JP2002343721A - Plasma generating equipment - Google Patents

Plasma generating equipment

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JP2002343721A
JP2002343721A JP2001144996A JP2001144996A JP2002343721A JP 2002343721 A JP2002343721 A JP 2002343721A JP 2001144996 A JP2001144996 A JP 2001144996A JP 2001144996 A JP2001144996 A JP 2001144996A JP 2002343721 A JP2002343721 A JP 2002343721A
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coil
plasma
frequency
magnetic field
gas
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JP2001144996A
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Japanese (ja)
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Satoshi Takagi
智 高木
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide plasma generating equipment wherein formation of a uniform deposition film and plasma treatment are enabled effectively, in formation of a deposition film on a large area substrate and various kinds of plasma treatment. SOLUTION: Plasma is generated effectively by using not an ordinary coil which generates plasma on the inside but a means which generates plasma effectively outside a coil. Thereby the coil is flattened, and wavelength of a high frequency and electric length of one turn of the coil are made almost identical in order to generate a high frequency magnetic field intensely outside the coil.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に低圧プラ
ズマの発生システムおよび発生方法に関する。特に、本
発明は低圧処理装置で半導体ウエハを処理するのに使用
することができる非常に均一な平面状プラズマを発生さ
せる装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates generally to a low pressure plasma generation system and method. In particular, the present invention relates to an apparatus for generating a very uniform planar plasma that can be used to process semiconductor wafers in low pressure processing equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイス等の製造プロセス
においては、プラズマを用いたCVD、エッチング、ス
パッタリングといった様々なプロセスが工業的に実用化
されている。特に13.56MHzの高周波を用いたプ
ラズマプロセス及び装置は基板材料が導電体、絶縁体に
関わらず処理できるので広く用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, various processes such as CVD, etching, and sputtering using plasma have been industrially put into practical use in manufacturing processes of semiconductor devices and the like. In particular, a plasma process and apparatus using a high frequency of 13.56 MHz are widely used because the substrate material can be processed regardless of a conductor or an insulator.

【0003】そのなかで、容易に低エネルギー高密度の
プラズマが得られ、プラズマからの基板へのダメージが
少なくかつ処理速度の向上が期待される誘導結合を用い
たプラズマプロセスが注目を集めている。このような背
景から誘導結合プラズマは様々な形態のものが提案され
ている。通常の誘導結合プラズマは、高周波コイルの中
に誘電体管を挿入して、その中でプラズマを生起させる
ものである。
[0003] Among them, a plasma process using inductive coupling, in which low-energy high-density plasma can be easily obtained, damage to the substrate from the plasma is reduced, and an improvement in processing speed is expected, has attracted attention. . Against this background, various forms of inductively coupled plasma have been proposed. In general inductively coupled plasma, a dielectric tube is inserted into a high-frequency coil to generate plasma therein.

【0004】一方、高周波コイルの外部にプラズマを生
起させるものとして、特開平6−84811のようなプ
ラズマ発生装置がある。このプラズマ発生装置について
図3を用いて簡単に説明する。特開平6−84811に
よれば、図3において、高周波発生機23による高周波
マッチングにより結合された高周波エネルギを有する同
調回路を形成する平坦に形成された側部を有する主コイ
ル18とコンデンサ12とを備える。石英窓36を有し
かつ低圧ガスを含むプロセスチャンバ30は石英窓面に
平行な軸線を有する主コイルの平坦に形成された側部に
近接し、円形ディスク形状の二次元プレーナプラズマ2
2は主コイルに流れる電流の高変化率により形成されか
つ維持される。前記チャンバ内に配置され、前記窓に対
向する電極38は処理される半導体ウエハ44を取付け
るのに使用され、この電極に印加された電位はプラズマ
により引きつけられかつ加速されたイオンのイオンエネ
ルギを別個に制御する、とされている。
On the other hand, as a device for generating plasma outside the high-frequency coil, there is a plasma generator as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-84811. This plasma generator will be briefly described with reference to FIG. According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-84811, in FIG. 3, the main coil 18 having flat side portions and the capacitor 12 forming a tuning circuit having high frequency energy coupled by high frequency matching by the high frequency generator 23 are connected. Prepare. A process chamber 30 having a quartz window 36 and containing a low-pressure gas is adjacent to the flat formed side of the main coil having an axis parallel to the quartz window surface, and has a circular disk-shaped two-dimensional planar plasma 2.
2 is formed and maintained by the high rate of change of the current flowing in the main coil. An electrode 38 located in the chamber and facing the window is used to mount a semiconductor wafer 44 to be processed, and the potential applied to this electrode separates the ion energy of the ions attracted and accelerated by the plasma. To be controlled.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
6−84811に記載のプラズマ発生装置においては、
典型的には13.56MHzの高周波誘導磁界を用いて
おり、この点においてはコイル内部にプラズマを発生さ
せる場合と基本的には変わりない。前記プラズマ発生装
置が、コイル内部にプラズマを発生させる通常の誘導結
合プラズマと異なる点は、主に、ウエハプロセスに対応
しやすいように、コイルの一部を平坦化してコイルの外
部にプラズマを発生させるようにしているところであ
る。通常、このような高周波コイルはコイル内部の高周
波誘導磁場を形成するのに効率は良いが、外部の高周波
誘導磁場の形成には効率が良くない。
However, in the plasma generator described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-84811,
Typically, a high-frequency induction magnetic field of 13.56 MHz is used, and this point is basically the same as the case where plasma is generated inside the coil. The difference between the plasma generator and the ordinary inductively coupled plasma that generates plasma inside the coil is mainly that a part of the coil is flattened and the plasma is generated outside the coil so as to easily cope with a wafer process. I am trying to make it happen. Usually, such a high-frequency coil is efficient in forming a high-frequency induction magnetic field inside the coil, but is not efficient in forming an external high-frequency induction magnetic field.

