JP2005159182A - Method of processing plasma cvd apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体基板などを処理するプラズマCVD装置の処理方法において、装置の反応室や半導体基板をプラズマによって処理するための方法に関する。 The present invention relates to a processing method of a plasma CVD apparatus for processing a semiconductor substrate or the like, and a method for processing a reaction chamber of the apparatus or a semiconductor substrate with plasma.
半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、真空排気機構を備えた反応室内に順次供給される基板上に薄膜を連続して成膜するプラズマCVD装置が使用されている。 In manufacturing processes of semiconductor devices, liquid crystal display devices, and the like, a plasma CVD apparatus is used that continuously forms a thin film on a substrate that is sequentially supplied into a reaction chamber equipped with a vacuum exhaust mechanism.
図1はプラズマCVD装置の反応室構造の一例を示す概略図である。図1は平行平板型プラズマCVD装置である。図中、1は電力が印加される電極板であり、また、ガスを流すためのシャワープレートとしての機能も兼ね備えている。2はガスの流量を制御するマスフローコントローラーである。3は基板載置プレートであり、その上に成膜される基板8を載置する。また、4はヒーターであり、加熱手段として用いられるほか、基板載置プレート3と接地することで基板載置プレート3が対向電極として機能し、アースに接続されている。5は反応室9内を真空にするための真空ポンプであり、6は反応室9内を一定の圧力に制御するための圧力制御弁である。真空ポンプ5と圧力制御弁6は反応室9内に導入されたガスを排気するラインに接続されている。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a reaction chamber structure of a plasma CVD apparatus. FIG. 1 shows a parallel plate type plasma CVD apparatus. In the figure,
基板8が載置された基板載置プレート3は反応室9内で、マスフローコントローラー2で流量制御された膜の原料となる反応ガスが電極板1から流され、さらにRF電源7より電極板1に高周波電力を印加することにより、グロー放電を発生させてプラズマを励起し、反応ガスを分解することによって、基板8に酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などの膜が成膜される。
ところがプラズマCVD法で成膜すると、被成膜体である基板8だけでなく電極板1や反応室9の内壁にも同様に堆積する。これらの堆積物はプラズマCVD装置内で成膜が繰り返されるごとに徐々に蓄積され、特に電極板1に成膜された堆積物は、厚みが増すと電極板1から剥がれて粒子状になり、基板載置プレート3に落下する。基板載置プレート3には基板8が載置されるので、成膜中の基板8の上に堆積物が落下すると欠陥の原因や、成膜中の活性ガスと反応して膜品質を変化させたりするため、歩留りが低下するという問題がある。
However, when the film is formed by the plasma CVD method, it is deposited not only on the
これらの問題を防ぐために、この電極板1や反応室9の内壁に堆積した不要な膜を定期的に洗浄して除去する必要が有る。例えば、電極板1を装置から取り出して薬液で化学的にエッチングする方法があるが、この方法においては、装置から電極板1を取り出すために生産を中断しなければならず、交換頻度が多い場合には著しく稼動率が低下し、生産性が低下するという問題がある。
In order to prevent these problems, it is necessary to periodically clean and remove unnecessary films deposited on the
また、特許文献1ではチャンバー内にフッ素系エッチングガスとキャリアガスとして窒素やアルゴンなどの不活性ガスを導入し、プラズマエッチングにより除去する方法が開示されている。しかし、この方法ではフッ化ガスによるプラズマエッチングによって、反応室9内や基板載置プレート3などもエッチングされてしまい、損傷してしまうため、装置の寿命が低下し、頻繁に交換する必要があり、生産性が低下する。また、エッチングに使用するガスが高価であり、取り扱いが難しく、またガスを除害するための設備が必要であり、高コストとなる問題があった。
さらに、特許文献2では、プラズマエッチングによるクリーニングの前に、基板載置プレート3の表面にプラズマエッチングに対する保護膜を形成する方法が開示されている。この方法では、フッ化ガスによるプラズマエッチングによって、反応室9の内壁や基板載置プレート3などがエッチングされるの抑制し、損傷を抑えることはできるが、保護膜はある程度の膜厚をもって成膜する必要があるため、成膜時間がかかり、生産性が低下する。また、エッチングに使用するガスが高価であり、取り扱いが難しく、またガスを除害するための設備が必要であり、高コストとなる問題があった。
Further, Patent Document 2 discloses a method of forming a protective film against plasma etching on the surface of the
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、反応室内がエッチングされたり、取り扱いに手間がかかったりすることのない安全で低コストのプロセスによって、反応室内をクリーニングと半導体基板の処理を同時に実施して高い生産性を得ることができるプラズマCVD装置の処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and the reaction chamber is cleaned and a semiconductor substrate is processed by a safe and low-cost process in which the reaction chamber is not etched or troublesome to handle. It is an object of the present invention to provide a processing method for a plasma CVD apparatus capable of obtaining the high productivity by performing the above processes simultaneously.
