WO2006038623A1 - プラズマ成膜方法およびプラズマ成膜装置 - Google Patents

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WO2006038623A1
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film
microwave
supply system
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Yasuo Kobayashi
Tomohiro Ohta
Songyun Kang
Ikuo Sawada
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Tokyo Electron Limited
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    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/312—Organic layers, e.g. photoresist
    • H01L21/3127—Layers comprising fluoro (hydro)carbon compounds, e.g. polytetrafluoroethylene

Definitions

  • the present invention relates to a technique for forming a fluorine-added carbon film (fluorocarbon film) using plasma.
  • a multilayer wiring structure is adopted as one method for achieving high integration of semiconductor devices.
  • adjacent wiring layers are connected by a conductive layer, and a thin film called an interlayer insulating film is formed in a region other than the conductive layer.
  • a typical example of the interlayer insulating film is a silicon oxide film, but it is required to lower the relative dielectric constant of the interlayer insulating film in order to further increase the operation speed of the device.
  • a fluorine-added carbon film that can significantly lower the relative dielectric constant as compared with a silicon oxide film has been attracting attention.
  • This fluorine-added carbon film is formed by a film-forming species obtained by converting a source gas composed of carbon (C) and fluorine (F) into plasma.
  • Known source gases include CF gas and CF gas. Of which, by using CF gas
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-162960 discloses that a CF gas having an annular structure is used as a raw material gas.
  • a technique for forming a nitrogen-added carbon film is described. Specifically, a gas for generating plasma such as Ar gas is converted into plasma by electron cyclotron resonance (ECR), and the CF gas is activated by this plasma to form a fluorine-added carbon film on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “U”).
  • ECR electron cyclotron resonance
  • film properties such as peak current and thermal stability may be different.
  • the present inventors consider that the film forming conditions are greatly related to the film characteristics of the fluorine-added carbon film. Specifically, the CF gas power obtained by the film formation conditions varies depending on the film formation type. We recognize that the film characteristics change greatly due to the difference. Therefore, it is considered that a fluorine-added carbon film with good film characteristics can be formed by optimizing the film forming conditions. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made under such circumstances, and by obtaining a desired film-forming species by optimizing the film-forming conditions, fluorine having excellent leak characteristics and thermal stability is obtained. It is an object of the present invention to provide a plasma film forming method and a plasma film forming apparatus capable of forming an additive carbon film. It is another object of the present invention to provide a storage medium storing a program for controlling a plasma film forming apparatus so as to perform such film formation.
  • the present invention relates to a source gas of a compound composed of carbon and fluorine and having a single triple bond, one or more double bonds, or a conjugated double bond. Activated on the basis of energy, and thus obtained film seeds containing CF or CF
  • the raw material gas is adjusted so that the raw material gas concentration after activation is 0.05 times or more and 0.5 times or less than the raw material gas concentration before activation.
  • a plasma film forming method characterized by being activated.
  • the compound having one single triple bond is octafluoropentin.
  • the compound having one or more double bonds is selected from the group consisting of octafluorocyclopentene, decafluorocyclohexene, and octafluorocyclohexagen.
  • the compound having a conjugated double bond is octafluoropentagen.
  • the present invention is based on microwave energy based on a source gas of a compound composed of carbon and fluorine and having a single triple bond, one or more double bonds, or a conjugated double bond. ! / Further activation, and the resulting fluorine or CF-containing film-forming seeds added fluorine to the substrate surface.
  • An airtight processing container provided with a mounting table on which the substrate is mounted;
  • a raw material gas supply system for adjusting the flow rate of the raw material gas and supplying the raw material gas
  • a source gas supply port is formed and has a facing surface facing the mounting table, and the source gas supplied from the source gas supply system is discharged from the supply port into the processing container.
  • a radial line slot antenna provided facing the mounting table
  • a microwave supply system for supplying power to the antenna by adjusting the power of the microwave
  • the exhaust gas is activated so that the source gas concentration after activation is 0.05 times or more and 0.5 times or less than the concentration of the source gas before activation.
  • a plasma film forming apparatus further comprising a system, a source gas supply system, and a controller for controlling the microwave supply system.
  • the present invention is based on microwave energy based on a raw material gas of a compound composed of carbon and fluorine and having a single triple bond, one or more double bonds, or a conjugated double bond! Fluorine-added to the substrate surface by the CF or CF-containing film-forming species obtained
  • An airtight processing container provided with a mounting table on which the substrate is mounted;
  • a raw material gas supply system for adjusting the flow rate of the raw material gas and supplying the raw material gas
  • a source gas supply member that has a facing surface that is opposed to the mounting table in which a source gas supply port is formed, and that discharges the source gas supplied from the source gas supply system into the processing container from the supply port;
  • a discharge gas supply system for supplying a discharge gas by adjusting a flow rate
  • a discharge gas supply member for forming a discharge gas supply port and having a facing surface facing the mounting table, and discharging discharge gas supplied from the discharge gas supply system into the processing vessel from the supply port;
  • a radial line slot antenna provided facing the mounting table
  • a microwave supply system for supplying power to the antenna by adjusting the power of the microwave
  • the distance between the substrate surface on the mounting table and the facing surface of the source gas supply member is 70 m. m or more and 105 mm or less
  • the distance between the substrate surface on the mounting table and the facing surface of the discharge gas supply member is 100 mm or more and 140 mm or less
  • the exhaust system, the raw material gas supply system, and the discharge gas supply system are controlled so that the pressure in the processing container is 7.32 Pa or more and 8.65 Pa or less, and the antenna member is attached to the antenna member.
  • a plasma film forming apparatus further comprising a controller for controlling the microwave supply system so that the electric power of the supplied microwave is 2000 W or more and 2300 W or less.
  • the "discharge gas” is a substance gas that, unlike the raw material gas, does not generate a deposit itself even if it is converted to plasma, and corresponds to, for example, argon gas or krypton gas.
  • “activate the source gas based on the microwave energy” means that the source gas itself is directly converted into plasma by the microwave energy and activated. This concept includes both cases where the discharge gas is converted into plasma by the energy of the gas and the raw material gas is activated by the plasmaized discharge gas.
  • the present invention also provides an airtight processing container provided with a mounting table on which a substrate is mounted, an exhaust system for exhausting an atmosphere in the processing container,
  • a raw material gas supply system for adjusting the flow rate of the raw material gas and supplying the raw material gas
  • a source gas supply member that has a facing surface that is opposed to the mounting table in which a source gas supply port is formed, and that discharges the source gas supplied from the source gas supply system into the processing container from the supply port;
  • a radial line slot antenna provided facing the mounting table
  • a microwave supply system for supplying power to the antenna by adjusting the power of the microwave
  • the source gas of a compound consisting of carbon and fluorine, which has a single triple bond, one or more double bonds, or a conjugated double bond, is activated based on the energy of the microwave. Fluorine-added carbon film on the substrate surface using the obtained CF or CF-containing film-forming species
  • the exhaust system and the raw material gas are activated so that the raw material gas concentration after activation is 0.05 times or more and 0.5 times or less than the concentration of the raw material gas before activation.
  • a supply system and a storage medium storing a program for controlling the microwave supply system are provided.
  • the present invention also provides an airtight processing container provided with a mounting table on which a substrate is mounted, an exhaust system for exhausting the atmosphere in the processing container,
  • a raw material gas supply system for adjusting the flow rate of the raw material gas and supplying the raw material gas
  • a source gas supply member that has a facing surface that is opposed to the mounting table in which a source gas supply port is formed, and that discharges the source gas supplied from the source gas supply system into the processing container from the supply port;
  • a discharge gas supply system for supplying a discharge gas by adjusting a flow rate
  • a discharge gas supply member for forming a discharge gas supply port and having a facing surface facing the mounting table, and discharging discharge gas supplied from the discharge gas supply system into the processing vessel from the supply port;
  • a radial line slot antenna provided facing the mounting table
  • a microwave supply system for supplying power to the antenna by adjusting the power of the microwave
  • the distance between the substrate surface on the mounting table and the facing surface of the source gas supply member is 70 mm or more and 105 mm or less
  • the source gas of a compound consisting of carbon and fluorine, which has a single triple bond, one or more double bonds, or a conjugated double bond, is activated based on the energy of the microwave. Fluorine-added carbon film on the substrate surface using the obtained CF or CF-containing film-forming species
  • the exhaust system, the source gas supply system, and the discharge gas supply system are controlled so that the pressure in the processing container is 7.32 Pa or more and 8.65 Pa or less.
  • a storage medium storing a program for controlling the microwave supply system so that the microwave power supplied to the antenna member is 2000 W or more and 2300 W or less is provided.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a plasma film forming apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a source gas supply member used in the film forming apparatus of FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a partial cross section of an antenna unit used in the film forming apparatus of FIG.
  • FIG. 4 is a view showing a raw material gas compound used in the film forming apparatus of FIG.
  • FIG. 5 is a view showing a raw material gas compound used in the film forming apparatus of FIG.
  • FIG. 6 is a predicted figure of the decomposition of CF gas when it is turned into plasma.
  • FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between leakage current and pressure, which was performed to determine the pressure conditions during film formation.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the leakage current and the microphone mouth wave power, which was performed to determine the microwave power condition during film formation.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the leakage current and the distance, which was performed to determine the distance between the wafer surface and the facing surface of the raw material gas supply member as the film formation condition.
  • FIG. 10 shows the mass spectrometry spectrum of CF gas when the CF gas is not converted into plasma.
  • FIG. 11 is a mass spectrometry spectrum diagram of the CF gas when the CF gas is turned into plasma.
  • This plasma film forming apparatus is a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus that generates plasma using a radial line slot antenna (RLSA).
  • the plasma film forming apparatus shown in FIG. 1 includes a substantially cylindrical airtight processing container 1. The side wall and bottom of this processing vessel 1 A conductor such as aluminum-added stainless steel is formed, and a protective film made of oxidized aluminum is formed on the inner wall surface.
  • a mounting table 11 for mounting a wafer (substrate) W is provided through an insulating material 11a at substantially the center of the bottom surface thereof.
