JP2002151506A - Method and apparatus for vapor phase deposition - Google Patents
Method and apparatus for vapor phase depositionInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、気相堆積方法及び
装置に関し、特に、基体上にケイ素原子、酸素原子及び
炭素原子を含有して成る化合物を形成せしめる気相堆積
方法及びその際に使用される気相堆積装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vapor deposition method and apparatus, and more particularly to a vapor deposition method for forming a compound containing silicon, oxygen and carbon atoms on a substrate, and a method for use in the method. Vapor deposition apparatus to be used.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年の設計ルールの細密化による配線の
微細化に伴い、半導体装置を構成する層間絶縁膜の低誘
電率化が切望されている。このような低誘電率を有する
層間絶縁膜の材料としては、例えば、フッ素原子を含有
する無機材料や有機材料から成る層間膜が実用化されつ
つあるが、ＩＣ設計等における微細化が急速に進展して
いる現状を踏まえると、将来、層間絶縁膜に対して更な
る低誘電率化が望まれる傾向にあると考えられる。2. Description of the Related Art Along with the recent miniaturization of wirings due to the miniaturization of design rules, it has been desired to lower the dielectric constant of an interlayer insulating film constituting a semiconductor device. As a material for an interlayer insulating film having such a low dielectric constant, for example, an interlayer film made of an inorganic material or an organic material containing a fluorine atom is being put into practical use, but miniaturization in IC design and the like is rapidly progressing. In view of the current situation, it is considered that there is a tendency that further lowering of the dielectric constant of the interlayer insulating film is desired in the future.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、そのよ
うな更なる低誘電率を実現可能な無機材料膜として、炭
素原子（Ｃ）を含む化合物、例えばＳｉＯＣ膜等のケイ
素原子（Ｓｉ）、酸素原子（Ｏ）及び炭素原子（Ｃ）を
含む化合物から成る膜の可能性を検討してきた。また、
このような炭素原子を含む膜を形成させる方法として、
気相堆積法等の種々の方法を検討したところ、基体上へ
の成膜に際して、炭素単体（カーボン）の遊離・析出が
懸念されると想到するに至った。As an inorganic material film capable of realizing such a further low dielectric constant, the present inventors have proposed a compound containing a carbon atom (C), for example, a silicon atom (Si) such as a SiOC film. ), A film comprising a compound containing an oxygen atom (O) and a carbon atom (C) has been investigated. Also,
As a method of forming such a film containing carbon atoms,
After examining various methods such as a vapor deposition method, it was found that there is a concern that liberation and precipitation of simple carbon (carbon) may occur during film formation on a substrate.
【０００４】このように、炭素単体が基体外部に析出等
すると、基体が収容されるそのチャンバの内壁、チャン
バ内の部材等に炭素単体が付着してしまい、そのクリー
ニングは困難であると考えられる。その結果、チャンバ
の保守性が低下すると共に、チャンバや他の部材の交換
頻度が増すおそれがあり、場合によっては、その後の処
理プロセスに悪影響を及ぼすおそれもある。As described above, when the carbon simple substance is deposited outside the substrate, the carbon simple substance adheres to the inner wall of the chamber in which the substrate is accommodated, the members in the chamber, and the like, and it is considered that the cleaning is difficult. . As a result, the maintainability of the chamber may be reduced, and the frequency of replacing the chamber and other members may be increased, and in some cases, the subsequent processing may be adversely affected.
【０００５】そこで、本発明はこのような事情に鑑みて
なされたものであり、炭素原子を含んで更なる低誘電率
が発現され得る層間絶縁膜を基体上に形成できると共
に、その層間絶縁膜の成膜の際に、チャンバ内が炭素で
汚されることを十分に防止できる気相堆積方法及び装置
を提供することを目的とする。Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to form an interlayer insulating film containing carbon atoms and capable of exhibiting a further lower dielectric constant on a substrate, and to form the interlayer insulating film on the substrate. It is an object of the present invention to provide a vapor-phase deposition method and apparatus capable of sufficiently preventing the inside of a chamber from being contaminated with carbon during film formation.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、炭素原子を含
む成膜材料として二酸化炭素（ＣＯ2）ガスを用いた気
相堆積法が有効であるとの結論に達した。そして、半導
体基板（ウェハ）をチャンバ内に収容し、モノシラン
（ＳｉＨ4）ガスと共にＣＯ2ガスを反応ガスとしてプラ
ズマ処理したところ、ＳｉＯＣ膜が形成され、しかも、
チャンバ内における炭素の付着が生じないことが確認さ
れ、本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have conducted intensive studies and found that a vapor phase deposition using carbon dioxide (CO 2 ) gas as a film material containing carbon atoms. We conclude that the law is valid. Then, when the semiconductor substrate (wafer) is housed in the chamber and subjected to plasma processing using CO 2 gas as a reaction gas together with monosilane (SiH 4 ) gas, an SiOC film is formed.
It was confirmed that carbon did not adhere in the chamber, and the present invention was completed.
【０００７】すなわち、本発明による気相堆積方法は、
基体上にケイ素原子、酸素原子及び炭素原子を含有して
成る化合物を形成せしめる方法、好ましくは高密度プラ
ズマ（High Density Plasma；以下、「ＨＤＰ」とい
う）式の気相堆積方法であって、（１）チャンバ内に基
体を収容する基体収容工程と、（２）チャンバ内に、シ
ラン類を含む第１のガスと、炭素原子及び酸素原子を含
有して成る第２のガスとを供給するガス供給工程と、
（３）チャンバ内にプラズマを生成せしめるプラズマ生
成工程とを備える。That is, the vapor deposition method according to the present invention comprises:
A method for forming a compound containing a silicon atom, an oxygen atom and a carbon atom on a substrate, preferably a high-density plasma (hereinafter referred to as “HDP”) type gas-phase deposition method, 1) a substrate accommodating step of accommodating a substrate in a chamber; and (2) a gas for supplying a first gas containing silanes and a second gas containing carbon atoms and oxygen atoms into the chamber. A supply process;
(3) a plasma generation step of generating plasma in the chamber.
【０００８】このように構成された気相堆積方法におい
ては、基体収容工程でチャンバ内に収容されたウェハ等
の基体上に、ガス供給工程においてシラン類を含む第１
のガスと炭素原子及び酸素原子を含有して成る第２のガ
スとが供給される。このとき、ガス供給工程の実行中に
プラズマ生成工程を実施すると、チャンバ内にプラズマ
が生成され、これにより第１のガス及び第２のガス由来
の化学種のイオン、ラジカル等の活性種、すなわち、ケ
イ素原子を含む活性種、炭素原子を含む活性種、及び酸
素原子を含む活性種が生じる。これらの活性種は、基体
上に達して化学的な相互作用（反応）を生じ、気相から
ケイ素原子、酸素原子及び炭素原子を含有して成る化合
物が基体上に堆積成長する。[0008] In the vapor phase deposition method configured as described above, the first step including the silanes in the gas supply step is carried out on the substrate such as the wafer accommodated in the chamber in the substrate accommodation step.
And a second gas containing carbon atoms and oxygen atoms. At this time, when the plasma generation step is performed during the execution of the gas supply step, plasma is generated in the chamber, and thereby active species such as ions and radicals of chemical species derived from the first gas and the second gas, that is, An active species containing a silicon atom, an active species containing a carbon atom, and an active species containing an oxygen atom are produced. These active species reach the substrate and cause a chemical interaction (reaction), and a compound containing silicon, oxygen and carbon atoms is deposited and grown on the substrate from the gas phase.
【０００９】特に、ＨＤＰ式の気相堆積法によれば、ケ
イ素原子、酸素原子及び炭素原子を含有して成る化合物
の堆積速度を十分に向上できると共に、膜の緻密化の観
点から優位である。In particular, according to the HDP type vapor phase deposition method, the deposition rate of a compound containing silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms can be sufficiently improved, and it is advantageous from the viewpoint of densification of the film. .
【００１０】このとき、未反応の炭素原子を含む化学種
叉はその活性種は、炭素単体として析出し難く、酸素原
子を含む化学種叉はその活性種と結合して一酸化炭素
（ＣＯ）、ＣＯ2等のガス状の酸化炭素となり易い傾向
にある。これは、おそらく反応生成物の化学的安定性の
大小によると考えられ、それに加え、チャンバ内の圧力
・温度条件、各種素反応の反応速度、活性種濃度等の種
々の要因が複合的に作用する結果であると推定される。
ただし、作用はこれらに限定されるものではない。そし
て、これらのガス状の酸化炭素は、チャンバ内を排気す
ることにより、チャンバ内から簡易に除去され得る。At this time, the unreacted chemical species containing a carbon atom or its active species is unlikely to precipitate as a simple carbon, and combines with the chemical species containing an oxygen atom or its active species to form carbon monoxide (CO). , CO 2 and the like tend to be gaseous carbon oxides. This is probably due to the magnitude of the chemical stability of the reaction product, and in addition, various factors such as pressure and temperature conditions in the chamber, reaction rates of various elementary reactions, active species concentration, etc. act in combination. It is presumed to be the result.
