(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体が収容された反応室内にシリカ微粒子が凝集した凝集体を配置し、不活性ガスの雰囲気中で、該凝集体に電子ビーム、アルゴンイオン、またはレーザーを照射することにより、活性化されたシリカ微粒子を発生させる微粒子発生工程と、
前記微粒子発生工程で発生したシリカ微粒子を前記被処理体に堆積させることにより、堆積された各シリカ微粒子間に空間を有する多孔質膜を前記被処理体に形成する堆積工程と、
を備える、ことを特徴とする多孔質膜の形成方法。
【請求項２】
前記凝集体に乾燥シリカゲルを用いる、ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質膜の形成方法。
【請求項３】
前記微粒子発生工程は、前記シリカ微粒子の結晶構造を破壊せずに、各シリカ微粒子間の結合を切断して、前記凝集体からシリカ微粒子を発生させる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の多孔質膜の形成方法。
【請求項４】
シリカ微粒子を含むゲルスラリーを乾燥した後、成形することにより、前記凝集体を形成する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多孔質膜の形成方法。
【請求項５】
前記シリカ微粒子にナノオーダーサイズの粒径のシリカ微粒子を用いる、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多孔質膜の形成方法。
【請求項６】
前記シリカ微粒子にほぼ均一な粒径のシリカ微粒子を用いる、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多孔質膜の形成方法。
【請求項７】
被処理体とシリカ微粒子が凝集した凝集体とを収容する反応室と、
前記凝集体を臨むように配置され、不活性ガスの雰囲気中で、該凝集体に電子ビーム、アルゴンイオン、またはレーザーを照射することにより、活性化されたシリカ微粒子を発生させるアブレーション機構と、
を備える、ことを特徴とする多孔質膜形成装置。
【請求項８】
前記凝集体は乾燥シリカゲルである、ことを特徴とする請求項７に記載の多孔質膜形成装置。
【請求項９】
前記シリカ微粒子はナノオーダーサイズの粒径である、ことを特徴とする請求項７または８に記載の多孔質膜形成装置。
【請求項１０】
前記シリカ微粒子は、ほぼ均一な粒径である、ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の多孔質膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔質膜の形成方法及び形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の微細化の進行に伴い、配線の信号遅延の増大につながる配線間容量（寄生容量）の増大が問題となっており、寄生容量を低く抑えることが可能な低誘電率の絶縁膜が注目されている。
【０００３】
低誘電率の絶縁膜としては、例えば、内部に複数の空孔を形成して誘電率を低くした多孔質の絶縁膜がある。多孔質の絶縁膜は、その空孔率が増大するほど誘電率が低下するため、所望の誘電率に低減できるように、所望の空孔率を有する多孔質の絶縁膜に形成する必要がある。
【０００４】
多孔質の絶縁膜を形成する方法としては、例えば、二酸化ケイ素と揮発性溶剤とを含む液体を半導体ウェハ上にスピンコートなどにより塗布し、塗布された半導体ウェハをベークして揮発性成分を除去した後、キュアして固定化する方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、塗布された半導体ウェハをベークして揮発性成分を除去した後、キュアして固定化することから、所望の多孔質膜に制御することが困難であった。このため、所望の多孔質膜を形成することは困難であった。
【０００６】
