JPH05226327A

JPH05226327A - 絶縁膜の製造方法および製造装置

Info

Publication number: JPH05226327A
Application number: JP2417392A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Sasaki; 光夫佐々木
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1992-02-12
Filing date: 1992-02-12
Publication date: 1993-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】基板上の凹凸面に良質の絶縁膜を平坦に形成す
るための簡略な絶縁膜製造方法を提供する。【構成】ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用い、絶縁膜の原
料ガスにＡｒガスを添加しての成膜工程のみ、原料ガス
のみによる成膜工程とＡｒガスを添加しての成膜工程と
の両成膜工程のみ、原料ガスのみによる成膜工程とＡｒ
ガスによるスパッタリング工程との両工程、原料ガスの
みによる成膜工程とＡｒガスを添加しての成膜工程とＡ
ｒガスによるスパッタリング工程との組合わせ、のいず
れかの方法により膜を平坦に形成する。各工程中、ガス
圧力、形成するカスプ磁場のカスプ面位置、各ガスの流
量もしくは流量比、基板温度等の装置条件を特定の範囲
内に保ち、特に膜の残留応力とアニール前後の応力変動
量とを低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体デバイスにお
ける層間絶縁膜または保護膜に代表される絶縁膜を基板
上の凹凸面に平坦に形成するための絶縁膜製造方法と、
この方法により絶縁膜を製造する製造装置の構成とに関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の層間絶縁膜やパッシベ
ーション膜 (表面保護膜) としては、通常、絶縁膜の原
料となるガス分子の励起に熱エネルギーを用いる熱ＣＶ
Ｄ法や、高周波電力によるプラズマ放電によりガス分子
を励起する高周波プラズマＣＶＤ法により形成された酸
化膜, 窒化膜等が用いられている。しかし、近年、半導
体装置の集積化および高密度化が進み、配線間隔や配線
幅等の構造寸法がサブミクロン領域に移行するのに伴っ
て絶縁膜の高品質化が要求されるようになり、上記成膜
方法以外の手法が種々試みられている。そのうちの１つ
として耐酸性, 緻密性にすぐれた絶縁膜を形成できるＥ
ＣＲプラズマＣＶＤ法が開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記プラズマＣＶＤ法
のうち、高周波プラズマＣＶＤ法では、成膜時の基板温
度が３００℃より高く、膜の耐透水性は良好であるが、
基板上に形成された電極や配線 (特にアルミ配線) にお
ける熱ストレスダメージが大きく、半導体デバイスの寿
命を短くする原因となっていた。

【０００４】また、ガス分子の励起にマイクロ波を用い
る従来のＥＣＲプラズマＣＶＤ法で酸化シリコン膜を形
成した場合、成膜後アニール前の膜内応力とアニール後
の膜内応力との間の応力変動量が大きく、配線が応力変
動によりダメージを受けるという問題と、耐透水性に欠
ける問題と、半導体デバイスの積層構造で必要とされる
膜の平坦度が悪いという問題と、基板上の配線等による
凹部に巣が形成されやすいという問題と、巣のない平坦
な膜を形成するのに複数種の工程が必要とされるという
問題等から、半導体デバイスの歩留まりが低下するとい
う問題点があった。

