(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低誘電率（low−k）を有する炭素−窒素（ＣＮ）膜を含む半導体装置を製造する方法であり、前記方法は：
マイクロ波プラズマ源を含むプロセスチャンバ内に基板を準備し、
前記プロセスチャンバ内に、炭素−窒素分子内結合を持つガスを含む、非−金属−含有プロセスガスを導入し；
前記プロセスガスからプラズマを形成し；及び
前記基板を前記プラズマに暴露して、主成分として炭素及び窒素を持つ炭素−窒素（ＣＮ）膜を形成する、ことを含み、
ここで、前記非−金属−含有プロセスガスは、窒素又はアンモニアを含まない、
方法。
【請求項２】
前記マイクロ波プラズマ源がラジアルラインスロットアンテナを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記炭素−窒素分子内結合を持つガスが、トリメチルアミン、ジメチルエチルアミン、ジエチルメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、エチルアミン又はそれらの組合せから選択されるアルキルアミンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記炭素−窒素分子内結合を持つガスが、ＨＣＮ、ＣＨ３ＣＮ、ＮＣＣＮ又はＸ−ＣＮ（Ｘは、ハロゲンである）、又はこれらの２以上の組合せを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
さらに、前記基板を支持する基板ホルダーに高周波（ＲＦ）バイアス電圧を提供することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記プラズマの電子温度が、炭素−窒素分子内結合を持つ前記ガス内のＣ−Ｈ結合の結合エネルギーよりも小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
低誘電率（low−k）を有するシリコンドープ炭素−窒素（Ｓｉ−ドープＣＮ）膜を含む半導体装置の製造方法であり、前記方法は：
マイクロ波プラズマ源を含むプロセスチャンバ内に基板を準備し；
前記プロセスチャンバ内に、シリコン含有ガス及び炭素−窒素分子内結合を持つガスを含む非−金属−含有プロセスガスを導入し；
前記プロセスガスからプラズマを形成し；及び
前記基板を前記プラズマに暴露して主成分として炭素及び窒素を持ち、０．１から１０原子％のＳｉを持つシリコンドープ炭素−窒素（Ｓｉ−ドープＣＮ）膜を形成する、ことを含み、
ここで、前記非−金属−含有プロセスガスは、窒素又はアンモニアを含まない、
方法。
【請求項８】
前記炭素−窒素分子内結合を持つガスが、トリメチルアミン、ジメチルエチルアミン、ジエチルメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、エチルアミン又はそれらの組合せからなる群から選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記シリコン−含有ガスが、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）及びＳｉａＨｂＸｃ（ここでＸはハロゲンであり、ａ、ｂ、ｃは１以上の整数である）化合物からなる群から選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
低誘電率（low−k）を有するシリコンドープ炭素−窒素−酸素（Ｓｉ−ドープＣＮＯ）膜を含む半導体装置の製造方法であり、前記方法は：
マイクロ波プラズマ源を含むプロセスチャンバ内に基板を準備し；
前記プロセスチャンバ内に、酸素−含有ガス、炭素−窒素分子内結合を持つガス、及びシリコン−含有ガスを含む非−金属−含有プロセスガスを導入し；
前記プロセスガスからプラズマを形成し；及び
前記基板を前記プラズマに暴露して主成分として炭素、窒素及び酸素を持ち、０．１から１０原子％のＳｉを持つシリコンドープ炭素−窒素−酸素（Ｓｉ−ドープＣＮＯ）膜を形成する、ことを含み、
ここで、前記非−金属−含有プロセスガスは、窒素又はアンモニアを含まない、
方法。
【請求項１１】
前記炭素−窒素分子内結合を持つガスが、トリメチルアミン、ジメチルエチルアミン、ジエチルメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、エチルアミン又はそれらの組合せから選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記酸素−含有ガスが、Ｏ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ又はＮＯ２又はこれらの２以上の組合せを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記シリコン−含有ガスが、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）及びＳｉａＨｂＸｃ（ここでＸはハロゲンであり、ａ、ｂ、ｃは１以上の整数である）化合物からなる群から選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記炭素−窒素分子内結合が、単結合（Ｃ−Ｎ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記炭素−窒素分子内結合が、二重結合（Ｃ＝Ｎ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記炭素−窒素分子内結合が、三重結合（Ｃ≡Ｎ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記炭素−窒素分子内結合が、単結合（Ｃ−Ｎ）である、請求項７に記載の方法。
【請求項１８】
前記炭素−窒素分子内結合が、二重結合（Ｃ＝Ｎ）又は三重結合（Ｃ≡Ｎ）である、請求項７に記載の方法。
【請求項１９】
前記炭素−窒素分子内結合が、単結合（Ｃ−Ｎ）である、請求項１０に記載の方法。
【請求項２０】
