JP3980274B2 - Chemical vapor deposition apparatus and film forming method using the same - Google Patents

Chemical vapor deposition apparatus and film forming method using the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は化学気相成長装置およびそれを用いた成膜方法に関し、特に、比較的大面積を有する基板に成膜可能な化学気相成長装置と、それを用いた成膜方法とに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
薄膜トランジスタ(TFT)を用いた液晶表示装置の大型化と高精細化に伴って、TFTに高精細化が要求されている。このため、従来のアモルファスシリコン膜を用いたTFTに代わって、ポリシリコン膜を用いたTFTのニーズが高まっている。アモルファスシリコン膜やポリシリコン膜を用いたTFTの性能や信頼性はゲート絶縁膜に依存している。このようなゲート絶縁膜はプラズマCVD法により形成されている。
【0003】
現在、用いられているプラズマCVD装置の一つに平行平板型のプラズマCVD装置がある。平行平板型のプラズマCVD装置では、上部電極と下部電極との間の比較的広い領域にプラズマが発生される。
【0004】
このようなプラズマCVD装置によってゲート絶縁膜を成膜すると、ゲート絶縁膜が形成される下地膜やゲート絶縁膜と下地膜との界面へのプラズマ中のイオンによるダメージを避けることができない。このため、TFTにおけるしきい値電圧を高精度で制御することができなくなる。
【0005】
このようなダメージを回避して、高品質のゲート絶縁膜を形成する方法としてECRプラズマCVD法を利用したECRプラズマCVD装置が検討されている。ECRプラズマCVD装置では、チャンバ(反応室)内の磁場により電子のサイクロトロン共鳴を起し、その周波数をマイクロ波の周波数と一致させることにより、高密度のプラズマが生成される。
【0006】
また、プラズマ中のイオンによるダメージを完全に無くすためにプラズマを用いずに光を利用するいわゆる光CVD装置も検討されている。光CVD装置では、光によって反応ガス(材料ガス)を励起させて成膜が行われる。
【0007】
さらに、上述した光CVD法を利用した反応室とプラズマを利用した反応室とを備えたCVD装置も検討されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のCVD装置では、以下のような問題点があった。プラズマを利用したCVD装置の場合、プラズマと材料ガスとの反応が所定の空間において広がりながら進むため、たとえば材料ガスとしてモノシラン(SiH4)を用いる場合には、モノシランの解離が進んで高次シランが発生しやすくなる。
【0009】
このため、絶縁膜の成長表面に高次シランを含む大きな分子が吸着することになり、成長表面の拡散を妨げたり、このような分子が絶縁膜中に取り込まれることになって、絶縁膜の膜質を悪化させることがあった。
【0010】
また、ECRプラズマCVD装置では、たとえば、8インチ程度までの比較的面積の小さい基板では均一な膜質および膜厚の絶縁膜を形成することはできても、液晶表示装置に用いられる比較的大面積のガラス基板においては、均一な膜質および膜厚の絶縁膜を形成することは困難であった。
【0011】
さらに、光CVD装置においても絶縁膜を形成することは可能であるが、成膜速度が遅く、絶縁膜の緻密性が劣っているという問題があった。
【0012】
また、光CVD法を利用した反応室とプラズマを利用した反応室とを備えたCVD装置では、たとえば光CVD法による成膜の次にプラズマCVD法による成膜を行おうとすると、基板を一方の反応室から他方の反応室へ移動するのに時間を要して、CVD装置のスループットが低下するという問題があった。
【0013】
さらに、基板を移動する際に基板表面にダストが付着することがあり、この後形成される絶縁膜の膜質や膜厚において所望の均一性が得られないという問題があった。
【0014】
また、プラズマCVD法に比べて光CVD法は成膜速度が遅いため、これがスループットを律速してしまい、CVD装置全体のスループットが悪くなるという問題があった。さらには、一方の反応室にトラブルが生じた場合には、全装置の稼動を停止しなければならずさらにスループットが悪くなった。
【0015】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、1つの目的は、基板に均一な膜質および膜厚の膜を形成でき、かつ、高いスループットが得られる化学気相成長装置を提供することであり、他の目的はそれを用いた成膜方法を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの局面における化学気相成長装置は、反応室、1対の電極部、ステージ部および光源部を備えている。1対の電極部は、間隔を隔てられて互いに対向するように反応室内に配置され、反応室内にプラズマを生成する。ステージ部は、1対の電極部によって挟まれた領域に配置され、基板を保持する。光源部は、反応室内の1対の電極部によって挟まれた領域に配置され、所定の波長の光をプラズマの生成領域に照射する。
【0017】
この構成によれば、プラズマに加えてそのプラズマの生成領域に所定波長の光が照射されることで、プラズマを生成するためのRFパワーとしてはより少ないRFパワーでもって反応室内に導入された材料ガスの解離が行われる。これにより、プラズマによる基板へのダメージを低減することができる。また、光源部が1対の電極部によって挟まれた領域に配置されることで、光源部から発せられた光が他の部分で吸収されることなくプラズマの生成領域に照射されて材料ガスの解離が進みやすくなる。さらに、その光が膜が成長する表面にも照射されることになり、プラズマ中で発生して表面に付着したラジカルやイオンにマイグレーションエネルギーを与えることになって膜の緻密化を促進する。その結果、基板上に均一な膜質と膜厚を有し電気的特性に優れた膜が比較的速く形成される。さらに、1つの反応室内にプラズマが生成され、かつ、そのプラズマ生成領域に光が照射されるため、プラズマが生成される反応室と光が照射される反応室とが別個である場合と比べると基板を搬送する必要がないので、スループットの向上も図ることができる。
【0018】
好ましくは、光源部は、光源本体と、その光源本体を覆う覆い部とを有し、覆い部は光源部が発する光を実質的に透過させる材質からなる。
【0019】
この場合には、光源本体には反応生成物等が付着せず、覆い部を交換することで、常にほぼ一定の強度の光を照射することができる。
【0020】
また好ましくは、1対の電極部のうちの一方の電極部はステージ部を含み、光源部は、1対の電極部のうちの他方の電極部と基板とによって挟まれる領域に基板の面に沿ってそれぞれ距離を隔てて複数配置され、そして、基板を基板の面に平行にスライドさせる移動機構を備えている。
【0021】
この場合には、複数の光源部によりプラズマ生成領域に光が照射されることで、さらに少ないRFパワーにより材料ガスを効率よく解離させるとともに基板の表面における膜の緻密化をさらに促進させることができる。また、プラズマの生成領域が限られることになって、基板へのダメージをさらに低減できるとともに、たとえば、材料ガスとしてシランを適用した場合に高次シランの発生を抑制できる。そして、移動機構を備えていることで、基板の面内において均一に光が照射されて膜質と膜厚の均一性のより高い膜を形成することができる。
【0024】
