JPH11265885A - プラズマ成膜方法 - Google Patents
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Abstract
用いようとすると、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ので、これを抑
えるために熱安定性を高めること。 【解決手段】 CとFの化合物ガス例えばC4 F8 ガス
と、炭化水素ガス例えばC2 H4 ガスと、COガスを成
膜ガスとして用い、これらガスを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1
0上にCF膜を成膜する。COガスの添加により、グラ
ファイト的結合よりもダイヤモンド的結合が多くなるの
で、結合が強固となり、高温下でも結合が切れにくくな
って、熱安定性が向上する。
Description
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。
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。
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。
鳴によりプラズマを発生させるプラズマ装置を用い、例
えば炭素(C)及びフッ素(F)の化合物ガスと炭化水
素ガスとを含むガスを成膜ガスとし、種々のプロセス条
件を詰めて、密着性及び硬度の大きいCF膜の製造の実
現化を図った。
はまだ以下のような課題がある。図21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。
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。
ものであり、その目的は、強固な結合を有し、熱安定性
の高い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。
法は、炭素とフッ素との化合物ガスと、酸素を含むガス
例えば一酸化炭素ガスと、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−
ボン膜を成膜することを特徴とする。ここで酸素を含む
ガスとしては、酸素ガスや二酸化炭素ガス、水蒸気や過
酸化水素ガスなどを用いてもよい。この際成膜ガスのプ
ラズマ化は、例えばマイクロ波と磁界との相互作用を利
用して行われる。
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。
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で案内して
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。
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、このガスノズル31には図示しない
プラズマ生成用ガス源例えば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。
真空室21と対向するように半導体ウエハ(以下「ウエ
ハ」という)10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。
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5が設けられており、この成膜ガス供給部5
は、例えばガス供給管51〜53から例えば3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54
から真空容器2内に供給するように構成されている。
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。
ウエハ10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10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10を静
電吸着する。
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、ガスノズル31から第1の真空室2
1内へArガスを所定の流量で導入すると共に、成膜ガ
ス供給部5から第2の真空室22内へ成膜ガスを所定の
流量で導入する。
あり、この成膜ガスとしては、CとFの化合物ガス(以
下「CF系ガス」という)例えばC4 F8 ガスと、炭化
水素ガス例えばC2 H4 ガス、及び一酸化炭素(CO)
ガスが用いられ、これらのガスは夫々ガス導入管51〜
53から成膜ガス供給部5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13.5
