JPH11340217A

JPH11340217A - プラズマ成膜方法

Info

Publication number: JPH11340217A
Application number: JP10158348A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Fukiage; 紀明吹上
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】アスペクト比の高い凹部に対しての絶縁膜の
埋め込み特性を向上させること。【解決手段】成膜ガスとして例えばＣ₆Ｆ₆ガスを用
い、このガスをプラズマ化して配線パタ−ンが形成され
たウエハ１０にＣＦ膜を成膜する。次いでＯ₂ガスとＡ
ｒガスとをプラズマ化してＣＦ膜の一部をエッチングす
る。このようにすると配線３２，３２間の凹部３４の間
口を広げるようにＣＦ膜の一部がエッチングされるの
で、この後成膜を行うと凹部３４の底部にＣＦ膜が堆積
しやすい。従って成膜とエッチングとを交互に繰り返す
と次第に凹部３４の底部がＣＦ膜で埋められて浅くなっ
ていき、結果として当該凹部３４はＣＦ膜で埋め込まれ
る。このためアスペクト比の高い凹部に対してもボイド
を形成することなくＣＦ膜を埋め込むことができる。

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
イスの層間絶縁膜例えば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。

【０００４】このＣＦ膜を層間絶縁膜として用いる場
合、つまり例えば図８に示すように、ＳｉＯ₂膜１１の
上にアルミニウム配線１２が形成された基板の配線１
２，１２間をＣＦ膜で埋め込む場合には、例えば電子サ
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、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て、成膜ガス
をプラズマ化して前記ＳｉＯ₂膜１１の表面にＣＦ膜１
３を堆積させるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の方
法では、図８（ａ）に示すように埋め込み途中で配線１
２，１２間の凹部１４の両肩の部分が膨らんできて凹部
１４の間口が塞がってしまうため、高アスペクト比の狭
く深い溝にＣＦ膜１３を埋め込もうとするとボイド（空
隙）１５が形成されやすくなってしまうという問題があ
る（図８（ｂ）参照）。

【０００６】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、高アスペクト比の凹部に対して
良好な埋め込みを行うことのできるプラズマ成膜方法を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、成膜
ガス例えばベンゼン環を有する化合物のガスを含むガス
をプラズマ化し、このプラズマにより被処理体上に例え
ばフッ素添加カ−ボン膜よりなる絶縁膜を成膜する工程
と、次いで例えば酸素を含むガスよりなる化学的エッチ
ングガスと物理的エッチングガスとをプラズマ化し、こ
れらのプラズマにより前記絶縁膜の一部をエッチングす
る工程と、を含み、前記成膜工程とエッチング工程とを
交互に繰り返して行うことを特徴とする。ここでエッチ
ング工程は、化学的エッチングガス及び物理的エッチン
グガスのいずれかを用いて行うようにしてもよい。ここ
で本発明でいう化学的エッチングガスとは化学反応によ
るスパッタ作用によってエッチングを行うガスをいい、
物理的エッチングガスとは物理的なスパッタ作用によっ
てエッチングを行うガスをいう。

【０００８】

【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。

【０００９】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。

【００１０】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には例えば図示
しないプラズマ生成用ガス源及び物理的エッチングガス
源が接続されており、第１の真空室２１内の上部にプラ
ズマ生成用ガスと物理的エッチングガスとをムラなく均
等に供給し得るようになっている。

【００１１】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。

【００１２】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、ガス供給管５１からベンゼン環を有する化合物（芳
香族化合物）のガス例えばＣ₆Ｆ₆（ヘキサフルオロベ
ンゼン）ガスが供給されると共にガス供給管５２から化
学的エッチングガス例えばＯ₂ガスが供給され、これら
の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。

【００１３】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。

【００１４】次に上述の装置を用いて被処理体であるウ
エハ１０上にＣＦ膜よりなる層間絶縁膜を形成する場合
の一連のプロセスについて図２を参照して説明するが、
本発明のプロセスはＣＦ膜の成膜とエッチングとを交互
に繰り返して行うことに特徴がある。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ＳｉＯ₂膜３１の表面にア
ルミニウム配線３２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により静電吸着して、図２（ａ）に示す
ようにＳｉＯ₂膜３１の表面にＣＦ膜３３を成膜する。

