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JP3042127B2 - 酸化シリコン膜の製造方法および製造装置 - Google Patents

酸化シリコン膜の製造方法および製造装置

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JP3042127B2
JP3042127B2 JP4005249A JP524992A JP3042127B2 JP 3042127 B2 JP3042127 B2 JP 3042127B2 JP 4005249 A JP4005249 A JP 4005249A JP 524992 A JP524992 A JP 524992A JP 3042127 B2 JP3042127 B2 JP 3042127B2
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plasma
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silicon oxide
oxide film
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Fuji Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、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
ホールダを内包しかつ反応性ガスが導入されるプラズマ
反応室とを備えるＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いた酸
化シリコン膜の製造方法と、この製造方法を実現させる
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の構成とに関する。
【０００２】
【従来の技術】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い
る。
【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。この方法によ
る成膜装置であるＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の基本構成
を図２０に示す。図に示すように、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
系５から導入された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と連通している
プラズマ反応室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内のプラズマはプ
ラズマ反応室７に引き出される。このプラズマ流は第２
ガス導入系８から導入された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。さらに、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と記す) １３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１５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。
【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、これにより、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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の成膜方法では、段差被覆性, 膜厚分布, 段差部膜厚
の一様性, プロセスの低温化等において下記のような問
題点があった。 段差被覆性：従来方法では、カスプ磁界を形成しない
場合 (カスプ磁界を形成する場合には別の問題点があ
り、後述する。) 段差被覆性が十分でないという欠点を
有しており、基板上に配線等の段差がある場合には、高
周波電力を基板に印加し、その自己バイアス効果により
段差の被覆を行う方法が提案されているが、圧力１０-3
〜１０-4Torrでは、高周波電力を基板に印加すると、耐
HFエッチレートの基板面内分布が±２０％と悪いため、
ＬＳＩ製造の次工程のエッチングでのオーバーエッチ部
の生成によりＬＳＩチップの歩留まりが悪くなったり、
信頼性の劣ったＬＳＩになる。
【０００６】膜厚分布：従来方法では、基板直径が６
インチの場合、基板近傍にカスプ磁界を形成し、かつ基
板に高周波電力を印加して膜厚分布の均一化を図った場
合でも、カスプ面の形成位置によっては、図１９に示す
ように、膜厚分布が通常要求される±５％以内に入るも
のの、基板直径が８インチと大きくなると膜厚分布が±
１０％以上と大きくなり、従来の膜厚均一化方法では基
板の大型化に対応できないという問題があった。なお、
図１９は、上述のように、カスプ磁界を形成するほかに
基板に高周波電力を印加し、電子とイオンとの移動度の
差に基づいて基板表面に現れる負電位による基板面の電
界が基板周辺部で中心部より大きくなることによる膜厚
分布の改善を図った結果を示したものであるが、それで
もカスプ面が基板の背面側５０mmの位置では、カスプ磁
界と基板表面の電界との合成効果により膜厚分布が±２
０％と大きく、また、図には示していないが、カスプ面
が基板の表面側に位置している場合には、基板表面側に
カスプ面と基板との間隔に比例したリング径を有するマ
グネトロン共鳴領域がリング状に形成され、このリング
領域で膜厚が厚くなる。
【０００７】このように、ガス圧力が１０-3〜１０-4To
rrの低圧領域では、カスプ面位置の広い領域にわたって
カスプ磁界の膜厚均一化効果も、高周波電力の負電位形
成効果も及ばず、膜厚の均一性を確保することができな
いという問題があった。また、励磁ソレノイド(4),サブ
ソレノイド(13)に流す電流を増してカスプ磁界の強度を
上げ、膜厚分布が改善されたとしても、以下のの問題
が新たに発生し、ＬＳＩの信頼性を低下させるという問
題が生じる。
【０００８】段差部膜厚の一様性：基板近傍にカスプ
磁界が形成されている場合には、プラズマ生成室を同軸
に囲む励磁ソレノイドが形成する磁界に沿って移動する
際のプラズマ中イオンの慣性が、平均自由行程の長さに
より保持されるために斜め入射が甚だしく、対称性の損
なわれた段差被覆となる。この非対称性は、基板の周辺
部ほど著しくなり、カスプ面の位置によっても異なる
が、周辺部では図１８(a) のように被覆され、ＬＳＩの
場合、配線間の絶縁不良や絶縁体耐圧不足が発生し、Ｌ
ＳＩの信頼性が低下するという問題があった。
【０００９】プロセスの低温化：上述の問題から、圧
力１０-3〜１０-4Torrでは、成膜には、カスプ磁界を印
加することができず、発散磁界による成膜を実施してい
たが、膜の耐透水性を調べたところ、成膜温度２５０℃
以下では従来のプラズマＣＶＤの膜と同程度、もしくは
悪い結果であった。この解決手段として、ＳｉＨ4 ／Ｏ
2 流量比を1.０±.2とし、ガスの供給量を反応室での化
学反応： ＳｉＨ4 ＋Ｏ2 →ＳｉＯ2 ＋２Ｈ2 の理想状態にあわせて過剰のＯ2 によるＯ−Ｈ基の取り
込みを防止したり、ＳｉＨ4 過剰による、Ｓｉ−Ｈ基の
量を減らす必要があり、これらにより、成膜温度２５０
℃以上で良好な耐透水性を得ていた (特願平３−１８０
０４９号) 。
【００１０】しかしながら、これらの方法では、ＳｉＨ
4 とＯ2 の供給量に対するプロセス上のマージンが狭
く、装置における制御機能の微小な変化に対して膜の耐
透水性が悪化し、安定した膜を作ることが極めて困難で
あり、ＬＳＩを継続的に信頼性よく作ることは難しかっ
た。そこで、成膜温度を３００℃以上とすると過剰のＯ
2 があっても、図７(b) に示すように、膜中のＯ−Ｈ結
合が少なく、耐透水性に優れた膜が得られ、この温度領
域では、ＳｉＨ4 とＯ2 の流量比の制限はやや緩和され
るものの、成膜温度の低温化の観点では、３００℃以上
では、下地のＡｌ配線に対してダメージを与え、ＬＳＩ
の信頼性で重要となるエレクトロマイグレーション (成
膜温度を上げると、多結晶体であるＡｌ中の結晶粒界が
成長し、Ａｌに電流を流すと結晶粒界に沿ってＡｌ原子
が移動するようになる現象) の発生確率が飛躍的に大き
くなるという問題があった。なお、図７(b) は、成膜温
度３００℃で成膜した膜の赤外吸収スペクトルと１００
℃で成膜した膜の赤外吸収スペクトルとの差のスペクト
ルを示し、波数が１１０６cm-1となるＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結
合の振動の励起に消費される吸収量が大きく、成膜温度
３００℃での生成膜が耐透水性に優れていることを示し
ている。
【００１１】この発明の目的は、上述の各問題点を解決
してかつ耐透水性, 耐酸性が高く、膜内応力が小さく、
さらには、装置の制御マージンが広く、生産性が高くな
る酸化シリコン膜の製造方法と、この製造方法を実現さ
せる製造装置の構成とを提供することである。
【００１２】
【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
内包しかつ反応性ガスが導入されるプラズマ反応室とを
備えるＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いた酸化シリコン
膜の製造方法を、装置内のガス圧力を７×１０-3Torr〜