前記炭素−窒素分子内結合が、二重結合（Ｃ＝Ｎ）又は三重結合（Ｃ≡Ｎ）である、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロ波プラズマを用いる誘電膜堆積方法に関する。ここで本出願は、２０１０年１１月４日出願の米国仮特許出願第６１／４１０１５５号（参照番号ＲＬＳＡ−００３Ｐｒｏ）に関し、それに基づく優先権を主張するものであり、この全内容は参照されて本明細書に援用される。本出願は、２０１１年３月２８日出願の米国非仮特許出願第１３／０７３９５７号（参照番号ＲＬＳＡ−００３）に関し、それに基づく優先権を主張するものであり、この全内容は参照されて本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
現在の厚さ及び誘電率スケーリングは、将来の銅（Ｃｕ）キャッピング／エッチングストップ技術のために未だに困難な問題が残されており、バリア特性を改善する密度と、密度の増加により増加する誘電率との間のトレードオフが存在する。困難な問題には、前記低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）層間誘電率層（ＩＬＤ）とＣｕとの良好な接着性を持つ材料を同定すること、Ｃｕ漏れ拡散及び拡散防止でのＨ２Ｏ２／Ｏ２、エレクトロマイグレーション及び漏れ、及びＩＬＤエッチングやフォトレジストアッシングなどのＣｕ相互接続プロセスとの適合性が含まれる。
【０００３】
現在の低誘電率ＳｉＣＮ及びＳｉＣＯキャッピング層技術のスケーリングは継続されることが予想されるが、しかし、現在のＳｉＮ／ＳｉＣＮ／ＳｉＣＯ材料はこれらの寸法では失格すると予想されることから、４．０未満の誘電率を持つ単層厚キャッピング層の実現可能性についての研究の必要性がある。他の大きな影響のある研究課題は、選択的に堆積された金属キャッピング層（コバルト金属など）又は自己配列ＣｕＳｉＮバリア層を実装することで、前記誘電キャッピング層／エッチングストップ層を省くことである。また、前記上部側キャッピング層として、自己配列単層（ＳＡＭ）の初期の研究は、表面酸化物が低減され、面内Ｃｕ輸送及び電気漏れを低減されることを示している。しかし、アミノフェニル末端ＳＡＭでの最良の結果は、ＳｉＮ層の漏れ性能のわずか５０％であることが示された。
【０００４】
加えて、可能性のある解決方法を保証するために、上部側Ｃｕキャッピング層としてのＳＡＭに関するいくつかの問題に対応する必要があり、これには：低誘電率ＩＬＤ堆積適合性（熱安定性、プラズマ損傷など）、Ｃｕ低誘電率ＩＬＤ及び上部低誘電率ＩＬＤ接着性、Ｃｕ及びＯ２／Ｈ２Ｏ拡散に対する拡散バリア性能、及び相互接続プロセスとの整合性（湿式／乾式エッチング、ＣＭＰなど）が含まれる。これらの材料についての問題に対応するためにさらなる研究が必要とされるその他の候補であるキャッピング層材料は、限定されるものではないが：−Ｃ：Ｈ、ＣＮｘ及びＢＣＮｘが含まれ、これらは低誘電率（３．９未満）を示し、相互接続とある程度の適合性を持ち、かつＣｕ拡散を防止する能力を示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、マイクロ波プラズマを用いる誘電膜堆積方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施態様は、マイクロ波プラズマ源、例えばラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）を含むマイクロ波プラズマ源を用いて誘電膜を形成する方法を記載する。前記誘電膜は、例えばＣＮ、ＣＮＯ、Ｓｉ−ドープＣＮ膜及びＳｉ−ドープＣＮＯ膜を含む低誘電率膜を含むことができる。
【０００７】
一つの実施態様によると、半導体装置を形成する方法が提供される。前記方法は、マイクロ波プラズマ源を含むプロセスチャンバ内に基板を準備し、炭素−窒素分子内結合（例えば、Ｃ−Ｎ、Ｃ＝Ｎ、又はＣ≡Ｎ）を持つ堆積ガスを含む非−金属−含有プロセスガスを、前記プロセスチャンバ内に導入し、前記プロセスガスからプラズマを形成し、及び前記基板を前記プラズマに暴露して炭素−窒素−含有膜を前記基板上に堆積する、ことを含む。ある実施態様では、炭素−窒素分子内結合を持つ堆積ガスは、アルキルアミンガス又はＲ−ＣＮガスを含み得、ここでＲは、例えばＨ、ＮＣ又はハロゲンであり得る。
【０００８】
一つの実施態様では、前記炭素−窒素−含有膜は、炭素−窒素（ＣＮ）膜を含み得る。
【０００９】
他の実施態様では、前記非−金属−含有プロセスガスは、さらに酸素−含有ガスを含むことができ、及び前記炭素−窒素−含有膜が、炭素−窒素−酸素（ＣＮＯ）膜を含むことができる。
【００１０】
さらに他の実施態様では、前記非−金属−含有プロセスガスは、さらにシリコン−含有ガスを含むことができ、及び前記炭素−窒素−含有膜が、シリコンドープ炭素−窒素（Ｓｉ−ドープＣＮ）膜を含むことができる。
【００１１】
さらに他の実施態様では、前記非−金属−含有プロセスガスは、さらにシリコン−含有ガスと酸素−含有ガスを含むことができ、及び前記炭素−窒素−含有膜が、シリコンドープ炭素−窒素−酸素（Ｓｉ−ドープＣＮＯ）膜を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一つの実施態様による炭素−窒素−含有膜を形成するためのフロー図である。
【図２】図２は、本発明の一つの実施態様による炭素−窒素（ＣＮ）膜を形成するためのフロー図である。
【図３】図３は、本発明の一つの実施態様による炭素−窒素−酸素（ＣＮＯ）膜を形成するためのフロー図である。
【図４】図４は、本発明の一つの実施態様によるシリコンドープ炭素−窒素（Ｓｉ−ドープＣＮ）膜を形成するためのフロー図である。
【図５】図５は、本発明の一つの実施態様によるシリコンドープ炭素−窒素−酸素（Ｓｉ−ドープＣＮＯ）膜を形成するためのフロー図である。
【図６】図６は、本発明の一つの実施態様による、基板上に誘電膜を形成するためのラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）プラズマ源を含むプラズマプロセスシステムの模式図である。
【図７】図７は、本発明の一つの実施態様による、基板上に誘電膜を形成するためのラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）プラズマ源を含む、他のプラズマプロセスシステムの模式図である。
