JP2001168091A - Method and apparatus for forming oxide film - Google Patents
Method and apparatus for forming oxide filmInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置のゲー
ト酸化膜などの酸化膜形成方法および酸化膜形成装置に
関し、特に液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ
（TFT:Thin FilmTransistor)のゲート酸化膜の形成方法
およびそのゲート酸化膜形成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 method and an apparatus for forming an oxide film such as a gate oxide film of a semiconductor device, and more particularly to a method for forming a gate oxide film of a thin film transistor (TFT) used in a liquid crystal display device. The present invention relates to a method and an apparatus for forming a gate oxide film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】アクティブ方式の液晶表示装置のＴＦＴ
等に形成されるシリコン酸化膜、例えばゲート酸化膜
は、一般にプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n)によって成膜される。このゲート酸化膜の成膜に用い
られるチャンバの内壁には、上記の成膜中に、酸化物等
が蓄積し、被積層物である薄膜トランジスタを汚染す
る。このため、例えば、累積酸化膜厚を６００ｎｍとし
て、その累積膜厚に達したら、チャンバ内をフッ素化合
物等のガスを用いて洗浄するセルフクリーニングを行う
方法が用いられている。このセルフクリーニングの後に
は、通常、洗浄直後の慣らし運転ともいえるチャンバシ
ーズニングにより酸化膜を試行成膜する工程が設けられ
る。このセルフクリーニングにより、汚染のない清浄な
ＴＦＴが形成される。2. Description of the Related Art TFT of an active liquid crystal display device
In general, a silicon oxide film, such as a gate oxide film, formed on a substrate is generally formed by plasma CVD (Chemical Vapor Depositio).
n) is formed. Oxide and the like accumulate on the inner wall of the chamber used for forming the gate oxide film during the above-described film formation, and contaminate the thin film transistor that is the stacked object. For this reason, for example, a method is used in which the cumulative oxide film thickness is set to 600 nm, and when the cumulative film thickness is reached, self-cleaning is performed in which the inside of the chamber is cleaned using a gas such as a fluorine compound. After the self-cleaning, there is usually provided a step of trial-forming an oxide film by chamber seasoning, which can be said to be a break-in operation immediately after the cleaning. By this self-cleaning, a clean TFT without contamination is formed.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セルフ
クリーニングを行った後にプラズマＣＶＤ法により酸化
膜の成膜を行うと、セルフシーズニングを実施した後で
あっても、酸化膜の厚さが異常に薄くなる現象がある。
例えば、上記のＴＦＴのゲート酸化膜の厚さは７５ｎｍ
とするので、通常、２０枚を１ロットとして８枚目、１
５枚目（または１６枚目）の成膜が終了した後に、セル
フクリーニングを実施する。図１５は、８枚目および１
５枚目の成膜が終了した後にセルフクリーニングを実施
した場合の、ゲート酸化膜の膜厚の推移を示す図である
（このロットの平均値を１００％に規格化して表示して
ある）。図１５において、９枚目および１６枚目の膜厚
が異常に薄くなっている。このような、膜厚の大きな変
動を防止するために１枚ごとにセルフクリーニングを実
施すると、膜厚は常に図１５における薄い膜厚に保たれ
るので、膜厚変動は抑制される。しかし、チャンバシー
ズニング工程とセルフクリーニングとの処理時間の合計
は、長時間にわたるので、酸化膜の成膜時間がきわめて
長くなり、実際の製造方法には適用することができな
い。However, if an oxide film is formed by a plasma CVD method after performing self-cleaning, the thickness of the oxide film is abnormally thin even after performing self-seasoning. There is a phenomenon.
For example, the thickness of the gate oxide film of the above TFT is 75 nm.
Therefore, normally, the 20th sheet is regarded as one lot and the 8th sheet,
After the fifth (or sixteenth) film formation is completed, self-cleaning is performed. FIG. 15 shows the eighth sheet and the first sheet.
FIG. 10 is a diagram showing a change in the thickness of a gate oxide film when self-cleaning is performed after the fifth film is formed (the average value of this lot is normalized to 100% and displayed). In FIG. 15, the ninth and sixteenth films are abnormally thin. When self-cleaning is performed for each sheet in order to prevent such a large change in the film thickness, the film thickness is always kept at the small film thickness in FIG. 15, so that the film thickness fluctuation is suppressed. However, the sum of the processing time of the chamber seasoning step and the processing time of the self-cleaning is long, so that the time required for forming the oxide film becomes extremely long and cannot be applied to an actual manufacturing method.
【０００４】そこで、本発明の目的は、セルフクリーニ
ング後の酸化膜の膜厚の減少を抑制することにより膜厚
変動を防止して、歩留りの低下を防止する酸化膜形成方
法および酸化膜形成装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide an oxide film forming method and an oxide film forming apparatus for preventing a change in the film thickness by suppressing a decrease in the film thickness of the oxide film after self-cleaning, thereby preventing a decrease in yield. Is to provide.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】請求項１の酸化膜形成方
法は、チャンバ内に搬送されてきた被積層物の上にプラ
ズマＣＶＤにより酸化膜を成膜する方法であって、排気
をしながら、フッ素化合物を含むガスを用いてチャンバ
をセルフクリーニングした後、チャンバシーズニングに
おける酸化膜の成膜試行時間を時間加算から除外して、
少なくとも４分間の成膜不実施時間をとった後に酸化膜
の成膜を行う。According to a first aspect of the present invention, there is provided an oxide film forming method for forming an oxide film by plasma CVD on an object to be stacked conveyed into a chamber. After self-cleaning the chamber using a gas containing a fluorine compound, excluding the trial time of forming an oxide film in chamber seasoning from the time addition,
After at least 4 minutes of non-forming time, the oxide film is formed.