本発明の他の局面における成膜方法は、以下の工程を備えている。反応室内に配置されたプラズマを生成するための1対の電極部のうちの一方の電極部に基板を保持する。所定の波長の光を発する光源部を1対の電極部によって挟まれた領域に配置し、保持された基板と1対の電極部のうちの他方の電極部とによって挟まれた領域に、プラズマが生成される前に、または生成されると同時に光源部から所定の波長の光を照射する。プラズマの生成領域に材料ガスを導入して基板上に所定の膜を形成する。
【0025】
この成膜方法によれば、プラズマに加えてそのプラズマの生成領域に所定波長の光が照射されることで、プラズマを生成するためのRFパワーとしてはより少ないRFパワーでもって反応室内に導入された材料ガスの解離が行われる。これにより、プラズマによる基板へのダメージが抑えられる。また、光源部を1対の電極部によって挟まれた領域に配置することで、光源部から発せられた光が他の部分で吸収されることなくプラズマの生成領域に照射されて材料ガスの解離が進みやすくなる。さらに、その光が膜が成長する表面にも照射されることになり、プラズマ中で発生して表面に付着したラジカルやイオンにマイグレーションエネルギーを与えることになって膜の緻密化を促進する。その結果、基板上に均一な膜質と膜厚を有し電気的特性に優れた膜を比較的速く安定して形成することができる。
【0026】
好ましくは、反応室には光源部が他方の電極部と基板とによって挟まれる領域に基板の面に沿ってそれぞれ距離を隔てて複数配置され、所定の膜を形成する成膜工程は基板を基板の面に平行に移動させながら行われる。
【0027】
この場合には、複数の光源部によりプラズマ生成領域に光が照射されることで、さらに少ないRFパワーにより材料ガスを効率よく解離させて基板の表面における膜の緻密化をさらに促進させることができるとともに、プラズマの生成領域が限られることになって、基板へのダメージをさらに低減でき、たとえば、材料ガスとしてシランを適用した場合に高次シランの発生を抑制できる。さらに、基板を移動させながら成膜することで、基板面内において均一に膜を形成することができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
実施の形態1
本発明の実施の形態1に係る化学気相成長装置(以下、「CVD装置」と記す。)について説明する。図1に示すように、このCVD装置では、反応室11内にカソード電極となる上部電極1とアノード電極となる下部電極2との1対の平行平板型の電極が配置されている。ここで、反応室11の容積をたとえば25000cm3とした。上部電極1を一辺が300mmの正方形とした。さらに、上部電極1と下部電極2との間隔を50mmとした。
【0029】
上部電極1はインピーダンスの調整を行うためのマッチングボックス12を介して電源13と電気的に接続されている。下部電極2には、内部にヒータ(図示せず)が設けられ基板7が載置される。
【0030】
上部電極1と下部電極2とによって挟まれた領域には、光源4が設置されている。光源4は線状の光源である。光源4を保護するために、光源4は石英等の透明な絶縁材3によって覆われている。絶縁材3は、たとえば長さ300mm、一辺が40mmの正方形の断面形状を有している。また、光源4は、たとえば長さ300mm、直径30mmである。なお、光源4は固定しやすくするためにマスク6上に配置されているが、マスク6から離れて配置されていてもよい。
【0031】
光源4の波長は、材料ガス(反応ガス)の吸収係数等によって選択することになる。この場合、光源4として波長172nmのエキシマランプを使用している。絶縁材3の内側には、光源4の出力モニタ5が取付けられている。出力モニタ5により光源4の劣化の状態が測定される。
【0032】
絶縁材3の材質は光源4の波長に依存する。絶縁材3として石英を用いた場合、波長172nmの光に対しては若干の吸収が認められる。これに対して、絶縁材3の材料としてフッ化マグネシウムを用いる場合には、この波長に対する吸収はさらに小さくなる。しかし、価格や材質の安定性を考えると、フッ化マグマグネシウムは比較的大きな形状のものには適さず、現実的には石英が好ましい。
【0033】
このCVD装置の場合、光源4として用いるエキシマランプの光強度をたとえば50mW/cm2とし、石英からなる絶縁材料3を透過した後の光強度を約30mW/cm2とした。なお、絶縁材3は単体で定期的に清掃することができ、また交換することもできる。
【0034】
成膜時には、たとえばシリコンの基板7はマスク6により下部電極2上に固定される。上部電極と1と下部電極2との間の領域にプラズマ8が生成される。エキシマランプの光源4はプラズマの生成と同時に点灯させるか、または、プラズマを生成する前に点灯させる。なお、基板7としては、シリコンの基板の他にガラス基板あるいは樹脂材料からなる基板等であってもよい。
【0035】
上述したCVD装置において、モノシラン(SiH4)ガスと一酸化二窒素(N2O)ガスを原料ガスとして、SiO2からなる絶縁膜を成膜する場合を例に挙げて説明する。
【0036】
まず、プラズマ中における原料ガスの反応は次のように進む。
SiH4+e→SiH3+H+e
2O+e→N+NO
SiH3+NO→SiH3NO
2SiH3NO→(SiH32O+N2
ここで、Si−Hの結合エネルギーは約3eVであり、N−Nの結合エネルギーは約10eVである。したがって、N−Nの結合エネルギーの方がより高いことから、SiH4とN2Oとにおける最初の反応を考えると、N2Oの方が解離しにくいことがわかる。
【0037】
このため、電源13から上部電極1へ供給されるRFパワーが低い場合には、N2Oから供給される酸素が少なく、酸素不足の膜質の悪い膜が形成されることになる。つまり、この反応ではSiH4に対してN2Oが不足した状態になる。これを避けるためには、SiH4の供給律速の状態で成膜を行う必要があり、具体的に、上部電極1の単位面積(1平方センチメートル)あたり、たとえば0.3W以上のRFパワーを供給することが望ましい。
【0038】
一方、RFパワーが上昇するとプラズマの電位が高くなって基板7に対するイオンエネルギーが増加する。このため、下地膜に対するイオンによるダメージが大きくなり界面欠陥が増加することになる。また、SiO2からなる絶縁膜中の欠陥もイオンによるダメージのために低減化に限界がある。このため、RFパワーを適切に制御する必要がある。
【0039】
次に、上述したCVD装置を用いた絶縁膜の成膜方法について説明する。まず、下部電極2上にシリコンの基板7を載置した後、反応室11内にSiH4(流量:0.003〜0.01L/min(3〜10sccm))、N2O(流量:1L/min(1000sccm))を導入し、圧力を93.1〜199.5Pa(0.7〜1.5Torr)に調整する。
【0040】
電源13からマッチングボックス12を介して上部電極1に13.56MHzのRFパワーを供給して、上部電極1と下部電極2との間の領域にプラズマ8を生成する。このとき、RFパワーはプラズマCVD法のみで成膜する場合と比べて低いRFパワーにしておく。具体的に、上部電極1の単位面積(1平方センチメートル)あたり、たとえば0.3W以下のRFパワーに設定しておくことが望ましい。この場合には、上述したように、N2Oの解離が不十分な状態にある。
【0041】
RFパワーを供給すると同時に、絶縁材3で覆われた光源4(エキシマランプ)を点灯する。このとき、光源4が上部電極1と下部電極2との間に配置されていることで、光源4のごく近傍にプラズマ8が生成される。このため、光源4から発せられた光が、他の部分で吸収されることなくプラズマ8の生成領域に照射されることになる。これにより、照射された光のエネルギーを受けてN2Oの解離が進みやすくなり酸素が豊富に供給されることになって、酸素不足に伴う欠陥や固定電荷を抑えることができる。
【0042】
ここで、SiH4とN2Oの吸収係数を図2に示す。図2に示すように、波長165nmから200nmの領域では、N2Oの吸収係数がSiH4の吸収係数よりも大きい。したがって、光源4として波長165〜200nmの領域内にある光を照射することで、相対的にN2Oの解離を促進することができる。