6MHz、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。
z、2700W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。また真空
容器2内には主電磁コイル26及び補助電磁コイル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、例えば第1の真空室21
の下部付近にて磁場の強さが875ガウスとなる。こう
して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。
より第2の真空室22内に流れ込んで行き、ここに供給
されているC4 F8 ガス、C2 H4 ガス及びCOガスを
活性化して活性種を形成し、ウエハ10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。
な結合を有し、後述の実験結果からも分かるように熱安
定性が大きい、つまり高温になってもF系ガスの抜けが
少ない。その理由については次のように考えられる。成
膜ガスとしてCF系ガスと炭化水素ガスとを組み合わせ
てCF膜を成膜すると、このCF膜中には、グラファイ
ト的構造に近いC−C結合(以下「グラファイト的結
合」という)やダイヤモンド的構造に近いC−C結合
(以下「ダイヤモンド的結合」という)、膜中に取り込
まれた未反応物等が存在すると考えられる。
炭化水素ガスとの組み合わせにCOガスを添加すると、
このCOガスが前記グラファイト的結合や未反応物と反
応し、これによりグラファイト的結合等が酸化されて取
り除かれ、この結果ダイヤモンド的結合が残って、グラ
ファイト的結合よりもダイヤモン的結合の比率が多くな
ると推察される。
造について簡単に説明すると、先ずグラファイト構造は
図2に示すように、C原子の結合によりできた六炭素環
が層状に配列した構造であり、一方ダイヤモンド構造は
図3に示すように、1個のC原子に4個のC原子が正四
面体型に配位した構造である。グラファイト構造とダイ
ヤモンド構造とを比較すると、グラファイト構造は層状
構造であって面間の結合力が小さいのに対し、ダイヤモ
ンド構造は立体的な構造であって結晶全体が巨大な分子
とみなされ、結合力が大きい。
ト的結合よりもダイヤモンド的結合が多くなると、強固
な結合が増えるといえる。ここでF系ガスの抜けは、高
温の熱処理時に熱によりC−C結合が切断され、FやC
F、CF2 がガスとなって飛散していくことにより起こ
るが、既述のようにダイヤモンド的結合の増加により結
合が強固になると、高温下でも結合が切断されにくくな
り、こうしてCF膜の熱安定性が向上すると考えられ
る。
と比較例との比較により説明する。
を用い、プラズマ生成用ガスとしてArガスを150s
ccm、成膜ガスとしてC4 F8 ガスを40sccm、
C2 H4 ガスを30sccm、COガスを2sccm導
入して、ウエハ10上に2μmのCF膜を成膜した。こ
こでマイクロ波電力(高周波電源部24)及びバイアス
電力(高周波電源部42)は夫々2700W、1500
Wとし、載置台4表面の温度は400℃、プロセス圧力
は0.2Paとした。
を用い、プラズマ生成用ガスとしてArガスを150s
ccm、成膜ガスとしてC4 F8 ガスを40sccm、
C2 H4 ガスを30sccm、COガスを2sccm導
入して、ウエハ10上に2μmのCF膜を成膜した。こ
こでマイクロ波電力及びバイアス電力は夫々2700
W、1500Wとし、載置台4表面の温度は420℃、
プロセス圧力は0.2Paとした。
を用い、プラズマ生成用ガスとしてArガスを30sc
cm、成膜ガスとしてC4 F8 ガスを40sccm、C
2 H4 ガスを30sccm、COガスを2sccm導入
して、ウエハ10上に2μmのCF膜を成膜した。ここ
でマイクロ波電力及びバイアス電力は夫々2700W、
1500Wとし、載置台4表面の温度は400℃、プロ
セス圧力は0.1Paとした。
用い、プラズマ生成用ガスとしてArガスを150sc
cm、成膜ガスとしてC4 F8 ガスを40sccm、C
2 H4 ガスを30sccm導入して、ウエハ10上に2
μmのCF膜を成膜した。ここでマイクロ波電力及びバ
イアス電力は夫々2700W、1500Wとし、載置台
4表面の温度は400℃、プロセス圧力は0.2Paと
した。
に示す測定装置を用いて薄膜の熱安定性の指標である高
温下での重量変化を調べた。図4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、窒素雰囲気下でるつぼ63内の温度を4
25℃まで昇温させ、そのまま2時間加熱して重量測定
部64で重量変化を調べる方法を採った。
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
