JPH11162960A - プラズマ成膜方法 - Google Patents
プラズマ成膜方法Info
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- JPH11162960A JPH11162960A JP9343998A JP34399897A JPH11162960A JP H11162960 A JPH11162960 A JP H11162960A JP 9343998 A JP9343998 A JP 9343998A JP 34399897 A JP34399897 A JP 34399897A JP H11162960 A JPH11162960 A JP H11162960A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＦ膜を半導体デバイスの層間絶縁膜として
用いようとすると、Ｗ（タングステン）の配線を形成す
るときに例えば４００℃〜４５０℃付近にまでＣＦ膜が
加熱され、このときにＦ系のガスがＣＦ膜から抜け、配
線の腐食や膜減りに伴う種々の不都合が生じる。 【解決手段】 環状構造のＣ5 Ｆ8 ガス及び炭化水素ガ
ス例えばＣ2 Ｈ4 ガスを成膜ガスとして用い、これらガ
スを例えば０．１Ｔｏｒｒの圧力下でプラズマ化してプ
ロセス温度４００℃の下でその活性種により半導体ウエ
ハ上にＣＦ膜を成膜する。Ｃ5 Ｆ8 ガスの分解生成物は
二重結合をもったＣ5 Ｆ8 、Ｃ4 Ｆ6 、Ｃ3 Ｆ4 などと
考えられ、その再結合物は立体構造で結合が強固であ
り、高温下でも結合が切れにくく脱ガス量が少ない。
用いようとすると、Ｗ（タングステン）の配線を形成す
るときに例えば４００℃〜４５０℃付近にまでＣＦ膜が
加熱され、このときにＦ系のガスがＣＦ膜から抜け、配
線の腐食や膜減りに伴う種々の不都合が生じる。 【解決手段】 環状構造のＣ5 Ｆ8 ガス及び炭化水素ガ
ス例えばＣ2 Ｈ4 ガスを成膜ガスとして用い、これらガ
スを例えば０．１Ｔｏｒｒの圧力下でプラズマ化してプ
ロセス温度４００℃の下でその活性種により半導体ウエ
ハ上にＣＦ膜を成膜する。Ｃ5 Ｆ8 ガスの分解生成物は
二重結合をもったＣ5 Ｆ8 、Ｃ4 Ｆ6 、Ｃ3 Ｆ4 などと
考えられ、その再結合物は立体構造で結合が強固であ
り、高温下でも結合が切れにくく脱ガス量が少ない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は例えば半導体デバイ
スの層間絶縁膜に用いることのできるフッ素添加カーボ
ン膜をプラズマ処理により成膜する方法に関する。
スの層間絶縁膜に用いることのできるフッ素添加カーボ
ン膜をプラズマ処理により成膜する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの高集積化を図るため
に、パターンの微細化、回路の多層化といった工夫が進
められており、そのうちの一つとして配線を多層化する
技術がある。多層配線構造をとるためには、ｎ層目の配
線層と（ｎ＋１）番目の配線層の間を導電層で接続する
と共に、導電層以外の領域は層間絶縁膜と呼ばれる薄膜
が形成される。
に、パターンの微細化、回路の多層化といった工夫が進
められており、そのうちの一つとして配線を多層化する
技術がある。多層配線構造をとるためには、ｎ層目の配
線層と（ｎ＋１）番目の配線層の間を導電層で接続する
と共に、導電層以外の領域は層間絶縁膜と呼ばれる薄膜
が形成される。
【０００３】この層間絶縁膜の代表的なものとしてＳｉ
Ｏ2 膜があるが、近年デバイスの動作についてより一層
の高速化を図るために層間絶縁膜の比誘電率を低くする
ことが要求されており、層間絶縁膜の材質についての検
討がなされている。即ちＳｉＯ2 は比誘電率がおよそ４
であり、これよりも小さい材質の発掘に力が注がれてい
る。そのうちの一つとして比誘電率が３．５であるＳｉ
ＯＦの実現化が進められているが、本発明者は比誘電率
が更に小さいフッ素添加カーボン膜（以下「ＣＦ膜」と
いう）に注目している。
Ｏ2 膜があるが、近年デバイスの動作についてより一層
の高速化を図るために層間絶縁膜の比誘電率を低くする
ことが要求されており、層間絶縁膜の材質についての検
討がなされている。即ちＳｉＯ2 は比誘電率がおよそ４
であり、これよりも小さい材質の発掘に力が注がれてい
る。そのうちの一つとして比誘電率が３．５であるＳｉ
ＯＦの実現化が進められているが、本発明者は比誘電率
が更に小さいフッ素添加カーボン膜（以下「ＣＦ膜」と
いう）に注目している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図１９はウエハに形成
された回路部分の一部であり、１１、１２はＣＦ膜、１
３、１４はＷ（タングステン）よりなる導電層、１５は
Ａｌ（アルミニウム）よりなる導電層、１６は、Ｐ、Ｂ
をドープしたＳｉＯ2 膜、１７はｎ形半導体領域であ
る。ところでＷ層１３を形成するときのプロセス温度は
４００〜４５０℃であり、このときＣＦ膜１１、１２は
そのプロセス温度まで加熱される。しかしながらＣＦ膜
は、このような高温に加熱されると一部のＣ−Ｆ結合が
切れて、主としてＦ（フッ素）系ガスが脱離してしま
う。このＦ系ガスとしてはＦ、ＣＦ、ＣＦ2 などが挙げ
られる。
された回路部分の一部であり、１１、１２はＣＦ膜、１
３、１４はＷ（タングステン）よりなる導電層、１５は
Ａｌ（アルミニウム）よりなる導電層、１６は、Ｐ、Ｂ
をドープしたＳｉＯ2 膜、１７はｎ形半導体領域であ
る。ところでＷ層１３を形成するときのプロセス温度は
４００〜４５０℃であり、このときＣＦ膜１１、１２は
そのプロセス温度まで加熱される。しかしながらＣＦ膜
は、このような高温に加熱されると一部のＣ−Ｆ結合が
切れて、主としてＦ（フッ素）系ガスが脱離してしま
う。このＦ系ガスとしてはＦ、ＣＦ、ＣＦ2 などが挙げ
られる。
【０００５】このようにＦ系ガスが脱離すると、次のよ
うな問題が起こる。 ａ）アルミニウムやタングステンなどの金属配線が腐食
する。 ｂ）絶縁膜はアルミニウム配線を押え込んでアルミニウ
ムのうねりを防止する機能をも有しているが、脱ガスに
より絶縁膜による押え込みが弱まり、この結果アルミニ
ウム配線がうねり、エレクトロマイグレーションと呼ば
れる電気的欠陥が発生しやすくなってしまう。 ｃ）絶縁膜にクラックが入り、配線間の絶縁性が悪くな
るし、またその程度が大きいと次段の配線層を形成する
ことができなくなる。 ｄ）Ｆの抜けが多いと比誘電率が上がる。
うな問題が起こる。 ａ）アルミニウムやタングステンなどの金属配線が腐食
する。 ｂ）絶縁膜はアルミニウム配線を押え込んでアルミニウ
ムのうねりを防止する機能をも有しているが、脱ガスに