上記目的を達成するために、本発明の請求項1にかかるプラズマCVD装置の処理方法は、反応室内に配置された基板載置プレートと、この基板載置プレートに対向するように前記反応室内に配置された電極板と、前記基板載置プレートと前記電極板との間に電力を印加してプラズマを発生させる電力印加手段と、を備えたプラズマCVD装置の前記反応室内に窒素ガスを導入するとともに、前記電力印加手段によって、前記基板載置プレートと前記電極板との間に電力を印加して窒素プラズマを発生させ、この窒素プラズマによって前記反応室内に付着した堆積物を除去してなる。このように、窒素ガス雰囲気下でプラズマ放電することによりクリーニングするようにしたので、反応性の高くない窒素プラズマによって穏やかに処理が行われ、反応室内に損傷を与えることなく、反応室内がクリーニングされる。
In order to achieve the above object, a processing method of a plasma CVD apparatus according to
また、本発明の請求項2にかかるプラズマCVD装置の処理方法は、反応室内に配置された基板載置プレートと、この基板載置プレートに対向するように前記反応室内に配置された電極板と、前記基板載置プレートと前記電極板との間に電力を印加してプラズマを発生させる電力印加手段と、を備えたプラズマCVD装置の前記基板載置プレート上に半導体基板を載置し、前記反応室内に窒素ガスを導入するとともに、前記電力印加手段によって、前記基板載置プレートと前記電極板との間に電力を印加して窒素プラズマを発生させ、この窒素プラズマによって前記反応室内に付着した堆積物と前記半導体基板の酸化膜とを同時に除去する窒素プラズマ処理工程を備えてなる。窒素ガス雰囲気下でプラズマ放電することによりクリーニングするので、反応室内に損傷を与えることなくクリーニングされ、同時に半導体基板表面の酸化膜が窒素プラズマにより除去されるので、その後の工程を効率よく行うことができる。また、基本的に窒素プラズマは反応性が高くないため、半導体基板の酸化膜(自然酸化膜)を除去するときにも、半導体基板に損傷を与えにくいという利点を有する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a plasma CVD apparatus processing method comprising: a substrate mounting plate disposed in a reaction chamber; and an electrode plate disposed in the reaction chamber so as to face the substrate mounting plate. A semiconductor substrate placed on the substrate placement plate of a plasma CVD apparatus comprising: a power application means for generating plasma by applying power between the substrate placement plate and the electrode plate; Nitrogen gas was introduced into the reaction chamber, and electric power was applied between the substrate mounting plate and the electrode plate by the power application means to generate nitrogen plasma, and the nitrogen plasma adhered to the reaction chamber. It comprises a nitrogen plasma processing step for simultaneously removing the deposit and the oxide film of the semiconductor substrate. Since cleaning is performed by plasma discharge in a nitrogen gas atmosphere, the reaction chamber is cleaned without damaging, and at the same time, the oxide film on the surface of the semiconductor substrate is removed by nitrogen plasma, so that the subsequent steps can be performed efficiently. it can. In addition, since nitrogen plasma is basically not highly reactive, there is an advantage that the semiconductor substrate is hardly damaged when the oxide film (natural oxide film) on the semiconductor substrate is removed.
