JPH01111877A - Method and device for forming film - Google Patents
Method and device for forming filmInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、被処理物表面の成膜技術に関し、例えば、半
導体ウェハの製造プロセスに適用して有効な技術に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a technique for forming a film on the surface of an object to be processed, and relates to a technique that is effective when applied to, for example, a semiconductor wafer manufacturing process.
半導体装置の成膜技術については、例えば、日経マグロ
ウヒル社、昭和６２年８月１日発行「日経マイクロデバ
イス・８万骨ＪＰ１２５〜Ｐ１３３に記載があり、同一
チャンバ内で、熱ＣＶＤ膜とプラズマＣＶＤ膜とを連続
成長させることのできる枚葉式ＣＶＤ装置について説明
されている。Film forming technology for semiconductor devices is described in Nikkei McGraw-Hill, Inc., August 1, 1986, "Nikkei Microdevices 80,000 Bones JP 125-133," which describes thermal CVD film and plasma CVD film in the same chamber. A single-wafer CVD apparatus that can continuously grow films is described.
上記ＣＶＤ装置においては、熱ＣＶＤ膜の材料としてＴ
Ｅ ＯＳ （ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌ
ｉｃａｔｅ）１０３が、また、プラズマＣＶＤ膜の材料
としてＴＥ０１ ／ ０２ が使用され、熱ＣＶＤ、プ
ラズマＣＶＤおよびプラズマ・エッチ・バックを同一チ
ャンバ内で組み合わせることによって、サブミクロンの
配線間隔を有するＡ１パターン上にボイドの発生のない
平坦な層間絶縁膜を４００℃以下の低温で速やかに形成
することができるとされている。In the above CVD apparatus, T is used as the material for the thermal CVD film.
E OS (tetraethylorthosil)
In addition, TE01/02 is used as the material of the plasma CVD film, and by combining thermal CVD, plasma CVD, and plasma etch back in the same chamber, it is possible to create an A1 pattern with submicron wiring spacing. It is said that a flat, void-free interlayer insulating film can be quickly formed at a low temperature of 400° C. or lower.
半導体装置の高集積化に伴い、サブミクロンの回路パタ
ーン幅、溝幅の数倍の深さを有する深溝アイソレーショ
ン構造、多層配線構造あるいは深溝内に素子機能を有す
る三次元デバイス構造などを実現するための高度な成膜
技術が要求されている。As semiconductor devices become more highly integrated, submicron circuit pattern widths, deep trench isolation structures with depths several times the trench width, multilayer wiring structures, and three-dimensional device structures with element functions within deep trenches are becoming possible. Advanced film-forming technology is required for this purpose.
上記要求を満たすための成膜条件としては、■ ボイド
を発生させることなく深溝を穴埋めすることができ、し
かも、ステップカバレージ性が良好であること、
■ 薄膜内やその近傍に結晶欠陥や残留応力などのダメ
ージを誘発しないこと、
■ Ａｌなどの金属膜層間にも適用できる低温処理であ
ること、
などが必須の要件となる。The film formation conditions to meet the above requirements are: ■ It must be possible to fill deep grooves without creating voids, and it must have good step coverage; ■ There should be no crystal defects or residual stress in or near the thin film. The essential requirements are that the treatment does not induce damage such as (1) low-temperature treatment that can also be applied between layers of metal films such as Al, etc.
ところが、従来のＣＶＤ法では、上記成膜条件のすべて
を満足させることは困難である。However, with the conventional CVD method, it is difficult to satisfy all of the above film forming conditions.
例えば、熱ＣＶＤ法は、ステップカバレージ性に問題が
あり、サブミクロン幅の深溝の穴埋めには不向きである
。For example, the thermal CVD method has a problem with step coverage and is not suitable for filling deep grooves with a submicron width.
また、プラズマＣＶＤ法は、プラズマ反応によって生ず
る電子やイオンが半導体ウェハの表面に衝突する際に薄
膜にダメージを与え、薄膜内やその近傍に残留応力、微
小欠陥などが残留する欠点がある。In addition, the plasma CVD method has the disadvantage that electrons and ions generated by a plasma reaction damage the thin film when they collide with the surface of the semiconductor wafer, leaving residual stress, minute defects, etc. in or near the thin film.