However, the operation is not limited to these. These gaseous carbon oxides can be easily removed from the inside of the chamber by exhausting the inside of the chamber.
【００１１】なお、ガス供給工程とプラスマ形成工程と
を必ずしも同時に開始叉は終了する必要はなく、他のプ
ラズマ形成用ガスをチャンバ内に供給した状態でプラズ
マ生成工程を開始し、その実行中にガス供給工程を実施
してもよいし、ガス供給工程を先に開始し、その実行中
にプラスマ形成工程を実施してもよい。It is not always necessary to start or end the gas supply step and the plasma formation step at the same time. The plasma generation step is started in a state where another plasma formation gas is supplied into the chamber. The gas supply step may be performed, or the gas supply step may be started first, and the plasma forming step may be performed during execution.
【００１２】ここで、第１のガスを構成する「シラン
類」とは、モノシランに限定されず、分子中にケイ素原
子を少なくとも一つ有する水素化ケイ素、つまり、メタ
ン列炭化水素の炭素をケイ素で置換した分子形を有する
ものを示し、少なくとも一つの水素原子が、分岐状、直
鎖状又は環状の炭化水素基、ハロゲン原子、不飽和結合
を有する基、叉は、芳香環を有する基で置換されていて
もよい。Here, the “silanes” constituting the first gas are not limited to monosilane, but silicon hydride having at least one silicon atom in a molecule, that is, carbon of methane series hydrocarbon is converted to silicon. A substituted or straight-chain or cyclic hydrocarbon group, a halogen atom, a group having an unsaturated bond, or a group having an aromatic ring. It may be substituted.
【００１３】そして、ガス供給工程においては、第１の
ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4）叉はジシラン（Ｓｉ2
Ｈ6）を用い、且つ、第２のガスとして二酸化炭素（Ｃ
Ｏ2）を用いると好ましい。このようにすれば、プラズ
マ中に、モノシラン叉はジシラン由来の活性種、及び、
二酸化炭素由来の活性種が生じ、これらの反応により、
基体上にＳｉＯＣが堆積成長される。また、これらのモ
ノシラン、ジシラン及び二酸化炭素は、ガスとして工業
上の利用性、経済性、取扱性等に優れるので、プロセス
管理が煩雑となることを防止できる。また、ＳｉＯＣの
形成に必要な活性種が良好に生成され易く、それら活性
種のプラズマ中の濃度を十分に高め得る。さらに、不純
物濃度が十分に低減された高純度のガスが得られ易い利
点がある。In the gas supply step, monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si 2
H 6 ) and carbon dioxide (C
It is preferred to use O 2 ). In this way, in the plasma, active species derived from monosilane or disilane, and
Active species derived from carbon dioxide are generated, and by these reactions,
SiOC is deposited and grown on the substrate. In addition, since monosilane, disilane and carbon dioxide are excellent in industrial use, economic efficiency, handleability and the like as gas, it is possible to prevent complicated process management. In addition, active species required for forming SiOC are easily generated satisfactorily, and the concentration of the active species in plasma can be sufficiently increased. Further, there is an advantage that a high-purity gas having a sufficiently reduced impurity concentration can be easily obtained.
【００１４】またさらに、プラズマ生成工程において
は、基体の処理温度（ケイ素原子、酸素原子及び炭素原
子を含む化合物から成る膜の成膜温度）が好ましくは２
００〜７００℃、より好ましくは２００〜４００℃の範
囲内の温度となるように、基体を加熱すると好適であ
る。このように、基体の処理温度を上記下限値以上とす
れば、プラズマ中の活性種の濃度が十分に高められ、Ｓ
ｉＯＣ膜等のケイ素原子、酸素原子及び炭素原子を含む
化合物から成る膜の成膜速度が更に向上される傾向にあ
る。これに対し、基体の処理温度を上記上限値以下とす
れば、ＳｉＯＣ膜等の化合物膜内における炭素単体の遊
離叉は析出を抑え得る傾向にある。Further, in the plasma generation step, the processing temperature of the substrate (the temperature at which a film made of a compound containing a silicon atom, an oxygen atom and a carbon atom is formed) is preferably 2.
It is preferable to heat the substrate so that the temperature is in the range of 00 to 700 ° C, more preferably 200 to 400 ° C. As described above, when the processing temperature of the substrate is equal to or higher than the lower limit, the concentration of the active species in the plasma is sufficiently increased, and the S
There is a tendency that the film formation rate of a film made of a compound containing silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms, such as an iOC film, is further improved. On the other hand, if the processing temperature of the substrate is set to the above upper limit or less, there is a tendency that free or precipitation of simple carbon in a compound film such as a SiOC film can be suppressed.
【００１５】また、本発明による気相堆積装置は、本発
明の気相堆積方法を有効に実施するためのものであり、
基体上にケイ素原子、酸素原子及び炭素原子を含有して
成る化合物が形成されるもの、好ましくはＨＤＰ式の気
相堆積装置であって、基体が収容されるチャンバと、チ
ャンバ内にシラン類を含む第１のガスを供給する第１の
ガス供給部と、チャンバ内に炭素原子及び酸素原子を含
有して成る第２のガスを供給する第２のガス供給部と、
チャンバ内にプラズマを生成させるプラズマ生成部と、
チャンバ内に配置され、基体を所定の温度に加熱する加
熱部とを備えることを特徴とする。Further, the vapor deposition apparatus according to the present invention is for effectively performing the vapor deposition method of the present invention,
A compound in which a compound containing silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms is formed on a substrate, preferably an HDP type vapor phase deposition apparatus, comprising: a chamber in which the substrate is accommodated; and a silane in the chamber. A first gas supply unit for supplying a first gas including a first gas, a second gas supply unit for supplying a second gas containing carbon atoms and oxygen atoms in the chamber,
A plasma generation unit that generates plasma in the chamber;
A heating unit disposed in the chamber and configured to heat the substrate to a predetermined temperature.
【００１６】さらに、第１のガス供給部が、第１のガス
としてモノシラン叉はジシランをチャンバ内に供給する
ものであり、第２のガス供給部が、第２のガスとして二
酸化炭素をチャンバ内に供給するものであることが望ま
しい。Further, the first gas supply unit supplies monosilane or disilane as the first gas into the chamber, and the second gas supply unit supplies carbon dioxide as the second gas into the chamber. It is desirable to supply it to
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付
し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置
関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づ
くものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に
限られるものではない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. Note that the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Unless otherwise specified, the positional relationship such as up, down, left, and right is based on the positional relationship shown in the drawings. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.
【００１８】図１は、本発明による気相堆積装置の好適
な一実施形態を示す概略断面図である。ＣＶＤ装置１
（気相堆積装置）は、ＨＤＰ式のプラズマＣＶＤ（Chem
ical Vapor Deposition；化学気相堆積）法を採用する
装置であって、略円筒状を成し且つ基体としてのウェハ
Ｗを内部に導入するための導入口２ａを有する胴部２の
上端部に、蓋部としてのドーム５が胴部２を覆うように
結合されたチャンバ５０を備えている。この胴部２はガ
ス導入口８ａを有しており、ドーム５にはガス導入口８
ｂが設けられている。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a preferred embodiment of the vapor deposition apparatus according to the present invention. CVD equipment 1
(Gas phase deposition apparatus) is a plasma CVD (Chem
An apparatus employing a chemical vapor deposition (chemical vapor deposition) method, which has a substantially cylindrical shape and has an inlet 2a for introducing a wafer W as a base into an upper end portion of a body 2, A dome 5 as a lid is provided with a chamber 50 coupled so as to cover the body 2. The body 2 has a gas inlet 8a, and the dome 5 has a gas inlet 8a.
b is provided.
【００１９】さらに、胴部２内には、ウェハＷを支持す
るサセプタ等の支持部材３が設けられ、この支持部材３
の上部には、ウェハＷを固定するための静電チャック４
が設けられている。また、支持部材３におけるウェハＷ
の載置位置の下方には、リフトピン等を有するリフト機
構（図示せず）が設けられている。このリフト機構は、
ウェハＷを持ち上げる（リフトアップする）ものであ
り、帯電したウェハＷを後述するプラズマに接触させて
ウェハＷから電荷を除去する際に使用される。さらに、
ドーム５上には、ドーム温度を設定するヒータープレー
ト６及びコールドプレート７が置かれている。Further, a support member 3 such as a susceptor for supporting the wafer W is provided in the body 2.