される値であり、この値が小さい程、F系ガスの抜けが
少なく、熱安定性が高いことを示している。
したCF膜の重量変化は2.3%、実施例2のプロセス
条件で成膜したCF膜の重量変化は1.7%、実施例3
のプロセス条件で成膜したCF膜の重量変化は2.0
%、比較例のプロセス条件で成膜したCF膜の重量変化
は4.4%であり、COガスの添加により形成されるC
F膜の重量変化が小さくなり、F系ガスの抜けが少なく
なって熱安定性が大きくなることが理解される。
F膜と、比較例のプロセス条件で成膜したCF膜とをラ
マン分光法で分析したところ、図5に示す結果が得られ
た。ここで図中一点鎖線で示す曲線は、比較例のプロセ
ス条件つまりCOガスを添加しない場合のCF膜のラマ
ンスペクトルを示しており、図中実線で示す曲線は、実
施例1のプロセス条件つまりCOガスを添加した場合の
CF膜のラマンスペクトルを示している。
るが、このうち波数1600cm-1(σ1)のピ−クは
グラファイト的結合に由来するものであり、波数134
0-1(σ2)のピ−クはダイヤモンド的結合に由来する
ものである。またこれらのピ−クの強度は夫々の結合の
存在量に比例している。従ってこのスペクトルにより、
COガスを添加しない場合はグラファイト的結合とダイ
ヤモンド的結合がほぼ同じ量であるのに対し、COガス
を添加した場合は、グラファイト的結合が少なくなって
ダイヤモンド的結合が多くなっていることが理解され
る。
C2 H4 ガスとCOガスとを組み合わせて用いると、得
られるCF膜の熱安定性が向上することから、続いてC
Oガスの添加量を変えて以下の実施例4のプロセス条件
にてCF膜を作成し、図4の装置を用いて同様の方法に
より高温下におけるCF膜の重量変化を測定することに
よって膜の熱安定性を調べ、熱安定性に対するCOガス
の添加量の影響を確認した。
を用い、プラズマ生成用ガスとしてArガスを30sc
cm、成膜ガスとしてC4 F8 ガスを40sccm、C
2 H4 ガスを30sccm導入すると共に、COガスを
0〜10sccmの範囲で添加量を変えて導入して、ウ
エハ10上に2μmのCF膜を成膜した。ここでマイク
ロ波電力及びバイアス電力は夫々2700W,1500
Wとし、成膜温度(ウエハの温度)は400℃とした。
ガスの添加量が0sccm,2sccm,5sccm,
8sccm,10sccmの時のCF膜の重量変化は夫
々2.5%,2.0%,1.4%,0.9%,0.8%
であって、添加量が0〜10sccmの範囲内では、C
Oガスの添加量が増加する程、形成されるCF膜の重量
変化が小さくなり、熱安定性が大きくなることが認めら
れた。
たCF膜のうち、COガスの添加量が0sccm,5s
ccm,10sccmのものについて、TDS(The
rmal Disorption Spectrosc
opy:昇温脱離ガス分析法)スペクトルを測定し、熱
安定性を確認した。つまりCF膜を成膜したウエハWを
1cm角に切断し、これを真空容器内のステ−ジ上に載
置した状態で、ステ−ジを室温から10℃/分の昇温速
度で加熱し、ウエハの温度が425℃になった(ステ−
ジの温度が500℃になった)時点から30分間この温
度を保持して、CF膜から発生するガスの質量スペクト
ルを測定した。
脱離ガスの強度、横軸は時間を夫々示し、脱離ガスの種
類は図中右に表示した通りである。この実験により脱離
ガスの種類と脱離量の相対強度が確認されるが、ここで
は脱離ガスの強度が小さい程、ガスの抜けが少なく、熱
安定性が大きいことを意味している。この結果によりF
ガスやCFガス,CF2 ガス,CF3 ガス等のF系ガス
の脱ガス量は、COガスを添加しない場合よりも添加す
る場合の方が少なく、さらにCOガスの添加量が多いほ
ど少ないことが認められ、この実験からもCOガスの添
加量が増加するほど、形成されるCF膜の熱安定性が大
きくなることが認められた。
るFガスの量とステ−ジ温度との関係を示す。図中左縦
軸は脱離したFガスの強度、右縦軸はステ−ジの温度、
横軸は時間を夫々示しており、また実線はFガスの強
度、点線はステ−ジの温度を夫々示している。この図に
おいても脱離したFガスの強度が小さい程、熱安定性が
大きいことを意味するが、この結果によりステ−ジの温
度が500℃付近に上昇すると(このときのウエハ温度
は約425℃である)、COガスの添加量に関わらずC
F膜からFガスが脱離し、COガスの添加量が0scc
m〜10sccmの範囲では、COガスの添加量が多い
ほどFガスの脱ガス量が少なく、形成されるCF膜の熱
安定性が大きくなることが確認された。
CF系ガスと炭化水素ガスとに添加されるガスは、CO
ガスの他に酸素(O2 )ガスや二酸化炭素(CO2 )ガ
ス、水蒸気(H2 O)、過酸化水素(H2 O2 )ガス等
の酸素を含むガスを用いることができる。これらのガス
を用いた場合には、OとCF膜中のグラファイト的結合
