JP2012144786A - Neutral particle irradiation type cvd apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a neutral particle irradiation type CVD apparatus into which a raw material gas is introduced onto a wafer in parallel with neutral particles, and improves the in-plane uniformity of a film formed on the wafer.SOLUTION: The CVD apparatus includes: a cathode electrode 22 having a plurality of openings 22a through which neutral particles taken out from a plasma generation part 12 for generating plasma by exciting a noble gas with a coil 18, are introduced onto a wafer 14 within a reaction chamber 10; and a gas supply part 31 for supplying the raw material gas to the wafer 14 from above the wafer in parallel with the neutral particles.

Description

本発明は、基板上に膜を堆積するCVD(Chemical Vapor Deposition)装置に係わり、例えば中性粒子を用いて基板上に膜を形成する中性粒子照射型CVD装置に関する。   The present invention relates to a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus for depositing a film on a substrate, for example, a neutral particle irradiation type CVD apparatus for forming a film on a substrate using neutral particles.

高エネルギーの電子やUV光によるガスの解離を抑制して予定通りの分子構造を有する膜を形成することが可能な中性粒子照射型CVD装置が開発されている(例えば特許文献1参照)。   A neutral particle irradiation type CVD apparatus capable of forming a film having a predetermined molecular structure by suppressing dissociation of gas by high energy electrons or UV light has been developed (for example, see Patent Document 1).

中性粒子照射型CVD装置は、PE−CVD(Plasma Enhanced CVD)装置と異なり、イオンや紫外光が原料ガス及び堆積膜に照射されないため、極めて低エネルギーの照射を実現でき、原料ガスの分子構造を破壊せずに膜を合成することが可能である。特に、メトキシ基をもつSi−OCH系ガスではOとCH基の部分の結合エネルギーが最も弱く、この部分を選択的に切断してSiOCH系Low−k膜を合成することが可能である。この手法は照射エネルギーが比較的低いためSi−CH結合は切れにくく、膜中に高濃度のCHを含有することができる。 Unlike the PE-CVD (Plasma Enhanced CVD) system, the neutral particle irradiation type CVD system does not irradiate the source gas and deposited film with the source gas and the deposited film. It is possible to synthesize a film without destroying it. In particular, the Si—OCH 3 gas having a methoxy group has the weakest binding energy between the O and CH 3 groups, and this portion can be selectively cut to synthesize a SiOCH 3 Low-k film. is there. In this method, since the irradiation energy is relatively low, the Si—CH 3 bond is hard to break, and the film can contain a high concentration of CH 3 .

特開2009−290025号公報JP 2009-290025 A

ところで、中性粒子照射型CVD装置において、原料ガスは、ウェハの側方から供給され、ウェハ表面上を流れながらウェハ表面に付着される。プラズマを生成するプラズマ室とウェハが配置される反応室の間に複数のアパーチャを有するカソード電極が配置され、電界で加速されたイオンが、このアパーチャを通過する過程で中性化され、ウェハ面に付着した原料に照射され、予定した分子構造を有する膜が形成される。   By the way, in the neutral particle irradiation type CVD apparatus, the source gas is supplied from the side of the wafer and is attached to the wafer surface while flowing on the wafer surface. A cathode electrode having a plurality of apertures is disposed between a plasma chamber for generating plasma and a reaction chamber in which a wafer is disposed, and ions accelerated by an electric field are neutralized in the process of passing through the aperture, and the wafer surface The material attached to the film is irradiated to form a film having a predetermined molecular structure.

しかし、上記中性粒子照射型CVD装置は、原料ガスがウェハの側方から供給され、ガスの排出口側へ流れている。このため、ウェハ上に形成される膜は、原料ガスの供給部近傍側が、供給部から離れた側に比べて厚く成膜される。したがって、形成された膜の面内の均一性を確保することが困難であった。近時、ウェハの大口径化に伴い、この傾向は顕著となりつつある。   However, in the neutral particle irradiation type CVD apparatus, the source gas is supplied from the side of the wafer and flows toward the gas outlet. For this reason, the film formed on the wafer is formed thicker on the side near the supply portion of the source gas than on the side away from the supply portion. Therefore, it is difficult to ensure in-plane uniformity of the formed film. Recently, this tendency is becoming remarkable as the wafer diameter increases.

このため、一般的なPE−CVD装置のガス供給手段として用いられるシャワーヘッドを中性粒子照射型CVD装置に適用することが考えられる。しかし、中性粒子ビームの入射方向がウェハ上面からウェハ表面に向かう方向であるため、ここにシャワーヘッドを設置することは困難である。   For this reason, it is conceivable to apply a shower head used as a gas supply means of a general PE-CVD apparatus to a neutral particle irradiation type CVD apparatus. However, since the incident direction of the neutral particle beam is the direction from the upper surface of the wafer toward the wafer surface, it is difficult to install a shower head here.

本発明の実施形態は、中性粒子ビームと平行に原料ガスをウェハに導入でき、ウェハ上に形成される膜の面内均一性を向上することが可能な中性粒子照射型CVD装置を提供しようとするものである。   Embodiments of the present invention provide a neutral particle irradiation type CVD apparatus capable of introducing a source gas into a wafer in parallel with a neutral particle beam and improving the in-plane uniformity of a film formed on the wafer. It is something to try.

本発明の実施形態に係る中性粒子照射型CVD装置は、希ガスを励起してプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記プラズマ発生部により発生されたプラズマから中性粒子を取り出し、反応室内のウェハに導入する複数の第1の開口を有するカソード電極と、前記ウェハの直上から前記中性粒子と平行に原料ガスを前記ウェハに供給するガス供給部とを具備することを特徴とする。   A neutral particle irradiation type CVD apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plasma generation unit that generates plasma by exciting a rare gas, and takes out neutral particles from the plasma generated by the plasma generation unit. A cathode electrode having a plurality of first openings to be introduced into a wafer, and a gas supply unit for supplying a raw material gas to the wafer in parallel with the neutral particles from directly above the wafer.

本発明の実施形態によれば、中性粒子ビームと平行に原料ガスをウェハに導入でき、ウェハ上に形成される膜の面内均一性を向上することが可能な中性粒子照射型CVD装置を提供できる。   According to an embodiment of the present invention, a neutral particle irradiation type CVD apparatus capable of introducing a source gas into a wafer in parallel with a neutral particle beam and improving the in-plane uniformity of a film formed on the wafer. Can provide.

本発明の中性粒子照射型CVD装置の第1の実施形態を示す断面図。Sectional drawing which shows 1st Embodiment of the neutral particle irradiation type CVD apparatus of this invention. 図1に示すガス供給部を示す平面図。The top view which shows the gas supply part shown in FIG. 図3(a)(b)は、図2に示すパイプの断面図。3A and 3B are cross-sectional views of the pipe shown in FIG. 図2に示す第1、第2の開口の関係、及びカソード電極、ガス供給部、ウェハの位置関係を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between first and second openings illustrated in FIG. 2 and a positional relationship between a cathode electrode, a gas supply unit, and a wafer. 本発明の第2の実施形態を示すものであり、中性粒子照射型CVD装置の一部のみを示す断面図。Sectional drawing which shows the 2nd Embodiment of this invention and shows only a part of neutral particle irradiation type | mold CVD apparatus. 本発明の第3の実施形態を示すものであり、中性粒子照射型CVD装置の一部のみを示す断面図。Sectional drawing which shows the 3rd Embodiment of this invention and shows only a part of neutral particle irradiation type | mold CVD apparatus. ガス供給部の第1の変形例を示す平面図。The top view which shows the 1st modification of a gas supply part. ガス供給部の第2の変形例を示す平面図。The top view which shows the 2nd modification of a gas supply part. ガス供給部の第3の変形例を示す平面図。The top view which shows the 3rd modification of a gas supply part. ガス供給部の第4の変形例を示す平面図。The top view which shows the 4th modification of a gas supply part. ガス供給部の第5の変形例を示す平面図。The top view which shows the 5th modification of a gas supply part. 図12(a)は、本発明の中性粒子照射型CVD装置の第4の実施形態を示す断面図、図12(b)は、図12(a)のカソード電極を示す平面図。FIG. 12A is a sectional view showing a fourth embodiment of the neutral particle irradiation type CVD apparatus of the present invention, and FIG. 12B is a plan view showing the cathode electrode of FIG.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には同一符号を付している。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals.

