CN1372302A - Cvd方法 - Google Patents

Cvd方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1372302A
CN1372302A CN02106213A CN02106213A CN1372302A CN 1372302 A CN1372302 A CN 1372302A CN 02106213 A CN02106213 A CN 02106213A CN 02106213 A CN02106213 A CN 02106213A CN 1372302 A CN1372302 A CN 1372302A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film forming
space
material gas
plasma
isolated wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN02106213A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1210764C (zh
Inventor
高尚台
汤田克久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Anelva Corp
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Anelva Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Anelva Corp filed Critical NEC Corp
Publication of CN1372302A publication Critical patent/CN1372302A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1210764C publication Critical patent/CN1210764C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45574—Nozzles for more than one gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/401—Oxides containing silicon
    • C23C16/402—Silicon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/452—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45514—Mixing in close vicinity to the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

一种CVD方法,适合于以具有良好特性为主的栅极用氧化膜的大量生产,该CVD方法中,通过具有多个贯通孔的导电性隔离壁部将CVD装置的真空容器内部隔离成等离子体生成空间和成膜处理空间,等离子体生成空间生成的激励活性种仅通过隔离壁部的贯通孔导入到成膜处理空间中,从外部向隔离壁部供给的材料气体从等离子体生成空间隔开并且通过经成膜处理空间和多个扩散孔相通的隔离壁部的内部空间和所述扩散孔导入成膜处理空间中,通过导入成膜处理空间中的激励活性种与材料气体在衬底上进行成膜。通过设置向衬底成膜的第一工序、和截断材料气体的导入并在第一工序中成膜的薄膜上仅照射激励活性种来促进氧化反应的第二工序来解决问题。

Description

CVD方法
发明背景
本发明涉及化学汽相淀积(Chemical Vapor Deposition)(本说明书中表示为CVD)方法，特别涉及以具有良好特性为主的适合于栅极用氧化膜的大量生产的CVD方法。
已有技术
作为液晶显示器的制作方法，已知原来利用高温聚合硅型TFT(薄膜晶体管)的方法和利用低温聚合硅型TFT的方法。利用高温聚合硅型TFT的制作方法中，为得到高品质的氧化膜，使用耐1000℃以上的高温的石英衬底。与此相反，低温聚合硅型TFT的制作中，由于使用通常的TFT用玻璃衬底，需要在低温环境(例如400℃)下成膜。利用低温聚合硅型TFT制作液晶显示器的方法具有不需要使用特别的衬底而使得制造成本降低的优点，近年来实用化了，其产量也扩大了。
利用低温聚合硅型TFT的液晶显示器的制作中，低温下作为栅极绝缘膜成膜适当的硅氧化膜时，使用等离子体CVD。
该等离子体CVD中成膜硅氧化膜时，作为代表性的材料使用硅烷、四乙氧基硅烷(TEOS)等。材料气体通常是在添加He(氦)等的输运气体的状态下使用(下面本说明书中简单表示为“材料气体”)。
