TW201324612A - 電漿處理方法 - Google Patents

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Toshihiko Nishimori
Yuichi Kawano
Tadashi Shimazu
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Mitsubishi Heavy Ind Ltd
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Abstract

本發明提供一種可穩定維持電漿之電漿處理方法。在藉由包含收納形成有金屬膜之基板之真空容器、及具有電磁波之入射窗之電感耦合型之電漿產生機構之電漿處理裝置而於基板上成膜絕緣膜的電漿處理方法中，藉由Ar電漿中之離子對基板之表面進行Ar濺鍍處理(S3)，於已進行Ar濺鍍之基板上成膜絕緣膜(S4)，將基板自真空容器搬出(S5)，並藉由氧電漿處理將因Ar濺鍍而附著於入射窗之內壁之原子氧化(S6)。

Description

電漿處理方法
本發明係關於一種形成絕緣膜時之電漿處理方法。
在半導體裝置之元件上形成氧化矽膜或氮化矽膜等保護絕緣膜時，於元件表面附著有自然氧化膜或蝕刻殘渣等雜質之情形時，有時元件與保護絕緣膜之間無法獲得足夠之密接力，而使保護絕緣膜剝離，從而導致元件不良。因此，於保護絕緣膜之形成前，進行去除元件表面之自然氧化膜或雜質之前處理。
作為上述前處理，已知有使用Ar等惰性氣體之濺鍍，可藉由Ar濺鍍而去除元件表面之雜質等(專利文獻1)。進而，藉由添加含氫之氣體(H2、NH3等)，亦可有效去除自然氧化膜。由於Ar濺鍍係只要能供給Ar氣體，則即便於形成保護絕緣膜之電漿CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)裝置之真空容器內亦可輕易實施，故於1個真空容器內，進行基於Ar濺鍍之前處理後，可直接進行保護絕緣膜之成膜處理，從而可於1個真空容器內共同實施。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平10-308384號公報
於半導體裝置之元件形成有配線等之金屬膜，於該金屬 膜上形成有上述保護絕緣膜。又，近年來亦存在多用金屬膜之被稱為MRAM(Magnetic Random Access Memory，磁性隨機存取記憶體)之半導體元件，於此種元件之情形時，亦於金屬膜上形成有上述保護絕緣膜。因此，在電漿CVD裝置中，對形成保護絕緣膜之前的金屬膜進行Ar濺鍍之前處理，其後，形成保護絕緣膜。於進行該Ar濺鍍時，會使元件材料之金屬膜亦與元件表面之雜質一起受到某種程度之濺鍍，從而使經濺鍍之金屬附著於真空容器之內壁。
於電漿CVD裝置包含ICP(Inductively-Coupled Plasma，感應耦合電漿)型之電漿生成機構之情形時，亦即包含自設置於真空容器之外部之天線經由包含絕緣材料之入射窗而將高頻電磁波(例如RF(Radio Frequency，射頻))入射至真空容器內部之電漿生成機構的情形時，有時會使經濺鍍之金屬亦附著於入射窗，而形成金屬膜。若於入射窗形成有金屬膜，則該金屬膜會產生渦電流，而無法將高頻電磁波之功率適當地供給至電漿，從而使電漿變得不穩定，或者無法進行電漿之點火、維持。