【０００５】この発明の目的は、これらの問題を解決し
て高品質の絶縁膜が得られ、かつ膜の平坦化を単純な装
置操作により達成することのできる絶縁膜製造方法と、
この方法により絶縁膜を製造する絶縁膜製造装置の構成
とを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、平坦な絶縁膜の製造方法を、一
方の端面にマイクロ波透過窓を有し、導入されたガスを
プラズマ化する軸対称のプラズマ生成室と、プラズマ生
成室の他方の端面側でプラズマ生成室と連通する反応室
と、反応室内に位置して高周波電力の印加可能な基板台
と、プラズマ生成室と同軸に配設されプラズマ生成室内
に電子サイクロトロン共鳴磁場領域を形成する主コイル
と、基板台の反主コイル側に主コイルと同軸に配され基
板近傍にカスプ磁界を形成可能な補助コイルとを備えて
いるＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用い、基板上に形成さ
れるべき絶縁膜の成分元素の１つを有するプラズマ生成
ガスとＡｒガスとをプラズマ生成室に導入するとともに
絶縁膜成分元素の残りの元素を有する反応ガスを反応室
に導入して成膜することにより基板上に絶縁膜を平坦に
形成する方法 (以下第１の方法という) とするか、一方
の端面にマイクロ波透過窓を有し、導入されたガスをプ
ラズマ化する軸対称のプラズマ生成室と、プラズマ生成
室の他方の端面側でプラズマ生成室と連通する反応室
と、反応室内に位置して高周波電力の印加可能な基板台
と、プラズマ生成室と同軸に配設されプラズマ生成室内
に電子サイクロトロン共鳴磁場領域を形成する主コイル
と、基板台の反主コイル側に主コイルと同軸に配され基
板近傍にカスプ磁界を形成可能な補助コイルとを備えて
いるＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用い、基板上に形成さ
れるべき絶縁膜の成分元素の１つを有するプラズマ生成
ガスをプラズマ生成室に導入するとともに絶縁膜成分元
素の残りの元素を有する反応ガスを反応室に導入して行
う成膜工程と、基板上に形成されるべき絶縁膜の成分元
素の１つを有するプラズマ生成ガスとＡｒガスとをプラ
ズマ生成室に導入するとともに絶縁膜成分元素の残りの
元素を有する反応ガスを反応室に導入して行う成膜工程
とにより基板上に絶縁膜を平坦に形成する方法 (以下第
２の方法という）とするか、一方の端面にマイクロ波透
過窓を有し、導入されたガスをプラズマ化する軸対称の
プラズマ生成室と、プラズマ生成室の他方の端面側でプ
ラズマ生成室と連通する反応室と、反応室内に位置して
高周波電力の印加可能な基板台と、プラズマ生成室と同
軸に配設されプラズマ生成室内に電子サイクロトロン共
鳴磁場領域を形成する主コイルと、基板台の反主コイル
側に主コイルと同軸に配され基板近傍にカスプ磁界を形
成可能な補助コイルとを備えているＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ装置を用い、基板上に形成されるべき絶縁膜の成分元
素の１つを有するプラズマ生成ガスをプラズマ生成室に
導入するとともに絶縁膜成分元素の残りの元素を有する
反応ガスを反応室に導入して行う成膜工程と、Ａｒガス
をプラズマ生成室に導入して行うスパッタリング工程と
を交互に行うことにより基板上に平坦な絶縁膜を形成す
る方法 (以下第３の方法という）とするか、一方の端面
にマイクロ波透過窓を有し、導入されたガスをプラズマ
化する軸対称のプラズマ生成室と、プラズマ生成室の他
方の端面側でプラズマ生成室と連通する反応室と、反応
室内に位置して高周波電力の印加可能な基板台と、プラ
ズマ生成室と同軸に配設されプラズマ生成室内に電子サ
イクロトロン共鳴磁場領域を形成する主コイルと、基板
台の反主コイル側に主コイルと同軸に配され基板近傍に
カスプ磁界を形成可能な補助コイルとを備えているＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ装置を用い、基板上に形成されるべき
絶縁膜の成分元素の１つを有するプラズマ生成ガスをプ
ラズマ生成室に導入するとともに絶縁膜成分元素の残り
の元素を有する反応ガスを反応室に導入して行う成膜工
程と、基板上に形成されるべき絶縁膜の成分元素の１つ
を有するプラズマ生成ガスとＡｒガスとをプラズマ生成
室に導入するとともに絶縁膜成分元素の残りの元素を有
する反応ガスを反応室に導入して行う成膜工程と、Ａｒ
ガスをプラズマ生成室に導入して行うスパッタリング工
程とを組み合わせることにより基板上に平坦な膜を形成
する方法 (以下第４の方法という）とする。

【０００７】そして、これらの方法による絶縁膜の製造
は、装置内ガス圧力を５×１０^-4〜１×１０^-2Torrの範
囲内に保持して行うようにすれば好適である。また、第
１, 第２または第４の方法において、Ａｒガスを添加し
た成膜時には、基板から補助コイル側へ１５mm以内の位
置にカスプ面を有するカスプ磁場を形成するようにする
のがよい。

【０００８】また、第３の方法において、Ａｒガスによ
るスパッタリング時には、基板から主コイル側へ２０mm
以内の位置にカスプ面を有するカスプ磁場を形成するよ
うにするのがよい。さらに、第１, 第２または第４の方
法において、絶縁膜がプラズマ生成ガスにＯ₂ガス, 反
応ガスにＳｉＨ₄ガスを用いて形成されるＳｉＯ₂膜で
ある場合には、Ａｒガスを添加した成膜時のガス流量比
をＡｒ／ (Ａｒ＋ＳｉＨ₄＋Ｏ₂)＝0.１〜0.４とする
のがよい。