そして、本発明の請求項3にかかるプラズマCVD装置の処理方法は、請求項2に記載のプラズマCVD装置の処理方法において、前記反応室内に成膜用ガス種を導入するとともに、前記電力印加手段によって、前記基板載置プレートと前記電極板との間に電力を印加してプラズマを発生させ、このプラズマによって前記成膜用ガス種を分解励起させて前記半導体基板に成膜する成膜工程を備えるとともに、この成膜工程は、前記窒素プラズマ処理工程から大気開放せずに連続して行われてなる。このようにしたので、半導体基板の酸化膜が、窒素プラズマにより除去された後に、半導体基板が大気に触れることがない。したがって、反応室内の堆積物がクリーニングされた状態で、酸化膜が存在しない半導体基板の表面に高品質な膜を成膜することができる。 A plasma CVD apparatus processing method according to a third aspect of the present invention is the plasma CVD apparatus processing method according to the second aspect, wherein a film forming gas species is introduced into the reaction chamber, and the power application means is provided. To form a plasma by applying power between the substrate mounting plate and the electrode plate, and decomposing and exciting the deposition gas species by the plasma to form a film on the semiconductor substrate. In addition, the film forming step is continuously performed without releasing the air from the nitrogen plasma processing step. Since it did in this way, after the oxide film of a semiconductor substrate is removed by nitrogen plasma, a semiconductor substrate does not touch air | atmosphere. Therefore, a high-quality film can be formed on the surface of the semiconductor substrate where no oxide film is present, with the deposit in the reaction chamber being cleaned.
また、本発明の請求項4にかかるプラズマCVD装置の処理方法は、請求項3に記載のプラズマCVD装置の処理方法において、前記成膜工程では、前記半導体基板に窒化物を成膜してなるようにしたので、あらかじめ窒素プラズマにより半導体基板の表面が穏やかに窒化処理がなされている。そして、その上に窒化物を成膜すれば、均一に核生成が行われ均一かつ高品質な膜を形成することができる。 A plasma CVD apparatus processing method according to a fourth aspect of the present invention is the plasma CVD apparatus processing method according to the third aspect, wherein in the film formation step, a nitride film is formed on the semiconductor substrate. Thus, the surface of the semiconductor substrate is gently nitrided by nitrogen plasma in advance. If a nitride film is formed thereon, uniform nucleation is performed, and a uniform and high quality film can be formed.
さらに、本発明の請求項5にかかるプラズマCVD装置の処理方法は、請求項4に記載のプラズマCVD装置の処理方法において、前記半導体基板はシリコン基板であり、窒化物は窒化シリコンである。したがって、シリコン基板の酸化膜(自然酸化膜)は、窒素プラズマ処理によって除去され、同時に表面がわずかに窒化されて、酸素がわずかに混合した変成層が形成される。そして、この変成層上に高品質な窒化シリコン膜が均一に成膜される。
Furthermore, the processing method of the plasma CVD apparatus according to
以上のように、本発明の請求項1にかかるプラズマCVD装置の処理方法によれば、窒素ガス雰囲気下でプラズマ放電することによりクリーニングするようにしたので、反応性の高くない窒素プラズマによって穏やかに処理が行われ、反応室内に損傷を与えることなく、反応室内がクリーニングされる。これによって、成膜により電極板などに成長した不要な堆積物を窒素プラズマ処理によって、反応室内の堆積物が微粉末化され、窒素ガスと共に真空ポンプにより外部に排気される。そして、プレート上に載置した基板上に堆積物が落下することを防ぐことができる。また、窒素ガスを用いることで、フッ素系エッチングガスと違い電極板やプレート、反応室内壁に損傷を与えることなく、電極板や反応室内壁などがクリーニングされる。また、フッ素系エッチングガスに比べて窒素ガスは、はるかに安全で安価な安定したガスあり、窒素のための特別な取り扱いや、安全装置、除害設備を設ける必要もなく、環境にも悪影響を与えない。よって、低コストで生産性を低下させることなくクリーニングが行われる。
As described above, according to the processing method of the plasma CVD apparatus according to
また、本発明の請求項2にかかるプラズマCVD装置の処理方法によれば、窒素ガス雰囲気下でプラズマ放電することによりクリーニングするので、反応室内に損傷を与えることなくクリーニングされ、同時に半導体基板表面の酸化膜が窒素プラズマにより除去されるので、その後の工程を効率よく行うことができる。また、基本的に窒素プラズマは反応性が高くないため、半導体基板の酸化膜(自然酸化膜)を除去するときにも、半導体基板に損傷を与えにくいという利点を有する。 Further, according to the processing method of the plasma CVD apparatus according to claim 2 of the present invention, since the cleaning is performed by performing plasma discharge in a nitrogen gas atmosphere, the reaction chamber is cleaned without being damaged, and at the same time, the surface of the semiconductor substrate is cleaned. Since the oxide film is removed by nitrogen plasma, the subsequent steps can be performed efficiently. In addition, since nitrogen plasma is basically not highly reactive, there is an advantage that the semiconductor substrate is hardly damaged when the oxide film (natural oxide film) on the semiconductor substrate is removed.
