thin film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. This thin film forming apparatus is roughly composed of a reaction vessel 10 used for a film deposition reaction by a CVD method, and a gas supply system vessel 20 for supplying a gas into the reaction vessel 10.
【0044】反応容器10内には被処理基板11を載置
する基板支持台12が収容されている。基板支持台12
には被処理基板11を加熱するためのヒータ13及び冷
却剤を循環させるための冷却パイプ15が設けられ、ヒ
ータ13及び冷却パイプ15により、被処理基板11を
一定の温度に保つことが可能となっている。また、反応
容器10は真空ポンプ16にて真空排気することが可能
となっている。反応容器10には、導入されるガスから
中性ガスのみを被処理基板11に供給するためのディフ
レクタ14a,14b,14c,14dが設けられてい
る。In the reaction vessel 10, a substrate support 12 on which a substrate 11 to be processed is placed is accommodated. Substrate support 12
Is provided with a heater 13 for heating the substrate 11 to be processed and a cooling pipe 15 for circulating a coolant, and the heater 13 and the cooling pipe 15 can keep the substrate 11 at a constant temperature. Has become. Further, the reaction vessel 10 can be evacuated by a vacuum pump 16. The reaction vessel 10 is provided with deflectors 14a, 14b, 14c, and 14d for supplying only the neutral gas from the gas to be introduced to the substrate 11 to be processed.
【0045】一方、ガス供給系容器20には、ガスを励
起して任意の粒子を取り出し反応容器10内に供給する
ための4組のガス導入系が設けられている。第1のガス
導入系は、容器20の外壁に接して設けられたイオン源
21a、イオンを引き出すための引き出し電極22a、
引き出されたイオンを集束する集束レンズ23a,24
a、電界中を通過する物質の質量と保有電荷の比に対応
した飛跡の違いを利用してガスを分離する質量フィルタ
25a、分離されたガスを減速する減速器26a、さら
に減速されたガスを中性化する中性化室27aとから構
成され、中性化室27aから反応容器10内にガスが供
給されるものとなっている。また、第2、第3、第4の
ガス導入系も第1のガス導入系と同様に、イオン源(2
1b,21c,21d)、引き出し電極(22b,22
c,22d)、集束レンズ(23b,23c,23d,
24b,24c,24d)、質量フィルタ(25b,2
5c,25d)、減速器(26b,26c,26d)、
および中性化室(27b,27c,27d)から構成さ
れている。なお容器20内は、図示しない真空ポンプに
より約10-6Torrに真空排気されている。On the other hand, the gas supply system container 20 is provided with four sets of gas introduction systems for exciting gas to take out arbitrary particles and supply the particles into the reaction container 10. The first gas introduction system includes an ion source 21a provided in contact with the outer wall of the container 20, an extraction electrode 22a for extracting ions,
Focusing lenses 23a and 24 for focusing the extracted ions
a, a mass filter 25a that separates a gas by using a difference in a track corresponding to a ratio of a mass of a substance passing through an electric field to a retained charge, a speed reducer 26a that decelerates the separated gas, and A gas is supplied into the reaction container 10 from the neutralization chamber 27a. Also, the second, third, and fourth gas introduction systems are similar to the first gas introduction system in that the ion source (2
1b, 21c, 21d) and extraction electrodes (22b, 22
c, 22d), a focusing lens (23b, 23c, 23d,
24b, 24c, 24d), mass filter (25b, 2
5c, 25d), reducers (26b, 26c, 26d),
And a neutralization chamber (27b, 27c, 27d). The inside of the container 20 is evacuated to about 10 -6 Torr by a vacuum pump (not shown).
【0046】次に、この薄膜形成装置を用いたFを含有
したSiO2 を主成分とする絶縁膜の形成方法について
説明する。Next, a method for forming an insulating film mainly containing F 2 containing SiO 2 using this thin film forming apparatus will be described.
【0047】まず、イオン源21aにモノシラン(Si
H4 )ガスを、イオン源21bに酸素(O2 )ガスを、
イオン源21cに四弗化炭素(CF4 )ガスを導入す
る。イオン源21a,21b,21c,21dには高周
波電源(図示せず)から周波数2.45GHzのマイク
ロ波を800W各々に印加してあり、各々のガスはイオ
ン化される。例えば、SiH4 はSi+ 、SiH+ 、S
iH2 + 、SiH3 + 、SiH4 + 等であり、02 はO
+ 、O2 + 等であり、またCF4 はF+ 、CF+、CF
2 + 、CF3 + 、CF4 + 等である。First, monosilane (Si) is supplied to the ion source 21a.
H 4 ) gas, oxygen (O 2 ) gas to the ion source 21b,
A carbon tetrafluoride (CF 4 ) gas is introduced into the ion source 21c. A microwave having a frequency of 2.45 GHz is applied to each of the ion sources 21a, 21b, 21c, and 21d from a high-frequency power supply (not shown) to 800 W, and each gas is ionized. For example, SiH 4 is Si + , SiH + , S
iH 2 +, SiH 3 +, an SiH 4 + or the like, 0 2 O
+ , O 2 +, etc., and CF 4 is F + , CF + , CF
2 + , CF 3 + , CF 4 + and the like.
【0048】ここで、引き出し電極22a,22b,2
2cには例えば−100Vの電圧を印加し、各イオンを
引き出す。Here, the extraction electrodes 22a, 22b, 2
A voltage of, for example, -100 V is applied to 2c to extract each ion.
【0049】こうして、100〜数100eVに加速さ
れた各イオンは、集束レンズ23a,23b,23c,
24a,24b,24cで直径約15mmのイオンビー
ムとなる。このイオンビームは、質量フィルタ25a,
25b,25c内に電界中を飛翔し、(質量/電荷)に
より各々の飛跡を辿る。Thus, each ion accelerated to 100 to several hundreds eV is focused on the focusing lenses 23a, 23b, 23c,
An ion beam having a diameter of about 15 mm is formed at 24a, 24b and 24c. This ion beam is applied to the mass filter 25a,
It flies in an electric field into 25b and 25c, and follows each track by (mass / charge).
【0050】したがって、電界強度を適当に選ぶことに
よって、任意の質量、電荷を持つイオンを分離して減速
器26a,26b,26cに導くことができる。Therefore, by appropriately selecting the electric field intensity, ions having an arbitrary mass and charge can be separated and guided to the speed reducers 26a, 26b and 26c.
【0051】分離されたイオンは、前記減速器中にて所
望のイオンエネルギーに設定することができる。また、
それぞれのイオンは中性化室27a,27b,27cを
通過して基板に到達するが、その際、電気的に中性化し
た後、反応器10に導入することも可能となっている。The separated ions can be set to a desired ion energy in the speed reducer. Also,
Each ion reaches the substrate after passing through the neutralization chambers 27a, 27b, and 27c. At this time, the ions can be electrically neutralized and then introduced into the reactor 10.
【0052】中性化されなかったイオンは、ディフレク
タ14a,14b,14cに印加した電界により折り曲
げられ、基板には到達できない。このようにして、本実
施例にて用いた薄膜形成装置では、特定の粒子を、特定
のエネルギーを有するイオンとしても、もしくは電気的
に中性な粒子として基板に入射させることが可能であ
る。The ions that have not been neutralized are bent by the electric field applied to the deflectors 14a, 14b and 14c and cannot reach the substrate. As described above, in the thin film forming apparatus used in this embodiment, it is possible to cause specific particles to enter the substrate as ions having specific energy or as electrically neutral particles.
【0053】また、イオン源21a,21b,21cに
てガスをイオン化する際の条件(ガスの導入量、放電時
の圧力、マイクロ波の印加電力等)を変化させることに
より、反応容器10に導入する粒子の数を制御すること
も可能である。The conditions for ionizing the gas in the ion sources 21a, 21b, 21c (the amount of introduced gas, the pressure at the time of discharge, the applied power of microwaves, etc.) are changed to introduce the gas into the reaction vessel 10. It is also possible to control the number of particles that do.
【0054】中性子としてOとCF3 を、中性粒子もし
くはイオンとしてSiH3 + を基板に入射して、多層配
線の層間絶縁膜を形成した例を、図2(a)〜(c)に
示す工程断面図を参照して説明する。FIGS. 2A to 2C show an example in which O and CF 3 as neutrons and SiH 3 + as neutral particles or ions are incident on a substrate to form an interlayer insulating film of a multilayer wiring. This will be described with reference to the process sectional views.
【0055】まず、Si基板31を基板支持台12上に
セットして、抵抗加熱ヒータ13にて400℃に加熱す
る。真空容器10内に、中性粒子としてOとCF3 を、
中性粒子もしくはイオンとしてSiH3 + を同時に導入
し、圧力を5×10-3Torrに設定する。この際、基
板支持台12は接地とする。こうして、図2(a)に示
すように、Si基板31上に500nmのSiO2 膜3
2を堆積する。First, the Si substrate 31 is set on the substrate support 12 and heated to 400 ° C. by the resistance heater 13. In the vacuum vessel 10, O and CF 3 as neutral particles,
SiH 3 + is simultaneously introduced as neutral particles or ions, and the pressure is set to 5 × 10 −3 Torr. At this time, the substrate support 12 is grounded. Thus, as shown in FIG. 2A, the 500 nm SiO 2 film 3 is formed on the Si substrate 31.
2 is deposited.
【0056】次に、図2(b)に示すように、DCマグ
ネトロンスパッタリング法により400nmのAl膜を
成膜し、パターニングして幅500nm×高さ400n
mの1段目のAl配線33を形成する。Next, as shown in FIG. 2B, a 400 nm Al film is formed by DC magnetron sputtering, and is patterned to have a width of 500 nm and a height of 400 n.
An m-th first-level Al wiring 33 is formed.
【0057】その後、図2(c)に示すように、前記と
同じ方法で800nmのSiO2 膜34を成膜する。さ
らに、前記と同様に400nmのAl膜を成膜し、パタ
ーニングして2層目のAl配線35を形成した後、前記
と同じ成膜方法で800nmのSiO2 膜36を成膜す
る。Thereafter, as shown in FIG. 2C, an 800 nm SiO 2 film 34 is formed by the same method as described above. Further, a 400 nm Al film is formed and patterned in the same manner as above to form a second layer Al wiring 35, and then an 800 nm SiO 2 film 36 is formed by the same film forming method as described above.
【0058】図3は、SiH3 + (イオンエネルギー:
5eV)+O+CF3 により成膜した膜の赤外吸収スペ
クトル(FT−IRスペクトル)を示す。なお、基板温
度は400℃とし、成膜圧力は5×10-3Torrとし
た。FIG. 3 shows that SiH 3 + (ion energy:
5eV) shows an infrared absorption spectrum (FT-IR spectrum) of a film formed by + O + CF 3 . Note that the substrate temperature was 400 ° C. and the film forming pressure was 5 × 10 −3 Torr.
【0059】3700cm-1付近にSi−OH、340
0cm-1付近にH−OH、1080cm-1付近にSi−
O伸縮振動、940cm-1付近にSi−F、800cm
-1及び450cm-1付近にSi−O変角振動の各ピーク
が観測される。In the vicinity of 3700 cm -1 , Si-OH, 340
0cm in the vicinity of -1 H-OH, in the vicinity of 1080cm -1 Si-
O stretching vibration, Si-F around 940 cm -1 , 800 cm
Each peak of Si—O bending vibration is observed at around −1 and 450 cm −1 .
【0060】以下、膜中F濃度はSi−Fのスペクトル
とSi−O伸縮振動のスペクトルの積分値の比(Si−
F/Si−O)から求めた。また、膜中の水分量は、S
i−OHとH−OHのスペクトルの積分値の和とSi−
O伸縮振動のスペクトルの積分値の比(Si−OH+H
−OH/Si−O)より求めている。Hereinafter, the F concentration in the film is determined by the ratio of the integrated value of the spectrum of Si—F and the spectrum of Si—O stretching vibration (Si—
F / Si-O). The amount of water in the film is S
Sum of integrated values of i-OH and H-OH spectra and Si-
Ratio of integrated value of spectrum of O stretching vibration (Si-OH + H
-OH / Si-O).
【0061】Si+ (イオンエネルギー:5eV)及び
Oの基板への供給量は一定とし、CF3 の供給量を変化
させた場合、膜中に含まれるFの量、つまり、膜中F濃
度(Si−FO/Si−O)は、図4に示すように、単
調に増加した。When the supply amounts of Si + (ion energy: 5 eV) and O to the substrate are fixed and the supply amount of CF 3 is changed, the amount of F contained in the film, that is, the F concentration in the film ( Si-FO / Si-O) monotonically increased as shown in FIG.
【0062】膜中F濃度(Si−FO/Si−O)と比
誘電率との関係を図5に示す。比誘電率は、Si基板上
に形成したFを添加したSiO2 と0.1mm2 程度に
パターニングされたAl電極膜とで形成されるMOSキ
ャパシタのC−V特性より求めた。膜中F濃度の増大に
伴い、比誘電率は単調に低下する。FIG. 5 shows the relationship between the F concentration in the film (Si-FO / Si-O) and the relative dielectric constant. The relative dielectric constant was determined from CV characteristics of a MOS capacitor formed of SiO 2 to which F was added and formed on an Si substrate and an Al electrode film patterned to about 0.1 mm 2 . As the F concentration in the film increases, the relative permittivity monotonously decreases.
【0063】更に、図6、図7に、基板に供給する中性
粒子もしくはイオンとしてSi+ 、SiH+ 、SiH2
+ 、SiH3 + 、SiH4 + のエネルギーを変化させて
形成したFを添加したSiO2 膜の、成膜直後および大
気放置(温度25℃、湿度50%)1週間後の膜中に含
まれる水分量、つまり、吸湿量((Si−OH+HO
H)/Si−O)とイオンエネルギーとの関係を示す。FIGS. 6 and 7 show neutral particles or ions to be supplied to the substrate as Si + , SiH + , and SiH 2.
+ , SiH 3 + , F 2 added SiO 2 film formed by changing the energy of SiH 4 + is included in the film immediately after film formation and after one week of standing in air (temperature 25 ° C., humidity 50%). The amount of water, that is, the amount of moisture absorption ((Si-OH + HO
3 shows the relationship between H) / Si—O) and ion energy.
【0064】どのイオンを供給した場合にも、イオンエ
ネルギーが10eV以下の場合には膜中の水分濃度が上
昇してしまうことが分かった。Regardless of which ion was supplied, it was found that when the ion energy was 10 eV or less, the water concentration in the film increased.
【0065】また、イオンエネルギーを10eV以上と
して、CF3 中性粒子の供給量を変化させることにより
膜中F濃度を変化させた。The F concentration in the film was changed by changing the supply amount of the CF 3 neutral particles while setting the ion energy to 10 eV or more.
【0066】その時の膜中F濃度と大気放置1週間後の
吸湿量との関係を図8に示す。図8には、比較例1〜比
較例3として、特開平5−164831に開示されてい
る膜中F濃度(Si−FO/Si−O)と吸湿性((S
i−OH+HOH)/Si−O)に関する関係を併せて
示している。FIG. 8 shows the relationship between the F concentration in the film at that time and the amount of moisture absorbed after one week in air. FIG. 8 shows the F concentration (Si-FO / Si-O) in the film and the hygroscopicity ((S
The relationship regarding (i-OH + HOH) / Si-O) is also shown.
【0067】特開平5−164831によれば、膜中F
濃度が8at%以上の高濃度では大気放置後の吸湿量が
増加しているが、本発明の薄膜堆積方法では、高濃度に
膜中にFが存在しても大気放置後の吸湿はみられないこ
とが分かる。According to JP-A-5-164831, the F
At a high concentration of 8 at% or more, the amount of moisture absorption after leaving in the air increases, but in the thin film deposition method of the present invention, even when F is present in the film at a high concentration, moisture absorption after leaving in the air is observed. I understand that there is no.
【0068】なお、特開平5−164831では、膜中
のF濃度の表示単位としてat%を使用しているが、本
実施例では、膜中F濃度はFT−IRスペクトルにおけ
るSi−FのスペクトルとSi−O伸縮振動のスペクト
ルの積分値の比(Si−F/Si−O)にて表示してい
る。In Japanese Patent Application Laid-Open No. H5-164831, at% is used as a display unit of the F concentration in the film. In the present embodiment, the F concentration in the film is represented by the spectrum of Si—F in the FT-IR spectrum. And the ratio (Si-F / Si-O) of the integral value of the spectrum of the Si-O stretching vibration.
【0069】そのため、膜中のF量を蛍光X線法にて定
量したところ、FT−IRのスペクトルより求めた膜中
F濃度をほぼ2倍することによりat%表示に変換でき
ることが分かった。したがって、図8においては特開平
5−164831の報告中での膜中のF濃度(at%)
を1/2倍して併せて示している。Therefore, when the amount of F in the film was quantified by the fluorescent X-ray method, it was found that the F concentration in the film obtained from the FT-IR spectrum could be converted to at% by almost doubling the F concentration. Therefore, in FIG. 8, the F concentration (at%) in the film in the report of JP-A-5-164831 is shown.
Is also shown by multiplying by 1 /.
【0070】なお、本実施例においては、イオンとして
Si+ 、SiH+ 、SiH2 + 、SiH3 + 、SiH4
+ のエネルギーを変化させて基板に供給したが、SiH
4 を放電することにより生成されるSix Hy n+イオン
(x≧1、0≦y≦2x+2、n≧2)を用いても同様
の効果が得られた。In this embodiment, the ions are Si + , SiH + , SiH 2 + , SiH 3 + , and SiH 4.
+ Was changed and supplied to the substrate.
Si x H y n + ions (x ≧ 1,0 ≦ y ≦ 2x + 2, n ≧ 2) the same effect be used that is generated by discharging the 4 were obtained.
【0071】また、本実施例においては、中性粒子とし
てO及びCF3 を用いたが、Oの代わりにO2 を放電し
た際に生成される少なくともOを含むような中性粒子を
用いた場合、さらにCF3 の代わりにF、CF、C
F2 、CF4 などのようにCF4を放電した際に生成さ
れる少なくともFを含むような中性粒子を用いても同様
の効果が得られた。In this embodiment, O and CF 3 are used as neutral particles. However, neutral particles containing at least O generated when O 2 is discharged are used instead of O. In addition, F, CF, C instead of CF 3
Similar effects were obtained by using neutral particles containing at least F generated when CF 4 was discharged, such as F 2 and CF 4 .
【0072】また、本実施例では、イオンとしてS
i+ 、SiH+ 、SiH2 + 、SiH3 + 、SiH4 +
のエネルギーを変化させて基板に供給したが、イオンと
してO2を放電した際に生成されるO+ 、O2 + などを
イオンエネルギーを変化させて基板に供給し、中性粒子
として、SiH4 を放電した際の生成されるSix Hy
中性粒子もしくはSix Hy n+イオン(x≧1、0≦y
≦2x+2、n≧1)のいずれか、及びCF4 を放電し
た際に生成されるF、CF、CF2 、CF3 、CF4 な
どの少なくともFを含むような中性粒子を導入して、F
を添加したSiO2膜を形成した場合にも、イオンのエ
ネルギーが10eV以上であれば同様の効果が得られ
た。In this embodiment, the ions are S
i + , SiH + , SiH 2 + , SiH 3 + , SiH 4 +
Was supplied to the substrate by changing the energy of O 2 , but O + , O 2 +, etc. generated when O 2 was discharged as ions were supplied to the substrate by changing the ion energy, and SiH 4 was used as neutral particles. Si x H y generated when discharging
Neutral particles or Si x H y n + ions (x ≧ 1,0 ≦ y
≦ 2x + 2, n ≧ 1), and neutral particles containing at least F such as F, CF, CF 2 , CF 3 , CF 4, etc. generated when CF 4 is discharged, F
The same effect was obtained when the ion energy was 10 eV or more also in the case of forming a SiO 2 film to which was added.
