JP2008050662A - Substrate treatment device - Google Patents

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Hiroyoshi Kamimura
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate treatment device where the damage of a substrate caused by plasma is reduced, and to provide a method for fabricating a semiconductor. <P>SOLUTION: The substrate treatment device comprises: a treatment chamber for treating a substrate; a gaseous starting material feed port for feeding a gaseous starting material into the treatment chamber; a reaction gas feed port for feeding reaction gas into the treatment chamber; and a plasma generation section composed of at least one or more pairs of confronted comb type electrodes, and making reaction gas into plasma by applying high frequency voltage to the comb type electrodes. The plasma generation section is arranged between the substrate and the reaction gas feed port, and each comb type electrode composing the plasma generation section is covered with an insulation tube whose tip is sealed so as to be almost spherical shape. In the insulation tube, the connection side with a transformer is supported in a cantilever via an O ring, and the periphery of the supporting section in the insulation tube is purged with inert gas. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラズマを用いて基板上に薄膜を形成するための基板処理装置に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus for forming a thin film on a substrate using plasma.

基板上に導電性金属膜等の薄膜を備えた半導体装置としては、例えばDRAMのキャパシタがある。キャパシタの電極形状は、高アスペクト比のシリンダ型が主流となっている。そのため、下部電極膜、上部電極膜、バリアメタル膜を含めた全ての膜が、段差被覆性に優れている必要がある。   As a semiconductor device having a thin film such as a conductive metal film on a substrate, there is a DRAM capacitor, for example. As the electrode shape of the capacitor, a cylinder type with a high aspect ratio is mainly used. Therefore, all films including the lower electrode film, the upper electrode film, and the barrier metal film need to be excellent in step coverage.

このような事情から、基板上に薄膜を成膜する方法として、従来のスパッタリング法ではなく、段差被覆性に優れたCVD(Chemical Vapor Deposition)法が用いられるようになってきている。特に、有機金属液体原料と、酸素含有ガス、水素含有ガスまたは窒素含有ガスとの反応が利用されている。   Under such circumstances, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method having excellent step coverage has been used as a method for forming a thin film on a substrate, instead of the conventional sputtering method. In particular, a reaction between an organometallic liquid raw material and an oxygen-containing gas, a hydrogen-containing gas, or a nitrogen-containing gas is used.

上述のCVD法において段差被覆性を向上させるためには、低温化は避けることはできない。しかし、低温化すると、有機液体原料中の炭素や酸素が不純物として薄膜中に多く残り、薄膜の電気特性を劣化させてしまうという問題があった。また、成膜後の熱処理により、不純物がガス脱離して膜はがれが生じるという問題があった。さらには、幾つかの有機液体原料においてインキュベーションタイムが増大し、生産性が劣るといった問題があった。   In order to improve the step coverage in the above-described CVD method, lowering the temperature is inevitable. However, when the temperature is lowered, there is a problem that a large amount of carbon and oxygen in the organic liquid raw material remain as impurities in the thin film, thereby deteriorating the electrical characteristics of the thin film. Further, the heat treatment after the film formation causes a problem that impurities are desorbed and the film is peeled off. Furthermore, some organic liquid raw materials have a problem that the incubation time increases and the productivity is inferior.

このような問題に対し、段差被覆性が向上するCVD条件の下で数〜数十Åの成膜を行う工程と、成膜後にプラズマによる膜質改善を行う工程と、を1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すことにより所望厚さの薄膜を形成するCVD法が検討されている。   In order to solve such a problem, the cycle of forming a film of several to several tens of thousands under CVD conditions that improve the step coverage and the step of improving the film quality by plasma after the film formation are defined as one cycle. A CVD method for forming a thin film having a desired thickness by repeating a plurality of times has been studied.

また、いわゆるALD(Atomic Layer Deposition)法も検討されている。ALD法では、有機液体原料を気化した原料ガスのみを基板に供給して吸着させた後、プラズマにより励起した水素又はアンモニアガス等の反応ガスを基板に供給して薄膜を生成する工程を1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより所望厚さの薄膜を形成する。   A so-called ALD (Atomic Layer Deposition) method has also been studied. In the ALD method, only a source gas obtained by vaporizing an organic liquid source is supplied to a substrate and adsorbed thereon, and then a reaction gas such as hydrogen or ammonia gas excited by plasma is supplied to the substrate to generate a thin film in one cycle. Then, a thin film having a desired thickness is formed by repeating this cycle a plurality of times.

上述の方法で用いられるプラズマガスは、基板に対して均一に供給する必要がある。 そのため、プラズマ源としては、いわゆる平行平板方式の容量結合型放電プラズマ(CCP)源が用いられて来た。   The plasma gas used in the above method needs to be supplied uniformly to the substrate. Therefore, a so-called parallel plate type capacitively coupled discharge plasma (CCP) source has been used as the plasma source.

しかしながら、平行平板方式の容量結合型放電プラズマ(CCP)源を用いた場合には、基板とプラズマ源との間に電界が加わってしまう。そのため、プラズマガス中に存在するイオンや電子が基板に衝突し、薄膜を形成する際の下地を損傷させてしまうという問題があった。   However, when a parallel plate capacitively coupled discharge plasma (CCP) source is used, an electric field is applied between the substrate and the plasma source. For this reason, there is a problem that ions and electrons existing in the plasma gas collide with the substrate and damage the base when the thin film is formed.

そこで本発明は、プラズマによる基板の損傷が少ない基板処理装置、及び半導体製造方法を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a semiconductor manufacturing method in which the substrate is less damaged by plasma.

本発明の一態様によれば、基板を処理するための処理室と、前記処理室内に原料ガスを供給するための原料ガス供給口と、前記処理室内に反応ガスを供給するための反応ガス供給口と、少なくとも一組以上の対向するくし型電極により構成され、前記くし型電極に高周波電圧を加えることにより前記反応ガスをプラズマ化するためのプラズマ生成部と、を有し、前記プラズマ生成部は、前記基板と前記反応ガス供給口との間に配置されており、 前記プラズマ生成部を構成するくし型電極は、先端が球形状に封止された絶縁管にそれぞれ覆われており、前記絶縁管は、Oリングを介して前記トランスとの接続側が片持ちに支持されており、前記絶縁管の支持部分の周辺は不活性ガスによりパージされている基板処理装置が提供される。   According to one embodiment of the present invention, a processing chamber for processing a substrate, a raw material gas supply port for supplying a raw material gas into the processing chamber, and a reactive gas supply for supplying a reactive gas into the processing chamber. A plasma generator configured to convert the reaction gas into plasma by applying a high frequency voltage to the comb electrode, the plasma generator configured by at least one pair of opposing comb electrodes Is disposed between the substrate and the reaction gas supply port, and the comb-shaped electrodes constituting the plasma generation unit are each covered with an insulating tube whose tip is sealed in a spherical shape, A substrate processing apparatus is provided in which an insulating tube is cantilevered on the connection side with the transformer via an O-ring, and the periphery of the supporting portion of the insulating tube is purged with an inert gas.

本発明によれば、プラズマによる基板の損傷が少ない基板処理装置、及び半導体製造方法を提供することが出来る。   According to the present invention, it is possible to provide a substrate processing apparatus and a semiconductor manufacturing method in which a substrate is less damaged by plasma.

