JP3079818B2 - Plasma processing equipment - Google Patents

Plasma processing equipment

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JP3079818B2
JP3079818B2 JP04344970A JP34497092A JP3079818B2 JP 3079818 B2 JP3079818 B2 JP 3079818B2 JP 04344970 A JP04344970 A JP 04344970A JP 34497092 A JP34497092 A JP 34497092A JP 3079818 B2 JP3079818 B2 JP 3079818B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、マイクロ波が導入さ
れる導波窓を備え、マイクロ波とプラズマ原料ガスとが
導入されるプラズマ生成室と、プラズマ生成室を同軸に
囲みプラズマ生成室内に電子サイクロトロン共鳴磁界を
形成する励磁ソレノイドと、プラズマ生成室と内部空間
が連通するとともに基板をその被成膜面をプラズマ生成
室に向けて保持する基板ホールダを内包する試料室と、
試料室の内壁面を覆い基板への成膜中該内壁面への薄膜
物質の付着を防止する筒状の防着板と、環状に形成され
て防着板と同軸に配されその環状の内部空間へ導入され
た反応性ガスを防着板の内側へ噴出するガス導入リング
と、外部の反応性ガス供給源からガス導入リングに至る
ガス導入管とを備えてなるECR型プラズマ処理装置、
あるいは、マイクロ波とプラズマ原料ガスと反応性ガス
とが導入されるプラズマ生成室と、プラズマ生成室を同
軸に囲みプラズマ生成室内にマイクロ波との電子サイク
ロトロン共鳴磁界を形成する励磁ソレノイドと、プラズ
マ生成室と内部空間が連通するとともに基板をその被成
膜面をプラズマ生成室に向けて保持する基板ホールダを
内包する試料室と、試料室の内壁面を覆い基板への成膜
中該内壁面への薄膜物質の付着を防止する筒状の防着板
と、環状に形成されてプラズマ生成室と同軸に配されそ
の環状の内部空間内へ導入された反応性ガスをプラズマ
生成室内へ噴出するガス導入リングと、外部の反応性ガ
ス供給源からガス導入リングに至るガス導入管とを備え
てなるECR型プラズマ処理装置において、複数の基板
を連続して処理する際の処理枚数に依存しない成膜速
度,エッチング速度、あるいは装置内部をドライクリー
ニングするときのクリーニング速度向上を達成すること
のできる装置構成に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has a waveguide window into which a microwave is introduced, a plasma generation chamber into which the microwave and a plasma source gas are introduced, and a plasma generation chamber coaxially surrounding the plasma generation chamber. An excitation solenoid that forms an electron cyclotron resonance magnetic field; a sample chamber that includes a substrate holder that communicates the plasma generation chamber with the internal space and holds the substrate with its film-forming surface facing the plasma generation chamber;
A cylindrical anti-blocking plate that covers the inner wall surface of the sample chamber and prevents the thin film substance from adhering to the inner wall surface during film formation on the substrate; An ECR type plasma processing apparatus including a gas introduction ring for ejecting the reactive gas introduced into the space to the inside of the deposition preventing plate, and a gas introduction pipe from an external reactive gas supply source to the gas introduction ring,
Alternatively, a plasma generation chamber into which the microwave, the plasma raw material gas, and the reactive gas are introduced, an excitation solenoid that coaxially surrounds the plasma generation chamber, and forms an electron cyclotron resonance magnetic field with the microwave in the plasma generation chamber; The chamber communicates with the internal space, and the sample chamber contains a substrate holder that holds the substrate with its film-forming surface facing the plasma generation chamber, and the inner wall of the sample chamber covers the inner wall during film formation on the substrate. A cylindrical anti-adhesion plate for preventing the adhesion of thin film material, and a gas formed in an annular shape and arranged coaxially with the plasma generation chamber and ejecting a reactive gas introduced into the annular internal space into the plasma generation chamber. In an ECR plasma processing apparatus including an introduction ring and a gas introduction pipe extending from an external reactive gas supply source to a gas introduction ring, a plurality of substrates are continuously processed. Processed number-independent deposition rate of the time, is the etching rate, or the apparatus internal to an apparatus configuration which can achieve the cleaning rate improved when dry cleaning.

【0002】[0002]

【従来の技術】基板上に形成された配線等を覆う絶縁膜
のうちで酸化シリコン膜は、半導体装置の製造プロセス
において、層間絶縁膜として形成される場合が多いが、
この酸化シリコン膜には、低温で成膜できること、膜の
内部応力が小さいこと、エッチングレートが小さいこ
と、膜厚分布が良いこと、段差被覆性が良いこと、耐透
水性に優れていること等の特性が要求されており、成膜
装置としては、良好な膜特性を保ったままでの成膜速度
の向上が要求されている。
2. Description of the Related Art Among insulating films covering wiring and the like formed on a substrate, a silicon oxide film is often formed as an interlayer insulating film in a semiconductor device manufacturing process.
The silicon oxide film can be formed at a low temperature, the internal stress of the film is small, the etching rate is small, the film thickness distribution is good, the step coverage is good, the water permeability is excellent, etc. The film forming apparatus is required to improve the film forming speed while maintaining good film characteristics.

