(57)【要約】【課題】  原料ガスの基板裏面への回り込みを防ぐことのできるＣＶＤ装置および有機絶縁膜の成膜方法を提供する。【解決手段】  基板載置台１３は、回転手段１９および冷却手段２０が設けられた回転部材１５と、回転部材１５の周囲に設けられた固定部材１６とからなる。基板１４は、真空ポンプ１８を用いた真空吸着手段によって回転部材１５に真空吸着される。回転部材１５と固定部材１６との間には開口部２５が設けられており、ガス収納容器２３から配管２２を通ってガス供給部分２１に導入されたガスは、開口部２５から基板１４と基板載置台１３との間に供給される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガス供給手段により成膜室内に原料ガスを供給し、該成膜室内に載置された基板上に薄膜を形成するＣＶＤ装置において、
前記基板を載置する基板載置台と、
前記基板と前記基板載置台との間にガスを供給するガス供給手段と、
前記基板載置台を回転させる回転手段と、
前記基板載置台を冷却する冷却手段とを有し、
前記原料ガス供給手段は、前記成膜室に有機活性種を供給する有機活性種供給手段であることを特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記基板載置台は、前記回転手段および前記冷却手段が設けられた回転部材と、該回転部材の周囲に設けられた固定部材とからなり、
前記回転部材は、前記基板を該回転部材に真空吸着する真空吸着手段をさらに有していて、
前記ガス供給手段は、前記回転部材と前記固定部材との間に設けられた隙間からガスを供給する手段である請求項１に記載のＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記固定部材と前記基板との間隔は、前記回転部材と前記基板との間隔よりも大きい請求項１または２に記載のＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記隙間は前記基板の形状に沿って形成されている請求項２または３に記載のＣＶＤ装置。
【請求項５】
前記冷却手段は前記固定部材にも設けられている請求項２〜４に記載のＣＶＤ装置。
【請求項６】
前記回転手段は、一体的に形成された前記基板載置台の全体を回転させる手段であり、
前記基板載置台の前記基板に対向する面には、複数のガス噴出し口が設けられていて、
前記ガス供給手段は、前記ガス噴出し口からガスを供給する手段である請求項１に記載のＣＶＤ装置。
【請求項７】
前記ガス噴出し口は円形状の孔であり、該孔は前記基板の形状に沿って配置されている請求項６に記載のＣＶＤ装置。
【請求項８】
前記基板載置台は、前記基板を該基板載置台に静電吸着する静電吸着手段をさらに有する請求項６または７に記載のＣＶＤ装置。
【請求項９】
前記基板載置台は、前記基板を該基板載置台に機械的に固定する基板固定手段をさらに有する請求項６または７に記載のＣＶＤ装置。
【請求項１０】
前記ガス供給手段は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素、ベンゼン、トルエンおよびキシレンよりなる群から選ばれる少なくとも１種のガスを供給する手段である請求項１〜９に記載のＣＶＤ装置。
【請求項１１】
前記有機活性種供給手段は、有機モノマーを分解して活性化する加熱手段を有する請求項１〜１０に記載のＣＶＤ装置。
【請求項１２】
有機モノマーを加熱分解して有機活性種を得る工程と、
前記有機活性種を成膜室内に供給する工程と、
前記成膜室内で前記有機活性種を重合させて、基板の上に有機絶縁膜を形成する工程とを有し、
前記基板は冷却した基板載置台の上に載置されていて、前記基板と前記基板載置台との間にガスを供給するとともに、前記基板を回転させながら前記有機活性種の重合を行うことを特徴とする有機絶縁膜の成膜方法。
【請求項１３】
前記ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素、ベンゼン、トルエンおよびキシレンよりなる群から選ばれる少なくとも１種のガスである請求項１２に記載の有機絶縁膜の成膜方法。
【請求項１４】
前記有機絶縁膜はフッ素化アリレン膜である請求項１２または１３に記載の有機絶縁膜の成膜方法。
【請求項１５】
前記フッ素化アリレン膜は、式（１）
【化１】
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（式（１）において、Ｘは水素原子またはフッ素原子を表わす。）
で表される繰り返し単位を有するポリ（テトラフルオロ−ｐ−キシリレン）またはその誘導体からなる膜である請求項１４に記載の有機絶縁膜の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤ装置および有機絶縁膜の成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高速化は著しく、多層配線部における配線抵抗と配線間や配線層間の寄生容量に起因する信号伝搬速度の低下による伝送遅延が問題となってきている。このような問題は、半導体デバイスの高集積化に伴う配線幅および配線間隔の微細化につれて配線抵抗が上昇し且つ寄生容量が増大するので、益々顕著となる傾向にある。