【図８】図８は、図７のプラズマプロセスシステムのガス供給ユニットの平面図である。
【図９】図９は、図７のプラズマプロセスシステムのアンテナ部分の部分的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
マイクロ波プラズマを用いる、低誘電膜を含む誘電膜を基板上に堆積するための方法が種々の実施態様で説明される。前記低誘電膜は、ＳｉＯ２（ｋ〜３．９）よりも低い誘電率を持ち、３．５より低く、３より低く、２．５より低く又は２より低い。当業者は、種々の実施態様が、具体的な１以上の詳細がなく又は他の置換及び／又は追加手段、材料又は部品を用いて実施され得ることが理解できるであろう。他の例では、よく知られる構造、材料、又は操作などは、本発明の実施態様の側面を曖昧にすることを避けるために、詳細に示されず又は説明されない。同様に、説明の目的で、具体的な数字、材料及び構成は、本発明の完全な理解を与えるために設定される。さらに、理解されるべきことは、図に示される種々の実施態様は、説明のために描かれており、必ずしも寸法通りではない、ということである。
【００１４】
本明細書を通じて、「一つの実施態様」とは、実施態様に関連して説明される具体的な構成、構造、材料又は特徴が、本発明の少なくとも１つの実施態様に含まれるが、それらが全ての実施態様に存在することを意味するものではない、ことを意味する。従って、本明細書を通じて種々の箇所での用語「一つの実施態様において」とは、必ずしも本発明の同じ実施態様を意味する必要はない。
【００１５】
半導体製造において、低誘電膜（ｌｏｗ−ｋ）ＩＬＤ、低誘電層、半導体回路を覆う機密シールなどの低誘電保護層、低誘電エッチングストップ層及びその他の層を形成するための新たな一般的な方法への要求が存在する。本発明の実施態様は、マイクロ波プラズマを用いる低誘電膜を堆積するための方法を提供し、この方法は、低電子温度及び高プラズマ密度で特徴付けられ、進展が要求されている低誘電などの材料性質を持つ、ＣＮ、ＣＮＯ、Ｓｉ−ドープＣＮ及びＳｉ−ドープＣＮＯ膜の堆積を可能にする。
【００１６】
本発明の実施態様により、例えばラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）プラズマプロセスシステムであるマイクロ波プラズマ源の使用は図６から９に示され、ユーザーが、前記プラズマ中で、例えば５電子ボルト（ｅＶ）より低い、４．５ｅＶより低い、４ｅＶより低い又は３．５ｅＶより低い、低電子温度を選択することを可能にする。ある例では、前記電子温度は、３．０から３．５ｅＶの間、３．５ｅＶから４．０ｅＶの間、又は４．０から４．５ｅＶの間とすることができる。前記電子温度は、開裂させるプロセスガスの望ましい分子結合からみて選択され、それにより、前記マイクロ波プラズマ中の前記ガス開裂を制御し、かつ基板上に誘電膜を形成するために反応するガス種の生成を制御することができる。本発明の実施態様により、マイクロ波プラズマ条件は、堆積される誘電膜の膜組成、膜密度及び誘電率（ｋ）を含む前記材料性質を制御するために使用され得る。かかる目標とされる結合開裂は、通常のプラズマ源を用いては不可能であり、というのは通常のプラズマ源は高電子温度分布を形成し（例えば１０ｅＶより高い）、前記プラズマ中のガス分子を種々の分子断片に開裂させ、形成されるガス種の制御がほとんど又は全くできないこととなり、従って、前記低誘電膜の材料性質の制御が限定的となるからである。
【００１７】
表Ｉは、Ｃ、Ｎ及びＨ間での結合エネルギーを示す。
【００１８】
【表１】
0006025735.tif 000002
表Ｉは、Ｃ、Ｎ及びＨの間の単結合は、次の順に増加することを示す：３．１７ｅＶ（Ｃ−Ｎ）＜３．６１（Ｃ−Ｃ）＜４．３０ｅＶ（Ｎ−Ｈ）＜４．４９ｅＶ（４．４９）。さらに、Ｃ及びＮ間の二重結合の典型的結合エネルギーは次の順で増加する：Ｃ＝Ｃで６．３９ｅＶ＜Ｃ＝Ｎで６．４０ｅＶ。さらになお、Ｃ及びＮ間の三重結合の典型的結合エネルギーは次の順で増加する：Ｃ≡Ｃで８．７３ｅＶ＜Ｃ≡Ｎで９．２７ｅＶ＜Ｎ≡Ｎで９．７９ｅＶ。
【００１９】
誘電膜堆積のために使用される多くのプロセスガスは、表Ｉに示される化学結合のいくつかを含む。本発明の実施態様は、ユーザーが、低エネルギー化学結合を目標とし、かつそれをプラズマプロセス環境で開裂させ、一方では他の高エネルギー化学結合は開裂されない、前記プラズマ中の電子温度を選択することを可能にする。このことは、低電子温度プラズマ（例えば、５ｅＶ未満の電子温度）を生成するマイクロ波プラズマ源を用いることで達成され得る。対照的に、従来の高周波（ＲＦ）プラズマ源は、例えば１０ｅＶよりも高い電子温度を持つプラズマを生成する。かかる従来のＲＦプラズマは、表Ｉにあげられる化学結合のほとんど全てを開裂させ、それにより、形成される膜の材料性質の制御がほとんどできないこととなる。例えば、誘電膜の堆積のために使用され得る多くのプロセスガスは、Ｃ−Ｈ結合を含み、プラズマ中でのＣ−Ｈ結合の開裂は、前記堆積された誘電膜中に望ましくない高いＨを含有することとなり得る。
【００２０】
本発明の一つの実施態様によると、表Ｉを参照して、プロセスガス中のＣ−Ｈ結合（４．３０ｅＶ）よりも低い電子温度を持つマイクロ波プラズマが、プラズマ中でＣ−Ｈ結合の開裂を防止又は低減させるために選択され、それにより堆積された誘電膜中のＨ−含有量を低減させることができる。一例では、トリメチルアミンガス（Ｎ（ＣＨ３）３）がプロセスガス中で使用されることができ、４．３ｅＶ未満、例えば４ｅＶ以下の電子温度が選択されると、Ｎ（ＣＨ３）３分子中の１以上のＣ−Ｎ結合が開裂されるが、ＣＨ３化学基中のＣ−Ｈ結合は開裂されないことが予想され得る。これは、誘電膜の堆積において望ましい低Ｈ−含有量を与える結果となる。他の例では、Ｒ−Ｃ≡Ｎ分子がプロセスガス中で使用されることができ、Ｃ≡Ｎ結合（９．２７ｅＶ）の電子温度より低いが、Ｒ−Ｃ結合よりは高い（例えば、Ｃ−Ｃ結合の３．６１ｅＶ）電子温度を選択されることで、Ｃ≡Ｎ結合を開裂することなくＲ−Ｃ結合を開裂させることが可能となる。形成されたＣ≡Ｎガス種は、その後、例えばＣＮ、ＣＮＯ、Ｓｉ−ドープＣＮ及びＳｉ−ドープＣＮＯなどの種々の誘電膜のためのＣ≡Ｎ構成部分を与えることができる。ここで、Ｒは、例えば、Ｈ、ＮＣ又はハロゲンを表す。
【００２１】
