JP2005223079A - Surface wave excitation plasma cvd apparatus - Google Patents
Surface wave excitation plasma cvd apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005223079A JP2005223079A JP2004028273A JP2004028273A JP2005223079A JP 2005223079 A JP2005223079 A JP 2005223079A JP 2004028273 A JP2004028273 A JP 2004028273A JP 2004028273 A JP2004028273 A JP 2004028273A JP 2005223079 A JP2005223079 A JP 2005223079A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- cvd apparatus
- plasma cvd
- surface wave
- wave excitation
- 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
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
本発明は、表面波励起プラズマを利用して成膜するCVD装置に関する。 The present invention relates to a CVD apparatus for forming a film using surface wave excitation plasma.
半導体製造プロセスでは、プラズマを利用して成膜を行うプラズマCVD装置が用いられている。そのようなプラズマCVD装置としては、従来から平行平板型プラズマ処理装置や電子サイクロトロン共鳴(ECR:Electron Cyclotron Resonance)プラズマ処理装置などが使用されている。さらに、近年では、より大面積で高密度のプラズマを容易に発生させることができる表面波励起プラズマ(SWP:Surface Wave Plasma)処理装置が利用されるようになってきている。SWPプラズマCVD装置では、薄膜の成分元素を含む材料ガスと反応性活性種の原料となるプロセスガスとをプラズマ生成室内に導入し、表面波励起プラズマにより、材料ガスを分解したり化学反応を起こさせて基板上に薄膜を堆積させる。 In a semiconductor manufacturing process, a plasma CVD apparatus that performs film formation using plasma is used. As such a plasma CVD apparatus, conventionally, a parallel plate type plasma processing apparatus, an electron cyclotron resonance (ECR) plasma processing apparatus, and the like have been used. Furthermore, in recent years, a surface wave plasma (SWP) processing apparatus that can easily generate a high-density plasma with a larger area has come to be used. In the SWP plasma CVD apparatus, a material gas containing a constituent element of a thin film and a process gas that is a raw material of a reactive active species are introduced into a plasma generation chamber, and the material gas is decomposed or a chemical reaction is caused by surface wave excitation plasma. To deposit a thin film on the substrate.
表面波励起プラズマは、マイクロ波導波管内を伝搬するマイクロ波を誘電体部材を介してプラズマ生成室内に導入することにより生成する。マイクロ波導波管の形状として、直線状のものと環状のものがあり、被処理物の形状や処理目的などに応じて使い分けられている。環状の導波管としては、複数のスロットアンテナが形成された無終端環状導波管があり、この無終端環状導波管を備えたSWPプラズマ処理装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 The surface wave-excited plasma is generated by introducing a microwave propagating through the microwave waveguide into the plasma generation chamber via a dielectric member. There are two types of microwave waveguides, a linear one and an annular one, which are used according to the shape of the object to be processed and the purpose of processing. As the annular waveguide, there is an endless annular waveguide in which a plurality of slot antennas are formed, and an SWP plasma processing apparatus including the endless annular waveguide is known (for example, Patent Document 1). reference).
特許文献1の無終端環状導波管は、終端部を有さないために特定のスロットアンテナにマイクロ波電力が集中する場合がある。この無終端環状導波管をSWPプラズマCVD装置に使用すると、誘電体部材の特定の箇所でプラズマ密度が局在化し、材料ガスの化学反応が急激に行われ、膜厚、膜質ともに適正な成膜可能領域が狭い範囲に限定されてしまうという問題がある。
Since the endless annular waveguide of
(1)請求項1の表面波励起プラズマCVD装置は、マイクロ波発生装置からマイクロ波を導入する導入口と終端部とを有し、複数のスロットアンテナが形成された底板を内側面とする環状のマイクロ波導波管と、筒状を呈し、その筒の外側面が環状のマイクロ波導波管の底板に接して配設され、環状のマイクロ波導波管内を伝搬するマイクロ波をスロットアンテナを通して導入する筒状誘電体部材と、筒状誘電体部材を保持して気密空間を形成し、筒状誘電体部材を介して導入されたマイクロ波により気密空間に表面波励起プラズマを生成し、該表面波励起プラズマにより被処理物を処理するプラズマ処理室と、シリコン元素を含む材料ガスを導入し、ガス噴出口からプラズマ処理室内に材料ガスを噴出する材料ガス導入手段と、表面波励起プラズマにより活性化して材料ガスに化学反応を起こさせるプロセスガスを導入し、材料ガス導入手段のガス噴出口と離れて設けられたガス噴出口からプラズマ処理室内にプロセスガスを噴出するプロセスガス導入手段とを具備することを特徴とする。この表面波励起プラズマCVD装置において、材料ガス導入手段のガス噴出口は、プロセスガス導入手段のガス噴出口よりも被処理物に近く設けられることが好ましい。 (1) A surface wave excitation plasma CVD apparatus according to a first aspect of the present invention includes an inlet for introducing a microwave from a microwave generator and a terminal portion, and an annular surface having a bottom plate on which a plurality of slot antennas are formed as an inner surface The microwave waveguide is cylindrical, and the outer surface of the cylinder is disposed in contact with the bottom plate of the annular microwave waveguide, and the microwave propagating through the annular microwave waveguide is introduced through the slot antenna. A cylindrical dielectric member and an airtight space are formed by holding the cylindrical dielectric member, and surface wave excitation plasma is generated in the airtight space by microwaves introduced through the cylindrical dielectric member. A plasma processing chamber for processing an object to be processed by excitation plasma; a material gas introducing means for introducing a material gas containing silicon element into the plasma processing chamber; and surface wave excitation. Process gas introduction means that introduces a process gas that is activated by plasma and causes a chemical reaction to the material gas, and ejects the process gas into the plasma processing chamber from a gas outlet provided apart from the gas outlet of the material gas introduction means It is characterized by comprising. In this surface wave excitation plasma CVD apparatus, the gas outlet of the material gas introduction unit is preferably provided closer to the object to be processed than the gas outlet of the process gas introduction unit.