や未反応物とが反応し、これによりグラファイト的結合
等が酸化されて除去されるので、結果的に強固なダイヤ
モンド的結合が増加し、膜が強固になってCF膜の熱安
定性が向上すると推察される。
ガスやCO2 ガス、H2 Oガス、H2 O2 ガスを添加し
てCF膜を形成した場合の効果について説明する。先ず
O2ガスを添加してCF膜を形成した場合の実験例につ
いて説明するが、この時のプロセス条件は実施例5に示
す通りである。
を用い、プラズマ生成用ガスとしてArガスを30sc
cm、成膜ガスとしてC4 F8 ガスを70sccm、C
2 H4 ガスを30sccm導入すると共に、O2 ガスを
0〜5sccmの範囲で添加量を変えて導入して、ウエ
ハ10上に2μmのCF膜を成膜した。ここでマイクロ
波電力及びバイアス電力は夫々2700W,1500W
とし、成膜温度は430℃とした。
同様の方法により高温下におけるCF膜の重量変化を測
定することによって、CF膜の熱安定性に対するO2 ガ
スの添加量の影響を確認した。この結果を図9に示す
が、添加量が0sccm,1sccm,2sccm,4
sccm,5sccmの時のCF膜の重量変化は、夫々
1.3%,1.1%,0.9%,0.9%,0.9%で
あって、添加量が0〜2sccmの範囲内では添加量が
増加するほど、形成されるCF膜の重量変化が小さくな
り、添加量が2sccm以上の場合には前記重量は変化
しないことが認められた。これによりO2 ガスを添加す
るとF系ガスの抜けが少なくなって熱安定性が大きくな
り、ある程度までは添加量の増加に伴って熱安定性が大
きくなることが理解される。
たCF膜のうち、O2 ガスの添加量が1sccm,2s
ccm,5sccmのものについて、熱安定性を確認す
るために上述と同様の方法にてTDSスペクトルを測定
した。このときの脱離したガスの種類と相対強度の結果
を図10に、脱離したFガスとステ−ジ温度との関係を
図11に夫々示す。
スを添加しない場合よりも添加する場合の方が少なく、
さらにO2 ガスの添加量が多いほど少ないことが認めら
れた。また図11よりFガスはステ−ジ温度が100℃
付近と500℃付近のときに発生し、O2 ガスの添加量
が多いほど脱離量が少ないことが認められ、この実験か
らもO2 ガスの添加量の増加に伴ってCF膜の熱安定性
が大きくなることが理解される。
した場合の実験例について説明するが、この時のプロセ
ス条件は実施例6に示す通りである。 [実施例6]図1に示すプラズマ処理装置を用い、プラ
ズマ生成用ガスとしてArガスを30sccm、成膜ガ
スとしてC4 F8 ガスを40sccm、C2 H4 ガスを
30sccm導入すると共に、CO2 ガスを0〜5sc
cmの範囲で添加量を変えて導入して、ウエハ10上に
2μmのCF膜を成膜した。ここでマイクロ波電力及び
バイアス電力は夫々2700W,1500Wとし、成膜
温度は400℃とした。
同様の方法により高温下におけるCF膜の重量変化を測
定することによって、CF膜の熱安定性に対するCO2
ガスの添加量の影響を確認した。この結果を図12に示
すが、添加量が0sccm,2sccm,4sccm,
5sccmの時のCF膜の重量変化は、夫々2.5%,
1.2%,1.0%,0.8%であって、添加量が0〜
5sccmの範囲内では添加量が多いほど形成されるC
F膜の重量変化が小さくなることが認められた。これに
よりCO2 ガスを添加すると、F系ガスの抜けが少なく
なって熱安定性が大きくなり、この際添加量が多くなる
ほどCF膜の熱安定性が大きくなることが理解される。
たCF膜のうち、CO2 ガスの添加量が0sccm,2
sccm,5sccmのものについて、熱安定性を確認
するために上述と同様の方法にてTDSスペクトルを測
定した。このときの脱離したガスの種類と相対強度の結
果を図13に、脱離したFガスとステ−ジ温度との関係
を図14に夫々示す。
ガスを添加しない場合よりも添加する場合の方が少な
く、さらにCO2 ガスの添加量が多いほど少ないことが
認められた。また図14よりステ−ジの温度が500℃
付近のときに、CF膜からのFガスの脱離が認められ、
CO2 ガスの添加量が0sccm〜5sccmの範囲で
は、CO2 ガスの添加量が多いほどFガスの脱ガス量が
少ないことが認められた。このようにこの実験からもC
O2 ガスの添加により、形成されるCF膜の熱安定性が
大きくなることが理解される。なおCO2 は酸化反応が
あまり強くないので、水素ガスを同時に添加することが
好ましく、このようにすれば、CO2 の酸化作用が進
む。
した場合の実験例について説明するが、この時のプロセ
ス条件は実施例7に示す通りである。 [実施例7]図1に示すプラズマ処理装置を用い、プラ
ズマ生成用ガスとしてArガスを150sccm、成膜
ガスとしてC4 F8 ガスを40sccm、C2 H4 ガス
を30sccm導入すると共に、H2 Oガスを0〜20