より絶縁膜による押え込みが弱まり、この結果アルミニ
ウム配線がうねり、エレクトロマイグレーションと呼ば
れる電気的欠陥が発生しやすくなってしまう。 ｃ）絶縁膜にクラックが入り、配線間の絶縁性が悪くな
るし、またその程度が大きいと次段の配線層を形成する
ことができなくなる。 ｄ）Ｆの抜けが多いと比誘電率が上がる。
【０００６】本発明は、このような事情の下になされた
ものであり、その目的は、強固な結合を有し、分解しに
くいＣＦ膜よりなる絶縁膜、例えば半導体デバイスの層
間絶縁膜を形成することのできる方法を提供することに
ある。
ものであり、その目的は、強固な結合を有し、分解しに
くいＣＦ膜よりなる絶縁膜、例えば半導体デバイスの層
間絶縁膜を形成することのできる方法を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ成膜方
法は、環状構造または直鎖構造のＣ5 Ｆ8 ガスを含む成
膜ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより被処理基板
上にフッ素添加カ−ボン膜よりなる絶縁膜を成膜するこ
とを特徴とする。この場合成膜ガスは、例えばＣ5 Ｆ8
ガスと、炭化水素ガスまたは水素ガスの少なくとも一方
よりなり、被処理基板の温度は例えば３６０℃以上に設
定され、プロセス圧力は環状構造直鎖構造のＣ5 Ｆ8 ガ
スであれば例えば５．５Ｐａ以下に設定され、直鎖構造
のＣ5 Ｆ8 ガスであれば例えば０．３Ｐａに設定され
る。
法は、環状構造または直鎖構造のＣ5 Ｆ8 ガスを含む成
膜ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより被処理基板
上にフッ素添加カ−ボン膜よりなる絶縁膜を成膜するこ
とを特徴とする。この場合成膜ガスは、例えばＣ5 Ｆ8
ガスと、炭化水素ガスまたは水素ガスの少なくとも一方
よりなり、被処理基板の温度は例えば３６０℃以上に設
定され、プロセス圧力は環状構造直鎖構造のＣ5 Ｆ8 ガ
スであれば例えば５．５Ｐａ以下に設定され、直鎖構造
のＣ5 Ｆ8 ガスであれば例えば０．３Ｐａに設定され
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】先ず本発明の実施の形態に用いら
れるプラズマ処理装置の一例を図１に示す。この装置は
例えばアルミニウム等により形成された真空容器２を有
しており、この真空容器２は上方に位置してプラズマを
発生させる筒状の第１の真空室２１と、この下方に連通
させて連結され、第１の真空室２１よりは口径の大きい
筒状の第２の真空室２２とからなる。なおこの真空容器
２は接地されてゼロ電位になっている。
れるプラズマ処理装置の一例を図１に示す。この装置は
例えばアルミニウム等により形成された真空容器２を有
しており、この真空容器２は上方に位置してプラズマを
発生させる筒状の第１の真空室２１と、この下方に連通
させて連結され、第１の真空室２１よりは口径の大きい
筒状の第２の真空室２２とからなる。なおこの真空容器
２は接地されてゼロ電位になっている。
【０００９】この真空容器２の上端は、開口されてこの
部分にマイクロ波を透過する部材例えば石英等の材料で
形成された透過窓２３が気密に設けられており、真空容
器２内の真空状態を維持するようになっている。この透
過窓２３の外側には、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ
波を発生する高周波電源部２４に接続された導波管２５
が設けられており、高周波電源部２４にて発生したマイ
クロ波を例えばＴＥモードにより導波管２５で導入し
て、またはＴＥモードにより案内されたマイクロ波を導
波管２５でＴＭモードに変換して、透過窓２３から第１
の真空室２１内へ導入し得るようになっている。
部分にマイクロ波を透過する部材例えば石英等の材料で
形成された透過窓２３が気密に設けられており、真空容
器２内の真空状態を維持するようになっている。この透
過窓２３の外側には、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ
波を発生する高周波電源部２４に接続された導波管２５
が設けられており、高周波電源部２４にて発生したマイ
クロ波を例えばＴＥモードにより導波管２５で導入し
て、またはＴＥモードにより案内されたマイクロ波を導
波管２５でＴＭモードに変換して、透過窓２３から第１
の真空室２１内へ導入し得るようになっている。
【００１０】第１の真空室２１を区画する側壁には例え
ばその周方向に沿って均等に配置したガスノズル３１が
設けられると共にこのノズル３１には、図示しないガス
源、例えばＡｒガス源が接続されており、第１の真空室
２１内の上部にＡｒガスをムラなく均等に供給し得るよ
うになっている。
ばその周方向に沿って均等に配置したガスノズル３１が
設けられると共にこのノズル３１には、図示しないガス
源、例えばＡｒガス源が接続されており、第１の真空室
２１内の上部にＡｒガスをムラなく均等に供給し得るよ
うになっている。
【００１１】前記第２の真空室２２内には、前記第１の
真空室２１と対向するようにウエハの載置台４が設けら
れている。この載置台４は表面部に静電チャック４１を
備えており、この静電チャック４１の電極には、ウエハ
を吸着する直流電源（図示せず）の他、ウエハにイオン
を引き込むためのバイアス電圧を印加するように高周波
電源部４２が接続されている。
真空室２１と対向するようにウエハの載置台４が設けら
れている。この載置台４は表面部に静電チャック４１を
備えており、この静電チャック４１の電極には、ウエハ
を吸着する直流電源（図示せず）の他、ウエハにイオン
を引き込むためのバイアス電圧を印加するように高周波
電源部４２が接続されている。
【００１２】一方前記第２の真空室２２の上部即ち第１
の真空室２１と連通している部分にはリング状の成膜ガ
ス供給部５１が設けられており、この成膜ガス供給部５
１は、例えばガス供給管５２、５３から例えば２種類の
成膜ガスが供給され、その混合ガスを内周面のガス穴５
４から真空容器２内に供給するように構成されている。
の真空室２１と連通している部分にはリング状の成膜ガ
ス供給部５１が設けられており、この成膜ガス供給部５
１は、例えばガス供給管５２、５３から例えば２種類の
成膜ガスが供給され、その混合ガスを内周面のガス穴５
４から真空容器２内に供給するように構成されている。
【００１３】前記第１の真空室２１を区画する側壁の外
周には、これに接近させて磁場形成手段として例えばリ
ング状の主電磁コイル２６が配置されると共に、第２の
真空室２２の下方側にはリング状の補助電磁コイル２７
が配置されている。また第２の真空室２２の底部には例
