(57)【要約】【課題】安定性が高く均一なプラズマを生成することができ、均一性の高い膜を得ることができるプラズマ成膜方法およびプラズマ成膜装置を提供する。【解決手段】チャンバー内に被処理体を配置し、チャンバー内に成膜ガスを供給するとともに、チャンバー内にプラズマを生成させ、そのプラズマにより成膜ガスを励起させて被処理体上に所定の膜を成膜するにあたり、チャンバー内に、成膜ガスとともにプラズマ生成ガスとしてヘリウムガスを供給し、チャンバー内にヘリウムガスを含むプラズマを生成させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内に被処理体を配置し、前記チャンバー内に成膜ガスを供給するとともに、前記チャンバー内にプラズマを生成させ、前記プラズマにより前記成膜ガスを励起させて被処理体上に所定の膜を成膜するプラズマ成膜方法であって、
前記チャンバー内に、前記成膜ガスとともにプラズマ生成ガスとしてヘリウムガスを供給し、前記チャンバー内にヘリウムガスを含むプラズマを生成させることを特徴とするプラズマ成膜方法。
【請求項２】
前記チャンバー内に生成されるプラズマは、マイクロ波プラズマであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ成膜方法。
【請求項３】
前記マイクロ波プラズマは、ＲＬＳＡ（登録商標）マイクロ波プラズマ処理装置により生成されたものであることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ成膜方法。
【請求項４】
前記成膜ガスと前記ヘリウムガスとの分圧比率は、０．１５〜２．５の範囲であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ成膜方法。
【請求項５】
前記成膜ガスとして、シリコン原料ガスおよび窒素含有ガスを用い、前記所定の膜として窒化珪素膜を成膜することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ成膜方法。
【請求項６】
前記被処理体の処理温度は、２５０〜５５０℃の範囲であることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ成膜方法。
【請求項７】
前記チャンバー内の処理圧力は、６．５〜１００Ｐａの範囲であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のプラズマ成膜方法。
【請求項８】
被処理体が収容されるチャンバーと、
前記チャンバー内で被処理体が保持される基板保持部材と、
前記チャンバー内にガスを供給するガス供給機構と、
前記チャンバー内を排気する排気機構と、
前記チャンバー内にプラズマを生成させるプラズマ生成手段と
を有し、
前記ガス供給機構は、前記被処理体上に所定の膜を成膜させるための成膜ガスと、プラズマ生成ガスとしてのヘリウムガスとを前記チャンバー内に供給し、
前記プラズマ生成手段により、前記チャンバー内にヘリウムガスを含むプラズマを生成させ、該プラズマにより前記成膜ガスを励起させて前記被処理体上に所定の膜を成膜することを特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項９】
前記プラズマ生成手段は、前記チャンバー内にマイクロ波プラズマを生成させるものであることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ成膜装置。
【請求項１０】
前記プラズマ生成手段は、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生装置と、マイクロ波を放射するスロットを有する平面アンテナと、前記チャンバーの天壁を構成する誘電体からなるマイクロ波透過板とを有し、前記平面アンテナの前記スロットおよび前記マイクロ波透過板を介してマイクロ波を前記チャンバー内に放射させ、前記チャンバー内にマイクロ波プラズマを供給し、前記チャンバー内にマイクロ波プラズマを生成させることを特徴とする請求項９に記載のプラズマ成膜装置。
【請求項１１】
前記ガス供給機構は、前記成膜ガスと前記ヘリウムガスとの分圧比率を、０．１５〜２．５の範囲にして供給することを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載のプラズマ成膜装置。
【請求項１２】
前記ガス供給機構は、前記成膜ガスとして、シリコン原料ガスおよび窒素含有ガスを供給し、前記所定の膜として窒化珪素膜が成膜されることを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマ成膜装置。
【請求項１３】
前記被処理体の処理温度を制御する手段を有し、前記被処理体の温度が２５０〜５５０℃の範囲に制御されることを特徴とする請求項１２に記載のプラズマ成膜装置。
