JPH0982696A - Manufacture of semiconductor device and semiconductor manufacturing equipment - Google Patents

Manufacture of semiconductor device and semiconductor manufacturing equipment

Info

Publication number
JPH0982696A
JPH0982696A JP23884595A JP23884595A JPH0982696A JP H0982696 A JPH0982696 A JP H0982696A JP 23884595 A JP23884595 A JP 23884595A JP 23884595 A JP23884595 A JP 23884595A JP H0982696 A JPH0982696 A JP H0982696A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
film
substrate
semiconductor substrate
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP23884595A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Ito
仁 伊藤
Akiko Nara
明子 奈良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP23884595A priority Critical patent/JPH0982696A/en
Publication of JPH0982696A publication Critical patent/JPH0982696A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form an insulating film which is less affected by troubles such as film stress and film reduction induced in a condensation CVD method by a method wherein a series of processes composed of a modification process which modifies a condensed film and a condensed film forming process is repeatedly carried out. SOLUTION: A semiconductor substrate 113 is kept at a low temperature, a vapor intermediate is condensed on a semiconductor substrate 113 through the reaction of a film forming gas composed of oxygen radical gas and organic silane gas, whereby a silicon oxide condensed film is formed on the semiconductor substrate 113. Then, nitrogen gas is made flow through the hollow structure of a substrate support 114 as oxygen radical keeps flowing, a tungsten flash lamp 127 and an ultraviolet lamp 128 are turned on (modification process), and the condensed film is thermally treated in an atmosphere of oxygen radical. One cycle of processes composed of a condensed film forming process and a modification process is repeatedly carried out a few times, whereby a silicon film which has a very small impurity content and film reduction and prescribed thickness (thick enough to fill up a groove completely) is formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン酸化膜の
形成に特徴がある半導体装置の製造方法および半導体製
造装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device and a semiconductor manufacturing apparatus characterized by the formation of a silicon oxide film.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、コンピュ−タ−や通信機器の重要
部分には、多数のトランジスタや抵抗等を電気回路を達
成するようにむすびつけ、1チップ上に集積化して形成
した大規模集積回路(LSI)が多用されている。この
ため、機器全体の性能は、LSI単体の性能と大きく結
び付いている。
2. Description of the Related Art In recent years, a large-scale integrated circuit (IC) formed by integrating a large number of transistors, resistors and the like into an important part of a computer or a communication device so as to achieve an electric circuit has been integrated on one chip. LSI) is frequently used. For this reason, the performance of the entire device is greatly related to the performance of the LSI alone.

【0003】LSI単体の性能向上は、集積度を高める
こと、つまり、素子の微細化により実現できる。しか
し、素子の微細化に関して現在ではプロセス上種々の問
題が発生している。
[0003] The performance of an LSI alone can be improved by increasing the degree of integration, that is, by miniaturizing elements. However, with respect to miniaturization of elements, various process problems are currently occurring.

【0004】例えば、Al合金配線を例にとると、配線
幅、配線間隔について微細化は進む一方であるが、配線
厚については緩やかな傾向でしか微細化が進んでいな
い。このため、Al合金配線を覆うように絶縁膜を形成
した場合、配線間の溝は完全には絶縁膜で埋め込まれ
ず、絶縁膜中に空胴(ボイド)が生じる。この空胴はH
2O等が残留する原因となり、これが後にじわじわとに
じみ出てAl合金配線が腐食するという問題が生じる。
For example, taking Al alloy wiring as an example, the wiring width and the wiring interval are being miniaturized, but the wiring thickness is being miniaturized only with a gradual tendency. For this reason, when the insulating film is formed so as to cover the Al alloy wiring, the groove between the wirings is not completely filled with the insulating film, and a cavity is generated in the insulating film. This cavity is H
2 O and the like remain, which causes a problem that the Al alloy wiring corrodes later and corrodes the Al alloy wiring.

【0005】一方、集積度を高めるために、従来のLO
COS法による素子分離から、埋込み素子分離法による
素子分離の試みがなされている。この方法は従来のLO
COS法ではバーズビークの制御に限界があるために考
え出された素子分離方法であって、基板表面に制御性良
く溝を掘ってその溝内に絶縁膜を埋め込むというもので
ある。
On the other hand, in order to increase the degree of integration, the conventional LO
From the element isolation by the COS method, the element isolation by the buried element isolation method has been attempted. This method is
The COS method is an element isolation method that has been devised because there is a limit to the control of bird's beak, and is to dig a groove on the surface of the substrate with good controllability and bury an insulating film in the groove.

【0006】しかしながら、従来の埋込み素子分離法に
は以下のような問題があった。すなわち、溝の深さの急
峻さを表す量である溝の深さに対する溝の幅のアスペク
ト比が高くなると、溝は完全には絶縁膜で埋め込まれな
くなり、素子分離が不完全になるため、絶縁不良という
問題が生じる。さらに、溝を埋め込む絶縁膜にはストレ
スがかかり、その抑制が困難であるという問題があっ
た。
However, the conventional buried element isolation method has the following problems. That is, when the aspect ratio of the width of the groove to the depth of the groove, which is an amount representing the steepness of the depth of the groove, becomes high, the groove is not completely filled with the insulating film and the element isolation becomes incomplete. The problem of poor insulation arises. Further, there is a problem that stress is applied to the insulating film filling the groove, and it is difficult to suppress the stress.

【0007】アスペクト比の高い溝を埋め込む絶縁膜の
形成方法にはいくつかあるが、その一つとして凝縮を利
用したCVD法(以下、凝縮CVD法という)がある。
凝縮CVD法とは、例えば、有機シランと酸素ラジカル
あるいはオゾンを気相中で反応させて気相中間体を形成
し、この気相中間体を基板温度が低温に設定されたシリ
コン基板の表面に付着させることにより、シリコン基板
上で気相中間体、有機シランを凝縮させてシリコン膜を
形成するというものである。ここで、基板表面に溝があ
ると、溝の底部から優先的に凝集が生じるので、高アス
ペクトの溝の場合でもシリコン酸化膜を埋め込みことが
できる。
There are several methods of forming an insulating film for filling a groove having a high aspect ratio, and one of them is a CVD method utilizing condensation (hereinafter referred to as a condensation CVD method).
The condensation CVD method is, for example, reaction of an organic silane with oxygen radicals or ozone in a gas phase to form a gas phase intermediate, and the gas phase intermediate is formed on the surface of a silicon substrate whose substrate temperature is set to a low temperature. By attaching them, the vapor phase intermediate and the organic silane are condensed on the silicon substrate to form a silicon film. Here, if there is a groove on the surface of the substrate, aggregation is preferentially generated from the bottom of the groove, so that the silicon oxide film can be filled even in the case of a high aspect ratio groove.

【0008】しかしながら、従来の凝縮CVD法には以
下に述べるような問題があった。すなわち、凝縮CVD
法では基板温度を低温に設定して成膜を行なうため、上
記例の場合であれば、有機シランや気相中間体に存在す
るCやHなどの不純物が、シリコン酸化膜中に多量に取
り込まれ、これにより、シリコン酸化膜の膜ストレスが
大きくなったり、後工程の高温熱処理で大きな体積収縮
が起こり、膜減が生じるという問題があった。すなわ
ち、従来の凝縮CVD法は、高アスペクト比の溝内に絶
縁膜を埋め込む技術として有望視されていたが、その実
用は困難であることが明らかになった。
However, the conventional condensation CVD method has the following problems. That is, condensation CVD
In the method, since the substrate temperature is set to a low temperature to form a film, in the case of the above example, a large amount of impurities such as C and H existing in the organic silane and the vapor phase intermediate are taken into the silicon oxide film. As a result, there is a problem that the film stress of the silicon oxide film becomes large, or a large volume contraction occurs in the high temperature heat treatment in the subsequent step, resulting in film loss. That is, the conventional condensation CVD method has been regarded as a promising technique for embedding an insulating film in a groove having a high aspect ratio, but it has been revealed that its practical use is difficult.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の凝
縮CVD法は、高アスペクト比の溝内に絶縁膜を埋め込
む技術として有望視されていたが、大きな膜ストレス、
大きな膜減が生じるという問題があって、その実用は困
難であることが明らかになった。
As described above, the conventional condensation CVD method has been regarded as a promising technique for embedding an insulating film in a groove having a high aspect ratio.
It has become clear that its practical application is difficult due to the problem of large film loss.

【0010】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、凝縮CVD法における
膜ストレス、膜減りの問題を改善した絶縁膜を形成でき
る半導体層装置の製造方法および製造装置を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is a method of manufacturing a semiconductor layer device capable of forming an insulating film with which the problems of film stress and film loss in the condensation CVD method are improved. And to provide a manufacturing apparatus.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

[概要]上記目的を達成するために、本発明に係る半導
体装置の製造方法(請求項1)は、処理容器内に収容さ
れた半導体基板を第1の基板温度に設定するとともに、
酸素ラジカルガスおよび酸素ラジカルを発生するガスの
少なくとも一方のガスを含む酸素源ガスと、有機シラン
ガスとからなる成膜ガスを導入して、この成膜ガスの反
応により生成された気相中間体を前記半導体基板上に凝
縮させることにより、前記半導体基板上に酸化シリコン
の凝集膜を形成する凝集膜形成工程と、前記第1の基板
温度より高い第2の基板温度に前記半導体基板を設定す
るとともに、酸素ラジカルガスおよび水素ラジカルガス
の少なくとも一方のガスを含む雰囲気中で前記凝集膜を
熱処理することにより、前記凝集膜を改質する改質工程
と前記凝集膜形成工程と前記改質工程とからなる一連の
工程を複数回繰り返すことにより、所望膜厚のシリコン
酸化膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
[Outline] In order to achieve the above-mentioned object, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention (claim 1) sets a semiconductor substrate housed in a processing container to a first substrate temperature, and
An oxygen source gas containing at least one of an oxygen radical gas and a gas that generates oxygen radicals, and a film forming gas consisting of an organic silane gas are introduced, and a gas phase intermediate produced by the reaction of the film forming gas is introduced. A condensation film forming step of forming a condensation film of silicon oxide on the semiconductor substrate by condensing on the semiconductor substrate; and setting the semiconductor substrate to a second substrate temperature higher than the first substrate temperature. A heat treatment of the aggregated film in an atmosphere containing at least one of oxygen radical gas and hydrogen radical gas to modify the aggregated film. And a step of forming a silicon oxide film having a desired film thickness by repeating the series of steps described above a plurality of times.

【0012】また、本発明に係る他の半導体装置の製造
方法(請求項2)は、上記半導体装置の製造方法(請求
項1)の改質工程において、消光時定数が所定値以下の
閃光ランプを用いて、前記凝集膜が形成された側から前
記半導体基板に光を照射して前記第2の基板温度に前記
半導体基板を設定することを特徴とする。
Further, according to another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention (claim 2), in the modification step of the method of manufacturing a semiconductor device (claim 1), a flash lamp having an extinction time constant of a predetermined value or less. Is used to set the semiconductor substrate at the second substrate temperature by irradiating the semiconductor substrate with light from the side where the agglomerated film is formed.

