JP2008075182A

JP2008075182A - シリコン酸化膜の成膜方法および装置

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Publication number: JP2008075182A
Application number: JP2007291881A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Hongo; 俊明本郷
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: JP4931770B2

Abstract

【課題】プラズマＣＶＤによりシリコン酸化膜を成膜する際に、熱酸化膜に匹敵する良好な膜質を得ることができるシリコン酸化膜の成膜方法および成膜装置を提供すること。
【解決手段】シリコン含有ガスおよび酸素含有ガス以外に、水素ガスを処理室内に導入して、処理室内に水素を含有するプラズマを生成する工程を有し、高周波アンテナにより前記誘電体壁を介して前記処理室内に高密度の誘導結合プラズマを形成し、この高密度の誘導結合プラズマによりシリコン酸化膜を形成するとともに、プラズマ中のＨとシリコン酸化膜中のＳｉとを反応させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の基板上に、プラズマＣＶＤによりシリコン酸化膜を成膜するシリコン酸化膜の成膜方法および成膜装置に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の製造においては、ガラス製の矩形のＬＣＤ基板の表面に、プラズマ雰囲気の下で所定の導電性の薄膜や、例えば酸化シリコン膜（ＳｉＯ_２）などの絶縁膜を成膜する、いわゆるプラズマＣＶＤ処理を行っている。

このプラズマＣＶＤ処理においては、集積度が高くなり微細な処理が必要とされる今日、高密度プラズマを発生できるＩＣＰ（誘導結合型）プラズマＣＶＤ装置、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置などを用いている。

たとえば、シリコン酸化膜を成膜する場合、モノシランと酸素、モノシランと亜酸化窒素、またはＴＥＯＳ気化ガス等を成膜ガスとして、プラズマ処理室内に導入し、高密度プラズマを発生させ、処理室内のＬＣＤ基板に、シリコン酸化膜を堆積させて成膜している。

しかしながら、上述したプラズマＣＶＤによりシリコン酸化膜を成膜した場合には、界面準位密度（Ｄｉｔ）が５×１０^１１程度と高く、膜質が良好でないといった問題点がある。

熱酸化により例えば１０００℃の温度でシリコン酸化膜を成膜した場合には、界面準位密度（Ｄｉｔ）を５×１０^１０程度と低くすることができ、良好な膜質が得られるが、ＬＣＤ基板のようにガラス製の場合には、１０００℃の温度では、軟化のおそれがあるため、熱ＣＶＤを用いることができない。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、プラズマＣＶＤによりシリコン酸化膜を成膜する際に、熱酸化膜に匹敵する良好な膜質を得ることができるシリコン酸化膜の成膜方法および成膜装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、
基板を載置する載置台を有する処理室と、その上のアンテナ室とに区画された、真空排気可能な金属製のハウジングと、前記処理室と前記アンテナ室とを区画する誘電体壁と、前記アンテナ室に前記誘電体壁に沿って設けられ、高周波電力が供給される高周波アンテナと、前記誘電体壁の下側に設けられ、処理室内にガスを導入するシャワーヘッドとを有するプラズマＣＶＤ装置を用い、処理室内にシリコン含有ガスおよび酸素含有ガスを導入してこれらガスのプラズマを生成し、基板にシリコン酸化膜を堆積して成膜するシリコン酸化膜の成膜方法であって、
前記シリコン含有ガスおよび酸素含有ガス以外に、水素ガスを処理室内に導入して、処理室内に水素を含有するプラズマを生成する工程を有し、
前記高周波アンテナにより前記誘電体壁を介して前記処理室内に高密度の誘導結合プラズマを形成し、この高密度の誘導結合プラズマによりシリコン酸化膜を形成するとともに、プラズマ中のＨとシリコン酸化膜中のＳｉとを反応させることを特徴とするシリコン酸化膜の成膜方法が提供される。

この場合に、前記シャワーヘッドは、中心部に設けられたシリコン含有ガス導入用の第１のシャワーヘッドと、その周囲に設けられた酸素含有ガスおよび水素ガス導入用の第２のシャワーヘッドとを有することが好ましい。