【請求項１４】
前記チャンバー内の処理圧力を制御する手段を有し、前記チャンバー内の処理圧力が６．５〜１００Ｐａの範囲に制御されることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のプラズマ成膜装置。
【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たプラズマ成膜方法およびプラズマ成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、絶縁膜、保護膜、電極膜等として種々の膜の成膜が行われる。このような各種膜の成膜方法として、プラズマにより成膜ガスを励起して基板上に所定の膜を堆積させるプラズマＣＶＤが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、チャンバー内に、珪素原料ガスと、窒素含有ガスと、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスとを供給して、マイクロ波プラズマを用いたプラズマＣＶＤにより窒化珪素膜を成膜することが記載されている。
【０００４】
プラズマ生成ガスとしてのアルゴンガスは、必須ではないが、プラズマを安定的に生成するために用いられる。また、特許文献２には、このようなプラズマ生成用ガスとして、他の希ガスも使用可能なことが記載されている。しかし、実際には、ほとんどの場合、プラズマ生成ガスとしてはアルゴンガスが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２４６１２９号公報
【特許文献２】特開２０１１−７７３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近時、半導体素子の微細化が進んでおり、成膜処理において、膜厚均一性や膜質均一性への要求が高まっている。しかし、プラズマ生成ガスとしてアルゴンガスを用いた場合には、十分な膜厚均一性や膜質均一性が得られず、むしろ悪化する場合もあることが判明した。一方、このようなことを回避するため、アルゴンガスを用いずにプラズマ成膜処理を行うと、プラズマ安定性が不十分になる可能性がある。
【０００７】
したがって、本発明は、安定性が高く均一なプラズマを生成することができ、均一性の高い膜を得ることができるプラズマ成膜方法およびプラズマ成膜装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、チャンバー内に被処理体を配置し、前記チャンバー内に成膜ガスを供給するとともに、前記チャンバー内にプラズマを生成させ、前記プラズマにより前記成膜ガスを励起させて被処理体上に所定の膜を成膜するプラズマ成膜方法であって、前記チャンバー内に、前記成膜ガスとともにプラズマ生成ガスとしてヘリウムガスを供給し、前記チャンバー内にヘリウムガスを含むプラズマを生成させることを特徴とするプラズマ成膜方法を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点は、被処理体が収容されるチャンバーと、前記チャンバー内で被処理体が保持される基板保持部材と、前記チャンバー内にガスを供給するガス供給機構と、前記チャンバー内を排気する排気機構と、前記チャンバー内にプラズマを生成させるプラズマ生成手段とを有し、前記ガス供給機構は、前記被処理体上に所定の膜を成膜させるための成膜ガスと、プラズマ生成ガスとしてのヘリウムガスとを前記チャンバー内に供給し、前記プラズマ生成手段により、前記チャンバー内にヘリウムガスを含むプラズマを生成させ、該プラズマにより前記成膜ガスを励起させて前記被処理体上に所定の膜を成膜することを特徴とするプラズマ成膜装置を提供する。
【００１０】
本発明において、前記チャンバー内に生成されるプラズマは、マイクロ波プラズマとすることができる。この場合に、前記マイクロ波プラズマとしては、ＲＬＳＡ（登録商標）マイクロ波プラズマ処理装置により生成されたものを用いることができる。
【００１１】
また、前記成膜ガスと前記ヘリウムガスとの分圧比率は、０．１５〜２．５の範囲が好適である。
【００１２】
前記成膜ガスとして、シリコン原料ガスおよび窒素含有ガスを用い、前記所定の膜として窒化珪素膜を成膜することができる。この場合に、前記被処理体の処理温度は、２５０〜５５０℃の範囲とすることができ、前記チャンバー内の処理圧力は、６．５〜１００Ｐａの範囲とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、プラズマにより成膜ガスを励起させて被処理基板上に所定の膜を成膜するにあたり、チャンバー内に、成膜ガスとともにプラズマ生成ガスとしてヘリウムガスを供給し、チャンバー内にヘリウムガスを含むプラズマを生成させるので、安定性が高く均一なプラズマを生成することができ、膜厚や膜質の均一性が高い膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマ成膜方法が適用可能なプラズマ成膜装置の一例を示す断面図である。