【0043】
光源4から発せられる光は反応ガスの解離を促進させるだけでなく、その一部は基板7の表面にも照射される。絶縁膜が成長する表面に照射された光により、表面に吸着したプラズマ中で発生したラジカルやイオン(核種)にマイグレーションエネルギーが与えられることになる。マイグレーションエネルギーとは、核種が絶縁膜の成長表面に吸着し、絶縁膜の表面を拡散するエネルギーをいう。したがって、このことは基板7の温度が比較的低いような場合に膜の緻密化を補助する効果がある。
【0044】
次に、光源4による光照射を行った場合と光照射を行わなかった場合とについてそれぞれ得られた絶縁膜を評価した結果について説明する。まず、図3は、リーク電流のRFパワー依存性を評価したグラフである。図3に示すように、光を照射した場合では、光を照射しなかった場合に比べてリーク電流が相対的に減少していることがわかった。
【0045】
図4は、固定電荷密度のRFパワー依存性を評価したグラフである。図4に示すように、光を照射した場合では、光を照射しなかった場合に比べて固定電荷密度が相対的に減少していることがわかった。このように、プラズマと光とを併用することでリーク電流および固定電荷密度の小さい絶縁膜が得られることがわかった。特に、RFパワーがより低い領域においてその差が顕著に現れていることがわかった。
【0046】
以上説明したように、プラズマと光を併用したCVD装置を用いることで、リーク電流が少なく固定電荷密度が小さい絶縁膜を比較的低いRFパワーをもって形成することができる。
【0047】
また、1つの反応室11内にプラズマ8が生成され、そのプラズマ8の生成領域に光が照射されるため、プラズマが生成される反応室と光が照射される反応室とが別個である装置と比較すると、基板7を搬送する必要がないので、スループットの向上も図ることができる。
【0048】
なお、この実施の形態では、基板としてシリコン基板を例に挙げたが、比較的大面積を有するガラス基板へも成膜できる。
【0049】
実施の形態2
本発明の実施の形態2に係るCVD装置について説明する。図5に示すように、上部電極1と下部電極2との間の領域に光源4が複数設置されている。また、基板7が載置される下部電極2には、基板7をスライドするための移動機構(図示せず)が設けられている。なお、これ以外の構成については、実施の形態1において説明した図1に示すCVD装置と同様なので、同一部材には同一符号を付しその説明を省略する。
【0050】
上述したCVD装置では、光源4が複数設置されていることで、プラズマ10が生成される領域は、実施の形態1において説明したCVD装置と比べて狭い領域に制限されることになる。これにより、モノシランSiH4が、副次的な反応を繰返し起す前にプラズマ10の生成領域から出る確率が高くなって、高次シランの発生が抑制される。
【0051】
高次シランが発生した場合、高次シランを含む大きな分子が絶縁膜の表面に吸着して成長表面の拡散を妨げたり、絶縁膜中に取り込まれて欠陥となるなど、絶縁膜の劣化要因を生み出すことになる。したがって、このCVD装置ではこのような高次シランの発生が抑制されることで、絶縁膜の劣化を防止することができる。
【0052】
ところで、プラズマ10が生成される領域が狭い領域に制限されるために、基板7上には絶縁膜が形成される領域とそうでない領域が存在することになる。このCVD装置では、下部電極2に移動機構が設けられていることで、光源4に対して一方向または双方向に基板7を移動させることができて、基板7の全面に均一に絶縁膜を形成することができる。
【0053】
次に、上述したCVD装置による成膜方法について説明する。ここで、反応室11の容積、上部電極1と下部電極の面積と間隔、光源4および絶縁材3の寸法は、実施の形態1のCVD装置と同様とする。下部電極2に載置されるウェハからなる基板7の周縁はマスク6により覆われている。
【0054】
基板7の周縁に位置する絶縁材3はマスク6上に配置され、基板7の周縁より内側に位置する絶縁材3はマスク6上に配置されていない。隣合う絶縁材3間の距離を20〜50mmとする。
【0055】
なお、基板7の周縁に位置する絶縁材3はマスク6上に配置されているが、マスク6から離れて配置されていてもよい。また、基板7としてウェハを例に挙げたが、この他にガラスの基板や樹脂からなる基板であってもよい。
【0056】
光源4としてエキシマランプを使用し、その光強度をたとえば50mW/cm2とし、絶縁材料3を透過した後の光強度を約30mW/cm2とする。下部電極2に設けられたヒータの温度を350℃とする。
【0057】
反応室11内にSiH4(流量:0.003〜0.01L/min(3〜10sccm))、N2O(流量:1L/min(1000sccm))を導入し、圧力を93.1〜199.5Pa(0.7〜1.5Torr)に調整する。この材料ガスは、上部電極1を兼ねた複数の噴出し口を備えたシャワープレート(図示せず)から反応室11内に供給される。
【0058】
電源13からマッチングボックス12を介して上部電極1に13.56MHzのRFパワーを供給して、上部電極1と下部電極2との間の領域にプラズマ10を生成する。このとき、プラズマ10は。上部電極1と下部電極との間の、絶縁材3によって挟まれた領域に生成される。また、RFパワーを供給するのと同時に光源4を点灯させる。
【0059】
さらに、実施の形態1において説明したように、光源4から発せられる光(紫外線)によってN2Oの解離が促進される。このため、RFパワーとしては、たとえば0.3W/cm2以下のプラズマCVD法のみで成膜する場合と比べて低いRFパワーに設定する。また、成膜中においては、基板7を光源4に対して一方向または双方向に移動させる。このようにして、基板7上に絶縁膜が形成される。
【0060】
このCVD装置では、特に、上部電極1と下部電極2との間に複数の光源4が配置されることによってN2Oの解離が効率よく行われる。これにより、RFパワーをさらに小さく設定することができて、高次シランの発生を一層抑えることができるとともに、膜の緻密化を促進することができる。また、プラズマ中のイオンによる基板7の下地膜へのダメージをさらに低減することができる。
【0061】
上記実施の形態1および2において説明したCVD装置では、膜として絶縁膜(シリコン酸化膜)を形成する場合を例にあげて説明したが、アモルファスシリコン膜やシリコン窒化膜の成膜にも適用であることがわかった。
【0062】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は上記の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0063】
【発明の効果】
本発明の一つの局面における化学気相成長装置によれば、プラズマに加えてそのプラズマの生成領域に所定波長の光が照射されることで、プラズマを生成するためのRFパワーとしてはより少ないRFパワーでもって反応室内に導入された材料ガスの解離が行われる。これにより、プラズマによる基板へのダメージを低減することができる。また、光源部が1対の電極部によって挟まれた領域に配置されることで、光源部から発せられた光が他の部分で吸収されることなくプラズマの生成領域に照射されて材料ガスの解離が進みやすくなる。さらに、その光が膜が成長する表面にも照射されることになり、プラズマ中で発生して表面に付着したラジカルやイオンにマイグレーションエネルギーを与えることになって膜の緻密化を促進する。その結果、基板上に均一な膜質と膜厚を有し電気的特性に優れた膜が比較的速く形成される。さらに、1つの反応室内にプラズマが生成され、かつ、そのプラズマ生成領域に光が照射されるため、プラズマが生成される反応室と光が照射される反応室とが別個である場合と比べると基板を搬送する必要がないので、スループットの向上も図ることができる。
【0064】