【０００３】
従来より、このような配線抵抗および寄生容量の増大に基づく信号遅延を防止するために、アルミニウム配線に代わる銅配線の導入が行われるとともに、層間絶縁膜として低誘電率の絶縁膜材料を用いることが試みられてきた。例えば、ＳｉＯ２（酸化シリコン）膜中にメチル基を導入したＳｉＯＣ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｄｏｐｅｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜やポリアリルエーテル誘導体膜等の有機絶縁材料が知られている。しかしながら、これらの膜の誘電率は２．６〜２．９程度であり、よりデザインルールの微細化が進んだ世代の半導体デバイスに向けて更なる誘電率の低下が求められていた。
【０００４】
一方、誘電率が２．０〜２．４程度の低誘電率の絶縁膜としては、ＳｉＯ２（酸化シリコン）を多孔質化した膜も知られている。しかしながら、このような多孔質膜は機械的強度の低下が顕著であるために、製造工程で絶縁膜にクラックが入ったりするという問題があった。また、製造工程で使用または発生するガスや薬液が多孔質膜の空孔に吸着することによって膜特性が低下する問題や、このような低下を防止するために後処理工程が必要になるという問題もあった。
【０００５】
そこで、多孔質化せずに２．０〜２．４程度の低誘電率を満たす絶縁膜材料としてフッ素化アリレン膜が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フッ素化アリレン膜は、化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，以下、ＣＶＤという。）法によって半導体基板上に成膜される。具体的には、基板が載置された成膜室内にフッ素化アリレン膜の前駆体を導入し、基板上でこの前駆体を凝縮・重合させることによってフッ素化アリレン膜を形成する。
【０００７】
ところで、成膜室内では基板は基板載置台上に固定される。しかしながら、基板載置台の表面には微小の凹凸があるために、基板と基板載置台との間に隙間が生じている。このため、従来のＣＶＤ装置では、成膜時に前駆体がこの隙間を伝って基板の裏面へ回りこみ、基板の裏面にもフッ素化アリレン膜が成膜されてしまうという問題があった。
【０００８】
基板裏面にフッ素化アリレン膜が成膜されると、基板がフッ素化アリレン膜によって基板載置台に接着されることになるため、成膜後の基板を成膜室から搬出する際には、基板を基板載置台から剥がすのに余分な力が必要となる。このため、反動で基板が所定位置からずれ、装置が搬送エラーになるという問題があった。また、基板が基板載置台から剥がれる際にフッ素化アリレン膜が破れ、発生したフッ素化アリレン膜の小片が飛散するという問題もあった。飛散したフッ素化アリレン膜が基板上に付着すると異物となるため、半導体装置の製造工程における歩留まりの低下に繋がる。
【０００９】
このような問題は、膜厚の大きいフッ素化アリレン膜を成膜する際に特に顕著となる。
【００１０】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものである。即ち、本発明の目的は、フッ素化アリレン膜前駆体の基板裏面への回り込みを防いで、装置の搬送エラーや裏面に成膜されたフッ素化アリレン膜に起因する異物の発生を抑制することのできるＣＶＤ装置および有機絶縁膜の成膜方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、原料ガス供給手段により成膜室内に原料ガスを供給し、この成膜室内に載置された基板上に薄膜を形成するＣＶＤ装置において、基板を載置する基板載置台と、基板と基板載置台との間にガスを供給するガス供給手段と、基板載置台を回転させる回転手段と、基板載置台を冷却する冷却手段とを有し、原料ガス供給手段は、成膜室に有機活性種を供給する有機活性種供給手段であることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明のＣＶＤ装置において、基板載置台は、回転手段および冷却手段が設けられた回転部材と、この回転部材の周囲に設けられた固定部材とからなり、回転部材は、基板を回転部材に真空吸着する真空吸着手段をさらに有していて、ガス供給手段は、回転部材と固定部材との間に設けられた隙間からガスを供給する手段とすることができる。また、この隙間は基板の形状に沿って形成されたものとすることができる。さらに、冷却手段は固定部材にも設けることができる。
【００１４】