図1は、本発明の実施形態に係る中性粒子照射型CVD装置を示している。図1において、CVD反応室(以下、単に反応室と称す)10の例えば上部には、中性粒子ビーム生成部11が設けられている。   FIG. 1 shows a neutral particle irradiation type CVD apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a neutral particle beam generating unit 11 is provided, for example, at an upper portion of a CVD reaction chamber (hereinafter simply referred to as a reaction chamber) 10.

反応室10内には、ステージ13が設けられ、このステージ13上に処理対象の基板としての半導体ウェハ(以下、ウェハと称す)14が載置される。ステージ13は図示せぬ温度制御装置を有し、ウェハ14は所定の温度に制御される。反応室10は、原料ガスが導入されるガス導入口15と、排気機構16を有している。反応室10内は、排気機構16により所定の圧力に保持される。原料ガスは、ガス導入口15に連通されたガス供給部31を介して、ステージ13上のウェハ14の直上に導かれ、後述する開口からウェハ上に噴出される。   A stage 13 is provided in the reaction chamber 10, and a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) 14 as a substrate to be processed is placed on the stage 13. The stage 13 has a temperature control device (not shown), and the wafer 14 is controlled to a predetermined temperature. The reaction chamber 10 has a gas inlet 15 through which a source gas is introduced and an exhaust mechanism 16. The reaction chamber 10 is maintained at a predetermined pressure by the exhaust mechanism 16. The source gas is guided directly above the wafer 14 on the stage 13 through a gas supply unit 31 communicated with the gas inlet 15 and is ejected onto the wafer from an opening described later.

中性粒子ビーム生成部11は、例えば石英製のプラズマ室12を有している。プラズマ室12の上部には、ガス導入口17が設けられ、このガス導入口17より希ガス、例えばアルゴン、ヘリウム、クリプトンなどのうちの1つのガスがプラズマ室12内に導入される。プラズマ室12の周囲にはコイル18が巻回されている。このコイル18の一端は接地され、他端は高周波源19に接続されている。プラズマ室12の内部且つ上部には、上部電極としてのアノード電極20が設けられ、このアノード電極20は、スイッチSW1を介して直流電源21の正極、及び高周波源19に接続されている。また、プラズマ室12の下部、且つ反応室10との境界部には、下部電極としてのカソード電極22が設けられている。このカソード電極22は、スイッチSW2を介して直流電源21の負極に接続されている。直流電源21は可変電源であり、この直流電源21により、アノード電極20とカソード電極22との間の電界が変化可能とされている。   The neutral particle beam generator 11 has a plasma chamber 12 made of, for example, quartz. A gas introduction port 17 is provided in the upper part of the plasma chamber 12, and a rare gas such as argon, helium, krypton, or the like is introduced into the plasma chamber 12 from the gas introduction port 17. A coil 18 is wound around the plasma chamber 12. One end of the coil 18 is grounded, and the other end is connected to the high frequency source 19. An anode electrode 20 as an upper electrode is provided inside and above the plasma chamber 12, and the anode electrode 20 is connected to the positive electrode of the DC power source 21 and the high-frequency source 19 through the switch SW 1. Further, a cathode electrode 22 as a lower electrode is provided at the lower part of the plasma chamber 12 and at the boundary with the reaction chamber 10. The cathode electrode 22 is connected to the negative electrode of the DC power source 21 via the switch SW2. The DC power supply 21 is a variable power supply, and the DC power supply 21 can change the electric field between the anode electrode 20 and the cathode electrode 22.

カソード電極22は、例えばカーボン製であり、複数の開口部(第1の開口)22aを有している。この開口部22aは、アスペクト比(カソード電極22の厚みと開口部22aの直径との比)が例えば10以上、20以下の範囲に設定され、且つ、開口率(カソード電極22の表面積に対する複数の開口部22aによる開口面積の比)が例えば50%以下、30%以上の範囲に設定されている。   The cathode electrode 22 is made of, for example, carbon and has a plurality of openings (first openings) 22a. The opening 22a has an aspect ratio (ratio between the thickness of the cathode electrode 22 and the diameter of the opening 22a) set in a range of, for example, 10 or more and 20 or less, and an opening ratio (a plurality of surface areas of the cathode electrode 22 with respect to the surface area). The ratio of the opening area by the opening 22a) is set in a range of, for example, 50% or less and 30% or more.

カソード電極22は、正の荷電粒子を中性化して通過させ、且つプラズマから発生される電子やUV光あるいはフォトンを遮断する必要があるため、開口部22aのアスペクト比及び開口率が規定されている。   The cathode electrode 22 is required to neutralize and pass positive charged particles and to block electrons, UV light, or photons generated from the plasma, so that the aspect ratio and the aperture ratio of the opening 22a are defined. Yes.

さらに、反応室10内のガスがプラズマ室12内に流入することを防止するため、反応室10とプラズマ室12の圧力差を保持する必要がある。具体的には、反応室10の圧力は、例えば100mmTorr以上に設定され、プラズマ室12内の圧力は、例えば1Torr以上に設定される。したがって、反応室10からプラズマ室12へのガスの流入を抑制するため、プラズマ室12と反応室10の圧力差を10倍以上に設定する必要がある。このような圧力差を保持するためには、カソード電極22の開口部22aの開口率が30%近傍であることが好ましい。   Furthermore, it is necessary to maintain a pressure difference between the reaction chamber 10 and the plasma chamber 12 in order to prevent the gas in the reaction chamber 10 from flowing into the plasma chamber 12. Specifically, the pressure in the reaction chamber 10 is set to 100 mmTorr or more, for example, and the pressure in the plasma chamber 12 is set to 1 Torr or more, for example. Therefore, in order to suppress the inflow of gas from the reaction chamber 10 to the plasma chamber 12, it is necessary to set the pressure difference between the plasma chamber 12 and the reaction chamber 10 to 10 times or more. In order to maintain such a pressure difference, it is preferable that the opening ratio of the opening 22a of the cathode electrode 22 is about 30%.

さらに、反応室10内において、カソード電極22とウェハ14を載置するステージ13との間には、前述したガス供給部31が設けられている。このガス供給部31は、プラズマと直接接触しない空間としての反応室10内に設けられている。具体的には、ガス供給部31は、反応室10の側壁に保持されている。このガス供給部31は、原料ガスをウェハ14の直上からウェハ14の表面に供給するとともに、中性粒子ビーム生成部11により生成された中性粒子を妨げることなく、ウェハ14の表面に導入可能な構成とされている。   Further, in the reaction chamber 10, the aforementioned gas supply unit 31 is provided between the cathode electrode 22 and the stage 13 on which the wafer 14 is placed. The gas supply unit 31 is provided in the reaction chamber 10 as a space not in direct contact with plasma. Specifically, the gas supply unit 31 is held on the side wall of the reaction chamber 10. The gas supply unit 31 can supply the source gas to the surface of the wafer 14 from directly above the wafer 14 and can be introduced to the surface of the wafer 14 without interfering with the neutral particles generated by the neutral particle beam generation unit 11. It is made into the composition.