【0003】これらの諸条件を充足する成膜方法とし
て、電子サイクロトロン共鳴プラズマCVD(以下、E
CRプラズマCVDという。)法がある。図10にEC
RプラズマCVD装置構成の一例を示す。基板10の表
面に薄膜を形成する際には、導波管1内を進行してきた
マイクロ波を導波窓2を介してプラズマ生成室3に導入
すると共に、励磁ソレノイド4によりプラズマ生成室3
内に磁場を形成することによって、第1ガス導入管5か
ら導入されたプラズマ原料ガスを電子サイクロトロン共
鳴を利用してプラズマ化する。励磁ソレノイド4は、プ
ラズマ引き出し窓6を介してプラズマ生成室3と繋がっ
ている試料室7に向かって発散磁場を形成しており、こ
の発散磁場によりプラズマ生成室3内のプラズマは試料
室7に引き出される。試料室7は内壁面への薄膜物質の
付着を防止するために、この例では内壁面が異径円筒2
段積み構成の防着板24により覆われている。プラズマ
生成室3から引き出されたプラズマ流は反応性ガス供給
源30から第2ガス導入管8および環状に形成され防着
板24の小径円筒の外側に配されて汚損を防止されたガ
ス導入リング22を介して導入された反応性ガスと反応
しながら基板ホールダ9上に置かれた基板10に到達
し、基板10の上に膜を形成することができる。ECR
プラズマCVD装置では、さらに、この例に示したよう
に、前記励磁ソレノイド4と同軸にかつ基板を挟む軸方
向の位置に第2の励磁ソレノイド(以下サブソレノイド
13と記す)を配置し、このサブソレノイド13に前記
励磁ソレノイド4と逆方向の磁界を生じさせるように電
流を流して基板近傍で双方の磁界が急激に外方へ広が
る,いわゆるカスプ磁界を形成させ、基板10の上に形
成された膜の膜厚分布を均一にするカスプ磁界型ECR
プラズマCVD装置の使用がさかんになりつつある。な
お、図中の符号11は高周波電源であり、基板ホールダ
9を介して基板10に高周波電圧を印加し、基板10の
表面に対地(対試料室)負極性の電位を生じさせること
により、凹凸状態にあるアルミ配線を覆う層間絶縁膜の
平坦化や最終保護絶縁膜の段差被覆性の改善等を行う。
また、符号14は基板ホールダ9に埋め込まれたヒータ
に加熱電力を供給して基板10を所定の温度に加熱する
ためのヒータ電源である。また符号15は真空計であ
り、試料室7内のガス圧力を測定し、その測定出力をフ
ィードバック回路16に入力してバリアブルオリフィス
17の流路断面積を変化させることにより、試料室7内
のガス圧力を所定値に保持させる。
As a film formation method satisfying these conditions, electron cyclotron resonance plasma CVD (hereinafter, referred to as E)
This is called CR plasma CVD. ) There is a law. FIG. 10 shows EC
An example of an R plasma CVD apparatus configuration is shown. When a thin film is formed on the surface of the substrate 10, the microwave traveling inside the waveguide 1 is introduced into the plasma generation chamber 3 through the waveguide window 2, and the plasma generation chamber 3 is excited by the excitation solenoid 4.
By forming a magnetic field therein, the plasma source gas introduced from the first gas introduction pipe 5 is turned into plasma using electron cyclotron resonance. The excitation solenoid 4 forms a divergent magnetic field toward the sample chamber 7 connected to the plasma generation chamber 3 via the plasma extraction window 6, and the plasma in the plasma generation chamber 3 is transmitted to the sample chamber 7 by the divergent magnetic field. Drawn out. In this example, the sample chamber 7 is made of a cylinder 2 of different diameter in order to prevent the thin film substance from adhering to the inner wall.
It is covered by a deposition-preventing plate 24 having a stacked configuration. A plasma flow drawn from the plasma generation chamber 3 is supplied from a reactive gas supply source 30 to a second gas introduction pipe 8 and a ring-shaped gas introduction ring arranged outside the small-diameter cylinder of the deposition-preventing plate 24 to prevent contamination. Reacting with the introduced reactive gas through the substrate 22, it reaches the substrate 10 placed on the substrate holder 9, and a film can be formed on the substrate 10. ECR
In the plasma CVD apparatus, as shown in this example, a second excitation solenoid (hereinafter referred to as a sub-solenoid 13) is disposed coaxially with the excitation solenoid 4 and at an axial position sandwiching the substrate. A current is applied to the solenoid 13 so as to generate a magnetic field in a direction opposite to that of the exciting solenoid 4, so that both magnetic fields rapidly expand outward in the vicinity of the substrate, that is, a so-called cusp magnetic field is formed. Cusp magnetic field type ECR for uniform film thickness distribution
The use of plasma CVD equipment is increasing. Reference numeral 11 in the drawing denotes a high-frequency power supply, which applies a high-frequency voltage to the substrate 10 through the substrate holder 9 to generate a negative potential with respect to the ground (with respect to the sample chamber) on the surface of the substrate 10, thereby providing unevenness. The planarization of the interlayer insulating film covering the aluminum wiring in the state and the improvement of the step coverage of the final protective insulating film are performed.
Reference numeral 14 denotes a heater power supply for supplying heating power to the heater embedded in the substrate holder 9 to heat the substrate 10 to a predetermined temperature. Reference numeral 15 denotes a vacuum gauge, which measures the gas pressure in the sample chamber 7 and inputs the measured output to a feedback circuit 16 to change the cross-sectional area of the flow path of the variable orifice 17 so that the inside of the sample chamber 7 is changed. The gas pressure is maintained at a predetermined value.

【0004】この方法では、10-3〜10-4Torrの
低圧下で高密度のプラズマが得られ、基板10を加熱す
ることなしに、内部応力が小さく、耐酸性の高い酸化シ
リコン膜を形成することができる。また、数十mTor
rの圧力領域において、基板ホールダ9に印加した高周
波電力による高周波プラズマと、プラズマ生成室で形成
されたECRプラズマとの複合プラズマによっても低温
基板上に良質な酸化シリコン膜を形成することができ
る。
According to this method, a high-density plasma can be obtained under a low pressure of 10 -3 to 10 -4 Torr, and a silicon oxide film having a small internal stress and a high acid resistance can be formed without heating the substrate 10. can do. Also, dozens of mTorr
In the pressure region of r, a high-quality silicon oxide film can be formed on the low-temperature substrate also by the composite plasma of the high-frequency plasma generated by the high-frequency power applied to the substrate holder 9 and the ECR plasma formed in the plasma generation chamber.

【0005】また同様に、絶縁膜として窒化シリコン膜
も形成できる。また、エッチングガスとして、6フッ化
イオウを使用することにより、多結晶シリコンのエッチ
ング処理もできる。また、以上のように構成されるEC
RプラズマCVD装置は、成膜装置として使用した場合
には、装置運用上、ドライクリーニングがウエットクリ
ーニングより有利である。
[0005] Similarly, a silicon nitride film can be formed as an insulating film. By using sulfur hexafluoride as an etching gas, polycrystalline silicon can be etched. The EC configured as described above
When the R plasma CVD apparatus is used as a film forming apparatus, dry cleaning is more advantageous than wet cleaning in terms of operation of the apparatus.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の酸化シリコン膜の成膜においては、連続成膜を行う
と、膜の内部応力、エッチングレート,耐透水性等の膜
質が変化するという問題点があった。また、上記従来の
窒化シリコン膜の成膜においては、連続成膜を行うと屈
折率が低下するという問題点があった。
However, in the above-mentioned conventional silicon oxide film formation, if continuous film formation is performed, the film quality such as internal stress, etching rate, and water resistance of the film changes. was there. In addition, in the above-described conventional silicon nitride film formation, there is a problem that the refractive index decreases when continuous film formation is performed.

【0007】また、多結晶シリコンのエッチングにおい
ては、連続処理を行うとエッチング速度が変化するとい
う問題点があった。また、ドライクリーニングは、装置
内壁の低温部分が遅いという問題点があった。本発明の
目的は、複数の基板を連続処理しても上述のごとき問題
点を生じることなく初期の成膜速度およびエッチング速
度を維持することができ、かつ装置内部のドライクリー
ニング時にはクリーニング速度が上昇する装置構成を提
供することである。
Further, in the etching of polycrystalline silicon, there is a problem that the etching rate changes when continuous processing is performed. In addition, dry cleaning has a problem that a low-temperature portion of the inner wall of the apparatus is slow. An object of the present invention is to maintain the initial film forming rate and etching rate without causing the above-described problems even when a plurality of substrates are continuously processed, and to increase the cleaning rate during dry cleaning inside the apparatus. It is to provide a device configuration that performs

