JPH06216047A - マイクロ波プラズマｃｖｄ膜形成方法および装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマｃｖｄ膜形成方法および装置Info
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- JPH06216047A JPH06216047A JP1950093A JP1950093A JPH06216047A JP H06216047 A JPH06216047 A JP H06216047A JP 1950093 A JP1950093 A JP 1950093A JP 1950093 A JP1950093 A JP 1950093A JP H06216047 A JPH06216047 A JP H06216047A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＣＶＤ成膜ならびにスパッタエッチングプラ
ズマ処理を効率的に行うことのできるマイクロ波プラズ
マＣＶＤ膜形成方法および装置を提供する。 【構成】 プラズマ生成室２と、処理室４を備え、プラ
ズマ生成室２には、マイクロ波電力導入手段５、６、８
および磁界印加手段１０が設置してあると共に、プラズ
マ原料ガス導入系２０が接続してあり、処理室４には、
化学反応材料ガス導入系２２が接続してあると共に、試
料台１４にＲＦ電力導入手段１８が接続してあり、マイ
クロ波電力の発生源８およびＲＦ電力の発生源１８に対
して、夫々の電力を変調する為の制御装置２７が設置し
てある。ＲＦ電力とマイクロ波電力を互いに同期して変
調し、成膜が優先する条件とスパッタエッチングが優先
する条件を交互に繰り返して、ＣＶＤ膜を形成する。
ズマ処理を効率的に行うことのできるマイクロ波プラズ
マＣＶＤ膜形成方法および装置を提供する。 【構成】 プラズマ生成室２と、処理室４を備え、プラ
ズマ生成室２には、マイクロ波電力導入手段５、６、８
および磁界印加手段１０が設置してあると共に、プラズ
マ原料ガス導入系２０が接続してあり、処理室４には、
化学反応材料ガス導入系２２が接続してあると共に、試
料台１４にＲＦ電力導入手段１８が接続してあり、マイ
クロ波電力の発生源８およびＲＦ電力の発生源１８に対
して、夫々の電力を変調する為の制御装置２７が設置し
てある。ＲＦ電力とマイクロ波電力を互いに同期して変
調し、成膜が優先する条件とスパッタエッチングが優先
する条件を交互に繰り返して、ＣＶＤ膜を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体電子素子等の
製造において、ガス状態の原料を導入し、プラズマの作
用を利用して、各種材料を堆積させて薄膜を形成するよ
うにしたマイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成方法および装
置に関するものである。
製造において、ガス状態の原料を導入し、プラズマの作
用を利用して、各種材料を堆積させて薄膜を形成するよ
うにしたマイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成方法および装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ原料と磁界とマイクロ波電力と
の相互作用による、電子サイクロトロン共鳴（以下、Ｅ
ＣＲと略す）を利用したプラズマによる薄膜形成方法
は、常温で品質の良い薄膜を形成することが出来て、微
細加工に優れた方法として既に定評がある。特に、試料
である基板材料にＲＦ電力を印加することで、薄膜の膜
質をより改善出来る点や、多層配線を行うための段差被
覆性の改善が可能である点、さらには、絶縁膜を形成し
つつ、エッチングを同時進行させて、薄膜の平坦化を行
うことが出来る点が注目されている。このような、ＥＣ
Ｒを利用したプラズマにより、薄膜形成を行うマイクロ
波プラズマＣＶＤ膜形成方法は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ
膜形成方法と呼ばれている。
の相互作用による、電子サイクロトロン共鳴（以下、Ｅ
ＣＲと略す）を利用したプラズマによる薄膜形成方法
は、常温で品質の良い薄膜を形成することが出来て、微
細加工に優れた方法として既に定評がある。特に、試料
である基板材料にＲＦ電力を印加することで、薄膜の膜
質をより改善出来る点や、多層配線を行うための段差被
覆性の改善が可能である点、さらには、絶縁膜を形成し
つつ、エッチングを同時進行させて、薄膜の平坦化を行
うことが出来る点が注目されている。このような、ＥＣ
Ｒを利用したプラズマにより、薄膜形成を行うマイクロ
波プラズマＣＶＤ膜形成方法は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ
膜形成方法と呼ばれている。
【０００３】ところで、近年、超ＬＳＩの高集積化に伴
い、配線パタンの微細化と配線を多層化することが必須
とされており、そのために配線間の層間絶縁膜の平坦化
技術が重要視されている。通常、凹凸パタンのある基板
上に酸化硅素絶縁膜を形成すると、絶縁膜表面は、下地
パタンの凹凸がそのまま反映される。その上に再度配線
を形成するとクラック等が生じ断線の原因となったり、
パタン露光の焦点位置（深度）が変わり、リソグラフィ
ーが困難となったりする。
い、配線パタンの微細化と配線を多層化することが必須
とされており、そのために配線間の層間絶縁膜の平坦化
技術が重要視されている。通常、凹凸パタンのある基板
上に酸化硅素絶縁膜を形成すると、絶縁膜表面は、下地
