JP2001189308A - Device and method for plasma treatment - Google Patents
Device and method for plasma treatmentInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電極間に電圧を印
加してプラズマを発生させ、このプラズマを利用して被
処理基体に必要な処理を施すプラズマ処理装置に係り、
とくに反応ガスの解離効率の高いプラズマCVD装置に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus for generating a plasma by applying a voltage between electrodes and performing necessary processing on a substrate to be processed using the plasma.
In particular, the present invention relates to a plasma CVD apparatus having a high dissociation efficiency of a reaction gas.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、半導体装置を形成するウェハ処理
工程において、プラズマ処理装置を利用するプラズマ処
理は、重要な工程の1つである。プラズマ処理装置を用
いた処理は、例えば、CVD処理における成膜速度や膜
質、エッチング処理におけるエッチング速度やエッチン
グ形状などの向上やウェハ面内のそれらの均一性の向上
が非常に重要である。平行平板型プラズマ処理装置にお
いて、処理効率を上げるために上部、下部電極間のプラ
ズマの高密度化が求められている。そのためには、磁
石によるプラズマの閉込め効果を上げること、放電周
波数を上げることによる電極間におけるイオン・電子の
トラップ増加などが有効であると考えられる。実際に、
磁石強度を120ガウス(Gauss)から320ガウ
スへ上げることや放電周波数を13.56MHzから6
0MHzに上げることがプラズマ処理の効率に有効であ
ることが分かってきている。しかし、上部電極に高周波
数を印加すること及び磁石のアシストを利用することを
実施すると、上部電極表面にプラズマ密度の高い領域、
集中“電子溜まり”ができ、平行平板電極間においてプ
ラズマ密度分布に偏りが顕著に生じ、電極間の全領域に
均一な高密度プラズマを実現させることは困難である。2. Description of the Related Art Conventionally, in a wafer processing step for forming a semiconductor device, plasma processing using a plasma processing apparatus is one of important steps. In the processing using the plasma processing apparatus, for example, it is very important to improve the film forming rate and film quality in the CVD processing, the etching rate and the etching shape in the etching processing, and the uniformity thereof in the wafer surface. In a parallel plate type plasma processing apparatus, it is required to increase the density of plasma between upper and lower electrodes in order to increase processing efficiency. For that purpose, it is considered effective to increase the plasma confinement effect by the magnet and increase the trapping of ions and electrons between the electrodes by increasing the discharge frequency. actually,
Increasing the magnet strength from 120 Gauss to 320 Gauss and increasing the discharge frequency from 13.56 MHz to 6
It has been found that increasing to 0 MHz is effective for the efficiency of plasma processing. However, when applying a high frequency to the upper electrode and utilizing the assistance of a magnet, a region having a high plasma density on the surface of the upper electrode,
A concentrated "electron pool" is formed, and the plasma density distribution is remarkably biased between the parallel plate electrodes, and it is difficult to realize a uniform high-density plasma in the entire region between the electrodes.
【0003】図8は、従来のプラズマ処理装置の模式的
な概略断面図である。図において、反応室(チャンバ)
は、真空排気口を持ち、気密状態になっている。上蓋に
は上部電極104が取り付けられている。マグネトロン
放電のための磁石(図示せず)は、チャンバ側面に設置
されている。上部電極104は、上面から下面に貫通す
る微小孔を多数有する円盤状のシャワーノズルを有して
いる。上部電極104に対して高周波電圧を印加する高
周波電源101が設けられている。下部電極108は、
支柱により支持されている。この支柱は、昇降可能に構
成されていて、電極間の間隔を変更することができるよ
うになっている。下部電極108上にはシリコンウェハ
などの被処理基板110と、基板支持部との熱伝導を保
つため静電力により被処理基板をチャックする静電チャ
ック機構が設けられている。下部電極108には高周波
電圧を印加する高周波電源107が設けられている。供
給される反応ガスは、シャワーノズルから被処理基板に
向けて噴射されて供給される。高周波電源101、10
7から印加された高周波電圧によってチャンバ内に供給
された反応ガスがプラズマ化され、このプラズマによっ
て被処理基板の表面がプラズマ処理される。FIG. 8 is a schematic sectional view of a conventional plasma processing apparatus. In the figure, the reaction chamber (chamber)
Has a vacuum exhaust port and is airtight. An upper electrode 104 is attached to the upper lid. A magnet (not shown) for magnetron discharge is provided on the side of the chamber. The upper electrode 104 has a disk-shaped shower nozzle having many small holes penetrating from the upper surface to the lower surface. A high-frequency power supply 101 for applying a high-frequency voltage to the upper electrode 104 is provided. The lower electrode 108
Supported by columns. The column is configured to be able to move up and down, so that the distance between the electrodes can be changed. On the lower electrode 108, there is provided an electrostatic chuck mechanism for chucking the substrate to be processed by electrostatic force in order to maintain heat conduction between the substrate to be processed 110 such as a silicon wafer and the substrate support. The lower electrode 108 is provided with a high frequency power supply 107 for applying a high frequency voltage. The supplied reaction gas is injected and supplied from the shower nozzle toward the substrate to be processed. High frequency power supply 101, 10
The reaction gas supplied into the chamber is converted into plasma by the high-frequency voltage applied from 7, and the surface of the substrate to be processed is plasma-processed by the plasma.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このような通常の平行
平板電極を有するタイプのプラズマ処理装置は、ガスを
反応領域に供給するシャワーノズルがウェハに対して垂
直な方向にガスを導入しているため、解離エネルギーが
高い原料ガスを上部電極シャワーノズルから導入する
と、供給されるガスが被処理基板に対して垂直方向に導
入されるために、上部電極周辺のプラズマ密度の高い領
域にガスが滞在する時間が限られてしまい、十分に反応
性ガスの解離ができない。そのため、十分な成膜速度及
び膜質を得ることができない。つまり、プラズマが高密
度化されてもプラズマ処理の効率を上がらない場合があ
った。In such a plasma processing apparatus of the type having ordinary parallel plate electrodes, a shower nozzle for supplying a gas to a reaction region introduces a gas in a direction perpendicular to a wafer. Therefore, when a source gas having a high dissociation energy is introduced from the upper electrode shower nozzle, the supplied gas is introduced in a direction perpendicular to the substrate to be processed, so that the gas stays in a region with a high plasma density around the upper electrode. The reaction time is limited and the reactive gas cannot be sufficiently dissociated. Therefore, a sufficient film forming rate and film quality cannot be obtained. That is, even if the density of the plasma is increased, the efficiency of the plasma processing may not be improved.