図2は、ガス供給部31の一例を示している。ガス供給部31は、例えばリング状の第1のパイプ31aと、複数の第2のパイプ31bにより構成されている。第1、第2のパイプ31a、31bは、例えば石英、セラミック、ステンレススチール材(SUS)、カーボン、アルミニウム、又はこれらの複合材により形成することが可能である。   FIG. 2 shows an example of the gas supply unit 31. The gas supply unit 31 includes, for example, a ring-shaped first pipe 31a and a plurality of second pipes 31b. The first and second pipes 31a and 31b can be formed of, for example, quartz, ceramic, stainless steel (SUS), carbon, aluminum, or a composite material thereof.

複数の第2のパイプ31bは、第1のパイプ31aのリングの内側に網目状に配置されている。これら第2のパイプ31bと第1のパイプ31aにより、複数の第2の開口31cが形成されている。これら第2の開口31cの開口面積は、カソード電極22に設けられた第1の開口22aの開口面積より大きく形成されている。具体的には、第2の開口31cの開口面積は、第1の開口22aの開口面積の例えば10倍以上に設定されている。このため、中性粒子ビーム生成部11により生成された中性粒子ビームは、第2の開口31cを介して、ウェハ14の表面に均一に導入可能とされている。   The plurality of second pipes 31b are arranged in a mesh shape inside the ring of the first pipe 31a. A plurality of second openings 31c are formed by the second pipe 31b and the first pipe 31a. The opening area of the second opening 31 c is formed larger than the opening area of the first opening 22 a provided in the cathode electrode 22. Specifically, the opening area of the second opening 31c is set to, for example, 10 times or more the opening area of the first opening 22a. For this reason, the neutral particle beam generated by the neutral particle beam generator 11 can be uniformly introduced onto the surface of the wafer 14 through the second opening 31c.

また、複数の第2のパイプ31bの例えば交差部には、原料ガスを噴出する第3の開口31dが設けられている。これら第3の開口31dは、ウェハ14に対向して配置され、ウェハ14の直上からウェハ14の表面に均一に原料ガスを供給可能とされている。   Further, a third opening 31d for ejecting the source gas is provided at, for example, an intersection of the plurality of second pipes 31b. These third openings 31 d are arranged so as to face the wafer 14, and the raw material gas can be uniformly supplied from directly above the wafer 14 to the surface of the wafer 14.

図2に示す例の場合、最も離れた第3の開口31d間の距離L1は、例えば20mmであり、最も近接した第3の開口31d間の距離L2は、例えば50mmである。しかし、これに限定されるものではなく、処理対象としてのウェハの口径に応じて設定可能である。   In the example shown in FIG. 2, the distance L1 between the third openings 31d farthest away is, for example, 20 mm, and the distance L2 between the third openings 31d closest to each other is, for example, 50 mm. However, the present invention is not limited to this, and can be set according to the diameter of the wafer to be processed.

図3(a)は、第1のパイプ31aの断面を示し、図3(b)は、第2のパイプ31bの断面を示している。ガス導入口15からガス供給部31に導入された原料ガスは、第1、第2のパイプ31a、31b内を流れる。   3A shows a cross section of the first pipe 31a, and FIG. 3B shows a cross section of the second pipe 31b. The source gas introduced into the gas supply unit 31 from the gas inlet 15 flows through the first and second pipes 31a and 31b.

図3(b)に示すように、第2のパイプ31bの外径L3は、例えば10mm以下であり、中性粒子の導入の妨げとならないよう極力小さいことが望ましい。また、第2のパイプ31bの内径L4は、例えば5mm以上であり、ガス供給におけるコンダクタンスロスを低減するため、極力大きいことが望ましい。さらに、第3の開口部31dの直径は、例えば0.5mm以上、1mm以下に設定されている。これにより全ての第3の開口31dから同流量のガスが流れるようにすることができる。すなわち、第2のパイプ31bの内径L2と第3の開口31dの直径の関係を上記のように定めることにより、第2のパイプ31bは、第3の開口31dに比べて10倍以上のコンダクタンスを確保でき、第2のパイプ31b内の圧力損失を最小限に抑えることが可能である。   As shown in FIG.3 (b), the outer diameter L3 of the 2nd pipe 31b is 10 mm or less, for example, and it is desirable that it is as small as possible so that introduction of neutral particles may not be prevented. The inner diameter L4 of the second pipe 31b is, for example, 5 mm or more, and is desirably as large as possible in order to reduce conductance loss in gas supply. Furthermore, the diameter of the 3rd opening part 31d is set to 0.5 mm or more and 1 mm or less, for example. As a result, the same flow rate of gas can flow from all the third openings 31d. That is, by determining the relationship between the inner diameter L2 of the second pipe 31b and the diameter of the third opening 31d as described above, the second pipe 31b has a conductance 10 times or more that of the third opening 31d. It is possible to secure the pressure loss in the second pipe 31b to the minimum.

また、第3の開口31dより噴出される原料ガスの噴出角度は、ウェハ14の表面に対して例えば90度から45度の範囲である。   Further, the ejection angle of the source gas ejected from the third opening 31d is in the range of 90 to 45 degrees with respect to the surface of the wafer 14, for example.

図4は、カソード電極22、ガス供給部31及びウェハ14との位置関係を示しており、図4において図1乃至図3と同一部分には同一符号を付している。   4 shows the positional relationship between the cathode electrode 22, the gas supply unit 31, and the wafer 14. In FIG. 4, the same parts as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.

図4において、ガス供給部31の複数の第2のパイプ31bは、カソード電極22に設けられた第1の開口22aからウェハ14に導入される中性粒子を妨げるものであってはならない。このため、上述したように、ガス供給部31の第2の開口31cの開口面積は、カソード電極22の第1の開口22aの10倍以上に設定されている。具体的には、第1の開口22aの直径D1が例えば1mmである場合、矩形状の第2の開口31cの一辺の長さD2は、10mm以上の例えば45mmに設定される。   In FIG. 4, the plurality of second pipes 31 b of the gas supply unit 31 should not interfere with neutral particles introduced into the wafer 14 from the first opening 22 a provided in the cathode electrode 22. For this reason, as described above, the opening area of the second opening 31 c of the gas supply unit 31 is set to be 10 times or more that of the first opening 22 a of the cathode electrode 22. Specifically, when the diameter D1 of the first opening 22a is 1 mm, for example, the length D2 of one side of the rectangular second opening 31c is set to 10 mm or more, for example, 45 mm.

さらに、カソード電極22とガス供給部31との距離L5、及びガス供給部31とウェハ14との距離L6は、次のように設定される。すなわち、例えばカソード電極22の厚みが例えば10mmで、第1の開口22aの直径が1mmである場合において、第1の開口22aから噴出される中性粒子が、垂直方向に対して+5度、−5度(90度±5度)の広がりを有するもとのと仮定し、第2の開口31cの開口面積が、第1の開口22aの開口面積の10倍であると仮定した場合、ガス供給部31とウェハ14との距離L6は、カソード電極22とガス供給部31との距離L5との距離の2倍以上とする必要がある。具体的には、L5が10mm以上である場合、L6が20mm以上に設定される。   Furthermore, the distance L5 between the cathode electrode 22 and the gas supply unit 31 and the distance L6 between the gas supply unit 31 and the wafer 14 are set as follows. That is, for example, when the thickness of the cathode electrode 22 is 10 mm, for example, and the diameter of the first opening 22a is 1 mm, the neutral particles ejected from the first opening 22a are +5 degrees with respect to the vertical direction, − Assuming that the opening has an extent of 5 degrees (90 degrees ± 5 degrees), and assuming that the opening area of the second opening 31c is 10 times the opening area of the first opening 22a, the gas supply The distance L6 between the part 31 and the wafer 14 needs to be at least twice the distance between the cathode electrode 22 and the gas supply part 31 and the distance L5. Specifically, when L5 is 10 mm or more, L6 is set to 20 mm or more.