用使用硅烷等作为材料气体的等离子体的CVD成膜硅氧化膜时，根据原来的等离子体CVD装置，在衬底的前面空间中导入材料气体和氧等，用材料气体和氧的混合气体生成等离子体，通过对着暴露该等离子体衬底，在该衬底的表面上形成硅氧化膜。这样，原来的等离子体CVD装置中，构成是材料气体直接提供给等离子体CVD装置中生成的等离子体。因此，根据原来的等离子体CVD装置的结构，在衬底的前面空间中存在的等离子体对衬底的成膜面入射高能量的离子，对硅氧化膜产生损坏，存在膜特性恶化的问题。由于等离子体中直接导入材料气体，因此材料气体和等离子体激烈地反应产生粒子，也存在着降低成品率的问题。
因此，为解决上述问题，由在先的日本的专利申请(日本专利申请公开公报特开2000-345349号)(下面表示为特开2000-345349)试着改善原来的隔离等离子体方式的CVD装置，提出新的CVD装置。
该特开2000-345349号中提出的CVD装置是这样的装置：产生在真空容器内生成等离子体并作为中性的激励种的游离基(ラジカル/radical)，即激励活性种(励起活性种)，用该激励活性种和材料气体在衬底上进行成膜处理。真空容器中设置将其内部隔离成两个室的导电性隔离壁部，这两个室中一个室内部形成为配置高频电极的等离子体生成空间，另一个室的内部形成为配置装载衬底的衬底保持机构的成膜处理空间。该导电性隔离壁部具有连通等离子体生成空间和成膜处理空间的多个贯通孔，并且使用具有与等离子体生成空间隔开并且经成膜处理空间和多个扩散孔连通的内部空间。
该特开2000-345349号中提出的CVD装置进行的CVD方法仅通过多个扩散孔将从外部向导电性隔离壁部的内部空间供给的材料气体导入所述成膜处理空间，并且仅通过在导电性隔离壁部上形成的多个贯通孔将等离子体生成空间中生成的激励活性种导入成膜处理空间，在所述成膜处理空间中用导入的所述激励活性种和所述材料气体进行向衬底的成膜。
这里，在特开2000-345349号中提出的CVD装置中，所述贯通孔和扩散孔的大小(长度和直径等)、结构作成与贯通孔有关，使得导入成膜处理空间中的材料气体不逆扩散到等离子体生成空间的大小(长度和直径等)、结构、与扩散孔有关，使得导入成膜处理空间中的激励活性种不逆扩散到导电性隔离壁部的内部空间中的大小(长度和直径等)、结构。即，贯通孔内的气体流速为u、实际贯通孔的长度为L(如图3所示。此时，L是贯通孔的直径最小的部分的贯通孔的长度)、气体互扩散系数(材料气体和处理气体为2中和气体，例如硅烷气体和氧气的气体互扩散系数)为D时，满足uL/D＞1的条件。扩散孔中也适用贯通孔中采用的所述条件。
通过该特开2000-345349号中提出的CVD装置，防止了在玻璃衬底上成膜的硅氧化膜的膜特性恶化，并且可实现制品的成品率。
但是，一般地，真空容器内生成等离子体来产生激励活性种，用该激励活性种和材料气体在衬底上成膜的硅氧化膜在薄膜中或薄膜的下部界面上包含OH、氢原子或过剩的硅等。并且这些恶化了作为硅氧化膜应满足的特性。作为该特性的恶化有泄漏电流增大、电容、电压曲线的滞后。
发明概要
本发明的目的是提供一种CVD方法，在利用低温聚合硅型TFT的大型液晶显示器的制作等中，基于利用等离子体的CVD，使用硅烷(シラン)等的材料气体在大面积的衬底上成膜硅氧化膜等的情况下，对防止材料气体向等离子体生成区域的逆扩散等的在特开2000-345349号中新提出的所述CVD装置进一步提高膜质。
本发明的CVD方法采用下面的方法来达到上述目的。
即，本发明的CVD方法是在真空容器内生成等离子体来产生激励活性种，用该激励活性种与材料气体在衬底上进行成膜的CVD方法。使用该方法的CVD装置如下构成。即，是通过导电性隔离壁部将CVD装置的真空容器内部隔离成两个室，在该隔离的两个室中，一个室的内部形成为配置高频电极的等离子体生成空间，另一室的内部形成为配置装载衬底的衬底保持机构的成膜处理空间，并且所述导电性隔离壁部具有连通所述等离子体生成空间和所述成膜处理空间的多个贯通孔，并且使用具有与所述等离子体生成空间隔开并且经所述成膜处理空间和多个扩散孔连通的内部空间的CVD装置。
该CVD装置的CVD方法将从外部向所述导电性隔离壁部的内部空间供给的材料气体通过所述多个扩散孔导入所述成膜处理空间，并且通过向所述高频电极施加高频功率在所述等离子体生成空间产生等离子体放电，将所述等离子体生成空间生成的激励活性种通过所述导电性隔离壁部的多个贯通孔导入所述成膜处理空间，所述成膜处理空间中用导入的所述激励活性种和所述材料气体进行向衬底的成膜。
本发明提出的CVD方法是一种在特开2000-345349号中新提出的所述结构的CVD装置的所述化学气相淀积方法，其特征在于：通过用所述成膜处理空间中导入的所述激励活性种和所述材料气体向衬底成膜的第一工序；和使从外部向所述导电性隔离壁部的内部空间供给的材料气体的流量为零，对所述第一工序中成膜的薄膜上照射通过导电性隔离壁部的多个贯通孔导入成膜处理空间中的激励活性种的第二工序，进行衬底的成膜。