(2)請求項3の表面波励起プラズマCVD装置は、請求項1または2の表面波励起プラズマCVD装置において、材料ガス導入手段は、筒状誘電体部材で囲まれる内部空間内またはその周辺領域にガス噴出口を有し、筒状誘電体部材の軸方向にガスを噴出する第1の材料ガス導入手段と、筒状誘電体部材で囲まれる内部空間の周辺領域に前記ガス噴出口を有し、筒状誘電体部材の軸方向と所定の角度をなしてガスを噴出する第2の材料ガス導入手段との少なくとも一方を有するように構成することができる。
(3)請求項4の表面波励起プラズマCVD装置は、請求項1〜3のいずれかの表面波励起プラズマCVD装置において、材料ガス導入手段は、一以上の経路と一以上のガス噴出口とを有することが好ましい。また、材料ガス導入手段は、ガス噴出口の被処理物との距離を可変としてもよい。第2の材料ガス導入手段は、ガス噴出口の向きを可変としてもよく、筒状誘電体部材の軸方向と直交する面に対し±60°の角度範囲でガスを噴出するようにガス噴出口を設けてもよい。
(4)請求項8の表面波励起プラズマCVD装置は、請求項1〜7のいずれかの表面波励起プラズマCVD装置において、プロセスガス導入手段は、筒状誘電体部材の内側面近傍に一以上の経路と一以上のガス噴出口とを有するガス流路を設けて構成することができる。
(2) The surface wave excitation plasma CVD apparatus according to
(3) The surface wave excitation plasma CVD apparatus according to
(4) The surface wave excitation plasma CVD apparatus according to claim 8 is the surface wave excitation plasma CVD apparatus according to any one of
本発明によれば、被処理物周辺に膜厚、膜質ともに適正な成膜可能領域を形成する表面波励起プラズマCVD装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the surface wave excitation plasma CVD apparatus which forms the film-forming possible area | region appropriate for both the film thickness and film quality around a to-be-processed object can be provided.
以下、本発明による表面波励起プラズマCVD装置(以下、単にプラズマCVD装置という)について図1〜8を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施の形態によるプラズマCVD装置を模式的に示す全体構成図である。図2は、図1のプラズマCVD装置の主要部の概略構成図である。
Hereinafter, a surface wave excitation plasma CVD apparatus (hereinafter simply referred to as a plasma CVD apparatus) according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an overall configuration diagram schematically showing a plasma CVD apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a main part of the plasma CVD apparatus of FIG.
