JP3967253B2 - 多孔質絶縁膜の形成方法及び多孔質絶縁膜の形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔質絶縁膜の形成方法及びその装置に関し、詳しくは、空孔を有する低誘電率の多孔質絶縁膜の形成方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、半導体装置の高速化、小型化の要請を背景として、半導体素子の多層化及び配線の微細化が進められている。例えば、０．１５μｍ以下の設計ルールに対しては、多層構造を有する配線の信号伝播速度が遅延し、所望の高速化が図れないという問題がある。この微細化に伴う配線遅延の増大を防ぐためには、配線の層間絶縁膜の低誘電率化が有効である。
【０００３】
そこで、従来、種々の絶縁膜形成材料が検討されてきた。なかでも、膜中に空孔が存在すると、膜としての誘電率が材料固有の誘電率より低下するという性質を利用した、空孔率の高い絶縁膜が注目されている。
【０００４】
このような絶縁膜の形成方法として、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等により、低沸点成分若しくは分解し易い分子群である炭化水素化合物等を含む絶縁膜を成膜する。次いで後処理（アニール処理）により、低沸点成分等を除去し、絶縁膜に空孔を形成する方法が検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この後処理では、例えば、絶縁膜が形成された基板を高温に加熱する熱処理を行う。しかし、実用的な絶縁膜の厚さは、約５００ｎｍ〜約７００ｎｍ（約５０００Å〜約７０００Å）であるので、厚さ方向に均一に処理することが難しい。そのため、厚さ方向の温度勾配により、絶縁膜の表面から内部にかけて空孔のサイズや膜の密度に偏りが発生し、均一な膜特性を有する絶縁膜が形成できないという問題があった。また、十分な低誘電率化が図れないという欠点もあった。
【０００６】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、厚さ方向に均一に空孔を形成できる多孔質絶縁膜の形成方法及び多孔質絶縁膜の形成装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、空孔率の高い膜を形成できる多孔質絶縁膜の形成方法及び多孔質絶縁膜の形成装置を提供することを他の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る多孔質絶縁膜の形成方法は、
有機シロキサン系化合物と極性基を有する有機化合物との混合ガスのプラズマを生成し、前記有機シロキサン系化合物のシロキサン構造中に前記極性基を有する有機化合物分子が取り込まれたＳｉＯＣ系の絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜形成工程で形成されたＳｉＯＣ系の絶縁膜を励起ガスに暴露し、該絶縁膜から前記極性基を有する有機化合物分子を除去して当該絶縁膜中に空孔を形成する空孔形成工程と、
を備え、
前記絶縁膜形成工程と前記空孔形成工程とを交互に繰り返して所定膜厚の多孔質絶縁膜を形成する、
ことを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る多孔質絶縁膜の形成方法は、
処理チャンバー内に有機シロキサン系化合物と極性基を有する有機化合物とを供給して、前記有機シロキサン系化合物と極性基を有する有機化合物とのプラズマを生成し、前記有機シロキサン系化合物のシロキサン構造中に前記極性基を有する有機化合物分子が取り込まれたＳｉＯＣ系の絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
処理チャンバー内に励起ガスのプラズマを生成し、前記絶縁膜形成工程で形成されたＳｉＯＣ系の絶縁膜から前記極性基を有する有機化合物分子を除去して当該絶縁膜中に空孔を形成する空孔形成工程と、
を備える、ことを特徴とする。
【０００９】
前記絶縁膜形成工程と前記空孔形成工程との間にパージ工程を行ってもよい。
前記空孔形成工程は、前記絶縁膜形成工程より低い圧力で行われることが好ましい。
【００１０】
前記プラズマは、下部電極に第１の周波数の高周波電力が印加され、上部電極に第２の周波数の高周波電力が印加されることにより生成し、前記第１の周波数は前記第２の周波数より小さい周波数であることが好ましい。
前記第１の周波数は、例えば、０．１〜５ＭＨｚであり、前記第２の周波数は、例えば、１３〜１５０ＭＨｚである。
前記絶縁膜形成工程は、前記空孔形成工程より低い温度で行われることが好ましい。
【００１１】
前記極性基を有する有機化合物分子は、例えば、直鎖アルキルアルコール、環状アルキルアルコール、芳香族アルコール、または、これらの誘導体である。
前記プラズマは、例えば、平行平板型、ＥＣＲ型、ＩＣＰ型、ＴＣＰ型、または、ヘリコン型のプラズマ装置により生成される。
前記絶縁膜形成工程と前記空孔形成工程とは、同一の処理チャンバー、または、別々の処理チャンバー内で行われる。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る多孔質絶縁膜の形成装置は、
チャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、被処理体を載置するサセプタと、
前記チャンバー内に、有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物からなる成膜用ガスを供給する成膜用ガス供給手段と、
前記チャンバー内に空孔形成用ガスを供給する空孔形成用ガス供給手段と、
前記サセプタに載置された被処理体に前記成膜用ガス及び空孔形成用ガスを均一に導入するシャワーヘッドと、
前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加する第１の高周波電源と、
前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加する第２の高周波電源と、
形成装置の各部を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
成膜用ガス供給手段を制御して前記シャワーヘッドを介して前記被処理体に有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物を供給し、前記第１の高周波電源を制御して前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加するとともに、前記第２の高周波電源を制御して前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加して、前記被処理体上に、前記有機シロキサン系化合物のシロキサン構造中に前記極性基を有する有機化合物分子が取り込まれたＳｉＯＣ系の絶縁膜を形成し、
成膜用ガス供給手段を制御して前記有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物の供給を停止し、前記空孔形成用ガス供給手段を制御して前記シャワーヘッドを介して前記被処理体に空孔形成用ガスを供給し、前記第１の高周波電源を制御して前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加するとともに、前記第２の高周波電源を制御して前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加して、前記被処理体上に形成された絶縁膜から前記極性基を有する有機化合物分子を除去して当該絶縁膜中に空孔を形成し、
前記絶縁膜の形成と前記空孔の形成とを交互に繰り返して所定膜厚の多孔質絶縁膜を形成する、
ことを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る多孔質絶縁膜の形成装置は、
チャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、被処理体を載置するサセプタと、
前記チャンバー内に、有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物からなる成膜用ガスを供給する成膜用ガス供給手段と、
前記チャンバー内に空孔形成用ガスを供給する空孔形成用ガス供給手段と、
前記サセプタに載置された被処理体に前記成膜用ガス及び空孔形成用ガスを均一に導入するシャワーヘッドと、
前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加する第１の高周波電源と、
前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加する第２の高周波電源と、
形成装置の各部を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
成膜用ガス供給手段を制御して前記シャワーヘッドを介して前記被処理体に有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物を供給し、前記第１の高周波電源を制御して前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加するとともに、前記第２の高周波電源を制御して前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加して、前記被処理体上に、前記有機シロキサン系化合物のシロキサン構造中に前記極性基を有する有機化合物分子が取り込まれたＳｉＯＣ系の絶縁膜を形成し、