【０００６】この方法によれば、排気によりセルフクリ
ーニングに用いたガス中の各成分の濃度は減少するの
で、セルフクリーニングの残存ガス、とくにフッ素が、
プラズマＣＶＤ法によって成膜される酸化膜の膜厚に及
ぼす影響は小さくなる。この結果、セルフクリーニング
直後に成膜する酸化膜の膜厚の減少を抑制し、酸化膜の
厚さ変動を限定的なものにすることが可能となる。成膜
不実施時間を少なくとも４分間としたのは、図１５にお
けるセルフクリーニング直後の酸化膜の異常減少を抑制
することができるからである。４分間未満ではセルフク
リーニング直後の酸化膜の厚みの異常な減少の抑制が不
充分である。また、４分間以上の成膜不実施時間をとっ
てもロット内の酸化膜の最大値と最小値の差は、必ずし
も小さくならない場合がある。しかし、セルフクリーニ
ング直後の酸化膜の厚みの異常減少は抑制されるので、
容量酸化膜を兼ねるゲート酸化膜等において、容量の異
常な増大を防止する効果を得ることができる。上記の成
膜不実施時間は、チャンバシーズニングの後に設けても
よいし、チャンバシーズニングを挟んでチャンバシーズ
ニングの前後に分けて設けてもよい。チャンバシーズニ
ングを挟んで成膜不実施時間を設けた場合は、両方の成
膜不実施時間の合計を採用する。なお、セルクリーニン
グ後の従来の成膜不実施時間は、標準で約６０秒間であ
り、最大でも約９０秒間である。According to this method, the concentration of each component in the gas used for self-cleaning is reduced by exhaustion, so that the residual gas for self-cleaning, especially fluorine,
The effect on the thickness of the oxide film formed by the plasma CVD method is reduced. As a result, it is possible to suppress a decrease in the thickness of the oxide film formed immediately after the self-cleaning, and to limit the variation in the thickness of the oxide film. The reason why the non-forming time is set to at least 4 minutes is that abnormal reduction of the oxide film immediately after the self-cleaning in FIG. 15 can be suppressed. If the time is less than 4 minutes, the suppression of the abnormal decrease in the thickness of the oxide film immediately after the self-cleaning is insufficient. In addition, even if the non-forming time of 4 minutes or more is taken, the difference between the maximum value and the minimum value of the oxide film in the lot may not always be small. However, since the abnormal decrease in the thickness of the oxide film immediately after the self-cleaning is suppressed,
In a gate oxide film or the like also serving as a capacitance oxide film, an effect of preventing an abnormal increase in capacitance can be obtained. The above-mentioned non-forming time may be provided after the chamber seasoning, or may be provided separately before and after the chamber seasoning with the chamber seasoning interposed therebetween. When the film formation non-execution time is provided with the chamber seasoning in between, the total of both film formation non-execution times is adopted. The conventional non-forming time after the cell cleaning is about 60 seconds as a standard, and about 90 seconds at the maximum.
【０００７】本発明の酸化膜形成方法が適用されるの
は、例えば、酸化膜の厚さ精度が重視される半導体装置
のゲート酸化膜である場合が望ましい。とくに、大面積
の酸化膜である、アクティブマトリクス方式の液晶表示
装置のＴＦＴに形成されるゲート酸化膜である場合が望
ましい。これらの酸化膜は、通常、非常に薄い厚さ、例
えば、７５ｎｍの厚さに高精度で形成される。したがっ
て、厚さの変動幅の絶対値が大きいと、相対的な変動は
非常に大きくなり、実用上使用できないゲート酸化膜と
なってしまい、歩留りを低下させる。本発明は、上記の
ように、セルフクリーニング直後に成膜不実施時間を設
け、排気をしながらセルフクリーニングのガスを低減さ
せる各種の方法を実施することにより、歩留り低下を防
止することが可能となる。The method of forming an oxide film according to the present invention is preferably applied, for example, to a gate oxide film of a semiconductor device in which the thickness accuracy of the oxide film is important. In particular, it is desirable to use a gate oxide film formed on a TFT of an active matrix type liquid crystal display device, which is a large-area oxide film. These oxide films are usually formed with a very small thickness, for example, a thickness of 75 nm with high precision. Therefore, if the absolute value of the thickness variation is large, the relative variation becomes extremely large, resulting in a gate oxide film that cannot be used in practice, and lowers the yield. According to the present invention, as described above, it is possible to prevent a decrease in yield by providing a non-deposition time immediately after self-cleaning and performing various methods for reducing gas for self-cleaning while exhausting gas. Become.
【０００８】請求項２の酸化膜形成方法では、請求項１
の酸化膜形成方法において、チャンバ内の成分の検出頻
度の出力が可能な質量分析器が備えられ、そのチャンバ
内のガス成分の検出頻度をモニタしながら、成膜不実施
時間の終了時を定める。According to the second aspect of the invention, there is provided an oxide film forming method.
In the method of forming an oxide film, a mass spectrometer capable of outputting the frequency of detection of components in the chamber is provided, and the end of the non-forming time is determined while monitoring the frequency of detection of gas components in the chamber. .
【０００９】上記の方法により、オンラインでチャンバ
内のガス成分の組成を知ることができるので、セルフク
リーニングに用いたガスを確実に低減した後に、プラズ
マＣＶＤによる酸化膜の成膜を実施することが可能とな
る。According to the above method, the composition of gas components in the chamber can be known online, so that it is possible to form an oxide film by plasma CVD after reliably reducing the gas used for self-cleaning. It becomes possible.
【００１０】請求項３の酸化膜形成方法では、請求項１
または２の酸化膜形成方法において、成膜不実施時間内
に、不活性ガスによるガスパージを行う。According to the third aspect of the present invention, there is provided an oxide film forming method.
Alternatively, in the method of forming an oxide film according to the second aspect, a gas purge with an inert gas is performed within a non-forming time period.