ここで、前記水素ガスを導入する工程は、前記プラズマの生成を停止することなく、シリコン含有ガスを停止し、その後に実施してもよいし、前記プラズマの生成を停止した直後に、シリコン含有ガスを停止し、その後に実施してもよい。さらに、前記基板は矩形状をなす場合に、前記高周波アンテナとして、給電部材を中心として略正方形をなす４つの分岐アンテナ部を有し、全体として略正方形の形状に形成されており、これら分岐アンテナに給電部材を介して高周波電力が印加され、各分岐アンテナ部は、前記給電部から外方に延び、外側コーナーの分岐部から２つの三角形部に分岐されており、これら三角形部は前記分岐部から三角形を描きながら順次渦巻き状に形成され、これら三角形部の終端に、接地点が形成されているものを用いることが好ましい。

本発明の第２の観点によれば、
プラズマＣＶＤにより基板にシリコン酸化膜を堆積して成膜するシリコン酸化膜の成膜装置であって、
基板を載置する載置台を有する処理室と、その上のアンテナ室とに区画された、真空排気可能な金属製のハウジングと、
前記処理室と前記アンテナ室とを区画する誘電体壁と、
前記アンテナ室に前記誘電体壁に沿って設けられ、高周波電力が供給される高周波アンテナと、
前記誘電体壁の下側に設けられ、処理室内にガスを導入するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドを介して前記処理室内にシリコン含有ガスおよび酸素含有ガスを供給する成膜ガス供給手段と、
前記シャワーヘッドを介して前記処理室内に水素ガスを供給する水素ガス供給手段と
を具備し、
前記高周波アンテナにより前記誘電体壁を介して前記処理室内に高密度の誘導結合プラズマが形成され、シリコン含有ガスおよび酸素含有ガスのプラズマによりシリコン酸化膜を形成するとともに、水素ガスのプラズマによりプラズマ中のＨとシリコン酸化膜中のＳｉとを反応させることを特徴とするシリコン酸化膜の成膜装置が提供される。

ここで、前記シリコン含有ガスの導入を停止した後、処理室内に水素ガスを導入するように前記水素ガス導入手段を制御する制御機構を有することが好ましい。この場合には、前記制御機構は、前記シリコン含有ガスおよび酸素含有ガスのプラズマの生成を停止することなく、シリコン含有ガスを停止し、その後に水素ガスを導入するように前記水素ガス導入手段を制御してもよいし、前記シリコン含有ガスおよび酸素含有ガスのプラズマの生成を停止した直後に、シリコン含有ガスを停止し、その後に水素ガスを導入し、前記プラズマ生成手段により水素ガスを含有するプラズマを生成するように前記水素ガス導入手段を制御してもよい。さらに、前記基板は矩形状をなす場合に、前記高周波アンテナとして、給電部材を中心として略正方形をなす４つの分岐アンテナ部を有し、全体として略正方形の形状に形成されており、これら分岐アンテナに給電部材を介して高周波電力が印加され、各分岐アンテナ部は、前記給電部から外方に延び、外側コーナーの分岐部から２つの三角形部に分岐されており、これら三角形部は前記分岐部から三角形を描きながら順次渦巻き状に形成され、これら三角形部の終端に、接地点が形成されているものを用いることが好ましい。

本発明によれば、処理室内にシリコン含有ガスおよび酸素含有ガスを導入し、プラズマを生成し、基板にシリコン酸化膜を堆積して成膜するプラズマＣＶＤによる成膜処理の際に、水素ガスを処理室内に導入し、水素ガス含有プラズマを形成する。水素含有プラズマ中の水素は形成されたシリコン酸化膜のシリコンと結びつき、膜の欠陥を埋めることができるので、膜質を良好にすることができる。

この場合に、プラズマとして低密度プラズマを用いた場合、膜質を向上させるための水素ガス含有プラズマ処理の時間が長くなり、スループットの観点から成膜処理室における水素ガス含有プラズマ処理が困難になる場合も生じるが、プラズマとして高密度プラズマを用いることにより、プラズマ粒子の衝突回数が多く、反応性を高くすることができるので、成膜処理室内での短時間の水素ガス含有プラズマの処理で確実に膜質を向上させることができる。

