JP2002075876A - Cvd semiconductor-manufacturing device using vacuum ultraviolet rays - Google Patents
Cvd semiconductor-manufacturing device using vacuum ultraviolet raysInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光ＣＶＤ半導体製
造装置、特に真空紫外光を用いた半導体製造装置におけ
る、成膜の生成レート及び膜質向上に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in film formation rate and film quality in an optical CVD semiconductor manufacturing apparatus, particularly in a semiconductor manufacturing apparatus using vacuum ultraviolet light.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、特開平０７−３００６７８号公報「光励起ＣＶ
Ｄ装置及びＣＶＤ方法」に開示されるものがあった。2. Description of the Related Art Conventionally, techniques in such a field include:
For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei.
D Apparatus and CVD Method ".
【０００３】かかる従来の真空紫外光を用いた半導体製
造装置は、真空紫外光発生装置にエキシマランプ（Ｘｅ
2 放電管等）を用い、反応室は真空で、反応室とエキシ
マランプの間に真空の維持と紫外光の透過を兼ねた真空
紫外光透過ガラスがあり、成膜する基板に、電気的なバ
イアスは印加されずに成膜するようにしていた。In such a conventional semiconductor manufacturing apparatus using vacuum ultraviolet light, an excimer lamp (Xe
2 Discharge tube etc.), the reaction chamber is vacuum, and there is a vacuum ultraviolet light transmitting glass which maintains vacuum and transmits ultraviolet light between the reaction chamber and the excimer lamp. The film was formed without applying a bias.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の光励起ＣＶＤ半導体製造装置では、成膜の生成
レートが遅く、しかも膜質が悪いので、半導体装置の量
産性及び品質に問題があった。However, the conventional photoexcited CVD semiconductor manufacturing apparatus described above has a problem in mass productivity and quality of the semiconductor device because the film formation rate is low and the film quality is poor.
【０００５】本発明は、上記問題点を除去し、成膜の生
成レートを速く、しかも膜質を向上させることにより、
半導体装置の量産性及び品質の向上を図り得る真空紫外
光を用いたＣＶＤ半導体製造装置を提供することを目的
とする。The present invention eliminates the above problems, increases the film formation rate, and improves the film quality.
It is an object of the present invention to provide a CVD semiconductor manufacturing apparatus using vacuum ultraviolet light which can improve mass productivity and quality of a semiconductor device.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕真空紫外光を用いたＣＶＤ半導体製造装置におい
て、基板を載置するサセプタと、前記基板に真空紫外光
を照射する真空紫外光発生装置と、この真空紫外光発生
装置の真空紫外光透過ガラスを保持するとともに、真空
の反応室としてのチャンバーとを備え、前記基板に負バ
イアスを印加させる電源を具備することを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides: [1] a CVD semiconductor manufacturing apparatus using vacuum ultraviolet light, a susceptor for mounting a substrate, and a vacuum ultraviolet light applied to the substrate. A vacuum ultraviolet light generating device for irradiating the substrate, a vacuum ultraviolet light transmitting glass of the vacuum ultraviolet light generating device, a chamber as a vacuum reaction chamber, and a power supply for applying a negative bias to the substrate. It is characterized by the following.
【０００７】〔２〕上記〔１〕記載の真空紫外光を用い
たＣＶＤ半導体製造装置において、前記電源がＤＣバイ
アス電源であることを特徴とする。[2] In the CVD semiconductor manufacturing apparatus using vacuum ultraviolet light described in [1], the power supply is a DC bias power supply.
【０００８】〔３〕上記〔２〕記載の真空紫外光を用い
たＣＶＤ半導体製造装置において、前記ＤＣバイアス電
源に直列に変調電源を設けることを特徴とする。[3] The CVD semiconductor manufacturing apparatus using vacuum ultraviolet light as described in [2], wherein a modulation power supply is provided in series with the DC bias power supply.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail.
【００１０】図１は本発明の第１実施例を示す真空紫外
光を用いたＣＶＤ半導体製造装置の模式図である。FIG. 1 is a schematic view of a CVD semiconductor manufacturing apparatus using vacuum ultraviolet light showing a first embodiment of the present invention.