本発明は、上記問題点に着目してなされたものであり、
その目的は、被処理物表面に特性の良好な薄膜を形成す
ることのできる成膜技術を提供することにある。The present invention has been made focusing on the above problems,
The purpose is to provide a film forming technique that can form a thin film with good characteristics on the surface of a processed object.
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明
細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、被処理物の表面に反応ガスを供給して所定の
薄膜を被着形成するに際し、マイクロ波と磁界との相互
作用によるプラズマ成膜およびプラズマエツチングと、
上記マイクロ波を加熱源とする熱成膜と、上記マイクロ
波を加熱源とするアニールとを同一処理空間内において
適宜組み合わせて成膜を行うものである。That is, when supplying a reactive gas to the surface of the object to deposit and form a predetermined thin film, plasma film formation and plasma etching are performed using the interaction between microwaves and a magnetic field.
Film formation is performed by appropriately combining the thermal film formation using microwaves as a heat source and the annealing using microwaves as a heat source in the same processing space.
また、チャンバ内のマイクロ波強度値を所定値に制御で
きるマイクロ波発振源と、上記チャンバ内の磁界強度値
を所定値に制御できる磁石とを備えた成膜装置を使用し
て上記成膜方法を実施するものである。Further, the above film forming method uses a film forming apparatus equipped with a microwave oscillation source that can control the microwave intensity value in the chamber to a predetermined value, and a magnet that can control the magnetic field intensity value in the chamber to a predetermined value. The purpose is to implement the following.
上記した手段によれば、同一処理空間（チャンバ）内で
プラズマ成膜、プラズマエツチング、熱成膜、アニール
を任意に組み合わせて成膜を行うことができるため、例
えば、薄膜中の結晶欠陥や残留応力の発生の防止、薄膜
中のボイドの発生の防止、薄膜のステップカバレージ性
の向上などが容易に達成でき、被処理物表面に特性の良
好な任意の薄膜を形成することが可能となる。According to the above-mentioned means, it is possible to form a film by arbitrarily combining plasma film formation, plasma etching, thermal film formation, and annealing in the same processing space (chamber). It is possible to easily prevent the generation of stress, prevent the generation of voids in the thin film, and improve the step coverage of the thin film, and it becomes possible to form any thin film with good characteristics on the surface of the object to be processed.
〔実施例〕
第１図は、本発明の一実施例であるＣＶＤ装置の要部断
面図、第２図（ａ）〜（ハ）は、本発明により製造され
る半導体ウェハの深溝を成膜工程順に示す断面図である
。[Example] Fig. 1 is a sectional view of a main part of a CVD apparatus which is an embodiment of the present invention, and Figs. It is sectional drawing shown in order of a process.
本実施例のＣＶＤ装置（成膜装置）１は、半導体ウェハ
（被処理物）２の製造プロセスで使用されるものであり
、その要部は、下記のように構成されている。A CVD apparatus (film forming apparatus) 1 of this embodiment is used in a manufacturing process of a semiconductor wafer (workpiece) 2, and its main parts are configured as follows.
まず、このＣＶＤ装置１のチャンバ３の上部には周知の
ラダー・リッジ構造の導波管を応用したマイクロ波照射
部４が設置されている。First, in the upper part of the chamber 3 of this CVD apparatus 1, a microwave irradiation section 4 is installed, which is an application of a well-known ladder-ridge structure waveguide.
すなわち、長方形の断面形状を有する金属製導波管５の
一端（第１ｒＩＡ右端）上面にはマグネトロン（マイク
ロ波発振源）６が接続され、このマグネトロン６から発
振される所定波長のマイクロ波μが導波管５の内部に充
填されたセラミック製の充填材７中を伝播するようにな
っている。That is, a magnetron (microwave oscillation source) 6 is connected to the upper surface of one end (right end of the first rIA) of the metal waveguide 5 having a rectangular cross-sectional shape, and the microwave μ of a predetermined wavelength oscillated from the magnetron 6 is The wave propagates through a ceramic filler 7 filled inside the waveguide 5.
導波管５の他端にはセラミック製のダミーロード８が設
置され、その内部の循環水９が充填材７中を伝播してダ
ミーロード８に達したマイクロ波μを吸収するようにな
っている。A ceramic dummy load 8 is installed at the other end of the waveguide 5, and the circulating water 9 inside it absorbs the microwave μ that propagates through the filler 7 and reaches the dummy load 8. There is.