Is mounted on the upper part of an electrostatic chuck 4 for fixing the wafer W.
Is provided. Further, the wafer W on the support member 3
Below the mounting position, a lift mechanism (not shown) having a lift pin and the like is provided. This lift mechanism
It lifts (lifts up) the wafer W, and is used when the charged wafer W is brought into contact with plasma described later to remove charges from the wafer W. further,
A heater plate 6 for setting the dome temperature and a cold plate 7 are placed on the dome 5.
【００２０】また、ガス導入口８ａ，８ｂは、それぞれ
ガス供給ライン１０ａ，１０ｂを介してガス供給源１１
ａ〜１１ｄに接続されており、これらのガス供給源１１
ａ〜１１ｄから各ガスがガス導入口８ａ，８ｂを介して
チャンバ５０内に供給される。ここで、ガス供給源１１
ａ〜１１ｄは、それぞれＳｉＨ4ガス（第１のガス）、
ＣＯ2ガス（第２のガス）、Ａｒガス及びＮＦ3ガスの供
給源である。このように、ガス供給源１１ａとこれに接
続されたガス供給ライン１０ａ，１０ｂとから第１のガ
ス供給部が構成されており、ガス供給源１１ｂとこれに
接続されたガス供給ライン１０ａ，１０ｂとから第２の
ガス供給部が構成されている。また、ガス供給ライン１
０ａ，１０ｂには、ガス導入口８ａ，８ｂに供給される
各ガスの量を調整・制御する質量流量コントローラ１２
が設けられている。The gas inlets 8a and 8b are connected to gas supply sources 11 through gas supply lines 10a and 10b, respectively.
a to 11d, these gas supply sources 11
Each of the gases is supplied into the chamber 50 from a to 11d through the gas inlets 8a and 8b. Here, the gas supply source 11
a to 11d denote SiH 4 gas (first gas),
It is a supply source of CO 2 gas (second gas), Ar gas and NF 3 gas. As described above, the first gas supply unit is constituted by the gas supply source 11a and the gas supply lines 10a and 10b connected thereto, and the gas supply source 11b and the gas supply lines 10a and 10b connected thereto are formed. Thus, a second gas supply unit is configured. Gas supply line 1
The mass flow controllers 12a and 10b adjust and control the amount of each gas supplied to the gas inlets 8a and 8b.
Is provided.
【００２１】さらに、チャンバ５０の下方には、二枚ブ
レード式のターボスロットルバルブ２３が格納されたス
ロットル弁チャンバ２２が、チャンバ５０と連通するよ
うに設けられている。このスロットル弁チャンバ２２の
下方には、ゲートバルブ２４を介してチャンバ５０内を
真空引きするターボ分子ポンプ２５が設置されている。
このゲートバルブ２４を開閉することによって、スロッ
トル弁チャンバ２２とターボ分子ポンプ２５の吸気口と
を連通・隔離できるようになっている。このようなター
ボスロットルバルブ２３、ゲートバルブ２４及びターボ
分子ポンプ２５を設けることにより、ウェハＷの処理時
にチャンバ５０内の圧力が安定に制御される。Further, a throttle valve chamber 22 containing a two-blade turbo throttle valve 23 is provided below the chamber 50 so as to communicate with the chamber 50. A turbo molecular pump 25 for evacuating the chamber 50 via a gate valve 24 is provided below the throttle valve chamber 22.
By opening and closing the gate valve 24, the throttle valve chamber 22 and the intake port of the turbo molecular pump 25 can be communicated and isolated. By providing the turbo throttle valve 23, the gate valve 24, and the turbo molecular pump 25, the pressure in the chamber 50 can be stably controlled during the processing of the wafer W.
【００２２】また、ターボ分子ポンプ２５の排気口２６
は、排気配管２７を介してチャンバ５０内を真空引きす
るドライポンプ２８に接続されている。また、この排気
配管２７と、スロットル弁チャンバ２２に設けられた排
気口２９とは、ラフスロットルバルブ３１を有する排気
配管３０で接続されている。これらの排気配管２７，３
０には、それぞれアイソレーションバルブ３２，３３が
設けられている。The exhaust port 26 of the turbo molecular pump 25
Is connected to a dry pump 28 that evacuates the chamber 50 via an exhaust pipe 27. The exhaust pipe 27 and an exhaust port 29 provided in the throttle valve chamber 22 are connected by an exhaust pipe 30 having a rough throttle valve 31. These exhaust pipes 27, 3
0 is provided with isolation valves 32 and 33, respectively.
【００２３】さらに、チャンバ５０には、クリーニング
ガスのガス供給ライン１７を介してリアクターキャビテ
ィ１８に接続されたガス導入口１６が設けられている。
このリアクターキャビティ１８は、プラズマを生成する
ためのマイクロ波ジェネレータ１９を有すると共に、ガ
ス供給ライン２０を介してガス供給源１１ｃ，１１ｄと
接続されている。ここで、クリーニングガスとしては、
ガス供給源１１ｃ，１１ｄからのＡｒガス及びＮＦ3ガ
スが使用される。また、ガス供給ライン２０には、リア
クターキャビティ１８に供給されるＡｒガス及びＮＦ3
ガスの量を調整・制御する質量流量コントローラ２１が
設けられている。Further, the chamber 50 is provided with a gas inlet 16 connected to the reactor cavity 18 via a cleaning gas supply line 17.
The reactor cavity 18 has a microwave generator 19 for generating plasma, and is connected to gas supply sources 11c and 11d via a gas supply line 20. Here, as the cleaning gas,
Ar gas and NF 3 gas from the gas supply sources 11c and 11d are used. Ar gas and NF 3 gas supplied to the reactor cavity 18 are supplied to the gas supply line 20.
A mass flow controller 21 for adjusting and controlling the amount of gas is provided.
【００２４】またさらに、ドーム５には、コイル１３
ａ，１３ｂ（それぞれサイドコイル及びトップコイル）
が取り付けられている。各コイル１３ａ，１３ｂは、そ
れぞれＲＦジェネレータ１４ａ，１４ｂに接続されてお
り、これらのＲＦジェネレータ１４ａ，１４ｂからの高
周波電力の印加により、チャンバ５０内にプラズマが生
成される。このように、コイル１３ａ，１３ｂ及びＲＦ
ジェネレータ１４ａ，１４ｂからプラズマ生成部が構成
されている。Further, the dome 5 has a coil 13
a, 13b (side coil and top coil respectively)
Is attached. The coils 13a and 13b are connected to RF generators 14a and 14b, respectively, and plasma is generated in the chamber 50 by applying high-frequency power from the RF generators 14a and 14b. Thus, the coils 13a and 13b and the RF
The generators 14a and 14b constitute a plasma generator.
【００２５】また、コイル１３ａ，１３ｂとＲＦジェネ
レータ１４ａ，１４ｂとの間には、ＲＦジェネレータ１
４ａ，１４ｂの出力インピーダンスをコイル１３ａ，１
３ｂに整合させるマッチングネットワーク１５ａ，１５
ｂが設けられている。さらに、静電チャック４は、マッ
チングネットワーク１５ｃを介してバイアス用のＲＦジ
ェネレータ１４ｃに接続されている。An RF generator 1 is provided between the coils 13a and 13b and the RF generators 14a and 14b.
The output impedance of the coils 13a, 1b
Matching networks 15a and 15 for matching 3b
b is provided. Further, the electrostatic chuck 4 is connected to a bias RF generator 14c via a matching network 15c.
【００２６】このように構成されたＣＶＤ装置１を用い
た本発明による気相堆積方法の一例について、図１及び
図２（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。図２（Ａ）
及び（Ｂ）は、本発明による気相堆積方法によってウェ
ハＷ上にＳｉＯＣ膜の形成を行っている状態を模式的に
示す工程図である。図２（Ａ）及び（Ｂ）において、ウ
ェハＷは、表層部にＳｉ層１０１を有する半導体基板で
ある。An example of the vapor deposition method according to the present invention using the CVD apparatus 1 configured as described above will be described with reference to FIGS. 1 and 2A and 2B. FIG. 2 (A)
FIGS. 4A and 4B are process diagrams schematically showing a state in which a SiOC film is formed on a wafer W by a vapor deposition method according to the present invention. 2A and 2B, a wafer W is a semiconductor substrate having a Si layer 101 in a surface layer portion.