成膜用ガス供給手段を制御して前記有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物の供給を停止し、前記空孔形成用ガス供給手段を制御して前記シャワーヘッドを介して前記被処理体に空孔形成用ガスを供給し、前記第１の高周波電源を制御して前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加するとともに、前記第２の高周波電源を制御して前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加して、前記被処理体上に形成された絶縁膜から前記極性基を有する有機化合物分子を除去して当該絶縁膜中に空孔を形成する、
ことを特徴とする。
前記チャンバー内にパージガスを供給するパージガス供給手段をさらに備えてもよい。この場合、前記制御手段は、前記被処理体上にＳｉＯＣ系の絶縁膜を形成した後、前記パージガス供給手段を制御して、前記チャンバー内をパージする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態にかかる絶縁膜の形成方法について、以下図面を参照して説明する。本実施の形態の絶縁膜の形成方法によれば、シリコン（Ｓｉ）と酸素素（Ｏ）と炭素（Ｃ）とを主成分として構成され、厚さ方向に均一な空孔を有する絶縁膜（以下、ＳｉＯＣ系膜）が形成される。
【００１５】
図１に、本実施の形態の絶縁膜の形成方法を実施するための装置の構成例を示す。
本実施の形態の処理装置は、上下平行に対向する電極を有する、いわゆる平行平板型プラズマＣＶＤ装置として構成され、半導体ウェハ（以下、ウェハＷ）の表面にＳｉＯＣ系膜をＣＶＤにより成膜する。
【００１６】
図１を参照して、処理装置１１は、円筒形状のチャンバ１２を有する。チャンバ１２は、アルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウム等の導電性材料からなる。また、チャンバ１２は接地されている。
【００１７】
チャンバ１２の底部には排気口１３が設けられている。排気口１３には、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備える排気装置１４が接続されている。排気装置１４は、チャンバ１２内を所定の圧力まで排気する。また、チャンバ１２の側壁にはゲートバルブ１５が設けられている。ゲートバルブ１５を開放した状態で、チャンバ１２の外部との間でのウェハＷの搬入出がなされる。
【００１８】
除害装置３６は、排気装置１４により排出されたチャンバ１２内の雰囲気ガスを無害化するための装置である。除害装置３６は、所定の触媒により雰囲気ガスを燃焼あるいは熱分解して、無害な物質に変換する。
【００１９】
チャンバ１２の底部には略円柱状のサセプタ支持台１６が設けられている。サセプタ支持台１６の上には、ウェハＷの載置台としてのサセプタ１７が設けられている。サセプタ１７は下部電極としての機能を有し、サセプタ支持台１６とサセプタ１７との間は、セラミックなどの絶縁体１８により絶縁されている。
【００２０】
サセプタ支持台１６の内部には、下部冷媒流路１９が設けられている。下部冷媒流路１９には冷媒が循環している。下部冷媒流路１９を冷媒が循環することにより、サセプタ１７そしてウエハＷは所望の温度に制御される。
【００２１】
サセプタ支持台１６には、半導体ウエハＷの受け渡しをするためのリフトピン２０が設けられており、リフトピン２０はシリンダ（図示せず）により昇降可能となっている。また、サセプタ１７は、その上中央部が凸状の円板状に成形され、その上にウエハＷと略同形の図示しない静電チャックが設けられている。サセプタ１７上に載置されたウェハＷは、直流電圧が印加されることにより静電吸着される。
【００２２】
下部電極として機能するサセプタ１７には、第１の高周波電源２１が第１の整合器２２を介して接続されている。第１の高周波電源２１は０．１〜５ＭＨｚの範囲の周波数を有している。第１の高周波電源２１に上記範囲の周波数を印加することにより、被処理体に対するダメージを低減させる等の効果が得られる。
【００２３】
サセプタ１７の上方には、このサセプタ１７と平行に対向してシャワーヘッド２３が設けられている。シャワーヘッド２３のサセプタ１７に対向する面には、多数のガス穴２４を有する、アルミニウム等からなる電極板２５が備えられている。また、シャワーヘッド２３は、電極支持体２６により、チャンバ１２の天井部分に支持されている。シャワーヘッド２３の内部には、上部冷媒流路２７が設けられている。上部冷媒流路２７には冷媒が循環し、シャワーヘッド２３は所望の温度に制御される。
【００２４】
さらに、シャワーヘッド２３にはガス導入管２８が接続されている。ガス導入管２８は、１，３，５−トリメチル−１，３，５−トリビニルシクロトリシロキサン（Ｖ３Ｄ３）ガス源２９と、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）ガス源３０と、アルゴン（Ａｒ）ガス源３１と、に、図示しないマスフローコントローラ、バルブ等を介して接続されている。Ｖ３Ｄ３とＩＰＡとは常温ではともに液体であるので、図示しない加熱部により気化した状態で、各ガス源２９、３０に供給される。また、空孔を形成するための処理ガスであるＮＨ３ガス源３５も、ガス導入管２８に、図示しないマスフローコントローラ、バルブ等を介して接続されている。
【００２５】
各ガス源２９〜３１、３５からの原料ガス及び処理ガスは、ガス導入管２８を介してシャワーヘッド２３の内部に形成された中空部（図示せず）に混合されて供給される。シャワーヘッド２３内に供給されたガスは、中空部で拡散され、シャワーヘッド２３のガス穴２４からウェハＷの表面に供給される。
【００２６】
シャワーヘッド２３には、第２の高周波電源３２が接続されており、その給電線には第２の整合器３３が介在されている。第２の高周波電源３２は、１３〜１５０ＭＨｚの範囲の周波数を有しており、このように高い周波数を印加することにより、シャワーヘッド２３は上部電極として機能し、チャンバ１２内に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成する。
【００２７】
制御部３４は、ウェハＷへの成膜処理を含む、処理装置１１全体の動作を制御する。制御部３４は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、メモリ等を備えるマイコン制御装置である。制御部３４は、装置各部を所定の処理シーケンスに従って制御するためのプログラムをメモリに記憶し、このプログラムにしたがって、装置各部に制御信号を送信する。
【００２８】
以下、上記処理装置１１を用いた絶縁膜の形成方法について説明する。図２に、本実施の形態の製造方法のタイミング図を示す。なお、図２に示すタイミング図は一例であり、同様の効果を奏する構成であればいかなるものであってもよい。
【００２９】
まず、未処理のウェハＷが、図示しない搬送アームに保持されて開放状態のゲートバルブ１５を介してチャンバ１２内に搬入される。搬送アームは、ウェハＷを上昇位置にあるリフトピン２０に受け渡し、チャンバ１２内から退出する。その後、ウェハＷはリフトピン２０の下降により、サセプタ１７上に載置される。ウェハＷは、静電チャックによりサセプタ１７上に固定される。
【００３０】
次いで、制御部３４は、排気装置１４により、チャンバ１２内を、例えば、５０Ｐａ（３．８×１０−１Ｔｏｒｒ）とする。また同時に、制御部３４は、サセプタ１７の温度を、４００℃以下の温度、例えば、３００℃に設定する。
【００３１】
その後、各ガス源２９〜３１から、Ｖ３Ｄ３、ＩＰＡおよびＡｒガスが、所定の流量でチャンバ１２内に供給される。処理ガスの混合ガスは、シャワーヘッド２３のガス穴２４からウエハＷに向けて均一に吐出される。Ｖ３Ｄ３、ＩＰＡおよびＡｒの供給は、例えば、Ｖ３Ｄ３／ＩＰＡ／Ａｒ＝３０／１０／１００の流量比（各ｓｃｃｍ）で行われる。
【００３２】
その後、第２の高周波電源３２から、例えば、２７ＭＨｚの高周波電力が上部電極（シャワーヘッド２３）に印加される。これにより、上部電極と下部電極（サセプタ１７）との間に高周波電界が生じ、混合ガスのプラズマが生成する。他方、第１の高周波電源２１からは、例えば、２ＭＨｚの高周波電力が下部電極に印加される。これにより、生成したプラズマ中の荷電粒子、特に、Ｖ３Ｄ３及びＩＰＡの分子状の活性種が、ウェハＷの表面近傍に引き寄せられて反応し、ＩＰＡ分子を含むＳｉＯＣ系膜がウェハＷの表面に形成される。
【００３３】
ここで、制御部３４は、上下電極２３、１７への高周波電力の印加を数秒乃至数十秒間行い、ウェハＷ表面に、例えば、５０ｎｍ（５００Å）の厚さのＳｉＯＣ系の膜を形成する。高周波電力の印加開始から所定時間後、制御部３４は、上部電極および下部電極への高周波電力の印加を停止するとともに、Ｖ３Ｄ３ガス源２９およびＩＰＡガス源３０からのＶ３Ｄ３およびＩＰＡの導入を停止する。以上で成膜工程は一旦終了する。このとき、Ａｒが、チャンバ１２内に流されている。
【００３４】
制御部３４は、Ａｒガスによるチャンバ１２内のパージを所定時間行い、チャンバ１２内から、残存したＶ３Ｄ３およびＩＰＡを除去する。このとき、制御部３４は、サセプタ１７の温度を、４５０℃以下の温度、例えば、３５０℃に設定し、また、圧力を、例えば、１．３×１０−３Ｐａ（１×１０−５Ｔｏｒｒ）とする。