１×１０-1Torrの範囲内に設定するとともに基板に高周
波電力を印加して成膜する方法とするか、あるいは、装
置内のガス圧力を７×１０-3Torr〜１×１０-1Torrの範
囲内に設定するとともに基板に高周波電力を印加し、か
つ基板近傍に、前記励磁ソレノイドが形成する磁界を一
方の構成磁界とするカスプ磁界を形成して成膜する方法
とする。
【００１３】そして、カスプ磁界を形成して成膜する方
法では、カスプ磁界中のカスプ面を基板の被成膜面から
基板の両側へ１０cm以内の位置に形成するようにすれば
好適である。また、基板に高周波電力は印加するが、カ
スプ磁界は形成しない成膜方法では、プラズマ生成室に
導入するプラズマ原料ガスをＯ2 ガス、プラズマ反応室
に導入する反応性ガスをＳｉＨ4 ガスとし、Ｏ2 ガスと
ＳｉＨ4 ガスとの流量比をＯ2 ／ＳｉＨ4 ＝１±0.２に
保持するようにするのがよい。
【００１４】また、基板に高周波電力を印加し、かつカ
スプ磁界も形成して成膜する方法では、プラズマ生成室
に導入するプラズマ原料ガスをＯ2 ガス、プラズマ反応
室に導入する反応性ガスをＳｉＨ4 ガスとし、成膜時の
基板温度を１５０℃〜３００℃の範囲内に保持するとと
もにＯ2 ガスとＳｉＨ4 ガスとの流量比をＯ2 ／ＳｉＨ
4 ≧1.５に保持するようにすれば好適である。そして、
上記のいずれかの方法により酸化シリコン膜を製造する
装置は、基板を保持する基板ホールダの基板保持面を静
電チャックの吸着面とする。
【００１５】また、ガス圧力７×１０-3Torr〜１×１０
-1Torr, 高周波電力印加, カスプ磁界形成の条件で成膜
する製造装置では、励磁ソレノイドと同軸にかつ基板の
反励磁ソレノイド側に基板側端面を基板の被成膜面から
１０cm以上離してサブソレノイドを配設し、サブソレノ
イドに励磁ソレノイドと逆方向の磁界を発生させて基板
の被成膜面の両側１０cmの範囲内にカスプ磁界のカスプ
面を形成可能とする。
【００１６】さらに、上記いずれかの方法で酸化シリコ
ン膜を製造する製造装置では、プラズマ反応室から引き
出される排気管を開閉するバルブと並列にガス通過面積
可変のバリアブルオリフィスがを設けるか、プラズマ反
応室から引き出される排気管の途中にガス導入口を設け
て該排気管内へプラズマ生成室に導入するガスと同一の
ガス, Ｎ2 ガスまたは不活性ガスを導入することによ
り、あるいは、装置内を真空引きする真空ポンプの回転
数を制御して真空ポンプの排気能力を変化させる真空ポ
ンプ制御装置を設けることにより、装置内ガス圧力を７
×１０-3Torr〜１×１０-1Torrの範囲内で調整可能とす
る。
【００１７】また、プラズマ生成室に導入されるプラズ
マ原料ガスの管路またはプラズマ生成室の壁面にＡｒガ
スを該管路またはプラズマ生成室内に送入するためのガ
ス送入口を設け、プラズマ生成室に導入される反応性ガ
スの管路にホスフィンおよびジボランを該管路内に送入
するためのガス送入口を設ける。また、該製造装置を、
成膜時の基板温度を１５０℃〜３００℃の範囲内で変化
させることのできる加熱手段を備えた装置として構成す
る。
【００１８】また、反応性ガスをプラズマ反応室にその
周壁を貫通して導入するようにするとともにガス吹出口
から基板までの最短距離を５cm以上とし、かつ各ガス吹
出口の吹出し方向および吹出し量に関し、基板中心へ向
かうガス量の基板周方向分布の不均一度が全ガス流量の
１０％以内となるようにしたガス導入手段を設ける。
【００１９】
【作用】ＥＣＲプラズマＣＶＤ法において、通常用いら
れるガス圧力１０-3〜１０-4Torrよりもプラズマ反応室
内のガス圧力を高めるとともに、基板に高周波電力 (以
下、ＲＦ電力またはＲＦバイアスともいう) を印加する
ことにより、プラズマ反応室内に、基板に印加する高周
波電力によるプラズマが発生する。従って半導体基板周
辺には、電子サイクロトロン共鳴によりプラズマ生成室
で発生したプラズマが励磁ソレノイドによる磁界の発散
方向に引き出されたプラズマと、高周波放電によるプラ
ズマとの双方のプラズマが複合されている。この状況
を、図１６に、Ｏ2 プラズマの電子密度をダブルプロー
ブを用いたプラズマ探針法により測定した結果で示す。
図１６は、高周波電力の有る場合は、無い場合に比べて
約２倍の電子密度であり、ＥＣＲプラズマとＲＦプラズ
マとが同程度の割合で複合したプラズマが形成されてい
ることを示している。
【００２０】プラズマ生成室で発生するプラズマは、基
板近傍にカスプ磁界が形成されている場合にも、プラズ
マ生成室を同軸に囲む励磁ソレノイドが形成する磁界に
沿って移動する際のプラズマ中イオンの慣性により、よ
り多くの基板中央部の膜形成に寄与し、一方、反応室で
発生する、ＲＦ電力によるプラズマは、ＲＦ電力印加に
よって基板表面に現れる対地負電位による電界が反応室
を基板の対向電極として基板周辺部で大きくなることか
ら、基板周辺部の膜形成により多く寄与する。ガス圧力
が従来のように１０-3〜１０-4Torrと低いと、プラズマ
生成室から反応室へ引き出されるプラズマの密度が高
く、一方、高周波電力印加による基板表面の負極性バイ
アス電位は、プラズマ密度に反比例することから、段差
被覆性の付与に必要な程度のバイアス電位を得るには、
かなり大きい高周波電力を必要とし、基板中央部への膜
形成が基板周辺部の膜形成よりも優勢となるが、ガス圧
力が高くなると、ガス分子の平均自由行程が小さくな
り、プラズマ生成室でガス分子の電離に与かる電子が、
電離に必要な速度に加速される前にガス分子に衝突し、
電離が起こりにくくなって、プラズマ密度が小さくなる
一方、反応室でのプラズマ生成は、周波数がマイクロ波
(通常2.45GHz)よりも２桁以上小さい高周波周波数 (通
常13.56MHz) により行われるため、ガス圧力が１０-1〜
１０-3Torr領域では、プラズマがガス圧力とともに安定
化して、ガス圧力が１０-3〜１０-4Torr領域でのプラズ
マ生成室内プラズマ密度ほどの高プラズマ密度は得られ
ないものの、プラズマ密度がプラズマ生成室内プラズマ
密度に対して相対的に高くなり、かつ段差被覆性の付与
に必要な程度のバイアス電位も得られやすくなることか
ら、基板近傍の電界が基板周辺部へ行くにつれて強くな
ることとあいまって、周辺部での膜形成が増し、本発明
者の実験によれば、ガス圧力を前述の範囲内の値とする
ことにより、直径８インチの基板に膜厚分布の均一な膜
を形成することができる。このとき、膜厚分布は成膜中
のガス圧力を制御することにより最小とすることができ
る (図１４, １５参照) 。
【００２１】また、図１３(c) に示すように、この膜厚
分布は酸化シリコン膜の場合、カスプ磁界を形成してカ
スプ面の位置を移動させても変化が小さく、ガス圧力が
高くなるとカスプ磁界の膜厚分布改善効果が相対的に低
下し、ガス圧力が７×１０-3Torr〜１×１０-1Torrの範
囲では、この効果は実質的に消滅する。このように、ガ
ス圧力を高圧力に保つとともに基板に高周波電力を印加
することにより、膜厚分布の改善が可能となる。この場
合、膜厚分布に及ぼす高周波電力の影響はガス圧力ほど
大きくない。従って、ガス圧力の制御により容易に膜厚
分布を最小とすることができる。
【００２２】なお、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置では、プ
ラズマ生成室とプラズマ反応室との間に引出し窓 (図２
０の符号６) が設けられており、これはプラズマ生成室
内へのマイクロ波エネルギーの蓄積量を増してプラズマ
の点火を容易にするためのものであるが、プラズマ形成
後のプラズマの作用には必要がなく、また、引出し窓が
ない場合、アーク放電を利用しても点火は可能である。
また、磁界とマイクロ波との共鳴効果は約１Torr程度ま
では有効に存在するので、引出し窓はなくても点火は可
能であり、本発明のガス圧力範囲での点火はもちろん問
題なく可能である。
【００２３】次に、ガス圧力を高くするとともに基板に
高周波電力を印加し、かつ基板近傍にカスプ磁界を形成
すると、基板に垂直方向のＲＦ電界と、カスプ磁界形状
により磁界の水平成分が大きくなることとで、ＲＦ電界
のエネルギーがプラズマ中の電子に効率よく吸収され、
基板近傍のプラズマの活性度を３〜５倍程度にする。こ
のことは、以下に示す２つの方法で効果を確認した。
【００２４】実成膜条件 (ＳｉＨ4 ガス流量：２３SCC
M、Ｏ2 ガス流量：４７SCCM、マイクロ波パワー：７０
０Ｗ、ＲＦ電力：０Ｗ, ３００Ｗ, ６００Ｗ、圧力：３
７ｍTorr) 下の半導体基板直上のプラズマの，カスプ磁
界効果によるプラズマ発光強度を図１２に示す。図１２
から、ＲＦ電力が０Ｗでは、プラズマ発光強度がカスプ
磁界の影響を受けないのに対して、ＲＦ電力が投入され
ている場合、磁界の水平方向成分が増すに従って、急激
に発光強度が増していることが分かる。このことは、前
述のＲＦ電力が基板近傍のプラズマに効率よく吸収され
ていることをあらわしているものである。
【００２５】もう一つの例は、プラズマ探針法を用いた
電子密度の測定例で、図１１に結果を示す。この図１１
でも、カスプ磁界とＲＦ電界との相乗効果によって、プ
ラズマ密度を４倍以上増加させているのが分かる。この
ときのプラズマ化条件は、Ｏ2 ガス流量：４７SCCM、マ
イクロ波パワー：７００Ｗ、ＲＦ電力：３００Ｗ, ４５
０Ｗ, ６００Ｗ、圧力：３７ｍTorrであった。
【００２６】カスプ磁界を併用する場合の効果として最
も重要なものは、膜の耐透水性が優れていることであ
る。上記、図１２の成膜条件で成膜した時の耐透水性を
図１０に示す。図中の縦軸は、所定の試験条件下での水
の透過量０のときに耐透水性が１００％であり、透過量
が増すにつれ耐透水性の％が減少することを示す。耐透