【0073】また、さらに、SiH4 を放電した際の生
成されるSix Hy n+イオン(x≧1、0≦y≦2x+
2、n≧1)、及びO2 を放電した際に生成される少な
くともOを含むようなイオンを供給し、CF4 を放電し
た際に生成される少なくともFを含むような粒子のみを
電気的に中性な状態で供給しても、少なくともどちらか
のイオンのエネルギーが10eV以上であれば同様な効
果が得られた。[0073] In addition, further, Si x H y n + ions generated at the time of discharging the SiH 4 (x ≧ 1,0 ≦ y ≦ 2x +
2, n ≧ 1), and ions containing at least O generated when discharging O 2 are supplied, and only particles containing at least F generated when discharging CF 4 are electrically charged. The same effect was obtained even when the energy was supplied in a neutral state as long as the energy of at least one of the ions was 10 eV or more.
【0074】次に、CF4 を放置した際に生成されるF
+ 、CF+ 、CF2 + 、CF3 + 、CF4 + イオンに代
表される少なくともFを含むようなイオンのいずれかを
エネルギーを変化させて基板に供給し、SiH4 を放電
した際の生成されるSix Hy 中性粒子(x≧1、0≦
y≦2x+2)のいずれか、およびO2 を放電した際に
生成される少なくともOを含むような中性粒子のいずれ
かを基板に供給した場合について以下に述べる。Next, F generated when CF 4 is left unattended
+ , CF + , CF 2 + , CF 3 + , and at least one of ions containing at least F typified by CF 4 + ions, which are supplied to the substrate while changing the energy, and discharged when SiH 4 is discharged. is the Si x H y neutral particles (x ≧ 1, 0 ≦
y ≦ 2x + 2) and the case where any one of neutral particles containing at least O generated when O 2 is discharged is supplied to the substrate.
【0075】少なくともFを含むイオンのうち、いずれ
を用いた場合でもイオンエネルギーが10eV以上であ
れば、膜中F濃度の大きさにかかわらず、大気放置後に
吸湿のみられない良好な膜が得られた。Regardless of the F concentration in the film, a good film which does not absorb moisture after standing in the air can be obtained regardless of the magnitude of the F concentration in the film, regardless of the ion energy including F at least. Was.
【0076】ただし、イオンエネルギーを100eV以
上とした場合、膜の堆積がみられなかった。これは、F
によるエッチング効果のために薄膜の堆積が進まなくな
ったためと考えられる。However, when the ion energy was 100 eV or more, no film was deposited. This is F
It is considered that the deposition of the thin film did not proceed due to the etching effect of the silicon.
【0077】また、少なくともFを含むようなイオン
(イオンエネルギー10eV以上100eV以下)に加
え、少なくともOを含むような粒子をイオンまたは電気
的に中性の状態で、また少なくともSiを含むような粒
子をイオンまたは電気的に中性な状態で基板に供給して
も、堆積したF添加のSiO2 膜は、大気放置後に吸湿
現象はみられなかった。In addition to ions containing at least F (ion energy of 10 eV or more and 100 eV or less), particles containing at least O are ionized or electrically neutral, and particles containing at least Si. Was supplied to the substrate in an ionically or electrically neutral state, the deposited F-added SiO 2 film did not show a moisture absorption phenomenon after being left in the air.
【0078】ただし、少なくともFを含むイオンとして
F+ イオンを供給した場合には、膜の堆積は起こりにく
い。However, when F + ions are supplied as ions containing at least F, film deposition hardly occurs.
【0079】また、少なくともFを含むイオンとしてC
F+ イオンを供給した場合、少なくともSiを含むイオ
ンとしてSiHx + (x=1,2,3)を供給した場合
にも、膜の堆積は起こりにくい。Further, as an ion containing at least F, C
When F + ions are supplied, film deposition hardly occurs even when SiH x + (x = 1, 2, 3) is supplied as ions containing at least Si.
【0080】このことから、Fを含むSiO2 膜を堆積
するためには、少なくともFを含むイオンの質量は、S
iH4 を放電した際に生成されるSix Hy n+イオン
(x≧1、0≦y≦2x+2、n≧1)より質量が大き
いことが望ましい。From this, in order to deposit a SiO 2 film containing F, at least the mass of ions containing F must be S
It is preferable to large mass Si x H y n + ions produced upon discharge iH 4 (x ≧ 1,0 ≦ y ≦ 2x + 2, n ≧ 1).
【0081】このことは、Fを含むSiO2 膜を堆積す
るためには、少なくともFを含むイオンのイオンエネル
ギーは、SiH4 を放電した際に生成されるSix Hy
n+イオン(x≧1、0≦y≦2x+2、n≧1)のイオ
ンエネルギーより小さいことが望ましいことを示すと考
えられる。[0081] This is in order to deposit the SiO 2 film containing F, the ion energy of ions including at least F, Si x H y generated upon discharging SiH 4
This is considered to indicate that it is desirable to be smaller than the ion energy of n + ions (x ≧ 1, 0 ≦ y ≦ 2x + 2, n ≧ 1).
【0082】次に、成膜時に真空度を変化させて成膜し
た結果を以下に示す。Next, the results of forming a film by changing the degree of vacuum during the film formation are shown below.
【0083】これまでの述べた結果は、真空度を5×1
0-3Torrとして成膜したものであるが、成膜時の真
空度を変化させてF添加SiO2 膜を形成し、大気放置
後の吸湿量を調べた。The results described so far indicate that the degree of vacuum is 5 × 1
The film was formed at 0 -3 Torr, and the F-added SiO 2 film was formed by changing the degree of vacuum at the time of film formation, and the amount of moisture absorption after standing in the air was examined.
【0084】イオンとしてSiH3 + を20eVで、中
性粒子としてCF3 およびOを基板に供給した。そのと
きの膜中F濃度はFT−IRのスペクトルを調べること
により4%となるようにCF3 の基板への供給量を調整
して成膜した。SiH 3 + was supplied to the substrate at 20 eV as ions, and CF 3 and O as neutral particles were supplied to the substrate. At this time, the film was formed by adjusting the supply amount of CF 3 to the substrate so that the F concentration in the film was 4% by examining the spectrum of FT-IR.
【0085】形成したF添加SiO2 膜を1週間大気放
置して、成膜時の圧力と吸湿量((Si−OH+HO
H)/Si−O)を調べた結果を図9に示す。The formed F-added SiO 2 film was left in the air for one week, and the pressure and moisture absorption ((Si—OH + HO)
H) / Si—O) are shown in FIG.
【0086】この図9の結果から、成膜時の反応容器1
0内の真空度は1×10-2Torr以下で成膜する必要
があることが分かった。また、この結果は、膜中のF濃
度に依存しなかった。From the results shown in FIG. 9, the reaction vessel 1 during the film formation was obtained.
It was found that it was necessary to form a film at a degree of vacuum within 0 at 1 × 10 −2 Torr or less. Further, this result did not depend on the F concentration in the film.
【0087】なお、前述した結果は、イオンとしてはS
iH3 + を20eVで、中性粒子としてCF3 およびO
を基板に供給したものであるが、SiH4 を放電した際
の生成されるSix Hy 中性粒子もしくはSix Hy n+
(x≧1、0≦y≦2x+2、n≧1)と、O2 を放電
した際に生成される少なくともOを含むような中性粒子
もしくはイオンと、CF4 を放電した際に生成される少
なくともFを含むような中性粒子もしくはイオンを供給
して、Fを含有したSiO2 を主成分とする絶縁膜を形
成する際、少なくともどちらか一つ、または複数がイオ
ンであり、かつそのイオンのエネルギーが10eV以上
であれば、成膜時の反応容器10内の真空度は1×10
-2Torr以下であれば、同様に大気放置後に吸湿性を
示さないF添加SiO2 膜が得られた。The above results indicate that the ions are S
iH 3 + at 20 eV, CF 3 and O as neutral particles
While those supplied to the substrate, Si x H y neutral particles or Si x H y n are generated at the time of discharging the SiH 4 +
(X ≧ 1, 0 ≦ y ≦ 2x + 2, n ≧ 1), neutral particles or ions containing at least O generated when O 2 is discharged, and generated when CF 4 is discharged. When neutral particles or ions containing at least F are supplied to form an insulating film mainly containing SiO 2 containing F, at least one or a plurality of ions are ions, and Is 10 eV or more, the degree of vacuum in the reaction vessel 10 during film formation is 1 × 10
When the pressure was −2 Torr or less, an F-added SiO 2 film showing no hygroscopicity was similarly obtained after standing in air.
【0088】更に、成膜時の基板の温度を図1に示した
基板支持台12内に設けたヒータ13および冷却パイプ
15により変化させて成膜した結果を以下に示す。Further, the results of film formation by changing the temperature of the substrate at the time of film formation by the heater 13 and the cooling pipe 15 provided in the substrate support table 12 shown in FIG. 1 are shown below.
【0089】これまでの述べた結果は、成膜温度を40
0℃として成膜したものであるが、成膜時の基板温度を
変化させてF添加SiO2 膜を形成し、大気放置後に吸
湿量を調べた。イオンとしてSiH3 + を20eVで、
中性粒子としてCF3 およびOを基板に供給した。The results described so far indicate that the film formation temperature is 40
Although the film was formed at 0 ° C., the F-added SiO 2 film was formed by changing the substrate temperature at the time of film formation, and the moisture absorption was examined after standing in the air. SiH 3 + at 20 eV as ions,
CF 3 and O were supplied to the substrate as neutral particles.
【0090】そのときの膜中F濃度はFT−IRのスペ
クトルを調べることにより4%となるようにCF3 の基
板への供給量を調整して成膜した。The amount of CF 3 supplied to the substrate was adjusted so that the F concentration in the film at that time was 4% by examining the FT-IR spectrum.
【0091】形成したF添加SiO2 膜を1週間大気放
置して吸湿量を調べた結果を図10に示す。FIG. 10 shows the results of examining the moisture absorption of the formed F-added SiO 2 film by leaving it in the air for one week.
【0092】この図10から、成膜時温度にかかわらず
大気放置後に吸湿現象はみられなかったことが分かる。
また、この結果は膜中のF濃度に依存しなかった。From FIG. 10, it can be seen that no moisture absorption phenomenon was observed after standing in air regardless of the film forming temperature.
This result did not depend on the F concentration in the film.
【0093】図11に、図2に示したAl配線の層間絶
縁膜として、成膜温度を変化させてF添加SiO2 を形
成した場合の、Al配線不良率と成膜温度との関係を示
す。図11から、成膜温度が500℃以上になると、A
l配線の不良率が急激に増大することが分かる。この結
果より、F添加SiO2 膜をAl配線間の層間絶縁膜と
して使用する際には、成膜温度を500℃以下にする必
要がある。FIG. 11 shows the relationship between the defect rate of Al wiring and the film forming temperature when F-added SiO 2 is formed as the interlayer insulating film of the Al wiring shown in FIG. 2 by changing the film forming temperature. . FIG. 11 shows that when the film formation temperature becomes 500 ° C. or higher, A
It can be seen that the defect rate of the l wiring rapidly increases. From this result, when using the F-added SiO 2 film as an interlayer insulating film between Al wirings, it is necessary to set the film formation temperature to 500 ° C. or lower.
【0094】前述した結果は、イオンとしてはSiH3
+ を20eVで、中性粒子としてCF3 およびOを基板
に供給したものであるが、SiH4 を放電した際の生成
されるSix Hy 中性粒子もしくはSix Hy n+イオン
(x≧1、0≦y≦2x+2、n≧1)と、O2 を放電
した際に生成される少なくともOを含むような中性粒子
もしくはイオンと、CF4 を放電した際に生成される少
なくともFを含むような中性粒子もしくはイオンを供給
して、Fを含有したSiO2 を主成分とする絶縁膜を形
成する際、少なくともいずれか一つ、または複数がイオ
ンであり、かつそのイオンエネルギーが10eV以上で
あれば、成膜時の基板温度500℃以下にすれば同様に
大気放置後に吸湿性を示さないF添加SiO2 膜が得ら
れた。The above results show that the ions are SiH 3
+ At 20 eV, but is obtained by supplying CF 3 and O on the substrate as neutral particles, Si x H y neutral particles or Si x H y n + ions are generated at the time of discharging the SiH 4 (x ≧ 1, 0 ≦ y ≦ 2x + 2, n ≧ 1), neutral particles or ions containing at least O generated when O 2 is discharged, and at least F generated when CF 4 is discharged. When the neutral film or the ion containing such is supplied to form an insulating film mainly containing SiO 2 containing F, at least one or a plurality of the ions are ions and the ion energy is 10 eV. Above, if the substrate temperature at the time of film formation was set to 500 ° C. or lower, an F-added SiO 2 film which did not exhibit hygroscopicity similarly after being left in the air was obtained.
【0095】なお、本実施例においては、原料ガスとし
てイオン源21aにSiH4 を、イオン源21bにO2
を、イオン源21cにはCF4 を導入して、放電中で生
成された粒子を成膜に利用したが、原料ガスはこれらの
ガスに限られるわけではなく、イオン源21には放電中
にSix Hy 中性粒子もしくはSix Hy n+イオン(x
≧1、0≦y≦2x+2、n≧1)を生成するようなガ
ス、例えばSiH3 F、SiH2 F2 、Si2 H5 Fの
ような無機シランガスやTEOS、HSi(OC
2 H5 )3 のような有機シランガスを導入しても同様な
効果が得られた。In this embodiment, SiH 4 is used as a source gas for the ion source 21a and O 2 is used for the ion source 21b.
And the ion source 21c by introducing CF 4, but the particles generated in the discharge was used for film formation, the raw material gas is not limited to these gases, during discharge in the ion source 21 Si x H y neutral particles or Si x H y n + ions (x
≧ 1, 0 ≦ y ≦ 2x + 2, n ≧ 1), for example, inorganic silane gas such as SiH 3 F, SiH 2 F 2 , Si 2 H 5 F, TEOS, HSi (OC
Similar effects were obtained by introducing an organic silane gas such as 2 H 5 ) 3 .
【0096】特に、原料ガスとしてSi2 H6 の様に1
分子の中にSi原子を2個以上含むようなガスを励起し
たときに生成されるSix Hy 中性粒子もしくはSix
Hy n+イオン(x≧2、0≦y≦2x+2、n≧1)な
る粒子を使用して成膜した場合、Six Hy 中性粒子も
しくはSix Hy n+イオン(x=1、0≦y≦4、n≧
1)なる粒子を利用して成膜した場合に比べて、成膜圧
力、成膜温度、基板への供給粒子数などを同一条件とし
た場合には、成膜速度がx=2の場合約2倍に、またx
=3の場合には約3倍に向上した。In particular, as the raw material gas, 1 such as Si 2 H 6 is used.
It is generated when exciting the gas, such as Si atoms contains 2 or more in the molecule Si x H y neutral particles or Si x
Case of forming using the H y n + ions (x ≧ 2,0 ≦ y ≦ 2x + 2, n ≧ 1) formed of particles, Si x H y neutral particles or Si x H y n + ions (x = 1, 0 ≦ y ≦ 4, n ≧
1) When the film forming pressure, the film forming temperature, the number of particles supplied to the substrate and the like are the same as compared with the case where the film is formed using the particles of 2x and x
In the case of = 3, it improved about three times.
【0097】また、イオン源21bには、放電中に少な
くともOを含むような中性粒子もしくはイオンを生成す
るガスとして、N2 OやO3 などOを含むようなガスを
用いても同様の効果が得られた。The same applies to the ion source 21b using a gas containing O such as N 2 O or O 3 as a gas for generating neutral particles or ions containing at least O during discharge. The effect was obtained.
【0098】さらに、イオン源21cには放電中に少な
くともFを含むような中性粒子もしくはイオンを生成す
るガスとして、NF3 やClF3 、SiF4 などFを含
むようなガスを用いても同様の効果が得られた。Further, a gas containing F such as NF 3 , ClF 3 , or SiF 4 may be used for the ion source 21 c as a gas for generating neutral particles or ions containing at least F during discharge. The effect was obtained.
【0099】(第2の実施例)本実施例においては、第
1の実施例にて用いた図1に示した薄膜形成装置と同じ
ものを用いた。(Second Embodiment) In the present embodiment, the same thin-film forming apparatus shown in FIG. 1 used in the first embodiment is used.
【0100】第1の実施例においては、基板に粒子を供
給するためのイオン源として21a,21b,21cを
用いたが、本実施例では、更に、イオン源21dにAr
を導入し、第1の実施例に示した方法と同様に、基板に
Ar+ イオンおよびArの中性粒子を供給した。In the first embodiment, the ion sources 21a, 21b, and 21c are used as the ion sources for supplying particles to the substrate. However, in the present embodiment, the ion source 21d is further provided with an Ar source.
Was introduced, and Ar + ions and neutral particles of Ar were supplied to the substrate in the same manner as in the method shown in the first embodiment.
【0101】また、イオン源21aにはSiH4 を導入
し、SiH4 を放電した際の生成されるSix Hy 中性
粒子もしくはSix Hy n+イオン(x≧1、0≦y≦2
x+2、n≧1)を、イオン源21bにはO2 を導入
し、O2 を放電した際に生成される少なくともOを含む
ような中性粒子もしくはイオンを、イオン源21cには
CF4 を導入し、CF4 を放電した際に生成される少な
くともFを含むような中性粒子もしくはイオンを基板に
供給した。[0102] Further, in the ion source 21a introducing SiH 4, Si x H y neutral particles or Si x H y n + ions are generated at the time of discharging the SiH 4 (x ≧ 1,0 ≦ y ≦ 2
x + 2, n ≧ 1), O 2 is introduced into the ion source 21b, neutral particles or ions containing at least O generated when O 2 is discharged, and CF 4 is added to the ion source 21c. Then, neutral particles or ions containing at least F generated when CF 4 was discharged were supplied to the substrate.
【0102】このようにして得られた膜の膜中F濃度と
比誘電率との関係、イオンエネルギーと1週間大気放置
後の吸湿性との関係、膜中F濃度と1週間大気放置後の
吸湿性との関係、成膜時の圧力と1週間大気放置後の吸
湿性との関係、成膜時の基板温度と1週間大気放置後の
吸湿性との関係、成膜時の基板温度とAl配線の導通不
良との関係には第1の実施例に示した結果と差はみられ
なかった。The relationship between the F concentration in the film and the relative dielectric constant of the film thus obtained, the relationship between the ion energy and the hygroscopic property after leaving for one week in the atmosphere, the F concentration in the film and the content after leaving for one week in the atmosphere. Relationship between moisture absorption, pressure during film formation and moisture absorption after leaving for one week in air, relationship between substrate temperature during film formation and moisture absorption after leaving for one week in air, substrate temperature during film formation There was no difference in the relationship with the conduction failure of the Al wiring from the result shown in the first embodiment.
【0103】図12に、Ar+ イオンエネルギーと、開
孔径xμm×深さ1μm(x=0.5,0.75,1.
0,1.25,1.5,1.75,2.0μm)の溝へ
の埋め込み特性との関係を示す。FIG. 12 shows the relationship between the Ar + ion energy and the pore diameter x μm × depth 1 μm (x = 0.5, 0.75,.
0, 1.25, 1.5, 1.75, and 2.0 μm) are shown.
【0104】第1の実施例にて示した方法で、SiH4
+ イオンのエネルギーを変化させ、さらに中性粒子とし
てCF3 、Oを同時に基板に供給して成膜した場合の、
溝への埋め込み特性を併せて表示している。In the method shown in the first embodiment, SiH 4
When changing the energy of + ions and simultaneously supplying CF 3 and O as neutral particles to the substrate to form a film,
The characteristics of embedding in the groove are also shown.
【0105】この図12から、Ar+ イオンを10eV
以上のエネルギーで供給することにより微細な溝への埋
め込み特性が向上することが分かる。FIG. 12 shows that the Ar + ion was changed to 10 eV
It can be seen that the characteristics of embedding in the fine grooves are improved by supplying with the above energy.
【0106】なお、本実施例にて示した、Ar+ イオン
を10eV以上のエネルギーで供給することによって向
上した微細な溝への埋め込み特性の向上は、第1の実施
例において示した1週間大気放置後に吸湿が全くみられ
ないF添加SiO2 膜の成膜条件下において、確認され
た。The improvement in the characteristics of embedding in the fine grooves, which was improved by supplying Ar + ions at an energy of 10 eV or more, as shown in the present embodiment, is equivalent to the one-week air atmosphere shown in the first embodiment. It was confirmed under the conditions for forming the F-added SiO 2 film that showed no moisture absorption after standing.
