JPH11214383A

JPH11214383A - プラズマ成膜方法

Info

Publication number: JPH11214383A
Application number: JP10022718A
Authority: JP
Inventors: Akira Suzuki; 鈴木　　朗
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 1999-08-06
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: JP4068204B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＦ膜を半導体デバイスの層間絶縁膜として
用いようとすると、タングステンの配線を形成するとき
に例えば４００℃〜４５０℃付近にまでＣＦ膜が加熱さ
れ、このときにＦ系のガスがＣＦ膜から抜け、配線の腐
食や膜減りに伴う種々の不都合が生じるので、これを抑
えるために熱安定性を高めること。【解決手段】プラズマ生成用ガスとしてＮｅガスを用
い、成膜ガスとしてＣとＦの化合物ガス例えばＣ₄Ｆ₈
ガス及び炭化水素ガス例えばＣ₂Ｈ₄ガスとを用い、こ
れら成膜ガスをプラズマ化して、その活性種により半導
体ウエハ１０上にＣＦ膜を成膜する。Ｎｅガスは希ガス
の中でも質量が小さく、成膜処理の際のスパッタ効果が
小さいので、ＣＦ膜中に存在する強い結合は切断され
ず、弱い結合のみが切断される。このため結果として結
合が強固となり、高温下でも結合が切れにくくなって、
熱安定性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体デバ
イスの層間絶縁膜に用いることのできるフッ素添加カー
ボン膜を成膜する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの高集積化を図るため
に、パターンの微細化、回路の多層化といった工夫が進
められており、そのうちの一つとして配線を多層化する
技術がある。多層配線構造をとるためには、ｎ層目の配
線層と（ｎ＋１）番目の配線層の間を導電層で接続する
と共に、導電層以外の領域は層間絶縁膜と呼ばれる薄膜
が形成される。

【０００３】この層間絶縁膜の代表的なものとしてＳｉ
Ｏ₂膜があるが、近年デバイスの動作についてより一層
の高速化を図るために層間絶縁膜の比誘電率を低くする
ことが要求されており、層間絶縁膜の材質についての検
討がなされている。即ちＳｉＯ₂膜は比誘電率がおよそ
４であり、これよりも小さい材質の発掘に力が注がれて
いる。そのうちの一つとして比誘電率が３．５であるＳ
ｉＯＦ膜の実現化が進められているが、本発明者は比誘
電率が更に小さいフッ素添加カーボン膜（以下「ＣＦ
膜」という）に注目している。このＣＦ膜の成膜に際し
ては、例えば熱ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）あるいはプラズマＣＶＤが用
いられている。

【０００４】そこで本発明者は、電子サイクロトロン共
鳴によりプラズマを発生させるプラズマ装置を用い、例
えばアルゴン（Ａｒ）ガスをプラズマガスとして用いる
と共に、炭素（Ｃ）及びフッ素（Ｆ）の化合物ガスと炭
化水素ガスとを含むガスを成膜ガスとして用い、種々の
プロセス条件を詰めて、密着性及び硬度の大きいＣＦ膜
の製造の実現化を図った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらＣＦ膜に
はまだ以下のような課題がある。図８はウエハに形成さ
れた回路部分の一部であり、１１、１２はＣＦ膜、１
３、１４はＷ（タングステン）よりなる導電層、１５は
Ａｌ（アルミニウム）よりなる導電層、１６は、Ｐ、Ｂ
をドープしたＳｉＯ₂膜、１７はｎ形半導体領域であ
る。ところでＷ層１３を形成するときのプロセス温度は
４００〜４５０℃であり、このときＣＦ膜１１、１２は
そのプロセス温度まで加熱される。しかしながらＣＦ膜
は、このような高温に加熱されると一部のＣ−Ｆ結合が
切れて、主としてＦ系ガスが脱離してしまう。このＦ系
ガスとしてはＦ、ＣＦ、ＣＦ₂などが挙げられる。

【０００６】このようにＦ系ガスが脱離すると、次のよ
うな問題が起こる。ａ）アルミニウムやタングステンなどの金属配線が腐食
する。ｂ）絶縁膜はアルミニウム配線を押え込んでアルミニウ
ムのうねりを防止する機能をも有しているが、脱ガスに
より絶縁膜による押え込みが弱まり、この結果アルミニ
ウム配線がうねり、エレクトロマイグレーションと呼ば
れる電気的欠陥が発生しやすくなってしまう。ｃ）絶縁膜にクラックが入り、配線間の絶縁性が悪くな
るし、またその程度が大きいと次段の配線層を形成する
ことができなくなる。ｄ）Ｆの抜けが多いと比誘電率が上がる。