えば真空室２２の中心軸に対称な２個所の位置に各々排
気管２８が接続されている。
周には、これに接近させて磁場形成手段として例えばリ
ング状の主電磁コイル２６が配置されると共に、第２の
真空室２２の下方側にはリング状の補助電磁コイル２７
が配置されている。また第２の真空室２２の底部には例
えば真空室２２の中心軸に対称な２個所の位置に各々排
気管２８が接続されている。
【００１４】次に上述の装置を用いて被処理基板である
ウエハＷ上にＣＦ膜よりなる層間絶縁膜を形成する方法
について説明する。先ず、真空容器２の側壁に設けた図
示しないゲートバルブを開いて図示しない搬送アームに
より、例えば表面にアルミニウム配線が形成されたウエ
ハＷを図示しないロードロック室から搬入して載置台４
上に載置し、静電チャック４１によりウエハＷを静電吸
着する。
ウエハＷ上にＣＦ膜よりなる層間絶縁膜を形成する方法
について説明する。先ず、真空容器２の側壁に設けた図
示しないゲートバルブを開いて図示しない搬送アームに
より、例えば表面にアルミニウム配線が形成されたウエ
ハＷを図示しないロードロック室から搬入して載置台４
上に載置し、静電チャック４１によりウエハＷを静電吸
着する。
【００１５】続いて、ゲートバルブを閉じて内部を密閉
した後、排気管２８より内部雰囲気を排気して所定の真
空度まで真空引きし、プラズマガスノズル３１から第１
の真空室２１内へプラズマ発生用ガス例えばＡｒガスを
導入すると共に成膜ガス供給部５から第２真空室２２内
へ成膜ガスを所定の流量で導入する。
した後、排気管２８より内部雰囲気を排気して所定の真
空度まで真空引きし、プラズマガスノズル３１から第１
の真空室２１内へプラズマ発生用ガス例えばＡｒガスを
導入すると共に成膜ガス供給部５から第２真空室２２内
へ成膜ガスを所定の流量で導入する。
【００１６】ここで本実施の形態では成膜ガスに特徴が
あり、この成膜ガスとして図２（ａ）の左側に記載して
あるように環状構造のＣ5 Ｆ8 ガスを用いている。また
成膜ガスとして炭化水素ガス例えばＣ2 Ｈ4 ガスも用い
られ、Ｃ5 Ｆ8 ガス及びＣ2Ｈ4 ガスは夫々ガス導入管
５２、５３から成膜ガス供給部５１内を通じて真空容器
２内に供給される。そして真空容器２内を所定のプロセ
ス圧に維持し、かつ高周波電源部４２により載置台４に
１３．５６ＭＨｚ、１５００Ｗのバイアス電圧を印加す
ると共に、載置台４の表面温度をおよそ４００℃に設定
する。
あり、この成膜ガスとして図２（ａ）の左側に記載して
あるように環状構造のＣ5 Ｆ8 ガスを用いている。また
成膜ガスとして炭化水素ガス例えばＣ2 Ｈ4 ガスも用い
られ、Ｃ5 Ｆ8 ガス及びＣ2Ｈ4 ガスは夫々ガス導入管
５２、５３から成膜ガス供給部５１内を通じて真空容器
２内に供給される。そして真空容器２内を所定のプロセ
ス圧に維持し、かつ高周波電源部４２により載置台４に
１３．５６ＭＨｚ、１５００Ｗのバイアス電圧を印加す
ると共に、載置台４の表面温度をおよそ４００℃に設定
する。
【００１７】高周波電源部２４からの２．４５ＧＨｚの
高周波（マイクロ波）は、導波管２５を通って真空容器
２の天井部に至り、ここの透過窓２３を透過して第１の
真空室２１内へ導入される。一方真空容器２内には電磁
コイル２６、２７により第１の真空室２１の上部から第
２の真空室２２の下部に向かう磁場が形成される。例え
ば第１の真空室２１の下部付近にて磁場の強さが８７５
ガウスとなり、磁場とマイクロ波との相互作用により電
子サイクロトロン共鳴が生じ、この共鳴によりＡｒガス
がプラズマ化され、且つ高密度化される。第１の真空室
２１より第２の真空室２２内に流れ込んだプラズマ流
は、ここに供給されているＣ5 Ｆ8 ガス及びＣ2 Ｈ4 ガ
スを活性化して活性種を形成し、ウエハＷ上にＣＦ膜を
成膜する。なお実際のデバイスを製造する場合には、そ
の後このＣＦ膜に対して所定のパターンでエッチングを
行い、溝部に例えばＷ膜を埋め込んでＷ配線が形成され
る。
高周波（マイクロ波）は、導波管２５を通って真空容器
２の天井部に至り、ここの透過窓２３を透過して第１の
真空室２１内へ導入される。一方真空容器２内には電磁
コイル２６、２７により第１の真空室２１の上部から第
２の真空室２２の下部に向かう磁場が形成される。例え
ば第１の真空室２１の下部付近にて磁場の強さが８７５
ガウスとなり、磁場とマイクロ波との相互作用により電
子サイクロトロン共鳴が生じ、この共鳴によりＡｒガス
がプラズマ化され、且つ高密度化される。第１の真空室
２１より第２の真空室２２内に流れ込んだプラズマ流
は、ここに供給されているＣ5 Ｆ8 ガス及びＣ2 Ｈ4 ガ
スを活性化して活性種を形成し、ウエハＷ上にＣＦ膜を
成膜する。なお実際のデバイスを製造する場合には、そ
の後このＣＦ膜に対して所定のパターンでエッチングを
行い、溝部に例えばＷ膜を埋め込んでＷ配線が形成され
る。
【００１８】このような方法で成膜されたＣＦ膜は強固
な結合を有し、後述の実験結果からも分かるように熱的
安定性が大きい、つまり高温になってもＦの抜けが少な
い。その理由については、図２に示すように環状構造の
Ｃ5 Ｆ8 の分解生成物は立体構造を作りやすく、この結
果Ｃ−Ｆ結合が強固になって、熱を加えてもその結合が
切れにくいと考えられる。環状構造のＣ5 Ｆ8 の分解生
成物を例えば０．００２Ｐａの減圧雰囲気下で気化さ
せ、質量分析計のより分析したところ図３に示す結果が
得られた。この結果から立体構造を形成しやすいＣ3 Ｆ
3 やＣ4 Ｆ4 が熱分解生成物として多く存在することが
伺える。
な結合を有し、後述の実験結果からも分かるように熱的
安定性が大きい、つまり高温になってもＦの抜けが少な
い。その理由については、図２に示すように環状構造の
Ｃ5 Ｆ8 の分解生成物は立体構造を作りやすく、この結
果Ｃ−Ｆ結合が強固になって、熱を加えてもその結合が
切れにくいと考えられる。環状構造のＣ5 Ｆ8 の分解生
成物を例えば０．００２Ｐａの減圧雰囲気下で気化さ
せ、質量分析計のより分析したところ図３に示す結果が
得られた。この結果から立体構造を形成しやすいＣ3 Ｆ
3 やＣ4 Ｆ4 が熱分解生成物として多く存在することが
伺える。
【００１９】本例の比較例として環状構造のＣ4 Ｆ8 ガ
スを成膜ガスとして用いた場合を考えてみると、図４に
示すようにＣ4 Ｆ8 の分解生成物はＣ2 Ｆ4 が一番多
く、直鎖構造をとりやすくなり、このため後述の比較実
験結果からも分かるようにＣ4Ｆ8 ガスを用いて成膜さ
れたＣＦ膜は熱的安定性が小さい。
スを成膜ガスとして用いた場合を考えてみると、図４に
示すようにＣ4 Ｆ8 の分解生成物はＣ2 Ｆ4 が一番多
く、直鎖構造をとりやすくなり、このため後述の比較実
験結果からも分かるようにＣ4Ｆ8 ガスを用いて成膜さ