以下に、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

参照する図面において、図1は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の断面概略図(正面)であり、図2は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の断面概略図(側面)であり、図3は、本発明の一実施形態にかかるプラズマ生成部としての対向電極の概要構成図であり、(a)はトランスが接続された一対のくし型電極の概要構成図であり、(b)はくし型電極が備える棒状電極、及び棒状電極を覆う絶縁体の断面拡大図である。
また、図4は、本発明の一実施の形態における半導体装置の製造方法の一工程としての、ALD法に基づく基板処理工程図であり、図5は、本発明の一実施の形態における対向電極から基板までの距離と、基板上でのプラズマ密度との関係を例示するグラフ図である。
In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a schematic cross-sectional view (front) of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention ( FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a counter electrode as a plasma generating unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 (a) is a schematic configuration diagram of a pair of comb electrodes to which a transformer is connected. FIG. 5B is a cross-sectional enlarged view of a bar electrode included in a comb-shaped electrode and an insulator covering the bar electrode.
FIG. 4 is a substrate processing step diagram based on the ALD method as one step of the method of manufacturing a semiconductor device in one embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a counter electrode in one embodiment of the present invention. It is a graph which illustrates the relationship between the distance from a substrate to a substrate, and the plasma density on a substrate.

(1)基板処理装置の構成
以下に、図1〜3を用いて、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の断面構成図について説明する。
(1) Configuration of Substrate Processing Apparatus A cross-sectional configuration diagram of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

(a)処理室
図1に示すとおり、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置は、基板を処理するための処理室1を備えている。処理室1は、その内部を気密に保持することが出来る密閉容器として構成されている。
(A) Processing Chamber As shown in FIG. 1, a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a processing chamber 1 for processing a substrate. The processing chamber 1 is configured as a hermetically sealed container that can keep its interior airtight.

(b)基板搬入搬出口
処理室1の側面部には、処理対象であるシリコンウェハやガラス基板などの基板2を、処理室1内に搬入し、または基板2を処理室1内から搬出するための基板搬入搬出口59が設けられている。
(B) Substrate loading / unloading exit A substrate 2 such as a silicon wafer or glass substrate to be processed is loaded into the processing chamber 1 or is unloaded from the processing chamber 1 to the side surface of the processing chamber 1. A substrate loading / unloading port 59 is provided.

基板搬入搬出口59は、ゲートバルブ60を介して真空基板移載室58と接続されている。ゲートバルブ60は、処理室1と真空基板移載室58との仕切り弁として機能する。ゲートバルブ60を開放させている間は、真空基板移載室58から処理室1へ基板2を搬入することが出来、また、処理室1から真空基板移載室58へ基板2を搬出することが出来る。   The substrate loading / unloading port 59 is connected to the vacuum substrate transfer chamber 58 via the gate valve 60. The gate valve 60 functions as a partition valve between the processing chamber 1 and the vacuum substrate transfer chamber 58. While the gate valve 60 is opened, the substrate 2 can be carried into the processing chamber 1 from the vacuum substrate transfer chamber 58, and the substrate 2 can be carried out from the processing chamber 1 to the vacuum substrate transfer chamber 58. I can do it.

(c)処理台
処理室1の内部には、基板2を保持するための処理台20が設けられている。処理台20の上部には、基板2を支持するためのサセプタ21が設けられている。処理台20の内部には、基板2を加熱する加熱手段としてのヒータ22が設けられる。ヒータ22は、サセプタ21上に支持される基板2が所定温度となるように、温度コントローラ23を用いて制御される。
(C) Processing Table A processing table 20 for holding the substrate 2 is provided inside the processing chamber 1. A susceptor 21 for supporting the substrate 2 is provided on the top of the processing table 20. A heater 22 as a heating unit for heating the substrate 2 is provided inside the processing table 20. The heater 22 is controlled using a temperature controller 23 so that the substrate 2 supported on the susceptor 21 has a predetermined temperature.

処理室1の底部には、処理台20を下面側から保持する昇降手段24が設けられる。処理台20は、昇降手段24により処理室1内を昇降自在となっている。
基板2の搬送時には、処理台20は、図1にて実線で示す搬送位置まで下降する。この際、処理室1の底部に設けられた突き上げピン62が、処理台20とサセプタ21とを貫通するように設けられた貫通孔63を突き抜け、サセプタ21の表面から突出する。サセプタ21の表面から突出した突き上げピン62は、処理室1に搬入され、または処理室1から搬出される基板2を支持する。
また、基板2の基板処理時には、処理台20は、図1にて点線で示す基板処理位置まで上昇する。この際、突き上げピン62がサセプタ21の表面より没入するため、サセプタ21が基板2を支持する。
At the bottom of the processing chamber 1, lifting means 24 for holding the processing table 20 from the lower surface side is provided. The processing table 20 can be moved up and down in the processing chamber 1 by the lifting means 24.
When the substrate 2 is transported, the processing table 20 is lowered to the transport position indicated by the solid line in FIG. At this time, the push-up pin 62 provided at the bottom of the processing chamber 1 penetrates the through hole 63 provided so as to penetrate the processing table 20 and the susceptor 21 and protrudes from the surface of the susceptor 21. The push-up pins 62 protruding from the surface of the susceptor 21 support the substrate 2 that is carried into or out of the processing chamber 1.
Further, when the substrate 2 is processed, the processing table 20 moves up to the substrate processing position indicated by the dotted line in FIG. At this time, the push-up pin 62 is immersed from the surface of the susceptor 21, so that the susceptor 21 supports the substrate 2.

(d)排気ライン
基板搬入搬出口59とは反対側の処理室1の側面下部には、処理室1内の残留ガスを排気するための排気口10が設けられている。排気口10には、圧力コントローラ55と、真空ポンプ54と、原料回収トラップ57と、除外装置(図示せず)とが、排気管56により順に直列に接続されている。
(D) Exhaust Line An exhaust port 10 for exhausting residual gas in the processing chamber 1 is provided at the lower part of the side surface of the processing chamber 1 opposite to the substrate loading / unloading port 59. A pressure controller 55, a vacuum pump 54, a raw material recovery trap 57, and an excluding device (not shown) are sequentially connected in series to the exhaust port 10 through an exhaust pipe 56.

圧力コントローラ55は、処理室1の圧力を調整するよう機能する。真空ポンプ54は、処理室1内の残留ガスを排出するよう機能する。また、原料回収トラップ57は、真空ポンプ54により排気される残留ガスから原料ガス成分を回収するよう機能する。   The pressure controller 55 functions to adjust the pressure in the processing chamber 1. The vacuum pump 54 functions to discharge the residual gas in the processing chamber 1. The raw material recovery trap 57 functions to recover the raw material gas component from the residual gas exhausted by the vacuum pump 54.

なお、圧力コントローラ55と真空ポンプ54との間の排気管56には、後述する原料ガスバイパス管40、及び反応ガスバイパス管49とがそれぞれ接続されている。   A source gas bypass pipe 40 and a reaction gas bypass pipe 49, which will be described later, are connected to the exhaust pipe 56 between the pressure controller 55 and the vacuum pump 54, respectively.