水性の試験は次のように行われる。図９に示すように、
Ｓｉ基板上にＰＳＧ膜あるいはＢＰＳＧ膜を形成するこ
とにより、ＰとＯとの２重結合：Ｐ＝Ｏを有する膜を成
長させた試料上に被評価用の酸化シリコン膜 (以下Ｓｉ
Ｏ2 膜とも記す) を３０００Åの厚さに成膜する。初期
値の測定として、ＩＲ (赤外吸収スペクトル分析器) を
用いて波数１３２０cm-1付近のＰ＝Ｏの吸収ピーク量を
測定する。次にこのサンプルを恒温恒湿炉中に入れ、１
２０℃, 相対湿度１００％,２気圧の雰囲気中で１００
時間放置する。炉からサンプルを取り出し、ＩＲ測定に
よりＰ＝Ｏの残留量を測定し、初期値の何％になったか
を計算する。表面のＳＩＯ2 膜が水分を透過させると、
下層の膜 (ＰＳＧまたはＢＰＳＧ膜) に含まれるＰ＝Ｏ
が加水分解されて減少する。従って上記試験方法によ
り、ＳｉＯ2 膜が透す水の量を測定することになる。
【００２７】この試験結果と、図１１との相関関係を図
８に示す。この図は、カスプ磁界・ＲＦ電界相乗効果で
プラズマの活性度が大きくなると、耐透水性の良好な膜
が得られることを示している。 (図中のＰＳＧとＢＰＳ
Ｇとでは、膜中のＰ＝Ｏ量及び加水分解速度が多少異な
るため、絶対値比較はできない。本発明者らが、耐透水
性の良い膜と、悪い膜とをＩＲ分析の差スペクトル法を
用いて組成を比較したのが図７(a) である。この差スペ
クトルはそれぞれの膜について赤外吸収スペクトルを測
定し、両スペクトルの差を求めるものである。悪い膜に
は、波数が３６００cm-1付近のＯ−Ｈ結合に起因する吸
収量が多く、また、良い膜では、１１０６cm-1のＳｉ−
Ｏ−Ｓｉ結合の振動エネルギーに起因する吸収量が多
い。本発明の方法によるＳｉＯ2 膜は、膜中のＯ−Ｈ結
合が少なく、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が多い膜であり、膜の
この性質が、耐透水性に優れた特性の原因である。
【００２８】発明者らの研究によれば、上記性質を決め
る因子は、成膜温度でも得ることは可能であるが (図７
(b))、成膜温度３００℃でも、上記耐透水性試験におい
て、耐透水性は７０％ (ＰＳＧ使用の場合)であり、本
発明の膜よりも劣ることが確かめられている。また、本
発明によりカスプ磁界を併用した成膜時の温度 (２４０
〜２６０℃)は、発散磁界中での成膜時の温度と高々２
０℃の差しかなく、耐透水性の差は、成膜時の単なる温
度効果によるものではなく、別の独立の現象によるもの
であることも確かめている。
【００２９】従来のＲＦプラズマＣＶＤ法の膜では、成
膜時の基板温度が約３５０℃と高温に加熱されるにもか
かわらず、耐透水試験を実施すると、装置時間４０時間
にてすでに耐透水性が４０％以下となり、本発明のＳｉ
Ｏ2 膜は、極めて耐透水性に優れていることが分かる。
さらに、すでに述べたように、ガス圧力の高圧化と高周
波電力の印加とにより、基板前面側のプラズマ密度が均
一化されるので、基板表面に形成される負極性バイアス
電位によって加速されるプラズマ中イオンの膜への衝撃
によって生じる膜の内部応力や、耐酸性を決める膜の緻
密さも、より均一化され、かつ自己バイアス効果による
バイアススパッタリングの効果も保持される。また基板
近傍にカスプ磁界が形成されている場合では、プラズマ
生成室を同軸に囲む励磁ソレノイドが形成する磁界に沿
って移動する際のプラズマ中イオンの慣性のため、１０
-3〜１０-4Torrでは、半導体基板の周辺部では、イオン
の軌道が磁界に沿うため、図１８(a) に示すように、基
板に対して斜めに入射し、段差を被覆する際に、段差の
端部方向の側面に影ができて、膜が成長しないため一様
な被覆が得られない。しかし、ガス圧力１０-1〜１０-3
Torrの高圧化により平均自由行程の短縮により緩和さ
れ、イオンは磁界の束縛を受けず、斜め入射は全くみら
れず、図１８(b) に示すように、半導体基板全面におい
て、良好な段差被覆性が得られる。
【００３０】カスプ磁界を基板近傍に形成する場合、カ
スプ面が基板の被成膜面の両側１０cmの範囲内に位置す
るようにカスプ磁界を形成すると、図１０に示したよう
に、カスプ磁界の水平成分と、垂直方向の高周波電界と
の協調効果により、基板近傍のプラズマ密度が上昇し、
耐透水性のすぐれた膜が形成される。また、従来の低圧
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置では、プラズマ密度を均一に
するためにサブソレノイドと、基板に垂直に磁束が入射
するようにするための第３の磁極を設けたものがある
(特開平１−２２２４３７号公報参照) 。しかし、この
ような装置では、プラズマ密度を均一にするために磁束
量の制御精度が厳しく要求されるので、装置の安定稼働
は実用上困難である。しかし、本発明で要求されるサブ
ソレノイドによる磁束量もしくは磁界強度の制御精度
は、コイルを基板から１０cm以上離しているので、約５
〜１０％程度あり、市販のコイル電源精度約１％で必要
な制御が十分可能である。
【００３１】酸化シリコン膜の形成をカスプ磁界なしで
行う場合は、高周波電界とカスプ磁界との相乗効果によ
るプラズマの活性化が行われないため、Ｏ2 ガスのわず
かの過剰により、膜中に水分が取り込まれやすい。しか
し、Ｏ2 ガスとＳｉＨ4 ガスとの流量比を１±0.２とす
ることにより、膜の屈折率が1.４７〜1.５２で、特にＯ
−Ｈ結合を含まない膜が得られ (図６にＩＲスペクトル
を示す) 、膜の緻密さや内部応力, 耐透水性に関して良
好な値を示す。この場合、成膜時の基板温度２５０℃以
上で耐透水性のすぐれた膜を形成可能であるが、カスプ
磁界を併用すると、１５０℃以上でも耐透水性が劣化す
ることなく、かつ膜の成長速度が大きく、かつ設定する
ガス圧力により、膜厚分布の小さい膜を形成することが
できる。
【００３２】また、カスプ磁界を併用する場合、Ｏ2 ガ
スとＳｉＨ4 ガスとの流量比Ｏ2 ／ＳｉＨ4 を1.５以上
とすると、基板温度１５０℃以上で膜の屈折率が1.４４
〜1.４９となり、膜の緻密さや内部応力, 耐透水性に関
して良好な値を示す膜が得られ、かつ前述のガス流量比
(１±0.２) 領域では、膜質の制御パラメータが流量比
であったものが、流量比ではなくなる。
【００３３】図５に、カスプ磁界を併用せず、成膜温度
を約２６０℃とし、ＳｉＨ4 ガス流量を２３SCCMに固定
してＯ2 ガス流量を変化させたときの膜質のＯ2 ガス流
量依存性を示す。図の特性から、Ｏ2 流量２５SCCM付近
に、内部応力のアニール前後で代わらない点が１点だけ
存在することが分かる。この流量比でのみ、アニール処
理で膜質が変化せず、良質の膜が得られることから、流
量比が膜質の制御因子であることがわかる。 (透水性の
悪い膜は、Ｏ−Ｈ結合を多量に含み、アニール処理によ
って水を放出し、アニール後の応力が小さくなることか
ら、アニール後応力が変化しないことが重要な指標であ
る。)また、流量比＞1.５以上の領域において、カスプ
磁界を印加することにより膜質を確保した場合、図５で
わかるように、屈折率, 応力, エッチングレートは、Ｏ
2 流量３３SCCM以上で変化が小さい。これは、反応に消
費されるＯ2 は、ＳｉＨ4 と約等量であり、流量比1.５
以上では、酸素が過剰に余る。しかしながら、本発明に
おいては、反応室の圧力は一定となるように制御されて
いるため、過剰のＯ2 の分圧は、流量比の変化に対して
殆ど影響を受けない。このため、過剰のＯ2 の存在する
プロセスにおいて圧力制御することは、前述の流量比の
場合と異なり、幅広いＯ2 流量に対して安定した膜質を
提供可能であり、装置の安定稼働を可能にし、ＬＳＩ製
造の信頼性を向上させる。
【００３４】なお、この場合のプロセスの膜質制御因子
は成膜温度であり、１５０℃〜３００℃の範囲内で温度
とともに前述の屈折率範囲を単調に変化させ、かつこれ
に伴い、エッチングレートも若干増加する傾向であるこ
とを発明者は確認している。そこで、ガス圧力７×１０
-3Torr〜１×１０-1Torr, 高周波電力印加, カスプ磁界
形成または非形成の条件で酸化シリコン膜を製造する装
置として、基板を保持する基板ホールダの基板保持面を
静電チャックの吸着面とした装置とすれば、基板が静電
引力により静電チャックの吸着面に全面密着状態に吸着
されて静電チャックとの間の熱伝達が良好に行われ、通
常用いられている，基板の自重による接触熱伝達方式の
場合のように基板に衝突するプラズマのエネルギーによ
って基板の温度がきまってしまう場合と異なり、膜の成
長速度を上げるのにＳｉＨ4 ガス量を増し、これに合わ
せてＲＦ電力を増加させる等の必要がなく、静電チャッ
クが固定される基板ホールダの台座の温度を適宜の手段
でＲＦ電力とは独立に制御することにより、成長速度を
上げることができる。
【００３５】また、静電チャックの吸引電極にＲＦ電力
を供給することにより、吸引電極の静電チャック吸着面
側絶縁層を介して基板にＲＦ電力が伝達されるので、台
座に静電チャックが固定された基板ホールダはおのずか
らＲＦ電力の印加可能な基板ホールダを構成し、台座と
高周波電源との間にコンデンサを介在させる等の必要を
生じない。
【００３６】また、ガス圧力７×１０-3Torr〜１×１０
-1Torr, 高周波電力印加, カスプ磁界形成の条件で成膜
する装置では、カスプ磁界を形成するためのサブソレノ
イドを、その基板側端面が基板の被成膜面から基板背面
側へ１０cm以上離れるようにすれば、サブソレノイドに
流す電流を調整してカスプ磁界のカスプ面を基板の被成
膜面の両側１０cm以内の範囲に形成することができ、酸
化シリコン膜の耐透水性向上を効果的に行うことができ
る。
【００３７】また、酸化シリコン膜製造装置として、プ
ラズマ反応室から引き出される排気管を開閉するバルブ