例如，於本發明者等之見解中，若對表面具有金屬膜之試驗基板進行288秒之Ar濺鍍(條件：RF功率=2 kW、LF(Low Frequency，低頻)功率=500 W、Ar=200 sccm、基板直徑=200 mm)，則無法進行電漿之點火、維持。此時，入射窗上附著有50 Å之金屬膜。
又，電漿CVD裝置中，包括入射窗，亦於真空容器之內 壁上附著成膜之保護絕緣膜，且所附著之保護絕緣膜直接剝落而成為粒子產生源，因此必需定期進行電漿清洗而去除。所附著之保護絕緣膜可使用清洗用之F系氣體(例如NF3)來去除，但自元件經濺鍍而附著於入射窗或真空容器內壁之金屬膜(或金屬膜已氧化之氧化金屬膜)卻有無法用F系氣體來去除而成為粒子產生源之虞。為去除此種金屬膜或氧化金屬膜，必需追加Cl系氣體(例如CCl4)之供給系統，從而導致裝置之成本上升。
本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種可穩定維持電漿之電漿處理方法。
關於解決上述問題之第1發明之電漿處理方法，其係藉由包含收納形成有金屬膜之基板之真空容器、及具有電磁波之入射窗之電感耦合型之電漿產生機構之電漿處理裝置，於上述基板上成膜絕緣膜者，其特徵為：生成惰性氣體之電漿，且藉由該電漿中之離子對上述基板之表面進行濺鍍；於已濺鍍之上述基板上成膜上述絕緣膜；將上述基板自上述真空容器搬出；且生成氧氣電漿，並藉由上述氧氣電漿將藉由濺鍍而附著於上述入射窗之內壁之原子氧化。
關於解決上述問題之第2發明之電漿處理方法，其係藉由包含收納形成有金屬膜之基板之真空容器、及具有電磁波之入射窗之電感耦合型之電漿產生機構之電漿 處理裝置，於上述基板上成膜絕緣膜者，其特徵為：生成惰性氣體之電漿，且藉由該電漿中之離子對上述基板之表面進行濺鍍；生成氧氣電漿，並藉由上述氧氣電漿將藉由濺鍍而附著於上述入射窗之內壁之原子氧化；且於已濺鍍之上述基板上成膜上述絕緣膜。
關於解決上述問題之第3發明之電漿處理方法，如上述第1或第2發明之電漿處理方法，其特徵為：預先在上述真空容器及上述入射窗之內壁上成膜與上述絕緣膜相同種類之其他絕緣膜，且使經濺鍍之原子附著於該其他絕緣膜上，並藉由上述氧氣電漿而使其氧化；在成膜於上述基板之上述絕緣膜之累計膜厚達到預先規定之特定值之情形時，生成含氟氣體之電漿，並藉由該電漿而將經氧化之原子與上述其他絕緣膜一同去除。
關於解決上述問題之第4發明之電漿處理方法，其係藉由包含收納形成有金屬膜之基板之真空容器、及具有電磁波之入射窗之電感耦合型之電漿產生機構之電漿處理裝置，於上述基板上成膜絕緣膜者，其特徵為：與惰性氣體之電漿一同生成氧氣電漿，藉由該電漿中之離子對上述基板之表面進行濺鍍，並且藉由上述氧氣電漿將經濺鍍之原子氧化；且於已濺鍍之上述基板上成膜上述絕緣膜。
關於解決上述問題之第5發明之電漿處理方法，如上述第4發明之電漿處理方法，其特徵為： 預先在上述真空容器及上述入射窗之內壁上成膜與上述絕緣膜相同種類之其他絕緣膜，且使經濺鍍並氧化之原子附著於該其他絕緣膜上；且在成膜於上述基板之上述絕緣膜之累計膜厚達到預先規定之特定值之情形時，生成含氟氣體之電漿，並藉由該電漿而將經氧化之原子與上述其他絕緣膜一同去除。
根據第1、第2、第4發明，因將經濺鍍之原子(尤其金屬膜之金屬原子)氧化，故使附著於入射窗內壁之膜之導電率下降，從而可防止於該膜中產生渦電流。其結果，自入射窗入射之電磁波之功率可適當供給至電漿，從而消除電漿之不穩定性。