(e)原料ガス供給ライン
処理室1の外部には、原料ガスを供給するための原料ガス供給ラインが設けられる。原料ガス供給ラインは、処理室1の上部にて接続されており、接続部は原料ガス供給口3を形成する。以下に、原料ガス供給ラインの構成について述べる。
(E) Source gas supply line A source gas supply line for supplying source gas is provided outside the processing chamber 1. The source gas supply line is connected to the upper portion of the processing chamber 1, and the connecting portion forms the source gas supply port 3. The configuration of the source gas supply line will be described below.

原料ガス供給ラインは、液体原料を供給するための原料供給ユニット25を備えている。原料供給ユニット25は、その内部に、液体原料28をためることが出来るように構成されている。   The source gas supply line includes a source supply unit 25 for supplying a liquid source. The raw material supply unit 25 is configured so that the liquid raw material 28 can be stored therein.

原料供給ユニット25には、液体原料を気化するための気化器30が、液体原料供給管26を介して接続されている。なお、原料供給ユニット25と気化器30との間には、液体原料流量制御装置29が設けられる。
また、原料供給ユニット25には、圧送ライン27が接続されている。圧送ライン27は、加圧されたHeガスあるいはArガス等の不活性ガスを原料供給ユニット25に供給する。
A vaporizer 30 for vaporizing the liquid material is connected to the material supply unit 25 via a liquid material supply pipe 26. A liquid material flow rate control device 29 is provided between the material supply unit 25 and the vaporizer 30.
A pressure feed line 27 is connected to the raw material supply unit 25. The pressure feed line 27 supplies a pressurized inert gas such as He gas or Ar gas to the raw material supply unit 25.

圧送ライン27から供給される不活性ガスの圧力により、原料供給ユニット25内の液体原料28は気化器30へと供給される。この際、液体原料流量制御装置29は、原料供給ユニット25へ供給される液体原料28の供給量を制御する。   The liquid raw material 28 in the raw material supply unit 25 is supplied to the vaporizer 30 by the pressure of the inert gas supplied from the pressure feed line 27. At this time, the liquid material flow rate control device 29 controls the supply amount of the liquid material 28 supplied to the material supply unit 25.

気化器30に供給された液体原料28は、気化器30にて気化され、原料ガスを生成する。原料ガスとしては、Al,Si,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Ge,Sr,Y,Zr,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag,In,I,Ba,La,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au,Pb,Bi,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうちいずれか1つ以上の元素を含む、少なくとも一種類以上の気体を使用することが出来る。   The liquid raw material 28 supplied to the vaporizer 30 is vaporized by the vaporizer 30 to generate a raw material gas. As source gases, Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, In , I, Ba, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Pb, Bi, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb , Lu, and at least one kind of gas containing one or more elements can be used.

なお、気化器30には、不活性ガス供給ユニット33が不活性ガス供給管34を介して接続されており、不活性ガスを供給することが可能となっている。
気化器30に、前述の液体原料28と不活性ガスとを同時に供給することにより、液体原料28の気化効率を高めることが出来る。液体原料28としては、例えば、常温で数十℃程度に加熱すれば液体になるような原料を使用することが可能である。この際、原料供給ユニット25、液体原料供給管26、及び液体原料流量制御装置29を数十℃程度に加熱するヒータを設けることが好ましい。また、不活性ガスとしては、例えばAr、He、N2等を使用することが可能である。
Note that an inert gas supply unit 33 is connected to the vaporizer 30 via an inert gas supply pipe 34 so that an inert gas can be supplied.
By supplying the liquid source 28 and the inert gas to the vaporizer 30 at the same time, the vaporization efficiency of the liquid source 28 can be increased. As the liquid raw material 28, for example, a raw material that becomes liquid when heated to about several tens of degrees Celsius at room temperature can be used. At this time, it is preferable to provide a heater for heating the raw material supply unit 25, the liquid raw material supply pipe 26, and the liquid raw material flow rate control device 29 to about several tens of degrees Celsius. As the inert gas, for example, Ar, He, N 2 or the like can be used.

不活性ガス供給ユニット33と気化器30との間にはガス流量制御装置35が設けられる。ガス流量制御装置35は、気化器30へ供給する不活性ガスの供給量を制御する。   A gas flow rate control device 35 is provided between the inert gas supply unit 33 and the vaporizer 30. The gas flow rate control device 35 controls the amount of inert gas supplied to the vaporizer 30.

気化器30は、原料ガス供給管31を介して、処理室1の上部と接続されている。原料ガス供給管31と処理室1との接続部は、原料ガス供給口3を構成する。   The vaporizer 30 is connected to the upper part of the processing chamber 1 through a source gas supply pipe 31. A connecting portion between the source gas supply pipe 31 and the processing chamber 1 constitutes a source gas supply port 3.

気化器30と処理室1とを接続する原料ガス供給管31には、バルブ32が設けられる。そして、原料ガス供給管31のバルブ32の上流(すなわち、気化器30とバルブ32との間)には、バルブ39を介して原料ガスバイパス管40が接続されている。原料ガスバイパス管40は、前述のとおり排気管56に接続されている。   A valve 32 is provided in the source gas supply pipe 31 that connects the vaporizer 30 and the processing chamber 1. A source gas bypass pipe 40 is connected via a valve 39 upstream of the valve 32 of the source gas supply pipe 31 (that is, between the vaporizer 30 and the valve 32). The raw material gas bypass pipe 40 is connected to the exhaust pipe 56 as described above.

従って、バルブ39を閉じてバルブ32を開けることにより、気化器30にて発生した原料ガスを処理室1に供給することが出来る。一方、バルブ32を閉じてバルブ39を開けることにより、気化器30にて発生した原料ガスを、処理室1に供給せずに排気管56へと直接排出することが出来る。   Therefore, by closing the valve 39 and opening the valve 32, the source gas generated in the vaporizer 30 can be supplied to the processing chamber 1. On the other hand, by closing the valve 32 and opening the valve 39, the source gas generated in the vaporizer 30 can be directly discharged to the exhaust pipe 56 without being supplied to the processing chamber 1.

一方、原料ガス供給管31のバルブ32の下流(バルブ32と処理室1との間)には、バルブ38と、ガス流量制御装置37と、不活性ガス供給ユニット33とが、パージガス供給管36を介して順次直列に接続されている。   On the other hand, on the downstream side of the valve 32 of the source gas supply pipe 31 (between the valve 32 and the processing chamber 1), a valve 38, a gas flow rate control device 37, and an inert gas supply unit 33 are connected to the purge gas supply pipe 36. Are sequentially connected in series.

このように構成されることにより、バルブ32を閉じ、排気口10により排気しながら、バルブ38を開けることにより、原料ガス供給管31のバルブ32の下流部分、及び処理室1内の残留ガスを不活性ガスに置換することが出来る。なお、ガス流量制御装置37は、不活性ガスの供給流量を制御するための流量コントローラとして機能する。   With this configuration, the valve 32 is closed and the valve 38 is opened while exhausting through the exhaust port 10, so that the downstream portion of the valve 32 of the source gas supply pipe 31 and the residual gas in the processing chamber 1 are removed. It can be replaced with an inert gas. The gas flow rate control device 37 functions as a flow rate controller for controlling the supply flow rate of the inert gas.