と並列にガス通過面積可変のバリアブルオリフィスが、
例えば排気管の流路中に流路を全断面にわたり閉鎖可能
な板状のバルブを配し、これをバルブの面方向の軸まわ
りに回動させるようにしたバルブを設け、このバルブの
開度を、装置内圧力を検出してフィードバック制御する
ようにすることにより、バルブとバリアオリフィスとで
精度よくかつ簡便に所望圧力値を得ることができる。
【００３８】また、プラズマ反応室から引き出される排
気管の途中にガス導入口を設け、該排気管内へプラズマ
生成室に導入するガスと同一のガス, Ｎ2 ガスまたは不
活性ガスを導入するようにすれば、排気能力一定の真空
排気装置の排気量の一部を排気管に導入したガスが占め
るから、酸化シリコン膜製造装置からの排気量が減り、
装置内の圧力を上昇させることができ、また上昇の程度
を真空排気管に導入するガス量により変えることができ
る。したがって、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置内のガス圧
力を検出しつつ導入するガス量をフィードバック制御す
ることにより、円滑かつ自動的に所望圧力値に設定、維
持することができる。
【００３９】また、装置内を真空引きする真空ポンプの
回転数を制御して真空ポンプの排気能力を変化させる真
空ポンプ制御装置を設けることにより、酸化シリコン膜
製造装置内のガス圧力を検出して真空ポンプの回転数を
フィードバック制御することが容易に可能となり、精度
よく、かつ簡便に所望圧力値を得ることができる さらに、プラズマ生成室に導入されるプラズマ原料ガス
の管路またはプラズマ生成室の壁面にＡｒガスを該管路
またはプラズマ生成室内に送入するためのガス送入口を
設けると、基板表面の配線等による段差部の被覆時に、
良好な段差被覆性あるいは平坦膜形成に必要な、エッチ
ング作用の大きいＡｒガスを導入することができ、高ガ
ス圧力の効果と合わせ、良好な層間絶縁膜を効率よく形
成することができる。
【００４０】また、プラズマ生成室に導入される反応性
ガスの管路にホスフィンおよびジボランを該管路内に送
入するためのガス送入口を設けることにより、高ガス圧
力成膜の効果を生かした, 均一なＰやＢのドーピングが
容易に可能となる。本発明の方法により酸化シリコン膜
を形成したときの成膜温度特性を図１７に示す。成膜反
応のメカニズムは、ガスシャワーから放出されたＳｉＨ
4 ガスがプラズマ粒子と衝突し、活性化されたのち基板
表面の活性層に衝突し、ここでの反応確率によって反応
し、膜として堆積する。この反応確率の温度依存性は、
この反応が発熱反応であるので、低温ほど大きくなる。
この成膜反応の理論は実験の結果 (図１７) と良く一致
しており、理論が正しいことを示している。本発明の成
膜方法では、基板温度は、１５０℃以上あれば、膜中の
Ｏ−Ｈ結合が少なく、耐透水性の優れた膜が得られるた
め、本実験結果と合わせて、低温領域を使用すると成長
速度の大きい膜が得られ、３００℃近傍で成膜すればよ
り耐透水性の高い膜が得られ、目的に応じた装置運用が
可能になる。
【００４１】酸化シリコン膜の形成を、１５０℃未満の
低温で成膜すると、シランとＯ2 ,Ｎ2 Ｏ等の酸素源ガ
スの反応過程で生ずる水分をある程度の割合で膜中にＯ
−Ｈ結合の形で含み、耐透水性が低下するようになる。
そこで本発明の方法により成膜中の基板温度を、例えば
基板ホールダを熱媒体の循環可能に形成して１５０〜３
００℃の範囲内に制御するようにすれば、熱エネルギー
によって、水分は膜中に取り込まれなくなり、アニール
による内部応力の変動が少なく、耐透水性に優れた膜が
形成され、ＬＳＩ製品の寿命を伸ばすことができる。ま
た、この温度範囲は、基板上配線にヒロックが生じる３
００℃以下であり、信頼性の高いＬＳＩ製品を得ること
ができる。
【００４２】本発明では、当然のことながら、膜厚分布
の均一化のため、ガス均一発生手段を用いている。従来
知られていたガスシャワーは、特願平１−１４９８０５
号で示したように、１０-3〜１０-4Torrの圧力領域で
は、マイクロ波プラズマの不均一性を補助コイルによる
カスプ磁界形成により補っていた。しかしながら、本発
明の圧力領域を用いると、マイクロ波プラズマとＲＦプ
ラズマの混合プラズマとなり、図４のように補助コイル
による磁界制御なしに圧力を制御することで、プラズマ
密度の均一化が図られる。
【００４３】しかし、本発明の圧力領域においては、プ
ラズマ密度の均一性はさほど重要でない。このことは、
図１５の膜厚のプロファイルをみれば、圧力を上げたと
き、基板中央の膜厚が薄くなっている。プラズマ密度の
測定では、中心部のプラズマ密度が低くなることはない
ので、本発明の圧力領域では、プラズマ密度は、分布に
はあまり寄与しないことを示すデータである。
【００４４】低圧力領域では、ＳｉＨ4 とＯ2 の衝突確
率は低く、空間に未活性化のＳｉＨ4 が多く存在可能で
あり、反応確率は、プラズマの密度分布に従い、反応確
率に成膜速度が比例し、膜厚分布が決まっていた。 (従
って、プラズマ密度の上昇によって、成長速度が上昇す
る特性を有していた。)本発明の圧力領域では、ＳｉＨ
4 とＯ2 の衝突確率は高く、ある一定以上のプラズマ密
度があれば容易に反応し、活性化状態となる。反応確率
の支配因子は、この場合プラズマ密度ではなくＳｉＨ4
ガスの濃度分布できまる。このため、圧力を上げると、
ＳｉＨ4 ガスの衝突確率が増し、プラズマ反応室周壁側
から中央部にまで到達するＳｉＨ4 量が減るため、中央
部の成長速度が小さくなる。
【００４５】このように、本発明の圧力領域での膜厚分
布均一制御には、特にＳｉＨ4 ガスを均一に吹き出すこ
とが重要である。また、ＳｉＨ4 の吹き出し口と基板ま
での最短距離が５cm以上必要であり、これより近づける
と基板周辺部の膜厚が厚くなり圧力による補正が効かな
くなる。発明者らが、円周を１２分割した方向から、等
量ずつのＳｉＨ4 ガスを水平方向に導入した時の膜厚分
布の等高線図を図３(a) に示す。このとき、１２個の内
１つの穴をふさぎ、１１個の穴から等量づつ放出した場
合は、図３(b) のようになった。放出精度１／１２程度
で分布が１０％を越えることをこの実験により求めた。
【００４６】従って、１０-1〜１０-3Torrの圧力領域に
おいては、ガスの放出の精度として、方向的にも、量的
にも１０％以内であることが特に重要であり、成膜メカ
ニズムの点で特願平１−１４９８０５号とは、別発明で
ある。また、成長速度を上げるために、ＳｉＨ4 ガス量
を増加させる場合、酸素の流量が一定の場合、ＳｉＨ4
の中心まで到達する確率は変化せず相対的に中心部が厚
くなり、これを補正するために圧力を増加させる必要が
あるが、圧力を増加させると、段差被覆をする際に段差
被覆の谷間の部分に巣が出来やすく好ましくない。そこ
で、ＳｉＨ4 ガスの増加に伴いＯ2 流量を同じ割合で増
やすと最適な圧力は緩やかに増加させて膜厚分布を最適
化可能である。
【００４７】
【実施例】本発明による酸化シリコン膜製造装置構成の
一実施例を図１に示す。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内にガスを導入するための第１ガス導入路が設けら
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を透し
て、プラズマ反応室７にプラズマ流が引き出されるよう
になっている。プラズマ反応室７には第２ガス導入系８
が設けられ、プラズマ反応室７の内部には、その導入路
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と同軸に配され励磁ソレノイド４と逆方向の磁界を
発生して基板近傍にカスプ磁界を形成するサブソレノイ
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真空排気管１２と、圧力調整を行
うための，ガス通過面積可変のバリアブルオリフィス１
７とを有し、圧力を0.１〜１００ｍTorrまで任意に制御
可能としている。この圧力制御は、装置内ガス圧力を入
力されるフィードバック回路１６を介し、バリアブルオ
リフィス１７のオリフィス開度を制御することにより行
われる。
【００４８】なお、この装置で用いたガスシャワー８ａ
は、断面積約３０cm2 、周方向に均等に同一径のガス放
出口が１２個設けてあり、シャワーの内外の圧力差が５
０ｍTorr程度となるように設計した。また、シャワーの
リング内径は約３５０mmφである。なお、図中の符号２
１および２２はそれぞれホスフィンおよびジボランのガ
ス源に到る管路を示す。
【００４９】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2.４５GHz 、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ガス導入系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
プラズマ反応室７に引き出され、第２ガス導入系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、１3.５６MHz の高周波電力を１００〜１０００Ｗ
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、プラズマ反応室７内を５〜１００ｍTorrの範囲
内の圧力に調整する。方法は上述のごとく、バリアブル
オリフィス１７にフィードバック回路１６を組合わせて
行う。なお上記のＯ2ガスの代わりにＮ2 Ｏ又はＮ2 と
Ｏ2 との混合ガスを用いることもできる。
【００５０】また、本発明の別の実施例として、図１に
示すものと圧力制御方法を変えた酸化シリコン膜製造装