根據第3、第5發明，因預先將與成膜於基板之絕緣膜相同種類之其他絕緣膜成膜於真空容器之內壁(預沈積)，且將經氧化之原子與其他絕緣膜一同去除(電漿清洗)，故可實現成膜→電漿清洗→成膜之連續處理。
以下，參照圖1~圖7，詳細說明本發明之電漿處理方法之若干個實施形態。
(實施例1)
圖1係說明實施本實施例之電漿處理方法之電漿處理裝置之概略構成圖。首先，使用圖1對該電漿處理裝置進行說明。再者，於圖1中，作為一例表示有具備ICP(Inductively Coupled Plasma，感應耦合電漿)型之電漿產 生機構之電漿CVD裝置，但只要為具備具有入射窗之電感耦合型之電漿產生機構之電漿CVD裝置，則亦可為其他裝置。
實施本實施例之電漿處理方法之電漿CVD裝置10包含成為真空容器11(成膜室)之筒狀容器12及頂板13，且以封堵圓筒狀之筒狀容器12之上部開口部之方式，配設有陶瓷製之圓板狀之頂板13。於筒狀容器12上連接有內部為真空狀態之真空裝置14，且可使真空容器11之內部維持高真空度。
於頂板13之上方(正上方)，配置有包含複數個圓形環之高頻天線15，且於高頻天線15上，經由匹配器16而連接有高頻電源17。該高頻電源17能以高於下述低頻電源27之振盪頻率(例如13.56 MHz)對高頻天線15進行供電，且可透過成為入射窗之頂板13，使用以生成電漿P之高頻電磁波(RF)向真空容器11內入射。此係所謂之ICP型之電漿產生機構之構成。
又，於筒狀容器12之側壁部分，在低於頂板13且高於下述載置台22之位置上設置有複數個氣體噴嘴18，可將所期望之流量之所需氣體自氣體噴嘴18供給至真空容器11之內部。所供給之氣體係根據製程而變更，例如，於保護絕緣膜(例如氧化矽膜、氮化矽膜)或預先沈積(pre-deposition)(以後簡稱為預沈積(pre-depo))之製程中使用包含成為原料氣體之SiH4、N2、O2等，於濺鍍之製程中使用成為惰性氣體、稀有氣體之Ar等，於電漿清洗之製程中使 用NF3等，於下述氧電漿處理之製程中使用O2。
又，於筒狀容器12之下部設置有保持作為成膜對象之基板W之基板支撐台21。該基板支撐台21包含保持基板W之載置台22、及支撐該載置台22之支撐軸23。於載置台22之內部設置有用於加熱之加熱器(省略圖示)，且該加熱器係藉由未圖示之控制裝置來調整溫度。藉此，可將電漿處理中之基板W控制成所期望之溫度(例如，150~700℃)。
又，於載置台22設置有電極24，於該電極24上，經由電容器25、匹配器26而連接有低頻電源27。低頻電源27可將低於高頻電源17之振盪頻率(例如，4 MHz)施加至電極24，而將偏壓功率(LF功率)施加至基板W。藉此，可將離子自電漿P中引入基板W之表面。例如，於Ar濺鍍時，可將Ar離子引入基板W之表面，從而有效地去除自然氧化膜或雜質等。
進而，於上述電極24連接有以靜電吸附基板W之直流之靜電電源28，可將基板W吸附保持於載置台22上。該靜電電源28係以不使高頻電源17或低頻電源27之功率繞轉之方式，經由低通濾波器(LPF(Low-Pass Filter))29而連接。
再者，基板W係可使用設置於筒狀容器12之側壁之閘門(gate door)(省略圖示)而搬送至載置台22上，藉由於載置台22上載置基板W，使基板W收納於真空容器11。其後，關閉閘門，藉由未圖示之主控制裝置來實施下述電漿處理方法。