【０００９】また、第３の方法では、Ａｒガスの流量を
５〜４５sccmとするのがよい。さらに、第１ないし第４
のいずれかの方法における成膜工程では、基板温度を室
温〜３００℃と、３００℃以下に保持するのがよい。ま
た、基板に印加する高周波電力は、基板の単位面積当た
り2.０〜4.０Ｗ／cm ²とするのがよい。

【００１０】さらに、第１ないし第４のいずれかの方法
における成膜時に、絶縁膜がプラズマ生成ガスにＯ₂ガ
ス, 反応ガスにＳｉＨ₄ガスを用いて形成されるＳｉＯ
₂膜である場合には、両ガスの流量比をＳｉＨ₄／Ｏ₂
＝0.５〜0.９２とするのがよい。なお、第１ないし第４
のいずれかの方法により基板台上の基板に絶縁膜を平坦
に形成する絶縁膜製造装置は、基板台を熱媒体の貫流可
能に形成して，成膜時の基板温度を室温〜３００℃に保
持可能な装置とする。

【００１１】

【作用】この発明は、ＡｒがＮ, Ｏと比べて原子量がは
るかに大きく、かつ電離電圧が同等に低く、しかも化学
的には不活性であることから、これをプラズマ化して基
板上の凹凸面に堆積した膜に衝突させたときの凹面の膜
のスパッタリング除去効果と比べて凸面の膜のスパッタ
リング除去効果が大きく、膜の平坦形成に顕著な効果を
示しうる可能性に着目したものである。従って、上記第
１の方法のように、Ａｒガスを適量プラズマ生成ガスに
添加して成膜を行うことにより、スパッタリング除去効
果の小さい凹面の膜の成長速度が、スパッタリング除去
効果の大きい凸面の膜の成長速度よりも大きくなり、絶
縁膜を図３のように平坦に形成することができる。

【００１２】また、第２の方法により、まず、Ａｒガス
添加なしでの成膜を行い、次にＡｒガスを添加した成膜
を行うようにしても、凸面の高さや凹面の幅等により、
図４のような過程で絶縁膜を平坦に形成することができ
る。スパッタリングによる膜の除去速度には、スパッタ
リング粒子であるイオンの入射角度依存性があり、図１
１に示すような特性を示す。従って、第３の方法によ
り、成膜とスパッタリングとを交互に繰り返すことによ
っても図５のような過程で膜を平坦に形成することがで
きる。

【００１３】なお、Ａｒガスを添加した成膜では、Ａｒ
ガスの添加量が少ないと、Ａｒガス添加なしでの成膜
後、Ａｒガスを添加した成膜工程で凸面の膜成長が小さ
くならず、凸面の膜厚が厚くなる。従って、第４の方法
により、Ａｒガスでスパッタリングを行うことにより、
図６のように絶縁膜を平坦化することができる。第４の
方法において、Ａｒガス添加なしの成膜, Ａｒをガス添
加した成膜, Ａｒガスによるスパッタリングの各工程の
順序は、図７のように入れかえても、また図８のよう
に、最後に再びＡｒガス添加なしの成膜を行っても、絶
縁膜を平坦に形成することができる。

【００１４】絶縁膜の形成は、高活性, 高プラズマ密度
が得られかつ磁場による基板面でのプラズマ密度の制御
が容易な１×１０^-4〜１×１０^-2Torrの低ガス圧力下で
行うことが望ましい。これにより、成膜分布やスパッタ
リングによるエッチング分布の制御が容易に可能にな
る。そこで、第１, 第２または第４の方法において、Ａ
ｒガスを添加した成膜時に、基板から補助コイル側へ１
５mm以内の位置にカスプ面を有するカスプ磁場を形成す
るようにすると、平坦な面上での膜厚分布を５％以下に
抑えることができる。