【００１１】この結果、セルフクリーニングに用いたガ
スおよびそのガスの化合物は、不活性ガスにより追い出
されて減少するので、セルフクリーニングに用いたガス
中のフッ素等の酸化膜の膜厚に及ぼす影響は小さくな
る。なお、不活性ガスとしては、窒素、酸素、ヘリウ
ム、アルゴン等のガスを用いることができる。As a result, the gas used for the self-cleaning and the compounds of the gas are expelled and reduced by the inert gas, so that the influence of the gas used for the self-cleaning on the thickness of the oxide film such as fluorine is small. Become smaller. Note that as the inert gas, a gas such as nitrogen, oxygen, helium, or argon can be used.
【００１２】請求項４の酸化膜形成方法では、請求項１
または２の酸化膜形成方法において、成膜不実施時間内
に、不活性ガスのオンオフを繰り返す断続パージを行
う。According to the fourth aspect of the present invention, there is provided an oxide film forming method.
Alternatively, in the oxide film forming method of 2, the intermittent purging in which the inactive gas is repeatedly turned on and off is performed within the non-forming time.
【００１３】不活性ガスパージのオンオフを繰り返すこ
とにより、チャンバの内壁に吸着したガスを有効に追い
出すことができ、酸化膜成膜時のこれらガスの悪影響を
限定的なものにすることが可能となる。By repeatedly turning on and off the inert gas purge, the gas adsorbed on the inner wall of the chamber can be effectively expelled, and the adverse effect of these gases upon forming an oxide film can be limited. .
【００１４】請求項５の酸化膜形成方法では、請求項１
または２の酸化膜形成方法において、成膜不実施時間内
に、ガスパージを行いながら、プラズマ放電のオンオフ
を繰り返す。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an oxide film forming method.
Alternatively, in the oxide film forming method of 2, the plasma discharge is repeatedly turned on and off while performing gas purging within the non-forming time.
【００１５】上記の方法により、チャンバの側壁に吸着
したガスを脱離させて排気することができる。この結
果、セルフクリーニングに用いたガスを問題を生じない
レベルにまで減少させることができ、セルフクリーニン
グ直後に成膜される数枚の酸化膜の膜厚の減少を防止す
ることが可能となる。According to the above method, the gas adsorbed on the side wall of the chamber can be desorbed and exhausted. As a result, the gas used for the self-cleaning can be reduced to a level that does not cause a problem, and the thickness of several oxide films formed immediately after the self-cleaning can be prevented from decreasing.
【００１６】請求項６の酸化膜形成方法では、請求項１
または２の酸化膜形成方法において、チャンバに対して
不活性ガスの分圧が正圧に保たれている、開閉自在の隔
壁によって隔てられたトランスファ室がチャンバに付属
して備えられ、成膜不実施時間内に、被積層物に対し
て、チャンバとトランスファ室との間を、隔壁の開閉を
伴いながら往きかつ戻らせる往復動作を数回繰り返す。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an oxide film forming method.
Alternatively, in the oxide film forming method of 2, the transfer chamber separated by an openable and closable partition in which the partial pressure of the inert gas is maintained at a positive pressure with respect to the chamber is attached to the chamber, Within the execution time, the reciprocating operation of moving back and forth between the chamber and the transfer chamber with the opening and closing of the partition wall is repeated several times with respect to the stack.
【００１７】トランスファ室に送られる不活性ガスは、
本来、チャンバから有毒ガスが流入しないように、チャ
ンバに対して正圧を保つために用いられる。隔壁を開閉
しながら被積層物を往復させると、不活性ガスによるパ
ージと同じ効果を得ることができ、セルフクリーニング
に用いられたガスを低減することができる。したがっ
て、セルフクリーニング直後の数枚に成膜される酸化膜
の厚さの減少を防止することが可能となる。The inert gas sent to the transfer chamber is
It is originally used to maintain a positive pressure on the chamber so that no toxic gas flows from the chamber. When the stack is reciprocated while opening and closing the partition, the same effect as the purge by the inert gas can be obtained, and the gas used for the self-cleaning can be reduced. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the thickness of the oxide film formed on several sheets immediately after the self-cleaning.
【００１８】請求項７の酸化膜形成方法は、質量分析器
が取り付けられたチャンバ内に搬送されてきた被積層物
の上にプラズマＣＶＤにより酸化膜を成膜する方法であ
り、排気をしながら、フッ素化合物を含むガスを用いて
前記チャンバをセルフクリーニングした後、質量分析器
による検出頻度測定において、質量数１９の成分の検出
頻度が、質量数３６の成分の検出頻度の所定の倍数以下
にまで低下した後に、酸化膜の成膜を行う。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of forming an oxide film by plasma CVD on an object to be stacked carried in a chamber provided with a mass spectrometer. After self-cleaning the chamber using a gas containing a fluorine compound, the detection frequency of the component having the mass number of 19 is less than or equal to a predetermined multiple of the detection frequency of the component having the mass number of 36 in the detection frequency measurement by the mass analyzer. After the temperature has been lowered, an oxide film is formed.
【００１９】上記において、質量数１９の成分は、フッ
素である。質量数３６の成分は不明であるが、時間変動
が小さいので、基準濃度として使うことができる。所定
の倍数は、例えば、５０倍、さらにセルフクリーニング
後の膜厚減少を抑制するためには４０倍、また、より一
層、膜厚変動を抑制するためには３０倍とすることが望
ましい。また、排気を継続していれば、不活性ガスパー
ジ、不活性ガスパージを行いながらの断続的なプラズマ
放電などを実施することができる。上記の方法により、
酸化膜の成膜工程において酸化膜をエッチングしてフッ
化シリコンを形成するフッ素を問題を生じないレベルま
で下げることができ、セルフクリーニング直後に成膜さ
れる酸化膜の厚さの減少を抑制することが可能となる。In the above, the component having a mass number of 19 is fluorine. Although the component having a mass number of 36 is unknown, it can be used as a reference concentration because its time variation is small. The predetermined multiple is, for example, preferably 50 times, more preferably 40 times in order to suppress the decrease in film thickness after self-cleaning, and 30 times in order to further suppress the variation in film thickness. If the evacuation is continued, an inert gas purge, an intermittent plasma discharge while performing the inert gas purge, and the like can be performed. By the above method,
In the oxide film forming process, the fluorine which forms the silicon fluoride by etching the oxide film can be reduced to a level that does not cause a problem, and the decrease in the thickness of the oxide film formed immediately after self-cleaning is suppressed. It becomes possible.
