JP3021117B2 - 電子サイクロトロン共鳴プラズマｃｄｖ装置 - Google Patents
電子サイクロトロン共鳴プラズマｃｄｖ装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4、
ダイヤモンド薄膜などの絶縁膜、およびａ−Ｓｉ薄膜な
どの半導体薄膜を形成する化学蒸着型薄膜形成に用いら
れる電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ
装置に関する。
ダイヤモンド薄膜などの絶縁膜、およびａ−Ｓｉ薄膜な
どの半導体薄膜を形成する化学蒸着型薄膜形成に用いら
れる電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来より用いられているＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ装置を示す概略構成図である。この装置に
より例えば窒化シリコン薄膜を形成する場合を例に取り
説明する。
ラズマＣＶＤ装置を示す概略構成図である。この装置に
より例えば窒化シリコン薄膜を形成する場合を例に取り
説明する。
【０００３】図示省略のマグネトロン（マイクロ波発振
器）で発生された２．４５ＧＨｚのマイクロ波１は、ア
イソレータ、方向性結合器、マイクロ波電力計、整合器
（いずれも図示を省略）などを介して、導波管中を伝播
し、空洞室２に導入される。空洞室２にはボールアンテ
ナが設置されており、これから同軸管３、同軸コネクタ
４および同軸管５を介してプラズマ生成室７内のスリッ
ト付金属板６にマイクロ波が伝播される。なお、上記ス
リット付金属板６の材質はＡｌ、Ｃｕ、ＳＵＳ３０４な
どである。同軸管５からスリット付金属板６にマイクロ
波が供給されるとスリット付金属板６のスリットに定在
波が形成され、プラズマが発生する。
器）で発生された２．４５ＧＨｚのマイクロ波１は、ア
イソレータ、方向性結合器、マイクロ波電力計、整合器
（いずれも図示を省略）などを介して、導波管中を伝播
し、空洞室２に導入される。空洞室２にはボールアンテ
ナが設置されており、これから同軸管３、同軸コネクタ
４および同軸管５を介してプラズマ生成室７内のスリッ
ト付金属板６にマイクロ波が伝播される。なお、上記ス
リット付金属板６の材質はＡｌ、Ｃｕ、ＳＵＳ３０４な
どである。同軸管５からスリット付金属板６にマイクロ
波が供給されるとスリット付金属板６のスリットに定在
波が形成され、プラズマが発生する。
【０００４】プラズマ生成室７は、プラズマ引出し窓８
を介して反応容器１２と連通している。この反応容器１
２は、図示省略の真空ポンプで薄膜形成に必要な所定の
真空度、例えば１０-4Ｔｏｒｒに真空引きされる。第１
のガス供給管９からプラズマ生成室７にＮ2 ガスが供給
され、第２のガス供給管１０から環状ステンレス管１１
を介して反応容器１２にＳｉＨ4 ガスが供給される。
を介して反応容器１２と連通している。この反応容器１
２は、図示省略の真空ポンプで薄膜形成に必要な所定の
真空度、例えば１０-4Ｔｏｒｒに真空引きされる。第１
のガス供給管９からプラズマ生成室７にＮ2 ガスが供給
され、第２のガス供給管１０から環状ステンレス管１１
を介して反応容器１２にＳｉＨ4 ガスが供給される。
【０００５】プラズマ生成室７の外周には水冷管１５が
巻き付けられ、冷却水１６を流すことによりプラズマ生
成室７を冷却するようになっている。また、プラズマ生
成室７を囲むように磁気コイル１７が配置されており、
磁束密度８７５ガウスの磁界を発生して、プラズマ生成
室７に供給される２．４５ＧＨｚのマイクロ波と電子サ
イクロトロン共鳴を起こす。反応容器１２内のプラズマ
引出し窓８と対向する位置には試料台１４が配置され、
その上に試料１３が置かれている。電子サイクロトロン
共鳴は電子の電荷と質量をｅ、ｍ、磁束密度をＢで表し
た場合、電子のサイクロトロン運動の周波数ｆｃｅが ｆｃｅ＝（１／２π）（ｅＢ／ｍ）＝２．４５ＧＨｚ という条件を満たすときに発生し、プラズマ生成室７内
に強力なプラズマ流が形成され、プラズマ引出し窓８を
通って反応容器１２内に入る。