図1,2を参照すると、SWP処理装置100は、マイクロ波発生部1と、チャンバー2と、環状導波管3と、誘電体チューブ4と、プロセスガス導入管5と、材料ガス用の上面側導入管6と、材料ガス用の側面側導入管7と、真空排気管8と、基板ホルダー9とを備える。
Referring to FIGS. 1 and 2, the
マイクロ波発生部1は、マイクロ波電源11、マイクロ波発振器12、アイソレータ13、方向性結合器14および整合器15を備える。マイクロ波発生部1は、2.45GHzのマイクロ波を生成し、環状導波管3の導入口3aへ送出する。マイクロ波は、環状導波管3の導入口3aから終端部3bまで伝搬する。環状導波管3の終端部3bには、終端位置を変化させてマイクロ波の位相を調整するための終端整合器3cが設けられている。
The
図2に示されるように、チャンバー2は、その側壁にOリング2aを介して誘電体チューブ4を保持し、内部に気密空間を形成している。チャンバー2には、プロセスガスを導入するためのプロセスガス導入管5、材料ガスを導入するための上面側導入管6、材料ガスを導入するための側面側導入管7、真空排気管8および被処理物たる基板Sを保持する基板ホルダー9が配設されている。基板ホルダー9は、誘電体チューブ4の軸方向であるZ方向に沿った移動とZ軸周りの回転が可能であり、必要に応じて、加熱、冷却、電界印加が可能に構成される。
As shown in FIG. 2, the
環状導波管3は、例えばアルミニウム合金や非磁性のステンレス鋼で作製され、環状導波管3の底板3dには、複数のスロットアンテナから成るスロットアンテナ群30が形成されている。底板3dの内面は、磁界面(H面)と呼ばれる面である。
The
誘電体チューブ4は、石英やアルミナなどで作製され、誘電体チューブ4の外周面が環状導波管3の底板3dに接して配設されている。誘電体チューブ4の上端面は、Oリング2aを介して上板2bに接し、下端面はOリング2aを介してチャンバー2の側壁に接している。
The
プロセスガス導入管5は、チャンバー2の上板2bに設けられている。プロセスガス導入管5は、プロセスガスを外部から導入する導入管51と、上板2bの内部に形成された流路52と、上板2bの下面側に設けられた複数のガス噴出口53とを有する配管である。ガス噴出口53の位置Aは、基準となる基板位置Oから距離h1だけ離れている。チャンバー2内へ導入されるプロセスガスは、N2ガス、O2ガス、H2ガス、NO2ガス、NOガス、NH3ガス等の反応性活性種の原料となるガスおよびArガス、Heガス、Neガス、Krガス、Xeガス等の希ガスである。
The process
上面側導入管6は、材料ガスを外部から導入する縦管61と、縦管61から分岐して、図中、紙面に垂直な平面上に拡がる分岐管62と、分岐管62に設けられた複数のガス噴出口63とを有する配管である。ガス噴出口63の位置Bは、基板位置Oから距離h2(<h1)だけ離れている。距離h2は、縦管61をZ方向(上下方向)に沿って直進移動させることにより、可変である。
The upper surface
側面側導入管7は、材料ガスを外部から導入する横管71と、横管71から分岐して基板Sを取り囲むように設けられた複数の垂直管72と、各垂直管72に設けられたガス噴出口73とを有する配管である。ガス噴出口73の位置Cは、基板位置Oから距離h3(<h1)だけ離れている。距離h3は、垂直管72をZ方向に沿って直進移動させることにより、可変である。
The side-
上面側導入管6または側面側導入管7からチャンバー2へ導入される材料ガスは、SiH4ガス、Si2H6ガス等のシリコン薄膜或いはシリコン化合物薄膜の成分であるSi元素を含むガスである。なお、これらの材料ガスに上記のプロセスガスあるいは他のガスを混合した混合ガスも材料ガスとして使用することができる。以上の3つのガス導入管5,6,7の構造については後に詳述する。
The material gas introduced into the
チャンバー2の底面には、不図示の真空排気ポンプに接続される真空排気管8が配設されている。3つのガス導入管5,6,7を通してそれぞれ所定のガスを所定流量でチャンバー2内に導入しながら真空排気を行うことによって、チャンバー2内を所定の真空度(ガス分圧)に保持することができる。
A vacuum exhaust pipe 8 connected to a vacuum exhaust pump (not shown) is provided on the bottom surface of the
図3(a)は、図2のI−I断面図であり、マイクロ波Mの導入部の構成を示す平面図である。環状導波管3の底板3dは、誘電体チューブ4の外周面に接して配設され、底板3dには、スロットアンテナ31〜38(スロットアンテナ群30)が設けられている。図3(b)は、環状導波管3の展開図であり、図示されるように、スロットアンテナ31〜38は、環状導波管3内のマイクロ波Mの伝搬経路の中心線CLに沿って、所定間隔で形成された長矩形状の開口である。マイクロ波Mは、導入口3aから環状導波管3内に入り、終端部3bに向かって終端E1まで伝搬し、マイクロ波Mの一部は、終端E1で反射する。
FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. The
図4は、プロセスガス導入管5の構造を模式的に示す平面図であり、プロセスガス導入管5は、誘電体チューブ4とともに図示されている。導入管51は、図中、紙面に垂直に延在して流路52に連通している。流路52には、複数のガス噴出口53が所定の間隔で、誘電体チューブ4の内周面から等距離に設けられている。ガス噴出口53は、直径1mm以下の小孔である。導入管51から導入されたプロセスガスは、導入管51と流路52との接続部で2つに分岐して複数のガス噴出口53からチャンバー2内へ放出される。このように、プロセスガス導入管5は、複数の経路と複数のガス噴出口を有するが、経路、ガス噴出口は、1つでもよい。一般に、経路およびガス噴出口が多いほどチャンバー内のプロセスガス濃度分布やプラズマ密度の均一化に寄与する。一方、経路およびガス噴出口を少なくすれば、プロセスガス導入管5の構造は単純になる。