パタンの凹凸がそのまま反映される。その上に再度配線
を形成するとクラック等が生じ断線の原因となったり、
パタン露光の焦点位置（深度）が変わり、リソグラフィ
ーが困難となったりする。
【０００４】この凹凸構造を平坦化するための方法とし
て、薄膜形成時に、プラズマ原料ガスとして酸素ガスに
アルゴンガスを添加し、化学反応材料としてモノシラン
ガスを導入して、更に、試料基板にＲＦ電力を引加する
バイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ法が提唱されている。
て、薄膜形成時に、プラズマ原料ガスとして酸素ガスに
アルゴンガスを添加し、化学反応材料としてモノシラン
ガスを導入して、更に、試料基板にＲＦ電力を引加する
バイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ法が提唱されている。
【０００５】このバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ法は、
アルゴンガスの添加と試料基板のＲＦ電力を印加するこ
とにより、絶縁膜堆積とアルゴンイオンによるスパッタ
エッチングが同時に発生することを利用するものであ
り、パタン平坦部分は、スパッタエッチング速度より成
膜速度が約４倍程勝り成膜が進むのに対して、パタンの
側部傾斜部分では、スパッタエッチング速度が約１．６
倍程勝り、成膜せずに傾斜した側壁が後退し、その結
果、絶縁膜の平坦化、埋め込みが１つのプロセスで出来
ることを特徴としている。
アルゴンガスの添加と試料基板のＲＦ電力を印加するこ
とにより、絶縁膜堆積とアルゴンイオンによるスパッタ
エッチングが同時に発生することを利用するものであ
り、パタン平坦部分は、スパッタエッチング速度より成
膜速度が約４倍程勝り成膜が進むのに対して、パタンの
側部傾斜部分では、スパッタエッチング速度が約１．６
倍程勝り、成膜せずに傾斜した側壁が後退し、その結
果、絶縁膜の平坦化、埋め込みが１つのプロセスで出来
ることを特徴としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、バイアスＥ
ＣＲプラズマＣＶＤ法においては、一般にマイクロ波電
力量を多くすると成膜速度が向上し、ＲＦ電力量を多く
するとスパッタエッチング速度が向上することが知られ
ている。また、成膜時には、プラズマ原料として酸素ガ
ス、化学反応材料としてシラン（ＳｉＨ４）ガスを導入
し、スパッタエッチング時にはプラズマ原料としてアル
ゴンガスのみを導入することが適切である。
ＣＲプラズマＣＶＤ法においては、一般にマイクロ波電
力量を多くすると成膜速度が向上し、ＲＦ電力量を多く
するとスパッタエッチング速度が向上することが知られ
ている。また、成膜時には、プラズマ原料として酸素ガ
ス、化学反応材料としてシラン（ＳｉＨ４）ガスを導入
し、スパッタエッチング時にはプラズマ原料としてアル
ゴンガスのみを導入することが適切である。
【０００７】しかしながら、従来のバイアスＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ法では、平坦化薄膜形成を行う最中は、マイ
クロ波電力、ＲＦ電力、プラズマ原料ガス種類ならびに
流量、化学反応材料ガス種類ならびに流量を固定して使
用するのが通例であり、この様な条件下では、成膜速度
とスパッタエッチング速度が相殺されてしまい、その結
果として、平坦化薄膜形成速度が低下してしまうという
欠点があった。
ズマＣＶＤ法では、平坦化薄膜形成を行う最中は、マイ
クロ波電力、ＲＦ電力、プラズマ原料ガス種類ならびに
流量、化学反応材料ガス種類ならびに流量を固定して使
用するのが通例であり、この様な条件下では、成膜速度
とスパッタエッチング速度が相殺されてしまい、その結
果として、平坦化薄膜形成速度が低下してしまうという
欠点があった。
【０００８】この平坦化薄膜形成速度が低下してしまう
と、マイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成装置が単位時間あ
たりにＣＶＤ膜を形成する試料基板の枚数（スループッ
ト）が低下して、当該マイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成
装置の経済的価値を低下させる要因となっている。
と、マイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成装置が単位時間あ
たりにＣＶＤ膜を形成する試料基板の枚数（スループッ
ト）が低下して、当該マイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成
装置の経済的価値を低下させる要因となっている。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】この発明は、前記の如くの
問題点に鑑みてなされたもので、ＣＶＤ成膜ならびにス
パッタエッチングプラズマ処理を効率的に行うことの出
来るマイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成方法および装置を
提供することを目的としている。
問題点に鑑みてなされたもので、ＣＶＤ成膜ならびにス
パッタエッチングプラズマ処理を効率的に行うことの出
来るマイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成方法および装置を
提供することを目的としている。
【００１０】斯る目的を達成するこの発明のマイクロ波
プラズマＣＶＤ膜形成方法は、プラズマ生成室と、試料