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、マイクロ波とプラズマ原料ガス
とが導入されるプラズマ生成室と、プラズマ生成室を同
軸に囲みプラズマ生成室内に電子サイクロトロン共鳴磁
界を形成する励磁ソレノイドと、プラズマ生成室と内部
空間が連通するとともに基板をその被成膜面をプラズマ
生成室に向けて保持する基板ホールダを内包する試料室
と、試料室の内壁面を覆い基板への成膜中該内壁面への
薄膜物質の付着を防止する筒状の防着板と、環状に形成
されて防着板と同軸に配されその環状の内部空間へ導入
された反応性ガスを防着板の内側へ噴出するガス導入リ
ングと、外部の反応性ガス供給源からガス導入リングに
至るガス導入管とを備えてなるECR型プラズマ処理装
置、あるいは、マイクロ波とプラズマ原料ガスと反応性
ガスとが導入されるプラズマ生成室と、プラズマ生成室
を同軸に囲みプラズマ生成室内にマイクロ波との電子サ
イクロトロン共鳴磁界を形成する励磁ソレノイドと、プ
ラズマ生成室と内部空間が連通するとともに基板をその
被成膜面をプラズマ生成室に向けて保持する基板ホール
ダを内包する試料室と、試料室の内壁面を覆い基板への
成膜中該内壁面への薄膜物質の付着を防止する筒状の防
着板と、環状に形成されてプラズマ生成室と同軸に配さ
れその環状の内部空間内へ導入された反応性ガスをプラ
ズマ生成室内へ噴出するガス導入リングと、外部の反応
性ガス供給源からガス導入リングに至るガス導入管とを
備えてなるECR型プラズマ処理装置を、防着板と、ガ
ス導入リングと、ガス導入管のガス導入リング近傍とに
それぞれ加熱手段と温度制御手段とからなる一定温度制
御手段を持ち、基板への成膜中あるいは装置内部のドラ
イクリーニング中、それぞれ50〜150℃範囲の一定
温度に保持する装置とする。
According to the present invention, there is provided a plasma generation chamber into which a microwave and a plasma source gas are introduced, and a plasma generation chamber coaxially surrounding the plasma generation chamber. An excitation solenoid that forms a cyclotron resonance magnetic field, a sample chamber that includes a substrate holder that communicates the plasma generation chamber with the internal space and holds the substrate with its film-forming surface facing the plasma generation chamber, and an inner wall surface of the sample chamber. And a cylindrical anti-blocking plate for preventing the thin film substance from adhering to the inner wall surface during film formation on the substrate, and an annularly formed and coaxially disposed with the anti-shielding plate and introduced into the annular internal space. An ECR type plasma processing apparatus including a gas introduction ring for ejecting a reactive gas into the inside of the deposition-preventing plate and a gas introduction pipe extending from an external reactive gas supply source to the gas introduction ring, or A plasma generation chamber into which the microwave, the plasma raw material gas, and the reactive gas are introduced; an excitation solenoid that coaxially surrounds the plasma generation chamber and forms an electron cyclotron resonance magnetic field with the microwave in the plasma generation chamber; A sample chamber that contains a substrate holder that communicates with the internal space and holds the substrate with its film-forming surface facing the plasma generation chamber, and a thin film that covers the inner wall surface of the sample chamber and forms a film on the inner wall surface during film formation on the substrate. A cylindrical anti-adhesion plate for preventing the attachment of substances, and a gas introduction ring formed in an annular shape and arranged coaxially with the plasma generation chamber and for emitting a reactive gas introduced into the annular internal space into the plasma generation chamber. An ECR type plasma processing apparatus comprising a gas introduction pipe extending from an external reactive gas supply source to a gas introduction ring, a gas-proof plate, a gas introduction ring, and gas in the gas introduction pipe. A device which has constant temperature control means comprising a heating means and a temperature control means in the vicinity of the inlet ring, and which maintains a constant temperature in the range of 50 to 150 ° C. during film formation on the substrate or dry cleaning inside the apparatus, respectively; I do.

【0009】ここで、防着板,ガス導入リングおよびガ
ス導入管のガス導入リング近傍をそれぞれ50〜150
℃範囲の一定温度に昇温させるための加熱手段は、それ
ぞれアルミ鋳塊中にシーズヒータを鋳込んでなるアルミ
鋳込みヒータまたは循環管路内を加熱流体を通流させる
流体ヒータとする。
Here, the vicinity of the gas introduction ring of the deposition plate, the gas introduction ring, and the gas introduction pipe are 50 to 150, respectively.
The heating means for raising the temperature to a constant temperature in the range of ° C. is an aluminum casting heater in which a sheathed heater is cast in an aluminum ingot, or a fluid heater for passing a heating fluid through a circulation pipe.

【0010】[0010]

【作用】プラズマにより、反応性ガスは活性化される
が、気相中で形成された活性種は、基板に到達するまで
の間、粒子間相互作用や粒子−壁間相互作用を起こす。
プラズマ処理を連続して行うと、活性種の発生領域を囲
んでいる装置内壁の温度(図10の装置では防着板24
の小径側円筒およびこれと接触状態に近接しているガス
導入リング22の温度)が上昇する(図11)。装置内
壁の温度が変化すると、化学吸着の温度依存性により、
粒子−壁間相互作用による活性種の失活の度合いが変化
し、気相中の活性種の濃度にも影響を与える。このた
め、成膜あるいはエッチング特性が、連続処理により変
動する。また、ドライクリーニングは、反応速度の温度
依存性により、装置内壁の温度を上昇させることによ
り、高速化できる。
The reactive gas is activated by the plasma, but the active species formed in the gas phase cause a particle-particle interaction or a particle-wall interaction until they reach the substrate.
When the plasma processing is continuously performed, the temperature of the inner wall of the apparatus surrounding the generation region of the active species (in the apparatus of FIG.
(The temperature of the small diameter side cylinder and the temperature of the gas introduction ring 22 in close proximity to the small diameter side cylinder) (FIG. 11). When the temperature of the inner wall of the device changes, due to the temperature dependence of chemisorption,
The degree of deactivation of the active species due to the particle-wall interaction changes, which also affects the concentration of the active species in the gas phase. Therefore, the film forming or etching characteristics fluctuate due to the continuous processing. Further, the speed of the dry cleaning can be increased by increasing the temperature of the inner wall of the apparatus due to the temperature dependence of the reaction rate.

【0011】従って、反応性ガスを導入するガス導入
管、ガス導入リングおよび防着板に加熱手段と温度制御
手段とを持つ装置として、それらを一定温度に制御する
ことにより、成膜あるいはエッチング特性の変動が無く
なり、ドライクリーニングも高速化できる。なお、一定
温度制御は、アルミ鋳塊中にシーズヒータを鋳込んだア
ルミ鋳込みヒータと被加熱体の温度を制御する温度制御
手段とを一体化した温度制御型アルミ鋳込みヒータある
いは、温度制御された流体を循環させることにより達成
される。
Therefore, as a device having a heating means and a temperature control means in a gas introduction pipe for introducing a reactive gas, a gas introduction ring and a deposition-preventing plate, by controlling them at a constant temperature, the film formation or etching characteristics can be improved. And the speed of dry cleaning can be increased. In addition, the constant temperature control is a temperature control type aluminum casting heater in which an aluminum casting heater in which a sheathed heater is cast into an aluminum ingot and a temperature control means for controlling the temperature of the object to be heated are integrated, or the temperature is controlled. This is achieved by circulating the fluid.

