(57)【要約】【課題】不純物添加絶縁膜を化学気層成長させて成膜する際に、所望の不純物濃度が安定して得られるようにする。【解決手段】チャンバー内に一種類または複数種類のプロセスガスを導入しつつ、高周波電力を印加してプラズマを発生させ、チャンバー内圧力を圧力制御バルブにより一定に制御し、前記チャンバー内の雰囲が安定した後に、前記圧力制御バルブの開度を一定に保持し、不純物含有ガスを導入する。これにより、不純物含有ガスを導入する成膜の初期段階における圧力安定性を高めることができ、所望の不純物濃度を安定に得ることが可能となる。【選択図】図２
2008060095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物添加絶縁膜を基板上に化学気層成長させる成膜方法であって、チャンバー内に一種類または複数種類のプロセスガスを導入しつつ、高周波電力を印加してプラズマを発生させ、チャンバー内圧力を圧力制御バルブにより一定に制御し、前記チャンバー内の雰囲が安定した後に、前記圧力制御バルブの開度を一定に保持し、不純物含有ガスを導入する成膜方法。
【請求項２】
プロセスガスがケイ素含有プロセスガスであり、不純物含有ガスがハロゲン含有ガスである請求項１の成膜方法。
【請求項３】
予め、チャンバー内にプロセスガスと不純物含有ガスとを導入しつつ、高周波電力を印加してプラズマを発生させ、チャンバー内圧力を圧力制御バルブにより一定に制御する状態において成膜し、その際の前記圧力制御バルブの開度とそのバルブ開度で成膜された絶縁膜の膜中不純物濃度のデータを採集し、採集したデータからバルブ開度と膜中不純物濃度との関係式を求め、一定に保持するバルブ開度を、前記関係式より、所望の膜中不純物濃度に対応する値として算出する、請求項１記載の成膜方法。
【請求項４】
一定に保持したバルブ開度値とそのバルブ開度で成膜された絶縁膜の膜中不純物濃度値とを先に採集したデータに追加し、追加後のデータを用いて、先に求めたバルブ開度と膜中不純物濃度との関係式を更新する、請求項３記載の成膜方法。
【請求項５】
バルブ開度を一定に保持する間のチャンバー内圧力をモニターし、膜中不純物濃度が許容範囲を逸脱する圧力域として予め設定された設定圧力域の圧力値が検知されたときに成膜処理を停止する、請求項１の成膜方法。
【請求項６】
請求項１の成膜方法を実施するプラズマＣＶＤ装置であって、真空排気可能なチャンバーと、前記チャンバー内にプロセスガスおよび不純物含有ガスを供給するガス供給手段と、チャンバー内圧力を制御する圧力制御バルブと、プラズマを発生させる高周波電力供給手段と、前記圧力制御バルブの開度と膜中不純物濃度とについて予め求められた関係式より所望の膜中不純物濃度に対応するバルブ開度を算出する第１の演算部と、前記圧力制御バルブを、まず前記チャンバー内圧力が一定になるように制御し、前記チャンバー内の雰囲が安定した後に前記第１の演算部で算出されたバルブ開度に一定に保持する制御部とを有するプラズマＣＶＤ装置。
【請求項７】
一定に保持されたバルブ開度およびそのバルブ開度で成膜された絶縁膜の膜中不純物濃度のデータを記憶する記憶部と、前記記憶部に新たに記憶されるデータをそれまでに蓄積されたデータに追加し、先に求められた関係式を更新する第２の演算部とを有する請求項６記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項８】
バルブ開度を一定に保持する間のチャンバー内圧力を、膜中不純物濃度が許容範囲を逸脱する圧力域として予め設定された設定圧力域に対して比較し、比較結果に基づいて成膜処理の継続あるいは停止を判断する判定部を有する請求項６記載のプラズマＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は成膜方法およびプラズマＣＶＤ装置に関し、より詳細には不純物添加絶縁膜を化学気層成長させる成膜方法およびプラズマＣＶＤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造における主要工程の一つに薄膜を形成する工程があり、また薄膜を形成する工程で用いられている方法の一つに化学気層成長法（ＣＶＤ法）がある。半導体デバイスの寸法形状は小さくなり続けており、集積度が高まるにつれて、膜の特性を規定範囲に保つことが重要になってきている。このような状況で、少なくともアルミニウム合金を含む配線の層を他層から絶縁するとともに配線間を絶縁する絶縁層について、誘電率を引き下げること、また近接した配線間の空隙を充填する能力を向上することが重要性を増してきた。