【０００７】本発明はこのような事情の下になされたも
のであり、その目的は強固な結合を有し、熱安定性の高
いＣＦ膜よりなる絶縁膜、例えば半導体デバイスの層間
絶縁膜を成膜することのできる方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ成膜方
法は、ネオンガスを含むプラズマ生成用ガスをプラズマ
化する工程と、前記工程で生成したプラズマにより炭素
とフッ素との化合物ガスを含む成膜ガスをプラズマ化
し、このプラズマにより被処理基板上にフッ素添加カ−
ボン膜を成膜する工程と、を含むことを特徴とする。こ
こで成膜ガスには炭化水素ガスが含まれていることが望
ましい。

【０００９】また本発明では、ネオンガスを含むプラズ
マ生成用ガスをプラズマ化する工程で、少なくともプラ
ズマの発生時はネオンガスとアルゴンガスとを含むプラ
ズマ生成用ガスもしくはネオンガスとクリプトンガスあ
るいはネオンガスとキセノンガスとを含むプラズマ生成
用ガスをプラズマ化するようにしてもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】先ず本発明の実施の形態に用いら
れるプラズマ成膜装置の一例を図１に示す。この装置は
例えばアルミニウム等により形成された真空容器２を有
しており、この真空容器２は上方に位置してプラズマを
発生させる筒状の第１の真空室２１と、この下方に連通
させて連結され、第１の真空室２１よりは口径の大きい
筒状の第２の真空室２２とからなる。なおこの真空容器
２は接地されてゼロ電位になっている。

【００１１】この真空容器２の上端は開口されて、この
部分にマイクロ波を透過する部材例えば石英等の材料で
形成された透過窓２３が気密に設けられており、真空容
器２内の真空状態を維持するようになっている。この透
過窓２３の外側には、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ
波を発生する高周波電源部２４に接続された導波管２５
が設けられており、高周波電源部２４にて発生したマイ
クロ波を例えばＴＥモードにより導波管２５で案内し
て、またはＴＥモ−ドにより案内されたマイクロ波を導
波管２５でＴＭモ−ドに変換して、透過窓２３から第１
の真空室２１内へ導入し得るようになっている。

【００１２】第１の真空室２１を区画する側壁には例え
ばその周方向に沿って均等に配置したガスノズル３１が
設けられると共に、このガスノズル３１には図示しない
プラズマ生成用ガス源例えばネオン（Ｎｅ）ガス源が接
続されており、第１の真空室２１内の上部にプラズマ生
成用ガスとしてＮｅガスをムラなく均等に供給し得るよ
うになっている。

【００１３】前記第２の真空室２２内には、前記第１の
真空室２１と対向するように半導体ウエハ（以下「ウエ
ハ」という）１０の載置台４が設けられている。この載
置台４は表面部に静電チャック４１を備えており、この
静電チャック４１の電極には、ウエハを吸着する直流電
源（図示せず）の他、ウエハにイオンを引き込むための
バイアス電圧を印加するように高周波電源部４２が接続
されている。

【００１４】一方前記第２の真空室２２の上部即ち第１
の真空室２１と連通している部分にはリング状の成膜ガ
ス供給部５が設けられており、この成膜ガス供給部５
は、例えばガス供給管５１、５２から例えば２種類の成
膜ガス、例えばＣとＦとの化合物ガスであるＣ₄Ｆ₈ガ
スと炭化水素ガスであるＣ₂Ｈ₄ガスとが供給され、そ
の混合ガスを内周面のガス穴５３から真空容器２内に供
給するように構成されている。

【００１５】前記第１の真空室２１を区画する側壁の外
周には、これに接近させて磁場形成手段として例えばリ
ング状の主電磁コイル２６が配置されると共に、第２の
真空室２２の下方側にはリング状の補助電磁コイル２７
が配置されている。また第２の真空室２２の底部には例
えば真空室２２の中心軸に対称な２個所の位置に各々排
気管２８が接続されている。