FIG. 4 is a plan view schematically showing the structure of the process
図5は、上面側導入管6の構造を模式的に示す平面図である。縦管61は、図中、紙面に垂直に延在して内部が空洞の中央円盤62aに連通している。中央円盤62aは、直管62bに連通し、直管62bは、環状管62cに連通している。中央円盤62aおよび環状管62cには、多数のガス噴出口63が穿孔されている。ガス噴出口63は、直径1mm以下の小孔である。なお、中央円盤62a、直管62bおよび環状管62cは、分岐管62を構成する。縦管61から導入された材料ガスは、中央円盤62aのガス噴出口63からチャンバー2内へ放出されたり、直管62bを経由して環状管62cのガス噴出口63からチャンバー2内へ放出される。放出方向(噴出方向)は、誘電体チューブ4の軸方向に平行である。上面側導入管6は、複数の経路と複数のガス噴出口を有するが、経路、ガス噴出口は、1つでもよい。一般に、経路およびガス噴出口が多いほどチャンバー内の材料ガス濃度分布の均一化を図ることができる。一方、経路およびガス噴出口を少なくすれば、上面側導入管6の構造は単純になる。
FIG. 5 is a plan view schematically showing the structure of the upper surface
図6(a)は、側面側導入管7の構造を模式的に示す斜視図である。図6(b)は、側面側導入管7の部分的な構造を模式的に示す部分断面図である。横管71は、環状管72aに連通し、環状管72aには、複数の垂直管72bがほぼ等間隔で設けられている。垂直管72bは、誘電体チューブ4の軸方向に平行に延在する管である。垂直管72bは、図6(b)に示されるように、外管72cと内管72dによる二重構造である。各々の内管72dには、それぞれガス噴出口73が穿孔されている。また、内管72dは、外管72cに対して長軸周りに回転可能であり、長軸に沿って伸縮可能な構造である。これにより、各々の垂直管72bは、材料ガスの噴出方向(向き)、噴出位置(基板Sからの距離)をそれぞれ独立に自由に変えることができる。ガス噴出口73は、直径1mm以下の小孔である。なお、環状管72aおよび垂直管72bは、分岐管72を構成する。横管71から導入された材料ガスは、環状管72a、複数の垂直管72bを経由して垂直管72bのガス噴出口73からチャンバー2内へ放出される。放出方向(噴出方向)が誘電体チューブ4の軸方向と直交する面に対して±60°の角度範囲で最適となるように、ガス噴出口73が形成される。また、噴出方向が±60°の角度範囲内で可変となるようにガス噴出口73を形成することもできる。側面側導入管7は、複数の経路と複数のガス噴出口を有するが、経路、ガス噴出口は、1つでもよい。一般に、経路およびガス噴出口が多いほどチャンバー内の材料ガス濃度分布の均一化を図ることができる。一方、経路およびガス噴出口を少なくすれば、側面側導入管7の構造は単純になる。
FIG. 6A is a perspective view schematically showing the structure of the side-
再び図2を参照しながら、上述のように構成されたプラズマCVD装置100の作用・効果について説明する。チャンバー2内のプロセスガスおよび材料ガスは、所定流量が導入され、所定圧力に維持されている。図1に示したマイクロ波発生部1からのマイクロ波は、スロットアンテナ群30の各スロットアンテナを通って誘電体チューブ4へ放射し、誘電体チューブ4を介してチャンバー2内に導入される。マイクロ波は表面波SWとなって、この表面波エネルギーによりチャンバー2内のプロセスガスが電離、解離されてプラズマが生成する。表面波SWは、誘電体チューブ4の内面に沿って伝搬し、誘電体チューブ4の内面全域に拡がるので、誘電体チューブ4で囲まれた内部空間とその周辺領域に高密度のプラズマPが均一に生成する。基板Sは、プラズマP中に基板ホルダー9により保持されており、このプラズマPにより材料ガスが分解したり化学反応を起こし、基板Sの表面に薄膜が堆積する。
The operation and effect of the
本実施の形態では、プロセスガス導入管5のガス噴出口53と上面側導入管6のガス噴出口63との距離、またはプロセスガス導入管5のガス噴出口53と側面側導入管7のガス噴出口73との距離を離して設けている。プロセスガス導入管5のガス噴出口53は、高密度プラズマを生成するために、誘電体チューブ4の内周面近傍に配置される。これに対し、上面側導入管6のガス噴出口63や側面側導入管7のガス噴出口73は、材料ガスの高密度プラズマによる急激な反応を避けるために、誘電体チューブ4の内周面から離して配置されるので、ガス噴出口53とは離れた位置に設けられることになる。このように急激な反応が生じないようにガス噴出口63,73の位置を決めているので、反応の制御が容易になり、基板Sの周辺に膜厚、膜質ともに適正な成膜可能領域を形成できる。また、ガス噴出口63,73は、材料ガス分子とプラズマ中のラジカルとの混合状態や生成した前駆体のドリフト距離などを勘案して基板位置Oからの距離が設定されるので、基板Sの周辺に膜厚、膜質ともにより一層適正な成膜可能領域を形成できる。さらに、ガス噴出口63,73は、それぞれ複数設けられているが、各ガス噴出口を、前駆体が基板Sまで到達する時間が等しくなるように配置したり、所定の噴出方向をとるようにその向きを調節することにより、膜厚、膜質の均一性を確保することができる。なお、プラズマCVD装置100には、上面側導入管6と側面側導入管7の両方を設けてもよいし、いずれか一方を設けてもよい。
In the present embodiment, the distance between the
この様子を図7を用いて説明する。図7は、プラズマPの領域で生じる化学反応の素過程を示す模式図である。図7では、材料ガス導入用として上面側導入管6のみが設けられている。誘電体チューブ4の軸線方向(Z方向)、基板位置O、プロセスガス導入位置A、上面側導入管6による材料ガス導入位置Bは、図2と同じである。