【0005】また、平行平板型プラズマ処理装置におい
て、電極間のプラズマを高密度化するために、電極間の
間隔を狭くすることが有用であると考えられている。し
かし、電極間を狭めると、ウェハ中心部と周辺部での排
気性能が異なってしまい、ウェハ面内で圧力差が生じて
しまい面内均一性を向上させることが困難であった。ま
た、ウェハ周辺部は、下部電極の周辺部にあたるため、
電極間を狭くするとガスやプラズマの不均一性の影響が
顕著に生じ易く、ウェハ周辺部の成膜不均一性がウェハ
面内均一性の向上を妨げていた。本発明は、このような
事情によりなされたものであり、上部電極に取り付けた
ガス供給用シャワーノズルの構造を変えてガスを斜めに
導入して成膜速度と膜質の向上をはかり、また、成膜速
度の低いところに集中的に成膜ガスを導入し、成膜速度
の面内均ー性の向上が図れる平行平板型プラズマ処理装
置及びプラズマ処理方法を提供する。[0005] Further, in a parallel plate type plasma processing apparatus, it is considered that it is useful to reduce the interval between the electrodes in order to increase the density of plasma between the electrodes. However, when the distance between the electrodes is reduced, the exhaust performance differs between the central portion and the peripheral portion of the wafer, and a pressure difference occurs in the wafer surface, making it difficult to improve in-plane uniformity. Also, since the peripheral portion of the wafer corresponds to the peripheral portion of the lower electrode,
When the distance between the electrodes is reduced, the influence of non-uniformity of gas or plasma is apt to occur remarkably, and the non-uniformity of film formation at the peripheral portion of the wafer has hindered the improvement of the in-plane uniformity of the wafer. The present invention has been made under such circumstances, and the structure of the gas supply shower nozzle attached to the upper electrode has been changed to introduce a gas obliquely to improve the film formation rate and film quality. Provided are a parallel plate type plasma processing apparatus and a plasma processing method in which a film forming gas is intensively introduced into a place where a film speed is low, and an in-plane uniformity of a film forming speed can be improved.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、平行平板型プ
ラズマ処理装置において、上部電極に取り付けた反応ガ
スを供給するシャワーノズルの単位面積当たりの数をウ
ェハ面内で変化させること、シャワーノズルの開口面積
をウェハ面内で変化させること及びシャワーノズルの一
部をウェハ面に対して垂直より斜めにすることを特徴と
している。単位面積あたりのシャワーノズルの数を対向
するウェハ面内で変化させることによって成膜速度の低
いところに集中的に成膜ガスを導入し、成膜速度の面内
均ー性の向上が図られる。シャワーノズルの開口面積を
対向するウェハ面内で変化させることによりガス導入流
量を面内で変化させ、成膜速度の低いところに集中的に
成膜ガスを導入して成膜速度の面内均一性の向上が図ら
れる。また、シャワーノズルをウェハに対して垂直に導
入するだけではなく斜めに導入することによってその領
域の高密度プラズマ中に低い解離効率のガスを積極的に
滞在させガスを分解させて成膜速度と膜質の向上が図ら
れる。According to the present invention, in a parallel plate type plasma processing apparatus, the number of shower nozzles for supplying a reaction gas attached to an upper electrode per unit area is changed in a wafer surface. Is characterized in that the opening area of the shower nozzle is changed in the wafer surface and a part of the shower nozzle is inclined from the perpendicular to the wafer surface. By changing the number of shower nozzles per unit area in the opposing wafer surface, a film forming gas is intensively introduced to a place where the film forming speed is low, and the in-plane uniformity of the film forming speed is improved. . By changing the opening area of the shower nozzle in the opposing wafer surface, the gas introduction flow rate is changed in the surface, and the film forming gas is intensively introduced into a place where the film forming speed is low, so that the film forming speed is uniform in the surface. The performance is improved. In addition, by introducing the shower nozzle not only perpendicularly to the wafer but also obliquely, the gas with low dissociation efficiency stays actively in the high-density plasma in that region, and the gas is decomposed to improve the film formation speed and The film quality is improved.
【0007】すなわち、本発明のプラズマ処理装置は、
被処理基体を載置する下部電極と、前記下部電極と対向
配置された上部電極と、前記上部電極表面又は前記下部
電極表面に取り付けられ、前記下部電極又は前記上部電
極に対向配置された複数のガス導入口とを備え、前記複
数のガス導入口の単位面積あたりの数が前記上部電極の
面内位置に応じて異なると共に、前記下部電極と前記上
部電極との間に電圧を印加して、プラズマを発生させ、
このプラズマを利用して前記被処理基体に所定の処理を
施すことを特徴としている。前記ガス導入口の少なくと
も1つは、被処理基体に対して90度より大きい角度も
しくは90度より小さい角度を有するようにしても良
い。マグネトロン放電を利用して前記下部電極と前記上
部電極との間にプラズマを発生させるようにしても良
い。前記プラズマは、プラズマCVD処理を行うように
しても良い。前記上部電極もしくは前記下部電極には特
定の周波数を有する高周波電源が少なくとも1台接続さ
れているようにしても良い。前記上部電極もしくは前記
下部電極には異なる周波数を有する高周波電源が2台接
続されているようにしても良い。前記上部電極及び下部
電極には異なる高周波電源が接続されているようにして
も良い。That is, the plasma processing apparatus of the present invention
A lower electrode on which the substrate to be processed is mounted, an upper electrode disposed opposite to the lower electrode, and a plurality of upper electrodes attached to the upper electrode surface or the lower electrode surface and disposed opposite the lower electrode or the upper electrode. With a gas inlet, the number per unit area of the plurality of gas inlets varies depending on the in-plane position of the upper electrode, applying a voltage between the lower electrode and the upper electrode, Generates plasma,
A predetermined process is performed on the substrate to be processed using the plasma. At least one of the gas inlets may have an angle larger than 90 degrees or smaller than 90 degrees with respect to the substrate to be processed. Plasma may be generated between the lower electrode and the upper electrode using a magnetron discharge. The plasma may be subjected to a plasma CVD process. At least one high-frequency power source having a specific frequency may be connected to the upper electrode or the lower electrode. Two high frequency power supplies having different frequencies may be connected to the upper electrode or the lower electrode. Different high frequency power supplies may be connected to the upper electrode and the lower electrode.
【0008】前記異なる高周波電源は、それぞれ異なる
周波数を有するようにしても良い。前記下部電極には載
置した被処理基体を加熱する機構、加熱及び冷却する機
構もしくは冷却する機構を有するようにしても良い。前
記ガス導入口のガス導入流量は、前記上部電極の面内位
置に応じて異なるようにしても良い。本発明のプラズマ
処理方法は、前記プラズマ装置を使用してプラズマCV
D処理を行う処理方法において、前記被処理基体が収容
された反応容器内には、原料ガスとしてSiF4 と02
あるいはSiF4 と02 及びSiH4 をガス導入用ノズ
ルから供給し、この反応容器内で放電を励起して、前記
被処理基体上にSi、0、Fを主成分とする絶縁膜を堆
積させることを特徴としている。The different high-frequency power supplies may have different frequencies. The lower electrode may have a mechanism for heating the substrate to be processed, a mechanism for heating and cooling, or a mechanism for cooling. The gas introduction flow rate of the gas introduction port may be different depending on the in-plane position of the upper electrode. In the plasma processing method of the present invention, a plasma CV
In the treatment method for performing the D treatment, SiF 4 and O 2 as source gases are contained in a reaction vessel containing the substrate to be treated.