【００３５】
その後、各ガス源３５、３１から、ＮＨ３ガス及びＡｒガスが、所定の流量でチャンバ１２内に供給される。ＮＨ３ガスは、Ａｒガスと共にシャワーヘッド２３のガス穴２４からウエハＷに向けて均一に吐出される。ＮＨ３およびＡｒの供給は、例えば、ＮＨ３／Ａｒ＝３０／１００の流量比（各ｓｃｃｍ）で行われる。
【００３６】
次いで、第２の高周波電源３２から、例えば、４０ＭＨｚの高周波電力が上部電極（シャワーヘッド２３）に印加される。これにより、上部電極と下部電極（サセプタ１７）との間に高周波電界が生じ、ＮＨ３ガスのプラズマが生成する。他方、第１の高周波電源２１からは、例えば、２ＭＨｚの高周波電力が下部電極に印加される。これにより、プラズマ中の活性種がサセプタ１７側に引き寄せられ、ウェハＷ表面近傍のプラズマ密度が高められる。このような上下の電極２３、１７への高周波電力の印加により、ＮＨ３ガスのプラズマが生成され、このプラズマによるウェハＷの表面での化学反応により、ＳｉＯＣ系膜からＩＰＡ分子が除去される。制御部３４は、所定の空孔率の膜を形成するように、このプラズマ処理を所定時間行う。
【００３７】
ここで、プラズマ化されたＮＨ３ガスの絶縁膜への厚さ方向の侵入（拡散）深さは、約１００ｎｍ（約１０００Å）程度である。一方、成膜工程で形成された絶縁膜の厚さは、５０ｎｍ（５００Å）である。そのため、ＮＨ３ガスの活性種は、絶縁膜の表面から内部まで十分に拡散して、シロキサン構造とＩＰＡ分子との結合を解離させることができるので、絶縁膜には厚さ方向に均一に空孔が形成される。勿論、ＩＰＡ分子に限らず、その分解生成物も除去される。
【００３８】
排気装置１４は、脱離したＩＰＡ分子等を、処理ガスと共に排気ガスとしてチャンバ１２外に排出する。
【００３９】
所定時間後、制御部３４は、チャンバ１２内にＡｒを流しつつ、サセプタ１７の温度を成膜時の温度（３００℃）まで低下させ、また、圧力を５０Ｐａ（３．８×１０−１Ｔｏｒｒ）とする。
【００４０】
その後、制御部３４は、再び、上述したＳｉＯＣ系膜の薄膜の成膜を開始する。すなわち、制御部３４は、ガス源からのＶ３Ｄ３およびＩＰＡの供給を開始する。次いで、上部電極および下部電極に高周波電力を印加する。成膜処理を上記と同様に所定時間行うことにより、既に成膜された薄膜上に、新たに、５０ｎｍの厚さのＳｉＯＣ系膜の薄膜が成膜される。
【００４１】
成膜処理の後、制御部３４は、上部電極および下部電極への高周波電力の印加を停止し、Ｖ３Ｄ３およびＩＰＡの供給を停止する。次いで、サセプタ１７の温度を３５０℃に設定し、チャンバ１２内の圧力を１．３×１０−３Ｐａ（１×１０−５Ｔｏｒｒ）とするとともに、チャンバ１２内をＡｒガスによりパージする。
【００４２】
制御部３４は、再び、処理ガスであるＮＨ３をチャンバ１２内に導入し、サセプタ１７を３５０℃に所定時間保持し、プラズマアニール処理を行う。これにより、ＳｉＯＣ系膜、特に、新たに形成した膜中のＩＰＡ分子が脱離する。このようにして、新たに形成されたＳｉＯＣ系膜に対する空孔形成処理が行われる。
【００４３】
その後、制御部３４はサセプタ１７の温度を３００℃まで低下させ、チャンバ１２内の圧力を５０Ｐａ（３．８×１０−１Ｔｏｒｒ）とする。制御部３４は、このようにして、成膜処理と、プラズマアニール処理と、各処理間のパージと、を繰り返す。制御部３４は、薄膜が積層して形成されるＳｉＯＣ系膜全体の厚さが、所定の厚さ、例えば、５００ｎｍ（５０００Å）に達する回数、上記各処理を繰り返す。
【００４４】
所定回数だけ上記の各処理を繰り返した後、制御部３４は、サセプタ１７の加熱を停止するとともに、チャンバ１２内の圧力をチャンバ１２外の圧力程度まで戻す。その後、静電チャックは解除され、リフトピン２０が上昇する。次いで、ゲートバルブ１５が開放されて、搬送アームがチャンバ１２内に侵入する。搬送アームによりウェハＷがチャンバ１２外に搬出される。
【００４５】
以上説明したように、本発明によれば、まず、プラズマＣＶＤによりＶ３Ｄ３及びＩＰＡを出発物質として、ＩＰＡ分子をシロキサン構造中に含む、例えば５０ｎｍ厚さのＳｉＯＣ系の絶縁膜の薄膜を形成する。次いで、ＮＨ３プラズマによりこの薄膜にプラズマアニール処理を行う。このとき、プラズマ中の活性種は、この薄膜中の表面から内部に十分に侵入して、シロキサン構造中に取り込まれているＩＰＡ分子を脱離させ得る。そのため、薄膜にはその厚さ方向に均一に空孔が形成される。このように、薄膜の成膜処理と空孔形成処理とを交互に繰り返して行うことにより、所望の厚さで、且つ、厚さ方向に均一に空孔が形成された絶縁膜を形成することができる。これにより、より誘電率の低い膜を形成できる。
【００４６】
本発明は、上記の実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
【００４７】
上記実施の形態では、絶縁膜としてＳｉＯＣ系膜を、Ｖ３Ｄ３とＩＰＡを原料化合物として形成した。本発明の絶縁膜は、ＳｉＯＣ系膜に限定されず、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＦ、またはＳｉＯｘ等の構造を有する絶縁膜であっても良い。また、ＳｉＯＣ系膜を形成する原料としては、Ｖ３Ｄ３の代わりに、オクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）、ヘキサエチルシクロトリシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタフェニルシクロトリシロキサン、テトラエチルシクロテトラシロキサン等の環状シロキサン化合物を使用することができるが、これらに限定されない。
【００４８】
また、シリコン化合物と反応して絶縁膜を形成する有機化合物としてＩＰＡを使用したが、極性基であるＯＨ基を有する直鎖アルキルアルコール類、環状アルキルアルコール類、芳香族アルコール類、及び各種ケトン類、各種エーテル類等これらの誘導体等も使用できる。さらに、絶縁膜を形成した後の空孔形成処理で、ＮＨ３のような処理ガスにより、絶縁膜を構成する分子構造から容易に引き抜かれるようなものであればよく、例えば、分子内にＯＨ基、ＣＯＯＨ基等の各種極性基を有するような化合物も含まれるが、これらに限定されない。
【００４９】
上記実施の形態では、空孔形成工程で形成した絶縁膜の薄膜に空孔を形成するための処理ガスとして、ＮＨ３を使用したが、これ以外にＨ２、Ｎ２、Ｏ２、Ｈｅ等の還元性並びに酸化性ガスや不活性ガスを使用することができる。成膜工程で絶縁膜中に十分に侵入可能であり、絶縁膜中に存在する有機分子を効果的に脱離させることができるガスであれば良い。さらに、ＳｉＨ４等のシラン系ガス、ＣＨ４等の炭化水素系ガス、Ｃ４Ｆ８等の弗化炭素系ガス等の反応性ガスを使用することもできる。これらのガスを単独で使用してもよいし、上記の還元性ガス若しくは酸化性ガスや不活性ガスと混合して、使用することもできる。この場合には、空孔の形成と共に薄膜の改質を行うことができる。
【００５０】
また、成膜工程において、厚さ５０ｎｍのＳｉＯＣ系膜の薄膜を形成したが、薄膜の厚さは、これに限定されない。後処理である、プラズマアニール工程において使用する処理ガスの活性種が均一に薄膜中に浸透して、その厚さ方向に均一に空孔を形成できる厚さであればよい。薄膜の厚さは、好ましくは、１原子層以上であって、用いる処理ガスが浸透可能な範囲である。例えば、処理ガスとしてＨ２を使用する場合には、Ｈ２の活性種の侵入深さは、約１００ｎｍ（約１０００Å）であるので、５０〜１００ｎｍの厚さに薄膜を形成すればよい。同様に、処理ガスとしてＯ２を使用する場合には、Ｏ２の活性種の侵入深さは、約５〜約１０ｎｍ（約５０Å〜約１００Å）であるので、約２．５ｎｍ〜約１０ｎｍの厚さの薄膜を形成すればよい。このように、使用する処理ガスの活性種の侵入深さにより、厚さ方向に均一に空孔を形成できる薄膜の厚さを設定し得る。
【００５１】
上記実施の形態では、成膜処理には平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いた。しかし、これに限らず、ＥＣＲ型、ＩＣＰ型、ＴＣＰ型、ヘリコン型等のプラズマ処理を用いてもよい。また、プラズマＣＶＤに限らず、熱ＣＶＤあるいは光ＣＶＤを用いてもよい。
【００５２】
上記実施の形態では、ＩＰＡ分子を脱離させる空孔形成処理は、処理ガスとしてＮＨ３を使用して、プラズマアニール処理により行った。しかし、ＩＰＡ分子を脱離させる方法はこれに限られない。例えば、減圧下での加熱（アニール処理）により成膜工程で導入したＩＰＡ分子とＶ３Ｄ３分子との結合を選択的に解離させることにより行うこともできる。さらに、電子線等の励起源を用いて前述したＨ２、Ｏ２、ＣＨ４、ＳｉＦ４等の処理ガスの熱ラジカルを発生させ、この熱ラジカルにより、絶縁膜中のＩＰＡ分子等を引き抜いて脱離させることもできる。
【００５３】
上記実施の形態では、所定周波数の高周波電力を上部電極及び下部電極に印加すると説明したが、印加する高周波電力の周波数はこれに限定されない。
【００５４】
空孔形成処理は、膜形成処理と同一のチャンバ１２を使用して行なわれたが、例えば、上述したような処理が可能な別のチャンバを用いて、膜形成処理とシーケンシャルに処理装置１１により実行されるようにしても良い。例えば、図３（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示すように、いわゆるｉｎ−ｓｉｔｕとｅｘ−ｓｉｔｕ型の処理装置を使用することができる。
【００５５】