【００１６】次に上述の装置を用いて被処理基板である
ウエハ１０上にＣＦ膜よりなる層間絶縁膜を形成する方
法について説明する。先ず真空容器２の側壁に設けた図
示しないゲートバルブを開いて図示しない搬送アームに
より、例えば表面にアルミニウム配線が形成されたウエ
ハ１０を図示しないロードロック室から搬入して載置台
４上に載置し、静電チャック４１によりウエハ１０を静
電吸着する。

【００１７】続いてゲートバルブを閉じて内部を密閉し
た後、排気管２８より内部雰囲気を排気して所定の真空
度まで真空引きし、ガスノズル３１からＮｅガスを第１
の真空室２１内へ所定の流量で導入すると共に、成膜ガ
ス供給部５から成膜ガスを第２の真空室２２内へ所定の
流量で導入する。そして真空容器２内を所定のプロセス
圧に維持し、かつ高周波電源部４２により載置台４に１
３．５６ＭＨｚ、１５００Ｗのバイアス電圧を印加す
る。

【００１８】一方高周波電源部２４からの２．４５ＧＨ
ｚ、２７００Ｗの高周波（マイクロ波）は導波管２５を
通って真空容器２の天井部に至り、ここの透過窓２３を
透過して第１の真空室２１内へ導入される。また真空容
器２内には主電磁コイル２６及び補助電磁コイル２７に
より第１の真空室２１の上部から第２の真空室２２の下
部に向かう磁場が形成され、例えば第１の真空室２１の
下部付近にて磁場の強さが８７５ガウスとなる。

【００１９】こうして磁場とマイクロ波との相互作用に
より電子サイクロトロン共鳴が生じ、この共鳴によりＮ
ｅガスがプラズマ化され、且つ高密度化される。またこ
のようにＮｅガスのプラズマを生成させることにより、
プラズマが安定化する。こうして発生したプラズマ流
は、第１の真空室２１より第２の真空室２２内に流れ込
んで行き、ここに供給されているＣ₄Ｆ₈ガス、Ｃ₂Ｈ
₄ガスを活性化（プラズマ化）して活性種（プラズマ）
を形成する。

【００２０】一方Ｎｅガスはバイアス電圧によりウエハ
１０に引き込まれ、ウエハ１０表面のパタ−ン（凹部）
の角を削り取って間口を広げる。そしてこのスパッタエ
ッチング作用と平行して成膜ガスのプラズマによりＣＦ
膜が成膜されて凹部内に埋め込まれ、こうしてウエハ１
０上にＣＦ膜からなる層間絶縁膜が形成される。なお実
際のデバイスを製造する場合には、その後このＣＦ膜に
対して所定のパターンでエッチングを行い、溝部に例え
ばＷ膜を埋め込んでＷ配線が形成される。

【００２１】ここで上述のプロセスのシ−ケンスを図２
に示す。実際のプロセスでは、Ｎｅガスの導入とマイク
ロ波電力（高周波電源部２４）の印加とをほぼ同時に行
ってプラズマを発生させ、続いてＮｅガスの導入から所
定時間例えば３０秒経過後にバイアス電力（高周波電源
部４２）の印加とＣ₄Ｆ₈ガス及びＣ₂Ｈ₄ガスの導入
をほぼ同時に行って、これにより成膜処理が開始され
る。このようにＮｅガスとＣ₄Ｆ₈等との導入のタイミ
ングをずらすのは、プラズマを安定化させるためとウエ
ハを加熱するためである。

【００２２】このような方法で形成されたＣＦ膜は強固
な結合を有し、後述の実験結果からも分かるように熱安
定性が大きい、つまり高温になってもＦ系ガスの抜けが
少ない。その理由についてはプラズマ生成用ガスとして
Ｎｅガスを用いたためと考えられる。即ち成膜ガスとし
てＣＦ系ガスと炭化水素ガスとを組み合わせてＣＦ膜を
成膜すると、このＣＦ膜中には図３に示すように当該Ｃ
Ｆ膜の堆積中に形成されたＣ−Ｃ結合やＣ−Ｆ結合、Ｃ
−Ｈ結合等が存在するが、プラズマ生成用ガスは既述の
ようにスパッタ作用を有するため、成膜処理の際にはこ
れらの結合がプラズマ生成用ガスによりスパッタされる
と考えられる。