【００２７】まず、ウェハＷを導入口２ａからチャンバ
５０内に導入し支持部材３上に載置する（基体収容工
程）。次に、ターボスロットルバルブ２３を所定の角度
で開いた状態で、ドライポンプ２８及びターボ分子ポン
プ２５によりチャンバ５０内を減圧する。チャンバ５０
内が所定の圧力となった後、ガス供給源１１ｃのＡｒガ
スをガス導入口８ａ，８ｂからチャンバ５０内に供給す
る。チャンバ５０内の圧力が所定値になった後、ＲＦジ
ェネレータ１４ｂからコイル１３ｂに高周波電力を印加
し、チャンバ５０内にプラズマを発生させる（プラズマ
生成工程）。First, the wafer W is introduced into the chamber 50 from the introduction port 2a and is placed on the support member 3 (substrate accommodation step). Next, with the turbo throttle valve 23 opened at a predetermined angle, the pressure in the chamber 50 is reduced by the dry pump 28 and the turbo molecular pump 25. Chamber 50
After the internal pressure reaches a predetermined pressure, Ar gas from the gas supply source 11c is supplied into the chamber 50 from the gas inlets 8a and 8b. After the pressure in the chamber 50 reaches a predetermined value, high-frequency power is applied from the RF generator 14b to the coil 13b to generate plasma in the chamber 50 (plasma generation step).
【００２８】次いで、ＲＦジェネレータ１４ａからコイ
ル１３ａに高周波電力を印加する。このとき、ウェハ
Ｗ、チャンバ５０の胴部２及びドーム５等は、プラズマ
によって加熱されて暖められる。このように、コイル１
３ａ，１３ｂ及びＲＦジェネレータ１４ａ，１４ｂから
構成されるプラズマ生成部が加熱部の機能を兼ね備えて
いる。続いて、静電チャック４を介してウェハＷに直流
電圧を印加して静電チャックをＯＮにする。これによ
り、ウェハＷが支持部材３に固着されると共に、ウェハ
Ｗがプラズマシースに対して所定の電位となるように帯
電する。次に、ガス供給源１１ａのＳｉＨ4ガス、及
び、ガス供給源１１ｂのＣＯ2ガスをガス導入口８ａ，
８ｂからチャンバ５０内に供給する（ガス供給工程）。Next, high frequency power is applied from the RF generator 14a to the coil 13a. At this time, the wafer W, the body 2 of the chamber 50, the dome 5, and the like are heated by the plasma and heated. Thus, coil 1
A plasma generation unit composed of 3a, 13b and RF generators 14a, 14b also functions as a heating unit. Subsequently, a DC voltage is applied to the wafer W via the electrostatic chuck 4 to turn on the electrostatic chuck. As a result, the wafer W is fixed to the support member 3, and the wafer W is charged to a predetermined potential with respect to the plasma sheath. Next, the SiH 4 gas of the gas supply source 11a and the CO 2 gas of the gas supply source 11b are supplied to the gas inlet 8a,
8b to supply the gas into the chamber 50 (gas supply step).
【００２９】チャンバ５０内に供給されたＳｉＨ4ガス
及びＣＯ2ガスは、プラズマによってイオン化叉は解離
され、これらのガス由来の化学種の活性種、つまり、ケ
イ素原子を含む化学種、炭素原子を含む化学種、及び酸
素原子を含む化学種のイオン、ラジカル等が生じる。さ
らに、やや遅れてウェハＷの冷却を開始し、ウェハＷの
処理温度（成膜温度）を所定の範囲内の温度となるよう
に調節する。The SiH 4 gas and the CO 2 gas supplied into the chamber 50 are ionized or dissociated by the plasma, and the active species of the chemical species derived from these gases, that is, the chemical species including silicon atoms and the carbon atoms are removed. Ions, radicals, etc. of the chemical species containing the oxygen atom and the chemical species containing the oxygen atom are generated. Further, the cooling of the wafer W is started with a slight delay, and the processing temperature (film forming temperature) of the wafer W is adjusted to be within a predetermined range.
【００３０】次いで、ＲＦジェネレータ１４ｃから静電
チャック４を介してウェハＷにバイアス用の高周波電力
を印加する。これにより、ＳｉＨ4ガス及びＣＯ2ガス由
来の活性種が支持部材３上のウェハＷ側に引き込まれ、
ウェハＷ上に達し、化学反応によってウェハＷのＳｉ層
１０１上にＳｉＯＣが堆積成長する。このような成膜処
理を所定時間実施することにより、Ｓｉ層１０１上にＳ
ｉＯＣ膜１０２が形成されたウェハＷｂを得る。Next, high frequency power for bias is applied to the wafer W from the RF generator 14c via the electrostatic chuck 4. Thereby, the active species derived from the SiH 4 gas and the CO 2 gas are drawn into the wafer W side on the support member 3,
After reaching the wafer W, SiOC is deposited and grown on the Si layer 101 of the wafer W by a chemical reaction. By performing such a film forming process for a predetermined time, S
The wafer Wb on which the iOC film 102 is formed is obtained.
【００３１】このとき、未反応の炭素原子（言わば、余
剰な炭素原子）を含む化学種叉はその活性種は、結晶質
叉は非晶質の炭素単体の化合物とならずに、酸素原子を
含む化学種叉はその活性種と結合してＣＯガス、ＣＯ2
ガス等のガス状の酸化炭素となり易い傾向にある。これ
は、おそらく反応生成物の化学的安定性の大小によると
考えられ、それに加え、チャンバ５０内の圧力・温度条
件、活性種の各種素反応の反応速度、それらの濃度等の
種々の要因が複合的に作用する結果であると推定され
る。ただし、作用機構はこれらに限定されない。At this time, the chemical species containing an unreacted carbon atom (ie, an excess carbon atom) or the active species thereof does not become a crystalline or amorphous single carbon compound, but an oxygen atom. CO gas, CO 2
It tends to easily become gaseous carbon oxide such as gas. This is probably due to the magnitude of the chemical stability of the reaction product, and in addition, various factors such as the pressure and temperature conditions in the chamber 50, the reaction rates of various elementary reactions of the active species, and their concentrations. It is presumed that this is a result of acting in combination. However, the action mechanism is not limited to these.
【００３２】このように生じたＣＯガス、ＣＯ2ガス等
のガス状の酸化炭素は、ドライポンプ２８及びターボ分
子ポンプ２５によるチャンバ５０内の排気によって、チ
ャンバ５０内から外部へ除去される。こうして、未反応
の余剰な炭素成分は、チャンバ５０内に残留することな
く、チャンバ５０外へ確実に排出される。The gaseous carbon oxides such as CO gas and CO 2 gas thus generated are removed from the inside of the chamber 50 to the outside by exhausting the inside of the chamber 50 by the dry pump 28 and the turbo molecular pump 25. In this way, the unreacted surplus carbon component is reliably discharged out of the chamber 50 without remaining in the chamber 50.
【００３３】ここで、ＳｉＯＣ膜１０２の成膜を行って
いるときの、チャンバ５０内の圧力としては、好ましく
は２０ｍＴｏｒｒ（２．７Ｐａ）以下、特に好ましくは
１０ｍＴｏｒｒ（１．３Ｐａ）以下であると好適であ
る。このチャンバ５０内の圧力が上記上限値を超過する
と、ウェハＷ上に設けられたシャロートレンチ等の凹部
にＳｉＯＣ膜１０２を形成する際に十分な埋め込み性が
得られ難い傾向にあると考えられる。Here, the pressure in the chamber 50 when forming the SiOC film 102 is preferably 20 mTorr (2.7 Pa) or less, particularly preferably 10 mTorr (1.3 Pa) or less. It is suitable. If the pressure in the chamber 50 exceeds the above upper limit, it is considered that there is a tendency that it is difficult to obtain a sufficient filling property when forming the SiOC film 102 in a concave portion such as a shallow trench provided on the wafer W.
【００３４】さらに、ＳｉＯＣ膜１０２の成膜温度（ウ
ェハＷの処理温度）としては、好ましくは２００〜７０
０℃、より好ましくは２００〜４００℃であることが望
ましい。この成膜温度が２００℃未満であると、プラズ
マ中の活性種の濃度を必ずしも十分に増大し難い傾向に
ある。その結果、ＳｉＯＣ膜１０２の成膜効率が低下し
て十分な成膜速度（処理速度）が得られ難い傾向にあ
る。一方、成膜温度が７００℃を超えると、ＳｉＯＣ膜
１０２中において、炭素が遊離叉は析出し易くなると想
定される。Further, the deposition temperature of the SiOC film 102 (processing temperature of the wafer W) is preferably 200 to 70.