This will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic diagram showing an elementary process of a chemical reaction occurring in the plasma P region. In FIG. 7, only the upper surface
誘電体チューブ4で囲まれた内部空間において、特に誘電体チューブ4の内周面近くでは、プラズマ密度が高いためにイオン、電子、ラジカルが多数生成する。イオンと電子は、誘電体チューブ4の内周面に沿って伝搬する表面波SWの作用を受けて、基板Sの被処理面(表面)と平行方向に運動エネルギーを有する。従って、基板Sの表面に対しては、高い運動エネルギーをもつ荷電粒子の入射頻度が低くなるので、プラズマダメージの非常に少ない高品質膜の成膜が可能となる。電荷をもたないラジカルは、基板Sの方向(Z方向)に拡散し、材料ガス分子と衝突して、分解、励起、再結合などの多岐にわたる気相反応を引き起こし、生成分子が薄膜状になって基板Sの表面に堆積する。
In the internal space surrounded by the
このとき、基板Sからの距離h2を変化させることにより、基板Sの表面に堆積する薄膜の膜質(結晶性、屈折率、内部応力など)を制御することができる。シリコン化合物としては、酸化物、窒化物、炭化物等があるが、例えば、SiO2膜を形成する場合、プロセスガスとしてO2ガス、材料ガスとしてSiH4ガスを用いる。SiO2膜の形成過程は、SiH4分子が酸素ラジカルと反応して、中間生成物Si−H、Si−OH、前駆体SiOを経てSiO2を生成する一連の化学反応である。この一連の反応時間は、空間的に考えれば反応種のドリフト距離と等価であるから、基板Sとガス噴出口63との距離h2が膜質を決める重要な要素となる。
At this time, by changing the distance h2 from the substrate S, the film quality (crystallinity, refractive index, internal stress, etc.) of the thin film deposited on the surface of the substrate S can be controlled. Examples of silicon compounds include oxides, nitrides, and carbides. For example, when forming a SiO 2 film, O 2 gas is used as a process gas and SiH 4 gas is used as a material gas. The formation process of the SiO 2 film is a series of chemical reactions in which SiH 4 molecules react with oxygen radicals to generate SiO 2 via intermediate products Si—H, Si—OH and precursor SiO. Since this series of reaction times is equivalent to the drift distance of the reactive species in terms of space, the distance h2 between the substrate S and the
距離h2が短すぎると、SiO2膜中に中間生成物が混在する低品質の薄膜となり、距離h2が長すぎると、基板Sから離れた誘電体チューブ4の近傍で化学反応が促進され、SiO2分子の重合で生成したパーティクルが薄膜中に混在する低品質の薄膜となる。
If the distance h2 is too short, a low-quality thin film in which intermediate products are mixed in the SiO 2 film is obtained. If the distance h2 is too long, a chemical reaction is promoted near the
図8は、本実施の形態によるプラズマCVD装置のプラズマPの領域における各種の粒子、分子の存在密度を定性的に示すグラフである。このグラフでは、縦軸に存在密度、横軸にドリフト距離および材料ガス(SiH4ガス)導入位置Bと基板位置Oを示す。図中、3本の曲線は、SiH4ガスをガス導入位置Bからチャンバー内に導入した場合の各種分子の存在密度分布を表わすものである。 FIG. 8 is a graph qualitatively showing the density of various particles and molecules in the plasma P region of the plasma CVD apparatus according to this embodiment. In this graph, the vertical axis represents the existence density, and the horizontal axis represents the drift distance, the material gas (SiH 4 gas) introduction position B, and the substrate position O. In the figure, the three curves represent the density distribution of various molecules when SiH 4 gas is introduced from the gas introduction position B into the chamber.