【００２３】ところでスパッタ効果は衝突エネルギ−の
大きさに関係するため、一般に質量の大きい原子をスパ
ッタガスとして用いるとスパッタ効果が大きくなり、質
量の小さい原子を用いるとスパッタ効果が小さくなる。
ここで従来はプラズマが生成しやすいことからプラズマ
生成用ガスとしてＡｒガスが用いられているが、このＡ
ｒとＮｅとの質量を比べてみると、ＮｅはＡｒの約１／
２程度であり（Ａｒの原子量は３９．９４８、Ｎｅの原
子量は２０．１７９）、このためＡｒガスを用いた場合
にはＮｅガスを用いた場合よりもスパッタ効果が大きく
なると推察される。

【００２４】ここでＣＦ膜がスパッタされると上述のＣ
−Ｃ結合等が物理的に叩かれ、スパッタ効果が大きいと
これらの結合が叩き切られるが、Ａｒガスを用いた場合
には弱い結合であるＣ−Ｈ結合やＣ−Ｆ結合が切断され
るのみならず、強い結合であるＣ−Ｃ結合の一部も切断
されてしまい、膜全体を通して見ると強い結合が少なく
なると考えられる。

【００２５】一方Ｎｅガスを用いた場合には弱い結合で
あるＣ−Ｆ結合やＣ−Ｈ結合は叩き切られるものの、強
い結合であるＣ−Ｃ結合は切断されないと考えられる。
このためＣＦ膜の成膜中には結合の切断により生じたＨ
やＦが膜外に飛散していくと共に、これらＦやＨが切断
されたＣに別のＣが結合して新たなＣ−Ｃ結合を作り、
これによりＣ−Ｃ結合が立体構造を作って、この結果Ｃ
Ｆ膜を構成する結合が強固になっていると推察される。

【００２６】従ってこのように形成されたＣＦ膜では、
スパッタ作用は膜の表面から行われるので、膜全体を通
してみると弱い結合が少なくなって結合が強固になると
共に、膜の表層部にも強い結合が存在することになる。
ここでＦ系ガスの抜けは高温の熱処理時に熱によってＣ
−Ｃ結合やＣ−Ｆ結合等が切断されることにより生じた
ＦやＣＦ、ＣＦ₂等がガスとなって飛散していくことに
より起こるが、予め成膜処理の際に弱い結合を叩き出し
ておけば、熱によって切断される結合が少なくなるので
Ｆ系ガスの抜けは抑えられる。

【００２７】また膜の表層部が強固になると、この部分
では高温下でもＣ−Ｃ結合が切断されにくくなる。従っ
て仮にこの層の下方側で弱い結合が切断されて脱ガスが
生じたとしても、表層部の強固な膜がバリヤとなってＦ
系ガスの通り抜けが阻止される。このようなことからＮ
ｅガスをプラズマ生成用ガスとして用いて形成されたＣ
Ｆ膜は、高温の熱処理時においてもＦ系ガスの脱ガスが
防止され、これによりＣＦ膜の熱安定性が向上すると考
えられる。一方プラズマ生成用ガスとしてＡｒガスを用
いた場合には、膜全体に弱い結合が多く、さらに膜の表
層部に存在する強い結合の割合も少ないので、高温の熱
処理時に切断される結合が多くてＦ系ガスの脱ガス自体
が多くなる上、脱ガスを閉じ込めておくことも困難であ
り、結果として脱ガス量が多くなってしまう。

【００２８】続いて本発明方法により形成されたＣＦ膜
の熱安定性を調べるために行った実験例について説明す
る。図１に示すプラズマ処理装置を用い、プラズマ生成
ガスとしてＮｅガスを１５０ｓｃｃｍ、成膜ガスとして
Ｃ₄Ｆ₈ガスを４０ｓｃｃｍ、Ｃ₂Ｈ₄ガスを３０ｓｃ
ｃｍ導入して、ウエハ１０上に２μｍのＣＦ膜を成膜し
た。このときＮｅガスの導入から３０秒経過後に成膜ガ
スを導入した。またマイクロ波電力及びバイアス電力は
夫々２７００Ｗ、１５００Ｗとし、載置台４表面の温度
は３００℃、プロセス圧力は０．２Ｐａとした（実施例
１）。

【００２９】こうして形成されたＣＦ膜について４２５
℃で２時間アニ−ル処理を行って、アニ−ル処理前後の
重量変化を精密電子天秤により調べた。この重量変化は
薄膜の熱安定性の指標であり、この値が小さい程Ｆ系ガ
スの抜けが少なく、熱安定性が高いことを示している。