(f)反応ガス供給ライン
処理室1の外部には、反応ガスを供給するための反応ガス供給ラインが設けられる。反応ガス供給ラインは、処理室1の上部に接続されており、接続部は反応ガス供給口4を形成する。以下に、反応ガス供給ラインの構成について述べる。
(F) Reaction gas supply line A reaction gas supply line for supplying reaction gas is provided outside the processing chamber 1. The reaction gas supply line is connected to the upper portion of the processing chamber 1, and the connection portion forms a reaction gas supply port 4. The configuration of the reaction gas supply line will be described below.

反応ガス供給ラインは、反応ガスを供給するための反応ガス供給ユニット41を備えている。反応ガス供給ユニット41は、反応ガス供給管42を介して処理室1の上部と接続されている。反応ガスとしては、H,He,N,O,F,Ne,Cl,Ar,Kr,Xeのうち、いずれか1つ以上の元素を含む、少なくとも一種類以上の気体を使用することが出来る。   The reactive gas supply line includes a reactive gas supply unit 41 for supplying reactive gas. The reactive gas supply unit 41 is connected to the upper part of the processing chamber 1 through a reactive gas supply pipe 42. As the reaction gas, at least one kind of gas containing any one or more elements of H, He, N, O, F, Ne, Cl, Ar, Kr, and Xe can be used.

反応ガス供給ユニット41と処理室1とを接続する反応ガス供給管42には、バルブ44が設けられる。そして、反応ガス供給管42のバルブ44の上流(すなわち、バルブ44とガス流量制御装置43との間)には、バルブ48を介して反応ガスバイパス管49が接続されている。反応ガスバイパス管49は、前述のとおり排気管56に接続されている。   The reaction gas supply pipe 42 that connects the reaction gas supply unit 41 and the processing chamber 1 is provided with a valve 44. A reaction gas bypass pipe 49 is connected via a valve 48 upstream of the valve 44 of the reaction gas supply pipe 42 (that is, between the valve 44 and the gas flow rate control device 43). The reactive gas bypass pipe 49 is connected to the exhaust pipe 56 as described above.

従って、バルブ48を閉じてバルブ44を開けることにより、反応ガスを処理室1に供給することが出来る。一方、バルブ44を閉じてバルブ48を開けることにより、反応ガスを処理室1に供給せずに排気管56へと直接排出することが出来る。   Accordingly, the reaction gas can be supplied to the processing chamber 1 by closing the valve 48 and opening the valve 44. On the other hand, by closing the valve 44 and opening the valve 48, the reaction gas can be directly discharged to the exhaust pipe 56 without being supplied to the processing chamber 1.

一方、反応ガス供給管42のバルブ44の下流(バルブ44と処理室1との間)には、バルブ47と、ガス流量制御装置46と、不活性ガス供給ユニット33とが、パージガス供給管45を介して順次直列に接続されている。   On the other hand, on the downstream side of the valve 44 of the reaction gas supply pipe 42 (between the valve 44 and the processing chamber 1), a valve 47, a gas flow rate control device 46, and an inert gas supply unit 33 are connected to the purge gas supply pipe 45. Are sequentially connected in series.

このように構成されることにより、バルブ44を閉じ、排気口10により排気しながら、バルブ47を開けることにより、反応ガス供給管42のバルブ44の下流部分、及び処理室1内の残留ガスを不活性ガスに置換することが出来る。なお、ガス流量制御装置46は、不活性ガスの供給流量を制御するための流量コントローラとして機能する。   With this configuration, the valve 44 is closed, and the valve 47 is opened while exhausting through the exhaust port 10, whereby the downstream portion of the valve 44 of the reaction gas supply pipe 42 and the residual gas in the processing chamber 1 are removed. It can be replaced with an inert gas. The gas flow rate control device 46 functions as a flow rate controller for controlling the supply flow rate of the inert gas.

反応ガス供給管42のさらに下流(すなわち、パージガス供給管45との接続部よりもさらに下流)には、クリーニングガス供給ユニット50が、クリーニングガス供給管51を介して接続されている。クリーニングガス供給管51には、バルブ53が設けられており、バルブ53を開けることにより処理室1内にクリーニングガスを供給することが出来る。なお、バルブ53の上流には、ガス流量制御装置52が設けられ、ガス流量制御装置52は、クリーニングガスの供給流量を制御するための流量コントローラとして機能する。   A cleaning gas supply unit 50 is connected via a cleaning gas supply pipe 51 further downstream of the reaction gas supply pipe 42 (that is, further downstream than the connection portion with the purge gas supply pipe 45). The cleaning gas supply pipe 51 is provided with a valve 53, and the cleaning gas can be supplied into the processing chamber 1 by opening the valve 53. A gas flow rate control device 52 is provided upstream of the valve 53, and the gas flow rate control device 52 functions as a flow rate controller for controlling the supply flow rate of the cleaning gas.

(g)シャワーヘッド
原料ガス供給口3、及び反応ガス供給口4の下方であって、処理台20の上方には、処理室1内にガスを供給するためのシャワーヘッド6が設けられる。シャワーヘッド6は、原料ガス供給口3または反応ガス供給口4から供給されるガスを拡散させるための拡散板7と、拡散板7によって拡散されたガスを分散するためのバッファ空間8と、分散されたガスを処理室1内へシャワー状に噴射するためのシャワー板9と、から構成されている。
(G) Shower Head A shower head 6 for supplying gas into the processing chamber 1 is provided below the source gas supply port 3 and the reaction gas supply port 4 and above the processing table 20. The shower head 6 includes a diffusion plate 7 for diffusing the gas supplied from the source gas supply port 3 or the reaction gas supply port 4, a buffer space 8 for dispersing the gas diffused by the diffusion plate 7, and a dispersion And a shower plate 9 for injecting the generated gas into the processing chamber 1 in the form of a shower.

(h)プラズマ生成部
シャワーヘッド6の下方であって、処理台20の上方には、プラズマ生成部としての対向電極5が設けられる。対向電極5は、シャワーヘッド6から供給された反応ガスをプラズマ励起するように機能する。
(H) Plasma Generation Unit The counter electrode 5 as a plasma generation unit is provided below the shower head 6 and above the processing table 20. The counter electrode 5 functions to excite the reaction gas supplied from the shower head 6.

図2(a)に示すとおり、対向電極5は、少なくとも一対の対向するくし型電極5a,5bより構成されている。   As shown in FIG. 2A, the counter electrode 5 is composed of at least a pair of opposing comb-shaped electrodes 5a and 5b.

各くし型電極5a,5bは、複数の棒状電極14が、所定の間隔を開けながら一列に配列した構成となっている。ここで、各棒状電極14の一方の端点は、電気的に導通するように順次連結されており、他方の端点は開放されているため、くし型電極5a,5bは、それぞれが、くし型形状をなしている。   Each comb-shaped electrode 5a, 5b has a configuration in which a plurality of rod-shaped electrodes 14 are arranged in a row with a predetermined interval. Here, since one end point of each rod-like electrode 14 is sequentially connected so as to be electrically conductive, and the other end point is opened, each of the comb electrodes 5a and 5b has a comb shape. I am doing.

各棒状電極14は、導電性の高い金属、例えばAlやNiなどの棒状、あるいは2本以上の細線をより合わせて形成されたより対線によって構成される。   Each rod-like electrode 14 is constituted by a highly conductive metal, for example, a rod-like shape such as Al or Ni, or a twisted pair formed by combining two or more fine wires.