ここで、上記ｉｎ−ｓｉｔｕ型の処理装置の動作について図３（ａ）を参照して説明する。まず、トランスファーモジュール４３内に配置された搬送装置４４が、ロードロック４６内の図示しないウェハカセットから未処理の半導体ウェハＷを、搬送アーム４５により取り出し、成膜チャンバ４１内に搬入する。成膜チャンバ４１内における絶縁膜の形成後、搬送装置４４は搬送アーム４５により半導体ウェハＷを成膜チャンバ４１から取り出し、後処理チャンバ４２内まで搬送する。後処理チャンバ４２における、プラズマアニール又は熱処理によるアニール処理後、搬送装置４４は半導体ウェハＷを後処理チャンバ４２から取り出し、再度、成膜チャンバ４１内に搬送する。以下、所定厚さの絶縁膜が形成されるまで、搬送装置４４は、成膜チャンバ４１と後処理チャンバ４２との間を、交互に繰り返し半導体ウェハＷを搬送する。最後に、搬送装置４４は、処理済みの半導体ウェハＷを後処理チャンバ４２から取り出し、ロードロック４６内の図示しないウェハカセットに収容する。
【００５６】
上記実施の形態では、成膜工程においては、プラズマＣＶＤ法を使用したが、成膜方法はこれに限定されず、所定厚さの均一な薄膜が形成できる方法であればよい。例えば、膜形成材料を基板に塗布することにより薄膜を形成することもできる。即ち、ＢＣＢ膜、ＳＯＧ膜、並びにＨＳＱ、ＭＳＱ等の膜に適用可能である。
【００５７】
上記実施の形態では、被処理体として半導体ウェハＷ上に絶縁膜を形成すると説明したが、絶縁膜を形成する被処理体としては、半導体ウェハに限定されず、例えば、液晶表示基板の処理に適用してもよい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、厚さ方向に均一に空孔を形成できる多孔質絶縁膜の形成方法及び多孔質絶縁膜の形成装置を提供することができる。さらに、本発明によれば、空孔率の高い膜を形成できる多孔質絶縁膜の形成方法及び多孔質絶縁膜の形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる処理装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる絶縁膜の形成方法のタイミング図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる絶縁膜の形成装置の変形例を示す模式図である。
【符号の説明】
１１ 処理装置
１２ チャンバ
１３ 排気口
１４ 排気装置
１５ ゲートバルブ
１６ サセプタ支持台
１７ サセプタ
１８ 絶縁体
１９ 下部冷媒流路
２０ リフトピン
２１ 第１の高周波電源
２２ 第１の整合器
２３ シャワーヘッド
２４ ガス穴
２５ 電極板
２６ 電極支持体
２７ 上部冷媒流路
２８ ガス導入管
２９ Ｖ３Ｄ３ガス源
３０ ＩＰＡガス源
３１ Ａｒガス源
３２ 第２の高周波電源
３３ 第２の整合器
３４ 制御部
３５ ＮＨ３ガス源
３６ 除害装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔質絶縁膜の形成方法及びその装置に関し、詳しくは、空孔を有する低誘電率の多孔質絶縁膜の形成方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、半導体装置の高速化、小型化の要請を背景として、半導体素子の多層化及び配線の微細化が進められている。例えば、０．１５μｍ以下の設計ルールに対しては、多層構造を有する配線の信号伝播速度が遅延し、所望の高速化が図れないという問題がある。この微細化に伴う配線遅延の増大を防ぐためには、配線の層間絶縁膜の低誘電率化が有効である。
【０００３】
そこで、従来、種々の絶縁膜形成材料が検討されてきた。なかでも、膜中に空孔が存在すると、膜としての誘電率が材料固有の誘電率より低下するという性質を利用した、空孔率の高い絶縁膜が注目されている。
【０００４】
このような絶縁膜の形成方法として、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等により、低沸点成分若しくは分解し易い分子群である炭化水素化合物等を含む絶縁膜を成膜する。次いで後処理（アニール処理）により、低沸点成分等を除去し、絶縁膜に空孔を形成する方法が検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この後処理では、例えば、絶縁膜が形成された基板を高温に加熱する熱処理を行う。しかし、実用的な絶縁膜の厚さは、約５００ｎｍ〜約７００ｎｍ（約５０００Å〜約７０００Å）であるので、厚さ方向に均一に処理することが難しい。そのため、厚さ方向の温度勾配により、絶縁膜の表面から内部にかけて空孔のサイズや膜の密度に偏りが発生し、均一な膜特性を有する絶縁膜が形成できないという問題があった。また、十分な低誘電率化が図れないという欠点もあった。
【０００６】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、厚さ方向に均一に空孔を形成できる多孔質絶縁膜の形成方法及び多孔質絶縁膜の形成装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、空孔率の高い膜を形成できる多孔質絶縁膜の形成方法及び多孔質絶縁膜の形成装置を提供することを他の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る多孔質絶縁膜の形成方法は、
有機シロキサン系化合物と極性基を有する有機化合物との混合ガスのプラズマを生成し、前記有機シロキサン系化合物のシロキサン構造中に前記極性基を有する有機化合物分子が取り込まれたＳｉＯＣ系の絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜形成工程で形成されたＳｉＯＣ系の絶縁膜を励起ガスに暴露し、該絶縁膜から前記極性基を有する有機化合物分子を除去して当該絶縁膜中に空孔を形成する空孔形成工程と、
を備え、
前記絶縁膜形成工程と前記空孔形成工程とを交互に繰り返して所定膜厚の多孔質絶縁膜を形成する、
ことを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る多孔質絶縁膜の形成方法は、
処理チャンバー内に有機シロキサン系化合物と極性基を有する有機化合物とを供給して、前記有機シロキサン系化合物と極性基を有する有機化合物とのプラズマを生成し、前記有機シロキサン系化合物のシロキサン構造中に前記極性基を有する有機化合物分子が取り込まれたＳｉＯＣ系の絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
処理チャンバー内に励起ガスのプラズマを生成し、前記絶縁膜形成工程で形成されたＳｉＯＣ系の絶縁膜から前記極性基を有する有機化合物分子を除去して当該絶縁膜中に空孔を形成する空孔形成工程と、
を備える、ことを特徴とする。
【０００９】
前記絶縁膜形成工程と前記空孔形成工程との間にパージ工程を行ってもよい。
前記空孔形成工程は、前記絶縁膜形成工程より低い圧力で行われることが好ましい。
【００１０】
前記プラズマは、下部電極に第１の周波数の高周波電力が印加され、上部電極に第２の周波数の高周波電力が印加されることにより生成し、前記第１の周波数は前記第２の周波数より小さい周波数であることが好ましい。
前記第１の周波数は、例えば、０．１〜５ＭＨｚであり、前記第２の周波数は、例えば、１３〜１５０ＭＨｚである。
前記絶縁膜形成工程は、前記空孔形成工程より低い温度で行われることが好ましい。
【００１１】
前記極性基を有する有機化合物分子は、例えば、直鎖アルキルアルコール、環状アルキルアルコール、芳香族アルコール、または、これらの誘導体である。
前記プラズマは、例えば、平行平板型、ＥＣＲ型、ＩＣＰ型、ＴＣＰ型、または、ヘリコン型のプラズマ装置により生成される。
前記絶縁膜形成工程と前記空孔形成工程とは、同一の処理チャンバー、または、別々の処理チャンバー内で行われる。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る多孔質絶縁膜の形成装置は、
チャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、被処理体を載置するサセプタと、
前記チャンバー内に、有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物からなる成膜用ガスを供給する成膜用ガス供給手段と、
前記チャンバー内に空孔形成用ガスを供給する空孔形成用ガス供給手段と、
前記サセプタに載置された被処理体に前記成膜用ガス及び空孔形成用ガスを均一に導入するシャワーヘッドと、
前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加する第１の高周波電源と、
前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加する第２の高周波電源と、
形成装置の各部を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
成膜用ガス供給手段を制御して前記シャワーヘッドを介して前記被処理体に有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物を供給し、前記第１の高周波電源を制御して前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加するとともに、前記第２の高周波電源を制御して前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加して、前記被処理体上に、前記有機シロキサン系化合物のシロキサン構造中に前記極性基を有する有機化合物分子が取り込まれたＳｉＯＣ系の絶縁膜を形成し、