【０００３】
絶縁層の誘電率や空隙充填という課題に対する有望な解決策の一つは、酸化ケイ素膜にハロゲン元素を添加することである。そのなかでフッ素は、他のハロゲン元素よりも腐食性が低いので、一般に二酸化ケイ素膜用の好適なドーパントとされている。そしてフッ素は、ＳｉＯＦ網状構造全体の分極率を低下させる陰性元素なので、酸化ケイ素膜の誘電率を下げると考えられている。またフッ素はエッチング核種なので、フッ素を含んだ膜が堆積している時にその膜をフッ素がエッチングすると考えられ、この同時堆積／エッチング効果により、空隙充填特性が向上する。かかるフッ素を添加した酸化ケイ素膜はフッ化ケイ素ガラス（ＦＳＧ）膜とも呼ばれている。
【０００４】
低い誘電率を有し空隙充填性にも優れたＦＳＧ膜を形成する成膜装置として、たとえば特許文献１に、高密度プラズマ（ＨＤＰ）ＣＶＤ装置が開示されている。この高密度プラズマＣＶＤ装置は、図９に示すように、チャンバー３０、ソースプラズマシステム３１、バイアスプラズマシステム３２、ガス供給システム３３、圧力制御システム３４を有している。
【０００５】
ソースプラズマシステム３１は、トップコイル３５とサイドコイル３６を含み、これらはドーム３７に取り付けられていて、各コイル３５，３６に各々ソースＲＦジェネレータ３８、ソースＲＦジェネレータ３９より給電され、またガス供給システム３３よりチャンバー３０のトップ、サイド部にアルゴン（もしくは同種の重い不活性ガス）及び原料ガスが供給されることで、プラズマが発生される。
【０００６】
バイアスプラズマシステム３２は、バイアスＲＦジェネレータ４０とバイアスマッチングネットワーク４１を含み、基板支持部材４２をチャンバー３０に結合し、これらは相補型電極として働く。バイアスプラズマシステム３２は、ソースプラズマシステム３１によって生成されたプラズマ核種の基板Ｗの表面への移送を促進し、充填しようとする空隙側面の堆積をエッチングすることにより、空隙充填率を増加させる。
【０００７】
圧力制御システム３４は、圧力計４３と圧力制御バルブ４４を含み、チャンバー圧力値を圧力計４３により測定し、希望の（又は目標の）圧力値との比較により、目標圧力値に対応して記憶された圧力テーブルから比例（Proportional）、積分（Integral）、及び微分（Differential）の各値（ＰＩＤ）を求め、ＰＩＤ値に従って圧力制御バルブ４４を自動調節することにより、チャンバー圧力を目標圧力値に制御する。
【特許文献１】特開平１１−８２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＣＶＤ法による成膜時の圧力制御方法としては、流入するガス量に関わらず排気速度を独立して調整することでチャンバー内の全圧を制御（ＡＰＣ制御）する方法、つまりチャンバー内に滞在するガスの平均時間（レジデンスタイム）を制御する圧力制御システムを用いる方法が一般的である。上述した特許文献１の高密度プラズマＣＶＤ装置の圧力制御システムもその一種である。
【０００９】
しかしこのような圧力制御方法では、圧力計の故障やゼロ点ズレが発生すると、目標とする圧力値（もしくはレジデンスタイム）に正確に制御することができず、安定した膜特性を再現することが困難となる。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑み、所望の不純物濃度が安定して得られる成膜方法およびプラズマＣＶＤ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の成膜方法は、不純物添加絶縁膜を基板上に化学気層成長させる成膜方法であって、チャンバー内に一種類または複数種類のプロセスガスを導入しつつ、高周波電力を印加してプラズマを発生させ、チャンバー内圧力を圧力制御バルブにより一定に制御し、前記チャンバー内の雰囲が安定した後に、前記圧力制御バルブの開度を一定に保持し、不純物含有ガスを導入することを特徴とする。これにより、不純物含有ガスを導入する成膜の初期段階における圧力安定性を高めることができ、所望の不純物濃度を安定に得ることが可能となる。