【００３０】またプラズマ生成用ガスとしてＮｅガスを
１５０ｓｃｃｍ、成膜ガスとしてＣ₄Ｆ₈ガスを４０ｓ
ｃｃｍ、水素（Ｈ₂）ガスを５０ｓｃｃｍ夫々導入し、
その他の条件は全て実施例１と同様とした場合（実施例
２）、プラズマ生成用ガスとしてＡｒガスを用いた場合
（比較例１）、プラズマ生成用ガスとしてＫｒガスを用
いた場合（比較例２）及びプラズマ生成用ガスとしてＸ
ｅガスを用いた場合（比較例３）についても実験を行っ
た。比較例１、２、３ではＡｒガス等の流量やその他の
条件は全て実施例１と同様とした。

【００３１】この結果を図４に示すが、図中Ｎｅ（１）
は実施例１、Ｎｅ（２）は実施例２を夫々示している。
これによりＣＦ膜の熱重量変化は、プラズマ生成用ガス
としてＮｅガスを用いた場合（実施例１）は２．６％程
度、Ａｒガスを用いた場合（比較例１）は３．５％程
度、Ｋｒガスを用いた場合（比較例２）は６％程度、Ｘ
ｅガスを用いた場合（比較例３）は８．７％程度である
ことが確認された。ここでＸｅ、Ｋｒの原子量は夫々１
３１．２９及び８３．８０とＡｒ、Ｎｅに比べてかなり
大きく、このことからプラズマ生成用ガスの質量とＣＦ
膜の熱重量変化とは比例関係にあり、プラズマ生成用ガ
スの質量が小さい程ＣＦ膜の重量変化が小さくなり、熱
安定性が大きくなることが理解される。

【００３２】また実施例２のプロセス条件でＣＦ膜を成
膜した場合の熱重量変化は１．７％であり、比較例１、
２、３に比べて小さいことから、成膜ガスとして炭化水
素ガスの代わりにＨ₂ガスを用いてＣＦ膜を成膜して
も、Ｎｅガスを用いることにより当該ＣＦ膜の熱安定性
が高まることが確認された。

【００３３】続いて本発明の他の例について説明する。
この例は、上述のようにプラズマ生成用ガスとしてＮｅ
ガスを用いた場合にはＣＦ膜の熱安定性を高めることが
できるという効果を有するものの、マイクロ波電力の印
加（Ｎｅガスの導入開始）から数秒間、長い場合には１
０秒程度待たないとプラズマが発生しない場合があった
ことから、この点を改善するためになされたものであ
り、少なくともプラズマの発生時には、プラズマ生成用
ガスとしてＮｅガスとＡｒガスの混合ガスまたはＮｅガ
スとＫｒガスの混合ガスあるいはＮｅガスとＸｅガスの
混合ガスを導入することを特徴としている。

【００３４】本実施の形態について成膜ガスとしてＣ₄
Ｆ₈ガス及びＣ₂Ｈ₄ガスを用いた場合について、図５
のシ−ケンスに基づいて具体的に説明すると、図１のプ
ラズマ成膜装置において、先ずＮｅガスとＡｒガスとを
ほぼ同時に導入すると共に、マイクロ波電力の印加をほ
ぼ同時に行なってプラズマを発生させる。続いてＮｅガ
スの導入から所定時間例えば３０秒経過後にバイアス電
力の印加とＣ₄Ｆ₈ガス及びＣ₂Ｈ₄ガスの導入をほぼ
同時に行なって成膜処理を開始する。この際Ａｒガスは
成膜処理が開始されると同時に、つまり導入から所定時
間例えば３０秒経過後に導入が停止される。

【００３５】ここでこの場合のプロセス条件の一例を挙
げると、Ｎｅガス及びＡｒガスの流量は夫々１５０ｓｃ
ｃｍ，３０ｓｃｃｍ、Ｃ₄Ｆ₈ガス及びＣ₂Ｈ₄ガスの
流量は夫々４０ｓｃｃｍ，３０ｓｃｃｍであって、マイ
クロ波電力は２．７ｋＷ，バイアス電力は１．５ｋＷで
ある。

