JP3053105B2 - Plasma CVD apparatus and method - Google Patents

Plasma CVD apparatus and method

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体素子を製造する低温プラズマ装置に係
り、とくに基板表面に均一な絶縁膜を形成するのに好適
なプラズマCVD装置及びその方法に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low-temperature plasma apparatus for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a plasma CVD apparatus suitable for forming a uniform insulating film on a substrate surface and a method therefor. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の低温プラズマを用いたCVD装置を大別すると、
真空中で平行平板の電極の一方に10KHz〜30MHzの高周波
電圧を印加して、プラズマを発生させる技術を用いたも
の(半導体研究18;p121〜170、半導体研究19;p225〜26
7)と、2.45GHzのマイクロ波を真空室へ導入してプラズ
マを発生させる技術を用いたものがあるが、これらの中
で平行平板電極による技術が主として用いられてきた。
一方、半導体素子の微細化に伴い、薄膜形成時にプラズ
マ中のイオンの衝撃により素子特性が影響を受けること
が問題になってきた。
Broadly categorizing conventional CVD equipment using low-temperature plasma,
Using a technology that generates a plasma by applying a high-frequency voltage of 10 KHz to 30 MHz to one of the parallel plate electrodes in a vacuum (Semiconductor Research 18; p121-170, Semiconductor Research 19; p225-26
7) and a technique using a technique of generating a plasma by introducing a microwave of 2.45 GHz into a vacuum chamber. Of these techniques, a technique using a parallel plate electrode has been mainly used.
On the other hand, with the miniaturization of semiconductor elements, there has been a problem that element characteristics are affected by ion bombardment in plasma during thin film formation.

また処理能力の向上のために、成膜速度を高めること
が要請されている。
Further, in order to improve the processing ability, it is required to increase the film forming speed.

成膜速度を増大するには、プラズマ密度やラジカル
(イオン化直前の活性粒子)の濃度を高めることが必要
であり、それには、投入するエネルギーを増大する手段
と反応ガスの流量を増大する手段を実施する必要があ
る。
In order to increase the film formation rate, it is necessary to increase the plasma density and the concentration of radicals (active particles immediately before ionization). To this end, means for increasing the input energy and means for increasing the flow rate of the reaction gas are required. Need to be implemented.

その理由は、エネルギーが不十分な状態で反応ガスの
流量を増大した場合には、ガスの分解される量に制限が
あるので、成膜速度は飽和する傾向を示すからであり、
そのためには、反応ガスの分解に十分なエネルギーを供
給する必要がある。
The reason is that, when the flow rate of the reaction gas is increased in a state where the energy is insufficient, the amount of gas decomposed is limited, so that the film forming rate tends to be saturated,
For that purpose, it is necessary to supply sufficient energy for decomposing the reaction gas.

しかるに、平行平板型の電極では、投入エネルギーつ
まり高周波電力を増大させると、成膜速度は増大する
が、その半面基板に衝突するイオンのエネルギーが増大
し、半導体素子の電気特性が劣化するという問題があっ
た。
However, in the case of a parallel-plate type electrode, when the input energy, that is, the high-frequency power is increased, the deposition rate is increased, but the energy of ions colliding with the half-surface substrate is increased, and the electrical characteristics of the semiconductor element are deteriorated. was there.

また異状放電の発生により、ガスの分解効率が低下し
たり、反応室壁の付着物が不純物として基板表面にとり
込まれるという問題があった。
Further, the generation of the abnormal discharge causes a problem that the decomposition efficiency of the gas is reduced and the deposits on the reaction chamber wall are taken into the substrate surface as impurities.

一方マイクロ波によりプラズマを発生させる場合、マ
グネトロンで発生したマイクロ波をそのまま低圧力のプ
ラズマ発生室に放射しても、マイクロ波の電界強度が十
分でないため、電子にイオン化エネルギーレベルまでエ
ネルギーを供給することができず、プラズマを発生させ
ることが困難になる問題があった。
On the other hand, when plasma is generated by microwaves, even if the microwaves generated by the magnetron are directly radiated to the low-pressure plasma generation chamber, energy is supplied to the electrons to the ionization energy level because the electric field strength of the microwaves is insufficient. This makes it difficult to generate plasma.

そこで、従来は電子が磁場と垂直な平面を回転するサ
イクロトロン周波数とマイクロ波の周波数を合致させ、
共鳴状態にして電子にエネルギーを供給する方法や、マ
イクロ波を空洞共振器に放射してマイクロ波の振幅を大
きくし、電界強度を強めて電子にエネルギーを供給する
方法が実施されている。
Therefore, conventionally, the frequency of the cyclotron and the frequency of the microwave, where electrons rotate on a plane perpendicular to the magnetic field, are matched,
A method of supplying energy to electrons in a resonance state or a method of radiating microwaves to a cavity resonator to increase the amplitude of the microwaves and increasing the electric field strength to supply energy to the electrons has been implemented.

前者は有磁場マイクロ波あるいはECR(電子イオン共
鳴)(Electron Cyclotron Resonance)法とよばれてお
り、たとえば特開昭56−13480号公報に提案されてい
る。
The former is called a microwave with a magnetic field or an electron cyclotron resonance (ECR) (Electron Cyclotron Resonance) method, and is proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-13480.

後者は、たとえば特開昭56−96841号公報や本願発明
者らにより提案した特開昭63−103088号公報に記載され
ているものである。
The latter is described in, for example, JP-A-56-96841 and JP-A-63-103088 proposed by the present inventors.

上記前者のマイクロ波プラズマでは、マイクロ波から
電子へ直接エネルギーが供給されるために、プラズマと
基板との間に形成されるシース間電圧はほとんど変化し
ない。したがって基板を載置する電極に高周波電圧を印
加し、シース間電圧を任意にコントロールすることによ
り、高速化に必要な高いプラズマ密度と適正なイオンエ
ネルギーに制御できる。
In the former microwave plasma, since energy is directly supplied from the microwave to the electrons, the voltage between the sheaths formed between the plasma and the substrate hardly changes. Therefore, by applying a high-frequency voltage to the electrode on which the substrate is mounted and arbitrarily controlling the inter-sheath voltage, it is possible to control the plasma density and the appropriate ion energy required for high-speed operation.

しかるに、ECR方式では、上記特開昭56−13480号公報
に記載されているように、基板を載置した電極に高周波
電圧を印加すると、この電極の対向する側には、アース
電極がないため、高周波電流は基板の周囲の処理室との
間に流れ、基板上のイオンエネルギー効果が該基板の周
囲で強く、中心部で弱くなって基板全体を均一な条件で
処理することができないという問題があり、かつECR磁
場を発生させるためのコイルが必要となって装置全体が
大型化するという問題があった。
However, in the ECR method, as described in JP-A-56-13480, when a high-frequency voltage is applied to an electrode on which a substrate is mounted, there is no ground electrode on the side opposite to this electrode. The problem is that high-frequency current flows between the processing chamber around the substrate and the ion energy effect on the substrate is strong around the substrate and weak at the center, so that the entire substrate cannot be processed under uniform conditions. In addition, there is a problem that a coil for generating an ECR magnetic field is required and the entire apparatus becomes large.