It is desirable that the temperature is 0 ° C, more preferably 200 to 400 ° C. If the film forming temperature is lower than 200 ° C., the concentration of the active species in the plasma tends to be not always sufficiently increased. As a result, the film formation efficiency of the SiOC film 102 is reduced, and it tends to be difficult to obtain a sufficient film formation rate (processing speed). On the other hand, when the film formation temperature exceeds 700 ° C., it is assumed that carbon is easily released or precipitated in the SiOC film 102.
【００３５】またさらに、チャンバ５０内に供給する各
ガスの流量としては、好ましくは以下の条件を満たすと
好適である。 ［各ガス供給流量の好適条件］ ・ＳｉＨ4ガス：２５〜２００ｍＬ／ｍｉｎ ・ＣＯ2ガス：２５〜５００ｍＬ／ｍｉｎ ・Ａｒガス：５〜２００ｍＬ／ｍｉｎFurther, the flow rate of each gas supplied into the chamber 50 preferably satisfies the following conditions. [Each gas suitable conditions of the supply flow rate] · SiH 4 gas: 25~200mL / min · CO 2 Gas: 25~500mL / min · Ar Gas: 5~200mL / min
【００３６】さらにまた、ＲＦジェネレータ１４ａ，１
４ｂから印加する高周波電力の周波数としては、好まし
くは１．８〜２．２ＭＨｚ、出力が好ましくは５００〜
５０００Ｗであると好適であり、それぞれ同一であって
も異なっていてもよい。一方、ＲＦジェネレータ１４ｃ
から印加する高周波電力の周波数としては、好ましくは
１３．５６ＭＨｚ、出力が好ましくは０〜５０００Ｗと
される。Further, the RF generators 14a, 1
The frequency of the high-frequency power applied from 4b is preferably 1.8 to 2.2 MHz, and the output is preferably 500 to 2.2 MHz.
It is preferable that the power is 5000 W, and they may be the same or different. On the other hand, the RF generator 14c
Is preferably 13.56 MHz, and the output is preferably 0-5000 W.
【００３７】次に、所定時間、ＳｉＯＣ膜１０２の成膜
を行った後、ＳｉＨ4ガス及びＣＯ2ガスの供給を停止
し、さらに、ＲＦジェネレータ１４ｃからの高周波電力
の印加を停止してバイアス用ＲＦを休止する。この時点
でウェハＷ上へのＳｉＯＣ膜１０２の成膜を実質的に終
了する。その後、ウェハＷの冷却を停止し、ウェハＷの
静電チャック４を切り、ＲＦジェネレータ１４ａ，１４
ｂからコイル１３ａ，１３ｂへの高周波電力の印加を停
止すると共に、Ａｒガスの供給を停止する。Next, after forming the SiOC film 102 for a predetermined time, the supply of the SiH 4 gas and the CO 2 gas is stopped, and the application of the high-frequency power from the RF generator 14c is stopped to stop the bias. Pause RF. At this point, the formation of the SiOC film 102 on the wafer W is substantially completed. After that, the cooling of the wafer W is stopped, the electrostatic chuck 4 of the wafer W is cut off, and the RF generators 14a, 14
The application of high-frequency power from b to the coils 13a and 13b is stopped, and the supply of Ar gas is stopped.
【００３８】また、チャンバ５０内に供給されてＳｉＯ
Ｃ膜１０２の成膜に使用された後の排ガス中には、Ｓｉ
ＯＣ等の副生成物が含まれており、このような副生成物
がチャンバ５０やスロットル弁チャンバ２２等の内部に
若干付着することがある。これを除去するために、チャ
ンバ５０からウェハＷを搬出した後、必要であれば、ド
ライクリーニングを実施する。Further, the SiO.sub.
The exhaust gas after being used for forming the C film 102 contains Si
By-products such as OC are included, and such by-products may slightly adhere to the inside of the chamber 50, the throttle valve chamber 22, and the like. To remove this, after unloading the wafer W from the chamber 50, dry cleaning is performed if necessary.
【００３９】このドライクリーニングは、例えばウェハ
Ｗを一枚叉は数枚処理する毎に実施することができる。
この場合には、例えば、まず、ゲートバルブ２４を閉じ
て、チャンバ５０とターボ分子ポンプ２５とを隔離す
る。その状態で、チャンバ５０内をドライポンプ２８で
直接真空引きする。チャンバ５０内が所定の圧力となっ
た後、ガス供給源１１ｃのＡｒガスをリアクターキャビ
ティ１８に所定量だけ流す。チャンバ５０内の圧力がマ
イクロ波プラズマを発生し得る程度の値以上となった
ら、マイクロ波ジェネレータ１９によりマイクロ波を印
加し、プラズマを発生させる。This dry cleaning can be performed, for example, every time one or several wafers W are processed.
In this case, for example, first, the gate valve 24 is closed to isolate the chamber 50 from the turbo-molecular pump 25. In this state, the inside of the chamber 50 is directly evacuated by the dry pump 28. After the pressure in the chamber 50 reaches a predetermined pressure, a predetermined amount of Ar gas from the gas supply source 11c flows into the reactor cavity 18. When the pressure in the chamber 50 becomes equal to or higher than a value that can generate microwave plasma, the microwave is applied by the microwave generator 19 to generate plasma.
【００４０】次いで、ガス供給源１１ｄのＮＦ3ガスを
リアクターキャビティ１８に徐々に流し始めると共に、
Ａｒガスの流量を徐々に減じていく。 ＮＦ3ガスはプラ
ズマ中で解離され、主として活性種であるフッ素ラジカ
ル（Ｆ*）が生じる。このフッ素ラジカルは、ガス供給
ライン１７を通してチャンバ５０に送られ、チャンバ５
０、スロットル弁チャンバ２２等の内部に存在する副生
成物（ＳｉＯＣ等）と反応する。副生成物とフッ素ラジ
カル等との反応生成物は気相に移行し、チャンバ５０の
外部へ排出される。このようなドライクリーニングによ
り、副生成物がチャンバ５０等から有効に除去される。Next, the NF 3 gas from the gas supply source 11d is gradually started to flow into the reactor cavity 18, and
The flow rate of the Ar gas is gradually reduced. The NF 3 gas is dissociated in the plasma, and mainly generates fluorine radicals (F * ) as active species. This fluorine radical is sent to the chamber 50 through the gas supply line 17 and
0: Reacts with by-products (such as SiOC) existing inside the throttle valve chamber 22 and the like. The reaction product of the by-product and the fluorine radical or the like shifts to the gas phase and is discharged to the outside of the chamber 50. By such dry cleaning, by-products are effectively removed from the chamber 50 and the like.
【００４１】そして、Ａｒガスの供給を停止してから、
例えば数分間ドライクリーニングを継続した後、マイク
ロ波ジェネレータ１９によるマイクロ波の印加を停止す
ると共に、ＮＦ3ガスの供給を停止する。それから、ド
ライポンプ２８によりチャンバ５０内のガスを排気し、
チャンバ５０内のパージを行う。After stopping the supply of the Ar gas,
For example, after the dry cleaning is continued for several minutes, the application of the microwave by the microwave generator 19 is stopped, and the supply of the NF 3 gas is stopped. Then, the gas in the chamber 50 is exhausted by the dry pump 28,
Purge the chamber 50.
【００４２】このように構成されたＣＶＤ装置１及びこ
れを用いた本発明による気相堆積方法によれば、先に述
べたように、ＳｉＨ4ガス及びＣＯ2ガスをチャンバ５０
内に供給し、これらのガスをプラズマにより解離叉はイ
オン化して生じせしめた活性種をウェハＷ上で反応させ
てウェハＷのＳｉ層１０１上にＳｉＯＣ膜１０２を形成
させる。このＳｉＯＣ膜１０２は、炭素原子を含んでお
り、層間絶縁膜として十分な低誘電率が発現され得るも
のである。According to the CVD apparatus 1 configured as described above and the vapor deposition method according to the present invention using the same, as described above, the SiH 4 gas and the CO 2 gas are supplied to the chamber 50.
The active species generated by dissociating or ionizing these gases by plasma are reacted on the wafer W to form the SiOC film 102 on the Si layer 101 of the wafer W. The SiOC film 102 contains carbon atoms and can exhibit a sufficiently low dielectric constant as an interlayer insulating film.