【００１１】この図において、１はサセプタ、２はその
サセプタ１上に載置される基板（例：シリコンウエ
ハ）、３は真空の反応室としてのメインチャンバー、４
は真空紫外光発生装置、５は反応室３とエキシマランプ
の間に真空の維持と紫外光の透過を兼ねた真空紫外光透
過ガラス（例：合成石英ガラス）、６は材料ガス（原料
ガス・添加ガス）を導入する導入口、７は排気口、８は
その排気口７に設けられる真空圧力調整機、９はＤＣバ
イアス電源、１０はアースであり、メインチャンバー３
にはＤＣバイアス電源９のプラス側が接続されるととも
に接地される。一方、ＤＣバイアス電源９のマイナス側
にサセプタ１及び半導体基板を接続するようにしてい
る。１１は真空紫外光である。In this figure, 1 is a susceptor, 2 is a substrate (eg, a silicon wafer) mounted on the susceptor 1, 3 is a main chamber as a vacuum reaction chamber, 4
Is a vacuum ultraviolet light generating device, 5 is a vacuum ultraviolet light transmitting glass (eg, synthetic quartz glass) that maintains vacuum and transmits ultraviolet light between the reaction chamber 3 and the excimer lamp, and 6 is a material gas (raw material gas. 7 is an exhaust port, 8 is a vacuum pressure regulator provided in the exhaust port 7, 9 is a DC bias power supply, 10 is ground, and the main chamber 3
Is connected to the positive side of a DC bias power supply 9 and grounded. On the other hand, the susceptor 1 and the semiconductor substrate are connected to the negative side of the DC bias power supply 9. Numeral 11 denotes vacuum ultraviolet light.
【００１２】以下、各部を詳細に説明する。Hereinafter, each part will be described in detail.
【００１３】メインチャンバー（例：ＳＵＳ材）３は、
真空圧力調整機８を介して、真空排気ポンプ（図示な
し）に接続され、反応圧力を１０ｍＴｏｒｒ〜１０Ｔｏ
ｒｒの範囲で変えられるようになっている。The main chamber (eg, SUS material) 3
It is connected to a vacuum exhaust pump (not shown) via a vacuum pressure regulator 8, and the reaction pressure is set to 10 mTorr to 10 To.
It can be changed in the range of rr.
【００１４】メインチャンバー３の中には、基板２
（例：シリコンウエハ４〜１２インチ）を載せる導電性
のサセプタ１（例：ＳｉＣ材）があり、温度（例：−２
０〜２００℃）、ガラス面からの距離（例：１〜５０ｍ
ｍ）、回転数（例：０〜２０ｒｐｍ）のパラメータを自
由に制御できるようになっている。サセプタ１の上に、
絶縁膜（例：合成石英材、膜厚１〜１０００μｍ）を載
せるようにしても良い。この場合、基板２の回りに真空
紫外光１１が直接当たるので、光分解しない材質を使用
するか、もしくは光分解する材質（例：ポリイミド材）
を使用する場合、基板２に直接触れる個所にとどめた方
が良い。In the main chamber 3, the substrate 2
There is a conductive susceptor 1 (eg, SiC material) on which (eg, a silicon wafer 4 to 12 inches) is placed, and a temperature (eg, −2).
0 to 200 ° C), distance from glass surface (example: 1 to 50m)
m) and the number of revolutions (eg, 0 to 20 rpm) can be freely controlled. On the susceptor 1,
An insulating film (eg, a synthetic quartz material, having a thickness of 1 to 1000 μm) may be provided. In this case, since the vacuum ultraviolet light 11 directly irradiates around the substrate 2, a material that does not decompose is used, or a material that decomposes (for example, a polyimide material)
In the case where is used, it is better to keep it at a place where it touches the substrate 2 directly.
【００１５】メインチャンバー３の上には、成膜の原料
を光分解するエネルギー源として、真空紫外光発生装置
４〔例：Ｘｅ2 エキシマランプ（１０〜５０ｍＷ／ｃｍ
2 ）、可能な限り出力が大きい方が望ましい〕があり、
その間に、大気と真空を分離する真空紫外光透過ガラス
５（例：合成石英ガラス、厚み１０〜３０ｍｍ）があ
る。Above the main chamber 3, a vacuum ultraviolet light generator 4 [eg, a Xe 2 excimer lamp (10 to 50 mW / cm) is used as an energy source for photodecomposing a film forming material.
2 ) It is desirable that the output is as large as possible]
In the meantime, there is a vacuum ultraviolet light transmitting glass 5 (for example, synthetic quartz glass, thickness of 10 to 30 mm) for separating the atmosphere and the vacuum.