【００１５】つまり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、真空容器２内を所定のプロセス圧に
維持した状態で、先ずガスノズル３１から第１の真空室
２１内へプラズマ生成用ガス例えばＡｒガスを所定の流
量で所定時間導入する。次いでＡｒガスの導入を停止す
ると共に、成膜ガス供給部５から成膜ガスとＯ₂ガスと
を第２の真空室２２内へ夫々所定の流量で導入する。そ
して高周波電源部２４から２．４５ＧＨｚ，１ｋＷの高
周波（マイクロ波）を供給し、かつ高周波電源部４２に
より載置台４に１３．５６ＭＨｚ，１．５ｋＷのバイア
ス電圧を印加する。

【００１６】このようにすると高周波電源部２４からの
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８
７５ガウスとなる。

【００１７】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Ａ
ｒ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Ａｒ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Ｃ₆Ｆ₆ガスを活性化
（プラズマ化）して活性種（プラズマ）を形成し、Ｓｉ
Ｏ₂膜３１上にＣＦ膜３３を成膜する。

【００１８】このようにして成膜を行った後、図２
（ｂ）に示すようにエッチングを行う。このエッチング
は化学的エッチングガスと物理的エッチングガスとを夫
々プラズマ化して、これらのプラズマによりＳｉＯ₂膜
３１上に形成されたＣＦ膜３３をエッチングすることに
より行われる。つまり載置台４にウエハ１０を載置した
まま、ガスノズル３１から物理的エッチングガス例えば
Ａｒガス、成膜ガス供給部５からＯ₂ガス（化学的エッ
チングガス）を夫々所定の流量で導入し、マイクロ波電
力（高周波電源部２４）１ｋＷ、バイアス電力（高周波
電源部４２）１．５ｋＷの下、上述の電子サイクロトロ
ン共鳴によりこれらＯ₂ガス及びＡｒガスをプラズマ化
し、これにより生じたＯ₂のプラズマ及びＡｒのプラズ
マをＣＦ膜上に照射する。このエッチングでは、図に示
すように配線３２の上に成膜されたＣＦ膜３３の上部部
分（図中点線の上方部分）が各々のガスのスパッタエッ
チング作用により削り取られるため、配線３２，３２の
間の凹部３４では間口が広く、奥の方が狭い状態とな
る。

【００１９】続いて上述の成膜を行なうが（図２
（ｃ））、この成膜では配線３２，３２の間の凹部３４
の間口が広げられているため、凹部３４の奥の方にＣＦ
膜が堆積し易く、これにより凹部３４では底部側からＣ
Ｆ膜が埋め込まれて次第に底が浅くなっていく。こうし
て上述の成膜とエッチングとを所定回数繰り返して行い
（図２（ｄ））、一連のプロセスを終了するが、エッチ
ングの度に凹部３４の間口が広げられ、その後の成膜で
当該凹部３４の奥側にＣＦ膜が成膜されるので、成膜毎
に凹部３４の底が浅くなっていき、成膜を繰り返すこと
によって凹部３４に十分にＣＦ膜が埋め込まれ、結果と
して図２（ｅ）に示すようにボイドのない良好な埋め込
みが行われる。

【００２０】この際１回の成膜は例えば３０秒程度であ
り、１回のエッチングは例えば１０秒程度である。こう
して成膜処理全体で例えば１．２μｍ程度のＣＦ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−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】ここで一連のプロセスのシ−ケンスを図３
に示す。このように実際のプロセスでは、先ずＡｒガス
を３０ｓｃｃｍの流量で導入した後、２．７ｋＷのマイ
クロ波電力を供給し、当該マイクロ波電力を徐々に小さ
くしていく。そしてマイクロ波電力が１ｋＷになったと
きに、４０ｓｃｃｍのＣ₆Ｆ₆ガスと１０ｓｃｃｍのＯ
₂ガスの導入と、１．５ｋＷのバイアス電力の供給とを
同時に行なうと共に、Ａｒガスの導入を停止してプロセ
スを開始し、先ず成膜を行なう。