を配置する試料台を設けた処理室を備え、前記プラズマ
生成室で、プラズマ原料と、マイクロ波電力と、磁界と
の相互作用によりプラズマを形成し、プラズマ生成室よ
り引き出されたプラズマを用いると共に、前記処理室に
化学反応材料が供給され、前記試料にＲＦ電力を印加し
て、試料表面近傍で起る物理および化学反応を促進せし
めて薄膜形成を行うマイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成方
法において、前記ＲＦ電力とマイクロ波電力を互いに同
期して変調することを特徴としている。
プラズマＣＶＤ膜形成方法は、プラズマ生成室と、試料
を配置する試料台を設けた処理室を備え、前記プラズマ
生成室で、プラズマ原料と、マイクロ波電力と、磁界と
の相互作用によりプラズマを形成し、プラズマ生成室よ
り引き出されたプラズマを用いると共に、前記処理室に
化学反応材料が供給され、前記試料にＲＦ電力を印加し
て、試料表面近傍で起る物理および化学反応を促進せし
めて薄膜形成を行うマイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成方
法において、前記ＲＦ電力とマイクロ波電力を互いに同
期して変調することを特徴としている。
【００１１】ＲＦ電力およびマイクロ波電力は、変調波
形を例えば矩形波とするが、正弦波形又は複数の正弦波
の合成波形とすることができる。
形を例えば矩形波とするが、正弦波形又は複数の正弦波
の合成波形とすることができる。
【００１２】又、ＲＦ電力とマイクロ波電力の変調と同
期して、プラズマ原料と化学反応材料の供給量および種
類を変化させるようにしても良い。
期して、プラズマ原料と化学反応材料の供給量および種
類を変化させるようにしても良い。
【００１３】一方この発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ
膜形成装置は、プラズマ生成室と、試料を配置する試料
台を設けた処理室を備え、前記プラズマ生成室には、マ
イクロ波電力導入手段および磁界印加手段が設置してあ
ると共に、プラズマ原料ガス導入系が接続してあり、前
記処理室には、化学反応材料ガス導入系が接続してある
と共に、前記試料台にＲＦ電力導入手段が接続してある
マイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成装置において、前記マ
イクロ波電力の発生源およびＲＦ電力の発生源に対し
て、夫々の電力を変調する為の制御装置が設置してある
ことを特徴としている。
膜形成装置は、プラズマ生成室と、試料を配置する試料
台を設けた処理室を備え、前記プラズマ生成室には、マ
イクロ波電力導入手段および磁界印加手段が設置してあ
ると共に、プラズマ原料ガス導入系が接続してあり、前
記処理室には、化学反応材料ガス導入系が接続してある
と共に、前記試料台にＲＦ電力導入手段が接続してある
マイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成装置において、前記マ
イクロ波電力の発生源およびＲＦ電力の発生源に対し
て、夫々の電力を変調する為の制御装置が設置してある
ことを特徴としている。
【００１４】前記プラズマ原料導入系および化学反応材
料ガス導入系に、ガスの導入、遮断の切換および流量を
変化させる制御弁を設けて、前記制御装置で制御弁を制
御する構成を付加することもできる。
料ガス導入系に、ガスの導入、遮断の切換および流量を
変化させる制御弁を設けて、前記制御装置で制御弁を制
御する構成を付加することもできる。
【００１５】
【作用】この発明では、ＣＶＤ膜形成が施される試料に
印加されるＲＦ電力を変調し、該ＲＦ電力の変調に同期
して、前記マイクロ波電力を変調するようにした。
印加されるＲＦ電力を変調し、該ＲＦ電力の変調に同期
して、前記マイクロ波電力を変調するようにした。
【００１６】この手法により、ＲＦ電力量を周期的に変
化（変調）させて、ＲＦ電力量が多い時期にはマイクロ
波電力量を少なくし、反対にＲＦ電力量が少ない時期に
はマイクロ波電力量を多くするように設定することが可
能となる。その結果、スパッタエッチング速度と成膜速
度を交互に増大させることが可能となり、それぞれの物
理あるいは化学反応を単独に効率的に進行させることが
可能となる。
化（変調）させて、ＲＦ電力量が多い時期にはマイクロ
波電力量を少なくし、反対にＲＦ電力量が少ない時期に
はマイクロ波電力量を多くするように設定することが可
能となる。その結果、スパッタエッチング速度と成膜速
度を交互に増大させることが可能となり、それぞれの物
理あるいは化学反応を単独に効率的に進行させることが
可能となる。
【００１７】
【実施例】次に、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。
明する。
【００１８】図１は、この発明を実施する装置の断面図
を示したものである。このＥＣＲプラズマＣＶＤ膜形成
装置は、プラズマ生成室２と処理室４を備えている。プ
ラズマ生成室２には、マイクロ波導入手段として、マイ
クロ波導入窓５、マイクロ波導波管６を介して、マイク
ロ波発生源８が接続されている。マイクロ波発生源は、
例えば周波数２．４５ＧＨｚのマグネトロンを用いるこ
とが出来る。
を示したものである。このＥＣＲプラズマＣＶＤ膜形成
装置は、プラズマ生成室２と処理室４を備えている。プ
ラズマ生成室２には、マイクロ波導入手段として、マイ
クロ波導入窓５、マイクロ波導波管６を介して、マイク
ロ波発生源８が接続されている。マイクロ波発生源は、
例えば周波数２．４５ＧＨｚのマグネトロンを用いるこ
とが出来る。