【図２】プラズマ成膜方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図３】Ｈｅガスを添加しない場合とＨｅガスを添加した場合について膜厚均一性を比較して示した図である。
【図４】Ｈｅガス添加なしおよびＨｅガス添加ありの場合における膜厚レンジの平均値（％）と屈折率（ＲＩ）レンジをプロットした図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
＜プラズマ成膜装置＞
図１は本発明の一実施形態に係るプラズマ成膜方法が適用可能なプラズマ成膜装置の一例を示す断面図である。図１のプラズマ処理装置は、ＲＬＳＡ（登録商標）マイクロ波プラズマ成膜装置として構成されており、被処理体である半導体ウエハ（以下単に「ウエハ」と記す）にプラズマＣＶＤにより窒化珪素（ＳｉＮ）膜を成膜するようになっている。
【００１７】
図１に示すように、プラズマ成膜装置１００は、気密に構成され、接地された略円筒状のチャンバー１を有している。チャンバー１の底壁１ａの略中央部には円形の開口部１０が形成されており、底壁１ａにはこの開口部１０と連通し、下方に向けて突出する排気室１１が設けられている。
【００１８】
チャンバー１内には被処理体、例えばウエハＷを水平に支持するためのＡｌＮ等のセラミックスからなるサセプタ２が設けられている。このサセプタ２は、排気室１１の底部中央から上方に延びる円筒状のＡｌＮ等のセラミックスからなる支持部材３により支持されている。また、サセプタ２には抵抗加熱型のヒーター５が埋め込まれており、このヒーター５はヒーター電源６から給電されることによりサセプタ２を加熱しウエハＷを加熱する。また、サセプタ２は電極７が埋め込まれており、電極７には整合器８を介してバイアス印加用の高周波電源９が接続されている。
【００１９】
サセプタ２には、ウエハＷを支持して昇降させるためのウエハ支持ピン（図示せず）がサセプタ２の表面に対して突没可能に設けられている。
【００２０】
チャンバー１の側壁には環状をなすガス導入部１５が設けられており、このガス導入部１５には均等にガス放射孔１５ａが形成されている。このガス導入部１５にはガス供給機構１６が接続されている。
【００２１】
ガス供給機構１６は、Ｓｉ原料ガス、窒素含有ガス、およびプラズマ生成ガスであるヘリウム（Ｈｅ）ガスを供給するようになっている。Ｓｉ原料ガスとしてはモノシラン（ＳｉＨ４）やジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、窒素含有ガスとしてはＮ２ガスやアンモニア（ＮＨ３）が例示される。これらのガスは、それぞれのガス供給源から、別個の配管によりマスフローコントローラ等の流量制御器により独立に流量制御され、ガス導入部１５へ供給される。図１では、Ｓｉ原料ガスとしてＳｉＨ４ガス、窒素含有ガスとしてＮ２ガスを用いた例を示す。
【００２２】
なお、ガス導入部１５よりも下方に、例えばシャワープレート等の別のガス導入部を設け、シリコン原料ガス等のプラズマにより完全に解離されないほうが好ましいガスを別のガス導入部から、よりウエハＷに近い電子温度がより低い領域に供給してもよい。
【００２３】
上記排気室１１の側面には排気管２３が接続されており、この排気管２３には真空ポンプや自動圧力制御バルブ等を含む排気機構２４が接続されている。排気機構２４の真空ポンプを作動させることによりチャンバー１内のガスが、排気室１１の空間１１ａ内へ均一に排出され、排気管２３を介して排気され、自動圧力制御バルブによりチャンバー１内を所定の真空度に制御可能となっている。
【００２４】
チャンバー１の側壁には、プラズマ成膜装置１００に隣接する搬送室（図示せず）との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口２５と、この搬入出口２５を開閉するゲートバルブ２６とが設けられている。
【００２５】
チャンバー１の上部は開口部となっており、その開口部の周縁部がリング状の支持部２７となっている。この支持部２７に誘電体、例えば石英やＡｌ２Ｏ３等のセラミックスからなる円板状のマイクロ波透過板２８がシール部材２９を介して気密に設けられている。したがって、チャンバー１内は気密に保持される。
【００２６】
マイクロ波透過板２８の上方には、マイクロ波透過板２８に対応する円板状をなす平面アンテナ３１がマイクロ波透過板２８に密着するように設けられている。この平面アンテナ３１はチャンバー１の側壁上端に係止されている。平面アンテナ３１は導電性材料からなる円板で構成されている。