【００１５】また、第３の方法において、Ａｒガスによ
るスパッタリング時に、基板から主コイル側へ２０mm以
内の位置にカスプ面を有するカスプ磁場を形成するよう
にすると、スパッタリングによるエッチング分布を５％
以下とすることができ、平坦度の大きい絶縁膜を形成す
ることができる。第１, 第２または第４の方法により、
絶縁膜として、プラズマ生成ガスにＯ₂ガス, 反応ガス
にＳｉＨ₄ガスを用いて形成されるＳｉＯ₂膜を形成す
る場合、Ａｒガスを添加した成膜時のガス流量比をＡｒ
／ (Ａｒ＋ＳｉＨ₄＋Ｏ₂) ＝0.１〜0.４とすると、成
膜時のＡｒガスによるエッチング作用が平坦膜形成に適
した大きさになり、この範囲外では、可及的にＡｒガス
によるエッチングなしで平坦膜を得ようとするＡｒガス
添加成膜に長時間のＡｒガススパッタリング工程が付加
されることとなり、絶縁膜製造におけるスループット向
上の点で好ましくない。

【００１６】また、第３の方法において、Ａｒガススパ
ッタリング時のＡｒガスの流量を５〜４５sccmとする
と、図９に示すように、スパッタリングが適当な高速で
行われる。流量が５sccm以下では流量が過少でスパッタ
リング速度が小さくなり、スパッタリング速度を上げよ
うとして基板をプラズマ生成室に近づけるとエッチング
分布が悪化する。また、４５sccm以上では、エッチング
が高圧プロセスの領域に入り、エッチングレートが低下
する。５〜４５sccmではガス圧力が数ｍTorrとなり、エ
ッチングレートが適度に大きい値になり、このガス流量
範囲ではエッチング分布も小さくなる。

【００１７】ＥＣＲプラズマＣＶＤ法による低温成膜の
場合、絶縁膜がＳｉＯ₂膜であると、ＳｉＨ₄とＯ₂等
の反応過程で生じるＨ₂ＯとＨ₂とがある割合でＳｉ−
ＨやＯ−ＨまたはＨ₂Ｏの組成で取り込まれる。しか
し、第１ないし第４の方法による絶縁膜形成時に、基板
の温度を室温〜３００℃に保つと、Ｈ₂ＯやＨ₂が取り
込まれても基板の高熱により膜中から離脱し、耐透水性
が向上し、かつ、成膜後アニール前の膜内応力とアニー
ル後の膜内応力との差が小さくなり、絶縁性が高く、配
線の応力ダメージを生じない良質の膜を得ることができ
る。

【００１８】また、基板に印加する高周波電力を、基板
の単位面積当たり2.０〜4.０Ｗ／cm ²とすることによ
り、基板表面に対地負極性のバイアス電位が安定に生
じ、基板に到達するイオンが基板に加速入射され、基板
表面のＨ₂Ｏ分子が熱エネルギーを得て基板から離脱
し、耐透水性が高く、配線の応力ダメージを生じない良
質の膜が得られる。

【００１９】また、第１ないし第４の方法において、絶
縁膜がプラズマ生成ガスにＯ₂ガス, 反応ガスにＳｉＨ
₄ガスを用いて形成されるＳｉＯ₂膜である場合、両ガ
スの流量比をＳｉＨ₄／Ｏ₂＝0.５〜0.９２とすること
により、膜内へのＨ₂Ｏの取り込み量が減少し、耐透水
性が高く、配線の応力ダメージを生じない膜を得ること
ができる。

【００２０】また、第１ないし第４のいずれかの方法に
より基板台上の基板に絶縁膜を平坦に形成する絶縁膜製
造装置は、基板台を熱媒体の貫流可能に形成すると、熱
媒体の加熱または冷却により、基板台と基板との間には
熱絶縁性の高い真空層が介在すること、基板がイオン衝
撃により温度上昇することから、基板台と基板との間に
は１００℃程度の温度差が生じるものの、成膜時の基板
温度を室温から３００℃までの広範囲にわたり容易に制
御することができる。

【００２１】

【実施例】図１２に本発明の方法により基板上に絶縁膜
を平坦に形成するＥＣＲプラズマＣＶＤ装置構成の一実
施例を示す。装置は、一方の端面にマイクロ波透過窓２
を有し、第１ガス導入系３から導入されたプラズマ生成
ガスをプラズマ化するプラズマ生成室５と、プラズマ生
成室５の他方の端面のプラズマ引出し窓５ａを介してプ
ラズマ生成室５と連通する反応室６と、反応室６内に位
置してＲＦ電源１２から高周波電力を供給される基板台
１０と、基板台１０を介して基板温度を制御できるよう
に加熱・冷却の配管をし、この配管を通してふっ化炭素
系物質からなる熱媒体を基板台１０に送るためのポンプ
１６, 加熱器１４および冷却器１５を備えた加熱系と、
プラズマ生成室５を同軸に囲んでプラズマ生成室５内に
電子サイクロトロン共鳴 (ＥＣＲ) 磁場領域を形成する
主コイル４と、基板台１０の後方で主コイル４と同軸に
配設された補助コイル１１とを主要構成要素として構成
されている。以下、この装置により、基板台１０に載置
された基板９に絶縁膜としてＳｉＯ₂膜を形成するとき
の膜形成過程につき説明する。