好ましくは、光源部は、光源本体と、その光源本体を覆う覆い部とを有し、覆い部は光源部が発する光を実質的に透過させる材質からなることで、光源本体には反応生成物等が付着せず、覆い部を交換することで、常にほぼ一定の強度の光を照射することができる。
【0065】
また好ましくは、1対の電極部のうちの一方の電極部はステージ部を含み、光源部は、1対の電極部のうちの他方の電極部と基板とによって挟まれる領域に基板の面に沿ってそれぞれ距離を隔てて複数配置されていることで、複数の光源部によりプラズマ生成領域に光が照射されて、さらに少ないRFパワーにより材料ガスを効率よく解離させるとともに基板の表面における膜の緻密化をさらに促進させることができる。また、プラズマの生成領域が限られることになって、基板へのダメージをさらに低減できるとともに、たとえば、材料ガスとしてシランを適用した場合に高次シランの発生を抑制できる。そして、基板を基板の面に平行にスライドさせる移動機構を備えていることで、基板の面内において均一に光が照射されて膜質と膜厚の均一性のより高い膜を形成することができる。
【0067】
本発明の他の局面における成膜方法によれば、プラズマに加えてそのプラズマの生成領域に所定波長の光が照射されることで、プラズマを生成するためのRFパワーとしてはより少ないRFパワーでもって反応室内に導入された材料ガスの解離が行われる。これにより、プラズマによる基板へのダメージが抑えられる。また、光源部を1対の電極部によって挟まれた領域に配置することで、光源部から発せられた光が他の部分で吸収されることなくプラズマの生成領域に照射されて材料ガスの解離が進みやすくなる。さらに、その光が膜が成長する表面にも照射されることになり、プラズマ中で発生して表面に付着したラジカルやイオンにマイグレーションエネルギーを与えることになって膜の緻密化を促進する。その結果、基板上に均一な膜質と膜厚を有し電気的特性に優れた膜を比較的速く安定して形成することができる。
【0068】
好ましくは、反応室には光源部が他方の電極部と基板とによって挟まれる領域に基板の面に沿ってそれぞれ距離を隔てて複数配置されていることで、さらに少ないRFパワーにより材料ガスを効率よく解離させて基板に膜を形成することができるとともに、プラズマの生成領域が限られることになって、基板へのダメージをさらに低減でき、たとえば、材料ガスとしてシランを適用した場合に高次シランの発生を抑制できる。また、所定の膜を形成する成膜工程では、基板を基板の面に平行に移動させながら成膜されることで、基板面内において均一に膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1に係るCVD装置の一断面図である。
【図2】 同実施の形態において、SiH4とN2Oの吸収係数の波長依存性を示す図である。
【図3】 同実施の形態において、絶縁膜の特性を説明するためのリーク電流のRFパワー依存性を示す図である。
【図4】 同実施の形態において、絶縁膜の特性を説明するための固定電荷密度のRFパワー依存性を示す図である。
【図5】 本発明の実施の形態2に係るCVD装置の一断面図である。
【符号の説明】
1 上部電極、2 下部電極、3 絶縁材、4 光源、5 光モニタ、6 マスク、7 基板、8、10 プラズマ、11 反応室、12 マッチングボックス、13電源。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus and a film forming method using the same, and more particularly to a chemical vapor deposition apparatus capable of forming a film on a substrate having a relatively large area and a film forming method using the same. is there.
[0002]
[Prior art]
With the increase in size and definition of liquid crystal display devices using thin film transistors (TFTs), higher definition of TFTs is required. For this reason, the need for a TFT using a polysilicon film is increasing in place of the conventional TFT using an amorphous silicon film. The performance and reliability of a TFT using an amorphous silicon film or a polysilicon film depends on the gate insulating film. Such a gate insulating film is formed by a plasma CVD method.
[0003]
One of the plasma CVD apparatuses currently in use is a parallel plate type plasma CVD apparatus. In the parallel plate type plasma CVD apparatus, plasma is generated in a relatively wide region between the upper electrode and the lower electrode.
[0004]
When a gate insulating film is formed by such a plasma CVD apparatus, damage due to ions in plasma on a base film on which the gate insulating film is formed or an interface between the gate insulating film and the base film cannot be avoided. For this reason, the threshold voltage in the TFT cannot be controlled with high accuracy.
[0005]
An ECR plasma CVD apparatus using the ECR plasma CVD method has been studied as a method for avoiding such damage and forming a high-quality gate insulating film. In the ECR plasma CVD apparatus, electron cyclotron resonance is caused by a magnetic field in a chamber (reaction chamber), and the frequency thereof is matched with the microwave frequency, thereby generating high-density plasma.
[0006]
In addition, so-called photo-CVD apparatuses that use light without using plasma in order to completely eliminate damage caused by ions in the plasma have been studied. In the photo-CVD apparatus, film formation is performed by exciting a reaction gas (material gas) with light.