  • the mounting table 11 is made of, for example, aluminum nitride (A1N) or aluminum oxide (Al 2 O 3). Inside the mounting table 11
  • a cooling jacket l ib for passing a cooling medium is provided, and a heater (not shown) that forms a temperature control system together with 1 lb of the cooling jacket is provided.
  • the upper surface of the mounting table 11 is configured as an electrostatic chuck.
  • the mounting table 11 has a built-in non-illustrated electrode connected to a high frequency power supply 12 for bias of 13.56 MHz, for example, and the surface of the mounting table 11 is brought into a negative potential by the high frequency for noise. Ions are attracted with high verticality.
  • the ceiling of the processing container 1 is airtightly covered with a substantially disc-shaped discharge gas supply member 2 made of, for example, aluminum oxide.
  • a plurality of discharge gas supply ports 21 are formed on the bottom surface of the discharge gas supply member 2 that faces the mounting table 11. These gas supply ports 21 communicate with the discharge gas supply path 23 through a gas flow path 22 formed inside the supply member 2.
  • the discharge gas supply path 23 is connected to an argon (Ar) gas supply source 24 and a hydrogen (H) gas supply source 25 which are discharge gases. From source 24, 25
  • the supplied gas is uniformly discharged from the gas supply port 21 to the space below the supply member 2 through the discharge gas supply path 23 and the gas flow path 22.
  • the distance L2 between the bottom surface (opposing surface) of the discharge gas supply member 2 and the surface of the wafer W on the mounting table 11 is set to 100 mm or more and 140 mm or less.
  • a gas supply member 3 is provided. This source gas supply member 3 partitions the inside of the processing vessel 1 into an upper plasma generation space S1 and a lower processing space S2.
  • a plurality of source gas supply ports 31 are formed on the bottom surface of the supply member 3, which is a surface facing the mounting table 11. As shown also in FIG. 2, these gas supply ports 31 communicate with the raw material gas supply passage 33 through gas passages 32 formed in a lattice shape inside the supply member 3. .
  • the source gas supply path 33 is connected to a supply source 35 of CF gas which is a source gas.
  • the source gas supplied from the supply source 35 is uniformly discharged from the gas supply port 31 to the space below the supply member 3 through the source gas supply channel 33 and the gas channel 32.
  • the distance L1 between the bottom surface (opposite surface) of the source gas supply member 3 and the surface of the wafer W on the mounting table 11 is set to 70 mm or more and 105 mm or less!
  • the raw material gas supply member 3 has a plurality of vertical through holes 34 formed therein. These through-holes 34 are for passing the plasma and the source gas in the plasma downward, and are formed between the adjacent gas flow paths 32.
  • reference numerals VI, V2, and V3 indicate valves
  • reference numerals 101, 102, and 103 indicate mass flow controllers (MFCs).
  • the discharge gas supply system 7 is configured to supply the argon gas, which is the discharge gas, with the flow rate adjusted mainly by the argon gas supply source 24 and the MFC 101. Also, mainly due to the supply source of CF gas 35 and MFC103
  • a raw material gas supply system 8 for supplying the raw material gas by adjusting the flow rate is configured.
  • the RLSA 4 includes an antenna body 41 made of a substantially disk-shaped conductor, and a planar antenna member (slot plate) 42 made of a disk-shaped conductor attached to the lower surface of the body 41. Have it.
  • the antenna main body 41 and the planar antenna member 42 constitute a flat hollow circular waveguide.
  • a slow phase plate 43 made of a low loss dielectric material such as 3 4 is provided.
  • the retardation plate 43 is for shortening the guide wavelength in the microwave circular waveguide.
  • the RLSA 4 configured as described above is attached to the processing container 1 via a seal member (not shown) so that the planar antenna member 42 is in close contact with the cover plate 13.
  • This RLS A4 is connected to a microwave generator 45 capable of adjusting power via a coaxial waveguide 44.
  • the waveguide 44 and the microwave generator 45 constitute a microwave supply system 9 that adjusts the power of, for example, a microwave having a frequency of 2.45 GHz or 8.3 GHz and supplies it to the RLSA 4.
  • the waveguide 44A outside the coaxial waveguide 44 is an antenna. Connected to the main body 41, the central conductor 44B passes through the slow phase plate 43 and is connected to 42 plane antenna members.
  • the planar antenna member 42 has, for example, a copper plate force having a thickness of about 1 mm, and a large number of slot portions 46 are formed as shown in FIG.
  • Each slot portion 46 is formed in a substantially T-shape with a pair of slots 46a and 46b arranged slightly spaced apart from each other. These slot portions 46 are arranged, for example, concentrically or spirally along the circumferential direction of the planar antenna member 42.
  • the slots 46a and 46b are arranged so as to be substantially orthogonal to each other in each slot portion 46, circularly polarized waves including two orthogonal polarization components are radiated. .
  • the microwave is radiated from the planar antenna member 71 as a substantially planar wave.
  • the slot length of each slot 46a, 46b is not more than 1Z2 of the wavelength of the microwave on the coaxial waveguide 44 side in the planar antenna member 42, and in the planar antenna member 42
  • the size is set to be larger than the microwave wavelength 1Z2 of the plasma generation space side S1.
  • the microwave enters the plasma generation space side S1 through the slot portion 46, and does not return from the plasma generation space side S1 to the coaxial waveguide 44 side.
  • the plurality of slit portions 46 are concentrically arranged, and the radial interval between the slit portions 46 is, for example, 1Z2 of the wavelength of the microwave on the coaxial waveguide 44 side. Is set.
  • An exhaust pipe 14 is connected to the bottom of the processing container 1, and the exhaust pipe 14 is connected to a vacuum pump 50 via an exhaust pressure regulator 51.
  • the exhaust pipe 14, the vacuum pump 50, and the exhaust pressure regulator 51 constitute an exhaust system 5 that exhausts the atmosphere in the processing container 1 while adjusting the exhaust pressure!
  • This plasma deposition apparatus includes an exhaust system 5 (exhaust pressure regulator 51), a source gas supply system 8 (MFC103), a discharge gas supply system 7 (MFC101, 102), and a microwave supply system 9 (microwave).
  • a controller 6 for controlling the wave generator 45) is provided.
  • the controller 6 also controls the high frequency power supply 12 and valves V1 to V3. This controller 6 was created so that a fluorine-added carbon film was formed under predetermined film formation conditions. Run the control program.
  • Such a program can be stored in a storage medium such as a flexible disk, a compact disk, flash memory, or MO (Magneto-Optical Disk).
  • a wafer W having an aluminum wiring formed on the surface thereof is carried into the processing container 1 and placed on the mounting table 11. Subsequently, while exhausting the atmosphere of the processing container 1 by the exhaust system 5, Ar gas is supplied from the discharge gas supply system 7 through the discharge gas supply member 2 to 300 sccm, for example, and from the source gas supply system 8 to the CF through the source gas supply member 3.
  • the microwave supply system 9 supplies microwaves of 2.45 GHz, 2000 W to 2300 W to RLSA4.
  • the microwave generated by the microwave generator 45 propagates through the coaxial waveguide 44 in the TM mode, the TE mode, or the TEM mode, and reaches the planar antenna member 42 of the RLSA 4.
  • the microphone mouth wave that has reached the planar antenna member 42 is lowered from each slot portion 46 through the cover plate 13 and the discharge gas supply member 2 while the central force of the planar antenna member 42 is also propagated radially toward the peripheral region.
  • the cover plate 13 and the discharge gas supply member 2 are made of acid-aluminum, which is a material that can transmit microwaves. Therefore, the microwaves efficiently transmit these.
  • the microwave energy excites a high-density and uniform plasma of the discharge gas over the entire plasma generation space S1.
  • the plasma of the discharge gas flows into the processing space S2 below through the through hole 34 of the raw material gas supply member 3, and is supplied from the supply member 3 to the processing space S2.
  • the film-forming species that has reached the surface of the wafer W is formed as a fluorine-added carbon (CF) film.
  • CF fluorine-added carbon
  • Ar ions contained in the plasma of the discharge gas are attracted to the surface of the wafer W by the bias voltage for attracting the plasma, and the CF film formed at the corners on the pattern on the surface of the wafer W is scraped off by the sputter etching action.
  • the CF film is also deposited at the bottom of the pattern groove while expanding the opening of the pattern groove, and the CF film is embedded in the notch groove. Ueno and W on which the CF film is formed in this way are carried out of the processing container 1.
  • Pressure in the processing vessel is 7.32 Pa (55 mTorr) or more 8.65 Pa (65 mTorr) or less;
  • Microwave power is 2000 W or more and 2300 W or less (Because the diameter of the antenna member 42 is 368 mm, 1. 88 W / cm 2 ⁇ 2 16WZcm 2 ));
  • the distance L1 between the wafer W surface and the facing surface of the source gas supply member 3 is 70 mm or more and 105 mm or less;
  • the leakage current It is possible to form a fluorinated carbonocarbon film having a thermal stability as small as 9 X 10 _8 AZcm or less.
  • the source gas is not limited to CF gas, but is composed of carbon and fluorine, and includes a single triple bond, one
  • a compound gas having the above double bond or conjugated double bond can be used.
  • a gas for example, as shown in FIGS. 4 and 5, an annular CF gas (1,2,3,3,4) is used.
  • the fluorine-added carbon film differs in film quality such as leakage characteristics and thermal stability depending on the film formation conditions. Then, the film quality of the fluorine-added carbon film obtained under various film formation conditions was measured, and the distance between the pressure in the processing vessel, the microwave power, Weno, w, and the facing surface of the source gas supply member 3 was measured. It was recognized that the distance L2 between L1, wafer W and discharge gas supply member 2 and the parameters greatly influenced the film quality of the fluorine-added carbon film.
  • the pressure in the processing vessel is 7.32 Pa (55 mTorr) 8.65 Pa (65 mTorr) or less, microwave power 2000 W or more and 2300 W or less, distance L between wafer W surface and source gas supply member 3 facing surface L1 70 mm or more and 105 mm or less, wafer W and discharge gas supply member
  • the distance L2 from 2 was found to be 10 Omm or more and 140mm or less.
