TW382750B - Plasma film forming method - Google Patents

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Description

經濟部中央標率局負工消費合作社印製 A7 _—丨” _____ 五、發明説明（1 ) 本發明所屬之技術領域： 本發明係有關於一種例如，將能使用為半導體裝置之 層間絕緣膜的添加氟之碳膜，依電漿處理予以成膜之方法 〇 習知技藝： 為圖半導體裝置之高積體化，乃努力進行圖案之微細 化、電路之多層化，其中之一，有配線多層化之技術。為 作成多層配線構造，乃將第η層之配線層與第（n+1)層的配 線層之間，以導電層作連接之同時，導電層以外之領域就 形成稱為層間絕緣膜之薄膜。 該層間絕緣膜之代表性為Si02膜，惟，近年來，為圓 裝置之動作的更高速化，乃要求降低層間絕緣膜之比介電 率’而對層間絕緣膜之材質進行檢討。即，Si〇2之比介電 率大約為4，而專注投入於發掘（開發）比其為小值之材質 。其中之一為進行比介電率為3.5之SiOF的實用化，但， 本發明者即注目於比介電率為更小各_氣_添r如之碳膜（以下 稱為「CF膜」）。 第19圖係表示形成在晶圓之電路部份的一部份，丨i、 12為CF膜’ 13、14為由W(鎢）所成之導電層，15為由Al( 鋁）所成之導電層，16為摻雜P、B之Si02膜，17為η形半導 趙領域。惟，形成W層13之時的處理溫度為400〜4501， 此時’ CF膜11、12乃被加熱至該處理溫度。但是，CF膜 被加熱為如是之高溫時，甚一部份之C-F結合乃斷裂，而 主要使F(氟）系氣體脫離。該f系氣鱧有f、CF、CF2#。 本紙張尺度適用巾ggj家標準（CNS ) Λ规彳纟（21Qx297公及） 裝 訂 線 (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印聚 Μ _ ΙΤ7_ 五、發明説明（2 ) 如是，當F系氣體脫離時，將引起如下之問題。 (a) 、使鋁或鎢簟仝屬配線腐蝕。 (b) 、絕緣膜雖具有抽入鋁配線，以防止鋁線之彆曲（ 起伏）的機能，惟，由於脫出氣體而使絕緣膜的押入減弱 ，其結果，使鋁配線彆曲而容易發生稱為電子遷移之電氣 性缺陷。 (c) 、絕緣膜會產生裂痕，使配線間之絕緣性劣化， 若其程度較嚴重時，將不能形成次段之配绫層。 (d) 、若F之脫出量較多時，比介電率就上昇。 本發明之目的： 本發明係在上述之課題下所進行，乃欲提供由具右堅 固之結合並不易分解之CF膜所成之絕緣膜，例如，能形 成半導趙裝置之層間絕緣膜的方法，為目的。 解決課題之本發明的方法： 本申請專利之第1發明係，將含省名狀援雀々氣 體的成膜氣趙予以電漿化’今依1雷漿而在被處理基板上 ，成膜由添Λα条之碳膜所成夕絕緣膜，為其特徵。 於此，前述成膜氣體以最少亦含有環狀構造之CsF8氣 體，乃碳化氫氣體或氫氣體之任一方，為其特徵。又，處 理壓力以5.5Pa以下為其特徵。又，前述被處理基板上之 溫度以360°c以上為其特徵。 本申請專利之第2發明係1含〜有直鎖構造之咕氣 禮之成膜氣體予乂毅化.€藉該電“知緣^愚扳上 ，形成由添加氟之碳膘所成的絕緣膜為I桩掛。於此前 本紙張尺度剌巾®财料（CNS ) { —----- ------^------IX------^ 〈請先閲讀"而之注意事項再填寫本頁) 6 經"部中央標準局貝工消費合作社印聚 Λ7 ___ »7 f明説明（3 ) 述成膜氣體以最少亦含有直鎖構造之CsFg氣體，及碳化氫 氣體或氫氣體之任一方為其特徵。又，處理壓力以〇 3Pa 以下為其特徵。而前述被處理基板上之溫度以360 以下 為其特徵》 本申請專利之第3發明係，將含有具有芨提〆 的氣體之戚胜匕雷漿化，並依兵電漿在被處理基 板上，成Μ由添加象之碳暖抵^緣膜為其特徵。 於此，具有苯環狀之前述化合物，乃由C及f所成之 化合物為其特徵》具有苯環狀而由C與F所成之前述化合 物，以CeFe為其特徵。又，具有苯環狀而由c與F所成之 前述化合物，以C#8為其特徵。又，具有苯環之前述化合 物乃以由C與F及Η所成之化合物為其特徵。具有笨環狀而 由C與F及Η所成之前述化合物乃為C7H5F3，為其特徵。 如上述’依據本申請專利之第1發明，第2發明或第3 發明，就能生成熱性之安定性較‘大而J系之氣體的脫離i 較小之CF膜。