上記構成において、中性粒子照射型CVD装置の動作について説明する。   In the above configuration, the operation of the neutral particle irradiation type CVD apparatus will be described.

本実施形態の中性粒子照射型CVD装置は、中性粒子ビーム生成部11において、希ガスを用いてエネルギーが制御された中性粒子ビームが生成される。この生成された中性粒子ビームは反応室10内のプリカーサとしてのガスに照射され、ガスを構成する分子の解離を制御して重合させ、基板上に所望の分子構造を有する膜が形成される。   In the neutral particle irradiation type CVD apparatus of the present embodiment, the neutral particle beam generation unit 11 generates a neutral particle beam whose energy is controlled using a rare gas. The generated neutral particle beam is irradiated to a gas as a precursor in the reaction chamber 10 and polymerized by controlling dissociation of molecules constituting the gas, so that a film having a desired molecular structure is formed on the substrate. .

先ず、プラズマ室12の圧力が例えば1Torr以上に設定され、プラズマ室12内に希ガス、例えばアルゴンガスが導入される。この状態において、スイッチSW1がオンとされ、高周波源19より高周波電力がコイル18に供給される。この高周波電力は、例えば周波数が13.56MHz、電圧が500V、電力が1kWである。プラズマ室12内の電子は、コイル18により発生された高周波電界により加速されてアルゴンガスに衝突し、ガスが分解されてプラズマが発生される。   First, the pressure of the plasma chamber 12 is set to 1 Torr or more, for example, and a rare gas, for example, argon gas is introduced into the plasma chamber 12. In this state, the switch SW <b> 1 is turned on, and high frequency power is supplied from the high frequency source 19 to the coil 18. For example, the high-frequency power has a frequency of 13.56 MHz, a voltage of 500 V, and a power of 1 kW. Electrons in the plasma chamber 12 are accelerated by the high-frequency electric field generated by the coil 18 and collide with the argon gas, and the gas is decomposed to generate plasma.

この状態において、スイッチSW2がオンとされると、アノード電極20とカソード電極22との間に電界が発生され、プラズマ中の正の荷電粒子が電界により加速される。正の荷電粒子はカソード電極22において電子が供給されて中性化され、中性粒子(NB)が生成される。この中性粒子は、複数の第1の開口22aを通過して反応室10内に導かれる。このとき、プラズマ源で発生した電子やUV光あるいはフォトンは、カソード電極22によって遮蔽され反応室10には到達しない。   In this state, when the switch SW2 is turned on, an electric field is generated between the anode electrode 20 and the cathode electrode 22, and positive charged particles in the plasma are accelerated by the electric field. The positively charged particles are neutralized by supplying electrons at the cathode electrode 22 to generate neutral particles (NB). The neutral particles are guided into the reaction chamber 10 through the plurality of first openings 22a. At this time, electrons, UV light, or photons generated in the plasma source are shielded by the cathode electrode 22 and do not reach the reaction chamber 10.

反応室10に導かれる中性粒子のエネルギーは、プラズマで発生したイオンの加速電圧によって制御され、この加速電圧は、直流電源21を制御することにより可変される。この中性粒子は、ガス供給部31の第2の開口31cを通ってウェハ14に導入される。ウェハ14は、ステージ13上に載置され、温度が制御されている。   The energy of neutral particles guided to the reaction chamber 10 is controlled by the acceleration voltage of ions generated in the plasma, and this acceleration voltage is varied by controlling the DC power source 21. The neutral particles are introduced into the wafer 14 through the second opening 31 c of the gas supply unit 31. The wafer 14 is placed on the stage 13 and the temperature is controlled.

一方、ガス導入口15からガス供給部31に供給された原料ガスは、第3の開口31dからウェハ14の上面に噴出される。すなわち、原料ガスは、ウェハ14の直上に配置された第3の開口31dから中性粒子ビームとほぼ平行にウェハ14上に噴出される。原料ガスは、low−k膜のプリカーサとしての、例えばDMDMOS(ジメチルジメトキシシラン)であり、このDMDMOSにプラズマ室12の第1の開口22aから供給部31の第2の開口31cを介して導入された中性粒子が衝突される。中性粒子の衝突により、その運動エネルギーが熱エネルギーに変換される。この熱エネルギーのアシストにより、基板に吸着されたガス分子の所定の結合の解離が促進され、活性化されたガスは、重合反応を起こしてウェハ14上に順次堆積される。   On the other hand, the source gas supplied from the gas inlet 15 to the gas supply unit 31 is jetted onto the upper surface of the wafer 14 from the third opening 31d. In other words, the source gas is jetted onto the wafer 14 from the third opening 31d disposed immediately above the wafer 14 substantially in parallel with the neutral particle beam. The source gas is, for example, DMDMOS (dimethyldimethoxysilane) as a precursor of the low-k film, and is introduced into the DMDMOS from the first opening 22 a of the plasma chamber 12 through the second opening 31 c of the supply unit 31. Neutral particles collide. The kinetic energy is converted into thermal energy by the collision of neutral particles. With the assistance of the thermal energy, dissociation of predetermined bonds of gas molecules adsorbed on the substrate is promoted, and the activated gas is sequentially deposited on the wafer 14 by causing a polymerization reaction.

このようにして、DMDMOSをプリカーサとして、ウェハ14上にSiOCからなるlow−k膜が堆積される。プリカーサとしては、DMDMOSに限定されるものではなく、例えばMTMOS(メチルトリメトキシシラン)などのSi系化合物を用いることも可能である。   In this manner, a low-k film made of SiOC is deposited on the wafer 14 using DMDMOS as a precursor. The precursor is not limited to DMDMOS, and Si-based compounds such as MTMOS (methyltrimethoxysilane) can also be used.

上記第1の実施形態によれば、カソード電極21の第1の開口22aは、イオンを加速して中性化し、ガス供給部31の第3の開口31dは、第1の開口22aの下方に設けられ、ウェハ14の直上から中性粒子ビームとほぼ平行に原料ガスをウェハ14に均一に供給している。しかも、ガス供給部31に設けられた第2の開口31cの開口面積は、第1の開口22aの開口面積の10倍以上に設定されている。このため、第1の開口22aから照射される中性粒子ビームの照射進路を妨げることなく、中性粒子ビームをウェハ14上に導入できる。したがって、ウェハ14の表面上に均一に原料ガスを供給することができるとともに、ウェハ14の表面上に中性粒子を均一に照射することができるため、ウェハ14の表面上に均一な膜厚を有する膜を形成することが可能である。   According to the first embodiment, the first opening 22a of the cathode electrode 21 is neutralized by accelerating ions, and the third opening 31d of the gas supply unit 31 is located below the first opening 22a. The material gas is uniformly supplied to the wafer 14 from directly above the wafer 14 substantially in parallel with the neutral particle beam. In addition, the opening area of the second opening 31c provided in the gas supply unit 31 is set to 10 times or more the opening area of the first opening 22a. For this reason, the neutral particle beam can be introduced onto the wafer 14 without disturbing the irradiation path of the neutral particle beam irradiated from the first opening 22a. Therefore, since the source gas can be supplied uniformly on the surface of the wafer 14 and neutral particles can be uniformly irradiated on the surface of the wafer 14, a uniform film thickness can be formed on the surface of the wafer 14. It is possible to form a film having the same.

また、上記構成によれば、原料ガスをウェハ表面に均一に供給することができるとともに、中性粒子ビームを十分に導入することが可能であるため、ウェハの大口径化に対応でき、例えば300mmのウェハに対して、均一な膜厚を有する膜を形成することができ、歩留まりを向上させることができる。   In addition, according to the above configuration, the source gas can be uniformly supplied to the wafer surface and the neutral particle beam can be sufficiently introduced. A film having a uniform film thickness can be formed on this wafer, and the yield can be improved.