本发明提出的CVD方法采用的上述结构的CVD装置是在特开2000-345349号中新提出的，在利用氧气生成等离子体，使用硅烷等的材料气体在衬底表面上淀积薄膜而构成的结构中，采用通过用导电性隔离壁部将作为处理室的真空容器的内部空间隔开，分离成生成等离子体的等离子体生成空间和成膜处理空间，不把在成膜处理空间中配置的衬底的处理表面暴露在等离子体中的结构。由于通过导电性隔离壁部隔离，成膜处理空间中导入的材料气体移动到等离子体生成空间就受到充分限制。即，导电性隔离壁部中形成多个贯通孔、导电性隔离壁部两侧的等离子体生成空间和成膜处理空间仅通过贯通孔连接，但关于该贯通孔，采用防止导入成膜处理空间的材料气体逆扩散到等离子体生成空间的大小·结构。
该特开2000-345349号中提出的CVD装置中作为特征的所述结构截断了材料气体向隔离为等离子体生成空间和成膜处理空间的内部空间的导入，从而仅等离子体生成空间生成的氧等离子体产生的电中性的激励活性种(游离基)选择地照射向成膜处理空间中配置的玻璃衬底，而且容易实现。
因此充分地产生该特开2000-345349号中提出的CVD装置中作为特征的所述结构，并且除去在薄膜中或薄膜的下部界面上包含OH、氢原子或过剩的硅等。在薄膜中或薄膜的下部界面上存在的少量的OH、氢原子或过剩的硅等在将硅氧化膜用作绝缘膜时是必要的，但它们存在于薄膜中或薄膜的下部界面上时，恶化硅氧化膜的特性。
根据本发明，对于通过导入成膜处理空间的激励活性种和材料气体在衬底上成膜的薄膜，接着照射激励活性种，使得避免高能量的离子从等离子体冲击到氧化硅薄膜的危险，充分促进氧化反应。这样，通过用上述的第一工序和第二工序完成了衬底的成膜的本发明的CVD方法解决上述问题。
发明效果
如以上说明所述，使用硅烷等材料气体在大面积衬底上通过等离子CVD成膜硅氧化膜的CVD方法例如通过具有多个贯通孔的导电性隔离壁部将CVD装置的真空容器内部隔离成等离子体生成空间和成膜处理空间，等离子体生成空间生成的激励活性种仅通过隔离壁部的贯通孔导入到成膜处理空间中，并且从外部向隔离壁部供给的材料气体从等离子体生成空间隔开并且通过经成膜处理空间和多个扩散孔相通的隔离壁部的内部空间和所述扩散孔导入成膜处理空间中，这样通过导入成膜处理空间中的激励活性种与材料气体在衬底上进行成膜，这种CVD方法中，通过设置向衬底成膜的第一工序、和在第一工序中成膜的薄膜上照射激励活性种来促进氧化反应的第二工序，可大量生产具有良好特性的薄膜。
例如，使用上述第一工序和第二工序构成的本发明的CVD方法制造的栅极用氧化膜中，电容—电压曲线的最大滞后量(升高电压时的电容—电压曲线和降低电压时的电容—电压曲线的移动电压量的最大值)从不进行本发明的第二工序的、即不进行照射激励活性种的供需的情况下的1.2V改善到0.3V。
尤其，采用本发明的CVD方法的CVD装置如前所述，选择地将等离子体生成空间生成的电中性的激励活性种输送到成膜处理空间，因此，有成膜进行中(第一工序)的硅氧化膜不暴露于包含高能量粒子的等离子中的特征。而且，采用仅与称为隔离壁部的玻璃衬底相对的空间中导入材料气体的结构，有材料气体的导入/截断切换容易，真空容器内的气体状态容易控制，因此第二工序的激励活性种照射工序也能有效进行的特征。即，本发明的CVD方法最小限度地使用采用其的CVD装置的特征。
附图的简要说明
图1是表示采用本发明的CVD方法的CVD装置的第一实施例的纵截面图；
图2是表示采用本发明的CVD方法的CVD装置的第二实施例的纵截面图；
图3是采用本发明的CVD方法的CVD装置的隔离壁部的剖面方向看去的内部结构的放大简图；
图4是本发明的CVD方法的时间流程图，(a)是表示高频功率与处理时间的时间流程图，(b)是表示氧导入量和处理时间的关系的时间流程图，(c)是表示硅烷导入量和处理时间的关系的时间流程图。
发明的实施例
下面基于附图说明本发明的最佳实施例。
参考图1、图2说明表示采用本发明的CVD方法的CVD装置的实施例。图1、图2中，该CVD装置中，最好将硅烷用作材料气体，在通常的TFT用玻璃衬底11的上面将硅氧化膜作为栅极绝缘膜成膜。CVD装置的容器12是在进行成膜处理时，通过排气机构13将其内部保持在希望的真空状态的真空容器。排气机构13连接于在真空容器12上形成的排气口12b-1。
真空容器12的内部设置水平状态的导电性材料制作的隔离壁部14，平面形状例如是矩形的隔离壁部14配置称其边缘部押向导电材料固定部22的下面而形成密闭状态。
这样，真空容器12的内部通过隔离壁部14隔离成上下两个室，上侧的室形成等离子体生成空间15、下侧的室形成成膜处理空间16。隔离壁部14具有规定的特定厚度，并且整体具有平板形状，另外，具有类似真空容器12的水平剖面形状的平面形状。隔离壁部14中形成内部空间24。
玻璃衬底11配置在成膜处理空间16中设置的衬底保持机构17上。玻璃衬底11实际与隔离壁部14平行，其成膜面(上面)配置为与隔离壁部14相对。
衬底保持机构17的电位保持在与真空容器12相同的电位的接地电位41。衬底保持机构17的内部设置加热器18。由该加热器18将玻璃衬底11的温度保持在规定的温度。