【００１９】プラズマ生成室２の外周には磁界を印加す
る為の磁気コイル１０が設置されており、このコイル１
０によって発生する磁界の強度を、マイクロ波によるＥ
ＣＲ条件がプラズマ生成室２の内部で成立するように決
定する。例えば、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波に
対しては、この条件は、８７５Ｇａｕｓｓである。
る為の磁気コイル１０が設置されており、このコイル１
０によって発生する磁界の強度を、マイクロ波によるＥ
ＣＲ条件がプラズマ生成室２の内部で成立するように決
定する。例えば、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波に
対しては、この条件は、８７５Ｇａｕｓｓである。
【００２０】処理室４は、開口部で構成されたプラズマ
引き出し窓１１を介して、プラズマ生成室２に接続され
ている。処理室４の内部には、ＣＶＤ膜形成がなされる
試料１２、この試料１２を保持する試料台１４とが設置
されている。また、プラズマ生成室２から眺めて、試料
台１４の後方に、夫々円柱状の高透磁率部材１６と永久
磁石１７が順次配置されている。試料台１４と高透磁率
部材１６には、ＲＦ電力を導入するための高周波電源１
８が接続されている。
引き出し窓１１を介して、プラズマ生成室２に接続され
ている。処理室４の内部には、ＣＶＤ膜形成がなされる
試料１２、この試料１２を保持する試料台１４とが設置
されている。また、プラズマ生成室２から眺めて、試料
台１４の後方に、夫々円柱状の高透磁率部材１６と永久
磁石１７が順次配置されている。試料台１４と高透磁率
部材１６には、ＲＦ電力を導入するための高周波電源１
８が接続されている。
【００２１】ガス導入系は、２系統用意されており、第
１のガス導入系２０は、プラズマ生成室２に、プラズマ
原料を供給するためのものであり、第２のガス導入系２
２は、成膜のための化学反応材料を、処理室４に供給す
るためのものである。
１のガス導入系２０は、プラズマ生成室２に、プラズマ
原料を供給するためのものであり、第２のガス導入系２
２は、成膜のための化学反応材料を、処理室４に供給す
るためのものである。
【００２２】処理室４は、真空排気系２４に接続されて
おり、この処理室４をはじめ、プラズマ引き出し窓１１
を介して、プラズマ生成室２を真空排気することが出来
る。
おり、この処理室４をはじめ、プラズマ引き出し窓１１
を介して、プラズマ生成室２を真空排気することが出来
る。
【００２３】プラズマ生成室２の内部の磁界は、プラズ
マ引き出し窓１１の方向に、磁界の強度が弱くなるよう
な発散磁界を採用してあり、プラズマを効率よく移動さ
せるようにしてある。また、磁界は、処理室４にも及ぶ
ように構成されており、この処理室４の内部の磁界の強
度が、プラズマ引き出し窓１１から試料台１４に向け
て、さらに適当な勾配で減少する発散磁界が形成されて
いる。
マ引き出し窓１１の方向に、磁界の強度が弱くなるよう
な発散磁界を採用してあり、プラズマを効率よく移動さ
せるようにしてある。また、磁界は、処理室４にも及ぶ
ように構成されており、この処理室４の内部の磁界の強
度が、プラズマ引き出し窓１１から試料台１４に向け
て、さらに適当な勾配で減少する発散磁界が形成されて
いる。
【００２４】高周波電源１８とマイクロ波発生源８と第
１のガス導入系２０に介設した制御弁２５と第２のガス
導入系２２に介設した制御弁２６は、制御装置２７の制
御線２８が接続されており、高周波ならびにマイクロ波
の電力量、出力タイミング、第１ならびに第２のガス導
入系の制御弁２５、２６の開閉およびガス流量の制御等
が制御装置２７で行なえるように構成してある。
１のガス導入系２０に介設した制御弁２５と第２のガス
導入系２２に介設した制御弁２６は、制御装置２７の制
御線２８が接続されており、高周波ならびにマイクロ波
の電力量、出力タイミング、第１ならびに第２のガス導
入系の制御弁２５、２６の開閉およびガス流量の制御等
が制御装置２７で行なえるように構成してある。
【００２５】次に図１に示したＥＣＲプラズマＣＶＤ膜
形成装置を用いて、試料１２上に平坦化酸化硅素薄膜を
形成する場合を説明する。
形成装置を用いて、試料１２上に平坦化酸化硅素薄膜を
形成する場合を説明する。
【００２６】まず、プラズマ原料ガスとして酸素ガス
を、第１のガス導入系２０よりプラズマ生成室２に供給
し、一方、化学反応材料ガスとしてシランガス（ＳｉＨ
４）を、第２のガス導入系２２より処理室４に夫々制御
弁２５、２６を開にして供給する。
を、第１のガス導入系２０よりプラズマ生成室２に供給
し、一方、化学反応材料ガスとしてシランガス（ＳｉＨ
４）を、第２のガス導入系２２より処理室４に夫々制御
弁２５、２６を開にして供給する。
【００２７】酸素ガスとシランガスの導入量の割合は、
２対１であり、プラズマ生成室２内部の圧力を約１ｍTo
rrの圧力にして、ＥＣＲプラズマ（酸素プラズマ）を発
生させ（マイクロ波を投入し、磁界を印加する）、試料
１２の近傍にて、シランガスと酸素イオンの化学反応を
起こさせ、試料１２の上に酸化硅素薄膜を形成するもの
である。
２対１であり、プラズマ生成室２内部の圧力を約１ｍTo
rrの圧力にして、ＥＣＲプラズマ（酸素プラズマ）を発
生させ（マイクロ波を投入し、磁界を印加する）、試料
１２の近傍にて、シランガスと酸素イオンの化学反応を
起こさせ、試料１２の上に酸化硅素薄膜を形成するもの
である。
【００２８】ここで、制御装置２６により高周波電源１
８ならびにマイクロ波発生源８を制御して、ＲＦ電力出
力ならびにマイクロ波電力出力を、夫々変調することに
より図２に示す如く矩形波状態の出力に変調する。すな