成膜用ガス供給手段を制御して前記有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物の供給を停止し、前記空孔形成用ガス供給手段を制御して前記シャワーヘッドを介して前記被処理体に空孔形成用ガスを供給し、前記第１の高周波電源を制御して前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加するとともに、前記第２の高周波電源を制御して前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加して、前記被処理体上に形成された絶縁膜から前記極性基を有する有機化合物分子を除去して当該絶縁膜中に空孔を形成し、
前記絶縁膜の形成と前記空孔の形成とを交互に繰り返して所定膜厚の多孔質絶縁膜を形成する、
ことを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る多孔質絶縁膜の形成装置は、
チャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、被処理体を載置するサセプタと、
前記チャンバー内に、有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物からなる成膜用ガスを供給する成膜用ガス供給手段と、
前記チャンバー内に空孔形成用ガスを供給する空孔形成用ガス供給手段と、
前記サセプタに載置された被処理体に前記成膜用ガス及び空孔形成用ガスを均一に導入するシャワーヘッドと、
前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加する第１の高周波電源と、
前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加する第２の高周波電源と、
形成装置の各部を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
成膜用ガス供給手段を制御して前記シャワーヘッドを介して前記被処理体に有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物を供給し、前記第１の高周波電源を制御して前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加するとともに、前記第２の高周波電源を制御して前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加して、前記被処理体上に、前記有機シロキサン系化合物のシロキサン構造中に前記極性基を有する有機化合物分子が取り込まれたＳｉＯＣ系の絶縁膜を形成し、
成膜用ガス供給手段を制御して前記有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物の供給を停止し、前記空孔形成用ガス供給手段を制御して前記シャワーヘッドを介して前記被処理体に空孔形成用ガスを供給し、前記第１の高周波電源を制御して前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加するとともに、前記第２の高周波電源を制御して前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加して、前記被処理体上に形成された絶縁膜から前記極性基を有する有機化合物分子を除去して当該絶縁膜中に空孔を形成する、
ことを特徴とする。
前記チャンバー内にパージガスを供給するパージガス供給手段をさらに備えてもよい。この場合、前記制御手段は、前記被処理体上にＳｉＯＣ系の絶縁膜を形成した後、前記パージガス供給手段を制御して、前記チャンバー内をパージする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態にかかる絶縁膜の形成方法について、以下図面を参照して説明する。本実施の形態の絶縁膜の形成方法によれば、シリコン（Ｓｉ）と酸素素（Ｏ）と炭素（Ｃ）とを主成分として構成され、厚さ方向に均一な空孔を有する絶縁膜（以下、ＳｉＯＣ系膜）が形成される。
【００１５】
図１に、本実施の形態の絶縁膜の形成方法を実施するための装置の構成例を示す。
本実施の形態の処理装置は、上下平行に対向する電極を有する、いわゆる平行平板型プラズマＣＶＤ装置として構成され、半導体ウェハ（以下、ウェハＷ）の表面にＳｉＯＣ系膜をＣＶＤにより成膜する。
【００１６】
図１を参照して、処理装置１１は、円筒形状のチャンバ１２を有する。チャンバ１２は、アルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウム等の導電性材料からなる。また、チャンバ１２は接地されている。
【００１７】
チャンバ１２の底部には排気口１３が設けられている。排気口１３には、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備える排気装置１４が接続されている。排気装置１４は、チャンバ１２内を所定の圧力まで排気する。また、チャンバ１２の側壁にはゲートバルブ１５が設けられている。ゲートバルブ１５を開放した状態で、チャンバ１２の外部との間でのウェハＷの搬入出がなされる。
【００１８】
除害装置３６は、排気装置１４により排出されたチャンバ１２内の雰囲気ガスを無害化するための装置である。除害装置３６は、所定の触媒により雰囲気ガスを燃焼あるいは熱分解して、無害な物質に変換する。
【００１９】
チャンバ１２の底部には略円柱状のサセプタ支持台１６が設けられている。サセプタ支持台１６の上には、ウェハＷの載置台としてのサセプタ１７が設けられている。サセプタ１７は下部電極としての機能を有し、サセプタ支持台１６とサセプタ１７との間は、セラミックなどの絶縁体１８により絶縁されている。
【００２０】
サセプタ支持台１６の内部には、下部冷媒流路１９が設けられている。下部冷媒流路１９には冷媒が循環している。下部冷媒流路１９を冷媒が循環することにより、サセプタ１７そしてウエハＷは所望の温度に制御される。
【００２１】
サセプタ支持台１６には、半導体ウエハＷの受け渡しをするためのリフトピン２０が設けられており、リフトピン２０はシリンダ（図示せず）により昇降可能となっている。また、サセプタ１７は、その上中央部が凸状の円板状に成形され、その上にウエハＷと略同形の図示しない静電チャックが設けられている。サセプタ１７上に載置されたウェハＷは、直流電圧が印加されることにより静電吸着される。
【００２２】
下部電極として機能するサセプタ１７には、第１の高周波電源２１が第１の整合器２２を介して接続されている。第１の高周波電源２１は０．１〜５ＭＨｚの範囲の周波数を有している。第１の高周波電源２１に上記範囲の周波数を印加することにより、被処理体に対するダメージを低減させる等の効果が得られる。
【００２３】
サセプタ１７の上方には、このサセプタ１７と平行に対向してシャワーヘッド２３が設けられている。シャワーヘッド２３のサセプタ１７に対向する面には、多数のガス穴２４を有する、アルミニウム等からなる電極板２５が備えられている。また、シャワーヘッド２３は、電極支持体２６により、チャンバ１２の天井部分に支持されている。シャワーヘッド２３の内部には、上部冷媒流路２７が設けられている。上部冷媒流路２７には冷媒が循環し、シャワーヘッド２３は所望の温度に制御される。
【００２４】
さらに、シャワーヘッド２３にはガス導入管２８が接続されている。ガス導入管２８は、１，３，５−トリメチル−１，３，５−トリビニルシクロトリシロキサン（Ｖ３Ｄ３）ガス源２９と、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）ガス源３０と、アルゴン（Ａｒ）ガス源３１と、に、図示しないマスフローコントローラ、バルブ等を介して接続されている。Ｖ３Ｄ３とＩＰＡとは常温ではともに液体であるので、図示しない加熱部により気化した状態で、各ガス源２９、３０に供給される。また、空孔を形成するための処理ガスであるＮＨ３ガス源３５も、ガス導入管２８に、図示しないマスフローコントローラ、バルブ等を介して接続されている。
【００２５】
各ガス源２９〜３１、３５からの原料ガス及び処理ガスは、ガス導入管２８を介してシャワーヘッド２３の内部に形成された中空部（図示せず）に混合されて供給される。シャワーヘッド２３内に供給されたガスは、中空部で拡散され、シャワーヘッド２３のガス穴２４からウェハＷの表面に供給される。
【００２６】
シャワーヘッド２３には、第２の高周波電源３２が接続されており、その給電線には第２の整合器３３が介在されている。第２の高周波電源３２は、１３〜１５０ＭＨｚの範囲の周波数を有しており、このように高い周波数を印加することにより、シャワーヘッド２３は上部電極として機能し、チャンバ１２内に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成する。
【００２７】
制御部３４は、ウェハＷへの成膜処理を含む、処理装置１１全体の動作を制御する。制御部３４は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、メモリ等を備えるマイコン制御装置である。制御部３４は、装置各部を所定の処理シーケンスに従って制御するためのプログラムをメモリに記憶し、このプログラムにしたがって、装置各部に制御信号を送信する。