sccmの範囲で添加量を変えて導入して、ウエハ10
上に2μmのCF膜を成膜した。ここでマイクロ波電力
及びバイアス電力は夫々2700W,1500Wとし、
成膜温度は400℃とした。
同様の方法により高温下におけるCF膜の重量変化を測
定することによって、CF膜の熱安定性に対するH2 O
ガスの添加量の影響を確認した。この結果を図15に示
すが、添加量が0sccm,5sccm,10scc
m,15sccm,18.5sccm,20sccmの
時のCF膜の重量変化は、夫々2.4%,1.7%,
1.6%,2.0%,2.3%,2.9%であって、添
加量が0〜20sccmの範囲内では添加量が10sc
cm(C4 F8 ガスの流量:H2 Oガスの流量=4:
1)付近において、最も重量変化が小さくなることが認
められた。これによりH2 Oガスを添加するとF系ガス
の抜けが少なくなって熱安定性が大きくなるものの、こ
の際熱安定性を向上させるための添加量の最適値が存在
することが確認された。
たCF膜のうち、H2 Oガスの添加量が0sccm,1
0sccm,20sccmのものについて、熱安定性を
確認するために上述と同様の方法にてTDSスペクトル
を測定した。このときの脱離したガスの種類と相対強度
の結果を図16に、脱離したFガスとステ−ジ温度との
関係を図17に夫々示す。
ガスの添加量が10sccmの場合が最も少ないことが
認められた。また図17によりステ−ジの温度が500
℃付近のときに、CF膜からのFガスの脱離が認めら
れ、H2 Oガスの添加量が0sccm〜20sccmの
範囲では、H2 Oガスの添加量が10sccm(C4 F
8 ガスの流量:H2 Oガスの流量=4:1)のときにF
ガスの脱ガス量が最も少ないことが認められた。このよ
うにこの実験からもH2 Oガスの添加により、形成され
るCF膜の熱安定性が大きくなるが、熱安定性を向上さ
せるための添加量の最適値が存在することが理解され
る。
成した場合の実験例について説明するが、この時のプロ
セス条件は実施例8に示す通りである。 [実施例8]図1に示すプラズマ処理装置を用い、プラ
ズマ生成用ガスとしてArガスを150sccm、成膜
ガスとしてC4 F8 ガスを40sccm、C2 H4 ガス
を30sccm導入すると共に、H2 O2 ガスを0〜1
0sccmの範囲で添加量を変えて導入して、ウエハ1
0上に2μmのCF膜を成膜した。ここでマイクロ波電
力及びバイアス電力は夫々2700W,1500Wと
し、成膜温度は400℃とした。
同様の方法により高温下におけるCF膜の重量変化を測
定することによって、CF膜の熱安定性に対するH2 O
2 ガスの添加量の影響を確認した。この結果を図18に
示すが、この結果添加量が0sccm,2sccm,5
sccm,10sccmの時のCF膜の重量変化は夫々
2.5%,1.7%,1.3%,1.4%であって、添
加量が0〜5sccmの範囲内では添加量が増加するほ
ど形成されるCF膜の重量変化が小さくなることが認め
られた。これによりH2 O2 ガスを添加すると、F系ガ
スの抜けが少なくなって熱安定性が大きくなり、この際
ある程度までは添加量の増加に伴い、熱安定性が大きく
なることが理解される。
たCF膜のうち添加量が0sccm,5sccm,10
sccmのものについて、熱安定性を確認するために上
述と同様の方法にてTDSスペクトルを測定した。この
ときの脱離したガスの種類と相対強度の結果を図19
に、脱離したFガスとステ−ジ温度との関係を図20に
夫々示す。
2 ガスを添加しない場合よりも添加する場合の方が少な
く、さらにH2 O2 ガスの添加量が5sccmの場合が
最も少ないことが認められた。また図20よりステ−ジ
の温度が500℃付近のときに、CF膜からのFガスが
脱離が認められ、H2 O2 ガスの添加量が0sccm〜
10sccmの範囲では、添加量が5sccmの場合に
最もFガスの脱ガス量が少ないことが認められた。この
ようにこの実験からもH2 O2 ガスの添加により、形成
されるCF膜の熱安定性が大きくなり、添加量には最適
値が存在することが理解された。
られるCF系ガスとしては、CF4ガス、C2 F6 ガ
ス、C3 F8 ガス等を用いることができ、またCとFの
みならずCとFとHとを含むガス例えばCHF3 ガス等
であってもよい。炭化水素ガスとしては、CH4 ガスや
C2 H2 ガス、C2 H6 ガス、C3 H8 ガス、C4 H8
ガス等を用いることができるが、炭化水素ガスの代りに
水素ガスを用いてもよい。また成膜ガスとして用いられ
る酸素を含むガスとしては、上述の例の他に、O3 (オ
ゾン)やNO、N2 OあるいはNO2 を用いてもよい。
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(InductiveCouple
d 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。