由於此’將該CF膜使用為例如為，半導體 裝置之層間絕緣腰，即，無腐蚀金屬配鎳之虞，_而亦能防 止鋁配線之彎曲（起伏）或裂痕之發生《於要本广導體裝置 之微細化、高速化之情 >元下，從C l·琪為較小之比介電率 而有效之絕緣膜’而受到注目之事實而言，為圖（^膜f 為絕緣膜之實用化上，本發明乃為有效之方法。 本發明之實施態樣： <第1實施態樣> 首先將使用在本發明之實施態樣的電漿處理裝置之一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规核（210X297^1 ------f------IT------^ (is先閱讀背而之注意事項4填，¾本頁) 五 '發明説明（4 Λ7 ηι 例表示於第1圖。該裝置具有例如，由銘等所形成之真空 容器2,而該真空容器2係由位於上方位置而產生電漿用之 筒狀的第1真空室21，以及其口徑比第i真空室職大而連 通於第1真空室21之下方並作連結的筒狀之第2真空室22， 所構成。而該真空容器2經予接地而成為零電位。 忒真空容器2之上端係開口，並以氣密設置將微波透 過該部份之部材，例如為，石英等之材料所形成之透過窗 23以維持真空容器2内為真空狀態。在該透過窗23之外 侧，設有連接在例如，產生45GHZ2微波用之高頻電源部 24的導波管25，而將在高頻電源部（24)所產生之微波，例 如，依TE模態而以導波管導入，或將依TE模態所引導之 微波，以導波管25變換為TM模態，並得從透過窗23導入 至第1真空室21内》 於區隔第1真空室21之側壁設有例如，沿著其周方向 以均等所配置之氣體喷嘴31，同時，在該喷嘴31連接未圖 示之氣體源，例如為，Ar氣體源，而將Ar氣體不偏重而 得以均等供給至第1真空室21内之上部。 在前述第2真空室22内，與前述第！真空室21相對向而 «>又置日b圓之載置台4。而該載置台4於表面部具有靜電夾具 41，於該靜電夾具41之電極，即連接於吸著晶圓用之直流 電源（未圖示）之外，尚連接於引進離子至晶圓用之外加偏 壓電力的高頻電源部42。 另方面，於前述第2真空室22之上部，即與第！真空室 21相連通之部份，設有環狀之成膜氣體供給部51，而該成 本紙張尺度顧巾關 •裝· (請先閱讀背而之注意f項再填邛本頁)
'1T 線 經濟部中央標準局CHC工消費合作社印製 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 hi ___________B7 五、發明説明（5 ) " — ~ 膜氣體供給部5 1乃從例如，氣體供給管52、53供給例如為 ，2種類之成膜氣體，並構成為將該混合氣體從内周面之 氣體孔54供給至真空容器之内。 於區隔前述第1真空室21之側壁的外周，與其接近而 配置作為磁場形成機構之例如，環狀之主電磁線圈％，同 時，在第2真空室22之下方侧，即配置環狀之補助電磁線 圈27。又，在第2真空室22之底部，例如，於對稱於真空 室22之中心軸的2處位置上，分別連接排氣管28。 其次’將說明本發明之第1實施態樣。 使用在第1圖所示之裝置而在被處理基板之晶圓冒上 ’形成由CF膜所成之層間絕緣膜的方法作說明。首先， 開啟設在真空容器2之侧壁而未圖示之閘閥，並依未圖示 之搬送操作臂，將例如，在表面有形成鋁配線之晶圓，從 未圖示之負載鎖存室搬入並載置於載置台4上，再依靜電 夾子41而以靜電吸著晶圓w。 接著’關閉閘閥而將内部密閉之後，依排氣管28將内 部環境作排氣而抽真空至所定之真空度，再從電漿氣體喷 嘴31導入電漿產生用氣體，例如為，^氣體至第1真空室 21内’同時’從成膜氣體供給部5將成膜氣體以所定之流 量導入至第2真空室22内》 於此，在本實施形態’對成膜氣體有其特徵，其係使 用如在第2圖（a)左側所記載之環狀構造的c5F8氣體作為該 成膜亂體。又’成膜氣體亦使用碳化氫氣體，例如為，c2h4 ’而CSF8氣體及qH4氣體分別從導入管52、53而通過成膜 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规枋（210X 297^*7 ----------K------1T------^ (誚先閱讀背而之注意事項#填寫本頁) 經漪部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 •--------扪 五、發明説明（6 ) 乳艘供給部51内供給至真空容器2内。