【００１２】
プロセスガスとしてケイ素含有プロセスガス、不純物含有ガスとしてハロゲン含有ガスを使用することができる。
予め、チャンバー内にプロセスガスと不純物含有ガスとを導入しつつ、高周波電力を印加してプラズマを発生させ、チャンバー内圧力を圧力制御バルブにより一定に制御する状態において成膜し、その際の前記圧力制御バルブの開度とそのバルブ開度で成膜された絶縁膜の膜中不純物濃度のデータを採集し、採集したデータからバルブ開度と膜中不純物濃度との関係式を求め、一定に保持するバルブ開度を、前記関係式より、所望の膜中不純物濃度に対応する値として算出するのが都合よい。このようにして算出したバルブ開度値に保持する制御を行うことで、所望の膜中不純物濃度、つまり任意に設定される膜中不純物濃度を得ることが可能となり、半導体デバイスの不純物濃度要求を満足させる膜特性を得ることが可能となる。
【００１３】
一定に保持したバルブ開度値とそのバルブ開度で成膜された絶縁膜の膜中不純物濃度値とを先に採集したデータに追加し、追加後のデータを用いて、先に求めたバルブ開度と膜中不純物濃度との関係式を更新するのが好ましい。これは、実際の成膜処理で得るデータをフィードバックして関係式を更新するというもので、設備の経時変化に応じた関係式となるため、設備の経時変化に関わらず安定した成膜処理が可能となり、半導体デバイスの不純物濃度要求を満足させる膜特性を得ることが可能となる。
【００１４】
バルブ開度を一定に保持する間のチャンバー内圧力をモニターし、膜中不純物濃度が許容範囲を逸脱する圧力域として予め設定された設定圧力域の圧力値が検知されたときに成膜処理を停止することを特徴とする。基板処理単位で異常を検知し、成膜処理を停止するもので、後続の不良の発生を抑えることができる。
【００１５】
本発明のプラズマＣＶＤ装置は、上記の成膜方法を実施するプラズマＣＶＤ装置であって、真空排気可能なチャンバーと、前記チャンバー内にプロセスガスおよび不純物含有ガスを供給するガス供給手段と、チャンバー内圧力を制御する圧力制御バルブと、プラズマを発生させる高周波電力供給手段と、前記圧力制御バルブの開度と膜中不純物濃度とについて予め求められた関係式より所望の膜中不純物濃度に対応するバルブ開度を算出する第１の演算部と、前記圧力制御バルブを、まず前記チャンバー内圧力が一定になるように制御し、前記チャンバー内の雰囲が安定した後に前記第１の演算部で算出されたバルブ開度に一定に保持する制御部とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、一定に保持されたバルブ開度およびそのバルブ開度で成膜された絶縁膜の膜中不純物濃度のデータを記憶する記憶部と、前記記憶部に新たに記憶されるデータをそれまでに蓄積されたデータに追加し、先に求められた関係式を更新する第２の演算部とを有することを特徴とする。
【００１７】
さらに、バルブ開度を一定に保持する間のチャンバー内圧力を、膜中不純物濃度が許容範囲を逸脱する圧力域として予め設定された設定圧力域に対して比較し、比較結果に基づいて成膜処理の継続あるいは停止を判断する判定部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、チャンバー内圧力を一定にする圧力制御から圧力制御バルブの開度を一定に保持する開度制御に切り替えて成膜することにより、不純物含有ガスを導入する成膜の初期段階における圧力安定性を高めて、所望の不純物濃度を安定に得ることが可能となる。
【００１９】
本発明の成膜方法およびプラズマＣＶＤ装置は、バルブ開度と膜中不純物濃度との関係式を求め、この関係式から、所望の膜中不純物濃度に対応するバルブ開度を算出するようにしたので、任意に設定される膜中不純物濃度を容易に安定に得ることが可能となり、半導体デバイスの不純物濃度要求を満足させる膜特性を得ることが可能となる。
【００２０】
また、実際の成膜処理で得るデータをフィードバックして関係式を更新するようにしたので、設備の経時変化に関わらず安定した成膜処理が可能となり、このことによっても、半導体デバイスの不純物濃度要求を満足させる膜特性を得ることが可能となる。
【００２１】