【００２０】請求項８の酸化膜形成装置は、搬送されて
きた被積層物の上に酸化膜を形成する方法に用いられる
装置であって、酸化膜を被積層物の上に成膜するチャン
バと、チャンバ内に搬送されてきた被積層物に酸化膜を
成膜する成膜手段と、チャンバから排気する排気手段
と、チャンバ内の成分の質量数を特定して、その成分の
検出頻度を出力するチャンバに取り付けられた質量分析
器と、質量分析器によって出力された質量数１９の成分
の検出頻度が、質量数３６の成分の検出頻度の所定の倍
数を超える間は酸化膜を成膜せず、所定の倍数以下にな
ってから酸化膜を成膜する制御手段とを備える。An oxide film forming apparatus according to claim 8 is an apparatus used for a method of forming an oxide film on a conveyed article to be laminated, wherein the chamber forms an oxide film on the article to be laminated. And a film forming means for forming an oxide film on the stack transferred to the chamber, an exhaust means for exhausting the gas from the chamber, and specifying the mass number of the component in the chamber to reduce the detection frequency of the component. An oxide film is formed while the mass analyzer attached to the output chamber and the detection frequency of the component having the mass number of 19 outputted by the mass analyzer exceed a predetermined multiple of the detection frequency of the component having the mass number of 36. A control means for forming an oxide film after the predetermined number is reduced to a predetermined multiple or less.
【００２１】この構成により、フッ素濃度が高い間は成
膜が実施されないので、酸化膜が異常に薄くなる現象を
避けることができ、歩留りを向上させることが可能とな
る。所定の倍数としては、５０倍、さらにセルフクリー
ニング後の膜厚減少を抑制するためには４０倍、また、
より一層、膜厚変動を抑制するためには３０倍とするこ
とが望ましい。With this configuration, since the film formation is not performed while the fluorine concentration is high, the phenomenon that the oxide film becomes abnormally thin can be avoided, and the yield can be improved. The predetermined multiple is 50 times, and it is 40 times in order to suppress a decrease in film thickness after self-cleaning.
In order to further suppress the variation in film thickness, it is desirable to make the thickness 30 times.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００２３】（実施の形態１）本実施の形態は、アクテ
ィブマトリクス方式の液晶表示装置のＴＦＴのゲート酸
化膜を形成する方法において、排気しつつ成膜不実施時
間を長くとる酸化膜形成方法である。まず、図１に示す
ように、ガラス基板１の表面に、下地膜２として、例え
ば、ＳｉＮ膜、シリコン酸化膜、またはシリコン酸化膜
とＳｉＮ膜とからなる２層膜をプラズマＣＶＤにより約
２００ｎｍの厚さに形成する。その後、同じく図１に示
すように、アモルファスシリコン膜３を減圧ＣＶＤ法ま
たはプラズマＣＶＤ法により５０ｎｍの厚さに成膜した
後、アモルファスシリコン膜を結晶化する。結晶化の方
法として、例えば、エキシマレーザによるレーザ照射を
用いることができる。次いで、図２に示すように、結晶
化されたポリシリコン膜３をチャネル形状にパターニン
グする。次に、図３に示すように、ポリシリコン膜上に
ゲート酸化膜４をプラズマＣＶＤにより７５ｎｍの厚さ
に形成する。(Embodiment 1) This embodiment is directed to a method for forming a gate oxide film of a TFT of an active matrix type liquid crystal display device, in which a non-performing time is long while exhausting gas. is there. First, as shown in FIG. 1, a two-layer film made of, for example, a SiN film, a silicon oxide film, or a silicon oxide film and a SiN film is formed on a surface of a glass substrate 1 as a base film 2 to a thickness of about 200 nm by plasma CVD. It is formed to a thickness. Thereafter, as shown in FIG. 1, the amorphous silicon film 3 is formed to a thickness of 50 nm by a low pressure CVD method or a plasma CVD method, and then the amorphous silicon film is crystallized. As a crystallization method, for example, laser irradiation with an excimer laser can be used. Next, as shown in FIG. 2, the crystallized polysilicon film 3 is patterned into a channel shape. Next, as shown in FIG. 3, a gate oxide film 4 is formed on the polysilicon film to a thickness of 75 nm by plasma CVD.
【００２４】このゲート酸化膜４の成膜においては、Ｎ
Ｆ3ガスを用いたセルフクリーニングを８枚ごとに行っ
た。セルフクリーニング後のチャンバシーズニングにお
いて酸化膜を形成した後、ポンプ排気の状態を１２分間
とった。この後、図２に示す状態の被積層物を成膜室に
導入して、図３に示すように、ゲート酸化膜４を成膜し
た。In forming the gate oxide film 4, N
Self-cleaning using F 3 gas was performed every eight sheets. After forming the oxide film in the chamber seasoning after the self-cleaning, the pump was evacuated for 12 minutes. Thereafter, the object to be laminated in the state shown in FIG. 2 was introduced into the film forming chamber, and the gate oxide film 4 was formed as shown in FIG.
【００２５】図４は、ロット（１９枚）内の各ゲート酸
化膜の厚さを成膜順位にしたがって示す図である。図４
には、成膜不実施期間をとらない従来技術のゲート酸化
膜の厚さを比較のために併記するが、ロット内のゲート
酸化膜の厚さのばらつきは、−６％〜＋４％に抑制され
ている。なお、４分間の排気を行うことにより、従来−
１１％にまで減少したセルフクリーニング直後の酸化膜
の膜厚は、−７％程度の減少にまで抑制される。FIG. 4 is a diagram showing the thickness of each gate oxide film in a lot (19) according to the order of film formation. FIG.