このような問題を解決し、適正なイオンエネルギーで
高速に成膜するために、上記特開昭63−103088号公報に
記載されている空洞共振器内のマイクロ波をスリットか
ら放射する方式のプラズマ処理装置に提案したのであ
る。
In order to solve such a problem and form a film at a high speed with an appropriate ion energy, a method of radiating microwaves in a cavity from a slit in a cavity resonator described in JP-A-63-103088 is used. It was proposed to the processing device.

つぎにこのプラズマ処理装置の概要について説明す
る。
Next, an outline of the plasma processing apparatus will be described.

一般に、導波管あるいは導波管の一種と考えられる空
洞共振器内をマイクロ波が進行する場合、導波管の表面
には、電場、磁場に対応した電流が流れる。この電流を
横切るように導波管の一部にスリットを設けると、スリ
ットの両端に電荷がたまり、これがマイクロ波の進行に
伴って変化することからスリット両端間の電界が変化し
導波管の外部にマイクロ波が放射される。
Generally, when a microwave travels in a waveguide or a cavity resonator considered to be a kind of a waveguide, a current corresponding to an electric field and a magnetic field flows on the surface of the waveguide. When a slit is provided in a part of the waveguide so as to cross this current, electric charges accumulate at both ends of the slit, and this changes with the progress of the microwave. Microwaves are radiated outside.

このプラズマ処理装置は、上記を原理としたものであ
って、たとえば第12図に示すように、マグネトロン3で
発生したマイクロ波は、導波管2を通って空洞共振器1
に導入され、該空洞共振器1の下面に設置されたスリッ
ト4cからマイクロ波がプラズマ発生室6に放射され、ガ
ス供給管10よりガスが供給されてプラズマが発生する。
基板8が載置されている電極7に高周波電圧を印加し、
対向するスリット板4をアース電位に接続することによ
り、電極7と平行な対向電極とすることができ、イオン
の効果を基板8全体に均一に発生させることができる。
This plasma processing apparatus is based on the above principle. For example, as shown in FIG. 12, a microwave generated by a magnetron 3 passes through a waveguide 2 and a cavity resonator 1.
The microwave is radiated from the slit 4c provided on the lower surface of the cavity resonator 1 to the plasma generation chamber 6, and gas is supplied from the gas supply pipe 10 to generate plasma.
A high frequency voltage is applied to the electrode 7 on which the substrate 8 is mounted,
By connecting the opposing slit plate 4 to the ground potential, the opposing electrode can be made parallel to the electrode 7, and the effect of ions can be uniformly generated on the entire substrate 8.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術は、成膜の均一性に影響するガスの流れ
に対する十分な配慮がされておらず、薄膜を均一に形成
することができないという問題があった。
The prior art described above has a problem that it is not possible to form a thin film uniformly, because sufficient consideration is not given to the flow of gas which affects the uniformity of film formation.

すなわち、プラズマCVDでは、基板表面の化学反応に
よって薄膜が形成される。そのため、基板表面を流れる
ガス流が薄膜形成反応に大きな影響を与え、多くのガス
が流れる部分には厚い膜が形成され、少ないと薄い膜に
なって基板上に分布のある膜形成がなされる。流れは圧
力とガス流量により変わる。たとえば圧力10mTorr以
下、ガス流量100scm/sec以下の条件では、拡散の影響
が主体的で基板表面のガス分子濃度は均一になり、均一
な薄膜が形成される。
That is, in plasma CVD, a thin film is formed by a chemical reaction on the substrate surface. Therefore, the gas flow flowing on the substrate surface has a large effect on the thin film formation reaction, and a thick film is formed in a portion where a large amount of gas flows, and a thin film is formed with a small amount to form a film having a distribution on the substrate. . Flow varies with pressure and gas flow. For example, under the conditions of a pressure of 10 mTorr or less and a gas flow rate of 100 scm 3 / sec or less, the influence of diffusion is dominant, the gas molecule concentration on the substrate surface becomes uniform, and a uniform thin film is formed.

しかるに、この条件では、ガス流量が少ないため、成
膜速度が遅くなるという問題があった。
However, under these conditions, there was a problem that the film formation rate was slow because the gas flow rate was small.

またほとんどのプラズマCVD装置が、基板載置台にヒ
ータを内蔵させて基板を加熱しているが、載置台と基板
との間に存在するガス分子の数が少ないので、低圧では
基板への熱通過率が低下し、基板の加熱に時間を要する
という問題があり、そのため比較的高い圧力での成膜が
望まれている。
In addition, most plasma CVD systems use a built-in heater in the substrate mounting table to heat the substrate.However, since the number of gas molecules existing between the mounting table and the substrate is small, heat can pass through the substrate at low pressure. However, there is a problem that the rate decreases and it takes time to heat the substrate. Therefore, it is desired to form a film at a relatively high pressure.

ところが、上記したように、高い圧力域で成膜する場
合には、ガス流の粘性の影響があらわれるため、従来の
ガス供給方式では、基板に均一に薄膜を形成できないと
いう問題があった。
However, as described above, when a film is formed in a high pressure range, the influence of the viscosity of the gas flow appears. Therefore, there is a problem that a thin film cannot be uniformly formed on a substrate by the conventional gas supply method.

本発明の目的は、高速かつ均一な薄膜形成を可能とす
るプラズマCVD装置及びその方法を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a plasma CVD apparatus and a method capable of forming a thin film at high speed and uniformity.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、本発明のプラズマCVD装
置においては、空洞共振器を同軸型とし、該軸の内部お
よび上記空洞共振器の周壁内部にCVDガス吹出口を設
け、基板の上法に向ってCVDガスを供給し、均一なプラ
ズマを発生させ、基板の表面に均一な薄膜を形成するよ
うにしたものである。
In order to achieve the above object, in the plasma CVD apparatus of the present invention, the cavity resonator is made coaxial, and a CVD gas outlet is provided inside the shaft and inside the peripheral wall of the cavity resonator. A CVD gas is supplied toward the substrate to generate uniform plasma and form a uniform thin film on the surface of the substrate.

また軸対称の均一なプラズマを発生させて均一な薄膜
を形成するため、空洞共振器の共振モードをHモードに
し、基板の対向する面に設置され、マイクロ波をプラズ
マ発生室に放射するスロットを軸対称に円弧状に構成し
たものである。
In addition, in order to generate an axially symmetric uniform plasma and form a uniform thin film, the resonance mode of the cavity resonator is set to the H mode, and a slot for radiating microwaves to the plasma generation chamber is provided on the opposite surface of the substrate. It is configured to be axially symmetrical in an arc shape.

また大面積の基板に均一に薄膜を形成するため、大き
さの異なる複数個の空洞共振器を軸対称に構成したもの
である。
In order to uniformly form a thin film on a large-area substrate, a plurality of cavity resonators having different sizes are configured to be axially symmetric.

更に、上記目的を達成するため、軸内部を通ってプラ
ズマ発生室に供給するガス流量と、周壁内部を通るガス
流量を制御する可変流量弁を備えたものである。
Further, in order to achieve the above object, a variable flow valve for controlling a gas flow supplied to the plasma generation chamber through the inside of the shaft and a gas flow supplied to the inside of the peripheral wall is provided.

また、ガスの分解を促進し、ラジカル分子の基板上で
の濃度を均一にするため、プラズマ発生室内へのガス導
入口を、高密度プラズマ発生空間に向けて設置したもの
である。
Further, in order to promote the decomposition of gas and to make the concentration of radical molecules uniform on the substrate, the gas introduction port into the plasma generation chamber is provided facing the high-density plasma generation space.