【００２２】次いで成膜ガスの導入を停止すると共に、
Ａｒガスの導入を開始してエッチングを行ない、この後
成膜とエッチングとを所定回数繰り返す。そしてエッチ
ングを行って一連の処理を終了するときには、バイアス
電力の供給とＯ₂ガスの導入とを停止すると共に、マイ
クロ波電力を２．７ｋＷまで大きくしてエッチングを終
了（プロセス終了）する。そしてマイクロ波電力を１ｋ
Ｗに小さくした後、Ａｒガスの導入を停止する。

【００２３】この一連のプロセスでは、マイクロ波電力
とバイアス電力とを供給し、かつ成膜ガスとＯ₂ガスと
を導入している期間が成膜時となり、マイクロ波電力と
バイアス電力とＯ₂ガスとを成膜時と同じ状態にしてお
き、成膜ガスの導入を停止し、Ａｒガスを導入している
期間がエッチング時となる。

【００２４】このようなプロセスでは、成膜とエッチン
グとを交互に行っているため、高アスペクト比の狭く深
い溝に対してボイドの形成を抑えた良好な埋め込みを行
うことができるが、この際Ｏ₂ガスとＡｒガスとを組み
合わせてエッチングを行っているため、以下に説明する
ように配線３２，３２の間のＣＦ膜３３の凹部３４の肩
部を削って当該凹部３４の間の間口を広めるような良好
なエッチングを行うことができる。

【００２５】つまり化学的エッチングガスであるＯ₂ガ
スをエッチングガスとして用いた場合には、Ｏ₂ガスは
プラズマ化されてＣＦ膜のＣと反応してＣＯ₂となり、
こうしてＣＦ膜３３を化学的にエッチングし、配線３
２，３２間の凹部３４の角を削り取って間口を広げる。
ここで上述のシ−ケンスでは成膜の際もＯ₂ガスが導入
されているが、この場合には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膜の成膜が行わ
れる。

【００２６】また物理的エッチングガスであるＡｒガス
をエッチングガスとして用いた場合には、載置台４にバ
イアス電力を印加してＡｒイオンをウエハ１０上に垂直
に引き込み、このＡｒイオンの物理的なスパッタ作用に
よりエッチングが行われる。この際Ａｒガスはスパッタ
速度に図４（ａ）に示すような角度依存性を持ってお
り、ウエハ１０とのなす角θが４５度付近の時に最もス
パッタ速度が大きくなる。このため図４（ｂ）に示すよ
うに配線３２の肩部（間口の部分）のスパッタ速度が大
きくなり、しかもＡｒは分子量が大きいのでスパッタ効
果が大きく、配線３２，３２間の間口を十分に広げるこ
とができる。

【００２７】ここで上述のプロセスではＯ₂ガスによる
化学的エッチングのみを行うようにしてもよいし、Ａｒ
ガスによる物理的エッチングのみを行うようにしてもよ
いが、Ｏ₂ガスとＡｒガスとの組み合わせでエッチング
を行うことは次の理由から有効である。つまり成膜ガス
としてＣ₆Ｆ₆ガスを用いた場合には、後述のようにＣ
₆Ｆ₆はベンゼン環を有していて切断しにくい構造であ
るので、Ａｒガスのみでエッチングを行おうとすると、
Ａｒガスを多量に入れかつ大きなバイアス電力を印加し
て大きなスパッタ効果を得ることが必要となる。そのよ
うに大きなスパッタ効果を発揮させると、このスパッタ
により、エッチングする必要のないＣＦ膜の深層部まで
Ａｒガスが入り込んで、ＣＦ膜の中層部の強固な結合を
切断してしまうおそれや膜にダメ−ジを与えるおそれが
ある。またＯ₂ガスのみでエッチングを行おうとする
と、等方的なエッチングとなり、削りたい角部のみでな
く全体的に膜が削られてしまうおそれがある。

【００２８】一方Ｏ₂ガスとＡｒガスとを組み合わせて
エッチングを行うと、Ｃ₆Ｆ₆を化学的エッチングガス
と物理的エッチングとの組み合わせにより切断すればよ
いので、Ａｒガスのみでエッチングを行う場合に比べて
Ａｒガスのスパッタ効果をそれ程大きくする必要がな
い。従ってＣＦ膜の内部までＡｒが入り込むおそれがな
いのでＣＦ膜の内部にダメ−ジを与えるおそれがない。