【0012】[0012]

【実施例】次に、本発明の第1の実施例を添付図面を参
照して説明する。先ず、この実施例に用いたECRプラ
ズマCVD装置の構成を図1を参照して説明する。図示
していないマイクロ波電源に接続された導波管1が導波
窓2を介してプラズマ生成室3に取りつけられており、
プラズマ生成室3の周囲には励磁ソレノイド4が設置さ
れ、さらに、プラズマ生成室3内にプラズマ原料ガスを
導入するための第1ガス導入管5が設けられている。プ
ラズマ生成室3の下部にはプラズマ引き出し窓6が設け
られ、このプラズマ引き出し窓6を通して、試料室7に
プラズマ流が引き出されるようになっている。試料室7
には反応性ガスを導入するための第2ガス導入管8が設
けられ、試料室7の内部には、ガス導入管8の導入口の
下流に当たる場所に基板ホールダ9が設置されている。
基板ホールダ9の背面側に前記励磁ソレノイド4と同軸
に配されたサブソレノイド13がある。基板ホールダ9
は高周波電源11と接続されており、基板ホールダ9の
下には,図示していない真空ポンプに接続する排気管1
2と、並列に接続されて試料室7内のガス圧力を調整す
る,開度が固定されたバルブ12aおよび開度可変のバ
リアブルオリフィス17とを有する。図の符号15は真
空計、16はフィードバック回路であり、試料室7内の
ガス圧力が所定値を保持するようにバリアブルオリフィ
ス17の開度を変化させる。なお、圧力調整は試料室7
の排気管の途中から排気管内へプラズマ生成室3に導入
する酸素源ガスあるいは窒素ガスあるいは不活性ガスを
導入しつつ行うことや、真空ポンプのコンダクタンス調
整によって行うことによってもできる。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, the configuration of an ECR plasma CVD apparatus used in this embodiment will be described with reference to FIG. A waveguide 1 connected to a microwave power supply (not shown) is attached to a plasma generation chamber 3 via a waveguide window 2.
An excitation solenoid 4 is provided around the plasma generation chamber 3, and a first gas introduction pipe 5 for introducing a plasma source gas into the plasma generation chamber 3 is provided. A plasma extraction window 6 is provided at a lower portion of the plasma generation chamber 3, and a plasma flow is extracted to the sample chamber 7 through the plasma extraction window 6. Sample room 7
Is provided with a second gas introduction pipe 8 for introducing a reactive gas, and a substrate holder 9 is provided inside the sample chamber 7 at a location downstream of the introduction port of the gas introduction pipe 8.
On the back side of the substrate holder 9, there is a sub-solenoid 13 arranged coaxially with the excitation solenoid 4. Substrate holder 9
Is connected to a high-frequency power supply 11, and an exhaust pipe 1 connected to a vacuum pump (not shown) is provided below the substrate holder 9.
2, a valve 12a having a fixed opening and a variable orifice 17 having a variable opening, which are connected in parallel to adjust the gas pressure in the sample chamber 7. Reference numeral 15 in the drawing denotes a vacuum gauge, and 16 denotes a feedback circuit, which changes the opening of the variable orifice 17 so that the gas pressure in the sample chamber 7 maintains a predetermined value. The pressure was adjusted in the sample chamber 7
It can be performed while introducing an oxygen source gas, a nitrogen gas, or an inert gas to be introduced into the plasma generation chamber 3 from the middle of the exhaust pipe into the exhaust pipe, or by adjusting the conductance of a vacuum pump.

【0013】反応性ガスを導入する第2ガス導入管8に
は、アルミ鋳込みヒータからなる加熱手段と温度制御手
段としてのフィードバック回路で構成された調温器とが
ユニット化された予熱機構21が付いており、予熱機構
21出口(装置側)の第2ガス導入管8の温度が一定に
保持される。第2ガス導入管8は試料室7の内部でガス
導入リング22に接続しており、周方向均等に分布した
ガス量で反応性ガスを試料室7内へ導入できるようにな
っている。このガス導入リング22を一定温度に昇温,
保持するための一定温度制御ユニット23は、以下に説
明する温度制御型アルミ鋳込みヒータあるいは温度制御
された流体を循環させるユニットによって構成されてい
る。防着板24もこの実施例では一定温度制御ユニット
23によってガス導入リング22と同じ一定温度に保た
れる。
The second gas introduction pipe 8 for introducing the reactive gas is provided with a preheating mechanism 21 in which a heating means comprising an aluminum cast heater and a temperature controller constituted by a feedback circuit as a temperature control means are unitized. The temperature of the second gas introduction pipe 8 at the outlet (apparatus side) of the preheating mechanism 21 is kept constant. The second gas introduction pipe 8 is connected to the gas introduction ring 22 inside the sample chamber 7 so that the reactive gas can be introduced into the sample chamber 7 with a gas amount evenly distributed in the circumferential direction. This gas introduction ring 22 is heated to a certain temperature,
The constant temperature control unit 23 for holding is constituted by a temperature control type aluminum casting heater described below or a unit for circulating a fluid whose temperature is controlled. In this embodiment, the deposition prevention plate 24 is also maintained at the same constant temperature as the gas introduction ring 22 by the constant temperature control unit 23.

【0014】予熱機構21の構成例を図2に、また一定
温度制御ユニット23の構成例を図2,3に示す。図2
のユニットはアルミ鋳込みヒータに熱電対を取り付け、
熱電対が測定した温度信号が入力されるフィードバック
回路で調温器を構成し、一定温度に制御するものであ
る。また図3のユニットは流体循環系にヒータと熱電対
とを取り付け、フィードバック回路で調温器を構成し、
一定温度の流体(例えば商品名−フロリナート等)を循
環させるもので、140℃までの加熱が可能である。
FIG. 2 shows an example of the configuration of the preheating mechanism 21, and FIGS. 2 and 3 show examples of the configuration of the constant temperature control unit 23. FIG.
Unit has a thermocouple attached to an aluminum cast heater,
A temperature controller is constituted by a feedback circuit to which a temperature signal measured by a thermocouple is input, and is controlled at a constant temperature. In the unit of FIG. 3, a heater and a thermocouple are attached to the fluid circulation system, and a temperature controller is configured by a feedback circuit.
It circulates a fluid at a constant temperature (for example, trade name-Fluorinert), and can be heated up to 140 ° C.

【0015】このカスプ磁界型ECRプラズマCVD装
置を用いた酸化シリコン膜の製造方法の実施例を説明す
る。導波管1,導波窓2を通して導入するマイクロ波
は、周波数2.45 GHz、電源電力0.5〜1.5KWであ
り、励磁ソレノイド4により875ガウスの磁束密度を
プラズマ生成室3内に形成する。これらの条件のもと
で、第1ガス導入管5から16〜250CCMのO2
スをプラズマ生成室3内に導入して、プラズマを発生さ
せる。このプラズマは励磁ソレノイド4が形成する発散
磁界により試料室7に引き出され、第2ガス導入管8か
ら流量20〜50CCMで導入されるシランガスをプラ
ズマのエネルギーで分解しつつ、励磁ソレノイド4とサ
ブソレノイド13とにより、基板ホールダ9の近傍に形
成されたカスプ磁界領域で、基板ホールダ9の上にある
直径8インチの基板10の表面に到達する。基板ホール
ダ9には、13.56 MHzの高周波電力を100〜100
0Wの電力範囲で印加し、また排気管12から排気する
ことにより、試料室7内を5〜100mTorrの範囲
内の圧力に調整する。なお上記のO2 ガスの代わりにN
2OまたはN2 OとO2 との混合ガスを用いることもで
きる。
An embodiment of a method for manufacturing a silicon oxide film using this cusp magnetic field type ECR plasma CVD apparatus will be described. The microwave introduced through the waveguide 1 and the waveguide window 2 has a frequency of 2.45 GHz and a power of 0.5 to 1.5 kW, and a magnetic flux density of 875 gauss is supplied into the plasma generation chamber 3 by the excitation solenoid 4. Form. Under these conditions, O 2 gas of 16 to 250 CCM is introduced into the plasma generation chamber 3 from the first gas introduction pipe 5 to generate plasma. This plasma is drawn into the sample chamber 7 by a divergent magnetic field formed by the excitation solenoid 4, and while the silane gas introduced from the second gas introduction pipe 8 at a flow rate of 20 to 50 CCM is decomposed by the energy of the plasma, the excitation solenoid 4 and the sub solenoid are decomposed. As a result, the cusp magnetic field formed near the substrate holder 9 reaches the surface of the substrate 10 having a diameter of 8 inches above the substrate holder 9. The substrate holder 9 is supplied with high frequency power of 13.56 MHz for 100 to 100.
The pressure in the sample chamber 7 is adjusted to a pressure in the range of 5 to 100 mTorr by applying a power in the range of 0 W and exhausting the gas through the exhaust pipe 12. Note that N 2 gas is used instead of the above O 2 gas.
2 O or a mixed gas of N 2 O and O 2 can also be used.