【0006】通常のコイルにおいて外部磁場を形成する
のが効率が悪いことを図2を用いて簡単に説明する。図
2(a)及び図2(b)は1ターンの単純な矩形コイル
に流れる電流と、その電流が発生する磁界を表してい
る。図2(a)において、高周波電源1から発生された
高周波電流は、コイル1ターンが高周波の波長よりも十
分に短いときある時間周期において図2(a)及び図2
(b)に表す電流I1、I2の方向に流れる。このとき、電
流I1、I2が発生する磁界B1、B2の向きは、コイル内部
においては図2(a)に示したように同じであり、磁界
を強め合っている。この為通常コイルに流れる電流はコ
イル内部に強い磁界を発生できる。一方コイルに流れる
電流I1、I2がコイル外部において発生する磁界B1、B2
を図2(b)に示す。コイルの外部においては、磁界B
1、B2はお互いに逆方向になり合成磁場は弱くなる。
The fact that the formation of an external magnetic field in a normal coil is inefficient is briefly described with reference to FIG. FIGS. 2A and 2B show a current flowing in a simple one-turn rectangular coil and a magnetic field generated by the current. In FIG. 2A, the high-frequency current generated from the high-frequency power supply 1 is applied to the circuit shown in FIGS.
The current flows in the directions of the currents I 1 and I 2 shown in FIG. At this time, the directions of the magnetic fields B 1 and B 2 generated by the currents I 1 and I 2 are the same inside the coil as shown in FIG. 2A, and the magnetic fields are strengthened. For this reason, the current that normally flows through the coil can generate a strong magnetic field inside the coil. On the other hand, currents I 1 and I 2 flowing through the coils are generated by magnetic fields B 1 and B 2 generated outside the coils.
Is shown in FIG. Outside the coil, the magnetic field B
1 and B 2 are in opposite directions to each other, and the combined magnetic field is weakened.

【0007】本発明の主たる目的は、従来技術における
上述した問題点を解決し、効率的に且つ均一に誘導結合
プラズマを発生させるプラズマ発生装置を提供すること
にある。
It is a main object of the present invention to solve the above-mentioned problems in the prior art and to provide a plasma generator for efficiently and uniformly generating inductively coupled plasma.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明のプラズマ発生装置は、次のとおりのものである。
即ち、本発明のプラズマ発生装置は、少なくとも一部が
ほぼ平坦な電気絶縁窓で仕切られた減圧可能な容器と、
この容器内に複数種のプロセスガスを導く導入手段と、
前記プロセスガスの圧力を制御する制御手段と、前記容
器の近傍の外側で前記絶縁窓に近接して装着され、その
軸線が前記絶縁窓のほぼ平行に配置されたコイルと、こ
のコイルに高周波電源を結合して電流を流す結合手段と
を備え、平面状のプラズマが形成されて前記絶縁窓に平
行に維持される、プラズマ発生装置において、前記高周
波電源より発生する高周波の波長が、実質的に前記コイ
ルの1ターンに相当することを特徴とする。
Means for Solving the Problems A plasma generator according to the present invention which achieves the above object is as follows.
That is, the plasma generator of the present invention is a container capable of decompression, at least part of which is partitioned by a substantially flat electrically insulating window,
Introduction means for introducing a plurality of types of process gases into the container;
A control means for controlling the pressure of the process gas; a coil mounted outside the vicinity of the container and close to the insulating window, the axis of which is arranged substantially parallel to the insulating window; And a coupling means for coupling and flowing a current, wherein a planar plasma is formed and maintained parallel to the insulating window.In the plasma generator, the wavelength of the high frequency generated by the high frequency power supply is substantially It corresponds to one turn of the coil.