SiH4ガスは、ガス導入位置Bから導入されると、急激に前駆体へと変化してゆく。これは、酸素ラジカルがSiH4分子を連鎖反応により短時間で分解し、前駆体が生成する反応によるものである。前駆体は、ガス導入位置Bのやや基板側、すなわちSiH4ガスの導入直後で最大となり、その後ドリフト距離とともにSiO2分子へ変化し、安定することになる。前駆体がSiO2へ変化する時間は、ドリフト距離に換算されるものであり、ガス導入位置Bと基板位置Oとの距離を最適化することで、膜質を制御することができる。 When SiH 4 gas is introduced from the gas introduction position B, it rapidly changes into a precursor. This is due to a reaction in which oxygen radicals decompose SiH 4 molecules in a short time by a chain reaction to produce a precursor. The precursor reaches a maximum at the gas introduction position B slightly on the substrate side, that is, immediately after the introduction of the SiH 4 gas, and then changes to the SiO 2 molecule along with the drift distance and becomes stable. The time for the precursor to change to SiO 2 is converted into a drift distance, and the film quality can be controlled by optimizing the distance between the gas introduction position B and the substrate position O.
また、本実施の形態では、上面側導入管6のガス噴出口63と同様に、側面側導入管7のガス噴出口73の位置も可変としている。上面側導入管6と側面側導入管7の両方を使用する場合、ガス噴出口63と73の位置は、少なくとも一方を可変としてもよい。これにより、基板Sの全面にわたって膜厚や膜質の均一化を図るとともに膜質のコントロールができる。さらに、側面側導入管7のガス噴出口73の向きを可変としているので、チャンバー2内のガス濃度分布を細かく制御することができ、基板Sの全面にわたって、より一層精密な膜質のコントロールができる。
Further, in the present embodiment, the position of the
本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されない。例えば、誘電体チューブ4を分割構造としたり、プロセスガス導入管5、上面側導入管6および側面側導入管7の形状やガス噴出口の個数や配置を変えるなど様々な変形例が考えられる。
The present invention is not limited to the embodiments described above as long as the characteristics are not impaired. For example, various modifications are conceivable, such as the
1:マイクロ波発生部
2:チャンバー
3:環状導波管
3a:導入口
3b:終端部
3c:終端整合器
4:誘電体チューブ
5:プロセスガス導入管
6:上面側導入管
7:側面側導入管
30:スロットアンテナ群
31〜38:スロットアンテナ
100:プラズマCVD装置
A:始点
B:終点
E1:終端
M:マイクロ波
P:プラズマ
SW:表面波
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Microwave generation part 2: Chamber 3:
Claims (8)
筒状を呈し、その筒の外側面が前記環状のマイクロ波導波管の底板に接して配設され、前記環状のマイクロ波導波管内を伝搬するマイクロ波を前記スロットアンテナを通して導入する筒状誘電体部材と、
前記筒状誘電体部材を保持して気密空間を形成し、前記筒状誘電体部材を介して導入されたマイクロ波により前記気密空間に表面波励起プラズマを生成し、該表面波励起プラズマにより被処理物を処理するプラズマ処理室と、
シリコン元素を含む材料ガスを導入し、ガス噴出口から前記プラズマ処理室内に前記材料ガスを噴出する材料ガス導入手段と、
前記表面波励起プラズマにより活性化して前記材料ガスに化学反応を起こさせるプロセスガスを導入し、前記材料ガス導入手段のガス噴出口と離れて設けられたガス噴出口から前記プラズマ処理室内に前記プロセスガスを噴出するプロセスガス導入手段とを具備することを特徴とする表面波励起プラズマCVD装置。 An annular microwave waveguide having an inlet and a termination for introducing microwaves from a microwave generator, and having a bottom plate on which a plurality of slot antennas are formed as an inner surface;
Cylindrical dielectric body that has a cylindrical shape, the outer side surface of which is in contact with the bottom plate of the annular microwave waveguide, and that introduces microwaves propagating through the annular microwave waveguide through the slot antenna Members,
An airtight space is formed by holding the cylindrical dielectric member, surface wave excited plasma is generated in the airtight space by microwaves introduced through the cylindrical dielectric member, and the surface wave excited plasma is used to generate the surface wave excited plasma. A plasma processing chamber for processing an object to be processed;
A material gas introduction means for introducing a material gas containing silicon element and ejecting the material gas from a gas ejection port into the plasma processing chamber;
A process gas that is activated by the surface wave excitation plasma to cause a chemical reaction in the material gas is introduced, and the process is introduced into the plasma processing chamber from a gas jet port provided apart from the gas jet port of the material gas introduction unit. A surface wave excitation plasma CVD apparatus comprising a process gas introduction means for ejecting a gas.