而將真空容器2内維 持為所定之處理壓力’並且，由高頻電源部42外加13 56 MHz、1500W之偏壓於載置台4，同時，將載置台4之表面 溫度設定為400。(：。 從高頻電源部24之2.45GHz的高頻（微波）乃通過導波 管25而至真空容器2之天井部，並透過於此之透過窗23而 導入至第1真空室21内。另方面，在真空容器2内乃由電磁 線圈26、27而形成自第1真空室21之上部向著第2真空室22 之下部的磁場。例如，位於第1真空室21之下部附近成為875 向斯之磁場強度，而依磁場與微波之相互作用而產生電子 迴旋加速器共鳴，並由該共鳴使Ar氣體予以電漿化，並 且，予以尚密度化。從第1真空室21流入第2真空室22内之 電漿流，乃將供給於此之氣體及C2H4氣體活性化而形 成活性種，且在晶圓W上形成CF膜。又，於製造實際之 裝置的場合，即在其後，對該01?膜以所定之圖案進行蝕 刻，並在溝部，例如，埋入w膜以形成|配線。 以如是之方法所形成iCF膜具有堅固之結合，並從 後述之實驗結果可知，其熱性之安定性較大，即，變為高 溫時，F之脫離量亦較少。對於該理由為，如在第2圖所 不之環狀構造的CSF8之分解生成物，容易構成立體構造， 其結果，C-F結合變成強固，因此，雖加熱，其結合亦不 易斷裂之故。將環狀構造之咕的分解生成物，例如，在 0.002Pa之減壓環境下予以氣化，並依質量分析儀作分析 而獲得如在第3圖所示之結果。由該結果，可發現多方存 本紙張尺度顧巾ϋ si g：料（cns ) (請先閲讀背而之注念事項"填寫本页) •装. ，1Τ 經濟部中央標率局貝工消費合作社印製 A7 ________ B7 五、發明説明（7 ) 在著容易形成立體構造之C3F3或C4F4的分解生成物。 將環狀構造之C4F8氣體用作成膜氣艘的本例之比較例 的場合，即，如在第4圊所示，C4F8之分解生成物有最多 之CZF4，而較易取得直鎖構造，因此，由後述之比較例實 驗結果可知，使用CJ8氣體所成膜之CF膜，其熱性之安 定性較小。 如上述，使用CSF8氣體作為成膜氣體，雖為本發明之 條件，惟，作為與其添加用之氣體並不限於C2H4氣體，而 以CH4氣體或氣體等之破化氫氣體亦可以。又，以氫 氣艘替代碳化氫氣體亦可，或著’以碳化氫氣體與氫氣體 之混合氣體亦可以。 <第1實施例> 於此’使用在第5圖所示之測定裝置，於薄膜之熱性 安定性之指標的高溫下，測試重量變化。在第5圖上，61 為真空容器、62為熱絲、63為懸吊在輕量天秤機構之橫桿 的时禍、64為重量測定部。對於測定方法方面，即，將晶 圓上之CF膜削落在坩禍63内，並於真空環境下將掛瑪63 内之溫度昇溫至425°C ’並以該情況加熱2小時而以重量測 定部64測試重量變化。在上述之實施態樣所述之成膜處理 上，將成膜時之溫度設定為300°C、325t、350°C、360°C 、380 C、400 C、420°C、440°C之7種，並對於各處理溫 度所獲得之CF膜作重量變化測試，而獲得如在第6圖所示 之結果。 但是，CSF8氣體、（:#4氣體及Ar氣體之流量各定為6〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210X297公筇） -----:-----&------1T------^ (請先閱讀背而之注意事項4填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 、一 __ »7 五、發明説明（8 ) ^ seem、2〇SCCm、及15〇Secm、微波功率（高頻㈣部^)、 及偏壓電力（高頻電源部42)，分別定為2〇〇〇〜及15〇〇w、 處理壓力為(MPa。而重量變化係設加熱前之堆禍内之薄 膜重量為A，加熱後之坩堝内之薄膜重量為8，即以 {(A-B)/A}X100所表示之值。 從第6圖可知，於處理溫度為刊❹它之場合，重量變化 為2.8%乃成為3%以下，特別是，在4〇〇<>c以上之場合重 量變化為1.4%以下，乃非常小，而可理解其熱性之安定 性較高並脫離氣體量較少之事實。 又處理溫度設為400°C，其他之處理條件乃以上述之 條件，而改變CSF8氣體及QH4氣體之流量比之時，測試所 獲得之CF膜的重量變化究竟成為如何，而獲得如在第7圓 所示之結果。