Alternatively, SiF 4 and O 2 and SiH 4 are supplied from a gas introduction nozzle, and discharge is excited in the reaction vessel to deposit an insulating film containing Si, 0, and F as main components on the substrate to be processed. It is characterized by:
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して発明の実施
の形態を説明する。まず、図1及び図2を参照して第1
の実施例を説明する。図1は、本発明のプラズマCVD
装置の模式的な概略断面図である。図において、反応室
(チャンバ)11は、真空排気口6を持っており、気密
を保持することができるようになっている。チャンバ1
1上部の上蓋は、上部電極4を支持している。また、マ
グネトロン放電を発生させるための磁石5がチャンバ側
面に設置されている。上部電極4は、上面から下面に貫
通する微小孔3を多数有する円盤状のシャワーノズルを
有している。上部電極4には高周波電圧を印加する高周
波電源1が設けられている。下部電極8は、支柱12に
より支持されており、この支柱は昇降可能に構成されて
いて電極間の間隔を適宜変更することができる。また、
支柱12の上部に設置された下部電極8内には温度を一
定に保つために冷却剤を循環させる冷却パイプとヒータ
ー9が内蔵されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, referring to FIG. 1 and FIG.
An example will be described. FIG. 1 shows the plasma CVD of the present invention.
It is a typical schematic sectional view of an apparatus. In the figure, a reaction chamber (chamber) 11 has a vacuum exhaust port 6 so that airtightness can be maintained. Chamber 1
The upper cover 1 supports the upper electrode 4. Further, a magnet 5 for generating a magnetron discharge is provided on a side surface of the chamber. The upper electrode 4 has a disk-shaped shower nozzle having a large number of fine holes 3 penetrating from the upper surface to the lower surface. The upper electrode 4 is provided with a high-frequency power supply 1 for applying a high-frequency voltage. The lower electrode 8 is supported by a column 12, and the column is configured to be able to move up and down, so that the distance between the electrodes can be changed as appropriate. Also,
A cooling pipe and a heater 9 for circulating a coolant in order to keep the temperature constant are built in the lower electrode 8 installed on the upper part of the column 12.
【0010】また、下部電極8の上にはシリコンウェハ
などの被処理基板10と、基板支持部との熱伝導を保つ
ため静電力により被処理基板10をチャックする静電チ
ャック機構(図示しない)が設けられている。下部電極
8は、支柱12を介して高周波電圧を印加する高周波電
源7を備えている。上部電極4は、ガス供給パイプ2に
接続されており、チャンバ11内に供給される反応ガス
は、ガス供給パイプ2からシャワーノズルの微小孔3よ
り被処理基板10に向けて噴射される。図2は、図1に
示すシャワーノズルの微小孔3部分を拡大した部分断面
図である。下部電極8と上部電極4間のチャンバ内空間
11′のシャワーノズルを含んだ詳細な構成が示されて
いる。図2に示す様に、ガス供給用シャワーノズル13
は、対向して配置された被処理基板であるウェハ16に
対して垂直方向を向いたノズルではなく、任意の角度に
0゜から180゜までの範囲でガス流入角度が設定され
たノズルを使用している。上部電極面内での単位面積あ
たりのガス供給用ノズル13の数及びノズルからのガス
導入量も上部電極面内(すなわち、対向するウェハ面
内)位置に応じて任意に設定されている。例えば、シャ
ワーノズル13の開口面積を変化させてガス導入量のコ
ントロールが可能である。図2は、シャワーノズル13
のガス供給方向を一定とし、上部電極4面内での単位面
積あたりのガスノズルの数を一定とし、且つガスノズル
からのガス導入量を一定とした場合の例である。On the lower electrode 8, an electrostatic chuck mechanism (not shown) for chucking the substrate 10 by electrostatic force to maintain heat conduction between the substrate 10 such as a silicon wafer and the substrate support. Is provided. The lower electrode 8 includes a high-frequency power supply 7 for applying a high-frequency voltage via the support 12. The upper electrode 4 is connected to the gas supply pipe 2, and the reaction gas supplied into the chamber 11 is jetted from the gas supply pipe 2 toward the substrate 10 through the minute holes 3 of the shower nozzle. FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view of the small hole 3 of the shower nozzle shown in FIG. A detailed configuration including a shower nozzle in a space 11 'in the chamber between the lower electrode 8 and the upper electrode 4 is shown. As shown in FIG. 2, the gas supply shower nozzle 13
Uses a nozzle whose gas inflow angle is set at an arbitrary angle in the range of 0 ° to 180 °, instead of a nozzle that is directed perpendicularly to the wafer 16 that is the substrate to be processed, which is disposed oppositely. are doing. The number of gas supply nozzles 13 per unit area in the upper electrode surface and the amount of gas introduced from the nozzles are also arbitrarily set according to the position in the upper electrode surface (that is, in the opposed wafer surface). For example, it is possible to control the gas introduction amount by changing the opening area of the shower nozzle 13. FIG. 2 shows the shower nozzle 13.
This is an example in which the gas supply direction is constant, the number of gas nozzles per unit area in the surface of the upper electrode 4 is constant, and the amount of gas introduced from the gas nozzle is constant.
【0011】次に、図1及び図2を参照してプラズマ処
理装置の動作を説明する。具体的には、この処理装置に
よって弗素(F)を含有したシリコン酸化膜(低誘電率
化膜)を堆積させるプラズマCVD成膜を説明する。ま
ず、排気口6を介してチャンバ11を真空に排気する。
次に、被処理基体であるシリコンウェハ16を下部電極
8の支持台上に設置し、抵抗加熱ヒータ9を用いて所望
の処理温度(370℃)に加熱した後、ガス供給用シャ
ワーノズル13から弗素添加シリコン酸化膜(F:Si
O2 )を形成するための原料ガスを導入する。原料ガス
として、SiF4 とO2 をそれぞれ、20sccm、1
00sccm導入し、圧力30mTorrで放電を行っ
てプラズマCVD法で弗素添加SiO2 膜を堆積させ
る。放電は、上部電極4に対して高周波電圧を印加する
高周波電源1からの3000Wで行う。その際、スパッ
タリングを効果的に行うため、シリコンウェハにDCバ
イアスを印加する高周波電源7に300Wを出力させ
た。上部電極4には、27.12MHzの周波数の高周
波電圧を印加し、下部電極8には、2MHzの周波数の
高周波電圧を印加した。磁石の強度は、120ガウス
(Gauss)である。Next, the operation of the plasma processing apparatus will be described with reference to FIGS. More specifically, a description will be given of a plasma CVD film deposition for depositing a silicon oxide film (low dielectric constant film) containing fluorine (F) by this processing apparatus. First, the chamber 11 is evacuated to a vacuum through the exhaust port 6.
