JPH06196410A - Plasma treatment device - Google Patents
Plasma treatment deviceInfo
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- JPH06196410A JPH06196410A JP4344970A JP34497092A JPH06196410A JP H06196410 A JPH06196410 A JP H06196410A JP 4344970 A JP4344970 A JP 4344970A JP 34497092 A JP34497092 A JP 34497092A JP H06196410 A JPH06196410 A JP H06196410A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、マイクロ波が導入さ
れる導波窓を備え、マイクロ波とプラズマ原料ガスとが
導入されるプラズマ生成室と、プラズマ生成室を同軸に
囲みプラズマ生成室内に電子サイクロトロン共鳴磁界を
形成する励磁ソレノイドと、プラズマ生成室と内部空間
が連通するとともに基板をその被成膜面をプラズマ生成
室に向けて保持する基板ホールダを内包する試料室と、
試料室の内壁面を覆い基板への成膜中該内壁面への薄膜
物質の付着を防止する筒状の防着板と、環状に形成され
て防着板と同軸に配されその環状の内部空間へ導入され
た反応性ガスを防着板の内側へ噴出するガス導入リング
と、外部の反応性ガス供給源からガス導入リングに至る
ガス導入管とを備えてなるＥＣＲ型プラズマ処理装置、
あるいは、マイクロ波とプラズマ原料ガスと反応性ガス
とが導入されるプラズマ生成室と、プラズマ生成室を同
軸に囲みプラズマ生成室内にマイクロ波との電子サイク
ロトロン共鳴磁界を形成する励磁ソレノイドと、プラズ
マ生成室と内部空間が連通するとともに基板をその被成
膜面をプラズマ生成室に向けて保持する基板ホールダを
内包する試料室と、試料室の内壁面を覆い基板への成膜
中該内壁面への薄膜物質の付着を防止する筒状の防着板
と、環状に形成されてプラズマ生成室と同軸に配されそ
の環状の内部空間内へ導入された反応性ガスをプラズマ
生成室内へ噴出するガス導入リングと、外部の反応性ガ
ス供給源からガス導入リングに至るガス導入管とを備え
てなるＥＣＲ型プラズマ処理装置において、複数の基板
を連続して処理する際の処理枚数に依存しない成膜速
度，エッチング速度、あるいは装置内部をドライクリー
ニングするときのクリーニング速度向上を達成すること
のできる装置構成に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma generation chamber having a waveguide window into which microwaves are introduced and coaxially enclosing the plasma generation chamber into which the microwave and the plasma source gas are introduced. An exciting solenoid that forms an electron cyclotron resonance magnetic field, a sample chamber that includes a substrate holder that holds the substrate to be film-formed on its surface toward the plasma generation chamber while the plasma generation chamber and the internal space communicate with each other,
A cylindrical adhesion-preventing plate that covers the inner wall surface of the sample chamber and prevents the thin film substance from adhering to the inner wall surface during film formation on the substrate; An ECR plasma processing apparatus comprising a gas introducing ring for ejecting the reactive gas introduced into the space to the inside of the deposition preventive plate, and a gas introducing pipe extending from an external reactive gas supply source to the gas introducing ring,
Alternatively, a plasma generation chamber into which a microwave, a plasma source gas, and a reactive gas are introduced, an excitation solenoid that coaxially surrounds the plasma generation chamber and forms an electron cyclotron resonance magnetic field with the microwave in the plasma generation chamber, and a plasma generation A sample chamber containing a substrate holder that communicates the chamber with the internal space and holds the substrate with the film formation surface facing the plasma generation chamber, and the inner wall surface of the sample chamber to the inner wall surface during film formation on the substrate. And a cylindrical deposition preventing plate for preventing adhesion of the thin film substance, and a gas for ejecting the reactive gas, which is formed in an annular shape and is coaxial with the plasma generation chamber and introduced into the annular inner space, into the plasma generation chamber. In an ECR type plasma processing apparatus including an introduction ring and a gas introduction pipe extending from an external reactive gas supply source to the gas introduction ring, a plurality of substrates are continuously processed. Processed number-independent deposition rate of the time, is the etching rate, or the apparatus internal to an apparatus configuration which can achieve the cleaning rate improved when dry cleaning.
【０００２】[0002]
【従来の技術】基板上に形成された配線等を覆う絶縁膜
のうちで酸化シリコン膜は、半導体装置の製造プロセス
において、層間絶縁膜として形成される場合が多いが、
この酸化シリコン膜には、低温で成膜できること、膜の
内部応力が小さいこと、エッチングレートが小さいこ
と、膜厚分布が良いこと、段差被覆性が良いこと、耐透
水性に優れていること等の特性が要求されており、成膜
装置としては、良好な膜特性を保ったままでの成膜速度
の向上が要求されている。2. Description of the Related Art Of insulating films covering wirings and the like formed on a substrate, a silicon oxide film is often formed as an interlayer insulating film in the process of manufacturing a semiconductor device.
The silicon oxide film can be formed at a low temperature, the internal stress of the film is small, the etching rate is small, the film thickness distribution is good, the step coverage is good, and the water permeation resistance is excellent. Therefore, the film forming apparatus is required to improve the film forming rate while maintaining good film characteristics.
【０００３】これらの諸条件を充足する成膜方法とし
て、電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ（以下、Ｅ
ＣＲプラズマＣＶＤという。）法がある。図１０にＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ装置構成の一例を示す。基板１０の表
面に薄膜を形成する際には、導波管１内を進行してきた
マイクロ波を導波窓２を介してプラズマ生成室３に導入
すると共に、励磁ソレノイド４によりプラズマ生成室３
内に磁場を形成することによって、第１ガス導入管５か
ら導入されたプラズマ原料ガスを電子サイクロトロン共
鳴を利用してプラズマ化する。励磁ソレノイド４は、プ
ラズマ引き出し窓６を介してプラズマ生成室３と繋がっ
ている試料室７に向かって発散磁場を形成しており、こ
の発散磁場によりプラズマ生成室３内のプラズマは試料
室７に引き出される。試料室７は内壁面への薄膜物質の
付着を防止するために、この例では内壁面が異径円筒２
段積み構成の防着板２４により覆われている。プラズマ
生成室３から引き出されたプラズマ流は反応性ガス供給
源３０から第２ガス導入管８および環状に形成され防着
板２４の小径円筒の外側に配されて汚損を防止されたガ
ス導入リング２２を介して導入された反応性ガスと反応
しながら基板ホールダ９上に置かれた基板１０に到達
し、基板１０の上に膜を形成することができる。ＥＣＲ
プラズマＣＶＤ装置では、さらに、この例に示したよう
に、前記励磁ソレノイド４と同軸にかつ基板を挟む軸方
向の位置に第２の励磁ソレノイド（以下サブソレノイド
１３と記す）を配置し、このサブソレノイド１３に前記
励磁ソレノイド４と逆方向の磁界を生じさせるように電
流を流して基板近傍で双方の磁界が急激に外方へ広が
る，いわゆるカスプ磁界を形成させ、基板１０の上に形
成された膜の膜厚分布を均一にするカスプ磁界型ＥＣＲ
プラズマＣＶＤ装置の使用がさかんになりつつある。な
お、図中の符号１１は高周波電源であり、基板ホールダ
９を介して基板１０に高周波電圧を印加し、基板１０の
表面に対地（対試料室）負極性の電位を生じさせること
により、凹凸状態にあるアルミ配線を覆う層間絶縁膜の
平坦化や最終保護絶縁膜の段差被覆性の改善等を行う。
また、符号１４は基板ホールダ９に埋め込まれたヒータ
に加熱電力を供給して基板１０を所定の温度に加熱する
ためのヒータ電源である。また符号１５は真空計であ
り、試料室７内のガス圧力を測定し、その測定出力をフ
ィードバック回路１６に入力してバリアブルオリフィス
１７の流路断面積を変化させることにより、試料室７内
のガス圧力を所定値に保持させる。As a film forming method satisfying these various conditions, electron cyclotron resonance plasma CVD (hereinafter referred to as E
It is called CR plasma CVD. There is a law. EC in Figure 10
An example of an R plasma CVD apparatus configuration is shown. When forming a thin film on the surface of the substrate 10, the microwave traveling in the waveguide 1 is introduced into the plasma generation chamber 3 via the waveguide window 2 and the plasma generation chamber 3 is excited by the excitation solenoid 4.