更に、本発明のプラズマCVD装置における高密度プラ
ズマ発生空間にガスを供給するため、プラズマ発生室内
へのガス導入口を、基板と15°以下の角度で、吹出すよ
うに設けたものである。
Further, in order to supply gas to the high-density plasma generation space in the plasma CVD apparatus of the present invention, a gas inlet into the plasma generation chamber is provided so as to blow out at an angle of 15 ° or less with respect to the substrate.

〔作用〕[Action]

本発明は、同軸型空洞共振器の同軸内および周辺壁内
に形成されたガス吹出穴より器板の中央部および周辺部
に向ってそれぞれガスを流すので、基板表面に均一にガ
スを流すことができ、これによって基板上に均一な薄膜
を形成することができる。
According to the present invention, the gas flows from the gas blowout holes formed in the coaxial and peripheral walls of the coaxial cavity resonator toward the central portion and the peripheral portion of the board, respectively, so that the gas flows uniformly on the substrate surface. Thus, a uniform thin film can be formed on the substrate.

また上記空洞共振器の共振モードをHモードにし、該
空洞共振器の基板対向面に設置されたモードを軸対称に
円弧状に構成したので、マイクロ波を軸対称に均一に放
射することができ、これによって軸対称に均一にプラズ
マを発生し基板上に均一な薄膜を形成することができ
る。
In addition, since the resonance mode of the cavity resonator is set to the H mode, and the mode provided on the substrate facing surface of the cavity resonator is configured to be axially symmetrical and arcuate, microwaves can be radiated uniformly and axially symmetrically. This makes it possible to generate plasma uniformly and axially symmetrically, thereby forming a uniform thin film on the substrate.

また大きさの異なる複数個の空洞共振器を軸対称に構
成したので、大面積の基板上に均一な薄膜を形成するこ
とができる。
Further, since a plurality of cavity resonators having different sizes are configured to be axially symmetric, a uniform thin film can be formed on a large-area substrate.

また同軸内から供給するガス流量と、周壁内部から供
給するガス流量を制御する可変流量弁を備えており、同
軸内のガス流量と周壁内部のガス流量を制御できるた
め、基板表面に均一にガスを流すことができ、これによ
って基板上に均一な薄膜を形成することができる。
Also equipped with a variable flow valve that controls the gas flow supplied from inside the coaxial and the gas flow supplied from inside the peripheral wall. And a uniform thin film can be formed on the substrate.

即ち本発明において、プラズマ発生室内のプラズマ
は、マイクロ波の導入口に近い程、つまりスロットに近
い程、高密度であり、それから離れるにつれてプラズマ
密度が低下する。一方プラズマ発生室に導入されたガス
はプラズマ中を通り、基板表面に到達して、付着する。
プラズマ中では、ガスの解離あるいはイオン化反応が進
むが、プラズマCVD反応は、解離反応で生じたラジカル
種による。ラジカル種が基板に多く到達すれば、形成さ
れる膜厚が厚くなり、少なければ薄くなる。
That is, in the present invention, the density of the plasma in the plasma generation chamber is higher as the position is closer to the microwave inlet, that is, closer to the slot, and the plasma density decreases as the distance from the slot increases. On the other hand, the gas introduced into the plasma generation chamber passes through the plasma, reaches the surface of the substrate, and adheres thereto.
In plasma, gas dissociation or ionization reaction proceeds, but plasma CVD reaction depends on radical species generated in the dissociation reaction. When a large amount of radical species reaches the substrate, the thickness of the formed film increases, and when the number of radical species decreases, the thickness decreases.

たとえば、ガスの導入方法として、低密度のプラズマ
中をガスが通過して基板上に到達するような導入方法を
とった場合、解離反応が進まないため、成膜速度が遅く
なる。また、高密度領域を通過させるようにすれば、解
離が促進されてラジカル種が多くなり、高速成膜が可能
になる。従って、基板表面に到達するガスの中で高密度
のプラズマ中を通ってきたものと、低密度のプラズマ中
を通ってきたものとが混在していれば膜厚分布が不均一
になってしまう。
For example, when a gas is introduced as a gas introduction method in which gas passes through low-density plasma and reaches a substrate, a dissociation reaction does not proceed, so that a film formation rate is reduced. In addition, when the high-density region is allowed to pass through, the dissociation is promoted and the number of radical species is increased, thereby enabling high-speed film formation. Therefore, if the gas that reaches the substrate surface passes through the high-density plasma and the gas that passes through the low-density plasma is mixed, the film thickness distribution becomes non-uniform. .

本発明では、プラズマ発生室へのガス導入口を高密度
プラズマ発生空間に向けて設置してあるため、導入され
たガスは、解離が促進されて基板上に到達するため、高
速にかつ均一な成膜が行なわれる。
In the present invention, since the gas introduction port to the plasma generation chamber is provided facing the high-density plasma generation space, the introduced gas is accelerated to dissociate and reaches the substrate, so that the gas is rapidly and uniformly dispersed. Film formation is performed.

更に、本発明のプラズマCVD装置においては、高密度
プラズマが、スロットの近くに形成されるため、プラズ
マ発生室内へのガス導入口を基板と15°以下の角度で吹
出すようにし、解離を促進したものである。
Furthermore, in the plasma CVD apparatus of the present invention, since high-density plasma is formed near the slot, the gas introduction port into the plasma generation chamber is blown at an angle of 15 ° or less with the substrate to promote dissociation. It was done.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例であるプラズマCVD装置を示
す第1図(a)(b)について説明する。
Hereinafter, FIGS. 1A and 1B showing a plasma CVD apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

第1図(a)に示すように、空洞共振器1は円形状の
中心部に一体の軸部1aを有するいわゆる同軸型の円形共
振器であり、その上面には結合をよくするため偏心して
取付けられた導波管2を介してマグネトロン3が設けら
れている。上記導波管2には、マイクロ波パワーモニ
タ、整合器およびアイソレータなどを取付けても良い。
As shown in FIG. 1 (a), the cavity resonator 1 is a so-called coaxial circular resonator having an integral shaft portion 1a at the center of a circular shape, and is eccentric on the upper surface to improve coupling. A magnetron 3 is provided via the attached waveguide 2. The waveguide 2 may be provided with a microwave power monitor, a matching device, an isolator, and the like.