本発明のＣＶＤ装置において、回転手段は、一体的に形成された基板載置台の全体を回転させる手段であり、基板載置台の基板に対向する面には、複数のガス噴出し口が設けられていて、ガス供給手段は、このガス噴出し口からガスを供給する手段であるとすることができる。ここで、固定部材と基板との間隔は、回転部材と基板との間隔よりも大きくすることが好ましい。また、ガス噴出し口は円形状の孔とすることができ、この孔は基板の形状に沿って配置されたものとすることができる。基板載置台は、基板を基板載置台に静電吸着する静電吸着手段をさらに有することができる。また、基板載置台は、基板を基板載置台に機械的に固定する基板固定手段を有していてもよい。
【００１５】
本発明のＣＶＤ装置において、ガス供給手段は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素、ベンゼン、トルエンおよびキシレンよりなる群から選ばれる少なくとも１種のガスを供給する手段とすることができる。
【００１６】
また、本発明のＣＶＤ装置において、有機活性種供給手段は、有機モノマーを分解して活性化する加熱手段を有することができる。
【００１７】
本発明の有機絶縁膜の成膜方法は、有機モノマーを加熱分解して有機活性種を得る工程と、この有機活性種を成膜室内に供給する工程と、この成膜室内で有機活性種を重合させて、基板の上に有機絶縁膜を形成する工程とを有し、基板は冷却した基板載置台の上に載置されていて、基板と基板載置台との間にガスを供給するとともに、基板を回転させながら有機活性種の重合を行うことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の有機絶縁膜の成膜方法において、ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素、ベンゼン、トルエンおよびキシレンよりなる群から選ばれる少なくとも１種のガスとすることができる。
【００１９】
また、本発明の有機絶縁膜の成膜方法において、有機絶縁膜はフッ素化アリレン膜とすることができる。さらに、フッ素化アリレン膜は、式（１）
【００２０】
【化１】
2005116691.tif 000003
（式（１）において、Ｘは水素原子またはフッ素原子を表わす。）
で表される繰り返し単位を有するポリ（テトラフルオロ−ｐ−キシリレン）またはその誘導体からなる膜とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明は以上説明したように、基板と基板載置台との間にガスを供給するガス供給手段および基板載置台を回転させる回転手段を設けることによって、原料ガスの基板裏面への回り込みを抑制しつつ膜厚の均一な薄膜を形成可能なＣＶＤ装置を提供することができる。
【００２２】
また、基板と基板載置台との間にガスを供給するとともに、基板を回転させながら有機活性種の重合を行うことによって、有機活性種の基板裏面への回り込みを抑制しつつ膜厚の均一な有機絶縁膜を成膜することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態で用いられるＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置の構成図の一例である。
【００２５】
図１のＣＶＤ装置１は、モノマー収納容器２、流量制御手段３、加熱手段４および成膜室５を有する。ここで、モノマー収納容器２、流量制御手段３および加熱手段４は、本発明の有機活性種供給手段の構成要素である。また、図１において、ＣＶＤ装置１は、クリーニングガス収納容器６、流量制御手段７および活性酸素発生手段８を有する。これらは、活性酸素を用いてＣＶＤ装置１の内部に付着した汚染物を除去する役割を有している。尚、本発明においては、クリーニングガス収納容器６、流量制御手段７および活性酸素発生手段８はなくてもよい。
【００２６】
以下、ＣＶＤ装置１を用いて有機絶縁膜を形成する方法について説明する。
【００２７】
本実施の形態においては、有機絶縁膜としてフッ素化アリレン膜を形成する。
【００２８】
2005116691.tif 000004
【００２９】
【化２】
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【００３０】
【化３】
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【００３１】
【化４】
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【００３２】
【化５】
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【００３３】
モノマー収納容器２の中のモノマーは、配管９を介して流量制御手段３を通った後、さらに配管１０を介して活性酸素発生手段８を通り、配管１１から加熱手段４へ送られる。この際、収納容器６のバルブ（図示せず）は閉じておくとともに、流量制御手段７および活性酸素発生手段８は作動しないようにしておく。すなわち、フッ素化アリレン膜形成工程での活性酸素発生手段８は、単にモノマーを通過させるにすぎず、活性酸素を発生することはない。