By forming a magnetic field inside, the plasma raw material gas introduced from the first gas introduction pipe 5 is turned into plasma by utilizing electron cyclotron resonance. The excitation solenoid 4 forms a divergent magnetic field toward the sample chamber 7 connected to the plasma generation chamber 3 through the plasma extraction window 6, and the divergent magnetic field causes the plasma in the plasma generation chamber 3 to reach the sample chamber 7. Be withdrawn. In order to prevent the thin film substance from adhering to the inner wall surface of the sample chamber 7, in this example, the inner wall surface has a different diameter cylinder 2
It is covered with a deposition preventing plate 24 having a stacked structure. The plasma flow drawn out from the plasma generation chamber 3 is disposed from the reactive gas supply source 30 to the second gas introduction pipe 8 and the annular shape and is arranged outside the small diameter cylinder of the deposition-inhibitory plate 24 to prevent contamination. It is possible to reach the substrate 10 placed on the substrate holder 9 while reacting with the reactive gas introduced via 22 to form a film on the substrate 10. ECR
In the plasma CVD apparatus, as shown in this example, a second exciting solenoid (hereinafter referred to as a sub-solenoid 13) is arranged coaxially with the exciting solenoid 4 at an axial position sandwiching the substrate. An electric current is applied to the solenoid 13 so as to generate a magnetic field in the direction opposite to that of the exciting solenoid 4 to form a so-called cusp magnetic field in which both magnetic fields rapidly spread outward in the vicinity of the substrate and formed on the substrate 10. Cusp magnetic field type ECR for uniform film thickness distribution
The use of plasma CVD equipment is becoming increasingly popular. Reference numeral 11 in the figure is a high-frequency power supply, and a high-frequency voltage is applied to the substrate 10 through the substrate holder 9 to generate a negative potential with respect to the ground (to the sample chamber) on the surface of the substrate 10, thereby making the surface uneven. The interlayer insulating film covering the existing aluminum wiring is flattened, and the step coverage of the final protective insulating film is improved.
Further, reference numeral 14 is a heater power supply for supplying heating power to the heater embedded in the substrate holder 9 to heat the substrate 10 to a predetermined temperature. Reference numeral 15 is a vacuum gauge, which measures the gas pressure in the sample chamber 7 and inputs the measurement output to the feedback circuit 16 to change the flow passage cross-sectional area of the variable orifice 17 so that the sample chamber 7 The gas pressure is maintained at a predetermined value.
【０００４】この方法では、１０-3〜１０-4Ｔｏｒｒの
低圧下で高密度のプラズマが得られ、基板１０を加熱す
ることなしに、内部応力が小さく、耐酸性の高い酸化シ
リコン膜を形成することができる。また、数十ｍＴｏｒ
ｒの圧力領域において、基板ホールダ９に印加した高周
波電力による高周波プラズマと、プラズマ生成室で形成
されたＥＣＲプラズマとの複合プラズマによっても低温
基板上に良質な酸化シリコン膜を形成することができ
る。According to this method, a high density plasma can be obtained under a low pressure of 10 -3 to 10 -4 Torr, and a silicon oxide film having a low internal stress and a high acid resistance can be formed without heating the substrate 10. can do. Also, dozens of mTor
In the pressure region of r, a high-quality silicon oxide film can be formed on the low-temperature substrate also by the composite plasma of the high-frequency plasma generated by the high-frequency power applied to the substrate holder 9 and the ECR plasma formed in the plasma generation chamber.
【０００５】また同様に、絶縁膜として窒化シリコン膜
も形成できる。また、エッチングガスとして、６フッ化
イオウを使用することにより、多結晶シリコンのエッチ
ング処理もできる。また、以上のように構成されるＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ装置は、成膜装置として使用した場合
には、装置運用上、ドライクリーニングがウエットクリ
ーニングより有利である。Similarly, a silicon nitride film can be formed as an insulating film. Further, by using sulfur hexafluoride as an etching gas, it is possible to perform an etching process on polycrystalline silicon. Also, the EC configured as described above
When the R plasma CVD apparatus is used as a film forming apparatus, dry cleaning is more advantageous than wet cleaning in terms of operation of the apparatus.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の酸化シリコン膜の成膜においては、連続成膜を行う
と、膜の内部応力、エッチングレート，耐透水性等の膜
質が変化するという問題点があった。また、上記従来の
窒化シリコン膜の成膜においては、連続成膜を行うと屈
折率が低下するという問題点があった。However, in the conventional film formation of the silicon oxide film, the continuous film formation causes a change in film quality such as internal stress, etching rate and water permeation resistance. was there. Further, in the above-described conventional film formation of the silicon nitride film, there is a problem that the refractive index is lowered when continuous film formation is performed.