【００３６】このようにプラズマの発生時にプラズマ生
成用ガスとしてＮｅガスとＡｒガスの混合ガスを用いる
と、プラズマが生成しやすく、安定した成膜処理を行う
ことができるという効果がある。その理由については次
のように考えられる。即ち水素ガスや希ガスの電離電圧
及び最低励起順位の電圧を図６に示すが、ＮｅはＡｒや
Ｘｅ、Ｋｒ、Ｈに比べて電離電圧及び最低励起順位の電
圧が高い。

【００３７】ここで電離電圧等が高いということは、プ
ラズマ化されにくく、プラズマを生成させるためには大
きなエネルギ−が必要となることを意味しており、従っ
てＮｅガスはＡｒガス等に比べてマイクロ波電力等の条
件が同じであればプラズマが発生しにくいと言える。と
ころでプラズマの発生時にＮｅガスとＡｒガスの混合ガ
スを導入すると、ＡｒガスはＮｅガスに比べて電離電圧
が低く、プラズマ化しやすいので、このＡｒガスのペニ
ング効果（一方のガスの放電開始電圧が他方のガスの放
電開始電圧よりも少し高い場合に、両者を混合すると放
電開始電圧が低くなるという効果）により当該混合ガス
はＮｅガスを単独で用いる場合よりもプラズマ化しやす
くなると考えられる。

【００３８】このためマイクロ波電力等の条件が同じで
あれば、前記混合ガスを用いた場合にはＮｅガスを単独
で用いた場合よりも、マイクロ波電力の印加からプラズ
マ発生までの時間が短縮され、例えば１秒程度のかなり
短い時間でプラズマが発生する。しかもプラズマの発生
が安定しており、プラズマが発生したり、しなかったり
というようなことは起こりにくいので、量産時にプロセ
スシ−ケンスを組みやすく、安定したプラズマ処理を行
うことができる。一方Ａｒガスは成膜処理が開始される
と同時に導入が停止されるので、成膜処理の際、Ａｒガ
スのスパッタ作用によりＣＦ膜の熱安定性が低くなるこ
とも抑えられる。

【００３９】続いて本実施の形態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。図１に示すプラズマ
処理装置を用い、プラズマ生成ガスとしてＮｅガスとＡ
ｒガスを夫々１５０ｓｃｃｍ，３０ｓｃｃｍ、成膜ガス
としてＣ₄Ｆ₈ガスとＣ₂Ｈ₄ガスを夫々４０ｓｃｃ
ｍ，３０ｓｃｃｍ導入して、ウエハ１０上に２μｍのＣ
Ｆ膜を成膜した。このときマイクロ波電力及びバイアス
電力は夫々２７００Ｗ、１５００Ｗとした。またＮｅガ
ス及びＡｒガス、成膜ガスの導入及び停止のタイミン
グ、マイクロ波電力及びバイアス電力の印加及び停止の
タイミングは夫々図５のシ−ケンスに従った（実施例
３）。この成膜処理の際、マイクロ波電力印加から３秒
後のプラズマの発生の有無を目視で確認した。

【００４０】またプラズマ生成用ガスとしてＮｅガスと
Ｋｒガスとの混合ガスを用い、Ｎｅガス及びＫｒガスの
流量を夫々１５０ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍとした場合
（実施例４）、プラズマ生成用ガスとしてＮｅガスとＸ
ｅガスとの混合ガスを用い、Ｎｅガス及びＸｅガスの流
量を夫々１５０ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍとした場合（実
施例５）、プラズマ生成用ガスとしてＮｅガスを単独で
用い、流量を１５０ｓｃｃｍとした場合（比較例４）に
ついても、他の条件を実施例３と同様として実験を行っ
た。

【００４１】この結果を図７に示すが、これによりプラ
ズマ生成用ガスとしてＮｅガスとＡｒガスの混合ガスを
用いた場合（実施例３）、ＮｅガスとＫｒガスの混合ガ
スを用いた場合（実施例４）、ＮｅガスとＸｅガスの混
合ガスを用いた場合（実施例５）はプラズマが瞬時に発
生したが、Ｎｅガスを単独で用いた場合（比較例４）は
プラズマが発生するまでに少し時間がかかることが確認
された。