【００２２】成膜時に第１ガス導入系３から導入された
Ｏ₂ガスは、ＥＣＲ磁場領域でマイクロ波エネルギーを
共鳴吸収した電子により高密度のプラズマとなる。この
Ｏ₂プラズマは、主コイル４により形成された発散磁場
によりプラズマ生成室５からプラズマ引出し窓５ａを通
して引き出される。この時、第２ガス導入系７からＳｉ
Ｈ₄ガスを導入すると、Ｏ₂プラズマのエネルギーによ
りＳｉＨ₄ガスが分解されて、基板台１０に載置された
基板９の表面にＳｉＯ₂膜が形成される。このとき、基
板９には、ＲＦ電源１２から基板台１０を介して高周波
電力が印加されて基板表面に対地負極性のバイアス電位
が生じており、この電位により、基板に向かうイオンが
加速される。

【００２３】次に、この装置を用いて基板上の凹凸面に
絶縁膜を平坦に形成する本発明の方法につき説明する。
この方法には大きく分けてＡｒガスを添加する方法と、
Ａｒガスでスパッタリングを行う方法とがある。Ａｒガ
スを添加する方法は、装置内に導入するガスにＡｒガス
を添加し、成膜工程のみで平坦な膜を形成しようとする
ものであり、Ａｒガスでスパッタリングを行う方法は、
形成された膜の凸部をＡｒガスでスパッタリング除去し
て膜を平坦に形成しようとするものである。以下に本発
明者が実施した方法につき説明する。

【００２４】Ａｒガスを添加して成膜する場合は、基板
近傍にカスプ磁場を形成した。このときのカスプ面の位
置は、図１に示すように、基板から補助コイル側へ１５
mm以内の位置となるようにし、基板上平坦部の膜厚分布
を５％以下とすることができた。また、膜特性もＡｒガ
ス添加による悪化は見られず、添加しない場合の特性と
同等であった。

【００２５】Ａｒガスでスパッタリングする場合は、Ａ
ｒガス添加なし、あるいは添加ありでの成膜を主コイル
のみによる発散磁場を用いて行い、成膜につづくＡｒガ
ススパッタリングをカスプ磁場を形成して行った。この
ときのカスプ面の位置は、図２に示すように、基板から
主コイル側へ２０mm以内の位置となるようにし、基板上
平坦部のエッチング分布を５％以下とすることができ
た。

【００２６】次にＳｉＯ₂膜を平坦に形成する場合の装
置条件を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１の条件下で膜を平坦に形成したときの
成膜工程とスパッタリング工程との組合わせを表２に示
す。

【００２９】

【表２】

【００３０】表２に示す成膜工程とスパッタリング工程
との組合わせは、半導体デバイス構造の配線幅や厚さや
配線間隔等により適宜に選択することができる。なお、
表２の方法により、アスペクト比 (配線の厚さと間隔と
の比) の高い配線部を巣の発生なく埋め込むことも可能
である。これらの平坦化工程により形成された膜の特性
は、図１０に示すように、残留応力−2.０×１０⁹dyne
／cm²以下、アニール熱処理による応力変動量0.５×１
０⁹dyne／cm²以下と、配線の応力ダメージが急増する
１０¹⁰dyne／cm²オーダを大きく下まわる特性が得られ
た。

【００３１】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の方法によ
れば、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置で絶縁膜を形成する際
の絶縁膜の平坦化を、装置内に導入するガスの入れ替え
のみで行うことができ、平坦化プロセスが簡略化され
る。そして、平坦化を、装置内のガス圧力, カスプ面の
位置, 各ガス相互の流量比, 基板温度, 基板に供給する
高周波電力等の装置運転条件を適宜な範囲内に保持して
行うことにより特に膜内応力に関して膜質の良好な絶縁
膜を得ることができる。これにより、デバイス構造の配
線埋込みによる多層構造が可能になり、３次元デバイス
構造を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法におけるＡｒガス添加成膜時のカ
スプ面位置を示す説明図