对真空容器12的结构再作说明。真空容器12从组装良好观点看具有形成等离子体生成空间15的上容器12a和形成成膜处理空间16的下容器12b。组合上容器12a和下容器12b制作真空容器12时，在这之间的位置上设置隔离壁部14。隔离壁部14的边缘部安装成与真空容器12相同电位的导电材料的固定部22接触。由此，在隔离壁部14的上侧和下侧形成隔离的等离子体生成空间15和形成成膜处理空间16。
采用图1所示的本发明的CVD方法的CVD装置的第一实施例中，等离子体生成空间15中生成等离子体19的区域由隔离壁部14、上容器12a和其大致中央位置处配置的板状电极(高频电极)20构成。电极20上形成多个孔20a。电极20安装成其边缘部的侧面接触与上容器12a之间插入的绝缘部件21a、21b中的上侧的绝缘部件21a、其边缘部的下侧面接触下侧的绝缘部件21b。
上容器12a的天井部设置连接电极20的功率导入棒29。由功率导入棒29向电极20供给放电用的高频功率。电极20用作高频电极的功用。功率导入棒29用绝缘物31覆盖，实现和其他金属部分的绝缘。
隔离壁部14经导电材料固定部22成为接地电位41。
绝缘部件21a上设置从外部向等离子体生成空间15导入作为激励活性种生成用的氧气的氧气导入管23a。导入作为规定量的成膜后进行的清洗用的气体的氟化气体等的清洗气体的清洗气体导入管23b则设置在绝缘部件21a上。
真空容器12的内部由隔离壁部14隔离为等离子体生成空间15和成膜处理空间16。隔离壁部14上以贯通内部空间24的状态分散设置多个贯通孔25。贯通孔25的大小(长度和直径等)、结构作成为防止导入成膜处理空间16中的材料气体不逆扩散到等离子体生成空间15侧。即，贯通孔25内的气体流速为u、实际贯通孔25的长度为L(如图3所示。此时，L是贯通孔的直径最小的部分的贯通孔的长度)、气体互扩散系数(材料气体和处理气体为2中和气体，例如硅烷气体和氧气的气体互扩散系数)为D时，满足uL/D＞1的条件。仅经贯通孔25连接等离子体生成空间15和成膜处理空间16。
图3是采用本发明的CVD方法的CVD装置中采用的隔离壁部14的剖面方向看去的内部结构的放大简图。图3中，上侧是等离子体生成空间15、下侧是成膜处理空间16。隔离壁部14中形成的内部空间24是分散从外部导入隔离壁部14中的材料气体并均匀提供给成膜处理空间16的空间。隔离壁部14的下部板上形成将材料气体提供给成膜处理空间16的多个扩散孔26。
内部空间24连接从外部导入材料气体的气体导入管28(图1、图2)。气体导入管28还连接导入He(氦)气等的输运气体的配管(未图示)，因此，在添加输运气体的状态下导入材料气体。
内部空间24中为将材料气体从扩散孔26均匀地提供给成膜处理空间16，大致水平地设置进行穿孔从而具有多个孔的均质板27(图3)。隔离壁部14的内部空间24由均质板27分成上下2个空间部分。
用气体导入管28向隔离壁部14的内部空间24中导入的材料气体被导入上侧的空间中，通过均质板27的孔到达下侧空间，通过扩散孔26扩散到成膜处理空间16。
根据以上结构，在整个成膜处理空间16中可均匀地供给材料气体，但隔离壁部14的内部结构只要是能够在整个成膜处理空间16中均匀地供给材料气体的结构即可，不限于上述结构。
下面说明材料气体不逆扩散到等离子体生成空间15的机制。
使用上述CVD装置形成薄膜时，通过未图示的输送机器将玻璃衬底11移到真空容器12的内部，配置在衬底保持机构17上。真空容器12的内部由排气机构13排气减压并保持到规定的真空状态。接着，通过氧气导入管23a将氧气导入真空容器12的等离子体生成空间15。此时氧气的流量由外部的质量流量控制器(未图示)控制。
另一方面，材料气体，例如硅烷通过气体导入管28导入隔离壁部14的内部空间24、经扩散孔26导入成膜处理空间16中。
使用下式(1)、(2)从氧气的质量流量(Q02)和压力(P02)以及温度(T)求出氧的流速(u)。
Q02＝ρ02uA      ........(1)
P02＝ρ02RT/M    ........(2)
这里，ρ02：氧气密度
      M：氧分子量
      R：一般气体常数
      T：用绝对温度表示的隔离壁部14的温度
      A：隔离壁部14中形成的贯通孔25的总截面积
      u：流过贯通孔25的氧气的流速
如下导出uL/D＞1的关系。
例如，对于移动通过贯通孔25的氧和硅烷的关系，使用硅烷气体密度(ρSiH4)、扩散流速(uSiH4)和互扩散系数(DSiH-02)，则下面式(3)成立。
ρSiH4 uSiH4＝-DSiH4-02 grad ρSiH4    .......(3)
这里，贯通孔25的特征长度(直径最小部分的贯通孔25的长度)为L时，式(3)近似式(4)。
ρSiH4 uSiH4＝-DSiH4-02 ρSiH4/L       .......(4)