【００２８】
以下、上記処理装置１１を用いた絶縁膜の形成方法について説明する。図２に、本実施の形態の製造方法のタイミング図を示す。なお、図２に示すタイミング図は一例であり、同様の効果を奏する構成であればいかなるものであってもよい。
【００２９】
まず、未処理のウェハＷが、図示しない搬送アームに保持されて開放状態のゲートバルブ１５を介してチャンバ１２内に搬入される。搬送アームは、ウェハＷを上昇位置にあるリフトピン２０に受け渡し、チャンバ１２内から退出する。その後、ウェハＷはリフトピン２０の下降により、サセプタ１７上に載置される。ウェハＷは、静電チャックによりサセプタ１７上に固定される。
【００３０】
次いで、制御部３４は、排気装置１４により、チャンバ１２内を、例えば、５０Ｐａ（３．８×１０−１Ｔｏｒｒ）とする。また同時に、制御部３４は、サセプタ１７の温度を、４００℃以下の温度、例えば、３００℃に設定する。
【００３１】
その後、各ガス源２９〜３１から、Ｖ３Ｄ３、ＩＰＡおよびＡｒガスが、所定の流量でチャンバ１２内に供給される。処理ガスの混合ガスは、シャワーヘッド２３のガス穴２４からウエハＷに向けて均一に吐出される。Ｖ３Ｄ３、ＩＰＡおよびＡｒの供給は、例えば、Ｖ３Ｄ３／ＩＰＡ／Ａｒ＝３０／１０／１００の流量比（各ｓｃｃｍ）で行われる。
【００３２】
その後、第２の高周波電源３２から、例えば、２７ＭＨｚの高周波電力が上部電極（シャワーヘッド２３）に印加される。これにより、上部電極と下部電極（サセプタ１７）との間に高周波電界が生じ、混合ガスのプラズマが生成する。他方、第１の高周波電源２１からは、例えば、２ＭＨｚの高周波電力が下部電極に印加される。これにより、生成したプラズマ中の荷電粒子、特に、Ｖ３Ｄ３及びＩＰＡの分子状の活性種が、ウェハＷの表面近傍に引き寄せられて反応し、ＩＰＡ分子を含むＳｉＯＣ系膜がウェハＷの表面に形成される。
【００３３】
ここで、制御部３４は、上下電極２３、１７への高周波電力の印加を数秒乃至数十秒間行い、ウェハＷ表面に、例えば、５０ｎｍ（５００Å）の厚さのＳｉＯＣ系の膜を形成する。高周波電力の印加開始から所定時間後、制御部３４は、上部電極および下部電極への高周波電力の印加を停止するとともに、Ｖ３Ｄ３ガス源２９およびＩＰＡガス源３０からのＶ３Ｄ３およびＩＰＡの導入を停止する。以上で成膜工程は一旦終了する。このとき、Ａｒが、チャンバ１２内に流されている。
【００３４】
制御部３４は、Ａｒガスによるチャンバ１２内のパージを所定時間行い、チャンバ１２内から、残存したＶ３Ｄ３およびＩＰＡを除去する。このとき、制御部３４は、サセプタ１７の温度を、４５０℃以下の温度、例えば、３５０℃に設定し、また、圧力を、例えば、１．３×１０−３Ｐａ（１×１０−５Ｔｏｒｒ）とする。
【００３５】
その後、各ガス源３５、３１から、ＮＨ３ガス及びＡｒガスが、所定の流量でチャンバ１２内に供給される。ＮＨ３ガスは、Ａｒガスと共にシャワーヘッド２３のガス穴２４からウエハＷに向けて均一に吐出される。ＮＨ３およびＡｒの供給は、例えば、ＮＨ３／Ａｒ＝３０／１００の流量比（各ｓｃｃｍ）で行われる。
【００３６】
次いで、第２の高周波電源３２から、例えば、４０ＭＨｚの高周波電力が上部電極（シャワーヘッド２３）に印加される。これにより、上部電極と下部電極（サセプタ１７）との間に高周波電界が生じ、ＮＨ３ガスのプラズマが生成する。他方、第１の高周波電源２１からは、例えば、２ＭＨｚの高周波電力が下部電極に印加される。これにより、プラズマ中の活性種がサセプタ１７側に引き寄せられ、ウェハＷ表面近傍のプラズマ密度が高められる。このような上下の電極２３、１７への高周波電力の印加により、ＮＨ３ガスのプラズマが生成され、このプラズマによるウェハＷの表面での化学反応により、ＳｉＯＣ系膜からＩＰＡ分子が除去される。制御部３４は、所定の空孔率の膜を形成するように、このプラズマ処理を所定時間行う。
【００３７】
ここで、プラズマ化されたＮＨ３ガスの絶縁膜への厚さ方向の侵入（拡散）深さは、約１００ｎｍ（約１０００Å）程度である。一方、成膜工程で形成された絶縁膜の厚さは、５０ｎｍ（５００Å）である。そのため、ＮＨ３ガスの活性種は、絶縁膜の表面から内部まで十分に拡散して、シロキサン構造とＩＰＡ分子との結合を解離させることができるので、絶縁膜には厚さ方向に均一に空孔が形成される。勿論、ＩＰＡ分子に限らず、その分解生成物も除去される。
【００３８】
排気装置１４は、脱離したＩＰＡ分子等を、処理ガスと共に排気ガスとしてチャンバ１２外に排出する。
【００３９】
所定時間後、制御部３４は、チャンバ１２内にＡｒを流しつつ、サセプタ１７の温度を成膜時の温度（３００℃）まで低下させ、また、圧力を５０Ｐａ（３．８×１０−１Ｔｏｒｒ）とする。
【００４０】
その後、制御部３４は、再び、上述したＳｉＯＣ系膜の薄膜の成膜を開始する。すなわち、制御部３４は、ガス源からのＶ３Ｄ３およびＩＰＡの供給を開始する。次いで、上部電極および下部電極に高周波電力を印加する。成膜処理を上記と同様に所定時間行うことにより、既に成膜された薄膜上に、新たに、５０ｎｍの厚さのＳｉＯＣ系膜の薄膜が成膜される。
【００４１】
成膜処理の後、制御部３４は、上部電極および下部電極への高周波電力の印加を停止し、Ｖ３Ｄ３およびＩＰＡの供給を停止する。次いで、サセプタ１７の温度を３５０℃に設定し、チャンバ１２内の圧力を１．３×１０−３Ｐａ（１×１０−５Ｔｏｒｒ）とするとともに、チャンバ１２内をＡｒガスによりパージする。
【００４２】
制御部３４は、再び、処理ガスであるＮＨ３をチャンバ１２内に導入し、サセプタ１７を３５０℃に所定時間保持し、プラズマアニール処理を行う。これにより、ＳｉＯＣ系膜、特に、新たに形成した膜中のＩＰＡ分子が脱離する。このようにして、新たに形成されたＳｉＯＣ系膜に対する空孔形成処理が行われる。
【００４３】
その後、制御部３４はサセプタ１７の温度を３００℃まで低下させ、チャンバ１２内の圧力を５０Ｐａ（３．８×１０−１Ｔｏｒｒ）とする。制御部３４は、このようにして、成膜処理と、プラズマアニール処理と、各処理間のパージと、を繰り返す。制御部３４は、薄膜が積層して形成されるＳｉＯＣ系膜全体の厚さが、所定の厚さ、例えば、５００ｎｍ（５０００Å）に達する回数、上記各処理を繰り返す。
【００４４】
所定回数だけ上記の各処理を繰り返した後、制御部３４は、サセプタ１７の加熱を停止するとともに、チャンバ１２内の圧力をチャンバ１２外の圧力程度まで戻す。その後、静電チャックは解除され、リフトピン２０が上昇する。次いで、ゲートバルブ１５が開放されて、搬送アームがチャンバ１２内に侵入する。搬送アームによりウェハＷがチャンバ１２外に搬出される。
【００４５】
以上説明したように、本発明によれば、まず、プラズマＣＶＤによりＶ３Ｄ３及びＩＰＡを出発物質として、ＩＰＡ分子をシロキサン構造中に含む、例えば５０ｎｍ厚さのＳｉＯＣ系の絶縁膜の薄膜を形成する。次いで、ＮＨ３プラズマによりこの薄膜にプラズマアニール処理を行う。このとき、プラズマ中の活性種は、この薄膜中の表面から内部に十分に侵入して、シロキサン構造中に取り込まれているＩＰＡ分子を脱離させ得る。そのため、薄膜にはその厚さ方向に均一に空孔が形成される。このように、薄膜の成膜処理と空孔形成処理とを交互に繰り返して行うことにより、所望の厚さで、且つ、厚さ方向に均一に空孔が形成された絶縁膜を形成することができる。これにより、より誘電率の低い膜を形成できる。
【００４６】
本発明は、上記の実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
【００４７】
上記実施の形態では、絶縁膜としてＳｉＯＣ系膜を、Ｖ３Ｄ３とＩＰＡを原料化合物として形成した。本発明の絶縁膜は、ＳｉＯＣ系膜に限定されず、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＦ、またはＳｉＯｘ等の構造を有する絶縁膜であっても良い。また、ＳｉＯＣ系膜を形成する原料としては、Ｖ３Ｄ３の代わりに、オクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）、ヘキサエチルシクロトリシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタフェニルシクロトリシロキサン、テトラエチルシクロテトラシロキサン等の環状シロキサン化合物を使用することができるが、これらに限定されない。
【００４８】
また、シリコン化合物と反応して絶縁膜を形成する有機化合物としてＩＰＡを使用したが、極性基であるＯＨ基を有する直鎖アルキルアルコール類、環状アルキルアルコール類、芳香族アルコール類、及び各種ケトン類、各種エーテル類等これらの誘導体等も使用できる。さらに、絶縁膜を形成した後の空孔形成処理で、ＮＨ３のような処理ガスにより、絶縁膜を構成する分子構造から容易に引き抜かれるようなものであればよく、例えば、分子内にＯＨ基、ＣＯＯＨ基等の各種極性基を有するような化合物も含まれるが、これらに限定されない。
【００４９】
上記実施の形態では、空孔形成工程で形成した絶縁膜の薄膜に空孔を形成するための処理ガスとして、ＮＨ３を使用したが、これ以外にＨ２、Ｎ２、Ｏ２、Ｈｅ等の還元性並びに酸化性ガスや不活性ガスを使用することができる。成膜工程で絶縁膜中に十分に侵入可能であり、絶縁膜中に存在する有機分子を効果的に脱離させることができるガスであれば良い。さらに、ＳｉＨ４等のシラン系ガス、ＣＨ４等の炭化水素系ガス、Ｃ４Ｆ８等の弗化炭素系ガス等の反応性ガスを使用することもできる。これらのガスを単独で使用してもよいし、上記の還元性ガス若しくは酸化性ガスや不活性ガスと混合して、使用することもできる。この場合には、空孔の形成と共に薄膜の改質を行うことができる。