【００１６】材料ガス｛〔原料ガス（例：ＴＥＯＳ〔テ
トラエトキシオルソシリケイト：Ｓｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）4 〕及び添加ガス（例：Ｏ2 ）｝は、マスフロ
ー（図示なし）等で流量（例：１〜５００ｓｃｃｍ）を
制御可能である。ＤＣバイアス電源９のマイナス側は、
基板２及びサセプタ１に、プラス側はメインチャンバー
３等に接続され、１０〜１５００Ｖの電圧を印加できる
ようになっている。Material gas {[source gas (Example: TEOS [tetraethoxyorthosilicate: Si (OC
2 H 5 ) 4 ] and an additive gas (eg, O 2 )} can control the flow rate (eg, 1 to 500 sccm) by mass flow (not shown) or the like. The negative side of the DC bias power supply 9
The positive side of the substrate 2 and the susceptor 1 is connected to the main chamber 3 and the like, so that a voltage of 10 to 1500 V can be applied.
【００１７】サセプタ１と真空紫外光透過ガラス５の間
に金属網（例：アルミ材、スリット１〜１０ｍｍ）（図
示なし）等を設け、これにプラス側を接続しても良い。
この金属網の表面に、絶縁膜（例：シリカ材、膜厚１〜
１０００μｍ）をコーティングしても良い。電位を与え
るのみであるので、出力電力は、５０Ｗもあれば十分で
ある。バイアスは、メインチャンバー壁の電流導入端子
から供給されるので、端子間のグロー放電に注意する必
要がある。絶縁被膜が無い場合、端子間は少なくとも２
０ｍｍ以上離す必要がある。A metal net (for example, aluminum material, slit 1 to 10 mm) (not shown) or the like may be provided between the susceptor 1 and the vacuum ultraviolet light transmitting glass 5 and the plus side may be connected thereto.
An insulating film (eg, silica material, film thickness 1 to 1) is formed on the surface of the metal net.
(1000 μm). Since only a potential is applied, output power of 50 W is sufficient. Since the bias is supplied from the current introduction terminal on the main chamber wall, it is necessary to pay attention to the glow discharge between the terminals. If there is no insulation coating, at least 2
It needs to be separated by 0 mm or more.
【００１８】この第１実施例によれば、メインチャンバ
ー３のサセプタ１は、基板２の温度・ガラス面からの距
離・回転数のパラメータを自由自在に制御できるように
したので、膜厚の均一性の向上を容易に行うことができ
る。According to the first embodiment, the susceptor 1 of the main chamber 3 can freely control parameters such as the temperature of the substrate 2, the distance from the glass surface, and the number of rotations. The performance can be easily improved.
【００１９】真空紫外光発生装置４のエキシマランプ
は、短波長で高光子エネルギーを高効率で発光するの
で、成膜の原料を容易に光分解し、照度に対して高効率
な成膜を可能にしている。The excimer lamp of the vacuum ultraviolet light generator 4 emits high photon energy with high efficiency at a short wavelength, so that the material for film formation can be easily photo-decomposed and a film can be formed with high efficiency with respect to illuminance. I have to.
【００２０】さらに、基板２及びサセプタ１にマイナス
バイアスを印加すると、光分解で発生したプラスイオン
の成膜の原料が静電引力によって基板２及びサセプタ１
に引き寄せられ、基板２表面に成膜される。同時に、中
性ラジカルの成膜の原料も成膜されるため、実験値で２
倍の生成レートが得られる。Further, when a negative bias is applied to the substrate 2 and the susceptor 1, the raw material for forming the positive ion generated by the photolysis is applied to the substrate 2 and the susceptor 1 by electrostatic attraction.
And a film is formed on the surface of the substrate 2. At the same time, a raw material for forming a neutral radical is also formed.
A double generation rate is obtained.
【００２１】なお、ＴＥＯＳ圧力に対するプラスバイア
ス（正バイアス）は、無バイアス（ゼロバイアス）と同
じであり、マイナスバイアス（負バイアス）にした場合
のみ、生成レートが向上する。この効果は、低圧ほど顕
著である。本実施例では、ＴＥＯＳを原料ガスとし、基
板２上にシリカ膜及びシリカを含んだポリマー膜を成膜
している。The plus bias (positive bias) with respect to the TEOS pressure is the same as no bias (zero bias), and only when the bias is minus bias (negative bias), the generation rate is improved. This effect is more pronounced at lower pressures. In this embodiment, a silica film and a polymer film containing silica are formed on the substrate 2 using TEOS as a source gas.