わち、ｔ＝０からｔ＝Ｔ１においては、ＲＦ電力を０Ｗ
とし、マイクロ波電力を１０００Ｗとする。また、ｔ＝
Ｔ１からｔ＝Ｔ２においては、ＲＦ電力を１０００Ｗと
し、マイクロ波電力を５００Ｗとする。このように、Ｒ
Ｆ電力出力ならびにマイクロ波電力出力を矩形波状態の
出力とすることで、ｔ＝０からｔ＝Ｔ１の間では、成膜
が進行し、ｔ＝Ｔ１からｔ＝Ｔ２の間ではスパッタエッ
チングが支配的に進行するようにすることができる。
８ならびにマイクロ波発生源８を制御して、ＲＦ電力出
力ならびにマイクロ波電力出力を、夫々変調することに
より図２に示す如く矩形波状態の出力に変調する。すな
わち、ｔ＝０からｔ＝Ｔ１においては、ＲＦ電力を０Ｗ
とし、マイクロ波電力を１０００Ｗとする。また、ｔ＝
Ｔ１からｔ＝Ｔ２においては、ＲＦ電力を１０００Ｗと
し、マイクロ波電力を５００Ｗとする。このように、Ｒ
Ｆ電力出力ならびにマイクロ波電力出力を矩形波状態の
出力とすることで、ｔ＝０からｔ＝Ｔ１の間では、成膜
が進行し、ｔ＝Ｔ１からｔ＝Ｔ２の間ではスパッタエッ
チングが支配的に進行するようにすることができる。
【００２９】次に、成膜速度とスパッタエッチング速度
のＲＦ電力出力ならびにマイクロ波電力出力による依存
性について示す。
のＲＦ電力出力ならびにマイクロ波電力出力による依存
性について示す。
【００３０】図３は、試料の法線方向とイオンの入射角
度をａとした場合（図（ｂ）参照）における、入射角度
ａと成膜速度ならびにスパッタエッチング速度の関係を
示したものである。成膜速度は、ａ＝０°でピークを持
ち、角度が大きくなるに従い単調減少の形を取る。これ
に対してスパッタエッチング速度は、ある角度（約４５
°近傍）にて極大を取る。ａ＝０°の場合は、スパッタ
エッチング速度より成膜速度が勝るので成膜が進行する
が、ａ＝０°より大きい角度の斜めの部分では、成膜せ
ずに削り取られて行くことになる。
度をａとした場合（図（ｂ）参照）における、入射角度
ａと成膜速度ならびにスパッタエッチング速度の関係を
示したものである。成膜速度は、ａ＝０°でピークを持
ち、角度が大きくなるに従い単調減少の形を取る。これ
に対してスパッタエッチング速度は、ある角度（約４５
°近傍）にて極大を取る。ａ＝０°の場合は、スパッタ
エッチング速度より成膜速度が勝るので成膜が進行する
が、ａ＝０°より大きい角度の斜めの部分では、成膜せ
ずに削り取られて行くことになる。
【００３１】図４は、ＲＦ電力５００Ｗ、マイクロ波電
力１０００Ｗの場合と、ＲＦ電力１０００Ｗ、マイク
ロ波電力５００Ｗの場合について、前記角度ａと成膜
速度ならびにスパッタエッチング速度の関係を示したも
のである。スパッタエッチング速度に着目すると、速度
が極大を取る角度（約４５°近傍）において、の「Ｒ
Ｆ電力１０００Ｗ、マイクロ波電力５００Ｗ」の場合
は、の「ＲＦ電力５００Ｗ、マイクロ波電力１０００
Ｗ」の場合に比べて、スパッタエッチング速度が約２倍
に向上している。成膜速度は、どちらの場合もほぼ同じ
傾向にある。
力１０００Ｗの場合と、ＲＦ電力１０００Ｗ、マイク
ロ波電力５００Ｗの場合について、前記角度ａと成膜
速度ならびにスパッタエッチング速度の関係を示したも
のである。スパッタエッチング速度に着目すると、速度
が極大を取る角度（約４５°近傍）において、の「Ｒ
Ｆ電力１０００Ｗ、マイクロ波電力５００Ｗ」の場合
は、の「ＲＦ電力５００Ｗ、マイクロ波電力１０００
Ｗ」の場合に比べて、スパッタエッチング速度が約２倍
に向上している。成膜速度は、どちらの場合もほぼ同じ
傾向にある。
【００３２】図５は、ＲＦ電力５００Ｗ、マイクロ波電
力１０００Ｗの場合と、ＲＦ電力０Ｗ、マイクロ波電
力１０００Ｗの場合について、前記角度ａと成膜速度
ならびにスパッタエッチング速度の関係を示したもので
ある。成膜速度について着目すると、の「ＲＦ電力０
Ｗ、マイクロ波電力１０００Ｗ」の場合が、の「ＲＦ
電力５００Ｗ、マイクロ波電力１０００Ｗ」の場合に比
べて、前記角度ａ全体に亘り１．２倍程向上している。
また、スパッタエッチング速度に着目すると、の「Ｒ
Ｆ電力０Ｗ、マイクロ波電力１０００Ｗ」の場合は、前
記角度ａ全体に亘りほぼ０であり、スパッタエッチング
は殆ど進行しない。
力１０００Ｗの場合と、ＲＦ電力０Ｗ、マイクロ波電
力１０００Ｗの場合について、前記角度ａと成膜速度
ならびにスパッタエッチング速度の関係を示したもので
ある。成膜速度について着目すると、の「ＲＦ電力０
Ｗ、マイクロ波電力１０００Ｗ」の場合が、の「ＲＦ
電力５００Ｗ、マイクロ波電力１０００Ｗ」の場合に比
べて、前記角度ａ全体に亘り１．２倍程向上している。
また、スパッタエッチング速度に着目すると、の「Ｒ
Ｆ電力０Ｗ、マイクロ波電力１０００Ｗ」の場合は、前
記角度ａ全体に亘りほぼ０であり、スパッタエッチング
は殆ど進行しない。
【００３３】以上に示したように、ＲＦ電力出力とマイ
クロ波電力出力を制御することで、成膜を優先させた
り、スパッタエッチングを優先させることが出来る。図
２に示した電力の変調条件では、、ｔ＝０からｔ＝Ｔ１
の間では、前記の条件であり、成膜が進行し、ｔ＝Ｔ
１からｔ＝Ｔ２の間では、前記の条件であり、スパッ
タエッチングが支配的に進行する。
クロ波電力出力を制御することで、成膜を優先させた
り、スパッタエッチングを優先させることが出来る。図
２に示した電力の変調条件では、、ｔ＝０からｔ＝Ｔ１
の間では、前記の条件であり、成膜が進行し、ｔ＝Ｔ
１からｔ＝Ｔ２の間では、前記の条件であり、スパッ
タエッチングが支配的に進行する。
【００３４】従って、ＲＦ電力とマイクロ波の電力を変
調する手法を用いることによって、スパッタエッチング