  • FIG. 6 shows this state as a graph.
  • the vertical axis is the gas concentration
  • the horizontal axis is the gas concentration.
  • It is a combination of various conditions (parameters) given to the service. This combination of conditions can be said to be conceptually (energy stored per unit volume of gas) X (time for which energy is given).
  • X time for which energy is given.
  • Figure 6 shows the force that can be obtained in various ways. In any case, this graph visualizes how C F and C F are generated as C F is decomposed.
  • Mass spectrometric measurements were performed for each. Then, the energy is not given to CF gas.
  • the peak indicating the presence of CF gas is large, and the peak indicating the presence of CF or CF is present.
  • the amount of CF was not about 65%.
  • C F is
  • the pressure in the processing vessel was 7.71 Pa (58 mTorr)
  • the microwave power was 2300 W
  • the energy given to the CF gas is optimized by optimizing the film forming conditions.
  • good leakage characteristics means that the leakage current is 9 ⁇ 10 _8 AZcm or less.
  • the intermediate gas is CF ion! /
  • the source gas from which the CF radical can be obtained is CF ion! /
  • CF ions and C F radicals which are formed only by C F ions and C F radicals, are also considered as film formation species.
  • a predetermined energy is applied to the CF gas regardless of the type of the plasma deposition apparatus.
  • the ratio of CF is CF and CF
  • the film forming process is performed using a larger number of film forming species, and a fluorine-added carbon film having good film quality such as leakage characteristics and thermal stability can be obtained.
  • the concentration of 4 6 3 3 5 8 can be measured with high accuracy by, for example, mass spectrometry or FTIR spectrometer. However, although peaks are detected by mass spectrometry for C F and C F,
  • the level when the Kursa is turned off is too low to accurately measure the concentration. Therefore, the present inventors define a region in which the ratio of C F is preferable based on the C F gas concentration.
  • the film-forming species obtained at the given time has a CF gas concentration after activation due to its energy.
  • 5 8 5 8 corresponds to the type of film obtained.
  • the 5 8 4 6 5 8 line intersects with the CF generation curve because the CF gas concentration drops to 50% before the activation.
  • the size of the CF peak is 1Z10. Optimum from this
  • Condition P is when 10% of undecomposed CF gas is present (90% of CF gas is decomposed)
  • the concentration of CF is considered to be considerably less than 1% before activity.
  • the concentration of CF is active in the present invention.
  • the condition is set to 5% or more.
  • the area of this condition is the C F and C F darkness in Figure 6.
  • the film formation conditions correspond to the leak characteristics of the fluorine-added carbon film. If the conditions are outside the range of the optimization conditions, the leak characteristics deteriorate. In other words, the leak characteristics In relation to the ratio of CF to CF in the film seed, the leakage current increases as the CF concentration increases.
  • the range of the optimization conditions and the leakage characteristics correspond to each other! /. Therefore, the fluorine-added carbon film is obtained by changing the parameters within the range of the optimization conditions, and the leakage current at that time is reduced. By measuring, the maximum leakage current can be grasped within the range of the optimization condition.
  • the maximum value of the leakage current of the fluorine-added carbon film formed within the range of the optimization condition is 9 X 10 _8 AZcm. leakage current) is 8. 5 X 10 _9 AZcm. From this, the present inventors have grasped that the leakage current of the fluorine-added carbon film formed within the range of the optimization condition is a value within 10 times the minimum leakage current.
  • CF gas such as a plasma deposition system using ECR.
  • the present invention can be applied to a plasma film forming apparatus using ICP (inductively coupled plasma).
  • the flow rate of CF gas is 200 sccm and the flow rate of Ar gas is 300 sccm.
  • a 0.1 ⁇ m-thick fluorine-added carbon film was deposited on the wafer W, and the leakage current at this time was The flow was measured by the method described above. Similarly, a fluorine-added carbon film was formed under the same conditions except that the pressure in the processing vessel was changed, and the leakage current at this time was measured to investigate the pressure characteristics of the leakage current. The result is shown in FIG.
  • the range microwave power is 2000W ⁇ 2300W
  • a range of leakage current is 8. 1 X 10 _8 (AZcm) ⁇ 8. 5 X 10 _9 (AZcm), much smaller becomes is Me certification It is done. Therefore, it is understood that the leakage current depends on the microwave power, and the microwave power is preferably 2000 W to 2300 W.