【００３４】
一方、流量制御手段３は、加熱手段４に送られるモノマーの流量を所定の値に制御する。加熱手段４では、６００℃〜７００℃の温度でモノマーが加熱分解されて、気体状の有機活性種（以下、ポリマー前駆体という。）を生成する。
【００３５】
加熱手段４において生成したポリマー前駆体は、配管１２を経て成膜室５に入る。尚、ポリマー前駆体に、窒素（Ｎ２）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスを希釈ガスとして混合し、この混合ガスを成膜室５に供給してもよい。
【００３６】
図２に本実施の形態において使用される成膜室の断面図の一例を示す。尚、図２の成膜室は図１の成膜室に対応し、これらを同じ符号を用いて表わしている。
【００３７】
成膜室５には基板載置台１３が設けられており、基板１４は基板載置台１３の上に載置される。ここで、基板１４としては、例えば、ゲート電極が形成されたシリコン基板などを用いることができる。
【００３８】
本実施の形態においては、基板載置台１３は、回転部材１５と回転部材１５の周囲に所定の間隔を置いて設けられた固定部材１６とからなることを特徴としている。
【００３９】
回転部材１５には、基板１４を回転部材１５に真空吸着する真空吸着手段が設けられている。真空吸着手段は、例えば、基板１４に対向する回転部材１５の表面に設けられた多数の吸着孔（図示せず）と、この吸着孔に配管１７を介して接続する真空ポンプ１８とを有する。
【００４０】
また、回転部材１５には回転手段１９が設けられている。これにより、回転部材１５を介して基板１４を回転させることができる。
【００４１】
さらに、回転部材１５には冷却手段２０が設けられており、回転部材１５を介して基板１４を冷却できるようになっている。本実施の形態においては、基板１４の表面温度を−５０℃〜０℃、好ましくは−４０℃〜−３０℃に保持する。
【００４２】
一方、固定部材１６には、上記のような真空吸着手段および回転手段は設けられていない。したがって、固定部材１６は基板１４の吸着固定には関与せず、また、基板１４および回転部材１５が回転しても静止した状態を維持している。但し、冷却手段２０は、回転部材１５だけでなく固定部材１６にも設けることができる。換言すると、冷却手段２０は、回転部材１５と固定部材１６の両方を冷却できるような手段であってもよい。
【００４３】
尚、図２では、成膜室５の内部に回転手段１９および冷却手段２０が設けられているが、本発明はこれに限られるものではない。回転部材１５を回転および冷却させることができるのであれば、これらは成膜室５の外部に設けられていてもよい。
【００４４】
さらに、本実施の形態においては、基板１４と基板載置台１３との間にガスを供給するためのガス供給手段が設けられている。具体的には、ガス供給手段は、上記部分にガスを供給するためのガス供給部分２１と、ガス供給部分２１に配管２２を介して接続するガス収納容器２３とを有する。以下、本実施の形態におけるガス供給部分２１について詳細に説明する。
【００４５】
図３は、本実施の形態における基板載置台１３を上から見た平面図の一例である。図に示すように、円形状の回転部材１５に対して、固定部材１６は回転部材１５と中心を共有するドーナツ形状を有している。回転部材１５と固定部材１６との間には、所定の間隔の隙間２４が設けられている。そして、隙間２４は、図２のガス供給部分２１の上部に設けられた開口部２５に対応する。すなわち、ガス収納容器２３に収納されたガスは、配管２２を通ってガス供給部分２１に導入される。その後、ガス供給部分２１の上部に位置する開口部２５から、基板１４と基板載置台１３との間にガスが供給される。すなわち、隙間２４（すなわち、開口部２５。以下、同じ。）はガス噴出し口としての役割を有している。
【００４６】
本実施の形態においては、隙間２４からガスを供給するとともに、基板１４を回転させた状態でポリマー前駆体を凝縮・重合させることを特徴としている。
【００４７】
図４は、図２のＡ部分を拡大した断面図である。基板１４を回転させた状態で隙間２４からガスを供給すると、ガスは図４の矢印の方向に沿って流動する。すなわち、ガスは、基板１４と基板載置台１３（すなわち、回転部材１５および固定部材１６）との間を基板１４の内側から外側に向かって流動する。一方、ポリマー前駆体は、基板の表面１４ａから側面に沿って裏面１４ｂに回り込もうとする。しかしながら、ポリマー前駆体の流動方向とは逆方向にガスが流動しているので、ポリマー前駆体の流動はガスによって妨げられる。したがって、ポリマー前駆体の基板裏面への回り込みを抑制することが可能となる。
【００４８】