比较式(4)两边的结果硅烷的扩散流速(uSiH4)用-DSiH4-02/L表示。因此，从上述式(1)和(2)得到的氧流速为u、硅烷的扩散流速(uSiH4)为-DSiH4-02/L时，这两个流速绝对值之比，即|-u/(-DSiH4-02/L)|＝uL/DSiH4-02的值是氧物质移动速度和硅烷的扩散速度之比，该比uL/DSiH4-02的值为1以上意味着氧的移动速度大于硅烷的扩散速度。即，uL/DSiH4-02的值为1以上意味着硅烷的扩散影响小。
接着，说明具体例。隔离壁部14的温度为300℃、隔离壁部14中形成的贯通孔25的直径为0.5mm、直径0.5mm部分的长度(L)为3mm、贯通孔25总数为500个、氧气流量为500sccm(＝在标准状态下的500cm3/min)、成膜处理空间16的压力为100Pa时，上述式的值为11。这种情况下，与硅烷气体的扩散相比，流动影响非常大，因此硅烷气体向等离子体生成空间15扩散少。
图2表示采用本发明的CVD方法的CVD装置的第二实施例。图2所示的实施例的特征结构在与在上容器12a的天井部的内侧设置绝缘部件21a、并且其下侧上配置电极20。电极20上不形成与图1所示的第一实施例那种孔20a、具有一块板的形式。由电极20和隔离壁部14形成平行平板型电极结构的等离子体生成空间15。其他结构与第一实施例的结构实际相同。因此，图2中，实际与图1说明的要素相同的各要素上附加相同的符号，这里省略其说明。另外，第二实施例的CVD装置的作用、效果也与上述第一实施例相同。
说明使用如上结构的CVD装置的CVD方法。
由未图示的输送机器将玻璃衬底11移到真空容器12的内部，配置在衬底保持机构17上。真空容器12的内部由排气机构13排气减压并保持到规定的真空状态。接着，通过氧气导入管23a将氧气导入真空容器12的等离子体生成空间15。
另一方面，材料气体，例如硅烷通过连接在材料气体供给系统的材料气体导入管28导入隔离壁部14的内部空间24。硅烷最初导入到内部空间24的上侧部分，经均质板27均匀扩散到下侧部分，接着，通过扩散孔26支解，即不与等离子体接触地导入成膜处理空间16中。成膜处理空间16上设置的衬底保持机构17由于对加热器18通电而预先保持在规定温度。
上述状态下，经功率导入棒29向电极20供给高频功率。由该高频功率产生放电，在等离子体生成空间15中在电极20周围生成氧等离子体19。通过生成氧等离子体19，生成作为中性的激励种的游离基，即生成激励活性种，其通过贯通孔25导入到成膜处理空间16中，另一方面，材料气体通过隔离壁部14的内部空间24、扩散孔26导入成膜处理空间16中。其结果，在成膜处理空间16中该游离基与材料气体开始接触，引起化学反应，在玻璃衬底11的表面上淀积硅氧化物，形成薄膜。
用图4(a)、(b)、(c)所示的时间流程图再次说明本发明的CVD方法。
到时刻T0之前完成玻璃衬底11向真空容器12内的移动、向衬底保持机构17的设置等，在时间t1(T1-T0)在等离子体生成空间15生成氧等离子体，在时刻T1开始硅烷向隔离壁部14的内部空间24的导入。
图4(c)中，作为材料气体的硅烷的导入方法的一例，在时刻T1、T2、T3分阶段地将材料气体(硅烷)流量分别增加到S1、S2、S3，但可单调增加材料气体(硅烷)流量，也可原样保持一定流量来导入材料气体(硅烷)。
从时刻T3到T4保持流量的最大值S3的状态下，在时间t4进行成膜。这里，图4(c)中，时间(T4-T0)进行的成膜工序是本发明的CVD方法的第一工序。
这里，作为第一工序，表示出在370mm×470mm的玻璃衬底11上成膜厚1000埃的硅氧化膜的情况。
将真空容器12内减压到32Pa、通过氧气导入管23a，如图4(b)所示，以流量1.7g/min(1.2SLM、标准升/分)将氧气导入真空容器12的等离子体生成空间15中。
此时，如图4(c)所示，作为材料气体的硅烷的流量从0mg/min分阶段地增加到29mg/min(0.02SLM)，保持在29mg/min。作为硅烷的输运气体的He气的流量为36mg/min(0.2SLM)。
如图4(a)所示，经功率导入棒29对电极20施加60MHz、1.2KW的高频功率，另一方面，在成膜处理空间16中设置的衬底保持机构17通过加热器18通电而加热，预先将玻璃衬底11保持在310℃。
在这些成膜条件下，成膜规定厚度需要6分钟。
接着，在图4(c)中，在时刻T4～T5表示的材料气体的流量为零的状态下进行的工序是本发明的CVD方法的第二工序。
该第二工序与第一工序一样向等离子体生成空间15的电极20施加高频功率，经隔离壁部14的贯通孔25仅将作为生成的中性活性种的游离基，即激励活性种导入成膜处理空间16中，仅这样导入成膜处理空间16中的激励活性种照射到在衬底保持机构17上的玻璃衬底11上由上述第一工序成膜的薄膜。这样，上述第一工序结束时的薄膜中或薄膜的下部界面上残留OH、氢原子等，即便在薄膜中存在过剩的硅，也可充分促进氧化反应，其结果，上述的OH、氢原子或过剩的硅等也被氧化，得到满足作为硅的最终氧化物的化学量的SiO2，可得到膜质良好的薄膜。