但是，流量比為，而以CsF8之流 量固定為6〇SCCm«由該結果可知，若流量為3即重量變化 為1.4%，乃較小。當將流量比愈予減少，即重量變化大 約以直線性變成較小，但比1為低之時，將會引起膜剝落 ’乃使成膜困難。 而設處理溫度為400°C、CsFg氣體及c2H4氣體之流量 分別為60sccm、20sccm ’並且，其他之處理條件均與上 述相同而改變處理壓力之時’而測試所獲得之CF膜之重 量變化究竟將成為如何而作測試，其所獲得之結果如在第 8圖所示。由該結果可知，當處理壓力為5.5Pa以下時，其 重量變化為2%以下的較小值。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210X 297公" ----^-----襄------訂------線 (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁} 12 4 1 i ^p^ir ^ nz^ ^ ( 25 X297、V>» 一私 Ψ ^ Λσ*凇# _襻、σ s PF»笋雜 Ρ ^ 藤濟今+ A s m * ·琴AG5FS笋 L族2%> ΪΤΓΓ^^^ΙΗ餐令J m萍S Θ热劳襄捧 —漆命 SOF 寐 Θ 蜱。批猫 'C:5FW^L雜齊料咖4.音许片雜赛終c u^v β , _ _樓ί tt. 3 辦参 * 择批涂择θ艰柃译孕ί蘇择β chFg Mr ^ p ^r * 屈itt. > 吝鉍CF^ 栽笋雖$浼斜痒。 Ur - 4^r ^ Mr M^F ^ ^ p AO ο oo , J ^ vf ^ ^ Μ $ Λ+ t Ln— V . ^ UJ ρ c ' ^ Mwp ο 孩一 2邇4如α * 辟碎资ΐ译激1斗浪ϊ 一碲麥令J > 3弈 kr ΑΛ J Ϊ _尚節碎；ίρ^ 3 β Ο。0 漆命-蛑_襻ί鉍2 . S家* 漱沘令_ ® _碎Ψ 4萍湫 "WP蜱濉襻ί X忽$ > S微碎 * 溆 ^ Μ ο οο ^ ΡΡΟ0Ο J β **：襻Λσϊ择4,如孩 命扣 * An5FS笋® * ^ΟΜΟΟΗΗμ / mowoobhv^i m薄44琴t御K辞碎m綠4, 2 画^/f- ^f=- -=el_^盼：^L ο V y 。214 #L雜知>r笋® ^:今》U鉍 5 O s c c 3 * J Mr u%u Sr ^ Μ ^β $/ ，銮私 2 )今埜 > 2 Ο Ο Ο Λ\^ %1500w- Mr s ^ n^r >海进：*一逾漆C^SFS笋雜4 ί典劳恭3 ρ 0 * 备鉍许栽笋雜(交1^ - 案凇S裱批CGSFS^Li 0 m+ tar ^ dMr Μ, p W ο ο on ' 325 00 > 350 00 - 3o\ooc: Π WH^« V V ^ V^M.N^o o on Γ OF s
> ( ίο ) J ^ ^ vs Βψ * 菊44、/栽 s 蜱濉襻 ίϊ 踩 $命® 一 一画m斗-。迕S雜米4會* 險^7 命、评X择 P ^ ^ 4 β Ϊ iw Ϊ 鎿鈐辑陶鉍 5.5;paJ^.-Fa命.蛑 ρ ^·0\0 Ky ]1 * d 教、J-。 Λ β ί V > J H.7 經濟部中央標率局貝工消費合作社印裝 A7 ___Η·7 五、發明説明（11 ) 述’並予變更〈CsFs氣體 >及(：2114氣體之流量比之時，所獲 得之CF膜的重量變化乃如在第13圖所示之結果。但是， 流量比為<C5F8>/C2H4，並固定<C5F8氣體 >之流量為60sccm 。當流量比未滿1時，由於膜脫落，因此，較難維持成膜 〇 再以處理溫度為400°C，<C5F8氣體 >及(：2114氣體之流 量分別為60sccm與20sccm，並且，其他之處理條件如上 述’而變更處理壓力時所獲得之CF膜的重量變化乃如在 第14囷所示之結果。由該結果可知，其壓力依存性與第1 實施例相異，處理壓力若非為〇 3Pa以下，即，重量變化 非在3/ό以下。第15圏為<c5F8氣體 >之質量分析的測定結 果°由該等分解生成物推測，乃認為CF膜極為立體化而 成為網狀構造。 <比較例> 其次’使用環狀構造之c4f8氣體替代環狀構造之c5f8 氣體’作為成膜氣體而測試所成膜之CF膜的重量變化， 其結果’於處理溫度為4〇(TC時，重量變化為3.7%，乃極 大。