【００２２】図２は本発明の第２実施例を示す真空紫外
光を用いたＣＶＤ半導体製造装置の模式図である。な
お、第１実施例の部分と同じ部分には同じ符号を付して
いる。FIG. 2 is a schematic view of a CVD semiconductor manufacturing apparatus using vacuum ultraviolet light according to a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
【００２３】この実施例では、第１実施例のＤＣバイア
ス電源９のプラス側に変調電源２１（例：０．１Ｈｚ〜
２０ＭＨｚ、１０〜３０００Ｖ）を付加するようにす
る。この図では、ＤＣバイアス電源９のプラス側に変調
電源２１を付加しているが、ＤＣバイアス電源９のマイ
ナス側に変調電源を付加するようにしてもよい。In this embodiment, a modulation power supply 21 (for example, 0.1 Hz to 0.1 Hz) is provided on the plus side of the DC bias power supply 9 of the first embodiment.
(20 MHz, 10-3000 V). In this figure, the modulation power supply 21 is added to the positive side of the DC bias power supply 9, but the modulation power supply may be added to the negative side of the DC bias power supply 9.
【００２４】まず、メインチャンバー（例：ＳＵＳ材）
３は真空圧力調整機８を介して、真空排気ポンプ（図示
なし）に接続され、反応圧力を１０ｍＴｏｒｒ〜１０Ｔ
ｏｒｒの範囲で変えられるようになっている。First, a main chamber (eg, SUS material)
Numeral 3 is connected to an evacuation pump (not shown) via a vacuum pressure regulator 8 to adjust the reaction pressure to 10 mTorr to 10 T
It can be changed in the range of orr.
【００２５】メインチャンバー３の中には、基板（例：
シリコンウエハ、４〜１２インチ）２を載せる導電性の
サセプタ（例：ＳｉＣ材）１があり、温度（例：−２０
〜２００℃）、ガラス面からの距離（例：１〜５０ｍ
ｍ）、回転数（例：０〜２０ｒｐｍ）のパラメータを自
由に制御できるようになっている。サセプタ１の上に、
絶縁膜（図示なし）（例：合成石英材、膜厚１〜１００
０μｍ）を載せても良い。この場合、基板２の回りに真
空紫外光１１が直接当たるので、光分解しない材質か、
光分解する材質（例：ポリイミド材）の場合、基板２に
直接触れる個所に止めた方が良い。In the main chamber 3, a substrate (eg,
There is a conductive susceptor (eg, SiC material) 1 on which a silicon wafer (4 to 12 inches) 2 is placed, and a temperature (eg, −20).
~ 200 ° C), distance from glass surface (example: 1-50m)
m) and the number of revolutions (eg, 0 to 20 rpm) can be freely controlled. On the susceptor 1,
Insulating film (not shown) (Example: synthetic quartz material, film thickness 1 to 100)
0 μm). In this case, since the vacuum ultraviolet light 11 directly irradiates around the substrate 2, a material that does not photodecompose,
In the case of a photodecomposable material (e.g., a polyimide material), it is better to stop at a place where it directly touches the substrate 2.
【００２６】更に、メインチャンバー３の上には成膜の
原料ガスを光分解するエネルギー源として真空紫外光発
生装置（例：Ｘｅ2 エキシマランプ１０〜５０ｍＷ／ｃ
ｍ2、可能な限り出力が大きい方が望ましい）４があ
り、その間に、大気と真空を分離する真空紫外光透過ガ
ラス（例：合成石英ガラス、厚み１０〜３０ｍｍ）５が
ある。成膜原料ガス（例：ＴＥＯＳ）及び添加ガス
（例：Ｏ2 ）は、マスフロー（図示なし）等で流量
（例：１〜５００ｓｃｃｍ）を制御可能である。Further, a vacuum ultraviolet light generator (for example, a Xe 2 excimer lamp 10 to 50 mW / c) is provided on the main chamber 3 as an energy source for photodecomposing a film forming material gas.
m 2 , the output of which is as large as possible is desirable) 4, between which there is a vacuum ultraviolet light transmitting glass (for example, synthetic quartz glass, thickness 10 to 30 mm) 5 for separating the atmosphere and the vacuum. The flow rates (eg, 1 to 500 sccm) of the film forming source gas (eg, TEOS) and the additive gas (eg, O 2 ) can be controlled by mass flow (not shown) or the like.
【００２７】ＤＣバイアス電源９のマイナス側は、基板
２及びサセプタ１に、プラス側は、メインチャンバー３
等に接続され、１０〜１５００Ｖの電圧を印加できるよ
うになっている。サセプタ１と真空紫外光透過ガラス５
の間に金属網（例：アルミ材、スリット１〜１０ｍｍ）
等を設け、これにプラス側を接続しても良い。この金属
網の表面に、絶縁膜（例：シリカ材、膜厚１〜１０ｍ
ｍ）をコーティングしても良い。ＤＣバイアス電源９の
出力は、電位を与えるのみであるので、５０Ｗも有れば
十分である。The negative side of the DC bias power supply 9 is connected to the substrate 2 and the susceptor 1, and the positive side is connected to the main chamber 3.