さらに、チャンバー内圧力をモニターし、膜中不純物濃度が許容範囲を逸脱する圧力域の圧力値が検知されたときに成膜処理を停止するようにしたので、後続の不良の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。
まず、従来方式で不純物添加絶縁膜を成膜した場合に発生する不純物濃度のバラツキについて説明する。図１は、枚葉式で成膜処理する複数の基板の各々について、チャンバー内に導入するガス流量をマスフローコントローラにより一定に制御し、チャンバー圧力を一定にＰＩＤ制御してＦＳＧ膜を成膜したときの、圧力制御バルブ開度と膜中フッ素濃度との関係を示す。導入したガスは、アルゴンガス、酸素、シラン、フッ化ケイ素であり、目標としたチャンバー圧力は６．０ミリｔｏｒｒである。フッ素濃度は成膜終了後に実施する製品管理（設備管理のためでもある）で測定した値である。バルブ開度は平均値であり、バルブ開度全閉を０％，バルブ全開時を１００％とする。
【００２３】
図１に示すデータから、チャンバー圧力一定の制御状態では、バルブ開度の変動量は１１．３５％、フッ素濃度のバラツキは０．３４％である。このようにバルブ開度およびフッ素濃度が変動する原因について考察するに、チャンバーリークは発生しておらず、排気能力の変動はなく、チャンバー内クリーニングも適切に実施したためチャンバー内部から発生する放出ガスは無い。したがって、バルブ開度の変動原因は圧力計の故障（もしくはゼロ点ズレ）であり、それによりチャンバー実圧力値の測定に誤差が生じ、目標とした圧力値（もしくはレジデンスタイム）を得ることが困難になった結果、フッ素濃度バラツキが発生したと推測される。
【００２４】
上記のような不純物濃度のバラツキを抑えるために、本発明ではバルブ開度を一定保持した状態で不純物を添加する成膜処理を行う。本発明に係る成膜処理のフローを図２に簡略に示して説明する。基板予熱ステップ、基板冷却ステップ、及び各ステップでのＲＦパワー及びガス流量設定については、当該分野では周知であるため、説明を省略する。成膜装置についても、図９を援用し、詳しい説明は省略する。
【００２５】
図９に示す高密度プラズマＣＶＤ装置において、基板Ｗをチャンバー３０内の基板支持部材４２まで搬送した後、図２に示すように、ガス供給システム３３によってチャンバー３０のトップ部およびサイド部よりアルゴンガスを導入し、ソースプラズマシステム３１によってトップコイル３５およびサイドコイル３６にＲＦパワーを印加して、プラズマを発生させる（ステップＡ）。
【００２６】
次に、ガス供給システム３３によって酸素およびシランを導入し、圧力制御システム３４によって圧力制御バルブ４４をＰＩＤ制御してチャンバー圧力を６．０ミリｔｏｒｒに制御する（ステップＢ）。
【００２７】
チャンバー３０内の雰囲が安定した後に、ガス供給システム３３によってフッ化ケイ素を導入し、バイアスプラズマシステム３２によってＲＦバイアスパワーを印加し、圧力制御バルブ４４を一定開度に保持する制御に切り替えてＦＳＧ成膜処理を行う（ステップＣ）。なおこの段階で他の全てのガスも導入されており、また各ステップにおいて導入ガスの総流量は一定である。
【００２８】
このようにステップＢでの圧力一定制御からステップＣでのバルブ開度一定制御へ切り替えることにより、ステップＢで薄く形成されたフッ素非添加の酸化ケイ素膜の上にフッ素添加した酸化ケイ素膜（ＦＳＧ膜）が形成されることとなり、かかるＦＳＧ膜にあっては、上記した従来法で０．３４％程度であったフッ素濃度のバラツキを０．２６％程度まで抑制することができた。これは、ステップＢ，Ｃ間のチャンバー圧力のバラツキを補正し、実質上の成膜処理ステップであるステップＣの初期段階での圧力安定性を高めることができたためと思われる。なおステップＢの圧力値は、このステップＣで一定に保持する圧力値に相当する値を設定しておくこととする。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
上述の図１に示したＰＩＤ圧力制御時のバルブ開度とフッ素濃度のデータから、次の一次関係式を得ることができる。式中、Ｙはフッ素濃度、Ｘはバルブ開度である。
【００３０】
Ｙ＝１．８５１Ｘ＋０．５９１９・・(1)