【0107】(第3の実施例)図13は、本発明の第3
の実施例に係る薄膜形成装置の概略構成を示す模式図で
ある。(Third Embodiment) FIG. 13 shows a third embodiment of the present invention.
It is a schematic diagram which shows the schematic structure of the thin film forming apparatus which concerns on Example.
【0108】この薄膜形成装置は、第1の実施例にて示
した図1の薄膜形成装置の真空容器10の側壁に電極2
8を設けた構成になっている。電極28には高周波電源
29が接続されており、また、真空容器10にはガスを
導入するための配管30が設けられている。This thin-film forming apparatus is similar to the thin-film forming apparatus shown in FIG.
8 is provided. The electrode 28 is connected to a high-frequency power supply 29, and the vacuum vessel 10 is provided with a pipe 30 for introducing a gas.
【0109】以下、この薄膜形成装置を用いて、F添加
SiO2 膜の形成方法について述べる。Hereinafter, a method for forming an F-added SiO 2 film using this thin film forming apparatus will be described.
【0110】イオン源21aにはSiH4 を導入し、S
iH4 を放電した際の生成されるSix Hy 中性粒子も
しくはSix Hy n+イオン(x≧1、0≦y≦2x+
2、n≧1)を、イオン源21bにはO2 を導入し、O
2 を放電した際に生成される少なくともOを含むような
中性粒子もしくはイオンを、イオン源21cにはCF4
を導入し、CF4 を放電した際に生成される少なくとも
Fを含むような中性粒子もしくはイオンを基板に供給し
た。SiH 4 is introduced into the ion source 21a, and S
Si x H y neutral particles or Si x H y n + ions are generated at the time of discharging the iH 4 (x ≧ 1,0 ≦ y ≦ 2x +
2, n ≧ 1), O 2 is introduced into the ion source 21b, and O 2 is introduced.
Neutral particles or ions containing at least O generated when discharging 2 are supplied to the ion source 21c with CF 4
Was introduced, and neutral particles or ions containing at least F generated when CF 4 was discharged were supplied to the substrate.
【0111】さらに、同時に、ガス配管30からはAr
を導入し、高周波電源29には13.56MHzの高周
波電力を500W印加することにより、真空容器10内
にArプラズマを生成した。Further, at the same time, Ar gas
, And 500 W of 13.56 MHz high frequency power was applied to the high frequency power supply 29 to generate Ar plasma in the vacuum vessel 10.
【0112】このようにして得られた膜の膜中F濃度と
比誘電率との関係、イオンエネルギーと1週間大気放置
後の吸湿性との関係、膜中F濃度と1週間大気放置後の
吸湿性との関係、成膜時の圧力と1週間大気放置後の吸
湿性との関係、成膜時の基板温度と1週間大気放置後の
吸湿性との関係、成膜時の基板温度とAl配線の導通不
良との関係には、第1の実施例に示した結果と差はみら
れなかった。The relationship between the F concentration in the film and the relative dielectric constant of the film thus obtained, the relationship between the ion energy and the hygroscopic property after standing in the air for one week, the concentration of F in the film and the concentration in the film after standing in the air for one week. Relationship between moisture absorption, pressure during film formation and moisture absorption after leaving for one week in air, relationship between substrate temperature during film formation and moisture absorption after leaving for one week in air, substrate temperature during film formation There was no difference in the relationship with the conduction failure of the Al wiring from the result shown in the first embodiment.
【0113】図14に、ラングミュア・プローブ法にて
計測したArプラズマ密度と、開孔径xμm×深さ1μ
m(x=0.5,0.75,1.0,1.25,1.
5,1.75,2.0μm)の溝への埋め込み特性との
関係を示す。FIG. 14 shows the relationship between the Ar plasma density measured by the Langmuir probe method and the pore diameter x μm × depth 1 μm.
m (x = 0.5, 0.75, 1.0, 1.25, 1.
5, 1.75 and 2.0 μm).
【0114】このとき、SiH4 + イオンのエネルギー
を10eVし、さらに中性粒子としてCF3 、Oを同時
に基板に供給して成膜した。At this time, the energy of SiH 4 + ions was set to 10 eV, and CF 3 and O as neutral particles were simultaneously supplied to the substrate to form a film.
【0115】第1の実施例にて示した方法で、SiH4
+ イオンのエネルギーを10eVし、さらに中性粒子と
してCF3 、Oを同時に基板に供給して成膜した場合
の、溝への埋め込み特性を併せて表示している。この結
果より、成膜時のArプラズマ密度を1×1011cm-1
以上にすることにより、微細な溝への埋め込み特性が向
上することが分かった。In the method shown in the first embodiment, SiH 4
The characteristics of embedding in the grooves when the film is formed by simultaneously supplying CF 3 and O as neutral particles to the substrate while setting the energy of + ions to 10 eV and also displaying the neutral particles are also shown. From this result, the Ar plasma density at the time of film formation was 1 × 10 11 cm −1.
By doing so, it was found that the characteristics of embedding in fine grooves were improved.
【0116】なお、本実施例にて示した、成膜時のAr
プラズマ密度を1×1011cm-1以上にすることによっ
て向上した微細な溝への埋め込み特性の向上は、第1の
実施例において示した1週間大気放置後に吸湿が全くみ
られないF添加SiO2 膜の成膜条件下において、確認
された。Note that the Ar film during film formation described in the present embodiment was used.
The improvement of the filling characteristics in the fine grooves, which was improved by increasing the plasma density to 1 × 10 11 cm −1 or more, was attributable to the fact that the F-added SiO, which showed no moisture absorption after being left in the air for one week as shown in the first embodiment, was used. It was confirmed under the conditions for forming two films.
【0117】また、本実施例においては、真空容器10
内にArの放電を起こしたが、イオン源21aにはSi
H4 を、21cにCF4 を、真空容器10内に配管30
よりO2 を導入して放電プラズマ中に基板を晒し、さら
に、基板にSiH4 を放電した際の生成されるSix H
y 中性粒子もしくはSix Hy n+イオン(x≧1、0≦
y≦2x+2、n≧1)および、CF4 を放電した際に
生成される少なくともFを含むような中性粒子もしくは
イオンを基板に供給しても、同様の効果が得られた。In this embodiment, the vacuum vessel 10
Ar discharge occurred in the ion source 21a.
H 4 , CF 4 in 21c, and pipe 30 in vacuum vessel 10
The substrate is exposed to discharge plasma by introducing more O 2 , and furthermore, the Si x H generated when SiH 4 is discharged to the substrate.
y neutral particles or Si x H y n + ions (x ≧ 1, 0 ≦
(y ≦ 2x + 2, n ≧ 1) Even when neutral particles or ions containing at least F generated when CF 4 is discharged are supplied to the substrate, the same effect is obtained.
【0118】なお、実施例においては、反応容器10内
での放電に、側壁に設けた電極29に高周波をかけるこ
とにより行なったが、この方法に限るわけではなく、マ
イクロ波放電やマグネトロン放電など1×1011cm-1
以上のプラズマを形成する方法であれば同様の効果が得
られた。In the embodiment, the discharge in the reaction vessel 10 is performed by applying a high frequency to the electrode 29 provided on the side wall. However, the present invention is not limited to this method. For example, a microwave discharge or a magnetron discharge may be used. 1 × 10 11 cm -1
Similar effects were obtained with the above-described method of forming plasma.
【0119】また、第1〜第3の実施例において、イオ
ン源21a,b,c,dにおける放電には、マイクロ波
放電を用いたが、この方法に限るわけではなく、13.
56MHzの高周波電力を用いても良く、また電子線衝
撃を用いてもよく、その他、イオン源に導入したガスを
放電する方法であればどの様な放電方法でも同様の効果
が得られた。In the first to third embodiments, microwave discharge is used for the discharge in the ion sources 21a, b, c, and d. However, the present invention is not limited to this method.
A high frequency power of 56 MHz may be used, and electron beam impact may be used. In addition, the same effect can be obtained by any method of discharging gas introduced into the ion source.
【0120】また、第1〜第3の実施例においては、イ
オン源21、引き出し電極22、集束レンズ23,2
4、質量フィルタ25、減速器26、中性化室27、デ
ィフレクタ14からなるイオンビームラインを設けて基
板上にイオン及び中性粒子を供給したが、従来用いられ
ている平行平板型プラズマCVD装置やサイクロトロン
共鳴を利用したプラズマCVD装置、誘導結合型のプラ
ズマCVD装置、ヘリコン波を用いたプラズマCVD装
置などを用いても、大気放置後に吸湿の見られないF添
加SiO2 膜が得られる。In the first to third embodiments, the ion source 21, the extraction electrode 22, and the focusing lenses 23 and 2 are used.
4. An ion beam line including a mass filter 25, a speed reducer 26, a neutralizing chamber 27, and a deflector 14 is provided to supply ions and neutral particles onto a substrate. Even if a plasma CVD apparatus using cyclotron resonance, an inductively coupled plasma CVD apparatus, a plasma CVD apparatus using a helicon wave, or the like, an F-added SiO 2 film that does not show moisture absorption after being left in the air can be obtained.
【0121】(第4の実施例)図15は、本発明の第4
の実施例に係る薄膜形成装置の概略構成を示す模式図で
ある。(Fourth Embodiment) FIG. 15 shows a fourth embodiment of the present invention.
It is a schematic diagram which shows the schematic structure of the thin film forming apparatus which concerns on Example.
【0122】図15において、絶縁材料からなる反応容
器40は、内部に被処理基体(基板)41を載置するた
めの基板支持台42、および原料ガスを反応容器40内
に導入するためのノズル46が設けられ、真空ポンプ4
5にて真空排気される。反応容器40と真空ポンプ45
と間には、反応容器40内部の圧力を調整するための圧
力調整バルブ50が設けられている。基板支持台42に
は、内部に抵抗加熱ヒータ43及び冷却剤を循環させる
ための冷却パイプ44が設けられ、さらに高周波電源4
9が接続されている。反応容器40の側壁には高周波コ
イル47が巻き付けられ、さらに高周波電源48が接続
されている。In FIG. 15, a reaction vessel 40 made of an insulating material has a substrate support 42 on which a substrate to be processed (substrate) 41 is mounted, and a nozzle for introducing a source gas into the reaction vessel 40. 46 is provided and the vacuum pump 4
At 5 evacuated. Reaction vessel 40 and vacuum pump 45
A pressure adjusting valve 50 for adjusting the pressure inside the reaction vessel 40 is provided between the two. The substrate support 42 is provided therein with a resistance heater 43 and a cooling pipe 44 for circulating a coolant.
9 is connected. A high-frequency coil 47 is wound around the side wall of the reaction vessel 40, and a high-frequency power supply 48 is further connected.
【0123】次に、この薄膜形成装置を用いて、多層配
線の層間絶縁膜を形成した例を図16を参照しつつ以下
に示す。Next, an example in which an interlayer insulating film of a multilayer wiring is formed using this thin film forming apparatus will be described below with reference to FIG.
【0124】先ず、あらかじめAl配線の形成されたS
i基板41を基板支持台42上に設置し、真空ポンプ4
5にて排気する。First, S on which an Al wiring is formed in advance
The i-substrate 41 is set on the substrate support 42 and the vacuum pump 4
Exhaust at 5.
【0125】次に抵抗加熱ヒータ43にて基板41を3
00℃に加熱する。原料ガスとしてSiH4 を20sc
cm、O2 を200sccm、CF4 を50sccmの
流量でガスノズル46を通じて反応容器40内に導入
し、圧力を5mTorrに設定する。Next, the substrate 41 is
Heat to 00 ° C. 20 sc of SiH 4 as source gas
cm, O 2 at a flow rate of 200 sccm and CF 4 at a flow rate of 50 sccm through the gas nozzle 46 into the reaction vessel 40, and the pressure is set to 5 mTorr.
【0126】次に高周波電極コイル47に13.56M
Hzの高周波電力を1kW印加して放電させ、1×10
11cm-3以上のプラズマ密度を有するプラズマを形成す
る。この際、基板支持台42には、13.56MHzの
高周波電力500Wを印加する。Next, 13.56M is applied to the high-frequency electrode coil 47.
1 kW of high frequency power of 1 Hz to discharge
A plasma having a plasma density of 11 cm -3 or more is formed. At this time, 500 W of 13.56 MHz high frequency power is applied to the substrate support 42.
【0127】ただし、このように成膜を行なうと、放電
の際に生成される少なくともFを含むようなイオンによ
るエッチングによるものと考えられる効果によって、S
iO2 膜の堆積が起きなかった。However, when the film is formed in this manner, the S film is formed due to an effect considered to be due to etching by ions containing at least F generated at the time of discharge.
No iO 2 film deposition occurred.
【0128】なお、このときのイオンのエネルギーはラ
ングミュア・プローブ測定により約100eVと見積も
られる。The ion energy at this time is estimated to be about 100 eV by Langmuir probe measurement.
【0129】そのために、高周波電極コイル47に印加
した13.56MHzの高周波電力を常時1kW印加す
るわけではなく、ある時間高周波電力を印加したら、次
のある時間は高周波の印加を行わないというサイクルを
繰り返すことにより、第1の実施例において示した1週
間大気放置後に吸湿が全くみられないF添加SiO2膜
と同等の成膜を行える事を確認された。以下、詳細につ
いて示す。For this reason, the 13.56 MHz high frequency power applied to the high frequency electrode coil 47 is not always applied at 1 kW, but the high frequency power is applied for a certain time, and the high frequency power is not applied for the next certain time. By repeating this, it was confirmed that a film equivalent to the F-added SiO 2 film having no moisture absorption was observed after being left in the air for one week as shown in the first example. The details will be described below.
【0130】図16(a)に、高周波電源48を25μ
secの間ON及び50μsecの間OFFすることに
より、放電を行なった際の、タイムチャートを示す。FIG. 16A shows that the high-frequency power supply 48
The time chart when discharging is performed by turning on for 50 seconds and turning off for 50 μsec is shown.
【0131】さらに、そのとき放電により生成が分光分
析法により確認された、SiHx +(x=1〜4)イオ
ン、Ox + (x=1,2)イオン、およびCFx + (x
=2,3)イオンの数の時間変化を計測した結果を図1
6(b)に示す。Further, at this time, the generation of SiH x + (x = 1 to 4), O x + (x = 1, 2) and CF x + (x
= 2,3) Figure 1 shows the result of measuring the time change of the number of ions.
This is shown in FIG.
【0132】この図16より明らかなように、Fを含む
イオンは高周波電源をOFFした後、急速に消滅する
が、SiHx + (x=1〜4)イオン、およびO
x + (x=1,2)イオンは、存在イオン数は減るもの
のさらに高周波電源がONになるまで存在する。As is clear from FIG. 16, the ions containing F disappear rapidly after the high-frequency power supply is turned off, but the SiH x + (x = 1 to 4) ions and O
The x + (x = 1, 2) ions are present until the high frequency power supply is turned on, although the number of existing ions is reduced.
【0133】このため、ある時間帯は、少なくともFを
含むようなイオンの影響が見られず、おもに、SiHx
+ (x=1〜4)イオン、Ox + (x=1,2)イオ
ン、および、少なくともFを含むような中性粒子のみに
より成膜が進行する。For this reason, in a certain time zone, the influence of ions containing at least F is not observed, and mainly the SiH x
+ (X = 1 to 4) ions, O x + (x = 1, 2) ions, and film formation proceeds only by neutral particles containing at least F.
【0134】そのため前述した、放電の際に生成される
少なくともFを含むようなイオンによるエッチング効果
が抑えられ、第1の実施例において示した1週間大気放
置後に吸湿が全くみられないFを添加SiO2 膜と同等
の成膜を行なえると考えられる。Therefore, the above-mentioned etching effect by ions containing at least F generated at the time of discharge is suppressed, and F which does not show any moisture absorption after being left in the air for one week shown in the first embodiment is added. It is considered that film formation equivalent to the SiO 2 film can be performed.
【0135】なお、本実施例においては、原料ガスとし
てSiH4 、O2 、CF4 を導入して、放電中で生成さ
れた粒子を成膜に利用したが、原料ガスはこれらのガス
に限られるわけではなく、放電中にSix Hy 中性粒子
もしくはSix Hy n+イオン(x≧1、0≦y≦2x+
2、n≧1)を、生成するようなガス(例えばSiHF
3 、SiH2 F2 、Si2 H5 Fのような無機シランガ
スやTEOS、HSi(OC2 H5 )3 のような有機シ
ランガス)と、放電中に少なくとも少なくともOを含む
ような中性粒子もしくはイオンを生成するガス(例えば
N2 OやO3 などOを含むようなガス)、および放電中
に少なくともFを含むような中性粒子もしくはイオンを
生成するガス(例えば、NF3 やClF3 、SiF4 な
どFを含むようなガス)を用いても同様の効果が得られ
た。In the present embodiment, SiH 4 , O 2 , and CF 4 were introduced as source gases, and particles generated during discharge were used for film formation. However, the source gases were limited to these gases. does not mean is, Si x H y neutral particles during discharge or Si x H y n + ions (x ≧ 1,0 ≦ y ≦ 2x +
2, n ≧ 1) to generate a gas (eg, SiHF
3 , an inorganic silane gas such as SiH 2 F 2 or Si 2 H 5 F or an organic silane gas such as TEOS or HSi (OC 2 H 5 ) 3 ) and neutral particles containing at least O during discharge. A gas that generates ions (for example, a gas containing O such as N 2 O or O 3 ) and a gas that generates neutral particles or ions that contain at least F during discharge (for example, NF 3 or ClF 3 , A similar effect was obtained by using a gas containing F such as SiF 4 ).
【0136】なお、本実施例においては、高周波電源4
8,49に13.56MHzの周波数を用いたが、この
周波数に限定されるわけではなく、高周波電源48に関
しては、放電が維持できるような周波数であれば任意に
選んでよく、また、高周波電源49に関しても、任意に
周波数を選ぶ事が可能である。In this embodiment, the high-frequency power supply 4
Although the frequency of 13.56 MHz was used for 8, 49, the frequency is not limited to this. The high frequency power supply 48 may be arbitrarily selected as long as it can maintain discharge. Regarding 49, it is possible to arbitrarily select a frequency.
【0137】さらに、高周波電源49の代わりに直流電
源を用いても良い。Further, a DC power supply may be used instead of the high-frequency power supply 49.
【0138】さらに、また、今回の成績に利用した放電
は、高周波電極用コイル47に高周波を印加することに
より行なったが、この方法に限定されるわけではなく、
励起方法としてマイクロ波を用いても、また他の方法を
用いても、印加する電力を一定の周期で、ON/OFF
することにより同様の効果が得られる。Further, the discharge used in the present results was performed by applying a high frequency to the high-frequency electrode coil 47, but is not limited to this method.
Regardless of whether a microwave is used as an excitation method or another method, the applied power is turned ON / OFF at a constant cycle.
By doing so, a similar effect can be obtained.
【0139】なお、本実施例においては、高周波電源4
8のON/OFF時間をそれぞれ25μsecおよび5
0μsecとしたが、この値に限定される訳ではなく、
放電方法、成膜容器の形状等により、適宜決定すれば良
い。In this embodiment, the high-frequency power supply 4
The ON / OFF times of 8 were 25 μsec and 5 respectively.
Although it was set to 0 μsec, it is not limited to this value.
What is necessary is just to determine suitably according to a discharge method, the shape of a film-forming container, etc.
【0140】さらに、また、本実施例においては、高周
波電力の印加をON/OFF動作にて制御したが、この
方法に限定されるわけではなく、Aという電力とBとい
う電力(A>B>0)を交互に印加することにより印加
電力を制御してもよく、また、高周波をAM変調するこ
とにより印加電力を制御してもよい。Further, in the present embodiment, the application of the high frequency power is controlled by the ON / OFF operation. However, the present invention is not limited to this method, and the power A and the power B (A>B> The applied power may be controlled by alternately applying 0), or the applied power may be controlled by AM-modulating a high frequency.