チャンバ３内において導波管５の下面には複数のスリッ
ト１０が所定間隔を置いて配設され、導波管５の上方に
設置されたガス供給部１１に接続されたガスノズル１２
が各スリット１０の内部を貫通し、チャンバ３内に均一
に反応ガスや不活性ガスを供給するようになっている。A plurality of slits 10 are arranged at predetermined intervals on the lower surface of the waveguide 5 in the chamber 3, and a gas nozzle 12 is connected to a gas supply section 11 installed above the waveguide 5.
penetrates through the inside of each slit 10 to uniformly supply reactive gas and inert gas into the chamber 3.
上記スリット１０の開口面積は、ガスノズル１２の外径
よりも大きいため、充填材７中を伝播するマイクロ波μ
の一部がスリット１０とガスノズル１２との隙間からチ
ャンバ３内にリークされるようになっている。Since the opening area of the slit 10 is larger than the outer diameter of the gas nozzle 12, the microwave μ propagating through the filling material 7
A portion of the gas is leaked into the chamber 3 through the gap between the slit 10 and the gas nozzle 12.
その際、導波管５の内部において充填材７の上部に挿入
された断面逆台形の金属ブロック（リッジ部）１３の形
状と上記スリット１０の形状とを調整することによって
チャンバ３内にリークされるマイクロ波μの電界密度分
布が最適値となる。At that time, by adjusting the shape of the metal block (ridge portion) 13 with an inverted trapezoid cross section inserted into the upper part of the filler 7 inside the waveguide 5 and the shape of the slit 10, leakage into the chamber 3 is prevented. The electric field density distribution of the microwave μ becomes the optimum value.
チャンバ３内の中央には半導体ウェハ（以下、ウェハと
いう）２を載置する点接触形のピンステージ１４が水平
に設置され、チャンバ３の底部のモータ１５によって所
定速度で回転されるようになっている。A point-contact type pin stage 14 on which a semiconductor wafer (hereinafter referred to as wafer) 2 is placed is installed horizontally in the center of the chamber 3, and is rotated at a predetermined speed by a motor 15 at the bottom of the chamber 3. ing.
上記ピンステージ１４は、マイクロ波μを透過する材料
、例えば、フッ素樹脂、セラミック、石英ガラスなどか
ら構成され、チャンバ３内にリークされたマイクロ波μ
によってウェハ２のみが加熱されるようになっている。The pin stage 14 is made of a material that transmits the microwave μ, such as fluororesin, ceramic, quartz glass, etc.
Thus, only the wafer 2 is heated.
チャンバ３の内部側壁には金属製インナリング１６が着
脱自在に装着され、このインナリング１６を定期的に交
換することによってチャンバ３内の汚染が防止されるよ
うになっている。A metal inner ring 16 is detachably attached to the inner side wall of the chamber 3, and contamination within the chamber 3 is prevented by periodically replacing the inner ring 16.
チャンバ３の側壁外周には図示しない駆動機構によって
上下動される電磁石１７が設置され、ピンステージ１４
の上方に磁界が形成されるようになっている。An electromagnet 17 is installed on the outer periphery of the side wall of the chamber 3 and is moved up and down by a drive mechanism (not shown).
A magnetic field is created above.
ピンステージ１４の下方には多数の透孔１８を設けた排
気板１９が設置され、ピンステージ１４の上方のガスを
均一に吸引してチャンバ３の底部の排気管２０から外部
に排出するようになっている。An exhaust plate 19 with a large number of through holes 18 is installed below the pin stage 14 so that the gas above the pin stage 14 is uniformly sucked and exhausted to the outside through an exhaust pipe 20 at the bottom of the chamber 3. It has become.
なお、ピンステージ１４を支持するモータシャフト２１
と排気板１９との隙間にはシール材２２が嵌挿されてい
る。Note that the motor shaft 21 that supports the pin stage 14
A sealing material 22 is fitted into the gap between the exhaust plate 19 and the exhaust plate 19.
次に、上記ＣＶＤ装置１に接続された制御系について説
明する。Next, a control system connected to the CVD apparatus 1 will be explained.