这里，如上所述，隔离壁部14确实与接地电位41的金属面接触，因此高频不泄漏到成膜处理空间16中，因此，不把玻璃衬底11暴露在包含高能量的离子的等离子体中，仅作为等离子体生成空间的氧等离子体生成的电中性的激励种(游离基)的激励活性种被选择地照射到在第一工序中成膜的薄膜上。
在图4(a)、(b)、(c)所示的实施例中，第二工序中向电极20施加的高频功率、向等离子体生成空间15的氧导入量分别与第一工序的高频功率、氧导入量相同，玻璃衬底11的温度在第一工序和第二工序中也相同。但是，第二工序中的高频功率(图4(a)所示)、氧导入量(图4(b)所示)、玻璃衬底11的温度(未图示)比第一工序时的数值增大或减少对本发明的作用、效果不产生影响。
本发明的CVD方法的第二工序的时间由于第一工序结束时的薄膜厚度、或影响成膜速度的材料气体的导入量等成膜条件而不同，但一般地，考虑第一工序的成膜速度快，则增加了氧化不充分的区域，第二工序的时间由第一工序的时间左右，第一工序的时间缩短，即成膜速度快，则其需要反比例地加长。
实际生产中，第一工序如图4(c)所示那样分阶段地增加导入的材料气体的流量、或未图示但单调增加导入的材料气体的流量减小薄膜的下部界面的过剩的硅浓度，即，使第二工序的时间为必要的最下限，因此，在上述成膜条件下材料气体的流量在0～29mg/min之间分段地增加，但最大在36mg/min以下较好，材料气体的导入方法(流量增加次数、流量或导入时间)在所述最大流量以下，则可任意决定。
氧等离子体生成的激励活性种对上述本发明的实施例的第二工序的硅氧化膜的作用与氮等离子体生成的激励活性种对硅氮化膜的作用、以及氟等离子体生成的激励活性种对硅氟化膜的作用在促进化学反应这一点上是相同的。因此，设定上述的第一工序和第二工序的本发明的CVD方法对于硅氮化膜、硅氟化膜也同样适用。
以上参考附图说明了本发明的最佳实施例，但本发明不限于这些实施例。在从下面的权利要求的范围记载理解的技术范围内可对各种形式进行变更。

Claims (2)

1.一种CVD方法，在真空容器内生成等离子体来产生激励活性种，用该激励活性种与材料气体在衬底上进行成膜，
通过导电性隔离壁部将CVD装置的真空容器内部隔离成两个室，该隔离的两个室中，一个室的内部形成为配置高频电极的等离子体生成空间，另一室的内部形成为配置装载衬底的衬底保持机构的成膜处理空间，
所述导电性隔离壁部具有连通所述等离子体生成空间和所述成膜处理空间的多个贯通孔，并且使用具有与所述等离子体生成空间隔开并且经所述成膜处理空间和多个扩散孔连通的内部空间的CVD装置，
从外部向所述导电性隔离壁部的内部空间供给的材料气体通过所述多个扩散孔导入所述成膜处理空间，并且
通过向所述高频电极施加高频功率以在所述等离子体生成空间产生等离子体放电，将所述等离子体生成空间生成的激励活性种通过所述导电性隔离壁部的多个贯通孔导入所述成膜处理空间，
所述成膜处理空间中用导入的所述激励活性种和所述材料气体进行向衬底的成膜，
其特征在于包括：用所述成膜处理空间中导入的所述激励活性种和所述材料气体向衬底成膜的第一工序；和使从外部向所述导电性隔离壁部的内部空间供给的材料气体的流量为零，对所述第一工序中成膜的薄膜上照射通过导电性隔离壁部的多个贯通孔导入成膜处理空间中的激励活性种的第二工序。
2.根据权利要求1所述的CVD方法，其特征在于CVD装置的所述多个贯通孔在设该贯通孔内的气体流速为u、实际贯通孔的长度为L、气体互扩散系数为D时，满足uL/D＞1的条件来形成。
CNB021062137A 2001-02-15 2002-02-10 Cvd方法 Expired - Fee Related CN1210764C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001038631A JP2002246381A (ja) 2001-02-15 2001-02-15 Ｃｖｄ方法
JP038631/2001 2001-02-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1372302A true CN1372302A (zh) 2002-10-02
CN1210764C CN1210764C (zh) 2005-07-13

Family

ID=18901567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB021062137A Expired - Fee Related CN1210764C (zh) 2001-02-15 2002-02-10 Cvd方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6537911B2 (zh)
JP (1) JP2002246381A (zh)
KR (2) KR20020067647A (zh)
CN (1) CN1210764C (zh)
TW (1) TW529086B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102067291B (zh) * 2008-06-24 2013-05-08 东芝三菱电机产业系统株式会社 氮游离基产生器、氮化处理装置、氮游离基的产生方法、以及氮化处理方法