図１は、本発明の一つの実施態様による炭素−窒素−含有膜を形成するためのフロー図１００である。前記フロー図１００は、１０２で、マイクロ波プラズマ源を含むプラズマプロセスシステムのプロセスチャンバ内に基板を準備することを含む。前記マイクロ波プラズマ源は、例えばラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）を含み、図６から９に模式的に示される。前記基板は、例えば、半導体基板であってよく、例えばシリコン基板、シリコン−ゲルマニウム基板、ガラス基板、ＬＣＤ基板又はＧａＡｓなどの化合物半導体基板であり得る。基板サイズは、例えば２００ｍｍウェハ、３００ｍｍウェハ又はさらに大きいウェハ又は基板であり得る。
【００２２】
１０４で、炭素−窒素分子内結合を持つ堆積ガスを含む非−金属−含有プロセスガスが前記プロセスチャンバ内に導入される。前記プロセスチャンバ内のガス圧力は、例えば約１０ｍＴｏｒｒと約２０Ｔｏｒｒの間、例えば約１００ｍＴｏｒｒと約１０Ｔｏｒｒの間、又は約１００ｍＴｏｒｒと約５Ｔｏｒｒの間で維持され得る。さらに、前記基板は、基板温度が、約−５０℃と約８００℃の間、例えば約２５℃、約１００℃、約２００℃、約３００℃又は約４００℃で維持され得る。又は、前記基板温度は、約４００℃と約７００℃の間である得る。ある例では、約３５０℃以下の基板温度が、温度感受性の基板上に誘電膜を堆積する際に要求され得る。これらの場合には、前記基板温度は、約−５０℃と約３５０℃の間、約−５０℃と約３５０℃の間又は約１００℃と約３５０℃の間であり得る。
【００２３】
本発明の実施態様によると、前記−金属−含有プロセスガス及び前記堆積された炭素−窒素−含有膜は、金属元素を含まない。炭素−窒素分子内結合を持つ堆積ガスには、アルキルアミンガス又はＲ−ＣＮガスが含まれ得る。前記アルキルアミンガスは、トリメチルアミン（（Ｎ（ＣＨ３）３）、ジメチルエチルアミン（Ｎ（ＣＨ３）２（Ｃ２Ｈ５））、ジエチルメチルアミン（Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＣＨ３）、トリエチルアミン（Ｎ（Ｃ２Ｈ５）３）、ジメチルアミン（ＮＨ（ＣＨ３）２）、ジエチルアミン（ＮＨ（Ｃ２Ｈ５）２）、メチルアミン（ＮＨ２ＣＨ３）、エチルアミン（ＮＨ２Ｃ２Ｈ５）又はそれらの組合せから選択され得る。前記Ｒ−ＣＮガスは、ＨＣＮ、ＣＨ３ＣＮ、ＮＣＣＮ及びＸ−ＣＮから選択され、ここでＸはハロゲンである。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩから選択され得る。ある実施態様では、前記非−金属−含有プロセスガスはさらに、酸素−含有ガスを含み得る。前記酸素−含有ガスは、例えば、Ｏ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ及びＮＯ２から選択され得る。なお他の実施態様では、前記非−金属−含有プロセスガスはさらに、シリコン−含有ガスを含み得る。前記シリコン−含有ガスは、例えば、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）及びＳｉａＨｂＸｃ化合物から選択され、ここでＸはハロゲンを表し、ａ、ｂ、ｃは１よりも大きい整数である。例示ＳｉａＨｂＸｃ化合物は、ＳｉＨ２Ｃｌ２及びＳｉＨＣｌ３を含む。さらに、前記非−金属−含有プロセスガスはさらにアルゴン（Ａｒ）又はヘリウムを含み得る。
【００２４】
１０６では、前記マイクロ波プラズマ源により前記プロセスガスの励起から前記プロセスチャンバ内にプラズマが形成される。前記プラズマは、低誘電膜の堆積を可能にする低電子温度及び高プラズマ密度により特徴付けられ得る。高プラズマ密度は、イオン密度が、約又は１ｘ１０１１／ｃｍ３を超え、例えば約１ｘ１０１１／ｃｍ３から約１ｘ１０１３／ｃｍ３又はそれ以上であり得る。
【００２５】
１０８で、前記基板が前記プラズマに暴露され、炭素−窒素−含有膜を基板上に堆積する。本発明の実施態様によると、前記炭素−窒素−含有膜は、主成分として炭素及び窒素を持つ炭素−窒素（ＣＮ）膜を含むことができ、及び前記非−金属−含有プロセスガスは、アルキルアミンガス及び／又はＲ−ＣＮガス又はこれらの組合せ、及び場合によりＡｒ又はＨｅを含むか、これらからなり得る。本発明の他の実施態様によると、前記炭素−窒素−含有膜は、主成分として炭素、窒素及び酸素を持つ炭素−窒素−酸素（ＣＮＯ）膜を含むことができ、及び前記非−金属−含有プロセスガスは、酸素−含有ガス、アルキルアミンガス及び／又はＲ−ＣＮガス及び場合によりＡｒ又はＨｅを含むか、これらからなり得る。本発明の他の実施態様によると、前記炭素−窒素−含有膜は、主成分として炭素及び窒素、０．１から１０原子％のＳｉを持つシリコンドープ炭素−窒素（Ｓｉ−ドープＣＮ）膜を含むことができ、及び前記非−金属−含有プロセスガスは、シリコン−含有ガス、アルキルアミンガス及び／又はＲ−ＣＮガス及び場合によりＡｒ又はＨｅを含むか、これらからなり得る。本発明のなお他の実施態様によると、前記炭素−窒素−含有膜は、主成分として炭素、窒素及び酸素、０．１から１０原子％のＳｉを持つシリコンドープ炭素−窒素−酸素（Ｓｉ−ドープＣＮＯ）膜を含むことができ、及び前記非−金属−含有プロセスガスは、シリコン−含有ガス、酸素−含有ガス、アルキルアミンガス及び／又はＲ−ＣＮガス及び場合によりＡｒ又はＨｅを含むか、これらからなり得る。しかし、前記ＣＮ、ＣＮＯ、Ｓｉ−ドープＣＮ及びＳｉ−ドープＣＮＯ膜はさらに、少量の不純物を含むことができ、例えば水素（Ｈ）又はハロゲンである。前記Ｓｉドープは前記膜の熱安定性を増加させることが意図されている。本発明のいくつかの実施態様によれば、前記ＣＮ、ＣＮＯ、Ｓｉ−ドープＣＮ及びＳｉ−ドープＣＮＯ膜の厚さは、約１０ナノメートル（ｎｍ）と約２００ｎｍの間、又は約２０ｎｍから約１００ｎｍの間であり得る。
【００２６】