【００２７】
平面アンテナ３１は、例えば表面が銀または金メッキされた銅板またはアルミニウム板からなり、マイクロ波を放射するための複数のスロット３２が貫通するように形成された構成となっている。スロット３２のパターンの例としては、Ｔ字状に配置された２つのスロット３２を一対として複数対のスロット３２が同心円状に配置されているものを挙げることができる。スロット３２の長さや配列間隔は、マイクロ波の波長（λg）に応じて決定され、例えばスロット３２は、それらの間隔がλg／４、λg／２またはλgとなるように配置される。なお、スロット３２は、円形状、円弧状等の他の形状であってもよい。さらに、スロット３２の配置形態は特に限定されず、同心円状のほか、例えば、螺旋状、放射状に配置することもできる。
【００２８】
この平面アンテナ３１の上面には、真空よりも大きい誘電率を有する誘電体、例えば石英、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドなどの樹脂からなる遅波材３３が密着して設けられている。遅波材３３はマイクロ波の波長を真空中より短くして平面アンテナ３１を小さくする機能を有している。
【００２９】
平面アンテナ３１とマイクロ波透過板２８との間が密着した状態となっており、また、遅波板３３と平面アンテナ３１との間も密着されている。また、遅波板３３、平面アンテナ３１、マイクロ波透過板２８、およびプラズマで形成される等価回路が共振条件を満たすようにマイクロ波透過板２８、遅波材３３の厚さが調整されている。遅波材３３の厚さを調整することにより、マイクロ波の位相を調整することができ、平面アンテナ３１の接合部が定在波の「はら」になるように厚さを調整することにより、マイクロ波の反射が極小化され、マイクロ波の放射エネルギーが最大となる。また、遅波板３３とマイクロ波透過板２８を同じ材質とすることにより、マイクロ波の界面反射を防止することができる。
【００３０】
なお、平面アンテナ３１とマイクロ波透過板２８との間、また、遅波材３３と平面アンテナ３１との間は、離間していてもよい。
【００３１】
チャンバー１の上面には、これら平面アンテナ３１および遅波材３３を覆うように、例えばアルミニウムやステンレス鋼、銅等の金属材からなるシールド蓋体３４が設けられている。チャンバー１の上面とシールド蓋体３４とはシール部材３５によりシールされている。シールド蓋体３４には、冷却水流路３４ａが形成されており、そこに冷却水を通流させることにより、シールド蓋体３４、遅波材３３、平面アンテナ３１、マイクロ波透過板２８を冷却するようになっている。なお、シールド蓋体３４は接地されている。
【００３２】
シールド蓋体３４の上壁の中央には開口部３６が形成されており、この開口部には導波管３７が接続されている。この導波管３７の端部には、マッチング回路３８を介してマイクロ波発生装置３９が接続されている。これにより、マイクロ波発生装置３９で発生した例えば周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導波管３７を介して上記平面アンテナ３１へ伝播されるようになっている。なお、マイクロ波の周波数としては、８．３５ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ、８６０ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ等、種々の周波数を用いることができる。
【００３３】
導波管３７は、上記シールド蓋体３４の開口部３６から上方へ延出する断面円形状の同軸導波管３７ａと、この同軸導波管３７ａの上端部にモード変換器４０を介して接続された水平方向に延びる矩形導波管３７ｂとを有している。矩形導波管３７ｂと同軸導波管３７ａとの間のモード変換器４０は、矩形導波管３７ｂ内をＴＥモードで伝播するマイクロ波をＴＥＭモードに変換する機能を有している。同軸導波管３７ａの中心には内導体４１が延在しており、この内導体４１の下端部は、平面アンテナ３１の中心に接続固定されている。これにより、マイクロ波は、同軸導波管３７ａの内導体４１を介して平面アンテナ３１へ均一に効率よく伝播される。
【００３４】
プラズマ成膜装置１００は制御部５０を有している。制御部５０は、プラズマ成膜装置１００の各構成部、例えばマイクロ波発生装置３９、ヒーター電源６、高周波電源９、排気機構２４、ガス供給機構１６のバルブや流量制御器等を制御するＣＰＵ（コンピュータ）を有する主制御部と、入力装置（キーボード、マウス等）、出力装置（プリンタ等）、表示装置（ディスプレイ等）、記憶装置（記憶媒体）を有している。制御部５０の主制御部は、例えば、記憶装置に内蔵された記憶媒体、または記憶装置にセットされた記憶媒体に記憶された処理レシピに基づいて、プラズマ成膜装置１００に、所定の動作を実行させる。