【0016】上記装置を用い、個々の成膜条件を次表記
載の範囲内で変化させて、酸化シリコン膜の形成を行っ
た。
Using the above apparatus, a silicon oxide film was formed while changing the individual film forming conditions within the ranges shown in the following table.

【0017】[0017]

【表1】 図4は、上記範囲の成膜条件にて形成した、成膜速度5
00Å/min以上の酸化シリコン膜の、連続成膜時の
成膜速度の処理枚数依存性を示す。25枚の連続成膜に
おいても、成膜速度は±2%の範囲内に納まっている。
反応性ガスを導入する第2のガス導入管8は予熱機構2
1により,また、ガス導入リング22および防着板24
は一定温度制御ユニット23によって140℃に保っ
た。温度制御しない場合の成膜結果(図5)と比較し
て、成膜速度の再現性が向上している。 成膜活性種と
装置内壁との相互作用を一定に保つことによって、基板
への成膜活性種の到達量が一定となり、成膜速度が一定
となる。
[Table 1] FIG. 4 shows a film formation rate of 5 formed under the above range of film formation conditions.
4 shows the dependence of the film formation rate on the number of processed silicon oxide films at a rate of 00 ° / min or more during continuous film formation. Even in the continuous deposition of 25 sheets, the deposition rate is within the range of ± 2%.
The second gas introduction pipe 8 for introducing the reactive gas is provided with the preheating mechanism 2
1, the gas introduction ring 22 and the deposition preventing plate 24
Was kept at 140 ° C. by the constant temperature control unit 23. The reproducibility of the film forming speed is improved as compared with the film forming result without temperature control (FIG. 5). By keeping the interaction between the film forming active species and the inner wall of the apparatus constant, the amount of the film forming active species reaching the substrate becomes constant, and the film forming rate becomes constant.

【0018】次に、本発明の第2の実施例を図6を参照
して説明する。図6の装置構成は、高速成膜のために基
板をプラズマ生成室に近接させ、あるいはプラズマ生成
室内に挿入したときの成膜を可能にするために、反応性
ガスをプラズマ生成室内ヘ導入可能としたものである。
装置構成の大半は第1の実施例の場合と同様であるが、
一部異なるため、改めて全体を説明する。図示していな
いマイクロ波電源に接続された導波管1が導波窓2を介
してプラズマ生成室3に取りつけられており、プラズマ
生成室3の周囲には励磁ソレノイド4が設置され、さら
に、プラズマ生成室3内にプラズマ原料ガスを導入する
ための第1ガス導入管5が設けられている。また、反応
性ガスを導入するための第2ガス導入管8もプラズマ生
成室3に接続しており、ガス導入リング22は、プラズ
マ生成室3の内壁面がマイクロ波の円筒空洞共振器を構
成しているため、プラズマ生成室3の外部に配し、断面
方形に形成された環状のガス導入リング22の内側の壁
面および底面はプラズマ生成室3の周壁およびフランジ
に兼ねさせている。プラズマ生成室3に接続して試料室
7が設けられ、試料室7の内部には、第2ガス導入管8
の導入口の下流に当たる場所に基板ホールダ9が設置さ
れている。基板ホールダ9の背面側に前記励磁ソレノイ
ド4と同軸に配されたサブソレノイド13がある。基板
ホールダ9は高周波電源11と接続されており、基板ホ
ールダ9の下には,図示していない真空ポンプに接続す
る排気管12と試料室7内のガス圧力調整を行うための
バルブ12aおよびバリアブルオリフィス17とを有す
る。図の符号15は真空計,16はフィードバック回路
であり、試料室7内のガス圧力が所定値を保持するよう
にバリアブルオリフィス17の開度を変化させる。な
お、圧力調整は試料室7の排気管の途中から排気管内へ
のプラズマ室に導入する酸素源ガスあるいは窒素ガスあ
るいは不活性ガスを導入しつつ行うことや、真空ポンプ
のコンダクタンス調整によって行うことによってもでき
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The apparatus configuration in FIG. 6 allows a reactive gas to be introduced into the plasma generation chamber in order to enable the film to be formed when the substrate is brought close to the plasma generation chamber for high-speed film formation or inserted into the plasma generation chamber. It is what it was.
Most of the device configuration is the same as in the first embodiment,
Since some are different, the whole will be described again. A waveguide 1 connected to a microwave power supply (not shown) is attached to a plasma generation chamber 3 through a waveguide window 2, and an excitation solenoid 4 is provided around the plasma generation chamber 3. A first gas introduction pipe 5 for introducing a plasma source gas into the plasma generation chamber 3 is provided. Further, a second gas introduction pipe 8 for introducing a reactive gas is also connected to the plasma generation chamber 3, and the gas introduction ring 22 forms a cylindrical cavity resonator in which the inner wall of the plasma generation chamber 3 has a microwave. Therefore, it is disposed outside the plasma generation chamber 3, and the inner wall surface and the bottom surface of the annular gas introduction ring 22 having a rectangular cross section also serve as the peripheral wall and the flange of the plasma generation chamber 3. A sample chamber 7 is provided connected to the plasma generation chamber 3, and a second gas introduction pipe 8 is provided inside the sample chamber 7.
The substrate holder 9 is installed at a location downstream of the inlet of the substrate. On the back side of the substrate holder 9, there is a sub-solenoid 13 arranged coaxially with the excitation solenoid 4. The substrate holder 9 is connected to a high-frequency power supply 11, and below the substrate holder 9, an exhaust pipe 12 connected to a vacuum pump (not shown), a valve 12a for adjusting gas pressure in the sample chamber 7, and a variable And an orifice 17. Reference numeral 15 in the drawing denotes a vacuum gauge, and 16 denotes a feedback circuit, which changes the opening of the variable orifice 17 so that the gas pressure in the sample chamber 7 maintains a predetermined value. The pressure is adjusted by introducing an oxygen source gas, a nitrogen gas, or an inert gas introduced into the plasma chamber from the middle of the exhaust pipe of the sample chamber 7 into the exhaust pipe, or by adjusting the conductance of a vacuum pump. Can also.