また、水素ガスの導入時期は問わず、シリコン含有ガスおよび酸素含有ガスと同時に導入してもよいが、水素含有プラズマにより膜の欠陥を埋める効果を発揮するためには、成膜のためのシリコン含有ガスを停止後に水素ガスを導入するほうが好ましい。

本発明において、シリコン含有ガスとしては、モノシラン（ＳｉＨ_４）ガス、ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）気化ガスを好適に用いることができ、その流量は１０〜５００ｓｃｃｍが好ましい。また、酸素含有ガスとしては、酸素ガス、亜酸化窒素ガスを好適に用いることができ、その流量は１０〜２０００ｓｃｃｍが好ましい。さらに、水素ガスの流量は１０〜１０００ｓｃｃｍが好ましい。

本発明によれば、処理室内にシリコン含有ガスおよび酸素含有ガスを導入し、プラズマを生成し、基板にシリコン酸化膜を堆積して成膜するプラズマＣＶＤによる成膜処理の際に、水素ガスを処理室内に導入し、水素ガス含有プラズマを形成するので、水素含有プラズマ中の水素が形成されたシリコン酸化膜のシリコンと結びつき、膜の欠陥を埋めることができ、膜質を良好にすることができる。

この場合に、プラズマとして高密度プラズマを用いることにより、プラズマ粒子の衝突回数が多く、反応性を高くすることができるので、成膜処理室内での短時間の水素ガス含有プラズマの処理で確実に膜質を向上させることができる。

また、成膜のためのシリコン含有ガスを停止後に水素ガスを導入して水素ガス含有プラズマを生成させることにより、一層膜質の良好なシリコン酸化膜を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明が適用されるＬＣＤ基板用成膜処理システムの平面図である。
このＬＣＤ基板用成膜処理システムは、複数例えば２５枚の基板Ｇを収容するカセットＣを載置し、大気雰囲気に維持されるカセットステーション１と、ロードロック室３と、カセットＣとロードロック室３との間で基板Ｇの受け渡しを行う搬送機構２と、搬送機構２と反対側でロードロック室３に連接された矩形状の搬送室４と、搬送室４に連接され基板Ｇを予備加熱するためのヒートバッファ装置６と、搬送室４に連接されプラズマＣＶＤにより基板Ｇ上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）を成膜するプラズマＣＶＤ装置７とを有している。

ロードロック室３と外側の大気雰囲気とを連通する開口部、ロードロック室３と搬送室４との間、搬送室４とヒートバッファ装置６との間、搬送室４とプラズマＣＶＤ装置７との間にはゲートバルブ８が設けられている。

搬送室４、ヒートバッファ装置６、およびプラズマＣＶＤ装置７は、真空雰囲気に維持される。また、ロードロック室３は、大気側との間で基板Ｇの受け渡しを行う際には大気雰囲気に維持され、真空雰囲気の搬送室４との間で基板Ｇの受け渡しを行う際には真空雰囲気に維持される。

搬送室４内には多関節アーム５が設けられており、この多関節アーム５がロードロック室３、ヒートバッファ装置６、およびプラズマＣＶＤ装置７に対する基板Ｇの受け渡しを行う。

このような成膜処理システムにおいては、まずカセットＣの例えば２５枚の基板Ｇを搬送機構２によりロードロック室３に搬入し、その後、大気側のゲートバルブ８を閉じ、ロードロック室３内を真空排気する。そして、ロードロック室３の搬送室４側のゲートバルブ８を開け、多関節アーム５によりロードロック室３からヒートバッファ装置６に装入され、ヒートバッファ装置６で予備加熱された基板Ｇが多関節アーム５により順次プラズマＣＶＤ装置７に搬送されてシリコン酸化膜の成膜処理が行われる。この際に、ヒートバッファ機構６は複数枚、例えば６枚の基板を装入することが可能となっている。処理後の基板Ｇは順次ロードロック室３に戻され、２５枚の基板の処理が終了してロードロック室３に戻された時点で、搬送室側のゲートバルブ８を閉じ、ロードロック室３内を大気雰囲気にする。そして、大気側のゲートバルブ８が開かれ、搬送機構２によりロードロック室３内の２５枚の基板ＧがカセットＣに戻される。