接下來，參照圖2之流程圖及圖3之時序圖，對上述電漿 CVD裝置10所實施之本實施例之電漿處理方法進行說明。
首先，於搬入基板W前，對包含筒狀容器12及頂板13之真空容器11進行絕緣膜(其他絕緣膜)之預沈積(步驟S1)。作為預沈積，較理想的是於下述步驟S4中與基板W上成膜之膜相同種類之膜。若將氧化矽膜、氮化矽膜等保護絕緣膜成膜於基板W，則作為預沈積，亦以相同種類之保護絕緣膜、例如SiOx、SixNy、Si等Si系絕緣膜較為理想。
其次，將基板W向真空容器11搬入，且載置至載置台22上(步驟S2)。再者，於基板W已形成有構成半導體元件之金屬膜等。
繼而，進行基板W之表面之濺鍍處理(步驟S3)。作為濺鍍之氣體，使用惰性氣體、稀有氣體來生成電漿。又，為高效地進行濺鍍，對基板W施加LF功率，將電漿中之離子引入基板W之表面。例如，於RF功率=2 kW、LF功率=500 W、Ar=200 sccm之條件下進行Ar濺鍍。
藉由濺鍍處理來去除附著於基板W之表面之自然氧化膜或蝕刻殘渣等雜質。同時，金屬膜亦受濺鍍，經濺鍍之金屬原子附著於真空容器11之內壁，更準確而言係附著於預沈積之絕緣膜上，已附著之金屬原子(或已附著之金屬原子所積層之金屬膜)藉由下述氧電漿處理而氧化。
繼而，於基板W上形成保護絕緣膜(步驟S4)。由於步驟S3中係藉由濺鍍來去除基板W之表面之雜質等，故可與基板W之元件表面密接性良好地形成保護絕緣膜。
然後，將基板W自真空容器11搬出(步驟S5)。亦即，設 為真空容器11內無基板W之狀態。
繼而，對真空容器11進行氧電漿處理(步驟S6)，進行步驟S3中經濺鍍而附著之金屬原子(或金屬膜)的氧化。氧電漿處理之條件係根據附著於頂板13(入射窗)之金屬原子(或金屬膜)之膜厚而設定。例如，於附著有2 Å之金屬膜之情形時，為進行金屬膜2 Å之氧化，於RF功率=2 kW、LF功率=0 W、O2=200 sccm、處理時間72秒之條件下進行氧電漿處理。此時，未施加LF功率。
如此，藉由每次於1片基板W成膜後進行氧電漿處理，而將附著於頂板13之金屬原子(或金屬膜)氧化，從而使導電率下降，藉此而可防止渦電流之產生。
然後，確認步驟S4中成膜之保護絕緣膜之累計膜厚是否已達到特定值(例如，9 μm=9000 nm)(步驟S7)。若累計膜厚未達到特定值，則返回步驟S2，實施上述步驟S2~S6。亦即，反覆實施上述步驟S2~S6，直至累計膜厚達到特定值為止。繼而，若累計膜厚達到特定值，則進入步驟S8。
然後，對真空容器11進行電漿清洗(步驟S8)。例如，使用NF3進行電漿清洗。此時，亦不施加LF功率。於成膜處理前之步驟S1中，對於包含頂板13之真空容器11，藉由預沈積而成膜絕緣膜，且經濺鍍而附著之金屬原子(或金屬膜)附著於預沈積之絕緣膜上並被氧化。繼而，若以NF3等F系氣體進行電漿清洗，則亦可將經氧化之金屬膜與預沈積之絕緣膜一同去除。藉此，可使包含頂板13之真空容器11返回初始狀態。
於成膜保護絕緣膜之基板W仍有剩餘之情形時，返回步驟S1，反覆實施上述步驟S1~S8即可，若將該等作為時序圖來表示，則成為圖3所示之時序圖。
為確認發明之效果，嘗試在除氧電漿處理外相同之條件下，比較先前之電漿處理方法與本實施例之電漿處理方法。
先前之電漿處理方法中，於預沈積之後，針對每個基板W反覆執行[Ar濺鍍處理→膜厚200 nm之SiO2膜形成]。於該情形時，在成膜24次(於24片基板W上成膜)時，亦即累計膜厚為24次×200 nm=4800 nm時，變得無法維持電漿。因係即便欲實施電漿清洗、電漿亦無法點火之狀態，故必需打開真空容器11，進行機械性清洗等維護。