Next, the silicon wafer 16 as the substrate to be processed is placed on the support for the lower electrode 8 and heated to a desired processing temperature (370 ° C.) using the resistance heater 9, and then the gas is supplied from the shower nozzle 13 for gas supply. Fluorine-doped silicon oxide film (F: Si
A source gas for forming O 2 ) is introduced. As source gas, SiF 4 and O 2 were respectively 20 sccm, 1
Then, discharge is performed at a pressure of 30 mTorr, and a fluorine-added SiO 2 film is deposited by a plasma CVD method. The discharge is performed at 3000 W from the high frequency power supply 1 that applies a high frequency voltage to the upper electrode 4. At that time, in order to perform sputtering effectively, 300 W was output from the high frequency power supply 7 for applying a DC bias to the silicon wafer. A high frequency voltage having a frequency of 27.12 MHz was applied to the upper electrode 4, and a high frequency voltage having a frequency of 2 MHz was applied to the lower electrode 8. The strength of the magnet is 120 Gauss.
【0012】上記条件下で電極間に発生したプラズマ領
域は、図2にあるように高密度プラズマ領域14と低密
度プラズマ領域15となる。高密度プラズマ領域14は
上部電極4近傍に集中し、シリコンウェハ16近傍には
低密度プラズマ領域15が形成される。ここで、ガス流
入方向がウェハ16の対向する面に対して垂直方向でな
く斜めになっているので、ガスがウェハ16に到達する
までの高密度領域14に曝されている時間が長くなる。
ウェハ16に対してガスを垂直方向に導入すると、ガス
がウェハ16に到達するまでの高密度領域14に曝され
る時間は、斜めに導入するより小さくなる。したがっ
て、このウェハに到達するまでの高密度領域に曝される
時間が長くなる作用により、解離効率の低いSiF4 ガ
スの解離効率が向上して効率良く弗素添加シリコン酸化
膜が堆積される。このように、チャンバ内に導入される
ガスのプラズマ中での解離効率に応じてガス導入方向を
変化させることにより、ウェハ(低密度プラズマ領域)
に達するまでのガスの分解効率が向上し、成膜速度が向
上する。上記成膜条件で実験を行った結果、ガス導入方
向がすべてウェハに対して垂直であるノズルを使用し、
同一の成膜条件で行った従来の実験結果と比較して30
%程度の成膜速度の向上が確認された。The plasma regions generated between the electrodes under the above conditions are a high-density plasma region 14 and a low-density plasma region 15 as shown in FIG. The high-density plasma region 14 is concentrated near the upper electrode 4, and the low-density plasma region 15 is formed near the silicon wafer 16. Here, since the gas inflow direction is not perpendicular but oblique to the facing surface of the wafer 16, the time during which the gas is exposed to the high-density region 14 before reaching the wafer 16 increases.
When the gas is introduced vertically to the wafer 16, the time that the gas is exposed to the high-density region 14 before reaching the wafer 16 is less than when the gas is introduced obliquely. Therefore, the effect of prolonging the time of exposure to the high-density region until reaching the wafer increases the dissociation efficiency of the SiF 4 gas having a low dissociation efficiency, and the fluorine-added silicon oxide film is deposited efficiently. Thus, by changing the gas introduction direction according to the dissociation efficiency of the gas introduced into the chamber in the plasma, the wafer (low-density plasma region)
, The gas decomposition efficiency until the gas reaches the temperature is improved, and the film forming speed is improved. As a result of conducting an experiment under the above film formation conditions, a nozzle whose gas introduction direction is all perpendicular to the wafer was used,
Compared with the result of a conventional experiment performed under the same film forming conditions, 30
It was confirmed that the deposition rate was improved by about%.
【0013】また、上記成膜条件で実験を行った結果、
成膜中の原子組成比を蛍光X線で評価すると、化学量論
的組成に則った弗素添加シリコン酸化膜(SiO2 )が
形成されていた。また、弗素(F)濃度12.0原子%
程度の膜を成膜1週間後にFT−IR測定したところ、
成膜中に水分が吸収されたことを示す3800cm−1
付近のSi−OH,H−OHの結合ピ−クはみられなか
った。膜の安定性を吸湿性の観点から考慮すると、非常
に安定な弗素添加シリコン酸化膜でると考えられる。こ
のようにプラズマCVD装置によって堆積膜の十分な成
膜速度及び膜質を得ることが可能になる。従来の方法で
は、SiF4 ガスの十分な解離が行われず、膜中の原子
組成比を蛍光X線で評価すると、化学量論的組成である
場合に期待されるSi原子数より過剰のSiが成膜中に
存在し、同一のF濃度を添加したSi02 膜と比較して
比誘電率の上昇を招いていた。F濃度12.0原子%程
度の膜を成膜1週間後にFT−IR測定を行ったところ
成膜中に水分が吸収されたことを示す3800cm−1
付近のSi−OH,H−OHの結合ピ−クが見られた。
膜の安定性を吸湿性の観点から考慮すると、非常に不安
定な膜と考えられる。Further, as a result of conducting an experiment under the above film forming conditions,
When the atomic composition ratio during the film formation was evaluated by X-ray fluorescence, a fluorine-added silicon oxide film (SiO 2 ) was formed according to the stoichiometric composition. The fluorine (F) concentration is 12.0 atomic%.
FT-IR measurement one week after film formation of about
3800 cm −1 indicating that moisture was absorbed during film formation
No bonding peak of Si-OH and H-OH in the vicinity was observed. Considering the stability of the film from the viewpoint of hygroscopicity, it is considered to be a very stable fluorine-doped silicon oxide film. As described above, it is possible to obtain a sufficient deposition rate and film quality of the deposited film by the plasma CVD apparatus. In the conventional method, sufficient dissociation of the SiF 4 gas is not performed, and when the atomic composition ratio in the film is evaluated by X-ray fluorescence, the excess Si exceeds the expected number of Si atoms in the case of a stoichiometric composition. There was an increase in the relative dielectric constant as compared with the SiO 2 film which was present during the film formation and to which the same F concentration was added. FT-IR measurement was performed one week after the formation of a film having an F concentration of about 12.0 atomic%, and it was 3800 cm -1 indicating that moisture was absorbed during the film formation.
Near peaks of Si-OH and H-OH were observed.
Considering the stability of the film from the viewpoint of hygroscopicity, it is considered to be a very unstable film.