【００４３】そして、このＳｉＯＣ膜１０２の成膜の際
に発生する未反応の余剰な炭素原子を含む活性種等は、
炭素単体として析出せずに、酸素原子を含む化学種叉は
その活性種と結合してＣＯ、ＣＯ2等のガス状の酸化炭
素となる傾向にある。よって、副生成物としての炭素単
体の発生が十分に抑制されるので、チャンバ５０の内
壁、支持部材３上、等にクリーニングが困難な炭素単体
が付着してしまうことを十分に防止できる。その結果、
チャンバ５０の保守性の低下及びチャンバ５０の交換頻
度の増大を抑えることができると共に、ＳｉＯＣ膜１０
２を成膜した後の他の処理プロセスへ悪影響を防止でき
る。The active species and the like containing unreacted surplus carbon atoms generated during the formation of the SiOC film 102 are as follows:
It does not precipitate as carbon alone but tends to combine with chemical species containing oxygen atoms or its active species to form gaseous carbon oxides such as CO and CO 2 . Therefore, since the generation of simple carbon as a by-product is sufficiently suppressed, it is possible to sufficiently prevent the simple carbon that is difficult to clean from adhering to the inner wall of the chamber 50, the support member 3, and the like. as a result,
It is possible to suppress a decrease in the maintainability of the chamber 50 and an increase in the frequency of replacement of the chamber 50, and to suppress
2 can be prevented from adversely affecting other processing processes after film formation.
【００４４】また、ＣＶＤ装置１が、ＨＤＰ式のＣＶＤ
装置なので、プラズマ中の活性種の濃度を十分に高める
ことができ、これによりＳｉＯＣ膜１０２の成膜速度
（成長速度）を十分に向上できる。しかも、ＳｉＯＣ膜
１０２の緻密化を促進できる利点がある。The CVD apparatus 1 is an HDP type CVD.
Since the apparatus is used, the concentration of active species in the plasma can be sufficiently increased, whereby the film formation rate (growth rate) of the SiOC film 102 can be sufficiently improved. In addition, there is an advantage that the densification of the SiOC film 102 can be promoted.
【００４５】さらに、第１及び第２のガスとして、それ
ぞれＳｉＨ4ガス及びＣＯ2ガスを用いており、これらの
ガスは、工業上の利用性、経済性、取扱性等に極めて優
れるので、プロセス管理が煩雑となることを防止でき
る。また、ＳｉＯＣの形成に必要且つ好適な活性種が生
成され易く、それら活性種のプラズマ中の濃度を十分に
高め得る。よって、得られるＳｉＯＣ膜１０２の生成効
率を向上できる。しかも、不純物濃度が十分に低減され
た高純度のガスを得易いので、ＳｉＯＣ膜１０２の膜質
を一層改善できる。Further, SiH 4 gas and CO 2 gas are used as the first and second gases, respectively. These gases are extremely excellent in industrial use, economy, handling, etc. The management can be prevented from becoming complicated. Further, active species necessary and suitable for forming SiOC are easily generated, and the concentration of the active species in plasma can be sufficiently increased. Therefore, the efficiency of forming the obtained SiOC film 102 can be improved. In addition, since a high-purity gas having a sufficiently reduced impurity concentration can be easily obtained, the quality of the SiOC film 102 can be further improved.
【００４６】またさらに、ＳｉＯＣ膜１０２の成膜にお
いて、その成膜温度を２００〜７００℃、より好ましく
は２００〜４００℃の範囲内の温度となるように調節す
るので、十分な成膜速度を達成でき且つ膜中に炭素単体
が析出することを防止できる。これらにより、ウェハＷ
の処理速度が更に増大されてスループットが向上される
と共に、ＳｉＯＣ膜１０２の誘電率の上昇を抑止可能で
ある。さらに、成膜温度を４００℃以下とすれば、膜中
での炭素単体の析出等を一層確実に防止でき、特に、Ｓ
ｉＯＣ膜１０２の下層であるＳｉ層１０１との界面に炭
素単体が析出して集積してしまうおそれを十分に抑制で
きる。その結果、ＳｉＯＣ膜１０２の誘電率の上昇を一
層十分に抑止できる。Furthermore, in forming the SiOC film 102, the film forming temperature is adjusted to be in the range of 200 to 700 ° C., more preferably 200 to 400 ° C. This can be achieved and the deposition of simple carbon in the film can be prevented. With these, the wafer W
The processing speed is further increased, the throughput is improved, and an increase in the dielectric constant of the SiOC film 102 can be suppressed. Further, when the film forming temperature is set to 400 ° C. or lower, precipitation of simple carbon in the film can be more reliably prevented.
It is possible to sufficiently suppress the possibility that carbon alone precipitates and accumulates at the interface with the Si layer 101 which is the lower layer of the iOC film 102. As a result, an increase in the dielectric constant of the SiOC film 102 can be more sufficiently suppressed.
【００４７】なお、上述したガス供給源１１ａからチャ
ンバ５０内に供給する第１のガスは、ＳｉＨ4（モノシ
ラン）ガスに限定されず、分子中にケイ素原子を少なく
とも一つ有する水素化ケイ素、つまり、メタン列炭化水
素の炭素をケイ素で置換した分子形を有するもの（シラ
ン類）であればよく、水素化ケイ素を構成する少なくと
も一つの水素原子が、分岐状、直鎖状又は環状の炭化水
素基、ハロゲン原子、不飽和結合を有する基、叉は、芳
香環を有する基で置換されたものでもよい。これらのシ
ラン類のなかで未置換のシラン類としては、上述のＳｉ
Ｈ4、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）等が挙げられる。The first gas supplied from the gas supply source 11a into the chamber 50 is not limited to SiH 4 (monosilane) gas, but is a silicon hydride having at least one silicon atom in a molecule, ie, silicon hydride. It is only necessary that the compound has a molecular form in which carbon of methane series hydrocarbon is substituted with silicon (silanes), and at least one hydrogen atom constituting silicon hydride is a branched, straight-chain or cyclic hydrocarbon. It may be substituted with a group, a halogen atom, a group having an unsaturated bond, or a group having an aromatic ring. Among these silanes, unsubstituted silanes include the aforementioned Si
H 4 and disilane (Si 2 H 6 ).
【００４８】また、置換シラン類としては、水素化ケイ
素の少なくとも一つの水素原子がアルキル基で置換され
たもの（アルキルシラン類）を例示でき、より具体的に
は、メチルシラン等のシリル基を有するもの、或いは、
ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメトルシラ
ン、１，１，１−トリメチルジシラン、ヘキサメチルジ
シラン等が挙げられる。さらに、ガス供給源１１ｂから
チャンバ５０内に供給する第２のガスは、ＣＯ2ガスに
限定されず、例えば、ＣＯ、二酸化三炭素（Ｃ3Ｏ2）、
二酸化五炭素（Ｃ5Ｏ2）等の酸化炭素のガス、叉は、カ
ルボニル基を有するエーテル化合物若しくはエステル化
合物等のガスを用いてもよい。Examples of the substituted silanes include those in which at least one hydrogen atom of silicon hydride is substituted with an alkyl group (alkylsilanes), and more specifically, those having a silyl group such as methylsilane. Thing or
Examples thereof include dimethylsilane, trimethylsilane, tetramethysilane, 1,1,1-trimethyldisilane, and hexamethyldisilane. Further, the second gas supplied from the gas supply source 11b into the chamber 50 is not limited to CO 2 gas, but may be, for example, CO, tricarbon dioxide (C 3 O 2 ),
A gas of carbon oxide such as pentacarbon dioxide (C 5 O 2 ) or a gas such as an ether compound or an ester compound having a carbonyl group may be used.
【００４９】またさらに、加熱部として、支持部材３内
に電気ヒーター等の加熱手段を設けてもよい。さらにま
た、ウェハＷの処理温度の調節方法としては、例えば以
下の方法を用いることができる。すなわち、（１）ウェ
ハＷの裏面側の所定位置に設置された図示しない温度セ
ンサと、この温度センサ及びＲＦジェネレータ１４ａ，
１４ｂ叉は上記の電気ヒーターに接続された温度制御部
（図示せず）を用いる。より具体的には、温度センサで
実測されたウェハＷの処理温度値に基づいて、その処理
温度が所望の温度範囲内の値となるように、ＲＦジェネ
レータ１４ａ，１４ｂ叉は上記電気ヒーターの出力を調
整するフィードバック制御が可能である。また、（２）
実際の成膜に先立って、高周波電力の印加条件或いは電
気ヒータによる加熱条件（叉は冷却条件）を予め求めて
おき、実際の成膜時にこれらの条件下で処理を実行して
もよい。Further, a heating unit such as an electric heater may be provided in the support member 3 as a heating unit. Furthermore, as a method of adjusting the processing temperature of the wafer W, for example, the following method can be used. That is, (1) a temperature sensor (not shown) installed at a predetermined position on the back surface side of the wafer W, the temperature sensor and the RF generator 14a,
14b or use a temperature control unit (not shown) connected to the electric heater. More specifically, based on the processing temperature value of the wafer W actually measured by the temperature sensor, the output of the RF generators 14a and 14b or the output of the electric heater is set so that the processing temperature becomes a value within a desired temperature range. Is possible to perform feedback control. Also, (2)
Prior to actual film formation, application conditions of high-frequency power or heating conditions (or cooling conditions) by an electric heater may be obtained in advance, and processing may be performed under these conditions during actual film formation.