マグネトロン６にはチャンバ３内にリークされるマイク
ロ波μの強度値を制御するマイクロ波制御部３０が接続
されている。A microwave control unit 30 is connected to the magnetron 6 to control the intensity value of the microwave μ leaked into the chamber 3.
ガス供給部１１にはガス種やガス量などを制御するガス
供給制御部３１が、また、モータ１５にはピンステージ
１４の回転数を制御する回転制御部３２が、さらに、排
気管２０にはガスの排気量を制御する排気制御部３３が
それぞれ接続されている。The gas supply unit 11 includes a gas supply control unit 31 that controls the type of gas and the amount of gas, the motor 15 includes a rotation control unit 32 that controls the rotation speed of the pin stage 14, and the exhaust pipe 20 includes a rotation control unit 32 that controls the number of rotations of the pin stage 14. An exhaust control section 33 that controls the amount of gas exhausted is connected to each of them.
電磁石１７には、その上下動と給電量とを制御する電磁
界側＠部３４が接続され、ピンステージ１４の上方の磁
界強度値が所定の値に制御されるようになっている。The electromagnet 17 is connected to an electromagnetic field side part 34 that controls its vertical movement and the amount of power supplied, so that the magnetic field strength value above the pin stage 14 is controlled to a predetermined value.
チャンバ３の側壁には、ピンステージ１４の上方のプラ
ズマ強度値をモニタするプラズマ強度モニタ部３５と、
ウェハ２の温度をモニタする温度モニタ部３６とが接続
されている。A plasma intensity monitor unit 35 for monitoring the plasma intensity value above the pin stage 14 is provided on the side wall of the chamber 3;
A temperature monitor section 36 that monitors the temperature of the wafer 2 is connected thereto.
また、上記各制御部３０〜３４およびモニタ部３５．３
６は、全体制御部３７に接続され、この全体制御部３７
にあらかじめ人力された成膜シーケンス情報とモニタ部
３５．３６から得られるモニタ情報とに応じて各制御部
３０〜３４が制御されるようになっている。In addition, each of the control units 30 to 34 and the monitor unit 35.3
6 is connected to the overall control section 37, and this overall control section 37
Each of the control units 30 to 34 is controlled in accordance with film-forming sequence information manually entered in advance and monitor information obtained from monitor units 35 and 36.
なお、上記ＣＶＤ装置１には図示しないロードロック室
が隣接され、ハンドリング・ロボットを介してロードロ
ック室内のウェハ２がチャンバ３内に自動搬入されるよ
うになっている。A load-lock chamber (not shown) is adjacent to the CVD apparatus 1, and the wafer 2 in the load-lock chamber is automatically transferred into the chamber 3 via a handling robot.
次に、本実施例のＣＶＤ装置１を使用し、ウェハ２の回
路形成領域に形成された深溝内に絶縁膜を被着形成して
穴埋めを行う成膜方法について説明する。Next, a film forming method will be described in which the CVD apparatus 1 of this embodiment is used to deposit and form an insulating film in the deep grooves formed in the circuit formation region of the wafer 2 to fill the holes.
まず、ロードロック室内のウェハ２がハンドリング・ロ
ボットを介してチャンバ３内に搬入され、ピンステージ
１４の上に載置される。First, the wafer 2 in the load lock chamber is carried into the chamber 3 via the handling robot and placed on the pin stage 14.
このウェハ２の回路形成領域には、第２図（ａ）に示す
ように、あらかじめエツチングによりたとえば溝幅Ｗ＝
０．５μｍ、深さ０ ＝ ３．０ ｐ ｍの深溝４０が
形成されている。As shown in FIG. 2(a), the circuit forming area of this wafer 2 is etched in advance with a groove width W=
A deep groove 40 of 0.5 μm and depth 0 = 3.0 pm is formed.
次に、排気管２０から大気が排出されてチャンバ３内が
１０−’ 〜１０−” Ｔｏｒｒ １．：減圧されるト
ドもに電磁石１７がピンステージ１４よりも高い位置に
上昇され、ウェハ２の上方に所定強度値の磁界が形成さ
れる。Next, the atmosphere is exhausted from the exhaust pipe 20 and the pressure inside the chamber 3 is reduced to 10-' to 10-'' Torr. A magnetic field of a predetermined strength value is formed above.