【0009】前記窓に近接する前記コイルの側部は、平
坦に形成され、このコイルと前記プラズマとの間のカッ
プリングを改善する。
[0009] The side of the coil proximate the window is formed flat to improve the coupling between the coil and the plasma.

【0010】前記コイルの側部に形成された平坦部のほ
ぼ中央部で高周波電流の最大値をとるように位相を調整
することを特徴とする。
The phase is adjusted so that the maximum value of the high-frequency current is obtained substantially at the center of the flat portion formed on the side of the coil.

【0011】前記高周波電力の周波数が100〜600
MHzの範囲にあることを特徴とする。
The frequency of the high frequency power is 100 to 600
MHz.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.

【0013】本発明はコイル外部の高周波磁場を強くす
る方法である。先に図2を用いて述べたように、高周波
コイルから発生する高周波誘導磁場は、コイル内部にお
いては強い高周波磁界を発生することができるが、コイ
ル外部ではコイルに流れる高周波電流が発生する磁界が
打ち消し合いほとんど有効な外部磁場を形成できないこ
とが分かった。
The present invention is a method for strengthening a high-frequency magnetic field outside a coil. As described above with reference to FIG. 2, the high-frequency induction magnetic field generated from the high-frequency coil can generate a strong high-frequency magnetic field inside the coil, but the magnetic field generated by the high-frequency current flowing through the coil outside the coil is It turns out that almost no effective external magnetic field can be formed.

【0014】この為、本発明はコイル外部において強い
磁場を効率よく形成する方法を検討した。その結果を図
3を用いて説明する。図3(a)及び図3(b)は1タ
ーンの単純な矩形コイルに流れる電流と、その電流が発
生する磁界を表している。図3(a)及び図3(b)に
おいて、高周波電源1から発生された高周波電流は、コ
イル1ターンが高周波の波長とほぼ同じときの、ある時
間周期において図3(a)及び図3(b)に表す電流
I1、I2の方向に流れる。このとき、電流I1、I2が発生す
る磁界B1、B2の向きは、コイル内部においては図3
(a)に示したように同じであり、磁界を弱め合ってい
る。一方コイルに流れる電流I1、I2がコイル外部におい
て発生する磁界B1、B2の方向を図3(b)に示す。コ
イルの外部においては、磁界B1、B2はお互いに同じ方
向になり合成磁場は強くなる。このように、コイルの1
ターンの長さを高周波の波長と同程度にすれば外部磁場
を強くすることができ、コイル外部のプラズマに効率よ
く高周波電力を供給することができる。このときの磁場
の強さを図4に示す。図4(a)は、図2及び図3に示
したコイルに発生する磁場強度を位置に対してプロット
したものである。横軸の1及び−1の位置はそれぞれコ
イルの電流が流れている部分に相当する。従来のものは
−1から1の間のコイル内部に相当する位置において磁
場強度は大きいが、1以上の部分と−1以下のコイル外
部においては、コイルから離れるに従って急激に磁場強
度は小さくなっている。それに比べて本発明による磁場
強度は外部において従来のものよりも大きくなっている
のが分かる。図4(b)にはコイルのターン数を7にし
た場合を示している。ターン数が大きくなると従来の外
部磁場と本発明の外部磁場の強度の違いはさらに大きく
なっていることが分かる。
Therefore, the present invention has studied a method for efficiently forming a strong magnetic field outside the coil. The result will be described with reference to FIG. FIGS. 3A and 3B show a current flowing through a one-turn simple rectangular coil and a magnetic field generated by the current. In FIGS. 3A and 3B, the high-frequency current generated from the high-frequency power supply 1 has a certain period of time when one turn of the coil is substantially equal to the wavelength of the high-frequency current. current shown in b)
It flows in the directions of I 1 and I 2 . At this time, the directions of the magnetic fields B 1 and B 2 generated by the currents I 1 and I 2 are the same as those in FIG.
As shown in (a), it is the same, and the magnetic fields are weakened. On the other hand, the directions of the magnetic fields B 1 and B 2 generated outside the coil by the currents I 1 and I 2 flowing through the coil are shown in FIG. Outside the coil, the magnetic fields B 1 and B 2 are in the same direction as each other, and the combined magnetic field is strong. Thus, one of the coils
By setting the length of the turn to be substantially equal to the wavelength of the high frequency, the external magnetic field can be strengthened, and the high frequency power can be efficiently supplied to the plasma outside the coil. FIG. 4 shows the strength of the magnetic field at this time. FIG. 4A plots the magnetic field intensity generated in the coils shown in FIGS. 2 and 3 with respect to the position. The positions of 1 and -1 on the horizontal axis correspond to portions where the current of the coil flows, respectively. In the conventional one, the magnetic field strength is large at the position corresponding to the inside of the coil between -1 and 1, but at the portion of 1 or more and outside the coil of -1 or less, the magnetic field strength rapidly decreases as the distance from the coil increases. I have. On the contrary, it can be seen that the magnetic field strength according to the present invention is higher outside than the conventional one. FIG. 4B shows a case where the number of turns of the coil is set to seven. It can be seen that as the number of turns increases, the difference between the strength of the conventional external magnetic field and the strength of the external magnetic field of the present invention further increases.