【0013】また、本発明に係る他の半導体装置の製造
方法(請求項3)は、上記半導体装置の製造方法(請求
項1)の改質工程において、酸素ラジカルガスおよび水
素ラジカルガスの少なくとも一方のガスが、消光時定数
が所定値以下の紫外線ランプを用いて、酸素ラジカルを
発生するガスおよび水素ラジカルガスを発生するガスの
少なくとも一方を含むガスに紫外線を照射して生成され
たものであることを特徴とする。
Another semiconductor device manufacturing method according to the present invention (claim 3) comprises at least one of an oxygen radical gas and a hydrogen radical gas in the reforming step of the semiconductor device manufacturing method (claim 1). Is generated by irradiating a gas containing at least one of a gas generating an oxygen radical and a gas generating a hydrogen radical gas with ultraviolet rays using an ultraviolet lamp having an extinction time constant of a predetermined value or less. It is characterized by

【0014】本発明に係る半導体製造装置(請求項4)
は、半導体基板を収容する処理容器と、この処理容器内
に、酸素ラジカルガスおよび酸素ラジカルを発生するガ
スの少なくとも一方のガスを含む酸素源ガスと有機シラ
ンガスとからなる前記半導体基板上に酸化シリコンの凝
集膜を形成するための成膜ガス、ならびに前記凝集膜を
熱処理する雰囲気ガスとしての酸素ラジカルガスおよび
水素ラジカルガスの少なくとも一方のガスを含むガスを
供給するガス供給手段と、前記処理容器内を減圧する減
圧手段と、前記処理容器内に設けられ、前記半導体基板
を載置する中空構造を有する基板支持台と、この基板支
持台の中空構造内にガスを流すとともに、前記ガスの温
度を制御することにより、前記半導体基板の温度を制御
する第1の基板温度制御手段と、前記凝集膜が形成され
た側から前記半導体基板に光を照射して前記半導体基板
の温度を制御する消光時定数が所定値以下の閃光ランプ
からなる第2の基板温度制御手段とを備えたことを特徴
とする。
A semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention (claim 4)
Is a processing container containing a semiconductor substrate, and the inside of the processing container is an oxygen source gas containing at least one of an oxygen radical gas and a gas that generates oxygen radicals, and an organic silane gas. And a gas supply means for supplying a gas containing at least one of an oxygen radical gas and a hydrogen radical gas as an atmosphere gas for heat-treating the aggregate film, and a film forming gas for forming the aggregate film Depressurizing means for depressurizing, a substrate support provided in the processing container, having a hollow structure for mounting the semiconductor substrate, and a gas flowing in the hollow structure of the substrate support, the temperature of the gas A first substrate temperature control means for controlling the temperature of the semiconductor substrate by controlling the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate from the side where the aggregation film is formed. And irradiating light to the substrate, characterized in that the quenching time constant for controlling the temperature of said semiconductor substrate and a second substrate temperature control means comprising a predetermined value or less of the flash lamp.

【0015】本発明に係る他の半導体製造装置(請求項
5)は、上記半導体製造装置(請求項4)において、前
記処理容器内に供給された酸素に紫外線を照射して酸素
ラジカルを生成する消光時定数が所定値以下の紫外線ラ
ンプを付加したことを特徴とする。
Another semiconductor manufacturing apparatus (Claim 5) according to the present invention is the semiconductor manufacturing apparatus (Claim 4) in which oxygen supplied to the processing container is irradiated with ultraviolet rays to generate oxygen radicals. It is characterized by adding an ultraviolet lamp having an extinction time constant of a predetermined value or less.

【0016】本発明に係る他の半導体製造装置(請求項
6)は、上記半導体製造装置(請求項4)において、ガ
ス供給手段が、マイクロ波放電した酸素ガスを温度制御
された捕捉管に流すことを特徴とする。
According to another semiconductor manufacturing apparatus (Claim 6) of the present invention, in the semiconductor manufacturing apparatus (Claim 4), the gas supply means causes the oxygen-discharged microwave gas to flow through a temperature-controlled trapping tube. It is characterized by

【0017】上記半導体製造装置の製造方法、上記半導
体製造装置の好ましい形態は以下の通りである。本発明
に係る半導体装置の製造方法(請求項1)において、酸
素ラジカルを発生するガスが、O3 ガス、NO2 ガスお
よびC02 ガスから選ばれる一つのガスまたは二つ以上
のガスであることが好ましい。
A preferred method of manufacturing the semiconductor manufacturing apparatus and the semiconductor manufacturing apparatus are as follows. In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention (claim 1), the gas that generates oxygen radicals is one gas selected from O 3 gas, NO 2 gas and C0 2 gas, or two or more gases. Is preferred.

【0018】本発明に係る半導体装置の製造方法(請求
項1)において、有機シランガスが、エトオキシシリケ
ート、メトオキシリケート、ヘキサメチルジシリケー
ト、主鎖のSiに水素原子もしくは水酸基が結合してい
るシラン重合体から選ばれる一つの化合物のガスまたは
二つ以上の化合物の混合物のガスであることが好まし
い。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention (claim 1), the organosilane gas is ethoxysilicate, metooxysilicate, hexamethyldisilicate, or hydrogen atom or hydroxyl group bonded to Si of the main chain. It is preferably a gas of one compound selected from silane polymers or a gas of a mixture of two or more compounds.

【0019】本発明に係る半導体装置の製造方法(請求
項2または請求項3)において、消光時定数が50ms
ec以下であることが好ましい。一度に形成する凝集膜
の厚さは10nm程度であることが好ましい。この程度
の厚さだと、生産性の低下を招かずに凝集膜中の不純物
(O,Hなど)を効果的に除去できるからである。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention (claim 2 or claim 3), the extinction time constant is 50 ms.
It is preferably ec or less. The thickness of the aggregated film formed at one time is preferably about 10 nm. This is because with such a thickness, impurities (O, H, etc.) in the aggregate film can be effectively removed without lowering the productivity.

【0020】第1の基板温度から第2の基板温度に至る
時間、第2の基板温度から第1の基板温度に至る時間
は、生産性の観点から100msec以下にすることが
好ましい。
From the viewpoint of productivity, the time from the first substrate temperature to the second substrate temperature and the time from the second substrate temperature to the first substrate temperature are preferably 100 msec or less.

【0021】閃光ランプに50msec以下で開閉動作
ができる遮蔽板を設けて、実効的に消光時定数を50m
sec以下にしても良い。捕捉管の温度制御において
は、マイクロ波放電した酸素ガスを液体窒素温度にまで
冷却した後、10sec以下の短時間で暖める(ただし
20℃以下)。これにより、急激に放出されるガスは酸
素ラジカルガスとなる。
The flash lamp is provided with a shielding plate that can be opened and closed within 50 msec, and the extinction time constant is effectively set to 50 m.
It may be set to sec or less. In controlling the temperature of the capturing tube, the oxygen gas subjected to microwave discharge is cooled to the temperature of liquid nitrogen and then warmed in a short time of 10 seconds or less (however, 20 ° C. or less). As a result, the rapidly released gas becomes oxygen radical gas.

【0022】第1の基板温度は−50℃以上50℃以
下、第2の基板温度は400℃以上600℃以下が好ま
しい。本発明に係る半導体製造装置(請求項4または請
求項6)において、消光時定数が50msec以下であ
ることが好ましい。
It is preferable that the first substrate temperature is -50 ° C. or higher and 50 ° C. or lower, and the second substrate temperature is 400 ° C. or higher and 600 ° C. or lower. In the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention (claim 4 or claim 6), the extinction time constant is preferably 50 msec or less.

【0023】本発明に係る半導体製造装置(請求項4)
において、酸素ラジカルを発生するガスが、O3 ガス、
NO2 ガスおよびC02 ガスから選ばれる一つのガスま
たは二つ以上のガスであることが好ましい。
Semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention (claim 4)
In the above, the gas that generates oxygen radicals is O 3 gas,
One gas or two or more gases selected from NO 2 gas and C0 2 gas are preferable.

【0024】本発明に係る半導体製造装置(請求項4)
において、有機シランガスが、エトオキシシリケート、
メトオキシリケート、ヘキサメチルジシリケート、テト
ラメチルシラン、主鎖のSiに水素原子または水酸基が
結合しているシラン重合体から選ばれる一つの化合物ま
たは二つ以上の化合物の混合物のガスであることが好ま
しい。
A semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention (claim 4)
Where the organosilane gas is ethoxysilicate,
It may be a gas of one compound or a mixture of two or more compounds selected from methoxysilicate, hexamethyldisilicate, tetramethylsilane, and a silane polymer in which a hydrogen atom or a hydroxyl group is bonded to Si of the main chain. preferable.

【0025】なお、上記シラン重合体には炭素が含まれ
ていなので、上記シラン重合体を用いる場合には、凝集
膜中に炭素が取り込まれることはない。また、本発明
は、特に表面に高アスペクト比の凹部が存在する基板に
適用した場合に、その効果が顕著に表れる。すなわち、
膜ストレス等を招かずに高アスペクト比の凹部の内部を
シリコン酸化膜により完全に充填できる。
Since the silane polymer contains carbon, when the silane polymer is used, carbon is not taken into the agglomerate film. Further, the present invention exerts a remarkable effect particularly when applied to a substrate having a concave portion having a high aspect ratio on the surface. That is,
The inside of the recess having a high aspect ratio can be completely filled with the silicon oxide film without causing film stress or the like.

【0026】[作用]本発明に係る半導体装置の製造方
法(請求項1〜請求項3)によれば、凝集膜形成工程に
おいて酸化シリコンの凝集膜が形成される。この凝集膜
には、体積収縮により、膜減が生じるものの、最終的に
形成するシリコン酸化膜よりも薄いので、膜減は小さい
ものとなる。この段階では、凝集膜中に膜ストレス等の
原因となる炭素や水素などの不純物が存在する。
[Operation] According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention (claims 1 to 3), a silicon oxide aggregate film is formed in the aggregate film forming step. Although this aggregation film is reduced in thickness due to volume contraction, it is thinner than the silicon oxide film to be finally formed, and therefore the reduction in film thickness is small. At this stage, impurities such as carbon and hydrogen that cause film stress are present in the aggregate film.

【0027】次の改質工程により、上記不純物は、酸素
ラジカルと反応して炭素酸化物および水などの形で気相
中に蒸発して、凝集膜から除去される。このとき、凝集
膜形成工程の場合と同様に、凝集膜には、体積収縮によ
り、膜減が生じるものの、最終的に形成するシリコン酸
化膜よりも薄いので、膜減は小さいものとなる。
In the subsequent reforming step, the impurities are removed from the aggregate film by reacting with oxygen radicals and evaporating into the vapor phase in the form of carbon oxide and water. At this time, as in the case of the aggregated film forming step, the aggregated film is reduced in thickness due to the volume contraction, but since it is thinner than the silicon oxide film to be finally formed, the reduced amount is small.

【0028】このように凝集膜形成工程と改質工程とに
おいて膜減が生じるが、この膜減は小さいので、凝集膜
形成工程と改質工程とからなる一連の工程を複数回繰り
返すことにより、所望膜厚のシリコン酸化膜を容易に形
成できる。したがって、本発明によれは、膜ストレス等
の原因となる炭素や水素などの不純物が存在しない所望
膜厚のシリコン酸化膜が容易に得られるようになる。
As described above, film reduction occurs in the aggregated film forming process and the reforming process. However, since this film reduction is small, by repeating a series of processes including the aggregated film forming process and the modifying process a plurality of times, A silicon oxide film having a desired film thickness can be easily formed. Therefore, according to the present invention, it is possible to easily obtain a silicon oxide film having a desired film thickness in which impurities such as carbon and hydrogen that cause film stress are not present.

【0029】また、本発明では、成膜機構として凝集を
利用しているので、通常のコンフォーマルCVD法の場
合と異なり、基板表面に形成された高アスペクト比の凹
部(配線溝、接続孔)内にボイドのない良好な形状のシ
リコン酸化膜を形成できる。このシリコン酸化膜は、上
述したように、不純物が含まれていないので、通常のコ
ンフォーマルCVD法により成膜されたシリコン酸化膜
に比べても見劣りのない膜質を有するものである。
Further, in the present invention, since agglomeration is used as the film forming mechanism, unlike the case of the normal conformal CVD method, the high aspect ratio concave portion (wiring groove, connection hole) formed on the substrate surface. It is possible to form a silicon oxide film having a good shape without voids. Since the silicon oxide film contains no impurities as described above, it has a film quality comparable to that of the silicon oxide film formed by the normal conformal CVD method.