【０００７】また、多結晶シリコンのエッチングにおい
ては、連続処理を行うとエッチング速度が変化するとい
う問題点があった。また、ドライクリーニングは、装置
内壁の低温部分が遅いという問題点があった。本発明の
目的は、複数の基板を連続処理しても上述のごとき問題
点を生じることなく初期の成膜速度およびエッチング速
度を維持することができ、かつ装置内部のドライクリー
ニング時にはクリーニング速度が上昇する装置構成を提
供することである。Further, in the etching of polycrystalline silicon, there is a problem that the etching rate changes when continuous treatment is performed. Further, the dry cleaning has a problem that the low temperature portion of the inner wall of the apparatus is slow. An object of the present invention is to maintain the initial film formation rate and etching rate without causing the above problems even when a plurality of substrates are continuously processed, and to increase the cleaning rate during dry cleaning inside the apparatus. It is to provide a device configuration.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、マイクロ波とプラズマ原料ガス
とが導入されるプラズマ生成室と、プラズマ生成室を同
軸に囲みプラズマ生成室内に電子サイクロトロン共鳴磁
界を形成する励磁ソレノイドと、プラズマ生成室と内部
空間が連通するとともに基板をその被成膜面をプラズマ
生成室に向けて保持する基板ホールダを内包する試料室
と、試料室の内壁面を覆い基板への成膜中該内壁面への
薄膜物質の付着を防止する筒状の防着板と、環状に形成
されて防着板と同軸に配されその環状の内部空間へ導入
された反応性ガスを防着板の内側へ噴出するガス導入リ
ングと、外部の反応性ガス供給源からガス導入リングに
至るガス導入管とを備えてなるＥＣＲ型プラズマ処理装
置、あるいは、マイクロ波とプラズマ原料ガスと反応性
ガスとが導入されるプラズマ生成室と、プラズマ生成室
を同軸に囲みプラズマ生成室内にマイクロ波との電子サ
イクロトロン共鳴磁界を形成する励磁ソレノイドと、プ
ラズマ生成室と内部空間が連通するとともに基板をその
被成膜面をプラズマ生成室に向けて保持する基板ホール
ダを内包する試料室と、試料室の内壁面を覆い基板への
成膜中該内壁面への薄膜物質の付着を防止する筒状の防
着板と、環状に形成されてプラズマ生成室と同軸に配さ
れその環状の内部空間内へ導入された反応性ガスをプラ
ズマ生成室内へ噴出するガス導入リングと、外部の反応
性ガス供給源からガス導入リングに至るガス導入管とを
備えてなるＥＣＲ型プラズマ処理装置を、防着板と、ガ
ス導入リングと、ガス導入管のガス導入リング近傍とに
それぞれ加熱手段と温度制御手段とからなる一定温度制
御手段を持ち、基板への成膜中あるいは装置内部のドラ
イクリーニング中、それぞれ５０〜１５０℃範囲の一定
温度に保持する装置とする。In order to solve the above problems, in the present invention, a plasma generation chamber into which a microwave and a plasma source gas are introduced, and a plasma generation chamber are coaxially surrounded by electrons in the plasma generation chamber. An excitation solenoid that forms a cyclotron resonance magnetic field, a sample chamber that communicates between the plasma generation chamber and the internal space, and that contains a substrate holder that holds the substrate with the deposition surface facing the plasma generation chamber, and the inner wall surface of the sample chamber A cylindrical deposition-inhibiting plate that prevents adhesion of thin film substances to the inner wall surface during film formation on the substrate, and is formed in an annular shape and arranged coaxially with the deposition-inhibiting plate and introduced into the annular inner space. An ECR type plasma processing apparatus comprising a gas introduction ring for ejecting a reactive gas into the deposition preventing plate and a gas introduction pipe leading from an external reactive gas supply source to the gas introduction ring, or a mask. A plasma generation chamber into which a chlorine wave, a plasma source gas and a reactive gas are introduced, an excitation solenoid that coaxially surrounds the plasma generation chamber and forms an electron cyclotron resonance magnetic field with the microwave in the plasma generation chamber, and a plasma generation chamber, A sample chamber that contains a substrate holder that holds the substrate to the plasma generation chamber and that communicates with the internal space, and a thin film on the inner wall surface that covers the inner wall surface of the sample chamber during film formation on the substrate A cylindrical deposition preventive plate for preventing adhesion of substances, and a gas introduction ring which is formed in an annular shape and is arranged coaxially with the plasma generation chamber and ejects the reactive gas introduced into the annular inner space into the plasma generation chamber. And an ECR type plasma processing apparatus comprising a gas introduction pipe extending from an external reactive gas supply source to the gas introduction ring, and a deposition preventive plate, a gas introduction ring, and a gas of the gas introduction pipe. An apparatus having a constant temperature control unit including a heating unit and a temperature control unit in the vicinity of the inlet ring, respectively, for maintaining a constant temperature in the range of 50 to 150 ° C. during film formation on the substrate or during dry cleaning inside the apparatus. To do.
【０００９】ここで、防着板，ガス導入リングおよびガ
ス導入管のガス導入リング近傍をそれぞれ５０〜１５０
℃範囲の一定温度に昇温させるための加熱手段は、それ
ぞれアルミ鋳塊中にシーズヒータを鋳込んでなるアルミ
鋳込みヒータまたは循環管路内を加熱流体を通流させる
流体ヒータとする。Here, the adhesion-preventing plate, the gas introducing ring, and the gas introducing pipe are respectively provided in the vicinity of the gas introducing ring by 50 to 150.
The heating means for raising the temperature to a constant temperature in the range of ° C is an aluminum casting heater in which a sheathed heater is cast in an aluminum ingot, or a fluid heater which allows a heating fluid to flow through the circulation pipeline.
【００１０】[0010]
【作用】プラズマにより、反応性ガスは活性化される
が、気相中で形成された活性種は、基板に到達するまで
の間、粒子間相互作用や粒子−壁間相互作用を起こす。
プラズマ処理を連続して行うと、活性種の発生領域を囲
んでいる装置内壁の温度（図１０の装置では防着板２４
の小径側円筒およびこれと接触状態に近接しているガス
導入リング２２の温度）が上昇する（図１１）。装置内
壁の温度が変化すると、化学吸着の温度依存性により、
粒子−壁間相互作用による活性種の失活の度合いが変化
し、気相中の活性種の濃度にも影響を与える。このた
め、成膜あるいはエッチング特性が、連続処理により変
動する。また、ドライクリーニングは、反応速度の温度
依存性により、装置内壁の温度を上昇させることによ
り、高速化できる。The reactive gas is activated by the plasma, but the active species formed in the gas phase cause particle-particle interaction and particle-wall interaction until they reach the substrate.
When the plasma treatment is continuously performed, the temperature of the inner wall of the device surrounding the active species generation region (in the device of FIG.
The temperature of the small diameter side cylinder and the temperature of the gas introduction ring 22 that is in contact with the small diameter side cylinder rises (FIG. 11). When the temperature of the inner wall of the device changes, due to the temperature dependence of chemisorption,
The degree of deactivation of the active species due to the particle-wall interaction changes, which also affects the concentration of the active species in the gas phase. Therefore, the film formation or etching characteristics change due to continuous processing. Further, the dry cleaning can be sped up by increasing the temperature of the inner wall of the apparatus due to the temperature dependence of the reaction rate.
【００１１】従って、反応性ガスを導入するガス導入
管、ガス導入リングおよび防着板に加熱手段と温度制御
手段とを持つ装置として、それらを一定温度に制御する
ことにより、成膜あるいはエッチング特性の変動が無く
なり、ドライクリーニングも高速化できる。なお、一定
温度制御は、アルミ鋳塊中にシーズヒータを鋳込んだア
ルミ鋳込みヒータと被加熱体の温度を制御する温度制御
手段とを一体化した温度制御型アルミ鋳込みヒータある
いは、温度制御された流体を循環させることにより達成
される。Therefore, the gas introducing pipe for introducing the reactive gas, the gas introducing ring, and the deposition preventive plate are provided with a heating means and a temperature control means, and by controlling them to a constant temperature, film formation or etching characteristics can be achieved. The fluctuation of is eliminated and the dry cleaning can be speeded up. The constant temperature control is a temperature control type aluminum casting heater in which an aluminum casting heater in which a sheathed heater is cast in an aluminum ingot and a temperature control means for controlling the temperature of a heated object are integrated, or a temperature control is performed. This is achieved by circulating a fluid.