一方、マグネトロン６から周波数２．４５ＧＨｚのマイ
クロ波μが発振されるとともにガス供給部１１からチャ
ンバ３内にモノシラン（Ｓｉ）Ｉ４）１０□などの反応
ガスが供給され、チャンバ３内にリークされたマイクロ
波μと上記磁界との相互作用によるプラズマ反応が開始
されると、深ａ４０の内壁に８１０２ からなるプラズ
マＣＶＤ膜４１が被着形成される（第２図（ｂ））。On the other hand, microwave μ with a frequency of 2.45 GHz was oscillated from the magnetron 6, and a reactive gas such as monosilane (Si) I4) 10□ was supplied from the gas supply unit 11 into the chamber 3, and leaked into the chamber 3. When a plasma reaction is started due to the interaction between the microwave μ and the magnetic field, a plasma CVD film 41 made of 8102 is deposited on the inner wall of the depth a40 (FIG. 2(b)).
なお、上記プラズマ成膜工程が進行する間は、ビンステ
ージ１４上方のプラズマ強度値がプラズマ強度モニタ部
３５によってモニタされ、その最適値が維持される。Note that while the plasma film forming process is progressing, the plasma intensity value above the bin stage 14 is monitored by the plasma intensity monitor section 35, and its optimum value is maintained.
次いで、チャンバ３内への反応ガスの供給が遮断され、
ガス供給部１１からＮ２ などの不活性ガスが供給され
てチャンバ３内に不活性雰囲気が形成されると、マイク
ロ波μによるウェハ２の加熱によって上記プラズマＣＶ
Ｄ膜４１がアニールされ、プラズマイオンなどの衝撃に
よってプラズマＣＶＤ膜４１中に発生した結晶欠陥や残
留応力などのダメージが回復される。Then, the supply of reaction gas into the chamber 3 is cut off,
When an inert gas such as N2 is supplied from the gas supply unit 11 and an inert atmosphere is formed in the chamber 3, the plasma CV is increased by heating the wafer 2 by the microwave μ.
The D film 41 is annealed, and damages such as crystal defects and residual stress generated in the plasma CVD film 41 due to the impact of plasma ions and the like are recovered.
なお、上記アニール工程が進行する間は、ウェハ２の温
度が温度モニタ部３６によってモニタされ、その最適温
度が維持される。Note that while the above-mentioned annealing process is progressing, the temperature of the wafer 2 is monitored by the temperature monitor section 36, and the optimum temperature is maintained.
次に、電磁石１７がピンステージ１４よりも低い位置に
下降されるとともに電磁石１７への給電が停止され、同
時にチャンバ３内の真空度がプラズマ反応を生起しない
値まで低減されると、ガス供給部１１から前記反応ガス
が供給され、プラズマＣＶＤ膜４１の表面ニＳ＋０２
からなる熱ＣＶＤ膜４２が被着形成される（第２図（Ｃ
））。Next, the electromagnet 17 is lowered to a position lower than the pin stage 14 and the power supply to the electromagnet 17 is stopped. At the same time, when the degree of vacuum in the chamber 3 is reduced to a value that does not cause a plasma reaction, the gas supply section 11, the reaction gas is supplied from S+02 to the surface of the plasma CVD film 41.
A thermal CVD film 42 consisting of
)).
なお、上記熱成膜工程が進行する間は、ウェハ２の温度
が温度モニタ部３６によってモニタされ、その最適温度
が維持される。Note that while the thermal film forming process is progressing, the temperature of the wafer 2 is monitored by the temperature monitor section 36, and the optimum temperature is maintained.
熱ＣＶＤ膜４２の一部に第２図（Ｃ）に示すようなオー
バーハング部４３が生じた場合には、再度チャンバ３内
が減圧され、電磁石１７がピンステージ１４よりも高い
位置に上昇されてウェハ２の上方に所定強度値の磁界が
形成される。If an overhang 43 as shown in FIG. 2(C) occurs in a part of the thermal CVD film 42, the pressure inside the chamber 3 is reduced again and the electromagnet 17 is raised to a higher position than the pin stage 14. A magnetic field with a predetermined intensity value is formed above the wafer 2.