Etc., so that a voltage of 10 to 1500 V can be applied. Susceptor 1 and vacuum ultraviolet light transmitting glass 5
Metal net between (example: aluminum material, slit 1-10mm)
May be provided, and the plus side may be connected thereto. An insulating film (eg, silica material, film thickness 1 to 10 m) is formed on the surface of the metal net.
m) may be coated. Since the output of the DC bias power supply 9 only gives a potential, a power of 50 W is sufficient.
【００２８】ＤＣバイアス電源９のプラス側かマイナス
側に、プラスイオン及び電子を揺さぶるための変調電源
２１を付加する。変調電源２１は１０〜３０００Ｖの電
圧が印加でき、０．１Ｈｚ〜２０ＭＨｚのサイン波・矩
形波・パルス波を出力できる。勿論、デューテイ比を変
えることもできる。変調電源２１は、動的電位を与える
ので出力電力は２００Ｗ程度が必要である。この場合、
バイアスは、メインチャンバー壁の電流導入端子から供
給されるので、端子間のグロー放電に注意する必要があ
が、絶縁被膜がない場合、端子間は少なくとも２０ｍｍ
以上離す必要がある。A modulation power supply 21 for rocking positive ions and electrons is added to the positive or negative side of the DC bias power supply 9. The modulation power supply 21 can apply a voltage of 10 to 3000 V and can output a sine wave, a square wave, and a pulse wave of 0.1 Hz to 20 MHz. Of course, the duty ratio can be changed. Since the modulation power supply 21 applies a dynamic potential, the output power needs to be about 200 W. in this case,
Since the bias is supplied from the current introduction terminal on the wall of the main chamber, it is necessary to pay attention to glow discharge between the terminals.
It is necessary to separate more.
【００２９】この第２実施例によれば、メインチャンバ
ー３のサセプタ１は、基板２の温度・ガラス面からの距
離・回転数のパラメータを自由自在に制御できるように
したので、膜厚の均一性の向上を容易にすることができ
る。According to the second embodiment, the susceptor 1 of the main chamber 3 can freely control parameters such as the temperature of the substrate 2, the distance from the glass surface, and the number of rotations. This can facilitate the improvement of the performance.
【００３０】真空紫外光発生装置４のエキシマランプ
は、短波長で高光子エネルギーを高効率で発生するの
で、成膜の原料を容易に光分解し、照度に対して高効率
な成膜を可能にしている。The excimer lamp of the vacuum ultraviolet light generator 4 generates high photon energy with high efficiency at a short wavelength, so that the raw material for the film can be easily photo-decomposed and the film can be formed with high efficiency with respect to illuminance. I have to.
【００３１】さらに、基板２及びサセプタ１にマイナス
バイアスと、ＤＣバイアスに変調のためのバイアスを印
加すると、光分解で発生した成膜原料ガスのプラスイオ
ン及び電子が、変化する電位（電界）によって揺さぶら
れる。特に、電子は極めて軽いので、瞬時に電位に応じ
て、揺さぶられ、まだイオン化していない原料を電子衝
撃で分解し、プラスイオン及び電子、中性ラジカルの発
生に寄与する。発生した電子は、また原料の分解に使わ
れ、加速的に原料の分解が進む。Further, when a negative bias is applied to the substrate 2 and the susceptor 1 and a bias for modulation is applied to the DC bias, positive ions and electrons of the film forming source gas generated by photolysis are changed by a changing potential (electric field). Shaken. In particular, since electrons are extremely light, they are instantaneously shaken according to the potential and decompose raw materials that have not yet been ionized by electron impact, thereby contributing to the generation of positive ions, electrons and neutral radicals. The generated electrons are used again for the decomposition of the raw material, and the decomposition of the raw material proceeds at an accelerated rate.
【００３２】同様に、プラスイオンも揺さぶられ、イオ
ン衝撃によって原料が加速的に分解される。分解が進ん
だ後、変調を止めると、基板にＤＣのマイナスバイアス
が印加されているので、成膜の原料であるプラスイオン
が静電引力により基板に吸着され、成膜レートの向上に
大きく寄与する。原料も小さい分子量に分解されるの
で、成膜の膜質の向上にも寄与する。本実施例ではＴＥ
ＯＳを原料ガスとし、基板上にシリカ膜及びシリカを含
んだポリマー膜を成膜するようにしている。Similarly, the positive ions are also shaken, and the raw material is acceleratedly decomposed by the ion bombardment. When the modulation is stopped after the decomposition progresses, the negative bias of DC is applied to the substrate, so that the positive ions, which are the raw materials for film formation, are adsorbed to the substrate by electrostatic attraction, which greatly contributes to the improvement of the film formation rate. I do. Since the raw material is also decomposed into a small molecular weight, it also contributes to the improvement of the film quality of the film formation. In this embodiment, TE
Using OS as a source gas, a silica film and a polymer film containing silica are formed on a substrate.