また、この方法では、形成された多孔質膜の空孔分布が不均一になってしまう。多孔質膜の空孔分布が不均一になると、所望の空孔率を有する多孔質膜を形成できなくなり、所望の誘電率に低減された多孔質膜を得ることができなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、所望の多孔質膜を形成することができる多孔質膜の形成方法及び形成装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、ほぼ均一な空孔分布を有する多孔質膜の形成方法及び形成装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、所望の誘電率に低減された多孔質膜の形成方法及び形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる多孔質膜の形成方法は、被処理体が収容された反応室内にシリカ微粒子が凝集した凝集体を配置し、不活性ガスの雰囲気中で、該凝集体に電子ビーム、アルゴンイオン、またはレーザーを照射することにより、活性化されたシリカ微粒子を発生させる微粒子発生工程と、前記微粒子発生工程で発生したシリカ微粒子を前記被処理体に堆積させることにより、堆積された各シリカ微粒子間に空間を有する多孔質膜を前記被処理体に形成する堆積工程と、を備える、ことを特徴とする。
【００１１】
前記凝集体としては、例えば、乾燥シリカゲルが用いられる。
【００１２】
前記微粒子発生工程は、前記シリカ微粒子の結晶構造を破壊せずに、各シリカ微粒子間の結合を切断して、前記凝集体からシリカ微粒子を発生させることが好ましい。
【００１４】
シリカ微粒子を含むゲルスラリーを乾燥した後、成形することにより、前記凝集体を形成することが好ましい。
【００１９】
前記シリカ微粒子にナノオーダーサイズの粒径のシリカ微粒子を用いることが好ましい。前記シリカ微粒子にほぼ均一な粒径のシリカ微粒子を用いることが好ましい。
【００２０】
本発明の第２の観点にかかる多孔質膜形成装置は、被処理体とシリカ微粒子が凝集した凝集体とを収容する反応室と、前記凝集体を臨むように配置され、不活性ガスの雰囲気中で、該凝集体に電子ビーム、アルゴンイオン、またはレーザーを照射することにより、活性化されたシリカ微粒子を発生させるアブレーション機構と、を備える、ことを特徴とする。
【００２１】
前記凝集体としては、例えば、乾燥シリカゲルがある。
【００２５】
前記シリカ微粒子は、例えば、ナノオーダーサイズの粒径である。
【００２６】
前記シリカ微粒子は、ほぼ均一な粒径であることが好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多孔質膜の形成方法及び形成装置について説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、多孔質膜の形成方法及び形成装置について、図１に示すアブレーション機構（電子ビーム源３）を備えた多孔質膜形成装置１を用いて、被処理体、例えば、半導体ウエハに多孔質シリコン酸化膜を形成する場合を例にして本発明を説明する。
【００２９】
図１に示すように、多孔質膜形成装置１は、例えば、アルミニウムからなる、円筒形状に成形された反応室としてのチャンバ２と、アブレーション機構としての電子ビーム源３と、を備えている。
【００３０】
チャンバ２の上部中央にはターゲット保持部４が配置されている。そして、ターゲット保持部４には、多孔質膜の形成材料となるターゲット５が保持されている。ターゲット５としては、例えば、ナノオーダーサイズの粒径の微粒子が凝集した凝集体が用いられる。そして、ターゲット５に電子ビーム源３から電子ビームを照射してアブレーションすることにより、活性化された微粒子が発生する。本実施の形態では、ターゲット５に乾燥シリカゲルが用いられている。この乾燥シリカゲルは、例えば、粒径がほぼ５ｎｍの均一なシリカ微粒子を含むゲルスラリーを乾燥させた後、成形することにより形成されており、ほぼ５ｎｍの均一なシリカ微粒子が凝集した凝集体である。
【００３１】
チャンバ２の下部中央には、被処理体、例えば、半導体ウェハＷの載置台としてのサセプタ６が配置されている。サセプタ６は、その上面に載置される半導体ウェハＷがターゲット保持部４（ターゲット５）に対向するように配置されている。サセプタ６は、その上面が凸状の円板状に成形され、半導体ウエハＷと略同形の図示しない静電チャックが設けられている。そして、静電チャックに直流電圧を印加することにより、サセプタ６上に載置された半導体ウェハＷが静電吸着される。また、サセプタ６の内部には図示しない流路が設けられており、流路内に所定の温度の流体を供給することにより、半導体ウエハＷが所定の温度に制御される。
【００３２】