巻き付けられ、冷却水１６を流すことによりプラズマ生
成室７を冷却するようになっている。また、プラズマ生
成室７を囲むように磁気コイル１７が配置されており、
磁束密度８７５ガウスの磁界を発生して、プラズマ生成
室７に供給される２．４５ＧＨｚのマイクロ波と電子サ
イクロトロン共鳴を起こす。反応容器１２内のプラズマ
引出し窓８と対向する位置には試料台１４が配置され、
その上に試料１３が置かれている。電子サイクロトロン
共鳴は電子の電荷と質量をｅ、ｍ、磁束密度をＢで表し
た場合、電子のサイクロトロン運動の周波数ｆｃｅが ｆｃｅ＝（１／２π）（ｅＢ／ｍ）＝２．４５ＧＨｚ という条件を満たすときに発生し、プラズマ生成室７内
に強力なプラズマ流が形成され、プラズマ引出し窓８を
通って反応容器１２内に入る。
【０００６】上記の例では、反応ガスとしてＮ2 とＳｉ
Ｈ4 ガスを用いているので、それらのガスはプラズマ流
により解離されて、Ｓｉ3 Ｎ4 の薄膜が試料１３表面に
堆積する。
Ｈ4 ガスを用いているので、それらのガスはプラズマ流
により解離されて、Ｓｉ3 Ｎ4 の薄膜が試料１３表面に
堆積する。
【０００７】このＥＣＲプラズマを用いた薄膜形成は、
通常のＣＶＤ薄膜形成に比べて、低ガス圧で高い活性度
のプラズマが得られるため、イオン、電子の衝撃効果に
より室温で高品質の薄膜を形成できるなどの特徴を有す
る。ＥＣＲプラズマは、上記の窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ
4 ）膜の形成のほか、シリコン（Ｓｉ）膜、酸化シリコ
ン（ＳｉＯ2 ）膜、またはモリブデンシリサイド（Ｍｏ
Ｓｉ2 ）膜の形成や、エッチングに応用することができ
る。
通常のＣＶＤ薄膜形成に比べて、低ガス圧で高い活性度
のプラズマが得られるため、イオン、電子の衝撃効果に
より室温で高品質の薄膜を形成できるなどの特徴を有す
る。ＥＣＲプラズマは、上記の窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ
4 ）膜の形成のほか、シリコン（Ｓｉ）膜、酸化シリコ
ン（ＳｉＯ2 ）膜、またはモリブデンシリサイド（Ｍｏ
Ｓｉ2 ）膜の形成や、エッチングに応用することができ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図３（ａ）、（ｂ）
に、従来の装置に用いられているスリット付金属板と電
界強度分布とを示す。
に、従来の装置に用いられているスリット付金属板と電
界強度分布とを示す。
【０００９】図３（ａ）に示すように、スリット付金属
板６は、端部から１本の切り込みを入れ、ｙ軸に平行な
複数の直線部と、その直線部の端部どうしをｘ軸方向に
結ぶ部分とからなるコの字状に曲がりくねって形成され
たスリットを有するものである。直線部の１本の長さは
マイクロ波の半波長となっている。同軸管５の軸線と外
管とは、スリットの切り込み部を挟むように、それぞれ
金属板に接続される。同軸管５からスリット付金属板６
にマイクロ波が供給されると、直線部のスリットに定在
波が形成される。このとき、直線部のスリット間の電界
の向きは同方向となるので、スリット付金属板６に沿っ
た電界強度は、図３（ｂ）に示すように、マイクロ波供
給口側で強く、供給口から遠ざかるにつれて弱い分布に
なり、生成されるプラズマも一様な分布にならない。し
たがって、均一な薄膜を形成することができず、実際の
成膜に使用することは困難であった。本発明は、均一な
薄膜を形成できるＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を提供する
ことを目的とする。
板６は、端部から１本の切り込みを入れ、ｙ軸に平行な
複数の直線部と、その直線部の端部どうしをｘ軸方向に
結ぶ部分とからなるコの字状に曲がりくねって形成され
たスリットを有するものである。直線部の１本の長さは
マイクロ波の半波長となっている。同軸管５の軸線と外
管とは、スリットの切り込み部を挟むように、それぞれ
金属板に接続される。同軸管５からスリット付金属板６
にマイクロ波が供給されると、直線部のスリットに定在
波が形成される。このとき、直線部のスリット間の電界