【００１２】[0012]
【実施例】次に、本発明の第１の実施例を添付図面を参
照して説明する。先ず、この実施例に用いたＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ装置の構成を図１を参照して説明する。図示
していないマイクロ波電源に接続された導波管１が導波
窓２を介してプラズマ生成室３に取りつけられており、
プラズマ生成室３の周囲には励磁ソレノイド４が設置さ
れ、さらに、プラズマ生成室３内にプラズマ原料ガスを
導入するための第１ガス導入管５が設けられている。プ
ラズマ生成室３の下部にはプラズマ引き出し窓６が設け
られ、このプラズマ引き出し窓６を通して、試料室７に
プラズマ流が引き出されるようになっている。試料室７
には反応性ガスを導入するための第２ガス導入管８が設
けられ、試料室７の内部には、ガス導入管８の導入口の
下流に当たる場所に基板ホールダ９が設置されている。
基板ホールダ９の背面側に前記励磁ソレノイド４と同軸
に配されたサブソレノイド１３がある。基板ホールダ９
は高周波電源１１と接続されており、基板ホールダ９の
下には，図示していない真空ポンプに接続する排気管１
２と、並列に接続されて試料室７内のガス圧力を調整す
る，開度が固定されたバルブ１２ａおよび開度可変のバ
リアブルオリフィス１７とを有する。図の符号１５は真
空計、１６はフィードバック回路であり、試料室７内の
ガス圧力が所定値を保持するようにバリアブルオリフィ
ス１７の開度を変化させる。なお、圧力調整は試料室７
の排気管の途中から排気管内へプラズマ生成室３に導入
する酸素源ガスあるいは窒素ガスあるいは不活性ガスを
導入しつつ行うことや、真空ポンプのコンダクタンス調
整によって行うことによってもできる。The first embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, the structure of the ECR plasma CVD apparatus used in this embodiment will be described with reference to FIG. A waveguide 1 connected to a microwave power source (not shown) is attached to a plasma generation chamber 3 via a waveguide window 2,
An excitation solenoid 4 is installed around the plasma generation chamber 3, and a first gas introduction pipe 5 for introducing a plasma source gas into the plasma generation chamber 3 is further provided. A plasma extraction window 6 is provided below the plasma generation chamber 3, and a plasma flow is drawn out to the sample chamber 7 through the plasma extraction window 6. Sample room 7
A second gas introduction pipe 8 for introducing a reactive gas is provided therein, and a substrate holder 9 is provided inside the sample chamber 7 at a position downstream of the introduction port of the gas introduction pipe 8.
On the rear side of the substrate holder 9, there is a sub-solenoid 13 arranged coaxially with the exciting solenoid 4. Board holder 9
Is connected to a high frequency power source 11, and an exhaust pipe 1 connected to a vacuum pump (not shown) is provided under the substrate holder 9.
2, a valve 12a having a fixed opening and a variable orifice 17 having a variable opening, which are connected in parallel to adjust the gas pressure in the sample chamber 7. Reference numeral 15 in the figure is a vacuum gauge, and 16 is a feedback circuit, which changes the opening of the variable orifice 17 so that the gas pressure in the sample chamber 7 maintains a predetermined value. The pressure is adjusted in the sample chamber 7
It is also possible to perform it while introducing the oxygen source gas, the nitrogen gas, or the inert gas introduced into the plasma generation chamber 3 into the exhaust pipe from the middle of the exhaust pipe, or by adjusting the conductance of the vacuum pump.
【００１３】反応性ガスを導入する第２ガス導入管８に
は、アルミ鋳込みヒータからなる加熱手段と温度制御手
段としてのフィードバック回路で構成された調温器とが
ユニット化された予熱機構２１が付いており、予熱機構
２１出口（装置側）の第２ガス導入管８の温度が一定に
保持される。第２ガス導入管８は試料室７の内部でガス
導入リング２２に接続しており、周方向均等に分布した
ガス量で反応性ガスを試料室７内へ導入できるようにな
っている。このガス導入リング２２を一定温度に昇温，
保持するための一定温度制御ユニット２３は、以下に説
明する温度制御型アルミ鋳込みヒータあるいは温度制御
された流体を循環させるユニットによって構成されてい
る。防着板２４もこの実施例では一定温度制御ユニット
２３によってガス導入リング２２と同じ一定温度に保た
れる。The second gas introduction pipe 8 for introducing the reactive gas is provided with a preheating mechanism 21 in which a heating means composed of an aluminum casting heater and a temperature controller constituted by a feedback circuit as a temperature control means are unitized. The temperature of the second gas introduction pipe 8 at the outlet of the preheating mechanism 21 (apparatus side) is kept constant. The second gas introduction pipe 8 is connected to the gas introduction ring 22 inside the sample chamber 7 so that the reactive gas can be introduced into the sample chamber 7 with a gas amount evenly distributed in the circumferential direction. This gas introduction ring 22 is heated to a constant temperature,
The constant temperature control unit 23 for holding is constituted by a temperature control type aluminum casting heater described below or a unit for circulating a temperature controlled fluid. The deposition preventive plate 24 is also kept at the same constant temperature as the gas introduction ring 22 by the constant temperature control unit 23 in this embodiment.
【００１４】予熱機構２１の構成例を図２に、また一定
温度制御ユニット２３の構成例を図２，３に示す。図２
のユニットはアルミ鋳込みヒータに熱電対を取り付け、
熱電対が測定した温度信号が入力されるフィードバック
回路で調温器を構成し、一定温度に制御するものであ
る。また図３のユニットは流体循環系にヒータと熱電対
とを取り付け、フィードバック回路で調温器を構成し、
一定温度の流体（例えば商品名−フロリナート等）を循
環させるもので、１４０℃までの加熱が可能である。An example of the structure of the preheating mechanism 21 is shown in FIG. 2, and an example of the structure of the constant temperature control unit 23 is shown in FIGS. Figure 2
This unit has a thermocouple attached to the aluminum cast heater,
A temperature controller is constituted by a feedback circuit to which the temperature signal measured by the thermocouple is input, and is controlled to a constant temperature. In the unit of FIG. 3, a heater and a thermocouple are attached to the fluid circulation system, and a feedback circuit constitutes a temperature controller,
It circulates a fluid at a constant temperature (for example, trade name-Fluorinert, etc.) and can heat up to 140 ° C.
【００１５】このカスプ磁界型ＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置を用いた酸化シリコン膜の製造方法の実施例を説明す
る。導波管１，導波窓２を通して導入するマイクロ波
は、周波数２.45 ＧHz、電源電力０.5〜１.5ＫＷであ
り、励磁ソレノイド４により８７５ガウスの磁束密度を
プラズマ生成室３内に形成する。これらの条件のもと
で、第１ガス導入管５から１６〜２５０ＣＣＭのＯ2 ガ
スをプラズマ生成室３内に導入して、プラズマを発生さ
せる。このプラズマは励磁ソレノイド４が形成する発散
磁界により試料室７に引き出され、第２ガス導入管８か
ら流量２０〜５０ＣＣＭで導入されるシランガスをプラ
ズマのエネルギーで分解しつつ、励磁ソレノイド４とサ
ブソレノイド１３とにより、基板ホールダ９の近傍に形
成されたカスプ磁界領域で、基板ホールダ９の上にある
直径８インチの基板１０の表面に到達する。基板ホール
ダ９には、１３.56 ＭHzの高周波電力を１００〜１００
０Ｗの電力範囲で印加し、また排気管１２から排気する
ことにより、試料室７内を５〜１００ｍＴｏｒｒの範囲
内の圧力に調整する。なお上記のＯ2 ガスの代わりにＮ
2ＯまたはＮ2 ＯとＯ2 との混合ガスを用いることもで
きる。An embodiment of a method for manufacturing a silicon oxide film using this cusp magnetic field type ECR plasma CVD apparatus will be described. The microwave introduced through the waveguide 1 and the waveguide window 2 has a frequency of 2.45 GHz and a power supply of 0.5 to 1.5 KW, and the exciting solenoid 4 provides a magnetic flux density of 875 Gauss into the plasma generation chamber 3. Form. Under these conditions, 16 to 250 CCM of O 2 gas is introduced from the first gas introduction pipe 5 into the plasma generation chamber 3 to generate plasma. This plasma is drawn out to the sample chamber 7 by the divergent magnetic field formed by the exciting solenoid 4, and decomposes the silane gas introduced from the second gas introducing pipe 8 at a flow rate of 20 to 50 CCM by the energy of the plasma, while the exciting solenoid 4 and the sub solenoid are connected. With 13, the cusp magnetic field region formed near the substrate holder 9 reaches the surface of the substrate 10 having a diameter of 8 inches above the substrate holder 9. The substrate holder 9 is supplied with high frequency power of 13.56 MHz of 100 to 100.