図２は、本発明の実施態様による炭素−窒素（ＣＮ）膜を形成するためのフロー図２００である。前記フロー図２００は、図１のフロー図１００と類似し、かつ２０２では、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）を含むマイクロ波プラズマ源を含むプロセスチャンバ内に基板を準備することを含む。２０４では、アルキルアミンガス又はＲ−ＣＮガス及び場合によりＡｒガス又はＨｅガスを含む非−金属−含有プロセスガスが、前記プロセスチャンバに導入される。２０６では、プラズマが、前記マイクロ波プラズマ源により前記プロセスガスの励起から前記プロセスチャンバ内で形成される。２０８では、前記基板が、前記プラズマに暴露されて、前記基板上に炭素−窒素（ＣＮ）膜を堆積する。いくつかの実施態様では、前記ＣＮ膜は、誘電率が、２未満、例えば約１．９を持つ。
【００２７】
図３は、本発明の実施態様による炭素−窒素−酸素（ＣＮＯ）膜を形成するためのフロー図３００である。前記フロー図３００は、図１のフロー図１００と類似し、かつ３０２では、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）を含むマイクロ波プラズマ源を含むプロセスチャンバ内に基板を準備することを含む。３０４では、酸素−含有ガス、アルキルアミンガス又はＲ−ＣＮガス及び場合によりＡｒガス又はＨｅガスを含む非−金属−含有プロセスガスが、前記プロセスチャンバに導入される。３０６では、プラズマが、前記マイクロ波プラズマ源により前記プロセスガスの励起から前記プロセスチャンバ内で形成される。３０８では、前記基板が、前記プラズマに暴露されて、前記基板上に炭素−窒素−酸素（ＣＮＯ）膜を堆積する。
【００２８】
図４は、本発明の実施態様によるシリコン−ドープ炭素−窒素（Ｓｉ−ドープＣＮ）膜を形成するためのフロー図４００である。前記フロー図４００は、図１のフロー図１００と類似し、かつ４０２では、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）を含むマイクロ波プラズマ源を含むプロセスチャンバ内に基板を準備することを含む。４０４では、シリコン−含有ガス、アルキルアミンガス又はＲ−ＣＮガス及び場合によりＡｒガス又はＨｅガスを含む非−金属−含有プロセスガスが、前記プロセスチャンバに導入される。４０６では、プラズマが、前記マイクロ波プラズマ源により前記プロセスガスの励起から前記プロセスチャンバ内で形成される。
４０８では、前記基板が、前記プラズマに暴露されて、前記基板上にシリコン−ドープ炭素−窒素（Ｓｉ−ドープＣＮ）膜を堆積する。
【００２９】
図５は、本発明の実施態様によるシリコン−ドープ炭素−窒素−酸素（Ｓｉ−ドープＣＮＯ）膜を形成するためのフロー図５００である。前記フロー図４００は、図１のフロー図１００と類似し、かつ４０２では、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）を含むマイクロ波プラズマ源を含むプロセスチャンバ内に基板を準備することを含む。５０４では、シリコン−含有ガス、酸素含有ガス、アルキルアミンガス又はＲ−ＣＮガス及び場合によりＡｒガス又はＨｅガスを含む非−金属−含有プロセスガスが、前記プロセスチャンバに導入される。５０６では、プラズマが、前記マイクロ波プラズマ源により前記プロセスガスの励起から前記プロセスチャンバ内で形成される。５０８では、前記基板が、前記プラズマに暴露されて、前記基板上にシリコン−ドープ炭素−窒素−酸素（Ｓｉ−ドープＣＮＯ）膜を堆積する。
【００３０】
図６は、本発明の一つの実施態様による基板上に誘電膜堆積のためのＲＬＳＡプラズマ源を含むプラズマプロセスシステムの模式的図である。前記プラズマプロセスシステム６００で生成されるプラズマは、低電子温度と高プラズマ密度で特徴付けられ、これにより例えば、低誘電（ｌｏｗ−ｋ）ＣＮ、ＣＮＯ、Ｓｉ−ドープＣＮ及びＳｉ−ドープＣＮＯ膜を得ることが可能となる。前記プラズマプロセスシステム６００は、例えば東京エレクトロン株式会社（赤坂、日本）からのＴＲＩＡＳＴＭ  ＳＰＡプロセスシステムであり得る。前記プラズマプロセスシステム６００は、プロセスチャンバ６５０を含み、これは前記プロセスチャンバ６５０の上部に開口部６５１を含み、これは基板６２５よりも大きい。石英又はアルミニウム窒化物又はアルミニウム酸化物から形成される円筒状絶縁上部プレート６５４が、前記開口部６５１を覆うために設けられる。
【００３１】
ガスライン６７２は、前記上部プレート６５４の下の前記プロセスチャンバ６５０の上部の側壁に設けられる。一つの例では、ガスライン６７２の数は、１６であり得る（図６では２のみ示される）。又はガスライン６７２の異なる数が使用され得る。前記ガスライン６７２は、前記プロセスチャンバ６５０の円周方向に配置され得るが、これは本発明において必須ではない。前記非−金属−含有プロセスガスは、前記ガスライン６７２からプロセスチャンバ６５０内に均一にプラズマ領域６５９へ供給される。本発明の実施態様によると、前記非−金属−含有プロセスガスは金属元素を含まない。前記非−金属−含有プロセスガスは、炭素−窒素分子内結合を持つ堆積ガスを含み、及びアルキルアミンガス、Ｒ−ＣＮガス又はこの組合せを含み得る。前記アルキルアミンガスは、トリメチルアミン（（Ｎ（ＣＨ３）３）、ジメチルエチルアミン（Ｎ（ＣＨ３）２（Ｃ２Ｈ５））、ジエチルメチルアミン（Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＣＨ３）、トリエチルアミン（Ｎ（Ｃ２Ｈ５）３）、ジメチルアミン（ＮＨ（ＣＨ３）２）、ジエチルアミン（ＮＨ（Ｃ２Ｈ５）２）、メチルアミン（ＮＨ２ＣＨ３）、エチルアミン（ＮＨ２Ｃ２Ｈ５）又はそれらの組合せから選択され得る。前記Ｒ−ＣＮガスは、ＨＣＮ、ＣＨ３ＣＮ、ＮＣＣＮ及びＸ−ＣＮから選択され、ここでＸはハロゲンである。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩから選択され得る。ある実施態様では、前記非−金属−含有プロセスガスはさらに、酸素−含有ガスを含み得る。記酸素−含有ガスは、例えば、Ｏ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ及びＮＯ２から選択され得る。なお他の実施態様では、前記非−金属−含有プロセスガスはさらに、シリコン−含有ガスを含み得る。前記シリコン−含有ガスは、例えば、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）及びＳｉａＨｂＸｃ化合物から選択され、ここでＸはハロゲンを表し、ａ、ｂ、ｃは１よりも大きい整数である。例示ＳｉａＨｂＸｃ化合物は、ＳｉＨ２Ｃｌ２及びＳｉＨＣｌ３を含む。さらに、前記非−金属−含有プロセスガスはさらにアルゴン（Ａｒ）又はヘリウムを含み得る。