各棒状電極14は、それぞれが絶縁管15により覆われている。そして、図3(b)に示すとおり、各棒状電極14の先端部(すなわち、電気的に連結されていない側であって、くし型形状の山側を構成する棒状電極14の端点)を覆う絶縁管15は、先端が球形状になるように棒状電極14を封止している。なお、絶縁管15は、石英やアルミナ等の絶縁物により形成される。   Each rod-like electrode 14 is covered with an insulating tube 15. Then, as shown in FIG. 3B, the insulation covering the tip of each rod-like electrode 14 (that is, the end point of the rod-like electrode 14 that is not electrically connected and forms the comb-shaped mountain side). The tube 15 seals the rod-shaped electrode 14 so that the tip is spherical. The insulating tube 15 is formed of an insulator such as quartz or alumina.

対向電極5を構成する一対のくし型電極5a,5bは、一方のくし型電極の各棒状電極14が、他方のくし型電極における各棒状電極14の配列する隙間に互いに挿入されるように配置される。そして、棒状電極14の重複部分は、基板2の上面全体を覆うように同一平面上に形成される。例えば、基板2としてシリコンウェハを処理する場合には、棒状電極14の重複部分は、図2に示すように円形とすることが好ましい。   The pair of comb-shaped electrodes 5a and 5b constituting the counter electrode 5 are arranged so that the rod-shaped electrodes 14 of one comb-shaped electrode are inserted into the gaps where the rod-shaped electrodes 14 of the other comb-shaped electrode are arranged. Is done. And the overlapping part of the rod-shaped electrode 14 is formed on the same plane so that the whole upper surface of the board | substrate 2 may be covered. For example, when a silicon wafer is processed as the substrate 2, it is preferable that the overlapping portion of the rod-like electrode 14 is circular as shown in FIG.

上記において、各絶縁管15は、その根元部分(すなわち電気的に連結されいる側)が例えばOリング5c等の絶縁物を介して片持ち支持されるように構成される。Oリング5cは、処理室1の側壁を貫通する貫通孔5dに取り付けられている。処理室1内の気密を確保するためにはOリング5cは多重に取り付けることが好ましい。   In the above, each insulating tube 15 is configured such that its root portion (that is, the electrically connected side) is cantilevered via an insulator such as an O-ring 5c. The O-ring 5 c is attached to a through hole 5 d that penetrates the side wall of the processing chamber 1. In order to ensure airtightness in the processing chamber 1, it is preferable that the O-ring 5 c be attached in multiple.

また、上述の各絶縁管15の根元部分には、パージポート5eから、加圧されたHeガスあるいはArガス等の不活性ガスがパージされる。これにより、反応ガスや原料ガスが棒状電極14の根元部(すなわち電気的に連結されている側)に入り込まないように構成されている。   Further, an inert gas such as pressurized He gas or Ar gas is purged from the purge port 5e at the root portion of each of the insulating pipes 15 described above. Thereby, it is comprised so that a reaction gas and source gas may not enter into the base part (namely, the side electrically connected) of the rod-shaped electrode 14. FIG.

くし型電極5a,5bには、絶縁トランス70の二次側出力71が電気的に接続される。 そして、くし型電極5a,5bには、高周波電圧が印加される。これにより、くし型電極5a,5bの間には高周波の電界が加わり、対向電極5の上面領域及び下面領域に存在する反応ガスをプラズマ励起することが出来る。   A secondary output 71 of the insulating transformer 70 is electrically connected to the comb electrodes 5a and 5b. A high frequency voltage is applied to the comb electrodes 5a and 5b. As a result, a high-frequency electric field is applied between the comb electrodes 5a and 5b, and the reaction gas existing in the upper surface region and the lower surface region of the counter electrode 5 can be plasma-excited.

(2)半導体装置の製造方法
続いて、図4及び図5を用いて、本発明の一実施の形態における半導体装置の製造方法の一工程としての基板処理工程を説明する。なお、本基板処理工程は、上述した基板処理装置により実施される。
(2) Manufacturing Method of Semiconductor Device Next, a substrate processing step as one step of the manufacturing method of the semiconductor device in one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This substrate processing step is performed by the substrate processing apparatus described above.

(a)基板の搬入(S1)
まず、処理台20を、図1にて実線で示す位置まで下降させて、突き上げピン62をサセプタ21の表面から突出させる。その後、ゲートバルブ60を開放させ、基板2を処理室1へ搬入し、突き上げピン62に基板2を支持させる。その後、昇降手段24を作動させ、処理台20を、図1にて点線で示す基板処理位置まで上昇させる。
(A) Loading board (S1)
First, the processing table 20 is lowered to the position indicated by the solid line in FIG. 1 and the push-up pin 62 is protruded from the surface of the susceptor 21. Thereafter, the gate valve 60 is opened, the substrate 2 is carried into the processing chamber 1, and the substrate 2 is supported by the push-up pins 62. Thereafter, the elevating means 24 is operated to raise the processing table 20 to the substrate processing position indicated by the dotted line in FIG.

(b)処理室の排気(S2)
バルブ32、44、53、39、48、及びゲートバルブ60を閉め、バルブ38、44を開ける。そして、真空ポンプ54を作動させて、処理室1内の残留ガスを不活性ガスに置換する。なお、処理室1の内圧は、圧力コントローラ55により調整する。
その後、ヒータ22に通電することにより、基板2を所定温度に加熱する。
(B) Processing chamber exhaust (S2)
The valves 32, 44, 53, 39, 48 and the gate valve 60 are closed, and the valves 38, 44 are opened. Then, the vacuum pump 54 is operated to replace the residual gas in the processing chamber 1 with an inert gas. Note that the internal pressure of the processing chamber 1 is adjusted by the pressure controller 55.
Thereafter, the substrate 2 is heated to a predetermined temperature by energizing the heater 22.

(c)原料ガスの供給(S3)
続いて、圧送ライン27に不活性ガスを供給することにより、原料供給ユニット25内の液体原料28を気化器30へと供給し、気化器30にて原料ガスを生成させる。この際、不活性ガス供給管34から不活性ガスを気化器30に供給して、液体原料28の気化を促す。
(C) Supply of source gas (S3)
Subsequently, by supplying an inert gas to the pressure feed line 27, the liquid raw material 28 in the raw material supply unit 25 is supplied to the vaporizer 30, and the vaporizer 30 generates the raw material gas. At this time, an inert gas is supplied from the inert gas supply pipe 34 to the vaporizer 30 to promote the vaporization of the liquid raw material 28.

その後、バルブ38、47を閉め、バルブ32を開けて、原料ガス供給口3から処理室1内へと原料ガスを供給する。処理室1内に供給された原料ガスは、シャワーヘッド6により拡散され、処理台20上に支持されている基板2の表面に均一に供給され、基板2の表面に吸着する。   Thereafter, the valves 38 and 47 are closed, the valve 32 is opened, and the source gas is supplied from the source gas supply port 3 into the processing chamber 1. The source gas supplied into the processing chamber 1 is diffused by the shower head 6, supplied uniformly to the surface of the substrate 2 supported on the processing table 20, and adsorbed on the surface of the substrate 2.

