[发明专利]等离子体产生装置及CVD装置

说明书

技术领域

本发明涉及能够由原料气体高浓度且多量地生成具有高能的等离子体激励气体(活泼性气体、自由基气体)的等离子体产生装置、及能够将由上述等离子体产生装置生成的等离子体激励气体有效且多量地向CVD装置供给的等离子体产生装置构造。详细而言，涉及能够通过在该等离子体产生装置内产生的等离子体激励气体和向该等离子体产生装置供给的金属原子的前体的作用而改性为金属功能物质粒子并将该改性后的金属功能粒子向CVD装置高效地引导的等离子体产生装置及CVD装置。

背景技术

在半导体装置的制造中，在高功能膜(在半导体芯片内相当于电路配线的低阻抗的高导电膜、在半导体芯片内具有电路的配线线圈功能、磁铁功能的高磁性膜、在半导体芯片内具有电路的电容器功能的高电介质膜、及在半导体芯片内具有电泄漏电流少的高绝缘功能的经过氧化或氮化处理的高绝缘膜等)的成膜方法中采用热CVD(化学气相沉淀：Chemical Vapor Deposition)装置、光CVD装置或等离子体CVD装置，尤其是大多使用等离子体CVD装置。例如与热·光CVD装置相比，等离子体CVD装置具有可使成膜温度变低、成膜速度变大且实现短时间的成膜处理等优点。

例如，在将氮化膜(SiON、HfSiON等)、氧化膜(SiO₂、HfO₂)等的栅极绝缘膜向半导体基板成膜的情况下，通常采用使用了等离子体CVD装置的以下技术。

也就是说，NH₃(氨)或N₂、O₂、O₃(臭氧)等气体和硅、铪物质的前体气体向CVD处理装置等的成膜处理腔室直接供给。由此，由热量或催化剂等引发的化学反应得以促进，前体气体发生离解，离解出的来自前体的金属粒子在添加的NH₃(氨)或N₂、O₂、O₃(臭氧)等气体的作用下形成氧化物或氮化物，并沉积在作为被处理体的半导体晶片上，在该沉积后进行热处理而使结晶成长。借助以上的工序来成膜出高功能膜。因此，在CVD处理装置中，在处理腔室内直接地产生高频等离子体、微波等离子体，在晶片基板暴露于自由基气体、具有高能的等离子体离子或电子的状态下，在该晶片基板上成膜出氮化膜、氧化膜等高功能膜。

需要说明的是，作为公开了等离子体CVD装置的结构的在先文献，存在有例如专利文献1。

但是，在等离子体CVD装置内的成膜处理中，如上所述，晶片基板直接暴露在等离子体中。因而，该晶片基板总是发生因等离子体(离子、电子)引发的使半导体功能的性能降低等受到大幅损坏这样的问题。

另一方面，在采用了热·光CVD装置的成膜处理中，晶片基板不会受到等离子体(离子、电子)引发的损坏，可成膜出高品质的氮化膜、氧化膜等高功能膜。但是，在该成膜处理中，难以获得高浓度且多量的氮自由基气体源、氧自由基源，其结果是，存在成膜时间需要非常长这样的问题。

在最近的热·光CVD装置中，作为原料气体采用借助热量、光的照射容易离解的、NH₃气体或O₃气体的高浓度的物质，且在CVD腔室内设有加热催化剂体。由此，在该热·光CVD装置中，借助催化剂作用促进腔室内的气体的离解，还可实现氮化膜、氧化膜等的高功能膜的成膜时间的缩短化。但是，在该方法中，难以实现大幅的成膜时间的改善。

对此，作为能够减少由等离子体引发的对晶片基板的损坏且可实现成膜时间的缩短化的装置，存在有远程等离子体型成膜处理装置(例如，参考专利文献2)。

在该专利文献2所涉及的技术中，等离子体生成区域和被处理件处理区域通过隔壁(等离子体闭合电极)分离。具体而言，在专利文献2所涉及的技术中，在高频施加电极与设有晶片基板的对置电极之间设有该等离子体闭合电极，由此仅使中性活泼性种类气体向晶片基板上供给。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-266489号公报

专利文献2：日本特开2001-135628号公报

发明概要

发明所要解决的课题

但是，在关于半导体用的晶片的成膜的专利文献2所涉及的技术中，对被处理件(晶片基板)的等离子体损坏的抑制并不完全，另外装置结构变得复杂。