[0007]
Further, a CVD apparatus including a reaction chamber using the above-described photo-CVD method and a reaction chamber using plasma has been studied.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional CVD apparatus described above has the following problems. In the case of a CVD apparatus using plasma, the reaction between the plasma and the material gas proceeds while spreading in a predetermined space. For example, monosilane (SiH as a material gas)Four), The dissociation of monosilane proceeds and higher order silane is likely to be generated.
[0009]
For this reason, large molecules including higher-order silanes are adsorbed on the growth surface of the insulating film, which prevents diffusion of the growth surface, or such molecules are taken into the insulating film. The film quality may be deteriorated.
[0010]
Further, in the ECR plasma CVD apparatus, for example, an insulating film having a uniform film quality and film thickness can be formed on a substrate having a relatively small area of up to about 8 inches, but a relatively large area used for a liquid crystal display device. In this glass substrate, it was difficult to form an insulating film having a uniform film quality and film thickness.
[0011]
Furthermore, although it is possible to form an insulating film in a photo-CVD apparatus, there is a problem that the film forming speed is slow and the denseness of the insulating film is poor.
[0012]
Further, in a CVD apparatus having a reaction chamber using a photo-CVD method and a reaction chamber using a plasma, for example, when a film is formed by the plasma CVD method after the film formation by the photo-CVD method, the substrate is placed on one side. There was a problem that it took time to move from the reaction chamber to the other reaction chamber, and the throughput of the CVD apparatus was lowered.
[0013]
Further, when the substrate is moved, dust may adhere to the substrate surface, and there is a problem that desired uniformity cannot be obtained in the film quality and film thickness of the insulating film to be formed thereafter.
[0014]
In addition, since the photo-CVD method has a slower film formation speed than the plasma CVD method, this has a problem that the throughput is limited and the throughput of the entire CVD apparatus is deteriorated. Furthermore, when trouble occurs in one of the reaction chambers, the operation of all the apparatuses must be stopped, and the throughput further deteriorates.
[0015]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and one object is to provide a chemical vapor deposition apparatus that can form a film having a uniform film quality and film thickness on a substrate and can obtain a high throughput. Another object is to provide a film forming method using the same.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  A chemical vapor deposition apparatus according to one aspect of the present invention includes a reaction chamber, a pair of electrode units, a stage unit, and a light source.PartI have. The pair of electrode portions are arranged in the reaction chamber so as to face each other with a gap therebetween, and generate plasma in the reaction chamber. The stage unit is disposed in a region sandwiched between the pair of electrode units and holds the substrate. The light source is in the reaction chamberRegion sandwiched between a pair of electrode partsThe plasma generation region is irradiated with light having a predetermined wavelength.
[0017]
  According to this configuration, the material introduced into the reaction chamber with less RF power as RF power for generating plasma by irradiating the plasma generation region with light of a predetermined wavelength in addition to plasma. Gas dissociation takes place. Thereby, the damage to the board | substrate by plasma can be reduced. Also,By disposing the light source unit in the region sandwiched between the pair of electrode units, the light generated from the light source unit is irradiated to the plasma generation region without being absorbed by other parts, and the dissociation of the material gas is caused. It becomes easy to proceed. further,The light is also applied to the surface on which the film grows, and migration energy is given to radicals and ions generated in the plasma and attached to the surface, thereby promoting the densification of the film. As a result, a film having uniform film quality and film thickness and excellent electrical characteristics can be formed relatively quickly on the substrate. Furthermore, since plasma is generated in one reaction chamber and the plasma generation region is irradiated with light, the reaction chamber in which the plasma is generated and the reaction chamber in which the light is irradiated are separate from each other. Since it is not necessary to transport the substrate, throughput can be improved.
[0018]
Preferably, the light source unit includes a light source main body and a cover that covers the light source main body, and the cover is made of a material that substantially transmits light emitted from the light source.
[0019]
In this case, a reaction product or the like does not adhere to the light source body, and light having a substantially constant intensity can always be irradiated by replacing the cover.
[0020]
  Preferably, one electrode part of the pair of electrode parts includes a stage part, and the light source part is placed on the surface of the substrate in a region sandwiched between the other electrode part of the pair of electrode parts and the substrate. Are arranged at a distance from each other.And a moving mechanism for sliding the substrate parallel to the surface of the substrate.
[0021]
  In this case, by irradiating the plasma generation region with light from a plurality of light source units, the material gas can be efficiently dissociated with less RF power and further densification of the film on the surface of the substrate can be further promoted. . In addition, since the plasma generation region is limited, damage to the substrate can be further reduced, and generation of higher order silane can be suppressed when silane is applied as a material gas, for example.By providing the moving mechanism, it is possible to form a film with higher uniformity in film quality and film thickness by being uniformly irradiated with light within the surface of the substrate.
[0024]
  A film forming method according to another aspect of the present invention includes the following steps. A substrate is held on one electrode part of a pair of electrode parts for generating plasma arranged in the reaction chamber.A light source that emits light of a predetermined wavelength is disposed in a region sandwiched between a pair of electrode portions;Before or at the same time as the plasma is generated in the region sandwiched between the held substrate and the other electrode portion of the pair of electrode portionsFrom the light sourceIrradiate light of a predetermined wavelength. A material gas is introduced into the plasma generation region to form a predetermined film on the substrate.
[0025]
  According to this film forming method, in addition to the plasma, the plasma generation region is irradiated with light of a predetermined wavelength, so that the RF power for generating the plasma is introduced into the reaction chamber with less RF power. The material gas is dissociated. Thereby, the damage to the board | substrate by a plasma is suppressed. Also,By disposing the light source unit in the region sandwiched between the pair of electrode units, the light generated from the light source unit is irradiated to the plasma generation region without being absorbed by other parts, and the dissociation of the material gas proceeds. It becomes easy. further,The light is also applied to the surface on which the film grows, and migration energy is given to radicals and ions generated in the plasma and attached to the surface, thereby promoting the densification of the film. As a result, a film having uniform film quality and film thickness and excellent electrical characteristics can be formed relatively quickly and stably on the substrate.