(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態を示している。図5において、プラズマ室12等は省略している。
(Second Embodiment)
FIG. 5 shows a second embodiment. In FIG. 5, the plasma chamber 12 and the like are omitted.

第1の実施形態において、ガス供給部31は、反応室10の側壁に保持されていた。これに対して、第2の実施形態において、ガス供給部31は、例えば3本の支持体41により支持されている(図5には、2本のみを示している)。これら支持体41は、例えばガス供給部31と同様に、例えばセラミック、石英、ステンレススチール(SUS)により形成可能である。これら支持体41は、パイプ形状であり、一端が反応室10の底部に配置され、他端がガス供給部31の第1のパイプ31aに設けられている。すなわち、パイプ状の支持体41は、ガス供給部31の第1のパイプ31aに連通され、これらパイプ41を介して原料ガスがガス供給部31に導入される。   In the first embodiment, the gas supply unit 31 is held on the side wall of the reaction chamber 10. In contrast, in the second embodiment, the gas supply unit 31 is supported by, for example, three support bodies 41 (only two are shown in FIG. 5). These supports 41 can be formed of, for example, ceramic, quartz, stainless steel (SUS), for example, similarly to the gas supply unit 31. These supports 41 have a pipe shape, one end is disposed at the bottom of the reaction chamber 10, and the other end is provided on the first pipe 31 a of the gas supply unit 31. That is, the pipe-shaped support body 41 communicates with the first pipe 31 a of the gas supply unit 31, and the raw material gas is introduced into the gas supply unit 31 through these pipes 41.

上記第2の実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。   According to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

(第3の実施形態)
図6は、第3の実施形態を示している。第3の実施形態は、第2の実施形態に示す各支持体41が昇降機構を有している。すなわち、支持体41は、例えば径の異なる2つの第1、第2のパイプ41a、41bにより構成されており、第1のパイプ41aに第2のパイプ41bが挿入されている。第1のパイプ41aは、第2のパイプ41bに対して、図示矢印A、B方向に昇降可能とされている。具体的には、例えば第1のパイプ41aは、第2のパイプ41bに対して螺合されている。この状態において、図示せぬ動力により、第2のパイプ41bがその軸芯周りに、図示矢印C、D方向に回転されると、第1のパイプ41aが第2のパイプ41bに対して図示矢印A、B方向に移動される。
(Third embodiment)
FIG. 6 shows a third embodiment. In the third embodiment, each support body 41 shown in the second embodiment has an elevating mechanism. That is, the support body 41 is composed of, for example, two first and second pipes 41a and 41b having different diameters, and the second pipe 41b is inserted into the first pipe 41a. The first pipe 41a can be moved up and down in the directions indicated by arrows A and B with respect to the second pipe 41b. Specifically, for example, the first pipe 41a is screwed to the second pipe 41b. In this state, when the second pipe 41b is rotated around the axis thereof in the illustrated arrows C and D directions by the power (not shown), the first pipe 41a is illustrated with respect to the second pipe 41b. It is moved in the A and B directions.

昇降機構は、上記構成に限定されるものではなく、例えばリニアモータを用いて第1のパイプ41aを第2のパイプ41bに対して移動することも可能である。   The elevating mechanism is not limited to the above-described configuration, and the first pipe 41a can be moved with respect to the second pipe 41b using, for example, a linear motor.

上記第3の実施形態によれば、第2のパイプ41bに対して第1のパイプ41aを移動可能とすることにより、ウェハ14とガス供給部31との距離、ガス供給部31とカソード電極22との距離を調整することができる。このため、ガス供給部31をウェハ14とカソード電極22との間の最適位置に設定することが可能である。したがって、ウェハ14に形成される膜の均一性を一層向上させることが可能である。   According to the third embodiment, by allowing the first pipe 41a to move with respect to the second pipe 41b, the distance between the wafer 14 and the gas supply unit 31, the gas supply unit 31 and the cathode electrode 22 is achieved. And the distance can be adjusted. For this reason, the gas supply unit 31 can be set at an optimum position between the wafer 14 and the cathode electrode 22. Therefore, the uniformity of the film formed on the wafer 14 can be further improved.

また、ガス供給部31をウェハ14に対して移動させることが可能である。このため、ウェハ14をステージ13に対して搬送する際、所要のスペースを形成することが可能である。   Further, the gas supply unit 31 can be moved with respect to the wafer 14. Therefore, a required space can be formed when the wafer 14 is transported to the stage 13.

図7乃至図11は、ガス供給部31の変形例を示している。図7乃至図11において、第1、第2のパイプ31a、31bの材料、およびパイプの径、第3の開口31dの開口面積は、第1の実施形態と同様である。   7 to 11 show modified examples of the gas supply unit 31. 7 to 11, the material of the first and second pipes 31a and 31b, the diameter of the pipe, and the opening area of the third opening 31d are the same as those in the first embodiment.

図2に示すガス供給部31は、第2のパイプ31bを網目状に配置し、第2のパイプ31bの交差部に第3の開口31dを形成した。   In the gas supply unit 31 shown in FIG. 2, the second pipes 31b are arranged in a mesh shape, and a third opening 31d is formed at the intersection of the second pipes 31b.

(第1の変形例)
これに対して、図7に示す第1の変形例において、ガス供給部31の第2のパイプ31bは、複数の第2のパイプ31bが平行に配置され、各第2のパイプ31bのウェハ14と対向する位置に第3の開口31dが形成されている。隣接する第2のパイプ31b同士、及び第2のパイプ31bと第1のパイプ31aとが形成する第2の開口31cの開口面積は、第1の開口22aの開口面積の10倍以上に設定されている。
(First modification)
In contrast, in the first modification shown in FIG. 7, the second pipe 31b of the gas supply unit 31 includes a plurality of second pipes 31b arranged in parallel, and the wafer 14 of each second pipe 31b. A third opening 31d is formed at a position opposite to. The opening area of the second opening 31c formed by the adjacent second pipes 31b and the second pipe 31b and the first pipe 31a is set to be 10 times or more the opening area of the first opening 22a. ing.

上記第1の変形例によっても、原料ガスをウェハ14の直上よりウェハ14の表面に均一に供給することができる。しかも、第2の開口31cの開口面積を第1の実施形態に比べて大きくすることができる。このため、中性粒子ビームをウェハ14に効率良く導入することが可能であり、ウェハ14上に均一な膜厚を有する膜を形成することが可能である。   Also according to the first modified example, the source gas can be uniformly supplied to the surface of the wafer 14 from directly above the wafer 14. Moreover, the opening area of the second opening 31c can be made larger than that of the first embodiment. For this reason, the neutral particle beam can be efficiently introduced into the wafer 14, and a film having a uniform film thickness can be formed on the wafer 14.

(第2の変形例)
図8に示す第2の変形例において、第2のパイプ31bは、直線状のパイプ31b−1とリング状のパイプ31b−2とにより構成されている。直線状のパイプ31b−1は、第1のパイプ31aの直径に対応して配置され、リング状のパイプ31b−2は、第1のパイプ31aと同心円状に配置される。直線状のパイプ31b−1とリング状のパイプ31b−2、及び第1のパイプ31aは、連通されている。リング状の第1、第2のパイプ31a、31b−2には、ウェハ14に対向して複数の第3の開口31dが設けられ、直線状のパイプ31b−1の長手方向中央部には、ウェハ14の中央部に対向して第3の開口31dが形成されている。
(Second modification)
In the second modified example shown in FIG. 8, the second pipe 31b is constituted by a linear pipe 31b-1 and a ring-shaped pipe 31b-2. The straight pipe 31b-1 is arranged corresponding to the diameter of the first pipe 31a, and the ring-shaped pipe 31b-2 is arranged concentrically with the first pipe 31a. The linear pipe 31b-1, the ring-shaped pipe 31b-2, and the first pipe 31a are in communication. The ring-shaped first and second pipes 31 a and 31 b-2 are provided with a plurality of third openings 31 d so as to face the wafer 14. A third opening 31 d is formed facing the center of the wafer 14.