相對於此，本實施例之電漿處理方法中，如上所述，於預沈積之後，針對每個基板W反覆執行[Ar濺鍍處理→膜厚200 nm之SiO2膜形成→氧電漿處理]。其中，氧電漿處理為無基板W之狀態。於該情形時，即便成膜45次(於45片基板W上成膜)，亦即累計膜厚成為45次×200 nm=9000 nm，亦不會使電漿變得不穩定，且藉由實施電漿清洗，可使真空容器11返回初始狀態。如此，可消除電漿之不穩定性，藉此，無需如先前般進行機械性清洗等維護，而可實現成膜→電漿清洗→成膜之連續處理。再者，9000 nm這一累計膜厚係與無需Ar濺鍍處理之情形時用於電漿清洗之累計膜厚相同之數值。
(實施例2)
圖4係說明本實施例之電漿處理方法之流程圖，圖5係其時序圖。再者，因圖4之流程圖及圖5之時序圖亦能以圖1所示之電漿CVD裝置10等來實施，故此處省略電漿CVD裝置本身之說明，而參照圖4之流程圖及圖5之時序圖進行說明。又，基本而言，與實施例1僅製程之順序有所不同，故省略重複之記載。
首先，於基板W之搬入前，對真空容器11進行Si系絕緣膜(其他絕緣膜)之預沈積(步驟S11)。
其次，將形成有構成半導體元件之金屬膜等之基板W向真空容器11搬入，且載置至載置台22上(步驟S12)。
繼而，為去除附著於基板W之表面之自然氧化膜或蝕刻殘渣等雜質，而施加LF功率，進行Ar濺鍍(步驟S13)。
然後，對真空容器11進行氧電漿處理(步驟S14)，進行步驟S13中經濺鍍而附著之金屬元件(或金屬膜)之氧化。此時，因真空容器11之內部存在基板W(載置台22上載置有基板W)，故為了不對基板W造成影響而不施加LF功率。
如此，藉由每次於1片基板W成膜前進行氧電漿處理，而將附著於頂板13之金屬原子(或金屬膜)氧化，從而使導電率下降，藉此而可防止渦電流之產生。又，藉由於保護絕緣膜之成膜前將附著於頂板13之金屬原子(或金屬膜)氧化，即便混入至保護絕緣膜，亦可降低其影響。
繼而，於基板W上形成保護絕緣膜(步驟S15)。
然後，將基板W自真空容器11搬出(步驟S16)。
繼而，確認在步驟S15成膜之保護絕緣膜之累計膜厚是 否已達到特定值(步驟S17)，若累計膜厚未達到特定值，則返回步驟S12，若累計膜厚達到特定值，則進入步驟S18。亦即，反覆實施上述步驟S12~S16，直至累計膜厚達到特定值為止。
繼而，對真空容器11，例如使用NF3且不施加LF功率，而進行電漿清洗(步驟S18)。藉由該電漿清洗，亦可將經氧化之金屬原子(或金屬膜)與預沈積之絕緣膜一同去除，從而可使包含頂板13之真空容器11返回初始狀態。
於成膜保護絕緣膜之基板W仍有剩餘之情形時，返回步驟S11，反覆實施上述步驟S11~S18即可，若將該等作為時序圖來表示，則成為圖5所示之時序圖。
藉由進行本實施例之電漿處理方法，與實施例1同樣可消除電漿之不穩定性，而可實現成膜→電漿清洗→成膜之連續處理。
(實施例3)
圖6係說明本實施例之電漿處理方法之流程圖，圖7係其時序圖。再者，因圖6之流程圖及圖7之時序圖亦能以圖1所示之電漿CVD裝置10等來實施，故此處亦省略電漿CVD裝置本身之說明，而參照圖6之流程圖及圖7之時序圖進行說明。又，基本而言，僅一部分之製程與實施例1、2有所不同，故省略重複之記載。
首先，於搬入基板W前，對真空容器11進行Si系絕緣膜(其他絕緣膜)之預沈積(步驟S21)。