【0014】そのほか、SiH4 と02 ガスあるいはS
iF4 と02 及びSiH4 ガスでも同様の効果が得られ
た。また、上部電極4に対して高周波電源1の高周波電
圧とは異なる周波数の高周波電圧を印可することによっ
て、さらに成膜速度の改善があることが分かった。ま
た、下部電極8に対して高周波電源7の高周波電圧とは
異なる周波数の高周波電圧を印可することによって、さ
らに膜質の改善が図れることが分かった。In addition, SiH 4 and O 2 gas or S
Similar effects were obtained with iF 4 , O 2 and SiH 4 gas. It was also found that the application of a high-frequency voltage having a frequency different from the high-frequency voltage of the high-frequency power supply 1 to the upper electrode 4 further improved the film forming speed. It was also found that the film quality could be further improved by applying a high-frequency voltage having a frequency different from the high-frequency voltage of the high-frequency power supply 7 to the lower electrode 8.
【0015】次に、図3を参照して第2の実施例を説明
する。図3は、図1に示すシャワーノズルの微小孔3部
分を拡大した部分断面図である。すなわち、下部電極8
と上部電極4間のチャンバ内空間11′のシャワーノズ
ルを含んだ詳細な構成が示されている。図3に示す様
に、ガス供給用シャワーノズル17は、対向して配置さ
れた被処理基板であるシリコンウェハ20に対して垂直
方向を向いたノズルだけではなく、任意の角度にに0゜
から180゜までの範囲でガス流入角度が設定されたノ
ズルを使用している。上部電極面内での単位面積あたり
のガス供給用ノズル17の数及びノズルからのガス導入
量も上部電極面内(すなわち、対向するウェハ面内)位
置に応じて任意に設定されている。例えば、シャワーノ
ズル17の開口面積を変化させてガス導入量のコントロ
ールが可能である。図3に示す実施例では、上部電極4
に取り付けられたガス供給用シャワーノズル17を用い
てガス導入方向もしくはガス供給方向を上部電極4の中
心部分と周辺部分で角度を任意に変えるが可能になる。Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view of the small hole 3 of the shower nozzle shown in FIG. That is, the lower electrode 8
A detailed configuration including a shower nozzle in a space 11 'in the chamber between the upper electrode 4 and the upper electrode 4 is shown. As shown in FIG. 3, the gas supply shower nozzle 17 is not limited to a nozzle oriented in a vertical direction with respect to a silicon wafer 20 which is a substrate to be processed, which is disposed facing the gas supply nozzle 17, and is formed at an arbitrary angle from 0 °. A nozzle having a gas inflow angle set up to 180 ° is used. The number of gas supply nozzles 17 per unit area in the upper electrode surface and the amount of gas introduced from the nozzles are also arbitrarily set according to the position in the upper electrode surface (that is, in the opposed wafer surface). For example, it is possible to control the gas introduction amount by changing the opening area of the shower nozzle 17. In the embodiment shown in FIG.
The gas supply direction or the gas supply direction can be arbitrarily changed between the central portion and the peripheral portion of the upper electrode 4 by using the gas supply shower nozzle 17 attached to the upper electrode 4.
【0016】この実施例のように、チャンバ内に導入さ
れる反応ガスのプラズマ中での解離効率に応じてガス導
入方向もしくはガス供給方向を変化させることにより、
シリコンウェハもしくは低密度プラズマ領域19(上部
電極近傍は、高密度プラズマ領域18になっている)に
達するまでのガスの分解効率が向上して成膜速度が向上
する。As in this embodiment, by changing the gas introduction direction or the gas supply direction according to the dissociation efficiency of the reaction gas introduced into the chamber in the plasma,
The decomposition efficiency of the gas until reaching the silicon wafer or the low-density plasma region 19 (the high-density plasma region 18 near the upper electrode) is improved, and the film forming speed is improved.
【0017】次に、図4を参照して第3の実施例を説明
する。図4は、図1に示すシャワーノズルの微小孔3部
分を拡大した部分断面図である。すなわち、下部電極8
と上部電極4間のチャンバ内空間11′のシャワーノズ
ルを含んだ詳細な構成が示されている。図4に示す様
に、ガス供給用シャワーノズル21は、対向して配置さ
れた被処理基板であるシリコンウェハ24に対して垂直
方向を向いており、上部電極4の面内の単位面積あたり
の数を場所によって変えることやシャワーノズル21の
開口面積を場所によって変えている。上部電極4近傍に
は高密度プラズマ領域22が形成されており、下部電極
8及びウェハ24の近傍には低密度プラズマ領域23が
形成されている。シャワーノズル21の開口面積を変化
させてガス導入量のコントロールを行う。ガス導入量を
多くするために、シャワーノズル21の単位面積あたり
の数を大きくすることやシャワーノズル21の開口面積
の大きさを上部電極4の中心部にくらべて周辺部で大き
くすることにより、成膜速度の改善のみならず、シリコ
ンウェハ24全面での成膜速度の分布特性が向上し、従
来の構造のガス導入口を使用した場合と比較して成膜速
度が均一化する。Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an enlarged partial cross-sectional view of the small hole 3 of the shower nozzle shown in FIG. That is, the lower electrode 8
A detailed configuration including a shower nozzle in a space 11 ′ in the chamber between the electrode and the upper electrode 4 is shown. As shown in FIG. 4, the gas supply shower nozzle 21 is oriented in a vertical direction with respect to a silicon wafer 24 which is a substrate to be processed, which is disposed opposite to the gas supply shower nozzle 21. The number varies depending on the location, and the opening area of the shower nozzle 21 varies depending on the location. A high-density plasma region 22 is formed near the upper electrode 4, and a low-density plasma region 23 is formed near the lower electrode 8 and the wafer 24. The gas introduction amount is controlled by changing the opening area of the shower nozzle 21. In order to increase the gas introduction amount, by increasing the number per unit area of the shower nozzle 21 or by increasing the size of the opening area of the shower nozzle 21 in the peripheral portion compared to the central portion of the upper electrode 4, Not only the film forming speed is improved, but also the distribution characteristics of the film forming speed over the entire surface of the silicon wafer 24 are improved, and the film forming speed is made uniform as compared with the case where a gas inlet having a conventional structure is used.