US8889235B2 (en) 2009-05-13 2014-11-18 Air Products And Chemicals, Inc. Dielectric barrier deposition using nitrogen containing precursor
CN102491990B (zh) * 2008-11-12 2015-12-09 气体产品与化学公司 基于氨基乙烯基硅烷的前体

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4051619B2 (ja) * 2002-09-17 2008-02-27 キヤノンアネルバ株式会社 シリコン酸化膜作製方法
JP3991315B2 (ja) * 2002-09-17 2007-10-17 キヤノンアネルバ株式会社 薄膜形成装置及び方法
US7023010B2 (en) * 2003-04-21 2006-04-04 Nanodynamics, Inc. Si/C superlattice useful for semiconductor devices
KR20070057284A (ko) * 2004-10-19 2007-06-04 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 막의 제조방법 및 당해 방법으로 제조된 막을 이용한반도체 장치
US20060223788A1 (en) * 2005-03-29 2006-10-05 Cathcart Clifton H Analgesic composition for topical use
JPWO2008117832A1 (ja) * 2007-03-27 2010-07-15 キヤノンアネルバ株式会社 真空処理装置
US10039157B2 (en) 2014-06-02 2018-07-31 Applied Materials, Inc. Workpiece processing chamber having a rotary microwave plasma source
US10269541B2 (en) * 2014-06-02 2019-04-23 Applied Materials, Inc. Workpiece processing chamber having a thermal controlled microwave window
US11244808B2 (en) 2017-05-26 2022-02-08 Applied Materials, Inc. Monopole antenna array source for semiconductor process equipment
KR102670124B1 (ko) 2018-05-03 2024-05-28 주성엔지니어링(주) 기판 처리 장치

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2506539B2 (ja) * 1992-02-27 1996-06-12 株式会社ジーティシー 絶縁膜の形成方法
US5614055A (en) * 1993-08-27 1997-03-25 Applied Materials, Inc. High density plasma CVD and etching reactor
US5865896A (en) * 1993-08-27 1999-02-02 Applied Materials, Inc. High density plasma CVD reactor with combined inductive and capacitive coupling
US6151071A (en) * 1996-02-29 2000-11-21 Eastman Kodak Company Circuit for generating control signals
US6125859A (en) * 1997-03-05 2000-10-03 Applied Materials, Inc. Method for improved cleaning of substrate processing systems
US6063441A (en) * 1997-12-02 2000-05-16 Applied Materials, Inc. Processing chamber and method for confining plasma
JP2000345349A (ja) * 1999-06-04 2000-12-12 Anelva Corp Ｃｖｄ装置