[0026]
Preferably, in the reaction chamber, a plurality of light source units are arranged at a distance along the surface of the substrate in a region sandwiched between the other electrode unit and the substrate, and a predetermined film is formed in the film forming step It is performed while moving parallel to the surface of
[0027]
In this case, the plasma generation region is irradiated with light from a plurality of light source units, so that the material gas can be efficiently dissociated with less RF power and the film densification on the surface of the substrate can be further promoted. At the same time, the plasma generation region is limited, so that damage to the substrate can be further reduced. For example, when silane is applied as a material gas, generation of higher order silane can be suppressed. Further, by forming the film while moving the substrate, the film can be formed uniformly within the substrate surface.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1
A chemical vapor deposition apparatus (hereinafter referred to as “CVD apparatus”) according to Embodiment 1 of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, in this CVD apparatus, a pair of parallel plate type electrodes of an upper electrode 1 serving as a cathode electrode and a lower electrode 2 serving as an anode electrode are arranged in a reaction chamber 11. Here, the volume of the reaction chamber 11 is, for example, 25000 cm.ThreeIt was. The upper electrode 1 was a square having a side of 300 mm. Further, the distance between the upper electrode 1 and the lower electrode 2 was set to 50 mm.
[0029]
The upper electrode 1 is electrically connected to a power source 13 via a matching box 12 for adjusting impedance. The lower electrode 2 is provided with a heater (not shown) inside, and a substrate 7 is placed thereon.
[0030]
A light source 4 is installed in a region sandwiched between the upper electrode 1 and the lower electrode 2. The light source 4 is a linear light source. In order to protect the light source 4, the light source 4 is covered with a transparent insulating material 3 such as quartz. The insulating material 3 has a square cross-sectional shape having a length of 300 mm and a side of 40 mm, for example. The light source 4 is, for example, 300 mm long and 30 mm in diameter. The light source 4 is arranged on the mask 6 for easy fixation, but may be arranged away from the mask 6.
[0031]
The wavelength of the light source 4 is selected according to the absorption coefficient of the material gas (reactive gas). In this case, an excimer lamp having a wavelength of 172 nm is used as the light source 4. An output monitor 5 of the light source 4 is attached inside the insulating material 3. The output monitor 5 measures the deterioration state of the light source 4.
[0032]
The material of the insulating material 3 depends on the wavelength of the light source 4. When quartz is used as the insulating material 3, some absorption is observed for light having a wavelength of 172 nm. On the other hand, when magnesium fluoride is used as the material of the insulating material 3, the absorption for this wavelength is further reduced. However, in view of price and material stability, magmagnesium fluoride is not suitable for a relatively large shape, and quartz is preferable in practice.
[0033]
In the case of this CVD apparatus, the light intensity of the excimer lamp used as the light source 4 is, for example, 50 mW / cm.2And the light intensity after passing through the insulating material 3 made of quartz is about 30 mW / cm.2It was. The insulating material 3 can be periodically cleaned alone and can be replaced.
[0034]
At the time of film formation, for example, a silicon substrate 7 is fixed on the lower electrode 2 by a mask 6. Plasma 8 is generated in a region between the upper electrode 1 and the lower electrode 2. The light source 4 of the excimer lamp is turned on simultaneously with the generation of the plasma, or is turned on before the plasma is generated. The substrate 7 may be a glass substrate or a substrate made of a resin material in addition to a silicon substrate.
[0035]
In the above-described CVD apparatus, monosilane (SiHFour) Gas and dinitrogen monoxide (N2O) Gas as raw material gas, SiO2A case where an insulating film made of the above is formed will be described as an example.
[0036]
First, the reaction of the source gas in the plasma proceeds as follows.
SiHFour+ E → SiHThree+ H + e
N2O + e → N + NO
SiHThree+ NO → SiHThreeNO
2SiHThreeNO → (SiHThree)2O + N2O
Here, the bond energy of Si—H is about 3 eV, and the bond energy of NN is about 10 eV. Therefore, since the bond energy of NN is higher, SiHFourAnd N2Given the first reaction with O, N2It can be seen that O is less likely to dissociate.
[0037]
For this reason, when the RF power supplied from the power source 13 to the upper electrode 1 is low, N2Oxygen supplied from O is small, and a film with poor oxygen quality is formed. That is, in this reaction, SiHFourN against2O becomes insufficient. To avoid this, SiHFourIt is necessary to form the film in a supply-controlled state. Specifically, it is desirable to supply RF power of, for example, 0.3 W or more per unit area (one square centimeter) of the upper electrode 1.
[0038]
On the other hand, when the RF power increases, the plasma potential increases and the ion energy for the substrate 7 increases. For this reason, damage to the underlying film due to ions is increased and interface defects are increased. In addition, SiO2Defects in the insulating film made of these are also limited in reduction due to damage caused by ions. For this reason, it is necessary to appropriately control the RF power.
[0039]
Next, a method for forming an insulating film using the above-described CVD apparatus will be described. First, after placing a silicon substrate 7 on the lower electrode 2, SiH is placed in the reaction chamber 11.Four(Flow rate: 0.003-0.01 L / min (3-10 sccm)), N2O (flow rate: 1 L / min (1000 sccm)) is introduced, and the pressure is adjusted to 93.1 to 199.5 Pa (0.7 to 1.5 Torr).
[0040]
An RF power of 13.56 MHz is supplied from the power source 13 to the upper electrode 1 through the matching box 12 to generate plasma 8 in a region between the upper electrode 1 and the lower electrode 2. At this time, the RF power is set to a lower RF power as compared with the case where the film is formed only by the plasma CVD method. Specifically, it is desirable to set RF power of, for example, 0.3 W or less per unit area (one square centimeter) of the upper electrode 1. In this case, as described above, N2O is not sufficiently dissociated.
[0041]
Simultaneously with supplying the RF power, the light source 4 (excimer lamp) covered with the insulating material 3 is turned on. At this time, since the light source 4 is disposed between the upper electrode 1 and the lower electrode 2, plasma 8 is generated in the very vicinity of the light source 4. For this reason, the light emitted from the light source 4 is irradiated to the generation region of the plasma 8 without being absorbed by other portions. As a result, the energy of the irradiated light is received and N2O dissociation easily proceeds and oxygen is supplied abundantly, so that defects and fixed charges due to lack of oxygen can be suppressed.
[0042]
Where SiHFourAnd N2The absorption coefficient of O is shown in FIG. As shown in FIG. 2, in the wavelength region of 165 nm to 200 nm, N2O absorption coefficient is SiHFourIs greater than the absorption coefficient. Therefore, by irradiating the light source 4 with light in the wavelength region of 165 to 200 nm, relatively N2Dissociation of O can be promoted.
[0043]
The light emitted from the light source 4 not only promotes the dissociation of the reaction gas, but a part of the light is also applied to the surface of the substrate 7. Migration light is given to radicals and ions (nuclide) generated in the plasma adsorbed on the surface by the light applied to the surface on which the insulating film grows. Migration energy refers to energy in which nuclides are adsorbed on the growth surface of the insulating film and diffuse on the surface of the insulating film. Therefore, this has the effect of assisting the densification of the film when the temperature of the substrate 7 is relatively low.