第2の変形例によっても、リング状の第1、第2のパイプ、31a、31b−2、及び直線状の第2のパイプ31b−1に設けられた第3の開口31dから、原料ガスをウェハ14の直上からウェハ14表面に均一に供給することが可能である。しかも、第2のパイプ31b−2をリング状とすることにより、第2の開口31cの開口面積を第1の実施形態に比べて大きくすることができる。このため、中性粒子ビームをウェハ14に効率良く導入できる。したがった、ウェハ14の表面に均一な膜厚を有する膜を形成することが可能である。   Also according to the second modification, the source gas is supplied from the third opening 31d provided in the ring-shaped first and second pipes 31a and 31b-2 and the linear second pipe 31b-1. It is possible to supply the wafer 14 uniformly from directly above the wafer 14. In addition, by forming the second pipe 31b-2 in a ring shape, the opening area of the second opening 31c can be increased as compared with the first embodiment. For this reason, a neutral particle beam can be efficiently introduced into the wafer 14. Therefore, it is possible to form a film having a uniform film thickness on the surface of the wafer 14.

(第3の変形例)
図9に示す第3の変形例において、第2のパイプ31bは、複数の直線状のパイプ31b−3、及び31b−4により構成されている。これらパイプ31b−3、31b−4は、第1のパイプ31aの内側に放射状に配置されている。すなわち、複数のパイプ31b−3の一端は第1のパイプ31aに設けられ、複数のパイプ31b−3の他端は、ウェハ14の上方で、ウェハ14の中心から等しい位置に配置されている。また、複数のパイプ31b−3に設けられた第3の開口31dは、ウェハ14の表面に対向されている。
(Third Modification)
In the third modified example shown in FIG. 9, the second pipe 31b is composed of a plurality of linear pipes 31b-3 and 31b-4. These pipes 31b-3 and 31b-4 are arranged radially inside the first pipe 31a. That is, one end of the plurality of pipes 31 b-3 is provided on the first pipe 31 a, and the other end of the plurality of pipes 31 b-3 is disposed above the wafer 14 and at the same position from the center of the wafer 14. In addition, the third openings 31 d provided in the plurality of pipes 31 b-3 are opposed to the surface of the wafer 14.

さらに、第2のパイプ31b−4は、リング状の第1のパイプ31aの半径にほぼ等しい長さを有している。この第2のパイプ31b−4の一端は、第1のパイプ31aに設けられ、他端は、ウェハ14の中央部に位置されている。この第2のパイプ31b−4の他端に設けられた第3の開口31dは、ウェハ14の中央部に対向されている。   Further, the second pipe 31b-4 has a length substantially equal to the radius of the ring-shaped first pipe 31a. One end of the second pipe 31 b-4 is provided in the first pipe 31 a, and the other end is located at the center of the wafer 14. A third opening 31 d provided at the other end of the second pipe 31 b-4 is opposed to the central portion of the wafer 14.

上記第3の変形例によっても、原料ガスをウェハ14の直上からウェハ14に均一に供給することが可能である。しかも、第2の開口31cの開口面積を第1の実施形態に比べて大きくすることが可能であるため、ウェハ14の表面に均一な膜厚を有する膜を形成することが可能である。   Also according to the third modified example, it is possible to uniformly supply the source gas to the wafer 14 from directly above the wafer 14. In addition, since the opening area of the second opening 31c can be made larger than that in the first embodiment, a film having a uniform film thickness can be formed on the surface of the wafer.

上記第1乃至第3の変形例は、第1乃至第3の実施形態に適用可能である。   The first to third modifications can be applied to the first to third embodiments.

(第4の変形例)
図10は、第4の変形例を示すものである。第4の変形例は、第3の開口31dの変形例であり、第4の変形例を、第1の変形例に示すガス供給部31に適用した場合を示している。
(Fourth modification)
FIG. 10 shows a fourth modification. The fourth modification is a modification of the third opening 31d, and shows a case where the fourth modification is applied to the gas supply unit 31 shown in the first modification.

図10において、各第2のパイプ31bには、複数の第3の開口31dが設けられている。すなわち、第2のパイプ31bの長手方向には、所定間隔あけて2つずつ第3の開口31dが設けられている。2つの第3の開口31dは、第2のパイプ31bの長手方向の同一位置に配置されている。すなわち、図10にEで示すように、第2のパイプ31bのウェハ14と対向する位置には、第2のパイプ31bの軸芯回りに所定間隔あけて、2つの第3の開口31d−1、31d−2が設けられている。2つの第3の開口31d−1、31d−2の開口方向は、鉛直線に対して例えば15度乃至20程度傾斜されている。   In FIG. 10, each second pipe 31b is provided with a plurality of third openings 31d. That is, in the longitudinal direction of the second pipe 31b, two third openings 31d are provided at predetermined intervals. The two third openings 31d are arranged at the same position in the longitudinal direction of the second pipe 31b. That is, as indicated by E in FIG. 10, at the position facing the wafer 14 of the second pipe 31b, two third openings 31d-1 are provided at a predetermined interval around the axis of the second pipe 31b. , 31d-2 is provided. The opening directions of the two third openings 31d-1 and 31d-2 are inclined by, for example, about 15 degrees to 20 degrees with respect to the vertical line.

上記第4の変形例によれば、ガス供給部31の各第2のパイプ31bに所定間隔あけて2つずつ第3の開口31d−1、31d−2を設けている。このため、原料ガスをウェハ14に対して、一層均一に供給することが可能である。したがって、形成される膜の膜厚をさらに均一化することが可能である。   According to the fourth modification, two third openings 31d-1 and 31d-2 are provided in each second pipe 31b of the gas supply unit 31 with a predetermined interval. For this reason, the source gas can be supplied more uniformly to the wafer 14. Therefore, the film thickness of the formed film can be made more uniform.

(第5の変形例)
図11は、第5の変形例を示している。第5の変形例は、第4の変形例をさらに変形したものである。すなわち、第4の変形例において、2つの第3の開口31d−1、31d−2は、各第2のパイプ31bの長手方向の同一位置に配置した。これに対して、第5の変形例において、2つの第3の開口31d−1、31d−2は、各第2のパイプ31bの長手方向の異なる位置に配置されている。第4の変形例と同様に、2つの第3の開口31d−1、31d−2の開口方向は、鉛直線に対して例えば15度乃至20程度傾斜されている。
(Fifth modification)
FIG. 11 shows a fifth modification. The fifth modification is a further modification of the fourth modification. That is, in the fourth modification, the two third openings 31d-1 and 31d-2 are arranged at the same position in the longitudinal direction of each second pipe 31b. On the other hand, in the fifth modification example, the two third openings 31d-1 and 31d-2 are arranged at different positions in the longitudinal direction of the second pipes 31b. Similar to the fourth modification, the opening directions of the two third openings 31d-1 and 31d-2 are inclined by, for example, about 15 degrees to 20 degrees with respect to the vertical line.

上記第5の変形例によれば、各第2のパイプ31bに設けられた第3の開口31d−1、31d−2は、第2のパイプ31bの長手方向に離れて配置されている。このため、ウェハ14に対して、一層原料ガスを均一に供給することが可能であり、形成される膜の膜厚を均一化することができる。   According to the fifth modified example, the third openings 31d-1 and 31d-2 provided in the second pipes 31b are arranged apart from each other in the longitudinal direction of the second pipe 31b. For this reason, it is possible to supply the source gas evenly to the wafer 14, and the film thickness of the formed film can be made uniform.