れたＣＦ膜は熱的安定性が小さい。
【００２０】以上において成膜ガスとしてＣ5 Ｆ8 ガス
を用いることは本発明の条件であるが、これと共に添加
するガスとしてはＣ2 Ｈ4 ガスに限らずＣＨ4 ガスやＣ
2 Ｈ6 ガスなどの炭化水素ガスでもよいし、また炭化水
素ガスの代りに水素ガスであってもよく、炭化水素ガス
と水素ガスとの混合ガスであってもよい。
を用いることは本発明の条件であるが、これと共に添加
するガスとしてはＣ2 Ｈ4 ガスに限らずＣＨ4 ガスやＣ
2 Ｈ6 ガスなどの炭化水素ガスでもよいし、また炭化水
素ガスの代りに水素ガスであってもよく、炭化水素ガス
と水素ガスとの混合ガスであってもよい。
【００２１】（実施例１）ここで図５に示す測定装置を
用いて薄膜の熱的安定性の指標である高温下での重量変
化を調べた。図５において６１は真空容器、６２はヒー
タ、６３は軽量天びん機構のビームに吊り下げられたる
つぼ、６４は重量測定部である。測定方法については、
ウエハ上のＣＦ膜を削り落としてるつぼ６３内に入れ、
真空雰囲気下でるつぼ６３内の温度を４２５℃まで昇温
させ、そのまま２時間加熱して重量測定部６４で重量変
化を調べた。上述の実施の形態で述べた成膜プロセスに
おいて、成膜時の温度を３００℃、３２５℃、３５０
℃、３６０℃、３８０℃、４００℃、４２０℃、４４０
℃の７通りに設定し、各プロセス温度で得られたＣＦ膜
について重量変化を調べたところ図６に示す結果が得ら
れた。
用いて薄膜の熱的安定性の指標である高温下での重量変
化を調べた。図５において６１は真空容器、６２はヒー
タ、６３は軽量天びん機構のビームに吊り下げられたる
つぼ、６４は重量測定部である。測定方法については、
ウエハ上のＣＦ膜を削り落としてるつぼ６３内に入れ、
真空雰囲気下でるつぼ６３内の温度を４２５℃まで昇温
させ、そのまま２時間加熱して重量測定部６４で重量変
化を調べた。上述の実施の形態で述べた成膜プロセスに
おいて、成膜時の温度を３００℃、３２５℃、３５０
℃、３６０℃、３８０℃、４００℃、４２０℃、４４０
℃の７通りに設定し、各プロセス温度で得られたＣＦ膜
について重量変化を調べたところ図６に示す結果が得ら
れた。
【００２２】ただしＣ5 Ｆ8 ガス、Ｃ2 Ｈ4 ガス及びＡ
ｒガスの流量は夫々６０ｓｃｃｍ、２０ｓｃｃｍ及び１
５０ｓｃｃｍ、マイクロ波パワー（高周波電源部２４）
及びバイアス電力（高周波電源部４）は夫々２０００Ｗ
及び１５００Ｗ、プロセス圧力は０．１Ｐａである。な
お重量変化とは、熱を加える前のるつぼ内の薄膜の重量
をＡ、熱を加えた後のるつぼ内の薄膜の重量をＢとする
と｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００で表される値である。
ｒガスの流量は夫々６０ｓｃｃｍ、２０ｓｃｃｍ及び１
５０ｓｃｃｍ、マイクロ波パワー（高周波電源部２４）
及びバイアス電力（高周波電源部４）は夫々２０００Ｗ
及び１５００Ｗ、プロセス圧力は０．１Ｐａである。な
お重量変化とは、熱を加える前のるつぼ内の薄膜の重量
をＡ、熱を加えた後のるつぼ内の薄膜の重量をＢとする
と｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００で表される値である。
【００２３】図６から分かるようにプロセス温度が３６
０℃の場合には重量変化は２．８％と３％以下になり、
特に４００℃以上の場合には重量変化は１．４％以下と
非常に小さく、熱的安定性が高くて脱ガスが少ないこと
が理解される。
０℃の場合には重量変化は２．８％と３％以下になり、
特に４００℃以上の場合には重量変化は１．４％以下と
非常に小さく、熱的安定性が高くて脱ガスが少ないこと
が理解される。
【００２４】またプロセス温度は４００℃とし、他のプ
ロセス条件は上述の通りとしてＣ5Ｆ8 ガス及びＣ2 Ｈ
4 ガスの流量比を変えたときに、得られたＣＦ膜の重量
変化がどのようになるのかについて調べたところ図７に
示す結果が得られた。ただし流量比とはＣ5 Ｆ8 ／Ｃ2
Ｈ4 であり、Ｃ5 Ｆ8 の流量は６０ｓｃｃｍに固定して
いる。この結果から分かるように流量比が３であれば重
量変化は１．４％と小さく、流量比を小さくしていくと
ほぼ直線的に重量変化が小さくなるが、１よりも低くな
ると膜がれが起きて成膜が困難になる。
ロセス条件は上述の通りとしてＣ5Ｆ8 ガス及びＣ2 Ｈ
4 ガスの流量比を変えたときに、得られたＣＦ膜の重量
変化がどのようになるのかについて調べたところ図７に
示す結果が得られた。ただし流量比とはＣ5 Ｆ8 ／Ｃ2
Ｈ4 であり、Ｃ5 Ｆ8 の流量は６０ｓｃｃｍに固定して
いる。この結果から分かるように流量比が３であれば重
量変化は１．４％と小さく、流量比を小さくしていくと
ほぼ直線的に重量変化が小さくなるが、１よりも低くな
ると膜がれが起きて成膜が困難になる。
【００２５】更にプロセス温度は４００℃、Ｃ5 Ｆ8 ガ
ス及びＣ2 Ｈ4 ガスの流量は夫々６０ｓｃｃｍ、２０ｓ
ｃｃｍとし、かつ他のプロセス条件は上述の通りとして
プロセス圧を変えたときに、得られたＣＦ膜の重量変化
がどのようになるかについて調べたところ図８に示す結
果が得られた。この結果から分かるようにプロセス圧が
５．５Ｐａ以下であれば重量変化が２％以下と小さい。
ス及びＣ2 Ｈ4 ガスの流量は夫々６０ｓｃｃｍ、２０ｓ
ｃｃｍとし、かつ他のプロセス条件は上述の通りとして
プロセス圧を変えたときに、得られたＣＦ膜の重量変化
がどのようになるかについて調べたところ図８に示す結
果が得られた。この結果から分かるようにプロセス圧が
５．５Ｐａ以下であれば重量変化が２％以下と小さい。
【００２６】（実施例２）実施例１においてＣ2 Ｈ4 ガ
スの代わりに水素ガス（Ｈ2 ガス）を用い、プロセス条
件を種々変えて、得られたＣＦ膜について上記の重量変
化を調べた。先ず成膜時の温度を３００℃、３５０℃、
３６０℃、４００℃、４２０℃の５通りに設定し、各プ
ロセス温度で得られたＣＦ膜について重量変化を調べた
ところ図９に示す結果が得られた。
スの代わりに水素ガス（Ｈ2 ガス）を用い、プロセス条
件を種々変えて、得られたＣＦ膜について上記の重量変
化を調べた。先ず成膜時の温度を３００℃、３５０℃、
３６０℃、４００℃、４２０℃の５通りに設定し、各プ
ロセス温度で得られたＣＦ膜について重量変化を調べた
ところ図９に示す結果が得られた。
【００２７】ただしＣ5 Ｆ8 ガス，Ｈ2 ガス及びＡｒガ
スの流量は夫々６０ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍ及び１５０
ｓｃｃｍ、マイクロ波パワー（高周波電源部２４）及び
バイアス電力（高周波電源部４）は夫々２０００Ｗ及び
１５００Ｗ、プロセス圧力は０．２Ｐａである。