の向きは同方向となるので、スリット付金属板６に沿っ
た電界強度は、図３（ｂ）に示すように、マイクロ波供
給口側で強く、供給口から遠ざかるにつれて弱い分布に
なり、生成されるプラズマも一様な分布にならない。し
たがって、均一な薄膜を形成することができず、実際の
成膜に使用することは困難であった。本発明は、均一な
薄膜を形成できるＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の電子サイクロト
ロン共鳴プラズマＣＤＶ装置は、マイクロ波発振器で発
生したマイクロ波を、マイクロ波分配器、アイソレー
タ、スタブチューナを介して導波管中を伝播させて空洞
室に導入し、さらにボールアンテナ、同軸管、同軸コネ
クタを介してプラズマ生成室内のスリット付金属板に供
給してプラズマを発生させ、磁気コイルで磁界を発生さ
せて電子サイクロトロン共鳴を起こし、これにより反応
容器内で反応ガスを解離させて生成物を堆積させる電子
サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ装置において、プラ
ズマ生成室内に２枚のスリット付金属板を対向して設置
し、２枚のスリット付金属板へのマイクロ波の供給点を
対角の位置に配置したことを特徴とするものである。
ロン共鳴プラズマＣＤＶ装置は、マイクロ波発振器で発
生したマイクロ波を、マイクロ波分配器、アイソレー
タ、スタブチューナを介して導波管中を伝播させて空洞
室に導入し、さらにボールアンテナ、同軸管、同軸コネ
クタを介してプラズマ生成室内のスリット付金属板に供
給してプラズマを発生させ、磁気コイルで磁界を発生さ
せて電子サイクロトロン共鳴を起こし、これにより反応
容器内で反応ガスを解離させて生成物を堆積させる電子
サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ装置において、プラ
ズマ生成室内に２枚のスリット付金属板を対向して設置
し、２枚のスリット付金属板へのマイクロ波の供給点を
対角の位置に配置したことを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】本発明の電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶ
Ｄ装置では、プラズマ生成室内に２枚のスリット付金属
板を対向して設置し、２枚のスリット付金属板へのマイ
クロ波の供給点を対角の位置に配置している。そして、
２枚のスリット付金属板には、同軸管からそれぞれマイ
クロ波が導入され、マイクロ波の入力エネルギーが独立
に制御される。この結果、２枚のスリット付金属板で挟
まれた空間は均一な電界分布となり、均一性の優れたプ
ラズマ流を発生させることができる。したがって、大面
積の基板に一様な厚みの薄膜を形成できる。
Ｄ装置では、プラズマ生成室内に２枚のスリット付金属
板を対向して設置し、２枚のスリット付金属板へのマイ
クロ波の供給点を対角の位置に配置している。そして、
２枚のスリット付金属板には、同軸管からそれぞれマイ
クロ波が導入され、マイクロ波の入力エネルギーが独立
に制御される。この結果、２枚のスリット付金属板で挟
まれた空間は均一な電界分布となり、均一性の優れたプ
ラズマ流を発生させることができる。したがって、大面
積の基板に一様な厚みの薄膜を形成できる。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を図１および図２を参照して
説明する。
説明する。
【００１３】図１において、１００は２．４５ＧＨｚの
マイクロ波を発生させるマイクロ波発振器、１０１はマ
イクロ波分配器であり、マイクロ波は２本の導波管１０
３に分配される。１０２は発生した波の反射波によるマ
イクロ波発振器１００の破損を防止するアイソレータで
ある。それぞれの導波管１０３の途中には方向性結合器
１０４が設けられ、方向性結合器１０４にはマイクロ波
電力計１０５が接続されている。それぞれの導波管１０
３の他端にはマイクロ波のインピーダンスを調整するス
タブチューナ１０７が接続されている。また、２本の導