【図２】本発明の方法におけるＡｒガススパッタリング
時のカスプ面位置を示す説明図

【図３】本発明の第１の方法を示す説明図

【図４】本発明の第２の方法を示す説明図

【図５】本発明の第３の方法を示す説明図

【図６】本発明の第４の方法の第１の実施例を示す説明
図

【図７】本発明の第４の方法の第２の実施例を示す説明
図

【図８】本発明の第４の方法の第３の実施例を示す説明
図

【図９】Ａｒガススパッタリングによるエッチング速度
とエッチング分布とのＡｒガス流量依存性を求めた線図

【図１０】ＳｉＯ₂膜形成時のガス流量比 (ＳｉＨ₄／
Ｏ₂) と膜内応力との関係をアニール前とアニール後と
について示す線図

【図１１】成膜速度とスパッタリングによるエッチング
速度との対イオン照射面イオン入射角依存性を示すもの
であって、同図(a) はこれらの依存性を示す線図、同図
(b) は入射角のとり方を示す説明図

【図１２】本発明の方法による絶縁膜形成に用いたＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ装置の構成を示す装置縦断面図

【符号の説明】

１導波管２マイクロ波透過窓４主コイル５プラズマ生成室６反応室９基板１０基板台１１補助コイル１２ＲＦ電源１４加熱器１５冷却器１６ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｐ 7735−4Ｍ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の端面にマイクロ波透過窓を有し、導
入されたガスをプラズマ化する軸対称のプラズマ生成室
と、プラズマ生成室の他方の端面側でプラズマ生成室と
連通する反応室と、反応室内に位置して高周波電力の印
加可能な基板台と、プラズマ生成室と同軸に配設されプ
ラズマ生成室内に電子サイクロトロン共鳴磁場領域を形
成する主コイルと、基板台の反主コイル側に主コイルと
同軸に配され基板近傍にカスプ磁界を形成可能な補助コ
イルとを備えているＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用い、
基板上に形成されるべき絶縁膜の成分元素の１つを有す
るプラズマ生成ガスとＡｒガスとをプラズマ生成室に導
入するとともに絶縁膜成分元素の残りの元素を有する反
応ガスを反応室に導入して成膜することにより、基板上
に絶縁膜を平坦に形成することを特徴とする絶縁膜の製
造方法。
【請求項２】一方の端面にマイクロ波透過窓を有し、導
入されたガスをプラズマ化する軸対称のプラズマ生成室
と、プラズマ生成室の他方の端面側でプラズマ生成室と
連通する反応室と、反応室内に位置して高周波電力の印
加可能な基板台と、プラズマ生成室と同軸に配設されプ
ラズマ生成室内に電子サイクロトロン共鳴磁場領域を形
成する主コイルと、基板台の反主コイル側に主コイルと
同軸に配され基板近傍にカスプ磁界を形成可能な補助コ
イルとを備えているＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用い、
基板上に形成されるべき絶縁膜の成分元素の１つを有す
るプラズマ生成ガスをプラズマ生成室に導入するととも
に絶縁膜成分元素の残りの元素を有する反応ガスを反応
室に導入して行う成膜工程と、基板上に形成されるべき
絶縁膜の成分元素の１つを有するプラズマ生成ガスとＡ
ｒガスとをプラズマ生成室に導入するとともに絶縁膜成
分元素の残りの元素を有する反応ガスを反応室に導入し
て行う成膜工程とにより基板上に絶縁膜を平坦に形成す
ることを特徴とする絶縁膜の製造方法。
【請求項３】一方の端面にマイクロ波透過窓を有し、導
入されたガスをプラズマ化する軸対称のプラズマ生成室
と、プラズマ生成室の他方の端面側でプラズマ生成室と
連通する反応室と、反応室内に位置して高周波電力の印
加可能な基板台と、プラズマ生成室と同軸に配設されプ
ラズマ生成室内に電子サイクロトロン共鳴磁場領域を形
成する主コイルと、基板台の反主コイル側に主コイルと