置における圧力制御部構成の実施例を図２に２つ示す。
図２(a) はその第１の実施例を示し、装置内のガス圧力
を入力されるフィードバック回路１６によりガスの通過
流量が指示される流量制御手段１８を介し、排気管１２
の途中に形成されたガス導入口１９からＯ2ガス等、プ
ラズマ生成室に導入されるガスと同一のガス, Ｎ2 ガス
または不活性ガスが排気管１２内に導入され、排気能力
一定の真空ポンプの排気量の一部を上記導入ガスに占め
させて装置からの排気量を減らすようにし、導入ガス量
を制御することにより、装置内のガス圧力を所望値に保
持するようにしたものである。
【００５１】図２(b) は第２の実施例を示し、装置内の
ガス圧力を入力されるフィードバック制御回路１６によ
り出力周波数が指示される周波数変換手段２０を介し、
周波数の変化した電力が真空ポンプに送られ、真空ポン
プの排気量を変化させて装置内のガス圧力を所望値に保
持するようにしている。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。
【００５２】
【表１】 図１４は、上記範囲の成膜条件にて形成した、成長速度
５００Å／min 以上の酸化シリコン膜の、膜厚分布の成
膜圧力依存性の一例を示したもので、サブソレノイド１
３の磁界強度を変化させても、膜厚分布は殆ど変わらな
い。このような、膜厚分布が±５％以下となる成膜圧力
は、７×１０-3Torr〜１×10-1Torrの範囲内で極小値を
もつ。この分布の良好な圧力領域は、比較的広く、約５
ｍTorrのプロセスマージンがあり、装置の圧力制御精度
±0.５ｍTorrの５倍であり、装置の安定稼働が容易に実
施できた。
【００５３】図１４に示した膜の詳細を図１５に示す。
図１５は、低圧力、最適圧力、高圧力の場合の膜厚分布
のプロファイルを示している。図から分かるように、低
圧力では、上に凸の膜厚プロファイルであり、高圧力で
は、下に凸のプロファイルになり、中間の圧力で膜厚分
布が最適となる。他の成膜条件にて形成した場合、例え
ばＲＦ電力を変えて成膜した場合には、最小の膜厚分布
となる成膜時のガス圧力の値は変化する。言い換えれ
ば、他の成膜条件が変わっても成膜時のガス圧力の調整
により、膜厚分布を最小とすることができる。
【００５４】図１３は本発明の方法により形成した酸化
シリコン膜の成膜特性を示す (成膜温度約２３０℃) 。
ＲＦバイアスは３００Ｗであり横軸に基板とカスプ位置
との距離を示している。成膜時の圧力は３７ｍTorrであ
り、低圧 (〜１ｍTorr) の場合の膜厚分布の特性 (図１
９) と異なり、カスプ位置と膜厚分布に関して顕著な依
存性はない。また、図１３のエッチングレートは、エッ
チング液に希弗酸溶液を用い液温を２９℃として求め
た。図１３に示した本発明の酸化シリコン膜は３００Å
／min 以下であり、従来のＲＦプラズマＣＶＤ法による
膜のエッチングレート (３５０Å／min)より小さく、耐
酸性も充分に高い。即ち、酸化シリコン膜の膜質は、従
来の低圧下と同様に良好であることが確認された。ま
た、エッチングレートの分布は±１０％以下であり、膜
質の均一性も確保されていることが確認された。
【００５５】また、図中の屈折率ｎは、測定装置の精度
の範囲内のばらつきであり、膜の屈折率はカスプ面の位
置にかかわらず、ほぼ一定である。応力に関しては、カ
スプ面の基板からの距離２５mm以下では、アニール前後
の応力変動量が小さく、耐透水性が良好な領域 (図１
０) と一致している。上記酸化シリコン膜の段差被覆性
については、幅0.３〜２μｍ,高さ１μｍの配線が形成
された基板上に酸化シリコン膜を成膜した後、その断面
を走査電子顕微鏡で観察することにより評価を行った。
この結果、高周波電力を３００Ｗ以上投入すれば、配線
を被覆した酸化シリコン膜の形状は充分に改善されるこ
とが確認された。さらに、基板近傍にカスプ磁界が形成
されている場合にも、プラズマ生成室を同軸に囲む励磁
ソレノイドが形成する磁界に沿って移動する際のプラズ
マ中イオンの慣性も、ガス圧力の高圧化による平均自由
行程の短縮により緩和され、基板周辺部においても、斜
め入射は全くみられず、図１８(b) のような良好な段差
被覆性が得られることも確認された。
【００５６】図１０に本発明の膜の耐透水性 (放置時間
１００時間) とカスプ面位置との関係を示す。従来のＲ
ＦプラズマＣＶＤの膜では４０時間の放置時間で４０％
まで低下していた。本発明の膜は図に示すように、４倍
以上の耐透水性を容易に得ることができた。また、本発
明のその他の実施例として、圧力制御方法を変えた酸化
シリコン膜製造装置における要部構成の実施例を図２に
２つ示す。同図(a) は、真空ポンプ上流側に、Ｏ2 , Ｎ
2 または不活性ガスを流し、反応室の圧力を調整した例
である。同図(b) 図は、真空ポンプの排気速度の制御手
段を用いて、反応室圧力を調整した例である。
【００５７】また、ここには特に図示しないが、図１の
Ｏ2 ガスにＡｒガスを添加することにより、他のＥＣＲ
プラズマＣＶＤ装置と同様、ＲＦバイアス効果により、
平坦化成膜が可能である。この時、低圧ＥＣＲにおいて
は、Ａｒガスを添加すると、発散磁界では、膜厚分布が
約１０％ (６インチ基板でも) と悪く、カスプ磁界を用
いる必要があったが、斜め入射による端部での形状悪化
のため、端部に巣がはいる等の問題があり、ＬＳＩの信
頼性が悪かった。本発明の圧力領域ではカスプ磁界を用
いても、斜め入射による端部での形状悪化がなく、成長
速度を大きくしても信頼性の高いＬＳＩが得られるとと
もに、端部の形状改善工程の必要もなく、装置の生産性
も向上した。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ装置を用い、比較的高ガス圧力下で基
板に高周波電力を印加し、さらには高周波電力とカスプ
磁界との相乗効果を利用して酸化シリコン膜を形成する
ようにしたので、従来のＥＣＲプラズマＣＶＤ法による
膜質、即ち、内部応力、耐酸性等を悪化させることな
く、低温プロセスでかつ大直径基板上の酸化シリコン膜
の膜厚・膜質分布・段差被覆性の均一性を向上させ、さ
らに、優秀な耐透水性を得ることができ、この膜を用い
たＬＳＩの信頼性が向上した。
【００５９】また、従来この種の装置においては、制御
精度が厳しく、装置を安定稼働させることが困難であっ
たが、特に、Ｏ2 流量、マイクロ波電力、励磁ソレノイ
ドおよびサブソレノイドの磁界、圧力等の各制御要素の
プロセスマージンが広くなり、装置の長期にわたる安定
稼働が可能となり、ＬＳＩの継続的な生産に対しても信
頼性が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による酸化シリコン膜製造装置構成の一
実施例を示す縦断面図
【図２】図１と異なるガス圧力制御方法による圧力制御
系の２つの実施例を示す図であって、同図(a) は第１の
実施例を示す図、同図(b) は第２の実施例を示す図
【図３】本発明の方法による成膜時のプラズマ室内反応
性ガスの室内分布の均一性と膜厚分布との関係を示す図
であって、同図(a) は分布が周方向に均一なときの膜厚
分布を示す図、同図(b) は分布が周方向に全ガス量の約
１／１０の不均一度を示すときの膜厚分布を示す図
【図４】請求項１の方法による成膜時のプラズマ密度
(電子密度) および電子温度の基板面内分布をガス圧力
をパラメータとして示す線図
【図５】請求項１の方法を用い、ＳｉＨ4 ガス流量を一
定にしてＯ2 ガス流量のみを変化させて成膜したときの
膜のアニール前, アニール後の応力、屈折率、エッチン
グレートの変化を示す線図
【図６】請求項１の方法を用い、ガス流量比Ｏ2 ／Ｓｉ
Ｈ4を約１として成膜時の膜の耐透水性を間接的に示す
赤外吸収スペクトル図
【図７】請求項２の方法により成膜するときのカスプ面
の位置および成膜温度による膜の耐透水性の差を示す図
であって、同図(a) はカスプ面の位置が基板面上にある
場合と基板の後方無限大の距離にある場合との差を、同
図(b) はカスプ面を基板後方無限大の距離に位置させて
成膜するときの成膜温度が３００℃の場合と１００℃の
場合との差をそれぞれ間接的に示す赤外吸収スペクトル
図
【図８】請求項１の方法を用いて成膜する膜の耐透水性
の電子密度依存性を、基板に印加する高周波電力 (ＲＦ
パワー) をパラメータとして示す線図
【図９】耐透水性の試験方法を示す説明図
【図１０】請求項２の方法により成膜する膜の耐透水性
のカスプ面位置依存性を、基板に印加する高周波電力
(ＲＦパワー) をパラメータとして示す線図
【図１１】請求項２の方法による成膜時の電子密度, 電
子温度のカスプ面位置依存性を、基板に印加する高周波
電力 (ＲＦパワー) をパラメータとして示す線図
【図１２】請求項２の方法による成膜時のプラズマ輝度
のカスプ面位置依存性を、基板に印加する高周波電力
(ＲＦパワー) をパラメータとして示す線図
【図１３】請求項２の方法により成膜した膜の成膜後お
よびアニール後の膜内応力, 屈折率, エッチングレー
ト, 成長速度, 膜厚分布のカスプ面位置依存性を示す線
図
【図１４】請求項１の方法による８インチ基板への成膜
時の膜の成長速度および膜厚分布のガス圧力依存性を示
す線図。
【図１５】請求項１の方法による８インチ基板への成膜
時の膜成長速度の面分布のガス圧力依存性を示す線図
【図１６】請求項１の方法による成膜時のプラズマ密度
(電子密度) と電子温度との，それぞれマイクロ波電力
による分と高周波電力による分とを分離して示す線図
【図１７】膜成長速度の成膜温度依存性を示す線図
【図１８】カスプ磁界を形成して成膜するときの段差部
の被覆状況の従来方法と本発明の方法とによる差異を示
す図であって、同図(a) は従来の方法で成膜する場合の