上記第4、第5の変形は、第1乃至第3の実施形態、及び第1乃至第3の変形例に適用することが可能である。   The fourth and fifth modifications can be applied to the first to third embodiments and the first to third modifications.

(第4の実施形態)
図12(a)(b)は、第4の実施形態を示している。第1乃至第3の実施形態は、カソード電極22とウェハ14との間にガス供給部31を設けた。これに対して、第4の実施形態は、カソード電極22にガス供給部31を組み込んだ構成としている。
(Fourth embodiment)
12 (a) and 12 (b) show a fourth embodiment. In the first to third embodiments, the gas supply unit 31 is provided between the cathode electrode 22 and the wafer 14. In contrast, in the fourth embodiment, the gas supply unit 31 is incorporated in the cathode electrode 22.

すなわち、図12(a)において、カソード電極51は、多孔質の導電材料、例えば多孔質グラファイトにより構成されている。このカソード電極51には、プラズマ室12により発生されたプラズマから中性粒子を取り出して反応室10内のウェハに導入する複数の第1の開口51aが形成されている。さらに、カソード電極51内には、ガス供給部を構成する例えば複数のリング状のパイプ51bが同心円状に形成されている。これら複数のパイプ51bは、ガス導入口52に連通されている。複数のパイプ51bは、多孔質材料内に形成されている。このため、これらパイプ51b内に導入された原料ガスは、パイプ51bに設けられた複数の孔から反応室10内に導入される。   That is, in FIG. 12A, the cathode electrode 51 is made of a porous conductive material, for example, porous graphite. The cathode electrode 51 is formed with a plurality of first openings 51 a through which neutral particles are extracted from the plasma generated in the plasma chamber 12 and introduced into the wafer in the reaction chamber 10. Further, in the cathode electrode 51, for example, a plurality of ring-shaped pipes 51b constituting a gas supply unit are formed concentrically. The plurality of pipes 51 b communicate with the gas inlet 52. The plurality of pipes 51b are formed in the porous material. For this reason, the raw material gas introduced into these pipes 51b is introduced into the reaction chamber 10 through a plurality of holes provided in the pipes 51b.

上記構成のカソード電極51は、例えば次のようにして形成される。先ず、複数のパイプ51bを構成する複数のリング状の溝と、これら溝を繋ぎ、ガス導入口52を構成する直線状の溝が、カソード電極51を構成する多孔質グラファイトからなる第1の部材51−1の上面側に形成される。この後、カバーとしての多孔質グラファイトからなる第2の部材51−2が第1の部材51−1の上面に取着される。これにより、複数のパイプ51bとこれらに連通されたガス導入口52が形成される。次に、複数のパイプ51bの間に位置する領域に、第1、第2の部材51−1,51−2を貫通する複数の第1の開口51aが形成される。このようにして、カソード電極51が形成される。   The cathode electrode 51 having the above configuration is formed, for example, as follows. First, a plurality of ring-shaped grooves constituting a plurality of pipes 51 b and a linear groove that connects these grooves and constitutes a gas introduction port 52 are first members made of porous graphite constituting the cathode electrode 51. It is formed on the upper surface side of 51-1. Thereafter, a second member 51-2 made of porous graphite as a cover is attached to the upper surface of the first member 51-1. As a result, a plurality of pipes 51b and a gas introduction port 52 communicated therewith are formed. Next, a plurality of first openings 51a penetrating the first and second members 51-1 and 51-2 are formed in a region located between the plurality of pipes 51b. In this way, the cathode electrode 51 is formed.

尚、複数の第1の開口51aの内面及び第2の部材51−2の表面に導電性の膜を形成して、これらの部分の孔を閉塞し、複数のパイプ51bの底部のみに孔が存在することが好ましい。   In addition, a conductive film is formed on the inner surfaces of the plurality of first openings 51a and the surface of the second member 51-2 to close the holes in these portions, and the holes are formed only in the bottoms of the plurality of pipes 51b. Preferably it is present.

上記構成において、中性粒子照射型CVD装置の動作について説明する。   In the above configuration, the operation of the neutral particle irradiation type CVD apparatus will be described.

図12(a)に示す構成において、カソード電極51とウェハ14との距離は、例えば20mmに設定される。この状態において、第1の実施形態と同様に、プラズマ室12において、プラズマが発生される。プラズマ中の正の荷電粒子が、アノード電極20とカソード電極22との間電界により加速される。正の荷電粒子はカソード電極22において電子が供給されて中性化され、中性粒子(NB)が生成される。この中性粒子は、複数の第1の開口51aを通過して反応室10内に導かれる。   In the configuration shown in FIG. 12A, the distance between the cathode electrode 51 and the wafer 14 is set to 20 mm, for example. In this state, plasma is generated in the plasma chamber 12 as in the first embodiment. Positive charged particles in the plasma are accelerated by the electric field between the anode electrode 20 and the cathode electrode 22. The positively charged particles are neutralized by supplying electrons at the cathode electrode 22 to generate neutral particles (NB). The neutral particles are guided into the reaction chamber 10 through the plurality of first openings 51a.

一方、ガス導入口52から複数のパイプ51bに供給された原料ガスは、カソード電極51の下面に形成された複数の孔から反応室10内に導入される。すなわち、カソード電極51の下面から反応室10内に導入される原料ガスは、ウェハ14の直上から中性粒子ビームと平行にウェハ14の表面に導入される。原料ガスは、中性粒子の衝突により、その運動エネルギーが熱エネルギーに変換される。この熱エネルギーのアシストにより、基板に吸着されたガス分子の所定の結合の解離が促進され、活性化されたガスは、重合反応を起こしてウェハ14上に順次堆積される。   On the other hand, the source gas supplied from the gas inlet 52 to the plurality of pipes 51 b is introduced into the reaction chamber 10 through the plurality of holes formed in the lower surface of the cathode electrode 51. That is, the raw material gas introduced into the reaction chamber 10 from the lower surface of the cathode electrode 51 is introduced from the top of the wafer 14 to the surface of the wafer 14 in parallel with the neutral particle beam. The kinetic energy of the source gas is converted into thermal energy by the collision of neutral particles. With the assistance of the thermal energy, dissociation of predetermined bonds of gas molecules adsorbed on the substrate is promoted, and the activated gas is sequentially deposited on the wafer 14 by causing a polymerization reaction.

上記第4の実施形態によれば、カソード電極51は、多孔質材料により形成され、中性粒子を反応室10内に導入する複数の第1の開口51aを有するとともに、その内部に原料ガスを導入する複数のパイプ51bを有し、複数のパイプ51bに形成された複数の孔から原料ガスを反応室10に導入している。このため、第4の実施形態によっても、第1乃至第3の実施形態と同様に、ウェハ14の直上から中性粒子ビームと平行に原料ガスをウェハ14の表面に導入することができる。したがって、ウェハ14上に均一な膜厚を有する膜を形成することが可能である。   According to the fourth embodiment, the cathode electrode 51 is formed of a porous material, has the plurality of first openings 51a for introducing neutral particles into the reaction chamber 10, and supplies the source gas therein. A plurality of pipes 51b to be introduced are provided, and a raw material gas is introduced into the reaction chamber 10 from a plurality of holes formed in the plurality of pipes 51b. Therefore, also in the fourth embodiment, as in the first to third embodiments, the source gas can be introduced into the surface of the wafer 14 from directly above the wafer 14 in parallel with the neutral particle beam. Therefore, a film having a uniform film thickness can be formed on the wafer 14.