ここで、図４においては、基板１４の端部の断面形状は台形を横にした形状を呈しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、端部の断面形状は矩形状を呈していてもよい。また、表面１４ａは回転部材１５および固定部材１６に対してほぼ平行であるが、裏面１４ｂはこれらに対して（図４に示すように）傾斜を有する形状であってもよい。この場合、裏面１４ｂにおいては、回転部材１５および固定部材１６に対して平行な面と斜面とが交わる箇所よりも内側に隙間２４が設けられていることが好ましい。すなわち、図４の例に示すように、回転部材１５および固定部材１６に対して平行な面１４ｃと斜面１４ｄとが交わる箇所１４ｅよりも内側（図の右方向）に、隙間２４が設けられていることが好ましい。
【００４９】
また、固定部材１６と基板１４との間隔は、回転部材１５と基板１４との間隔より大きく設定されることが好ましい。具体的には、図４に示すように、固定部材１６の上面が回転部材１５の上面よりも低くなるように設定することが好ましい。図４において、基板１４は、回転部材１５の上面に設けられた吸着孔２６を介して回転部材１５に吸着固定される。これにより、基板１４と回転部材１５との間は、巨視的に見てほとんど隙間が存在しない状態となる。したがって、基板１４と基板載置台１３との間にガスを供給し、内側から外側に向かって流動するガスの流れを効率的に形成するためには、固定部材１６の上面が回転部材１５の上面よりも低くなるように設定することによって、固定部材１６と基板１４との間隔を大きくすることが効果的である。
【００５０】
また、本実施の形態においては、回転部材１５と固定部材１６とは、実質的に一定の間隔をおいて配置されていることが好ましい。すなわち、図４において、隙間２４における回転部材１５と固定部材１６との間の距離Ｌは、実質的に一定であることが好ましい。このようにすることによって、基板の周辺部に均一にガスを供給することが可能となる。さらに、隙間２４は、基板１４の形状に沿って（すなわち、基板１４の内側周辺部に）設けられることが好ましい。これにより、基板１４の裏面に回りこもうとするポリマー前駆体をガスの流動によって効果的に抑制することが可能となる。
【００５１】
基板１４と基板載置台１３との間に供給するガスとしては、例えば、ヘリウム、ネオンおよびアルゴンなどの希ガス並びに窒素ガスなどの不活性ガスなどを挙げることができる。また、ポリマー前駆体と反応しないガスであればこれら以外の他のガスを用いてもよい。特に、分子量の大きい分子からなるガスは大きな運動エネルギーを有するので、好ましく用いることができる。したがって、上記の中では特にアルゴンが好ましく用いられる。また、ベンゼン、トルエンおよびキシレンなどの芳香族化合物のガスを用いてもよい。これらは、アルゴンよりもさらに大きな分子量を有することから、ポリマー前駆体の基板裏面への回り込みを一層効果的に抑制することができる。さらに、上記のガスを２種類以上混合して、基板１４と基板載置台１３との間に供給してもよい。
【００５２】
また、本実施の形態によれば、回転部材１５を介して基板１４を回転させることによって、膜厚の均一なフッ素化アリレン膜の成膜が可能となる。すなわち、基板１４の回転により、基板１４の近傍にあるガス拡散層を薄くするとともに、ガス拡散層の流速を大きくすることができる。これにより、ポリマー前駆体の実効的な拡散速度を大きくして、基板１４の中心から基板１４の端部に向かって生じるポリマー前駆体の濃度勾配を減少させ、均一な濃度とすることができる。したがって、基板１４のサイズにかかわらず（基板１４が大口径の基板であっても）膜厚均一性のよいフッ素化アリレン膜を形成することが可能となる。この場合、基板１４の回転速度が大きいほど、膜厚均一性のよいフッ素化アリレン膜を形成することができる。
【００５３】
2005116691.tif 000009
【００５４】
【化６】
2005116691.tif 000010
【００５５】
【化７】
2005116691.tif 000011
【００５６】
尚、余剰のポリマー前駆体ガスは、図１の圧力制御装置２７を介し、排気装置２８によってＣＶＤ装置１の外部へと排出される。
【００５７】
また、図１において、フッ素化アリレン膜の成膜により、配管１１，１２、加熱手段４および成膜室５などに副生成物などの汚染物質が付着した場合には、フッ素化アリレン膜の成膜工程を一時中断してクリーニングを行う。例えば、モノマー収納容器２のバルブ（図示せず）を閉じ、モノマーが加熱手段４へ供給されないようにすることによって、フッ素化アリレン膜の成膜工程を中断することができる。
【００５８】
図１において、クリーニングガス収納容器６には、クリーニングガスとしての酸素（Ｏ２）ガスが入っている。クリーニング時には、まず、クリーニングガス収納容器６のバルブ（図示せず）を開き、配管２９を介して流量制御手段７へ酸素ガスを送る。流量制御手段７は、酸素ガスを所望の流量に制御する役割を有する。続いて、配管３０を介して活性酸素発生手段８へ酸素ガスを送る。
【００５９】
活性酸素発生手段８は、クリーニング作業時に作動して、その本来の機能が働くような状態に置かれる。具体的には、プラズマ、紫外線または電子線などの作用によって、配管３０を介して供給された酸素ガスから活性酸素を発生させる。活性酸素は、酸素ラジカル、酸素イオンおよびオゾンのいずれであってもよい。