時間についてはエッチング速度を２倍にできるので約５
０％に短縮することが可能であり、成膜時間についても
およそ２割の時間を短縮することが可能となり、結果と
して、平坦化酸化硅素薄膜を形成する時間を短縮するこ
と可能となる。
調する手法を用いることによって、スパッタエッチング
時間についてはエッチング速度を２倍にできるので約５
０％に短縮することが可能であり、成膜時間についても
およそ２割の時間を短縮することが可能となり、結果と
して、平坦化酸化硅素薄膜を形成する時間を短縮するこ
と可能となる。
【００３５】実際に、本手法を用いて、図６に示す硅素
半導体上の幅０．５×高さ１．０μｍパタン３０の上に
鎖線３１のような平坦化酸化硅素薄膜を形成した結果に
ついて述べる。
半導体上の幅０．５×高さ１．０μｍパタン３０の上に
鎖線３１のような平坦化酸化硅素薄膜を形成した結果に
ついて述べる。
【００３６】従来の方法で、当該パタンの上に、膜厚
０．５μｍの平坦化酸化硅素薄膜を形成する場合、所要
時間は１５分であった。
０．５μｍの平坦化酸化硅素薄膜を形成する場合、所要
時間は１５分であった。
【００３７】このときの成膜条件は、マイクロ波電力１
０００Ｗ、ＲＦ電力５００Ｗ、シランガス流量１０scc
m、酸素ガス流量２０sccmであった。
０００Ｗ、ＲＦ電力５００Ｗ、シランガス流量１０scc
m、酸素ガス流量２０sccmであった。
【００３８】この結果に対して、この発明の方法で、同
様のパタンの上に膜厚０．５μｍの平坦化酸化硅素薄膜
を形成する場合の所要時間は、１１分に短縮することが
出来た。
様のパタンの上に膜厚０．５μｍの平坦化酸化硅素薄膜
を形成する場合の所要時間は、１１分に短縮することが
出来た。
【００３９】このときの成膜条件は、「マイクロ波電力
１０００Ｗ、ＲＦ電力０Ｗ」を１．６秒、「マイクロ波
電力５００Ｗ、ＲＦ電力１０００Ｗ」を１秒とする周期
３秒の矩形波状態の出力とした。また、シランガス流量
は１０sccm、酸素ガス流量は２０sccmであった。
１０００Ｗ、ＲＦ電力０Ｗ」を１．６秒、「マイクロ波
電力５００Ｗ、ＲＦ電力１０００Ｗ」を１秒とする周期
３秒の矩形波状態の出力とした。また、シランガス流量
は１０sccm、酸素ガス流量は２０sccmであった。
【００４０】このように、この発明の手法を用いれば、
平坦化薄膜形成時間を短縮出来ることが判明した。
平坦化薄膜形成時間を短縮出来ることが判明した。
【００４１】前記の実施例では、平坦化薄膜形成におけ
るプラズマ原料ガスと化学反応材料ガスの種類、流量を
ＲＦ電力に同期して変調しなかった。従って、図１に示
した装置の制御弁２５、２６および制御装置２７に設け
た制御弁２５、２６に対する機能部分を無くすることが
できる。これに対し、図１の装置でｔ＝０からｔ＝Ｔ１
の間での成膜進行期間中では、プラズマ原料ガスである
酸素ガスと化学反応ガスであるシランガスを導入し、ｔ
＝Ｔ１からｔ＝Ｔ２の間でのスパッタエッチング進行期
間中では、プラズマ原料ガスによるスパッタエッチング
効率の高いアルゴンガスを導入し（従って制御弁２６に
は切替機能も保有させる。）、化学反応ガスであるシラ
ンガスを導入しないようにすれば、よりスパッタエッチ
ング効率を高めることが可能となり、平坦化薄膜形成時
間を更に短縮することが出来る。
るプラズマ原料ガスと化学反応材料ガスの種類、流量を
ＲＦ電力に同期して変調しなかった。従って、図１に示
した装置の制御弁２５、２６および制御装置２７に設け
た制御弁２５、２６に対する機能部分を無くすることが
できる。これに対し、図１の装置でｔ＝０からｔ＝Ｔ１
の間での成膜進行期間中では、プラズマ原料ガスである
酸素ガスと化学反応ガスであるシランガスを導入し、ｔ
＝Ｔ１からｔ＝Ｔ２の間でのスパッタエッチング進行期
間中では、プラズマ原料ガスによるスパッタエッチング
効率の高いアルゴンガスを導入し（従って制御弁２６に
は切替機能も保有させる。）、化学反応ガスであるシラ
ンガスを導入しないようにすれば、よりスパッタエッチ
ング効率を高めることが可能となり、平坦化薄膜形成時
間を更に短縮することが出来る。
【００４２】また、上記実施例では、ＲＦ電力ならびに
マイクロ波電力を矩形波形により変調したが、正弦波形
もしくは複数の正弦波形の合成波形によって変調するこ
とで、例えばＲＦ放電開始時、あるいは、マイクロ波放
電開始時の異常放電防止に効果を得ることもできる。
マイクロ波電力を矩形波形により変調したが、正弦波形
もしくは複数の正弦波形の合成波形によって変調するこ
とで、例えばＲＦ放電開始時、あるいは、マイクロ波放
電開始時の異常放電防止に効果を得ることもできる。
【００４３】
【発明の効果】この発明によれば、ＣＶＤ膜形成が施さ
れる試料に引加されるＲＦ電力を変調し、該ＲＦ電力の
変調に同期して、前記マイクロ波電力を変調するように
したので、成膜ならびにスパッタエッチングプラズマ処
理を効率的に行うことが可能となっている。その結果、
平坦化薄膜形成時間を短縮することが出来て、作業能率
に優れたマイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成方法および装
置を提供することが出来る効果がある。
れる試料に引加されるＲＦ電力を変調し、該ＲＦ電力の
変調に同期して、前記マイクロ波電力を変調するように
したので、成膜ならびにスパッタエッチングプラズマ処
理を効率的に行うことが可能となっている。その結果、
平坦化薄膜形成時間を短縮することが出来て、作業能率
に優れたマイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成方法および装