JP2001023918A (ja) * 1999-07-08 2001-01-26 Nec Corp 半導体薄膜形成装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102067291B (zh) * 2008-06-24 2013-05-08 东芝三菱电机产业系统株式会社 氮游离基产生器、氮化处理装置、氮游离基的产生方法、以及氮化处理方法
CN102491990B (zh) * 2008-11-12 2015-12-09 气体产品与化学公司 基于氨基乙烯基硅烷的前体
US8889235B2 (en) 2009-05-13 2014-11-18 Air Products And Chemicals, Inc. Dielectric barrier deposition using nitrogen containing precursor

Also Published As

Publication number Publication date
CN1210764C (zh) 2005-07-13
JP2002246381A (ja) 2002-08-30
KR20020067647A (ko) 2002-08-23
US6537911B2 (en) 2003-03-25
US20020110998A1 (en) 2002-08-15
TW529086B (en) 2003-04-21
KR20090092257A (ko) 2009-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210265158A1 (en) Method of forming low-k material layer, structure including the layer, and system for forming same
CN1428825A (zh) 氧化硅膜制作方法
CN1210764C (zh) Cvd方法
US10177025B2 (en) Method and apparatus for filling a gap
JP6820153B2 (ja) ３ｄ ｎａｎｄメモリデバイスにおける垂直エッチング性能の改善のための、膜のプラズマ化学気相堆積
US7825038B2 (en) Chemical vapor deposition of high quality flow-like silicon dioxide using a silicon containing precursor and atomic oxygen
TWI535882B (zh) 使用非碳可流動ｃｖｄ製程形成氧化矽的方法
US8187951B1 (en) CVD flowable gap fill
US5387546A (en) Method for manufacturing a semiconductor device
US8921235B2 (en) Controlled air gap formation
CN1490851A (zh) 薄膜形成装置及形成方法
US20040018750A1 (en) Method for deposition of nitrogen doped silicon carbide films
US8765573B2 (en) Air gap formation
CN101167165B (zh) 增加pecvd氮化硅膜层的压缩应力的方法
KR20120111738A (ko) 융통성을 가진 질소／수소 비율을 이용하여 제조된 라디칼에 의한 유전체 필름의 성장
CN103154102A (zh) 胺硬化的硅-氮-氢薄膜
JP2013521650A (ja) ラジカル成分ｃｖｄによる共形層
JP2017531920A (ja) 高温酸化ケイ素原子層堆積技術
JP2016510507A (ja) 低収縮性誘電膜
WO2007140424A2 (en) Chemical vapor deposition of high quality flow-like silicon dioxide using a silicon containing precursor and atomic oxygen
CN1479804A (zh) 作为在半导体器件中的层内和层间绝缘体的超低介电常数材料及其制造方法、以及包含该材料的电子器件
TW201137976A (en) Chemical vapor deposition improvements through radical-component modification
CN1460130A (zh) 无机/有机介电薄膜的沉积系统及方法
CN1914736A (zh) 半导体装置
JP2016027551A (ja) 成膜方法および成膜装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20050713

Termination date: 20170210