, The thickness of the gate oxide film of the prior art, which does not take a period during which no film is formed, is also shown for comparison, but the variation in the thickness of the gate oxide film in a lot is suppressed to -6% to + 4%. Have been. By evacuating for 4 minutes, the conventional
The thickness of the oxide film immediately after the self-cleaning, which has been reduced to 11%, is suppressed to about -7%.
【００２６】ゲート酸化膜の成膜後、ゲート電極をＡｌ
合金、Ｃｒ、Ｔａのような金属膜をスパッタリングによ
り成膜し、パターニングおよびエッチング加工を行い、
図５に示すように、ゲート電極８を形成する。その後、
イオン注入によってソース、ドレイン領域５、６および
チャネル領域７を形成し、図６に示すように、層間絶縁
膜９をプラズマＣＶＤによって成膜した。次に、層間絶
縁膜９にコンタクトホールを開口してパッドコンタクト
１１、１２を形成した後、ソースおよびドレイン配線の
膜を成膜して、配線形状１３、１４にパターニングし
た。さらに、図７に示すように、プラズマＣＶＤにより
パッシベーション膜１５であるＳｉＮ膜を成膜した。After forming the gate oxide film, the gate electrode is
Alloy, Cr, metal film such as Ta formed by sputtering, patterning and etching,
As shown in FIG. 5, a gate electrode 8 is formed. afterwards,
Source and drain regions 5 and 6 and a channel region 7 were formed by ion implantation, and an interlayer insulating film 9 was formed by plasma CVD as shown in FIG. Next, after forming contact holes 11 and 12 by opening contact holes in the interlayer insulating film 9, source and drain wiring films were formed and patterned into wiring shapes 13 and 14. Further, as shown in FIG. 7, a SiN film as the passivation film 15 was formed by plasma CVD.
【００２７】本実施の形態において認められるように、
排気をしながら成膜不実施時間を１２分間とることによ
り、セルフクリーニング直後の数枚の酸化膜形成におけ
る酸化膜の厚さの減少は非常に抑制される。この結果、
ＴＦＴ製造工程における歩留りを向上させることが可能
となる。As will be appreciated in the present embodiment,
By setting the non-forming time of 12 minutes while evacuating, a decrease in the thickness of the oxide film in the formation of several oxide films immediately after the self-cleaning is greatly suppressed. As a result,
The yield in the TFT manufacturing process can be improved.
【００２８】（実施の形態２）実施の形態１と同じよう
に、ＴＦＴのゲート酸化膜の成膜工程において、８枚成
膜する毎にチャンバのＮＦ3ガスを用いたセルフクリー
ニングを実施した。その後、本実施の形態においては、
チャンバシーズニングを間に挟んで、３６０秒間の窒素
ガスパージおよび７２０秒間の酸素ガスパージを行っ
た。図８は本実施の形態に用いた酸化膜形成装置の構成
概要図である。本実施の形態においては、チャンバ２３
に質量分析器２４を取り付け、チャンバ２３内のガス成
分の検出頻度をモニタしながら成膜した。また、質量数
１９のフッ素の検出頻度が質量数３６の成分の検出頻度
の４０倍を超えない場合に限り成膜を可能とする制御手
段２５を質量分析器２４とプラズマＣＶＤ成膜手段２２
との間に設けた。酸化膜は基板の上に所定の積層物を積
層した被積層物２１の上に成膜され、チャンバからは排
気ポンプ２６により排気がなされる。(Embodiment 2) In the same manner as in Embodiment 1, in the step of forming a gate oxide film of a TFT, self-cleaning using NF 3 gas in a chamber was carried out every time eight films were formed. Then, in this embodiment,
With the chamber seasoning in between, a nitrogen gas purge for 360 seconds and an oxygen gas purge for 720 seconds were performed. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the oxide film forming apparatus used in the present embodiment. In the present embodiment, the chamber 23
A film was formed while monitoring the frequency of detection of gas components in the chamber 23 by attaching a mass analyzer 24 to the sample. The mass spectrometer 24 and the plasma CVD film forming unit 22 are provided with a control unit 25 that enables film formation only when the detection frequency of fluorine having a mass number of 19 does not exceed 40 times the detection frequency of the component having a mass number of 36.
And provided between them. The oxide film is formed on a laminate 21 in which a predetermined laminate is laminated on a substrate, and the chamber is evacuated by an exhaust pump 26.
【００２９】図９は比較のための従来の成膜方法におけ
る成分の検出頻度（単位時間当りのカウント数）の推移
を示す図である。図９から分かるように、従来の成膜不
実施時間は、チャンバシーズニングの後の６０秒間であ
る。また、図１０は本実施の形態における成分の検出頻
度の推移を示す図である。図９および図１０において、
質量数１９はフッ素ガスであり、質量数８５はフッ化珪
素（ＳｉＦ3）である。質量数３３と３６の成分は何か
不明である。質量数３６の成分はチャンバシーズニング
の間以外はほぼ一定の値を保つので、相対比較の基準値
に用いることができる。図１１は、成膜順位Ｎｏである
各基板Ｎｏにおける酸化膜の膜厚を示す図である。ロッ
トの膜厚平均値を１００％として規格化して表示してあ
る。上記の窒素ガスおよび酸素ガスのパージにより、ゲ
ート酸化膜の変動はきわめて良好に抑制され、基板間ば
らつきは±３％の範囲内に入れることができた。図１１
における基板Ｎｏ７〜１２の各ゲート酸化膜の厚さと、
図９および図１０の各成分の検出頻度とを対応づける
と、フッ素の検出頻度が酸化膜の膜厚に大きな影響を持
つことが分かる。セルフクリーニングを行った後、チャ
ンバシーズニング時間を除いて、フッ素の検出頻度を質
量数３６の成分の検出頻度の５０倍以下にした後に、酸
化膜を成膜すれば、膜厚の減少を抑制することができ
る。より望ましくは、フッ素の検出頻度を質量数３６の
成分の検出頻度の４０倍以下、さらに望ましくは３０倍
以下にした後に、酸化膜を成膜する。この結果、全体と
して膜厚変動の小さいゲート酸化膜を作製することが可
能となる。なお、上記の質量数１９の成分と質量数３６
の成分の検出頻度の比は、モル濃度比と考えることがで
きる。FIG. 9 is a graph showing the transition of the frequency of component detection (the number of counts per unit time) in a conventional film forming method for comparison. As can be seen from FIG. 9, the conventional non-forming time is 60 seconds after the chamber seasoning. FIG. 10 is a diagram showing transition of the component detection frequency in the present embodiment. 9 and 10,
The mass number 19 is fluorine gas, and the mass number 85 is silicon fluoride (SiF 3 ). It is unknown what the components of mass numbers 33 and 36 are. Since the component having the mass number of 36 maintains a substantially constant value except during the seasoning of the chamber, it can be used as a reference value for the relative comparison. FIG. 11 is a diagram showing the thickness of the oxide film on each substrate No. which is the film forming order No. The average value of the film thickness of the lot is normalized and displayed as 100%. By the nitrogen gas and oxygen gas purging, the fluctuation of the gate oxide film was suppressed very well, and the variation between substrates could be kept within the range of ± 3%. FIG.