波管１０３のうち１つには位相反転器１０６が接続され
ている。このため、２本の導波管１０３を伝播するマイ
クロ波の位相は互いに逆になる。
マイクロ波を発生させるマイクロ波発振器、１０１はマ
イクロ波分配器であり、マイクロ波は２本の導波管１０
３に分配される。１０２は発生した波の反射波によるマ
イクロ波発振器１００の破損を防止するアイソレータで
ある。それぞれの導波管１０３の途中には方向性結合器
１０４が設けられ、方向性結合器１０４にはマイクロ波
電力計１０５が接続されている。それぞれの導波管１０
３の他端にはマイクロ波のインピーダンスを調整するス
タブチューナ１０７が接続されている。また、２本の導
波管１０３のうち１つには位相反転器１０６が接続され
ている。このため、２本の導波管１０３を伝播するマイ
クロ波の位相は互いに逆になる。
【００１４】１０８は空洞室であり、導波管１０３によ
り伝播されたマイクロ波の定在波を発生する。空洞室１
０８にはそれぞれ同軸管１１０が取り付けられている。
空洞室１０８内には同軸管１１０に接続されたボールア
ンテナ１０９が挿入されている。同軸管１１０の他端は
同軸コネクタ１１１および同軸管１１２を介してプラズ
マ生成室２０４内に設置された２枚のスリット付金属板
１１３にそれぞれ接続されている。これら２枚のスリッ
ト付金属板１１３は、適当な部材によって絶縁された状
態でプラズマ生成室２０４内に保持される。図２（ａ）
に本発明におけるスリット付金属板１１３の配置を示
す。図２（ａ）に示すように、各スリット付金属板１１
３は、従来のものと同様に、端部から１本の切り込みを
入れ、ｙ軸に平行な複数の直線部と、その直線部の端部
どうしをｘ軸方向に結ぶ部分とからなるコの字状に曲が
りくねって形成されたスリットを有するものである。直
線部の１本の長さはマイクロ波の半波長となっている。
同軸管１１２の軸線と外管とは、スリットの切り込み部
を挟むように、それぞれ金属板に接続される。そして、
２枚のスリット付金属板１１３へのマイクロ波の供給点
は互いに対角の位置に配置されている。
り伝播されたマイクロ波の定在波を発生する。空洞室１
０８にはそれぞれ同軸管１１０が取り付けられている。
空洞室１０８内には同軸管１１０に接続されたボールア
ンテナ１０９が挿入されている。同軸管１１０の他端は
同軸コネクタ１１１および同軸管１１２を介してプラズ
マ生成室２０４内に設置された２枚のスリット付金属板
１１３にそれぞれ接続されている。これら２枚のスリッ
ト付金属板１１３は、適当な部材によって絶縁された状
態でプラズマ生成室２０４内に保持される。図２（ａ）
に本発明におけるスリット付金属板１１３の配置を示
す。図２（ａ）に示すように、各スリット付金属板１１
３は、従来のものと同様に、端部から１本の切り込みを
入れ、ｙ軸に平行な複数の直線部と、その直線部の端部
どうしをｘ軸方向に結ぶ部分とからなるコの字状に曲が
りくねって形成されたスリットを有するものである。直
線部の１本の長さはマイクロ波の半波長となっている。
同軸管１１２の軸線と外管とは、スリットの切り込み部
を挟むように、それぞれ金属板に接続される。そして、
２枚のスリット付金属板１１３へのマイクロ波の供給点
は互いに対角の位置に配置されている。
【００１５】プラズマ生成室２０４はプラズマ引出し窓
２０９を介して反応容器２０８と連通している。この反
応容器２０８は図示省略の排気装置により反応に必要な
所定の真空度、例えば１０-3〜１０-8Ｔｏｒｒに真空引
きされる。
２０９を介して反応容器２０８と連通している。この反
応容器２０８は図示省略の排気装置により反応に必要な
所定の真空度、例えば１０-3〜１０-8Ｔｏｒｒに真空引
きされる。
【００１６】第１のガス供給管２０５から上記プラズマ
生成室２０４に例えばＮ2 ガスが供給され、第２のガス
供給管２０６から環状ステンレス管２０７を介して反応
容器２０８に例えばＳｉＨ4 ガスが供給される。
生成室２０４に例えばＮ2 ガスが供給され、第２のガス
供給管２０６から環状ステンレス管２０７を介して反応
容器２０８に例えばＳｉＨ4 ガスが供給される。
【００１７】プラズマ生成室２０４の外周には水冷管２
１２が巻き付けられ、冷却水２１３を流すことにより、