【0030】本発明に係る半導体製造装置(請求項4〜
請求項6)によれば、第1の基板温度制御手段および第
2の基板温度制御手段を備えているので、これら基板温
度制御手段を用いることにより、第1の基板温度と第2
の基板温度との切り替えを速やかに行なえるようにな
る。したがって、上記本発明に係る半導体装置の製造方
法を実施するに際して、工業上問題がない程度のシリコ
ン酸化膜の生産性を確保できるようになる。
A semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention (claims 4 to 4)
According to claim 6), since the first substrate temperature control means and the second substrate temperature control means are provided, by using these substrate temperature control means, the first substrate temperature and the second substrate temperature
The substrate temperature can be switched quickly. Therefore, when the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is carried out, it is possible to secure the productivity of the silicon oxide film to the extent that there is no industrial problem.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態(実施形態)を説明する。 (第1の実施形態)図1は、本発明の第1の実施形態に
係る凝縮CVD装置の概略構成を示す模式図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a condensation CVD apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【0032】図中、101は成膜室を示しており、この
成膜室101はゲートバルブ102を介して排気口10
3に接続されている。成膜室101は図示しない排気ポ
ンプにより排気口103から真空排気されるようになっ
ており、その真空到達度は2×10-7Torr以上であ
る。成膜室101にはその圧力制御に用いるための圧力
計104が設けられている。
In the figure, 101 indicates a film forming chamber, and this film forming chamber 101 is provided with an exhaust port 10 through a gate valve 102.
Connected to 3. The film forming chamber 101 is configured to be evacuated from an exhaust port 103 by an exhaust pump (not shown), and the degree of vacuum achievement thereof is 2 × 10 −7 Torr or more. The film forming chamber 101 is provided with a pressure gauge 104 used for controlling the pressure thereof.

【0033】また、成膜室101には第1〜第4のガス
供給配管105〜108が設けられている。第1および
第2のガス供給配管105,106は有機シランガスで
あるTEOSガスを成膜室101内に供給するためのも
のである。第3のガス供給配管107は酸素ラジカルガ
スを成膜室101内に供給するためのものである。そし
て、第3のガス供給配管108は不活性ガス(N2 /A
rガス)を成膜室101内に供給するためのものであ
る。
The film forming chamber 101 is provided with first to fourth gas supply pipes 105 to 108. The first and second gas supply pipes 105 and 106 are for supplying TEOS gas which is an organic silane gas into the film forming chamber 101. The third gas supply pipe 107 is for supplying oxygen radical gas into the film forming chamber 101. The third gas supply pipe 108 is connected to the inert gas (N 2 / A
r gas) is supplied to the inside of the film forming chamber 101.

【0034】ガス供給配管105〜108にはそれぞれ
ストップバルブ109〜112が設けられている。すな
わち、ガス供給配管105,106はそれぞれストップ
バルブ109,110を介して後述するTEOS供給源
に接続されている。また、ガス供給配管107はストッ
プバルブ111を介して酸素ラジカル源に接続され、ガ
ス供給配管108はストップバルブ112を介して不活
性ガス源に接続されている。
Stop valves 109 to 112 are provided in the gas supply pipes 105 to 108, respectively. That is, the gas supply pipes 105 and 106 are connected to the TEOS supply source described later via the stop valves 109 and 110, respectively. The gas supply pipe 107 is connected to an oxygen radical source via a stop valve 111, and the gas supply pipe 108 is connected to an inert gas source via a stop valve 112.

【0035】また、成膜室101内にはシリコン基板等
の半導体基板113を載置するための石英製の基板支持
台114が設けられている。この基板支持台114は中
空構造になっており、この中空構造内に液体窒素で冷却
した窒素ガスまたは加熱された(室温)の窒素ガスを流
すことにより、基板支持台114を急速に降温または昇
温できるようになっている。この降温または昇温は以下
に説明する降温・昇温機構によって実現されるようにな
っている。
A substrate support 114 made of quartz for mounting a semiconductor substrate 113 such as a silicon substrate is provided in the film forming chamber 101. The substrate support 114 has a hollow structure. By flowing a nitrogen gas cooled with liquid nitrogen or a heated (room temperature) nitrogen gas into the hollow structure, the temperature of the substrate support 114 is rapidly lowered or raised. You can warm it up. This temperature decrease or temperature increase is realized by the temperature decrease / temperature increase mechanism described below.

【0036】すなわち、降温・昇温機構は、大きく分け
て、窒素(N2 )ガスを基板支持台114の中空構造内
に導入するための窒素ガス導入配管115と、この窒素
ガス導入配管115内を流れる窒素ガスを冷却する液体
窒素冷却器116と、窒素ガス導入配管115から基板
支持台114の中空構造内に導入された窒素ガスを排気
する真空排気ポンプ117に接続された窒素ガス排気配
管118から構成されている。
That is, the temperature lowering / heating mechanism is roughly divided into a nitrogen gas introducing pipe 115 for introducing nitrogen (N 2 ) gas into the hollow structure of the substrate support 114, and the nitrogen gas introducing pipe 115. Nitrogen gas exhaust pipe 118 connected to a liquid nitrogen cooler 116 for cooling the nitrogen gas flowing through the chamber and a vacuum exhaust pump 117 for exhausting the nitrogen gas introduced from the nitrogen gas introduction pipe 115 into the hollow structure of the substrate support 114. It consists of

【0037】窒素ガス導入配管115は2系統に分かれ
ており、一方はストップバルブ119、液体窒素冷却器
116、ストップバルブ120を介して基板支持台11
4の中空構造内に接続される冷却配管系であり、他方は
ストップバルブ121、ストップバルブ120を介して
基板支持台114の中空構造内に接続される非冷却配管
系である。
The nitrogen gas introducing pipe 115 is divided into two systems, one of which is provided with the substrate support 11 through the stop valve 119, the liquid nitrogen cooler 116 and the stop valve 120.
4 is a cooling piping system connected to the inside of the hollow structure, and the other is a non-cooling piping system connected to the inside of the hollow structure of the substrate support 114 via the stop valve 121 and the stop valve 120.

【0038】なお、窒素ガス導入配管115には図示の
如く質量流量計122、圧力計123が設けられてい
る。また、窒素ガス排気配管118には図示の如く圧力
計124、ストップバルブ125が設けられている。
A mass flow meter 122 and a pressure gauge 123 are provided in the nitrogen gas introducing pipe 115 as shown in the figure. Further, the nitrogen gas exhaust pipe 118 is provided with a pressure gauge 124 and a stop valve 125 as shown.

【0039】この降温・昇温機構の基本動作は以下の通
りである。すなわち、基板支持台114を降温する場合
には、ストップバルブ119,120を開け、ストップ
バルブ121を閉じる。この結果、液体窒素冷却器11
6で冷却された窒素ガスが基板支持台114の中空構造
に導入され、基板支持台114は降温される。したがっ
て、半導体基板113は冷却される。
The basic operation of this temperature lowering / heating mechanism is as follows. That is, when lowering the temperature of the substrate support 114, the stop valves 119 and 120 are opened and the stop valve 121 is closed. As a result, the liquid nitrogen cooler 11
The nitrogen gas cooled in 6 is introduced into the hollow structure of the substrate support 114, and the substrate support 114 is cooled. Therefore, the semiconductor substrate 113 is cooled.

【0040】一方、基板支持台114を昇温する場合に
は、ストップバルブ119,120を閉じ、ストップバ
ルブ121を開ける。この結果、液体窒素冷却器116
で冷却されない室温の窒素ガスが基板支持台114の中
空構造に導入され、基板支持台114は昇温される。し
たがって、半導体基板113は加熱される。
On the other hand, when raising the temperature of the substrate support 114, the stop valves 119 and 120 are closed and the stop valve 121 is opened. As a result, the liquid nitrogen cooler 116
The nitrogen gas at room temperature, which is not cooled by, is introduced into the hollow structure of the substrate support 114, and the substrate support 114 is heated. Therefore, the semiconductor substrate 113 is heated.

【0041】また、基板支持台114の上方には石英窓
126を介して基板表面側に対面した最大出力1KWa
ttの6本の棒状のタングステンフラッシュランプ12
7(閃光ランプ)が配置されている。これらタングステ
ンフラッシュランプ127の上方には紫外線ランプ12
8、反射ミラー129が順次が配置されている。
Further, a maximum output of 1 kWa facing the substrate surface side through a quartz window 126 above the substrate support base 114.
tt 6 rod-shaped tungsten flash lamp 12
7 (flash lamp) is arranged. Above the tungsten flash lamp 127, the ultraviolet lamp 12 is provided.
8 and the reflection mirror 129 are sequentially arranged.

【0042】これらタングステンフラッシュランプ12
7を点灯することにより、立ち上がり時定数(消光時定
数)10msecという短時間で基板温度を所定の温度
(例えば450℃)に設定することができる。図2にそ
のことを示すタングステンフラッシュランプの放出光強
度の時間依存性を示す。この図2から短時間で最大温度
550℃にまで基板温度を設定できることが分かり、ま
た、最大温度に達した後すみやかに基板温度が低下する
ことも分かる。
These tungsten flash lamps 12
By turning on 7, the substrate temperature can be set to a predetermined temperature (for example, 450 ° C.) in a short time of rising time constant (extinction time constant) of 10 msec. FIG. 2 shows the time dependence of the emitted light intensity of the tungsten flash lamp showing this. It can be seen from FIG. 2 that the substrate temperature can be set up to the maximum temperature of 550 ° C. in a short time, and that the substrate temperature immediately decreases after reaching the maximum temperature.

【0043】なお、図2の特性図は一例であり、実際に
この系で高速に温度制御できる基板温度の範囲は200
〜600℃である。また、消光時定数が所定値(50m
sec)よりも大きいランプを用いる場合には、50m
sec以内で開閉動作ができる遮蔽板を用いて実効的に
消光時定数が小さい閃光ランプを作成することもでき
る。
Note that the characteristic diagram of FIG. 2 is an example, and the range of substrate temperature at which high-speed temperature control can actually be performed in this system is 200.
600600 ° C. Moreover, the extinction time constant is a predetermined value (50 m
50 m when using a lamp larger than
It is also possible to create a flash lamp having a small extinction time constant by using a shielding plate that can be opened and closed within sec.

【0044】基板を冷却する場合には、タングステンフ
ラッシュランプ127の閃光を停止してから、上記降温
・昇温機構により基板支持台114を降温する。例え
ば、質量流量計122により窒素ガスの流量を20〜2
000cm3 /minに制御しするとともに、真空排気
ポンプ117により基板支持台114の中空構造部内の
圧力を100Torr〜1atomに制御することによ
り、20msec以内で−50〜50℃の範囲で基板温
度を冷却することができる。
When the substrate is cooled, the flash of the tungsten flash lamp 127 is stopped, and then the temperature of the substrate support base 114 is lowered by the temperature lowering / heating mechanism. For example, the mass flowmeter 122 is used to control the flow rate of nitrogen gas to 20 to 2
The substrate temperature is cooled within a range of −50 to 50 ° C. within 20 msec by controlling the pressure in the hollow structure portion of the substrate support base 114 to 100 Torr to 1 atom while controlling the pressure to 000 cm 3 / min. can do.