尚、第4の実施形態は、導電性の多孔質材料によりカソード電極を形成したが、これに限定されるものではなく、例えば複数のパイプ51bのウェハ14と対向する面に、複数の開口を形成してもよい。この場合、多孔質材料に代えて、他の導電性材料を使用することができる。   In the fourth embodiment, the cathode electrode is formed of a conductive porous material. However, the present invention is not limited to this. For example, a plurality of openings are formed on the surface of the plurality of pipes 51b facing the wafer 14. It may be formed. In this case, another conductive material can be used instead of the porous material.

また、第1乃至第4の実施形態において、ガス流路は、ガス導入口15、52の1系統の場合を示している。しかし、これに限定されるものではなく、ガス流路系統を、2系統以上で構成しても良い。ガス流路系統を、2系統以上で構成した場合、複数のガスを同時に均一に供給することが出来る。   In the first to fourth embodiments, the gas flow path is a single system including the gas inlets 15 and 52. However, the present invention is not limited to this, and the gas flow path system may be composed of two or more systems. When the gas flow path system is composed of two or more systems, a plurality of gases can be supplied uniformly at the same time.

その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

10…反応室、14…ウェハ、12…プラズマ室、22、51…カソード電極、22a…第1の開口、31…ガス供給部、31a…第1のパイプ、31b、31b−1,31b−2、31b−3,31b−4…第2のパイプ、31c…第2の開口、31d、31d−1,31d−2…第3の開口、41…支持体、41a、41b…第1、第2のパイプ、51a…第1の開口、51b…パイプ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Reaction chamber, 14 ... Wafer, 12 ... Plasma chamber, 22, 51 ... Cathode electrode, 22a ... First opening, 31 ... Gas supply part, 31a ... First pipe, 31b, 31b-1, 31b-2 31b-3, 31b-4 ... second pipe, 31c ... second opening, 31d, 31d-1, 31d-2 ... third opening, 41 ... support, 41a, 41b ... first, second Pipe, 51a, first opening, 51b, pipe.

Claims (6)

希ガスを励起してプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記プラズマ発生部により発生されたプラズマから中性粒子を取り出し、反応室内のウェハに導入する複数の第1の開口を有する電極と、
前記ウェハの直上から前記中性粒子と平行に原料ガスを前記ウェハに供給するガス供給部と
を具備することを特徴とする中性粒子照射型CVD装置。
A plasma generator for generating a plasma by exciting a rare gas;
An electrode having a plurality of first openings for extracting neutral particles from the plasma generated by the plasma generator and introducing them into a wafer in a reaction chamber;
A neutral particle irradiation type CVD apparatus comprising: a gas supply unit that supplies a raw material gas to the wafer in parallel with the neutral particles from directly above the wafer.
前記ガス供給部は、前記電極と前記ウェハとの間に設けられ、前記電極の第1の開口から導入された前記中性粒子を通過させる複数の第2の開口と、前記原料ガスを吐出する複数の第3の開口を有することを特徴とする請求項1記載の中性粒子照射型CVD装置。   The gas supply unit is provided between the electrode and the wafer, and discharges the plurality of second openings through which the neutral particles introduced from the first opening of the electrode pass, and the source gas. The neutral particle irradiation type CVD apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of third openings. 前記第2の開口は、前記第1の開口の10倍以上の開口面積を有することを特徴とする請求項2記載の中性粒子照射型CVD装置。   The neutral particle irradiation type CVD apparatus according to claim 2, wherein the second opening has an opening area that is 10 times or more that of the first opening. 前記電極と前記ガス供給部との距離は、10mm以上に設定され、前記ガス供給部と前記ウェハとの距離は、20mm以上に設定されることを特徴とする請求項3記載の中性粒子照射型CVD装置。   The neutral particle irradiation according to claim 3, wherein a distance between the electrode and the gas supply unit is set to 10 mm or more, and a distance between the gas supply unit and the wafer is set to 20 mm or more. Type CVD equipment. 前記ガス供給部は、第1の直径を有するリング状の第1のパイプと、前記第1の連通され、前記複数の第3の開口を有する前記第1の直径より小さい第2の直径を有する少なくとも1つの第2のパイプを具備することを特徴とする請求項4記載の中性粒子照射型CVD装置。   The gas supply unit has a ring-shaped first pipe having a first diameter and a second diameter smaller than the first diameter communicated with the first and having the plurality of third openings. The neutral particle irradiation type CVD apparatus according to claim 4, further comprising at least one second pipe. 前記電極は、多孔質材料により形成され、前記原料ガスが導入されるパイプを有し、前記パイプ内の原料ガスは、多孔質材料の孔から前記ウェハに供給されることを特徴とする請求項1記載の中性粒子照射型CVD装置。   The electrode is formed of a porous material and has a pipe into which the source gas is introduced, and the source gas in the pipe is supplied to the wafer from a hole in the porous material. 1. A neutral particle irradiation type CVD apparatus according to 1.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014030414A1 (en) * 2012-08-23 2014-02-27 東京エレクトロン株式会社 FILM FORMING APPARATUS, METHOD OF FORMING LOW-PERMITTIVITY FILM, SiCO FILM, AND DAMASCENE INTERCONNECT STRUCTURE
JP2015134943A (en) * 2014-01-16 2015-07-27 東京エレクトロン株式会社 substrate processing apparatus
JP2016145385A (en) * 2015-02-06 2016-08-12 東京エレクトロン株式会社 Film deposition apparatus and method
CN105899709A (en) * 2014-01-10 2016-08-24 艾克斯特朗欧洲公司 Gas inlet element of a CVD reactor with weight-reduced gas outlet plate

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH062149A (en) * 1992-06-19 1994-01-11 Matsushita Electric Works Ltd Method and apparatus for plasma treatment
JPH10321619A (en) * 1997-05-21 1998-12-04 Nec Corp Silicon oxide film and its formation and film formation device
JP2009290025A (en) * 2008-05-29 2009-12-10 Tohoku Univ Neutral particle irradiation type cvd apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH062149A (en) * 1992-06-19 1994-01-11 Matsushita Electric Works Ltd Method and apparatus for plasma treatment
JPH10321619A (en) * 1997-05-21 1998-12-04 Nec Corp Silicon oxide film and its formation and film formation device
JP2009290025A (en) * 2008-05-29 2009-12-10 Tohoku Univ Neutral particle irradiation type cvd apparatus

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014030414A1 (en) * 2012-08-23 2014-02-27 東京エレクトロン株式会社 FILM FORMING APPARATUS, METHOD OF FORMING LOW-PERMITTIVITY FILM, SiCO FILM, AND DAMASCENE INTERCONNECT STRUCTURE
JP2014116576A (en) * 2012-08-23 2014-06-26 Tokyo Electron Ltd DEPOSITION DEVICE, METHOD FOR FORMING LOW DIELECTRIC CONSTANT FILM, SiCO FILM, AND DAMASCENE WIRING STRUCTURE
KR20150046028A (en) * 2012-08-23 2015-04-29 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 FILM FORMING APPARATUS, METHOD OF FORMING LOW-PERMITTIVITY FILM, SiCO FILM, AND DAMASCENE INTERCONNECT STRUCTURE
KR102030223B1 (en) * 2012-08-23 2019-10-08 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 FILM FORMING APPARATUS, METHOD OF FORMING LOW-PERMITTIVITY FILM, SiCO FILM, AND DAMASCENE INTERCONNECT STRUCTURE
CN105899709A (en) * 2014-01-10 2016-08-24 艾克斯特朗欧洲公司 Gas inlet element of a CVD reactor with weight-reduced gas outlet plate
JP2017503925A (en) * 2014-01-10 2017-02-02 アイクストロン、エスイー Gas injection element for CVD reactor with gas exhaust plate with reduced weight
JP2015134943A (en) * 2014-01-16 2015-07-27 東京エレクトロン株式会社 substrate processing apparatus
JP2016145385A (en) * 2015-02-06 2016-08-12 東京エレクトロン株式会社 Film deposition apparatus and method

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