  • the microwave power is less than 2400W
  • the leakage current is observed that would summer greater than 6. 5 X 10- 7 (A / cm). As described above, this condition is a region where all CFs are decomposed and no CF exists.
  • the range distance L1 is 70Mm ⁇ 105mm, leakage current 9 X 10 _9 (A Zcm) ⁇ 7. Is 3 X 10 _8 (AZcm) and the much smaller observed. Therefore, the leakage current depends on the distance L1, which is 70mn! It is understood that ⁇ 105 mm is preferred.
  • a fluorine-added carbon film was formed under the optimum condition P in the same manner as in Experimental Example 1 except that no plasma was generated using the plasma film forming apparatus described above, and the mass spectrometry spectrum at this time was measured.
  • the mass spectrometric vector was measured in the same manner for the plasma generated under the same conditions. The results are shown in Fig. 10 when the plasma is not generated and Fig. 11 when the plasma is generated.
  • the measurement point of the spectrum is important because it includes at least the factor of (energy) X (time).
  • measurement was performed at a measurement point MP at a position 1 Ocm below the wafer placement surface of the placement table 11 shown in FIG. This measurement point MP is where the gas is not energized and does not decompose further.
  • a C F peak was detected at 00.
  • the peak at mass 219 does not generate plasma.

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Abstract

　気密な処理容器（１）内に載置された基板（Ｗ）に対し、ラジアルラインスロットアンテナ（４）にマイクロ波を導くことによりプラズマを発生させる。処理容器内の圧力が７．３２Ｐａ以上８．６５Ｐａ以下、マイクロ波電力が２０００Ｗ以上２３００Ｗ以下、基板表面と原料ガス供給部材（３）の対向面との間の距離（Ｌ１）が７０ｍｍ以上１０５ｍｍ以下、基板表面と放電ガス供給部材（２）との距離（Ｌ２）が１００ｍｍ以上１４０ｍｍ以下の条件を設定する。その条件下で、環状Ｃ5Ｆ8ガスよりなる原料ガスをマイクロ波のエネルギーに基づいて活性化する。これにより、Ｃ4Ｆ6のイオンやラジカルを多く含む成膜種が得られる。これによりリーク特性や熱的安定性に優れたフッ素添加カーボン膜を成膜する。

Description

明 細 書
プラズマ成膜方法およびプラズマ成膜装置
技術分野
[0001] 本発明は、プラズマを利用してフッ素添加カーボン膜 (フロロカーボン膜)を成膜す る技術に関する。
背景技術
[0002] 半導体デバイスの高集積ィ匕を図るための一つの手法として多層配線構造が採用さ れている。多層配線構造をとるためには、隣り合う配線層同士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。この層 間絶縁膜の代表的なものとしてシリコン酸ィ匕膜があるが、デバイスの動作速度をより 一層早くす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いる。
[0003] このような背景から、シリコン酸ィ匕膜に比べて大幅に比誘電率を下げることのできる フッ素添加カーボン膜が注目されている。このフッ素添加カーボン膜は、炭素（C)と フッ素 (F)よりなる原料ガスをプラズマ化して得た成膜種により成膜される。原料ガス としては、 C Fガスや C Fガスなどが知られている。そのうち C Fガスを用いることで
4 8 5 8 5 8
、その分解生成物が立体構造を作り易ぐ C— F結合が強固にとなることが知られて いる。その結果、誘電率が低ぐリーク電流も小さぐ更に熱安定性に優れた層間絶 縁膜が得られる。
[0004] 特開平 11— 162960号公報には、原料ガスとして環状構造の C Fガスを用いてフ
5 8
ッ素添加カーボン膜を成膜する技術が記載されている。具体的には、電子サイクロト ロン共鳴 (ECR)によって Arガスなどのプラズマ発生用のガスをプラズマ化し、このプ ラズマにより C Fガスを活性ィ匕して、フッ素添加カーボン膜を半導体ウェハ（以下ゥ
5 8
ェハという）上に成膜している。
[0005] しカゝしながら、 C Fガスを原料ガスとして用いた場合であっても、形成された膜のリ
5 8
ーク電流、熱安定性等の膜特性が異なる場合があることが認められる。本発明者らは 、このフッ素添加カーボン膜の膜特性には成膜条件が大きく関係していると捉えてい る。詳しくは、成膜条件によって C Fガス力 得られる成膜種が異なり、この成膜種の 違いによって膜特性が大きく変化すると認識している。従って、成膜条件の適正化を 図ることにより、膜特性の良好なフッ素添加カーボン膜を形成できると捉えている。 発明の開示
[0006] 本発明は、このような事情の下になされたものであり、成膜条件の適正化により所望 の成膜種を得ることで、リーク特性や熱安定性に優れた特性を有するフッ素添加カー ボン膜の成膜を行うことのできるプラズマ成膜方法およびプラズマ成膜装置を提供す ることを目的とする。また、本発明は、そのような成膜を行うようにプラズマ成膜装置を 制御するプログラムを格納した記憶媒体を提供することを目的とする。
[0007] この目的を達成するために、本発明は、炭素とフッ素よりなり、単一の三重結合、 1 つ以上の二重結合、若しくは共役二重結合を持つ化合物の原料ガスをマイクロ波の エネルギーに基づいて活性ィ匕し、これにより得られた C Fないし C Fを含む成膜種
4 6 4 5
によりフッ素添加カーボン膜を成膜するプラズマ成膜方法において、活性化後の原 料ガス濃度が活性ィ匕前の原料ガス濃度の 0. 05倍以上 0. 5倍以下となるように原料 ガスを活性ィ匕する、ことを特徴とするプラズマ成膜方法を提供する。
[0008] 例えば、前記単一の三重結合を 1つ持つ化合物はォクタフルォロペンチンである。
例えば、前記 1つ以上の二重結合を持つ化合物は、ォクタフルォロシクロペンテン、 デカフルォロシクロへキセン、およびォクタフルォロシクロへキサジェンよりなる群から 選択される。例えば、前記共役二重結合を持つ化合物はォクタフルォロペンタジェン である。
[0009] また本発明は、炭素とフッ素よりなり、単一の三重結合、 1つ以上の二重結合、若し くは共役二重結合を持つ化合物の原料ガスをマイクロ波のエネルギーに基づ!/ヽて活 性化し、これにより得られた C Fないし C Fを含む成膜種により基板表面にフッ素添
4 6 4 5
カロカーボン膜を成膜するプラズマ成膜装置にぉ 、て、
前記基板を載置する載置台が内部に設けられた気密な処理容器と、
この処理容器内の雰囲気を排気する排気システムと、
前記原料ガスを流量調整して供給する原料ガス供給システムと、
原料ガス供給口が形成されて前記載置台に対向する対向面を有し、前記原料ガス 供給システムから供給される原料ガスを前記供給口から前記処理容器内に吐出する 原料ガス供給部材と、
前記載置台に対向して設けられたラジアルラインスロットアンテナと、
このアンテナに対してマイクロ波を電力調整して供給するマイクロ波供給システムと
を備え、
成膜時において、活性ィ匕後の原料ガス濃度が活性ィ匕前の原料ガス濃度の 0. 05倍 以上 0. 5倍以下となるように前記原料ガスが活性ィ匕されるよう、前記排気システム、 前記原料ガス供給システム、および前記マイクロ波供給システムを制御する制御器を 更に備える、ことを特徴とするプラズマ成膜装置を提供する。
また本発明は、炭素とフッ素よりなり、単一の三重結合、 1つ以上の二重結合、若し くは共役二重結合を持つ化合物の原料ガスをマイクロ波のエネルギーに基づ!/ヽて活 性化し、これにより得られた C Fないし C Fを含む成膜種により基板表面にフッ素添
4 6 4 5
カロカーボン膜を成膜するプラズマ成膜装置にぉ 、て、
前記基板を載置する載置台が内部に設けられた気密な処理容器と、
この処理容器内の雰囲気を排気する排気システムと、
前記原料ガスを流量調整して供給する原料ガス供給システムと、
原料ガス供給口が形成されて前記載置台に対向する対向面を有し、前記原料ガス 供給システムから供給される原料ガスを前記供給口から前記処理容器内に吐出する 原料ガス供給部材と、
放電ガスを流量調整して供給する放電ガス供給システムと、
放電ガス供給口が形成されて前記載置台に対向する対向面を有し、前記放電ガス 供給システムから供給される放電ガスを前記供給口から前記処理容器内に吐出する 放電ガス供給部材と、
前記載置台に対向して設けられたラジアルラインスロットアンテナと、
このアンテナに対してマイクロ波を電力調整して供給するマイクロ波供給システムと
を備え、
前記載置台上の基板表面と前記原料ガス供給部材の対向面との間の距離が 70m m以上 105mm以下であり、
前記載置台上の基板表面と前記放電ガス供給部材の対向面との間の距離が 100 mm以上 140mm以下であり、
成膜時において、前記処理容器内の圧力が 7. 32Pa以上 8. 65Pa以下となるよう に前記排気システム、前記原料ガス供給システム、および前記放電ガス供給システ ムを制御すると共に、前記アンテナ部材に供給されるマイクロ波の電力が 2000W以 上 2300W以下となるように前記マイクロ波供給システムを制御する制御器を更に備 える、ことを特徴とするプラズマ成膜装置を提供する。
[0011] ここで「放電ガス」とは、原料ガスとは異なり、プラズマ化されてもそれ自体は堆積物 を生じさせな 、物質のガスであって、例えばアルゴンガスやクリプトンガスが該当する そして、本発明にお 、て「マイクロ波のエネルギーに基づ 、て原料ガスを活性化す る」とは、マイクロ波のエネルギーにより原料ガス自体を直接プラズマ化して活性ィ匕す る場合と、マイクロ波のエネルギーにより放電ガスをプラズマ化し、このプラズマ化し た放電ガスにより原料ガスを活性ィ匕する場合の両方の場合を含む概念である。