【００４２】以上において成膜ガスとしては、ＣとＦと
の化合物ガスとしてはＣＦ₄ガス、Ｃ₂Ｆ₆ガス、Ｃ₃
Ｆ₈ガス、Ｃ₅Ｆ₈ガス、Ｃ₆Ｆ₆ガス等を用いること
ができ、ＣとＦのみならずＣとＦとＨとを含むガス例え
ばＣＨＦ₃ガス等を用いることもできる。また炭化水素
ガスとしてはＣＨ₄ガスやＣ₂Ｈ₂ガス、Ｃ₂Ｈ₆ガ
ス、Ｃ₃Ｈ₈ガス、Ｃ₄Ｈ₈ガス等を用いることができ
るが、炭化水素ガスの代りに水素ガスを用いるようにし
てもよい。

【００４３】さらにまた本発明はＥＣＲによりプラズマ
を生成することに限られず、例えばＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃ
ｔｉｖｅＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｕｍａ）などと呼
ばれている、ドーム状の容器に巻かれたコイルから電界
及び磁界を処理ガスに与える方法などによりプラズマを
生成する場合にも適用できる。さらにヘリコン波プラズ
マなどと呼ばれている例えば１３．５６ＭＨｚのヘリコ
ン波と磁気コイルにより印加された磁場との相互作用に
よりプラズマを生成する場合や、マグネトロンプラズマ
などと呼ばれている２枚の平行なカソ−ドにほぼ平行を
なすように磁界を印加することによってプラズマを生成
する場合、平行平板などと呼ばれている互いに対向する
電極間に高周波電力を印加してプラズマを生成する場合
にも適用することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、熱的安定
性が大きく、Ｆ系のガスの脱離が小さいＣＦ膜を得るこ
とができる。従ってこのＣＦ膜を例えば半導体デバイス
の層間絶縁膜に使用すれば、金属配線を腐食するおそれ
がなく、アルミニウム配線のうねりやクラックの発生も
防止できる。半導体デバイスの微細化、高速化が要請さ
れている中で、ＣＦ膜が比誘電率の小さい有効な絶縁膜
として注目されていることから、本発明はＣＦ膜の絶縁
膜としての実用化を図る上で有効な方法である。さらに
プラズマを生成する際に、ネオンガスとアルゴンガス、
クリプトンガスまたはキセノンガスを含むガスとをプラ
ズマ化するようにすると、プラズマが生成しやすく、プ
ラズマを生成するまでの時間が短縮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するためのプラズマ処理装置
の一例を示す縦断側面図である。

【図２】本発明方法をシ−ケンスを示す説明図である。

【図３】ＣＦ膜中に存在する結合を説明するための模式
図である。

【図４】プラズマ生成用ガスとＣＦ膜の熱重量変化との
関係を示す特性図である。

【図５】本発明方法の他の例のシ−ケンスを示す説明図
である。

【図６】希ガスの電離電圧と最低励起順位の電圧を示す
特性図である。

【図７】プラズマ生成用ガスとプラズマ発生の有無との
関係を示す特性図である。

【図８】半導体デバイスの構造の一例を示す構造図であ
る。

【符号の説明】

１０半導体ウエハ２真空容器２１第１の真空室２２第２の真空室２４高周波電源部２５導波管２６、２７電磁コイル２８排気管３１ガスノズル４載置台５成膜ガス供給部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ネオンガスを含むプラズマ生成用ガスを
プラズマ化する工程と、前記工程で生成したプラズマにより炭素とフッ素との化
合物ガスを含む成膜ガスをプラズマ化し、このプラズマ
により被処理基板上にフッ素添加カ−ボン膜を成膜する
工程と、を含むことを特徴とするプラズマ成膜方法。
【請求項２】成膜ガスは炭化水素ガスを含むことを特
徴とする請求項１記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】ネオンガスを含むプラズマ生成用ガスを
プラズマ化する工程では、少なくともプラズマの発生時
はネオンガスとアルゴンガスとを含むプラズマ生成用ガ
スをプラズマ化することを特徴とする請求項１又は２記
載のプラズマ成膜方法。
【請求項４】ネオンガスを含むプラズマ生成用ガスを
プラズマ化する工程では、少なくともプラズマの発生時
はネオンガスとクリプトンガスとを含むプラズマ生成用
ガスをプラズマ化することを特徴とする請求項１又は２
記載のプラズマ成膜方法。
【請求項５】ネオンガスを含むプラズマ生成用ガスを
プラズマ化する工程では、少なくともプラズマの発生時
はネオンガスとキセノンガスとを含むプラズマ生成用ガ
スをプラズマ化することを特徴とする請求項１又は２記
載のプラズマ成膜方法。