但是’係將C^F8氣體及C2H4氣體之流量各定為4〇sccm 3〇SCCm ’處理壓力為O.lPa。又，微波功率為2700W， 而其他之條件即與第1實施例同樣。 在第1、第3實施例及比較例，係將處理溫度設定為4〇〇 成膜之CF膜的重量變化，如在第16圖所示。由該結 果可知，於使用氣體之場合，比使用C5F8氣體或< C5F8 氣體 >之場合，其重量變化較大。其已在第4圖所示，C4F8 本紙張及適 ---- ----^-----^------、訂------^ (請先閱讀背而之注意事項再填寫本页) A7 R7 i、發明説明（12 ) 氣體經分解而再結合所獲得之CF膜，乃直鎖構造較多之 故，因此，C-F之結合較弱，由於此，當加熱時，即，以 F為首，亦使CF、CFZ等之脫離量為較多之事實得以推測 。第17圖為CJ8氣體之質量分析之測定結果，其分解生成 物方面，如前述可知C2F4較多。 而對於在處理溫度為400 °C以下，而使用c5F8氣體所 獲得之CF膜以及使用CJ8氣體所獲得之CF膜，進行於高 溫下之質量分析。該測定之具體性為，將所定量之薄膜放 置於真空容器内’而將該真空容器内加熱為42rc，並以 連接在真空容器之質量分析儀進行。其結果，如在第18圊 (a)、（b)所示。在該圊上’縱抽係對應於光譜強度之無次 元量，而有峯值之部份乃表示各氣體之脫離。而橫轴為開 始昇溫真空容器内之後的時間，乃從室溫以1〇〇c /分之速 度進行昇溫’當到達425°C之後保持30分鐘。 對於從CF膜所脫離之F、HF的量方面，本發明之（a) 者乃比比較例之（b)為格外之少，而關於cf、cf2、CF3，（a) 亦比（b)為少。由該質量分析結果可知，使用環狀構造之 CJ8氣體所成膜之CF膜具有，結合較強而熱性之安定性 亦高之特性。 而本發明並不限定於依ECR生成電漿，例如，以稱謂 為ICP (Inductive Coup丨ed Plasma)等而將撓在圓筒狀容器 之線圈的電場及磁場，供應予處理氣體之方法等，以生成 電漿之場合亦能適用》 (請先閲讀背而之注意事項再填寫本S ) . 、-Λ 經濟部中央標準局負工消费合作社印裝 I準 榡 家 國 國 中 用 適 尺 張 紙 本
Ns ft !現 公 6 11 五、發明説明（丨3 ) A7 Η 7 經满部中央標準局員工消费合作社印製 <第2實施態樣> 其次，說明本發明之第2實施態樣。 使用在第1圊所示之裝置’在被處理基板之晶圓W上 形成，由CF膜所成之層間絕緣膜的方法，作說明。首先 ’將設在真空容器2之側壁而未圊示之閘閥開啟’再依未 圊示之搬送操作臂，例如，從未圊示之負載鎖存室將在表 面有形成鋁配線之晶圓W搬入並予載置在載置台4上，再 依靜電失子以靜電吸著晶圓W。 接著，關閉閘閥使内部密閉之後，依排氣管28將内部 環境排氣並抽真空至所定之真空度，而從電漿氣體喷嘴31 導入電漿產生用氣體，例如為，Ar氣體至第1真空室21内 ，同時，從成膜氣趙供給部5以所定之流量導入成膜氣趙 至第2真空室22内。 於本實施態樣上成膜氣體有其特徵，係使用具有苯環 之化合物（芳香族化合物）之氣體，，例如，以c6F6(六氟化笨） 作為成膜氣體。而成膜氣體，例如，使用一種類之場 合，即，從氣體導入管52、53之任-方，通過成膜氣體供 給部51内而供給至真空容器2内。並將真空容器2内維持為 所定之處理壓力，而且，依高頻電源部42外加，例如，i3 % MHz、1500W之偏壓於載置台4,而將載置台4之表面溫度 設定為400°C。 由高頻電源部24之2.45GHz的高周波（微波），乃通過 導波管25而至真空容器2之天井部，並透過該處之透過扣 導入於第1真空室21内。另方面，在真空容器2内，乃由電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规梢（2丨OX297^tr~P—~ ------一 -17 - ----；-----R丨- (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) *11 線 * -1 I --Ι HI ΐ — 1=»1 In 11 I - A7 A7 經消部中央標準局员工消費合作社印聚 五、發明説明（14 ) 磁線圈26、27而形成從第1真空室21之上部向第2真空室22 之下部的磁場。例如，在第1真空室21之下部附近成為875 向斯之磁場強度，並因磁場與微波之相互作用而產生電子 迴旋加速器共鳴’而由該共鳴使Ar氣體電漿化且高密度 化。從第1真空室21流入第2真空室22内之電漿流，乃將供 給於此處之’例如，C0F6氣體活性化而形成活性種，並在 晶圓W上成膜〇?膜。而於製造實際的裝置之場合，即在 其後，以所定之圓案對該CF膜進行蝕刻，並在溝部埋入 ’例如為’ W膜，以形成w配線。 以如是之方法所成膜之CF膜，具有堅固之結合，並 由後述之實驗結果可知’其熱性之安定性較大。對於其理 由’乃認為如在第20圖所示’由於苯環乃以a與b之狀態 共01烏’而C-C間之結合為一重結合與二重結合之中間狀態 之故，乃成為穩定。由於此，存在於CF膜中之苯環中的 結合，以及本環中之C與其他之C的結合力較強，乃使 、CF2、CF3之脫離量較少。 在本發明所使用之含有苯環的化合物之例，表示於第 21圚及第22圖。 <第1實施例> 使用在第5圖所示之測定裝置，於高溫下測定薄膜之 熱性之安定性的指標之重量變化。在第5圖上，6〗為真空 容器、62為熱絲、63為懸吊在輕量天秤機構之橫桿的坩堝 、64為重量測定部。其測定方法為，削落晶圓上之CF膜 而放入坩堝63内，再於真空環境而將坩堝63内之溫度昇溫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4^格（210X 297公 ----------U------1T------^ (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 18 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 Λ7 ^__________B7 五、發明説明（15 ) . 至425 C，並以該狀態加熱2小時而以重量測定部64測試重 量變化。在上述之實施態樣所述的成臈處理上，將c6F6( /、氟化本）氣雜及Ar氣體之流量分別定為4〇sccm及3〇scem 、晶圓W之溫度為4〇〇。(：、處理壓力為〇.06Pa，而微波功 率（高頻電源部24之電力）及偏壓電力（高頻電源部42之電 力）設定為種種數值，對於各條件所獲得2CF膜作重量變 化測試，其結果如第23圖所示。而重量變化係假設加熱 前之坩堝内的薄膜重量為A，而加熱後之坩堝内的薄膜重 量為B，並以{(Α·Β)/αχι〇〇}所表示之數值。 並在高溫下對於上述之處理條件中，於微波功率為 l.Okw、偏壓電力為i.5kw之條件下所獲得之CF膜進行質 量分析。該測定之具體性為，將所定量之薄膜放置在真空 容器内，而加熱該真空容器内為425°C，並依連接在真空 容器之質量分析儀進行分析，其結果如第24圖所示。在該 圖上’縱轴為對應於光譜強度之無次元量，而有桊值之部 份乃表示各氣體之脫離。橫轴為真空容器内之昇溫開始之 後的時間，而以lot /分之速度從室溫進行昇溫，當達到425 C之後保持3 0分鐘。 <第2實施例> 使用CJs(八氟化甲笨）氣體替代c6f6氣體，並將 氣趙及Ar亂體之流量分別定為4〇sccrn及40sccm、處理壓 力為0,07Pa、微波功率為10kw、偏壓電力為丨〇kw，而其 他即與第1實施例同樣，並將CF膜成膜在晶圓上。對於該 CF膜乃與第1實施例同樣測試其重量變化，結果，其重量 本纸張尺度朝巾關家轉（CNS) ( 21gx297 >>j^ 19 (锖先閲讀背而之注意事項4填寫本頁) 線
• I- Ί I I I II I- 1— 五、發明説明（16 ) Μ Β'7 經 濟 部 中 央 標 準 扁 Ά 工 消 費 合 作 社 印 製 變化為1.9%。 <第3實施例> 使用c4f8氣體及c7h5F3(三敗化甲基笨）氣體替代奶 氣體，並將c/8氣體、及C7HsF：(氣體及八1_氣體之流量分別 定為20sccm、20sccm及30sccm、處理壓力為〇 〇7Pa、微波 功率為l.Okw、偏壓電力為h〇kw，而其他即與第1實施例 同樣，並將CF膜成膜在晶圓上。與第丨實施例同樣，對該 CF膜測試重量變化，其、结果，i量變化為2 (參照第23 圖）。 <比較例> 使用CJe氣體及QH4氣體替代c6F6氣體並將c4F8氣體 、C#4氣體及Ar氣體之流量分別定為4〇sccm、3〇sccm& 15〇Sccm、處理壓力為〇.22Pa、微波功率為2 〇kw、偏壓電 力為1.5kw，而其他即與第！