【００６０】
活性酸素発生手段８で発生した活性酸素は、配管１１から加熱手段４へ向かい、さらには配管１２から成膜室５へ入る。活性酸素は化学的に極めて活性であるから、このようにＣＶＤ装置１の内部を移動していく過程で、装置内に付着した汚染物質を容易にエッチングする。これにより、装置内のクリーニングを行うことができる。
【００６１】
その後、余剰の酸素ガスおよびエッチングの結果生成したガスなどは、排気ガスとなって、圧力制御装置２７から排気装置２８を通って外部へと排気される。
【００６２】
クリーニング終了後は、クリーニングガス収納容器６のバルブを閉じ、活性酸素発生手段８の電源をオフにする。その後、モノマー収納容器２のバルブを開くことによって、再びフッ素化アリレン膜の成膜を行う。
【００６３】
本実施の形態によれば、基板載置台の表面の凹凸によって基板載置台と基板との間に隙間が生じていても、基板裏面へのポリマー前駆体の回り込みを防ぐことができる。これにより、基板搬送時に搬送エラーが起こるのを抑制することができる。また、基板裏面に成膜されたフッ素化アリレン膜に起因する異物を低減させて、半導体装置の歩留まりを向上させることもできる。さらに、基板を回転させながらポリマー前駆体を凝縮・重合させることによって、均一な膜厚を有するフッ素化アリレン膜を成膜することができる。
【００６４】
尚、本実施の形態においては、有機絶縁膜としてフッ素化アリレン膜を用いたが、本発明はこれに限られるものではなく他の有機絶縁膜であってもよい。
【００６５】
また、本実施の形態においては、モノマーが活性酸素発生手段を通って加熱手段に送られる例について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。流量制御手段を経たモノマーが配管を通って直接加熱手段に送られてもよい。この場合には、活性酸素発生手段で発生した活性酸素が、上記の配管を通って加熱手段に送られるようにすることができる。
【００６６】
さらに、本実施の形態においては、加熱手段が１つであるＣＶＤ装置の例について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。複数の加熱手段を有するＣＶＤ装置であってもよい。
【００６７】
実施の形態２．
本実施の形態においては、実施の形態１と異なる基板載置台を有するＣＶＤ装置を用いて有機絶縁膜を形成することを特徴とする。
【００６８】
本実施の形態におけるＣＶＤ装置は、実施の形態１で説明した図１のＣＶＤ装置と同様の構成を有することができる。すなわち、実施の形態１と同様にして、フッ素化アリレン膜の原料である有機モノマー（例えば、式２〜式５など。）を加熱手段でポリマー前駆体とした後、このポリマー前駆体を成膜室に導入する。この際、ポリマー前駆体に窒素（Ｎ２）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスを希釈ガスとして混合し、この混合ガスを成膜室に供給してもよい。
【００６９】
尚、本実施の形態においては、実施の形態１と同様に、図１の流量制御手段３を経たモノマーが配管１０を通って直接加熱手段４に送られてもよい。この場合、活性酸素発生手段８で発生した活性酸素は、配管１０を通って加熱手段４に送られるようにすることが好ましい。また、加熱手段は１つに限られるものではなく、複数の加熱手段が設けられていてもよい。
【００７０】
図５は、本実施の形態において使用される成膜室３４の断面図である。ここで、成膜室３４は図１の成膜室５に対応している。図５に示すように、成膜室３４には基板載置台３５が設けられている。本実施の形態においては、基板載置台３５が一体的に形成されていることを特徴としている。また、基板載置台３５には、基板３６を基板載置台３５に静電吸着する静電吸着手段３７が設けられている。尚、静電吸着手段３７の代わりに、基板３６を基板載置台３５に機械的に固定する基板固定手段が設けられていてもよい。
【００７１】
本実施の形態においては、基板載置台３５の全体を回転させることによって基板３６を回転させる。そして、この状態で基板３６と基板載置台３５との間にガスを供給し、基板３６の上にポリマー前駆体を凝縮・重合させることを特徴としている。
【００７２】
基板載置台３５には、基板３６と基板載置台３５との間にガスを供給するためのガス供給手段が設けられている。具体的には、図５に示すように、基板載置台３５は内部に中空部３８を有し、ガス収納容器３９から配管４０を通じて中空部３８にガスが導入されるようになっている。また、基板載置台３５の基板３６に対向する面には複数のガス噴出し口が設けられていて、中空部３８内のガスはガス噴出し口から基板３６と基板載置台３５との間に供給される。
【００７３】
図６は、図５のＢ部分を拡大した断面図である。基板載置台３５の基板３６に対向する面には、ガス噴出し口４１が設けられている。基板３６を回転させた状態で、ガス噴出し口４１からガスを噴出させることによって、ガスは図６の矢印の方向に流動する。すなわち、ガスは基板３６の内側から外側へ向かって流動するので、ポリマー前駆体が基板３６の裏面に回り込むのを防ぐことができる。