[0012] また本発明は、基板を載置する載置台が内部に設けられた気密な処理容器と、 この処理容器内の雰囲気を排気する排気システムと、
前記原料ガスを流量調整して供給する原料ガス供給システムと、
原料ガス供給口が形成されて前記載置台に対向する対向面を有し、前記原料ガス 供給システムから供給される原料ガスを前記供給口から前記処理容器内に吐出する 原料ガス供給部材と、
前記載置台に対向して設けられたラジアルラインスロットアンテナと、
このアンテナに対してマイクロ波を電力調整して供給するマイクロ波供給システムと
、を備えたプラズマ成膜装置を用いて、
炭素とフッ素よりなり、単一の三重結合、 1つ以上の二重結合、若しくは共役二重結 合を持つ化合物の原料ガスをマイクロ波のエネルギーに基づ 、て活性ィ匕し、これに より得られた C Fないし C Fを含む成膜種により基板表面にフッ素添加カーボン膜
4 6 4 5
を成膜する際に、 活性ィ匕後の原料ガス濃度が活性ィ匕前の原料ガス濃度の 0. 05倍以上 0. 5倍以下 となるように前記原料ガスが活性ィ匕されるよう、前記排気システム、前記原料ガス供給 システム、および前記マイクロ波供給システムを制御するプログラムを格納した記憶 媒体を提供する。
また本発明は、基板を載置する載置台が内部に設けられた気密な処理容器と、 この処理容器内の雰囲気を排気する排気システムと、
前記原料ガスを流量調整して供給する原料ガス供給システムと、
原料ガス供給口が形成されて前記載置台に対向する対向面を有し、前記原料ガス 供給システムから供給される原料ガスを前記供給口から前記処理容器内に吐出する 原料ガス供給部材と、
放電ガスを流量調整して供給する放電ガス供給システムと、
放電ガス供給口が形成されて前記載置台に対向する対向面を有し、前記放電ガス 供給システムから供給される放電ガスを前記供給口から前記処理容器内に吐出する 放電ガス供給部材と、
前記載置台に対向して設けられたラジアルラインスロットアンテナと、
このアンテナに対してマイクロ波を電力調整して供給するマイクロ波供給システムと
を備え、
前記載置台上の基板表面と前記原料ガス供給部材の対向面との間の距離が 70m m以上 105mm以下であり、
前記載置台上の基板表面と前記放電ガス供給部材の対向面との間の距離が 100 mm以上 140mm以下であるプラズマ成膜装置を用いて、
炭素とフッ素よりなり、単一の三重結合、 1つ以上の二重結合、若しくは共役二重結 合を持つ化合物の原料ガスをマイクロ波のエネルギーに基づ 、て活性ィ匕し、これに より得られた C Fないし C Fを含む成膜種により基板表面にフッ素添加カーボン膜
4 6 4 5
を成膜する際に、
前記処理容器内の圧力が 7. 32Pa以上 8. 65Pa以下となるように前記排気システ ム、前記原料ガス供給システム、および前記放電ガス供給システムを制御すると共に 、前記アンテナ部材に供給されるマイクロ波の電力が 2000W以上 2300W以下とな るように前記マイクロ波供給システムを制御するプログラムを格納した記憶媒体を提 供する。
[0014] 本発明によれば、プラズマによる原料ガスの活性ィ匕状態の適正化を図ることにより、 原料ガスの分解により C Fや C Fを多く含む成膜種を選択的に得ることができる。そ
4 6 4 5
して、このような成膜種を用いて成膜を行うことによって、リーク特性や熱安定性に優 れた特性を有するフッ素添加カーボン膜を成膜することができる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]は、本発明に係るプラズマ成膜装置の一実施形態を示す縦断断面図である。
[図 2]は、図 1の成膜装置に用いられる原料ガス供給部材を示す平面図である。
[図 3]は、図 1の成膜装置に用いられるアンテナ部を一部断面で示す斜視図である。
[図 4]は、図 1の成膜装置で用いられる原料ガスの化合物を示す図である。
[図 5]は、図 1の成膜装置で用いられる原料ガスの化合物を示す図である。
[図 6]は、 C Fガスをプラズマ化したときの C Fガスの分解予想図である。
5 8 5 8
[図 7]は、成膜時の圧力条件を確定するために行った、リーク電流と圧力との関係を 示す特性図である。
[図 8]は、成膜時のマイクロ波電力条件を確定するために行った、リーク電流とマイク 口波電力との関係を示すグラフである。
[図 9]は、成膜条件としてのウェハ表面と原料ガス供給部材の対向面との間の距離を 確定するために行った、リーク電流と当該距離との関係を示すグラフである。
[図 10]は、 C Fガスをプラズマ化していないときの C Fガスの質量分析スペクトル図
5 8 5 8
である。
[図 11]は、 C Fガスをプラズマ化したときの C Fガスの質量分析スペクトル図である。
5 8 5 8
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明によるプラズマ成膜装置の一実施形態について説明する。このプラズ マ成膜装置は、ラジアルラインスロットアンテナ (RLSA)を用いてプラズマを発生させ る CVD (Chemical Vapor Deposition)装置である。図 1に示すプラズマ成膜装置 は、略円筒状の気密な処理容器 1を備えている。この処理容器 1の側壁や底部は、 導体例えばアルミニウム添加ステンレススチール等により構成され、内壁面には酸ィ匕 アルミニウムよりなる保護膜が形成されて 、る。
[0017] 処理容器 1内には、その底面のほぼ中央に、ウェハ（基板) Wを載置するための載 置台 11が絶縁材 11aを介して設けられている。この載置台 11は、例えば窒化アルミ -ゥム (A1N)もしくは酸ィ匕アルミニウム (Al O )より構成される。載置台 11の内部には
2 3
、冷却媒体を通流させる冷却ジャケット l ibが設けられると共に、この冷却ジャケット 1 lbと併せて温調システムを形成する図示しな 、ヒータが設けられて 、る。載置台 11 の上面は静電チャックとして構成されている。また載置台 11には、例えば 13. 56M Hzのバイアス用高周波電源 12が接続される図示しな ヽ電極が内蔵され、ノ ィァス用 高周波により載置台 11の表面を負電位とすることでプラズマ中のイオンを高い垂直 性で引き込むようにしている。
[0018] 処理容器 1の天井は、例えば酸化アルミニウムで形成された略円盤形状の放電ガ ス供給部材 2によって気密に覆われて 、る。この放電ガス供給部材 2の載置台 11と 対向する対向面である底面には、複数の放電ガス供給口 21が形成されている。これ らのガス供給口 21は、供給部材 2内部に形成されたガス流路 22を介して、放電ガス 供給路 23と連通している。放電ガス供給路 23は、放電ガスであるアルゴン (Ar)ガス の供給源 24と、水素 (H )ガスの供給源 25とに接続されている。供給源 24, 25から
2
供給されるガスは、放電ガス供給路 23およびガス流路 22を通じて、ガス供給口 21か ら供給部材 2の下方の空間に向力つて一様に吐出される。放電ガス供給部材 2の底 面（対向面）と載置台 11上のウェハ Wの表面との間の距離 L2は 100mm以上 140m m以下に設定されている。
[0019] 載置台 11と放電ガス供給部材 2との間には、例えばマグネシウム (Mg)を含んだァ ルミ-ゥム合金やアルミニウム添加ステンレススチール等の導電体により形成される 略円盤形状の原料ガス供給部材 3が設けられている。この原料ガス供給部材 3は、処 理容器 1内を上側のプラズマ生成空間 S1と下側の処理空間 S2とに仕切っている。こ の供給部材 3の載置台 11と対向する対向面である底面には、複数の原料ガス供給 口 31が形成されている。図 2にも示すように、これらのガス供給口 31は、供給部材 3 内部に格子状に形成されたガス流路 32を介して、原料ガス供給路 33と連通して ヽる 。原料ガス供給路 33は、原料ガスである C Fガスの供給源 35と接続されている。供
5 8
給源 35から供給される原料ガスは、原料ガス供給路 33およびガス流路 32を通じて、 ガス供給口 31から供給部材 3の下方の空間に向力つて一様に吐出される。原料ガス 供給部材 3の底面 (対向面）と載置台 11上のウェハ Wの表面との間の距離 L1は 70 mm以上 105mm以下に設定されて!、る。
[0020] 図 2にも示すように、原料ガス供給部材 3には、複数の垂直方向の貫通孔 34が形 成されている。これらの貫通孔 34は、プラズマやプラズマ中の原料ガスを下方へ通 過させるためのものであり、隣接するガス流路 32同士の間に形成されている。
[0021] 図 1中、符号 VI, V2, V3で示すのはバルブ、符号 101, 102, 103で示すのはマ スフローコントローラ（MFC)である。そして、主にアルゴンガスの供給源 24および M FC101により、放電ガスであるアルゴンガスを流量調整して供給する放電ガス供給 システム 7が構成されている。また、主に C Fガスの供給源 35および MFC103により
5 8
、原料ガスを流量調整して供給する原料ガス供給システム 8が構成されて ヽる。
[0022] 放電ガス供給部材 2の上には、例えば酸ィ匕アルミニウムなどの誘電体により構成さ れたカバープレート 13が気密に取り付けられ、このカバープレート 13の上には、 RL SA4が設けられている。この RLSA4は、図 3にも示すように、略円盤形状の導体から なるアンテナ本体 41と、この本体 41の下面に取り付けられた円盤形状の導体からな る平面アンテナ部材 (スロット板) 42とを有して 、る。これらアンテナ本体 41と平面ァ ンテナ部材 42により、扁平な中空の円形導波管が構成されている。平面アンテナ部 材 42とアンテナ本体 41との間には、例えば酸ィ匕アルミニウムゃ窒化ケィ素（Si N )
3 4 等の低損失の誘電体材料により構成された遅相板 43が設けられて ヽる。この遅相板 43は、マイクロ波の円形導波管内での管内波長を短くするためのものである。
[0023] このように構成された RLSA4は、平面アンテナ部材 42がカバープレート 13に密接 するように、図示しないシール部材を介して処理容器 1に装着されている。この RLS A4は、同軸導波管 44を介して電力調整可能なマイクロ波発生器 45と接続されて ヽ る。これらの導波管 44およびマイクロ波発生器 45により、例えば周波数が 2. 45GH zあるいは 8. 3GHzのマイクロ波を電力調整して RLSA4へ供給するマイクロ波供給 システム 9が構成されている。なお、同軸導波管 44の外側の導波管 44Aはアンテナ 本体 41に接続され、中心導体 44Bは遅相板 43を貫通して平面アンテナ部材 42〖こ 接続されている。
[0024] 平面アンテナ部材 42は、例えば、厚さ lmm程度の銅板力 なり、図 3に示すように 多数のスロット部分 46が形成されている。各スロット部分 46は、互いに僅か〖こ離間し て配置された一対のスロット 46a, 46bで略 T字状に形成されている。それらのスロット 部分 46は、平面アンテナ部材 42の周方向に沿って、例えば同心円状や渦巻き状に 配置されている。このように、各スロット部分 46においてスロット 46aとスロット 46bとを 相互に略直交するような関係で配列しているので、 2つの直交する偏波成分を含む 円偏波が放射されることになる。一対のスロット 46a, 46bどうしを、遅相板 43により圧 縮されたマイクロ波の波長に対応した間隔で配列することにより、マイクロ波が平面ァ ンテナ部材 71から略平面波として放射される。
