(57)【要約】【課題】フッ素添加カーボン膜のリーク電流を低減させる【解決手段】被処理基板上に形成されたフッ素添加カーボン膜の処理方法であって、水素ガスを解離して水素ラジカルを形成する工程と、前記フッ素添加カーボン膜を前記水素ラジカルに曝す工程とを含むことを特徴とするフッ素添加カーボン膜の処理方法。【選択図】          図４
2004335791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板上に形成されたフッ素添加カーボン膜の処理方法であって、
水素ガスを解離して水素ラジカルを形成する工程と、
前記フッ素添加カーボン膜を前記水素ラジカルに曝す工程とを含むことを特徴とするフッ素添加カーボン膜の処理方法。
【請求項２】
前記水素ラジカルは、前記水素ガスを含むプラズマガスをプラズマ励起することで形成されることを特徴とする請求項１記載のフッ素添加カーボン膜の処理方法。
【請求項３】
前記プラズマガスはＨｅガスを含むことを特徴とする請求項２記載のフッ素添加カーボン膜の処理方法。
【請求項４】
前記プラズマ励起は、基板処理装置によって行われるマイクロ波プラズマ励起であり、前記基板処理装置はマイクロ波を導入するマイクロ波アンテナを有し、前記マイクロ波アンテナは同軸導波管により給電され、開口部を有するアンテナ本体と、前記アンテナ本体上に前記開口部を覆うように設けられた複数のスロットを有するマイクロ波放射面と、前記アンテナ本体と前記マイクロ波放射面との間に設けられた誘電体よりなることを特徴とする請求項２または３記載のフッ素添加カーボン膜の処理方法。
【請求項５】
前記基板処理装置は、
外壁により画成され、前記被処理基板を保持する保持台を備えた処理容器と、
前記処理容器を排気する排気口と、
前記処理容器上に、前記被処理基板に対面するように前記外壁の一部として設けられたマイクロ波透過窓と、
前記マイクロ波透過窓上に設けられた、マイクロ波電源が電気的に接続された前記マイクロ波アンテナと、
前記処理容器中に前記プラズマガスを供給するプラズマガス供給部と、
前記保持台上の前記被処理基板と前記マイクロ波透過窓との間に前記被処理基板に対面するように設けられた荷電粒子除去構造よりなることを特徴とする請求項４記載のフッ素添加カーボン膜の処理方法。
【請求項６】
前記荷電粒子除去構造は導電材料からなり、接地されていることを特徴とする請求項５記載のフッ素添加カーボン膜の処理方法。
【請求項７】
前記荷電粒子除去構造は、前記水素ラジカルを通過させる複数の開口部と、荷電粒子を衝突させる衝突部を有することを特徴とする請求項５または６記載のフッ素添加カーボン膜の処理方法。
【請求項８】
前記プラズマガス供給部は前記処理容器と前記マイクロ波透過窓の間に挿入されて前記外壁の一部を形成することを特徴とする請求項５〜７のうち、いずれか１項記載のフッ素添加カーボン膜の処理方法。
【請求項９】
前記プラズマガス供給部は、前記マイクロ波透過窓と前記荷電粒子除去構造の間に、前記プラズマガスを供給する構造であることを特徴とする請求項８記載のフッ素添加カーボン膜の処理方法。
【請求項１０】
前記マイクロ波プラズマ励起は、実質的に前記処理容器内の前記マイクロ波透過窓と前記荷電粒子除去構造の間に形成される空間で生じることを特徴とする請求項５〜９のうち、いずれか１項記載のフッ素添加カーボン膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁膜の処理方法に係り、特にはフッ素添加カーボン膜の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体装置の高性能化に伴い、半導体装置の配線間の浮遊容量を低減して半導体装置の動作速度を高速化することが試みられている。配線間の浮遊容量を低減するには、例えば半導体装置の配線間に形成される層間絶縁膜に、誘電率の低い材料を用いる方法がとられている。
【０００３】
前記した層間絶縁膜には、比誘電率が４程度であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）が用いられてきたが、近年は比誘電率が３〜３．５程度のフッ素添加シリコン酸化膜（ＳｉＯＦ膜）を用いることで、半導体装置の高速化が図られてきた。
【０００４】
しかし、前記したＳｉＯＦ膜では比誘電率を低下させることに限界があり、比誘電率３以下を達成するのは困難であった。
【０００５】
比誘電率が低い、いわゆる低誘電率層間絶縁膜には様々な候補材料があるが、比誘電率が低く、かつ半導体装置に用いるに耐えうる機械的強度を持つことが必要条件である。そこで、十分な機械的強度を持ち、かつ比誘電率が２．５程度、もしくはそれ以下にすることが可能であるフッ素添加カーボン膜（ＣＦ膜）が着目され、次世代の低誘電率層間絶縁膜としてとして半導体装置に用いる試みが行われてきた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１６２９６２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記したフッ素添加カーボン膜を半導体装置の層間絶縁膜として用いる場合、リーク電流が大きいという問題があった。層間絶縁膜のリーク電流が大きいと、半導体装置を形成した際の回路の動作不良の原因となる。
【０００８】
そこで、形成されたフッ素添加カーボン膜の加熱処理を行ってリーク電流を低減する方法が試みられてきた。例えば、処理ガス中で熱処理を行うことにより、フッ素添加カーボン膜のリーク電流を低下させる手法がとられることがあった。
【０００９】
しかし、前記した加熱処理を行う場合、温度が高いほどリーク電流を低減させる効果が顕著であり、十分な効果を得るためにはフッ素添加カーボン膜を、例えば３５０〜４００℃程度の高温にする必要があった。
【００１０】
しかし前記したような加熱処理を行うと、熱によってフッ素添加カーボン膜が分解してしまい、膜の性質が変化してしまう問題があった。例えば、フッ素添加カーボン膜は３５０℃程度以上に加熱されると膜中のＦが脱離し、比誘電率が上昇してしまい、低誘電率の材料を用いるメリットが小さくなってしまう問題が生じていた。
【００１１】
そこで、本発明では上記の課題を解決した、フッ素添加カーボン膜の処理方法を提供することを目的としている。
【００１２】
本発明の具体的な課題は、フッ素添加カーボン膜に加熱によるダメージを与えることなく、フッ素添加カーボン膜のリーク電流を低下させる基板処理方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記の課題を解決するために、
請求項１に記載したように、
被処理基板上に形成されたフッ素添加カーボン膜の処理方法であって、
水素ガスを解離して水素ラジカルを形成する工程と、
前記フッ素添加カーボン膜を前記水素ラジカルに曝す工程とを含むことを特徴とするフッ素添加カーボン膜の処理方法により、また、
請求項２に記載したように、
前記水素ラジカルは、前記水素ガスを含むプラズマガスをプラズマ励起することで形成されることを特徴とする請求項１記載のフッ素添加カーボン膜の処理方法により、また、
請求項３に記載したように、
前記プラズマガスはＨｅガスを含むことを特徴とする請求項２記載のフッ素添加カーボン膜の処理方法により、また、
請求項４に記載したように、
前記プラズマ励起は、基板処理装置によって行われるマイクロ波プラズマ励起であり、前記基板処理装置はマイクロ波を導入するマイクロ波アンテナを有し、前記マイクロ波アンテナは同軸導波管により給電され、開口部を有するアンテナ本体と、前記アンテナ本体上に前記開口部を覆うように設けられた複数のスロットを有するマイクロ波放射面と、前記アンテナ本体と前記マイクロ波放射面との間に設けられた誘電体よりなることを特徴とする請求項２または３記載のフッ素添加カーボン膜の処理方法により、また、
請求項５に記載したように、
前記基板処理装置は、
外壁により画成され、前記被処理基板を保持する保持台を備えた処理容器と、
前記処理容器を排気する排気口と、
前記処理容器上に、前記被処理基板に対面するように前記外壁の一部として設けられたマイクロ波透過窓と、
前記マイクロ波透過窓上に設けられた、マイクロ波電源が電気的に接続された前記マイクロ波アンテナと、
前記処理容器中に前記プラズマガスを供給するプラズマガス供給部と、
前記保持台上の前記被処理基板と前記マイクロ波透過窓との間に前記被処理基板に対面するように設けられた荷電粒子除去構造よりなることを特徴とする請求項４記載のフッ素添加カーボン膜の処理方法により、また、
請求項６に記載したように、
前記荷電粒子除去構造は導電材料からなり、接地されていることを特徴とする請求項５記載のフッ素添加カーボン膜の処理方法により、また、
請求項７に記載したように、
前記荷電粒子除去構造は、前記水素ラジカルを通過させる複数の開口部と、荷電粒子を衝突させる衝突部を有することを特徴とする請求項５または６記載のフッ素添加カーボン膜の処理方法により、また、
請求項８に記載したように、
前記プラズマガス供給部は前記処理容器と前記マイクロ波透過窓の間に挿入されて前記外壁の一部を形成することを特徴とする請求項５〜７のうち、いずれか１項記載のフッ素添加カーボン膜の処理方法により、また、
請求項９に記載したように、
前記プラズマガス供給部は、前記マイクロ波透過窓と前記荷電粒子除去構造の間に、前記プラズマガスを供給する構造であることを特徴とする請求項８記載のフッ素添加カーボン膜の処理方法により、また、
請求項１０に記載したように、
前記マイクロ波プラズマ励起は、実質的に前記処理容器内の前記マイクロ波透過窓と前記荷電粒子除去構造の間に形成される空間で生じることを特徴とする請求項５〜９のうち、いずれか１項記載のフッ素添加カーボン膜の形成方法により、解決する。
［作用］
本発明によれば、フッ素添加カーボン膜を水素ラジカル中に曝すことにより、加熱処理を行うことなく、フッ素添加カーボン膜のリーク電流を低下させることが可能になる。そのため、熱によるフッ素添加カーボン膜の変質を生じることなく、リーク電流の低い膜質に優れたフッ素添加カーボン膜を形成することが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［原理］
まず、本発明によるフッ素添加カーボン膜の処理方法によって、フッ素添加カーボン膜のリーク電流を低減する原理の概略を図１（Ａ），（Ｂ）によって説明する。
【００１５】
フッ素添加カーボン膜は、例えば炭素とフッ素を含むフロロカーボン系のガスと、水素または水素を含む炭化水素系のガスをプラズマで解離することにより、形成される。
【００１６】
形成されたフッ素添加カーボン膜は、図１（Ａ）に示すように、典型的には、膜中にＣ−Ｆ結合、Ｃ−Ｃ結合、Ｃ−Ｈ結合などを有するとともに、未反応結合手Ｄ１が存在する。フッ素添加カーボン膜のリーク電流は、おもに前記した未反応結合手Ｄ１を伝わって流れると考えられる。すなわち、膜中に未反応結合手Ｄ１が存在することが、フッ素添加カーボン膜のリーク電流を大きくしていると考えられる。
【００１７】
そこで、本発明では図１（Ｂ）に示すように前記未反応結合手Ｄ１を水素で終端して、Ｃ−Ｈ結合である結合Ｄ２を形成し、フッ素添加カーボン膜中の電流が流れやすい経路となる未反応結合手を少なくしてリーク電流を小さくする処理を行う。
【００１８】
また、前記結合Ｄ２を形成するために水素で終端する反応を生じさせる際には水素ラジカルを用いることにより、前記未反応結合手Ｄ１との反応性を高めている。例えば、水素ガスを用いて同様に未反応結合手を水素で終端しようとした場合、フッ素添加カーボン膜を加熱して３５０〜４００℃程度にする必要があった。
【００１９】
その場合、フッ素添加カーボン膜は熱に弱いため、３５０℃〜４００においてはＦが脱離してしまうなど膜が分解を始めてしまうことが知られている。そのためにフッ素添加カーボン膜の比誘電率が上昇してしまう問題があった。
【００２０】
本発明では、反応性が高い水素ラジカルを用いているために、フッ素添加カーボン膜を加熱する必要が無く、そのためにフッ素添加カーボン膜に加熱による影響を与えることなく、比誘電率を保持したまま未反応結合手を水素で終端してリーク電流の小さなフッ素添加カーボン膜にすることが可能になる。
【００２１】
次に、前記したような処理を行う基板処理装置に関して、以下に説明する。
［第１実施例］
図２（Ａ），（Ｂ）は、本発明による基板処理方法を実施する、第１実施例によるプラズマ処理装置１０の構成を示す。
【００２２】
図２（Ａ）を参照するに、前記プラズマ処理装置１０は処理容器１１と、前記処理容器１１内に設けられ、被処理基板１２を静電チャックにより保持する好ましくは熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）により形成されたＡｌＮもしくはＡｌ２Ｏ３よりなる保持台１３とを有する。
【００２３】
前記処理容器１１内は、後述する荷電粒子除去構造２４によって、前記保持台１３に近い側の空間１１Ｂと、前記空間１１Ｂに当該荷電粒子除去構造２４を隔てて対向する空間１１Ａに大別される。
【００２４】
前記処理容器１１内を形成する前記空間１１Ａ，１１Ｂは、前記保持台１３を囲むように等間隔に、すなわち前記保持台１３上の被処理基板１２に対して略軸対称な関係で少なくとも二箇所、好ましくは三箇所以上に形成された排気ポート１１Ｄを介して真空ポンプなどの排気手段により、排気・減圧される。
【００２５】
前記処理容器１１は好ましくはＡｌ合金よりなり、前記処理容器１１の外壁のうち前記被処理基板１２に対応する部分にはマイクロ波を透過するマイクロ波透過窓１７が設置され、また前記マイクロ波透過窓１７と前記処理容器１１の間には、プラズマガスを導入するプラズマガス導入リング１４が挿入されて、それぞれ前記処理容器１１の外壁を画成している。
【００２６】
前記マイクロ波透過窓１７はその周縁部に段差形状を有し、当該段差形状部が前記プラズマガス導入リング１４に設けられた段差形状と係合し、さらにシールリング１６Ａによって前記処理空間１１内の気密が保持される構造となっている。
【００２７】
前記プラズマガス導入リングにはプラズマガス導入口１４Ａよりプラズマガスが導入され、略環状に形成されたガス溝１４Ｂ中を拡散する。前記ガス溝１４Ｂ中のプラズマガスは、前記ガス溝１４Ｂに連通する複数のプラズマガス穴１４Ｃから前記空間１１Ａに供給される。
【００２８】
前記マイクロ波透過窓１７上には、前記マイクロ波透過窓１７に密接し図２（Ｂ）に示す多数のスロット１８ａ，１８ｂを形成されたディスク状のスロット板１８と、前記スロット板１８を保持するディスク状のアンテナ本体２２と、前記スロット板１８と前記アンテナ本体２２との間に挟持されたＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２あるいはＳｉ３Ｎ４の低損失誘電体材料よりなる遅相板１９とにより構成されたラジアルラインスロットアンテナ３０が設けられている。
【００２９】
前記ラジアルスロットラインアンテナ３０は前記処理容器１１上に前記プラズマガス導入リング１４を介して装着されており、前記ラジアルラインスロットアンテナ３０には同軸導波管２１を介して外部のマイクロ波源（図示せず）より周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波が供給される。
【００３０】
供給されたマイクロ波は前記スロット板１８上のスロット１８ａ，１８ｂから前記マイクロ波透過窓１７を介して前記処理容器１１中に放射され、前記マイクロ波透過窓１７直下の空間１１Ａにおいて、前記プラズマガス供給穴１５Ａから供給されたプラズマガス中にプラズマを励起する。
【００３１】
前記同軸導波管２１Ａのうち、外側の導波管２１Ａは前記ディスク状のアンテナ本体２２に接続され、中心導体２１Ｂは、前記遅波板１９に形成された開口部を介して前記スロット板１８に接続されている。そこで前記同軸導波管２１Ａに供給されたマイクロ波は、前記アンテナ本体２２とスロット板１８との間を径方向に進行しながら、前記スロット１８ａ，１８ｂより放射される。
【００３２】
図２（Ｂ）は前記スロット板１８上に形成されたスロット１８ａ，１８ｂを示す。
【００３３】
また、図２（Ａ）のプラズマ処理装置１０では、前記処理容器１１中、前記マイクロ波透過窓１７と前記保持台１３上の被処理基板１２との間に、例えば略円盤状の導体からなる荷電粒子除去構造２４が設置されている。
【００３４】
前記荷電粒子除去構造２４は、前記処理容器１１の側壁に溶接もしくはネジ止めなどの方法で固定され、前記処理容器１１と電気的に接続されて、接地された前記処理容器１１を介して接地される構造になっている。
【００３５】
前記荷電粒子除去構造２４には、前記空間１１Ａから前記空間１１Ｂに連通する複数のガス通過穴２４Ａが形成されている。前記空間１１Ａにおいてプラズマ励起されることにより、生成されたラジカルは前記ガス通過穴２４を通過して前記空間１１Ｂに供給され、基板処理を行う。次に、前記荷電粒子除去構造２４の詳細を説明する。
【００３６】
図３は、図２（Ａ）の荷電粒子除去構造２４の構成を示す平面図である。
【００３７】
図３を参照するに、前記荷電粒子除去構造２４は略円盤状の、例えばＡｌ合金等の導電体よりなり、表面から裏面へと貫通する略円筒状の複数の前記ガス通過穴２４Ａが形成されている。
【００３８】
前記処理ガス供給構造２４をＭｇ含有Ａｌ合金により形成する場合には、表面に弗化物膜または酸化アルミニウムを形成しておくのが好ましい。また前記処理ガス供給構造２４をＡｌ添加ステンレススチールにより形成する場合には、表面に酸化アルミニウムの不動態膜を形成しておくのが望ましい。
【００３９】
前記荷電粒子構造２４があるために、前記空間１１Ａで励起されるマイクロ波プラズマに、前記空間１１Ｂに保持される前記被処理基板１２が直接曝されることがない。また、前記空間１１Ａでマイクロ波プラズマが励起されることにより生成されるプラズマ中のイオンと電子は前記ガス通過穴２４Ａの壁面や、構造本体２４Ｂに入射して再結合するため、殆ど前記ガス通過穴２４Ａを通過することができない。一方、同様に空間１１Ａ中のプラズマで生成されるラジカルはイオンに比べて前記ガス通過穴２４Ａを通過する割合が多い。
【００４０】
すなわち、前記荷電粒子除去構造を設けることにより、前記空間１１Ａで形成されたイオンとラジカルのうち、前記空間１１Ｂに到達する活性種はラジカルが支配的となる。
【００４１】
本発明によるフッ素添加カーボン膜の処理方法においては、図１で前記したように、おもに水素ラジカルを用いてフッ素添加カーボン膜中の未反応結合手を水素で終端させる処理を行う。その際にフッ素添加カーボン膜に衝突するエネルギーが大きいイオンが存在すると、フッ素添加カーボン膜がダメージを受けるおそれがある。
【００４２】
そこで、前記したような荷電粒子除去構造２４を設けることにより、プラズマ励起されたプラズマガス中のイオンを除去して、基板処理に必要な水素ラジカルを選択的に、被処理基板表面に供給することを可能にしている。
【００４３】
本発明の基板処理方法においては、Ｈｅガスに水素ガスを添加したものをプラズマガスとして当該プラズマガスをマイクロ波プラズマ励起して基板処理を行っている。
【００４４】
たとえば、Ｈｅガス中に水素ガスを０．１〜２０％程度（好ましくは１〜５％）添加してプラズマガスを形成し、前記したプラズマガス供給リング１４から前記処理空間１１Ａに当該プラズマガスを供給する。そこで、前記ラジアルラインスロットアンテナ３０から前記マイクロ波透過窓１７を介して前記処理容器１１内にマイクロ波を導入し、前記空間１１Ａにマイクロ波プラズマを励起する。
【００４５】
その際に励起されたマイクロ波プラズマによって、寿命の長い準安定状態のＨｅ原子が生成され、これと水素分子との衝突により、水素分子が解離して水素ラジカルが発生する。また、電離により、Ｈｅ＋イオンやＨ２＋イオン等も発生する。
【００４６】
しかし、前記したように前記荷電粒子除去構造２４によって荷電粒子であり、直進性の強いイオンが選択的に除去されるため、ラジカルが支配的にフッ素添加カーボン膜が形成された前記被処理基板１２の表面に到達して、イオンによるフッ素添加カーボン膜のダメージを排除した基板処理が可能になる。
【００４７】
次に、具体的な基板処理の方法について、説明する。
［第２実施例］
図４は、前記プラズマ処理装置１０を用いた、本発明による基板処理方法の一例を示すフローチャートである。
【００４８】