Thickness of each gate oxide film of the substrates Nos. 7 to 12 in
When the detection frequencies of the respective components in FIGS. 9 and 10 are associated with each other, it can be seen that the detection frequency of fluorine has a great influence on the thickness of the oxide film. After performing the self-cleaning, excluding the chamber seasoning time, the detection frequency of fluorine is set to 50 times or less of the detection frequency of the component having the mass number of 36, and then the oxide film is formed to suppress the decrease in the film thickness. be able to. More preferably, the oxide film is formed after the frequency of detecting fluorine is set to 40 times or less, more preferably 30 times or less, the frequency of detecting the component having a mass number of 36. As a result, it is possible to manufacture a gate oxide film having a small thickness variation as a whole. In addition, the above-mentioned component of mass number 19 and mass number 36
Can be considered as a molar concentration ratio.
【００３０】（実施の形態３）本実施の形態において
も、液晶表示装置に用いられるＴＦＴパネルのＴＦＴの
ゲート酸化膜を作製した。酸素ガスパージの時間を変え
る以外は、実施の形態１と同じ工程による。本実施の形
態では、セルフクリーニング後にチャンバシーズニング
を実施し、その後に行う酸素ガスパージの時間を３６０
秒間から１０８０秒間の間に変化させて、ゲート酸化膜
を成膜した。各ロット内の各基板Ｎｏのゲート酸化膜の
厚さを図１２に示す。また、各ロット内のゲート酸化膜
の最大値と最小値との差を図１３に示すが、パージ時間
の増大につれ、最大値と最小値との差が減少することが
分かる。とくに、ガスパージ時間を６００秒間から１０
８０秒間に延ばした場合、最大値と最小値との差が大き
く減少することが分かる。とくに、ガスパージ時間を９
００秒間以上とすることにより、上記の差を１０ｎｍ以
下にできることが分かる。なお、このガスパージ時間
は、チャンバシーズニングを間に挟んで２回のガスパー
ジを行う場合には、その２回のガスパージ時間の合計を
いう。(Embodiment 3) Also in this embodiment, a gate oxide film of a TFT of a TFT panel used for a liquid crystal display device was manufactured. Except for changing the oxygen gas purge time, the same process as in the first embodiment is performed. In the present embodiment, the chamber seasoning is performed after the self-cleaning, and the time of the oxygen gas purge performed thereafter is set to 360.
The gate oxide film was formed by changing the period from 1 second to 1080 seconds. FIG. 12 shows the thickness of the gate oxide film of each substrate No in each lot. FIG. 13 shows the difference between the maximum value and the minimum value of the gate oxide film in each lot. It can be seen that the difference between the maximum value and the minimum value decreases as the purge time increases. In particular, the gas purge time is from 600 seconds to 10
It can be seen that when the time is extended to 80 seconds, the difference between the maximum value and the minimum value is greatly reduced. In particular, set the gas purge time to 9
It can be seen that the difference can be reduced to 10 nm or less by setting the time to 00 seconds or more. When two gas purges are performed with chamber seasoning therebetween, the gas purge time refers to the sum of the two gas purge times.
【００３１】（実施の形態４）本実施の形態において
も、液晶表示装置に用いられるＴＦＴパネルのＴＦＴの
ゲート酸化膜を作製した。セルフクリーニング直後の最
初のゲート酸化膜の成膜の際、成膜室とトランスファ室
（搬送室）との間を３回往復させた。この往復に要した
時間は、約１０分間である。その他の工程は実施の形態
１と同じ工程による。ロットの平均膜厚を１００％とし
て、各基板Ｎｏのゲート酸化膜の膜厚を図１４に従来例
と比較して示す。本実施の形態における各ゲート酸化膜
の厚さは±３％以内に入っている。この結果から、成膜
室とトランスファ室とを往復させることが、セルフクリ
ーニング後の酸化膜の膜厚減少を抑制して、ロット内の
ゲート酸化膜の膜厚変動抑制に非常に有効であることが
首肯できる。(Embodiment 4) Also in this embodiment, a gate oxide film of a TFT of a TFT panel used for a liquid crystal display device was manufactured. During the first gate oxide film formation immediately after the self-cleaning, the film was reciprocated three times between the film formation chamber and the transfer chamber (transfer chamber). The time required for this reciprocation is about 10 minutes. Other steps are the same as in the first embodiment. Assuming that the average film thickness of the lot is 100%, the film thickness of the gate oxide film of each substrate No. is shown in FIG. 14 in comparison with the conventional example. The thickness of each gate oxide film in the present embodiment is within ± 3%. From these results, it was found that reciprocating the film formation chamber and the transfer chamber is very effective in suppressing the decrease in the thickness of the oxide film after the self-cleaning and suppressing the fluctuation in the thickness of the gate oxide film in the lot. Can be confirmed.