また上記空洞共振器1の下面にはスロット板4が設け
られ、第1図(b)に示すように円周方向に細長いスロ
ット4aが円周方向に複数個(図では4個)形成されてい
る。該スロット4の形状は、スロットアンテナの原理か
ら共振モードに対応した形状すなわち、本実施例では、
同軸型共振器1のモードがH10モードになるように上記
同軸型共振器1の寸法が形成されているため、該スロッ
ト4は円周方向に細長い円弧状に形成されている。該ス
ロット4の下方には真空封止のための石英板5が固定さ
れ、空洞共振器1からのマイクロ波はスロット4から石
英板5を通って下方のプラズマ発生室6に放射される。
該プラズマ発生室6内には、その底部に基板8を載置す
る基板載置台7が設置され、該基板載置台7内には基板
加熱用ヒータ(図示せず)が設置されている。また上記
プラズマ発生室6には、真空ポンプ(図示せず)に接続
し、該プラズマ発生室6内を常に1〜10-3Torrの圧力に
制御するガス排気管9が設置されている。
A slot plate 4 is provided on the lower surface of the cavity resonator 1, and a plurality of (four in the figure) circumferentially elongated slots 4a are formed in the circumferential direction as shown in FIG. 1 (b). I have. The shape of the slot 4 is a shape corresponding to the resonance mode from the principle of the slot antenna, that is, in this embodiment,
Since the mode of the coaxial resonator 1 is formed the dimensions of the coaxial resonator 1 so that H 10 mode, the slot 4 is formed into an elongated arc shape in the circumferential direction. A quartz plate 5 for vacuum sealing is fixed below the slot 4, and microwaves from the cavity resonator 1 are radiated from the slot 4 through the quartz plate 5 to the plasma generation chamber 6 below.
A substrate mounting table 7 on which a substrate 8 is mounted is installed at the bottom of the plasma generation chamber 6, and a substrate heating heater (not shown) is installed in the substrate mounting table 7. Further, a gas exhaust pipe 9 connected to a vacuum pump (not shown) for controlling the inside of the plasma generation chamber 6 to a pressure of 1 to 10 -3 Torr is installed in the plasma generation chamber 6.

上記軸部1a内にはガス源(図示せず)にガス供給管1
0′にて接続するガス流通路13′と、該ガス流通路13′
に接続するバッファー11′と、該バッファー11′に接続
し、上記プラズマ発生室6の上記基板8上の中央部に向
って開口するガス吹出口12′とを設置している。
In the shaft portion 1a, a gas supply pipe 1 is connected to a gas source (not shown).
A gas flow passage 13 'connected at 0' and a gas flow passage 13 '
And a gas outlet 12 'connected to the buffer 11' and opening toward the center of the plasma generating chamber 6 on the substrate 8.

また上記空洞共振器1の周壁には、リング状をしたバ
ッファー11′を設置している。該バッファー11′はガス
流通路13′およびガス供給管10′を介してガス源に接続
するとともに上記プラズマ発生室6内の上記基板8上の
周辺部に向って開口するガス吹出口12′と接続してい
る。なお上記軸部1aはたとえばアルミニウムなどにて形
成されているため、上記空洞共振器1内のマイクロ波が
ガス流通路13に入り込むのを防止している。
A ring-shaped buffer 11 'is provided on the peripheral wall of the cavity resonator 1. The buffer 11 ′ is connected to a gas source via a gas flow passage 13 ′ and a gas supply pipe 10 ′, and has a gas outlet 12 ′ opening toward the peripheral portion of the substrate 8 in the plasma generation chamber 6. Connected. Since the shaft portion 1a is formed of, for example, aluminum, it prevents the microwave in the cavity resonator 1 from entering the gas flow passage 13.

つぎに動作について説明する。 Next, the operation will be described.

マグネトロンが駆動し、マイクロ波が発振すると、該
マイクロ波は、導波管2を通って空洞共振器1内に供給
される。空洞共振器1内で振幅を大きくしたマイクロ波
のエネルギーは、複数のスロット4から石英板5を通っ
て下方のプラズマ発生室6に放射される。
When the magnetron is driven and the microwave oscillates, the microwave is supplied through the waveguide 2 into the cavity resonator 1. The energy of the microwave whose amplitude is increased in the cavity resonator 1 is radiated from the plurality of slots 4 through the quartz plate 5 to the lower plasma generation chamber 6.

一方軸部1a内に設けたガス吹出口12′から基板8上に
中央部に向ってガスが供給され、同時に空洞共振器1の
周壁内に設けたガス吹出口12′から基板8上の中央部お
よび周辺部に向ってガスが供給され、かつこれら両ガス
吹出口12′,12′からあらかじめ設定されたガス流量を
供給されるので、基板8上のガス流を均一にすることが
できる。
On the other hand, gas is supplied from the gas outlet 12 ′ provided in the shaft portion 1 a toward the central portion on the substrate 8, and at the same time, the gas is supplied from the gas outlet 12 ′ provided in the peripheral wall of the cavity resonator 1 to the center on the substrate 8. The gas is supplied toward the peripheral portion and the peripheral portion, and a preset gas flow rate is supplied from both gas outlets 12 ', 12', so that the gas flow on the substrate 8 can be made uniform.

つぎにガス流のシミュレーション結果を第2図および
第3図に示す。第2図および第3図は、ナビエ・ストー
ク(Navier−Stokes')の方程式と連続の式を連立で解
いて流線を示したものである。また第2図は空洞共振器
1の周壁のガス吹出口12′からのみガスを吹き出させた
場合の例であり、石英板5と基板8との間隔を50mm、ガ
ス吹出口12′の直径を136mmに形成している。第3図は
上記第1図に示す実施例の同軸型共振器の流線であり、
中央のガス吹出口12′を直径20mmとし、周辺のガス吹出
口12′の直径を192mmににして計算したものである。第
2図では、ガスのほとんどが基板8の周囲を流れている
のに対して、第3図ではガス流が均一化されていること
を示している。これによって基板8は均一な薄膜形成が
できることは明らかである。なお、ガス流のシミュレー
ション結果は第7図に示す実施例の場合も、同様であ
る。
Next, the simulation results of the gas flow are shown in FIGS. 2 and 3 show streamlines by simultaneously solving the Navier-Stokes' equation and the continuity equation. FIG. 2 shows an example in which gas is blown out only from the gas outlet 12 'on the peripheral wall of the cavity resonator 1. The distance between the quartz plate 5 and the substrate 8 is 50 mm, and the diameter of the gas outlet 12' is It is formed to 136mm. FIG. 3 shows streamlines of the coaxial resonator of the embodiment shown in FIG.
The calculation is performed with the central gas outlet 12 'having a diameter of 20 mm and the peripheral gas outlet 12' having a diameter of 192 mm. FIG. 2 shows that most of the gas flows around the substrate 8, while FIG. 3 shows that the gas flow is uniform. It is clear that a uniform thin film can be formed on the substrate 8 by this. Note that the simulation results of the gas flow are the same in the case of the embodiment shown in FIG.

つぎに本発明の他の一実施例であるプラズマCVD装置
を示す第4図について説明する。
Next, FIG. 4 showing a plasma CVD apparatus according to another embodiment of the present invention will be described.

第4図においては、大きさ(直径)の異なる3個の同
軸型共振器1′,1′,1′を一体に形成した場合で、各同
軸型共振器1′,1′,1′の境界の導体部1a′,1a′,1a′
内にはそれぞれガス流通路13″,13″,13″とバッファ1
1″,11″,11″とガス吹出口12″,12″,12″とを設けて
いる。
FIG. 4 shows a case where three coaxial resonators 1 ', 1', 1 'having different sizes (diameters) are integrally formed, and each coaxial resonator 1', 1 ', 1' Boundary conductors 1a ', 1a', 1a '
The gas flow passages 13 ″, 13 ″, 13 ″ and the buffer 1
1 ", 11", 11 "and gas outlets 12", 12 ", 12" are provided.

また周辺部には、ガス流通路13″とバッファ11″とガ
ス吹出口12″とを設けている。
Further, a gas flow passage 13 ", a buffer 11", and a gas outlet 12 "are provided in the peripheral portion.