【００２９】さらにＡｒガスでは配線３２の肩部の除去
効果が大きく、スパッタ効果を大きくし過ぎると配線３
２，３２間のＣＦ膜３３の凹部３４の間口を広げ過ぎ、
配線３２の肩部を削るおそれがあるが、Ｏ₂ガスにはＡ
ｒガスのような角度依存性がなく、垂直性の高いエッチ
ングを行うことができて配線３２の側壁部分の除去効果
が大きいので、Ｏ₂ガスとＡｒガスとの組み合わせによ
り、配線３２の肩部を削ることなく凹部３４の間口を広
げるというエッチングを行うことができる。

【００３０】また上述のプロセスでは成膜ガスとしてＣ
₆Ｆ₆ガスを用いているため熱安定性が大きい。ここで
熱安定性が大きいということは、ＣＦ膜が高温に加熱さ
れても、例えばＦ，ＣＦ，ＣＦ₂等のＦ（フッ素）系ガ
スの脱離が少ないということであり、このようにＦ系ガ
スの脱離が少ないと、金属配線の腐食、アルミニウム配
線のうねりやクラックの発生や比誘電率の向上等を防止
することができる。

【００３１】このように成膜ガスとしてＣ₆Ｆ₆ガスを
用いた場合に熱安定性が大きくなる理由は次のように考
えられる。つまりベンゼン環は図５に示すようにＡとＢ
との状態が共鳴していてＣ−Ｃ間の結合が一重結合と二
重結合の中間の状態にあるため安定している。従ってＣ
Ｆ膜中に存在するベンゼン環中のＣ−Ｃ結合、及びベン
ゼン環中のＣとその外のＣとの結合力が強く、ＣＦやＣ
Ｆ₂の脱離が抑えられると推察される。

【００３２】以上において本発明では、図６に示すシ−
ケンスで一連のプロセスを実施してもよい。このシ−ケ
ンスが図３のシ−ケンスと異なる点は、プロセスの間Ａ
ｒガスとＯ₂ガスとを導入したままの状態としておき、
Ｃ₆Ｆ₆ガスの導入の開始・停止により成膜とエッチン
グとを切り替えたことである。つまりＣ₆Ｆ₆ガスが導
入されている間が成膜時となり、Ｃ₆Ｆ₆ガスの導入が
停止されている間がエッチング時となる。この場合には
成膜時にもＯ₂ガスとＡｒガスとが導入されているた
め、ＣＦ膜と成膜とＯ₂ガス及びＡｒガスによるエッチ
ングとが平行して行われる。

【００３３】また本発明では物理的エッチングガスによ
るエッチングのみを行うようにしてもよく、この場合に
は成膜時には成膜ガス、エッチング時には物理的エッチ
ングガスを導入するように、成膜ガスと物理的エッチン
グガスとを交互に切り替えて導入するようにしてもよい
し、物理的エッチングガスを導入したままの状態として
おき、成膜ガスの導入の開始・停止により成膜とエッチ
ングとを切り替えるようにしてもよい。このプロセスは
例えば絶縁膜としてＳｉＯ₂膜を成膜する場合に特に有
効である。

【００３４】さらに本発明では化学的エッチングガスに
よるエッチングのみを行うようにしてもよく、この場合
にも成膜ガスと物理的エッチングガスとを交互に切り替
えて導入して成膜とエッチングとを切り替えるようにし
てもよいし、化学的エッチングガスを導入したままの状
態としておき、成膜ガスの導入の開始・停止により成膜
とエッチングとを切り替えるようにしてもよい。

【００３５】さらにまた本発明ではエッチングの際成膜
ガスの導入を完全に停止する必要はなく、成膜ガスの供
給量が成膜時よりも少なければエッチングガスと共に成
膜ガスが導入されてもよい。また一連のプロセスは成膜
でプロセスを終了してもよいし、エッチングでプロセス
を終了してもよい。