[0044]
Next, a description will be given of the results of evaluating the insulating films obtained when light irradiation is performed by the light source 4 and when light irradiation is not performed. First, FIG. 3 is a graph evaluating the RF power dependence of the leakage current. As shown in FIG. 3, it was found that when the light was irradiated, the leakage current was relatively decreased as compared with the case where the light was not irradiated.
[0045]
FIG. 4 is a graph evaluating the RF power dependence of the fixed charge density. As shown in FIG. 4, when the light was irradiated, it was found that the fixed charge density was relatively decreased as compared with the case where the light was not irradiated. Thus, it was found that an insulating film having a small leakage current and a fixed charge density can be obtained by using plasma and light in combination. In particular, it was found that the difference appears remarkably in the region where the RF power is lower.
[0046]
As described above, by using a CVD apparatus using both plasma and light, an insulating film with a small leakage current and a small fixed charge density can be formed with a relatively low RF power.
[0047]
In addition, since the plasma 8 is generated in one reaction chamber 11 and light is irradiated to the generation region of the plasma 8, the reaction chamber in which the plasma is generated and the reaction chamber in which the light is irradiated are separated. Compared with, it is not necessary to transport the substrate 7, so that the throughput can be improved.
[0048]
In this embodiment, a silicon substrate is taken as an example of the substrate, but a film can also be formed on a glass substrate having a relatively large area.
[0049]
Embodiment 2
A CVD apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described. As shown in FIG. 5, a plurality of light sources 4 are installed in a region between the upper electrode 1 and the lower electrode 2. The lower electrode 2 on which the substrate 7 is placed is provided with a moving mechanism (not shown) for sliding the substrate 7. Since the other configuration is the same as that of the CVD apparatus shown in FIG. 1 described in the first embodiment, the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0050]
In the above-described CVD apparatus, since a plurality of light sources 4 are installed, the region where the plasma 10 is generated is limited to a narrow region as compared with the CVD device described in the first embodiment. As a result, monosilane SiHFourHowever, before the side reaction is repeatedly caused, the probability of exiting from the generation region of the plasma 10 is increased, and the generation of higher order silane is suppressed.
[0051]
When high-order silane is generated, large molecules containing high-order silane adsorb on the surface of the insulating film to prevent diffusion on the growth surface, or are taken into the insulating film and cause defects, which causes deterioration of the insulating film. Will produce. Therefore, in this CVD apparatus, the generation of such high-order silane is suppressed, so that deterioration of the insulating film can be prevented.
[0052]
By the way, since the region where the plasma 10 is generated is limited to a narrow region, a region where an insulating film is formed and a region where the insulating film is not formed exist on the substrate 7. In this CVD apparatus, since the lower electrode 2 is provided with a moving mechanism, the substrate 7 can be moved in one direction or in both directions with respect to the light source 4, and an insulating film is uniformly formed on the entire surface of the substrate 7. Can be formed.
[0053]
Next, a film forming method using the above-described CVD apparatus will be described. Here, the volume of the reaction chamber 11, the area and interval between the upper electrode 1 and the lower electrode, and the dimensions of the light source 4 and the insulating material 3 are the same as those in the CVD apparatus of the first embodiment. The periphery of the substrate 7 made of a wafer placed on the lower electrode 2 is covered with a mask 6.
[0054]
The insulating material 3 positioned on the periphery of the substrate 7 is disposed on the mask 6, and the insulating material 3 positioned on the inner side of the periphery of the substrate 7 is not disposed on the mask 6. The distance between the adjacent insulating materials 3 is set to 20 to 50 mm.
[0055]
Although the insulating material 3 located on the periphery of the substrate 7 is disposed on the mask 6, it may be disposed away from the mask 6. Moreover, although the wafer was mentioned as the example as the board | substrate 7, the board | substrate which consists of a glass substrate and resin in addition to this may be sufficient.
[0056]
An excimer lamp is used as the light source 4 and the light intensity thereof is, for example, 50 mW / cm.2And the light intensity after passing through the insulating material 3 is about 30 mW / cm.2And The temperature of the heater provided in the lower electrode 2 is set to 350 ° C.
[0057]
SiH in the reaction chamber 11Four(Flow rate: 0.003-0.01 L / min (3-10 sccm)), N2O (flow rate: 1 L / min (1000 sccm)) is introduced, and the pressure is adjusted to 93.1 to 199.5 Pa (0.7 to 1.5 Torr). This material gas is supplied into the reaction chamber 11 from a shower plate (not shown) having a plurality of ejection openings that also serve as the upper electrode 1.
[0058]
An RF power of 13.56 MHz is supplied from the power supply 13 to the upper electrode 1 through the matching box 12 to generate plasma 10 in a region between the upper electrode 1 and the lower electrode 2. At this time, the plasma 10 is. It is generated in a region sandwiched by the insulating material 3 between the upper electrode 1 and the lower electrode. Further, the light source 4 is turned on at the same time as the RF power is supplied.
[0059]
Further, as described in the first embodiment, N (light-ultraviolet light) emitted from the light source 4 is N.2Dissociation of O is promoted. For this reason, as RF power, for example, 0.3 W / cm2The RF power is set to be lower than that in the case of forming a film only by the following plasma CVD method. Further, during film formation, the substrate 7 is moved in one direction or both directions with respect to the light source 4. In this way, an insulating film is formed on the substrate 7.
[0060]
In this CVD apparatus, in particular, a plurality of light sources 4 are arranged between the upper electrode 1 and the lower electrode 2 so that N2O is dissociated efficiently. As a result, the RF power can be set even smaller, generation of higher order silane can be further suppressed, and densification of the film can be promoted. In addition, damage to the base film of the substrate 7 due to ions in the plasma can be further reduced.
[0061]
In the CVD apparatus described in the first and second embodiments, the case where an insulating film (silicon oxide film) is formed as a film has been described as an example. However, the present invention can also be applied to the formation of an amorphous silicon film or a silicon nitride film. I found out.
[0062]
The embodiment disclosed this time is to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0063]
【The invention's effect】
  According to the chemical vapor deposition apparatus in one aspect of the present invention, the RF power for generating plasma is reduced by irradiating the plasma generation region with light of a predetermined wavelength in addition to plasma. The material gas introduced into the reaction chamber is dissociated with power. Thereby, the damage to the board | substrate by plasma can be reduced. Also,By disposing the light source unit in the region sandwiched between the pair of electrode units, the light generated from the light source unit is irradiated to the plasma generation region without being absorbed by other parts, and the dissociation of the material gas is caused. It becomes easy to proceed. further,The light is also applied to the surface on which the film grows, and migration energy is given to radicals and ions generated in the plasma and attached to the surface, thereby promoting the densification of the film. As a result, a film having uniform film quality and film thickness and excellent electrical characteristics can be formed relatively quickly on the substrate. Furthermore, since plasma is generated in one reaction chamber and the plasma generation region is irradiated with light, the reaction chamber in which the plasma is generated and the reaction chamber in which the light is irradiated are separate from each other. Since it is not necessary to transport the substrate, throughput can be improved.