置を提供することが出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の正面断面図である。
【図２】同じく実施例の動作のタイムチャートである。
【図３】（ａ）はイオンの入射角度と成膜速度およびス
パッタエッチング速度の関係のグラフ、（ｂ）はイオン
の入射角度の説明図である。
パッタエッチング速度の関係のグラフ、（ｂ）はイオン
の入射角度の説明図である。
【図４】ＲＦ電力５００Ｗ、マイクロ波電力１０００Ｗ
と、ＲＦ電力１０００Ｗ、マイクロ波電力５００Ｗの場
合の、イオンの入射角度と成膜速度およびスパッタエッ
チング速度の関係のグラフである。
と、ＲＦ電力１０００Ｗ、マイクロ波電力５００Ｗの場
合の、イオンの入射角度と成膜速度およびスパッタエッ
チング速度の関係のグラフである。
【図５】ＲＦ電力５００Ｗ、マイクロ波電力１０００Ｗ
と、ＲＦ電力０Ｗ、マイクロ波電力１０００Ｗの場合
の、イオンの入射角度と成膜速度およびスパッタエッチ
ング速度の関係のグラフである。
と、ＲＦ電力０Ｗ、マイクロ波電力１０００Ｗの場合
の、イオンの入射角度と成膜速度およびスパッタエッチ
ング速度の関係のグラフである。
【図６】実施例で平坦化した硅素半導体の拡大断面図で
ある。
ある。
２ プラズマ生成室 ４ 処理室 ５ マイクロ波導入窓 ６ マイクロ波導波管 ８ マイクロ波発生源 １０ 電磁コイル １１ プラズマ引き出し窓 １２ 試料 １４ 試料台 １８ 高周波電源 ２０ 第１のガス導入系 ２２ 第２のガス導入系 ２４ 真空排気系 ２５、２６ 制御弁 ２７ 制御装置
Claims (5)
- 【請求項１】 プラズマ生成室と、試料を配置する試料
台を設けた処理室を備え、前記プラズマ生成室で、プラ
ズマ原料と、マイクロ波電力と、磁界との相互作用によ
りプラズマを形成し、プラズマ生成室より引き出された
プラズマを用いると共に、前記試料室に化学反応材料が
供給され、前記試料にＲＦ電力を印加して、試料表面近
傍で起る物理および化学反応を促進せしめて薄膜形成を
行うマイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成方法において、前
記ＲＦ電力とマイクロ波電力を互いに同期して変調する
ことを特徴とするマイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成方
法。 - 【請求項２】 ＲＦ電力およびマイクロ波電力は、変調
波形を矩形波形、正弦波形又は複数の正弦波の合成波形
とする請求項１記載のマイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成
方法。 - 【請求項３】 ＲＦ電力とマイクロ波電力の変調と同期
して、プラズマ原料と化学反応材料の供給量および種類
を変化させる請求項１又は２記載のマイクロ波プラズマ
ＣＶＤ膜形成方法。 - 【請求項４】 プラズマ生成室と、試料を配置する試料
台を設けた処理室を備え、前記プラズマ生成室には、マ
イクロ波電力導入手段および磁界印加手段が設置してあ
ると共に、プラズマ原料ガス導入系が接続してあり、前
記処理室には、化学反応材料ガス導入系が接続してある
と共に、前記試料台にＲＦ電力導入手段が接続してある
マイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成装置において、前記マ
イクロ波電力の発生源およびＲＦ電力の発生源に対し
て、夫々の電力を変調する為の制御装置が設置してある
ことを特徴とするマイクロ波プラズマＣＶＤ膜形成装
置。 - 【請求項５】 プラズマ原料ガス導入系および化学反応
材料ガス導入系に、ガスの導入、遮断の切換および流量
を変化させる為の制御弁であって、制御装置で制御され
る制御弁が夫々、介設してある請求項４記載のマイクロ
波プラズマＣＶＤ膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1950093A JPH06216047A (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | マイクロ波プラズマｃｖｄ膜形成方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1950093A JPH06216047A (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | マイクロ波プラズマｃｖｄ膜形成方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216047A true JPH06216047A (ja) | 1994-08-05 |
Family
ID=12001099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1950093A Pending JPH06216047A (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | マイクロ波プラズマｃｖｄ膜形成方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06216047A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0922940A (ja) * | 1995-07-04 | 1997-01-21 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| WO1998021747A1 (en) * | 1996-11-14 | 1998-05-22 | Tokyo Electron Limited | Plasma film forming method and plasma film forming apparatus |