プラズマ生成室２０４を冷却する。また、プラズマ生成
室２０４を囲むように磁気コイル２１４が配置され、磁
束密度８７５ガウスの磁界を発生して、プラズマ生成室
２０４に供給される２．４５ＧＨｚのマイクロ波と電子
サイクロトロン共鳴を起こす。反応容器２０８内のプラ
ズマ引出し窓２０９と対向する位置には試料台２１１が
配置され、この上に試料２１０が置かれる。
１２が巻き付けられ、冷却水２１３を流すことにより、
プラズマ生成室２０４を冷却する。また、プラズマ生成
室２０４を囲むように磁気コイル２１４が配置され、磁
束密度８７５ガウスの磁界を発生して、プラズマ生成室
２０４に供給される２．４５ＧＨｚのマイクロ波と電子
サイクロトロン共鳴を起こす。反応容器２０８内のプラ
ズマ引出し窓２０９と対向する位置には試料台２１１が
配置され、この上に試料２１０が置かれる。
【００１８】マイクロ波発振器１００で発生された２．
４５ＧＨｚのマイクロ波は、導波管１０２を介して空洞
室１０８に伝播される。空洞室１０８では図４に示すよ
うにＴＥ10モードのマイクロ波の定在波が発生する。す
なわち、電界の強さで考えると、空洞室１０８の内壁で
振幅がゼロ、中央部で振幅が最大となるガウシアンモー
ドに近い分布となる。ボールアンテナ１０９は空洞室１
０８内の電界強度分布がほぼ一様である部位に配置さ
れ、同軸管１１０、同軸コネクタ１１１および同軸管１
１２を介してスリット付金属板１１３にマイクロ波を伝
播させる。ここで、同軸管１１０、同軸コネクタ１１１
および同軸管１１２の長さおよび取り付け方向は、マイ
クロ波のエネルギーを減衰させることなく伝播させる上
で重要であり、最適な状態を選択しないと、スリット付
金属板１１３で発生するプラズマの密度と分布に悪影響
を与える。本実施例では、ボールアンテナ１０９から同
軸管１１２の端部までの距離をマイクロ波の半波長以
下、すなわち約６ｃｍ以下としている。
４５ＧＨｚのマイクロ波は、導波管１０２を介して空洞
室１０８に伝播される。空洞室１０８では図４に示すよ
うにＴＥ10モードのマイクロ波の定在波が発生する。す
なわち、電界の強さで考えると、空洞室１０８の内壁で
振幅がゼロ、中央部で振幅が最大となるガウシアンモー
ドに近い分布となる。ボールアンテナ１０９は空洞室１
０８内の電界強度分布がほぼ一様である部位に配置さ
れ、同軸管１１０、同軸コネクタ１１１および同軸管１
１２を介してスリット付金属板１１３にマイクロ波を伝
播させる。ここで、同軸管１１０、同軸コネクタ１１１
および同軸管１１２の長さおよび取り付け方向は、マイ
クロ波のエネルギーを減衰させることなく伝播させる上
で重要であり、最適な状態を選択しないと、スリット付
金属板１１３で発生するプラズマの密度と分布に悪影響
を与える。本実施例では、ボールアンテナ１０９から同
軸管１１２の端部までの距離をマイクロ波の半波長以
下、すなわち約６ｃｍ以下としている。
【００１９】同軸管１１２を介してスリット付金属板１
１３にマイクロ波が供給されると、直線部のスリット上
に定在波が形成される。それぞれのスリット付金属板１
１３に沿った電界強度分布は、従来と同様に図３（ｂ）
に示すようにマイクロ波供給口が強い分布になる。しか
し、図２（ａ）に示すように、２枚のスリット付金属板
１１３を電界の強い部分と弱い部分とが対向するように
配置し、一方のスリット付金属板に正位相の、他方のス
リット付金属板に逆位相のマイクロ波を入射すると、電
界が重ね合わされて、２枚のスリット付金属板で挟まれ
た部分の電界強度分布は図２（ｂ）で示されるように一
様になる。プラズマの強度分布は電界の強度分布に依存
するため、均一な薄膜の作製が可能になる。
１３にマイクロ波が供給されると、直線部のスリット上
に定在波が形成される。それぞれのスリット付金属板１
１３に沿った電界強度分布は、従来と同様に図３（ｂ）
に示すようにマイクロ波供給口が強い分布になる。しか
し、図２（ａ）に示すように、２枚のスリット付金属板
１１３を電界の強い部分と弱い部分とが対向するように
配置し、一方のスリット付金属板に正位相の、他方のス
リット付金属板に逆位相のマイクロ波を入射すると、電