實施例同樣而其結果為4 4%( 參照第23圊）。又與第！實施例同‘樣，對該CF膜進行質量 分析，其結果乃如在第25圊所示。 <研討> 由第1、第2實施例可知，使用（^匕氣體或c7F8氣體之 場合，其重量變化約為1%程度，而其熱性之安定性較高 並且脫離氣體較少，尤其，使用c<iF6氣體之場合，其熱性 之安定性極高。又，比較第24圖及第25圖可知，於使fflC6F6 氣體之場合，CF、CF2、CF3之脫離量，比使用^匕氣體 及CZH4氣體之場合為少。其與前述，若使用芳香族化合物 之原料氣體的場合，其C-C結合較難斷裂之推測相一致。 本紙張尺度適财目ϋ家辟（CNS 21Qx 297 d- (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 線 I .....I 1— 20 Λ7 —--______ 五、發明説明（17 ) 並認為C0F6氣體之分解生成物乃具有二重結合之c6f6、 CSF3、CJ3等，而其再結合物為立體構造且結合強固，敫 在高溫下，結合亦難斷裂而使脫離氣體量較少。 於第3實施例’其重量變化比比較例良好，約為2〇/〇， 惟，與第1、第2實施例相比為較大之理由係，單獨使用C7f8 氣想或C7H5F3氣體之時，由於f不足而添加C4f8氣體，乃 使依據氣體之分解生成物所成膜的部份，其網路構造 較少’是故，C-C結合斷裂並成為CF、CF2、CF3而脫離， 其結果，乃推測會比使用c6f6氣體或C7f8氣體之場合，其 重量變化較大。 於此’對於CeF6、C7F8&C8H4F6 (1,4-雙重三氟化甲基 笨）等之分解生成物，以〇.〇〇2Pa之減壓化作氣化，並依質 量分析儀作分析而獲得分別在第26〜第28圊所示之結果。 由此乃能推測具有苯環之成份多方以分解生成物存在，其 結果’乃能生成網路構造安定之CF膜。 而本發明並不限於依ECR生成電衆，例如，以從撓在 稱為ICP (Inductive Coupled Plasma)之圓筒狀容器的線圈 經漪部中央標率局男工消費合作社印¾ 而將電場及磁場供給予處理氣體之方法等，以生成電默之 場合亦能適用。 上述乃針對本發明之第1實施態樣及第2實施態樣作說 明’即，依據該等實施態樣就能生成熱性之安定性較大而 F系氣體之脫離量較小之CF膜。由於此，將CF膜使用為， 例如，半導體裝置之層間絕緣膜，即，無腐蝕金屬配線之 虞’並能防止鋁配線之彎曲（起伏）或裂痕之發生。在要求 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS >八4麟' (210X297^^*7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 ----- Jl7 五、發明説明（18 ) —· 半導體裝置之微細化、高速化上，被注目於㈣為比介 電率較小之有效的絕緣膜的事實而言，本發明於圖cm 作為絕緣膜之實用化上，乃為有效之方法。 囷面之簡單說明： 第1圖係表示為實施本發明方法之電聚處理裝置的一 例之縱載側面圖； 第2圖係表示於本發明之第1實施態樣所使用的成膜氣 體之分解，再結合之情況的說明圖； 第3圊係表示分解環狀構造之从氣艘時的質量分析 結果之特性圖； 第4圖係表示與在本發明之第1實施態樣所使用的成膜 氣體，作比較之c4F8氣體的分解，再結合之情況的說明園； 第5圖係表示測試薄膜之重量變化用的測定裝置之概 略截面圖； '第6圖係對於使用環狀構造之<：5ρ8氣體及C2H4氣體所 成膜之CF膜’表示處理溫度與重量變化之關係的特性圊； 第7圖係對於使用環狀構造之C5F8氣體及C2h4氣體所 成膜之CF膜，表示成膜氣體之流量比與重量變化之關係 的特性圖； 第8圖係針對使用環狀構造之CSF8氣體及c2H4氣體所 成膜之CF膜，表示處理壓力與重量變化之關係的特性圓； 第9圊係針對使用環狀構造之CSFS氣體及c2H4氣體所 成膜之CF膜，表示處理溫度與重量變化之關係的特性圖； 第1〇圖係針對使用環狀構造之氣體及c2h4氣體所
本纸張尺度適用t國國家標準（CNS ——Ί. ―裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,1Τ 線--------- • si II . II 1 -!