そして、本発明の請求項3にかかるプラズマCVD装置の処理方法によれば、半導体基板の酸化膜が、窒素プラズマにより除去された後に、半導体基板が大気に触れることがない。したがって、反応室内の堆積物がクリーニングされた状態で、酸化膜が存在しない半導体基板の表面に高品質な膜を成膜することができる。
According to the processing method of the plasma CVD apparatus according to
また、本発明の請求項4にかかるプラズマCVD装置の処理方法によれば、あらかじめ窒素プラズマにより半導体基板の表面が穏やかに窒化処理がなされている。そして、その上に窒化物を成膜すれば、均一に核生成が行われ均一かつ高品質な膜を形成することができる。 According to the processing method of the plasma CVD apparatus according to claim 4 of the present invention, the surface of the semiconductor substrate is gently nitrided beforehand by nitrogen plasma. If a nitride film is formed thereon, uniform nucleation is performed, and a uniform and high quality film can be formed.
さらに、本発明の請求項5にかかるプラズマCVD装置の処理方法によれば、シリコン基板の酸化膜(自然酸化膜)は、窒素プラズマ処理によって除去され、同時に表面がわずかに窒化されて、酸素がわずかに混合した変成層が形成される。そして、この変成層上に高品質な窒化シリコン膜が均一に成膜される。そのため、例えば、結晶シリコン基板を用いた太陽電池素子などの用途において、窒化シリコン膜をパッシベーション膜や反射防止膜の用途に応用する場合などに非常に効果的である。
Furthermore, according to the processing method of the plasma CVD apparatus according to
以下、本発明のプラズマCVD装置の処理方法について、実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the processing method of the plasma CVD apparatus of the present invention will be described in detail.
図1は、本発明にかかるプラズマCVD装置の反応室の基本構造の一例を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic view showing an example of a basic structure of a reaction chamber of a plasma CVD apparatus according to the present invention.