【００３２】
前記プラズマプロセスシステム６００では、マイクロ波パワーは、複数のスロット６６０Ａを持つスロットアンテナ６６０を介して前記上部プレート６５４を通じて前記プロセスチャンバ６５０へ供給される。前記スロットアンテナ６６０は、処理される前記基板に面し、及び前記スロットアンテナ６６０は、例えば銅などの金属プレートから形成され得る。前記マイクロ波パワーを前記スロットアンテナ６６０へ供給するために、導波路６６３が前記上部プレート６５４に設けられ、前記導波路６６３はマイクロ波パワー供給源６６１へ接続されて、例えば約２．５４ＧＨｚの周波数でマイクロ波を生成する。前記導波路６６３は、前記スロットアンテナ６６０に接続された下の端部で共軸導波路６６３Ａを、前記環状導波路６６３Ａの上部表面側へ接続された前記スロットアンテナ６６０に接続された共軸導波路６６３Ｂを、及び前記共軸導波路６６３Ｂの前記上部表面側部に接続された共軸導波路６６３Ｃを含む。さらに、長方形導波路６６３Ｄは、前記共軸導波路変換装置６６３Ｃの前記側部表面及びマイクロ波パワー供給源６６１に接続される。
【００３３】
前記共軸導波路６６３Ｂ内部に、導電性材料の軸部（内部導体）６６２が共軸に設けられ、それにより、前記軸部６６２の１つの端部が前記スロットアンテナ６６０の上部表面の前記中心（又はほぼ中心）部へ接続され、前記軸部６６２の他の端部は、前記共軸導波路６６３Ｂの前記上部表面に接続され、それにより共軸構造を形成する。前記マイクロ波パワーは、例えば、約０．５Ｗ／ｃｍ２から約４Ｗ／ｃｍ２の間である得る。又は、前記マイクロ波パワーは、約０．５Ｗ／ｃｍ２から約３Ｗ／ｃｍ２の間であり得る。前記マイクロ波照射は、マイクロ波周波数が、約３００ＭＨｚから約１０ＧＨｚの範囲、例えば約２．４５ＧＨｚであり、前記プラズマは、約５ｅＶ以下の電子温度を含み、これには１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５又は５ｅＶを含み得る。他の例では、前記電子温度は、５ｅＶ未満、４．５ｅＶ未満、４ｅＶ未満又はさらに３．５ｅＶ未満であり得る。いくつかの例では、前記電子温度は、３．０と３．５ｅＶ、３．５ｅＶと４．０ｅＶ又は４．０と４．５ｅＶとの間であり得る。前記プラズマは、密度として、約１ｘ１０１１／ｃｍ３から約１ｘ１０１３／ｃｍ３又はそれよりも高い。
【００３４】
加えて、前記プロセスチャンバ６５０内に、基板ホルダー６５２が、前記上部プレート６５４に対抗して設けられ、基板６２５（例えばウェハ）を保持及び加熱する。前記基板ホルダー６５２は、ヒーター６５７を含み、これが基板６２５を加熱し、前記ヒーター６５７は抵抗加熱であり得る。又は、前記ヒーター６５７はランプヒーター又は他の任意のタイプのヒーターであり得る。さらに、前記プロセスチャンバ６５０は、排気ライン６５３を含み、これは前記プロセスチャンバ６５０の底部及び真空ポンプ６５５に接続されている。
【００３５】
前記プラズマプロセスシステム６００はさらに、基板バイアスシステム６５６を含み、これは場合により前記基板６２５にバイアスを与えて、基板に吸引されるイオンのエネルギーを制御する。前記基板バイアスシステム６５６は、前記基板ホルダー６５２へパワーを結合させるように構成された基板電源を含む。前記基板電源は、ＲＦ生成装置及びインピダンスマッチングネットワークを含む。前記基板電源は、前記基板ホルダー６５２内の電極を活性化して前記基板ホルダー６５２にパワーを結合するように構成される。前記ＲＦバイアスの典型的周波数は、約０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚの間であり、１３．５６ＭＨｚであり得る。いくつかの例では、前記ＲＦバイアスは、１ＭＨｚ未満、例えば０．８ＭＨｚ未満、０．６ＭＨｚ未満、０．４ＭＨｚ未満又はさらに０．２ＭＨｚ未満であり得る。ひとつの例では、前記ＲＦバイアスは約０．４ＭＨｚである。又は、ＲＦパワーは、多重周波数で前記電極へ供給される。プラズマプロセスのためのＲＦバイアスは、当業者によく知られている。他の実施態様では、前記基板バイアス６５６は、ＤＣ発生装置を含み得る。他の例では、ＲＦバイアスは前記基板ホルダーには提供されず。前記基板ホルダーは、電気的接地されているか、又は電気的に浮いている。いくつかの実施態様によると、前記基板バイアスシステム６５６は、ＤＣ発生装置を含み、これは−５ｋＶから＋５ｋＶの間のＤＣ電圧バイアスを基板ホルダー５５２へ供給することができる。
【００３６】
前記基板バイアスシステム６５６は、さらに場合によりＲＦバイアスパワーをパルスとして適用することを含み、前記パルス周波数は、１Ｈｚを超え、例えば２Ｈｚ、４Ｈｚ、６Ｈｚ、８Ｈｚ、１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、３０Ｈｚ、５０Ｈｚを超えるか又はこれ以上であり得る。例示ＲＦバイアスパワーは、０Ｗから１００Ｗ、１００Ｗから２００Ｗ、２００Ｗから３００Ｗ、３００Ｗから４００Ｗ又は４００Ｗから５００Ｗの間であり得る。留意すべきことは、当業者は、前記基板バイアスシステム６５６のパワーレベルは、処理される基板のサイズに関係することを理解する、ということである。例えば、処理する際に、３００ｍｍＳｉウェハは、２００ｍｍウェハよりもより大きいパワーが必要である。
【００３７】
図６を参照して、制御装置６９９は、マイクロプロセッサ、メモリ、及びデジタルＩ／Ｏポートを持ち、これはプラズマ処理システム６１０との交信及び入力起動を行い、同様にプラスチック処理システム６００からの出力をモニターするために十分な電圧を生成することができる。さらに、前記制御装置６９９は、プロセスチャンバ６５０、真空ポンプ６５５、ヒーター６５７、及びマイクロ波電源６６１に接続され情報交換する。前記メモリに記憶されたプログラムは、記憶されたプロセス手順により、前記プラズマ処理処理６００の部品を制御するために使用される。制御装置６９９の一例はＵＮＩＸ−系ワークステーションである。又は、前記制御装置６９９は、汎用コンピュータ、デジタル信号処理システムなどとして実装され得る。
【００３８】