したがって中央部とその周囲の複数のピッチ円上に位
置するように設けられたガス吹出口12″,12″,12″から
のガスの吹出しにより基板8上に均一な薄膜を形成する
ことができる、 つぎに本発明のさらに他の一実施例であるプラズマCV
D装置を示す第5図について説明する。
Therefore, a uniform thin film can be formed on the substrate 8 by blowing out the gas from the gas outlets 12 ", 12", 12 "provided at the central portion and a plurality of pitch circles around the central portion. Next, a plasma CV according to still another embodiment of the present invention
FIG. 5 showing the D apparatus will be described.

第5図は第1図に示すプラズマCVD装置に磁界発生用
コイル15を設置した場合である。
FIG. 5 shows a case where a magnetic field generating coil 15 is installed in the plasma CVD apparatus shown in FIG.

上記第1図に示す実施例の場合にはプラズマ発生室6
内の圧力が高い場合には、ガス分子の平均自由行程が短
く、衝突が頻繁であるため、プラズマ密度を高めること
ができる。
In the case of the embodiment shown in FIG.
When the internal pressure is high, the mean free path of the gas molecules is short and the collision is frequent, so that the plasma density can be increased.

しかるにプラズマ発生室6内の圧力が低い場合には、
第1図に示す実施例のように該プラズマ発生室6にマイ
クロ波を放射するだけでは、ガス分子の平均自由行程が
長いため、ガス分子と衝突しないうちに壁面に到達して
消去する電子が増加する。その結果ガス分子との衝突頻
度が減少してプラズマが発生しにくくなる。
However, when the pressure in the plasma generation chamber 6 is low,
If the microwave is simply radiated to the plasma generation chamber 6 as in the embodiment shown in FIG. 1, the mean free path of the gas molecules is long. To increase. As a result, the frequency of collision with gas molecules is reduced and plasma is hardly generated.

そこで本実施例のように空洞共振器1の周囲に磁界発
生コイル15を設置すると、該磁界発生コイル15によりマ
イクロ波の放射方向と平行な磁界を発生しこれによって
電子が磁力線に巻きつくように運動するため、壁面での
消滅を減少させることができる。
Therefore, when a magnetic field generating coil 15 is provided around the cavity resonator 1 as in this embodiment, a magnetic field parallel to the microwave radiation direction is generated by the magnetic field generating coil 15 so that the electrons are wound around the lines of magnetic force. Exercise can reduce annihilation on the wall.

したがって、ガス分子と衝突する確率が増加し、プラ
ズマが点火しやすくなるという効果がある。
Therefore, there is an effect that the probability of collision with gas molecules increases, and the plasma is easily ignited.

つぎに本発明のさらに他の一実施例であるプラズマCV
D装置を示す第6図(a)(b)について説明する。
Next, a plasma CV according to still another embodiment of the present invention
6 (a) and 6 (b) showing the D apparatus will be described.

第6図(a)に示すように、中央の同軸型共振器1″
の周囲にH01モードで導波管2内の振動モードと一致す
る共振器1を設置している。また上記中央の同軸型共
振器1″の中央軸部1a″およびその周囲の複数のピッチ
円上に位置するようにガス源(図示せず)にガス供給管
10にて接続するガス流通路13と該ガス流通路13に
接続するバッファ11の該バッファ11に接続し、プラ
ズマ発生室6″内に開口するガス吹出口12とを設置し
ている。
As shown in FIG. 6 (a), the central coaxial resonator 1 ″
We have established resonator 1 which matches the vibration mode of the waveguide within 2 H 01 mode around. A gas supply pipe (not shown) is connected to a gas source (not shown) so as to be located on the central axis portion 1a "of the central coaxial resonator 1" and a plurality of pitch circles around the central axis portion 1a ".
A gas flow path 13 connected at 10 and a gas outlet 12 connected to the buffer 11 of the buffer 11 connected to the gas flow path 13 and opening into the plasma generation chamber 6 ″ are provided.

したがって本実施例においても基板8上に均一な薄膜
を形成することができる。
Therefore, also in this embodiment, a uniform thin film can be formed on the substrate 8.

次に本発明に係る他の一実施例を第7図に示す。 Next, another embodiment according to the present invention is shown in FIG.

空洞共振器1は円形状の中心部に一体の軸部1aを有す
るいわゆる同軸型の円形共振器であり、その上面には導
波管2と空洞共振器1とのマイクロ波供給の結合をよく
するために、導波管2を偏心させて取付けられている。
更に上記空洞共振器1の中間に、スロット4a′が形成さ
れたスロット板4′が設けられている。これにより両ス
ロット板4、4′は平行となるようになっている。この
ように中間スロット板4′によって分けられた空洞共振
器1の長さtは、管内波長の1/2の整数倍あるいはそれ
に近い値にしてある。
The cavity resonator 1 is a so-called coaxial circular resonator having an integral shaft portion 1a at the center of the circular shape. The upper surface of the cavity resonator 1 is well connected to the microwave supply between the waveguide 2 and the cavity resonator 1. For this purpose, the waveguide 2 is mounted eccentrically.
Further, a slot plate 4 'having a slot 4a' is provided in the middle of the cavity resonator 1. Thereby, both slot plates 4, 4 'are made parallel. The length t of the cavity 1 divided by the intermediate slot plate 4 'is set to an integral multiple of 1/2 of the guide wavelength or a value close thereto.

ところで、複数個設けたスロット4a′から放射される
マイクロ波のエネルギーは、空洞共振器内の定在波によ
り形成される電界の強度分布によって変化するので、定
在波が空洞共振器内で均一になっていなければならな
い。しかし、上側の空洞共振室1内で形成される定在波
は、導波管2との結合口があるために、均一な分布にな
りにくい。そこで、下側に更に、空洞共振室1及びスロ
ット板4を設けることにより、空洞共振室1内の定在波
の分布は上側の空洞共振室1内のそれに比較して大幅に
均一化される。その結果、スロット4aからプラズマ発生
室へ放射されるマイクロ波のエネルギー分布の均一性が
向上する。
By the way, since the energy of the microwave radiated from the plurality of slots 4a 'varies depending on the intensity distribution of the electric field formed by the standing wave in the cavity, the standing wave is uniform in the cavity. It must be. However, since the standing wave formed in the upper cavity resonance chamber 1 has a coupling port with the waveguide 2, it is difficult to obtain a uniform distribution. Therefore, by further providing the cavity resonance chamber 1 and the slot plate 4 on the lower side, the distribution of the standing wave in the cavity resonance chamber 1 is made much more uniform than that in the upper cavity resonance chamber 1. . As a result, the uniformity of the energy distribution of the microwave radiated from the slot 4a to the plasma generation chamber is improved.

マグネトロン3で発生されたマイクロ波の振幅は、2
つの空洞共振室で形成される空洞共振器1を通して増大
されているため、プラズマ室6が空洞共振器構造でなく
ても、マイクロ波の供給により、プラズマ室6内のガス
は励起されてイオンやラジカルとなってプラズマが点灯
し維持される。
The amplitude of the microwave generated by the magnetron 3 is 2
Since the power is increased through the cavity resonator 1 formed by the two cavity resonance chambers, even if the plasma chamber 6 does not have a cavity resonator structure, the gas in the plasma chamber 6 is excited by the supply of microwaves to generate ions and ions. The plasma is turned on and maintained as radicals.