【0015】本発明のプラズマ発生装置は、通常のプラ
ズマプロセスで必要とされる基板サイズを考えると、使
用する高周波電力の周波数が100〜600MHzの範
囲にあることが好ましい。
The frequency of the high frequency power used in the plasma generator of the present invention is preferably in the range of 100 to 600 MHz in consideration of the substrate size required in a normal plasma process.

【0016】図1に示したプラズマ発生装置は本発明の
プラズマ発生装置の一例を示すものである。図1におい
て、12は反応容器を示す。反応容器内には、基板ホル
ダーが配置されている。5は基板ホルダー(6)上に配
された基板である。基板ホルダー(6)の内部にはヒー
ター(図示せず)が設けられていて基板(5)を加熱で
きるようにされている。高周波電力は、高周波電源(1
1)で発生し、整合回路(10)を介して分割され、高
周波コイル(3)の一端に供給される。高周波コイルは
上述したように、供給される高周波電力の周波数に応じ
て、実質的に1ターンの長さと高周波の波長が実質的に
ほぼ一致するようになっており、必要とするプラズマの
領域に応じて数ターンの平坦なコイルとなっている。高
周波コイル(3)は、反応容器(12)の一部を構成し
ている誘電体部材(4)を介して放電空間と隔離されて
いる。ガスの排気は、排気バルブを備えた排気パイプを
介して、真空ポンプを備えた真空排気手段(9)によっ
て行われる。8は、ガスボンベ、マスフローコントロー
ラ、バルブ等で構成されたプラズマ発生用ガス供給系で
ある。この装置を例えばプラズマCVD装置として使用
した場合のプラズマCVDは以下のように行われる。反
応容器(12)を排気機構(9)によって高真空まで排
気した後、ガス供給手段(8)から原料ガスを反応容器
(12)内に導入し、所定の圧力に維持する。こうした
ところで、高周波電源(11)より高周波電力を整合回
路(10)を介して高周波コイル(3)に供給して誘電
体部材被成膜基板(5)との間にプラズマを発生させ
る。こうすることにより、原料ガスがプラズマにより分
解、励起され、被成膜基板(5)上に堆積膜が形成され
る。
The plasma generator shown in FIG. 1 is an example of the plasma generator of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 12 denotes a reaction vessel. A substrate holder is arranged in the reaction vessel. 5 is a substrate arranged on the substrate holder (6). A heater (not shown) is provided inside the substrate holder (6) so that the substrate (5) can be heated. The high frequency power is the high frequency power (1
It is generated in 1), divided through a matching circuit (10), and supplied to one end of a high-frequency coil (3). As described above, the high-frequency coil has a length of one turn substantially equal to the wavelength of the high-frequency wave substantially in accordance with the frequency of the supplied high-frequency power. Accordingly, it has a flat coil of several turns. The high-frequency coil (3) is isolated from the discharge space via a dielectric member (4) constituting a part of the reaction vessel (12). The gas is exhausted by a vacuum exhaust means (9) equipped with a vacuum pump via an exhaust pipe equipped with an exhaust valve. Reference numeral 8 denotes a plasma generation gas supply system including a gas cylinder, a mass flow controller, a valve, and the like. When this apparatus is used, for example, as a plasma CVD apparatus, plasma CVD is performed as follows. After the reaction vessel (12) is evacuated to a high vacuum by the exhaust mechanism (9), a raw material gas is introduced into the reaction vessel (12) from the gas supply means (8) and maintained at a predetermined pressure. In such a case, high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply (11) to the high-frequency coil (3) via the matching circuit (10), and plasma is generated between the high-frequency coil (3) and the substrate (5). By doing so, the source gas is decomposed and excited by the plasma, and a deposited film is formed on the deposition target substrate (5).