【００７４】
ここで、図６においては、基板３６の端部の断面形状は台形を横にした形状を呈しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、端部の断面形状は矩形状を呈していてもよい。また、基板の表面３６ａは基板載置台３５に対してほぼ平行であるが、裏面３６ｂは基板載置台３５に対して（図６に示すように）傾斜を有する形状であってもよい。この場合、基板の裏面３６ｂにおいて、基板載置台３５に対して平行な面と斜面とが交わる箇所よりも内側にガス噴出し口４１が設けられていることが好ましい。すなわち、図６の例に示すように、基板載置台３５に対して平行な面３６ｃと斜面３６ｄとが交わる箇所３６ｅよりも内側（図の右方向）に、ガス噴出し口４１が設けられていることが好ましい。
【００７５】
図７は、基板載置台３５の平面図の一例である。図に示すように、円形状の基板載置台３５には、これと同心円を構成するようにして配置された複数の円形状の孔４２が設けられている。そして、図７の孔４２は、図６のガス噴出し口４１に対応している。本実施の形態においては、孔４２の各々は、実質的に一定の間隔をおいて配置されていることが好ましい。このようにすることによって、基板３６の周辺部に均一にガスを供給することができる。
【００７６】
尚、図７において、基板載置台３５は必ずしも円形状である必要はなく、例えば矩形状であってもよい。但し、基板載置台３５が如何なる形状を有していても、孔４２は基板３６の形状に沿って配置されることが好ましい。これにより、基板３６の裏面に回り込もうとするポリマー前駆体をガスの流動によって効果的に抑制することが可能となる。
【００７７】
また、図７において、孔４２も必ずしも円形状である必要はない。基板３６と基板載置台３５との間にガスを供給して、ポリマー前駆体の回り込みを効果的に抑制することのできる形状であれば他の形状であってもよい。
【００７８】
基板３６と基板載置台３５との間に供給するガスとしては、例えば、ヘリウム、ネオンおよびアルゴンなどの希ガス並びに窒素ガスなどの不活性ガスなどを挙げることができる。また、ポリマー前駆体と反応しないガスであればこれら以外の他のガスを用いてもよい。特に、分子量の大きい分子からなるガスは大きな運動エネルギーを有するので、好ましく用いることができる。したがって、上記の中では特にアルゴンが好ましく用いられる。また、ベンゼン、トルエンおよびキシレンなどの芳香族化合物のガスを用いてもよい。これらは、アルゴンよりもさらに大きな分子量を有することから、ポリマー前駆体の基板裏面への回り込みを一層効果的に抑制することができる。さらに、上記のガスを２種類以上混合して、基板３６と基板載置台３５との間に供給してもよい。
【００７９】
本実施の形態は、基板と基板載置台との間にガスを供給するという点で実施の形態１と共通する。しかしながら、基板載置台に設けた孔をガス噴出し口にするという点で、固定部材と回転部材との間の隙間をガス噴出し口にする実施の形態１とは異なる。本実施の形態によれば、このような構造とすることによって、実施の形態１よりガスの供給量は少なくなるものの、基板載置台を回転部材と固定部材とに分離する必要がなくなるので、簡便な構造とすることができる。したがって、加工精度の高い基板載置台を安価に製造することが可能となる。
【００８０】
また、図５に示すように、基板載置台３５には回転手段４３が設けられており、これによって基板載置台３５の全体が回転する構造となっている。そして、基板３６は、基板載置台３５を介して基板載置台３５とともに回転する。
【００８１】
さらに、基板載置台３５には冷却手段４４が設けられており、基板載置台３５を介して基板３６を冷却できるようになっている。本実施の形態においては、基板３６の表面温度を−５０℃〜０℃、好ましくは−４０℃〜−３０℃に保持する。
【００８２】
尚、図５では、成膜室３４の内部に回転手段４３および冷却手段４４が設けられているが、本発明はこれに限られるものではない。基板載置台３５を回転および冷却させることができるのであれば、これらは成膜室３４の外部に設けられていてもよい。
【００８３】
また、本実施の形態によれば、基板載置台３５を介して基板３６を回転させることによって、基板３６の近傍にあるガス拡散層を薄くするとともに、ガス拡散層の流速を大きくすることができる。これにより、ポリマー前駆体の実効的な拡散速度を大きくして、基板３６の中心から基板３６の端部に向かって生じるポリマー前駆体の濃度勾配を減少させ、均一な濃度とすることができる。したがって、基板３６のサイズにかかわらず（基板３６が大口径の基板であっても）膜厚均一性のよいフッ素化アリレン膜を形成することが可能となる。この場合、基板３６の回転速度が大きいほど、膜厚均一性のよいフッ素化アリレン膜を形成することができる。
【００８４】
2005116691.tif 000012
【００８５】