【００３６】さらにまた本発明では化学的エッチングガ
スとしては、Ｏ₂ガスの他にＣＯガスやＣＯ₂ガス，Ｈ
₂ガスやＨ₂Ｏガス，ＣＦ₄ガスやＣ₂Ｆ₆ガス，Ｃ₄
Ｆ₈ガス等のＣＦ系ガス，ＮＦ₃等のＮＦ系ガス等を使
用することができる。

【００３７】ここでＣＯガスやＣＯ₂ガスはＯを含むの
で、Ｏ₂ガスと同様にプラズマ化されたＯがＣＦ膜のＣ
と反応してＣＯ₂となり、こうしてＣＦ膜を化学的にエ
ッチングする。またＨ₂ガスやＨ₂Ｏガスでは、プラズ
マ化されたＨがＣＦ膜のＣと反応してＣＨ₄，Ｃ₂Ｈ₆
等のＣＨ系ガスになって飛んでいき、化学的エッチング
が進行する。さらにＣＦ系ガスやＮＦ系ガスは、プラズ
マ化されたＦがＣＦ膜のＣと反応してＣＦ系のガスとし
て飛んでいき、化学的エッチングが行われる。

【００３８】また物理的エッチングガスとしては、Ａｒ
ガスの他にＨｅガスやＮｅガス，Ｋｒガス，Ｘｅガス等
を用いることができる。なお上述の例では物理的エッチ
ングガスをガスノズル３１から導入し、化学的エッチン
グガスを成膜ガス供給部５から導入するようにしたが、
これら物理的エッチングガス及び化学的エッチングガス
は、ガスノズル３１から導入するようにしても、成膜ガ
ス供給部５から導入するようにしてもよい。

【００３９】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。図１に示すプラズマ処理装
置を用い、アスペクト比が２の配線が形成されたウエハ
１０に対して、Ｃ₆Ｆ₆ガスを４０ｓｃｃｍ、Ｏ₂ガス
を１０ｓｃｃｍ、Ａｒガスを３０ｓｃｃｍの流量で夫々
導入して、５秒間の成膜と５秒間のエッチングとを交互
に繰り返して各々７８回ずつ行ない、ＣＦ膜の埋め込み
を行った。この際プロセスは図３に示すシ−ケンスに従
って行い、このときマイクロ波電力及びバイアス電力は
夫々１ｋＷ，１．５ｋＷとした（実施例１）。

【００４０】また比較例として図１に示すプラズマ処理
装置を用い、Ｃ₆Ｆ₆ガスを４０ｓｃｃｍ、Ａｒガスを
プラズマガスとして３０ｓｃｃｍの流量で夫々連続的に
導入して成膜を３分１５秒間行ない、ＣＦ膜の埋め込み
を行った（比較例１）。このときマイクロ波電力及びバ
イアス電力は夫々１ｋＷ，１．５ｋＷとした。

【００４１】こうして形成された実施例１と比較例１の
ＣＦ膜について断面ＳＥＭ写真によりボイドの有無を確
認したところ、実施例１のＣＦ膜では図７（ａ）に示す
ように配線３２，３２間の溝部３４には顕著なボイドは
見付けられなかった。一方比較例１のＣＦ膜では図７
（ａ）に示すように配線３２，３２間の溝部３４には底
部にわずかにＣＦ膜３３が成膜されるものの、配線３２
の側壁部にはほとんどＣＦ膜３３が成膜されず、幅０．
５μｍ高さ０．７μｍ程度の大きさの大きなボイド３５
が形成されることが認められた。これらの結果から本発
明のプロセスでＣＦ膜を成膜した場合には、アスペクト
比が高い凹部に対しても良好な埋め込みを行うことがで
きることが確認された。

【００４２】また図６に示すシ−ケンスに従って、Ｃ₆
Ｆ₆ガスを４０ｓｃｃｍ、Ｏ₂ガスを１０ｓｃｃｍ、Ａ
ｒガスを３０ｓｃｃｍの流量で夫々導入して、５秒間の
成膜と５秒間のエッチングとを交互に繰り返して各々７
８回ずつ行なってＣＦ膜を埋め込んだ場合についても同
様にボイドの有無を確認したところ、顕著なボイドは見
られなかった（実施例２）。