【００５０】
また、成膜工程において、厚さ５０ｎｍのＳｉＯＣ系膜の薄膜を形成したが、薄膜の厚さは、これに限定されない。後処理である、プラズマアニール工程において使用する処理ガスの活性種が均一に薄膜中に浸透して、その厚さ方向に均一に空孔を形成できる厚さであればよい。薄膜の厚さは、好ましくは、１原子層以上であって、用いる処理ガスが浸透可能な範囲である。例えば、処理ガスとしてＨ２を使用する場合には、Ｈ２の活性種の侵入深さは、約１００ｎｍ（約１０００Å）であるので、５０〜１００ｎｍの厚さに薄膜を形成すればよい。同様に、処理ガスとしてＯ２を使用する場合には、Ｏ２の活性種の侵入深さは、約５〜約１０ｎｍ（約５０Å〜約１００Å）であるので、約２．５ｎｍ〜約１０ｎｍの厚さの薄膜を形成すればよい。このように、使用する処理ガスの活性種の侵入深さにより、厚さ方向に均一に空孔を形成できる薄膜の厚さを設定し得る。
【００５１】
上記実施の形態では、成膜処理には平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いた。しかし、これに限らず、ＥＣＲ型、ＩＣＰ型、ＴＣＰ型、ヘリコン型等のプラズマ処理を用いてもよい。また、プラズマＣＶＤに限らず、熱ＣＶＤあるいは光ＣＶＤを用いてもよい。
【００５２】
上記実施の形態では、ＩＰＡ分子を脱離させる空孔形成処理は、処理ガスとしてＮＨ３を使用して、プラズマアニール処理により行った。しかし、ＩＰＡ分子を脱離させる方法はこれに限られない。例えば、減圧下での加熱（アニール処理）により成膜工程で導入したＩＰＡ分子とＶ３Ｄ３分子との結合を選択的に解離させることにより行うこともできる。さらに、電子線等の励起源を用いて前述したＨ２、Ｏ２、ＣＨ４、ＳｉＦ４等の処理ガスの熱ラジカルを発生させ、この熱ラジカルにより、絶縁膜中のＩＰＡ分子等を引き抜いて脱離させることもできる。
【００５３】
上記実施の形態では、所定周波数の高周波電力を上部電極及び下部電極に印加すると説明したが、印加する高周波電力の周波数はこれに限定されない。
【００５４】
空孔形成処理は、膜形成処理と同一のチャンバ１２を使用して行なわれたが、例えば、上述したような処理が可能な別のチャンバを用いて、膜形成処理とシーケンシャルに処理装置１１により実行されるようにしても良い。例えば、図３（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示すように、いわゆるｉｎ−ｓｉｔｕとｅｘ−ｓｉｔｕ型の処理装置を使用することができる。
【００５５】
ここで、上記ｉｎ−ｓｉｔｕ型の処理装置の動作について図３（ａ）を参照して説明する。まず、トランスファーモジュール４３内に配置された搬送装置４４が、ロードロック４６内の図示しないウェハカセットから未処理の半導体ウェハＷを、搬送アーム４５により取り出し、成膜チャンバ４１内に搬入する。成膜チャンバ４１内における絶縁膜の形成後、搬送装置４４は搬送アーム４５により半導体ウェハＷを成膜チャンバ４１から取り出し、後処理チャンバ４２内まで搬送する。後処理チャンバ４２における、プラズマアニール又は熱処理によるアニール処理後、搬送装置４４は半導体ウェハＷを後処理チャンバ４２から取り出し、再度、成膜チャンバ４１内に搬送する。以下、所定厚さの絶縁膜が形成されるまで、搬送装置４４は、成膜チャンバ４１と後処理チャンバ４２との間を、交互に繰り返し半導体ウェハＷを搬送する。最後に、搬送装置４４は、処理済みの半導体ウェハＷを後処理チャンバ４２から取り出し、ロードロック４６内の図示しないウェハカセットに収容する。
【００５６】
上記実施の形態では、成膜工程においては、プラズマＣＶＤ法を使用したが、成膜方法はこれに限定されず、所定厚さの均一な薄膜が形成できる方法であればよい。例えば、膜形成材料を基板に塗布することにより薄膜を形成することもできる。即ち、ＢＣＢ膜、ＳＯＧ膜、並びにＨＳＱ、ＭＳＱ等の膜に適用可能である。
【００５７】
上記実施の形態では、被処理体として半導体ウェハＷ上に絶縁膜を形成すると説明したが、絶縁膜を形成する被処理体としては、半導体ウェハに限定されず、例えば、液晶表示基板の処理に適用してもよい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、厚さ方向に均一に空孔を形成できる多孔質絶縁膜の形成方法及び多孔質絶縁膜の形成装置を提供することができる。さらに、本発明によれば、空孔率の高い膜を形成できる多孔質絶縁膜の形成方法及び多孔質絶縁膜の形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる処理装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる絶縁膜の形成方法のタイミング図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる絶縁膜の形成装置の変形例を示す模式図である。
【符号の説明】
１１ 処理装置
１２ チャンバ
１３ 排気口
１４ 排気装置
１５ ゲートバルブ
１６ サセプタ支持台
１７ サセプタ
１８ 絶縁体
１９ 下部冷媒流路
２０ リフトピン
２１ 第１の高周波電源
２２ 第１の整合器
２３ シャワーヘッド
２４ ガス穴
２５ 電極板
２６ 電極支持体
２７ 上部冷媒流路
２８ ガス導入管
２９ Ｖ３Ｄ３ガス源
３０ ＩＰＡガス源
３１ Ａｒガス源
３２ 第２の高周波電源
３３ 第２の整合器
３４ 制御部
３５ ＮＨ３ガス源
３６ 除害装置
Claims (13)
- 有機シロキサン系化合物と極性基を有する有機化合物との混合ガスのプラズマを生成し、前記有機シロキサン系化合物のシロキサン構造中に前記極性基を有する有機化合物分子が取り込まれたＳｉＯＣ系の絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜形成工程で形成されたＳｉＯＣ系の絶縁膜を励起ガスに暴露し、該絶縁膜から前記極性基を有する有機化合物分子を除去して当該絶縁膜中に空孔を形成する空孔形成工程と、
を備え、
前記絶縁膜形成工程と前記空孔形成工程とを交互に繰り返して所定膜厚の多孔質絶縁膜を形成する、
ことを特徴とする多孔質絶縁膜の形成方法。 - 処理チャンバー内に有機シロキサン系化合物と極性基を有する有機化合物とを供給して、前記有機シロキサン系化合物と極性基を有する有機化合物とのプラズマを生成し、前記有機シロキサン系化合物のシロキサン構造中に前記極性基を有する有機化合物分子が取り込まれたＳｉＯＣ系の絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
処理チャンバー内に励起ガスのプラズマを生成し、前記絶縁膜形成工程で形成されたＳｉＯＣ系の絶縁膜から前記極性基を有する有機化合物分子を除去して当該絶縁膜中に空孔を形成する空孔形成工程と、
を備える、ことを特徴とする多孔質絶縁膜の形成方法。 - 前記絶縁膜形成工程と前記空孔形成工程との間にパージ工程を行う、ことを特徴とする請求項１または２に記載の多孔質絶縁膜の形成方法。
- 前記空孔形成工程は、前記絶縁膜形成工程より低い圧力で行われる、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多孔質絶縁膜の形成方法。
- 前記プラズマは、下部電極に第１の周波数の高周波電力が印加され、上部電極に第２の周波数の高周波電力が印加されることにより生成し、
前記第１の周波数は前記第２の周波数より小さい周波数である、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多孔質絶縁膜の形成方法。 - 前記第１の周波数は０．１〜５ＭＨｚであり、前記第２の周波数は１３〜１５０ＭＨｚである、ことを特徴とする請求項５に記載の多孔質絶縁膜の形成方法。
- 前記絶縁膜形成工程は、前記空孔形成工程より低い温度で行われる、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の多孔質絶縁膜の形成方法。
- 前記極性基を有する有機化合物分子は、直鎖アルキルアルコール、環状アルキルアルコール、芳香族アルコール、または、これらの誘導体である、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の多孔質絶縁膜の形成方法。
- 前記プラズマは、平行平板型、ＥＣＲ型、ＩＣＰ型、ＴＣＰ型、または、ヘリコン型のプラズマ装置により生成される、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の多孔質絶縁膜の形成方法。
- 前記絶縁膜形成工程と前記空孔形成工程とは、同一の処理チャンバー、または、別々の処理チャンバー内で行われる、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の多孔質絶縁膜の形成方法。
- チャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、被処理体を載置するサセプタと、
前記チャンバー内に、有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物からなる成膜用ガスを供給する成膜用ガス供給手段と、
前記チャンバー内に空孔形成用ガスを供給する空孔形成用ガス供給手段と、