【００３２】上記において、本発明の実施の形態につい
て説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形
態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発
明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許
請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範
囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含
む。Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention disclosed above are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. Not limited. The scope of the present invention is indicated by the description of the claims, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the claims.
【００３３】[0033]
【発明の効果】本発明の製造方法を用いることにより、
ゲート酸化膜等の高精度の膜厚制御が要求される酸化膜
をプラズマＣＶＤ法を用いて成膜することができる。こ
の製造方法は、既存の設備を用いて簡便に実施すること
ができ、しかも、成膜時間はセルフクリーニング直後の
成膜においてのみ４分間〜十数分間延長されるのみで、
それ以外は成膜時間が延長することはない。この結果、
簡便にゲート酸化膜等の膜厚変動を抑制することがで
き、歩留り向上に貢献することができる。By using the production method of the present invention,
An oxide film, such as a gate oxide film, for which high-precision film thickness control is required can be formed by a plasma CVD method. This manufacturing method can be easily carried out using existing equipment, and the film formation time is only extended from 4 minutes to ten and several minutes only in the film formation immediately after self-cleaning.
Otherwise, the deposition time is not prolonged. As a result,
Variations in the thickness of the gate oxide film and the like can be easily suppressed, which can contribute to an improvement in yield.
【図１】 実施の形態１において、ガラス基板に下地膜
およびアモルファスシリコン膜を成膜した段階の断面図
である。FIG. 1 is a cross-sectional view at the stage when a base film and an amorphous silicon film are formed on a glass substrate in Embodiment 1.
【図２】 図１の状態に対して、アモルファスシリコン
膜を結晶化して、トランジスタにパターニングした段階
の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a state where an amorphous silicon film is crystallized and patterned into a transistor in the state of FIG.
【図３】 図２の状態にゲート酸化膜を成膜した段階の
断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view at the stage when a gate oxide film is formed in the state of FIG. 2;
【図４】 実施の形態１におけるＴＦＴのゲート酸化膜
の膜厚をロット平均値を１００％として、従来例と比較
して示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the thickness of the gate oxide film of the TFT in the first embodiment as compared with a conventional example, with the lot average value being 100%.
【図５】 図３の状態にゲート電極を形成し、ソース領
域およびドレイン領にドーピングした段階の断面図であ
る。FIG. 5 is a cross-sectional view of a stage where a gate electrode is formed in the state of FIG. 3 and a source region and a drain region are doped.
【図６】 図５の状態に層間絶縁膜を形成した段階の断
面図である。6 is a cross-sectional view at the stage when an interlayer insulating film is formed in the state of FIG.
【図７】 図６の状態に、ソース配線およびドレイン配
線を形成し、パッシベーション膜を成膜した段階の断面
図である。FIG. 7 is a cross-sectional view at the stage when a source wiring and a drain wiring are formed and a passivation film is formed in the state of FIG. 6;
【図８】 実施の形態２に用いた酸化膜形成装置の構成
概要図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an oxide film forming apparatus used in the second embodiment.
【図９】 従来例におけるチャンバ内のガス成分の濃度
推移を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a change in concentration of a gas component in a chamber in a conventional example.
【図１０】 実施の形態２におけるチャンバ内のガス成
分の濃度推移を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a change in concentration of a gas component in a chamber according to the second embodiment.
【図１１】 実施の形態２におけるＴＦＴのゲート酸化
膜の膜厚をロット平均値を１００％として、従来例と比
較して示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the thickness of a gate oxide film of a TFT according to a second embodiment as compared with a conventional example, with a lot average value being 100%.
【図１２】 実施の形態３におけるＴＦＴのゲート酸化
膜の膜厚を各ロット平均値を１００％として、パージ時
間ごとに示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the thickness of a gate oxide film of a TFT according to a third embodiment for each purge time, with the average value of each lot taken as 100%.
【図１３】 図１２に示す各ロットのゲード酸化膜の最
大値と最小値との差に及ぼすガスパージ時間の影響を示
す図である。FIG. 13 is a diagram showing the influence of the gas purge time on the difference between the maximum value and the minimum value of the gate oxide film of each lot shown in FIG.
【図１４】 実施の形態４におけるＴＦＴのゲート酸化
膜の膜厚をロット平均値を１００％として、従来例と比
較して示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the thickness of a gate oxide film of a TFT according to a fourth embodiment in comparison with a conventional example, with a lot average value being 100%.
【図１５】 従来例のＴＦＴのゲート酸化膜の膜厚をロ
ット平均値を１００％として示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the thickness of a gate oxide film of a TFT of a conventional example assuming a lot average value to be 100%.