次に、本発明が実施されるプラズマＣＶＤ装置７について説明する。
このプラズマＣＶＤ処理装置７は、誘導結合型（ＩＰＣ）プラズマ生成機構を有している。このプラズマＣＶＤ装置７は、図２に示すように、導電性材料、例えばアルミニウムからなる気密なハウジング１０を備えている。この気密なハウジング１０内は、導電性材料、例えばセラミックスや石英からなる誘電体壁１１を介して、上下に仕切られ、上側にアンテナ室１２が、下側に処理室１３が区画されている。また、このハウジング１０は、接地線１４によりハウジング全体が接地されている。

アンテナ室１２内には、誘電体壁１１に沿って配置された高周波アンテナ１５が設けられている。この高周波アンテナ１５は、図３に示すように、全体として略正方形の形状に形成されていると共に、それぞれ別体に構成された略正方形のユニット、すなわち、第１分岐アンテナ部１６、第２分岐アンテナ部１７、第３分岐アンテナ部１８、および第４分岐アンテナ部１９から構成されている。

これら第１ないし第４分岐アンテナ部１６〜１９の中心には、給電部材２０が配置され、アンテナ室１２の上方に延在されている。給電部材２０とハウジング１０との間には、絶縁性を有する気密部材２１が介装されている。なお、給電部材２０を貫通して形成された第１ガス供給管３３については、後述する。

これら第１ないし第４分岐アンテナ部１６〜１９のうち、第１分岐アンテナ部１６を例に挙げ説明すると、図３に示すように、第１分岐アンテナ部１６は、給電部材２０に接続された結合部２１から外方に延在され、コーナーの分岐部２２において２つ三角形部２３，２４に分岐されている。これら２つの三角形部２３，２４は、それぞれ、分岐部２２から三角形を描きながら順次渦巻き状に形成され、これら三角形部２３，２４の終端には、接地点２５，２６が形成されている。したがって、後述するように、高周波アンテナ１５に所定の高周波電力が印加された場合、その高周波電流は、第１ないし第４分岐アンテナ部１６〜１９の延在・分岐方向に沿って流されるため、各分岐アンテナ部に流れる電流の方向が一方向に統一され、各分岐アンテナ部の間で、電気的な相互干渉が生起されることがない。これにより、処理室１３内に均一な磁界を形成し、均一な高密度プラズマを励起することができる。

また、三角形部２３，２４の終端に形成された接地点２５，２６には、図２に示すように、ハウジング１０との間に、複数の接地部材２７が接続されている。これにより、第１ないし第４分岐アンテナ部１６〜１９の終端は、それぞれ、接地部材２７、ハウジング１０、および接地線１４により接地されている。

さらに、第１ないし第４分岐アンテナ部１６〜１９のための給電部材２０には、マッチングボックス２８を介してＲＦ電源２９が接続されている。これにより、このＲＦ電源２９から、誘導結合プラズマを発生させるのに十分な出力をもった高周波電力、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給されるようになっている。

さらに、アンテナ室１２の側壁には、プラズマの励起を抑制するガス、例えば、ＳＦ_６を供給するための供給管３０と、これを排出するための排出管３１とが設けられている。これにより、供給管３０を介してＳＦ_６が供給されると、アンテナ室１２内での不要なプラズマの励起を抑制することができ、高周波アンテナ１５の損傷を防止することができる。

処理室１３の上部の誘電体壁１１の下側には、プラズマ用成膜ガスを導入するための環状のシャワーヘッド３２が設けられ、このシャワーヘッド３２には、多数のガス拡散孔が形成されている。このシャワーヘッド３２には、上述した給電部材２０内に形成された第１ガス供給管３３が接続されており、第１ガス供給管３３の他端にはシリコン含有ガスであるモノシラン（ＳｉＨ_４）供給源４１が接続されている。したがって、ＳｉＨ_４供給源４１から、第１ガス供給管３３およびシャワーヘッド３２を介して、ＳｉＨ_４ガスが供給され、シャワーヘッド３２内のガス拡散孔を介して、処理室１２内の基板Ｇの上方に拡散されるようになっている。