[0025] 具体的には、各スロット 46a, 46bのスロット長が平面アンテナ部材 42における同軸 導波管 44側のマイクロ波の波長の 1Z2以下の大きさであって、かつ平面アンテナ部 材 42におけるプラズマ生成空間側 S1のマイクロ波の波長の 1Z2よりも大きい寸法に 設定されている。これにより、マイクロ波がスロット部分 46を通ってプラズマ生成空間 側 S1に入り、プラズマ生成空間側 S1からは同軸導波管 44側に戻らな 、ようになって いる。また、平面アンテナ部材 42の底面において、複数のスリット部分 46は同心円 状に配列されると共に、スリット部分 46どうしの半径方向の間隔は、例えば同軸導波 管 44側のマイクロ波の波長の 1Z2に設定されている。
[0026] 処理容器 1の底部には排気管 14が接続され、この排気管 14は排気圧調整器 51を 介して真空ポンプ 50に接続されている。これらの排気管 14、真空ポンプ 50および排 気圧調整器 51により、排気圧を調整しつつ処理容器 1内の雰囲気を排気する排気 システム 5が構成されて!、る。
[0027] このプラズマ成膜装置は、排気システム 5 (排気圧調整器 51)、原料ガス供給システ ム 8 (MFC103)、放電ガス供給システム 7 (MFC101, 102)、およびマイクロ波供給 システム 9 (マイクロ波発生器 45)を制御する制御器 6を備えて 、る。この制御器 6は、 その他、高周波電源部 12やバルブ V1〜V3等の制御も行うものである。この制御器 6は、所定の成膜条件でフッ素添加カーボン膜の成膜が行われるように作成された 制御プログラムを実行する。そのようなプログラムは、例えばフレキシブルディスクゃコ ンパクトディスク、フラッシュメモリ、 MO (Magneto-Optical Disk)等の記憶媒体に格納 しておくことができる。
[0028] 続いて、この装置にて実施される本発明のプラズマ成膜方法について説明する。
先ず、例えば表面にアルミニウム配線が形成されたウェハ Wを処理容器 1内に搬入 して載置台 11上に載置する。続いて、排気システム 5により処理容器 1の雰囲気を排 気しつつ、放電ガス供給システム 7から放電ガス供給部材 2を通じて Arガスを例えば 300sccmで、原料ガス供給システム 8から原料ガス供給部材 3を通じて C Fガスを
5 8 例えば 150SCcmで、それぞれ処理容器 1内へ供給する。そして処理容器 1内を例え ば 7. 32Pa (55mTorr)以上 8. 65Pa (65mTorr)以下のプロセス圧力、例えば 7. 7 lPaに維持する。また、載置台 11の表面温度を 380°Cまで上昇させておく。
[0029] 一方、マイクロ波供給システム 9により RLSA4へ 2. 45GHz, 2000W以上 2300W 以下のマイクロ波を供給する。具体的には、マイクロ波発生器 45によって発生された マイクロ波が、 TMモード、 TEモードないし TEMモードで同軸導波管 44内を伝搬し て、 RLSA4の平面アンテナ部材 42に到達する。平面アンテナ部材 42に到達したマ イク口波は、平面アンテナ部材 42の中心部力も周縁領域に向けて放射状に伝搬され る間に、各スロット部分 46からカバープレート 13、放電ガス供給部材 2を通じて下方 のプラズマ生成空間 S1へ放出される。
[0030] ここでカバープレート 13と放電ガス供給部材 2はマイクロ波が透過可能な材料であ る酸ィ匕アルミニウムにより構成されて 、るので、マイクロ波はこれらを効率よく透過して いく。このとき、既述のような平面アンテナ部材 42のスリット構成により、円偏波が平面 アンテナ部材 42の平面に亘つて均一に放出され、下方のプラズマ生成空間 S1の電 界密度が均一化される。そしてこのマイクロ波のエネルギーにより、プラズマ生成空間 S1の全域に亘つて、放電ガスの高密度で均一なプラズマが励起される。
[0031] そして、この放電ガスのプラズマは、原料ガス供給部材 3の貫通孔 34を通じて下方 の処理空間 S2へ流れ込んで行き、当該供給部材 3から処理空間 S2に供給される C
5
Fガスを活性化する。
8
[0032] このようにじ Fガスが活性ィ匕されると、 C Fガスが分解され、後述するように活性種 として C Fイオンないし C Fラジカルが生成し、 C Fイオンや C Fラジカルを多く含
4 6 4 6 4 6 4 6 む成膜種となる。ウェハ Wの表面上に到達した成膜種はフッ素添加カーボン (CF) 膜として成膜される。その際、プラズマ引き込み用のバイアス電圧により、放電ガスの プラズマに含まれる Arイオンがウェハ W表面に引き込まれ、スパッタエッチング作用 によりウェハ W表面のパターン上の角部に成膜した CF膜を削り取る。これにより、ノ ターン溝の間口を広げながら、パターン溝の底部力も CF膜を成膜して行き、ノター ン溝内にも CF膜が埋め込まれる。こうして CF膜が成膜されたウエノ、 Wは、処理容器 1から搬出される。
[0033] このように、 C Fガスを原料ガスとして、 RLS Aを利用したプラズマ成膜装置を用い
5 8
て、
処理容器内の圧力が 7. 32Pa (55mTorr)以上 8. 65Pa (65mTorr)以下； マイクロ波電力が 2000W以上 2300W以下（アンテナ部材 42の直径が 368mmで あることから、 1. 88W/cm2〜2. 16WZcm2とも言える）；
ウェハ W表面と原料ガス供給部材 3の対向面との間の距離 L1が 70mm以上 105m m以下；および、
ウェハ W表面と放電ガス供給部材 2の対向面との間の距離 L2が 100mm以上 140 mm以下、の成膜条件の下で、原料ガスをプラズマ化してフッ素添加カーボン膜を成 膜すると、リーク電流が 9 X 10_8AZcm以下と小さぐ熱安定性に優れたフッ素添カロ カーボン膜を形成することができる。
[0034] この理由は、既述のように成膜条件の適正化を図ることにより、原料ガスである C F
5 8 ガス力 所望の成膜種である C Fを多く含む成膜種を選択的に生成できるからであ
4 6
ると推察される。
[0035] 原料ガスとしては、 C Fガスに限らず、炭素とフッ素よりなり、単一の三重結合、 1つ
5 8
以上の二重結合、若しくは共役二重結合を持つ化合物のガスを用いることができる。 そのようなガスとしては、例えば図 4および図 5に示すように、環状 C Fガス（1,2,3,3,4
5 8
，4,5,5— Octafluoro—l—cyclopentene、図 4 (a) ) ,環状 C F ガス（1，2，3，3，4，4，5，5，6，6—D
6 10
ecafluoro— 1— cyclohexeneゝ図 4 (b) )，環状 C Fガス（1，2，3，3，4，5，6，6— Octafluoro— 1,4—
6 8
cyclohexadiene,図 4 (c) ) ,単一の三重結合を持つ C Fガス（l，3，3，4，4，5，5，5-Octaflu oro— 1— pentyneゝ図 5 (a) ) ,共役二重結合を持つ C Fガス（1,1,2,3,4,5,5,5— Octafluor
5 8
0-1,3- pentadiene、図 5 (b) )等が挙げられる。
[0036] ここで C Fがフッ素添加カーボン膜の成膜種として有効であると見出した経緯につ
4 6
いて説明する。先ず本発明者らは、原料ガスとして環状の C Fガスを用いて得られた
5 8
フッ素添加カーボン膜が、成膜条件によってリーク特性や熱的安定性等の膜質が異 なることに着目した。そして、種々の成膜条件で得られたフッ素添加カーボン膜の膜 質を測定したところ、処理容器内の圧力、マイクロ波電力、ウエノ、 wと原料ガス供給 部材 3の対向面との間の距離 L1、ウェハ Wと放電ガス供給部材 2との距離 L2といつ たパラメータが、フッ素添加カーボン膜の膜質に大きな影響を与えて 、ることが認め られた。
[0037] そして、フッ素添加カーボン膜の好ましいリーク特性および熱的安定性を確保する ため成膜条件として、 RLSAを利用した CVDプラズマ成膜装置において、処理容器 内の圧力が 7. 32Pa (55mTorr)以上 8. 65Pa (65mTorr)以下、マイクロ波電力が 2000W以上 2300W以下、ウェハ W表面と原料ガス供給部材 3の対向面との間の距 離 L1が 70mm以上 105mm以下、ウェハ Wと放電ガス供給部材 2との距離 L2が 10 Omm以上 140mm以下という条件を見出した。以下、これらの成膜条件を「適正化条 件」という。
[0038] 一方、 C Fガスの各原子同士の結合エネルギーに基づいて、 C Fにエネルギーを
5 8 5 8 加えていくとどの結合が切れていくかをコンピュータによりシミュレーションした。更に
、その結果得られた分解生成物についても、同様にしてどの結合が切れていくかに ついてシミュレーションを行った。すると、先ずプラズマが発生していないときには C F
5 ガスの濃度が高ぐ C Fガスにエネルギーが与えられると、 C Fガスが分解して C F
8 5 8 5 8 4 6 イオンや C Fラジカルを生成し始めるという計算結果を得た。更に、与えるエネルギ
4 6
一量を徐々に多くしていったり、時間が経過したりすると、 C Fイオンや C Fラジカル
4 6 4 6 の量が次第に多くなつていく。そして、更にエネルギーを与えたり、更に時間が経過 したりすると、 C Fイオンや C Fラジカルが分解し始めて、 C Fイオンや C Fラジカ
4 6 4 6 3 3 3 3 ルを生成すると 、う計算結果を得た。
[0039] 図 6はこの様子をグラフとして表したものである。縦軸はガスの濃度でり、横軸はガ スに与えられる種々の条件 (パラメータ）の組み合わせである。この条件の組み合わ せは、概念としては、（ガスの単位体積当たりにカ卩えられるエネルギー） X (エネルギ 一が与えられる時間）となるものと言える。実際に種々の条件を設定してガスをプラズ マ化していくと、 C Fの濃度と分解生成物である C Fおよび C Fの濃度との組み合
5 8 4 6 3 3
わせが種々得られる力 これを予測してプロットしたものが図 6のグラフとなる。いずれ にしてもこのグラフは C Fの分解に伴い C F、 C Fが生成される様子を視覚化したも
5 8 4 6 3 3
のである。
[0040] 一方、 C Fガスにエネルギーを与えていない場合と、エネルギーを与えた場合との
5 8
各々について質量分析測定を行った。すると、 C Fガスにエネルギーを与えていな
5 8
い場合には、 C Fガスの存在を示すピークが大きぐ C Fや C Fの存在を示すピー
5 8 4 6 3 3
クは検出されな力つた。これに対して、エネルギーを与えた場合には、 C Fの存在を
5 8 示すピークが小さくなり、 C Fや C Fの存在を示すピークが検出された。これにより C
4 6 3 3
Fガスにエネルギーを与えることによって、 C Fは分解されて量が少なくなり、 C F
5 8 5 8 5 8 の分解生成物である C F、 C Fが生成されることが認められる。このようなこと力ら既