[0064]
Preferably, the light source unit includes a light source main body and a cover portion that covers the light source main body, and the cover portion is made of a material that substantially transmits light emitted from the light source unit. By replacing the cover portion, it is possible to always irradiate light with a substantially constant intensity.
[0065]
  Preferably, one electrode part of the pair of electrode parts includes a stage part, and the light source part is placed on the surface of the substrate in a region sandwiched between the other electrode part of the pair of electrode parts and the substrate. A plurality of light sources are arranged at a distance from each other, so that light is emitted to the plasma generation region by a plurality of light source units, and material gas is efficiently dissociated with less RF power and the film density on the surface of the substrate is reduced. Can be further promoted. In addition, since the plasma generation region is limited, damage to the substrate can be further reduced, and generation of higher order silane can be suppressed when silane is applied as a material gas, for example.In addition, by providing a moving mechanism that slides the substrate parallel to the surface of the substrate, light can be evenly irradiated within the surface of the substrate to form a film with higher uniformity of film quality and film thickness. .
[0067]
  According to the film forming method of another aspect of the present invention, the plasma generation region is irradiated with light of a predetermined wavelength in addition to the plasma, so that the RF power for generating the plasma is less RF power. Thus, dissociation of the material gas introduced into the reaction chamber is performed. Thereby, the damage to the board | substrate by a plasma is suppressed. Also,By disposing the light source unit in the region sandwiched between the pair of electrode units, the light generated from the light source unit is irradiated to the plasma generation region without being absorbed by other parts, and the dissociation of the material gas proceeds. It becomes easy. further,The light is also applied to the surface on which the film grows, and migration energy is given to radicals and ions generated in the plasma and attached to the surface, thereby promoting the densification of the film. As a result, a film having uniform film quality and film thickness and excellent electrical characteristics can be formed relatively quickly and stably on the substrate.
[0068]
Preferably, in the reaction chamber, a plurality of light source portions are arranged at a distance along the surface of the substrate in a region sandwiched between the other electrode portion and the substrate, so that the material gas can be efficiently used with less RF power. It can be well dissociated to form a film on the substrate, and the plasma generation region is limited, so that damage to the substrate can be further reduced. For example, when silane is applied as a material gas, higher order silane Can be suppressed. Further, in the film forming process for forming the predetermined film, the film can be formed uniformly in the substrate surface by forming the film while moving the substrate parallel to the surface of the substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a CVD apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 shows SiH in the same embodiment.FourAnd N2It is a figure which shows the wavelength dependence of the absorption coefficient of O.
FIG. 3 is a diagram showing RF power dependence of a leakage current for explaining characteristics of an insulating film in the embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing the RF power dependence of the fixed charge density for explaining the characteristics of the insulating film in the embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a CVD apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 upper electrode, 2 lower electrode, 3 insulating material, 4 light source, 5 light monitor, 6 mask, 7 substrate, 8, 10 plasma, 11 reaction chamber, 12 matching box, 13 power source.

Claims (5)

反応室と、
間隔を隔てられて互いに対向するように前記反応室内に配置され、前記反応室内にプラズマを生成するための1対の電極部と、
前記1対の電極部によって挟まれた領域に配置された、基板を保持するためのステージ部と、
前記反応室内の前記1対の電極部によって挟まれた領域に配置され、所定の波長の光を前記プラズマの生成領域に照射するための光源部と
を備えた、化学気相成長装置。
A reaction chamber;
A pair of electrode portions disposed in the reaction chamber so as to face each other at an interval, and for generating plasma in the reaction chamber;
A stage portion for holding a substrate, disposed in a region sandwiched between the pair of electrode portions;
A chemical vapor deposition apparatus, comprising: a light source unit disposed in a region sandwiched between the pair of electrode units in the reaction chamber and irradiating light having a predetermined wavelength to the plasma generation region.
前記光源部は、
光源本体と、
前記光源本体を覆う覆い部と
を有し、
前記覆い部は前記光源部が発する光を実質的に透過させる材質からなる、請求項1記載の化学気相成長装置。
The light source unit is
A light source body;
A cover that covers the light source body,
The chemical vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the cover is made of a material that substantially transmits light emitted from the light source.
前記1対の電極部のうちの一方の電極部は前記ステージ部を含み、
前記光源部は、前記1対の電極部のうちの他方の電極部と前記基板とによって挟まれる領域に前記基板の面に沿ってそれぞれ距離を隔てて複数配置され
前記基板を前記基板の面に平行にスライドさせる移動機構を備えた、請求項1または2に記載の化学気相成長装置。
One electrode part of the pair of electrode parts includes the stage part,
A plurality of the light source parts are arranged at a distance along the surface of the substrate in a region sandwiched between the other electrode part of the pair of electrode parts and the substrate, respectively .
The chemical vapor deposition apparatus according to claim 1, further comprising a moving mechanism that slides the substrate parallel to a surface of the substrate .
反応室内に配置されたプラズマを生成するための1対の電極部のうちの一方の電極部に基板を保持する工程と、Holding the substrate on one of the pair of electrode portions for generating plasma disposed in the reaction chamber;
所定の波長の光を発する光源部を前記1対の電極部によって挟まれた領域に配置し、保持された前記基板と前記1対の電極部のうちの他方の電極部とによって挟まれた領域に、プラズマが生成される前に、または生成されると同時に前記光源部から所定の波長の光を照射する工程と、A light source unit that emits light of a predetermined wavelength is disposed in a region sandwiched between the pair of electrode units, and is sandwiched between the held substrate and the other electrode unit of the pair of electrode units Irradiating light of a predetermined wavelength from the light source unit before or at the same time as the plasma is generated;
前記プラズマの生成領域に材料ガスを導入して前記基板上に所定の膜を形成する成膜工程とA film forming step of introducing a material gas into the plasma generation region to form a predetermined film on the substrate;
を備えた成膜方法。A film forming method comprising:
前記反応室には前記光源部が前記他方の電極部と前記基板とによって挟まれる領域に前記基板の面に沿ってそれぞれ距離を隔てて複数配置され、
前記成膜工程は前記基板を前記基板の面に平行に移動させながら行われる、請求項4記載の成膜方法。
In the reaction chamber, a plurality of the light source units are arranged at a distance along the surface of the substrate in a region sandwiched between the other electrode unit and the substrate,
The film forming method according to claim 4, wherein the film forming step is performed while moving the substrate parallel to the surface of the substrate .
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