【0019】反応性ガスを導入する第2ガス導入管8に
は、第1の実施例の場合と同一構成による予熱機構21
が付いている。ガス導入リング22を一定温度に昇温保
持するための一定温度制御ユニット23も、第1の実施
例の場合と同一機構による温度制御型アルミ鋳込みヒー
タあるいは温度制御された流体を循環させるユニットが
用いられている。防着板24も一定温度制御ユニットに
よって一定温度に保たれるが、この装置構成では防着板
24にガス導入リング22が近接していないので、ガス
導入リング22と異なる任意の温度に昇温,保持するこ
とが可能である。
The second gas introduction pipe 8 for introducing the reactive gas has a preheating mechanism 21 having the same configuration as that of the first embodiment.
With. As the constant temperature control unit 23 for keeping the gas introduction ring 22 at a constant temperature, a temperature control type aluminum casting heater or a unit for circulating a fluid whose temperature is controlled by the same mechanism as in the first embodiment is used. Have been. The deposition prevention plate 24 is also maintained at a constant temperature by the constant temperature control unit. However, in this device configuration, the gas introduction ring 22 is not close to the deposition prevention plate 24, so that the temperature is raised to an arbitrary temperature different from the gas introduction ring 22. , Can be held.

【0020】このように構成され、かつサブソレノイド
13を利用しない発散磁界型ECRプラズマCVD装置
として装置運転を行ったときの酸化シリコン膜の製造方
法の実施例を説明する。導波管1、導波窓2を通して導
入するマイクロ波は、周波数2.45 GHz、電源電力0.5
〜1.5KWであり、励磁ソレノイド4により875ガウ
スの磁束密度をプラズマ生成室3内に形成する。これら
の条件のもとで、第1ガス導入管5から200〜400
CCMのO2 ガスをプラズマ生成室3内に導入して、プ
ラズマを発生させる。このプラズマは励磁ソレノイド4
が形成する発散磁界により試料室7に引き出され、第2
ガス導入管8から流量100〜200CCMで導入され
るシランガスをプラズマのエネルギーで分解しつつ、基
板ホールダ9の上にある直径8インチの基板10の表面
に到達する。基板ホールダ9には、13.56 MHzの高周
波電力を100〜2000Wの電力範囲で印加し、また
排気管12から排気することにより、試料室7内を5〜
100mTorrの範囲内の圧力に調整する。なお上記
のO2 ガスの代わりにN2 OまたはN2 OとO2 との混
合ガスを用いることもできる。
An embodiment of a method for manufacturing a silicon oxide film when the apparatus is operated as a divergent magnetic field type ECR plasma CVD apparatus having the above-described structure and not using the sub solenoid 13 will be described. The microwave introduced through the waveguide 1 and the waveguide window 2 has a frequency of 2.45 GHz and a power supply of 0.5.
A magnetic flux density of 875 gauss is formed in the plasma generation chamber 3 by the excitation solenoid 4. Under these conditions, 200-400
By introducing O 2 gas CCM into the plasma generation chamber 3, thereby generating plasma. This plasma is an exciting solenoid 4
Is drawn into the sample chamber 7 by the divergent magnetic field formed by
The silane gas introduced at a flow rate of 100 to 200 CCM from the gas introduction pipe 8 reaches the surface of the substrate 10 having a diameter of 8 inches above the substrate holder 9 while being decomposed by the energy of the plasma. A high frequency power of 13.56 MHz is applied to the substrate holder 9 in a power range of 100 to 2000 W, and exhausted from the exhaust pipe 12 so that the inside of the sample chamber
Adjust to a pressure in the range of 100 mTorr. Note that N 2 O or a mixed gas of N 2 O and O 2 may be used in place of the above O 2 gas.

【0021】上記装置を用い、個々の成膜条件を次表記
載の範囲内で変化させて、酸化シリコン膜の形成を行っ
た。
Using the above apparatus, a silicon oxide film was formed by changing the individual film forming conditions within the ranges shown in the following table.

【0022】[0022]

【表2】 図7は、上記範囲の成膜条件にて形成した、成膜速度5
000Å/min以上の酸化シリコン膜の、連続成膜時
の成膜速度の処理枚数依存性を示す。25枚の連続成膜
においても、成膜速度は±2%の範囲内に納まってい
る。反応性ガスを導入する第2ガス導入管8は予熱機構
21により,また、ガス導入リング22および防着板2
4は一定温度制御ユニット23によって140℃に保っ
た。温度制御しない場合の成膜結果(図8)と比較し
て、成膜速度の再現性が向上している。成膜活性種と装
置内壁との相互作用を一定に保つことによって、基板へ
の成膜活性種の到達量が一定となり、成膜速度が一定と
なる。
[Table 2] FIG. 7 shows a film formation rate of 5 formed under the above range of film formation conditions.
3 shows the dependence of the film formation rate on the number of processed silicon oxide films at a continuous film formation of 2,000 ° C./min or more. Even in the continuous deposition of 25 sheets, the deposition rate is within the range of ± 2%. The second gas introduction pipe 8 for introducing the reactive gas is provided by the preheating mechanism 21, the gas introduction ring 22 and the deposition preventing plate 2.
4 was kept at 140 ° C. by the constant temperature control unit 23. The reproducibility of the film forming speed is improved as compared with the film forming result without temperature control (FIG. 8). By keeping the interaction between the film forming active species and the inner wall of the apparatus constant, the amount of the film forming active species reaching the substrate becomes constant, and the film forming rate becomes constant.