界が重ね合わされて、２枚のスリット付金属板で挟まれ
た部分の電界強度分布は図２（ｂ）で示されるように一
様になる。プラズマの強度分布は電界の強度分布に依存
するため、均一な薄膜の作製が可能になる。
【００２０】この際、例えば反応容器２０８の圧力を１
０-4Ｔｏｒｒとし、周波数２．４５ＧＨｚ、出力１〜３
ｋＷのマイクロ波をスリット付金属板１１３に印加す
る。他方、磁気コイル２１４により、スリット付金属板
１１３の中心部の磁界の強さが８７５ガウスとなるよう
に調整する。マイクロ波回路系と、発生するプラズマと
は、スタブチューナ１０７により整合させる。このよう
にすれば、電子サイクロトロン共鳴により、スリット付
金属板１１３周囲にプラズマが発生する。磁気コイル２
１４による磁界分布は、スリット付金属板１１３の位置
からプラズマ出口側の方向に沿って適当な勾配で減少す
る発散磁界となっているので、スリット付金属板１１３
で発生したプラズマはプラズマ流となって反応容器２０
８に流入する。このプラズマ流は、圧力１×１０-4Ｔｏ
ｒｒで、電子温度約６ｅＶ、電子密度約４×１０11ｃｍ
-3の値を持つ。圧力が上記値より小さくなると、電子温
度は約４０ｅＶとなる。
０-4Ｔｏｒｒとし、周波数２．４５ＧＨｚ、出力１〜３
ｋＷのマイクロ波をスリット付金属板１１３に印加す
る。他方、磁気コイル２１４により、スリット付金属板
１１３の中心部の磁界の強さが８７５ガウスとなるよう
に調整する。マイクロ波回路系と、発生するプラズマと
は、スタブチューナ１０７により整合させる。このよう
にすれば、電子サイクロトロン共鳴により、スリット付
金属板１１３周囲にプラズマが発生する。磁気コイル２
１４による磁界分布は、スリット付金属板１１３の位置
からプラズマ出口側の方向に沿って適当な勾配で減少す
る発散磁界となっているので、スリット付金属板１１３
で発生したプラズマはプラズマ流となって反応容器２０
８に流入する。このプラズマ流は、圧力１×１０-4Ｔｏ
ｒｒで、電子温度約６ｅＶ、電子密度約４×１０11ｃｍ
-3の値を持つ。圧力が上記値より小さくなると、電子温
度は約４０ｅＶとなる。
【００２１】本発明の装置を用いて、窒化シリコン薄膜
を形成した例にして説明する。直径６００ｍｍの試料２
１０を試料台２１１上に設置した。排気装置により反応
容器２０８内の真空度を約１０-8Ｔｏｒｒとし、内部の
不純物ガスを十分排気した後、第１のガス供給管２０５
からプラズマ生成室２０４にＮ2 ガスを、第２のガス供
給管２０６から環状ステンレス管２０７を介して反応容
器２０８にＳｉＨ4 ガスを、それぞれ５０ｃｃ／ｍｉｎ
の流量で供給した。ガス供給後の反応容器２０８内の圧
力は２×１０-4Ｔｏｒｒとなった。水冷管２１２に冷却
水２１３を導入し、プラズマ生成室２０４を十分冷却し
た。このような状態でプラズマ流を発生させ、試料２１
０表面に窒化シリコン膜を形成させた。本実施例では、
プラズマ電子密度は４×１０11ｃｍ-3、成膜速度は６〜
１０オングストローム／ｓｅｃであり、従来に比べて大
きな値が得られた。また、直径６００ｍｍの試料２１０
上での膜厚の分布は±７％以内であり、大面積に膜厚の
均一な薄膜を形成できた。
を形成した例にして説明する。直径６００ｍｍの試料２
１０を試料台２１１上に設置した。排気装置により反応
容器２０８内の真空度を約１０-8Ｔｏｒｒとし、内部の
不純物ガスを十分排気した後、第１のガス供給管２０５
からプラズマ生成室２０４にＮ2 ガスを、第２のガス供
給管２０６から環状ステンレス管２０７を介して反応容
器２０８にＳｉＨ4 ガスを、それぞれ５０ｃｃ／ｍｉｎ
の流量で供給した。ガス供給後の反応容器２０８内の圧
力は２×１０-4Ｔｏｒｒとなった。水冷管２１２に冷却
水２１３を導入し、プラズマ生成室２０４を十分冷却し
た。このような状態でプラズマ流を発生させ、試料２１
０表面に窒化シリコン膜を形成させた。本実施例では、
プラズマ電子密度は４×１０11ｃｍ-3、成膜速度は６〜
１０オングストローム／ｓｅｃであり、従来に比べて大
きな値が得られた。また、直径６００ｍｍの試料２１０
上での膜厚の分布は±７％以内であり、大面積に膜厚の
均一な薄膜を形成できた。