(d)処理室の排気(S4)
その後、バルブ32を閉め、バルブ38を開け、処理室1内の残留ガスを不活性ガスに置換する。また、その際、バルブ39を開けて、気化器30にて発生した原料ガスを、処理室1に供給せずに排気管56へと直接排出する。なお、真空ポンプ54により排気される残留ガスからは、原料回収トラップ57を用いて原料ガス成分を回収する。
(D) Processing chamber exhaust (S4)
Thereafter, the valve 32 is closed, the valve 38 is opened, and the residual gas in the processing chamber 1 is replaced with an inert gas. At that time, the valve 39 is opened, and the raw material gas generated in the vaporizer 30 is directly discharged to the exhaust pipe 56 without being supplied to the processing chamber 1. A raw material gas component is recovered from the residual gas exhausted by the vacuum pump 54 using a raw material recovery trap 57.

(e)反応ガスの供給(S5)
続いて、バルブ38を閉め、バルブ44を開けて、反応ガス供給口4から処理室1内へと反応ガスを供給する。処理室1内に供給された反応ガスは、シャワーヘッド6により拡散され、処理台20上に支持されている基板2の表面に均一に供給される。
(E) Supply of reaction gas (S5)
Subsequently, the valve 38 is closed, the valve 44 is opened, and the reaction gas is supplied from the reaction gas supply port 4 into the processing chamber 1. The reaction gas supplied into the processing chamber 1 is diffused by the shower head 6 and is uniformly supplied to the surface of the substrate 2 supported on the processing table 20.

(f)反応ガスのプラズマ化(S6)
続いて、絶縁トランス70を用いて、対向電極5を構成するくし型電極5a,5bに、高周波電圧を印加する。これにより、対向電極5の上面領域、及び下面領域に存在する反応ガスをプラズマ励起する。
(F) Plasmaization of reaction gas (S6)
Subsequently, a high frequency voltage is applied to the comb electrodes 5 a and 5 b constituting the counter electrode 5 using the insulating transformer 70. As a result, the plasma of the reactive gas existing in the upper surface region and the lower surface region of the counter electrode 5 is excited.

なお、基板2の表面に供給されるプラズマ励起された反応ガスの密度は、対向電極5と基板2との距離に依存する。図5は、対向電極から基板までの距離と、基板上でのプラズマ密度との関係を例示するグラフ図である。すなわち、処理台20の高さを調整することにより、基板2上におけるプラズマ密度を調整することが可能である。   Note that the density of the plasma-excited reactive gas supplied to the surface of the substrate 2 depends on the distance between the counter electrode 5 and the substrate 2. FIG. 5 is a graph illustrating the relationship between the distance from the counter electrode to the substrate and the plasma density on the substrate. That is, it is possible to adjust the plasma density on the substrate 2 by adjusting the height of the processing table 20.

以上の結果、基板2の表面に吸着している原料ガスと、プラズマ励起された反応ガスとが反応し、基板2の表面に薄膜が形成される。
(g)処理室の排気(S7)
その後、対向電極5を構成するくし型電極5a,5bに対する高周波電圧の印加を停止し、反応ガスのプラズマ励起を中断する。そして、バルブ44を閉め、バルブ47を開け、処理室1内の残留ガスを不活性ガスに置換する。その際、バルブ48を開け、反応ガスを処理室1に供給せずに排気管56へと直接排出する。
As a result, the source gas adsorbed on the surface of the substrate 2 reacts with the plasma-excited reaction gas, and a thin film is formed on the surface of the substrate 2.
(G) Processing chamber exhaust (S7)
Thereafter, the application of the high frequency voltage to the comb electrodes 5a and 5b constituting the counter electrode 5 is stopped, and the plasma excitation of the reaction gas is interrupted. Then, the valve 44 is closed, the valve 47 is opened, and the residual gas in the processing chamber 1 is replaced with an inert gas. At that time, the valve 48 is opened, and the reaction gas is directly discharged to the exhaust pipe 56 without being supplied to the processing chamber 1.

(h)サイクルの繰り返し(S8)
続いて、上述の(c)から(g)までの工程を複数回繰り返し、基板2の表面上に所望の膜圧の薄膜を形成する。
(H) Repeat cycle (S8)
Subsequently, the steps (c) to (g) described above are repeated a plurality of times to form a thin film having a desired film pressure on the surface of the substrate 2.

(i)基板の搬出(S9)
基板2の表面上に所望の膜圧の薄膜が形成されたら、処理台20を図1にて実線で示す位置まで下降させて、突き上げピン62に基板2を支持させる。そして、バルブ47を閉じた後、ゲートバルブ60を開けて、処理室1から基板2を搬出して、半導体製造装置の一工程としての基板処理工程を完了する。
(I) Unloading the substrate (S9)
When a thin film having a desired film pressure is formed on the surface of the substrate 2, the processing table 20 is lowered to a position indicated by a solid line in FIG. 1, and the substrate 2 is supported by the push-up pins 62. Then, after closing the valve 47, the gate valve 60 is opened, the substrate 2 is unloaded from the processing chamber 1, and the substrate processing step as one step of the semiconductor manufacturing apparatus is completed.

上記において、薄膜形成工程をCVD法により行う場合には、基板2の温度を原料ガスが自己分解する程度の温度帯域となるように制御する。この場合、原料ガスが熱分解し、基板2上に数〜数十Å(2、3〜数原子層)程度の薄膜が形成される。その後、供給した反応ガスをプラズマ化すると、プラズマ化した反応ガスの活性種により、基板2上に形成された数〜数十Åの薄膜から炭素原子(C)や水素原子(H)などの不純物が除去される。   In the above, when the thin film forming step is performed by the CVD method, the temperature of the substrate 2 is controlled so as to be in a temperature range in which the source gas is self-decomposed. In this case, the raw material gas is thermally decomposed, and a thin film of about several to several tens of kilometers (2, 3 to several atomic layers) is formed on the substrate 2. After that, when the supplied reaction gas is converted into plasma, impurities such as carbon atoms (C) and hydrogen atoms (H) are generated from several to several tens of liters of thin film formed on the substrate 2 due to the active species of the converted reaction gas. Is removed.

また、薄膜形成工程をALD法により行う場合には、基板2の温度を原料ガスが自己分解しない程度の温度帯域となるように制御する。この場合、原料ガスは熱分解することなく基板2上に吸着する。その後、供給した反応ガスをプラズマ化すると、反応ガスをプラズマ化すると、基板2上に吸着した原料と、プラズマ化した反応ガスの活性種とが反応し、基板2上に1Å以下の(1原子層以下)程度の薄膜が形成される。なお、このとき、反応ガスの活性種により、薄膜中に混入する炭素原子(C)及び水素原子(H)等の不純物を脱離することが出来る。   Further, when the thin film forming step is performed by the ALD method, the temperature of the substrate 2 is controlled so as to be a temperature range in which the source gas does not self-decompose. In this case, the source gas is adsorbed on the substrate 2 without being thermally decomposed. After that, when the supplied reaction gas is turned into plasma, when the reaction gas is turned into plasma, the raw material adsorbed on the substrate 2 reacts with the active species of the reaction gas turned into plasma, and the substrate 2 has 1 kg or less (one atom). A thin film of about a layer or less) is formed. At this time, impurities such as carbon atoms (C) and hydrogen atoms (H) mixed in the thin film can be eliminated by the active species of the reaction gas.