図４を参照するに、まずステップ１（図中Ｓ１と表記、以下同様）において、フッ素添加カーボン膜が形成された前記被処理基板１２が前記保持台１３に載置されて基板処理が開始されると、次に、ステップ２において前記プラズマガス供給リング１４からプラズマガスが前記空間１１Ａに導入される。
【００４９】
その際、プラズマガスは前記したように、Ｈｅガスに水素ガスを５％添加したものを用いている。
【００５０】
次に、ステップ３において、前記同軸間２１から供給されるマイクロ波が、前記ラジアルラインスロットアンテナ３０から前記マイクロ波透過窓１７を介して前記空間１１Ａに導入され、マイクロ波プラズマが励起される。
【００５１】
次に、ステップ４で、前記したように、おもに水素ラジカルによるフッ素添加カーボン膜の処理が行われる。その際に、前記したように、フッ素添加カーボン膜中に存在する未反応結合手が水素によって終端される。その結果、未反応結合手、すなわち電流が流れやすくなる経路を減少させて基板処理後のフッ素添加カーボン膜のリーク電流を低く抑えることができる。
【００５２】
また、その際に前記したように水素ガスに比べて反応性が高い水素ラジカルを用いているため、低温、例えば２００℃以下での基板処理が可能となり、フッ素添加カーボン膜に加熱によるダメージを与えることなく、基板処理を行うことが可能となる。
【００５３】
次に、ステップ５でマイクロ波の導入を停止し、ステップ６でプラズマガスの供給を停止して、ステップ７で基板処理を完了する。
【００５４】
本実施例に示した基板処理方法において、典型的には、Ｈｅ流量３００ｓｃｃｍ、水素流量１５ｓｃｃｍ、マイクロ波周波数２．４５ＧＨｚ、マイクロ波電力９００Ｗ、基板温度３０℃、処理容器内圧力３０Ｐａの条件によって、ステップ４の処理を３分間実施することにより、前記したようなフッ素添加カーボン膜のリーク電流の低減効果を得ることが可能である。
【００５５】
また、本実施例ではプラズマガスとしてＨｅガスに水素ガスを５％添加したものを用いているが、これは水素ガスのみをプラズマガスとして用いた場合に比べてプラズマを励起することが容易となることに加えて、以下の理由がある。
［第３実施例］
プラズマ励起にあたっては、Ｈｅプラズマを励起して準安定状態のＨｅを形成し、さらにＨｅ原子と水素分子を気相中で衝突させることによってＨｅ原子のエネルギーによって水素分子を解離して水素ラジカルを形成している。その際に、前記した準安定状態でのＨｅ原子のエネルギーレベルは２０ｅＶと高い値を示し、水素分子を解離するのに適している。
【００５６】
図５は、Ｈｅと、Ｈｅ以外の希ガスであるＮｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅの準安定状態でのエネルギーレベルを比較したものである。図５を参照するに、原子量の小さいＨｅは、エネルギーレベルが２０ｅＶと、Ｈｅに比べて原子量の大きい希ガスに比べて高いエネルギーレベルを示しているのがわかる。
【００５７】
前記したように、準安定状態でのエネルギーレベルが高いＨｅを、水素と混合してプラズマガスとして用いることにより、効率良く水素分子を解離して水素ラジカルを形成することが可能となる。
【００５８】
また、原子量の小さいＨｅを用いる場合には電子温度が高くなるためにイオンエネルギーが大きくなり、イオンの衝突によるフッ素添加カーボン膜へのダメージが懸念されるが、前記したように荷電粒子除去構造２４でイオンが除去されることにより、イオンによるフッ素添加カーボン膜へのダメージを防止している。
［第４実施例］
次に、第２実施例に記載した条件で基板処理方法を行った場合の、基板処理前後でのフッ素添加カーボン膜のリーク電流の変化を示す。図６は、シリコン基板上に形成されたフッ素添加カーボン膜の、電界強度に対するリーク電流を示したものである。本図中には、本発明による基板処理の前の結果と、本発明による基板処理の後の結果の双方の値を示してある。
【００５９】