其次，將形成有構成半導體元件之金屬膜等之基板W向 真空容器11內搬入，且載置於載置台22上(步驟S22)。
繼而，為去除附著於基板W之表面之自然氧化膜或蝕刻殘渣等雜質，而施加LF功率，進行Ar濺鍍，但藉由與Ar一同供給氧，亦同時進行氧電漿處理(步驟S23)。例如，於RF功率=2 kW、LF功率=500 W、Ar=200 sccm、O2=200 ssm、處理時間=12秒之條件下，進行Ar濺鍍兼氧電漿處理。此時，藉由Ar濺鍍，雖然會使金屬膜亦與自然氧化膜或蝕刻殘渣一同被濺鍍，然而經濺鍍之金屬原子會藉由氧電漿而氧化，故在附著於頂板13之情形時會作為氧化金屬原子而附著。
如此，藉由每次於1片基板W成膜前與Ar濺鍍同時進行氧電漿處理，而將經濺鍍之金屬原子預先氧化，即便已氧化之金屬原子附著於頂板13而形成氧化金屬膜，由於其導電率亦較低，因此可防止渦電流之產生。又，藉由於保護絕緣膜之成膜前將經濺鍍之金屬原子氧化，即便混入至保護絕緣膜，亦可降低其影響。又，因與Ar濺鍍同時進行氧電漿處理，故與實施例1、2相比，可縮短整體之製程時間，從而亦可謀求產量之提昇。
繼而，於基板W上形成保護絕緣膜(步驟S24)。
然後，將基板W自真空容器11搬出(步驟S25)。
繼而，確認步驟S24中成膜之保護絕緣膜之累計膜厚是否已達到特定值(步驟S26)，若累計膜厚未達到特定值，則返回步驟S22，若累計膜厚達到特定值，則進入步驟S27。亦即，反覆實施上述步驟S22~S25，直至累計膜厚 達到特定值為止。
繼而，對真空容器11，例如使用NF3且不施加LF功率，而進行電漿清洗(步驟S27)。藉由該電漿清洗，亦可將氧化金屬膜與預沈積之絕緣膜一同去除，從而可使包含頂板13之真空容器11返回初始狀態。
於成膜保護絕緣膜之基板W仍有剩餘之情形時，返回步驟S21，反覆實施上述步驟S21~S27即可，若將該等作為時序圖來表示，則成為圖6所示之時序圖。
藉由進行本實施例之電漿處理方法，與實施例1、2同樣可消除電漿之不穩定性，從而可實現成膜→電漿清洗→成膜之連續處理。進而，於本實施例之情形時，因同時進行Ar濺鍍與氧電漿處理，故可縮短整體之製程時間，從而亦可謀求產量之提昇。
[產業上之可利用性]
本發明係適用於在具有金屬膜之半導體元件上形成保護絕緣膜時者。
10‧‧‧電漿CVD裝置
11‧‧‧真空容器
12‧‧‧筒狀容器
13‧‧‧頂板(入射窗)
14‧‧‧真空裝置
15‧‧‧高頻天線
16‧‧‧整合器
17‧‧‧高頻電源
18‧‧‧噴嘴
21‧‧‧基板支持台
22‧‧‧載置台
23‧‧‧支持軸
24‧‧‧電極
25‧‧‧電容器
26‧‧‧匹配器
27‧‧‧低頻電源
28‧‧‧靜電電源
29‧‧‧低通濾波器
P‧‧‧電漿
W‧‧‧基板
圖1係說明實施本發明之電漿處理方法之電漿處理裝置之概略構成圖。
圖2係說明本發明之電漿處理方法之實施形態之一例(實施例1)之流程圖。
圖3係說明本發明之電漿處理方法之實施形態之一例(實施例1)之時序圖。
圖4係說明本發明之電漿處理方法之實施形態之其他一 例(實施例2)之流程圖。
圖5係說明本發明之電漿處理方法之實施形態之其他一例(實施例2)之時序圖。
圖6係說明本發明之電漿處理方法之實施形態之其他一例(實施例3)之流程圖。
圖7係說明本發明之電漿處理方法之實施形態之其他一例(實施例3)之時序圖。

Claims (5)