前記プラズマ処理システム６００の低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）膜の堆積は、基板温度を約−２５℃から約８００℃、例えば約１００℃から２００℃、約３００℃又は約４００℃の間の温度が含まれる。又は前記基板温度は約４００℃から約７００℃の間であり得る。いくつかの実施態様では、約３５０℃以下の基板温度が、温度感受性のある基板上に誘電体を堆積する場合には必要となり得る。この場合、基板温度は、約−５０℃から約３５０℃、約−５０℃から約３５０℃、又は約１００℃から約３５０℃の間である。前記プロセスチャンバ６５０の圧力は、例えば、約１０ｍＴｏｒｒから約２０Ｔｏｒｒ、又は１００ｍＴｏｒｒから約１０Ｔｏｒｒ又は約１００ｍＴｏｒｒから約５Ｔｏｒｒの間である。
【００３９】
図７は、本発明のひとつの実施態様による、基板上に誘電体膜を堆積するためのラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）プラズマ源を含む他のプラズマ処理システムの模式的図である。この図に示されるように、前記プラズマ処理装置１０は、プロセスチャンバ２０（真空チャンバ）、アンテナユニット５０（ＲＬＳＡ）及び基板ホルダー２１を含む。前記プロセスチャンバ２０の内部は、プラズマ生成領域Ｒ１でプラズマガス供給ユニット３０の下に位置され、及び基板ホルダー２１側でのプラズマ拡散領域Ｒ２に概ね区分けされている。前記プラズマ生成領域Ｒ１で生成されるプラズマは、電子温度が数電子ボルト（ｅＶ）である。前記プラズマが前記プラズマ拡散領域Ｒ２内に拡散すると、前記膜形成プロセスが実施され、前記基板ホルダー２１に近いプラズマの電子温度は約２ｅＶ未満の値に低下する。前記基板ホルダー２１は前記プロセスチャンバ２０の底部上中心に位置し、基板Ｗを収容する収容ユニットとして作用する。前記収容テーブル２１内に、絶縁部２１ａ、冷却ジャケット２１ｂ及び基板温度を制御するための温度制御ユニット（図示されていない）が含まれる。
【００４０】
前記プロセスチャンバ２０の上部は開放端部である。前記プラズマガスユニット３０は、前記基板ホルダー２１に対抗して設けられ、図示されていないが、Ｏリングなどの密閉部材により前記プロセスチャンバ２０の上部に接続される。前記プラズマガス供給ユニット３０は、絶縁窓としてまた機能するが、酸化アルミニウムや石英などの材料から形成され、かつその平坦表面は例えば仮想ディスク形状を持ち、基板ホルダー２１に面する。複数のガス供給穴３１が、基板ホルダーに対抗する側で、前記プラズマガス供給ユニット３０の平坦表面上に設けられる。複数のガス供給穴３１は、ガスフローチャンネル３２を介してプラズマガス供給ポート３３と連通する。プラズマガス供給源３４は、例えばアルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス又は他の不活性ガスなどを、前記プラズマガス供給ポート３３へ与える。前記プラズマガスはその後均一にプラズマ生成領域Ｒ１へ、前記複数のガス供給穴３１から供給される。
【００４１】
前記プラズマ処理システム１０はさらに、プロセスガス供給ユニット４０を含み、これは前記プラズマ生成領域Ｒ１とプラズマ拡散領域Ｒ２との間の前記プロセスチャンバ２０の実質的に中心に位置する。前記プロセスガス供給ユニット４０は、例えばマグネシウム（Ｍｇ）を含むアルミニウム合金やステンレス鋼などの導電性材料からできている。前記プラズマガス供給ユニット３０と類似して、複数のガス供給穴４１が、前記プロセスガス供給ユニット４０の平面表面上に設けられる。前記プロセスガス供給ユニット４０の平坦表眼は、前記基板ホルダー２１に対抗して位置され、仮想ディスク形状を持つ。
【００４２】
前記プロセスチャンバ２０はさらに、前記プロセスチャンバ２０の底部に接続される排気ライン２６、前記排気ラインを圧力制御弁２８と接続する真空ライン２７、及び真空ポンプ２９を含む。前記圧力制御弁２８は、前記プロセスチャンバ２０内に望ましい圧力を達成するために使用され得る。
【００４３】
前記プロセスガス供給誘電体ユニット４０の平面図が図８に示される。この図に示されるように、格子状ガスフローチャンネル４２（これはシャワープレートとも呼ばれる）は、前記プロセスガス供給ユニット４０内に形成される。前記格子状ガスフローチャンネル４２は、垂直方向に形成される前記複数のガス供給穴４１の上端部で連通する。前記複数のガス供給穴４１の下端部は前記収容テーブル２１に面して開口する。前場合と同様に、前記複数のガス供給穴４１は、格子状ガスフローチャンネル４２を介してプロセスガス供給ポート４３と流通する。
【００４４】
さらに、複数の開口部４４が、前記プロセスガス供給ユニット４０に形成され、複数の開口部４４が垂直方向で前記プロセスガス供給ユニット４０を通過する。前記複数の開口部４４は前記プロセスガス、例えばアルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス又はその他の不活性ガスを、前記収容テーブル２１側でプラズマ拡散領域Ｒ２内に通過させる。図８に示されるように、複数の開口部４４は、隣接するガスフローチャンネル４２の間に形成される。
【００４５】
前記プロセスガスが、例えば３つの別々のプロセスガス供給源４５から４７により、前記プロセスガス供給ポート４３へ供給される。前記プロセスガス供給源４５から４７は、それぞれ、シリコン含有ガス（例えばＳｉＨ４）、炭素−窒素分子内結合（例えばＮＭｅ３）及び酸素含有ガス（例えばＯ２）に対応する。図７をまた参照して、前記プラズマガス及び前記プロセスガスの組合せは、非−金属含有プロセスガスを形成する。前記非−金属−含有プロセスガスの流速、前記堆積ガス及びシリコン−含有ガスの流速は、１０ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍに設定され得る。Ａｒガスなどのプラズマガスの流速は、１００ｓｃｃｍから２０００ｓｃｃｍの範囲で設定され得る。例えばＯ２などの酸素含有ガスの流速は、１０ｓｃｃｍから１００ｓｃｃｍの範囲で設定され得る。プラズマガス及びプロセスガスとして使用され得るガスのより詳細は図６を参照して上で説明される。さらに、プロセスチャンバ圧力及び基板温度を含む使用され得るプロセスパラメータのより詳細は図６を参照して上で説明される。
【００４６】