【0018】次に、図5乃至図7を参照して第4の実施
例を説明する。図5は、本発明のプラズマ処理装置の模
式的な概略断面図及びこの断面図のA部分の拡大断面
図、図6は、シャワーノズルが配置されたプラズマ処理
装置の上部電極平面図、図7は、シャワーノズルが配置
されたプラズマ処理装置の上部電極の他の例を示す平面
図及びこの平面図のB部分の拡大断面図である。例え
ば、図2に示すように、反応ガスに対する高周波電圧の
印加により発生する上部及び下部電極間のプラズマ領域
は、上部電極4の近傍に高密度プラズマ領域14が集中
し、下部電極8の近傍は、低密度プラズマ状態(15)
になっている。この高密度プラズマ領域14は、均一な
厚さであるように描いてあるが、実際は、チャンバ外周
部は、排気口などがあり、圧力が低いのでプラズマ放電
効率が悪く、したがって、高密度プラズマ領域14は、
周辺部が薄い形状になっている。図5に示すプラズマ処
理装置では、上記高密度プラズマ処理領域の形状に対応
して、上部電極44外周部の下部電極48との間の距離
は、内周部の下部電極48との間の距離より短くなって
いる。つまり、上部電極44は、ウェハ42と対向する
面が凹レンズ状に中央が凹んでいる。Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 5 is a schematic schematic cross-sectional view of the plasma processing apparatus of the present invention and an enlarged cross-sectional view of a portion A of the cross-sectional view. FIG. 6 is a plan view of an upper electrode of the plasma processing apparatus provided with a shower nozzle. FIG. 3 is a plan view showing another example of the upper electrode of the plasma processing apparatus in which the shower nozzle is arranged, and an enlarged cross-sectional view of a portion B in the plan view. For example, as shown in FIG. 2, a high-density plasma region 14 is concentrated in the vicinity of the upper electrode 4 in a plasma region between the upper and lower electrodes generated by application of a high-frequency voltage to the reaction gas, and a region in the vicinity of the lower electrode 8 is , Low-density plasma state (15)
It has become. Although the high-density plasma region 14 is drawn to have a uniform thickness, in reality, the outer peripheral portion of the chamber has an exhaust port and the like, and the pressure is low, so that the plasma discharge efficiency is poor. 14 is
The periphery has a thin shape. In the plasma processing apparatus shown in FIG. 5, the distance between the upper electrode 44 and the lower electrode 48 at the outer peripheral portion is equal to the distance between the inner electrode and the lower electrode 48 corresponding to the shape of the high-density plasma processing region. It is shorter. That is, the surface of the upper electrode 44 facing the wafer 42 is concave at the center like a concave lens.
【0019】図5(a)において、反応室(チャンバ)
は、真空排気口を持ち、気密状態になっている。上蓋に
は上部電極44が取り付けられている。マグネトロン放
電のための磁石(図示せず)は、チャンバ側面に設置さ
れている。上部電極44は、上面から下面に貫通する微
小孔を多数有する円盤状のシャワーノズルを有してい
る。上部電極44に対して高周波電圧を印加する高周波
電源41が設けられている。下部電極48は、支柱によ
り支持されている。この支柱は、昇降可能に構成されて
いて、電極間の間隔を変更することができるようになっ
ている。下部電極48上にはシリコンウェハ42が載置
され、基板支持部との熱伝導を保つため静電力によりシ
リコンウェハをチャックする静電チャック機構が設けら
れている。また、下部電極48には高周波電圧を印加す
る高周波電源47が設けられている。供給される反応ガ
スは、シャワーノズルから被処理基板に向けて噴射され
て供給される。高周波電源41、47から印加された高
周波電圧によってチャンバ内に供給された反応ガスがプ
ラズマ化され、このプラズマによってシリコンウェハの
表面がプラズマ処理される。In FIG. 5A, a reaction chamber (chamber) is shown.
Has a vacuum exhaust port and is airtight. An upper electrode 44 is attached to the upper lid. A magnet (not shown) for magnetron discharge is provided on the side of the chamber. The upper electrode 44 has a disk-shaped shower nozzle having many small holes penetrating from the upper surface to the lower surface. A high-frequency power supply 41 for applying a high-frequency voltage to the upper electrode 44 is provided. The lower electrode 48 is supported by columns. The column is configured to be able to move up and down, so that the distance between the electrodes can be changed. The silicon wafer 42 is mounted on the lower electrode 48, and an electrostatic chuck mechanism for chucking the silicon wafer by electrostatic force is provided to maintain heat conduction with the substrate support. The lower electrode 48 is provided with a high frequency power supply 47 for applying a high frequency voltage. The supplied reaction gas is injected and supplied from the shower nozzle toward the substrate to be processed. The reaction gas supplied into the chamber is converted into plasma by the high-frequency voltage applied from the high-frequency power supplies 41 and 47, and the surface of the silicon wafer is plasma-processed by the plasma.
【0020】従来の平行平板電極を有するタイプのプラ
ズマ処理装置は、ガスを反応領域に供給するシャワーノ
ズルがウェハに対して垂直な方向にガスを導入している
ため、解離エネルギーが高い原料ガスを上部電極シャワ
ーノズルから導入すると、供給されるガスがウェハに対
して垂直方向に導入されるために、上部電極周辺のプラ
ズマ密度の高い領域にガスが滞在する時間が限られてし
まい、十分に反応性ガスの解離ができない。そのため、
十分な成膜速度及び膜質を得ることができない。つま
り、プラズマが高密度化されてもプラズマ処理の効率を
上がらない場合があった。また、平行平板型プラズマ処
理装置において、電極間のプラズマを高密度化するため
に、電極間の間隔を狭くすることが有用であると考えら
れている。しかし電極間を狭めると、ウェハ中心部と周
辺部での排気性能が異なってしまい、ウェハ面内で圧力
差が生じてしまい面内均一性を向上させることが困難で
あった。また、ウェハ周辺部は、下部電極の周辺部にあ
たるため、電極間を狭くするとガスやプラズマの不均一
性の影響が顕著に生じ易く、ウェハ周辺部の成膜不均一
性がウェハ面内均一性の向上を妨げていた。In a conventional plasma processing apparatus having a parallel plate electrode, a shower nozzle for supplying a gas to a reaction region introduces the gas in a direction perpendicular to the wafer, so that a source gas having a high dissociation energy is supplied. When the gas is introduced from the upper electrode shower nozzle, the supplied gas is introduced in a direction perpendicular to the wafer, so that the gas stays in a region with a high plasma density around the upper electrode for a limited time, resulting in a sufficient reaction. Gas cannot be dissociated. for that reason,
Sufficient film forming rate and film quality cannot be obtained. That is, even if the density of the plasma is increased, the efficiency of the plasma processing may not be improved. Further, in a parallel plate type plasma processing apparatus, it is considered that it is useful to reduce the interval between the electrodes in order to increase the density of plasma between the electrodes. However, when the distance between the electrodes is narrowed, the exhaust performance at the central portion and the peripheral portion of the wafer differ, and a pressure difference occurs in the wafer surface, and it is difficult to improve the in-plane uniformity. In addition, since the peripheral portion of the wafer corresponds to the peripheral portion of the lower electrode, if the distance between the electrodes is reduced, the influence of gas and plasma non-uniformity tends to be remarkable. Was hindering improvement.