【0045】図3は、上述したTEOSガスの供給部の
概略構成を示す模式図である。図中、300は所定の温
度例えば80℃に保持された恒温槽を示しており、この
恒温槽300内にはTEOSボンベ301が収容されて
いる。恒温槽300は二つに分岐されたガス配管302
により同サイズの第1および第2のガス溜め303,3
04に接続されている。
FIG. 3 is a schematic view showing a schematic structure of the above-mentioned TEOS gas supply section. In the figure, reference numeral 300 denotes a thermostatic chamber maintained at a predetermined temperature, for example, 80 ° C., and a TEOS cylinder 301 is accommodated in the thermostatic chamber 300. The constant temperature bath 300 is a gas pipe 302 that is branched into two.
The same size of the first and second gas reservoirs 303, 3
04.

【0046】第1のガス溜め303は第1のガス供給配
管105に接続されている。第1のガス溜め303に設
けられたガス配管のうち恒温槽300内の部分はTEO
Sボンベ301と同様に所定の温度例えば80℃に保持
され、恒温槽300から出た部分はヒータ306により
所定の温度例えば80℃に保持されている。このように
して温度が低いと生じるTEOSの凝集を効果的に防止
できる。
The first gas reservoir 303 is connected to the first gas supply pipe 105. Of the gas pipes provided in the first gas reservoir 303, the portion inside the constant temperature bath 300 is TEO.
Like the S cylinder 301, it is kept at a predetermined temperature, for example, 80 ° C., and the portion coming out of the constant temperature bath 300 is kept at a predetermined temperature by the heater 306, for example, 80 ° C. In this way, TEOS agglomeration that occurs when the temperature is low can be effectively prevented.

【0047】同様に、第2のガス溜め304は第2のガ
ス供給配管106に接続され、第2のガス溜め304に
設けられたガス配管のうち恒温槽300内の部分はTE
OSボンベ301と同様に所定の温度例えば80℃に保
持され、恒温槽300から出た部分はヒータ308によ
り所定の温度例えば80℃に保持され、TEOSの凝集
が効果的に防止されている。
Similarly, the second gas reservoir 304 is connected to the second gas supply pipe 106, and the portion of the gas pipe provided in the second gas reservoir 304 inside the thermostatic chamber 300 is TE.
Like the OS cylinder 301, it is kept at a predetermined temperature, for example, 80 ° C., and the portion coming out of the constant temperature bath 300 is kept at a predetermined temperature, for example, 80 ° C. by the heater 308 to effectively prevent the aggregation of TEOS.

【0048】TEOSボンベ301には元バルブ309
が設けられ、第1のガス溜め303と元バルブ309と
の間のガス配管302には分離バルブ310が設けられ
ている。同様に、第2のガス溜め304と元バルブ30
9との間には分離バルブ311が設けられている。ま
た、第1のガス溜め303には圧力計312、第2のガ
ス溜め304には圧力計313が設けられている。ま
た、図中、314はTEOSボンベ301に導入される
窒素(N)2 ガスを制御するためのバルブである。
The TEOS cylinder 301 has a main valve 309.
A separation valve 310 is provided in the gas pipe 302 between the first gas reservoir 303 and the original valve 309. Similarly, the second gas reservoir 304 and the main valve 30
A separation valve 311 is provided between the valve 9 and the valve 9. Further, the first gas reservoir 303 is provided with a pressure gauge 312, and the second gas reservoir 304 is provided with a pressure gauge 313. Further, in the figure, 314 is a valve for controlling the nitrogen (N) 2 gas introduced into the TEOS cylinder 301.

【0049】なお、スペースを節約するために、第2の
ガス溜め304に設けられたガス配管106を省略し、
第2のガス溜め304を分離バルブ306を介して第1
のガス溜め303に設けられたガス配管に接続する構成
にしても良い。この場合、第2のガス供給配管106が
なくなり、第1のガス供給配管105のみとなる。ある
いは逆のガス配管を省略しても良い。
In order to save space, the gas pipe 106 provided in the second gas reservoir 304 is omitted,
The second gas reservoir 304 is connected to the first via the separation valve 306.
It may be configured to be connected to the gas pipe provided in the gas reservoir 303. In this case, the second gas supply pipe 106 is eliminated and only the first gas supply pipe 105 is provided. Alternatively, the reverse gas pipe may be omitted.

【0050】TEOSガスの供給方法は以下の通りであ
る。まず、第1および第2のガス溜め303,304を
排気する。この排気は例えば成膜室101を排気する図
示しない排気ポンプを用いる。このとき、分離バルブ3
05,307は開き、他のバルブは閉じておく。上記排
気ポンプの代わりに専用の排気ポンプを用いても良い。
いずれの場合も、配管に水分があるとTEOSが容易に
過水分解分され、活性なシラノールが形成されるので、
水分管理を十分に行なって残留水分を低レベルに維持す
ることが好ましい。
The TEOS gas supply method is as follows. First, the first and second gas reservoirs 303 and 304 are exhausted. For this exhaust, for example, an exhaust pump (not shown) that exhausts the film forming chamber 101 is used. At this time, the separation valve 3
05 and 307 are opened and other valves are closed. A dedicated exhaust pump may be used instead of the exhaust pump.
In any case, if there is water in the pipe, TEOS is easily hydrolyzed and active silanol is formed.
It is preferable to maintain good moisture control to maintain low levels of residual moisture.

【0051】次に分離バルブ305,307を閉じ、分
離バルブ310,311を開け、TEOSボンベ301
の元バルブ309を開ける。この結果、TEOSガスが
第1および第2のガス溜め303,304に流れ込む。
このとき、圧力計312,312を用いて、第1および
第2のガス溜め303,304内が所定の圧力例えば7
kPaに達したら、分離バルブ310,311を閉じ
る。
Next, the separation valves 305 and 307 are closed, the separation valves 310 and 311 are opened, and the TEOS cylinder 301 is opened.
Open the original valve 309 of. As a result, the TEOS gas flows into the first and second gas reservoirs 303 and 304.
At this time, the pressure gauges 312 and 312 are used to set a predetermined pressure in the first and second gas reservoirs 303 and 304, for example, 7
When the pressure reaches kPa, the separation valves 310 and 311 are closed.

【0052】次に図4のタイミングチャートに従ってT
EOSガスを供給する。まず、分離バルブ305を2秒
間だけ開けて反応室101内にTEOSガスを供給す
る。このとき、第1のガス溜め303の圧力は最終的に
1×10-1Paになった。次に分離バルブ305を閉じ
ると同時に分離バルブ310を開けて、次の操作のため
に第1のガス溜め303にTEOSガスを供給する。こ
こで、第1のガス溜め303の圧力が約7KPaになる
には約10秒、約6.5KPaになるには約5秒かかっ
た。
Next, according to the timing chart of FIG.
Supply EOS gas. First, the separation valve 305 is opened for 2 seconds to supply the TEOS gas into the reaction chamber 101. At this time, the pressure of the first gas reservoir 303 finally reached 1 × 10 −1 Pa. Next, the separation valve 305 is closed and at the same time the separation valve 310 is opened to supply the TEOS gas to the first gas reservoir 303 for the next operation. Here, it took about 10 seconds for the pressure of the first gas reservoir 303 to reach about 7 KPa, and about 5 seconds for it to reach about 6.5 KPa.

【0053】次に分離バルブ305を閉じてから2秒間
だけ紫外線ランプ128により凝集膜が形成される基板
側から紫外線照射を行なう。成膜室101内には酸素を
マイクロ波放電して得られた酸素ラジカルが供給される
がその量は少なく、ラジカル状態でない酸素も導入され
る。このラジカル状態でない酸素が上記紫外線照射によ
り活性化され、酸素ラジカルが多量に生成される。
Next, after the separation valve 305 is closed, ultraviolet rays are radiated from the side of the substrate on which the agglomerated film is formed by the ultraviolet lamp 128 for 2 seconds. Oxygen radicals obtained by microwave-discharging oxygen are supplied into the film forming chamber 101, but the amount thereof is small and oxygen that is not in a radical state is also introduced. Oxygen that is not in this radical state is activated by the above-mentioned ultraviolet irradiation, and a large amount of oxygen radicals are generated.

【0054】次にバルブ307を2秒間だけ開けて、第
2のガス溜め307に溜められたTEOSガスを成膜室
101内に供給する。このとき、第2のガス溜め304
の最終的な圧力は第1のガス溜め30のそれと同じあっ
た。次に分離バルブ307を閉じると同時に分離バルブ
311を開けて、次の操作のために第2のガス溜め30
4にTEOSガスを供給する。
Next, the valve 307 is opened for 2 seconds, and the TEOS gas stored in the second gas reservoir 307 is supplied into the film forming chamber 101. At this time, the second gas reservoir 304
The final pressure of was the same as that of the first sump 30. Next, the separation valve 307 is closed and the separation valve 311 is opened at the same time, and the second gas reservoir 30 is opened for the next operation.
4 is supplied with TEOS gas.

【0055】このように第1のガス溜め303、第2の
ガス溜め304に溜められたTEOSガスを各々一度反
応室101内に供給し、供給後に2度熱処理する期間を
1周期とすると、この1周期の操作で2回TEOSガス
が反応室101内に供給される。この結果、1周期の操
作で基板113上には酸化シリコンの凝集膜が2回形成
され、各々の凝集膜は酸素ラジカル雰囲気での熱処理に
より焼固められる。
Assuming that the TEOS gas stored in the first gas reservoir 303 and the second gas reservoir 304 as described above is once supplied into the reaction chamber 101 and the heat treatment is performed twice after the supply, is one cycle. The TEOS gas is supplied into the reaction chamber 101 twice in one cycle of operation. As a result, a silicon oxide agglomerate film is formed twice on the substrate 113 in one cycle of operation, and each agglomerate film is solidified by heat treatment in an oxygen radical atmosphere.

【0056】このとき、1周期の操作で基板113上に
形成された凝集膜の厚さは22nmであった。つまり、
4秒間で11nm形成されたことになり、総括的な堆積
速度は165nm/minであったことになる。この値
は上記堆積方法を工業的に使用しても十分実用的である
ことを意味している。上記値は一例に過ぎず、さらにガ
ス溜めを増やしたり、1周期の時間を短くすることによ
り、堆積速度を0.5μm/minまで速めることがで
きる。また、TEOSガスを導入する時間と紫外線照射
時間はほぼ等しいことが好ましい。
At this time, the thickness of the aggregated film formed on the substrate 113 by one cycle of operation was 22 nm. That is,
This means that 11 nm was formed in 4 seconds, and the overall deposition rate was 165 nm / min. This value means that it is sufficiently practical even if the above-mentioned deposition method is industrially used. The above values are merely examples, and the deposition rate can be increased to 0.5 μm / min by further increasing the gas reservoir and shortening the time of one cycle. Further, it is preferable that the time for introducing the TEOS gas and the time for irradiating the ultraviolet rays are substantially equal.

【0057】次に本実施形態の凝集CVD装置を用いた
シリコン酸化膜の形成方法についてより具体的に説明す
る。まず、反応室101内に基板113を搬送して基板
支持台114上に載置した後、反応室101を排気口1
03から1×10-6Pa以下に排気する。基板113と
しては、図5(a)に示すようなシリコン基板、つま
り、表面に高アスペクト比の溝と低アスペクト比の溝と
が形成されたシリコン基板を用いた。図中、501は高
アスペクト比の溝が形成された領域、503は低アスペ
クト比の溝が形成された領域、502,504は平坦な
領域を示している。
Next, the method for forming a silicon oxide film using the cohesive CVD apparatus of this embodiment will be described more specifically. First, the substrate 113 is transferred into the reaction chamber 101 and placed on the substrate support 114, and then the reaction chamber 101 is exhausted through the exhaust port 1.
Evacuate from 03 to 1 × 10 −6 Pa or less. As the substrate 113, a silicon substrate as shown in FIG. 5A, that is, a silicon substrate having a groove with a high aspect ratio and a groove with a low aspect ratio formed on the surface was used. In the figure, 501 indicates a region where a groove with a high aspect ratio is formed, 503 indicates a region where a groove with a low aspect ratio is formed, and 502 and 504 indicate flat regions.