【００２２】なお、本装置は、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｔａ2 Ｏ5
、ＡｌＮ、ＣＢＮなどの金属化合物膜のスパッタ型膜
形成、並びにＭｏ、Ｗなどの薄膜エッチングなどにも適
用できる。
、ＡｌＮ、ＣＢＮなどの金属化合物膜のスパッタ型膜
形成、並びにＭｏ、Ｗなどの薄膜エッチングなどにも適
用できる。
【００２３】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の電子サイク
ロトロン共鳴プラズマＣＶＤ装置では、プラズマ生成室
内に２枚のスリット付金属板を対向して設置し、２枚の
スリット付金属板へのマイクロ波の供給点を対角の位置
に配置しているので、従来の装置に比べて均一性に優れ
たプラズマ流を発生できる。したがって、大面積の基板
に一様な厚みの薄膜を形成できる。
ロトロン共鳴プラズマＣＶＤ装置では、プラズマ生成室
内に２枚のスリット付金属板を対向して設置し、２枚の
スリット付金属板へのマイクロ波の供給点を対角の位置
に配置しているので、従来の装置に比べて均一性に優れ
たプラズマ流を発生できる。したがって、大面積の基板
に一様な厚みの薄膜を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における電子サイクロトロン共
鳴プラズマＣＶＤ装置の構成を示す図。
鳴プラズマＣＶＤ装置の構成を示す図。
【図２】（ａ）は同装置に用いられる２枚のスリット付
金属板の配置を示す斜視図、（ｂ）は２枚のスリット付
金属板により発生する電界強度分布を示す図。
金属板の配置を示す斜視図、（ｂ）は２枚のスリット付
金属板により発生する電界強度分布を示す図。
【図３】（ａ）は従来のスリット付金属板を示す平面
図、（ｂ）はこのスリット付金属板により発生する電界
強度分布を示す図。
図、（ｂ）はこのスリット付金属板により発生する電界
強度分布を示す図。
【図４】空洞室で発生するＴＥ10モードのマイクロ波の
定在波を示す図。
定在波を示す図。
【図５】従来の電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ
装置の構成を示す図。
装置の構成を示す図。
１００…マイクロ波発振器、１０１…マイクロ波分配
器、１０２…アイソレータ、１０３…導波管、１０４…
方向性結合器、１０５…マイクロ波電力計、１０６…位
相反転器、１０７…スタブチューナ、１０８…空洞室、
１０９…ボールアンテナ、１１０…同軸管、１１１…同
軸コネクタ、１１２…同軸管、１１３…スリット付金属
板、２０４…プラズマ生成室、２０５…第１のガス供給
管、２０６…第２のガス供給管、２０７…環状ステンレ
ス管、２０８…反応容器、２０９…プラズマ引出し窓、
２１０…試料、２１１…試料台、２１２…水冷管、２１
３…冷却水、２１４…磁気コイル。
器、１０２…アイソレータ、１０３…導波管、１０４…
方向性結合器、１０５…マイクロ波電力計、１０６…位
相反転器、１０７…スタブチューナ、１０８…空洞室、
１０９…ボールアンテナ、１１０…同軸管、１１１…同
軸コネクタ、１１２…同軸管、１１３…スリット付金属
板、２０４…プラズマ生成室、２０５…第１のガス供給
管、２０６…第２のガス供給管、２０７…環状ステンレ
ス管、２０８…反応容器、２０９…プラズマ引出し窓、
２１０…試料、２１１…試料台、２１２…水冷管、２１
３…冷却水、２１４…磁気コイル。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｈ 1/18 Ｇ０１Ｎ 24/14 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 C23C 16/50 G01R 33/64 H01L 21/31 H01L 21/316 H05H 1/18
Claims (1)
- 【請求項１】 マイクロ波発振器で発生したマイクロ波
を、マイクロ波分配器、アイソレータ、スタブチューナ
を介して導波管中を伝播させて空洞室に導入し、さらに
ボールアンテナ、同軸管、同軸コネクタを介してプラズ
マ生成室内のスリット付金属板に供給してプラズマを発