そして、ガス供給部１１からＣＦ、などのプラズマエツ
チング用反応ガスが供給されてプラズマエツチングが開
始され、上記オーバーハング部４３がエツチングにより
除去された後、チャンバ３内の磁界強度値や真空度値な
どが切り換えられ、再び熱ＣＶＤ膜４２の成膜工程が開
始される。Then, a reaction gas for plasma etching such as CF is supplied from the gas supply unit 11 to start plasma etching, and after the overhang portion 43 is removed by etching, the magnetic field strength value and vacuum degree value in the chamber 3 are etc., and the process of forming the thermal CVD film 42 is started again.
このように、熱ＣＶＤ膜４２の被着形成とオーバーハン
グ部４３のプラズマエツチングによる除去とを交互に繰
り返すことにより、熱ＣＶＤ膜４２のステップカバレー
ジ性が向上するとともに熱ＣＶＤ膜４膜中２中イドの発
生が防止され、深溝４０の均一な穴埋めが達成される。In this way, by alternately repeating the deposition of the thermal CVD film 42 and the removal of the overhang portion 43 by plasma etching, the step coverage of the thermal CVD film 42 is improved and two of the four thermal CVD films are removed. This prevents the generation of id and achieves uniform filling of the deep grooves 40.
このように、本実施例によれば、次の効果を得ることが
できる。As described above, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
（１）、マイクロ波μと磁界との相互作用によるプラズ
マＣＶＤ膜４１の形成後、マイクロ波μを加熱源とする
プラズマＣＶＤ膜４１のアニールによってプラズマＣＶ
Ｄ膜４１中に発生した結晶欠陥や残留応力などのダメー
ジが回復され、次いで、マイクロ波μを加熱源とする熱
ＣＶＤ膜４２の形成およびマイクロ波μと磁界との相互
作用によるプラズマエツチングを利用したオーバーハン
グ部４３の除去とを繰り返すことにより、熱ＣＶＤ膜４
膜中２中イドの発生が防止されるとともにステップカバ
レージ性が向上するため、深溝４０の均一な穴埋めが達
成される。(1) After forming the plasma CVD film 41 by the interaction of the microwave μ and the magnetic field, the plasma CVD film 41 is annealed using the microwave μ as a heating source.
Damages such as crystal defects and residual stress generated in the D film 41 are recovered, and then a thermal CVD film 42 is formed using the microwave μ as a heating source, and plasma etching is performed using the interaction of the microwave μ and the magnetic field. By repeating the process of removing the overhang portion 43, the thermal CVD film 4
Since the generation of intermediate ids in the film is prevented and step coverage is improved, uniform filling of the deep grooves 40 is achieved.
（２）、同一のチャンバ３内において深溝４０の穴埋め
を行うため、穴埋め工程のスルーブツトが向上するとと
もに、異物によるウェハ２の表面の汚染が防止される。(2) Since the deep grooves 40 are filled in the same chamber 3, the throughput of the hole filling process is improved and the surface of the wafer 2 is prevented from being contaminated by foreign matter.
（３）、上記（１）、 （２）により、ウェハ製造プロ
セスの歩留りが向上し、信頼性の高い半導体装置が得ら
れる。(3) According to (1) and (2) above, the yield of the wafer manufacturing process is improved and a highly reliable semiconductor device can be obtained.
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。As above, the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples, but it should be noted that the present invention is not limited to the Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Not even.
本発明によれば、マイクロ波と磁界との相互作用による
プラズマ成膜およびプラズマエツチングと、上記マイク
ロ波を加熱源とする熱成膜と、上記マイクロ波を加熱源
とするアニールとを同一チャンバ内において自在に組み
合わせることによって、ウェハの表面に特性の良好な任
意の薄膜を形成することができるため、実施例で説明し
た深溝の穴埋め以外にも、例えば、深溝アイソレーショ
ン構造の形成、多層配線構造を有する半導体装置の層間
絶縁膜形成、深溝内に素子機能を有する三次元デバイス
構造の形成などが実現され、これにより、高密度・高集
積半導体装置を得ることができる。According to the present invention, plasma film formation and plasma etching using the interaction between microwaves and a magnetic field, thermal film formation using the microwave as a heating source, and annealing using the microwave as the heating source are performed in the same chamber. Any thin film with good properties can be formed on the surface of the wafer by freely combining the methods. Formation of an interlayer insulating film in a semiconductor device having a semiconductor device, formation of a three-dimensional device structure having an element function in a deep trench, etc. are realized, and thereby a high-density and highly integrated semiconductor device can be obtained.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその利用分野である半導体ウェハの製造プロセスに適
用した場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、例えば、液晶や磁気ディスクなどの製造プロ
セスに適用することも可能である。In the above explanation, the invention made by the present inventor is mainly applied to the field of application, which is the manufacturing process of semiconductor wafers. It can also be applied to processes.