【0058】次にストップバルブ119,120,12
5を開き、ストップバルブ121を閉じる。すなわち、
液体窒素冷却器116により冷却された窒素ガスを基板
支持台114の中空構造内に流す。このとき、質量流量
計122により窒素ガスの流量を1.1l/minに制
御した。この場合、液体窒素冷却器116を通った窒素
は約−60℃に冷却され、また、基板支持台114は−
40℃、基板113は−35℃に冷却された。
Next, the stop valves 119, 120, 12
5 is opened and the stop valve 121 is closed. That is,
The nitrogen gas cooled by the liquid nitrogen cooler 116 is caused to flow into the hollow structure of the substrate support 114. At this time, the mass flowmeter 122 controlled the flow rate of nitrogen gas to 1.1 l / min. In this case, the nitrogen passed through the liquid nitrogen cooler 116 is cooled to about -60 ° C, and the substrate support 114 is
The substrate 113 was cooled to 40 ° C and -35 ° C.

【0059】次にストップバルブ111を開いてO2
スとOラジカルガスを所定量反応室101内に供給す
る。Oラジカルガスは、例えば、流量200cm3 /m
inで供給される酸素を2.45GHz、200Wat
tのマイクロ波により放電させて形成する。この状態で
ストップバルブ109を開いて、先に示した手順で一定
量のTEOSガスを間欠的に反応室101内に供給し
て、酸化シリコンの凝集膜を基板113上に形成する。
TEOSガスを2秒供給した後、ストップバルブ10
9,110を閉じる。
Next, the stop valve 111 is opened to supply a predetermined amount of O 2 gas and O radical gas into the reaction chamber 101. The O radical gas has a flow rate of, for example, 200 cm 3 / m.
oxygen supplied in in at 2.45 GHz, 200 Watt
It is formed by being discharged by the microwave of t. In this state, the stop valve 109 is opened, and a certain amount of TEOS gas is intermittently supplied into the reaction chamber 101 by the procedure described above to form a silicon oxide aggregate film on the substrate 113.
After supplying TEOS gas for 2 seconds, the stop valve 10
Close 9,110.

【0060】図5(b)にこの工程(凝集膜形成工程)
で形成された酸化シリコンの凝集膜(SiOx 膜)50
2を示す。領域501の溝底部の凝集膜505の厚さは
約20mm、領域503の溝底部の凝集膜505の厚さ
は約18mmであった。この結果は走査型電子顕微鏡
(SEM)によるものである。
FIG. 5B shows this step (aggregate film forming step).
Aggregate film (SiO x film) 50 of silicon oxide formed by
2 is shown. The thickness of the aggregation film 505 at the bottom of the groove in the region 501 was about 20 mm, and the thickness of the aggregation film 505 at the bottom of the groove in the region 503 was about 18 mm. The results are from a scanning electron microscope (SEM).

【0061】次にOラジカルを流したままで、ストップ
バルブ119を閉じ、ストップバルブ121を開けて冷
却されない窒素ガスを基板支持台114の中空構造部に
流すとともに、タングステンフラッシュランプ127お
よび紫外線ランプ128を点灯する(改質工程)。これ
により、基板温度は1msec以内に400℃になり、
凝集膜(SiOx 膜)505を効果的にOラジカル雰囲
気中で熱処理できた。
Next, with the O radicals still flowing, the stop valve 119 is closed and the stop valve 121 is opened to allow uncooled nitrogen gas to flow into the hollow structure portion of the substrate support 114, and the tungsten flash lamp 127 and the ultraviolet lamp 128 are turned on. Lights up (reforming process). As a result, the substrate temperature reaches 400 ° C within 1 msec,
The aggregated film (SiO x film) 505 could be effectively heat-treated in the O radical atmosphere.

【0062】このとき、凝集膜(SiOx 膜)505
は、Oラジカルと熱とにより焼固められてSiO2 膜と
なるとともに、成膜時に混入したCH3 基はOラジカル
と反応して炭素酸化物や水などの形で気相中に蒸発して
除去される。同様に成膜時に混入したH2 O等も除去さ
れる。このように膜ストレスの原因となる不純物が除去
されて改質される。
At this time, the aggregation film (SiO x film) 505
Is an SiO 2 film that is solidified by heating with O radicals and heat, and the CH 3 groups mixed during film formation react with O radicals and evaporate into the gas phase in the form of carbon oxides or water. To be removed. Similarly, H 2 O and the like mixed during film formation are also removed. In this way, impurities that cause film stress are removed and reformed.

【0063】凝集膜形成工程と改質工程を合わせた1サ
イクルで形成できたSiO2 膜の膜厚は501領域の溝
底部で20nm弱、領域503の溝底部で18nm弱で
あった。すなわち、1サイクルで形成する凝集膜は薄い
ので膜減は十分に小さいものとなる。
The thickness of the SiO 2 film formed in one cycle including the aggregated film forming step and the modifying step was less than 20 nm at the groove bottom of the 501 region and slightly less than 18 nm at the groove bottom of the region 503. That is, since the aggregated film formed in one cycle is thin, the film loss is sufficiently small.

【0064】上記1サイクルで形成されるSiO2 膜の
膜厚の再現性は良く、100サイクル後の膜厚は、50
1領域の溝底部で2μm、領域503の溝底部で10μ
mであった。しかも、所要時間は5分であり、十分に実
用的な成膜速度であった。また、900℃の熱処理でも
体積収縮は約2%であり、十分に低い実用的な値であ
る。また、焼固め後の膜ストレスは3×109 dyn/
cm2 であり、十分に低い実用的な値である。
The reproducibility of the film thickness of the SiO 2 film formed in one cycle is good, and the film thickness after 100 cycles is 50.
2 μm at the groove bottom of region 1 and 10 μ at the groove bottom of region 503
m. Moreover, the required time was 5 minutes, which was a sufficiently practical film forming rate. Further, the volume shrinkage is about 2% even at the heat treatment of 900 ° C., which is a sufficiently low practical value. In addition, the film stress after hardening is 3 × 10 9 dyn /
cm 2, which is a sufficiently low practical value.

【0065】以上述べた凝集膜形成工程と改質工程を合
わせた1サイクルのプロセスを複数回繰り返するとによ
り、不純物や膜減が十分に少ない所望の厚さ(溝を完全
に埋め込む厚さ)のシリコン酸化膜が形成されることに
なる。
By repeating the above-described one-cycle process including the aggregated film forming step and the modifying step a plurality of times, a desired thickness (thickness for completely filling the groove) with a sufficiently small amount of impurities and film reduction can be obtained. The silicon oxide film is formed.

【0066】本実施形態によれば、従来の凝集CVD法
で問題であった膜ストレスや膜減を十分に改善できる。
したがって、高アスペクト比の凹部(配線溝、接続孔)
内に絶縁膜を埋め込む技術として有効な凝集CVD法を
実用的なものとすることができる。
According to this embodiment, the film stress and film loss, which are problems in the conventional cohesive CVD method, can be sufficiently improved.
Therefore, high aspect ratio recesses (wiring grooves, connection holes)
The cohesive CVD method, which is effective as a technique for burying an insulating film inside, can be made practical.

【0067】次に本実施形態の変形例につてい説明す
る。すなわち、改質工程において酸素ラジカルの代わり
に水素ラジカルを用いた場合について説明する。上記凝
集膜形成工程で得られた凝縮膜を二次イオン質量分析
(SIMS3)で調べたところ、その内部にはSiおよ
び0の他にC,Hが多量に含まれていることが分かっ
た。
Next, a modified example of this embodiment will be described. That is, the case where hydrogen radicals are used instead of oxygen radicals in the reforming process will be described. When the condensed film obtained in the above-described aggregated film forming step was examined by secondary ion mass spectrometry (SIMS3), it was found that a large amount of C and H was contained in the inside thereof in addition to Si and 0.

【0068】この理由としては、成膜ガスであるTEO
Sガスの気相中での反応が十分に進まず、アルキル基
(Cnm )が除去されないまま凝縮が起こったこと、
気相のTEOSガスおよび反応で生じたアルキル基を有
するガスが凝縮して膜中に取り込まれことが考えられ
る。
The reason for this is that TEO which is a film forming gas.
The reaction in the gas phase of S gas did not proceed sufficiently, and condensation occurred without removing the alkyl group (C n H m ).
It is considered that the gas-phase TEOS gas and the gas having an alkyl group generated by the reaction are condensed and taken into the film.

【0069】このことは、凝縮膜をその場的にフーリェ
変換赤外分光法で調べても、Si−CH3 ,Si−C2
5 の伸縮振動に基づく吸収ピークが見られることから
も裏付けられる。
This means that even if the condensed film is examined in situ by Fourier transform infrared spectroscopy, Si--CH 3 and Si--C 2
This is supported by the fact that an absorption peak based on the stretching vibration of H 5 is seen.

【0070】これらアルキル基を除去するために本実施
形態では酸素ラジカル(Oラジカル)を用いたが、水素
ラジカルを用いることも効果があることが分かった。す
なわち、酸素ラジカルを形成・供給する配管に試験的に
水素を流して酸素ラジカルのときと全く同様にしてマイ
クロ波放電をたてて、水素ラジカルを作り、成膜室10
1内に供給して1サイクルで薄い改質された凝集膜を形
成する。各工程(凝集膜形成工程/と改質工程)におい
てFT−IRの透過による吸収スペクトルとSIMSに
よる膜中の不純物を調べたところ、凝集膜形成工程にお
ける凝縮膜には多量のC,Hが検出されたが、改質工程
においてはほとんど検出されなかった。
Although oxygen radicals (O radicals) were used in this embodiment to remove these alkyl groups, it was found that using hydrogen radicals is also effective. That is, hydrogen is experimentally flown through a pipe for forming and supplying oxygen radicals, and microwave discharge is generated in the same manner as in the case of oxygen radicals to generate hydrogen radicals.
1 to supply a thin modified aggregate film in one cycle. In each step (aggregate film forming step / and reforming step), when the absorption spectrum by FT-IR transmission and impurities in the film by SIMS were examined, a large amount of C and H was detected in the condensed film in the aggregate film forming step. However, it was hardly detected in the reforming process.

【0071】これは次の理由によると考えられる。水素
ラジカルは凝縮膜中を自由に拡散する。凝縮膜が約20
nmと薄いこともあって凝縮膜の底まで一様に水素ラジ
カルは拡散すると考えられる。
It is considered that this is due to the following reason. Hydrogen radicals freely diffuse in the condensed film. Condensed film is about 20
Since it is as thin as nm, it is considered that hydrogen radicals diffuse uniformly to the bottom of the condensed film.

【0072】水素ラジカルは極めて活性で、Si−Cn
m の結合があると、Si−Cのボンドにインサーショ
ンしてSiのダングリングボンドとCH4 およびC2
6 などの飽和炭化水素の化合物を作る。
Hydrogen radicals are extremely active, and Si--C n
When there is a bond of H m , it is inserted into a bond of Si-C to form a dangling bond of Si and CH 4 and C 2 H.
Make saturated hydrocarbon compounds such as 6 .