なお、本発明の一実施形態において、薄膜形成工程をCVD法により行う場合の具体的条件としては、例えばHfO膜を成膜する場合には、処理温度が350〜500℃、処理圧力50〜200Pa、液体原料28としてHf(MMP)(Hf(OC(CHCHOCH:テトラキス(1−メトキシ−2−メチル−2−プロポキシ)−ハーフニウム)、供給流量0.01〜0.1sccmを、反応ガスとしてO、供給流量500〜1500sccmとすることが出来る。 In one embodiment of the present invention, specific conditions for performing the thin film forming step by the CVD method include, for example, when a HfO 2 film is formed, a processing temperature of 350 to 500 ° C., a processing pressure of 50 to 200 Pa, Hf (MMP) 4 (Hf (OC (CH 3 ) 2 CH 2 OCH 3 ) 4 : tetrakis (1-methoxy-2-methyl-2-propoxy) -halfnium) as liquid raw material 28, supply flow rate 0. 01 to 0.1 sccm can be set to O 2 as a reaction gas and a supply flow rate of 500 to 1500 sccm.

また、本発明の一実施形態において、薄膜形成工程をALD法により行う場合の具体的条件としては、例えばRu膜を成膜する場合には、処理温度が150〜300℃、処理圧力10〜200Pa、液体原料28としての有機金属液体原料として、Ru(C)((CH)C):DER(2,4ジメチルペンタジエニルエチルシクロペンタジエニルルテニウム)、供給流量0.01〜0.1sccmを、反応性ガスとしては、水素、酸素、あるいはアンモニア等を供給流量500〜1500sccmとすることが出来る。 In one embodiment of the present invention, specific conditions for performing the thin film formation step by the ALD method include, for example, when forming a Ru film, a processing temperature of 150 to 300 ° C., a processing pressure of 10 to 200 Pa. As an organic metal liquid raw material as the liquid raw material 28, Ru (C 2 H 5 C 5 H 4 ) ((CH 3 ) C 5 H 5 ): DER (2,4 dimethylpentadienylethylcyclopentadienylruthenium) The supply flow rate of 0.01 to 0.1 sccm can be set to a supply flow rate of 500 to 1500 sccm of hydrogen, oxygen, ammonia, or the like as the reactive gas.

(3)本発明の一実施形態による効果
本発明の一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(3) Effects According to One Embodiment of the Invention According to one embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.

(a)プラズマ源として、従来の平行平板方式の容量結合型放電プラズマ(CCP)源を用いる場合には、基板2と対向電極5との間に電界が加わってしまう。そのため、プラズマガス中に存在するイオンや電子が基板に衝突し、薄膜を形成する際の下地を損傷させてしまうという問題があった。
これに対し、本発明の一実施形態によれば、基板2と対向電極5との間に電界が加わらないため、プラズマ化された反応ガス中に存在するイオンや電子が、電界に加速されて基板2に衝突することがない。従って、プラズマによる基板2の損傷が少ない基板処理装置、及び半導体製造方法を提供することが出来る。
(A) When a conventional parallel plate capacitively coupled discharge plasma (CCP) source is used as the plasma source, an electric field is applied between the substrate 2 and the counter electrode 5. For this reason, there is a problem that ions and electrons existing in the plasma gas collide with the substrate and damage the base when the thin film is formed.
On the other hand, according to one embodiment of the present invention, since an electric field is not applied between the substrate 2 and the counter electrode 5, ions and electrons existing in the plasma reaction gas are accelerated by the electric field. There is no collision with the substrate 2. Therefore, it is possible to provide a substrate processing apparatus and a semiconductor manufacturing method in which the substrate 2 is less damaged by plasma.

(b)プラズマを用いて基板2上に金属膜を成膜する際に、対向電極5の表面にも金属膜が成膜される場合がある。その場合、くし型電極5a,5b間の電界が、対向電極5の表面に成膜された金属膜により遮蔽されてしまい、プラズマを生成できなくなる恐れがある。
これに対し、本発明の一実施形態によれば、くし型電極5a,5bを構成する各棒状電極14は、絶縁管15で覆われている。そのため、仮に、棒状電極14を覆う絶縁管15の表面に金属膜が成膜されたとしても、くし型電極5a,5bの間の空間容量を保つことができ、安定してプラズマを生成させ続けることが出来る。
(B) When a metal film is formed on the substrate 2 using plasma, a metal film may also be formed on the surface of the counter electrode 5. In this case, the electric field between the comb electrodes 5a and 5b is shielded by the metal film formed on the surface of the counter electrode 5, and there is a possibility that plasma cannot be generated.
On the other hand, according to one embodiment of the present invention, each rod-like electrode 14 constituting the comb electrodes 5a and 5b is covered with the insulating tube 15. Therefore, even if a metal film is formed on the surface of the insulating tube 15 covering the rod-shaped electrode 14, the space capacity between the comb electrodes 5a and 5b can be maintained, and plasma can be generated stably. I can do it.

(c)本発明の一実施形態によれば、くし型電極5a,5bを覆う絶縁管15の先端部は球状に封止されている。このように球状に封止することにより、プラズマの集中を防ぎ、絶縁管15の耐久性を高めることが出来る。 (C) According to one embodiment of the present invention, the tip of the insulating tube 15 covering the comb electrodes 5a and 5b is sealed in a spherical shape. By sealing in a spherical shape in this way, concentration of plasma can be prevented and durability of the insulating tube 15 can be enhanced.

(d)本発明の一実施形態によれば、成膜初期段階においては、基板2の表面に原料ガスが予め吸着した状態で反応が開始される。従って、インキュベーションタイムが発生せず、基板処理工程の生産性を向上させることが可能となる。 (D) According to one embodiment of the present invention, in the initial stage of film formation, the reaction is started with the source gas adsorbed on the surface of the substrate 2 in advance. Therefore, incubation time does not occur, and the productivity of the substrate processing process can be improved.

(e)本発明の一実施形態によれば、原料ガスとプラズマ活性化した反応ガスを交互に供給するため、段差被覆性、密着性に優れ、生産性が高い半導体装置の製造方法の一工程としての基板処理工程を提供することが出来る。 (E) According to one embodiment of the present invention, since the source gas and the plasma activated reaction gas are alternately supplied, one step of the method for manufacturing a semiconductor device having excellent step coverage and adhesion and high productivity The substrate processing process can be provided.

<本発明の好ましい態様>
以下に本発明の望ましい態様について付記する。
<Preferred embodiment of the present invention>
Hereinafter, desirable aspects of the present invention will be additionally described.