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、被処理物の表面に反応ガスを供給して所定の
薄膜を被着形成するに際し、チャンバ内のマイクロ波強
度値を所定値に制御できるマイクロ波発振源と、上記チ
ャンバ内の磁界強度値を所定値に制御できる磁石とを備
えた成膜装置を使用し、マイクロ波と磁界との相互作用
によるプラズマ成膜およびプラズマエツチングと、上記
マイクロ波を加熱源とする熱成膜と、上記マイクロ波を
加熱源とするアニールとを同一チャンバ内において適宜
組み合わせて成膜を行うことにより、例えば、薄膜中の
結晶欠陥や残留応力の発生の防止、薄膜中のボイドの発
生の防止、薄膜のステップカバレージ性の向上などが容
易に達成され、これにより、被処理物表面に特性の良好
な任意の薄膜を形成することができる。That is, when supplying a reactive gas to the surface of a workpiece to deposit and form a predetermined thin film, a microwave oscillation source that can control the microwave intensity value in the chamber to a predetermined value, and a magnetic field intensity value in the chamber. Using a film-forming device equipped with a magnet that can control By performing film formation by appropriately combining annealing using waves as a heating source in the same chamber, for example, it is possible to prevent crystal defects and residual stress in the thin film, prevent voids in the thin film, and improve thin film steps. Improvement in coverage is easily achieved, and as a result, any thin film with good properties can be formed on the surface of the object to be treated.
特に、本発明では、成膜、エツチングおよびアニールの
エネルギー源が応答性の良いマイクロ波であり、しかも
、被処理物のみを集中的に加熱できることからエネルギ
ー容量を小さくすることができ、成膜、エツチング、ア
ニールの微ＩＨｔｌＩＯが可能となる結果、０．５μｍ
以下の微細な溝幅を有する深溝内に特性の良好な薄膜を
均一に形成することができる。In particular, in the present invention, the energy source for film formation, etching, and annealing is a microwave with good responsiveness, and since only the object to be processed can be heated intensively, the energy capacity can be reduced. As a result of etching and annealing, a fine IHtlIO of 0.5 μm is possible.
A thin film with good characteristics can be uniformly formed in a deep groove having a fine groove width as follows.
また、不要な生成物の発生を抑えることができることか
ら、クリーンな成膜を行うことができ、異物の汚染によ
る歩留り低下を防止することができる。Furthermore, since generation of unnecessary products can be suppressed, clean film formation can be performed, and a decrease in yield due to contamination with foreign substances can be prevented.
第１図は本発明の一実施例であるＣＶＤ装置の体ウェハ
の深溝を成膜工程順に示す断面図である。
１・・・ＣＶＤ装置（成膜装置）、２・・・半導体ウェ
ハ（被処理物）、３・・・チャンバ（処理空間）、４・
・・マイクロ波照射部、５・・・導ｅ管、６・・・マグ
ネトロン（マイクロ波発振源）、７・・・充填材、８・
・・ダミーロード、９・・・循環水、１０・・・スリッ
ト、１１・・・ガス供給部、１２・・・ガスノズル、１
３・・・金属ブロック、１４・・・ピンステージ、１５
・・・モータ、１６・・・インナリング、１７・・・電
磁石、１８・・・透孔、１９・・・排気板、２０・・・
排気管、２１・・・モータシャフト、２２・・・シール
材、３０・・・マイクロ波制御部、３１・・・ガス供給
制御部、３２・・・回転制御部、３３・・・排気制御部
、３４・・・電磁界制御部、３５・・・プラズマ強度モ
ニタ部、３６・・・温度モニタ部、３７・・・全体制御
部、４０・・・深溝、４１・・・プラズマＣＶＤ膜、４
２・・・熱ＣＶＤｍ、４３・・・オーバーハング部、μ
・・・マイクロ波。
第２図FIG. 1 is a cross-sectional view showing deep grooves in a wafer of a CVD apparatus according to an embodiment of the present invention in the order of film forming steps. 1...CVD apparatus (film forming apparatus), 2...semiconductor wafer (workpiece), 3...chamber (processing space), 4...