チャンバ２の天井部には、チャンバ２内にガスを導入する導入口７が設けられている。導入口７には、マスフローコントローラなどを備えるガス導入装置８が接続され、ガス導入装置８を駆動することにより、導入口７を介して、チャンバ２内にガスが導入される。チャンバ２内に導入されるガスとしては、シリコン酸化膜の形成に悪影響を与えないガス、例えば、不活性ガスを導入することが好ましい。また、チャンバ２の底部には、チャンバ２内のガスを排気する排気口９が設けられている。この排気口９には、図示しないフィルタが設けられ、排気口９に排出された微粒子などをトラップする。また、排気口９には、真空ポンプなどを備える排気装置１０が接続され、排気装置１０を駆動することにより、排気口９を介して、チャンバ２内のガスが排気される。チャンバ２内の圧力は、ガス導入装置８により導入口７からチャンバ２内に所定量のガスを導入するとともに、排気装置１０により排気口９からチャンバ２内ガスを排出することにより、所定の圧力に制御される。
【００３３】
電子ビーム源３は、ターゲット５を臨むように、チャンバ２外の側壁側に配置されている。電子ビーム源３には、ターゲット５に電子ビーム１１が照射できるように、図示しない絞りなどが設けられている。そして、電子ビーム源３から供給された電子ビーム１１が、チャンバ２の側壁に設けられた電子ビーム導入口１２を通過してターゲット５に照射される。
【００３４】
次に、以上のように構成された多孔質膜形成装置１を用い、多孔質膜の形成方法について説明する。なお、以下の説明において、多孔質膜形成装置１を構成する各部の動作は、図示しない制御部によりコントロールされている。
【００３５】
まず、図示しない搬送具により半導体ウエハＷをチャンバ２内に搬送し、半導体ウエハＷをサセプタ６上に載置する。そして、図示しない静電チャックに直流電圧を印加することにより、サセプタ６上に載置された半導体ウェハＷを静電吸着する。
【００３６】
次に、ガス導入装置８及び排気装置１０を駆動して、導入口７からチャンバ２内に所定量のガスを導入するとともに、排気装置１０により排気口９からチャンバ２内のガスを排出し、チャンバ２内を所定の圧力に制御する。この導入口７から導入されるガスの流量は、ターゲット５から脱離したシリカ微粒子が半導体ウエハＷに堆積することを妨げない程度の流量に制御されている。また、サセプタ６の内部の図示しない流路内に所定の温度の流体を供給し、半導体ウエハＷを所定の温度に制御する。
【００３７】
続いて、電子ビーム源３から電子ビーム１１を供給する。電子ビーム１１は、電子ビーム源３から電子ビーム導入口１２を通過して、チャンバ２内のターゲット保持部４に保持されたターゲット５に照射される。図２は、ターゲット５に電子ビーム１１を照射した状態を説明するための模式図である。
【００３８】
ターゲット５に電子ビーム１１が照射されると、ターゲット５に凝集されたシリカ微粒子１３が励起される。シリカ微粒子１３が励起されると、図２に示すように、シリカ微粒子１３は、各シリカ微粒子１３間の結合を切断して凝集体（ターゲット５）から脱離するとともに、活性化された状態になる。
【００３９】
ここで、ターゲット５に照射する電子ビーム１１は、各シリカ微粒子１３間の結合を切断できる程度の比較的低エネルギーの電子ビームであることが好ましい。電子ビームのエネルギーが高くなると、シリカ微粒子１３の結晶構造自体を破壊するおそれが生じてしまう。このように、シリカ微粒子１３の結晶構造が破壊されると、ターゲット５から脱離したシリカ微粒子１３の粒径が変化し、半導体ウエハＷ上に形成されるシリコン酸化膜を制御することが困難になるおそれが生じるためである。ただし、ターゲット５に照射するエネルギーが、シリカ微粒子１３の結晶構造を破壊する場合にも、シリカ微粒子１３の粒径を予想することは可能であり、半導体ウエハＷ上に形成されるシリコン酸化膜を制御することは可能である。
【００４０】
本実施の形態では、ターゲット５に照射する電子ビーム１１は、シリカ微粒子１３の結晶構造を破壊せずに、各シリカ微粒子１３間の結合を切断して、ターゲット５（凝集体）からシリカ微粒子１３を発生することができるエネルギーに設定した。このため、シリカ微粒子１３は、ターゲット５に凝集された状態から、その径を変化させることなく、ターゲット５から脱離される。また、本実施の形態では、ターゲット５に、ほぼ５ｎｍの均一なシリカ微粒子が凝集した凝集体が用いられており、ターゲット５から脱離したシリカ微粒子１３は、ほぼ５ｎｍの均一な粒径になる。