【0141】(第5の実施例)本実施例では、第4の実
施例にて用いた薄膜形成装置(図15)と同じものを用
いた。以下、図15を参照しつつ、多層配線の層間絶縁
膜を形成した例について説明する。(Fifth Embodiment) In this embodiment, the same thin film forming apparatus (FIG. 15) used in the fourth embodiment is used. Hereinafter, an example in which an interlayer insulating film of a multilayer wiring is formed will be described with reference to FIG.
【0142】まず、あらかじめAl配線の形成されたS
i基板41を基板支持台42上に設置し、真空ポンプ4
5にて排気する。First, an S wiring on which an Al wiring is formed in advance
The i-substrate 41 is set on the substrate support 42 and the vacuum pump 4
Exhaust at 5.
【0143】次に抵抗加熱ヒータ43にて基板41を3
00℃に加熱する。原料ガスとしてSiH4 を20sc
cm、O2 を200sccm、CF4 を50sccmの
流量でガスノズル46を通じて反応容器40内に導入
し、圧力を5mTorrに設定する。Next, the substrate 41 is
Heat to 00 ° C. 20 sc of SiH 4 as source gas
cm, O 2 at a flow rate of 200 sccm and CF 4 at a flow rate of 50 sccm through the gas nozzle 46 into the reaction vessel 40, and the pressure is set to 5 mTorr.
【0144】次に高周波電極コイル47に13.56M
Hzの高周波電力を1kW印加して放電させ、1×10
11cm-3以上のプラズマ密度を有するプラズマを形成す
る。この際、基板支持台42には、13.56MHzの
高周波電力500Wを印加する。Next, 13.56M is applied to the high frequency electrode coil 47.
1 kW of high frequency power of 1 Hz to discharge
A plasma having a plasma density of 11 cm -3 or more is formed. At this time, 500 W of 13.56 MHz high frequency power is applied to the substrate support 42.
【0145】ただし、このように成膜を行なうと、放電
の際に生成される少なくともFを含むようなイオンによ
るエッチングによるものと考えられる効果によって、S
iO2 膜の堆積が起きなかった。However, when the film is formed in this manner, the S film is formed due to an effect considered to be due to etching by ions containing at least F generated at the time of discharge.
No iO 2 film deposition occurred.
【0146】なお、このときのイオンのエネルギーはラ
ングミュア・プローブ測定により約100eVと見積も
られる。The ion energy at this time is estimated to be about 100 eV by Langmuir probe measurement.
【0147】そのために、基板支持台42に印加した1
3.56MHzの高周波電力を常時500W印加するわ
けではなく、ある時間高周波電力を印加したら、次のあ
る時間は高周波の印加を行なわないというサイクルを繰
り返すことにより、第1の実施例において示した1週間
大気放置後に吸湿が全くみられないF添加SiO2 膜と
同等の成膜を行なえることを確認された。For this purpose, the voltage applied to the substrate support 42 was
The high-frequency power of 3.56 MHz is not always applied at 500 W, but after applying the high-frequency power for a certain time, the cycle of not applying the high-frequency for the next certain time is repeated, thereby obtaining the 1st embodiment shown in the first embodiment. It was confirmed that a film equivalent to an F-added SiO 2 film showing no absorption of moisture after standing in air for a week could be formed.
【0148】以下、詳細について示す。高周波電源49
を25μsecの間ON及び25μsecの間OFFす
ることにより、得られた堆積形状を図17に示す。The details will be described below. High frequency power supply 49
Is turned on for 25 μsec and turned off for 25 μsec, and the obtained deposition shape is shown in FIG.
【0149】(1)高周波電源49がOFFの時 Al配線16が形成された基板60に入射するイオンの
エネルギーが、数10eV程度まで低減され、Fを含ん
だSiO2 膜62が形成される(図17(a))。(1) When the high-frequency power supply 49 is off The energy of ions incident on the substrate 60 on which the Al wiring 16 is formed is reduced to about several tens eV, and the SiO 2 film 62 containing F is formed ( FIG. 17 (a)).
【0150】(2)高周波電源49がONの時 第4の実施例にて述べたように、複数種のイオンが約1
00eV程度のエネルギーを持って基板に入射するが、
その際少なくともF原子を含むような粒子のエッチング
の影響のため、SiO膜の堆積は進まない。ただし、既
にSiO2 膜62の堆積が、Al配線61が形成された
下地上にある場合には、Al配線61の上部隅でのエッ
チングが特に進行する。そのため、SiO2 膜63の堆
積時に生じたいわゆるオーバーハング形状が改善される
(図17(b))。(2) When the high frequency power supply 49 is ON As described in the fourth embodiment, a plurality of types of ions
It is incident on the substrate with energy of about 00 eV,
At this time, the deposition of the SiO film does not proceed due to the influence of the etching of particles containing at least F atoms. However, when the SiO 2 film 62 is already deposited on the base on which the Al wiring 61 is formed, etching at the upper corner of the Al wiring 61 particularly proceeds. Therefore, the so-called overhang shape generated during the deposition of the SiO 2 film 63 is improved (FIG. 17B).
【0151】これを繰り返しながら、SiO2 膜64、
SiO2 膜65を堆積するため(図17(c)、
(d))、微細な配線間溝部への堆積が可能であり、か
つ第1の実施例において示した1週間大気放置後に吸湿
が全くみられないF添加SiO2 膜と同等の成膜が行え
る事を確認された。By repeating this, the SiO 2 film 64
In order to deposit the SiO 2 film 65 (FIG. 17C)
(D)) It is possible to form a film equivalent to the F-added SiO 2 film which can be deposited in a fine trench between wirings and shows no moisture absorption after being left in the air for one week as shown in the first embodiment. That was confirmed.
【0152】なお、本実施例においては、原料ガスとし
てSiH4 、O2 、CF4 を導入して、放電中で生成さ
れた粒子を成膜に利用したが、原料ガスはこれらのガス
に限られるわけではなく、放電中にSix Hy 中性粒子
もしくはSix Hy n+イオン(x≧1、0≦y≦2x+
2、n≧1)を生成するようなガス(例えばSiH
F3 、SiH2 F2 、Si2 H5 Fのような無機シラン
ガスやTEOS、HSi(OC2 H5 )3 のような有機
シランガス)と、放電中に少なくとも少なくともOを含
むような中性粒子もしくはイオンを生成するガス(例え
ばN2 OやO3 などOを含むようなガス)、および放電
中に少なくともFを含むような中性粒子もしくはイオン
を生成するガス(例えば、NF3 やClF3 、SiF4
などFを含むようなガス)を用いても同様の効果が得ら
れた。In this example, SiH 4 , O 2 , and CF 4 were introduced as source gases, and particles generated during discharge were used for film formation. However, the source gases were limited to these gases. does not mean is, Si x H y neutral particles during discharge or Si x H y n + ions (x ≧ 1,0 ≦ y ≦ 2x +
2, a gas (eg, SiH) that produces n ≧ 1
Inorganic particles such as F 3 , SiH 2 F 2 and Si 2 H 5 F and organic silane gases such as TEOS and HSi (OC 2 H 5 ) 3 , and neutral particles containing at least O during discharge. Alternatively, a gas generating ions (for example, a gas containing O such as N 2 O or O 3 ) and a gas generating neutral particles or ions containing at least F during discharge (for example, NF 3 or ClF 3) , SiF 4
A similar effect was obtained by using a gas containing F).
【0153】なお、本実施例においては、高周波電源4
8,49に13.56MHzの周波数を用いたが、この
周波数に限定されるわけではなく、高周波電源48に関
しては、放電が維持できるような周波数であれば任意に
選んでよく、また、高周波電源49に関しても、任意に
周波数を選ぶ事が可能である。In this embodiment, the high-frequency power supply 4
Although the frequency of 13.56 MHz was used for 8, 49, the frequency is not limited to this. The high frequency power supply 48 may be arbitrarily selected as long as it can maintain discharge. Regarding 49, it is possible to arbitrarily select a frequency.
【0154】さらに、高周波電源49の代わりに直流電
源を用いても良い。Further, a DC power supply may be used instead of the high-frequency power supply 49.
【0155】さらに、また、今回の成績に利用した放電
は、高周波電極用コイル47に高周波を印加することに
より行なったが、この方法に限定されるわけではなく、
励起方法としてマイクロ波を用いても、また他の方法を
用いてもよい。Further, the discharge used in the present results was performed by applying a high frequency to the high-frequency electrode coil 47, but is not limited to this method.
A microwave may be used as an excitation method, or another method may be used.
【0156】なお、本実施例においては、高周波電源4
9のON/OFF時間をそれぞれ25μsecごととし
たが、この値に限定される訳ではなく、放電方法、成膜
容器の形状等により、適宜決定すれば良い。In this embodiment, the high-frequency power supply 4
Although the ON / OFF time of No. 9 was set to 25 μsec each, the present invention is not limited to this value, and may be appropriately determined depending on the discharge method, the shape of the film forming container, and the like.
【0157】さらに、また本実施例においては、高周波
電力の印加をON/OFF動作にて制御したが、この方
法に限定されるわけではなく、Aという電力とBという
電力(A>B>0)を交互に印加する事により印加電力
を制御してもよく、また、高周波をAM変調することに
より印加電力を制御してもよい。Further, in this embodiment, the application of the high frequency power is controlled by the ON / OFF operation. However, the present invention is not limited to this method. The power A and the power B (A>B> 0) ) May be applied alternately to control the applied power, or the high frequency may be AM modulated to control the applied power.
【0158】(第6の実施例)本実施例では、第4の実
施例にて用いた薄膜形成装置(図15)と同じものを用
いた。以下、図15を参照しつつ、多層配線の層間絶縁
膜を形成した例について説明する。(Sixth Embodiment) In this embodiment, the same apparatus as the thin film forming apparatus (FIG. 15) used in the fourth embodiment is used. Hereinafter, an example in which an interlayer insulating film of a multilayer wiring is formed will be described with reference to FIG.
【0159】まず、あらかじめAl配線の形成されたS
i基板41を基板支持台42上に設置し、真空ポンプ4
5にて排気する。First, the S on which the Al wiring is formed in advance
The i-substrate 41 is set on the substrate support 42 and the vacuum pump 4
Exhaust at 5.
【0160】次に抵抗加熱ヒータ43にて基板41を3
00℃に加熱する。原料ガスとしてSiH4 を20sc
cm、O2 を200sccm、CF4 を50sccmの
流量でガスノズル46を通じて反応容器40内に導入
し、圧力を5mTorrに設定する。Next, the substrate 41 is
Heat to 00 ° C. 20 sc of SiH 4 as source gas
cm, O 2 at a flow rate of 200 sccm and CF 4 at a flow rate of 50 sccm through the gas nozzle 46 into the reaction vessel 40, and the pressure is set to 5 mTorr.
【0161】次に高周波電極コイル47に250kHz
の高周波電力を1kW印加して放電させ、1×1011c
m-3以上のプラズマ密度を有するプラズマを形成する。Next, the high frequency electrode coil 47 is set to 250 kHz.
Of 1 × 10 11 c
A plasma having a plasma density of m -3 or more is formed.
【0162】この際、基板支持台42には、高周波電力
200Wを印加する。ただし、このように成膜を行なう
と、放電の際に生成される少なくともFを含むようなイ
オンによるエッチングによるものと考えられる効果によ
って、SiO2 膜の堆積が起きなかった。At this time, a high frequency power of 200 W is applied to the substrate support. However, when the film was formed in this manner, the deposition of the SiO 2 film did not occur due to an effect considered to be due to etching by ions containing at least F generated at the time of discharge.
【0163】なお、このときのイオンのエネルギーはラ
ングミュア・プローブ測定により約100eVと見積も
られる。The energy of the ions at this time is estimated to be about 100 eV by Langmuir probe measurement.
【0164】そのために、高周波電極コイル47に印加
した200kHzの高周波電力を常時1kW印加するわ
けではなく、ある時間200kHzの高周波電力を印加
したら、次のある時間は13.56MHzの高周波の印
加するというサイクルを繰り返すことにより、第1の実
施例において示した1週間大気放置後に吸湿が全くみら
れないF添加SiO2 膜と同等の成膜が行なえることを
確認された。For this purpose, the high-frequency power of 200 kHz applied to the high-frequency electrode coil 47 is not always applied at 1 kW. If the high-frequency power of 200 kHz is applied for a certain time, the high-frequency power of 13.56 MHz is applied for the next certain time. By repeating the cycle, it was confirmed that the film formation equivalent to that of the F-added SiO 2 film showing no moisture absorption after one week of standing in the air as shown in the first example can be performed.
【0165】その一例として、13.56MHzの高周
波を25μsec印加した後、次には200kHzの高
周波を25μsecを印加するというサイクルを繰り返
すとする。As an example, it is assumed that a cycle of applying a high frequency of 13.56 MHz for 25 μsec and then applying a high frequency of 200 kHz for 25 μsec is repeated.
【0166】このとき、Fを含んだSiO2 膜は、第5
の実施例で示したのと同様の形状で堆積が進む。つま
り、 (1)13.56MHz印加時 放電により生成されたイオンは、イオン密度つまりは基
板に入射するイオンの数は多いがそのエネルギーは低い
ため、Fを含むような粒子のエッチングによる影響を受
けず、図17(a)に示すような形状で堆積する。At this time, the SiO 2 film containing F becomes the fifth
The deposition proceeds in the same shape as shown in the embodiment. That is, (1) When 13.56 MHz is applied, the ions generated by the discharge are affected by the etching of particles containing F because the ion density, that is, the number of ions incident on the substrate is large but the energy is low. Instead, they are deposited in a shape as shown in FIG.
【0167】(2)200kHz印加時 放電により生成されたイオンのエネルギーは13.45
MHzで生成されたイオンのエネルギーより高いため
に、複数種のイオンが約100eV程度のエネルギーを
持って基板に入射するが、その際少なくともF原子を含
むような粒子のエッチングの影響のため、SiO2 膜の
堆積は進まない。(2) When 200 kHz is applied: The energy of ions generated by the discharge is 13.45.
MHz, the ions are incident on the substrate with an energy of about 100 eV. At this time, due to the influence of the etching of particles containing at least F atoms, SiO 2 The deposition of the two films does not proceed.
【0168】ただし、既にSiO2 膜の堆積が、Al配
線が形成された下地上にある場合には、Al配線の上部
隅でのエッチングが特に進行する。そのため、図17
(b)に示すように、SiO2 膜堆積時に生じたいわゆ
るオーバーハング形状が改善される。However, when the SiO 2 film is already deposited on the base on which the Al wiring is formed, the etching at the upper corner of the Al wiring particularly proceeds. Therefore, FIG.
As shown in (b), the so-called overhang shape generated at the time of depositing the SiO 2 film is improved.
【0169】これを繰り返しながら堆積するため、図1
7(c),(d)に示すように、微細な配線間溝部への
堆積が可能であり、かつ第1の実施例において示した1
週間大気放置後に吸湿が全くみられないF添加SiO2
膜と同等の成膜が行なえることを確認された。Since deposition is performed while repeating this, FIG.
As shown in FIGS. 7 (c) and 7 (d), it is possible to deposit on the fine inter-wiring groove, and 1) shown in the first embodiment.
F-added SiO 2 with no moisture absorption after standing in air for a week
It was confirmed that a film equivalent to the film could be formed.
【0170】なお、本実施例においては、原料ガスとし
てSiH4 、O2 、CF4 を導入して、放電中で生成さ
れた粒子を成膜に利用したが、原料ガスはこれらのガス
に限られるわけではなく、放電中にSix Hy 中性粒子
もしくはSix Hy n+イオン(x≧1、0≦y≦2x+
2、n≧1)を生成するようなガス(例えばSiH
F3 、SiH2 F2 、Si2 H5 Fのような無機シラン
ガスやTEOS、HSi(OC2 H5 )3 のような有機
シランガス)と、放電中に少なくとも少なくともOを含
むような中性粒子もしくはイオンを生成するガス(例え
ばN2 OやO3 などOを含むようなガス)、および放電
中に少なくともFを含むような中性粒子もしくはイオン
を生成するガス(例えば、NF3 やClF3 、SiF4
などFを含むようなガス)を用いても同様の効果が得ら
れた。In this example, SiH 4 , O 2 , and CF 4 were introduced as source gases, and particles generated during discharge were used for film formation. However, the source gases were limited to these gases. does not mean is, Si x H y neutral particles during discharge or Si x H y n + ions (x ≧ 1,0 ≦ y ≦ 2x +
2, a gas (eg, SiH) that produces n ≧ 1
Inorganic particles such as F 3 , SiH 2 F 2 and Si 2 H 5 F and organic silane gases such as TEOS and HSi (OC 2 H 5 ) 3 , and neutral particles containing at least O during discharge. Alternatively, a gas generating ions (for example, a gas containing O such as N 2 O or O 3 ) and a gas generating neutral particles or ions containing at least F during discharge (for example, NF 3 or ClF 3) , SiF 4
A similar effect was obtained by using a gas containing F).
【0171】なお、本実施例においては、高周波電源4
9に13.56MHzの周波数を用いたが、この周波数
に限定されるわけではなく、任意に周波数を選ぶことに
より、適宜イオンのエネルギーを制御することも可能で
ある。In this embodiment, the high-frequency power supply 4
Although the frequency of 13.56 MHz was used for 9, it is not limited to this frequency, and it is also possible to appropriately control the energy of ions by arbitrarily selecting the frequency.
【0172】さらに、高周波電源49の代わりに直流電
源を用いても良い。Further, a DC power supply may be used instead of the high-frequency power supply 49.
【0173】さらに、また、今回の成績に利用した放電
は、高周波電極用コイル47に13.56MHzと20
0kHzの高周波を交互に印加する事により行なった
が、この周波数に限定されるわけではなく、1MHz以
上の周波数を有する高周波と1MHz未満の周波数を有
する高周波を交互にかければ同様の効果が得られる。た
だし、お互いの周波数は1桁以上離れたものを用いた方
がより効果的である。Further, the discharge used for the present results was 13.56 MHz and 20.
This was performed by alternately applying a high frequency of 0 kHz. However, the present invention is not limited to this frequency. The same effect can be obtained by alternately applying a high frequency having a frequency of 1 MHz or more and a high frequency having a frequency of less than 1 MHz. . However, it is more effective to use frequencies separated from each other by one or more digits.
【0174】なお、本実施例においては、高周波電源4
8の周波数は、各々25μsecづつ印加することとし
たが、この値に限定される訳ではなく、放電方法、成膜
容器の形状等により、適宜決定すれば良い。また、高周
波をFM変調することにより印加電力を制御してもよ
い。In this embodiment, the high-frequency power supply 4
The frequency of 8 is applied at 25 μsec each, but is not limited to this value, and may be appropriately determined depending on the discharge method, the shape of the film forming container, and the like. Further, the applied power may be controlled by FM modulating a high frequency.
【0175】(第7の実施例)本実施例では、第4の実
施例にて用いた薄膜形成装置(図15)と同じものを用
いた。以下、図15を参照しつつ、多層配線の層間絶縁
膜を形成した例について説明する。(Seventh Embodiment) In this embodiment, the same thin-film forming apparatus (FIG. 15) used in the fourth embodiment is used. Hereinafter, an example in which an interlayer insulating film of a multilayer wiring is formed will be described with reference to FIG.
【0176】まず、あらかじめAl配線の形成されたS
i基板41を基板支持台42上に設置し、真空ポンプ4
5にて排気した後、抵抗加熱ヒータ43にて基板41を
300℃に加熱する。First, the S on which the Al wiring is formed in advance
The i-substrate 41 is set on the substrate support 42 and the vacuum pump 4
After exhausting at step 5, the resistance heater 43 heats the substrate 41 to 300 ° C.