【0073】これらの化合物は蒸気圧が高いので、凝縮
膜中を拡散し、表面から真空中に脱離して凝縮膜中から
除去される。このため、水素ラジカル雰囲気に凝縮膜を
曝すとC,Hの含有率が下がるものと考えられる。 (第2の実施形態)図6は、本発明の第2の実施形態に
係る凝縮CVD装置の要部概略構成を示す模式図であ
る。なお、図1の凝縮CVD装置と対応する部分には図
1と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。
Since these compounds have a high vapor pressure, they diffuse in the condensed film and are desorbed from the surface into the vacuum to be removed from the condensed film. Therefore, it is considered that when the condensed film is exposed to the hydrogen radical atmosphere, the content rates of C and H decrease. (Second Embodiment) FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a main part of a condensation CVD apparatus according to a second embodiment of the present invention. The parts corresponding to those of the condensation CVD apparatus in FIG. 1 are designated by the same reference numerals as those in FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted.

【0074】本実施形態の凝縮CVD装置が第1の実施
形態のそれと異なる点は、高濃度の酸素ラジカルを生成
できることにある。酸素ラジカルを成膜室101に供給
するためのガス供給配管107は、ストップバルブ11
1を介してU字形状のトラップ(捕捉管)701の一端
に接続されている。このトラップ701は、液体窒素7
03が充填されている金属デューワ瓶702内に収める
ことができ、通常は、液体窒素温度まで冷却されてい
る。
The condensation CVD apparatus of this embodiment is different from that of the first embodiment in that it can generate a high concentration of oxygen radicals. The gas supply pipe 107 for supplying oxygen radicals to the film formation chamber 101 includes a stop valve 11
1 is connected to one end of a U-shaped trap (capture tube) 701. This trap 701 contains liquid nitrogen 7
It can be placed in a metal dewar 702 filled with 03 and is typically cooled to liquid nitrogen temperature.

【0075】トラップ701の他端はストップバルブ7
04を介してO2 ガスが供給される配管706が接続さ
れており、配管705の途中にはマイクロ波放電を起こ
すためのキャビティ705が接続されている。なお、7
00は排気ポンプに繋がったストップバルブを示してい
る。
The other end of the trap 701 is the stop valve 7
A pipe 706 to which O 2 gas is supplied via 04 is connected, and a cavity 705 for causing microwave discharge is connected in the middle of the pipe 705. In addition, 7
00 indicates a stop valve connected to the exhaust pump.

【0076】本実施形態では、このようなトラップ70
1、金属デューワ瓶702、キャビティ705等により
構成された高濃度酸素ラジカル生成ユニット(以下、単
にユニットという)が複数設けれている。なお、図6に
は一つのユニットしか示していない。
In this embodiment, such a trap 70 is used.
1. A plurality of high-concentration oxygen radical generation units (hereinafter, simply referred to as units) each including a metal dewar 702, a cavity 705, and the like are provided. Note that FIG. 6 shows only one unit.

【0077】次に本実施形態の凝集CVD装置を用いた
シリコン酸化膜の形成方法について説明する。まず、ス
トップバルブ111を閉じ、ストップバルブ700,7
04を開き、配管706に流れるO2 ガスの流量を図示
しない質量流量計により200cc/minに設定する
とともに、キャビティ705を周波数2.45GHz、
電力200Wattにて作動させてマイクロ波放電を起
こすことにより、酸素ラジカルを生成する。
Next, a method for forming a silicon oxide film using the cohesive CVD apparatus of this embodiment will be described. First, the stop valve 111 is closed and the stop valves 700, 7 are closed.
04 is opened, the flow rate of O 2 gas flowing in the pipe 706 is set to 200 cc / min by a mass flow meter (not shown), and the cavity 705 is set to a frequency of 2.45 GHz.
Oxygen radicals are generated by operating at an electric power of 200 Watts to cause microwave discharge.

【0078】この酸素ラジカルは液体窒素温度まで冷却
されたトラップ701にて効果的に捕獲され、トラップ
701内には多量の酸素ラジカルが蓄えられる。なお、
トラップ701にはラジカル状態でない酸素(O2 、O
3 )も蓄えられる。
The oxygen radicals are effectively captured by the trap 701 cooled to the liquid nitrogen temperature, and a large amount of oxygen radicals are stored in the trap 701. In addition,
The trap 701 contains oxygen (O 2 , O 2 which is not in a radical state).
3 ) is also stored.

【0079】次に金属デューワ瓶702を下げて、短時
間(10sec以下)で所定の温度(20℃以下)まで
トラップ701を暖める。温度上昇が緩い初期の間はス
トップバルブ700を開けて、排気を行なって良い。
Then, the metal Dewar bottle 702 is lowered to warm the trap 701 to a predetermined temperature (20 ° C. or lower) in a short time (10 sec or less). During the initial period when the temperature rise is slow, the stop valve 700 may be opened to evacuate.

【0080】次にストップバルブ700を閉めて、トラ
ップ701内の圧力を高め、所望の圧力になったら、ス
トップバルブ111を開いて、高濃度の酸素ラジカルガ
ス、酸素(O2 、O3 )ガスを成膜室101内に供給す
る。
Next, the stop valve 700 is closed to increase the pressure in the trap 701, and when the pressure reaches a desired level, the stop valve 111 is opened to provide a high concentration of oxygen radical gas and oxygen (O 2 , O 3 ) gas. Is supplied into the film forming chamber 101.

【0081】ここで、ストップバルブ1110開く前の
トラップ702内の圧力は、通常、10Torr以下と
するが、成膜室101の高真空排気系が故障しない範囲
でなるべく高い方が望ましい。
Here, the pressure in the trap 702 before opening the stop valve 1110 is usually 10 Torr or less, but it is desirable to be as high as possible within a range where the high vacuum exhaust system of the film forming chamber 101 does not fail.

【0082】また、高濃度の酸素ラジカルガス、酸素
(O2 、O3 )ガスを成膜室101に導入するタイミン
グは、第1の実施形態のそれと同じにする。凝集膜形成
工程で高濃度の酸素ラジカルを用いることにより、有機
シランの凝縮性が改善されることを確認した。得れたS
iO2 膜の不純物分析を行なった結果、C,Hの含有量
は極端に少なく、具体的には、Cで数atm%、HはS
IMSでバックグランドレベルであった。また、改質工
程でも高濃度の酸素ラジカルを用いることにより、Si
2 膜中のC,H濃度をさらに低減できることを確認し
た。 (第3の実施形態)図7は、本発明の第3の実施形態に
係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。こ
れは本発明を層間絶縁膜に適用した例である。
Further, the timing of introducing the high-concentration oxygen radical gas and the oxygen (O 2 , O 3 ) gas into the film forming chamber 101 is the same as that of the first embodiment. It was confirmed that the condensation property of the organic silane was improved by using a high concentration of oxygen radicals in the aggregated film forming step. Got S
As a result of the impurity analysis of the iO 2 film, the contents of C and H are extremely small. Specifically, C is several atm% and H is S
It was a background level by IMS. Also, by using a high concentration of oxygen radicals in the reforming process, Si
It was confirmed that the C and H concentrations in the O 2 film could be further reduced. (Third Embodiment) FIGS. 7A to 7C are process sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. This is an example in which the present invention is applied to an interlayer insulating film.

【0083】まず、図7(a)に示すように、シリコン
基板801上に熱酸化法により厚さ0.2μmのSiO
2 膜802を形成する。次に同図(a)に示すように、
Al−1%Si−0.2通常の光露光法を用いてSiO
2 膜802上にAl合金配線パターン803を形成す
る。Al合金配線パターン803の最小配線幅は0.2
μm、最大配線幅は2μmであり、最小スペースは0.
15μm、最大スペースの幅は10μmである。したが
って、表面にはアスペクト比の高いパターンが存在する
ことになる。
First, as shown in FIG. 7A, a 0.2 μm thick SiO 2 film is formed on a silicon substrate 801 by a thermal oxidation method.
2 The film 802 is formed. Next, as shown in FIG.
Al-1% Si-0.2 SiO using a conventional light exposure method
An Al alloy wiring pattern 803 is formed on the second film 802. The minimum wiring width of the Al alloy wiring pattern 803 is 0.2.
μm, the maximum wiring width is 2 μm, and the minimum space is 0.
The width of the maximum space is 15 μm and 10 μm. Therefore, a pattern having a high aspect ratio is present on the surface.

【0084】次に同図(a)に示すように、通常のプラ
ズマCVD法を用いて表面を保護するための厚さ0.0
5〜0.1μm程度のSiO2 膜804を全面に形成す
る。次に図7(b)、図7(c)に示すように、第1の
実施形態の手順に従って、凝集膜形成工程と改質工程を
繰り返して、厚さ0.7μmのSiO2 膜805を全面
に形成する。
Next, as shown in FIG. 9A, a thickness of 0.0 for protecting the surface is formed by using a normal plasma CVD method.
A SiO 2 film 804 of about 5 to 0.1 μm is formed on the entire surface. Next, as shown in FIGS. 7B and 7C, according to the procedure of the first embodiment, the aggregation film forming step and the modifying step are repeated to form a SiO 2 film 805 having a thickness of 0.7 μm. Form on the entire surface.

【0085】図7(b)はSiO2 膜805の形成途中
の断面図であり、図7(c)は完成後の断面図である。
図7(c)から表面に高アスペクト比のパターンが存在
しても、ボイドもなく溝底部からSiO2 膜805が埋
まっていることが分かる。
FIG. 7B is a sectional view during the formation of the SiO 2 film 805, and FIG. 7C is a sectional view after the completion.
It can be seen from FIG. 7C that even if a pattern having a high aspect ratio is present on the surface, the SiO 2 film 805 is filled from the bottom of the groove without voids.

【0086】また、SiO2 膜805中の不純物の残留
量、膜ストレスは、第1の実施形態のそれとほぼ同様で
あった。ただし、本実施形態では、Al合金配線803
が存在するので、改質工程の熱処理温度は500℃以下
としている。この温度では凝縮膜の体積収縮は無視でき
るレベルであった。
The amount of impurities remaining in the SiO 2 film 805 and the film stress were almost the same as those in the first embodiment. However, in the present embodiment, the Al alloy wiring 803
Therefore, the heat treatment temperature in the reforming step is set to 500 ° C. or lower. At this temperature, the volume shrinkage of the condensed film was at a negligible level.

【0087】また、改質工程で、水素ラジカルを用いて
も上記変形例と同様に良い結果が得れた。これは単に下
地基板の表面の形状が変わっただけであるので、当然予
想された結果である。この方法により、Al合金配線間
スペース0.1〜2μm、Al合金配線の膜厚0.4〜
1.0μmの試料を用いて、凝縮膜を埋め込むと、最大
アスペクト比(=Al合金配線の膜厚/Al合金配線間
のスペース)が10まで「巣」もなく平坦に埋込むこと
ができた。
Also, in the reforming process, even if hydrogen radicals were used, good results were obtained as in the above modification. This is an expected result, because the shape of the surface of the base substrate is simply changed. By this method, the space between Al alloy wirings is 0.1 to 2 μm, and the thickness of Al alloy wiring is 0.4 to
When the condensed film was embedded using a sample of 1.0 μm, it could be embedded flat without a “nest” up to a maximum aspect ratio (= thickness of Al alloy wiring / space between Al alloy wirings). .

【0088】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。例えば、上記実施形態では、O2
マイクロ波放電によりOラジカルを発生させたが、他の
方法によりOラジカルを発生させても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the O radical was generated by the microwave discharge of O 2 , but the O radical may be generated by another method.

【0089】例えば、オゾン(O3 )を用いても良い。
これは、O3 →O* +O2 でOラジカルを発生するから
である。このOラジカルは上記Oラジカルと同様に 3
状態である。
For example, ozone (O 3 ) may be used.
This is because O radicals are generated by O 3 → O * + O 2 . This O radical is 3 P like the above O radical.
It is in a state.

【0090】この 3P状態のOラジカルは主に原子の引
き抜き反応に寄与するといわれている。これは、0の最
外殻の電子スピンの状態が(up,up)または(do
wn,down)の組み合わせになるため、結合を作っ
ている原子間に割り込めないことによる。
It is said that the O radical in the 3 P state mainly contributes to the atom abstraction reaction. This means that the outermost electron spin state of 0 is (up, up) or (do
Because it is a combination of wn and down), it cannot be interrupted between the atoms forming the bond.

【0091】ここで、O3 が分解してOラジカルを発生
する場合において、紫外光を照射すると、 1D状態のO
ラジカルが主に発生する。 1D状態のOラジカルは、最
外殻の電子スピンの状態が(up,down)のペアに
なるため、結合を作っている原子間に割り込みやすい。
このため、有機シランである主鎖に水素原子または水酸
基が結合したシラン重合体を作るには、 1D状態のOラ
ジカルを作ることが重要で、O3 をOラジカル源として
用いる場合でも紫外ランプを用いることは有効であっ
た。また、他のOラジカル源としては、例えばNO2
CO2 があげられる。また、OラジカルとHラジカルを
同時に用いても良い。
Here, in the case where O 3 is decomposed to generate O radicals, when UV light is irradiated, O in the 1 D state is generated.
Radicals are mainly generated. The O radical in the 1 D state is likely to interrupt the atoms forming the bond because the electron spin state of the outermost shell is a pair of (up, down).
Therefore, to create a silane polymer main chain hydrogen atom or a hydroxyl group is an organic silane is bound, 1 is important to make the O radical D state, ultraviolet lamp even when using the O 3 as O radical source Was effective. In addition, as other O radical source, for example, NO 2 ,
CO 2 can be mentioned. Also, O radicals and H radicals may be used at the same time.

【0092】また、上記実施形態では、成膜材料として
TEOSを用いた場合について説明した他の有機シラン
を用いても良い。例えば、テトラメトオキシシリケート
(Si(OCH34 ,TMOS)、テトラメチルシラ
ン(Si(CH34 ,TMS)、テトラメチルシラン
(TMS)など室温で液体であり、数Torrの程度の
蒸気圧がある有機シランであれば良い。その他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。
Further, in the above-mentioned embodiment, other organic silane described in the case of using TEOS as the film forming material may be used. For example, tetramethooxysilicate (Si (OCH 3 ) 4 , TMOS), tetramethylsilane (Si (CH 3 ) 4 , TMS), tetramethylsilane (TMS), etc. which are liquid at room temperature and have a vapor of several Torr. Any organic silane with pressure may be used. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0093】[0093]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、凝
集膜形成工程と改質工程とを繰り返すことにより、膜ス
トレス等の原因となる不純物を含まない所定膜厚のシリ
コン酸化膜を容易に得ることができる。
As described above in detail, according to the present invention, by repeating the aggregated film forming step and the reforming step, a silicon oxide film having a predetermined thickness that does not contain impurities causing film stress or the like is obtained. Can be easily obtained.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係る凝縮CVD装置
の概略構成を示す模式図
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a condensation CVD apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】タングステンフラッシュランプの点灯時間と基
板温度との間の関係を示す特性図
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between a lighting time of a tungsten flash lamp and a substrate temperature.

【図3】図1の凝縮CVD装置のTEOSのガス供給部
の概略構成を示す模式図
FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a gas supply unit of TEOS of the condensation CVD apparatus of FIG.

【図4】TEOSガスの供給方法を説明するためのタイ
ミングチャート
FIG. 4 is a timing chart for explaining a TEOS gas supply method.

【図5】本発明の第1の実施形態に係るシリコン酸化膜
の形成方法を説明するための断面図
FIG. 5 is a sectional view for explaining the method for forming a silicon oxide film according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施形態に係る凝縮CVD装置
の要部概略構成を示す模式図
FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a main part of a condensation CVD apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製
造方法を示す工程断面図
FIG. 7 is a process sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…成膜室 102…ゲートバルブ 103…排気口 104…圧力計 105…第1のガス供給配管 106…第2のガス供給配管 107…第3のガス供給配管 108…第4のガス供給配管 109…ストップバルブ 110…ストップバルブ 111…ストップバルブ 112…ストップバルブ 113…半導体基板 114…基板支持台 115…窒素ガス導入配管 116…液体窒素冷却器 117…真空排気ポンプ 118…窒素ガス排気配管 119…ストップバルブ 120…ストップバルブ 121…ストップバルブ 122…質量流量計 123…圧力計 124…圧力計 125…ストップバルブ 126…石英窓 127…タングステンフラッシュランプ(閃光ランプ) 128…紫外線ランプ 129…反射ミラー 301…TEOSボンベ 302…ガス配管 303…第1のガス溜め 304…第2のガス溜め 305…分離バルブ 306…ヒータ 307…分離バルブ 308…ヒータ 309…元バルブ 310…分離バルブ 311…分離バルブ 312…圧力計 313…圧力計 501…高アスペクト比の溝が形成された領域 502…平坦な領域 503…低アスペクト比の溝が形成された領域 504…平坦な領域 505…凝集膜 701…トラップ(捕捉管) 702…金属デューワ瓶 703…液体窒素 704…ストップバルブ 705…キャビティ 706…配管 801…シリコン基板 802…熱酸化SiO2 膜 803…Al合金配線パターン 804…プラズマCVDSiO2 膜 805…凝集CVDSiO2101 ... Film-forming chamber 102 ... Gate valve 103 ... Exhaust port 104 ... Pressure gauge 105 ... First gas supply pipe 106 ... Second gas supply pipe 107 ... Third gas supply pipe 108 ... Fourth gas supply pipe 109 Stop valve 110 Stop valve 111 Stop valve 112 Stop valve 113 Semiconductor substrate 114 Substrate support 115 Nitrogen gas introduction pipe 116 Liquid nitrogen cooler 117 Vacuum exhaust pump 118 Nitrogen gas exhaust pipe 119 Stop Valve 120 ... Stop valve 121 ... Stop valve 122 ... Mass flow meter 123 ... Pressure gauge 124 ... Pressure gauge 125 ... Stop valve 126 ... Quartz window 127 ... Tungsten flash lamp (flash lamp) 128 ... UV lamp 129 ... Reflecting mirror 301 ... TEOS Cylinder 302 Gas pipe 303 ... First gas reservoir 304 ... Second gas reservoir 305 ... Separation valve 306 ... Heater 307 ... Separation valve 308 ... Heater 309 ... Main valve 310 ... Separation valve 311 ... Separation valve 312 ... Pressure gauge 313 ... Pressure gauge 501 ... Region in which high aspect ratio groove is formed 502 ... Flat region 503 ... Region in which low aspect ratio groove is formed 504 ... Flat region 505 ... Aggregation film 701 ... Trap (capture tube) 702 ... Metal dewar bottle 703 ... Liquid nitrogen 704 ... Stop valve 705 ... Cavity 706 ... Piping 801 ... Silicon substrate 802 ... Thermal oxide SiO 2 film 803 ... Al alloy wiring pattern 804 ... Plasma CVD SiO 2 film 805 ... Aggregated CVD SiO 2 film

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】処理容器内に収容された半導体基板を第1
の基板温度に設定するとともに、酸素ラジカルガスおよ
び酸素ラジカルを発生するガスの少なくとも一方のガス
を含む酸素源ガスと、有機シランガスとからなる成膜ガ
スを導入して、この成膜ガスの反応により生成された気
相中間体を前記半導体基板上に凝縮させることにより、
前記半導体基板上に酸化シリコンの凝集膜を形成する凝
集膜形成工程と、 前記第1の基板温度より高い第2の基板温度に前記半導
体基板を設定するとともに、酸素ラジカルガスおよび水
素ラジカルガスの少なくとも一方のガスを含む雰囲気中
で前記凝集膜を熱処理することにより、前記凝集膜を改
質する改質工程と前記凝集膜形成工程と前記改質工程と
からなる一連の工程を複数回繰り返すことにより、所望
膜厚のシリコン酸化膜を形成する工程とを有することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A semiconductor substrate first housed in a processing container.
While the substrate temperature is set to, an oxygen source gas containing at least one gas of an oxygen radical gas and a gas that generates oxygen radicals, and a film forming gas consisting of an organic silane gas are introduced, and the reaction of the film forming gas By condensing the produced gas phase intermediate on the semiconductor substrate,
An aggregate film forming step of forming an aggregate film of silicon oxide on the semiconductor substrate; and setting the semiconductor substrate to a second substrate temperature higher than the first substrate temperature, and at least oxygen radical gas and hydrogen radical gas. By heat-treating the aggregated film in an atmosphere containing one gas, by repeating a series of steps consisting of a modifying step of modifying the aggregated film, the aggregated film forming step, and the modifying step, a plurality of times. And a step of forming a silicon oxide film having a desired film thickness, the method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】前記改質工程において、消光時定数が所定
値以下の閃光ランプを用いて、前記凝集膜が形成された
側から前記半導体基板に光を照射することにより、前記
第2の基板温度に前記半導体基板を設定することを特徴
とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
2. In the modifying step, a flash lamp having an extinction time constant of a predetermined value or less is used to irradiate the semiconductor substrate with light from the side where the agglomerate film is formed, whereby the second substrate is irradiated. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is set at a temperature.
【請求項3】前記改質工程の酸素ラジカルガスおよび水
素ラジカルガスの少なくとも一方のガスは、消光時定数
が所定値以下の紫外線ランプを用いて、酸素ラジカルを
発生するガスおよび水素ラジカルガスを発生するガスの
少なくとも一方を含むガスに紫外線を照射して生成され
たものからなることを特徴とする請求項1に記載の半導
体装置の製造方法。
3. At least one of the oxygen radical gas and the hydrogen radical gas in the reforming step uses an ultraviolet lamp having an extinction time constant of a predetermined value or less to generate a gas that generates oxygen radicals and a hydrogen radical gas. 2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the gas is generated by irradiating a gas containing at least one of the gases described above with ultraviolet rays.
【請求項4】半導体基板を収容する処理容器と、 この処理容器内に、酸素ラジカルガスおよび酸素ラジカ
ルを発生するガスの少なくとも一方のガスを含む酸素源
ガスと有機シランガスとからなる前記半導体基板上に酸
化シリコンの凝集膜を形成するための成膜ガス、ならび
に前記凝集膜を熱処理する雰囲気ガスとしての酸素ラジ
カルガスおよび水素ラジカルガスの少なくとも一方のガ
スを含むガスを供給するガス供給手段と、 前記処理容器内を減圧する減圧手段と、 前記処理容器内に設けられ、前記半導体基板を載置する
中空構造を有する基板支持台と、 この基板支持台の中空構造内にガスを流すとともに、前
記ガスの温度を制御することにより、前記半導体基板の
温度を制御する第1の基板温度制御手段と、 前記凝集膜が形成された側から前記半導体基板に光を照
射して前記半導体基板の温度を制御する消光時定数が所
定値以下の閃光ランプからなる第2の基板温度制御手段
とを具備してなることを特徴とする半導体製造装置。
4. A processing container on which a semiconductor substrate is housed, and in the processing container, an oxygen source gas containing at least one of an oxygen radical gas and a gas generating an oxygen radical and an organic silane gas are provided on the semiconductor substrate. A film forming gas for forming an aggregate film of silicon oxide, and a gas supply means for supplying a gas containing at least one gas of an oxygen radical gas and a hydrogen radical gas as an atmosphere gas for heat-treating the aggregate film; A decompression means for decompressing the inside of the processing container, a substrate supporting base provided in the processing container and having a hollow structure for mounting the semiconductor substrate, and a gas flowing in the hollow structure of the substrate supporting base. First substrate temperature control means for controlling the temperature of the semiconductor substrate by controlling the temperature of the semiconductor substrate, and the side on which the aggregation film is formed. And a second substrate temperature control means comprising a flash lamp having an extinction time constant of a predetermined value or less for irradiating the semiconductor substrate with light to control the temperature of the semiconductor substrate. apparatus.
【請求項5】前記ガス供給手段は、前記処理容器内に供
給された酸素に紫外線を照射して酸素ラジカルを生成す
る消光時定数が所定値以下の紫外線ランプを有すること
を特徴とする請求項4に記載の半導体製造装置。
5. The gas supply means comprises an ultraviolet lamp having an extinction time constant of not more than a predetermined value for irradiating the oxygen supplied into the processing container with ultraviolet rays to generate oxygen radicals. 4. The semiconductor manufacturing apparatus according to item 4.
【請求項6】前記ガス供給手段は、マイクロ波放電した
酸素ガスを温度制御された捕捉管に流すことを特徴とす
る請求項4に記載の半導体製造装置。
6. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 4, wherein the gas supply means causes the oxygen gas subjected to the microwave discharge to flow into a temperature-controlled trapping tube.
JP23884595A 1995-09-18 1995-09-18 Manufacture of semiconductor device and semiconductor manufacturing equipment Pending JPH0982696A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23884595A JPH0982696A (en) 1995-09-18 1995-09-18 Manufacture of semiconductor device and semiconductor manufacturing equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23884595A JPH0982696A (en) 1995-09-18 1995-09-18 Manufacture of semiconductor device and semiconductor manufacturing equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0982696A true JPH0982696A (en) 1997-03-28