スの流量は夫々６０ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍ及び１５０
ｓｃｃｍ、マイクロ波パワー（高周波電源部２４）及び
バイアス電力（高周波電源部４）は夫々２０００Ｗ及び
１５００Ｗ、プロセス圧力は０．２Ｐａである。
【００２８】温度依存性は図９から分かるように概ね実
施例１と同様であり、プロセス温度が３６０℃の場合に
は重量変化は２．８％と３％以下になり、特に４００℃
以上の場合には重量変化は１．５％と非常に小さく、熱
的安定性が大きくて脱ガスが少ないことが理解される。
なお４２０℃を越えると膜はがれが起こって成膜ができ
なかった。
施例１と同様であり、プロセス温度が３６０℃の場合に
は重量変化は２．８％と３％以下になり、特に４００℃
以上の場合には重量変化は１．５％と非常に小さく、熱
的安定性が大きくて脱ガスが少ないことが理解される。
なお４２０℃を越えると膜はがれが起こって成膜ができ
なかった。
【００２９】またプロセス温度は４００℃とし、他のプ
ロセス条件は上述の通りとしてＣ5Ｆ8 ガス及びＨ2 ガ
スの流量比を変えたときに、得られたＣＦ膜の重量変化
がどのようになるのかについて調べたところ図１０に示
す結果が得られた。ただし流量比とはＣ5 Ｆ8 ／Ｈ2 で
あり、Ｃ5 Ｆ8 の流量は６０ｓｃｃｍに固定している。
流量比が０．８未満では膜はがれにより成膜できず、一
方流量比が２を越えても成膜しなかったが、この範囲に
おいて重量変化は２％以下と小さかった。
ロセス条件は上述の通りとしてＣ5Ｆ8 ガス及びＨ2 ガ
スの流量比を変えたときに、得られたＣＦ膜の重量変化
がどのようになるのかについて調べたところ図１０に示
す結果が得られた。ただし流量比とはＣ5 Ｆ8 ／Ｈ2 で
あり、Ｃ5 Ｆ8 の流量は６０ｓｃｃｍに固定している。
流量比が０．８未満では膜はがれにより成膜できず、一
方流量比が２を越えても成膜しなかったが、この範囲に
おいて重量変化は２％以下と小さかった。
【００３０】更にプロセス温度は４００℃、Ｃ5 Ｆ8 ガ
ス及びＨ2 ガスの流量は夫々６０ｓｃｃｍ、４０ｃｃｍ
とし、かつ他のプロセス条件は上述の通りとしてプロセ
ス圧を変えたときに、得られたＣＦ膜の重量変化がどの
ようになるかについて調べたところ図１１に示す結果が
得られた。この結果から分かるように圧力依存性は概ね
実施例１と同様であり、プロセス圧が５．５Ｐａ以下で
あれば重量変化が２％以下と小さい。
ス及びＨ2 ガスの流量は夫々６０ｓｃｃｍ、４０ｃｃｍ
とし、かつ他のプロセス条件は上述の通りとしてプロセ
ス圧を変えたときに、得られたＣＦ膜の重量変化がどの
ようになるかについて調べたところ図１１に示す結果が
得られた。この結果から分かるように圧力依存性は概ね
実施例１と同様であり、プロセス圧が５．５Ｐａ以下で
あれば重量変化が２％以下と小さい。
【００３１】（実施例３）次に成膜ガスとして環状構造
のＣ5 Ｆ8 ガスの代わりに直鎖構造のＣ5 Ｆ8 ガス（以
下これを＜Ｃ5 Ｆ8 ガス＞と記載する）を用い、成膜時
の温度を３００℃、３２５℃、３５０℃、３６０℃、４
００℃、４２０℃、４４０℃の７通りに設定し、各プロ
セス温度で得られたＣＦ膜について重量変化を調べたと
ころ図１２に示す結果が得られた。
のＣ5 Ｆ8 ガスの代わりに直鎖構造のＣ5 Ｆ8 ガス（以
下これを＜Ｃ5 Ｆ8 ガス＞と記載する）を用い、成膜時
の温度を３００℃、３２５℃、３５０℃、３６０℃、４
００℃、４２０℃、４４０℃の７通りに設定し、各プロ
セス温度で得られたＣＦ膜について重量変化を調べたと
ころ図１２に示す結果が得られた。
【００３２】ただし＜Ｃ5 Ｆ8 ガス＞、Ｃ2 Ｈ4 ガス及
びＡｒガスの流量は夫々６０ｓｃｃｍ、２０ｓｃｃｍ及
び１５０ｓｃｃｍ、マイクロ波パワー（高周波電源部２
４）及びバイアス電力（高周波電源部４）は夫々２００
０Ｗ及び１５００Ｗ、プロセス圧力は０．１Ｐａであ
る。
びＡｒガスの流量は夫々６０ｓｃｃｍ、２０ｓｃｃｍ及
び１５０ｓｃｃｍ、マイクロ波パワー（高周波電源部２
４）及びバイアス電力（高周波電源部４）は夫々２００
０Ｗ及び１５００Ｗ、プロセス圧力は０．１Ｐａであ
る。
【００３３】温度依存性は図１２から分かるように実施
例１と同様の傾向を示すが、プロセス温度が３６０℃の
場合には重量変化は２．８％であり、プロセス温度をそ
れ以上高くしても重量変化はそれ程変わらない。分子式
は同じでも＜Ｃ5 Ｆ8 ガス＞の場合には重量変化が２％
を越えており、実施例１で用いた環状構造のＣ5 Ｆ8ガ
スの場合よりも、ＣＦ膜の重量変化が大きい。その理由
については環状構造のＣ5 Ｆ8 ガスの方がより一層立体
構造を作りやすいのではないかと考えられる。しかしな
がら重量変化は３％よりも低く、後述のＣ4 Ｆ8 ガスよ
りは熱的安定性が大きく、ＣＦ膜の成膜ガスとして有効
なものである。
例１と同様の傾向を示すが、プロセス温度が３６０℃の
場合には重量変化は２．８％であり、プロセス温度をそ
れ以上高くしても重量変化はそれ程変わらない。分子式
は同じでも＜Ｃ5 Ｆ8 ガス＞の場合には重量変化が２％
を越えており、実施例１で用いた環状構造のＣ5 Ｆ8ガ
スの場合よりも、ＣＦ膜の重量変化が大きい。その理由
については環状構造のＣ5 Ｆ8 ガスの方がより一層立体
構造を作りやすいのではないかと考えられる。しかしな
がら重量変化は３％よりも低く、後述のＣ4 Ｆ8 ガスよ
りは熱的安定性が大きく、ＣＦ膜の成膜ガスとして有効
なものである。
【００３４】またプロセス温度は４００℃とし、他のプ
ロセス条件は上述の通りとして＜Ｃ5 Ｆ8 ガス＞及びＣ
2 Ｈ4 ガスの流量比を変えたときに、得られたＣＦ膜の
重量変化がどのようになるのかについて調べたところ図
１３に示す結果が得られた。ただし流量比とは＜Ｃ5 Ｆ
8 ＞／Ｃ2 Ｈ4 であり、＜Ｃ5 Ｆ8 ガス＞の流量は６０
ｓｃｃｍに固定している。流量比が１未満では膜はがれ
により成膜を維持することが困難であった。
ロセス条件は上述の通りとして＜Ｃ5 Ｆ8 ガス＞及びＣ
2 Ｈ4 ガスの流量比を変えたときに、得られたＣＦ膜の
重量変化がどのようになるのかについて調べたところ図
１３に示す結果が得られた。ただし流量比とは＜Ｃ5 Ｆ
8 ＞／Ｃ2 Ｈ4 であり、＜Ｃ5 Ｆ8 ガス＞の流量は６０
ｓｃｃｍに固定している。流量比が１未満では膜はがれ
により成膜を維持することが困難であった。
【００３５】更にプロセス温度は４００℃、＜Ｃ5 Ｆ8
ガス＞及びＣ2 Ｈ4 ガスの流量は夫々６０ｓｃｃｍ、２
０ｃｃｍとし、かつ他のプロセス条件は上述の通りとし
てプロセス圧を変えたときに、得られたＣＦ膜の重量変
化がどのようになるかについて調べたところ図１４に示