このプラズマCVD装置は、平行平板型プラズマCVD装置であり、反応室9を有している。そして、反応室9内には、基板載置プレート3と、基板載置プレート3に対向するように電極板1とが設置されている。そして、基板載置プレート3と電極板1との間に電力を印加してプラズマを発生させる電力印加手段としてRF電源7が具備されている。
This plasma CVD apparatus is a parallel plate type plasma CVD apparatus and has a reaction chamber 9. In the reaction chamber 9, the
基板載置プレート3は、その上に半導体基板である基板8を載置して成膜などの処理を行うことができるように構成されている。この基板載置プレート3は、基板8を載置した状態で反応室9に自由に搬入・搬出ができるように構成されており、反応室9には、基板載置プレート3の搬入・搬出口(不図示)が設けられ、搬送室(不図示)との間で基板載置プレート3の搬入及び搬出が行われるようになっている。
The
また、反応室9内には加熱手段として基板載置プレート3や基板8の成膜温度を調節するヒーター4が設けられている。ヒーター4はアースされ、反応室9に基板載置プレート3を搬入した状態で、ヒーター4と接地することで基板載置プレート3が電極板1に対して対向電極として機能する。
In the reaction chamber 9, a heater 4 for adjusting the film formation temperature of the
反応室9には、マスフローコントローラー2により流量が制御された反応ガスが導入され、例えば、多数の小孔が形成されてシャワープレートとしての機能を有する電極板1をによって整流されて、基板8へ向けて均等に流れる。そして、反応室9には、真空排気系として真空ポンプ5が配置されており、真空ポンプ5の前には反応室9内を一定の圧力に制御するための圧力制御弁6が配置されている。
A reaction gas whose flow rate is controlled by the mass flow controller 2 is introduced into the reaction chamber 9. For example, a large number of small holes are formed and the
次に、このプラズマCVD装置を用いた成膜について説明する。例えば、シリコンなどの半導体基板である基板8を基板載置プレート3に載置した状態で、反応室9に挿入し、ヒーター4上に載置する。真空ポンプ5により、反応室9内を所定の圧力まで真空排気した後、ヒーター4により基板8の温度が所定の温度まで上昇したら、マスフローコントローラー2を介して反応ガスを、例えば窒化シリコン膜を成膜する場合においては、シランガス(SiH4)とアンモニアガス(NH3)と、この混合ガスを希釈するための窒素ガスを電極板1から反応室9内に導入する。圧力制御弁6で反応室9内を所定の圧力に制御した後、電極板1にRF電源7から高周波電力を印加することで電極板1と基板載置プレート3の間にグロー放電を発生させてプラズマを励起し、反応ガスを分解することによって、基板上には窒化シリコン膜が成膜される。なお、このとき電極板1、基板載置プレート3、反応室9の内壁などにも膜の堆積物が付着する。
Next, film formation using this plasma CVD apparatus will be described. For example, the
次に、反応室9内に付着した堆積物を除去する方法として、本発明の請求項1にかかる窒素プラズマの処理方法を説明する。
Next, a nitrogen plasma processing method according to
基板載置プレート3を反応室9に挿入し、ヒーター4上に載置する。このとき、基板載置プレート3の上に基板8を載置していても、してなくてもどちらでも構わない。真空ポンプ5を用いて反応室9内を十分に真空排気した後、マスフローコントローラー2を介して窒素ガスを電極板1から反応室9内に導入する。圧力制御弁6で反応室9内を所定の圧力に制御した後、電極板1にRF電源7から高周波電力を印加することで電極板1と基板載置プレート3の間に窒素プラズマが得られる。
The
この窒素プラズマは、気体温度に比べて電子温度が高くなったいわゆる非平衡プラズマであり、主に窒素分子や窒素イオン、窒素ラジカルなどの活性種によって、一定時間プラズマ放電を起こすことにより、電極板1や基板載置プレート3、反応室9内壁の堆積物が微粉末化され、窒素ガスと共に真空ポンプ5により外部に排気され、反応室9内がクリーニングされる。特に電極板1に付着した堆積物が除去されることで、成膜中の基板8の上に堆積物が落下することがないため、歩留り低下を抑制することができる。
This nitrogen plasma is a so-called non-equilibrium plasma in which the electron temperature is higher than the gas temperature, and the plasma discharge is caused mainly by active species such as nitrogen molecules, nitrogen ions, nitrogen radicals, etc. 1, the
窒素プラズマ処理はフッ素系エッチングガスと違い、反応性が高くないので、電極板1や基板載置プレート3、反応室9内壁に損傷を与えることなく、電極板1や反応室9内が穏やかにクリーニング処理される。これは、フッ素系ガスなどのエッチングガスとは異なり窒素自体にはエッチング作用がないため、化学的な作用により堆積物がエッチングされるのではなく、窒素分子や窒素イオン、窒素ラジカルなどのプラズマ種による衝撃などにより堆積物が微粉末化されたものだと考えられる。また、フッ素系エッチングガスに比べて窒素ガスは、はるかに安全で安価な安定したガスあり、窒素のための特別な取り扱いや、安全装置、除害設備を設ける必要もなく、環境にも悪影響を与えない。また、窒化シリコン膜を成膜するプラズマCVD装置においては、成膜時のキャリアガスとしても使用されるので、ガスを使用するための付帯設備の導入や、設備改造などを別途行う必要もない。よって、低コストで生産性を低下させることなくクリーニング処理が行われる。
Nitrogen plasma treatment is not highly reactive, unlike fluorine-based etching gas, so that the inside of the
窒素ガスの流量としては、500〜4000ml/min(sccm)の範囲とすることが望ましく、この範囲よりも低いと、プラズマによる活性種の供給が律速となり、処理速度が遅くなる。また、この範囲よりも大きいと、プラズマによる活性種が反応室9内の堆積物を処理する前に排気される割合が増えて、逆に処理速度が遅くなる。 The flow rate of nitrogen gas is preferably in the range of 500 to 4000 ml / min (sccm), and if it is lower than this range, the supply of active species by plasma becomes rate-determining, and the processing speed becomes slow. On the other hand, if it is larger than this range, the rate at which active species due to plasma are exhausted before the deposits in the reaction chamber 9 are processed increases, and the processing speed becomes slow.