【００５０】また、チャンバ５０内のドライクリーニン
グを行うときには、ドライポンプ２８とターボ分子ポン
プ２５とを同時に運転し、この時、ターボ分子ポンプ２
５を介してドライポンプ２８で排気を行ってもよい。或
いは、スロットル弁チャンバ２２はなくてもよい。この
場合には、チャンバ５０の胴部２に、ターボ分子ポンプ
２５、及び、ドライポンプ２８といった補助真空ポンプ
を個別に接続してもよい。このような構成では、成膜処
理に際してはターボ分子ポンプを用いてチャンバ５０内
を減圧し、チャンバ５０内のドライクリーニングに際し
ては補助真空ポンプでチャンバ５０内を減圧することが
できる。When the dry cleaning of the chamber 50 is performed, the dry pump 28 and the turbo molecular pump 25 are simultaneously operated.
The gas may be exhausted by the dry pump 28 via the pump 5. Alternatively, the throttle valve chamber 22 may not be provided. In this case, auxiliary vacuum pumps such as a turbo molecular pump 25 and a dry pump 28 may be individually connected to the body 2 of the chamber 50. In such a configuration, the inside of the chamber 50 can be depressurized using a turbo molecular pump during the film formation process, and the inside of the chamber 50 can be depressurized using the auxiliary vacuum pump during the dry cleaning of the chamber 50.
【００５１】[0051]
【実施例】以下、本発明に係る具体的な実施例について
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。EXAMPLES Hereinafter, specific examples according to the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.
【００５２】〈実施例１〉図１に示すＣＶＤ装置１と同
様の構成を有するＣＶＤ装置（Applied Materials社
製；Ultima HDP-CVDチャンバ）を準備した。このＣＶＤ
装置１に８インチ径のＳｉウェハＷ（ベアウェハ）を収
容した。チャンバ５０内を減圧して所定の圧力とした
後、Ａｒガスを供給し、ＲＦジェネレータ１４ａ，１４
ｂから高周波電力を印加してプラスマを生成させた。そ
れから、ＳｉＨ4ガス、及び、ＣＯ2ガスをチャンバ５０
内に供給し、更にＲＦジェネレータ１４ｃから高周波電
力を印加し、ウェハＷ上にＳｉＯＣ膜１０２が形成され
たウェハＷｂを得た。成膜条件を以下に示す。Example 1 A CVD apparatus (Ultima HDP-CVD chamber, manufactured by Applied Materials) having the same configuration as the CVD apparatus 1 shown in FIG. 1 was prepared. This CVD
The device 1 accommodated an 8-inch diameter Si wafer W (bare wafer). After reducing the pressure inside the chamber 50 to a predetermined pressure, an Ar gas is supplied, and the RF generators 14a and 14a are supplied.
A high frequency power was applied from b to generate a plasma. Then, SiH 4 gas and CO 2 gas are supplied to the chamber 50.
, And high-frequency power was further applied from the RF generator 14c to obtain a wafer Wb having the SiOC film 102 formed on the wafer W. The film forming conditions are shown below.
【００５３】［ＳｉＯＣ膜の成膜条件］ ・チャンバ内圧：１０ｍＴｏｒｒ（１．３Ｐａ） ・成膜温度：７００℃ ・ＳｉＨ4ガス流量：１００ｍＬ／ｍｉｎ ・ＣＯ2ガス流量：２００ｍＬ／ｍｉｎ ・Ａｒガス流量：１３０ｍＬ／ｍｉｎ ・ＲＦジェネレータ１４ａ：周波数２．０ＭＨｚ、出力
５００Ｗ ・ＲＦジェネレータ１４ｂ：周波数２．０ＭＨｚ、出力
１０００Ｗ ・ＲＦジェネレータ１４ｃ：周波数１３．５６ＭＨｚ、
出力０Ｗ[Film formation conditions of SiOC film] Chamber internal pressure: 10 mTorr (1.3 Pa) Film formation temperature: 700 ° C. SiH 4 gas flow rate: 100 mL / min CO 2 gas flow rate: 200 mL / min Ar gas flow rate : 130 mL / min RF generator 14a: frequency 2.0 MHz, output 500 W RF generator 14 b: frequency 2.0 MHz, output 1000 W RF generator 14 c: frequency 13.56 MHz
Output 0W
【００５４】〈チャンバ内の目視観察〉実施例１の成膜
終了後、ウェハＷｂをチャンバ５０外へ搬出し、ドライ
クリーニングを実施することなく、チャンバ５０のドー
ム５を胴部２から取り外し、胴部２及びドーム５の内壁
面並びに支持部材３上等のチャンバ５０内の目視観察を
行った。その結果、チャンバ５０内に炭素単体（カーボ
ン）の付着及び析出は全く認められなかった。<Visual Observation in the Chamber> After the film formation in Example 1, the wafer Wb is carried out of the chamber 50 and the dome 5 of the chamber 50 is removed from the body 2 without performing dry cleaning. Visual observation was performed inside the chamber 50 on the inner wall surfaces of the part 2 and the dome 5 and on the support member 3 and the like. As a result, no deposition or deposition of simple carbon (carbon) was observed in the chamber 50.
【００５５】〈ウェハの目視観察試験１〉実施例１で得
たウェハＷｂ及び実施例１で用いたベアウェハについ
て、目視観察を実施した。図３及び４は、実施例１で得
たウェハＷｂの外観を示す写真である。その結果、ベア
ウェハは、Ｓｉウェハ特有の金属色の光沢面であったの
に対し、実施例１のウェハＷｂは、ベアウェハの金属色
及びＳｉＣ膜に見られる呈色とは明らかに異なる黒色を
呈していた。これより、ウェハＷｂ上には、ＳｉＯＣ膜
１０２が成膜されたと推定される。なお、分光エリプソ
メータにより、ウェハＷｂ上に形成されたＳｉＯＣ膜１
０２の膜厚を測定したところ、約１μｍであった。ま
た、比較のために、ベアウェハ上にＳｉＯ2膜（厚さ約
１μｍ）が形成されたウェハの外観を示す写真を図５及
び６に示す。図３及び４と図５及び６との比較から、実
施例１で得たウェハＷｂがＳｉＯ2膜に見られる呈色と
は異なる黒色を呈することが判明した。このことから
も、ウェハＷｂ上にＳｉＯＣ膜１０２が成膜されたと推
定される。<Wafer Visual Observation Test 1> The wafer Wb obtained in Example 1 and the bare wafer used in Example 1 were visually observed. 3 and 4 are photographs showing the appearance of the wafer Wb obtained in Example 1. As a result, the bare wafer had a glossy surface of a metal color unique to the Si wafer, whereas the wafer Wb of Example 1 exhibited a black color that was clearly different from the metal color of the bare wafer and the color seen in the SiC film. I was From this, it is estimated that the SiOC film 102 was formed on the wafer Wb. The SiOC film 1 formed on the wafer Wb was measured by a spectroscopic ellipsometer.
When the film thickness of No. 02 was measured, it was about 1 μm. For comparison, FIGS. 5 and 6 show photographs showing the appearance of a wafer having an SiO 2 film (about 1 μm thick) formed on a bare wafer. Comparison of FIGS. 3 and 4 with FIGS. 5 and 6 revealed that the wafer Wb obtained in Example 1 exhibited a black color different from the coloration seen in the SiO 2 film. From this, it is estimated that the SiOC film 102 was formed on the wafer Wb.