【0177】次に原料ガスとしてSiH4 を20scc
m、O2 を200sccm、CF4を50sccmの流
量でガスノズル46を通じて反応容器40内に導入し、
圧力を5mTorrに設定する。Next, 20 scc of SiH 4 was used as a source gas.
m, O 2 at a flow rate of 200 sccm and CF 4 at a flow rate of 50 sccm are introduced into the reaction vessel 40 through the gas nozzle 46,
Set the pressure to 5 mTorr.
【0178】次に高周波電極コイル47に13.56M
Hzの高周波電力を1kW印加して放電させ、1×10
11cm-3以上のプラズマ密度を有するプラズマを形成す
る。この際、基板支持台42には、13.56MHzの
高周波電力500Wを印加する。Next, 13.56M is applied to the high-frequency electrode coil 47.
1 kW of high frequency power of 1 Hz to discharge
A plasma having a plasma density of 11 cm -3 or more is formed. At this time, 500 W of 13.56 MHz high frequency power is applied to the substrate support 42.
【0179】ただし、このように成膜を行なうと、放電
の際に生成される少なくともFを含むようなイオンによ
るエッチングによるものと考えられる効果によって、S
iO2 膜の堆積が起きなかった。However, when the film is formed in this manner, the effect of etching is considered to be due to etching by ions containing at least F generated at the time of electric discharge.
No iO 2 film deposition occurred.
【0180】なお、このときのイオンのエネルギーはラ
ングミュア・プローブ測定により約100eVと見積も
られる。The ion energy at this time is estimated to be about 100 eV by Langmuir probe measurement.
【0181】そのために、反応容器40内に導入するC
F4 の流量を変化させ、ある時間10sccm導入した
ら、次のある時間50sccm導入するというサイクル
を繰り返す事により、第1の実施例において示した1週
間大気放置後に吸湿が全くみられないF添加SiO2 膜
と同等の成膜を行なえることを確認された。For this purpose, the C introduced into the reaction vessel 40
Varying the flow rate of F 4, After a certain time 10sccm introduced, by repeating the cycle of introducing time 50sccm with the following moisture absorption is not observed at all in 1 week after air left shown in the first embodiment F-added SiO It was confirmed that film formation equivalent to two films could be performed.
【0182】このとき、Fを含んだSiO2 膜は、第5
の実施例で示したのと同様の形状で堆積が進む。たとえ
ば、CF4 の導入量を1msecごとに変化させて導入
した場合、 (1)CF4 100sccm導入時 放電により生成されたイオンは、基板に入射するが、そ
の際、少なくともFを含むようなイオンの存在比は、他
のイオンの存在数と比べて低いために、Fを含むような
粒子のエッチングによる影響を受けず、図17(a)に
示すような形状で堆積する。At this time, the SiO 2 film containing F becomes the fifth
The deposition proceeds in the same shape as shown in the embodiment. For example, when the amount of CF 4 introduced is changed every 1 msec and introduced, (1) at the time of introducing 100 sccm of CF 4 The ions generated by the discharge enter the substrate, and at this time, ions containing at least F Since the abundance ratio is lower than the number of other ions, the particles are not affected by the etching of particles containing F, and are deposited in a shape as shown in FIG.
【0183】(2)CF4 50sccm導入時 放電により生成されたイオンは、やはり基板に入射する
が、少なくともFを含むようなイオンの存在比が大きい
ため、少なくともF原子を含まないような粒子のエッチ
ングの影響のため、SiO2 膜の堆積は進まない。ただ
し、既にSiO2 膜の堆積が、Al配線が形成された下
地上にある場合には、Al配線の上部隅でのエッチング
が特に進行する。そのため、図17(b)に示すよう
に、SiO2 膜堆積時に生じたいわゆるオーバーハング
形状が改善される。(2) Introducing 50 sccm of CF 4 The ions generated by the discharge are also incident on the substrate, but since the abundance ratio of ions containing at least F is large, particles of particles containing at least F atoms are not included. Due to the influence of the etching, the deposition of the SiO 2 film does not proceed. However, when the SiO 2 film is already deposited on the base on which the Al wiring is formed, etching at the upper corner of the Al wiring particularly proceeds. Therefore, as shown in FIG. 17B, the so-called overhang shape generated when depositing the SiO 2 film is improved.
【0184】これを繰り返しながら、SiO2 膜を堆積
するため、図17(c),(d)に示すように、微細な
配線間溝部への堆積が可能であり、かつ第1の実施例に
おいて示した1週間大気放置後に吸湿が全くみられない
F添加SiO2 膜と同等の成膜が行なえることを確認さ
れた。Since the SiO 2 film is deposited while repeating this, as shown in FIGS. 17 (c) and 17 (d), it is possible to deposit in a fine inter-wiring groove, and in the first embodiment, It was confirmed that a film formation equivalent to that of the F-added SiO 2 film showing no absorption of moisture after one week of standing in the air could be performed.
【0185】なお、本実施例においては、原料ガスとし
てSiH4 、O2 、CF4 を導入して、放電中で生成さ
れた粒子を成膜に利用したが、原料ガスはこれらのガス
に限られるわけではなく、放電中にSix Hy 中性粒子
もしくはSix Hy n+イオン(x≧1、0≦y≦2x+
2、n≧1)を生成するようなガス(例えばSiH
F3 、SiH2 F2 、Si2 H5 Fのような無機シラン
ガスやTEOS、HSi(OC2 H5 )3 のような有機
シランガス)と、放電中に少なくともOを含むような中
性粒子もしくはイオンを生成するガス(例えばN2 Oや
O3 などOを含むようなガス)、および放電中に少なく
ともFを含むような中性粒子もしくはイオンを生成する
ガス(例えば、NF3 やClF3 、SiF4 などFを含
むようなガス)を用いても同様の効果が得られた。In this example, SiH 4 , O 2 , and CF 4 were introduced as source gases, and particles generated during discharge were used for film formation. However, the source gases were limited to these gases. does not mean is, Si x H y neutral particles during discharge or Si x H y n + ions (x ≧ 1,0 ≦ y ≦ 2x +
2, a gas (eg, SiH) that produces n ≧ 1
An inorganic silane gas such as F 3 , SiH 2 F 2 , or Si 2 H 5 F, or an organic silane gas such as TEOS or HSi (OC 2 H 5 ) 3 ) and neutral particles containing at least O during discharge. A gas that generates ions (for example, a gas containing O such as N 2 O or O 3 ) and a gas that generates neutral particles or ions that contain at least F during discharge (for example, NF 3 or ClF 3 , A similar effect was obtained by using a gas containing F such as SiF 4 ).
【0186】なお、本実施例においては、高周波電源4
8および49に13.56MHzの周波数を用いたが、
この周波数に限定されるわけではなく、高周波電源48
に関しては、放電が維持できるような周波数であれば任
意に選んでよく、また、高周波電源49に関しても、任
意に周波数を選ぶ事が可能である。In this embodiment, the high-frequency power supply 4
A frequency of 13.56 MHz was used for 8 and 49,
The frequency is not limited to this frequency.
Can be arbitrarily selected as long as the discharge can be maintained, and the frequency of the high-frequency power supply 49 can be arbitrarily selected.
【0187】さらに、高周波電源49の代わりに直流電
源を用いても良い。Further, a DC power supply may be used instead of the high-frequency power supply 49.
【0188】さらに、また、今回の成績に利用した放電
は、高周波電極用コイル47に高周波を印加する事によ
り行ったが、この方法に限定されるわけではなく、励起
方法としてマイクロ波を用いても、また他の方法を用い
てもよい。Further, the discharge used in the present results was performed by applying a high frequency to the high-frequency electrode coil 47. However, the present invention is not limited to this method. Alternatively, other methods may be used.
【0189】なお、本実施例においては、CF4 の導入
時間をそれぞれ1msecごととしたが、この値に限定
される訳ではなく、放電方法、成膜容器の形状等によ
り、適宜決定すれば良い。In the present embodiment, the introduction time of CF 4 is set to every 1 msec. However, the present invention is not limited to this value, and may be determined as appropriate according to the discharge method, the shape of the film forming container, and the like. .
【0190】さらに、本実施例においては、CF4 を、
Aという流量とBという流量(A>B≧0)を交互に導
入することにより制御したが、この方法に限定されるわ
けではなく、流量を正弦波状に変化させて供給しても、
また鋸波状に供給しても、さらに他の波形状に供給して
も、導入量に周期的に増減を持たせられる供給方法であ
れば同様の効果が得られる。Further, in this embodiment, CF 4 is
The control was performed by alternately introducing the flow rate A and the flow rate B (A> B ≧ 0). However, the present invention is not limited to this method.
The same effect can be obtained regardless of whether it is supplied in a sawtooth shape or in another wave shape as long as the supply amount can be periodically increased or decreased.
【0191】さらに、また、少なくともSiを含むよう
な原料ガスの流量を固定せずに、少なくともFを含むよ
うなCF4 の流量に連動して変化させることによっても
同様の効果が得られる。Further, the same effect can be obtained by changing the flow rate of the source gas containing at least Si without changing the flow rate of CF 4 containing at least F without fixing the flow rate.
【0192】(第8の実施例)本実施例では、第4の実
施例にて用いた薄膜形成装置(図15)と同じものを用
いた。以下、図15を参照しつつ、多層配線の層間絶縁
膜を形成した例について説明する。(Eighth Embodiment) In this embodiment, the same apparatus as the thin film forming apparatus (FIG. 15) used in the fourth embodiment is used. Hereinafter, an example in which an interlayer insulating film of a multilayer wiring is formed will be described with reference to FIG.
【0193】まず、あらかじめAl配線の形成されたS
i基板41を基板支持台42上に設置し、真空ポンプ4
5にて排気した後、抵抗加熱ヒータ43にて基板41を
300℃に加熱する。First, the S on which the Al wiring is formed in advance
The i-substrate 41 is set on the substrate support 42 and the vacuum pump 4
After exhausting at step 5, the resistance heater 43 heats the substrate 41 to 300 ° C.
【0194】次に原料ガスとしてSiH4 を20scc
m、O2 を200sccm、CF4を50sccmの流
量でガスノズル46を通じて反応容器40内に導入し、
圧力を0.5mTorrに設定する。Next, 20 scc of SiH 4 was used as a source gas.
m, O 2 at a flow rate of 200 sccm and CF 4 at a flow rate of 50 sccm are introduced into the reaction vessel 40 through the gas nozzle 46,
Set the pressure to 0.5 mTorr.
【0195】次に高周波電極コイル47に13.56M
Hzの高周波電力を1kW印加して放電させ、1×10
11cm-3以上のプラズマ密度を有するプラズマを形成す
る。この際、基板支持台42には、高周波電力200W
を印加する。ただし、このように成膜を行なうと、放電
の際に生成される少なくともFを含むようなイオンによ
るエッチングによるものと考えられる効果によって、S
iO2 膜の堆積が起きなかった。Next, 13.56M is applied to the high frequency electrode coil 47.
1 kW of high frequency power of 1 Hz to discharge
A plasma having a plasma density of 11 cm -3 or more is formed. At this time, the high frequency power 200 W
Is applied. However, when the film is formed in this way, the effect of etching due to ions containing at least F generated at the time of electric discharge is considered to cause
No iO 2 film deposition occurred.
【0196】なお、このときのイオンのエネルギーはラ
ングミュア・プローブ測定により約100eVと見積も
られる。The energy of the ions at this time is estimated to be about 100 eV by Langmuir probe measurement.
【0197】そのために、圧力調整バルブ50を利用
し、ある時間は0.5mTorrの真空下で成膜し、次
のある時間は50mTorrの真空下で成膜するという
サイクルを繰り返すことにより、第1の実施例において
示した1週間大気放置後に吸湿が全くみられないF添加
SiO2 膜と同等の成膜を行なえることを確認された。
その一例として、0.5mTorrの真空下で1mse
c成膜した後、次には50mTorrの真空下で1ms
ec成膜するというサイクルを繰り返すとする。このと
き、Fを含んだSiO2 膜は、第5の実施例で示したの
と同様の形状で堆積が進む。つまり、 (1)50mTorr真空下で成膜した場合 放電により生成されたイオンは、エネルギーが低いた
め、Fを含むような粒子のエッチングによる影響を受け
ず、図17(a)に示すような形状で堆積する。 (2)0.5Torrの真空下で成膜した場合 放電により生成された複数種のイオンが約100eV程
度のエネルギーを持って基板に入射するが、その際少な
くともF原子を含むような粒子のエッチングの影響のた
め、SiO2 膜の堆積は進まない。ただし、既にSiO
2 膜の堆積が、Al配線が形成された下地上にある場合
には、Al配線の上部隅でのエッチングが特に進行す
る。そのため、図17(b)に示すように、SiO2 膜
堆積時に生じたいわゆるオーバーハング形状が改善され
る。For this purpose, a cycle in which a film is formed under a vacuum of 0.5 mTorr for a certain time using a pressure adjusting valve 50 and a film is formed under a vacuum of 50 mTorr for the next certain time is repeated. It was confirmed that the film formation equivalent to that of the F-added SiO 2 film showing no absorption of moisture after one week of standing in the air as shown in Example 1 can be performed.
As an example, under a vacuum of 0.5 mTorr, 1 msec.
After forming the film c, then for 1 ms under a vacuum of 50 mTorr
It is assumed that a cycle of forming an ec film is repeated. At this time, the deposition of the SiO 2 film containing F proceeds in the same shape as shown in the fifth embodiment. In other words, (1) In the case where the film is formed under a vacuum of 50 mTorr Since the ions generated by the discharge have low energy, they are not affected by the etching of the particles including F and have a shape as shown in FIG. Is deposited. (2) In the case of forming a film under a vacuum of 0.5 Torr A plurality of types of ions generated by the discharge enter the substrate with an energy of about 100 eV. At this time, etching of particles containing at least F atoms is performed. , The deposition of the SiO 2 film does not proceed. However, SiO
When the two films are deposited on the base on which the Al wiring is formed, the etching at the upper corner of the Al wiring particularly proceeds. Therefore, as shown in FIG. 17B, the so-called overhang shape generated when depositing the SiO 2 film is improved.
【0198】これを繰り返しながらSiO2 膜を堆積す
るため、図17(c),(d)に示すように、微細な配
線間溝部への堆積が可能であり、かつ第1の実施例にお
いて示した1週間大気放置後に吸湿が全くみられないF
添加SiO2 膜と同等の成膜が行なえることを確認され
た。Since the SiO 2 film is deposited while repeating this, as shown in FIGS. 17 (c) and 17 (d), it is possible to deposit in a fine inter-wiring groove, and as shown in the first embodiment. No moisture absorption after one week in air
It was confirmed that a film equivalent to the additive SiO 2 film could be formed.
【0199】なお、本実施例においては、原料ガスとし
てSiH4 、O2 、CF4 を導入して、放電中で生成さ
れた粒子を成膜に利用したが、原料ガスはこれらのガス
に限られるわけではなく、放電中にSix Hy 中性粒子
もしくはSix Hy n+イオン(x≧1、0≦y≦2x+
2、n≧1)を生成するようなガス(例えばSiH
F3 、SiH2 F2 、Si2 H5 Fのような無機シラン
ガスやTEOS、HSi(OC2 H5 )3 のような有機
シランガス)と、放電中に少なくとも少なくともOを含
むような中性粒子もしくはイオンを生成するガス(例え
ばN2 OやO3 などOを含むようなガス)、および放電
中に少なくともFを含むような中性粒子もしくはイオン
を生成するガス(例えば、NF3 やClF3 、SiF4
などFを含むようなガス)を用いても同様の効果が得ら
れた。In the present embodiment, SiH 4 , O 2 , and CF 4 were introduced as source gases, and particles generated during discharge were used for film formation. However, the source gases were limited to these gases. does not mean is, Si x H y neutral particles during discharge or Si x H y n + ions (x ≧ 1,0 ≦ y ≦ 2x +
2, a gas (eg, SiH) that produces n ≧ 1
Inorganic particles such as F 3 , SiH 2 F 2 and Si 2 H 5 F and organic silane gases such as TEOS and HSi (OC 2 H 5 ) 3 , and neutral particles containing at least O during discharge. Alternatively, a gas generating ions (for example, a gas containing O such as N 2 O or O 3 ) and a gas generating neutral particles or ions containing at least F during discharge (for example, NF 3 or ClF 3) , SiF 4
A similar effect was obtained by using a gas containing F).
【0200】なお、本実施例においては、高周波電源4
8,49に13.56MHzの周波数を用いたが、この
周波数に限定されるわけではなく、高周波電源48に関
しては、放電が維持できるような周波数であれば任意に
選んでよく、また、高周波電源49に関しても、任意に
周波数を選ぶ事が可能である。In this embodiment, the high-frequency power supply 4
Although the frequency of 13.56 MHz was used for 8, 49, the frequency is not limited to this. The high frequency power supply 48 may be arbitrarily selected as long as it can maintain discharge. Regarding 49, it is possible to arbitrarily select a frequency.
【0201】さらに、高周波電源49の代わりに直流電
源を用いても良い。Further, a DC power supply may be used in place of the high-frequency power supply 49.
【0202】さらに、また、今回の成績に利用した放電
は、高周波電極用コイル47に高周波を印加することに
より行なったが、この方法に限定されるわけではなく、
励起方法としてマイクロ波を用いても、また他の方法を
用いてもよい。Further, the discharge used in the present results was performed by applying a high frequency to the high-frequency electrode coil 47, but is not limited to this method.
A microwave may be used as an excitation method, or another method may be used.
【0203】なお、本実施例8においては、成膜圧力の
調整を1msecごととしたが、この値に限定される訳
ではなく、放電方法、成膜容器の形状等により、適宜決
定すれば良い。In the eighth embodiment, the adjustment of the film formation pressure is performed every 1 msec. However, the adjustment is not limited to this value, and may be determined as appropriate depending on the discharge method, the shape of the film formation container, and the like. .
【0204】さらに、また本実施例においては、成膜圧
力を0.5mTorrと50mTorrのと交互に変化
させることにより制御したがこの圧力に限定されるわけ
ではなく、1×10-2Torr以下の真空度と1×10
-2Torr以上の真空度を交互に実現できれば良い。Further, in this embodiment, the film forming pressure is controlled by alternately changing the film forming pressure between 0.5 mTorr and 50 mTorr. However, the present invention is not limited to this pressure, and is not limited to 1 × 10 −2 Torr. Vacuum and 1 × 10
It is only necessary that the degree of vacuum of -2 Torr or more can be realized alternately.
【0205】ただし、お互いの真空度は周波数は1桁以
上離れたものを用いた方がより効果的である。However, it is more effective to use a vacuum degree in which the frequencies are separated by one or more digits.
【0206】さらに、また、本実施例においては、Aと
いう真空度とBという真空度(A>B≧0)を交互に実
現することにより制御したが、この方法に限定されるわ
けではなく、圧力調整バルブ50の操作により、真空度
を正弦波状に変化させても、また鋸波状に変化させて
も、さらに他の波形状に変化させても、真空度に周期的
に増減を持たせられる圧力制御方法であれば同様の効果
が得られる。Further, in this embodiment, the control is performed by alternately realizing the degree of vacuum A and the degree of vacuum B (A> B ≧ 0). However, the present invention is not limited to this method. By operating the pressure adjusting valve 50, the degree of vacuum can be periodically increased or decreased regardless of whether the degree of vacuum is changed in a sine wave shape, a sawtooth shape, or another wave shape. A similar effect can be obtained with a pressure control method.
【0207】さらに、真空度を圧力調整バルブ50によ
って調整せず、原料ガスの流量を調整することにより圧
力を変化させても同様の効果が得られた。Further, even if the pressure was changed by adjusting the flow rate of the raw material gas without adjusting the degree of vacuum by the pressure adjusting valve 50, the same effect was obtained.
【0208】(第9の実施例)図18は、本発明の第9
の実施例に係る薄膜形成装置の概略構成を示す模式図で
ある。(Ninth Embodiment) FIG. 18 shows a ninth embodiment of the present invention.
It is a schematic diagram which shows the schematic structure of the thin film forming apparatus which concerns on Example.