4 6 3 3
述のシミュレーション結果と、 C F、 C Fの生成を確認した質量分析結果とにより、図
4 6 3 3
6の分解予測図は正しいと言える。
[0041] 先の結果とを照らし合わせると、図 6において適正化条件に対応する領域は、 C F
4 6 の濃度が C Fおよび C Fの濃度より高い領域と思われる。その理由について述べる
5 8 3 3
。適正化条件に比べて処理容器内の圧力を低ぐマイクロ波電力を小さぐ距離 L1を 小さぐ或いは距離 L2を小さくすると、相対的に処理空間が狭まったような状態となり 、ガスが素早く排気されてしまう。このため、分子同士の衝突確率が小さくなるので、 図 6では C Fの濃度が高くなる方向にスライドする。実際に、処理容器内の圧力を 6
5 8
. 92Pa (52mTorr)にしたときの C Fの量を質量分析により測定したところ、分解し
5 8
ていない C Fの量は 65%程度であった。また電力を 2400Wにしたときには、 C Fは
5 8 5 8 検出できなかった。
[0042] C Fの濃度が高いと、成膜レートが小さくなつて成膜時間が長くなり、 C C結合が
5 8
多くなつてリーク電流が多くなるし、膜中の C Fが分解する等の理由力 熱的安定性
5 8
も悪くなる。また C Fがほとんど存在しないか全く存在しないと、 C Fの濃度が高くな り、 C C結合が多くなつてリーク電流が多くなるし、 CFとして脱離しやすい等の理由 力も熱的安定性も悪くなる。実際に、適正化条件力 外れた条件では、リーク特性、 熱的安定性が共に悪い。
[0043] 更に本発明者らが適正化条件の範囲で種々の実験を行って最適ポイントを絞り込 んだところ、処理容器内の圧力が 7. 71Pa (58mTorr)、マイクロ波電力が 2300W、 距離 L1が 85mm、距離 L2が 100mmという条件のときに、最もリーク電流が小さくな ることを把握した。このことから、 C Fの濃度が最も高くなる成膜条件が最適条件 P (
4 6
図 6)であると推察される。この際のリーク電流としては、 8インチサイズのウェハ Wに 対して厚さ 0. 1 μ mのフッ素添加カーボン膜を形成したときのリーク電流を測定し、こ のときの測定条件は lMVZcmとした。
[0044] このように本発明では、成膜条件の適正化を図ることにより、 C Fガスに与えるエネ
5 8
ルギーを適正化しているので、 C Fの濃度が高い成膜種を選択的に得ることができ
4 6
、リーク特性や熱的安定性が良好なフッ素添加カーボン膜を形成することができる。 ここでリーク特性が良好であるとは、リーク電流が 9 X 10_8AZcm以下であるいことを いう。
[0045] ここで、中間体として C Fイオンな!/、し C Fラジカルを得ることができる原料ガスとし
4 6 4 6
て図 4に示すィ匕合物のガスを用いて、適正化条件でフッ素添加カーボン膜の成膜処 理を行ったところ、全てについてリーク特性、熱的安定性に優れたフッ素添加カーボ ン膜を得ることができることが確認された。
[0046] また、 C Fイオンや C Fラジカルだけでなぐ C Fイオンや C Fラジカルも成膜種と
4 6 4 6 4 5 4 5 して有効である。そこで、中間体として C Fイオンないし C Fラジカルを得ることがで
4 5 4 5
きる原料ガスとして図 5に示すィ匕合物のガスを用いて、適正化条件でフッ素添加カー ボン膜の成膜処理を行ったところ、これらについてもリーク特性、熱的安定性に優れ たフッ素添加カーボン膜を得ることができることが確認された。なお、図 4および図 5 における矢印の右側に示される生成物は、これらの化合物のガスにエネルギーを与 えた場合、最初に生成されるイオン種、ラジカル種を示している。
[0047] 以上のように、プラズマ成膜装置の種類によらず、 C Fガスに所定のエネルギーを
5 8
与えてフッ素添加カーボン膜の成膜処理を行えば、 C Fの割合が C Fおよび C F よりも多い成膜種を用いて成膜処理を行うことになり、リーク特性や熱的安定性等の 膜質が良好なフッ素添加カーボン膜を得ることができる。
[0048] この際、図 6の分解予想図に示すように、 C Fガスの濃度と C Fの濃度との間、お
5 8 4 6
よび C Fの濃度と C Fの濃度との間には、それぞれ相関関係がある。ここで C Fガ
4 6 3 3 5 8 スの濃度は、例えば質量分析法や FTIR分光計等により精度良く測定することができ る。しかし、 C F、 C Fについては質量分析法によりピークは検出されるものの、ブラ
4 6 3 3
ズマを OFFしたときのレベルが低すぎて濃度を正確に測定することが困難である。そ こで、本発明者らは、 C Fガスの濃度に基づいて、 C Fの割合が好ましい領域を規
5 8 4 6
定することに着目した。
[0049] 具体的には、図 6の分解予想図によれば、 C Fガスに適正化条件のエネルギーを
5 8
与えたときに得られる成膜種は、そのエネルギーによる活性ィ匕後の C Fガス濃度が
5 8 活性化前の C Fガス濃度の 0. 05倍以上 0. 5倍以下となる条件で C Fを活性化し
5 8 5 8 たときに得られる成膜種に相当する。
[0050] つまり C Fが分解する量と C Fが生成する量とは等量であるので、 C Fの分解曲
5 8 4 6 5 8 線と C Fの生成曲線とが交差するのは、 C Fガス濃度が活性ィ匕前の 50%まで低下
4 6 5 8
した時点である。
[0051] また、 C Fの濃度が最大となる最適条件 Pで成膜したフッ素添加カーボン膜につい
4 6
て質量分析を行ったところ、エネルギーを与えたときの C Fのピークが、エネルギー
5 8
を与えていないときの C Fのピークの 1Z10の大きさになっている。このことから最適
5 8
条件 Pは、分解していない C Fガスが 10%存在する時点（C Fガスが 90%分解され
5 8 5 8
た時点）、つまり C Fガス濃度が活性ィ匕前の 10%まで低下した時点に相当する。
5 8
[0052] そして、 C Fが C Fよりも少なくなる領域においては、 C Fはほとんど存在しないは
4 6 3 3 5 8
ずであり、 C Fの濃度は活性前の 1%以下とかなり小さいと考えられる。しかしながら
5 8
、このポイントを正確に測定することができないので、本発明では C Fの濃度が活性
5 8
前の 5%以上という条件に設定している。この条件の領域は、図 6の C Fと C Fの濃
4 6 3 3 度曲線が交わるポイントよりも左に寄っていることは確実である。
[0053] また既述のように、成膜条件とフッ素添加カーボン膜のリーク特性は対応しており、 適正化条件の範囲から外れると、リーク特性が悪ィ匕してしまう。つまりリーク特性は、 成膜種中の C Fと C Fの比率に関係し、 C Fの濃度が高くなるとリーク電流は大きく
4 6 3 3 3 3
なっていく。これは成膜種中の Cが Fに比べて多くなり、これが絶縁性を妨げるためだ と推察される。
[0054] 従って C Fの量が最大となる最適条件 Pで成膜されたフッ素添加カーボン膜は、後
4 6
述の実験例より明らかなようにリーク電流が最小となる。これに対して、図 6において、 最適条件 Pよりも左側にシフトした C Fと C Fとがほぼ同量になる点や、最適条件 Pよ
4 6 5 8
りも右側にシフトした C Fと C Fとがほぼ同量になる点では、 C Fの濃度が最適条件
4 6 3 3 4 6
Pよりも小さくなるので、最適条件 Pよりもリーク電流が若干大きくなる。
[0055] このように適正化条件の範囲とリーク特性とが対応して!/、るので、この適正化条件 の範囲内でパラメータを変えてフッ素添加カーボン膜を得、そのときのリーク電流を 測定することにより、適正化条件の範囲内で最大のリーク電流を把握できる。後述の 実験例によれば、適正化条件の範囲内で成膜されたフッ素添加カーボン膜のリーク 電流の最大値は、 9 X 10_8AZcmであり、最適条件 Pのリーク電流最適値 (最小リー ク電流）が 8. 5 X 10_9AZcmである。このことから、本発明者らは適正化条件の範 囲内で成膜されたフッ素添加カーボン膜のリーク電流は、最小リーク電流の 10倍以 内の値であると把握している。
[0056] 以上のように、本発明では、 C Fガスに適正化されたエネルギーを与えることにより
5 8
C Fの濃度が高い成膜種を選択的に生成させることが要件である。このため、例え
4 6
ば ECRを利用したプラズマ成膜装置等のように、 C Fガスに与えるエネルギーが大
5 8
きすぎる装置では C Fの形で存在する時間が短すぎるので、結果的に C Fが少なく
4 6 4 6 なり、リーク特性や熱的安定性に優れたフッ素添加カーボン膜を成膜することは極め て困難であると考えられる。しかし、 ICP (誘導結合プラズマ)を利用したプラズマ成膜 装置等においては本発明を適用できると考えられる。
[0057] 続いて本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
(実験例 1)
上述のプラズマ成膜装置を用い、リーク電流が最小となる上記の最適条件 Pにて、 C Fガスの流量は 200sccm、 Arガスの流量は 300sccmとして、 8インチサイズのゥ
5 8
ェハ Wに対して、厚さ 0. 1 μ mのフッ素添加カーボン膜を成膜し、このときのリーク電 流を既述の手法により測定した。また同様に、処理容器内の圧力を変えた他は同様 の条件でフッ素添加カーボン膜を成膜し、このときのリーク電流を測定し、リーク電流 の圧力特性を調べた。この結果を図 7に示す。
この結果より、圧力が 7. 32Pa (55mTorr)〜8. 65Pa (65mTorr)のときには、リ ーク電流が 9 X 10—8 (AZcm)〜8. 5 X 10_9 (AZcm)の範囲であって、かなり小さ くなることが認められる。従って、リーク電流は処理容器内の圧力に依存し、圧力は 7 . 32Pa〜8. 65Paが好ましいことが理解される。一方、圧力が 6. 92Pa (52mTorr) 以下のときには、リーク電流が l X 10_7(AZcm)よりも大きくなつてしまうことが認め られる。この条件は、既述のように分解されていない C Fガスが 65%程度存在し、 C
5 8 4
Fの生成量が少ない領域であると考えられる。
6
[0058] (実験例 2)
上述のプラズマ成膜装置を用い、実験例 1と同様に最適条件 Pにてフッ素添加カー ボン膜を成膜し、このときのリーク電流を既述の手法により測定した。この際、マイクロ 波電力を変えた他は同様の条件でフッ素添加カーボン膜を成膜してリーク電流を測 定し、リーク電流のマイクロ波電力特性を調べた。この結果を図 8に示す。
この結果より、マイクロ波電力が 2000W〜2300Wの範囲では、リーク電流が 8. 1 X 10_8(AZcm)〜8. 5 X 10_9(AZcm)の範囲であって、かなり小さくなることが認 められる。従って、リーク電流はマイクロ波電力に依存し、マイクロ波電力は 2000W 〜2300Wが好ましいことが理解される。一方、マイクロ波電力が 2400W以下のとき には、リーク電流は 6. 5 X 10—7 (A/cm)より大きくなつてしまうことが認められる。こ の条件は、既述のように、全ての C Fが分解されて、 C Fが存在しない領域であって
5 8 5 8