同軸に配され基板近傍にカスプ磁界を形成可能な補助コ
イルとを備えているＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用い、
基板上に形成されるべき絶縁膜の成分元素の１つを有す
るプラズマ生成ガスをプラズマ生成室に導入するととも
に絶縁膜成分元素の残りの元素を有する反応ガスを反応
室に導入して行う成膜工程と、Ａｒガスをプラズマ生成
室に導入して行うスパッタリング工程とを交互に行うこ
とにより基板上に平坦な絶縁膜を形成することを特徴と
する絶縁膜の製造方法。
【請求項４】一方の端面にマイクロ波透過窓を有し、導
入されたガスをプラズマ化する軸対称のプラズマ生成室
と、プラズマ生成室の他方の端面側でプラズマ生成室と
連通する反応室と、反応室内に位置して高周波電力の印
加可能な基板台と、プラズマ生成室と同軸に配設されプ
ラズマ生成室内に電子サイクロトロン共鳴磁場領域を形
成する主コイルと、基板台の反主コイル側に主コイルと
同軸に配され基板近傍にカスプ磁界を形成可能な補助コ
イルとを備えているＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用い、
基板上に形成されるべき絶縁膜の成分元素の１つを有す
るプラズマ生成ガスをプラズマ生成室に導入するととも
に絶縁膜成分元素の残りの元素を有する反応ガスを反応
室に導入して行う成膜工程と、基板上に形成されるべき
絶縁膜の成分元素の１つを有するプラズマ生成ガスとＡ
ｒガスをプラズマ生成室に導入するとともに絶縁膜成分
元素の残りの元素を有する反応ガスを反応室に導入して
行う成膜工程と、Ａｒガスをプラズマ生成室に導入して
行うスパッタリング工程とを組み合わせることにより基
板上に平坦な絶縁膜を形成することを特徴とする絶縁膜
の製造方法。
【請求項５】請求項第１項, 第２項, 第３項または第４
項に記載の方法において、成膜時の装置内ガス圧力を５
×１０^-4〜１×１０^-2Torrの範囲内に保持することを特
徴とする絶縁膜の製造方法。
【請求項６】請求項第１項, 第２項または第４項に記載
の方法において、絶縁膜がＳｉＯ₂膜である場合、Ａｒ
ガスを添加した成膜時に、基板から補助コイル側へ１５
mm以内の位置にカスプ面を有するカスプ磁場を形成する
ことを特徴とする絶縁膜の製造方法。
【請求項７】請求項第３項に記載の方法において、Ａｒ
ガスによるスパッタリング時に、基板から主コイル側へ
２０mm以内の位置にカスプ面を有するカスプ磁場を形成
することを特徴とする絶縁膜の製造方法。
【請求項８】請求項第１項, 第２項または第４項に記載
の方法において、絶縁膜がプラズマ生成ガスにＯ₂ガ
ス, 反応ガスにＳｉＨ₄ガスを用いて形成されるＳｉＯ
₂膜である場合、Ａｒガスを添加した成膜時のガス流量
比をＡｒ／ (Ａｒ＋ＳｉＨ₄＋Ｏ₂) ＝0.１〜0.４とす
ることを特徴とする絶縁膜の製造方法。
【請求項９】請求項第３項に記載の方法において、Ａｒ
ガスの流量を５〜４５sccmとすることを特徴とする絶縁
膜の製造方法。
【請求項１０】請求項第１項, 第２項, 第３項または第
４項に記載の方法において、成膜時の基板温度を室温〜
３００℃とすることを特徴とする絶縁膜の製造方法。
【請求項１１】請求項第１項, 第２項, 第３項または第
４項に記載の方法において、基板に印加する高周波電力
を基板の単位面積当たり2.０〜4.０Ｗ／cm²とすること
を特徴とする絶縁膜の製造方法。
【請求項１２】請求項第１項, 第２項, 第３項または第
４項に記載の方法において、絶縁膜がプラズマ生成ガス
にＯ₂ガス, 反応ガスにＳｉＨ₄ガスを用いて形成され
るＳｉＯ₂膜である場合、両ガスの流量比をＳｉＨ₄／
Ｏ₂＝0.５〜0.９２とすることを特徴とする絶縁膜の製
造方法。
【請求項１３】請求項第１項, 第２項, 第３項または第
４項に記載の方法により基板台上の基板に絶縁膜を平坦
に形成する絶縁膜製造装置であって、基板台が熱媒体の
貫流可能に形成され、成膜時の基板温度が室温〜３００
℃に保たれるような温度に保持されることを特徴とする
絶縁膜の製造装置。