前記堆積ガス、シリコン含有ガス及び酸素含有ガスの１つ以上が、前記格子状ガスフローチャンネル４２を流通し、前記複数のガス供給穴４１を介して前記プラズマガス拡散領域Ｒ２内に均一に供給される。前記プラズマガス処理システム１０はさらに、４つの弁（Ｖ１からＶ４）を含み、４つの流速制御装置（ＭＦＣ１からＭＦＣ４）を含み、それぞれが、前記プラズマガス供給、堆積ガス、シリコン含有ガス及び酸素含有ガスの供給を制御する。
【００４７】
外部マイクロ波生成装置５５は、所定の周波数、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を共軸導波路５４を介して前記アンテナユニット５０へ供給する。前記共軸導波路５４は、内部コンダクター５４Ｂ及び外部コンダクター５４Ａを含む。前記マイクロ波生成装置５５からのマイクロ波は、前記プラズマガス供給ユニット３０の直下で、プラズマ生成領域Ｒ１内で電場を生成し、それにより、前記プラズマガス、例えばアルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス又は他の不活性ガスを前記プロセスチャンバ２０内部で励起させる。
【００４８】
図９は、アンテナユニット５０（ＲＬＳＡ）の部分断面図を示す。この図に示されるように、前記アンテナユニット５０は、平坦なアンテナ本体５１、ラジアルラインスロットプレート５２及びマイクロ波波長を短くするための誘電体板を含む。前記平坦アンテナ本体５１は、開放端部を持つ底部表面を持つ環状形状を持つ。前記ラジアルラインスロットプレート５２は、前記平坦アンテナ本体５１の開放端部底部表面を閉じるように形成される。前記平坦アンテナ本体５１及びラジアルラインスロットプレート５２は、平坦中空環状形状導波管を持つ導体材料からできている。
【００４９】
複数のスロット５６が、前記ラジアルラインスロットプレート５２上に設けられて円偏波を生成する。前記複数のスロット５６は、その間にすこしギャップをもつ実質的にＴ−字型に配置され、共中心円形パターン又は円周方向への螺旋形パターンで形成される。前記スロット５６ａ及び５６ｂはお互いに直交することから、２つの直行する偏波成分を含む円偏波は、平面波として前記ラジアルラインスロットプレート５２から放射される。
【００５０】
前記誘電体板５３は、低損失誘電材料、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）やシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）などで作られ、これは前記ラジアルラインスロットプレート５２と前記平坦アンテナ本体５１の間に設けられる。図６に示されるように、前記ラジアルラインスロットプレート５２は、図６には示されていないが、密閉部材を用いて前記プロセスチャンバ２０上に設けて、前記ラジアルラインスロットプレート５２がカバープレート２３と緊密接触させる。前記カバープレート２３は、前記プラズマガス供給ユニット３０の上部表面に位置され、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などのマイクロ波透過性誘電材料から形成されている。
【００５１】
図７を参照して、外部高周波数電源２２が電気的に基板ホルダー２１にマッチングネットワーク２５を介して接続される。前記外部高周波電源２２は、所定の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚのＲＦバイアス電源を生成し、基板Ｗへ引かれるイオンのエネルギーを制御する。前記電源２２はさらに、場合により、ＲＦバイアスパワーをパルスで与えることができるように構成され、パルス周波数として、１Ｈｚを超え、例えば２Ｈｚ、４Ｈｚ、６Ｈｚ、８Ｈｚ、１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、３０Ｈｚ、５０Ｈｚ又はそれ以上である。例示的ＲＦバイアスパワーは、０Ｗから１００Ｗの間、１００Ｗから２００Ｗの間、２００Ｗから３００Ｗの間、３００Ｗから４００Ｗの間又は、４００Ｗから５００Ｗの間であり得る。留意すべきことは、当業者であれば、前記電源２２のパワーレベルは処理される基板のサイズに依存するということを理解する、ということである。例えば、３００ｍｍウェハは、処理の際に２００ｍｍウェハよりもより大きなパワーを必要とする。前記プラズマ処理システム１０はさらにＤＣ電圧生成装置３５を含み、これは場合により、−５ｋＶから＋５ｋＶの間のＤＣ電圧バイアスを前記基板ホルダー２１に与えることができる。
【００５２】
炭素−窒素−含有膜の形成の際、前記プラズマガス、例えばＡｒガスは、前記プラズマガス供給ユニット３０を用いて前記プロセスチャンバ内に導入され得る。他方で、堆積ガス、シリコン含有ガス及び酸素含有ガス及びキャリアガスとしてのＡｒが、前記プラズマガス供給ユニット４０を用いて前記プロセスチャンバ内に導入され得る。図７に示されるように、前記堆積ガス、シリコン含有ガス及び酸素含有ガスはまた、前記プラズマガス吸収ユニット３０を用いて前記プロセスチャンバ２０へ導入され得る。
【００５３】
ここまで、半導体装置のための、マイクロ波プラズマ源を用いた炭素−窒素−含有膜の形成の複数の実施態様につき記載してきた。前記本発明の実施態様の記載は、説明をするために与えられたものである。本発明を開示された正確な形態に限定することは意図されていない。この記載及び以下の特許請求の範囲は、本発明を説明のために使用され、限定的に解釈されるために使用されない用語を含む。例えばここで（特許請求の範囲を含む）使用される「上」は、膜が、基板上に直接接触することを要求するものではなく、第２の膜又は他の構造が前記膜と基板の間に存在し得る。
【００５４】
当業者は、前記開示に照らして多くの変形例は可能であることを理解する。当業者は、図面に示される種々の部品につき、均等な組合せ及び置換につき理解する。従って、本発明の範囲は、この詳細な記載により限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲にのみ限定されるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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