【００４１】
半導体ウエハＷとターゲット５とは対向するように配置されているので、ターゲット５から脱離したシリカ微粒子１３は、半導体ウエハＷに供給され、半導体ウエハＷ上に堆積される。さらに、本実施の形態では、チャンバ２の天井部に導入口７が配置され、チャンバ２の底部に排気口９が設けられているので、導入口７から排気口９に流れるガスが、シリカ微粒子１３のキャリアガスとしての役割を果たし、ターゲット５から脱離したシリカ微粒子１３を半導体ウエハＷに堆積しやすくなる。また、ターゲット５から脱離したシリカ微粒子１３は活性化されているので、半導体ウエハＷ上にシリカ微粒子１３が堆積することにより堆積したシリカ微粒子１３間が結合し、半導体ウエハＷ上にシリコン酸化膜が形成される。
【００４２】
図３は、半導体ウエハＷ上に形成されたシリコン酸化膜１４の状態を説明するための模式図である。図３に示すように、半導体ウエハＷ上に形成されたシリコン酸化膜１４は、堆積したシリカ微粒子１３から構成され、各シリカ微粒子１３間には、シリカ微粒子１３より小さな空間の空孔１５が形成されている。このように形成された空孔１５の大きさは、シリカ微粒子１３の粒径により制御することが可能である。このため、所望の大きさの空孔１５を有するシリコン酸化膜１４を形成することができる。
【００４３】
本実施の形態では、ターゲット５に、ほぼ５ｎｍの均一なシリカ微粒子が凝集した凝集体が用いられているので、ターゲット５から脱離したシリカ微粒子１３は、ほぼ５ｎｍの均一な粒径であり、半導体ウエハＷ上に堆積したシリカ微粒子１３は、ほぼ均一の粒径である。このため、各シリカ微粒子１３間に形成される空孔１５は、ほぼ均一な大きさになり、半導体ウエハＷ上に形成されたシリコン酸化膜１４の空孔分布がほぼ均一になる。したがって、半導体ウエハＷ上に所望の空孔率を有するシリコン酸化膜１４を形成することができ、半導体ウエハＷ上に所望の誘電率に低減された多孔質なシリコン酸化膜１４を形成することができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、シリカ微粒子１３の凝集体からなるターゲット５に電子ビーム１１を照射することにより、ターゲット５から脱離したシリカ微粒子１３を半導体ウエハＷ上に堆積させ、半導体ウエハＷ上にシリコン酸化膜を形成しているので、ターゲット５のシリカ微粒子１３を制御することにより、所望の大きさの空孔１５を有するシリコン酸化膜１４を形成することができる。
【００４５】
本実施の形態によれば、シリカ微粒子１３の結晶構造を破壊せずに、各シリカ微粒子１３間の結合を切断できるエネルギーの電子ビームをターゲット５に照射しているので、さらに所望の大きさの空孔１５を有するシリコン酸化膜１４を形成することができる。
【００４６】
本実施の形態によれば、ターゲット５に、ほぼ均一な粒径のシリカ微粒子が凝集した凝集体を用いているので、半導体ウエハＷ上に形成されたシリコン酸化膜１４の空孔分布がほぼ均一になる。したがって、半導体ウエハＷ上に所望の空孔率を有するシリコン酸化膜１４を形成することができ、半導体ウエハＷ上に所望の誘電率に低減された多孔質なシリコン酸化膜１４を形成することができる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、多孔質膜の形成方法及び形成装置について、図４に示すアトマイザー機構（噴霧器２３）を備えた多孔質膜形成装置２１を用いて、半導体ウエハに多孔質シリコン酸化膜を形成する場合を例にして本発明を説明する。
【００４８】
図４に示すように、多孔質膜形成装置２１は、反応室としてのチャンバ２２と、アトマイザー機構としての噴霧器２３と、を備えている。チャンバ２２は、例えば、アルミニウムからなる、円筒形状に成形されている。
【００４９】
チャンバ２２の下部中央には、被処理体、例えば、半導体ウェハＷの載置台としてのサセプタ２４が配置されている。サセプタ２４は下部電極としての機能を有し、第１の整合器２５を介して第１のＲＦ電源２６が接続されている。また、サセプタ２４は、その上面が凸状の円板状に成形され、半導体ウエハＷと略同形の図示しない静電チャックが設けられている。そして、静電チャックに直流電圧を印加することにより、サセプタ２４上に載置された半導体ウェハＷが静電吸着される。また、サセプタ２４の内部には図示しない流路が設けられており、流路内に所定の温度の流体を供給することにより、半導体ウエハＷが所定の温度に制御される。