I 1 I I - I III: 經^部中央標準局負工消費合作社印聚 A7 ___1^7 五、發明説明（19 ) 成膜之CF媒’表示成膜氣體之流量比與重量變化之關係的 特性圊； 第11圏係針對使用環狀構造之C5F8氣體及C2H4氣體所 成膜之CF膜，表示處理壓力與重量變化之關係的特性圊； 第12圈係表示使用直鎖構造之C5F8氣體及C2H4氣體所 成膜之CF棋的處理溫度與重量變化之關係的特性圖； 第13圖係表示使用直鎖構造之c5f8氣體及C2h4氣體所 成膜之CF膜的成膜氣鱧之流量比與重量變化的關係之特性 圓； 第14圓係表示使用直鎖構造之氣體及CzH4氣體所 成膜之CF膜的處理壓力與重量變化之關係的特性圖； 第15圖係表示分解直鎖構造之cj8氣體時的質量分析 結果之特性圖； 第16圖係表示針對實施例與比較例，比較cf膜之重 量變化的說明圖； ， 第17圖係表示分解氣體時之質量分析結果的特性 Γ3) · 圓， 第18圖係表示對於（^膜於高溫下進行質量分析時之 結果的特性圖； 第19圖係表示半導體裝置之構造之一例的構造圖； 第2 0圖係表示於本發明之第2實施態樣所使用之成膜 氣趙的分解’再結合之情況的說明圖； 第21圖係表示成膜氣體之例的分子式說明圖； 第22圖係表示成膜氣想之例的分子式說明圖； 本紙張尺度適用中國國豕樣準（CNS ) ( 210χ 297公棼） -----^-----¾.------ΐτ------線 (請先閱讀背而之注意事項#填朽本R ) 23 五、 發明説明（2〇 ) 圖； Λ7 1V7 第23圖係表示對於實施例及比較例之重量變化的說明 第24圖係表示於高溫下對實施例之CF膜，進行質量 分析時之結果的特性圖； 第25圖係表示於高溫下對於比較例之cf?膜，進行質 量分析時的結果之特性圊； 圖； 第2 6圊係表示分解六氟化笨時之質量分析結果的特性 性圈； 第2 7圊係表示分解六氟化曱笨時之質量分析結果 的特 第28圊係表示分解1，4-雙重三氟化甲基苯時 析結果的特性圖。 之質量分 I I I I - : 1-i I _ n ^ - - I I - - I I--I. i (請先閱讀背而之注意事項再嗔*^本頁」 線 蛵濟部中央標隼局貝工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210x297^>iry 24 . kl B7 五、發明説明（21 ) 元件標號對照 2、61..·真空容器 4…載置台 11、12-CF 膜 13、14…W導電層 15…AI導電層… 16._.Si02膜（摻雜P、B) 17…η形半導體領域 21···第1真空室 22…第2真空室 23…透過窗 24…高頻電源部（微波用） 25…導波管 2 6…電磁線圈 27…補助電磁線圈 28…排氣管 31…氣體喷嘴 41…靜電夾子 42…高頻電源部（偏壓用） 51…成膜氣體供給部 52、53···氣體供給部 5 4…氣體孔 6 2…熱絲 63…禍 64…重量測定部 ,0 —Ml, ^ ~~批衣 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) ( 210Χ2<Π公筇）

Claims (1)

  1. 、申請專利範圍 經濟部中央榡隼局員工消費合作衽印製 Α· —種電漿成膜方法，其特徵在於包含有： 電漿化，係將含有環狀機造之 體電漿化；及 形成、纟H膜，係r#^槳而在祜處理基板上形成 由添加氟之碳膜所忐的絕緣膜。 2. 如申請專利範圍第1項之電衆成膜方法’其中前述成膜 氣體係含！環狀構造之csF8氣體以及碳化氫氣體或氫 氣體中之最少有任一方的氣體。 3. 如申請專利範圍第i項之電漿成膜方法，其處理壓力為 5.5Pa以下。 4. 如申請專利翻第1項之電漿成膜方法，其―前述被處 理基板上之溫度為360。(：以上。 S· 種電聚成膜方法，其特徵在於包含有： 電漿化，係將含有直鎖構造之C/8氣體之成膜氣 體作電漿化；及 形成絕緣膜’係依該電漿而在被處理基板上形成 由添加氟之碳膜所成的絕緣膜。 6.如申請專利範圍第5項之電漿成膜方法，其中前述成膜 氣體係直鎖構造之C5Fs氣體，以及含有碳化氫氣體或 氫氣體中之最少有任一方之氣體。 7·如申請專利範圍第5項之電漿成膜方法，其處理壓力為〇-3Pa以下。 8·如申請專利範圍第5項之電漿成膜方法，其中前述被處 理基板上之溫度為36(TC以上。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 •i 本，氏張尺度適用巾邮家轉（cns )从祕（2似别公董） A8 B8 C8 ---- —___ D8 六、申請專利範圍 9. 一種電漿成膜方法，其特徵在於包含有： 電漿化，係蔣含有笑環之化合物氣體的成膜氣體 予以電漿化；及 形成絕緣膜，係依該雷喂面在餐處谱奢板士部成 添加氟之〇 10. 如申請專利範圍第9項之電漿成膜方法，其中具有苯環 狀之前述化合物乃以c與F所成之化合物。 11. 如申請專利範圍第1〇項之電漿成膜方法，其中具有苯 環狀而由C與F所成之前述化合物為c6F6。 12. 如申請專利範圍第1〇項之電漿成膜方法，其中具有笨 環狀而以C與F所成之前含化合物，為c7f8。 13. 如申請專利範圍第9項之電漿成膜方法，其中具有笨環 之前述化合物乃由C與F及Η所成之化合物。 14. 如申請專利範圍第13項之電漿成膜方法，其中具有笨 環狀由C與F及Η所成之前述化‘合物乃為c7H5p3。 ---^---；-----€------訂------線， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 I張 -紙 本 Μ 11/ Ns c yr\ 準 標 家 國 -國I中 用 適 If 公 7 9 2 27
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