【0023】また、膜のエッチング液(バッファーフッ
酸)によるエッチング速度や内部応力などの再現性も、
向上することがわかった。成膜活性種と装置内壁との相
互作用を一定に保つことによって、基板への成膜活性種
の到達量が一定となり、膜特性が一定となる。なお、第
1の実施例による装置構成にて、酸化シリコン膜成膜後
のドライクリーニングを実施したところ、従来方法で
は、クリーニング速度が基板上膜厚換算で1500Å/
minであったものが、第2ガス導入管8を予熱機構2
1、ガス導入リングおよび防着板を一定温度制御ユニッ
ト23によって140℃に保ったところ3000Å/m
inに向上した。ドライクリーニング速度の温度依存性
を図9に示す。反応速度の温度依存性によるものであ
る。
In addition, the reproducibility of the etching rate and internal stress of the film with an etching solution (buffer hydrofluoric acid) is also high.
It was found to improve. By keeping the interaction between the film forming active species and the inner wall of the apparatus constant, the amount of the film forming active species reaching the substrate becomes constant, and the film characteristics become constant. When dry cleaning was performed after the formation of the silicon oxide film in the apparatus configuration according to the first embodiment, the cleaning speed was 1500 ° // in terms of film thickness on the substrate in the conventional method.
min, the second gas introduction pipe 8 is connected to the preheating mechanism 2
1. When the gas introduction ring and the deposition-preventing plate were kept at 140 ° C. by the constant temperature control unit 23, 3000 ° / m.
improved to in. FIG. 9 shows the temperature dependence of the dry cleaning speed. This is due to the temperature dependence of the reaction rate.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば本
発明が対象としたプラズマ処理装置として、マイクロ波
とプラズマ原料ガスとが導入されるプラズマ生成室と、
プラズマ生成室を同軸に囲みプラズマ生成室内に電子サ
イクロトロン共鳴磁界を形成する励磁ソレノイドと、プ
ラズマ生成室と内部空間が連通するとともに基板をその
被成膜面をプラズマ生成室に向けて保持する基板ホール
ダを内包する試料室と、試料室の内壁面を覆い基板への
成膜中該内壁面への薄膜物質の付着を防止する筒状の防
着板と、環状に形成されて防着板と同軸に配されその環
状の内部空間へ導入された反応性ガスを防着板の内側へ
噴出するガス導入リングと、外部の反応性ガス供給源か
らガス導入リングに至るガス導入管とを備えてなる通常
構成のECRプラズマCVD装置においても、また、マ
イクロ波とプラズマ原料ガスと反応性ガスとが導入され
るプラズマ生成室と、プラズマ生成室を同軸に囲みプラ
ズマ生成室内にマイクロ波との電子サイクロトロン共鳴
磁界を形成する励磁ソレノイドと、プラズマ生成室と内
部空間が連通するとともに基板をその被成膜面をプラズ
マ生成室に向けて保持する基板ホールダを内包する試料
室と、試料室の内壁面を覆い基板への成膜中該内壁面へ
の薄膜物質の付着を防止する筒状の防着板と、環状に形
成されてプラズマ生成室と同軸に配されその環状の内部
空間内へ導入された反応性ガスをプラズマ生成室内へ噴
出するガス導入リングと、外部の反応性ガス供給源から
ガス導入リングに至るガス導入管とを備えてなる,高速
成膜を指向したECRプラズマCVD装置においても、
防着板,ガス導入リングおよびガス導入管のガス導入リ
ング近傍を一定温度に昇温,保持することにより、成膜
時には成膜活性種と装置内壁との相互作用が一定に保た
れ、基板への成膜活性種の到達量が一定となり、複数の
基板を連続処理しても一定の膜特性が得られ、膜品質へ
の信頼性が向上する。また、膜特性が一定となるため、
エッチング液によるエッチング速度も一定となり、エッ
チング作業が安定化する。また装置内部のドライクリー
ニング時にはクリーニング速度の温度依存性により、ク
リーニング速度が大幅に向上し、装置の稼働率が向上す
る効果が得られる。
As described above, according to the present invention, as a plasma processing apparatus to which the present invention is directed, a plasma generation chamber into which a microwave and a plasma source gas are introduced,
An excitation solenoid that coaxially surrounds the plasma generation chamber and forms an electron cyclotron resonance magnetic field in the plasma generation chamber, and a substrate holder that communicates the plasma generation chamber with the internal space and holds the substrate with its film-forming surface facing the plasma generation chamber. , A cylindrical anti-blocking plate that covers the inner wall surface of the sample chamber and prevents the thin film substance from adhering to the inner wall surface during the film formation on the substrate, and a ring-shaped coaxial with the anti-plate A gas introduction ring for ejecting the reactive gas introduced into the annular internal space to the inside of the deposition-preventing plate, and a gas introduction pipe extending from an external reactive gas supply source to the gas introduction ring. In an ECR plasma CVD apparatus having a normal configuration, a plasma generation chamber into which microwaves, a plasma source gas, and a reactive gas are introduced, and a plasma generation chamber are coaxially surrounded by a plasma generation chamber. An excitation solenoid that forms an electron cyclotron resonance magnetic field with a microwave, a sample chamber that includes a substrate holder that communicates the plasma generation chamber with the internal space and holds the substrate with its film-forming surface facing the plasma generation chamber; A cylindrical deposition-preventing plate that covers the inner wall surface of the sample chamber and prevents the thin film substance from adhering to the inner wall surface during film formation on the substrate; ECR for high-speed film formation, comprising a gas introduction ring for ejecting the reactive gas introduced into the space into the plasma generation chamber, and a gas introduction pipe from the external reactive gas supply source to the gas introduction ring In plasma CVD equipment,
By raising and maintaining the temperature of the deposition plate, the gas introduction ring, and the gas introduction ring and the vicinity of the gas introduction ring at a constant temperature, the interaction between the film forming active species and the inner wall of the apparatus during film formation is kept constant, and the film is deposited on the substrate. Of the film forming active species is constant, and even if a plurality of substrates are continuously processed, constant film characteristics are obtained, and the reliability of the film quality is improved. In addition, since the film characteristics become constant,
The etching rate by the etchant is also constant, and the etching operation is stabilized. Further, at the time of dry cleaning inside the apparatus, the cleaning rate is greatly improved due to the temperature dependence of the cleaning rate, and an effect that the operation rate of the apparatus is improved can be obtained.

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

【図1】本発明によるプラズマ処理装置構成の第1の実
施例を示す断面図
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the configuration of a plasma processing apparatus according to the present invention.

【図2】本発明における一定温度制御手段構成の第1の
実施例を示す機能ブロック図
FIG. 2 is a functional block diagram showing a first embodiment of the configuration of the constant temperature control means in the present invention.

【図3】本発明における一定温度制御手段構成の第2の
実施例を示す機能ブロック図
FIG. 3 is a functional block diagram showing a second embodiment of the configuration of the constant temperature control means in the present invention.

【図4】図1に示したプラズマ処理装置を用い、カスプ
磁界を形成して複数の基板に連続成膜処理を行ったとき
の成膜枚数による成膜速度の変化状況を示すプロット図
FIG. 4 is a plot diagram showing a change in a film formation rate depending on the number of films when a cusp magnetic field is formed and a continuous film formation process is performed on a plurality of substrates using the plasma processing apparatus shown in FIG.

【図5】図1に示したプラズマ処理装置において、カス
プ磁界を形成するとともに防着板およびガス導入リング
の一定温度制御ユニットおよびガス導入管の予熱機構を
取り外して複数の基板に連続成膜処理を行ったときの成
膜枚数による成膜速度の変化状況を示すプロット図
FIG. 5 is a view showing a plasma processing apparatus shown in FIG. 1, in which a cusp magnetic field is formed, a deposition prevention plate, a constant temperature control unit of a gas introduction ring, and a preheating mechanism of a gas introduction pipe are removed, and a continuous film formation process is performed on a plurality of substrates. Plot showing the state of change in the film forming rate depending on the number of films formed when performing

【図6】本発明によるプラズマ処理装置構成の第2の実
施例を示す縦断面図
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the configuration of the plasma processing apparatus according to the present invention.

【図7】図6に示したプラズマ処理装置を用い、発散磁
界を形成して複数の基板に連続成膜処理を行ったときの
成膜枚数による成膜速度の変化状況を示すプロット図
FIG. 7 is a plot diagram showing a change state of a film forming rate depending on the number of film formed when a divergent magnetic field is formed and a continuous film forming process is performed on a plurality of substrates using the plasma processing apparatus shown in FIG.

【図8】図6に示したプラズマ処理装置において、発散
磁界を形成するとともに防着板およびガス導入リングの
一定温度制御ユニットおよびガス導入管の予熱機構を取
り外して複数の基板に連続成膜処理を行ったときの成膜
枚数による成膜速度の変化状況を示すプロット図
8 is a diagram illustrating a plasma processing apparatus shown in FIG. 6, in which a divergent magnetic field is formed, a deposition control plate, a constant temperature control unit of a gas introduction ring, and a preheating mechanism of a gas introduction pipe are removed, and a continuous film formation process is performed on a plurality of substrates. Plot showing the state of change in the film forming rate depending on the number of films formed when performing

【図9】図1に示したプラズマ処理装置におけるドライ
クリーニング時のクリーニング速度の温度依存性を、こ
の装置における一定温度制御ユニットおよび予熱機構を
取り外した場合と対比させて示す線図
9 is a diagram showing the temperature dependence of a cleaning speed in dry cleaning in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 in comparison with a case where a constant temperature control unit and a preheating mechanism in the apparatus are removed.