次に本発明に係る他の実施例を第8図に示す。第8図
は第7図(実質的には第1図も同様である。)の実施例
に、可変流量弁15,15′を備えたものである。同軸型共
振器1の軸内を通るガス供給系に、可変流量弁15が設け
られており、周壁のガス吹出口12″からプラズマ発生室
6に導入するガス供給系に可変流量弁15′が設けられて
いる。可変流量弁15,15′としてはマスフローコントロ
ーラを使っており、ガス流量を制御できる構成になって
いる。この構成でガス流量を制御し、プラズマシリコン
酸化膜を形成した一例を第9図に示す。第9図は、軸内
を通るガス流量(中央のガス流量)と周壁から供給する
ガス流量(周囲のガス流量)の比をパラメータにとって
成膜速度のウエハ内分布を示したものである。流量比が
1:3.5では凸形の分布であり、1:5では凹形の分布であ
る。流量比を1:4にとって成膜すると±3%の均一性が
得られる。このように、ガス流量を制御することによ
り、凹形から凸形まで、膜厚分布を制御でき、均一な膜
厚に成膜できる効果がある。
Next, another embodiment according to the present invention is shown in FIG. FIG. 8 shows the embodiment of FIG. 7 (substantially the same as FIG. 1) with the addition of variable flow valves 15, 15 '. A variable flow valve 15 is provided in a gas supply system that passes through the axis of the coaxial resonator 1, and a variable flow valve 15 ′ is provided in a gas supply system that is introduced into the plasma generation chamber 6 from a gas outlet 12 ″ on the peripheral wall. A mass flow controller is used as the variable flow rate valves 15 and 15 ', and the gas flow rate can be controlled. An example of controlling the gas flow rate and forming a plasma silicon oxide film with this configuration is shown below. Fig. 9 shows the distribution of the film forming speed in the wafer, using the ratio of the gas flow rate passing through the shaft (the gas flow rate at the center) to the gas flow rate supplied from the peripheral wall (the surrounding gas flow rate) as a parameter. The flow ratio is
1: 3.5 has a convex distribution, and 1: 5 has a concave distribution. When the flow rate ratio is set to 1: 4, uniformity of ± 3% can be obtained. As described above, by controlling the gas flow rate, the film thickness distribution can be controlled from the concave shape to the convex shape, and there is an effect that the film can be formed into a uniform film thickness.

本実施例の周囲からのガス導入部を第10図に拡大して
示す。ガス導入孔12aは水平と15°の角度で吹出すよう
に設けてある。また、ガス導入孔12bは水平に設けられ
てある。ガス導入孔12aからは、成膜用ガスたとえば、S
iHやTEOSを含むガスが導入される。ガス導入孔12bか
らは、不活性ガスやNまたはNOのガスが導入され
る。これにより、石英窓5の表面付近での成膜ガスの濃
度を減少させ、石英窓5に付着する量を少なくしてい
る。一方、プラズマ発生室6で発生するプラズマは、マ
イクロ波の導入口に近い程、つまり、スロット板4に近
い程、プラズマ密度が高い。第11図に、プラズマ密度分
布の測定結果を示す。石英窓に近い程、プラズマ密度が
高いことがわかる。本実施例では、ガス導入孔12aの角
度を15°に設け、高密度プラズマ発生空間に向けて成膜
用ガスを吹出す構成になっている。そのため、プラズマ
中で生成されるラジカル種の数が多くなり、成膜速度が
速くなるという効果があるとともに、低密度プラズマ領
域を通って基板に到達するガスとの混在がないため、基
板上での成膜が均一に行なわれる効果がある。
FIG. 10 is an enlarged view of a gas introduction portion from the periphery of the present embodiment. The gas introduction holes 12a are provided so as to blow out at an angle of 15 ° with the horizontal. Further, the gas introduction hole 12b is provided horizontally. From the gas introduction hole 12a, a film forming gas such as S
gas containing iH 4 and TEOS is introduced. An inert gas or a gas of N 2 or N 2 O is introduced from the gas introduction hole 12b. As a result, the concentration of the film forming gas near the surface of the quartz window 5 is reduced, and the amount of the deposition gas adhering to the quartz window 5 is reduced. On the other hand, the plasma generated in the plasma generation chamber 6 has a higher plasma density as it is closer to the microwave introduction port, that is, closer to the slot plate 4. FIG. 11 shows the measurement results of the plasma density distribution. It can be seen that the closer to the quartz window, the higher the plasma density. In the present embodiment, the angle of the gas introduction hole 12a is set to 15 °, and the film forming gas is blown toward the high density plasma generation space. Therefore, the number of radical species generated in the plasma is increased, and the film formation rate is increased.In addition, the gas that reaches the substrate through the low-density plasma region is not mixed with the gas. Has an effect that the film is uniformly formed.

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、空洞共振器を
同軸型とし、該軸の内部および空洞共振器の周壁内部に
ほぼ上記基板の中央部および周辺部にCVDガス導入口を
設けたので、基板表面を流れるガス流を均一化すること
ができ、これによって均一な薄膜を形成することができ
る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the cavity resonator is made coaxial, and the CVD gas is introduced substantially into the center portion and the peripheral portion of the substrate inside the shaft and inside the peripheral wall of the cavity resonator. Since the port is provided, the gas flow flowing on the substrate surface can be made uniform, and thus a uniform thin film can be formed.

また空洞共振器はその基板に対向する面にマイクロ波
をプラズマ発生室に放射するためのスロットを備え、か
つ空洞共振器の共振モードをHモードにし、上記スロッ
トを軸対称に円弧状に形成したので、軸対称の均一なプ
ラズマを発生させて均一な薄膜を形成することができ
る。
The cavity has a slot on its surface facing the substrate for radiating microwaves to the plasma generation chamber. The cavity has a resonance mode of H mode, and the slot is formed in an axially symmetric arc shape. Therefore, a uniform thin film can be formed by generating an axially symmetric and uniform plasma.

また空洞共振器は大きさの異なる複数個を軸対称に配
置されているので、大面積の基板にも均一に薄膜を形成
することができる。
Further, since a plurality of cavity resonators having different sizes are arranged axially symmetrically, a thin film can be uniformly formed on a substrate having a large area.

更に、同軸型共振器の軸の内部に形成したガス流通路
からプラズマ発生室に供給されるガス流量と、共振器の
周壁内部から供給されるガス流量を制御する可変流量弁
を備えているため、膜厚分布を凹形から凸形まで制御で
き、均一な膜厚に成膜できる。
In addition, a variable flow valve for controlling the gas flow supplied to the plasma generation chamber from the gas flow passage formed inside the axis of the coaxial resonator and the gas flow supplied from the inside of the peripheral wall of the resonator is provided. The film thickness distribution can be controlled from a concave shape to a convex shape, and a film can be formed with a uniform film thickness.

また、プラズマ発生室へのガス導入口を、高密度プラ
ズマが発生する空間に向けて設置してあるため、プラズ
マ中で生成されるラジカル種の数が多くなり、成膜速度
が速くなると共に、ウエハ上のラジカル種の数を均一に
することができるため、均一な薄膜を形成することがで
きる。
In addition, since the gas inlet to the plasma generation chamber is installed facing the space where high-density plasma is generated, the number of radical species generated in the plasma increases, and the film formation speed increases, Since the number of radical species on the wafer can be made uniform, a uniform thin film can be formed.