生させ、磁気コイルで磁界を発生させて電子サイクロト
ロン共鳴を起こし、これにより反応容器内で反応ガスを
解離させて生成物を堆積させる電子サイクロトロン共鳴
プラズマＣＶＤ装置において、プラズマ生成室内に２枚
のスリット付金属板を対向して設置し、２枚のスリット
付金属板へのマイクロ波の供給点を対角の位置に配置し
たことを特徴とする電子サイクロトロン共鳴プラズマＣ
ＶＤ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3241195A JP3021117B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 電子サイクロトロン共鳴プラズマｃｄｖ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3241195A JP3021117B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 電子サイクロトロン共鳴プラズマｃｄｖ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582449A JPH0582449A (ja) | 1993-04-02 |
| JP3021117B2 true JP3021117B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=17070626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3241195A Expired - Lifetime JP3021117B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 電子サイクロトロン共鳴プラズマｃｄｖ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3021117B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100230356B1 (ko) * | 1995-12-22 | 1999-11-15 | 윤종용 | 공동 방식 전자 싸이크로트론 공명 화학기상 증착 장비 및 이를 사용한 박막 형성 방법 |
| US7164095B2 (en) | 2004-07-07 | 2007-01-16 | Noritsu Koki Co., Ltd. | Microwave plasma nozzle with enhanced plume stability and heating efficiency |
| US7806077B2 (en) | 2004-07-30 | 2010-10-05 | Amarante Technologies, Inc. | Plasma nozzle array for providing uniform scalable microwave plasma generation |
| US7189939B2 (en) | 2004-09-01 | 2007-03-13 | Noritsu Koki Co., Ltd. | Portable microwave plasma discharge unit |
| US7271363B2 (en) | 2004-09-01 | 2007-09-18 | Noritsu Koki Co., Ltd. | Portable microwave plasma systems including a supply line for gas and microwaves |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP3241195A patent/JP3021117B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0582449A (ja) | 1993-04-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991130 |