、 C Fの分解が進行して C Fの濃度が高くなつてしまい、 C Fの量が少ない領域で
4 6 3 3 4 6
あると考えられる。
[0059] (実験例 3)
上述のプラズマ成膜装置を用い、実験例 1と同様に最適条件 Pにてフッ素添加カー ボン膜を成膜し、このときのリーク電流を既述の手法により測定した。この際、ウェハ W表面と原料ガス供給部材 3の対向面との間の距離 L1を変えた他は同様の条件で フッ素添加カーボン膜を成膜してリーク電流を測定し、リーク電流と距離 L1との関係 を調べた。この結果を図 9に示す。図 9に示すように、距離 L1力 70mm、 85mmおよ び 105mmのとき、リーク電流がそれぞれ 7. 3 X 10"8 (A/cm) , 9 X 10"9 (A/cm) および 2 X 10—8 (A/cm)であった。
この結果より、距離 L1が 70mm〜105mmの範囲では、リーク電流が 9 X 10_9 (A Zcm)〜7. 3 X 10_8 (AZcm)とかなり小さくなることが認められる。従って、リーク電 流は距離 L1に依存し、距離 L1は 70mn！〜 105mmが好ましいことが理解される。
[0060] (実験例 4)
上述のプラズマ成膜装置を用い、実験例 1と同様に最適条件 Pにてフッ素添加カー ボン膜を成膜し、このときのリーク電流を既述の手法により測定した。この際、ウェハ W表面と放電ガス供給部材 2との距離 L2を変えた他は同様の条件でフッ素添加力 一ボン膜を成膜してリーク電流を測定し、リーク電流と距離 L2との関係を調べた。 この結果より、距離 L2が 100mm〜140mmの範囲では、リーク電流が 1 X 10"8 (A Zcm)以下と小さくなることが認められた。なお、本発明者は、この距離 L2は、リーク 電流に及ぼす影響が上記距離 L1よりも小さいと考えている。ただし、距離 L2があまり 大きくなると、成膜速度が低下するおそれがある。しかし、距離 L2が 140mm程度で あれば、成膜速度の低下を懸念する必要はない。
[0061] (実験例 5)
上述のプラズマ成膜装置を用い、プラズマを発生させない他は、実験例 1と同様に 、最適条件 Pにてフッ素添加カーボン膜を成膜し、このときの質量分析スペクトルを測 定した。また同様の条件でプラズマを発生させた状態についても同様に質量分析ス ベクトルを測定した。この結果をプラズマを発生させないときについては図 10に、プラ ズマを発生させたときにっ 、ては図 11にそれぞれ示す。
[0062] なおここで、図 6の横軸については、少なくとも（エネルギー） X (時間）の要因を含 んでいることから、スペクトルの測定点は重要である。本実験例においては、図 1に示 す載置台 11のウェハ載置面から下側 1 Ocmのところの測定ポイント MPで測定した。 この測定ポイント MPは、ガスがエネルギーを与えられず、これ以上分解を起こさない 場所である。
[0063] この結果より、プラズマを発生させないときには、質量 219に C Fのピークが見られ るものの、 C Fや C Fに相当するピークは検出されない。一方、プラズマを発生させ
4 6 3 3
たときには、質量 219に C Fのピーク、質量 169に C Fのピークが検出され、質量 1
5 8 4 6
00に C Fのピークが検出された。また、質量 219のピークはプラズマを発生させない
3 3
場合よりの約 lZioの大きさになることが認められた。
[0064] このことから、最適条件でフッ素添加カーボン膜を成膜したときには、 C Fガスが分
5 8 解されて C F、 C Fが生成され、このときの C Fガスの濃度はプラズマのエネルギー
4 6 3 3 5 8
を与えないときの約 1Z10であり、この時点では 90%の C Fガスが分解されているこ
5 8
とが理解される。
[0065] なおこの質量分析スぺ外ルは、測定対象物質に Liイオンを付着させた状態で測 定された。この Liイオンが付く確率が物質によって異なるので、例えば C Fと C Fの
5 8 4 6 ように異なる物質では量の比較はできない。しかし、同じ物質であればピークの大きさ により量の比較を行うことができる。

Claims

請求の範囲
[1] 炭素とフッ素よりなり、単一の三重結合、 1つ以上の二重結合、若しくは共役二重結 合を持つ化合物の原料ガスをマイクロ波のエネルギーに基づ 、て活性ィ匕し、これに より得られた C Fないし C Fを含む成膜種によりフッ素添加カーボン膜を成膜するプ
4 6 4 5
ラズマ成膜方法において、
活性ィ匕後の原料ガス濃度が活性ィ匕前の原料ガス濃度の 0. 05倍以上 0. 5倍以下 となるように原料ガスを活性ィ匕する、ことを特徴とするプラズマ成膜方法。
[2] 前記単一の三重結合を持つ化合物はォクタフルォロペンチンである、ことを特徴と する請求項 1記載のプラズマ成膜方法。
[3] 前記 1つ以上の二重結合を持つ化合物は、ォクタフルォロシクロペンテン、デカフ ルォロシクロへキセン、およびォクタフルォロシクロへキサジェンよりなる群から選択さ れる、ことを特徴とする請求項 1記載のプラズマ成膜方法。
[4] 前記共役二重結合を持つ化合物はォクタフルォロペンタジェンである、ことを特徴 とする請求項 1記載のプラズマ成膜方法。
[5] 炭素とフッ素よりなり、単一の三重結合、 1つ以上の二重結合、若しくは共役二重結 合を持つ化合物の原料ガスをマイクロ波のエネルギーに基づ 、て活性ィ匕し、これに より得られた C Fないし C Fを含む成膜種により基板表面にフッ素添加カーボン膜
4 6 4 5
を成膜するプラズマ成膜装置にぉ 、て、
前記基板を載置する載置台が内部に設けられた気密な処理容器と、
この処理容器内の雰囲気を排気する排気システムと、
前記原料ガスを流量調整して供給する原料ガス供給システムと、
原料ガス供給口が形成されて前記載置台に対向する対向面を有し、前記原料ガス 供給システムから供給される原料ガスを前記供給口から前記処理容器内に吐出する 原料ガス供給部材と、
前記載置台に対向して設けられたラジアルラインスロットアンテナと、
このアンテナに対してマイクロ波を電力調整して供給するマイクロ波供給システムと
を備え、 成膜時において、活性ィ匕後の原料ガス濃度が活性ィ匕前の原料ガス濃度の 0. 05倍 以上 0. 5倍以下となるように前記原料ガスが活性ィ匕されるよう、前記排気システム、 前記原料ガス供給システム、および前記マイクロ波供給システムを制御する制御器を 更に備える、ことを特徴とするプラズマ成膜装置。
炭素とフッ素よりなり、単一の三重結合、 1つ以上の二重結合、若しくは共役二重結 合を持つ化合物の原料ガスをマイクロ波のエネルギーに基づ 、て活性ィ匕し、これに より得られた C Fないし C Fを含む成膜種により基板表面にフッ素添加カーボン膜
4 6 4 5
を成膜するプラズマ成膜装置にぉ 、て、
前記基板を載置する載置台が内部に設けられた気密な処理容器と、
この処理容器内の雰囲気を排気する排気システムと、
前記原料ガスを流量調整して供給する原料ガス供給システムと、
原料ガス供給口が形成されて前記載置台に対向する対向面を有し、前記原料ガス 供給システムから供給される原料ガスを前記供給口から前記処理容器内に吐出する 原料ガス供給部材と、
放電ガスを流量調整して供給する放電ガス供給システムと、
放電ガス供給口が形成されて前記載置台に対向する対向面を有し、前記放電ガス 供給システムから供給される放電ガスを前記供給口から前記処理容器内に吐出する 放電ガス供給部材と、
前記載置台に対向して設けられたラジアルラインスロットアンテナと、
このアンテナに対してマイクロ波を電力調整して供給するマイクロ波供給システムと
を備え、
前記載置台上の基板表面と前記原料ガス供給部材の対向面との間の距離が 70m m以上 105mm以下であり、
前記載置台上の基板表面と前記放電ガス供給部材の対向面との間の距離が 100 mm以上 140mm以下であり、
成膜時において、前記処理容器内の圧力が 7. 32Pa以上 8. 65Pa以下となるよう に前記排気システム、前記原料ガス供給システム、および前記放電ガス供給システ ムを制御すると共に、前記アンテナ部材に供給されるマイクロ波の電力が 2000W以 上 2300W以下となるように前記マイクロ波供給システムを制御する制御器を更に備 える、ことを特徴とするプラズマ成膜装置。
[7] 基板を載置する載置台が内部に設けられた気密な処理容器と、
この処理容器内の雰囲気を排気する排気システムと、
前記原料ガスを流量調整して供給する原料ガス供給システムと、
原料ガス供給口が形成されて前記載置台に対向する対向面を有し、前記原料ガス 供給システムから供給される原料ガスを前記供給口から前記処理容器内に吐出する 原料ガス供給部材と、
前記載置台に対向して設けられたラジアルラインスロットアンテナと、
このアンテナに対してマイクロ波を電力調整して供給するマイクロ波供給システムと
、を備えたプラズマ成膜装置を用いて、
炭素とフッ素よりなり、単一の三重結合、 1つ以上の二重結合、若しくは共役二重結 合を持つ化合物の原料ガスをマイクロ波のエネルギーに基づ 、て活性ィ匕し、これに より得られた C Fないし C Fを含む成膜種により基板表面にフッ素添加カーボン膜
4 6 4 5
を成膜する際に、
活性ィ匕後の原料ガス濃度が活性ィ匕前の原料ガス濃度の 0. 05倍以上 0. 5倍以下 となるように前記原料ガスが活性ィ匕されるよう、前記排気システム、前記原料ガス供給 システム、および前記マイクロ波供給システムを制御するプログラムを格納した記憶 媒体。
[8] 基板を載置する載置台が内部に設けられた気密な処理容器と、
この処理容器内の雰囲気を排気する排気システムと、
前記原料ガスを流量調整して供給する原料ガス供給システムと、
原料ガス供給口が形成されて前記載置台に対向する対向面を有し、前記原料ガス 供給システムから供給される原料ガスを前記供給口から前記処理容器内に吐出する 原料ガス供給部材と、
放電ガスを流量調整して供給する放電ガス供給システムと、
放電ガス供給口が形成されて前記載置台に対向する対向面を有し、前記放電ガス 供給システムから供給される放電ガスを前記供給口から前記処理容器内に吐出する 放電ガス供給部材と、
前記載置台に対向して設けられたラジアルラインスロットアンテナと、
このアンテナに対してマイクロ波を電力調整して供給するマイクロ波供給システムと を備え、
前記載置台上の基板表面と前記原料ガス供給部材の対向面との間の距離が 70m m以上 105mm以下であり、
前記載置台上の基板表面と前記放電ガス供給部材の対向面との間の距離が 100 mm以上 140mm以下であるプラズマ成膜装置を用いて、
炭素とフッ素よりなり、単一の三重結合、 1つ以上の二重結合、若しくは共役二重結 合を持つ化合物の原料ガスをマイクロ波のエネルギーに基づ 、て活性ィ匕し、これに より得られた C Fないし C Fを含む成膜種により基板表面にフッ素添加カーボン膜
4 6 4 5
を成膜する際に、
前記処理容器内の圧力が 7. 32Pa以上 8. 65Pa以下となるように前記排気システ ム、前記原料ガス供給システム、および前記放電ガス供給システムを制御すると共に 、前記アンテナ部材に供給されるマイクロ波の電力が 2000W以上 2300W以下とな るように前記マイクロ波供給システムを制御するプログラムを格納した記憶媒体。
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