  1. 一種電漿處理方法，其係藉由包含收納形成有金屬膜之基板之真空容器、及具有電磁波之入射窗之電感耦合型之電漿產生機構之電漿處理裝置，於上述基板上成膜絕緣膜者，其特徵為：生成惰性氣體之電漿，且藉由該電漿中之離子對上述基板之表面進行濺鍍；於已濺鍍之上述基板上成膜上述絕緣膜；將上述基板自上述真空容器內搬出；且生成氧氣電漿，並藉由上述氧氣電漿將藉由濺鍍而附著於上述入射窗之內壁之原子氧化。
  2. 一種電漿處理方法，其係藉由包含收納形成有金屬膜之基板之真空容器、及具有電磁波之入射窗之電感耦合型之電漿產生機構之電漿處理裝置，於上述基板上成膜絕緣膜者，其特徵為：生成惰性氣體之電漿，且藉由該電漿中之離子對上述基板之表面進行濺鍍；生成氧氣電漿，並藉由上述氧氣電漿將藉由濺鍍而附著於上述入射窗之內壁之原子氧化；且於已濺鍍之上述基板上成膜上述絕緣膜。
  3. 如請求項1或2之電漿處理方法，其中預先在上述真空容器及上述入射窗之內壁上成膜與上述絕緣膜相同種類之其他絕緣膜，使經濺鍍之原子附著於該其他絕緣膜上，並藉由上述氧氣電漿而使其氧化； 在成膜於上述基板之上述絕緣膜之累計膜厚達到預先規定之特定值之情形時，生成含氟氣體之電漿，並藉由該電漿而將經氧化之原子與上述其他絕緣膜一同去除。
  4. 一種電漿處理方法，其係藉由包含收納形成有金屬膜之基板之真空容器、及具有電磁波之入射窗之電感耦合型之電漿產生機構之電漿處理裝置，於上述基板上成膜絕緣膜者，其特徵為：與惰性氣體之電漿一同生成氧氣電漿，藉由該電漿中之離子對上述基板之表面進行濺鍍，並且藉由上述氧氣電漿將經濺鍍之原子氧化；且於已濺鍍之上述基板上成膜上述絕緣膜。
  5. 如請求項4之電漿處理方法，其中預先在上述真空容器及上述入射窗之內壁上成膜與上述絕緣膜相同種類之其他絕緣膜，且使經濺鍍且氧化之原子附著於該其他絕緣膜上；且在成膜於上述基板之上述絕緣膜之累計膜厚達到預先規定之特定值之情形時，生成含氟氣體之電漿，並藉由該電漿而將經氧化之原子與上述其他絕緣膜一同去除。
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JPS63111177A (ja) * 1986-10-29 1988-05-16 Hitachi Ltd マイクロ波プラズマ薄膜形成装置
US6255217B1 (en) * 1999-01-04 2001-07-03 International Business Machines Corporation Plasma treatment to enhance inorganic dielectric adhesion to copper
JP2003037105A (ja) * 2001-07-26 2003-02-07 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及び方法
JP2003264172A (ja) * 2002-03-07 2003-09-19 New Japan Radio Co Ltd プラズマ処理装置
JP5594862B2 (ja) * 2009-07-30 2014-09-24 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路装置の製造方法

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