【0017】本発明において、誘電体部材(4)に使用
する誘電体材料は任意の公知のものを選択できるが、誘
電損の小さい材料が好ましく、誘電正接が0.01以下
であるものが好ましく、より好ましくは0.001以下
がよい。高分子誘電体材料ではポリ四フッ化エチレン、
ポリ三フッ化塩化エチレン、ポリフッ化エチレンプロピ
レン、ポリイミドなどが好ましく、ガラス材料では、石
英ガラス、ホウケイ酸ガラスなどが好ましく、磁器材料
では窒化ホウ素、窒化シリコン、窒化アルミニウム、な
どや酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素
などの元素酸化物の中の単数または複数の元素酸化物を
主成分とする磁器が好ましい。本発明において、高周波
電源(11)の周波数は好ましくは100〜600MH
zの範囲とするのが望ましい。
In the present invention, any known dielectric material can be selected for the dielectric member (4), but a material having a small dielectric loss is preferable, and a material having a dielectric loss tangent of 0.01 or less is preferable. , More preferably 0.001 or less. For polymer dielectric materials, polytetrafluoroethylene,
Polyethylene trifluoride, polyfluoroethylene propylene, polyimide, and the like are preferable. For glass materials, quartz glass, borosilicate glass, and the like are preferable. For porcelain materials, boron nitride, silicon nitride, aluminum nitride, and the like, aluminum oxide, and magnesium oxide A porcelain mainly containing one or more element oxides among element oxides such as silicon oxide is preferable. In the present invention, the frequency of the high frequency power supply (11) is preferably 100 to 600 MHz.
It is desirable to set the range of z.

【0018】本発明において、プラズマ発生装置を使用
する目的としては、上述のようなプラズマCVDに限ら
ず他のプラズマプロセス、すなわちプラズマエッチン
グ、スパッタリング等でも良い。
In the present invention, the purpose of using the plasma generator is not limited to the above-described plasma CVD, but may be another plasma process, that is, plasma etching, sputtering, or the like.

【0019】本発明のプラズマ発生装置をプラズマCV
D装置として使用するに際して、使用するガスについて
は、形成する堆積膜の種類に応じて公知の成膜に寄与す
る原料ガスを適宜選択使用される。例えば、a−Si系
の堆積膜を形成する場合であれば、シラン、ジシラン、
高次シラン等あるいはそれらの混合ガスが好ましい原料
ガスとして挙げられる。他の堆積膜を形成する場合であ
れば、例えば、ゲルマン、メタン、エチレン等の原料ガ
スまたはそれらの混合ガスが挙げられる。いずれの場合
にあっても、成膜用の原料ガスはキャリアーガスと共に
反応容器内に導入することができる。キャリアーガスと
しては、水素ガス、及びアルゴンガス、ヘリウムガス等
の不活性ガスを挙げることができる。
The plasma generator of the present invention is
When used as a D apparatus, as a gas to be used, a known source gas that contributes to film formation is appropriately selected and used depending on the type of a deposited film to be formed. For example, in the case of forming an a-Si based deposited film, silane, disilane,
Higher order silane and the like or a mixed gas thereof may be mentioned as a preferable raw material gas. In the case of forming another deposited film, for example, a raw material gas such as germane, methane, or ethylene, or a mixed gas thereof may be used. In any case, the source gas for film formation can be introduced into the reaction vessel together with the carrier gas. Examples of the carrier gas include a hydrogen gas and an inert gas such as an argon gas and a helium gas.

【0020】堆積膜のバンドギャップを調整する等の特
性改善用ガスを使用することもできる。そうしたガスと
しては、例えば、窒素、アンモニア等の窒素原子を含む
ガス、酸素、酸化窒素、酸化二窒素等の酸素原子を含む
ガス、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパ
ン等の炭化水素ガス、四フッ化珪素、六フッ化二珪素、
四フッ化ゲルマニウム等のガス状フッ素化合物またはこ
れらの混合ガス等が挙げられる。
It is also possible to use a gas for improving characteristics such as adjusting the band gap of the deposited film. Examples of such a gas include a gas containing a nitrogen atom such as nitrogen and ammonia; a gas containing an oxygen atom such as oxygen, nitric oxide and nitrous oxide; a hydrocarbon gas such as methane, ethane, ethylene, acetylene, and propane; Silicon fluoride, disilicon hexafluoride,
A gaseous fluorine compound such as germanium tetrafluoride or a mixed gas thereof may be used.

【0021】形成される堆積膜をドーピングするについ
てドーピングガスを使用することもできる。そうしたド
ーピングガスとしては、例えば、ガス状のジボラン、フ
ッ化ホウ素、ホスフィン、フッ化リン等が挙げられる。
A doping gas can be used for doping the deposited film to be formed. Examples of such a doping gas include gaseous diborane, boron fluoride, phosphine, and phosphorus fluoride.