【００３３】図３は本発明の効果を示すＴＥＯＳ圧力に
対するウエハバイアス効果を示す図である。この図にお
いて、横軸はＴＥＯＳ分圧〔ｍＴｏｒｒ〕、縦軸は生成
レート〔Å／ｍｉｎ〕を示しており、◆はゼロバイアス
レート、▲は正バイアスレート、■は発明にかかる負バ
イアスレートを表している。FIG. 3 is a diagram showing the effect of the wafer bias on the TEOS pressure, which shows the effect of the present invention. In this figure, the horizontal axis indicates the TEOS partial pressure [mTorr], the vertical axis indicates the generation rate [Å / min], Δ indicates the zero bias rate, ▲ indicates the positive bias rate, and Δ indicates the negative bias rate according to the invention. Represents.
【００３４】この図から明らかなように本発明にかかる
負バイアスレートの場合、生成レートが顕著に速くなっ
ていることがわかる。As can be seen from the figure, in the case of the negative bias rate according to the present invention, the generation rate is significantly increased.
【００３５】本発明は、更に以下の利用形態を有するこ
とができる。The present invention can further have the following utilization modes.
【００３６】上記実施例では、半導体装置の製造に用い
る真空紫外光を用いた光ＣＶＤ半導体製造装置について
説明しているが、原料としてＴＥＯＳを用いた場合、金
属等の防錆膜・反射防止膜・導電性を持たせたプラスチ
ック（プラスチックそのものが導電性を有する場合とプ
ラスチック表面に導電処理を施したもの）・導電性のな
い、通常のプラスチック（例：エポキシ・ポリカボネー
ト等）等にもシリカ及びシリカを含んだポリマーの成膜
が可能である。In the above embodiment, an optical CVD semiconductor manufacturing apparatus using vacuum ultraviolet light used for manufacturing a semiconductor device has been described. However, when TEOS is used as a raw material, a rust-proof film and an anti-reflection・ Plastic with conductivity (when the plastic itself has conductivity and the plastic surface has been subjected to conductive treatment) ・ Silica and non-conductive ordinary plastics (eg, epoxy, polycarbonate, etc.) Film formation of a polymer containing silica is possible.
【００３７】また、上記実施例では、原料としてＴＥＯ
Ｓを挙げているが、ガス化する有機系金属であれば金属
の成膜にも応用できる。原料と添加ガスによっては、シ
リコン窒化膜の成膜も可能である。In the above embodiment, TEO is used as a raw material.
Although S is mentioned, any organic metal gasified can be applied to metal film formation. Depending on the raw material and the additive gas, a silicon nitride film can be formed.
【００３８】更に、ＤＣバイアス電源を使わずに、変調
電源（プログラマブル電源等）のみでバイアスを印加さ
せるようにしても良い。Further, a bias may be applied only with a modulation power supply (such as a programmable power supply) without using a DC bias power supply.
【００３９】本実施例では、ＤＣバイアス電源のマイナ
ス側にサセプタ及び半導体基板を接続しているが、サセ
プタのみに接続した場合は、ＤＣバイアス電源のマイナ
スバイアスを定期的にオンオフ（オフ時間はオン時間の
１／１０程度）を繰り返して、無バイアス（アース接続
状態）にすると良い。In this embodiment, the susceptor and the semiconductor substrate are connected to the negative side of the DC bias power supply. However, when the susceptor is connected only to the susceptor, the negative bias of the DC bias power supply is periodically turned on and off (the off time is on). (Approximately 1/10 of the time) is repeated so that no bias is applied (ground connection state).
【００４０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible based on the gist of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
【００４２】〔Ａ〕メインチャンバーのサセプタは、基
板の温度・ガラス面からの距離・回転数のパラメータを
自由自在に制御できるようにしたので、膜厚の均一性の
向上を図ることができる。[A] The susceptor of the main chamber can freely control parameters such as the temperature of the substrate, the distance from the glass surface, and the number of rotations, so that the uniformity of the film thickness can be improved.