【００５６】〈屈折率測定試験１〉実施例１で得たウェ
ハＷｂ（図３及び４に示すウェハ）及びベアウェハ上に
ＳｉＯ2膜を形成させたウェハ（図５及び６に示すウェ
ハ）について、エリプソメータ（Ellipsometer：ＫＬＡ
−Ｔｅｎｃｏｒ社製、ＵＶ１２８０ＳＥ、使用波長２５
０〜７５０ｎｍ）により屈折率測定を実施した。なお、
測定は、ウェハ表面の９箇所に対して実施し、それらの
測定値の平均値を算出した。その結果、実施例１のウェ
ハＷｂの屈折率が１．４５であったのに対し、ＳｉＯ2
膜が形成されたウェハの屈折率は、１．４６であり、両
者の示す屈折率には有意な差異があることが確認され
た。この結果及び〈目視観察試験１〉で認められた表面
色の結果から、更なる確実性をもって、実施例１のウェ
ハＷｂ上にＳｉＯＣ膜１０２が成膜されたと考えられ
る。<Refractive Index Measurement Test 1> The wafer Wb (wafer shown in FIGS. 3 and 4) obtained in Example 1 and a wafer having a SiO 2 film formed on a bare wafer (wafer shown in FIGS. 5 and 6) are described below. Ellipsometer (KLA)
-Tencor, UV1280SE, working wavelength 25
(0 to 750 nm). In addition,
The measurement was performed at nine locations on the wafer surface, and the average of the measured values was calculated. As a result, while the refractive index of the wafer Wb of Example 1 was 1.45, SiO 2
The refractive index of the wafer on which the film was formed was 1.46, and it was confirmed that there was a significant difference between the two refractive indexes. From this result and the result of the surface color observed in <Visual observation test 1>, it is considered that the SiOC film 102 was formed on the wafer Wb of Example 1 with further certainty.
【００５７】[0057]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の気相堆積
方法及び装置によれば、炭素原子を含んで更なる低誘電
率が発現され得る層間絶縁膜をウェハ等の基体上に形成
できると共に、その層間絶縁膜の成膜に際してチャンバ
内が炭素で汚されることを十分に防止できる。As described above, according to the vapor deposition method and apparatus of the present invention, an interlayer insulating film containing carbon atoms and capable of exhibiting a further low dielectric constant can be formed on a substrate such as a wafer. At the same time, the inside of the chamber can be sufficiently prevented from being contaminated with carbon when the interlayer insulating film is formed.
【図１】本発明による気相堆積装置の好適な一実施形態
を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a preferred embodiment of a vapor deposition apparatus according to the present invention.
【図２】図２（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明による気相堆
積方法によってウェハ上にＳｉＯＣ膜の形成を行ってい
る状態を模式的に示す工程図である。FIGS. 2A and 2B are process diagrams schematically showing a state in which a SiOC film is formed on a wafer by a vapor deposition method according to the present invention.
【図３】実施例１で得たウェハの外観を示す写真であ
る。FIG. 3 is a photograph showing the appearance of the wafer obtained in Example 1.
【図４】実施例１で得たウェハの外観を示す写真であ
る。FIG. 4 is a photograph showing the appearance of the wafer obtained in Example 1.
【図５】ＳｉＯ2膜が形成されたウェハの外観を示す写
真である。FIG. 5 is a photograph showing an appearance of a wafer on which an SiO 2 film is formed.
【図６】ＳｉＯ2膜が形成されたウェハの外観を示す写
真である。FIG. 6 is a photograph showing an appearance of a wafer on which an SiO 2 film is formed.
１…ＣＶＤ装置（気相堆積装置）、１０ａ，１０ｂ…ガ
ス供給ライン（第１のガス供給部、第２のガス供給
部）、１１ａ…ガス供給源（第１のガス供給部）、１１
ｂ…ガス供給源（第２のガス供給部）、１３ａ，１３ｂ
…コイル（プラズマ生成部、加熱部）、１４ａ，１４ｂ
…ＲＦジェネレータ（プラズマ生成部、加熱部）、５０
…チャンバ、１０２…ＳｉＯＣ膜、Ｗ…ウェハ（基
体）。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... CVD apparatus (gas phase deposition apparatus), 10a, 10b ... Gas supply line (1st gas supply part, 2nd gas supply part), 11a ... Gas supply source (1st gas supply part), 11
b: gas supply source (second gas supply unit), 13a, 13b
... coils (plasma generating section, heating section), 14a, 14b
... RF generator (plasma generator, heater), 50
... chamber, 102 ... SiOC film, W ... wafer (substrate).
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/768 Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｊ (72)発明者 横田 純 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 小関 勝成 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 田畑 篤 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 太田 殖 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA14 BA42 CA04 CA12 FA02 KA24 KA30 5F033 RR01 RR21 SS01 SS02 SS15 WW03 XX24 5F045 AA08 AB31 AC01 AC02 AD06 AD07 AD08 AD09 AD10 AD11 AE17 AE19 AF03 BB14 BB16 CB05 DP03 DP04 EB06 EE12 EH02 EH11 EH20 EM05 EM10 5F058 BA20 BC20 BF07 BF23 BF31 BF36 BF37 BG01 BG02 BG03 BG04 BJ01 BJ02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/768 H01L 21/90 J (72) Inventor Jun Yokota 14-3 Shinsen, Narizumi, Narita-shi, Chiba Pref. Applied Materials Japan Co., Ltd. (72) Inventor Katsunari Koseki 14-3 Shinizumi, Narita City, Chiba Pref. Inside Applied Materials Japan Co., Ltd. 3 Nogehira Industrial Park Applied Materials Japan Co., Ltd. (72) Inventor Ota Nori 14-3 Shinizumi, Narita City, Chiba Prefecture Nogehei Industrial Park Applied Materials Japan Co., Ltd. F-term (reference) CA12 FA02 KA24 KA30 5F033 RR01 RR21 SS01 SS02 SS15 WW03 XX24 5F04 5 AA08 AB31 AC01 AC02 AD06 AD07 AD08 AD09 AD10 AD11 AE17 AE19 AF03 BB14 BB16 CB05 DP03 DP04 EB06 EE12 EH02 EH11 EH20 EM05 EM10 5F058 BA20 BC20 BF07 BF23 BF31 BF36 BF37 BG01 BG02 B01B02
Claims (5)
原子を含有して成る化合物を形成せしめる気相堆積方法
であって、 チャンバ内に基体を収容する基体収容工程と、 前記チャンバ内に、シラン類を含む第１のガスと、炭素
原子及び酸素原子を含有して成る第２のガスとを供給す
るガス供給工程と、 前記チャンバ内にプラズマを生成せしめるプラズマ生成
工程と、を備える気相堆積方法。1. A vapor deposition method for forming a compound containing a silicon atom, an oxygen atom and a carbon atom on a substrate, comprising: a substrate accommodating step of accommodating the substrate in a chamber; A gas supply step of supplying a first gas containing silanes and a second gas containing carbon atoms and oxygen atoms; and a plasma generation step of generating plasma in the chamber. Deposition method.
のガスとしてモノシラン叉はジシランを用い、且つ、前
記第２のガスとして二酸化炭素を用いる、ことを特徴と
する請求項１記載の気相堆積方法。2. In the gas supply step, the first
2. The vapor deposition method according to claim 1, wherein monosilane or disilane is used as said gas, and carbon dioxide is used as said second gas.
基体の処理温度が２００〜７００℃の範囲内の温度とな
るように該基体を加熱する、ことを特徴とする請求項１
叉は２に記載の気相堆積方法。3. The method according to claim 1, wherein, in the plasma generating step, the substrate is heated so that a processing temperature of the substrate is in a range of 200 to 700 ° C.
Or the vapor deposition method according to 2.
原子を含有して成る化合物が形成される気相堆積装置で
あって、 前記基体が収容されるチャンバと、 前記チャンバ内にシラン類を含む第１のガスを供給する
第１のガス供給部と、 前記チャンバ内に炭素原子及び酸素原子を含有して成る
第２のガスを供給する第２のガス供給部と、 前記チャンバ内にプラズマを生成させるプラズマ生成部
と、 前記チャンバ内に配置され、前記基体を所定の温度に加
熱する加熱部と、を備える気相堆積装置。4. A vapor-phase deposition apparatus for forming a compound containing silicon, oxygen and carbon atoms on a substrate, comprising: a chamber in which the substrate is accommodated; and silanes in the chamber. A first gas supply unit for supplying a first gas containing carbon, a second gas supply unit for supplying a second gas containing carbon atoms and oxygen atoms in the chamber, and a plasma in the chamber. And a heating unit disposed in the chamber and heating the substrate to a predetermined temperature.
スとしてモノシラン叉はジシランを前記チャンバ内に供
給するものであり、前記第２のガス供給部が、前記第２
のガスとして二酸化炭素を前記チャンバ内に供給するも
のである、ことを特徴とする請求項４記載の気相堆積装
置。5. The first gas supply unit supplies monosilane or disilane as the first gas into the chamber, and the second gas supply unit supplies the second gas to the second gas supply unit.
5. The vapor deposition apparatus according to claim 4, wherein carbon dioxide is supplied into said chamber as said gas.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007150086A (en) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Fujitsu Ltd | Method of manufacturing semiconductor device |
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- 2000-10-30 JP JP2000331235A patent/JP2002151506A/en active Pending
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