また、反応圧力としては、50〜150Paの範囲とすることが望ましく、この範囲よりも小さいときは、プラズマ種の平均自由工程が伸びて、プラズマ温度が高くなりすぎ、反応室9内に損傷を与える恐れがあり、逆にこの範囲を超えると均一なプラズマとならない恐れがある。 The reaction pressure is preferably in the range of 50 to 150 Pa. When the pressure is lower than this range, the mean free process of the plasma species is extended, the plasma temperature becomes too high, and the reaction chamber 9 is damaged. On the contrary, if it exceeds this range, there is a risk that a uniform plasma will not be obtained.
なお、プラズマCVD装置の処理条件については、装置によって条件が異なり、規定することはできないが、例えば、周波数としては200〜500kHz、電力としては600〜1000W、処理時間としては5〜30sec程度を目安として各装置ごとに最大の効果が得られる条件に設定すればよい。 The processing conditions of the plasma CVD apparatus vary depending on the apparatus and cannot be specified. For example, the frequency is 200 to 500 kHz, the power is 600 to 1000 W, and the processing time is about 5 to 30 sec. As long as the maximum effect can be obtained for each device.
次に、本発明の請求項2にかかる窒素プラズマによる反応室のクリーニング処理と半導体基板の酸化膜除去処理について説明する。 Next, the cleaning process of the reaction chamber and the oxide film removing process of the semiconductor substrate according to claim 2 of the present invention will be described.
上述の構成とは、シリコンなどの半導体基板である基板8を基板載置プレート3上に載置した状態で、窒素プラズマ処理を行う点のみが異なる。このようにすれば、窒素プラズマにより反応室9内の堆積物が微粉末化され、窒素ガスと共に真空ポンプ5により外部に排気され、それと同時に、基板8の表面の酸化膜(自然酸化膜)を除去することができる。
The above configuration is different from the above configuration only in that nitrogen plasma treatment is performed in a state where the
このように、窒素ガス雰囲気下でプラズマ放電することによりクリーニング処理するので、反応室9内に損傷を与えることなくクリーニング処理され、同時に半導体基板である基板8表面の酸化膜が窒素プラズマにより除去されるので、その後の工程を効率よく行うことができる。また、基本的に窒素プラズマは反応性が高くないため、半導体基板の酸化膜(自然酸化膜)を除去するときにも、基板8に損傷を与えにくいという利点を有する。
As described above, since the cleaning process is performed by performing plasma discharge in a nitrogen gas atmosphere, the cleaning process is performed without damaging the reaction chamber 9, and at the same time, the oxide film on the surface of the
なお、基板8の酸化膜を除去した後に、大気開放せずに連続して、マスフローコントローラー2で成膜に必要な反応ガスを電極板1から導入し、同様にプラズマ放電を行うことで基板8に成膜を行う成膜工程を設けることが望ましい。基板8の酸化膜が、窒素プラズマにより除去された後に、基板8が大気に触れることがない。したがって、反応室9内の堆積物がクリーニングされた状態で、酸化膜が存在しない基板8の表面に高品質な膜を成膜することができる。また、窒素プラズマ処理によって、特に電極板1に付着した堆積物が除去されるため、堆積物落下に伴う歩留り低下を抑制することができ、また大気開放せずに連続して成膜工程が行えるので、生産性を向上させることができる。
In addition, after removing the oxide film of the
さらに、この成膜工程では、基板8に窒化物を成膜することが望ましい。その理由として、あらかじめ窒素プラズマ処理によって基板8の表面が穏やかに窒化処理がなされているので、その上に窒化物を成膜すれば、均一に核生成が行われ均一かつ高品質な膜を形成することができるからである。また、基板8としては、シリコン基板を用い、成膜工程において、窒化シリコン膜を成膜するようにすれば、シリコン基板の酸化膜(自然酸化膜)は、窒素プラズマ処理によって除去され、同時に表面がわずかに窒化されるとともに、酸化膜由来の酸素がわずかに混合した変成層が形成される。そして、このような変成層は、窒化シリコンと非常になじみがよく、その上に窒化シリコンを成膜すれば均一に核生成することができるので、高品質な窒化シリコン膜が均一に成膜される。したがって、例えば、結晶シリコン基板を用いた太陽電池素子などの用途において、窒化シリコン膜をパッシベーション膜や反射防止膜の用途に応用する場合などに非常に効果的である。