１ ガラス基板、２ 下地膜、３ シリコン膜、４ ゲ
ート酸化膜、５，６ソース、ドレイン領域、７ チャネ
ル領域、８ ゲート電極、９ 層間絶縁膜、１１，１２
パッドコンタクト、１３，１４ ソース配線，ゲート
配線、１５パッシベーション膜、２１ 被積層物、２２
プラズマＣＶＤ装置、２３ チャンバ、２４ 質量分
析器、２５ 制御手段、２６ 排気ポンプ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate, 2 base film, 3 silicon film, 4 gate oxide film, 5, 6 source / drain region, 7 channel region, 8 gate electrode, 9 interlayer insulating film, 11, 12
Pad contact, 13, 14 source wiring, gate wiring, 15 passivation film, 21 laminate, 22
Plasma CVD apparatus, 23 chamber, 24 mass analyzer, 25 control means, 26 exhaust pump.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石黒 英人 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 5F045 AA08 AB32 AC09 AC11 AC16 AC17 AF03 AF07 BB01 CA15 EB06 EG06 EH19 GB02 5F058 BA06 BB04 BB07 BC02 BE10 BF07 BJ10 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hideto Ishiguro 3-5-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano Seiko Epson Corporation F-term (reference) 5F045 AA08 AB32 AC09 AC11 AC16 AC17 AF03 AF07 BB01 CA15 EB06 EG06 EH19 GB02 5F058 BA06 BB04 BB07 BC02 BE10 BF07 BJ10
Claims (8)
上にプラズマＣＶＤにより酸化膜を成膜する酸化膜形成
方法であって、 排気をしながら、フッ素化合物を含むガスを用いて前記
チャンバをセルフクリーニングした後、チャンバシーズ
ニングにおける酸化膜の成膜試行時間を時間加算から除
外して、少なくとも４分間の成膜不実施時間をとった後
に前記酸化膜の成膜を行う、酸化膜形成方法。1. An oxide film forming method for forming an oxide film by plasma CVD on an object to be stacked conveyed into a chamber, wherein the chamber is evacuated while using a gas containing a fluorine compound. After performing self-cleaning, excluding a trial time of forming an oxide film in chamber seasoning from time addition, and forming a film of the oxide film after at least 4 minutes of non-forming time of film formation. .
検出頻度の出力が可能な質量分析器が備えられ、そのチ
ャンバ内のガス成分の検出頻度をモニタしながら、前記
成膜不実施時間の終了時を定める、請求項１に記載の酸
化膜形成方法。2. The method according to claim 1, wherein the chamber is provided with a mass spectrometer capable of outputting the frequency of detection of the component in the chamber, and monitoring the frequency of detection of the gas component in the chamber while ending the non-forming time. The method for forming an oxide film according to claim 1, wherein a time is determined.
よるガスパージを行う、請求項１または２に記載の酸化
膜形成方法。3. The method for forming an oxide film according to claim 1, wherein a gas purge with an inert gas is performed within the time during which the film formation is not performed.
ージのオンオフを繰り返す、請求項１または２に記載の
酸化膜形成方法。4. The oxide film forming method according to claim 1, wherein the inert gas purge is repeatedly turned on and off within the film forming non-execution time.
行いながら、プラズマ放電のオンオフを繰り返す、請求
項１または２に記載の酸化膜形成方法。5. The oxide film forming method according to claim 1, wherein the plasma discharge is repeatedly turned on and off while performing a gas purge within the film formation non-performing time.
が正圧に保たれている、開閉自在の隔壁によって隔てら
れたトランスファ室が前記チャンバに付属して備えら
れ、前記成膜不実施時間内に、前記被積層物に対して、
前記チャンバと前記トランスファ室との間を、前記隔壁
の開閉を伴いながら往きかつ戻らせる往復動作を数回繰
り返す、請求項１または２に記載の酸化膜形成方法。6. A transfer chamber separated by an openable partition, wherein a partial pressure of an inert gas is maintained at a positive pressure with respect to the chamber, is attached to the chamber, and the film forming operation is not performed. In time, for the object to be laminated,
3. The oxide film forming method according to claim 1, wherein a reciprocating operation for moving back and forth between the chamber and the transfer chamber while opening and closing the partition is repeated several times.
に搬送されてきた被積層物の上にプラズマＣＶＤにより
酸化膜を成膜する酸化膜形成方法であって、排気をしな
がら、フッ素化合物を含むガスを用いて前記チャンバを
セルフクリーニングした後、前記質量分析器による検出
頻度測定において、質量数１９の成分の検出頻度が、質
量数３６の成分の検出頻度の所定の倍数以下にまで低下
した後に、前記酸化膜の成膜を行う、酸化膜形成方法。7. An oxide film forming method for forming an oxide film by plasma CVD on an object to be stacked carried into a chamber equipped with a mass spectrometer. After self-cleaning the chamber using the containing gas, in the detection frequency measurement by the mass spectrometer, the detection frequency of the component having the mass number 19 was reduced to a predetermined multiple or less of the detection frequency of the component having the mass number 36. An oxide film forming method, wherein the oxide film is formed later.
形成する方法に用いられる酸化膜形成装置であって、 酸化膜を前記被積層物の上に成膜するチャンバと、 前記チャンバ内に搬送されてきた前記被積層物に酸化膜
を成膜する成膜手段と、 前記チャンバから排気する排気手段と、 前記チャンバ内の成分の質量数を特定して、その成分の
検出頻度を出力する前記チャンバに取り付けられた質量
分析器と、 前記質量分析器によって出力された質量数１９の成分の
検出頻度が、質量数３６の成分の検出頻度の所定の倍数
を超える間は前記酸化膜を成膜せず、前記所定の倍数以
下になってから前記酸化膜を成膜する制御手段とを備え
る酸化膜形成装置。8. An oxide film forming apparatus used in a method for forming an oxide film on a conveyed stacked object, comprising: a chamber for forming an oxide film on the stacked object; and the chamber Film-forming means for forming an oxide film on the object to be stacked transported into the chamber; exhaust means for exhausting from the chamber; specifying the mass number of the component in the chamber; and detecting the frequency of the component. A mass analyzer attached to the chamber for outputting, and the oxide film while the detection frequency of the component having the mass number of 19 output by the mass analyzer exceeds a predetermined multiple of the detection frequency of the component having the mass number of 36. An oxide film forming apparatus, comprising: a control unit for forming the oxide film after the predetermined multiple is reached without forming the oxide film.
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Cited By (2)
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| JP2006339253A (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Toshiba Corp | Plasma processing device and method |
| CN102877041A (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-16 | 中国科学院微电子研究所 | Film deposition method |
-
1999
- 1999-12-08 JP JP34901199A patent/JP3629391B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102877041A (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-16 | 中国科学院微电子研究所 | Film deposition method |
| CN102877041B (en) * | 2011-07-14 | 2014-11-19 | 中国科学院微电子研究所 | Film deposition method and manufacturing method of semiconductor device |
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