また、シャワーヘッド３２に隣接して、プラズマ用の処理ガスを導入するためのシャワーヘッド３４が設けられ、このシャワーヘッド３４には、第２ガス供給管３５が接続されており、第２のガス供給管の他端にはＯ_２ガス供給源４１およびＨ_２ガス供給源４２が接続されている。したがって、Ｏ_２ガス供給源４１およびＨ_２ガス供給源４２から、第２ガス供給管３５およびシャワーヘッド３４を介して、Ｏ_２ガスおよびＨ_２ガスが供給可能となっており、これらのガスが処理室１３内の上部に拡散されるようになっている。

さらに、処理室１３内の底部近傍には、シャワーヘッド３４に対向するように、例えばセラミックや石英等の絶縁支持部材３６ａを介して、被処理基板であるＬＣＤ基板Ｇを載置するための載置台３６が設けられている。この載置台３６は、例えば表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウム等からなり、その内部には、例えばセラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等の温度制御機構、温度センサー等（いずれも図示せず）が設けられており、基板Ｇの温度を微細にかつ自動的に所定温度に維持することができるようになっている。載置台３６には、処理室内に搬入され載置台３６に載置された基板Ｇを保持するためのクランプ（図示せず）が設けられている。また、載置台３６は軸部材３６ｂを介して昇降機構（図示せず）に接続されており、昇降可能に構成される。また軸部材３６ｂを囲むように、載置台３６と処理室１３の底壁とを気密にシールするようにベローズ３８が設けられている。なお、載置台３６には、処理室１３内で生成されたプラズマを基板Ｇに引き込むための高周波電源が接続されていてもよい。

さらに、ハウジング１０の底面の側壁近傍部分には、複数の排気ポート３７が設けられ、これら排気ポート３７には排気管３７ａが接続されている。そして、排気管３７ａには、例えば真空ポンプ、ターボ分子ポンプ等の排気機構（図示せず）が設けられている。これにより、処理室１３内が所定の真空度まで真空引きされるようになっている。

次に、このように構成されたプラズマＣＶＤ処理装置７により、シリコン酸化膜をＬＣＤ基板Ｇ上に成膜方法について説明する。

基板Ｇが処理室１３内に搬入され、載置台３６に載置されてクランプされた後、図示しない排気機構により排気管３７ａを介して処理室１３内が排気され、例えば１０^−６Ｔｏｒｒ程度の高真空状態に保持される。

この所定の真空度になった後、処理室１３内には、ＳｉＨ_４ガス供給源４１から第１ガス供給管３３を介してからモノシランが導入されると共に、Ｏ_２ガス供給源４２から第２ガス供給管を介してＯ_２ガスが導入され、処理室１３内の圧力が１ｍＴｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒに保持される。

この時の流量は、ＳｉＨ_４ガスは、例えば１０〜５００ＳＣＣＭ、Ｏ_２ガスは、例えば１０〜２０００ＳＣＣＭに設定される。また、載置台３６に載置された基板Ｇは、例えば２００〜４５０℃の温度に保持される。

次いで、ＲＦ電源２９から高周波アンテナ１５に、周波数が例えば１３．５６ＭＨｚ、パワーが例えば５００Ｗ〜１０ｋＷの高周波電力が供給され、基板Ｇの上方に、ＳｉＨ_４ガス、Ｏ_２ガスのプラズマが形成され、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）が基板Ｇ上に堆積される。

この成膜処理を所定時間、例えば３０秒間行った後、成膜時のプラズマを停止することなく、または停止直後に、ＳｉＨ_４ガスの供給を停止し、Ｈ２ガス供給源４３から第２ガス供給管３５を介してＨ２ガスが処理室１３内に導入される。この時の流量は、例えば１０〜１０００ＳＣＣＭに設定される。このようにＨ２ガスが導入され、ＲＦ電源２９から高周波アンテナ１５に高周波電力が供給されることにより、Ｈ_２ガスを含むプラズマ、具体的にはＨ_２ガスとＯ_２ガスのプラズマが生成される。このように、Ｈ_２ガスを含むプラズマを生成させることにより、プラズマ中のＨと成膜されたシリコン酸化膜中のＳｉとが反応し、膜中の欠陥を埋める作用を果たす。したがって、膜質が良好な酸化シリコン膜が得られる。