Further, in this film forming process, it is desirable to form a nitride film on the
なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。 It should be noted that the embodiment of the present invention is not limited to the above-described example, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
窒素プラズマ処理によるクリーニング処理は、毎回成膜前後に行ってもよいし、ある一定の決められたサイクルで実施してもよい。この窒素プラズマ処理を行うことで、電極板1の交換頻度、メンテナンス頻度を大幅に削減できる効果が得られ、生産性の低下を抑制することができる。例えば、実際に、基板8上に窒化シリコン膜を400Å程度成膜させるプロセスにおいて、窒素プラズマ処理によるクリーニングを成膜前後に5sec程度実施したところ、電極板1の堆積物除去のメンテナンス頻度を28%削減することが可能であった。
The cleaning process by the nitrogen plasma process may be performed before and after the film formation every time, or may be performed in a certain predetermined cycle. By performing this nitrogen plasma treatment, an effect of greatly reducing the replacement frequency and the maintenance frequency of the
また、プラズマCVD装置の反応室9および電極板などの平面形状は方形であってもよいし、円形であってもかまわない。 Further, the planar shapes of the reaction chamber 9 and the electrode plate of the plasma CVD apparatus may be square or circular.
なお、、本実施形態では、平行平板型のプラズマCVD装置を例にとって説明したが、それ以外のプラズマCVD装置、例えば誘導結合型プラズマCVD装置、マイクロ波プラズマを用いたプラズマCVD装置、あるいは、所定の条件を有する磁場を印加してマイクロ波との間に電子サイクロトロン共鳴(ECR)を起こさせて高いプラズマ密度を得るECRプラズマCVD装置などに応用しても同様な効果が得られることは容易に推察される。以下、本発明の技術思想から把握できる構成について記載する。 In this embodiment, the parallel plate type plasma CVD apparatus has been described as an example. However, other plasma CVD apparatuses such as an inductively coupled plasma CVD apparatus, a plasma CVD apparatus using microwave plasma, or a predetermined plasma CVD apparatus are used. Even if it is applied to an ECR plasma CVD apparatus that obtains a high plasma density by applying an electron cyclotron resonance (ECR) to a microwave by applying a magnetic field having the following conditions, it is easy to obtain the same effect. Inferred. Hereinafter, the configuration that can be grasped from the technical idea of the present invention will be described.
(1)反応室内に電力を印加してプラズマを発生させる電力印加手段を備えたプラズマCVD装置の前記反応室内に窒素ガスを導入するとともに、前記電力印加手段によって電力を印加して前記反応室内に窒素プラズマを発生させ、この窒素プラズマによって前記反応室内に付着した堆積物を除去してなるプラズマCVD装置の処理方法。 (1) Nitrogen gas is introduced into the reaction chamber of a plasma CVD apparatus provided with power application means for generating plasma by applying power to the reaction chamber, and power is applied to the reaction chamber by the power application means. A method for processing a plasma CVD apparatus, wherein nitrogen plasma is generated and deposits adhered to the reaction chamber are removed by the nitrogen plasma.