第1の態様は、基板を処理するための処理室と、前記処理室内に原料ガスを供給するための原料ガス供給口と、前記処理室内に反応ガスを供給するための反応ガス供給口と、少なくとも一組以上の対向するくし型電極により構成され、前記くし型電極に高周波電圧を加えることにより前記反応ガスをプラズマ化するためのプラズマ生成部と、を有し、前記プラズマ生成部は、前記基板と前記反応ガス供給口との間に配置されており、前記プラズマ生成部を構成するくし型電極は、先端が球形状に封止された絶縁管にそれぞれ覆われており、前記絶縁管は、Oリングを介して前記トランスとの接続側が片持ちに支持されており、前記絶縁管の支持部分の周辺は不活性ガスによりパージされている基板処理装置である。   A first aspect includes a processing chamber for processing a substrate, a raw material gas supply port for supplying a raw material gas into the processing chamber, a reactive gas supply port for supplying a reactive gas into the processing chamber, A plasma generator configured to form at least one pair of opposing comb electrodes and plasmatizing the reaction gas by applying a high frequency voltage to the comb electrodes, and the plasma generator includes the Comb electrodes disposed between the substrate and the reaction gas supply port, and the comb-shaped electrodes constituting the plasma generation unit are each covered with an insulating tube whose tip is sealed in a spherical shape, and the insulating tube is The substrate processing apparatus is such that the connection side with the transformer is cantilevered via an O-ring, and the periphery of the supporting portion of the insulating tube is purged with an inert gas.

第2の態様は、第1の態様において、前記プラズマ生成部のくし型電極は、トランスの二次側出力に接続されており、接地されていない基板処理装置である。   A second mode is the substrate processing apparatus according to the first mode, wherein the comb-shaped electrode of the plasma generation unit is connected to the secondary side output of the transformer and is not grounded.

第3の態様は、第1または第2のいずれかの態様による基板処理装置により実施される半導体装置の製造方法であって、前記基板を前記処理室内へ搬入する工程と、前記基板上に供給されるプラズマ密度を最適化するように、前記基板と前記プラズマ生成部との距離を調整する工程と、前記処理室内に原料ガスを供給して前記基板に吸着させる工程と、前記処理室内に反応ガスを供給する工程と、前記プラズマ生成部のくし型電極に高周波電圧を加えることにより前記反応ガスをプラズマ化させる工程と、を1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すことにより、前記基板上に所望膜厚の薄膜を形成する工程と、前記薄膜形成後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法である。   A third aspect is a method of manufacturing a semiconductor device implemented by the substrate processing apparatus according to the first or second aspect, the step of carrying the substrate into the processing chamber, and the supply onto the substrate Adjusting the distance between the substrate and the plasma generation unit so as to optimize the plasma density, supplying the source gas into the processing chamber and adsorbing it to the substrate, and reacting in the processing chamber The step of supplying a gas and the step of turning the reaction gas into plasma by applying a high-frequency voltage to the comb-shaped electrode of the plasma generating unit are set as one cycle, and this cycle is repeated a plurality of times, whereby a desired value is formed on the substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a thin film having a thickness; and a step of unloading the substrate after the formation of the thin film from the processing chamber.

本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の断面概略図(正面)である。It is a section schematic diagram (front) of a substrate processing device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の断面概略図(側面)である。It is a section schematic diagram (side) of a substrate processing device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかるプラズマ生成部としての対向電極の概要構成図であり、(a)はトランスが接続された一対のくし型電極の概要構成図であり、(b)はくし型電極が備える棒状電極、及び棒状電極を覆う絶縁体の断面拡大図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic block diagram of the counter electrode as a plasma production | generation part concerning one Embodiment of this invention, (a) is a schematic block diagram of a pair of comb electrode to which the transformer was connected, (b) It is a cross-sectional enlarged view of a rod-shaped electrode provided and an insulator covering the rod-shaped electrode. 本発明の一実施の形態における半導体装置の製造方法の一工程としての、ALD法に基づく基板処理工程図である。It is a substrate processing process figure based on ALD method as 1 process of the manufacturing method of the semiconductor device in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における対向電極から基板までの距離と、基板上でのプラズマ密度との関係を例示するグラフ図である。It is a graph which illustrates the relationship between the distance from a counter electrode to a board | substrate in one embodiment of this invention, and the plasma density on a board | substrate.

符号の説明Explanation of symbols

1 処理室
2 基板
3 原料ガス供給口
4 反応ガス供給口
5 対向電極(プラズマ生成部)
5a,b くし型電極
5c Oリング
15 絶縁管
70 絶縁トランス
71 二次側出力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing chamber 2 Substrate 3 Raw material gas supply port 4 Reaction gas supply port 5 Counter electrode (plasma generation part)
5a, b Comb electrode 5c O-ring 15 Insulating tube 70 Insulating transformer 71 Secondary output

Claims (1)

基板を処理するための処理室と、
前記処理室内に原料ガスを供給するための原料ガス供給口と、
前記処理室内に反応ガスを供給するための反応ガス供給口と、
少なくとも一組以上の対向するくし型電極により構成され、前記くし型電極に高周波電圧を加えることにより前記反応ガスをプラズマ化するためのプラズマ生成部と、
を有し、
前記プラズマ生成部は、前記基板と前記反応ガス供給口との間に配置されており、
前記プラズマ生成部を構成するくし型電極は、先端が球形状に封止された絶縁管にそれぞれ覆われており、
前記絶縁管は、Oリングを介して前記トランスとの接続側が片持ちに支持されており、前記絶縁管の支持部分の周辺は不活性ガスによりパージされている
ことを特徴とする基板処理装置。
A processing chamber for processing the substrate;
A source gas supply port for supplying source gas into the processing chamber;
A reaction gas supply port for supplying a reaction gas into the processing chamber;
A plasma generating unit that is composed of at least one pair of opposing comb-shaped electrodes, and converts the reactive gas into plasma by applying a high-frequency voltage to the comb-shaped electrodes;
Have
The plasma generation unit is disposed between the substrate and the reaction gas supply port,
The comb-shaped electrodes constituting the plasma generation unit are each covered with an insulating tube whose tip is sealed in a spherical shape,
The substrate processing apparatus, wherein the insulating tube is cantilevered on the connection side with the transformer via an O-ring, and the periphery of the supporting portion of the insulating tube is purged with an inert gas.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014509066A (en) * 2011-01-13 2014-04-10 クックジェ エレクトリック コリア カンパニー リミテッド Injection member used for semiconductor manufacturing and plasma processing apparatus having the same
WO2015136852A1 (en) * 2014-03-11 2015-09-17 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing device and film formation method
CN110911261A (en) * 2018-09-14 2020-03-24 株式会社国际电气 Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device, and recording medium

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014509066A (en) * 2011-01-13 2014-04-10 クックジェ エレクトリック コリア カンパニー リミテッド Injection member used for semiconductor manufacturing and plasma processing apparatus having the same
JP2016028425A (en) * 2011-01-13 2016-02-25 クックジェ エレクトリック コリア カンパニー リミテッド Injection member used for manufacturing semiconductor, plasma processing apparatus using the same and method of manufacturing semiconductor device
WO2015136852A1 (en) * 2014-03-11 2015-09-17 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing device and film formation method
JP2015188061A (en) * 2014-03-11 2015-10-29 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing device and film deposition method
KR20160130994A (en) * 2014-03-11 2016-11-15 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Plasma processing device and film formation method
KR102217492B1 (en) 2014-03-11 2021-02-19 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Plasma processing device and film formation method
CN110911261A (en) * 2018-09-14 2020-03-24 株式会社国际电气 Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device, and recording medium
KR20200031498A (en) * 2018-09-14 2020-03-24 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device, and recording medium
KR102210314B1 (en) * 2018-09-14 2021-01-29 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device, and recording medium
CN110911261B (en) * 2018-09-14 2022-06-10 株式会社国际电气 Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device, and recording medium

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