前記サセプタに載置された被処理体に前記成膜用ガス及び空孔形成用ガスを均一に導入するシャワーヘッドと、
前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加する第１の高周波電源と、
前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加する第２の高周波電源と、
形成装置の各部を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
成膜用ガス供給手段を制御して前記シャワーヘッドを介して前記被処理体に有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物を供給し、前記第１の高周波電源を制御して前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加するとともに、前記第２の高周波電源を制御して前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加して、前記被処理体上に、前記有機シロキサン系化合物のシロキサン構造中に前記極性基を有する有機化合物分子が取り込まれたＳｉＯＣ系の絶縁膜を形成し、
成膜用ガス供給手段を制御して前記有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物の供給を停止し、前記空孔形成用ガス供給手段を制御して前記シャワーヘッドを介して前記被処理体に空孔形成用ガスを供給し、前記第１の高周波電源を制御して前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加するとともに、前記第２の高周波電源を制御して前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加して、前記被処理体上に形成された絶縁膜から前記極性基を有する有機化合物分子を除去して当該絶縁膜中に空孔を形成し、
前記絶縁膜の形成と前記空孔の形成とを交互に繰り返して所定膜厚の多孔質絶縁膜を形成する、
ことを特徴とする多孔質絶縁膜の形成装置。 - チャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、被処理体を載置するサセプタと、
前記チャンバー内に、有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物からなる成膜用ガスを供給する成膜用ガス供給手段と、
前記チャンバー内に空孔形成用ガスを供給する空孔形成用ガス供給手段と、
前記サセプタに載置された被処理体に前記成膜用ガス及び空孔形成用ガスを均一に導入するシャワーヘッドと、
前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加する第１の高周波電源と、
前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加する第２の高周波電源と、
形成装置の各部を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
成膜用ガス供給手段を制御して前記シャワーヘッドを介して前記被処理体に有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物を供給し、前記第１の高周波電源を制御して前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加するとともに、前記第２の高周波電源を制御して前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加して、前記被処理体上に、前記有機シロキサン系化合物のシロキサン構造中に前記極性基を有する有機化合物分子が取り込まれたＳｉＯＣ系の絶縁膜を形成し、
成膜用ガス供給手段を制御して前記有機シロキサン系化合物及び極性基を有する有機化合物の供給を停止し、前記空孔形成用ガス供給手段を制御して前記シャワーヘッドを介して前記被処理体に空孔形成用ガスを供給し、前記第１の高周波電源を制御して前記サセプタに第１の周波数の高周波電力を印加するとともに、前記第２の高周波電源を制御して前記シャワーヘッドに第２の周波数の高周波電力を印加して、前記被処理体上に形成された絶縁膜から前記極性基を有する有機化合物分子を除去して当該絶縁膜中に空孔を形成する、
ことを特徴とする多孔質絶縁膜の形成装置。 - 前記チャンバー内にパージガスを供給するパージガス供給手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記被処理体上にＳｉＯＣ系の絶縁膜を形成した後、前記パージガス供給手段を制御して、前記チャンバー内をパージする、ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の多孔質絶縁膜の形成装置。
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| US5989998A (en) * | 1996-08-29 | 1999-11-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of forming interlayer insulating film |
| JP3173426B2 (ja) | 1997-06-09 | 2001-06-04 | 日本電気株式会社 | シリカ絶縁膜の製造方法及び半導体装置の製造方法 |
| JPH11176829A (ja) * | 1997-12-11 | 1999-07-02 | Innotech Corp | 半導体用酸化膜とその形成方法 |
| US6528426B1 (en) * | 1998-10-16 | 2003-03-04 | Texas Instruments Incorporated | Integrated circuit interconnect and method |
| JP3888794B2 (ja) * | 1999-01-27 | 2007-03-07 | 松下電器産業株式会社 | 多孔質膜の形成方法、配線構造体及びその形成方法 |
| JP3184177B2 (ja) | 1999-03-26 | 2001-07-09 | キヤノン販売株式会社 | 層間絶縁膜の形成方法、半導体製造装置、及び半導体装置 |
| US6541367B1 (en) * | 2000-01-18 | 2003-04-01 | Applied Materials, Inc. | Very low dielectric constant plasma-enhanced CVD films |
| JP3600507B2 (ja) * | 2000-05-18 | 2004-12-15 | キヤノン販売株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP4698813B2 (ja) * | 2000-10-19 | 2011-06-08 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| US6699784B2 (en) * | 2001-12-14 | 2004-03-02 | Applied Materials Inc. | Method for depositing a low k dielectric film (K>3.5) for hard mask application |
| JP4177993B2 (ja) * | 2002-04-18 | 2008-11-05 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体装置及びその製造方法 |
| US6821905B2 (en) * | 2002-07-30 | 2004-11-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd | Method for avoiding carbon and nitrogen contamination of a dielectric insulating layer |
| WO2004038783A2 (en) * | 2002-10-21 | 2004-05-06 | Massachusetts Institute Of Technology | Pecvd of organosilicate thin films |
| EP1670049A4 (en) * | 2003-09-17 | 2008-06-04 | Tokyo Electron Ltd | PREPARATION OF A LOW DIELECTRICITY CONSTANT INSULATION FILM |
| JP4627262B2 (ja) * | 2003-11-11 | 2011-02-09 | 東京エレクトロン株式会社 | 低誘電率膜の形成方法 |
| US7265038B2 (en) * | 2003-11-25 | 2007-09-04 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method for forming a multi-layer seed layer for improved Cu ECP |
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