【0022】堆積膜形成時の基板温度は、適宜設定でき
るが、アモルファスシリコン系の堆積膜を形成する場合
には、好ましくは60°C〜400°C、より好ましく
は100°C〜350°Cとするのが望ましい。
The substrate temperature at the time of forming the deposited film can be set as appropriate. However, when an amorphous silicon-based deposited film is formed, the temperature is preferably from 60 ° C. to 400 ° C., more preferably from 100 ° C. to 350 ° C. It is desirable that

【0023】以下、本発明を実施例によりさらに説明す
るが、本発明はこれらに限定するものではない。
Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0024】本実施例では図1に示すプラズマ発生装置
を用いてプラズマCVDプロセスによりアモルファスシ
リコンの成膜を行った例を示す。本実施例のプラズマC
VDプロセスは、縦300mm、横400mm、厚さl
mmのガラス製の平板状の被成膜基板(5)を反応容器
に配置して行った。コイルは幅40mm、厚さ1mmの
Al製のシートを折り曲げて、1ターンあたりの長さを
1000mmとなるように誘電体窓と平行に450m
m、垂直に50mmとした5ターンの長さ400mm、
幅450mm、高さ50mmの矩形のスパイラルコイル
を用いた。高周波電源は周波数可変のものを用いて、本
検討では周波数を300MHzとして、以下の手順で検
討を行った。
This embodiment shows an example in which amorphous silicon is formed by a plasma CVD process using the plasma generator shown in FIG. Plasma C of this embodiment
The VD process is 300mm long, 400mm wide, thickness l
A glass substrate having a thickness of 5 mm was formed in a reaction vessel. The coil is formed by bending an Al sheet having a width of 40 mm and a thickness of 1 mm, and 450 m parallel to the dielectric window so that the length per turn is 1000 mm.
m, the length of 5 turns 400 mm vertically set to 50 mm,
A rectangular spiral coil having a width of 450 mm and a height of 50 mm was used. In this study, the frequency was set to 300 MHz, and a study was conducted in the following procedure using a high-frequency power source having a variable frequency.

【0025】まず反応容器(12)内を排気機構(9)
を作動して排気し、反応容器(12)内を1×10-6
orrの圧力に調整した。ついで、基板加熱ヒーター
(図示せず)に通電して被成膜基板(6)を250°C
の温度に加熱保持した。ついで以下の手順で成膜を行っ
た。即ち、原料ガス供給手段(8)からガス放出パイプ
(14)を介して、SiH4ガスを1000sccmの
流量で反応容器(12)内に導入し、該反応容器内を1
0mTorrの圧力に調整した。こうしたところで、高
周波電源(11)により周波数300MHzの高周波を
4KW発生させ、該高周波を整合回路(10)を介して
高周波コイル(3)に供給した。整合回路(10)は、
当該高周波電源の周波数に応じて適宜調整した。かくし
て円筒状の被成膜基板(5)上にアモルファスシリコン
膜が形成された。
First, the inside of the reaction vessel (12) is evacuated (9).
To evacuate, and the inside of the reaction vessel (12) is 1 × 10 −6 T
The pressure was adjusted to orr. Then, a substrate heating heater (not shown) is energized and the film formation substrate (6) is heated to 250 ° C.
And kept at a temperature of. Then, a film was formed in the following procedure. That is, SiH 4 gas is introduced into the reaction vessel (12) at a flow rate of 1000 sccm from the raw material gas supply means (8) through the gas release pipe (14), and the inside of the reaction vessel is reduced to 1%.
The pressure was adjusted to 0 mTorr. Under such circumstances, a high frequency power of 11 MHz was generated by the high frequency power supply (11) at 4 KW, and the high frequency was supplied to the high frequency coil (3) via the matching circuit (10). The matching circuit (10)
It was adjusted appropriately according to the frequency of the high frequency power supply. Thus, an amorphous silicon film was formed on the cylindrical deposition target substrate (5).

【0026】以上のようにして形成したアモルファスシ
リコン膜の膜質および膜質分布、並びに堆積速度分布お
よび堆積速度分布を以下の方法で評価した。
The film quality and film quality distribution, the deposition rate distribution and the deposition rate distribution of the amorphous silicon film formed as described above were evaluated by the following methods.

【0027】膜質及び膜質分布はアモルファスシリコン
膜を形成した基板の縦方向に約30mmおきに線を引
き、横方向にも約40mmおきに線を引いた場合の交点
100箇所について明/暗導電率比((光導電率σp)
/(暗導電率σd))を測定することにより評価した。
ここでは、光導電率σpは、1mW/cm2の強度のH
e−Neレーザー(波長632.8nm)の照射時の導
電率により評価している。本発明者のこれまでの知見に
よると、太陽電池や薄膜トランジスタに用いるアモルフ
ァスシリコン膜は、ドーピング無しのもので上記の方法
による明/暗導電率比が103以上の品質の堆積膜を得
られる条件を基に最適化してデバイス作成が可能なレベ
ルとなる。しかし、近年の高性能化により、上述の明/
暗導電率比が104以上のものが必須になってきてお
り、更に近い将来105以上の明/暗導電率比が求めら
れることが予想される。このような観点から、今回の実
験では明/暗導電率比の値を下記の基準で評価した。
The film quality and the film quality distribution are as follows: A line is drawn about every 30 mm in the vertical direction of the substrate on which the amorphous silicon film is formed, and a line is drawn about every 40 mm in the horizontal direction. Ratio ((photoconductivity σp)
/ (Dark conductivity σd)).
Here, the photoconductivity σp is H at an intensity of 1 mW / cm 2.
The evaluation was made based on the conductivity at the time of irradiation with an e-Ne laser (wavelength 632.8 nm). According to the inventor's findings so far, an amorphous silicon film used for a solar cell or a thin film transistor has no doping and is capable of obtaining a deposited film having a light / dark conductivity ratio of 10 3 or more by the above method. It is at a level where device creation is possible based on optimization. However, due to the recent high performance,
A material having a dark conductivity ratio of 10 4 or more has become indispensable, and it is expected that a light / dark conductivity ratio of 10 5 or more will be required in the near future. From such a viewpoint, in this experiment, the value of the light / dark conductivity ratio was evaluated based on the following criteria.