... Microwave irradiation part, 5... Conduit, 6... Magnetron (microwave oscillation source), 7... Filler, 8...
...Dummy load, 9...Circulating water, 10...Slit, 11...Gas supply section, 12...Gas nozzle, 1
3... Metal block, 14... Pin stage, 15
...Motor, 16...Inner ring, 17...Electromagnet, 18...Through hole, 19...Exhaust plate, 20...
Exhaust pipe, 21... Motor shaft, 22... Seal material, 30... Microwave control section, 31... Gas supply control section, 32... Rotation control section, 33... Exhaust control section , 34... Electromagnetic field control section, 35... Plasma intensity monitoring section, 36... Temperature monitoring section, 37... Overall control section, 40... Deep groove, 41... Plasma CVD film, 4
2...Thermal CVDm, 43...Overhang part, μ
...Microwave. Figure 2
Claims (1)
被着形成するに際し、マイクロ波と磁界との相互作用に
よるプラズマ成膜およびプラズマエッチングと、前記マ
イクロ波を加熱源とする熱成膜と、前記マイクロ波を加
熱源とするアニールとを同一処理空間内において適宜組
み合わせることを特徴とする成膜方法。 ２、チャンバ内の被処理物の表面に反応ガスを供給して
所定の薄膜を被着形成する成膜装置であって、前記チャ
ンバ内のマイクロ波強度値を所定値に制御できるマイク
ロ波発振源と、前記チャンバ内の磁界強度値を所定値に
制御できる磁石とを備えていることを特徴とする成膜装
置。 ３、被処理物を搭載するステージがマイクロ波を透過す
る材料からなることを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の成膜装置。 ４、磁石がチャンバ内の被処理物に対して相対移動自在
となっていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
載の成膜装置。 ５、チャンバ内のマイクロ波強度値、磁界強度値、反応
ガス種およびその供給量、並びに真空度値をそれぞれ所
定値に制御する制御部と、前記チャンバ内のプラズマ強
度値をモニタするプラズマ強度値モニタ部と、前記チャ
ンバ内の被処理物の温度をモニタする温度モニタ部を備
えるとともに、あらかじめ入力された成膜シーケンス情
報と、前記プラズマ強度値モニタ部および温度モニタ部
から得られるモニタ情報とに応じて前記制御部を制御す
る全体制御部とを備えていることを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載の成膜装置。[Claims] 1. When a predetermined thin film is deposited and deposited on the surface of the object to be treated by supplying a reactive gas, plasma film formation and plasma etching by the interaction of microwaves and a magnetic field, and the microwave A film forming method characterized by appropriately combining thermal film forming using the microwave as a heat source and annealing using the microwave as the heat source in the same processing space. 2. A film forming apparatus that supplies a reactive gas to the surface of a workpiece in a chamber to form a predetermined thin film, the microwave oscillation source being capable of controlling the microwave intensity value in the chamber to a predetermined value. and a magnet capable of controlling a magnetic field strength value in the chamber to a predetermined value. 3. The film forming apparatus according to claim 2, wherein the stage on which the object to be processed is mounted is made of a material that transmits microwaves. 4. The film forming apparatus according to claim 2, wherein the magnet is movable relative to the object to be processed within the chamber. 5. A control unit that controls the microwave intensity value, magnetic field intensity value, reactant gas type and its supply amount, and vacuum degree value in the chamber to predetermined values, and a plasma intensity value that monitors the plasma intensity value in the chamber. It includes a monitor section and a temperature monitor section that monitors the temperature of the object to be processed in the chamber, and also includes film forming sequence information input in advance and monitor information obtained from the plasma intensity value monitor section and the temperature monitor section. 3. The film forming apparatus according to claim 2, further comprising an overall control section that controls the control section accordingly.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26815687A JPH01111877A (en) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | Method and device for forming film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26815687A JPH01111877A (en) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | Method and device for forming film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01111877A true JPH01111877A (en) | 1989-04-28 |
Family
ID=17454678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26815687A Pending JPH01111877A (en) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | Method and device for forming film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01111877A (en) |
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1987
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