【図10】本発明が対象としたプラズマ処理装置の従来
の構成例を示す縦断面図
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a conventional configuration example of a plasma processing apparatus targeted by the present invention.

【図11】従来のプラズマ処理装置において、プラズマ
処理を連続して行ったときの防着板温度およびガス導入
リング温度の時間変化の状況を示す線図
FIG. 11 is a diagram showing a state of a temporal change of a deposition prevention plate temperature and a gas introduction ring temperature when plasma processing is continuously performed in a conventional plasma processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 導波管 3 プラズマ生成室 4 励磁ソレノイド 5 第1ガス導入管 7 試料室 8 第2ガス導入管(ガス導入管) 9 基板ホールダ 10 基板 11 高周波電源 13 サブソレノイド 21 予熱機構(一定温度制御手段) 22 ガス導入リング 23 一定温度制御ユニット(一定温度制御手段) 24 防着板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waveguide 3 Plasma generation chamber 4 Excitation solenoid 5 First gas introduction pipe 7 Sample chamber 8 Second gas introduction pipe (gas introduction pipe) 9 Substrate holder 10 Substrate 11 High frequency power supply 13 Sub solenoid 21 Preheating mechanism (constant temperature control means 22) Gas introduction ring 23 Constant temperature control unit (constant temperature control means) 24 Deposition plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 H01L 21/3065 H01L 21/31 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/205 H01L 21/3065 H01L 21/31

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】マイクロ波とプラズマ原料ガスとが導入さ
れるプラズマ生成室と、プラズマ生成室を同軸に囲みプ
ラズマ生成室内に電子サイクロトロン共鳴磁界を形成す
る励磁ソレノイドと、プラズマ生成室と内部空間が連通
するとともに基板をその被成膜面をプラズマ生成室に向
けて保持する基板ホールダを内包する試料室と、試料室
の内壁面を覆い基板への成膜中該内壁面への薄膜物質の
付着を防止する筒状の防着板と、環状に形成されて防着
板と同軸に配されその環状の内部空間内へ導入された反
応性ガスを防着板の内側へ噴出するガス導入リングと、
外部の反応性ガス供給源からガス導入リングに至るガス
導入管とを備えてなるプラズマ処理装置において、防着
板と、ガス導入リングと、ガス導入管のガス導入リング
近傍とにそれぞれ加熱手段と温度制御手段とからなる一
定温度制御手段を持ち、基板への成膜中あるいは装置内
部のドライクリーニング中、それぞれ50〜150℃範
囲の一定温度に保持することを特徴とするプラズマ処理
装置。
A plasma generation chamber into which a microwave and a plasma raw material gas are introduced; an excitation solenoid that coaxially surrounds the plasma generation chamber and forms an electron cyclotron resonance magnetic field in the plasma generation chamber; A sample chamber that contains a substrate holder that communicates and holds the substrate with its film-forming surface facing the plasma generation chamber, and a thin-film substance adheres to the inner wall surface during film formation on the substrate by covering the inner wall surface of the sample chamber. And a gas introduction ring which is formed in an annular shape and is arranged coaxially with the anti-sticking plate and ejects a reactive gas introduced into the annular internal space to the inside of the anti-sticking plate. ,
In a plasma processing apparatus comprising a gas introduction pipe extending from an external reactive gas supply source to a gas introduction ring, a heating plate is provided on each of a deposition prevention plate, a gas introduction ring, and a gas introduction ring near the gas introduction ring. A plasma processing apparatus having a constant temperature control means comprising a temperature control means and maintaining the temperature at a constant temperature in the range of 50 to 150 ° C. during film formation on a substrate or dry cleaning inside the apparatus.
【請求項2】マイクロ波とプラズマ原料ガスと反応性ガ
スとが導入されるプラズマ生成室と、プラズマ生成室を
同軸に囲みプラズマ生成室内にマイクロ波との電子サイ
クロトロン共鳴磁界を形成する励磁ソレノイドと、プラ
ズマ生成室と内部空間が連通するとともに基板をその被
成膜面をプラズマ生成室に向けて保持する基板ホールダ
を内包する試料室と、試料室の内壁面を覆い基板への成
膜中該内壁面への薄膜物質の付着を防止する筒状の防着
板と、環状に形成されてプラズマ生成室と同軸に配され
その環状の内部空間内へ導入された反応性ガスをプラズ
マ生成室内へ噴出するガス導入リングと、外部の反応性
ガス供給源からガス導入リングに至るガス導入管とを備
えてなるプラズマ処理装置において、防着板と、ガス導
入リングと、ガス導入管のガス導入リング近傍とにそれ
ぞれ加熱手段と温度制御手段とからなる一定温度制御手
段を持ち、基板への成膜中あるいは装置内部のドライク
リーニング中、それぞれ50〜150℃範囲の一定温度
に保持することを特徴とするプラズマ処理装置。
2. A plasma generation chamber into which microwaves, a plasma source gas, and a reactive gas are introduced, and an excitation solenoid surrounding the plasma generation chamber coaxially and forming an electron cyclotron resonance magnetic field with the microwave in the plasma generation chamber. A sample chamber containing a substrate holder for communicating the plasma generation chamber with the internal space and holding the substrate with its film-forming surface facing the plasma generation chamber; and covering the inner wall surface of the sample chamber and forming a film on the substrate. A cylindrical deposition-preventing plate for preventing thin film substances from adhering to the inner wall surface; and a reactive gas introduced into the annular inner space formed in an annular shape and arranged coaxially with the plasma generating chamber, into the plasma generating chamber. In a plasma processing apparatus including a gas introduction ring to be ejected and a gas introduction pipe from an external reactive gas supply source to a gas introduction ring, a deposition plate, a gas introduction ring, A constant temperature control means consisting of a heating means and a temperature control means is provided near the gas introduction ring of the inlet pipe, and is maintained at a constant temperature in the range of 50 to 150 ° C. during film formation on the substrate or dry cleaning inside the apparatus. A plasma processing apparatus.
【請求項3】請求項第1項または第2項に記載のプラズ
マ処理装置において、防着板,ガス導入リングおよびガ
ス導入管のガス導入リング近傍をそれぞれ50〜150
℃範囲の一定温度に昇温させるための加熱手段を、それ
ぞれアルミ鋳塊中にシーズヒータを鋳込んでなるアルミ
鋳込みヒータまたは循環管路内を加熱流体を通流させる
流体ヒータとすることを特徴とするプラズマ処理装置。
3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the vicinity of the gas introduction ring of the deposition-preventing plate, the gas introduction ring, and the gas introduction pipe is 50 to 150, respectively.
The heating means for raising the temperature to a constant temperature in the range of ° C. may be an aluminum casting heater formed by casting a sheathed heater in an aluminum ingot, or a fluid heater for flowing a heating fluid through a circulation pipe. Plasma processing apparatus.
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