【0028】◎:明/暗導電率比が105以上であり、
非常に優れた膜特性である。
A: The light / dark conductivity ratio is 10 5 or more,
Very good film properties.

【0029】○:明/暗導電率比が104以上であり、
良好な膜特性である。
:: The light / dark conductivity ratio is 10 4 or more,
Good film properties.

【0030】△:明/暗導電率比が103以上であり、
実用上問題なし。
Δ: The light / dark conductivity ratio is 10 3 or more,
No problem in practical use.

【0031】×:明/暗導電率比が103未満であり、
実用に適さない。
×: The light / dark conductivity ratio is less than 10 3 ,
Not practical.

【0032】堆積速度及び堆積速度分布の評価は、a−
Si膜を形成した被成膜基板の上述した明/暗導電率比
の測定位置と同様に100箇所について渦電流式膜厚計
(Kett科学研究所製)を使用して膜厚を測定するこ
とにより評価した。堆積速度は100箇所における膜厚
に基づいて算出し、得られた値の平均値を平均堆積速度
とした。堆積速度分布の評価は次のようにして行った。
即ち、堆積速度分布については、100箇所における堆
積速度の最大値と最小値との差を求め、該差を100箇
所の平均堆積速度で割り、堆積速度分布{(最大値−最
小値)/平均値}を求め、これを軸方向の堆積速度分布
として百分率で表した。
Evaluation of the deposition rate and the distribution of the deposition rate
The film thickness is measured using an eddy current film thickness meter (manufactured by Kett Scientific Research Institute) at 100 locations on the substrate on which the Si film is formed in the same manner as the above-described measurement position of the light / dark conductivity ratio. Was evaluated. The deposition rate was calculated based on the film thickness at 100 locations, and the average of the obtained values was defined as the average deposition rate. Evaluation of the deposition rate distribution was performed as follows.
That is, as for the deposition rate distribution, the difference between the maximum value and the minimum value of the deposition rate at 100 locations is obtained, and the difference is divided by the average deposition rate at 100 locations to obtain the deposition rate distribution {(maximum value−minimum value) / average. The value} was determined and expressed as a percentage as the axial deposition rate distribution.

【0033】その結果、得られた堆積速度分布は4%で
あり、明/暗導電率比は全測定点において、1×105
〜3×105であり、均一で優れた特性のアモルファス
シリコン膜が得られた。
As a result, the obtained deposition rate distribution was 4%, and the light / dark conductivity ratio was 1 × 10 5 at all measurement points.
33 × 10 5 , and an amorphous silicon film having uniform and excellent characteristics was obtained.

【0034】上記実施例との比較として、13.56M
Hzの高周波電力を同様のコイルに同様の条件でプラズ
マの生成を試みたが、プラズマの生成は見られなかっ
た。
As a comparison with the above embodiment, 13.56M
An attempt was made to generate plasma under the same conditions using high-frequency power of Hz and similar coils, but no plasma was generated.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
低圧で非常に均一な平面状プラズマを効率良く発生する
ことが可能である。従って、本発明によればプラズマプ
ロセスによる薄膜形成、エッチングによる微細パターニ
ング形成等により大面積高品質の半導体デバイスを効率
的に作製することができる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to efficiently generate a very uniform planar plasma at a low pressure. Therefore, according to the present invention, a large-area, high-quality semiconductor device can be efficiently manufactured by forming a thin film by a plasma process, forming a fine pattern by etching, or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明のプラズマ発生装置の1例を示す複式
図である。
FIG. 1 is a compound diagram showing one example of a plasma generator of the present invention.

【図2】 従来のプラズマ発生装置で用いるコイルの電
流及び磁場を説明するための複式図である。
FIG. 2 is a compound diagram for explaining a current and a magnetic field of a coil used in a conventional plasma generator.

【図3】 本発明のプラズマ発生装置で用いるコイルの
電流及び磁場を説明するための複式図である。
FIG. 3 is a compound diagram for explaining a current and a magnetic field of a coil used in the plasma generator of the present invention.