前記材料ガス導入手段のガス噴出口は、前記プロセスガス導入手段のガス噴出口よりも前記被処理物に近く設けられることを特徴とする表面波励起プラズマCVD装置。 In the surface wave excitation plasma CVD apparatus according to claim 1,
The surface wave excitation plasma CVD apparatus characterized in that a gas jet port of the material gas introducing unit is provided closer to the object to be processed than a gas jet port of the process gas introducing unit.
前記材料ガス導入手段は、
前記筒状誘電体部材で囲まれる内部空間内またはその周辺領域に前記ガス噴出口を有し、前記筒状誘電体部材の軸方向にガスを噴出する第1の材料ガス導入手段と、
前記筒状誘電体部材で囲まれる内部空間の周辺領域に前記ガス噴出口を有し、前記筒状誘電体部材の軸方向と所定の角度をなしてガスを噴出する第2の材料ガス導入手段との少なくとも一方を有することを特徴とする表面波励起プラズマCVD装置。 In the surface wave excitation plasma CVD apparatus according to claim 1 or 2,
The material gas introduction means includes
A first material gas introduction means which has the gas ejection port in an inner space surrounded by the cylindrical dielectric member or in a peripheral region thereof, and ejects gas in the axial direction of the cylindrical dielectric member;
Second material gas introduction means which has the gas ejection port in the peripheral region of the internal space surrounded by the cylindrical dielectric member and ejects gas at a predetermined angle with the axial direction of the cylindrical dielectric member The surface wave excitation plasma CVD apparatus characterized by having at least one of these.
前記材料ガス導入手段は、一以上の経路と一以上のガス噴出口とを有することを特徴とする表面波励起プラズマCVD装置。 In the surface wave excitation plasma CVD apparatus in any one of Claims 1-3,
The surface gas excitation plasma CVD apparatus characterized in that the material gas introduction means has one or more paths and one or more gas ejection ports.
前記材料ガス導入手段は、前記ガス噴出口の前記被処理物との距離を可変とする距離可変手段をさらに有することを特徴とする表面波励起プラズマCVD装置。 In the surface wave excitation plasma CVD apparatus in any one of Claims 1-4,
The surface-wave-excited plasma CVD apparatus, wherein the material gas introduction unit further includes a distance variable unit that varies a distance between the gas ejection port and the object to be processed.
前記第2の材料ガス導入手段は、前記ガス噴出口の向きを可変とする向き可変手段をさらに有することを特徴とする表面波励起プラズマCVD装置。 In the surface wave excitation plasma CVD apparatus according to claim 3,
The surface wave excitation plasma CVD apparatus, wherein the second material gas introduction means further includes a direction changing means for changing a direction of the gas ejection port.
前記第2の材料ガス導入手段は、前記筒状誘電体部材の軸方向と直交する面に対し±60°の角度範囲でガスを噴出するように前記ガス噴出口が設けられることを特徴とする表面波励起プラズマCVD装置。 In the surface wave excitation plasma CVD apparatus according to claim 3,
The second material gas introduction means is characterized in that the gas ejection port is provided so as to eject gas in an angle range of ± 60 ° with respect to a plane orthogonal to the axial direction of the cylindrical dielectric member. Surface wave excitation plasma CVD equipment.