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。
の一例を示す縦断側面図である。
る。
る。
面図である。
る。
を示す特性図である。
示す特性図である。
ステ−ジ温度とを示す特性図である。
を示す特性図である。
を示す特性図である。
とステ−ジ温度とを示す特性図である。
関係を示す特性図である。
を示す特性図である。
とステ−ジ温度とを示す特性図である。
関係を示す特性図である。
を示す特性図である。
とステ−ジ温度とを示す特性図である。
の関係を示す特性図である。
を示す特性図である。
とステ−ジ温度とを示す特性図である。
ある。
Claims (8)
- 【請求項1】 炭素とフッ素との化合物ガスと、一酸化
炭素ガスと、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】 炭素とフッ素との化合物ガスと、酸素を
含むガスと、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−ボン膜を成膜
することを特徴とするプラズマ成膜方法。 - 【請求項3】 酸素を含むガスは酸素ガスであることを
特徴とする請求項2記載のプラズマ成膜方法。 - 【請求項4】 酸素を含むガスは二酸化炭素ガスである
ことを特徴とする請求項2記載のプラズマ成膜方法。 - 【請求項5】 酸素を含むガスは水蒸気であることを特
徴とする請求項2記載のプラズマ成膜方法。 - 【請求項6】 酸素を含むガスは過酸化水素ガスである
ことを特徴とする請求項2記載のプラズマ成膜方法。 - 【請求項7】 成膜ガスは炭化水素ガスを含むことを特
徴とする請求項1,2,3,4,5又は6記載のプラズ
マ成膜方法。 - 【請求項8】 成膜ガスはマイクロ波と磁界との相互作
用によりプラズマ化されることを特徴とする請求項1,
2,3,4,5,6又は7記載のプラズマ成膜方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34785798A JP4054123B2 (ja) | 1997-11-20 | 1998-11-20 | プラズマ成膜方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9-336293 | 1997-11-20 | ||
JP33629397 | 1997-11-20 | ||
JP34785798A JP4054123B2 (ja) | 1997-11-20 | 1998-11-20 | プラズマ成膜方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11265885A true JPH11265885A (ja) | 1999-09-28 |
JP4054123B2 JP4054123B2 (ja) | 2008-02-27 |
Family
ID=26575421
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34785798A Expired - Fee Related JP4054123B2 (ja) | 1997-11-20 | 1998-11-20 | プラズマ成膜方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4054123B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6197704B1 (en) | 1998-04-08 | 2001-03-06 | Nec Corporation | Method of fabricating semiconductor device |
JP2012518276A (ja) * | 2009-02-17 | 2012-08-09 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法 |
-
1998
- 1998-11-20 JP JP34785798A patent/JP4054123B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6197704B1 (en) | 1998-04-08 | 2001-03-06 | Nec Corporation | Method of fabricating semiconductor device |
JP2012518276A (ja) * | 2009-02-17 | 2012-08-09 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法 |
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