この関係式(1)を用いて、任意の値のフッ素濃度について、対応するバルブ開度を導き出すことが可能である。たとえば、要求されるフッ素濃度が１．４％である場合、対応するバルブ開度は４３．６６％であると算出することができる。この算出値を上記のステップＣのバルブ開度値に自動設定することによって、要求を満たす安定な品質のＦＳＧ膜を形成することが可能である。
【００３１】
このように、関係式(1)を用いると、要求されるフッ素濃度に見合う安定な品質のＦＳＧ膜を容易に形成することが可能なのであるが、圧力計の故障（もしくはゼロ点ズレ）が発生していない場合には、図１に示したようなフッ素濃度の変動、バルブ開度の変動は生じず、上記のような関係式は得られない。その場合には、別途に、圧力制御システム３４の圧力一定制御による成膜処理を、設定圧力を種々に変更して実施し、各設定圧力域でのバルブ開度の値を求め、そのバルブ開度で形成されたＦＳＧ膜のフッ素濃度を成膜終了後に測定し、それらのバルブ開度とフッ素濃度のデータより、関係式(1)式に相当する関係式を導き出せばよい。導き出した関係式（以下、この関係式も関係式(1)と呼ぶ）を用いて、所望の膜特性のＦＳＧ膜を形成することが可能である。
【００３２】
図３にこの第２の実施形態の成膜処理を実施するために高密度プラズマＣＶＤ装置に付設する制御装置の構成を示し、図４に同制御装置を用いた処理フローを示す。
図３に示す制御装置は、チャンバー３０の圧力計４３と圧力制御バルブ４４とに接続したコントロール部４と、関係式(1)を用いてフッ素濃度Ｙに対応するバルブ開度Ｘを算出する演算部１、演算部１で算出されたバルブ開度値の情報を発信する発信部３とを有し、コントロール部４は、発信部３からのバルブ開度値情報を受信し、圧力制御バルブ４４のバルブ開度を制御するように構成されている。
【００３３】
成膜処理を実施する際には、図４に示すように、事前処理において、ＰＩＤ圧力制御時のチャンバー圧力とバルブ開度とフッ素濃度のデータを採集し（ステップ＃１）、そのデータ群から関係式(1)を算出する（ステップ＃２）。
【００３４】
算出した関係式(1)および所望のフッ素濃度を演算部１に入力すると、演算部１が所望のフッ素濃度を得るためのバルブ開度値を関係式(1)より算出し（ステップ＃３）、その算出値を発信部３が発信し、発信部３からの情報を受信したコントロール部４が、上記のステップＣにおいて、受信した算出値を制御値として圧力制御バルブ４４のバルブ開度を一定に保持し、その状態で成膜処理が実行される（ステップ＃４）。
【００３５】
このようにして、半導体デバイスに要求されるフッ素濃度値について、対応するバルブ開度値を算出し、その値に保持する制御を行うことにより、前記要求を満足させるＦＳＧ膜を形成することが可能である。
【００３６】
しかし設備の経時変化により、たとえばチャンバー内を排気する真空ポンプの排気能力の経時的低下により、上記したようなバルブ開度を一定に保持する制御下でレジデンスタイムが変化することがある。レジデンスタイムが変化すると、予め得た関係式(1)で算出したバルブ開度に保持しても、形成される膜中のフッ素濃度が要求値からずれるという誤差が発生する。
【００３７】
本発明の第３の実施形態は、上記のような設備の経時変化に対処するものである。図５にこの第３の実施形態の成膜処理を実施するために高密度プラズマＣＶＤ装置に付設する制御装置の構成を示し、図６に同制御装置を用いた処理フローを示す。
【００３８】
図５に示す制御装置は、図３に示す制御装置と同様に、チャンバー３０の圧力計４３と圧力制御バルブ４４とに接続したコントロール部４と、関係式(1)を用いてフッ素濃度Ｙに対応するバルブ開度Ｘを算出する演算部１と、演算部１で算出されたバルブ開度値の情報を発信する発信部３とを有するほか、成膜処理時の圧力値および処理後に測定され入力されるフッ素濃度値を記憶する記憶部５と、記憶部５に新たに記憶されるデータを事前処理で採集されたデータ群に追加して関係式(1)を更新する演算部２とを有していて、演算部１は、演算部２により更新された最新の関係式を用いて所望のフッ素濃度を得るためのバルブ開度を算出するように構成されている。
【００３９】
成膜処理を実施する際には、図６に示すように、事前処理において、ＰＩＤ圧力制御時のチャンバー圧力とバルブ開度とフッ素濃度のデータを採集し（ステップ＃１）、そのデータ群から関係式(1)を算出する（ステップ＃２）。
【００４０】
算出した関係式(1)および所望のフッ素濃度を演算部１に入力すると、演算部１が所望のフッ素濃度を得るためのバルブ開度値を(1)式より算出し（ステップ＃３）、その算出値を発信部３が発信し、発信部３からの情報を受信したコントロール部４が、上述のステップＣにおいて、受信した算出値を制御値として圧力制御バルブ４４のバルブ開度を一定に保持し、その状態で成膜処理が実行される（ステップ＃４）。
【００４１】
この成膜処理時のバルブ開度とチャンバー圧力のデータはリアルタイムに記憶部５に保存される。また処理後に測定されるフッ素濃度値が同様に記憶部５に保存される。
一方で、演算部２は、記憶部５にこのように保存されるデータ群を事前処理で採集されたデータ群に追加し（ステップ＃５）、常時に関係式(1)を更新し、最新の関係式(1)を演算部１に入力する（ステップ＃６）。
【００４２】
一旦、関係式(1)が更新された後は、演算部１は、上記のようにバルブ開度値を算出する際に、演算部２で更新された最新の関係式(1)を用いることとなり、コントロール部４は前記の算出値を制御値として圧力制御バルブ４４のバルブ開度を一定に保持することとなる。
【００４３】
このようにして、半導体デバイスに要求されるフッ素濃度値について、対応するバルブ開度値を算出しその値に保持する制御を行うことにより、前記要求を満足させるＦＳＧ膜を安定して形成することが可能である。また、成膜処理時の圧力値をリアルタイムで抽出し、また処理後に測定されるフッ素濃度値を抽出し、これらをフィードバックして、つまり関係式(1)算出用のデータ群に追加して、常時に関係式(1)を更新し、最新の関係式(1)を用いてバルブ開度値を算出するので、設備の経時変化の影響を排除することができる。
【００４４】
なおフッ素濃度の変動の原因には、上述した設備の経時変化の他に、真空ポンプの動作異常やチャンバーリーク（以下、併せて設備異常という）が考えられる。設備異常が発生した場合には、処理を停止し、設備に補修等を施す必要がある。
【００４５】
本発明の第４の実施形態は、上記のような設備異常に対処するもので、成膜処理時のチャンバー内圧力を監視し、予め設定した許容域（アラームバンド幅）を逸脱したときに処理停止を実行する。図７にこの第４の実施形態の成膜処理を実施するために高密度プラズマＣＶＤ装置に付設する制御装置の構成を示し、図８に同制御装置を用いた処理フローを示す。
【００４６】
この制御装置が先の図５の制御装置と相違するのは、設備異常が発生していない条件下でバルブ開度一定に制御する成膜処理で採集されたデータ群から、膜中フッ素濃度のバラツキの許容域とそれに対応するチャンバー内圧力のバラツキの許容域とを設定し、判定部６に記憶させ、この判定部６において、記憶部５に新たに保存される圧力値およびフッ素濃度値をそれぞれについて設定されているバラツキの許容域と比較し、処理継続あるいは処理停止を判定する点である。
【００４７】
成膜処理を実施する際には、図８に示すように、事前処理において、ＰＩＤ圧力制御時のチャンバー圧力とバルブ開度とフッ素濃度のデータを採集し（ステップ＃１）、そのデータ群から関係式(1)を算出する（ステップ＃２）。
【００４８】
算出した関係式(1)および所望のフッ素濃度を演算部１に入力すると、演算部１が所望のフッ素濃度を得るためのバルブ開度値を関係式(1)より算出し（ステップ＃３）、その算出値を発信部３が発信し、発信部３からの情報を受信したコントロール部４が、上記のステップＣにおいて、受信した算出値を制御値として圧力制御バルブ４４のバルブ開度を一定に保持する（ステップ＃４）。
【００４９】
この成膜処理時のバルブ開度とチャンバー圧力のデータはリアルタイムに記憶部５に保存される。また処理後に測定されるフッ素濃度値が同様に記憶部５に保存される。
一方で、判定部６において、チャンバー圧力値が、事前データとして入力されたバラツキの許容域と比較され、許容域から逸脱しているか否か判定される（ステップ＃４１１）。許容域から逸脱していると認識された場合には、コントロール部４を通じて、処理停止が実行される（ステップ＃５1）。許容域内であると認識された場合には、記憶部５に保存された前記データ群は演算部２に送信される。
【００５０】
演算部２は、記憶部５から送信されたデータをそれまでのデータ群に追加し（ステップ＃５）、常時に関係式(1)を更新し、最新の関係式(1)を演算部１に入力する（ステップ＃６）。