【図4】 本発明と従来のプラズマ発生装置に発生する
磁場強度分布を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a magnetic field intensity distribution generated in the present invention and a conventional plasma generator.

【図5】 従来のプラズマ発生装置を示す複式図であ
る。
FIG. 5 is a compound diagram showing a conventional plasma generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマ 2 誘電体板 3 高周波コイル 4 誘電体部材 5 基板 6 基板ホルダー 8 ガス供給手段 9 真空排気手段 10 整合回路 11 高周波電源 12 反応容器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma 2 Dielectric plate 3 High frequency coil 4 Dielectric member 5 Substrate 6 Substrate holder 8 Gas supply means 9 Vacuum exhaust means 10 Matching circuit 11 High frequency power supply 12 Reaction vessel

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05H 1/46 H01L 21/302 B Fターム(参考) 4G075 AA24 AA30 AA62 BA01 BC02 BC04 BC06 CA02 CA13 CA25 CA47 CA51 CA63 CA65 DA02 DA18 EA06 EB01 EB41 EC13 EE07 EE12 FB01 FB06 FB12 FC15 4K030 CA04 CA12 FA04 JA09 JA18 JA19 KA30 KA41 4K057 DA16 DB06 DD01 DM02 DM16 DM33 DM37 DM38 DN01 5F004 AA01 BA20 BB11 BD04 BD05 5F045 AA08 AB04 AC01 AC12 AC15 AC16 AC17 AC19 AD04 AD05 AD06 AD07 AD08 AF07 BB02 CA13 DP03 EC01 EC05 EH04 EH11 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H05H 1/46 H01L 21/302 BF Term (Reference) 4G075 AA24 AA30 AA62 BA01 BC02 BC04 BC06 CA02 CA13 CA25 CA47 CA51 CA63 CA65 DA02 DA18 EA06 EB01 EB41 EC13 EE07 EE12 FB01 FB06 FB12 FC15 4K030 CA04 CA12 FA04 JA09 JA18 JA19 KA30 KA41 4K057 DA16 DB06 DD01 DM02 DM16 DM33 DM37 DM38 DN01 5F004 AA01 BA20 BB11 BD04 AC05 AD04 AC05 AC04 AD06 AD07 AD08 AF07 BB02 CA13 DP03 EC01 EC05 EH04 EH11

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも一部がほぼ平坦な電気絶縁窓
で仕切られた減圧可能な容器と、この容器内に複数種の
プロセスガスを導く導入手段と、前記プロセスガスの圧
力を制御する制御手段と、前記容器の近部の外側で前記
絶縁窓に近接して装着され、その軸線が前記絶縁窓のほ
ぼ平行に配置されたコイルと、このコイルに高周波電源
を結合して電流を流す結合手段とを備え、平面状のプラ
ズマが形成されて前記絶縁窓に平行に維持される、プラ
ズマ発生装置において、前記高周波電源より発生する高
周波の波長が、実質的に前記コイルの1ターンに相当す
ることを特徴とするプラズマ発生装置。
1. A pressure-reducing container at least partially partitioned by a substantially flat electrically insulating window, an introduction unit for introducing a plurality of types of process gases into the container, and a control unit for controlling the pressure of the process gas. And a coil mounted near the insulating window outside the vicinity of the container and having its axis substantially parallel to the insulating window, and coupling means for coupling a high-frequency power supply to the coil to flow current. Wherein a planar plasma is formed and maintained in parallel with the insulating window, wherein the wavelength of the high frequency generated by the high frequency power supply substantially corresponds to one turn of the coil. A plasma generator characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 前記窓に近接する前記コイルの側部は、
平坦に形成され、このコイルと前記プラズマとの間のカ
ップリングを改善する請求項1記載のプラズマ発生装
置。
2. The side of the coil adjacent to the window,
2. The plasma generating apparatus according to claim 1, wherein the plasma generating apparatus is formed to be flat and improves a coupling between the coil and the plasma.
【請求項3】 前記コイルの側部に形成された平坦部の
ほぼ中央部で高周波電流の最大値をとるように位相を調
整することを特徴とする請求項2に記載の高周波プラズ
マ発生装置。
3. The high-frequency plasma generator according to claim 2, wherein the phase is adjusted so that the maximum value of the high-frequency current is obtained substantially at the center of the flat portion formed on the side of the coil.
【請求項4】 前記高周波電力の周波数が100〜60
0MHzの範囲にあることを特徴とする請求項1乃至3
に記載の高周波プラズマ発生装置。
4. The frequency of the high-frequency power is 100 to 60.
4. The method according to claim 1, wherein the frequency range is 0 MHz.
2. The high-frequency plasma generator according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021030179A (en) * 2019-08-28 2021-03-01 公立大学法人大阪 Modification method and modification apparatus of porous body
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