【0209】図18において、絶縁材料からなる反応容
器70は、内部に被処理体基体(基板)71を搭載する
ための基板支持台72、および原料ガスを反応容器70
内に導入するためのノズル76が設けられ、真空ポンプ
75にて真空排気される。In FIG. 18, a reaction vessel 70 made of an insulating material has a substrate support base 72 for mounting a substrate to be processed (substrate) 71 therein, and a raw material gas supplied to the reaction vessel 70.
A nozzle 76 for introducing the gas into the inside is provided, and the inside of the inside is evacuated by a vacuum pump 75.
【0210】反応容器70と真空ポンプ75と間には、
前記反応容器70内部の圧力を調整するための圧力調整
バルブ80が設けられている。基板支持台72には冷却
剤を循環させるための冷却パイプ74が設けられ、さら
に高周波電源79が接続されている。Between the reaction vessel 70 and the vacuum pump 75,
A pressure adjusting valve 80 for adjusting the pressure inside the reaction vessel 70 is provided. The substrate support base 72 is provided with a cooling pipe 74 for circulating a coolant, and further connected to a high frequency power supply 79.
【0211】反応容器70の側壁には高周波コイル77
が巻き付けられ、さらに高周波電源78が接続されてい
る。また、反応容器70上部にはランプヒータ73が設
置され、窓81を通して基板71を急加熱することが可
能になっている。A high frequency coil 77 is provided on the side wall of the reaction vessel 70.
, And a high-frequency power supply 78 is connected. Further, a lamp heater 73 is provided above the reaction container 70, and the substrate 71 can be rapidly heated through the window 81.
【0212】次にこの薄膜形成装置を用いて多層配線の
層間絶縁膜を形成した例を図19を参照しつつ以下に示
す。Next, an example in which an interlayer insulating film of a multilayer wiring is formed by using this thin film forming apparatus will be described below with reference to FIG.
【0213】まず、あらかじめAl配線の形成されたS
i基板71を基板支持台72上に設置し、真空ポンプ7
5にて排気する。First, the S layer on which the Al wiring is formed in advance
The i-substrate 71 is placed on the substrate support 72 and the vacuum pump 7
Exhaust at 5.
【0214】次に冷却パイプ74により、基板71を−
100℃に冷却する。原料ガスとしてSiH4 を20s
ccm、O2 を200sccm、CF4 を50sccm
の流量でガスノズル46を通じて反応容器40内に導入
し、圧力を0.5mTorrに設定する。Next, the substrate 71 is removed by the cooling pipe 74.
Cool to 100 ° C. 20 s of SiH 4 as source gas
ccm, O 2 at 200 sccm, CF 4 at 50 sccm
And introduced into the reaction vessel 40 through the gas nozzle 46 at a flow rate of 0.5 mTorr.
【0215】高周波電極コイル47に13.56MHz
の高周波電力を500W印加して放電させ、1×1011
cm-3以上のプラズマ密度を有するプラズマを形成す
る。13.56 MHz for the high frequency electrode coil 47
Of high-frequency power of 500 W is applied and discharged, and 1 × 10 11
A plasma having a plasma density of cm -3 or more is formed.
【0216】この際、基板支持台42にはコイル高周波
電力100Wを印加する。ただし、このように成膜を行
なうと、放電の際に生成される少なくともFを含むよう
なイオンによるエッチングによるものと考えられる効果
によって、SiO2 膜の堆積が起きなかった。At this time, coil high-frequency power of 100 W is applied to the substrate support. However, when the film was formed in this manner, the deposition of the SiO 2 film did not occur due to an effect considered to be due to etching by ions containing at least F generated at the time of discharge.
【0217】なお、このときのイオンのエネルギーはラ
ングミュア・プローブ測定により約50eVと見積もら
れる。At this time, the energy of the ions is estimated to be about 50 eV by Langmuir probe measurement.
【0218】そのために、まず、冷却用パイプ44に冷
却剤を循環させる事により基板温度を−100℃に冷却
し、さらにランプヒータ71をパルス状に点灯させて、
基板71表面を瞬間的に加熱させることにより、基板表
面温度を200℃と−100℃の間で上下させて成膜す
るというサイクルを繰り返すことにより、第1の実施例
において示した1週間大気放置後に吸湿が全くみられな
いF添加SiO2 膜と同等の成膜を行なえることを確認
された。For this purpose, first, the substrate temperature is cooled to -100 ° C. by circulating a coolant through the cooling pipe 44, and the lamp heater 71 is turned on in a pulsed manner.
By repeating the cycle of instantaneously heating the surface of the substrate 71 to raise and lower the substrate surface temperature between 200 ° C. and −100 ° C. to form a film, the substrate was left in the air for one week as shown in the first embodiment. It was confirmed that a film equivalent to an F-added SiO 2 film having no moisture absorption can be formed later.
【0219】その一例として、ランプヒータ73を図1
9(a)に示すように、10msec毎に点灯・非点灯
というサイクルを繰り返し成膜した。ここで、基板表面
71の温度は図19(b)に示すように、200℃と−
100℃との間で上下する。このとき、形成されるFを
添加したSiO2 膜は第5の実施例で示したのと同様の
形状で堆積が進む。As one example, the lamp heater 73 is shown in FIG.
As shown in FIG. 9A, a cycle of lighting / non-lighting was repeated every 10 msec to form a film. Here, as shown in FIG. 19B, the temperature of the substrate surface 71 is 200 ° C.
It rises and falls between 100 ° C. At this time, the deposition of the formed SiO 2 film to which F is added proceeds in the same shape as shown in the fifth embodiment.
【0220】すなわち、つまり、Fを含むようなガスを
原料として成膜を行なう場合、堆積は、Fを含むような
粒子によるエッチングの効果が強い場合には進行しない
が、前記エッチング効果が弱い場合には成膜が進行す
る。That is, when a film is formed using a gas containing F as a raw material, the deposition does not proceed when the effect of etching by the particles containing F is strong, but when the etching effect is weak. The film formation proceeds.
【0221】つまり、成膜温度が200℃程度と高い場
合には、下地表面にフロロカーボン膜が堆積しにくく、
F添加のSiO2 膜が堆積する。成膜温度が−100℃
と低い場合には、逆に、下地表面にフロロカーボン膜が
堆積しやすく、エッチングが進行する。That is, when the film formation temperature is as high as about 200 ° C., the fluorocarbon film is not easily deposited on the base surface,
An F-added SiO 2 film is deposited. Film formation temperature is -100 ° C
On the other hand, if it is low, a fluorocarbon film is easily deposited on the base surface, and the etching proceeds.
【0222】ただし、既にSiO2 膜の堆積が、Al配
線が形成された下地上にある場合には、Al配線の上部
隅でのエッチングが特に進行する。However, when the SiO 2 film is already deposited on the base on which the Al wiring is formed, the etching at the upper corner of the Al wiring particularly proceeds.
【0223】そのため、SiO2 膜堆積時に生じたいわ
ゆるオーバーハング形状が改善される。堆積・エッチン
グを繰り返しながら堆積するために、微細な配線間溝部
への堆積が可能であり、かつ、第1の実施例において示
した1週間大気放置後に吸湿が全くみられないF添加S
iO2 膜と同等の成膜が行なることを確認された。Therefore, the so-called overhang shape generated at the time of depositing the SiO 2 film is improved. Since F is deposited while repeating deposition / etching, it is possible to deposit in fine trenches between wirings, and to show no moisture absorption after leaving it in the air for one week as shown in the first embodiment.
It was confirmed that film formation equivalent to that of the iO 2 film was performed.
【0224】なお、本実施例においては、原料ガスとし
てSiH4 、O2 、CF4 を導入して、放電中で生成さ
れた粒子を成膜に利用したが、原料ガスはこれらのガス
に限られるわけではなく、放電中にSix Hy 中性粒子
もしくはSix Hy n+イオン(x≧1、0≦y≦2x+
2、n≧1)を、生成するようなガス(例えばSiHF
3 、SiH2 F2 、Si2 H5 Fのような無機シランガ
スやTEOS、HSi(OC2 H5 )3 のような有機シ
ランガス)と、放電中に少なくともOを含むような中性
粒子もしくはイオンを生成するガス(例えばN2 OやO
3 などOを含むようなガス)、および放電中に少なくと
もFを含むような中性粒子もしくはイオンを生成するガ
ス(例えば、NF3 やClF3 、SiF4 などFを含む
ようなガス)を用いても同様の効果が得られた。In this embodiment, SiH 4 , O 2 , and CF 4 were introduced as source gases, and particles generated during discharge were used for film formation. However, the source gases were limited to these gases. does not mean is, Si x H y neutral particles during discharge or Si x H y n + ions (x ≧ 1,0 ≦ y ≦ 2x +
2, n ≧ 1) to generate a gas (eg, SiHF
3 , an inorganic silane gas such as SiH 2 F 2 or Si 2 H 5 F or an organic silane gas such as TEOS or HSi (OC 2 H 5 ) 3 ) and neutral particles or ions containing at least O during discharge. (For example, N 2 O or O
Gas containing O such as 3 ) and a gas generating neutral particles or ions containing at least F during discharge (for example, a gas containing F such as NF 3 , ClF 3 , and SiF 4 ). A similar effect was obtained.
【0225】なお、本実施例においては、高周波電源7
8,79に13.56MHzの周波数を用いたが、この
周波数に限定されるわけではなく、高周波電源78に関
しては、放電が維持できるような周波数であれば任意に
選んでよく、また、高周波電源79に関しても、任意に
周波数を選ぶ事が可能である。In this embodiment, the high-frequency power source 7
Although the frequency of 13.56 MHz was used for 8,79, it is not limited to this frequency, and the high frequency power supply 78 may be arbitrarily selected as long as it can maintain the discharge. Regarding 79, the frequency can be arbitrarily selected.
【0226】さらに、高周波電源79の代わりに直流電
源を用いても良い。Further, a DC power supply may be used instead of the high-frequency power supply 79.
【0227】さらに、また、今回の成績に利用した放電
は、高周波電極用コイル47に高周波を印加する事によ
り行ったが、この方法に限定されるわけではなく、励起
方法としてマイクロ波を用いても、また他の方法を用い
てもよい。Further, the discharge used in the present results was performed by applying a high frequency to the high-frequency electrode coil 47, but the present invention is not limited to this method. Alternatively, other methods may be used.
【0228】なお、本実施例においては、成膜温度の調
整を10msecごととしたが、この値に限定される訳
ではなく、放電方法、成膜容器の形状等により、適宜決
定すれば良い。In this embodiment, the adjustment of the film formation temperature is performed every 10 msec. However, the adjustment is not limited to this value, and may be determined as appropriate depending on the discharge method, the shape of the film formation container, and the like.
【0229】さらに、また本実施例においては、成膜温
度を200℃と−100℃と交互に変化させることによ
り制御したがこの圧力に限定されるわけではなく、今回
使用した原料ガスにおいては0℃以下の成膜温度と0℃
以上の成膜温度を交互に実現できれば効果的であった。Further, in this embodiment, the film formation temperature is controlled by alternately changing the film formation temperature between 200 ° C. and −100 ° C., but is not limited to this pressure. Film forming temperature below 0 ℃ and 0 ℃
It would be effective if the above film formation temperatures could be realized alternately.
【0230】さらに、また本実施例においては、成膜温
度をパルス状に変化させたが、この方法に限定されるわ
けではなく、成膜温度を正弦波状に変化させても、また
鋸波状に変化させても、さらに他の波形状に変化させて
も、成膜温度を周期的に増減を持たせられる制御方法で
あれば同様の効果が得られる。Further, in this embodiment, the film forming temperature is changed in a pulse shape. However, the present invention is not limited to this method, and the film forming temperature may be changed in a sine wave shape or in a sawtooth shape. The same effect can be obtained by changing the film formation temperature periodically even if it is changed or changed to another wave shape.
【0231】さらに、今回の加熱方法としてランプヒー
タを、抵抗加熱ヒータを用いても、他の加熱方法を用い
ても、同様の効果が得られた。Further, the same effect was obtained regardless of whether a lamp heater, a resistance heater, or another heating method was used as the current heating method.
【0232】なお、第4〜第9の実施例において、1×
1011cm-3以上のプラズマ密度を有するプラズマを形
成する方法として、反応容器の回りに電極を巻き付け
て、そこに高周波を印加するいわゆる誘導結合型のプラ
ズマを主に用いた場合について説明したが、この方法に
限定されるわけではなく、マグネトロン放電を用いて
も、容量結合型のプラズマを用いても、サイクロトロン
共鳴を用いても、電子線衝撃を用いても、さらにはヘリ
コン波によるプラズマを用いても、1×1011cm-3以
上のプラズマ密度を有するプラズマを形成する方法を用
いれば、同様の結果が得られた。In the fourth to ninth embodiments, 1 ×
As a method for forming a plasma having a plasma density of 10 11 cm -3 or more, a case where an electrode is wound around a reaction vessel and a so-called inductively coupled plasma in which a high frequency is applied thereto is mainly used has been described. However, the present invention is not limited to this method, and it is possible to use a magnetron discharge, a capacitively coupled plasma, a cyclotron resonance, an electron beam impact, and a helicon wave plasma. Similar results were obtained by using a method for forming plasma having a plasma density of 1 × 10 11 cm −3 or more.
【0233】(第10の実施例)図20に、本発明の第
10の実施例に係るプラズマCVD装置の概略構成を示
す模式図である。(Tenth Embodiment) FIG. 20 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a plasma CVD apparatus according to a tenth embodiment of the present invention.
【0234】図20において、絶縁材料からなる反応容
器110は、内部に基板111を載置するための基板支
持台112、および原料ガスを反応容器110内に導入
するためのノズル116が設けられ、真空ポンプ115
にて真空排気される。基板支持台112には、内部にヒ
ータ113および冷却剤を循環させるための冷却パイプ
114が設けられ、さらに高周波電源119が接続され
ている。In FIG. 20, a reaction vessel 110 made of an insulating material is provided with a substrate support table 112 for mounting a substrate 111 therein and a nozzle 116 for introducing a source gas into the reaction vessel 110. Vacuum pump 115
Is evacuated. The substrate support base 112 is provided with a heater 113 and a cooling pipe 114 for circulating a coolant therein, and further connected to a high-frequency power supply 119.
【0235】また、反応容器110の側壁には高周波コ
イル117が巻き付けられ、コイル117には高周波電
源118が接続されている。A high-frequency coil 117 is wound around the side wall of the reaction vessel 110, and a high-frequency power supply 118 is connected to the coil 117.
【0236】原料ガスとしてSiF4 ,O2 ガスを用
い、多層配線の層間絶縁膜を形成した例を、図21
(a)〜(c)に示す工程断面図を参照して説明する。FIG. 21 shows an example in which an interlayer insulating film of a multilayer wiring is formed using SiF 4 and O 2 gases as source gases.
This will be described with reference to the process sectional views shown in FIGS.
【0237】まず、Si基板110を支持台114上に
セットして、抵抗加熱ヒータ113にて300℃に加熱
する。First, the Si substrate 110 is set on the support 114 and heated to 300 ° C. by the resistance heater 113.
【0238】次に原料ガスとしてSiF4 を20scc
m、O2 を200sccmの流量でガスノズル116を
通して反応容器110内に同時に導入し、圧力を5mT
orrに設定する。Next, 20 scc of SiF 4 was used as a source gas.
m and O 2 were simultaneously introduced into the reaction vessel 110 through the gas nozzle 116 at a flow rate of 200 sccm, and the pressure was 5 mT
Set to orr.
【0239】また、電極118に13.56MHzの高
周波電力1kWを印加して、1×1011cm-3以上のプ
ラズマ密度で放電させる。この際、基板支持台114に
13.56MHzの高周波電力500Wを印加する。Also, a high-frequency power of 13.56 MHz of 1 kW is applied to the electrode 118 to discharge at a plasma density of 1 × 10 11 cm −3 or more. At this time, 500 W of 13.56 MHz high frequency power is applied to the substrate support 114.
【0240】こうして、図21(a)に示すように、S
i基板121上に500nmのSiO2 膜122を堆積
する。Thus, as shown in FIG.
A 500 nm SiO 2 film 122 is deposited on the i-substrate 121.
【0241】次に図21(b)に示すように、DCマグ
ネトロンスパッタリング法により400nmのAl膜を
成膜し、パターニングして幅500nm×高さ400n
mのAl配線123を形成する。Next, as shown in FIG. 21 (b), a 400 nm Al film was formed by DC magnetron sputtering and patterned to a width of 500 nm × a height of 400 n.
An Al wiring 123 of m is formed.
【0242】その後、前記と同じ方法で、Si基板11
1を支持台114上にセットして、抵抗加熱ヒータ11
3にて300℃に加熱し、SiF4 を20sccm、O
2 を200sccmの流量でガスノズル116を通して
反応容器110内に同時に導入し、圧力を5mTorr
に設定する。Thereafter, the Si substrate 11 is formed in the same manner as described above.
1 is set on the support 114 and the resistance heater 11
3 by heating to 300 ° C., 20 sccm of SiF 4, O
2 at the same time through the gas nozzle 116 into the reaction vessel 110 at a flow rate of 200 sccm, and the pressure was increased to 5 mTorr.
Set to.
【0243】また、電極118に13.56MHzの高
周波電力1kWを印加して、1×1011cm-3以上のプ
ラズマ密度で放電させる。この際、基板支持台114に
13.56MHzの高周波電力500Wを印加する。Further, a 13.56 MHz high frequency power of 1 kW is applied to the electrode 118 to discharge at a plasma density of 1 × 10 11 cm −3 or more. At this time, 500 W of 13.56 MHz high frequency power is applied to the substrate support 114.
【0244】こうして、図21(c)に示すように、全
面に厚さ800nmのSiO2 膜24が形成される。Thus, as shown in FIG. 21C, an 800 nm thick SiO 2 film 24 is formed on the entire surface.
【0245】このようにして得られたSiO2 膜を赤外
吸収スペクトル(FT−IR)により調べたところは、
1080cm-1,810cm-1,450cm-1付近に、
Si−O結合に起因するピークが、また940cm-1付
近にはSi−F結合に起因するピークが観察された。こ
の結果より、Si−F結合を含むSiO2 膜が成膜され
ていることが分かる。The SiO 2 film thus obtained was examined by infrared absorption spectrum (FT-IR).
In the vicinity of 1080 cm -1 , 810 cm -1 and 450 cm -1
A peak due to the Si—O bond was observed, and a peak due to the Si—F bond was observed near 940 cm −1 . From this result, it can be seen that the SiO 2 film including the Si—F bond was formed.
【0246】図22に、基板111に入射するイオンの
エネルギーとF添加SiO2 膜中に含まれるF量(Si
−F/Si−O)との関係について調べた結果を示す。FIG. 22 shows the energy of ions incident on the substrate 111 and the amount of F (Si) contained in the F-added SiO 2 film.
-F / Si-O) is shown.
【0247】なお、ここでイオンエネルギーは、ラング
ミュア・プローブ法にて求めたプラズマ電位VP [V]
と、基板支持台112に高周波電源119を用いて印加
した高周波の降下電位VDC[V]との電位差VP −VDC
として求めた。Here, the ion energy is the plasma potential V P [V] determined by the Langmuir probe method.
If the potential difference V P -V DC and high frequency drop potential V DC was applied using a high frequency power source 119 to the substrate support table 112 [V]
Asked.
【0248】前記高周波の降下電位VDC[V]は基板支
持台112に印加する高周波電力の強度を変化させるこ
とにより制御した。基板支持台114に印加した高周波
電力と基板111に入射するイオンエネルギーとの関係
を図23に示す。The high frequency drop potential V DC [V] was controlled by changing the intensity of the high frequency power applied to the substrate support 112. FIG. 23 shows the relationship between the high-frequency power applied to the substrate support 114 and the ion energy incident on the substrate 111.