【００５１】
一旦、関係式(1)が更新された後は、演算部１は、上記のようにバルブ開度値を算出する際に、演算部２で更新された最新の関係式(1)を用いることとなり（ステップ＃３1）、コントロール部４は前記の算出値を制御値として圧力制御バルブ４４のバルブ開度を一定に保持することとなる（ステップ＃４１）。
【００５２】
このようにして、半導体デバイスに要求されるフッ素濃度値について、対応するバルブ開度値を算出しその値に保持する制御を行うことにより、前記要求を満足させるＦＳＧ膜を安定して形成することが可能である。また、成膜処理時の圧力値をリアルタイムで抽出し、また処理後に測定されるフッ素濃度値を抽出し、これらをフィードバックして、つまり関係式(1)算出用のデータ群に追加して、常時に関係式(1)を更新し、最新の関係式(1)を用いてバルブ開度値を算出するので、設備の経時変化の影響を排除することができる。さらに、設備異常の発生を圧力値を指標として基板処理単位で検出し、処理停止するので、後続処理に影響を与えることがない。当然ながら、判定部６において、処理後に測定されたフッ素濃度値がバラツキの許容域から逸脱していることが認識された場合も、コントロール部４を通じて、処理停止が実行される。なお図中に示した「ｎ」は、関係式を更新可能なデータが集まるまでに処理される基板数を表し、なるべく小さいのが好ましい。
【００５３】
以上説明してきた本発明の各実施形態の成膜方法および高密度プラズマＣＶＤ装置は、半導体デバイス規格で要求される絶縁膜特性がフッ素濃度±０．２％以内である場合も、要求値を満たすことができる。同種の高密度プラズマＣＶＤ装置を複数台備える製造ラインでの品質レベル向上、装置間の品質差の低減にも応用できる。
【００５４】
ＦＳＧ膜を成膜することについて説明したが、フッ素以外のハロゲン元素を添加した絶縁膜を成膜するときも同様にすればよい。アルゴンガスに代えて同様の重い不活性ガスを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の成膜方法および高密度プラズマＣＶＤ装置は、誘電率が低く且つ近接した配線間の空隙を充填する能力が高いとされている、ハロゲン元素を不純物として添加した絶縁膜を任意の不純物濃度で安定して成膜することができるので、寸法が小さく、集積度が高い半導体デバイスの製造に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】チャンバー圧力を一定に制御してＦＳＧ膜を成膜したときの膜中のフッ素濃度と圧力制御バルブ開度との相関図
【図２】本発明の第１の実施形態の成膜フロー図
【図３】本発明の第２の実施形態の成膜処理を実施するために高密度プラズマＣＶＤ装置に付設する制御装置の構成図
【図４】同制御装置を用いた処理フロー図
【図５】本発明のさらに他の実施形態の成膜処理を実施するために高密度プラズマＣＶＤ装置に付設する制御装置の構成図
【図６】同制御装置を用いた処理フロー図
【図７】本発明のさらに他の実施形態の成膜処理を実施するために高密度プラズマＣＶＤ装置に付設する制御装置の構成図
【図８】同制御装置を用いた処理フロー図
【図９】従来よりある高密度プラズマ（ＨＤＰ）ＣＶＤ装置の構成図
【符号の説明】
【００５７】
１、２：演算部
３：発信部
４：コントロール部
５：記憶部
６：判定部
３０：チャンバー
３１：ソースプラズマシステム
３２：バイアスプラズマシステム
３３：ガス供給システム
３４：圧力制御システム
３５：トップコイル
３６：サイドコイル
３７：ドーム
３８、３９：ソースＲＦジェネレータ
４０：バイアスＲＦジェネレータ
４１：バイアスマッチングネットワーク
４２：基板支持部材
４３：圧力計
４４：圧力制御バルブ
【図１】
2008060095.tif 000003
【図２】
2008060095.tif 000004
【図３】
2008060095.tif 000005
【図４】
2008060095.tif 000006
【図５】
2008060095.tif 000007
【図６】
2008060095.tif 000008
【図７】
2008060095.tif 000009
【図８】
2008060095.tif 000010
【図９】
2008060095.tif 000011