被覆状況、同図(b) は本発明の方法で成膜する場合の被
覆状況をそれぞれ示す説明図
【図１９】カスプ磁界形成, 高周波電力印加, 低ガス圧
力 (１ｍTorr) の条件で６インチ基板に成膜した膜の膜
厚分布のカスプ面位置依存性を示す線図
【図２０】従来のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の構成例を
示す縦断面図
【符号の説明】
１ 導波管 ３ プラズマ生成室 ４ 励磁ソレノイド ５ 第１ガス導入系 ６ プラズマ引出し窓 ８ 第２ガス導入系 ９ 基板ホールダ １０ 基板 １１ 高周波電源 １２ 排気管 １３ サブソレノイド １７ バリアブルオリフィス ２０ 周波数変換手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｈ 1/16 Ｈ０５Ｈ 1/16 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 H01L 21/31 - 21/316 H05H 1/16

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】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しかつ
    反応性ガスが導入されるプラズマ反応室とを備えるＥＣ
    ＲプラズマＣＶＤ装置を用いた酸化シリコン膜の製造方
    法において、装置内のガス圧力を７×１０-3Torr〜１×
    １０-1Torrの範囲内に設定するとともに基板に高周波電
    力を印加して成膜することを特徴とする酸化シリコン膜
    の製造方法。
  2. 【請求項２】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しかつ
    反応性ガスが導入されるプラズマ反応室とを備えるＥＣ
    ＲプラズマＣＶＤ装置を用いた酸化シリコン膜の製造方
    法において、装置内のガス圧力を７×１０-3Torr〜１×
    １０-1Torrの範囲内に設定するとともに基板に高周波電
    力を印加し、かつ基板近傍に、前記励磁ソレノイドが形
    成する磁界を一方の構成磁界とするカスプ磁界を形成し
    て成膜することを特徴とする酸化シリコン膜の製造方
    法。
  3. 【請求項３】請求項第２項に記載の酸化シリコン膜製造
    方法において、基板近傍に形成するカスプ磁界はカスプ
    面が基板の被成膜面の両側１０cmの範囲内に位置するよ
    うに形成されることを特徴とする酸化シリコン膜の製造
    方法。
  4. 【請求項４】請求項第１項または第２項に記載の酸化シ
    リコン膜製造方法において、プラズマ生成室に導入する
    プラズマ原料ガスをＯ2 ガス、プラズマ反応室に導入す
    る反応性ガスをＳｉＨ4 ガスとし、Ｏ2 ガスとＳｉＨ4
    ガスとの流量比をＯ2 ／ＳｉＨ4 ＝１±0.２に保持する
    ことを特徴とする酸化シリコン膜の製造方法。
  5. 【請求項５】請求項第２項または第３項に記載の酸化シ
    リコン膜製造方法において、プラズマ生成室に導入する
    プラズマ原料ガスをＯ2 ガス、プラズマ反応室に導入す
    る反応性ガスをＳｉＨ4 ガスとし、成膜時の基板温度を
    １５０℃〜３００℃の範囲内に保持するとともにＯ2 ガ
    スとＳｉＨ4 ガスとの流量比をＯ2 ／ＳｉＨ4 ≧1.５に
    保持することを特徴とする酸化シリコン膜の製造方法。
  6. 【請求項６】請求項第１項または第２項に記載の方法に
    より酸化シリコン膜を製造する装置であって、ＥＣＲプ
    ラズマＣＶＤ装置の基板を保持する基板ホールダの基板
    保持面を静電チャックの吸着面としたことを特徴とする
    酸化シリコン膜の製造装置。
  7. 【請求項７】請求項第２項に記載の方法により酸化シリ
    コン膜を製造する装置であって、ＥＣＲプラズマＣＶＤ
    装置内に、励磁ソレノイドと同軸にかつ基板の反励磁ソ
    レノイド側に基板側端面を基板の被成膜面から１０cm以
    上離してサブソレノイドが配設され、該サブソレノイド
    に励磁ソレノイドと逆方向の磁界を発生させて基板の被
    成膜面の両側１０cmの範囲内にカスプ磁界のカスプ面を
    形成可能としたことを特徴とする酸化シリコン膜の製造
    装置。
  8. 【請求項８】請求項第１項または第２項に記載の方法に
    より酸化シリコン膜を製造する装置であって、ＥＣＲプ
    ラズマＣＶＤ装置のプラズマ反応室から引き出される排
    気管を開閉するバルブと並列にガス通過面積可変のバリ
    アブルオリフィスが設けられ、バルブとバリアブルオリ
    フィスとを用いて装置内ガス圧力を７×１０-3Torr〜１
    ×１０-1Torrの範囲内で調整可能としたことを特徴とす
    る酸化シリコン膜の製造装置。
  9. 【請求項９】請求項第１項または第２項に記載の方法に
    より酸化シリコン膜を製造する装置であって、ＥＣＲプ
    ラズマＣＶＤ装置のプラズマ反応室から引き出される排
    気管の途中にガス導入口が設けられ、該排気管内へプラ
    ズマ生成室に導入するガスと同一のガス, Ｎ2 ガスまた
    は不活性ガスを導入することにより装置内ガス圧力を７
    ×１０-3Torr〜１×１０-1Torrの範囲内で調整可能とし
    たことを特徴とする酸化シリコン膜の製造装置。
  10. 【請求項１０】請求項第１項または第２項に記載の方法
    により酸化シリコン膜を製造する装置であって、ＥＣＲ
    プラズマＣＶＤ装置内に、該装置内を真空引きする真空
    ポンプの回転数を制御して真空ポンプの排気能力を変化
    させる真空ポンプ制御装置が設けられ、装置内ガス圧力
    を７×１０-3Torr〜１×１０-1Torrの範囲内で調整可能
    としたことを特徴とする酸化シリコン膜の製造装置。
  11. 【請求項１１】請求項第１項または第２項に記載の方法
    により酸化シリコン膜を製造する装置であって、ＥＣＲ
    プラズマＣＶＤ装置のプラズマ生成室に導入されるプラ
    ズマ原料ガスの管路またはプラズマ生成室の壁面にＡｒ
    ガスを該管路またはプラズマ生成室内に送入するための
    ガス送入口が設けられていることを特徴とする酸化シリ
    コン膜の製造装置。
  12. 【請求項１２】請求項第１項または第２項に記載の方法
    により酸化シリコン膜を製造する装置であって、ＥＣＲ
    プラズマＣＶＤ装置のプラズマ生成室に導入される反応
    性ガスの管路にホスフィンおよびジボランを該管路内に
    送入するためのガス送入口が設けられていることを特徴
    とする酸化シリコン膜の製造装置。
  13. 【請求項１３】請求項第１項または第２項に記載の方法
    により酸化シリコン膜を製造する装置であって、ＥＣＲ
    プラズマＣＶＤ装置内に、成膜時の基板温度を１５０℃
    〜３００℃の範囲内で変化させることのできる加熱手段
    を備えたことを特徴とする酸化シリコン膜の製造装置。
  14. 【請求項１４】請求項第１項または第２項に記載の方法
    により酸化シリコン膜を製造する装置であって、ＥＣＲ
    プラズマＣＶＤ装置のプラズマ反応室内へ反応性ガスを
    該プラズマ反応室にその周壁を貫通して導入するように
    するとともにガス吹出口から基板までの最短距離を５cm
    以上とし、かつ各ガス吹出口の吹出し方向および吹出し
    量に関し、基板中心へ向かうガス量の基板周方向分布の
    不均一度が全ガス流量の１０％以内となるようにしたこ
    とを特徴とする酸化シリコン膜の製造装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR910003742B1 (ko) * 1986-09-09 1991-06-10 세미콘덕터 에너지 라보라터리 캄파니 리미티드 Cvd장치
JP2581255B2 (ja) * 1990-04-02 1997-02-12 富士電機株式会社 プラズマ処理方法
FR2712309B1 (fr) * 1993-11-10 1995-12-22 Yannick Chouan Procédé de dépôt de couches minces de silice à basse température et machine de dépôt pour la mise en Óoeuvre de ce procédé.
EP0665307A3 (en) * 1994-01-27 1997-04-09 Canon Sales Co Inc CVD apparatus for film production and manufacturing process.
JP2720420B2 (ja) * 1994-04-06 1998-03-04 キヤノン販売株式会社 成膜／エッチング装置
JP3107275B2 (ja) * 1994-08-22 2000-11-06 東京エレクトロン株式会社 半導体製造装置及び半導体製造装置のクリーニング方法
TW283250B (en) * 1995-07-10 1996-08-11 Watkins Johnson Co Plasma enhanced chemical processing reactor and method
JPH0987851A (ja) * 1995-09-21 1997-03-31 Canon Inc マイクロ波プラズマ処理装置及び処理方法