By applying in the power range of 0 W and exhausting from the exhaust pipe 12, the inside of the sample chamber 7 is adjusted to a pressure within the range of 5 to 100 mTorr. Note that N instead of the above O 2 gas is used.
It is also possible to use a mixed gas of 2 O or N 2 O and O 2 .
【００１６】上記装置を用い、個々の成膜条件を次表記
載の範囲内で変化させて、酸化シリコン膜の形成を行っ
た。A silicon oxide film was formed by using the above apparatus and changing each film forming condition within the range described in the following table.
【００１７】[0017]
【表１】 図４は、上記範囲の成膜条件にて形成した、成膜速度５
００Å／ｍｉｎ以上の酸化シリコン膜の、連続成膜時の
成膜速度の処理枚数依存性を示す。２５枚の連続成膜に
おいても、成膜速度は±２％の範囲内に納まっている。
反応性ガスを導入する第２のガス導入管８は予熱機構２
１により，また、ガス導入リング２２および防着板２４
は一定温度制御ユニット２３によって１４０℃に保っ
た。温度制御しない場合の成膜結果（図５）と比較し
て、成膜速度の再現性が向上している。 成膜活性種と
装置内壁との相互作用を一定に保つことによって、基板
への成膜活性種の到達量が一定となり、成膜速度が一定
となる。[Table 1] FIG. 4 shows a film-forming speed 5 formed under the film-forming conditions in the above range.
The dependency of the deposition rate on the number of processed silicon oxide films at a rate of 00 Å / min or more during continuous film formation is shown. Even in the continuous film formation of 25 sheets, the film formation rate is within ± 2%.
The second gas introduction pipe 8 for introducing the reactive gas is the preheating mechanism 2
1, the gas introduction ring 22 and the deposition preventive plate 24
Was kept at 140 ° C. by the constant temperature control unit 23. The reproducibility of the film forming rate is improved as compared with the film forming result when the temperature control is not performed (FIG. 5). By keeping the interaction between the film-forming active species and the inner wall of the apparatus constant, the amount of the film-forming active species reaching the substrate becomes constant and the film-forming rate becomes constant.
【００１８】次に、本発明の第２の実施例を図６を参照
して説明する。図６の装置構成は、高速成膜のために基
板をプラズマ生成室に近接させ、あるいはプラズマ生成
室内に挿入したときの成膜を可能にするために、反応性
ガスをプラズマ生成室内ヘ導入可能としたものである。
装置構成の大半は第１の実施例の場合と同様であるが、
一部異なるため、改めて全体を説明する。図示していな
いマイクロ波電源に接続された導波管１が導波窓２を介
してプラズマ生成室３に取りつけられており、プラズマ
生成室３の周囲には励磁ソレノイド４が設置され、さら
に、プラズマ生成室３内にプラズマ原料ガスを導入する
ための第１ガス導入管５が設けられている。また、反応
性ガスを導入するための第２ガス導入管８もプラズマ生
成室３に接続しており、ガス導入リング２２は、プラズ
マ生成室３の内壁面がマイクロ波の円筒空洞共振器を構
成しているため、プラズマ生成室３の外部に配し、断面
方形に形成された環状のガス導入リング２２の内側の壁
面および底面はプラズマ生成室３の周壁およびフランジ
に兼ねさせている。プラズマ生成室３に接続して試料室
７が設けられ、試料室７の内部には、第２ガス導入管８
の導入口の下流に当たる場所に基板ホールダ９が設置さ
れている。基板ホールダ９の背面側に前記励磁ソレノイ
ド４と同軸に配されたサブソレノイド１３がある。基板
ホールダ９は高周波電源１１と接続されており、基板ホ
ールダ９の下には，図示していない真空ポンプに接続す
る排気管１２と試料室７内のガス圧力調整を行うための
バルブ１２ａおよびバリアブルオリフィス１７とを有す
る。図の符号１５は真空計，１６はフィードバック回路
であり、試料室７内のガス圧力が所定値を保持するよう
にバリアブルオリフィス１７の開度を変化させる。な
お、圧力調整は試料室７の排気管の途中から排気管内へ
のプラズマ室に導入する酸素源ガスあるいは窒素ガスあ
るいは不活性ガスを導入しつつ行うことや、真空ポンプ
のコンダクタンス調整によって行うことによってもでき
る。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the apparatus configuration of FIG. 6, a reactive gas can be introduced into the plasma generation chamber in order to allow the film formation when the substrate is brought close to the plasma generation chamber for high-speed film formation or inserted into the plasma generation chamber. It is what
Most of the device configuration is the same as that of the first embodiment,
Since it is partially different, we will explain the whole thing again. A waveguide 1 connected to a microwave power source (not shown) is attached to a plasma generation chamber 3 via a waveguide window 2, an excitation solenoid 4 is installed around the plasma generation chamber 3, and further, A first gas introduction pipe 5 for introducing a plasma source gas into the plasma generation chamber 3 is provided. Further, the second gas introduction pipe 8 for introducing the reactive gas is also connected to the plasma generation chamber 3, and the gas introduction ring 22 has a cylindrical cavity resonator in which the inner wall surface of the plasma generation chamber 3 is a microwave. Therefore, the inner wall surface and the bottom surface of the annular gas introduction ring 22 formed in a square cross section and arranged outside the plasma generation chamber 3 also serve as the peripheral wall and the flange of the plasma generation chamber 3. A sample chamber 7 is provided so as to be connected to the plasma generation chamber 3, and a second gas introduction pipe 8 is provided inside the sample chamber 7.
Substrate holder 9 is installed at a position corresponding to the downstream of the inlet of the substrate. On the rear side of the substrate holder 9, there is a sub-solenoid 13 arranged coaxially with the exciting solenoid 4. The substrate holder 9 is connected to a high frequency power source 11, and below the substrate holder 9, an exhaust pipe 12 connected to a vacuum pump (not shown), a valve 12a for adjusting gas pressure in the sample chamber 7 and a variable valve. And an orifice 17. Reference numeral 15 in the drawing is a vacuum gauge, and 16 is a feedback circuit, which changes the opening of the variable orifice 17 so that the gas pressure in the sample chamber 7 maintains a predetermined value. The pressure is adjusted by introducing an oxygen source gas, a nitrogen gas, or an inert gas introduced into the plasma chamber into the exhaust pipe from the middle of the exhaust pipe of the sample chamber 7 or by adjusting the conductance of a vacuum pump. You can also
【００１９】反応性ガスを導入する第２ガス導入管８に
は、第１の実施例の場合と同一構成による予熱機構２１
が付いている。ガス導入リング２２を一定温度に昇温保
持するための一定温度制御ユニット２３も、第１の実施
例の場合と同一機構による温度制御型アルミ鋳込みヒー
タあるいは温度制御された流体を循環させるユニットが
用いられている。防着板２４も一定温度制御ユニットに
よって一定温度に保たれるが、この装置構成では防着板
２４にガス導入リング２２が近接していないので、ガス
導入リング２２と異なる任意の温度に昇温，保持するこ
とが可能である。The second gas introducing pipe 8 for introducing the reactive gas has a preheating mechanism 21 having the same structure as that of the first embodiment.