【００４３】〔Ｂ〕真空紫外光発生装置のエキシマラン
プは、短波長で高光子エネルギーを高効率で発光するの
で、成膜の原料を容易に光分解し、照度に対して高効率
な成膜を可能にしている。[B] Since the excimer lamp of the vacuum ultraviolet light generator emits high photon energy with high efficiency at a short wavelength, the raw material for film formation is easily photolyzed, and the film formation with high efficiency with respect to illuminance is performed. Is possible.
【００４４】〔Ｃ〕基板及びサセプタにマイナスバイア
スを印加すると、光分解で発生したプラスイオンの成膜
の原料が静電引力によって基板及びサセプタに引き寄せ
られ、基板表面に成膜される。同時に、中性ラジカルの
成膜の原料も成膜されるため、実験値で２倍の生成レー
トを得ることができる。[C] When a negative bias is applied to the substrate and the susceptor, the raw material for forming a positive ion generated by photolysis is attracted to the substrate and the susceptor by electrostatic attraction, and a film is formed on the substrate surface. At the same time, a raw material for forming a neutral radical is also formed, so that a production rate twice as high as an experimental value can be obtained.
【００４５】〔Ｄ〕基板及びサセプタにマイナスバイア
スと、ＤＣバイアスに変調のためのバイアスを印加する
と、光分解で発生した成膜原料ガスのプラスイオン及び
電子が、変化する電位（電界）によって揺さぶられる。
特に、電子は極めて軽いので、瞬時に電位に応じて揺さ
ぶられ、まだイオン化していない原料を電子衝撃で分解
し、プラスイオン及び電子、中性ラジカルの発生に寄与
する。発生した電子は、また原料の分解に使われ、加速
的に原料の分解が進む。同様に、プラスイオンも揺さぶ
られ、イオン衝撃によって原料が加速的に分解される。
分解が進んだ後、変調を止めると、基板にＤＣのマイナ
スバイアスが印加されているので、成膜の原料であるプ
ラスイオンが静電引力により基板に吸着され、成膜レー
トの向上に大きく寄与する。原料も、小さい分子量に分
解されるので、成膜の膜質の向上にも寄与する。[D] When a negative bias is applied to the substrate and the susceptor and a bias for modulation is applied to the DC bias, positive ions and electrons of the film-forming source gas generated by photolysis are shaken by the changing potential (electric field). It is.
In particular, since electrons are extremely light, they are instantaneously fluctuated in accordance with the potential, decompose raw materials that have not yet been ionized by electron impact, and contribute to the generation of positive ions, electrons, and neutral radicals. The generated electrons are used again for the decomposition of the raw material, and the decomposition of the raw material proceeds at an accelerated rate. Similarly, the positive ions are also shaken, and the raw material is acceleratedly decomposed by the ion bombardment.
When the modulation is stopped after the decomposition progresses, a negative bias of DC is applied to the substrate, so that the positive ions, which are the raw materials for film formation, are adsorbed to the substrate by electrostatic attraction, which greatly contributes to the improvement of the film formation rate. I do. Since the raw material is also decomposed into a small molecular weight, it also contributes to the improvement of the film quality of the film formation.
【図１】本発明の第１実施例を示す真空紫外光を用いた
ＣＶＤ半導体製造装置の模式図である。FIG. 1 is a schematic view of a CVD semiconductor manufacturing apparatus using vacuum ultraviolet light, showing a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２実施例を示す真空紫外光を用いた
ＣＶＤ半導体製造装置の模式図である。FIG. 2 is a schematic view of a CVD semiconductor manufacturing apparatus using vacuum ultraviolet light, showing a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の効果を示すＴＥＯＳ圧力に対するウエ
ハバイアス効果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a wafer bias effect with respect to a TEOS pressure showing the effect of the present invention.