【0249】また、膜中のF濃度は赤外吸収スペクトル
(FT−IR)より、Si−F結合を示すスペクトル
(940cm-1付近)の積分強度とSi−O結合を示す
スペクトル(1080cm-1付近)の積分強度との比と
して求めた。この結果より、イオンエネルギーの大きさ
により膜中のF濃度は制御可能であることが分かった。
図24に、基板111に入射するイオンのエネルギーと
形成したF添加SiO2 膜の比誘電率との関係について
示す。この図24より、F添加SiO2 膜の比誘電率
は、イオンエネルギーの大きさにより制御できることが
分かった。[0249] Also, the F concentration in the film than the infrared absorption spectrum (FT-IR), the integrated intensity and the Si-O spectra showing the binding of the spectrum (940 cm around -1) showing the Si-F bond (1080 cm -1 (In the vicinity) and the integrated intensity. From this result, it was found that the F concentration in the film can be controlled by the magnitude of the ion energy.
FIG. 24 shows the relationship between the energy of ions incident on the substrate 111 and the relative dielectric constant of the formed F-added SiO 2 film. From FIG. 24, it was found that the relative dielectric constant of the F-doped SiO 2 film can be controlled by the magnitude of the ion energy.
【0250】ただし、Al配線123の上部にF添加S
iO2 膜124を形成した後、SIMSにより膜中の不
純物を分析したところ、下地Al配線の表面近傍には、
Al配線内部にF原子が1019atoms/cm3 オー
ダで打ち込まれていることが分かった。It should be noted that F-added S
After the iO 2 film 124 was formed, the impurities in the film were analyzed by SIMS.
It was found that F atoms were implanted into the Al wiring at the order of 10 19 atoms / cm 3 .
【0251】F原子がAl配線中に1×1019atom
s/cm3 以上存在すると、F原子は大気中のH2 Oと
反応して、HFを形成してAlを腐食させるいわゆるコ
ロージョンの原因となる。When F atoms are contained in the Al wiring at 1 × 10 19 atoms
When s / cm 3 or more is present, F atoms react with H 2 O in the atmosphere to form HF and cause so-called corrosion that corrodes Al.
【0252】図25に、基板111に入射するイオンの
エネルギーと下地Al配線123内に打ち込まれるFの
量との関係について調べた結果を示す。なお、ここでイ
オンエネルギーは、前述したようにプラズマ電位V
P [V]と、基板支持台12に印加した高周波の降下電
位VDC[V]との電位差VP −VDCとして求めた。ま
た、下地Al配線123内におけるFの量はSIMSに
より定量した。FIG. 25 shows the results of a study on the relationship between the energy of ions incident on the substrate 111 and the amount of F implanted into the underlying Al wiring 123. Here, the ion energy is the plasma potential V as described above.
It was determined as a potential difference V P -V DC between P [V] and the high-frequency drop potential V DC [V] applied to the substrate support 12. The amount of F in the underlying Al wiring 123 was determined by SIMS.
【0253】図25より、基板に入射するイオンのエネ
ルギーが100eV以上になると、下地Al配線にF原
子が1×1019atoms/cm3 以上入ることが分か
る。そのため、下地Al配線内に打ち込まれるF原子を
1×1019atoms/cm3 以下にするためには、イ
オンエネルギーを100eV以下に抑えて成膜する必要
がある。From FIG. 25, it can be seen that when the energy of ions incident on the substrate is 100 eV or more, F atoms enter the underlying Al wiring at 1 × 10 19 atoms / cm 3 or more. Therefore, in order to reduce the number of F atoms implanted into the underlying Al wiring to 1 × 10 19 atoms / cm 3 or less, it is necessary to form a film while suppressing the ion energy to 100 eV or less.
【0254】Al配線内部へのFの侵入を抑え、更に、
形成したF添加SiO2 膜の比誘電率をSi熱酸化法に
より形成したSiO2 膜(比誘電率3.8〜3.9)以
下にするための形成方法に説明する。The penetration of F into the Al wiring is suppressed, and
A method of forming the F-added SiO 2 film to have a relative dielectric constant of not more than the SiO 2 film (relative dielectric constant of 3.8 to 3.9) formed by the Si thermal oxidation method will be described.
【0255】原料ガスとしてSiF4,O2 ガスを用
い、多層配線の層間絶縁膜を形成した例を、図26
(a)〜(d)に示す工程断面図を参照して説明する。[0255] Using SiF4, O 2 gas as a source gas, an example of forming an interlayer insulating film of a multilayer wiring, 26
This will be described with reference to the process sectional views shown in FIGS.
【0256】まず、Si基板111を支持台114上に
セットして、抵抗加熱ヒータ113にて300℃に加熱
する。First, the Si substrate 111 is set on the support 114 and heated to 300 ° C. by the resistance heater 113.
【0257】次に原料ガスとしてSiF4 を20scc
m、O2 を200sccmの流量でガスノズル116を
通して反応容器110内に同時に導入し、圧力を5mT
orrに設定する。Next, 20 scc of SiF 4 was used as a source gas.
m and O 2 were simultaneously introduced into the reaction vessel 110 through the gas nozzle 116 at a flow rate of 200 sccm, and the pressure was increased to 5 mT.
Set to orr.
【0258】また、電極118に13.56MHzのR
F電力1kWを印加して1×1011cm-3以上のプラズ
マ密度で放電させる。この際、基板支持台114に1
3.56MHzのRFバイアス500W(この時のイオ
ンエネルギーは図23より220eV)印加する。The electrode 118 has an R of 13.56 MHz.
F power of 1 kW is applied to discharge at a plasma density of 1 × 10 11 cm −3 or more. At this time, 1
An RF bias of 500 W at 3.56 MHz (the ion energy at this time is 220 eV from FIG. 23) is applied.
【0259】こうして、図26(a)に示すように、S
i基板171上に厚さ500nmのF添加SiO2 膜1
72が堆積される。In this way, as shown in FIG.
F-added SiO 2 film 1 with a thickness of 500 nm on i-substrate 171
72 are deposited.
【0260】次に図26(b)に示すように、DCマグ
ネトロンスパッタリング法により、厚さ400nmのA
l膜を成膜し、パターニングして幅500nm×高さ4
00nmのAl配線173を形成する。Next, as shown in FIG. 26B, a 400 nm-thick A was formed by DC magnetron sputtering.
1 film is formed and patterned to have a width of 500 nm and a height of 4
An Al wiring 173 of 00 nm is formed.
【0261】その後、再び、Si基板111を支持台1
4上にセットして、抵抗加熱ヒータ113にて300℃
に加熱する。原料ガスとしてSiF4 を20sccm、
O2を200sccmの流量でガスノズル116を通し
て反応容器110内に同時に導入し、圧力を5mTor
rに設定する。Thereafter, the Si substrate 111 is again placed on the support 1
4 and set to 300 ° C with the resistance heater 113
Heat to 20 sccm of SiF 4 as a source gas,
O 2 was simultaneously introduced into the reaction vessel 110 through the gas nozzle 116 at a flow rate of 200 sccm, and the pressure was increased to 5 mTorr.
Set to r.
【0262】また、電極118に13.56MHzの高
周波電力1kWを印加して1×1011cm-3以上のプラ
ズマ密度で放電させる。この際、基板支持台114に1
3.56MHzの高周波電力として第1の電力である1
00W(この時のイオンのエネルギーは図4より60e
V)を印加する。Further, a 13.56 MHz high frequency power of 1 kW is applied to the electrode 118 to discharge at a plasma density of 1 × 10 11 cm −3 or more. At this time, 1
The first power of 1 as 3.56 MHz high frequency power
00W (the energy of the ions at this time is 60 e
V).
【0263】こうして、図26(c)に示すように、A
l配線173が形成されたSi基板171上に厚さ30
nmのF添加SiO2 膜174が堆積される。Thus, as shown in FIG.
l on the Si substrate 171 on which the wiring 173 is formed.
A F-doped SiO 2 film 174 nm is deposited.
【0264】さらに、基板支持台114に印加する1
3.56MHzの高周波電力を第1の電力である100
Wから第2の電力である500W(この時のイオンのエ
ネルギーは図23より220eV)に上げて印加し、図
26(d)に示すように、800nmのF添加SiO2
膜175を連続して堆積する。Further, 1 is applied to the substrate support 114.
The high frequency power of 3.56 MHz is converted to the first power of 100
W from 500W to a second power (energy when the ion 220eV from FIG. 23) is applied by raising, as shown in FIG. 26 (d), 800 nm of F added SiO 2
The film 175 is continuously deposited.
【0265】上述した方法により、F添加SiO2 膜を
形成し、下地Al配線中に含まれるFの量をSIMS分
析を用いて定量したところ、Fは検出されず、Al配線
中のFはSIMS分析の検出限界である1×1017at
oms/cm3 以下に抑えられることが分かった。An F-added SiO 2 film was formed by the above-described method, and the amount of F contained in the underlying Al wiring was quantified by SIMS analysis. 1 × 10 17 at which is the detection limit of analysis
oms / cm 3 or less.
【0266】また、得られたF添加SiO2 膜の比誘電
率は3.5であった。イオンのエネルギーを下げて成膜
したSiO2 成膜174には、膜中にFが1×1018a
toms/cm3 程度含まれていた。The relative permittivity of the obtained F-added SiO 2 film was 3.5. In the SiO 2 film 174 formed by lowering the ion energy, F is 1 × 10 18 a in the film.
about toms / cm 3 .
【0267】なお、本実施例においては、F添加SiO
2 膜の原料ガスとして、SiF4 及びO2 を用いたが、
この組み合わせに限られるわけではなく、原料ガスに少
なくともSi及びO及びFを含んでいるようなガスなら
ば単独のガスでも複数のガスの混合ガスでもよく、ま
た、N2 や希ガス(He,Arなど)が混合されていて
も同様な効果が得られた。In this embodiment, the F-added SiO
Although SiF 4 and O 2 were used as source gases for the two films,
The present invention is not limited to this combination, and may be a single gas or a mixed gas of a plurality of gases as long as the source gas contains at least Si, O, and F, and may be N 2 or a rare gas (He, He, Ar, etc.), the same effect was obtained.
【0268】また、本実施例においては、Al配線17
3上にF添加SiO2 膜を形成する際に、基板支持台1
14に印加する高周波の電力を、まず第1の電力として
100W(イオンエネルギー60eV)として堆積し、
更に第2の電力として500W(イオンエネルギー22
0ev)に電力を上げて堆積したが、この組み合わせに
限るわけではなく、第1の電力としてイオンエネルギー
を100eV以下とする電力であれば同様の効果が得ら
れた。In this embodiment, the Al wiring 17
When the F-added SiO 2 film is formed on
The high frequency power applied to 14 is first deposited as 100 W (ion energy 60 eV) as a first power,
Further, as the second power, 500 W (ion energy 22
Although the deposition was performed with the power increased to 0 ev), the present invention is not limited to this combination, and the same effect can be obtained as long as the first power is ion energy of 100 eV or less.
【0269】第2の電力としては、図24に示したよう
に、所望とする比誘電率に合ったイオンエネルギーをイ
オンに与える電力を任意に選んでよい。As the second electric power, as shown in FIG. 24, an electric power for giving ions an ion energy suitable for a desired relative dielectric constant may be arbitrarily selected.
【0270】さらに、本実施例では、前記第1の電力に
て30nmのSiO2 膜を堆積したが、この厚さに限る
わけではなく、少なくとも5nm以上の膜厚があれば同
様の効果が得られた。Further, in this embodiment, the SiO 2 film of 30 nm is deposited by the first power, but the present invention is not limited to this thickness, and the same effect can be obtained if the thickness is at least 5 nm. Was done.
【0271】更にまた、本実施例においては、第1の高
周波電力から第2の高周波電力に切り替えて成膜した
が、この方法に限られるわけではなく、下地Al配線7
3上に成膜を開始する際に、基板支持台114に印加す
る高周波電力が与えるイオンエネルギーが100eV以
下であれば、前記成膜開始時の高周波電力から、所望の
比誘電率を有するF添加SiO2 を形成するのに必要な
イオンエネルギーを与える高周波電力まで、連続的に電
力を上げても、もしくは階段状に上げていっても同様効
果が得られた。Furthermore, in this embodiment, the film is formed by switching from the first high-frequency power to the second high-frequency power. However, the present invention is not limited to this method.
If the ion energy given by the high-frequency power applied to the substrate support 114 at the time of starting film formation on the substrate 3 is 100 eV or less, the addition of F having a desired relative dielectric constant from the high-frequency power at the start of film formation The same effect was obtained even when the power was continuously increased or increased stepwise up to the high-frequency power for providing the ion energy necessary for forming SiO 2 .
【0272】また、本実施例においては、成膜時の温度
を200℃としたが、200℃に限られるわけではな
く、Alの融点である660℃以下であれば何度であっ
ても良い。In this embodiment, the temperature at the time of film formation is 200 ° C., but the temperature is not limited to 200 ° C., and may be any number as long as the melting point of Al is 660 ° C. or less. .
【0273】さらにまた、本実施例においては、第1の
電力(イオンエネルギー)にて成膜する工程と、第2の
電力(イオンエネルギー)で成膜する工程は同一の反応
容器内で行なったが、真空雰囲気にて搬送できるような
機構を設けた異なる反応容器内で、第1の電力(イオン
エネルギー)にて成膜する工程と、第2の電力(イオン
エネルギー)で成膜する工程を別々に行なっても、同様
の効果が得られた。Further, in this embodiment, the step of forming a film with the first power (ion energy) and the step of forming a film with the second power (ion energy) were performed in the same reaction vessel. However, a step of forming a film with a first power (ion energy) and a step of forming a film with a second power (ion energy) in different reaction vessels provided with a mechanism capable of transporting in a vacuum atmosphere. Similar effects were obtained even when performed separately.
【0274】また、本実施例において、イオンエネルギ
ーは、成膜中に被処理基体に入射する種々のイオンのエ
ネルギーの平均値であるが、種々のイオンの内、少なく
ともFを含むようなイオンのエネルギーの値を、成膜当
初100eV以下にすることによっても同様の効果が得
られた。In this embodiment, the ion energy is the average value of the energy of various ions incident on the substrate to be processed during the film formation. The same effect was obtained by setting the energy value to 100 eV or less at the beginning of film formation.
【0275】(第11の実施例)第10の記実施例にて
述べた、Al配線163内部へのFの侵入を抑え、さら
に、形成したF添加SiO2 膜の比誘電率をSi熱酸化
法により形成したSiO2 膜(比誘電率3.8〜3.
9)以下にするための方法について以下に示す。(Eleventh Embodiment) As described in the tenth embodiment, the penetration of F into the inside of the Al wiring 163 is suppressed, and the relative dielectric constant of the formed F-added SiO 2 film is reduced by Si thermal oxidation. SiO 2 film (relative permittivity of 3.8 to 3.
9) A method for achieving the following is described below.
【0276】本実施例で用いたプラズマCVD装置は、
第10の実施例にて用いたものと同じものを使用した。
以下、図20を参照しつつ説明する。The plasma CVD apparatus used in this embodiment is as follows.
The same one used in the tenth example was used.
Hereinafter, description will be made with reference to FIG.
【0277】原料ガスとしてSiH4 ,SiF4 ,O2
ガスを用い、多層配線の層間絶縁膜を形成した例を、図
27(a)〜(d)に示す工程断面図を参照して説明す
る。まず、Si基板111を支持台114上にセットし
て、抵抗加熱ヒータ113にて300℃に加熱する。As source gas, SiH 4 , SiF 4 , O 2
An example in which an interlayer insulating film of a multilayer wiring is formed by using a gas will be described with reference to process cross-sectional views shown in FIGS. First, the Si substrate 111 is set on the support base 114 and heated to 300 ° C. by the resistance heater 113.
【0278】原料ガスとしてSiH4 を10sccm、
SiF4 を10sccm、O2 を200sccmの流量
でガスノズル116を通して反応容器110内に同時に
導入し、圧力を5mTorrに設定する。As a source gas, SiH 4 was set at 10 sccm,
SiF 4 and O 2 at a flow rate of 10 sccm and 200 sccm are simultaneously introduced into the reaction vessel 110 through the gas nozzle 116, and the pressure is set to 5 mTorr.
【0279】また、電極118に13.56MHzのR
F電力1kWを印加して1×1011cm-3以上のプラズ
マ密度で放電させる。この際、基板支持台114に1
3.56MHzのRFバイアス500W印加する。The electrode 118 has a 13.56 MHz R
F power of 1 kW is applied to discharge at a plasma density of 1 × 10 11 cm −3 or more. At this time, 1
An RF bias of 500 W at 3.56 MHz is applied.
【0280】こうして、図27(a)に示すように、S
i基板181上に厚さ500nmのF添加SiO2 膜1
82が堆積される。In this way, as shown in FIG.
F-added SiO 2 film 1 with a thickness of 500 nm on i-substrate 181
82 is deposited.
【0281】次に図27(b)に示すように、DCマグ
ネトロンスパッタリング法により、厚さ400nmのA
l膜を成膜し、パータニングして幅500nm×高さ4
00nmのAl配線183を形成する。Next, as shown in FIG. 27B, a 400 nm-thick A was formed by DC magnetron sputtering.
1 film is formed and patterned to a width of 500 nm and a height of 4
An Al wiring 183 of 00 nm is formed.
【0282】その後、再び、Si基板111を支持台1
14上にセットして、抵抗加熱ヒータ113にて300
℃に加熱する。原料ガスとしてSiH4 を20scc
m、O2 を200sccmの流量でガスノズル116を
通して反応容器110内に同時に導入し、圧力を5mT
orrに設定する。Thereafter, the Si substrate 111 is again placed on the support 1
14 and the resistance heater 113
Heat to ° C. 20 scc of SiH 4 as source gas
m and O 2 were simultaneously introduced into the reaction vessel 110 through the gas nozzle 116 at a flow rate of 200 sccm, and the pressure was increased to 5 mT.
Set to orr.
【0283】また、電極118に13.56MHzの高
周波電力1kWを印加して1×1011cm-3以上のプラ
ズマ密度で放電させる。この際、基板支持台14に1
3.56MHzの高周波電力として10Wを印加する。Also, 13.56 MHz high frequency power of 1 kW is applied to the electrode 118 to discharge at a plasma density of 1 × 10 11 cm −3 or more. At this time, 1
10 W is applied as high frequency power of 3.56 MHz.
【0284】こうして、図27(c)に示すように、A
l配線183が形成されたSi基板181上に、厚さ3
0nmのSiO2 膜184が堆積される。In this way, as shown in FIG.
l on the Si substrate 181 on which the wiring 183 is formed,
A 0 nm SiO 2 film 184 is deposited.
【0285】さらに、原料ガスとしてSiF4 を加え、
SiF4 の流量を減らして各々20sccmとし、図2
7(d)に示すように、厚さ800nmのF添加SiO
2 膜185を連続して堆積する。Further, SiF 4 was added as a raw material gas,
The flow rate of SiF 4 was reduced to 20 sccm each, and FIG.
As shown in FIG. 7 (d), an F-added SiO having a thickness of 800 nm
Two films 185 are continuously deposited.
【0286】上述した方法によりF添加SiO2 膜を形
成し、下地Al配線中に含まれるFの量をSIMS分析
を用いて定量したところFは検出されず、Al配線中の
FはSIMS分析の検出限界である1×1017atom
s/cm3 以下に抑えられることが分かった。An F-added SiO 2 film was formed by the above-described method, and the amount of F contained in the underlying Al wiring was quantified by SIMS analysis. As a result, no F was detected, and F in the Al wiring was determined by SIMS analysis. 1 × 10 17 atoms, which is the detection limit
It turned out that it can be suppressed to s / cm 3 or less.
【0287】また、得られたF添加SiO2 膜の比誘電
率は3.6であった。ただし、原料ガスとしてFを含ま
ないガスを用いて形成したSiO2 膜174は、反応容
器110内の治具や、容器側壁表面に残存するFの影響
を受け、膜中に1×1017cm-3前後のFを含有してい
る。これは、成膜時のF含有ガスの影響、及び真空容器
内のクリーニングガスとして使用しているF含有ガスの
影響であると考えられる。The relative dielectric constant of the obtained F-added SiO 2 film was 3.6. However, the SiO 2 film 174 formed using a gas containing no F as a raw material gas is affected by the jig in the reaction vessel 110 and F remaining on the side wall surface of the vessel, so that 1 × 10 17 cm Contains about -3 F. This is considered to be due to the influence of the F-containing gas during film formation and the influence of the F-containing gas used as the cleaning gas in the vacuum chamber.