【００３５】
＜プラズマ成膜方法＞
次に、このように構成されるプラズマ成膜装置１００を用いたプラズマ成膜方法の一実施形態について図２のフローチャートを参照して説明する。
【００３６】
まず、ゲートバルブ２６を開にして搬入出口２５から被処理体であるウエハＷをチャンバー１内に搬入し、サセプタ２上に載置する（ステップ１）。
【００３７】
次いで、チャンバー１内を所定圧力に調整し、ガス供給機構１６からガス導入部１５を介して、チャンバー１内に、Ｓｉ原料ガスとして例えばＳｉＨ４ガス、窒素含有ガスとして例えばＮ２ガス、プラズマ生成ガスであるＨｅガスを導入する（ステップ２）。そして、マイクロ波発生装置３９から所定パワーのマイクロ波をチャンバー１内に導入してプラズマを生成し、プラズマＣＶＤによりウエハＷ上にＳｉＮ膜を成膜する（ステップ３）。
【００３８】
ステップ３について具体的に説明する。
マイクロ波発生装置３９からの所定のパワーのマイクロ波を、マッチング回路３８を経て導波管３７に導く。導波管３７に導かれたマイクロ波は、矩形導波管３７ｂをＴＥモードで伝播される。ＴＥモードのマイクロ波はモード変換器４０でＴＥＭモードにモード変換され、ＴＥＭモードのマイクロ波が同軸導波管３７ａをＴＥＭモードで伝播される。そして、ＴＥＭモードのマイクロ波は、遅波材３３、平面アンテナ３１のスロット３２、およびマイクロ波透過板２８を透過し、チャンバー１内に放射される。
【００３９】
マイクロ波は表面波としてマイクロ波透過板２８の直下領域にのみ広がり、これにより表面波プラズマが生成される。そして、プラズマは下方に拡散し、ウエハＷの配置領域では、高電子密度かつ低電子温度のプラズマとなる。
【００４０】
Ｓｉ原料ガスおよび窒素含有ガスは、プラズマにより励起され、例えばＳｉＨやＮＨ等の活性種に解離され、これらがウエハＷ上で反応してＳｉＮ膜が成膜される。
【００４１】
ところで、このようなプラズマを安定的に生成するために、従来からプラズマ生成ガスが用いられ、従来、プラズマ生成ガスとして、コスト的および工業的に有利なＡｒガスが多用されてきた。上述した特許文献２等に、Ａｒガス以外の他の希ガスの使用可能性が示されているものの、これらはＡｒガスと同様の機能を有するとみなされており、Ａｒガス以外の希ガスはほとんど用いられていなかった。
【００４２】
しかし、プラズマ生成ガスとしてＡｒガスを用いた場合には、最近の半導体素子の微細化に対応して要求される膜厚均一性や膜質均一性への要求を満たすことが困難となりつつあることが判明した。
【００４３】
すなわち、Ａｒガスは原子量が大きい元素であり、均一に広がり難く、かつイオン化してウエハＷ上の膜に衝突した場合に膜にダメージを与えやすいため、十分な膜厚均一性や膜質均一性が得られず、むしろ悪化してしまう。
【００４４】
このようなことを回避するために、Ａｒガスを用いずにプラズマ成膜処理を行うと、プラズマ安定性が不十分になることがあった。
【００４５】
そこで、他のプラズマ生成ガスを検討した結果、Ｈｅガスを用いることにより、プラズマを安定化する機能を保持した上で、所望の膜厚均一性や膜質均一性が得られることが新たに見出された。
【００４６】
すなわち、Ｈｅガスは、イオン化しやすくプラズマ生成ガスとしての機能を果たすのみならず、原子量が小さい軽い元素であるため、広がりやすく、プラズマを広げて均一化する効果があり、さらに、原子量が小さいゆえにウエハＷ上の膜に対してＡｒガスのようなプラズマダメージを与え難い。このため、プラズマ生成ガスとしてＨｅガスを供給することにより、プラズマを安定化しつつ、所望の膜厚均一性や膜質均一性が得られるのである。
【００４７】
このとき、成膜ガスであるＳｉ原料ガスおよび窒素含有ガス（ＳｉＨ４ガス＋Ｎ２ガス）とＨｅガスとの分圧比（流量比）は、０．１５〜２．５（すなわち、成膜ガスとＨｅガスとの分圧比が０．１５：１〜２．５：１）の範囲であることが好ましい。
【００４８】
Ｓｉ原料ガスとしてＳｉＨ４ガスを用い、窒素含有ガスとしてＮ２ガスを用いたときの他の条件の好ましい範囲は、以下のとおりである。
処理温度（サセプタ２表面の温度）：２５０〜５５０℃
処理圧力：６．５〜１００Ｐａ（５０〜７５０ｍＴｏｒｒ）
Ｈｅガス流量：１００〜４００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
ＳｉＨ４ガス流量：１０〜２００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
Ｎ２ガス流量：１０〜２００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
マイクロ波パワー密度：０．０１〜０．０４Ｗ／ｃｍ２
【００４９】
以上のように、本実施形態によれば、プラズマ生成ガスとしてＨｅガスを用いることにより、安定性が高く均一なプラズマを生成することができ、かつ膜厚均一性および膜質均一性等の均一性の高いＳｉＮ膜を得ることができる。