前記プロセスガス導入手段は、前記筒状誘電体部材の内側面近傍に一以上の経路と一以上のガス噴出口とを有するガス流路を設けて成ることを特徴とする表面波励起プラズマCVD装置。 In the surface wave excitation plasma CVD apparatus in any one of Claims 1-7,
The surface gas excitation plasma CVD apparatus characterized in that the process gas introduction means is provided with a gas flow path having one or more paths and one or more gas jets in the vicinity of the inner surface of the cylindrical dielectric member. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004028273A JP4273983B2 (en) | 2004-02-04 | 2004-02-04 | Surface wave excitation plasma CVD equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004028273A JP4273983B2 (en) | 2004-02-04 | 2004-02-04 | Surface wave excitation plasma CVD equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005223079A true JP2005223079A (en) | 2005-08-18 |
JP4273983B2 JP4273983B2 (en) | 2009-06-03 |
Family
ID=34998485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004028273A Expired - Fee Related JP4273983B2 (en) | 2004-02-04 | 2004-02-04 | Surface wave excitation plasma CVD equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4273983B2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI425883B (en) * | 2008-07-09 | 2014-02-01 | Tokyo Electron Ltd | Plasma processing device |
KR20140050633A (en) * | 2011-06-21 | 2014-04-29 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Transmission line rf applicator for plasma chamber |
JP2017199507A (en) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma processing device and gas-introduction mechanism |
US9818580B2 (en) | 2011-06-21 | 2017-11-14 | Applied Materials, Inc. | Transmission line RF applicator for plasma chamber |
CN108811290A (en) * | 2017-04-28 | 2018-11-13 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | Plasma generating device and semiconductor equipment |
WO2023205065A1 (en) * | 2022-04-19 | 2023-10-26 | Applied Materials, Inc. | Remote surface wave propagation for semiconductor chambers |
-
2004
- 2004-02-04 JP JP2004028273A patent/JP4273983B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI425883B (en) * | 2008-07-09 | 2014-02-01 | Tokyo Electron Ltd | Plasma processing device |
US9818580B2 (en) | 2011-06-21 | 2017-11-14 | Applied Materials, Inc. | Transmission line RF applicator for plasma chamber |
JP2014526113A (en) * | 2011-06-21 | 2014-10-02 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Transmission line RF applicator for plasma chamber |
CN104094676A (en) * | 2011-06-21 | 2014-10-08 | 应用材料公司 | Transmission line RF applicator for plasma chamber |
KR101696198B1 (en) | 2011-06-21 | 2017-01-23 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Transmission line rf applicator for plasma chamber |
KR20140050633A (en) * | 2011-06-21 | 2014-04-29 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Transmission line rf applicator for plasma chamber |
CN107846769A (en) * | 2011-06-21 | 2018-03-27 | 应用材料公司 | The transmission line RF applicators of plasma chamber |
CN108010828A (en) * | 2011-06-21 | 2018-05-08 | 应用材料公司 | The transmission line RF applicators of plasma chamber |
CN111010795A (en) * | 2011-06-21 | 2020-04-14 | 应用材料公司 | Transmission line RF applicator for plasma chamber |
CN111010795B (en) * | 2011-06-21 | 2022-05-24 | 应用材料公司 | Transmission line RF applicator for plasma chamber |
JP2017199507A (en) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma processing device and gas-introduction mechanism |
CN108811290A (en) * | 2017-04-28 | 2018-11-13 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | Plasma generating device and semiconductor equipment |
WO2023205065A1 (en) * | 2022-04-19 | 2023-10-26 | Applied Materials, Inc. | Remote surface wave propagation for semiconductor chambers |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4273983B2 (en) | 2009-06-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4273932B2 (en) | Surface wave excitation plasma CVD equipment | |
JP4506557B2 (en) | Shower head and surface wave excitation plasma processing apparatus | |
KR101730094B1 (en) | Microwave plasma processing device | |
US6417111B2 (en) | Plasma processing apparatus | |
JP5735232B2 (en) | Plasma processing equipment | |
US20060096540A1 (en) | Apparatus to manufacture semiconductor | |
JP2005235755A (en) | Microwave feeder, plasma processing apparatus using it, and plasma processing method | |
US20090311872A1 (en) | Gas ring, apparatus for processing semiconductor substrate, the apparatus including the gas ring, and method of processing semiconductor substrate by using the apparatus | |
JP2013016443A (en) | Antenna, dielectric window, plasma processing unit and plasma processing method | |
WO2003001578A1 (en) | Microwave plasma processing device, plasma processing method, and microwave radiating member | |
JP4502639B2 (en) | Shower plate, plasma processing apparatus, and product manufacturing method | |
EP3264866A1 (en) | Microwave plasma treatment apparatus | |
US20050092245A1 (en) | Plasma chemical vapor deposition apparatus having an improved nozzle configuration | |
WO2014054443A1 (en) | Antenna and plasma processing apparatus | |
JP3682178B2 (en) | Plasma processing method and plasma processing apparatus | |
JP4273983B2 (en) | Surface wave excitation plasma CVD equipment | |
JP4426632B2 (en) | Plasma processing equipment | |
JP2000348898A (en) | Method for generating surface wave excited plasma | |
JP5568608B2 (en) | Plasma processing equipment | |
JP2022093741A (en) | Plasma cvd device | |
JP4304280B2 (en) | Plasma generating apparatus and plasma processing manufacturing method | |
JP2005303329A (en) | Plasma etching apparatus | |
JP2006322050A (en) | Shower plate and surface wave excited plasma processing apparatus | |
JPH01111876A (en) | Thin film forming device by plasma treatment | |
CN112216586A (en) | Double-station processor for realizing uniform exhaust and plasma processing equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060515 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080917 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080924 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081121 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090210 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090223 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4273983 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120313 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120313 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130313 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140313 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |