JPH1022279A - Inductive coupled plasma cvd device - Google Patents
Inductive coupled plasma cvd deviceInfo
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- JPH1022279A JPH1022279A JP17235396A JP17235396A JPH1022279A JP H1022279 A JPH1022279 A JP H1022279A JP 17235396 A JP17235396 A JP 17235396A JP 17235396 A JP17235396 A JP 17235396A JP H1022279 A JPH1022279 A JP H1022279A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導結合型プラズ
マＣＶＤ装置に係り、特に、酸素ガスプラズマを用いて
反応ガスを分解して、試料上にＳｉＯ2 等の薄膜を堆積
させる誘導結合型プラズマＣＶＤ装置に関するものであ
る。The present invention relates to relates to inductively coupled plasma CVD apparatus, in particular, to decompose the reaction gas using the oxygen gas plasma, inductively coupled plasma depositing a thin film of SiO 2 or the like on the sample The present invention relates to a CVD apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２に、従来の誘導結合型プラズマＣＶ
Ｄ装置（Inductive Coupled Plasma CVD System ）の構
造の一例を示す。反応室１は、側壁２、上蓋３及び下蓋
４で構成されている。反応室１内には、側壁２の内周に
沿って石英製の円環２７が配置されている。上蓋３の上
面には石英製の誘電体窓５が設けられ、誘電体窓５の上
には銅製でリング状のアンテナ６が設置されている。ア
ンテナ６は、マッチングボックス７を介して高周波電源
８に接続されている。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a conventional inductively coupled plasma CV.
1 shows an example of the structure of a D apparatus (Inductive Coupled Plasma CVD System). The reaction chamber 1 includes a side wall 2, an upper lid 3 and a lower lid 4. In the reaction chamber 1, a ring 27 made of quartz is arranged along the inner periphery of the side wall 2. A dielectric window 5 made of quartz is provided on the upper surface of the upper lid 3, and a ring-shaped antenna 6 made of copper is installed on the dielectric window 5. The antenna 6 is connected to a high frequency power supply 8 via a matching box 7.
【０００３】上蓋３には酸素ガスを反応室１内に供給す
る酸素ガス供給ノズル１４が設けられ、この酸素ガス供
給ノズル１４に酸素ガス供給用の配管１３が接続されて
いる。酸素ガスは、ボンベ３１、ボールバルブ３０、流
量調整弁２９、配管１３及び酸素ガス供給ノズル１４を
介して、反応室１内の誘電体窓５の下側付近に供給され
る。The upper lid 3 is provided with an oxygen gas supply nozzle 14 for supplying oxygen gas into the reaction chamber 1, and a pipe 13 for supplying oxygen gas is connected to the oxygen gas supply nozzle 14. The oxygen gas is supplied to the vicinity of the lower side of the dielectric window 5 in the reaction chamber 1 via the cylinder 31, the ball valve 30, the flow control valve 29, the pipe 13, and the oxygen gas supply nozzle 14.
【０００４】一方、被処理材であるウエハ２０は、下蓋
４に支持されたヒータ１９の上にセットされる。ヒータ
１９の周囲には、数組の反射板１８が配置されている。
ヒータ１９の上方には、石英製でリング状の反応ガス供
給ノズル２１が設けられており、反応ガスを当該リング
の内側へ向けて噴出する様になっている。この反応ガス
供給ノズル２１には、下蓋４を貫通する配管２４が接続
され、配管２４を介して反応室の外部から反応ガスが供
給される。また、下蓋４には排気管２６が接続されてお
り、反応室１の内部の真空排気を行う。On the other hand, a wafer 20 to be processed is set on a heater 19 supported on a lower lid 4. Around the heater 19, several sets of reflectors 18 are arranged.
Above the heater 19, a ring-shaped reaction gas supply nozzle 21 made of quartz is provided so that the reaction gas is ejected toward the inside of the ring. A pipe 24 penetrating the lower lid 4 is connected to the reaction gas supply nozzle 21, and a reaction gas is supplied from outside the reaction chamber via the pipe 24. Further, an exhaust pipe 26 is connected to the lower lid 4 to evacuate the inside of the reaction chamber 1 to vacuum.
【０００５】次に、この誘導結合型プラズマＣＶＤ装置
の運転の概要を、ウエハ２０上にＳｉＯ2 薄膜を形成す
る場合を例にとって、説明する。先ず、ウエハ２０を反
応室１内のヒータ１９の上にセットした後、排気管２６
を介して反応室１内を、真空ポンプ（図示せず）によっ
て、例えば、１０-6 Torr まで真空排気する。Next, an outline of the operation of the inductively coupled plasma CVD apparatus will be described with reference to a case where a SiO 2 thin film is formed on a wafer 20 as an example. First, after setting the wafer 20 on the heater 19 in the reaction chamber 1, the exhaust pipe 26
The inside of the reaction chamber 1 is evacuated to, for example, 10 -6 Torr by a vacuum pump (not shown).
【０００６】ヒータ１９に電力を供給して、所定の温度
まで（３００〜５００℃程度）まで昇温する。昇温後、
反応室１の内部に酸素ガス供給ノズル１４を介して酸素
ガスを供給するとともに、反応ガスとしてジクロールシ
ランガス（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）を反応ガス供給ノズル２１
を介して酸素ガスに対して所定の割合で供給する。Power is supplied to the heater 19 to increase the temperature to a predetermined temperature (about 300 to 500 ° C.). After the temperature rise,
Oxygen gas is supplied to the inside of the reaction chamber 1 through an oxygen gas supply nozzle 14, and dichlorosilane gas (SiH 2 Cl 2 ) is supplied as a reaction gas to the reaction gas supply nozzle 21.
Is supplied at a predetermined ratio to the oxygen gas via
【０００７】反応室１内の圧力を所定圧力に調節した
後、マッチングボックス７を介して、アンテナ６に高周
波電力を供給する。これによって、反応室１内に供給さ
れた酸素ガスが励起されて、誘電体窓５の下側に酸素ガ
スプラズマ２８が形成される。ウエハ２０の表面近傍に
供給されたジクロールシランガスは、酸素ガスプラズマ
２８中から供給される活性酸素によって分解されて、そ
の結果、ウエハ２０の上にＳｉＯ2 の薄膜が堆積され
る。After adjusting the pressure in the reaction chamber 1 to a predetermined pressure, high-frequency power is supplied to the antenna 6 via the matching box 7. As a result, the oxygen gas supplied into the reaction chamber 1 is excited, and an oxygen gas plasma 28 is formed below the dielectric window 5. The dichlorsilane gas supplied near the surface of the wafer 20 is decomposed by active oxygen supplied from the oxygen gas plasma 28, and as a result, a thin film of SiO 2 is deposited on the wafer 20.
【０００８】薄膜の形成が完了した後、高周波電源８を
切り、酸素ガス、ジクロールシランガスの供給を停止
し、これらのガスを、反応室１内から排気管２６を介し
て排気して、薄膜の形成プロセスが終了する。After the formation of the thin film is completed, the high frequency power supply 8 is turned off, the supply of the oxygen gas and the dichlorosilane gas is stopped, and these gases are exhausted from the reaction chamber 1 through the exhaust pipe 26 to form the thin film. Is completed.
【０００９】（従来の技術の問題点）上記の様な構造を
備えた従来の誘導結合型プラズマＣＶＤ装置に関して
は、下記の様な問題点がある。(Problems of the prior art) The conventional inductively coupled plasma CVD apparatus having the above-described structure has the following problems.
【００１０】ａ．良質のＳｉＯ2 薄膜を得るには、プラ
ズマ中で生成された活性酸素が充分な量でウエハ表面に
供給されることが必要である。ところが、活性酸素の寿
命が非常に短いので、プラズマとウエハとの距離をでき
るだけ近付けなければならない。なお、活性酸素の供給
量が少ない場合、良質のＳｉＯ2 薄膜が得られず、クラ
ック発生等の要因となる。A. In order to obtain a high-quality SiO 2 thin film, it is necessary that a sufficient amount of active oxygen generated in the plasma be supplied to the wafer surface. However, since the life of active oxygen is very short, the distance between the plasma and the wafer must be as short as possible. If the supply amount of active oxygen is small, a high quality SiO 2 thin film cannot be obtained, which causes cracks and the like.
【００１１】ｂ．ジクロールシランを、ウエハの表面近
傍から供給しているので、プラズマとウエハとの間隔を
近付けるに従って、ジクロールシランの供給ノズルとプ
ラズマとの距離も縮まる。この様な状態で薄膜の形成を
行うと、プラズマ中で同時に形成される高エネルギー電
子によってジクロールシランも分解され、それによって
気相中でＳｉ微粒子が形成されるので、やはり良質の薄
膜が得られない。B. Since dichlorosilane is supplied from the vicinity of the surface of the wafer, the distance between the nozzle for supplying dichlorosilane and the plasma decreases as the distance between the plasma and the wafer decreases. When a thin film is formed in such a state, dichlorsilane is also decomposed by high-energy electrons that are simultaneously formed in the plasma, thereby forming Si fine particles in the gas phase. I can't.
【００１２】ｃ．以上の様なジクロールシランの過分解
を抑制するために、プラズマ中の電子温度の低下を図る
べく所定の周波数で高周波電力のＯＮ／ＯＦＦを行う
と、電子温度が低下し、これに伴って酸素ガスの活性化
も抑制される結果、反って膜質が劣化してしまう。C. When the high-frequency power is turned ON / OFF at a predetermined frequency in order to reduce the electron temperature in the plasma in order to suppress the over-decomposition of dichlorsilane as described above, the electron temperature decreases. As a result of suppressing the activation of oxygen gas, the film quality is degraded.
【００１３】ｄ．また、薄膜の堆積速度を増大するする
ために、ジクロールシランの流量を増大すると活性酸素
量が不足する。また、これを改善すべく供給する酸素ガ
スの流量を増大すると、排気装置の容量を増大する必要
がある。しかし、排気装置の容量を大きくすると、設備
コストの高騰を招く。D. If the flow rate of dichlorsilane is increased to increase the deposition rate of the thin film, the amount of active oxygen becomes insufficient. Further, if the flow rate of the supplied oxygen gas is increased to improve this, it is necessary to increase the capacity of the exhaust device. However, if the capacity of the exhaust device is increased, the equipment cost will rise.
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】以上の様な問題に鑑
み、本発明の課題は、設備コスト及びランニングコスト
の増大を招くことなく、良質のＣＶＤ薄膜を効率良く形
成することが可能な誘導結合型プラズマＣＶＤ装置を提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an inductive coupling capable of efficiently forming a high-quality CVD thin film without increasing equipment costs and running costs. It is an object of the present invention to provide a plasma CVD apparatus.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明の誘導結合型プラ
ズマＣＶＤ装置は、反応室と、反応室の内部を排気する
排気手段と、反応室の内部に配置され、被処理材を支持
するステージと、前記ステージに対向する様に設けら
れ、反応室を構成する界壁の一部なす誘電体窓と、前記
誘電体窓に近接して反応室の外部に配置されたアンテナ
と、前記アンテナに高周波電力を供給する第一の電源
と、前記誘電体窓に近接して反応室の内部に配置され、
反応室の内部に酸素ガスを供給する酸素ガス供給ノズル
と、前記ステージの被処理材を支持する面に近接して配
置され、反応室の内部に反応ガスを供給する反応ガス供
給ノズルと、を備えた誘導結合型プラズマＣＶＤ装置に
おいて、前記酸素ガス供給ノズルと前記反応ガス供給ノ
ズルとの間に、グリッド状の電極を配置するとともに、
このグリッド状の電極に電圧を供給する第二の電源を設
けたことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION An inductively coupled plasma CVD apparatus according to the present invention comprises a reaction chamber, exhaust means for exhausting the inside of the reaction chamber, and a stage which is disposed inside the reaction chamber and supports a material to be processed. A dielectric window which is provided to face the stage and forms a part of a boundary wall forming a reaction chamber, an antenna disposed outside the reaction chamber in proximity to the dielectric window, and A first power supply for supplying high-frequency power, disposed inside the reaction chamber in proximity to the dielectric window,
An oxygen gas supply nozzle that supplies oxygen gas to the inside of the reaction chamber, and a reaction gas supply nozzle that is disposed close to the surface of the stage that supports the material to be processed and supplies the reaction gas to the inside of the reaction chamber. In the provided inductively coupled plasma CVD apparatus, while disposing a grid-shaped electrode between the oxygen gas supply nozzle and the reaction gas supply nozzle,
A second power supply for supplying a voltage to the grid-shaped electrodes is provided.
【００１６】なお、上記のグリッド状の電極とは、例え
ば、多数の貫通孔が設けられた金属板、あるいは金属製
の格子などの様に、気体が容易に透過することが可能な
形状の電極を意味する。The above-mentioned grid-shaped electrode is, for example, a metal plate provided with a large number of through-holes, or a metal grid having a shape through which gas can easily permeate. Means
【００１７】また、前記グリッド状の電極に起因する反
応室内のコンタミネーションが問題となる場合には、こ
の電極を石英硝子等で被覆する。但し、その場合には、
前記第二の電源を高周波電源として、前記グリッド状の
電極に高周波電圧を供給する必要がある。If contamination in the reaction chamber caused by the grid-shaped electrode becomes a problem, this electrode is covered with quartz glass or the like. However, in that case,
It is necessary to supply a high-frequency voltage to the grid-like electrodes using the second power supply as a high-frequency power supply.
【００１８】以下に、本発明による誘導結合型プラズマ
ＣＶＤ装置の作用を説明する。酸素ガス供給ノズルから
誘電体窓の近傍に供給された酸素ガスは、アンテナによ
り形成される高周波電場によって励起されてプラズマ状
態となる。一方、反応ガス供給ノズルからステージ上の
被処理材の表面の近傍に供給された反応ガスは、酸素ガ
スプラズマ中で生成され被処理材の表面の近傍に到達し
た活性酸素によって分解され、その結果、被処理材の表
面に薄膜の堆積が起こる。The operation of the inductively coupled plasma CVD apparatus according to the present invention will be described below. Oxygen gas supplied from the oxygen gas supply nozzle to the vicinity of the dielectric window is excited by a high-frequency electric field formed by the antenna to be in a plasma state. On the other hand, the reaction gas supplied from the reaction gas supply nozzle to the vicinity of the surface of the workpiece on the stage is decomposed by active oxygen generated in the oxygen gas plasma and reaching the vicinity of the surface of the workpiece, and as a result, Then, a thin film is deposited on the surface of the material to be treated.
【００１９】本発明による誘導結合型プラズマＣＶＤ装
置では、上記の様な酸素ガスプラズマ生成領域と、反応
ガスが供給される被処理材の表面近傍領域との間にグリ
ッド状の電極を配置して、これら二つの領域の間を分離
している。In the inductively coupled plasma CVD apparatus according to the present invention, a grid-like electrode is arranged between the above-described oxygen gas plasma generation region and the region near the surface of the workpiece to which the reaction gas is supplied. , Separating these two regions.
【００２０】薄膜形成のプロセス中に、前記電極に所定
の電圧を印加することによって、反応ガスの過分解の要
因となる高エネルギー電子が、酸素ガスプラズマ生成領
域から被処理材の表面近傍領域に侵入しない様にしてい
る。即ち、前記電極の電位をプラズマ電位と等しくすれ
ば、プラズマ生成領域と被処理材の表面近傍領域との間
を流れる電流（即ち、イオン及び電子の流れ）がなくな
る。また、プラズマ電位に較べて前記電極の電位を小さ
くすれば、高エネルギー電子がプラズマ生成領域から被
処理材の表面近傍領域へ侵入することが防止され、反応
ガスの過分解が抑制される。By applying a predetermined voltage to the electrode during the process of forming a thin film, high-energy electrons that cause over-decomposition of the reaction gas are transferred from the oxygen gas plasma generation region to a region near the surface of the material to be processed. I try not to invade. That is, if the potential of the electrode is made equal to the plasma potential, there is no current (that is, the flow of ions and electrons) flowing between the plasma generation region and the region near the surface of the workpiece. In addition, when the potential of the electrode is set lower than the plasma potential, high-energy electrons are prevented from entering the region near the surface of the material to be processed from the plasma generation region, and the over-decomposition of the reaction gas is suppressed.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】図１に、本発明に基く誘導結合型
プラズマＣＶＤ装置の構造の一例を示す。反応室１は、
側壁２、上蓋３及び下蓋４で構成されている。上蓋３の
上面には、石英製の誘電体窓５が設けられている。誘電
体窓５の上には、銅製のリング状アンテナ６が設置され
ており、リング状アンテナ６は、マッチングボックス７
を介して高周波電源８（第一の電源）に接続されてい
る。誘電体窓５と上蓋３との間には、Ｏリング９が配置
されており、反応室１の内部をシールしている。FIG. 1 shows an example of the structure of an inductively coupled plasma CVD apparatus according to the present invention. Reaction chamber 1
It comprises a side wall 2, an upper lid 3 and a lower lid 4. On the upper surface of the upper lid 3, a dielectric window 5 made of quartz is provided. A ring antenna 6 made of copper is installed on the dielectric window 5, and the ring antenna 6 is provided with a matching box 7.
To the high frequency power supply 8 (first power supply). An O-ring 9 is arranged between the dielectric window 5 and the upper lid 3 to seal the inside of the reaction chamber 1.
【００２２】反応室１の下蓋４の上にはステージ４１が
設置されており、ステージ４１の上部にウエハ２０（被
処理材）がセットされる。なお、この例では、ウエハ２
０のサイズは６インチ（１５０ｍｍφ）である。A stage 41 is provided on the lower lid 4 of the reaction chamber 1, and a wafer 20 (material to be processed) is set on the stage 41. In this example, the wafer 2
The size of 0 is 6 inches (150 mmφ).
【００２３】下蓋４には排気管２６が接続されており、
排気管２６にはターボ分子ポンプ４３が接続され、その
排気側はロータリーポンプ４５に接続されている。反応
室１の上蓋３の下側には、酸素ガスを誘電体窓５の下面
に向けて供給するリング状の酸素ガス供給ノズル１４が
配置されている。この酸素ガス供給ノズル１４は、反応
室１の外部に配置された酸素ボンベ（図示せず）に接続
されている。なお、誘電体窓５の有効径は３００ｍｍで
あり、誘電体窓５の下面から酸素ガス供給ノズル１４ま
での距離は１５ｍｍである。An exhaust pipe 26 is connected to the lower lid 4.
A turbo molecular pump 43 is connected to the exhaust pipe 26, and the exhaust side thereof is connected to a rotary pump 45. A ring-shaped oxygen gas supply nozzle 14 that supplies oxygen gas toward the lower surface of the dielectric window 5 is arranged below the upper lid 3 of the reaction chamber 1. The oxygen gas supply nozzle 14 is connected to an oxygen cylinder (not shown) arranged outside the reaction chamber 1. The effective diameter of the dielectric window 5 is 300 mm, and the distance from the lower surface of the dielectric window 5 to the oxygen gas supply nozzle 14 is 15 mm.
【００２４】ステージ４１の上方には、ジクロールシラ
ンガス（反応ガス）をウエハ２０の表面付近に供給する
反応ガス供給ノズル２１が配置され、反応ガス供給ノズ
ル２１は、反応室１の外部に配置された反応ガス供給源
（図示せず）に接続されている。反応ガス供給ノズル２
１は、図１に示す様に、ウエハ２０の中心部の上方に位
置し、ジクロールシランガスを下方のウエハ２０表面に
向けて噴出する様になっている。なお、ウエハ２０から
反応ガス供給ノズル２１までの距離は２５ｍｍである。A reaction gas supply nozzle 21 for supplying dichlorosilane gas (reaction gas) to the vicinity of the surface of the wafer 20 is disposed above the stage 41. The reaction gas supply nozzle 21 is disposed outside the reaction chamber 1. Connected to a reaction gas supply source (not shown). Reaction gas supply nozzle 2
1 is located above the center of the wafer 20 as shown in FIG. 1, and blows dichlorosilane gas toward the lower surface of the wafer 20. The distance from the wafer 20 to the reaction gas supply nozzle 21 is 25 mm.
【００２５】更に、酸素ガス供給ノズル１４と反応ガス
供給ノズル２１との間には、リング状の酸素ガス供給ノ
ズル１４の下側を完全に遮蔽する様に、グリッド状の電
極５１が配置されている。この電極５１は、厚さ１ｍ
ｍ、直径３２０ｍｍの銅製の薄板であり、この電極５１
には直径３ｍｍの貫通孔５２が、縦横それぞれ６ｍｍピ
ッチで配列されている。また、電極５１から酸素ガス供
給ノズル１４までの距離は１０ｍｍ、電極５１から反応
ガス供給ノズル２１までの距離は１８ｍｍである。Further, a grid-like electrode 51 is arranged between the oxygen gas supply nozzle 14 and the reaction gas supply nozzle 21 so as to completely shield the lower side of the ring-shaped oxygen gas supply nozzle 14. I have. This electrode 51 has a thickness of 1 m
m, a copper thin plate having a diameter of 320 mm.
, Through holes 52 having a diameter of 3 mm are arranged at a pitch of 6 mm each in the vertical and horizontal directions. The distance from the electrode 51 to the oxygen gas supply nozzle 14 is 10 mm, and the distance from the electrode 51 to the reaction gas supply nozzle 21 is 18 mm.
【００２６】反応室の外部には、電極５１に対して電圧
を供給する電源５３（第二の電源）が設けられている。
なお、電極５１は絶縁碍子５５を用いて反応室１に取付
けられており、電源５３と電極５１を接続する配線５７
が反応室１を貫通する部分には、絶縁碍子５６が設けら
れている。A power supply 53 (second power supply) for supplying a voltage to the electrode 51 is provided outside the reaction chamber.
The electrode 51 is attached to the reaction chamber 1 using an insulator 55, and a wiring 57 connecting the power supply 53 and the electrode 51.
An insulator 56 is provided at a portion penetrating through the reaction chamber 1.
【００２７】次に、この誘導結合型プラズマＣＶＤ装置
の運転について、ウエハ２０の表面にＳｉＯ2 の薄膜を
形成する場合を例にとって説明する。ウエハ２０を反応
室１内のステージ４１の上にセットした後、反応室１の
内部を、排気管２６を介してターボ分子ポンプ４３によ
り、１０-6 Torr まで排気する。Next, the operation of the inductively coupled plasma CVD apparatus will be described by taking as an example a case where a thin film of SiO 2 is formed on the surface of the wafer 20. After setting the wafer 20 on the stage 41 in the reaction chamber 1, the inside of the reaction chamber 1 is evacuated to 10 −6 Torr by the turbo molecular pump 43 through the exhaust pipe 26.
【００２８】酸素ガス供給ノズル１４から、０．５ＳＬ
Ｍの酸素ガスを反応室１の内部に供給する。反応ガス供
給ノズル２１から、０．１ＳＬＭのジクロールシランガ
ス（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）を供給する。From the oxygen gas supply nozzle 14, 0.5 SL
M oxygen gas is supplied into the reaction chamber 1. From the reaction gas supply nozzle 21, 0.1 SLM of dichlorosilane gas (SiH 2 Cl 2 ) is supplied.
【００２９】反応室１内の圧力を１０-2 Torr に調節し
た後、電極５１に−３０Ｖの電圧を印加する。高周波電
源８からマッチングボックス７を介してリング状アンテ
ナ６に３ＫＷの高周波電力を供給する。以上によって、
酸素ガスが励起されて誘電体窓５の下側に酸素ガスプラ
ズマ２８が形成される。After adjusting the pressure in the reaction chamber 1 to 10 −2 Torr, a voltage of −30 V is applied to the electrode 51. High frequency power of 3 KW is supplied from the high frequency power supply 8 to the ring antenna 6 via the matching box 7. By the above,
Oxygen gas is excited, and oxygen gas plasma 28 is formed below dielectric window 5.
【００３０】酸素ガスプラズマ２８の内部における電子
のエネルギーは非常に大きい。酸素ガス供給ノズル１４
と反応ガス供給ノズル２１との間に配置された電極５１
に−３０Ｖの電圧を印加することによって、この様な高
エネルギー電子が酸素プラズマ生成領域２８からウエハ
２０の表面近傍の領域へ侵入することが防止され、ジク
ロールシランガスの過分解が抑制される。The energy of electrons inside the oxygen gas plasma 28 is very large. Oxygen gas supply nozzle 14
Electrode 51 disposed between the reaction gas supply nozzle 21 and
By applying a voltage of −30 V to the substrate 20, such high-energy electrons are prevented from entering the region near the surface of the wafer 20 from the oxygen plasma generation region 28, and excessive decomposition of the dichlorosilane gas is suppressed.
【００３１】一方、酸素ガスプラズマ２８中で生成され
た活性酸素は、１．６×１０-19 Ｃの電荷を有している
ので、電極５１によって加速されて、電極５１に設けら
れた貫通孔５２を通過し、ウエハ２０の表面近傍に到達
する。ウエハ２０の表面近傍に供給されたジクロールシ
ランガスは、この活性酸素によって分解されてウエハ２
０上にＳｉＯ2 の薄膜が堆積する。On the other hand, the active oxygen generated in the oxygen gas plasma 28 has a charge of 1.6 × 10 -19 C, and is accelerated by the electrode 51 to form a through hole provided in the electrode 51. 52, and reaches near the surface of the wafer 20. The dichlorosilane gas supplied near the surface of the wafer 20 is decomposed by the active oxygen and
On top of this, a thin film of SiO 2 is deposited.
【００３２】なお、堆積した膜厚の管理は、その場観察
で管理してもよいし、成膜速度と時間で管理してもよ
い。薄膜の形成が完了した後、高周波電源８及び電源５
３を切り、酸素ガス及びジクロールシランガスの供給を
停止し、これらのガスを、反応室１内から排気管２６を
介して排気して、薄膜の形成プロセスが終了する。The thickness of the deposited film may be controlled by in-situ observation or by controlling the film forming speed and time. After the formation of the thin film is completed, the high-frequency power source 8 and the power source 5
3, the supply of oxygen gas and dichlorosilane gas is stopped, and these gases are exhausted from the inside of the reaction chamber 1 via the exhaust pipe 26, thereby completing the thin film forming process.
【００３３】なお、本発明は図１の例に示した構成に限
定されず、種々の変形を施して適用することができる。
例えば、誘電体窓５としては、石英のほか、電波は透過
するが赤外線は透過しないアルミナの様な材料も使用で
きる。リング状アンテナ６を、必要に応じて、その内部
に冷却水を流す様に管状部材で構成することもできる。
ステージ４１は、この例では固定式としているが、薄膜
形成速度のウエハ内均一性を向上すべく、回転可能な構
造とすることもできる。この例では、ウエハ２０の昇温
は行っていないが、昇温を行う場合にはステージ４１の
内部にヒータを組込む。ウエハ２０の保持は、単にステ
ージ４１の上に載置するだけでもよいし、真空チャック
等を使用してステージ４１に固定することもできる。The present invention is not limited to the configuration shown in the example of FIG. 1, but can be applied with various modifications.
For example, as the dielectric window 5, in addition to quartz, a material such as alumina that transmits radio waves but does not transmit infrared rays can be used. The ring-shaped antenna 6 may be formed of a tubular member so that cooling water flows therein as required.
Although the stage 41 is of a fixed type in this example, the stage 41 may have a rotatable structure in order to improve the uniformity of the thin film forming speed within the wafer. In this example, the temperature of the wafer 20 is not increased, but a heater is incorporated in the stage 41 when the temperature is increased. The wafer 20 may be simply held on the stage 41, or may be fixed to the stage 41 using a vacuum chuck or the like.
【００３４】また、グリッド状の電極５１は、金属板に
多数の丸穴のほか長穴を設けたものでもよいし、あるい
は金網状のものでもよい。また、電極５１に起因する反
応室内のコンタミネーションが問題となる場合には、電
極５１を石英硝子等で被覆する。但し、その場合には、
電源５３を高周波電源にして、電極５１には高周波電圧
を供給する必要があり、また、マッチングボックスが必
要となる。The grid-like electrode 51 may be a metal plate having a large number of round holes, long holes, or a wire mesh. If contamination in the reaction chamber caused by the electrode 51 becomes a problem, the electrode 51 is covered with quartz glass or the like. However, in that case,
The power supply 53 must be a high-frequency power supply, and a high-frequency voltage must be supplied to the electrode 51, and a matching box is required.
【００３５】また、供給する酸素ガスの中に、例えば窒
素ガスの様な不活性ガスを混入してもよい。この様な方
法は、例えば光導波路の製作の場合に屈折率を変化させ
て成膜する場合に有用である。Further, an inert gas such as a nitrogen gas may be mixed in the supplied oxygen gas. Such a method is useful, for example, when forming a film by changing the refractive index in the case of manufacturing an optical waveguide.
【００３６】[0036]
【実施例】従来の構造の誘導結合型プラズマＣＶＤ装置
を用いて、アンテナに３ＫＷの高周波電力を印加して薄
膜形成を行った場合、アンテナとウエハ表面までの距離
を４０ｍｍまで近付けると、Ｓｉ微粒子の発生がみら
れ、膜質が非常に悪くなった。しかし、本発明の誘導結
合型プラズマＣＶＤ装置では、上記と同じ条件で薄膜の
形成を行ったところ、膜質上、全く問題なく、また成膜
速度として５μｍ／ｍｉｎが得られた。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the case where a thin film is formed by applying a high-frequency power of 3 KW to an antenna using an inductively coupled plasma CVD apparatus having a conventional structure, when the distance between the antenna and the wafer surface is reduced to 40 mm, Si fine particles are formed. Was observed, and the film quality became very poor. However, in the inductively coupled plasma CVD apparatus of the present invention, when a thin film was formed under the same conditions as above, there was no problem in terms of film quality, and a film formation rate of 5 μm / min was obtained.
【００３７】[0037]
【発明の効果】本発明による誘導結合型プラズマＣＶＤ
装置では、酸素ガス供給ノズルと反応ガス供給ノズルと
の間に、グリッド状の電極を配置することによって。酸
素ガスプラズマ形成領域からウエハ表面までの距離、従
って、アンテナからウエハ表面までの距離を短縮するこ
とができる。The inductively coupled plasma CVD according to the present invention
In the device, a grid-like electrode is arranged between the oxygen gas supply nozzle and the reaction gas supply nozzle. The distance from the oxygen gas plasma formation region to the wafer surface, and thus the distance from the antenna to the wafer surface, can be reduced.
【００３８】この結果、プラズマ中で生成された活性酸
素が効率良くウエハ表面に供給される様になり、設備コ
スト及びランニングコストの増大を招くことなく、良質
のＣＶＤ薄膜を効率良く形成することが可能になった。As a result, the active oxygen generated in the plasma can be efficiently supplied to the wafer surface, and a high-quality CVD thin film can be efficiently formed without increasing the equipment cost and the running cost. It is now possible.
【図１】本発明に基く誘導結合型プラズマＣＶＤ装置の
一例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an example of an inductively coupled plasma CVD apparatus based on the present invention.
【図２】従来の誘導結合型プラズマＣＶＤ装置の一例を
示す図。FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional inductively coupled plasma CVD apparatus.
１・・・反応室、 ２・・・側壁、 ３・・・上蓋、 ４・・・下蓋、 ５・・・誘電体窓、 ６・・・リング状アンテナ、 ７・・・マッチングボックス、 ８・・・高周波電源（第一の電源）、 １４・・・酸素ガス供給ノズル、 １９・・・ヒータ、 ２０・・・ウエハ、 ２１・・・反応ガス供給ノズル、 ２６・・・排気管、 ２７・・・石英製の円環、 ２８・・・酸素ガスプラズマ、 ３１・・・酸素ガスのボンベ、 ４１・・・ステージ、 ４３・・・ターボ分子ポンプ、 ４５・・・ロータリーポンプ、 ５１・・・グリッド状の電極、 ５２・・・貫通孔、 ５３・・・電源（第二の電源）、 ５５、５６・・・絶縁碍子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reaction chamber, 2 ... Side wall, 3 ... Upper lid, 4 ... Lower lid, 5 ... Dielectric window, 6 ... Ring antenna, 7 ... Matching box, 8 ... High frequency power supply (first power supply), 14 ... Oxygen gas supply nozzle, 19 ... Heater, 20 ... Wafer, 21 ... Reactive gas supply nozzle, 26 ... Exhaust pipe, 27 ··· Quartz ring, ·························································································································································································································· -Grid-shaped electrodes, 52 ... through holes, 53 ... power supply (second power supply), 55, 56 ... insulators.
Claims (2)
と、 前記ステージに対向する様に設けられ、反応室を構成す
る界壁の一部なす誘電体窓と、 前記誘電体窓に近接して反応室の外部に配置されたアン
テナと、 前記アンテナに高周波電力を供給する第一の電源と、 前記誘電体窓に近接して反応室の内部に配置され、反応
室の内部に酸素ガスを供給する酸素ガス供給ノズルと、 前記ステージの被処理材を支持する面に近接して配置さ
れ、反応室の内部に反応ガスを供給する反応ガス供給ノ
ズルと、 を備えた誘導結合型プラズマＣＶＤ装置において、 前記酸素ガス供給ノズルと前記反応ガス供給ノズルとの
間に、グリッド状の電極を配置するとともに、このグリ
ッド状の電極に電圧を供給する第二の電源を設けたこと
を特徴とする誘導結合型プラズマＣＶＤ装置。A reaction chamber, exhaust means for exhausting the inside of the reaction chamber, a stage disposed inside the reaction chamber and supporting a material to be processed, and a reaction chamber provided to face the stage. A dielectric window constituting a part of a boundary wall to be configured; an antenna disposed outside the reaction chamber in proximity to the dielectric window; a first power supply for supplying high-frequency power to the antenna; and the dielectric window An oxygen gas supply nozzle that is disposed inside the reaction chamber in close proximity to the reaction chamber and supplies oxygen gas to the inside of the reaction chamber; A reaction gas supply nozzle for supplying a reaction gas; and an inductively coupled plasma CVD apparatus comprising: a grid-shaped electrode disposed between the oxygen gas supply nozzle and the reaction gas supply nozzle; Electrode An inductively coupled plasma CVD apparatus, comprising a second power supply for supplying a voltage to the plasma CVD apparatus.
とともに、前記第二の電源を高周波電源としたことを特
徴とする請求項１に記載の誘導結合型ブラズマＣＶＤ装
置。2. The inductively coupled plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein said grid-shaped electrode is covered with quartz, and said second power supply is a high-frequency power supply.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17235396A JPH1022279A (en) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | Inductive coupled plasma cvd device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17235396A JPH1022279A (en) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | Inductive coupled plasma cvd device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1022279A true JPH1022279A (en) | 1998-01-23 |
Family
ID=15940334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17235396A Pending JPH1022279A (en) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | Inductive coupled plasma cvd device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1022279A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002009065A (en) * | 2000-06-22 | 2002-01-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Plasma cvd device |
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| CN113795610A (en) * | 2019-04-26 | 2021-12-14 | 朗姆研究公司 | High temperature heating of substrates in a processing chamber |
-
1996
- 1996-07-02 JP JP17235396A patent/JPH1022279A/en active Pending
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