尚、余剰のポリマー前駆体ガスは、実施の形態１と同様に、圧力制御装置を介し、排気装置によってＣＶＤ装置の外部へと排出される。
【００８６】
また、フッ素化アリレン膜の成膜によって、ＣＶＤ装置内に副生成物などの汚染物質が付着した場合には、フッ素化アリレン膜の成膜工程を一時中断し、実施の形態１と同様にしてクリーニングを行うことが好ましい。
【００８７】
本実施の形態によれば、基板載置台の表面の凹凸によって基板載置台と基板との間に隙間が生じていても、基板裏面へのポリマー前駆体の回り込みを防ぐことができる。これにより、基板搬送時に搬送エラーが起こるのを抑制することができる。また、基板裏面に成膜されたフッ素化アリレン膜に起因する異物を低減させて、半導体装置の歩留まりを向上させることもできる。さらに、基板を回転させながらポリマー前駆体を凝縮・重合させることによって、均一な膜厚を有するフッ素化アリレン膜を成膜することができる。
【００８８】
尚、本実施の形態においては有機絶縁膜としてフッ素化アリレン膜を用いたが、本発明はこれに限られるものではなく他の有機絶縁膜であってもよい。
【００８９】
2005116691.tif 000013
【００９０】
基板載置台としては、本実施の形態によるガス噴出し口が設けられた静電チャックを用いた。ガス噴出し口は図７と同様のものであり、直径５００μｍの孔が１０ｍｍ間隔で配置されたものを用いた。
【００９１】
表１に、アルゴンガスとベンゼンガスとで、ポリ（テトラフルオロ−ｐ−キシリレン）膜の膜厚と搬送エラーを起こす頻度との関係を比較した結果の一例を示す。ここで、搬送エラーとは、基板をリフトアップする際に、基板が所定位置からずれることによって生じるエラーをいう。また、搬送エラー頻度とは、処理回数を１００とした場合に搬送エラーの生じる回数をいう。尚、ガスの流量はいずれも１００ｓｃｃｍとした。
【００９２】
【表１】
2005116691.tif 000014
【００９３】
また、比較例として、静電チャックにガス噴出し口が設けられていないことを除いては上記と同様にして、ポリ（テトラフルオロ−ｐ−キシリレン）膜を形成した。表１に、その膜厚と搬送エラーを起こす頻度との関係を示す。
【００９４】
【表２】
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【００９５】
表１および表２から明らかであるように、本実施の形態によれば、基板搬送時の搬送エラーを大幅に抑制することができる。特に、ベンゼンガスを用いた場合には、搬送エラーを完全になくすことができることから、分子量の大きいガスを用いた方が効果的であることがわかる。
【００９６】
尚、実施の形態１および実施の形態２では、基板を回転させた状態で基板と基板載置台との間にガスを供給する方法について述べた。しかしながら、本発明は、基板を回転させない状態で基板と基板載置台との間にガスを供給する場合にも適用することができ、この場合にも搬送エラーを低減させることが可能である。しかしながら、基板を回転させない状態では、基板周辺部での膜厚が厚くなって膜厚均一性が低下する。したがって、本発明においては、基板を回転させた状態で成膜を行う方が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明にかかるＣＶＤ装置の構成図の一例である。
【図２】実施の形態１にかかるＣＶＤ装置において、成膜室の断面図の一例である。
【図３】実施の形態１にかかるＣＶＤ装置において、基板載置台の平面図の一例である。
【図４】実施の形態１にかかるＣＶＤ装置において、基板周辺部付近の断面図の一例である。
【図５】実施の形態２にかかるＣＶＤ装置において、成膜室の断面図の一例である。
【図６】実施の形態２にかかるＣＶＤ装置において、基板周辺部付近の断面図の一例である。
【図７】実施の形態２にかかるＣＶＤ装置において、基板載置台の平面図の一例である。
【符号の説明】
【００９８】
１  ＣＶＤ装置
２  モノマー収納容器
３，７  流量制御手段
４  加熱手段
５，３４  成膜室
６  クリーニングガス収納容器
８  活性酸素発生手段
９，１０，１１，１２，１７，２２，２９，３０，４０  配管
１３，３５  基板載置台
１４，３６  基板
１５  回転部材
１６  固定部材
１８  真空ポンプ
１９，４３  回転手段
２０，４４  冷却手段
２１  ガス供給部分
２３，３９  ガス収納容器
２４  隙間
２５  開口部
２６  吸着孔
２７  圧力制御装置
２８  排気装置
３７  静電吸着手段
３８  中空部
４１  ガス噴出し口
４２  孔
【図１】
2005116691.tif 000017
【図２】
2005116691.tif 000018
【図３】
2005116691.tif 000019
【図４】
2005116691.tif 000020
【図５】
2005116691.tif 000021
【図６】
2005116691.tif 000022
【図７】
2005116691.tif 000023