す結果が得られた。この結果から分かるように圧力依存
性は実施例１と異なり、プロセス圧が０．３Ｐａ以下で
なければ重量変化が３％以下にならない。図１５は＜Ｃ
5 Ｆ8 ガス＞の質量分析の測定結果であり、これら分解
生成物から推測してもＣＦ膜がかなり立体化して網状構
造になっていることが考えられる。
ガス＞及びＣ2 Ｈ4 ガスの流量は夫々６０ｓｃｃｍ、２
０ｃｃｍとし、かつ他のプロセス条件は上述の通りとし
てプロセス圧を変えたときに、得られたＣＦ膜の重量変
化がどのようになるかについて調べたところ図１４に示
す結果が得られた。この結果から分かるように圧力依存
性は実施例１と異なり、プロセス圧が０．３Ｐａ以下で
なければ重量変化が３％以下にならない。図１５は＜Ｃ
5 Ｆ8 ガス＞の質量分析の測定結果であり、これら分解
生成物から推測してもＣＦ膜がかなり立体化して網状構
造になっていることが考えられる。
【００３６】（比較例）次に成膜ガスとして環状構造の
Ｃ5 Ｆ8 ガスの代わりに環状構造のＣ4 Ｆ8 ガス用いて
成膜したＣＦ膜の重量変化を調べたところ、プロセス温
度が４００℃、において重量変化は３．７％とかなり大
きかった。ただしＣ4 Ｆ8 ガス及びＣ2Ｈ4 ガスの流量
を夫々４０ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍとし、プロセス圧を
０．１Ｐａ、とした。またマイクロ波パワーを２７００
Ｗとしており、その他の条件は実施例１と同様である。
Ｃ5 Ｆ8 ガスの代わりに環状構造のＣ4 Ｆ8 ガス用いて
成膜したＣＦ膜の重量変化を調べたところ、プロセス温
度が４００℃、において重量変化は３．７％とかなり大
きかった。ただしＣ4 Ｆ8 ガス及びＣ2Ｈ4 ガスの流量
を夫々４０ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍとし、プロセス圧を
０．１Ｐａ、とした。またマイクロ波パワーを２７００
Ｗとしており、その他の条件は実施例１と同様である。
【００３７】実施例１、３及び比較例においてプロセス
温度を４００℃として成膜したＣＦ膜についての重量変
化を図１６に示す。この結果から分かるようにＣ4 Ｆ8
ガスを用いた場合には、Ｃ5 Ｆ8 ガスあるいは＜Ｃ5 Ｆ
8 ガス＞を用いた場合に比べて重量変化が大きい。これ
は既に図４に示したようにＣ4 Ｆ8 ガスが分解して再結
合して得られたＣＦ膜は直鎖構造が多いため、Ｃ−Ｆの
結合が弱く、このため熱を加えるとＦをはじめ、ＣＦ、
ＣＦ2 などの脱離量が多いことによると推測される。な
お図１７はＣ4 Ｆ8 ガスの質量分析の測定結果であり、
分解生成物として既述のようにＣ2 Ｆ4 が多いことが分
かる。
温度を４００℃として成膜したＣＦ膜についての重量変
化を図１６に示す。この結果から分かるようにＣ4 Ｆ8
ガスを用いた場合には、Ｃ5 Ｆ8 ガスあるいは＜Ｃ5 Ｆ
8 ガス＞を用いた場合に比べて重量変化が大きい。これ
は既に図４に示したようにＣ4 Ｆ8 ガスが分解して再結
合して得られたＣＦ膜は直鎖構造が多いため、Ｃ−Ｆの
結合が弱く、このため熱を加えるとＦをはじめ、ＣＦ、
ＣＦ2 などの脱離量が多いことによると推測される。な
お図１７はＣ4 Ｆ8 ガスの質量分析の測定結果であり、
分解生成物として既述のようにＣ2 Ｆ4 が多いことが分
かる。
【００３８】更にまたプロセス温度４００℃下において
環状構造のＣ5 Ｆ8 ガスを用いて得たＣＦ膜と、Ｃ4 Ｆ
8 ガスを用いて得たＣＦ膜とについて、高温下での質量
分析を行った。この測定は具体的には、所定量の薄膜を
真空容器内に置き、この真空容器内を４２５℃に加熱し
て、真空容器に接続した質量分析計により行った。結果
は図１８（ａ）、（ｂ）に示す通りである。同図におい
て縦軸はスペクトルの強度に対応する無次元量であり、
ピークのある部分が各ガスの脱離を示している。また横
軸は、真空容器内の昇温を開始した後の時間であり、室
温から１０℃／分の速度で昇温を行い、４２５℃に達し
た後３０分間保持している。
環状構造のＣ5 Ｆ8 ガスを用いて得たＣＦ膜と、Ｃ4 Ｆ
8 ガスを用いて得たＣＦ膜とについて、高温下での質量
分析を行った。この測定は具体的には、所定量の薄膜を
真空容器内に置き、この真空容器内を４２５℃に加熱し
て、真空容器に接続した質量分析計により行った。結果
は図１８（ａ）、（ｂ）に示す通りである。同図におい
て縦軸はスペクトルの強度に対応する無次元量であり、
ピークのある部分が各ガスの脱離を示している。また横
軸は、真空容器内の昇温を開始した後の時間であり、室
温から１０℃／分の速度で昇温を行い、４２５℃に達し
た後３０分間保持している。
【００３９】ＣＦ膜からＦ、ＨＦとして脱離する量につ
いては本発明である（ａ）の方が比較例である（ｂ）よ
りも格段に少なく、またＣＦ、ＣＦ2 、ＣＦ3 に関して
も（ａ）の方が（ｂ）よりも少ない。この質量分析の結
果からも環状構造のＣ5 Ｆ8ガスを用いて成膜したＣＦ
膜は、結合が強くて熱的に高い安定性をもっていること
が伺える。更に本発明はＥＣＲによりプラズマを生成す
ることに限られず例えばＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ
Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）などと呼ばれている、
ドーム状の容器に巻かれたコイルから電界及び磁界を処
理ガスに与える方法などによりプラズマを生成する場合
にも適用することができる。
いては本発明である（ａ）の方が比較例である（ｂ）よ
りも格段に少なく、またＣＦ、ＣＦ2 、ＣＦ3 に関して
も（ａ）の方が（ｂ）よりも少ない。この質量分析の結
果からも環状構造のＣ5 Ｆ8ガスを用いて成膜したＣＦ
膜は、結合が強くて熱的に高い安定性をもっていること
が伺える。更に本発明はＥＣＲによりプラズマを生成す
ることに限られず例えばＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ
Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）などと呼ばれている、
ドーム状の容器に巻かれたコイルから電界及び磁界を処
理ガスに与える方法などによりプラズマを生成する場合
にも適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、熱的安定
性が大きく、Ｆ系のガスの脱離が小さいＣＦ膜を生成す
ることができる。従ってこのＣＦ膜を例えば半導体デバ
イスの層間絶縁膜に使用すれば、金属配線を腐食するお
それがなく、アルミニウム配線のうねりやクラックの発
生も防止できる。半導体デバイスの微細化、高速化が要