【0288】なお、本実施例においては、F添加SiO
2 膜の原料ガスとして、まずSiF4 及びO2 を用い、
さらにSiH4 ,SiF4 及びO2 を用いたが、この組
み合わせに限られるわけではなく、まず原料ガスに少な
くともSi及びOを含むガスを用い、さらにSi,O及
びFを含んでいるようなガスを用いるならば単独のガス
でも複数の混合ガスでもよく、また、N2 や希ガス(H
e,Arなど)が混合されていても同様な効果が得られ
た。In this embodiment, the F-added SiO
2 As a raw material gas for the film, first use SiF 4 and O 2 ,
Further, SiH 4 , SiF 4 and O 2 were used, but the present invention is not limited to this combination. First, a gas containing at least Si and O as a raw material gas and further containing a gas containing Si, O and F may be a plurality of mixed gases in if it alone of the gas used, also, N 2 or noble gas (H
e, Ar, etc.), the same effect was obtained.
【0289】また、本実施例においては、まず、SiH
4 を10sccm、O2 を200sccmの流量で成膜
し、さらにSiH4 及びSiF4 の流量を10scc
m、O2 を200sccmの流量で成膜し、また基板支
持台114に印加する高周波電力を500Wとした成膜
したが、この値に限定されるわけではなく、所望する比
誘電率つまり膜中Fの量に応じて、ガスの流量比および
基板支持台114に印加する高周波電力を選んでも同様
に効果が得られた。In this embodiment, first, the SiH
4 10 sccm, and film formation of O 2 at a flow rate of 200 sccm, further 10scc the flow rates of SiH 4 and SiF 4
m and O 2 were formed at a flow rate of 200 sccm, and the high-frequency power applied to the substrate support 114 was set to 500 W. However, the film is not limited to this value, and a desired relative dielectric constant, that is, a desired Even if the gas flow ratio and the high-frequency power applied to the substrate support 114 were selected according to the amount of F, the same effect was obtained.
【0290】さらに、また、本実施例においては、まず
Fを含まない原料ガスにて成膜し、さらにFを含む原料
ガスにて成膜したが、この方法に限られるわけではな
く、下地Al配線183上に成膜を開始する際に、まず
Fを含まないような原料ガスもしくは原料ガス中のFの
量を所望の比誘電率を有するF添加SiO2 を形成する
のに必要なFの量以下にすることにより、下地Al配線
へのFの侵入を防いで後、所望の比誘電率を有するF添
加SiO2 を形成するのに必要な量まで、原料ガス中の
Fの量を連続的に上げても、もしくは階段状に上げてい
っても同様な効果が得られた。Further, in the present embodiment, first, the film is formed by using the source gas containing no F, and further, the film is formed by using the source gas containing F. However, the present invention is not limited to this method. When film formation is started on the wiring 183, first, a raw material gas containing no F or the amount of F in the raw material gas is reduced by the amount of F necessary for forming F-added SiO 2 having a desired relative dielectric constant. By preventing the amount of F from entering the underlying Al wiring, the amount of F in the source gas is continuously increased to the amount necessary to form F-added SiO 2 having a desired relative dielectric constant. The same effect was obtained regardless of whether it was raised stepwise or stepwise.
【0291】また、本実施例においては、成膜時の温度
を200℃としたが、200℃に限られるわけではな
く、Alの融点である660℃以下であれば何度であっ
ても良い。Further, in this embodiment, the temperature at the time of film formation is 200 ° C., but the temperature is not limited to 200 ° C., and may be any number as long as it is not higher than 660 ° C. which is the melting point of Al. .
【0292】さらにまた、本実施例においては、所望の
Fを含むガスの流量以下にて成膜する工程と、所望のF
を含むガスの流量で成膜する工程は同一の反応容器内で
行ったが、真空雰囲気にて搬送できるような機構を設け
た異なる反応容器内で、第1の電力(イオンエネルギ
ー)にて成膜する工程と、第2の電力(イオンエネルギ
ー)で成膜する工程を別々に行っても、同様の効果が得
られた。Further, in the present embodiment, a step of forming a film at a flow rate of a gas containing a desired F or less,
The step of forming a film at a flow rate of a gas containing is performed in the same reaction vessel, but is performed by a first power (ion energy) in a different reaction vessel provided with a mechanism capable of transporting in a vacuum atmosphere. The same effect was obtained even if the step of forming a film and the step of forming a film with the second power (ion energy) were performed separately.
【0293】[0293]
【発明の効果】以上詳述したように本発明(請求項1〜
請求項6)によれば、Six Hy (x≧1、0≦y≦2
x+2)、酸素を含む酸素原料および弗素を含む弗素原
料を用い、かつこれら三つの原料のうちの少なくとも一
つが、イオンエネルギーが10eV以上のイオンとする
ことにより、誘電率および吸湿性に優れた絶縁膜を形成
できるようになる。As described in detail above, the present invention (Claims 1 to 5)
According to claim 6), Si x H y ( x ≧ 1,0 ≦ y ≦ 2
x + 2), using an oxygen material containing oxygen and a fluorine material containing fluorine, and at least one of these three materials is an ion having an ion energy of 10 eV or more, so that insulation having excellent dielectric constant and hygroscopicity is obtained. A film can be formed.
【0294】また、以上詳述したように本発明(請求項
7)によれば、真空度が1×10-2Torr以下、かつ
プラズマ密度が1×1011cm-3以上の雰囲気中で、絶
縁膜の形成に供するイオンのイオンエネルギーを増加し
ながら成膜を行なうことにより、下地のダメージを抑制
しつつ、弗素を含み、SiO2 を主成分とする誘電率が
低い絶縁膜を形成できるようになる。Further, as described in detail above, according to the present invention (claim 7), in an atmosphere having a degree of vacuum of 1 × 10 −2 Torr or less and a plasma density of 1 × 10 11 cm −3 or more, By forming the film while increasing the ion energy of ions used for forming the insulating film, an insulating film containing fluorine and having a low dielectric constant containing SiO 2 as a main component can be formed while suppressing damage to the base. become.
【0295】また、以上詳述したように本発明(請求項
8)によれば、真空度が1×10-2Torr以下、かつ
プラズマ密度が1×1011cm-3以上の雰囲気中で、弗
素を含む弗素原料の流量を増加しながら成膜を行なうこ
とにより、下地のダメージを抑制しつつ、弗素を含み、
SiO2 を主成分とする誘電率が低い絶縁膜を形成でき
るようになる。Further, as described in detail above, according to the present invention (claim 8), in an atmosphere having a degree of vacuum of 1 × 10 −2 Torr or less and a plasma density of 1 × 10 11 cm −3 or more, By forming the film while increasing the flow rate of the fluorine raw material containing fluorine, while containing the fluorine while suppressing damage to the base,
An insulating film having SiO 2 as a main component and having a low dielectric constant can be formed.
【図1】本発明の第1の実施例に係る薄膜形成装置の概
略構成を示す模式図FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a thin film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施例に係る多層配線の形成方
法を示す工程断面図FIG. 2 is a sectional view showing a step of the method for forming a multilayer wiring according to the first embodiment of the present invention;
【図3】波数と吸光度との関係を示す特性図赤外吸収ス
ペクトル図FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a wave number and an absorbance, and an infrared absorption spectrum diagram.
【図4】CF3 中性粒子と膜中F濃度との関係を示す特
性図FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between CF 3 neutral particles and F concentration in a film.
【図5】膜中F濃度と比誘電率との関係を示す特性図FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the F concentration in the film and the relative dielectric constant.
【図6】SiHx + イオンのエネルギーと1週間大気放
置後の吸湿量との関係を示す特性図FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the energy of SiH x + ions and the amount of moisture absorbed after leaving in air for one week.
【図7】SiHx + イオンのエネルギーと1週間大気放
置後の吸湿量との関係を示す特性図FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the energy of SiH x + ions and the amount of moisture absorbed after leaving in air for one week.
【図8】膜中F濃度と1週間大気放置後の吸湿量との関
係を示す特性図FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the F concentration in the film and the amount of moisture absorbed after leaving in air for one week.
【図9】成膜時の圧力と1週間大気放置後の吸湿量との
関係を示す特性図FIG. 9 is a characteristic diagram showing a relationship between a pressure at the time of film formation and an amount of moisture absorption after being left in the air for one week.
【図10】成膜温度と1週間大気放置後の吸湿量との関
係を示す特性図FIG. 10 is a characteristic diagram showing a relationship between a film forming temperature and a moisture absorption amount after leaving in the air for one week.
【図11】成膜温度と下地に形成されたAl配線の導通
不良率との関係を示す特性図FIG. 11 is a characteristic diagram showing a relationship between a film formation temperature and a conduction failure rate of an Al wiring formed on a base.
【図12】Ar+ イオンエネルギーと開孔径との関係を
示す特性図FIG. 12 is a characteristic diagram showing a relationship between Ar + ion energy and aperture diameter.
【図13】本発明の第3の実施例に係る薄膜形成装置の
概略構成を示す模式図FIG. 13 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a thin film forming apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図14】プラズマ密度と開孔径との関係を示す特性図FIG. 14 is a characteristic diagram showing a relationship between plasma density and aperture diameter.
【図15】本発明の第4の実施例に係る薄膜形成装置の
概略構成を示す模式図FIG. 15 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a thin film forming apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
【図16】プラズマ中のイオンの存在密度の時間変化を
示すタイムチャートFIG. 16 is a time chart showing a temporal change in the density of ions present in plasma.
【図17】本発明の第4の実施例に係る絶縁膜の形成方
法を工程断面図FIG. 17 is a process sectional view showing a method of forming an insulating film according to a fourth embodiment of the present invention.
【図18】本発明の第9の実施例に係る薄膜形成装置の
概略構成を示す模式図FIG. 18 is a schematic view showing a schematic configuration of a thin film forming apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.
【図19】基板温度の時間変化を示すタイムチャートFIG. 19 is a time chart showing a time change of a substrate temperature.
【図20】本発明の第10の実施例に係る薄膜形成装置
の概略構成を示す模式図FIG. 20 is a schematic view showing a schematic configuration of a thin film forming apparatus according to a tenth embodiment of the present invention.
【図21】本発明の第10の実施例に係る半導体装置の
形成方法を工程断面図FIG. 21 is a process sectional view showing a method of forming a semiconductor device according to a tenth embodiment of the present invention.
【図22】イオンエネルギーと膜中F濃度との関係を示
す特性図FIG. 22 is a characteristic diagram showing a relationship between ion energy and F concentration in a film.
【図23】高周波電力(バイアス電圧)とイオンエネル
ギーとの関係を示す特性図FIG. 23 is a characteristic diagram showing a relationship between high-frequency power (bias voltage) and ion energy.
【図24】イオンエネルギーと比誘電率との関係を示す
特性図FIG. 24 is a characteristic diagram showing a relationship between ion energy and relative permittivity.
【図25】イオンエネルギーと下地Al配線中のF濃度
との関係を示す特性図FIG. 25 is a characteristic diagram showing a relationship between ion energy and F concentration in underlying Al wiring.
【図26】本発明の第11の実施例に係る半導体装置の
形成方法を工程断面図FIG. 26 is a process sectional view showing the method of forming the semiconductor device according to the eleventh embodiment of the present invention.
【図27】本発明の第12の実施例に係る半導体装置の
形成方法を工程断面図FIG. 27 is a process sectional view showing a method of forming a semiconductor device according to a twelfth embodiment of the present invention.
10…反応容器 11…被処理基体(基板) 12…基板支持台 13…ヒータ 14a〜14c…ディフレクタ 15…冷却パイプ 20…ガス供給系容器 21a〜21d…イオン源 22a〜22d…引き出し電極 23a〜23d…集束レンズ 24a〜24d…集束レンズ 25a〜25d…質量フィルタ 26a〜26d…減速器 27a〜27d…中性化室 28…高周波電力印加用コイル 29…高周波電源 30…Arガス導入用配管 31…Si基板 32…Fを含むSiO2 膜 33…Al配線 34…Fを含むSiO2 膜 35…Al配線 36…Fを含むSiO2 膜 40…反応容器 41…被処理基体(基板) 42…基板支持台 43…抵抗加熱ヒータ 44…冷却パイプ 45…真空ポンプ 46…原料ガス導入ノズル 47…高周波電極コイル 48…高周波電源 49…高周波電源 50…圧力調整用バルブ 60…SiO2 膜 61…Al配線 62〜65…Fを含むSiO2 膜 70…反応容器 71…被処理基体(基板) 72…基板支持台 73…ランプヒータ 74…冷却パイプ 75…真空ポンプ 76…原料ガス導入ノズル 77…高周波電極コイル 78…高周波電源 79…高周波電源 80…圧力調整用バルブ 81…窓 110…反応容器 111…被処理基体(基板) 112…基板支持台 113…ヒータ 114a〜14c…冷却パイプ 115…真空ポンプ 116…原料ガスノズル 117…高周波印加用電極 118…高周波電源 119…高周波電源 121…Si基板 122…Fを含むSiO2 膜 123…Al配線 124…Fを含むSiO2 膜 171…Si基板 172…Fを含むSiO2 膜 173…Al配線 174…イオンエネルギーを下げて成膜したSiO2 膜 175…Fを含むSiO2 膜 181…Si基板 182…Fを含むSiO2 膜 183…Al配線 184…F含有ガスの流量を下げて成膜したSiO2 膜 185…Fを含むSiO2 膜DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Reaction container 11 ... Substrate to be processed (substrate) 12 ... Substrate support 13 ... Heater 14a-14c ... Deflector 15 ... Cooling pipe 20 ... Gas supply system container 21a-21d ... Ion source 22a-22d ... Extraction electrode 23a-23d ... focusing lenses 24a to 24d ... focusing lenses 25a to 25d ... mass filters 26a to 26d ... decelerators 27a to 27d ... neutralization chamber 28 ... high frequency power application coil 29 ... high frequency power supply 30 ... Ar gas introduction pipe 31 ... Si Substrate 32 SiO 2 film including F 33 Al wiring 34 SiO 2 film including F 35 Al wiring 36 SiO 2 film including F 40 Reaction vessel 41 Substrate to be processed (substrate) 42 Substrate support 43: Resistance heater 44: Cooling pipe 45: Vacuum pump 46: Source gas introduction nozzle 47: High frequency electrode coil 48: RF power supply 49 ... high frequency power supply 50 ... pressure adjusting valve 60 ... SiO 2 film 61 ... Al wiring 62 to 65 ... SiO 2 film 70 ... reactor 71 ... substrate to be processed comprising F (substrate) 72 ... substrate support 73 ... Lamp heater 74 Cooling pipe 75 Vacuum pump 76 Source gas introduction nozzle 77 High frequency electrode coil 78 High frequency power supply 79 High frequency power supply 80 Pressure regulating valve 81 Window 110 Reaction vessel 111 Substrate to be processed (substrate) 112 ... Substrate support stand 113 ... Heaters 114a-14c ... Cooling pipe 115 ... Vacuum pump 116 ... Raw material gas nozzle 117 ... High frequency application electrode 118 ... High frequency power supply 119 ... High frequency power supply 121 ... Si substrate 122 ... SiO 2 film including F 123 ... Al wiring 124: SiO 2 film containing F 171: Si substrate 172: SiO 2 film containing F 173: Al wiring 174: SiO 2 film formed with reduced ion energy 175: SiO 2 film containing F 181: Si substrate 182: SiO 2 film containing F 183: Al wiring 184: Flow rate of F-containing gas is reduced SiO 2 film 185 ... SiO 2 film containing F
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−302593(JP,A) 特開 平7−307293(JP,A) 特開 平3−111578(JP,A) 特開 平7−74245(JP,A) 特開 平2−77127(JP,A) 特開 平6−333919(JP,A) 特表 平6−507942(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/316 H01L 21/31 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-6-302593 (JP, A) JP-A-7-307293 (JP, A) JP-A-3-111578 (JP, A) JP-A-7-307 74245 (JP, A) JP-A-2-77127 (JP, A) JP-A-6-333919 (JP, A) JP-A-6-507942 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. 7 , DB name) H01L 21/316 H01L 21/31
Claims (8)
主成分とする絶縁膜を形成するに際し、 前記絶縁膜の原料として、Six Hy (x≧1、0≦y
≦2x+2)、酸素を含む酸素原料および弗素を含む弗
素原料を用い、かつ前記三つの原料のうちの少なくとも
一つを、イオンエネルギーが10eV以上のイオンとす
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。To 1. A treated substrate, wherein the fluorine, in forming an insulating film composed mainly of SiO 2, as a material of the insulating film, Si x H y (x ≧ 1,0 ≦ y
.Ltoreq.2x + 2), a method for manufacturing a semiconductor device, wherein an oxygen source containing oxygen and a fluorine source containing fluorine are used, and at least one of the three sources is an ion having an ion energy of 10 eV or more. .
主成分とする絶縁膜を形成するに際し、 前記被処理基体にアルゴンイオンを供給するとともに、
前記絶縁膜の原料として、Six Hy (x≧1、0≦y
≦2x+2)、酸素を含む酸素原料および弗素を含む弗
素原料を用い、かつ前記三つの原料のうちの少なくとも
一つを、イオンエネルギーが10eV以上のイオンとす
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。2. When forming an insulating film containing fluorine and SiO 2 as a main component on a substrate to be processed, supplying argon ions to the substrate to be processed.
As a material of the insulating film, Si x H y (x ≧ 1,0 ≦ y
.Ltoreq.2x + 2), a method for manufacturing a semiconductor device, wherein an oxygen source containing oxygen and a fluorine source containing fluorine are used, and at least one of the three sources is an ion having an ion energy of 10 eV or more. .
Torr以下、かつプラズマ密度が1×1011cm-3以
上の雰囲気中で行なわれることを特徴とする請求項1ま
たは請求項2に記載の半導体装置の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the insulating film is formed at a degree of vacuum of 1 × 10 −2.
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is performed in an atmosphere having a pressure of not more than Torr and a plasma density of not less than 1 × 10 11 cm −3 .
徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置の
製造方法。Wherein said Si x H y method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or claim 2, characterized in that the x ≧ 2.
かつ前記Six Hy よりも質量が大きいことを特徴とす
る請求項1または請求項2に記載の半導体装置の製造方
法。5. The fluorine source is an ion containing fluorine,
And a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or claim 2, wherein said Si x H y the mass is greater than.
起され、かつ少なくとも一つの原料の励起方法が他の原
料のそれと異なることを特徴とする請求項1または請求
項2に記載の半導体装置の製造方法。6. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least two of said three raw materials are excited, and a method of exciting at least one raw material is different from that of the other raw materials. Manufacturing method.
ラズマ密度が1×1011以上の雰囲気中で、弗素を含
み、SiO2 を主成分とする絶縁膜を被処理基体上に形
成するに際し、 前記絶縁膜の形成に供するイオンを、そのイオンエネル
ギーを増加しながら、前記被処理基体に供給することを
特徴とする半導体装置の製造方法。7. An insulating film containing fluorine and mainly composed of SiO 2 is formed on a substrate to be processed in an atmosphere having a degree of vacuum of 1 × 10 −2 Torr or less and a plasma density of 1 × 10 11 or more. In doing so, a method of manufacturing a semiconductor device, comprising supplying ions to be used for forming the insulating film to the substrate to be processed while increasing ion energy.
ラズマ密度が1×1011以上の雰囲気中で、弗素を含
み、SiO2 を主成分とする絶縁膜を被処理基体上に形
成するに際し、 前記弗素を含む弗素原料を、その流量を増加しながら、
前記被処理基体に供給することを特徴とする半導体装置
の製造方法。8. An insulating film containing fluorine and containing SiO 2 as a main component is formed on a substrate to be processed in an atmosphere having a degree of vacuum of 1 × 10 −2 Torr or less and a plasma density of 1 × 10 11 or more. In doing so, while increasing the flow rate of the fluorine material containing fluorine,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising supplying the semiconductor device to the substrate to be processed.
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