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

第1図は本発明の一実施例であるプラズマCVD装置を示
し、その(a)は断面正面図、その(b)はその(a)
のI−I断面平面図、第2図は第1図及び第7図に示す
空洞共振器周辺部のガス吹出口のみから吹出したガス流
のシミュレーション図、第3図は、第1図及び第7図に
示す空洞共振器中央部および周辺部のガス吹出口から吹
出したガス流のシミュレーション図、第4図は本発明の
他の一実施例であるプラズマCVD装置を示す断面図、第
5図は本発明のさらに他の一実施例であるプラズマCVD
装置を示す断面図、第6図は本発明のさらに他の一実施
例であるプラズマCVD装置を示し、その(a)は断面正
面図、その(b)はその(a)のII−II断面正面図、第
7図は本発明の他の一実施例を示すプラズマCVD装置の
断面斜視図、第8図は更に本発明の他の一実施例を示す
断面斜視図、第9図は第8図に示す実施例におけるウエ
ハ中心からの距離と成膜速度との関係を示した図、第10
図は第7図の周壁部に設けられた吹出口部分を拡大して
示した図、第11図は石英板からの距離とプラズマ密度と
の関係を示した図、第12図は従来のプラズマCVD装置を
示す断面斜視図である。 1…空洞共振器、2…導波管、3…マグネットロン、4
…スロット、5…石英板、6…プラズマ発生室、7…基
板載置台、8…基板、9…ガス排気管、10…カズ供給
管、11′…バッファ、12′…ガス吹出口、13′…ガス流
通路。
FIG. 1 shows a plasma CVD apparatus according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a sectional front view and (b) is (a).
FIG. 2 is a simulation view of the gas flow blown out only from the gas outlets around the cavity shown in FIG. 1 and FIG. 7, and FIG. 3 is a plan view of FIG. 1 and FIG. FIG. 7 is a simulation diagram of a gas flow blown out from gas outlets at the center and peripheral portions of the cavity shown in FIG. 7, FIG. 4 is a cross-sectional view showing a plasma CVD apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. Is a plasma CVD according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing the apparatus, FIG. 6 shows a plasma CVD apparatus according to still another embodiment of the present invention, (a) is a sectional front view, and (b) is a II-II section of (a). FIG. 7 is a cross-sectional perspective view of a plasma CVD apparatus showing another embodiment of the present invention, FIG. 8 is a cross-sectional perspective view showing still another embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the distance from the center of the wafer and the deposition rate in the embodiment shown in FIG.
FIG. 11 is an enlarged view of an air outlet provided on the peripheral wall portion in FIG. 7, FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a distance from a quartz plate and a plasma density, and FIG. It is a sectional perspective view showing a CVD device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cavity resonator, 2 ... Waveguide, 3 ... Magnetron, 4
... Slot, 5 ... Quartz plate, 6 ... Plasma generating chamber, 7 ... Substrate mounting table, 8 ... Substrate, 9 ... Gas exhaust pipe, 10 ... Fluid supply pipe, 11 '... Buffer, 12' ... Gas outlet, 13 ' ... gas flow passage.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−293824(JP,A) 特開 昭64−23537(JP,A) 特開 昭63−316427(JP,A) 特開 平1−258400(JP,A) 特開 平1−309974(JP,A) 特開 平3−24269(JP,A) 実開 昭62−197848(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 C23C 16/50 H01L 21/31 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-63-293824 (JP, A) JP-A-64-23537 (JP, A) JP-A-63-316427 (JP, A) JP-A-1- 258400 (JP, A) JP-A-1-309974 (JP, A) JP-A-3-24269 (JP, A) JP-A-62-197848 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/205 C23C 16/50 H01L 21/31