【００５０】
チャンバ２２の上部中央には、電極支持体２７が配置されている。電極支持体２７は、アルミニウムからなる電極板２８を、サセプタ２４と対向するように支持している。電極板２８は上部電極としての機能を有し、第２の整合器２９を介して第２のＲＦ電源３０に接続されている。
【００５１】
電極支持体２７は中空状に形成され、電極板２８には複数のガス孔２８ａが形成されている。また、電極支持体２７の天井部（チャンバ２２の天井部）には、内部にガスを導入する導入口３１が設けられている。導入口３１には、マスフローコントローラなどを備えるガス導入装置３２が接続され、ガス導入装置３２を駆動することにより、導入口３１、電極支持体２７の内部、電極板２８のガス孔２８ａを介して、チャンバ２２内にガスが導入される。チャンバ２２内に導入されるガスとしては、シリコン酸化膜の形成に悪影響を与えないガス、例えば、不活性ガスを導入することが好ましい。また、チャンバ２２の底部には、チャンバ２２内のガスを排気する排気口３３が設けられている。排気口３３には、真空ポンプなどを備える排気装置３４が接続され、排気装置３４を駆動することにより、排気口３３を介して、チャンバ２２内のガスが排気される。チャンバ２２内の圧力は、ガス導入装置３２によりチャンバ２２内に所定量のガスを導入するとともに、排気装置３４により排気口３３からチャンバ２２内ガスを排出することにより、所定の圧力に制御される。
【００５２】
噴霧器２３は、多孔質膜の形成材料となる噴霧液３５が半導体ウエハＷと電極板２８との間に噴霧されるように、チャンバ２外の側壁側に配置されている。噴霧器２３には噴霧液３５を収容する噴霧液供給源３６が接続されている。そして、噴霧液供給源３６から噴霧器２３に供給された噴霧液３５が、噴霧器２３により、チャンバ２の側壁に設けられた孔３７を通過して、半導体ウエハＷと電極板２８との間に噴霧される。
【００５３】
噴霧液３５としては、例えば、ナノオーダーサイズの粒径の微粒子が溶媒中に分散した分散液が用いられる。そして、分散液を半導体ウエハＷと電極板２８との間に噴霧し、噴霧された分散液を蒸発させて微粒子を発生させ、発生した微粒子を活性化させる。本実施の形態では、分散液にｐＨ調整済みのシリカゾルが用いられている。このシリカゾルは、例えば、粒径がほぼ５ｎｍの均一なシリカ微粒子を、一般的な化学的プロセスにより合成したゾルまたはゲルスラリーにほぼ均一に分散させることにより形成されており、ほぼ５ｎｍの均一なシリカ微粒子が均一に分散した分散液である。
【００５４】
次に、以上のように構成された多孔質膜形成装置２１を用い、多孔質膜の形成方法について説明する。なお、以下の説明において、多孔質膜形成装置２１を構成する各部の動作は、図示しない制御部によりコントロールされている。
【００５５】
第１の実施の形態と同様に、まず、図示しない搬送具により半導体ウエハＷをチャンバ２２内に搬送し、半導体ウエハＷをサセプタ２４上に載置する。そして、図示しない静電チャックに直流電圧を印加することにより、サセプタ２４上に載置された半導体ウェハＷを静電吸着する。
【００５６】
次に、ガス導入装置３２及び排気装置３４を駆動して、導入口３１からチャンバ２２内に所定量のガスを導入するとともに、排気装置３４により排気口３３からチャンバ２２内のガスを排出し、チャンバ２２内を所定の圧力に減圧する。チャンバ２２内の圧力は、プラズマ処理を行うことから、できるだけ低い圧力にすることが好ましい。
【００５７】
また、サセプタ２４の内部の図示しない流路内に所定温度の流体を供給し、半導体ウエハＷを所定の温度、具体的には、チャンバ２２内の圧力下で、分散液の溶媒が蒸発可能な温度に設定する。
【００５８】
続いて、噴霧器２３から噴霧液３５を、半導体ウエハＷと電極板２８との間の空間に噴霧する。ここで、噴霧液３５として、シリカ微粒子が溶媒中にほぼ均一に分散したシリカゾルが用いられているので、噴霧液３５を半導体ウエハＷと電極板２８との間の空間にほぼ均一に噴霧することができる。
【００５９】
噴霧液３５が半導体ウエハＷと電極板２８との間の空間に噴霧されると、噴霧液３５の溶媒が蒸発して、シリカ微粒子が発生する。これは、半導体ウェハＷ（半導体ウエハＷと電極板２８との間の空間）は、分散液の溶媒がチャンバ２２内の圧力下で蒸発可能な温度に設定されているためである。このように分散液の溶媒を蒸発させているので、分散液中に分散されたシリカ微粒子が、その粒径を変化させることなく、半導体ウエハＷと電極板２８との間の空間に発生する。本実施の形態では、ほぼ５ｎｍの均一なシリカ微粒子が発生する。