| JP2001295047A (ja) * | 2000-04-10 | 2001-10-26 | Ulvac Japan Ltd | スロットアンテナを用いたカーボンナノチューブ薄膜形成ｅｃｒプラズマｃｖｄ装置及び該薄膜の形成方法 |
| CN1087648C (zh) * | 1999-03-10 | 2002-07-17 | 中国科学院金属研究所 | 一种微波化学反应装置 |
| US6566272B2 (en) | 1999-07-23 | 2003-05-20 | Applied Materials Inc. | Method for providing pulsed plasma during a portion of a semiconductor wafer process |
| US6929830B2 (en) | 1997-12-12 | 2005-08-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Plasma treatment method and method of manufacturing optical parts using the same |
| US7314525B2 (en) | 2002-02-01 | 2008-01-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Plasma CVD apparatus |
| US8349156B2 (en) | 2008-05-14 | 2013-01-08 | Applied Materials, Inc. | Microwave-assisted rotatable PVD |
| US8679594B2 (en) | 2008-02-20 | 2014-03-25 | Applied Materials, Inc. | Index modified coating on polymer substrate |
-
1993
- 1993-01-12 JP JP1950093A patent/JPH06216047A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0922940A (ja) * | 1995-07-04 | 1997-01-21 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| WO1998021747A1 (en) * | 1996-11-14 | 1998-05-22 | Tokyo Electron Limited | Plasma film forming method and plasma film forming apparatus |
| US6215087B1 (en) | 1996-11-14 | 2001-04-10 | Tokyo Electron Limited | Plasma film forming method and plasma film forming apparatus |
| US6355902B2 (en) | 1996-11-14 | 2002-03-12 | Tokyo Electron Limited | Plasma film forming method and plasma film forming apparatus |
| US6929830B2 (en) | 1997-12-12 | 2005-08-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Plasma treatment method and method of manufacturing optical parts using the same |
| CN1087648C (zh) * | 1999-03-10 | 2002-07-17 | 中国科学院金属研究所 | 一种微波化学反应装置 |
| US6566272B2 (en) | 1999-07-23 | 2003-05-20 | Applied Materials Inc. | Method for providing pulsed plasma during a portion of a semiconductor wafer process |
| JP2001295047A (ja) * | 2000-04-10 | 2001-10-26 | Ulvac Japan Ltd | スロットアンテナを用いたカーボンナノチューブ薄膜形成ｅｃｒプラズマｃｖｄ装置及び該薄膜の形成方法 |
| US7314525B2 (en) | 2002-02-01 | 2008-01-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Plasma CVD apparatus |
| US8679594B2 (en) | 2008-02-20 | 2014-03-25 | Applied Materials, Inc. | Index modified coating on polymer substrate |
| US8349156B2 (en) | 2008-05-14 | 2013-01-08 | Applied Materials, Inc. | Microwave-assisted rotatable PVD |
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