【0021】そこで、図5(b)に示すように、この実
施例では、供給される反応ガスの滞在を長くするため
に、先端部分がウェハ42と垂直に対向していない、ウ
ェハの垂線と角度を持ったシャワーノズル45と、ウェ
ハと垂直に対向するシャワーノズル43とを用いてい
る。上部電極44の周辺部分には先端がウェハ42の内
部に向いているウェハの垂線と角度を持ったシャワーノ
ズル45が設けられ、これより内部にはウェハと垂直に
対向するシャワーノズル43が設けられている。図6
は、この上部電極のウェハに対向する面の平面図であ
る。シャワーノズル43、45は、等間隔に同心円状に
配置形成されている。このシャワーノズルの配置構造に
より電極間に形成される高密度プラズマ領域は上部電極
のどの領域でも均一にしかも厚く形成される。この実施
例では、図7に示すように、シャワーノズルの形状及び
配置を考慮して、さらに均一な高密度プラズマ領域を形
成することができる。Therefore, as shown in FIG. 5B, in this embodiment, in order to prolong the stay of the supplied reactant gas, the front end portion is not perpendicularly opposed to the wafer 42 and is perpendicular to the wafer 42. The shower nozzle 45 having an angle and the shower nozzle 43 vertically facing the wafer are used. At the periphery of the upper electrode 44, there is provided a shower nozzle 45 having an angle with respect to the perpendicular of the wafer whose tip is directed to the inside of the wafer 42, and a shower nozzle 43 vertically opposed to the wafer is provided inside the shower nozzle 45. ing. FIG.
FIG. 4 is a plan view of a surface of the upper electrode facing the wafer. The shower nozzles 43 and 45 are formed concentrically at equal intervals. Due to the arrangement of the shower nozzle, the high-density plasma region formed between the electrodes is uniformly and thickly formed in any region of the upper electrode. In this embodiment, as shown in FIG. 7, a more uniform high-density plasma region can be formed in consideration of the shape and arrangement of the shower nozzle.
【0022】このプラズマ処理装置は、シャワーノズル
51、52、53を備えた上部電極54とこれに対向
し、例えば、シリコンウェハ55が載置された下部電極
58を有している。上部電極54の周辺部分は、ガス導
入量を多くするために、シャワーノズル51の単位面積
あたりの数を多くし、またシャワーノズル51の開口面
積を大きくし、シャワーノズル51のガス導入方向もし
くはガス供給方向を上部電極4の内部方向を向くように
中心部分と周辺部分で角度を任意に変えている。中心部
分のシャワーノズル53は、ウェハ55にほぼ垂直に対
向している。この実施例のように、チャンバ内に導入さ
れる反応ガスのプラズマ中での解離効率に応じてガス導
入方向もしくはガス供給方向を変化させることにより、
シリコンウェハもしくは低密度プラズマ領域に達するま
でのガスの分解効率が向上して成膜速度が向上する。シ
ャワーノズルの単位面積あたりの数を大きくすることや
シャワーノズルの開口面積の大きさを上部電極の中心部
にくらべて周辺部で大きくすることにより、成膜速度の
改善のみならず、シリコンウェハ55全面での成膜速度
の分布特性が向上し、図8のような従来構造のガス導入
口を使用した場合と比較して成膜速度が均一化する。This plasma processing apparatus has an upper electrode 54 having shower nozzles 51, 52 and 53, and a lower electrode 58 opposed thereto, for example, on which a silicon wafer 55 is placed. In order to increase the gas introduction amount, the peripheral portion of the upper electrode 54 increases the number per unit area of the shower nozzle 51, and also increases the opening area of the shower nozzle 51. The angle is arbitrarily changed between the central portion and the peripheral portion so that the supply direction is directed toward the inside of the upper electrode 4. The shower nozzle 53 at the center is substantially perpendicular to the wafer 55. As in this embodiment, by changing the gas introduction direction or the gas supply direction according to the dissociation efficiency of the reaction gas introduced into the chamber in the plasma,
The efficiency of gas decomposition until reaching the silicon wafer or the low-density plasma region is improved, and the film formation speed is improved. Increasing the number of shower nozzles per unit area and increasing the size of the opening area of the shower nozzle in the peripheral portion of the upper electrode compared to the central portion of the upper electrode not only improve the film forming speed but also improve the silicon wafer 55. The distribution characteristics of the film forming speed over the entire surface are improved, and the film forming speed is made uniform as compared with the case where the gas inlet having the conventional structure as shown in FIG. 8 is used.
【0023】以上、各実施例で説明したように、電極間
を狭くすると、ウェハ周辺部はガスやプラズマの不均一
性をうけ成膜速度の分布特性が悪くなる。そこで上部電
極の周辺部で、ガス導入方向角度を大きくし、シャワー
ノズルの単位面積あたりの数を大きくし、シャワーノズ
ルの開口面積を大きくするなどしてガス導入流量を増や
すことによって、8インチ径のシリコンウェハ上に成膜
した場合には、面内の成膜速度のばらつきが偏差で示す
と5であったものが2に改善された。また、成膜後のF
濃度もシリコンウェハの中心部と周辺部分で12.0原
子%に制御することが可能になり、面内での成膜膜質の
バラツキが減少した。As described in each of the embodiments, when the distance between the electrodes is reduced, the peripheral portion of the wafer suffers from non-uniformity of gas and plasma, so that the distribution characteristic of the film forming speed deteriorates. Therefore, in the peripheral portion of the upper electrode, the gas introduction direction angle is increased, the number of shower nozzles per unit area is increased, the opening area of the shower nozzle is increased, and the gas introduction flow rate is increased to increase the 8 inch diameter. When the film was formed on the silicon wafer of No. 5, the dispersion of the in-plane film formation rate was 5 as a deviation, but was improved to 2. In addition, F
The concentration can be controlled to 12.0 atomic% in the central part and the peripheral part of the silicon wafer, and the variation in the quality of the film formed in the plane is reduced.
【0024】[0024]
【発明の効果】本発明は、以上の構成により、上部電極
の単位面積あたりのシャワーノズルの数を面内で変化さ
せることによって成膜速度の低いところに集中的に成膜
ガスを導入することができる、シャワーノズルの開口面
積を面内で変化させることでガス導入流量を面内で変化
させ、成膜速度の低いところに集中的に成膜ガスを導入
することができる、シャワーノズルをウェハに対して垂
直に導入するだけではなく斜めに導入することによっ
て、高密度プラズマ中に低い解離効率のガスを積極的に
滞在させガスを分解することができる等の作用により、
成膜速度と膜質の向上と、それらのシリコンウエハ全面
での分布特性の向上が実現される。According to the present invention, the number of shower nozzles per unit area of the upper electrode is changed in-plane by the above-described structure, thereby introducing a film-forming gas intensively at a low film-forming speed. By changing the opening area of the shower nozzle in the plane, the gas introduction flow rate can be changed in the plane, and the film forming gas can be intensively introduced to a place where the film forming speed is low. By introducing not only vertically but also obliquely to the gas, the gas with low dissociation efficiency can actively stay in the high-density plasma and the gas can be decomposed.
It is possible to improve the film forming speed and the film quality, and to improve the distribution characteristics of the silicon wafer over the entire surface.
【図1】本発明のプラズマCVD装置の模式的な概略断
面図。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically illustrating a plasma CVD apparatus of the present invention.
【図2】図1に示すシャワーノズルの微小孔3部分を拡
大した部分断面図。FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view of a small hole 3 of the shower nozzle shown in FIG.