【００６０】
また、第２のＲＦ電源３０から、所定の高周波電力を電極板２８を印加する。これにより、電極板２８と下部電極としてのサセプタ２４との間に高周波電界が生じ、半導体ウエハＷと電極板２８との間で発生したシリカ微粒子がプラズマ化（活性化）する。さらに、第１のＲＦ電源２６から、所定の高周波電力を下部電極であるサセプタ２４に印加する。これにより、プラズマ中の活性種がサセプタ２４側へ引き込まれ、半導体ウェハＷ表面近傍のプラズマ密度が高められる。
【００６１】
このような電極板２８及びサセプタ２４への高周波電力の印加により、半導体ウエハＷと電極板２８との間で発生したシリカ微粒子がプラズマ化（活性化）する。活性化されたシリカ微粒子は、半導体ウエハＷに供給され、半導体ウエハＷ上に堆積される。これは、第１の実施の形態と同様に、導入口３１から排気口３３に流れるガスが、活性化されたシリカ微粒子のキャリアガスとしての役割を果たし、シリカ微粒子を半導体ウエハＷに移動させるためである。また、半導体ウエハＷ上に堆積したシリカ微粒子は活性化されているので、堆積したシリカ微粒子間が結合し、半導体ウエハＷ上にシリコン酸化膜が形成される。
【００６２】
以上のように形成されたシリコン酸化膜は、第１の実施の形態と同様に、堆積したシリカ微粒子から構成され、各シリカ微粒子間には、シリカ微粒子より小さな空孔が形成される。このように形成された空孔の大きさは、シリカ微粒子の粒径により制御することが可能である。このため、所望の大きさの空孔を有するシリコン酸化膜を形成することができる。
【００６３】
本実施の形態では、半導体ウエハＷ上に堆積したシリカ微粒子は、ほぼ５ｎｍの均一なシリカ微粒子であり、各シリカ微粒子間に形成される空孔は、ほぼ均一な大きさになる。このため、半導体ウエハＷ上に形成されたシリコン酸化膜の空孔分布がほぼ均一になる。したがって、半導体ウエハＷ上に所望の空孔率を有するシリコン酸化膜を形成することができ、半導体ウエハＷ上に所望の誘電率に低減された多孔質なシリコン酸化膜を形成することができる。
【００６４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、シリカ微粒子が分散した分散液からなる噴霧液３５を半導体ウエハＷと電極板２８との間の空間に噴霧し、噴霧液３５の溶媒を蒸発させてシリカ微粒子を発生させた後、シリカ微粒子を活性化して半導体ウエハＷ上に堆積させ、半導体ウエハＷ上にシリコン酸化膜を形成しているので、噴霧液３５中のシリカ微粒子を制御することにより、所望の大きさの空孔を有するシリコン酸化膜を形成することができる。
【００６５】
本実施の形態によれば、噴霧液３５に、ほぼ均一な粒径のシリカ微粒子をほぼ均一に分散した分散液を用いているので、半導体ウエハＷ上に形成されたシリコン酸化膜の空孔分布がほぼ均一になる。したがって、半導体ウエハＷ上に所望の空孔率を有するシリコン酸化膜を形成することができ、半導体ウエハＷ上に所望の誘電率に低減された多孔質なシリコン酸化膜を形成することができる。
【００６６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な他の実施の形態について説明する。
【００６７】
上記実施の形態では、電子ビーム源３を備えた多孔質膜形成装置１及び、噴霧器２３を備えた多孔質膜形成装置２１を用いた場合を例に本発明を説明したが、微粒子を含む微粒子発生体を、被処理体が収容された反応室内に供給し、反応室内で微粒子発生体から、微粒子を発生させるとともに微粒子を活性化させ、活性化された微粒子を被処理体に堆積させることにより、堆積された各微粒子間に空間を有する多孔質膜を形成できるものであればよい。また、多孔質膜形成装置１及び多孔質膜形成装置２１についても、上記構成に限定されるものではない。
【００６８】
例えば、図５に示すように、第１の実施の形態において、サセプタ６と排気口９との間のチャンバ２の内壁に、例えば、複数の孔を有するバッフル板４１を設けてもよい。この場合、バッフル板４１により、シリカ微粒子１３を半導体ウエハＷ上に、さらに均一に堆積させることができる。
【００６９】