US5670218A (en) * 1995-10-04 1997-09-23 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Method for forming ferroelectric thin film and apparatus therefor
US5789040A (en) * 1997-05-21 1998-08-04 Optical Coating Laboratory, Inc. Methods and apparatus for simultaneous multi-sided coating of optical thin film designs using dual-frequency plasma-enhanced chemical vapor deposition
JP2002515941A (ja) * 1996-05-22 2002-05-28 オプティカル コーティング ラボラトリー インコーポレイテッド 二周波プラズマ増強ケミカルベーパーデポジションを用いる光学薄膜デザインの同時多面コーティングの方法及び装置
US6248206B1 (en) * 1996-10-01 2001-06-19 Applied Materials Inc. Apparatus for sidewall profile control during an etch process
JP3085231B2 (ja) * 1997-02-20 2000-09-04 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
US6127285A (en) * 1997-02-28 2000-10-03 Dallas Instruments Incorporated Interlevel dielectrics with reduced dielectric constant
US6026762A (en) 1997-04-23 2000-02-22 Applied Materials, Inc. Apparatus for improved remote microwave plasma source for use with substrate processing systems
US6286451B1 (en) * 1997-05-29 2001-09-11 Applied Materials, Inc. Dome: shape and temperature controlled surfaces
US6274058B1 (en) 1997-07-11 2001-08-14 Applied Materials, Inc. Remote plasma cleaning method for processing chambers
JP3384714B2 (ja) * 1997-07-16 2003-03-10 富士通株式会社 半導体装置およびその製造方法
US6599560B1 (en) * 1997-10-30 2003-07-29 Fsi International, Inc. Liquid coating device with barometric pressure compensation
JP3189780B2 (ja) * 1998-03-24 2001-07-16 日本電気株式会社 半導体装置の製造装置及びその製造方法
KR100268453B1 (ko) * 1998-03-30 2000-11-01 윤종용 반도체 장치 및 그것의 제조 방법
JP3236576B2 (ja) * 1999-03-24 2001-12-10 キヤノン販売株式会社 層間絶縁膜の形成方法、化学的気相成長装置、及び半導体装置
EP1139403A1 (en) * 2000-03-27 2001-10-04 Infineon Technologies AG Method for depositing a doped silicon oxide
WO2001096972A2 (en) * 2000-06-14 2001-12-20 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for maintaining a pressure within an environmentally controlled chamber
CN1241246C (zh) 2001-09-10 2006-02-08 松下电器产业株式会社 膜评价方法、温度测定方法及半导体装置的制造方法
US6739840B2 (en) * 2002-05-22 2004-05-25 Applied Materials Inc Speed control of variable speed pump
KR100481181B1 (ko) * 2002-11-08 2005-04-07 삼성전자주식회사 반도체소자의 다공성 물질막을 형성하는 방법
JP4865253B2 (ja) * 2005-05-13 2012-02-01 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
WO2007111075A1 (ja) 2006-03-24 2007-10-04 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. 透明バリア性シート及び透明バリア性シートの製造方法
WO2007111074A1 (ja) 2006-03-24 2007-10-04 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. 透明バリア性シート及び透明バリア性シートの製造方法
WO2007111076A1 (ja) 2006-03-24 2007-10-04 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. 透明バリア性シートおよび透明バリア性シートの製造方法
JPWO2007111098A1 (ja) 2006-03-24 2009-08-06 コニカミノルタエムジー株式会社 透明バリア性シート及びその製造方法
EP2000299A4 (en) 2006-03-24 2009-08-05 Konica Minolta Med & Graphic TRANSPARENT BARRIER SHEET AND METHOD OF PRODUCING SAME
US20100114103A1 (en) * 2008-11-06 2010-05-06 The Regents Of The University Of California Apparatus and methods for alteration of anatomical features
WO2013094200A1 (ja) * 2011-12-22 2013-06-27 キヤノンアネルバ株式会社 基板処理装置
TWI522490B (zh) * 2012-05-10 2016-02-21 應用材料股份有限公司 利用微波電漿化學氣相沈積在基板上沈積膜的方法
US10727075B2 (en) * 2017-12-22 2020-07-28 Applied Materials, Inc. Uniform EUV photoresist patterning utilizing pulsed plasma process

Family Cites Families (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4115184A (en) * 1975-12-29 1978-09-19 Northern Telecom Limited Method of plasma etching
CA1159012A (en) * 1980-05-02 1983-12-20 Seitaro Matsuo Plasma deposition apparatus
JPS5751265A (en) * 1980-09-10 1982-03-26 Hitachi Ltd Microwave plasma etching device
US4384918A (en) * 1980-09-30 1983-05-24 Fujitsu Limited Method and apparatus for dry etching and electrostatic chucking device used therein
DE3272669D1 (en) * 1982-03-18 1986-09-25 Ibm Deutschland Plasma-reactor and its use in etching and coating substrates
JPH0635323B2 (ja) * 1982-06-25 1994-05-11 株式会社日立製作所 表面処理方法
DE3378508D1 (en) * 1982-09-10 1988-12-22 Nippon Telegraph & Telephone Plasma deposition method and apparatus
GB2154365A (en) * 1984-02-10 1985-09-04 Philips Electronic Associated Loading semiconductor wafers on an electrostatic chuck
JPS60163433A (ja) * 1984-02-03 1985-08-26 Toshiba Corp プラズマ処理装置
ATE49023T1 (de) * 1984-03-03 1990-01-15 Stc Plc Pulsierendes plasmaverfahren.