１ サセプタ ２ 基板（例：シリコンウエハ） ３ 真空の反応室としてのメインチャンバー（例、Ｓ
ＵＳ材） ４ 真空紫外光発生装置（例；Ｘｅ2 エキシマラン
プ） ５ 真空紫外光透過ガラス ６ 原料ガス・添加ガスを導入する導入口 ７ 排気口 ８ 真空圧力調整機 ９ ＤＣバイアス電源 １０ アース １１ 真空紫外光 ２１ 変調電源DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Susceptor 2 Substrate (Example: Silicon wafer) 3 Main chamber as a vacuum reaction chamber (Example: S
US material) 4 Vacuum ultraviolet light generator (example: Xe 2 excimer lamp) 5 Vacuum ultraviolet light transmitting glass 6 Inlet for introducing raw material gas / additional gas 7 Exhaust port 8 Vacuum pressure regulator 9 DC bias power supply 10 Ground 11 Vacuum UV light 21 Modulation power supply
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本山 理一 宮崎県宮崎郡清武町大字木原727番地 宮 崎沖電気株式会社内 (72)発明者 本川 洋右 宮崎県宮崎郡清武町大字木原727番地 宮 崎沖電気株式会社内 (72)発明者 歳川 清彦 宮崎県宮崎郡清武町大字木原727番地 宮 崎沖電気株式会社内 (72)発明者 横山 哲郎 宮崎県宮崎郡清武町大字木原727番地 有 限会社宮崎マシンデザイン内 (72)発明者 宮野 淳一 宮崎県宮崎郡清武町大字木原727番地 有 限会社宮崎マシンデザイン内 (72)発明者 市木 豊 宮崎県宮崎郡清武町大字木原727番地 有 限会社宮崎マシンデザイン内 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 AA14 BA29 BA44 BB12 CA04 CA12 FA15 4M104 BB04 DD44 HH20 5F045 AA11 AC09 AE17 AE19 BB01 BB09 BB16 DP04 EC03 EH20 EK19 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing from the front page (72) Inventor Riichi Motoyama 727 Kihara, Oaza Kiyotake-cho, Miyazaki-gun, Miyazaki Prefecture Inside Miyazaki Oki Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yosuke Motokawa 727 Kihara Kiyotake-cho, Miyazaki-gun, Miyazaki Prefecture Inside Miyazaki Oki Electric Co., Ltd. (72) Inventor Kiyohiko Toshikawa 728 Kihara, Kiyotake-cho, Miyazaki-gun, Miyazaki Prefecture Inside Miyazaki Oki Electric Co., Ltd. (72) Tetsuro Yokoyama 727 Kihara, Kiyotake-cho, Miyazaki-gun, Miyazaki Yes Limited Company Miyazaki Machine Design (72) Inventor Junichi Miyano Miyazaki Prefecture Miyazaki-gun Kiyotake-cho Oji Kihara 727 Yes Limited Company Miyazaki Machine Design (72) Inventor Yutaka Ichiki Miyazaki-gun Miyazaki Gunno Kiyotake-cho 727 Kihara Yes Limited F term in Miyazaki Machine Design (reference) 4K030 AA11 AA14 BA29 BA44 BB12 CA04 CA12 FA15 4M104 BB04 DD44 HH20 5F045 AA11 AC09 AE17 AE19 BB01 BB09 BB16 DP04 EC03 EH20 EK19
Claims (3)
置において、（ａ）基板を載置するサセプタと、（ｂ）
前記基板に真空紫外光を照射する真空紫外光発生装置
と、（ｃ）該真空紫外光発生装置の真空紫外光透過ガラ
スを保持するとともに、真空の反応室としてのチャンバ
ーとを備え、（ｄ）前記基板に負バイアスを印加させる
電源を具備することを特徴とする真空紫外光を用いたＣ
ＶＤ半導体製造装置。1. A CVD semiconductor manufacturing apparatus using vacuum ultraviolet light, comprising: (a) a susceptor for mounting a substrate;
(D) a vacuum ultraviolet light generator for irradiating the substrate with vacuum ultraviolet light, and (c) a chamber as a vacuum reaction chamber while holding the vacuum ultraviolet light transmitting glass of the vacuum ultraviolet light generator. A power supply for applying a negative bias to the substrate;
VD semiconductor manufacturing equipment.
Ｄ半導体製造装置において、前記電源がＤＣバイアス電
源であることを特徴とする真空紫外光を用いたＣＶＤ半
導体製造装置。2. A CV using the vacuum ultraviolet light according to claim 1.
A D semiconductor manufacturing apparatus, wherein the power supply is a DC bias power supply.
Ｄ半導体製造装置において、前記ＤＣバイアス電源に直
列に変調電源を設けることを特徴とする真空紫外光を用
いたＣＶＤ半導体製造装置。3. A CV using vacuum ultraviolet light according to claim 2.
A CVD semiconductor manufacturing apparatus using vacuum ultraviolet light, wherein a modulation power supply is provided in series with the DC bias power supply in the D semiconductor manufacturing apparatus.
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|---|---|---|---|---|
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| GB2406713B (en) * | 2002-07-10 | 2006-04-26 | Yuji Takakuwa | Surface treating method for substrate |
| CN100355029C (en) * | 2002-07-10 | 2007-12-12 | 月岛机械株式会社 | Surface treating method for substrate |
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| US7871677B2 (en) * | 2002-07-10 | 2011-01-18 | Yuji Takakuwa | Surface treating method for substrate |
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