また、第１の実施の形態において、図６に示すように、ターゲット５をチャンバ２の下部中央に配置し、サセプタ６をチャンバ２の上部中央に配置してもよい。この場合、半導体ウエハＷ上にシリカ微粒子を均一に堆積できるように、チャンバ２内の圧力をほぼ真空のような低圧に設定することが好ましい。
【００７０】
上記実施の形態では、第１の実施の形態において、シリカ微粒子１３の結晶構造を破壊せずに、各シリカ微粒子１３間の結合を切断できるエネルギーの電子ビームをターゲット５に照射した場合を例に本発明を説明したが、例えば、シリカ微粒子１３の結晶構造が破壊するおそれがあるようなエネルギーの電子ビームをターゲット５に照射してもよい。この場合にも、シリカ微粒子１３の粒径を予想することは可能であり、半導体ウエハＷ上に形成されるシリコン酸化膜を制御することは可能である。
【００７１】
上記実施の形態では、第１の実施の形態において、電子ビームをターゲット５に照射した場合を例に本発明を説明したが、例えば、アルゴンイオンやレーザをターゲット５に照射してもよい。
【００７２】
上記実施の形態では、第１の実施の形態において、電子ビームをターゲット５の全面に照射した場合を例に本発明を説明したが、例えば、図７に示すように、ターゲット５の一部にのみ電子ビームを照射してもよい。この場合、半導体ウエハＷの全面にシリカ微粒子１３が堆積されるように、例えば、図７の矢印に示すように、電子ビーム源３から電子ビームを照射する向きを移動可能に構成することが好ましい。また、半導体ウエハＷを回転させてもよい。
【００７３】
上記実施の形態では、第２の実施の形態において、シリカ微粒子にプラズマを印加することにより活性化させた場合を例に本発明を説明したが、例えば、シリカ微粒子に電子ビームを照射したり、高温に加熱することにより、シリカ微粒子を活性化させてもよい。
【００７４】
上記実施の形態では、第２の実施の形態において、平行平板型のプラズマ発生器を用いた場合を例に本発明を説明したが、マグネトロン型、誘導結合型、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）型等、各種のプラズマ発生器を用いてもよい。
【００７５】
上記実施の形態の多孔質膜形成装置を、いわゆるマルチチャンバシステムに適用してもよい。また、被処理体としては、半導体ウェハＷに限らず、液晶表示装置用のガラス基板等であってもよい。さらに、シリカ微粒子１３に、例えば、メチル基を含有するシリカ微粒子を用いることも可能である。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所望の多孔質膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の多孔質膜形成装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のターゲットに電子ビームを照射した状態を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の半導体ウエハ上に形成されたシリコン酸化膜を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の多孔質膜形成装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態の多孔質膜形成装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態の多孔質膜形成装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の多孔質膜形成装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１    多孔質膜形成装置
２    チャンバ
３    電子ビーム源
４    ターゲット保持部
５    ターゲット
６    サセプタ
１１  電子ビーム
１３  シリカ微粒子
１４  シリコン酸化膜
１５  空孔
２１  多孔質膜形成装置
２２  チャンバ
２３  噴霧器
２４  サセプタ
２５  第１の整合器
２６  第１のＲＦ電源
２８  電極板
２９  第２の整合器
３０  第２のＲＦ電源
３５  噴霧液
３６  噴霧液供給源
Ｗ    半導体ウエハ
【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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