この場合に、高周波アンテナ１５を用いて誘導結合によりプラズマを形成するので、高密度のプラズマを得ることができ、プラズマ粒子の衝突回数が多く、反応性を高くすることができるので、処理室１３内での短時間、例えば３０秒間程度のＨ_２ガス含有プラズマの処理で確実に膜質を向上させることができる。

次に、本発明に従って実際に成膜した結果について説明する。
高真空に保持された処理室１３内の載置台３６にＬＣＤ基板Ｇを載置し、ＳｉＨ_４ガスを１５０ＳＣＣＭ、Ｏ_２ガスを９００ＳＣＣＭの流量で導入し、処理室１３内の圧力を２０ｍＴｏｒｒとし、基板温度を３５０℃に保持した状態で、ＲＦ電源２９から高周波アンテナ１５に、周波数が１３．５６ＭＨｚ、パワーが６ｋＷの高周波電力を供給して誘導結合により処理室１３内にＳｉＨ_４ガス、Ｏ_２ガスのプラズマを生成させ、３０秒間成膜処理を行い、シリコン酸化膜を成膜した。その後、プラズマを停止することなく、ＳｉＨ_４ガスの供給を停止し、３００ＳＣＣＭの流量でＨ_２ガスを処理室１３内に導入し、Ｈ_２ガスとＯ_２ガスのプラズマを生成し、そのプラズマでの処理を３０秒間行った。

このようにして成膜処理を行った基板Ｇのシリコン酸化膜の状態を調査した結果、フロットバンド電圧Ｖfl＝−０．３Ｖ程度、界面準位密度Ｄit＝５×１０^１０程度と熱酸化膜に匹敵する良質な膜が形成されたことが確認された。これに対し、Ｈ_２ガスの導入を行わずに従来通りに成膜を行った場合には、フロットバンド電圧Ｖfl＝−２．０Ｖ程度、界面準位密度Ｄit＝５×１０^１１程度であった。この結果から、本発明の効果が確認された。

以上の実施の形態では、誘導結合型のプラズマＣＶＤ装置により高密度プラズマを生成したが、マイクロ波型のプラズマＣＶＤ装置によっても大掛かりな装置によらずに高密度プラズマを得ることができる。マイクロ波型のプラズマ処理装置は、図４の断面図、図５の平面図に示すように、マイクロ波電源５１から導波管５２およびマイクロ波キャビティー５３を介して処理室５０内にマイクロ波を導入し、高密度プラズマを形成する。キャビティー部分には石英等の誘電体部材５４が設けられている。なお、参照符号５５はシャワーヘッドである。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、プラズマ生成手段としては、上述した誘導結合型や、マイクロ波型のものに限らず、ＥＣＲ型のもの等種々のプラズマ生成手段を用いることができる。

また、上記実施の形態では、シリコン含有ガスとしてモノシランガスを用い、酸素含有ガスとして酸素ガスを用いたが、これに限るものではなく、シリコン含有ガスとしては、ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）気化ガス等、酸素含有ガスとしては亜酸化窒素等、他の種々のガスを用いることができる。

さらに、上記実施の形態では水素ガスをモノシランガスと酸素ガスによる成膜後、モノシランガスを停止してから行ったが、水素ガスの導入時期はこれに限るものではない。ただし、水素ガス含有プラズマがシリコン酸化膜の欠陥を埋める作用を有することから、上記実施の形態のようにシリコン含有ガスの導入を停止した後、処理室１３内に水素ガスを導入するのが好ましい。

さらにまた、上記実施の形態では、水素ガスの導入経路を酸素ガスと同様にしたが、これに限定されず、いかなる経路であってもよい。例えば、シリコン含有ガスと同じ経路であってもよいし、全く別個な経路であってもよい。