JPH0697660B2 (ja) * 1985-03-23 1994-11-30 日本電信電話株式会社 薄膜形成方法
GB2172822B (en) * 1985-03-25 1988-09-01 Furniture Ind Res Ass Vacuum chucks
JPH0658909B2 (ja) * 1985-07-15 1994-08-03 株式会社日立製作所 低温プラズマによる成膜方法及び装置
JPS6289873A (ja) * 1985-10-14 1987-04-24 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 透明導電膜形成方法
US4728869A (en) * 1985-12-18 1988-03-01 Anicon, Inc. Pulsewidth modulated pressure control system for chemical vapor deposition apparatus
US4760008A (en) * 1986-01-24 1988-07-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electrophotographic photosensitive members and methods for manufacturing the same using microwave radiation in magnetic field
JPH0740566B2 (ja) * 1986-02-04 1995-05-01 株式会社日立製作所 プラズマ処理方法及びその装置
US4761269A (en) * 1986-06-12 1988-08-02 Crystal Specialties, Inc. Apparatus for depositing material on a substrate
DE3780889T2 (de) * 1986-09-19 1993-03-18 Fujitsu Ltd Roentgenstrahldurchlaessige membran und herstellungsverfahren.
GB8622820D0 (en) * 1986-09-23 1986-10-29 Nordiko Ltd Electrode assembly & apparatus
KR900007687B1 (ko) * 1986-10-17 1990-10-18 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 플라즈마처리방법 및 장치
DE3750115T2 (de) * 1986-10-20 1995-01-19 Hitachi Ltd Plasmabearbeitungsgerät.
DE3774098D1 (de) * 1986-12-29 1991-11-28 Sumitomo Metal Ind Plasmageraet.
US4876983A (en) * 1987-01-19 1989-10-31 Hitachi, Ltd. Plasma operation apparatus
JPS63195266A (ja) * 1987-02-10 1988-08-12 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 炭素膜がコーティングされた時計
US5053244A (en) * 1987-02-21 1991-10-01 Leybold Aktiengesellschaft Process for depositing silicon oxide on a substrate
KR900008505B1 (ko) * 1987-02-24 1990-11-24 세미콘덕터 에너지 라보라터리 캄파니 리미티드 탄소 석출을 위한 마이크로파 강화 cvd 방법
JPS6456874A (en) * 1987-03-27 1989-03-03 Canon Kk Microwave plasma cvd device
JPH01127679A (ja) * 1987-03-27 1989-05-19 Canon Inc 堆積膜形成方法
JPS63244619A (ja) * 1987-03-30 1988-10-12 Sumitomo Metal Ind Ltd プラズマ装置
DE3719616A1 (de) * 1987-06-12 1988-12-29 Leybold Ag Verfahren und vorrichtung zur beschichtung eines substrats
US4838990A (en) * 1987-07-16 1989-06-13 Texas Instruments Incorporated Method for plasma etching tungsten
US4935303A (en) * 1987-10-15 1990-06-19 Canon Kabushiki Kaisha Novel diamond-like carbon film and process for the production thereof
US5024716A (en) * 1988-01-20 1991-06-18 Canon Kabushiki Kaisha Plasma processing apparatus for etching, ashing and film-formation
JPH0668152B2 (ja) * 1988-01-27 1994-08-31 株式会社半導体エネルギー研究所 薄膜形成装置
JP2689126B2 (ja) * 1988-03-01 1997-12-10 アネルバ株式会社 マイクロ波プラズマ処理装置
US4836233A (en) * 1988-06-06 1989-06-06 Eclipse Ion Technology, Inc. Method and apparatus for venting vacuum processing equipment
JP2743386B2 (ja) * 1988-06-14 1998-04-22 住友金属工業株式会社 薄膜形成方法
JPH0250429A (ja) * 1988-08-12 1990-02-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理装置
US4996077A (en) * 1988-10-07 1991-02-26 Texas Instruments Incorporated Distributed ECR remote plasma processing and apparatus
JP2913657B2 (ja) * 1989-03-25 1999-06-28 ソニー株式会社 成膜方法、エッチング方法及びプラズマ装置
US4990229A (en) * 1989-06-13 1991-02-05 Plasma & Materials Technologies, Inc. High density plasma deposition and etching apparatus
JP2705222B2 (ja) * 1989-06-13 1998-01-28 富士電機株式会社 Ｅｃｒプラズマｃｖｄ装置
JPH0336723A (ja) * 1989-07-04 1991-02-18 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法及び電子サイクロトロン共鳴エッチング装置
US4971651A (en) * 1990-02-05 1990-11-20 Hitachi, Ltd. Microwave plasma processing method and apparatus
JPH03263324A (ja) * 1990-02-16 1991-11-22 Fuji Electric Co Ltd 窒化シリコン膜の製造方法
JP2546405B2 (ja) * 1990-03-12 1996-10-23 富士電機株式会社 プラズマ処理装置ならびにその運転方法
JP2581255B2 (ja) * 1990-04-02 1997-02-12 富士電機株式会社 プラズマ処理方法
US5045346A (en) * 1990-07-31 1991-09-03 Gte Laboratories Incorporated Method of depositing fluorinated silicon nitride
JP2859721B2 (ja) * 1990-08-07 1999-02-24 キヤノン株式会社 プラズマ処理装置
JP2598336B2 (ja) * 1990-09-21 1997-04-09 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置
JP3020580B2 (ja) * 1990-09-28 2000-03-15 株式会社日立製作所 マイクロ波プラズマ処理装置
US5200232A (en) * 1990-12-11 1993-04-06 Lam Research Corporation Reaction chamber design and method to minimize particle generation in chemical vapor deposition reactors
US5234526A (en) * 1991-05-24 1993-08-10 Lam Research Corporation Window for microwave plasma processing device

Also Published As

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