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】マイクロ波発生部と、該マイクロ波発生部
から供給されたマイクロ波を共振させる同軸型の空洞共
振器と、該空洞共振器の軸の下部および周壁部に設置さ
れて供給されたCVDガスを導入する複数のガス導入口
と、該各ガス導入口から基板表面に流れるガス流を均一
化して導入されるCVDガスに対して上記空洞共振器で共
振されて強められて結合板を介して放射されたマイクロ
波により均一なプラズマを発生させ、上記基板の表面に
均一な薄膜を形成するプラズマ発生室とを備えたことを
特徴とするプラズマCVD装置。
1. A microwave generator, a coaxial cavity resonator for resonating a microwave supplied from the microwave generator, and a coaxial cavity resonator provided at a lower portion and a peripheral wall portion of an axis of the cavity resonator to be supplied. A plurality of gas inlets for introducing the CVD gas, and a coupling plate which is resonated and strengthened by the cavity resonator with respect to the CVD gas introduced by uniformizing a gas flow flowing from each gas inlet to the substrate surface. A plasma generation chamber for generating uniform plasma by microwaves radiated through the substrate and forming a uniform thin film on the surface of the substrate.
【請求項2】上記空洞共振器の基板に対向する面に、共
振されたマイクロ波をプラズマ発生室に放射するための
スロットを備え付けたことを特徴とする請求項1記載の
プラズマCVD装置。
2. The plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein a slot for radiating the resonated microwave to the plasma generation chamber is provided on a surface of the cavity resonator facing the substrate.
【請求項3】上記スロットを軸対称に円弧状に形成した
ことを特徴とする請求項2記載のプラズマCVD装置。
3. The plasma CVD apparatus according to claim 2, wherein said slots are formed in an arc shape symmetrically with respect to an axis.
【請求項4】上記空洞共振器の共振モードをHモードに
したことを特徴とする請求項2記載のプラズマCVD装
置。
4. The plasma CVD apparatus according to claim 2, wherein the resonance mode of the cavity resonator is an H mode.
【請求項5】上記空洞共振器を軸対称に複数個形成した
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマCVD装置。
5. The plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein a plurality of said cavity resonators are formed axially symmetrically.
【請求項6】上記空洞共振器の軸部に形成されたガス導
入口からプラズマ発生室に導入されるガス流量と、上記
空洞共振器の周壁部に形成されたガス吹出口からプラズ
マ発生室に導入されるガス流量とを相対的に制御する制
御手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のプラズ
マCVD装置。
6. A flow rate of a gas introduced into a plasma generation chamber from a gas inlet formed in a shaft portion of the cavity resonator, and a gas outlet formed in a peripheral wall portion of the cavity resonator into a plasma generation chamber. 2. The plasma CVD apparatus according to claim 1, further comprising control means for relatively controlling the flow rate of the introduced gas.
【請求項7】上記空洞共振器の軸部に形成されたガス導
入口からプラズマ発生室に導入されるガス流量と、上記
空洞共振器の周壁部に形成されたガス導入口からプラズ
マ発生室に導入されるガス流量とを個別に制御する制御
手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のプラズマ
CVD装置。
7. A flow rate of a gas introduced into a plasma generation chamber from a gas inlet formed in a shaft portion of the cavity resonator, and a flow rate of a gas introduced from a gas inlet formed in a peripheral wall portion of the cavity resonator into the plasma generation chamber. 2. The plasma according to claim 1, further comprising control means for individually controlling the flow rate of the introduced gas.
CVD equipment.
【請求項8】上記各ガス導入口を基板上のプラズマ発生
空間に向けて設置したことを特徴とする請求項1記載の
プラズマCVD装置。
8. The plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein each of the gas introduction ports is set to face a plasma generation space on the substrate.
【請求項9】マイクロ波発生部と、該マイクロ波発生部
から供給されたマイクロ波を共振させる同軸型の空洞共
振器と、該空洞共振器の軸の内部および周壁内部に形成
され、且つCVDガスを流す複数のガス流通路と、該各ガ
ス流通路から供給されたCVDガスを導入する複数のガス
導入口と、該各ガス導入口から基板表面に流れるガス流
を均一化して導入されるCVDガスに対して上記空洞共振
器で共振されて強められて結合板を介して放射されたマ
イクロ波により均一なプラズマを発生させ、上記基板の
表面に均一な薄膜を形成するプラズマ発生室とを備えた
ことを特徴とするプラズマCVD装置。
9. A microwave generator, a coaxial cavity resonator for resonating the microwave supplied from the microwave generator, and a CVD device formed inside the axis and inside the peripheral wall of the cavity resonator. A plurality of gas flow paths for flowing gas, a plurality of gas inlets for introducing the CVD gas supplied from each of the gas flow paths, and a uniform gas flow flowing from each of the gas inlets to the substrate surface is introduced. A plasma generation chamber for generating uniform plasma by the microwave radiated through the coupling plate by being resonated and strengthened by the cavity resonator with respect to the CVD gas to form a uniform thin film on the surface of the substrate. A plasma CVD apparatus comprising:
【請求項10】上記空洞共振器の基板に対向する面に、
共振されたマイクロ波をプラズマ発生室に放射するため
のスロットを備え付けたことを特徴とする請求項9記載
のプラズマCVD装置。
10. A surface of the cavity resonator facing the substrate,
The plasma CVD apparatus according to claim 9, further comprising a slot for radiating the resonated microwave to the plasma generation chamber.
【請求項11】上記スロットを軸対称に円弧状に形成し
たことを特徴とする請求項10記載のプラズマCVD装置。
11. The plasma CVD apparatus according to claim 10, wherein said slots are formed in an arc shape symmetrically about an axis.
【請求項12】上記空洞共振器の共振モードをHモード
にしたことを特徴とする請求項10記載のプラズマCVD装
置。
12. The plasma CVD apparatus according to claim 10, wherein the resonance mode of the cavity resonator is an H mode.
【請求項13】上記空洞共振器を軸対称に複数個形成し
たことを特徴とする請求項9記載のプラズマCVD装置。
13. The plasma CVD apparatus according to claim 9, wherein a plurality of said cavity resonators are formed axially symmetrically.
【請求項14】上記空洞共振器の軸部に形成されたガス
導入口からプラズマ発生室に導入されるガス流量と、上
記空洞共振器の周壁部に形成されたガス吹出口からプラ
ズマ発生室に導入されるガス流量とを相対的に制御する
制御手段を備えたことを特徴とする請求項9記載のプラ
ズマCVD装置。
14. A flow rate of a gas introduced into a plasma generation chamber from a gas inlet formed in a shaft portion of the cavity resonator, and a gas outlet formed in a peripheral wall portion of the cavity resonator into a plasma generation chamber. The plasma CVD apparatus according to claim 9, further comprising control means for relatively controlling the flow rate of the introduced gas.
【請求項15】上記空洞共振器の軸部に形成されたガス
導入口からプラズマ発生室に導入されるガス流量と、上
記空洞共振器の周壁部に形成されたガス導入口からプラ
ズマ発生室に導入されるガス流量とを個別に制御する制
御手段を備えたことを特徴とする請求項9記載のプラズ
マCVD装置。
15. A gas flow introduced into a plasma generation chamber from a gas inlet formed in a shaft portion of the cavity resonator, and a gas flow introduced into a plasma generation chamber from a gas inlet formed in a peripheral wall portion of the cavity resonator. 10. The plasma CVD apparatus according to claim 9, further comprising control means for individually controlling a flow rate of the introduced gas.
【請求項16】上記各ガス導入口を基板上のプラズマ発
生空間に向けて設置したことを特徴とする請求項9記載
のプラズマCVD装置。
16. The plasma CVD apparatus according to claim 9, wherein each of the gas introduction ports is set to face a plasma generation space on the substrate.
【請求項17】上記空洞共振器の周壁部に形成されたガ
ス導入口の吹出角度を基板面に対して15°以下に形成し
たことを特徴とする請求項9記載のプラズマCVD装置。
17. The plasma CVD apparatus according to claim 9, wherein a blowing angle of a gas inlet formed in a peripheral wall portion of the cavity resonator is set to 15 ° or less with respect to a substrate surface.
【請求項18】上記空洞共振器のマイクロ波導入口と、
スロットとの間に更にスロットを設けてマイクロ波の偏
りを減少させるように構成したことを特徴とする請求項
9記載のプラズマCVD装置。
18. A microwave inlet of the cavity resonator,
10. The plasma CVD apparatus according to claim 9, wherein a slot is further provided between the slot and the slot to reduce the bias of the microwave.
【請求項19】マイクロ波発生部から供給されたマイク
ロ波を同軸型の空洞共振器により共振させ、該空洞共振
器の軸の下部および周壁部に設置された複数のガス導入
口から供給されたCVDガスをプラズマ発生室に導入し、
プラズマ発生室において上記各ガス導入口から基板表面
に流れるガス流を均一化して導入されるCVDガスに対し
て上記空洞共振器で共振されて強められて結合板を介し
て放射されたマイクロ波により均一なプラズマを発生さ
せ、基板の表面に均一な薄膜を形成することを特徴とす
るプラズマCVD方法。
19. A microwave supplied from a microwave generator is resonated by a coaxial cavity resonator, and supplied from a plurality of gas inlets provided on a lower portion and a peripheral wall portion of a shaft of the cavity resonator. Introduce CVD gas into the plasma generation chamber,
In the plasma generation chamber, the gas flow flowing from each of the gas inlets to the substrate surface is made uniform, and the CVD gas introduced is resonated by the cavity resonator and strengthened by microwaves radiated through the coupling plate. A plasma CVD method characterized by generating uniform plasma and forming a uniform thin film on the surface of a substrate.
【請求項20】マイクロ波発生部から供給されたマイク
ロ波を同軸型の空洞共振器により共振させ、該空洞共振
器の軸の内部および周壁内部に形成された複数のガス流
通路にCVDガスを流して供給して複数のガス導入口からC
VDガスをプラズマ発生室に導入し、プラズマ発生室にお
いて上記各ガス導入口から基板表面に流れるガス流を均
一化して導入されるCVDガスに対して上記空洞共振器で
共振されて強められて結合板を介して放射されたマイク
ロ波により均一なプラズマを発生させ、基板の表面に均
一な薄膜を形成することを特徴とするプラズマCVD方
法。
20. A microwave supplied from a microwave generator is resonated by a coaxial cavity resonator, and a CVD gas is supplied to a plurality of gas flow passages formed inside the axis of the cavity resonator and inside the peripheral wall. Flow and supply C from multiple gas inlets
VD gas is introduced into the plasma generation chamber, and in the plasma generation chamber, the gas flow flowing from each of the above gas inlets to the substrate surface is homogenized and resonated by the above-mentioned cavity resonator to be introduced to the CVD gas to be strengthened and coupled. A plasma CVD method characterized in that uniform plasma is generated by microwaves radiated through a plate and a uniform thin film is formed on the surface of the substrate.
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