さらにまた、上記実施の形態では、ＬＣＤ基板に対してシリコン酸化膜を形成する場合について説明したが、半導体ウエハ等、ＬＣＤ基板用以外の他の被処理基板に対しても適用できることはいうまでもない。ただし、半導体ウエハのように熱酸化膜を形成可能な基板よりも熱酸化膜を形成することができないＬＣＤ基板に対してより有効である。

本発明が適用されるＬＣＤ基板用成膜処理システムの平面図。本発明の一実施形態に適用されるプラズマＣＶＤ成膜装置の概略構成を示す断面図。図２のプラズマＣＶＤ成膜装置の高周波アンテナを示す平面図。高密度プラズマを形成するための他のプラズマＣＶＤ装置のプラズマ生成手段を示す断面図。図４のプラズマ生成手段の平面図。

符号の説明

７；プラズマＣＶＤ処理装置
１２；アンテナ室
１３；処理室
１５；高周波アンテナ
２９；高周波電源
３３；第１ガス供給管
３５；第２ガス供給管
３６；載置台
５１；マイクロ波電源
５２；導波管
５３マイクロ波キャビティー
Ｇ；ＬＣＤ基板

Claims

基板を載置する載置台を有する処理室と、その上のアンテナ室とに区画された、真空排気可能な金属製のハウジングと、前記処理室と前記アンテナ室とを区画する誘電体壁と、前記アンテナ室に前記誘電体壁に沿って設けられ、高周波電力が供給される高周波アンテナと、前記誘電体壁の下側に設けられ、処理室内にガスを導入するシャワーヘッドとを有するプラズマＣＶＤ装置を用い、処理室内にシリコン含有ガスおよび酸素含有ガスを導入してこれらガスのプラズマを生成し、基板にシリコン酸化膜を堆積して成膜するシリコン酸化膜の成膜方法であって、
前記シリコン含有ガスおよび酸素含有ガス以外に、水素ガスを処理室内に導入して、処理室内に水素を含有するプラズマを生成する工程を有し、
前記高周波アンテナにより前記誘電体壁を介して前記処理室内に高密度の誘導結合プラズマを形成し、この高密度の誘導結合プラズマによりシリコン酸化膜を形成するとともに、プラズマ中のＨとシリコン酸化膜中のＳｉとを反応させることを特徴とするシリコン酸化膜の成膜方法。
前記シャワーヘッドは、中心部に設けられたシリコン含有ガス導入用の第１のシャワーヘッドと、その周囲に設けられた酸素含有ガスおよび水素ガス導入用の第２のシャワーヘッドとを有することを特徴とする請求項１に記載のシリコン酸化膜の成膜方法。
プラズマＣＶＤにより基板にシリコン酸化膜を堆積して成膜するシリコン酸化膜の成膜装置であって、
基板を載置する載置台を有する処理室と、その上のアンテナ室とに区画された、真空排気可能な金属製のハウジングと、
前記処理室と前記アンテナ室とを区画する誘電体壁と、
前記アンテナ室に前記誘電体壁に沿って設けられ、高周波電力が供給される高周波アンテナと、
前記誘電体壁の下側に設けられ、処理室内にガスを導入するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドを介して前記処理室内にシリコン含有ガスおよび酸素含有ガスを供給する成膜ガス供給手段と、
前記シャワーヘッドを介して前記処理室内に水素ガスを供給する水素ガス供給手段と
を具備し、
前記高周波アンテナにより前記誘電体壁を介して前記処理室内に高密度の誘導結合プラズマが形成され、シリコン含有ガスおよび酸素含有ガスのプラズマによりシリコン酸化膜を形成するとともに、水素ガスのプラズマによりプラズマ中のＨとシリコン酸化膜中のＳｉとを反応させることを特徴とするシリコン酸化膜の成膜装置。
前記シャワーヘッドは、中心部に設けられたシリコン含有ガス導入用の第１のシャワーヘッドと、その周囲に設けられた酸素含有ガスおよび水素ガス導入用の第２のシャワーヘッドとを有することを特徴とする請求項３に記載のシリコン酸化膜の成膜装置。