図６を参照するに、まず本図中実験Ｂで示す本発明による基板処理を施すまえのフッ素添加カーボン膜のリーク電流は、例えば１ＭＶ／ｃｍの電界を印加した場合に２．４×１０−８Ａ／ｃｍ２であるのに対し、本発明による第２実施例に前記した基板処理を施したフッ素添加カーボン膜のリーク電流である実験Ａは、例えば１ＭＶ／ｃｍの電界に対して３．８×１０−９Ａ／ｃｍ２と低い値を示している。
【００６０】
これは、本発明による基板処理を行ったために、前記したように膜中の未結合反応手が水素により終端されて、電流が流れやすい経路が減少することからリーク電流値が低く抑えられているためと考えられる。
【００６１】
また、フッ素添加カーボン膜の比誘電率は基板処理前後で変化が無く、比誘電率が維持されている。これは、前記したように、基板処理時に２００℃以下の低温で処理するため、フッ素添加カーボン膜に熱によるダメージを与えること無く、フッ素添加カーボン膜のリーク電流を低減する処理を行うことが可能となっていることを示している。
［第５実施例］
前記したように、本発明によるプラズマ処理装置１０では、前記荷電粒子除去構造２４を用いることで、イオンを除去してフッ素添加カーボン膜がイオンによるダメージを受けるのを防止している。荷電粒子除去構造は、接地された導体からなり、ガス通過穴と構造本体を有する構造からなるが、以下に示すように形状を変更することが可能である。
【００６２】
図７には、前記荷電粒子除去構造２４の変更例である荷電粒子除去構造２４’を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６３】
本図に示す荷電粒子除去構造２４’の場合、ガス通過穴２４Ａ’が直方体形状を有しており、構造本体２４Ｂ’が格子状である。本実施例の場合においても、第１実施例に示した前記荷電粒子除去構造２４の場合と同様の効果があり、前記空間１１Ａに形成されるラジカルとイオンのうち、荷電粒子であるイオンを除去して、おもにラジカルを前記ガス通過穴２４Ａ’より被処理基板表面に供給することが可能になる。また、ガス通過穴の形状は円筒形や直方体にかかわらず、他の形状にも変更することが可能である。
【００６４】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、フッ素添加カーボン膜を水素ラジカル中に曝すことにより、加熱処理を行うことなく、フッ素添加カーボン膜のリーク電流を低下させることが可能になった。そのため、熱によるフッ素添加カーボン膜の変質を生じることなく、リーク電流の低い膜質に優れたフッ素添加カーボン膜を形成することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による処理方法により、フッ素添加カーボン膜のリーク電流を低減する原理を示す図である。
【図２】本発明によるフッ素添加カーボン膜の処理を行うプラズマ処理装置の概略を示す図である。
【図３】図２のプラズマ処理装置に用いる荷電粒子除去構造を示す図（その１）である。
【図４】本発明による処理方法のフローチャートを示す図である。
【図５】希ガスの準安定状態のエネルギーレベルを示す図である。
【図６】本発明による処理を行う前後でのフッ素添加カーボン膜のリーク電流を比較した図である。
【図７】図２のプラズマ処理装置に用いる荷電粒子除去構造を示す図（その２）である。
【符号の説明】
１０  プラズマ処理装置
１１  処理容器
１１Ｄ  排気ポート
１１Ａ，１１Ｂ  空間
１２  被処理基板
１３  保持台
１４  プラズマガス導入リング
１４Ａ  プラズマガス導入口
１４Ｂ  ガス溝
１４Ｃ  プラズマガス穴
１６Ａ，１６Ｂ  シールリング
１７  マイクロ波透過窓
１８  スロット板
１８ａ，１８ｂ  スロット
１９，  遅相板
２１  同軸導波管
２１Ａ  外側導波管
２１Ｂ  内側給電線
２２  アンテナ本体
２３  支持部
２４  荷電粒子除去構造
２４Ａ  ガス通過穴
２４Ｂ  構造本体
３０  ラジアルラインスロットアンテナ
【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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