Family

ID=17036130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23884595A Pending JPH0982696A (en) 1995-09-18 1995-09-18 Manufacture of semiconductor device and semiconductor manufacturing equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0982696A (en)

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1308992A1 (en) * 2000-08-11 2003-05-07 Tokyo Electron Limited Device and method for processing substrate
EP1326271A1 (en) * 2000-09-18 2003-07-09 Tokyo Electron Limited Method for film formation of gate insulator, apparatus for film formation of gate insulator, and cluster tool
JP2003273103A (en) * 2002-03-15 2003-09-26 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc Method and apparatus for manufacturing semiconductor
US6787481B2 (en) 2002-02-28 2004-09-07 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method for manufacturing semiconductor device
US6884738B2 (en) 2002-03-18 2005-04-26 Hitachi Kokusai Electric Inc. Manufacturing method of semiconductor device and substrate processing apparatus
US6905549B2 (en) 2002-04-11 2005-06-14 Hitachi Kokusai Electric Inc. Vertical type semiconductor device producing apparatus
US7084068B2 (en) 2003-06-25 2006-08-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Annealing furnace, manufacturing apparatus, annealing method and manufacturing method of electronic device
US7327947B2 (en) 2001-10-29 2008-02-05 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Heat treating apparatus and method
NL1030341C2 (en) * 2004-11-05 2008-02-12 Wafermasters Inc Photo-enhanced UV treatment of dielectric films.
JP2009135450A (en) * 2007-10-22 2009-06-18 Applied Materials Inc Method for forming dielectric layer within trench
JP2009539268A (en) * 2006-05-30 2009-11-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Chemical vapor deposition of high quality fluidized silicon dioxide using silicon-containing precursors and atomic oxygen
JP2009539266A (en) * 2006-05-30 2009-11-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド A novel deposition plasma hardening cycle process to enhance silicon dioxide film quality
JP2009539265A (en) * 2006-05-30 2009-11-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Method for depositing and curing low K films for gap filling and conformal film applications
US7730516B2 (en) 2007-02-27 2010-06-01 Sony Corporation TV-centric system
JP2010245448A (en) * 2009-04-09 2010-10-28 Tokyo Electron Ltd Film depositing device, film depositing method, and storage medium
JP2011504651A (en) * 2007-10-22 2011-02-10 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Method for forming a silicon oxide layer on a substrate
US8268722B2 (en) 2009-06-03 2012-09-18 Novellus Systems, Inc. Interfacial capping layers for interconnects
US8317923B1 (en) 2004-11-03 2012-11-27 Novellus Systems, Inc. Protective self-aligned buffer layers for damascene interconnects
US8357618B2 (en) * 2007-10-26 2013-01-22 Applied Materials, Inc. Frequency doubling using a photo-resist template mask
US8430992B1 (en) 2004-11-03 2013-04-30 Novellus Systems, Inc. Protective self-aligned buffer layers for damascene interconnects
US8753978B2 (en) 2011-06-03 2014-06-17 Novellus Systems, Inc. Metal and silicon containing capping layers for interconnects
US8858763B1 (en) 2006-11-10 2014-10-14 Novellus Systems, Inc. Apparatus and methods for deposition and/or etch selectivity
US9099535B1 (en) 2001-03-13 2015-08-04 Novellus Systems, Inc. Method of depositing a diffusion barrier for copper interconnect applications
US9117884B1 (en) 2003-04-11 2015-08-25 Novellus Systems, Inc. Conformal films on semiconductor substrates
US9633896B1 (en) 2015-10-09 2017-04-25 Lam Research Corporation Methods for formation of low-k aluminum-containing etch stop films
US9768012B2 (en) 2008-06-20 2017-09-19 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method for processing substrate and substrate processing apparatus
JP2017228639A (en) * 2016-06-22 2017-12-28 株式会社日立国際電気 Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method and program

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1308992A1 (en) * 2000-08-11 2003-05-07 Tokyo Electron Limited Device and method for processing substrate
EP1308992A4 (en) * 2000-08-11 2006-01-18 Tokyo Electron Ltd Device and method for processing substrate
EP1326271A4 (en) * 2000-09-18 2005-08-24 Tokyo Electron Ltd Method for film formation of gate insulator, apparatus for film formation of gate insulator, and cluster tool
EP1326271A1 (en) * 2000-09-18 2003-07-09 Tokyo Electron Limited Method for film formation of gate insulator, apparatus for film formation of gate insulator, and cluster tool
US9508593B1 (en) 2001-03-13 2016-11-29 Novellus Systems, Inc. Method of depositing a diffusion barrier for copper interconnect applications
US9099535B1 (en) 2001-03-13 2015-08-04 Novellus Systems, Inc. Method of depositing a diffusion barrier for copper interconnect applications
US7327947B2 (en) 2001-10-29 2008-02-05 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Heat treating apparatus and method
US6787481B2 (en) 2002-02-28 2004-09-07 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method for manufacturing semiconductor device
KR100819318B1 (en) * 2002-02-28 2008-04-03 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 Manufacturing method of semiconductor apparatus
KR100838436B1 (en) * 2002-02-28 2008-06-16 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 Manufacturing method of semiconductor apparatus
JP2003273103A (en) * 2002-03-15 2003-09-26 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc Method and apparatus for manufacturing semiconductor
US6884738B2 (en) 2002-03-18 2005-04-26 Hitachi Kokusai Electric Inc. Manufacturing method of semiconductor device and substrate processing apparatus
US6905549B2 (en) 2002-04-11 2005-06-14 Hitachi Kokusai Electric Inc. Vertical type semiconductor device producing apparatus
US7622396B2 (en) 2002-04-11 2009-11-24 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of producing a semiconductor device
KR100867073B1 (en) * 2002-04-11 2008-11-04 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 Semiconductor device manufacturing apparatus
US9117884B1 (en) 2003-04-11 2015-08-25 Novellus Systems, Inc. Conformal films on semiconductor substrates
US7084068B2 (en) 2003-06-25 2006-08-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Annealing furnace, manufacturing apparatus, annealing method and manufacturing method of electronic device
US8317923B1 (en) 2004-11-03 2012-11-27 Novellus Systems, Inc. Protective self-aligned buffer layers for damascene interconnects
US8430992B1 (en) 2004-11-03 2013-04-30 Novellus Systems, Inc. Protective self-aligned buffer layers for damascene interconnects
NL1030341C2 (en) * 2004-11-05 2008-02-12 Wafermasters Inc Photo-enhanced UV treatment of dielectric films.
JP2009539266A (en) * 2006-05-30 2009-11-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド A novel deposition plasma hardening cycle process to enhance silicon dioxide film quality
JP2009539268A (en) * 2006-05-30 2009-11-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Chemical vapor deposition of high quality fluidized silicon dioxide using silicon-containing precursors and atomic oxygen
JP2009539265A (en) * 2006-05-30 2009-11-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Method for depositing and curing low K films for gap filling and conformal film applications
US8858763B1 (en) 2006-11-10 2014-10-14 Novellus Systems, Inc. Apparatus and methods for deposition and/or etch selectivity
US7730516B2 (en) 2007-02-27 2010-06-01 Sony Corporation TV-centric system
JP2009135450A (en) * 2007-10-22 2009-06-18 Applied Materials Inc Method for forming dielectric layer within trench
JP2011504651A (en) * 2007-10-22 2011-02-10 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Method for forming a silicon oxide layer on a substrate
US8357618B2 (en) * 2007-10-26 2013-01-22 Applied Materials, Inc. Frequency doubling using a photo-resist template mask
US9768012B2 (en) 2008-06-20 2017-09-19 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method for processing substrate and substrate processing apparatus
JP2010245448A (en) * 2009-04-09 2010-10-28 Tokyo Electron Ltd Film depositing device, film depositing method, and storage medium
US8268722B2 (en) 2009-06-03 2012-09-18 Novellus Systems, Inc. Interfacial capping layers for interconnects
US8753978B2 (en) 2011-06-03 2014-06-17 Novellus Systems, Inc. Metal and silicon containing capping layers for interconnects
US9633896B1 (en) 2015-10-09 2017-04-25 Lam Research Corporation Methods for formation of low-k aluminum-containing etch stop films
JP2017228639A (en) * 2016-06-22 2017-12-28 株式会社日立国際電気 Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method and program

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0982696A (en) Manufacture of semiconductor device and semiconductor manufacturing equipment
KR101139175B1 (en) Process for producing semiconductor device, semiconductor device, semiconductor production apparatus, and storage medium
US20090039475A1 (en) Apparatus and Method for Manufacturing Semiconductor
CN100530564C (en) Ultraviolet assisted pore sealing of porous low k dielectric films
US7485582B2 (en) Hardmask for improved reliability of silicon based dielectrics
Baklanov et al. Impact of VUV photons on SiO2 and organosilicate low-k dielectrics: General behavior, practical applications, and atomic models
US8288252B2 (en) Method for recovering damaged components in lower region of low dielectric insulating film
US5457073A (en) Multi-level interconnection CMOS devices with SOG
JP2002502108A (en) Surface modification of semiconductors using electromagnetic radiation
JPH09237785A (en) Semiconductor device and its manufacture
TW200913064A (en) Method for curing a dielectric film
US7214412B2 (en) Magenta toner and method for producing same
JPS63166219A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0496226A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH1126449A (en) Formation of insulating film
KR20160011157A (en) Uv assisted silylation for porous low-k film sealing
US8273410B2 (en) Process for manufacturing hydrophobized microporous film
JP5074946B2 (en) Low dielectric constant film, film forming method thereof, and electronic device using the film
JP4273142B2 (en) Surface treatment method, semiconductor device manufacturing method, and capacitive element manufacturing method
US20080000875A1 (en) Aluminum incorporation in porous dielectric for improved mechanical properties of patterned dielectric
JPS62166529A (en) Formation of thin film
JP4312437B2 (en) Electronic devices using boron carbon nitrogen
US20060003595A1 (en) Method of passivating oxide/compound semiconductor interface
JP3307937B2 (en) Semiconductor layer and insulating layer manufacturing method
JP2002075980A (en) Method for depositing low dielectric film by vacuum ultraviolet cvd