Is attached. The constant temperature control unit 23 for maintaining the temperature of the gas introduction ring 22 at a constant temperature is also used as a temperature control type aluminum casting heater having the same mechanism as in the case of the first embodiment or a unit for circulating a temperature controlled fluid. Has been. The deposition prevention plate 24 is also kept at a constant temperature by the constant temperature control unit, but in this device configuration, the gas introduction ring 22 is not in close proximity to the deposition prevention plate 24, so the temperature is raised to an arbitrary temperature different from the gas introduction ring 22. ， It is possible to hold.
【００２０】このように構成され、かつサブソレノイド
１３を利用しない発散磁界型ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置
として装置運転を行ったときの酸化シリコン膜の製造方
法の実施例を説明する。導波管１、導波窓２を通して導
入するマイクロ波は、周波数２.45 ＧHz、電源電力０.5
〜１.5ＫＷであり、励磁ソレノイド４により８７５ガウ
スの磁束密度をプラズマ生成室３内に形成する。これら
の条件のもとで、第１ガス導入管５から２００〜４００
ＣＣＭのＯ2 ガスをプラズマ生成室３内に導入して、プ
ラズマを発生させる。このプラズマは励磁ソレノイド４
が形成する発散磁界により試料室７に引き出され、第２
ガス導入管８から流量１００〜２００ＣＣＭで導入され
るシランガスをプラズマのエネルギーで分解しつつ、基
板ホールダ９の上にある直径８インチの基板１０の表面
に到達する。基板ホールダ９には、１３.56 ＭHzの高周
波電力を１００〜２０００Ｗの電力範囲で印加し、また
排気管１２から排気することにより、試料室７内を５〜
１００ｍＴｏｒｒの範囲内の圧力に調整する。なお上記
のＯ2 ガスの代わりにＮ2 ＯまたはＮ2 ＯとＯ2 との混
合ガスを用いることもできる。An embodiment of the method for producing a silicon oxide film when the apparatus is operated as a divergent magnetic field type ECR plasma CVD apparatus having the above-mentioned structure and not using the sub-solenoid 13 will be described. The microwave introduced through the waveguide 1 and the waveguide window 2 has a frequency of 2.45 GHz and a power supply of 0.5.
A magnetic flux density of 875 Gauss is formed in the plasma generation chamber 3 by the exciting solenoid 4. Under these conditions, 200 to 400 from the first gas introduction pipe 5
CCM O 2 gas is introduced into the plasma generation chamber 3 to generate plasma. This plasma is an exciting solenoid 4
By the divergent magnetic field formed by the
The silane gas introduced from the gas introduction pipe 8 at a flow rate of 100 to 200 CCM is decomposed by the energy of plasma and reaches the surface of the substrate 10 having a diameter of 8 inches above the substrate holder 9. A high frequency power of 13.56 MHz is applied to the substrate holder 9 in a power range of 100 to 2000 W, and the sample holder 7 is exhausted from the exhaust pipe 12 so that the inside of the sample chamber 7 becomes 5 to 5.
Adjust to a pressure within the range of 100 mTorr. Note that N 2 O or a mixed gas of N 2 O and O 2 can be used instead of the above O 2 gas.
【００２１】上記装置を用い、個々の成膜条件を次表記
載の範囲内で変化させて、酸化シリコン膜の形成を行っ
た。A silicon oxide film was formed by using the above apparatus and changing each film forming condition within the range described in the following table.
【００２２】[0022]
【表２】 図７は、上記範囲の成膜条件にて形成した、成膜速度５
０００Å／ｍｉｎ以上の酸化シリコン膜の、連続成膜時
の成膜速度の処理枚数依存性を示す。２５枚の連続成膜
においても、成膜速度は±２％の範囲内に納まってい
る。反応性ガスを導入する第２ガス導入管８は予熱機構
２１により，また、ガス導入リング２２および防着板２
４は一定温度制御ユニット２３によって１４０℃に保っ
た。温度制御しない場合の成膜結果（図８）と比較し
て、成膜速度の再現性が向上している。成膜活性種と装
置内壁との相互作用を一定に保つことによって、基板へ
の成膜活性種の到達量が一定となり、成膜速度が一定と
なる。[Table 2] FIG. 7 shows a film forming rate of 5 formed under the film forming conditions in the above range.
The dependency of the deposition rate on the number of processed silicon oxide films for continuous deposition of 000Å / min or more is shown. Even in the continuous film formation of 25 sheets, the film formation rate is within ± 2%. The second gas introduction pipe 8 for introducing the reactive gas is provided by the preheating mechanism 21, and the gas introduction ring 22 and the deposition preventive plate 2 are used.
4 was kept at 140 ° C. by the constant temperature control unit 23. The reproducibility of the film formation rate is improved as compared with the film formation result when the temperature is not controlled (FIG. 8). By keeping the interaction between the film-forming active species and the inner wall of the apparatus constant, the amount of the film-forming active species reaching the substrate becomes constant and the film-forming rate becomes constant.
【００２３】また、膜のエッチング液（バッファーフッ
酸）によるエッチング速度や内部応力などの再現性も、
向上することがわかった。成膜活性種と装置内壁との相
互作用を一定に保つことによって、基板への成膜活性種
の到達量が一定となり、膜特性が一定となる。なお、第
１の実施例による装置構成にて、酸化シリコン膜成膜後
のドライクリーニングを実施したところ、従来方法で
は、クリーニング速度が基板上膜厚換算で１５００Å／
ｍｉｎであったものが、第２ガス導入管８を予熱機構２
１、ガス導入リングおよび防着板を一定温度制御ユニッ
ト２３によって１４０℃に保ったところ３０００Å／ｍ
ｉｎに向上した。ドライクリーニング速度の温度依存性
を図９に示す。反応速度の温度依存性によるものであ
る。Further, the reproducibility of the etching rate and the internal stress by the film etching solution (buffer hydrofluoric acid) is
It turned out to improve. By keeping the interaction between the film-forming active species and the inner wall of the apparatus constant, the amount of the film-forming active species reaching the substrate becomes constant, and the film characteristics become constant. When dry cleaning was performed after the silicon oxide film was formed in the apparatus configuration according to the first embodiment, the conventional method showed that the cleaning speed was 1500Å / converted to the film thickness on the substrate.