【００４３】さらにＣ₆Ｆ₆ガスを４０ｓｃｃｍ、Ｏ₂
ガスを１０ｓｃｃｍの流量で夫々交互に導入し、５秒間
の成膜と５秒間のエッチングとを交互に繰り返して各々
７８回ずつ行なってＣＦ膜を埋め込んだ場合についても
同様にボイドの有無を確認したところ（実施例３）、か
なり小さなボイドが見つけられたが、その大きさや量は
比較例１に比べて５分の１程度であった。

【００４４】さらにまたＣ₆Ｆ₆ガスを４０ｓｃｃｍ、
Ａｒガスを３０ｓｃｃｍの流量で夫々交互に導入し、５
秒間の成膜と５秒間のエッチングとを交互に繰り返して
各々７８回ずつ行なってＣＦ膜を埋め込んだ場合につい
ても同様にボイドの有無を確認したところ（実施例
４）、かなり小さなボイドが見つけられたが、その大き
さや量は比較例１に比べて４分の１程度であった。

【００４５】以上において本発明は、ＣＦ膜の他にＳｉ
Ｏ₂膜やＳｉＯＦ膜、ＳｉＦ₄膜等を形成する場合にも
適用できる。またＣＦ膜の成膜ガスとしては、ベンゼン
環を有する化合物のガスとして例えばオクタフルオロト
ルエンやフルオロベンゼン等を用いることができる。さ
らにこれら以外にＣＦ₄ガス、Ｃ₂Ｆ₆ガス、Ｃ₃Ｆ₈
ガス、Ｃ₅Ｆ₈ガス等のＣとＦとの化合物ガスや、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、この場合には化学的エッチン
グガスや物理的エッチングガスのいずれかを用いてエッ
チングを行ってもボイドのない良好な埋め込みを行なう
ことができる。

【００４６】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。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、成膜とエ
ッチングとを交互に行っているので、アスペクト比の高
い凹部に対しても良好な埋め込みを行うことができる。

【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】絶縁膜の埋め込みの状態を説明するための工程
図である。

【図３】本発明の一連のプロセスのシ−ケンスを示す説
明図である。

【図４】Ａｒガスのスパッタ速度の角度依存性を説明す
るための特性図と断面図である。

【図５】Ｃ₆Ｆ₆ガスの作用を説明するための説明図で
ある。

【図６】本発明方法の他の例のシ−ケンスを示す説明図
である。

【図７】本発明の効果を確認するための実験の結果を示
す断面図である。

【図８】従来のＣＦ膜の埋め込み状態を説明するための
断面図である。

【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

【手続補正書】

【提出日】平成１０年７月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成膜ガスをプラズマ化し、このプラズマ
により被処理体上に絶縁膜を成膜する工程と、次いで化学的エッチングガスをプラズマ化し、そのプラ
ズマにより前記絶縁膜の一部をエッチングする工程と、
を含み、前記成膜工程とエッチング工程とを交互に繰り返して行
うことを特徴とするプラズマ成膜方法。
【請求項２】成膜ガスをプラズマ化し、このプラズマ
により被処理体上に絶縁膜を成膜する工程と、次いで物理的エッチングガスをプラズマ化し、そのプラ
ズマにより前記絶縁膜の一部をエッチングする工程と、
を含み、前記成膜工程とエッチング工程とを交互に繰り返して行
うことを特徴とするプラズマ成膜方法。
【請求項３】成膜ガスをプラズマ化し、このプラズマ
により被処理体上に絶縁膜を成膜する工程と、次いで化学的エッチングガス及び物理的エッチングガス
をプラズマ化し、これらのプラズマにより前記絶縁膜の
一部をエッチングする工程と、を含み、前記成膜工程とエッチング工程とを交互に繰り返して行
うことを特徴とするプラズマ成膜方法。
【請求項４】前記化学的エッチングガスは酸素を含む
ガスであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の
プラズマ成膜方法。
【請求項５】被処理体上に成膜される絶縁膜は、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
て形成されたフッ素添加カ−ボン膜であることを特徴と
する請求項１、２、３又は４記載のプラズマ成膜方法。
【請求項６】成膜ガスはベンゼン環を有する化合物の
ガスを含むことを特徴とする請求項５記載のプラズマ成
膜方法。