【図3】図1に示すシャワーノズルの微小孔3部分を拡
大した部分断面図。FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view of a small hole 3 of the shower nozzle shown in FIG. 1;
【図4】図1に示すシャワーノズルの微小孔3部分を拡
大した部分断面図。FIG. 4 is an enlarged partial cross-sectional view of a small hole 3 of the shower nozzle shown in FIG.
【図5】本発明のプラズマ処理装置の模式的な概略断面
図及びこの断面図のA部分の拡大断面図。FIG. 5 is a schematic schematic cross-sectional view of the plasma processing apparatus of the present invention and an enlarged cross-sectional view of a portion A in the cross-sectional view.
【図6】本発明のシャワーノズルが配置されたプラズマ
処理装置の上部電極平面図。FIG. 6 is a plan view of an upper electrode of the plasma processing apparatus provided with the shower nozzle of the present invention.
【図7】本発明のシャワーノズルが配置されたプラズマ
処理装置の上部電極の他の例を示す平面図及びこの平面
図のB部分の拡大断面図。FIG. 7 is a plan view showing another example of the upper electrode of the plasma processing apparatus provided with the shower nozzle of the present invention, and an enlarged cross-sectional view of a portion B in this plan view.
【図8】従来のプラズマ処理装置の概略断面図。FIG. 8 is a schematic sectional view of a conventional plasma processing apparatus.
1、7、41、47、101、107・・・高周波電
源、2・・・ガス供給パイプ、 3・・・微小孔、
4、44、54、104・・・上部電極、 5・・・
磁石、6・・・排気口、 8、48、58、108・
・・下部電極、9・・・ヒータ、 10、16、2
0、24、42、55、110・・・ウェハ(被処理基
板)、 11・・・反応室(チャンバ)、11′・・
・チャンバ内空間、 12・・・支柱、13、17、
43、45、51、52、53・・・シャワーノズル、
14、18、22・・・高密度プラズマ領域、15、1
9、23・・・低密度プラズマ領域。1, 7, 41, 47, 101, 107: high frequency power supply, 2: gas supply pipe, 3: micro hole,
4, 44, 54, 104 ... upper electrode, 5 ...
Magnet, 6 ... exhaust port, 8, 48, 58, 108
..Lower electrodes, 9, heaters, 10, 16, 2
0, 24, 42, 55, 110 ... wafer (substrate to be processed), 11 ... reaction chamber (chamber), 11 '...
・ Chamber space, 12 ・ ・ ・ Struts, 13, 17,
43, 45, 51, 52, 53 ... shower nozzle,
14, 18, 22 ... high-density plasma region, 15, 1
9, 23 ... low density plasma region.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 AA04 AA06 AA14 BA44 CA04 CA12 EA05 FA01 KA17 KA23 KA26 KA30 LA02 5F045 AA08 AB31 AC01 AC02 AC11 AD07 AE17 AF03 BB02 BB09 DP03 EE12 EE17 EE20 EF01 EF05 EF07 EH04 EH05 EH07 EH14 EH16 EH20 EJ05 EJ09 EM05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4K030 AA04 AA06 AA14 BA44 CA04 CA12 EA05 FA01 KA17 KA23 KA26 KA30 LA02 5F045 AA08 AB31 AC01 AC02 AC11 AD07 AE17 AF03 BB02 BB09 DP03 EE12 EE17 EE20 EEFH EF05 E07E05E07 EJ05 EJ09 EM05
Claims (11)
れ、前記下部電極又は前記上部電極に対向配置された複
数のガス導入口とを備え、 前記複数のガス導入口の単位面積あたりの数が前記上部
電極の面内位置に応じて異なると共に、前記下部電極と
前記上部電極との間に電圧を印加して、プラズマを発生
させ、このプラズマを利用して前記被処理基体に所定の
処理を施すことを特徴とするプラズマ処理装置。A lower electrode on which a substrate to be processed is placed; an upper electrode facing the lower electrode; a lower electrode attached to the upper electrode surface or the lower electrode surface, facing the lower electrode or the upper electrode. A plurality of gas inlets arranged, the number of the plurality of gas inlets per unit area varies depending on the in-plane position of the upper electrode, and a voltage between the lower electrode and the upper electrode. , A plasma is generated, and a predetermined process is performed on the substrate to be processed using the plasma.
処理基体に対して90度より大きい角度もしくは90度
より小さい角度を有していることを特徴とする請求項1
に記載のプラズマ処理装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein at least one of the gas introduction ports has an angle larger than 90 degrees or smaller than 90 degrees with respect to the substrate to be processed.
3. The plasma processing apparatus according to 1.
極と前記上部電極との間にプラズマを発生させることを
特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプラズマ処理
装置。3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a plasma is generated between the lower electrode and the upper electrode using a magnetron discharge.
行うことを特徴とする請求項3に記載のプラズマ処理装
置。4. The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the plasma is subjected to a plasma CVD process.
特定の周波数を有する高周波電源が少なくとも1台接続
されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のい
ずれかに記載のプラズマ処理装置。5. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein at least one high-frequency power source having a specific frequency is connected to the upper electrode or the lower electrode. .
異なる周波数を有する高周波電源が2台接続されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記
載のプラズマ処理装置。6. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein two high frequency power supplies having different frequencies are connected to the upper electrode or the lower electrode.
周波電源が接続されていることを特徴とする請求項1乃
至請求項4のいずれかに記載のプラズマ処理装置。7. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein different high-frequency power supplies are connected to the upper electrode and the lower electrode.
る周波数を有することを特徴とする請求項7に記載のプ
ラズマ処理装置。8. The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein the different high frequency power supplies have different frequencies.
加熱する機構、加熱及び冷却する機構もしくは冷却する
機構を有することを特徴とする請求項1乃至請求項8に
記載のプラズマ処理装置。9. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the lower electrode has a mechanism for heating, a mechanism for heating and cooling, or a mechanism for cooling the mounted substrate to be processed. .
記上部電極の面内位置に応じて異なることを特徴とする
請求項1乃至請求項9に記載のプラズマ処理装置。10. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a gas introduction flow rate of the gas introduction port differs according to an in-plane position of the upper electrode.
おいて、前記被処理基体が収容された反応容器内には、
原料ガスとしてSiF4 と02 あるいはSiF4 と02
及びSiH4 をガス導入用ノズルから供給し、この反応
容器内で放電を励起して、前記被処理基体上にSi、
0、Fを主成分とする絶縁膜を堆積させることを特徴と
するプラズマ処理方法。11. The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the reaction container in which the substrate to be processed is accommodated includes:
SiF 4 and O 2 or SiF 4 and O 2 as source gases
And SiH 4 are supplied from a gas introduction nozzle, and discharge is excited in the reaction vessel, so that Si,
A plasma processing method comprising depositing an insulating film containing 0 and F as main components.
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