(2)反応室内に配置された基板載置プレートと、前記反応室内に電力を印加してプラズマを発生させる電力印加手段を備えたプラズマCVD装置の前記基板載置プレート上に半導体基板を載置し、前記反応室内に窒素ガスを導入するとともに、前記電力印加手段によって電力を印加して前記反応室内に窒素プラズマを発生させ、この窒素プラズマによって前記反応室内に付着した堆積物と前記半導体基板の酸化膜とを同時に除去する窒素プラズマ処理工程を備えてなるプラズマCVD装置の処理方法。 (2) A semiconductor substrate is placed on the substrate placement plate of a plasma CVD apparatus provided with a substrate placement plate disposed in the reaction chamber and power application means for generating plasma by applying electric power to the reaction chamber. Nitrogen gas is introduced into the reaction chamber, and electric power is applied by the power application means to generate nitrogen plasma in the reaction chamber, and deposits adhered to the reaction chamber by the nitrogen plasma and the semiconductor substrate A processing method for a plasma CVD apparatus, comprising a nitrogen plasma processing step for simultaneously removing an oxide film.
(3)反応室内に配置された基板載置プレートと、前記反応室内に電力を印加してプラズマを発生させる電力印加手段を備えたプラズマCVD装置の前記基板載置プレート上に半導体基板を載置し、前記反応室内に窒素ガスを導入するとともに、前記電力印加手段によって電力を印加して前記反応室内に窒素プラズマを発生させ、この窒素プラズマによって前記反応室内に付着した堆積物と前記半導体基板の酸化膜とを同時に除去する窒素プラズマ処理工程と、前記反応室内に成膜用ガス種を導入するとともに、前記電力印加手段によって電力を印加して前記反応室内にプラズマを発生させ、このプラズマによって前記成膜用ガス種を分解励起させて前記半導体基板に成膜する成膜工程を備えるとともに、この成膜工程は、前記窒素プラズマ処理工程から大気開放せずに連続して行われてなるプラズマCVD装置の処理方法。 (3) A semiconductor substrate is placed on the substrate placement plate of a plasma CVD apparatus provided with a substrate placement plate disposed in the reaction chamber and power application means for generating power by applying electric power to the reaction chamber. Nitrogen gas is introduced into the reaction chamber, and electric power is applied by the power application means to generate nitrogen plasma in the reaction chamber, and deposits adhered to the reaction chamber by the nitrogen plasma and the semiconductor substrate A nitrogen plasma treatment step for simultaneously removing the oxide film, and introducing a film forming gas species into the reaction chamber, and applying electric power by the power application means to generate plasma in the reaction chamber; The film forming step includes forming a film on the semiconductor substrate by decomposing and exciting a film forming gas species. Processing method of a plasma CVD device in which continuously performed without the air release from the physical process.
1:電極板
2:マスフローコントローラー
3:基板載置プレート
4:ヒーター
5:真空ポンプ
6:圧力制御弁
7:RF電源
8:基板
9:反応室
1: Electrode plate 2: Mass flow controller 3: Substrate mounting plate 4: Heater 5: Vacuum pump 6: Pressure control valve 7: RF power supply 8: Substrate 9: Reaction chamber
Claims (5)
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---|---|---|---|---|
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CN101812677A (en) * | 2010-04-29 | 2010-08-25 | 上海宏力半导体制造有限公司 | Plasma-reinforced chemical vapor deposition process cavity |
JP2011082551A (en) * | 2005-09-16 | 2011-04-21 | Asml Netherlands Bv | Lithographic apparatus comprising electrical discharge generator and method for cleaning element of lithographic apparatus |
JP2012531045A (en) * | 2009-06-22 | 2012-12-06 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Boron film interface technology |
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- 2003-11-27 JP JP2003398229A patent/JP2005159182A/en active Pending
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