請されている中で、ＣＦ膜が比誘電率の小さい有効な絶
縁膜として注目されていることから、本発明はＣＦ膜の
絶縁膜としての実用化を図る上で有効な方法である。
性が大きく、Ｆ系のガスの脱離が小さいＣＦ膜を生成す
ることができる。従ってこのＣＦ膜を例えば半導体デバ
イスの層間絶縁膜に使用すれば、金属配線を腐食するお
それがなく、アルミニウム配線のうねりやクラックの発
生も防止できる。半導体デバイスの微細化、高速化が要
請されている中で、ＣＦ膜が比誘電率の小さい有効な絶
縁膜として注目されていることから、本発明はＣＦ膜の
絶縁膜としての実用化を図る上で有効な方法である。
【図１】本発明方法を実施するためのプラズマ処理装置
の一例を示す縦断側面図である。
の一例を示す縦断側面図である。
【図２】本発明方法で用いる成膜ガスの分解、再結合の
様子を示す説明図である。
様子を示す説明図である。
【図３】環状構造のＣ5 Ｆ8 ガスを熱分解したときの質
量分析結果を示す特性図である。
量分析結果を示す特性図である。
【図４】本発明方法で用いる成膜ガスと比較したＣ4 Ｆ
8 ガスの分解、再結合の様子を示す説明図である。
8 ガスの分解、再結合の様子を示す説明図である。
【図５】薄膜の重量変化を調べる測定装置を示す略解断
面図である。
面図である。
【図６】環状構造のＣ5 Ｆ8 ガス及びＣ2 Ｈ4 ガスを用
いて成膜したＣＦ膜についてプロセス温度と重量変化と
の関係を示す特性図である。
いて成膜したＣＦ膜についてプロセス温度と重量変化と
の関係を示す特性図である。
【図７】環状構造のＣ5 Ｆ8 ガス及びＣ2 Ｈ4 ガスを用
いて成膜したＣＦ膜について成膜ガスの流量と重量変化
との関係を示す特性図である。
いて成膜したＣＦ膜について成膜ガスの流量と重量変化
との関係を示す特性図である。
【図８】環状構造のＣ5 Ｆ8 ガス及びＣ2 Ｈ4 ガスを用
いて成膜したＣＦ膜についてプロセス圧力と重量変化と
の関係を示す特性図である。
いて成膜したＣＦ膜についてプロセス圧力と重量変化と
の関係を示す特性図である。
【図９】環状構造のＣ5 Ｆ8 ガス及びＣ2 Ｈ4 ガスを用
いて成膜したＣＦ膜についてプロセス温度と重量変化と
の関係を示す特性図である。
いて成膜したＣＦ膜についてプロセス温度と重量変化と
の関係を示す特性図である。
【図１０】環状構造のＣ5 Ｆ8 ガス及びＣ2 Ｈ4 ガスを
用いて成膜したＣＦ膜について成膜ガスの流量と重量変
化との関係を示す特性図である。
用いて成膜したＣＦ膜について成膜ガスの流量と重量変
化との関係を示す特性図である。
【図１１】環状構造のＣ5 Ｆ8 ガス及びＣ2 Ｈ4 ガスを
用いて成膜したＣＦ膜についてプロセス圧力と重量変化
との関係を示す特性図である。
用いて成膜したＣＦ膜についてプロセス圧力と重量変化
との関係を示す特性図である。
【図１２】直鎖構造のＣ5 Ｆ8 ガス及びＣ2 Ｈ4 ガスを
用いて成膜したＣＦ膜についてプロセス温度と重量変化
との関係を示す特性図である。
用いて成膜したＣＦ膜についてプロセス温度と重量変化
との関係を示す特性図である。
【図１３】直鎖構造のＣ5 Ｆ8 ガス及びＣ2 Ｈ4 ガスを
用いて成膜したＣＦ膜について成膜ガスの流量と重量変
化との関係を示す特性図である。
用いて成膜したＣＦ膜について成膜ガスの流量と重量変
化との関係を示す特性図である。
【図１４】直鎖構造のＣ5 Ｆ8 ガス及びＣ2 Ｈ4 ガスを
用いて成膜したＣＦ膜についてプロセス圧力と重量変化
との関係を示す特性図である。
用いて成膜したＣＦ膜についてプロセス圧力と重量変化
との関係を示す特性図である。
【図１５】直鎖構造のＣ5 Ｆ8 ガスを熱分解したときの
質量分析結果を示す特性図である。
質量分析結果を示す特性図である。
【図１６】実施例及び比較例についてＣＦ膜の重量変化
を比較して示す説明図である。
を比較して示す説明図である。
【図１７】Ｃ2 Ｆ4 ガスを熱分解したときの質量分析結
果を示す特性図である。
果を示す特性図である。
【図１８】ＣＦ膜について高温下で質量分析を行ったと
きの結果を示す特性図である。
きの結果を示す特性図である。
【図１９】半導体デバイスの構造の一例を示す構造図で
ある。
ある。
２ 真空容器 ２１ 第１の真空室 ２２ 第２の真空室 ２４ 高周波電源部 ２５ 導波管 ２６、２７ 電磁コイル ２８ 排気管 ３１ プラズマガスノズル ４ 載置台 Ｗ 半導体ウエハ ５１ 成膜ガス供給部
Claims (7)
- 【請求項１】 環状構造のＣ5 Ｆ8 ガスを含む成膜ガス
をプラズマ化し、そのプラズマにより被処理基板上にフ
ッ素添加カ−ボン膜よりなる絶縁膜を成膜することを特
徴とするプラズマ成膜方法。 - 【請求項２】 成膜ガスは、Ｃ5 Ｆ8 ガスと、炭化水素
ガスまたは水素ガスの少なくとも一方とを含むことを特
徴とする請求項１記載のプラズマ成膜方法。 - 【請求項３】 プロセス圧力が５．５Ｐａ以下であるこ
とを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ成膜方
法 - 【請求項４】 直鎖構造のＣ5 Ｆ8 ガスを含む成膜ガス
をプラズマ化し、そのプラズマにより被処理基板上にフ
ッ素添加カ−ボン膜よりなる絶縁膜を成膜することを特
徴とするプラズマ成膜方法。 - 【請求項５】 成膜ガスは、Ｃ5 Ｆ8 ガスと、炭化水素
ガスまたは水素ガスの少なくとも一方とを含むことを特
徴とする請求項４記載のプラズマ成膜方法。 - 【請求項６】 プロセス圧力が０．３Ｐａ以下であるこ
とを特徴とする請求項４または５記載のプラズマ成膜方
法 - 【請求項７】 被処理基板上の温度が３６０℃以上であ
ることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６
記載のプラズマ成膜方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34399897A JP3515347B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 半導体デバイスの製造方法及び半導体デバイス |
| DE69836146T DE69836146T2 (de) | 1997-11-27 | 1998-11-19 | Plasma-abscheidung von filmen |
| PCT/JP1998/005219 WO1999028962A1 (fr) | 1997-11-27 | 1998-11-19 | Procede de formation de films de plasma |
| EP98954754A EP1035569B1 (en) | 1997-11-27 | 1998-11-19 | Method for forming plasma films |