【００５０】
＜実験例＞
次に、実験例について説明する。
ここでは、図１に示すプラズマ成膜装置を用いてプラズマＣＶＤによりＳｉＮ膜を成膜するにあたり、プラズマ生成ガスとしてＨｅガスを添加しない場合とＨｅガスを添加した場合について膜厚均一性を比較した。
【００５１】
図３はその結果を示すものであり、（ａ）はＨｅガスを添加しなかった場合、（ｂ）はＨｅガスを流量２００ｓｃｃｍで添加した場合のウエハ径方向の膜厚分布を示す図である。なお、膜厚分布はウエハの４つの径方向について求めた。また、ウエハの周方向の膜厚分布も求めた。
【００５２】
Ｈｅガスの供給条件以外の条件は両者で共通であり、以下のとおりとした。
ＳｉＨ４ガス流量：９０ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス流量：７０ｓｃｃｍ
マイクロ波パワー密度：２．７８Ｗ／ｃｍ２
処理時間：８０ｓｅｃ
【００５３】
図３（ａ）に示すように、Ｈｅガス添加なしの場合には、ウエハの中心から周縁方向に向けて膜厚が上昇し、周縁部分において膜厚が低下するといった膜厚の不均一性が見られ、膜厚レンジ（１σ）が６．９％であった。これに対し、図３（ｂ）に示すように、Ｈｅガス添加ありの場合には、膜厚はほぼフラットであり、膜厚レンジが３．０％となった。また、半径１４７ｍｍの位置における周方向の膜厚レンジは、Ｈｅガス添加なしの場合が６．０％であったのに対し、Ｈｅガス添加ありの場合では１．１％であった。これらの結果から、Ｈｅガスを添加することにより、膜厚均一性が著しく向上することが確認された。
【００５４】
次に、種々の条件でＳｉＮ膜を成膜した際の、Ｈｅガス添加の有無による膜厚均一性と膜質均一性について調査した。
【００５５】
ここでは、処理条件を以下の範囲で調整し、一部ハードの調整も行って、Ｈｅガス添加なしの場合と、Ｈｅガス添加あり（１００〜４００ｓｃｃｍ）の場合について、膜厚の均一性と膜質の均一性を調査した。
【００５６】
・成膜条件
ＳｉＨ４ガス流量：１０〜２００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス流量：５〜２００ｓｃｃｍ
マイクロ波パワー密度：２．４３〜３．３４Ｗ／ｃｍ２
処理時間：１０〜２００ｓｅｃ
【００５７】
膜厚の均一性は、膜厚レンジの平均値（％）により求めた。また、膜質の指標としては膜の屈折率（ＲＩ）を用い、膜質の均一性は屈折率レンジにより求めた。図４は、Ｈｅガス添加なしおよびＨｅガス添加ありの場合における、各ケースでの膜厚レンジの平均値（％）と屈折率（ＲＩ）レンジをプロットした図である。
【００５８】
図４に示すように、Ｈｅガスを添加した場合には、Ｈｅガス添加なしの場合に比較して、膜厚レンジの平均値および屈折率レンジともに小さくなる傾向にあり、Ｈｅガスを添加することにより、膜厚の均一性および膜質の均一性ともに向上することが確認された。
【００５９】
＜他の適用＞
以上、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、本発明の思想の範囲内において種々変形可能である。
【００６０】
例えば、上記実施形態では、ＲＬＳＡ（登録商標）マイクロ波プラズマ処理装置を用いてプラズマＣＶＤによりＳｉＮ膜を成膜する場合を例にとって説明したが、プラズマとしては、他の方式のマイクロ波プラズマであっても、誘導結合プラズマ等のマイクロ波プラズマ以外のプラズマであってもよく、成膜される膜としてはＳｉＮ膜に限らず、他の膜の成膜に適用してもよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、被処理体として半導体ウエハを用いた場合について示したが、半導体ウエハに限るものではなく、ガラス基板やセラミックス基板等の他の被処理体であってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１；チャンバー
２；サセプタ
５；ヒーター
１５；ガス導入部
１６；ガス供給機構
２４；排気機構
２８；マイクロ波透過板
３１；平面アンテナ
３２；スロット
３３；遅波材
３７；導波管
３８；マッチング回路
３９；マイクロ波発生装置
４０；モード変換器
５０；制御部
１００；プラズマ成膜装置
Ｗ；半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
2017226894.tif 000003
【図２】
2017226894.tif 000004
【図３】
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【図４】
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