The second gas introduction pipe 8 is preheated by the preheating mechanism 2
1. When the gas introduction ring and the deposition preventive plate were kept at 140 ° C by the constant temperature control unit 23, 3000 Å / m
improved to in. FIG. 9 shows the temperature dependence of the dry cleaning rate. This is due to the temperature dependence of the reaction rate.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば本
発明が対象としたプラズマ処理装置として、マイクロ波
とプラズマ原料ガスとが導入されるプラズマ生成室と、
プラズマ生成室を同軸に囲みプラズマ生成室内に電子サ
イクロトロン共鳴磁界を形成する励磁ソレノイドと、プ
ラズマ生成室と内部空間が連通するとともに基板をその
被成膜面をプラズマ生成室に向けて保持する基板ホール
ダを内包する試料室と、試料室の内壁面を覆い基板への
成膜中該内壁面への薄膜物質の付着を防止する筒状の防
着板と、環状に形成されて防着板と同軸に配されその環
状の内部空間へ導入された反応性ガスを防着板の内側へ
噴出するガス導入リングと、外部の反応性ガス供給源か
らガス導入リングに至るガス導入管とを備えてなる通常
構成のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置においても、また、マ
イクロ波とプラズマ原料ガスと反応性ガスとが導入され
るプラズマ生成室と、プラズマ生成室を同軸に囲みプラ
ズマ生成室内にマイクロ波との電子サイクロトロン共鳴
磁界を形成する励磁ソレノイドと、プラズマ生成室と内
部空間が連通するとともに基板をその被成膜面をプラズ
マ生成室に向けて保持する基板ホールダを内包する試料
室と、試料室の内壁面を覆い基板への成膜中該内壁面へ
の薄膜物質の付着を防止する筒状の防着板と、環状に形
成されてプラズマ生成室と同軸に配されその環状の内部
空間内へ導入された反応性ガスをプラズマ生成室内へ噴
出するガス導入リングと、外部の反応性ガス供給源から
ガス導入リングに至るガス導入管とを備えてなる，高速
成膜を指向したＥＣＲプラズマＣＶＤ装置においても、
防着板，ガス導入リングおよびガス導入管のガス導入リ
ング近傍を一定温度に昇温，保持することにより、成膜
時には成膜活性種と装置内壁との相互作用が一定に保た
れ、基板への成膜活性種の到達量が一定となり、複数の
基板を連続処理しても一定の膜特性が得られ、膜品質へ
の信頼性が向上する。また、膜特性が一定となるため、
エッチング液によるエッチング速度も一定となり、エッ
チング作業が安定化する。また装置内部のドライクリー
ニング時にはクリーニング速度の温度依存性により、ク
リーニング速度が大幅に向上し、装置の稼働率が向上す
る効果が得られる。As described above, according to the present invention, as the plasma processing apparatus targeted by the present invention, the plasma generation chamber into which the microwave and the plasma source gas are introduced,
An excitation solenoid that coaxially surrounds the plasma generation chamber and forms an electron cyclotron resonance magnetic field inside the plasma generation chamber, and a substrate holder that holds the substrate with its deposition surface facing the plasma generation chamber while the plasma generation chamber and the internal space communicate with each other. And a cylindrical deposition-preventing plate that covers the inner wall surface of the sample chamber and prevents the thin film substance from adhering to the inner wall surface during film formation on the substrate, and is formed annularly and is coaxial with the deposition-protection plate. And a gas introducing pipe for ejecting the reactive gas introduced into the annular inner space to the inside of the deposition-inhibitory plate, and a gas introducing pipe from an external reactive gas supply source to the gas introducing ring. Also in the ECR plasma CVD apparatus having the normal configuration, the plasma generation chamber into which the microwave, the plasma source gas, and the reactive gas are introduced and the plasma generation chamber are coaxially surrounded by the plasma generation chamber. An excitation solenoid that forms an electron cyclotron resonance magnetic field with a black wave, and a sample chamber that contains a substrate holder that holds the substrate to which the film formation surface faces the plasma generation chamber while the plasma generation chamber and the internal space communicate with each other, A cylindrical adhesion-preventing plate that covers the inner wall surface of the sample chamber and prevents the thin film substance from adhering to the inner wall surface during film formation on the substrate; and an annular shape that is arranged coaxially with the plasma generation chamber ECR aimed at high-speed film formation, comprising a gas introduction ring for ejecting the reactive gas introduced into the space into the plasma generation chamber, and a gas introduction pipe from an external reactive gas supply source to the gas introduction ring. Even in the plasma CVD device,
By raising the temperature of the deposition preventive plate, the gas introduction ring, and the vicinity of the gas introduction ring of the gas introduction pipe to a constant temperature and maintaining them, the interaction between the film formation active species and the inner wall of the apparatus is kept constant during film formation, and The reaching amount of the film-forming active species is constant, and constant film characteristics are obtained even when a plurality of substrates are continuously processed, and the reliability of the film quality is improved. Also, because the film characteristics are constant,
The etching rate by the etching solution becomes constant, and the etching work is stabilized. Further, during dry cleaning of the inside of the apparatus, the cleaning rate is greatly improved due to the temperature dependency of the cleaning rate, so that the operation rate of the apparatus is improved.
【図１】本発明によるプラズマ処理装置構成の第１の実
施例を示す断面図FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the configuration of a plasma processing apparatus according to the present invention.
【図２】本発明における一定温度制御手段構成の第１の
実施例を示す機能ブロック図FIG. 2 is a functional block diagram showing a first embodiment of the constant temperature control means configuration in the present invention.
【図３】本発明における一定温度制御手段構成の第２の
実施例を示す機能ブロック図FIG. 3 is a functional block diagram showing a second embodiment of the constant temperature control means configuration in the present invention.
【図４】図１に示したプラズマ処理装置を用い、カスプ
磁界を形成して複数の基板に連続成膜処理を行ったとき
の成膜枚数による成膜速度の変化状況を示すプロット図FIG. 4 is a plot diagram showing changes in the deposition rate depending on the number of deposited films when a cusp magnetic field is formed and a plurality of substrates are continuously deposited using the plasma processing apparatus shown in FIG.
【図５】図１に示したプラズマ処理装置において、カス
プ磁界を形成するとともに防着板およびガス導入リング
の一定温度制御ユニットおよびガス導入管の予熱機構を
取り外して複数の基板に連続成膜処理を行ったときの成
膜枚数による成膜速度の変化状況を示すプロット図FIG. 5 is a view showing a plasma processing apparatus shown in FIG. 1 in which a cusp magnetic field is formed, a constant temperature control unit of a deposition preventing plate and a gas introduction ring, and a preheating mechanism of a gas introduction pipe are removed to continuously form a film on a plurality of substrates. Plot diagram showing changes in the film formation rate depending on the number of film formation when performing
【図６】本発明によるプラズマ処理装置構成の第２の実
施例を示す縦断面図FIG. 6 is a vertical sectional view showing a second embodiment of the configuration of the plasma processing apparatus according to the present invention.
【図７】図６に示したプラズマ処理装置を用い、発散磁
界を形成して複数の基板に連続成膜処理を行ったときの
成膜枚数による成膜速度の変化状況を示すプロット図FIG. 7 is a plot diagram showing how the deposition rate changes with the number of deposited films when a divergent magnetic field is formed and a plurality of substrates are continuously deposited using the plasma processing apparatus shown in FIG.
【図８】図６に示したプラズマ処理装置において、発散
磁界を形成するとともに防着板およびガス導入リングの
一定温度制御ユニットおよびガス導入管の予熱機構を取
り外して複数の基板に連続成膜処理を行ったときの成膜
枚数による成膜速度の変化状況を示すプロット図8 is a plasma processing apparatus shown in FIG. 6, in which a divergent magnetic field is formed, a constant temperature control unit for the deposition preventive plate and the gas introduction ring, and a preheating mechanism for the gas introduction pipe are removed to continuously form a film on a plurality of substrates. Plot diagram showing changes in the film formation rate depending on the number of film formation when performing
【図９】図１に示したプラズマ処理装置におけるドライ
クリーニング時のクリーニング速度の温度依存性を、こ
の装置における一定温度制御ユニットおよび予熱機構を
取り外した場合と対比させて示す線図9 is a diagram showing the temperature dependence of the cleaning rate during dry cleaning in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, in comparison with the case where the constant temperature control unit and the preheating mechanism in this apparatus are removed.