| KR10-2000-7005723A KR100382388B1 (ko) | 1997-11-27 | 1998-11-19 | 플라즈마 박막증착 방법 및 반도체 디바이스 |
| TW087119563A TW382750B (en) | 1997-11-27 | 1998-11-25 | Plasma film forming method |
| US09/578,726 US6544901B1 (en) | 1997-11-27 | 2000-05-26 | Plasma thin-film deposition method |
| US10/367,762 US20030152714A1 (en) | 1997-11-27 | 2003-02-19 | Plasma thin-film deposition method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34399897A JP3515347B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 半導体デバイスの製造方法及び半導体デバイス |
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|---|---|
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ID=18365873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3515347B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004086483A1 (ja) * | 2003-03-25 | 2004-10-07 | Tokyo Electron Limited | プラズマ成膜方法及びプラズマ成膜装置 |
| WO2005050726A1 (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-02 | Tokyo Electron Limited | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
| EP1806776A1 (en) * | 2004-10-05 | 2007-07-11 | Tokyo Electron Ltd. | Plasma film forming method and plasma film forming device |
| US7341764B2 (en) | 2001-11-08 | 2008-03-11 | Zeon Corporation | Gas for plasma reaction, process for producing the same, and use |
| JP2008140998A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Tokyo Electron Ltd | 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体、並びに半導体装置 |
-
1997
- 1997-11-27 JP JP34399897A patent/JP3515347B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7341764B2 (en) | 2001-11-08 | 2008-03-11 | Zeon Corporation | Gas for plasma reaction, process for producing the same, and use |
| US7652179B2 (en) | 2001-11-08 | 2010-01-26 | Zeon Corporation | Gas for plasma reaction, process for producing the same, and use thereof |
| EP2317543A3 (en) * | 2001-11-08 | 2012-08-29 | Zeon Corporation | Gas for plasma reaction, process for producing the same and use |
| WO2004086483A1 (ja) * | 2003-03-25 | 2004-10-07 | Tokyo Electron Limited | プラズマ成膜方法及びプラズマ成膜装置 |
| WO2005050726A1 (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-02 | Tokyo Electron Limited | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
| KR100729876B1 (ko) * | 2003-11-19 | 2007-06-18 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치 |
| US8017197B2 (en) | 2003-11-19 | 2011-09-13 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
| EP1806776A1 (en) * | 2004-10-05 | 2007-07-11 | Tokyo Electron Ltd. | Plasma film forming method and plasma film forming device |
| EP1806776A4 (en) * | 2004-10-05 | 2009-04-08 | Tokyo Electron Ltd | PLASMA FILMING METHOD AND PLASMA FILM-EDUCATIONAL APPARATUS |
| JP2008140998A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Tokyo Electron Ltd | 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体、並びに半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3515347B2 (ja) | 2004-04-05 |
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