【図１０】本発明が対象としたプラズマ処理装置の従来
の構成例を示す縦断面図FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing a conventional configuration example of a plasma processing apparatus targeted by the present invention.
【図１１】従来のプラズマ処理装置において、プラズマ
処理を連続して行ったときの防着板温度およびガス導入
リング温度の時間変化の状況を示す線図FIG. 11 is a diagram showing a situation of temporal changes in deposition-prevention plate temperature and gas introduction ring temperature when plasma processing is continuously performed in a conventional plasma processing apparatus.
１ 導波管 ３ プラズマ生成室 ４ 励磁ソレノイド ５ 第１ガス導入管 ７ 試料室 ８ 第２ガス導入管（ガス導入管） ９ 基板ホールダ １０ 基板 １１ 高周波電源 １３ サブソレノイド ２１ 予熱機構（一定温度制御手段） ２２ ガス導入リング ２３ 一定温度制御ユニット（一定温度制御手段） ２４ 防着板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waveguide 3 Plasma generation chamber 4 Excitation solenoid 5 First gas introduction pipe 7 Sample chamber 8 Second gas introduction pipe (gas introduction pipe) 9 Substrate holder 10 Substrate 11 High frequency power supply 13 Sub-solenoid 21 Preheating mechanism (constant temperature control means) ) 22 gas introduction ring 23 constant temperature control unit (constant temperature control means) 24 deposition plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｇ０１Ｎ 24/14 Ｇ０１Ｒ 33/64 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location // G01N 24/14 G01R 33/64
Claims (3)
れるプラズマ生成室と、プラズマ生成室を同軸に囲みプ
ラズマ生成室内に電子サイクロトロン共鳴磁界を形成す
る励磁ソレノイドと、プラズマ生成室と内部空間が連通
するとともに基板をその被成膜面をプラズマ生成室に向
けて保持する基板ホールダを内包する試料室と、試料室
の内壁面を覆い基板への成膜中該内壁面への薄膜物質の
付着を防止する筒状の防着板と、環状に形成されて防着
板と同軸に配されその環状の内部空間内へ導入された反
応性ガスを防着板の内側へ噴出するガス導入リングと、
外部の反応性ガス供給源からガス導入リングに至るガス
導入管とを備えてなるプラズマ処理装置において、防着
板と、ガス導入リングと、ガス導入管のガス導入リング
近傍とにそれぞれ加熱手段と温度制御手段とからなる一
定温度制御手段を持ち、基板への成膜中あるいは装置内
部のドライクリーニング中、それぞれ５０〜１５０℃範
囲の一定温度に保持することを特徴とするプラズマ処理
装置。1. A plasma generation chamber into which a microwave and a plasma source gas are introduced, an excitation solenoid that coaxially surrounds the plasma generation chamber and forms an electron cyclotron resonance magnetic field in the plasma generation chamber, a plasma generation chamber and an internal space. A sample chamber that contains a substrate holder that communicates with and holds the substrate with the film formation surface facing the plasma generation chamber, and the inner wall surface of the sample chamber that covers the inner wall surface of the substrate during deposition of the thin film substance on the inner wall surface. A tubular anti-adhesion plate, and a gas introduction ring that is formed in an annular shape and is arranged coaxially with the anti-adhesion plate and that ejects the reactive gas introduced into the annular inner space to the inside of the anti-adhesion plate. ,
In a plasma processing apparatus comprising a gas introduction pipe extending from an external reactive gas supply source to a gas introduction ring, a deposition means, a gas introduction ring, and heating means near the gas introduction ring of the gas introduction pipe, respectively. A plasma processing apparatus having a constant temperature control means including a temperature control means, which is maintained at a constant temperature in the range of 50 to 150 ° C. during film formation on a substrate or during dry cleaning inside the apparatus.
スとが導入されるプラズマ生成室と、プラズマ生成室を
同軸に囲みプラズマ生成室内にマイクロ波との電子サイ
クロトロン共鳴磁界を形成する励磁ソレノイドと、プラ
ズマ生成室と内部空間が連通するとともに基板をその被
成膜面をプラズマ生成室に向けて保持する基板ホールダ
を内包する試料室と、試料室の内壁面を覆い基板への成
膜中該内壁面への薄膜物質の付着を防止する筒状の防着
板と、環状に形成されてプラズマ生成室と同軸に配され
その環状の内部空間内へ導入された反応性ガスをプラズ
マ生成室内へ噴出するガス導入リングと、外部の反応性
ガス供給源からガス導入リングに至るガス導入管とを備
えてなるプラズマ処理装置において、防着板と、ガス導
入リングと、ガス導入管のガス導入リング近傍とにそれ
ぞれ加熱手段と温度制御手段とからなる一定温度制御手
段を持ち、基板への成膜中あるいは装置内部のドライク
リーニング中、それぞれ５０〜１５０℃範囲の一定温度
に保持することを特徴とするプラズマ処理装置。2. A plasma generating chamber into which a microwave, a plasma source gas and a reactive gas are introduced, and an exciting solenoid which surrounds the plasma generating chamber coaxially and forms an electron cyclotron resonance magnetic field with the microwave in the plasma generating chamber. A sample chamber containing a substrate holder for communicating the plasma generation chamber with the internal space and holding the substrate with the film formation surface facing the plasma generation chamber; and a sample chamber covering the inner wall surface of the sample chamber during film formation on the substrate. A cylindrical deposition preventive plate that prevents the thin film substance from adhering to the inner wall surface, and a reactive gas that is formed in an annular shape and is arranged coaxially with the plasma generation chamber and introduced into the annular inner space into the plasma generation chamber. In a plasma processing apparatus comprising a gas introduction ring for jetting and a gas introduction pipe from an external reactive gas supply source to the gas introduction ring, a deposition preventive plate, a gas introduction ring, and a gas A constant temperature control means including a heating means and a temperature control means is provided in the vicinity of the gas introduction ring of the inlet pipe, and is maintained at a constant temperature in the range of 50 to 150 ° C. during film formation on the substrate or during dry cleaning inside the apparatus. A plasma processing apparatus characterized in that.
マ処理装置において、防着板，ガス導入リングおよびガ
ス導入管のガス導入リング近傍をそれぞれ５０〜１５０
℃範囲の一定温度に昇温させるための加熱手段を、それ
ぞれアルミ鋳塊中にシーズヒータを鋳込んでなるアルミ
鋳込みヒータまたは循環管路内を加熱流体を通流させる
流体ヒータとすることを特徴とするプラズマ処理装置。3. The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the adhesion preventing plate, the gas introducing ring, and the gas introducing pipe are respectively provided with 50 to 150 near the gas introducing ring.
The heating means for raising the temperature to a constant temperature in the range of ℃ is an aluminum casting heater in which a sheathed heater is cast in an aluminum ingot, or a fluid heater which allows a heating fluid to flow through the circulation pipeline. And a plasma processing apparatus.
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