JPH01205533A

JPH01205533A - プラズマ付着装置

Info

Publication number: JPH01205533A
Application number: JP3154388A
Authority: JP
Inventors: Shigenobu Okada; 繁信岡田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1989-08-17
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: JPH07118464B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、プラズマ付着装置に関し、特に半導体集積
回路等における眉間絶縁膜や保護膜（ＳｉＮＸ膜やＳｉ
Ｏ□膜）の成膜に使用されるＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
　Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ　：電子サ
イクロトロン共鳴）プラズマＣＶＤ法置に関するもので
ある。

〔従来の技術］前記のような半導体集積回路の絶縁膜等を成膜する方法
としては、従来よりプラズマＣＶＤ法が採用されている
。このプラズマＣＶＤ法は、例えば、反応室の載置台上
に基板を載置するとともに、この基板に対向して平行平
板電極を設け、該電極に高周波を印加してグロー放電を
起こさせ、これにより反応ガスを励起して基板を低温に
保ったまま反応を生じさせ、成膜を行うものである。

ところで最近、プラズマＣＶＤ法の一種として、ＥＣＲ
プラズマＣＶＤ法が開発され、既に実用に供されている
。このＥＣＲプラズマＣＶＤ法は、ＥＣＲイオン源と発
散磁界を組み合わせて成膜を行うものであり、通常のプ
ラズマＣＶＤ法では得られない特徴、即ち、より低温で
成膜することができ、成膜測度が高速であるといったよ
うな種々の特徴を有するものである。

以下、二〇Ｅ　ＣＲプラズマＣＶＤ法について簡単に説
明すると、装置の構成としては、主に、プラズマ室内の
ためのプラズマ室、このプラズマ室の周囲に配置された
磁気回路としての電磁コイル。

及び基板が収納される反応室からなっている。そして、
プラズマ室内にプラズマ発生用のガス及びマイクロ波を
導入するとともに、このプラズマ室内に、前記電磁コイ
ルにより前記導入されるマイクロ波に対して電子サイク
ロトロン共鳴条件を満たす磁界を形成し、低ガス圧下に
おいて高密度のプラズマを形成する。また、前記磁界は
発散磁界となっており、プラズマ室内で発生したプラズ
マをこの発散磁界に沿って反応室に導き、ここで反応ガ
スと反応させて、基板」−に絶縁膜等の薄膜を形成する
。

〔発明が解決しようとする課題〕

このようなＥＣＲプラズマＣＶＤ法は、前述のように、
低温で成膜できること及び成膜速度が高速であること等
の利点を有するものである。ところが、成膜可能な基板
面積及びその均一性という点から見ると、従来の通常の
プラズマＣＶＤ装置が、８００Ｘ８００〜１０１０００
Ｘ１０００の大きさの基板への膜形成が可能であり、ま
た均一性は前記範囲で±５％という値であるのに対し、
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置では、４〜８インチ（１００
〜２００ｍｍ）程度で、また膜厚の均一性も、６インチ
の範囲で±５％程度であり、基板の犬面積化、膜厚の均
一性という点で問題がある。

そこで、従来のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置自体をそのま
ま大型化することも考えられるが、このようにすると、
プラズマ室内に構成されるモードが所定のモードとなっ
て均一のプラズマが発生ずるか否かといった問題や、ま
たプラズマ室内で電子サイクロトロン共鳴条件を満たす
磁界を発生させるためには、電磁コイルも当然大型化し
、磁束分布の均一性や重量の問題があり、単純に装置を
大型化することによって前記大面積化、均一性を実現す
ることは困難であると思われる。さらに装置の大型化に
より、ラジカルな、即ち等方的な分子も増加し、このよ
うな分子が基板に付着して良質な膜形成が行えないとい
う問題がある。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、確実に
しかも容易に大面積の基板に均一に膜付りを行うことの
できるプラズマ付着装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係るプラズマ付着装置は、ＥＣＲプラズマＣ
ＶＤ装置において、プラズマ室を複数個設けるとともに
、前記複数のプラズマ室と基板との間の基板近傍に、そ
の中央部に開口を有する防着カバーを設け、前記基板を
移動させながら前記防着カバーの開口を介して膜形成を
行うようにしたものである。

〔作用］この発明においてＧＪ、通常のＥＣＲプラズマＣＶＤ法
の操作により、複数のプラズマ室内にプラズマを発生さ
せ、これらを発散磁界により引き出して反応室内に導入
し、各プラズマ流に沿って反応物質を基板上に到達させ
る。従って広い面積にわたってプラズマ流が照射される
こととなり、大面積の基板に膜形成が可能となる。しか
も、基板を移動させるとともに、この基板近傍に開口を
有する防着カバーを設置しているから、この防着カバー
の開口を介して均一なプラズマ流のみが移動する基板の
全面に照射されることとなり、大面積にわたって均一な
膜形成が行われる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例によるプラズマ付着装置の断
面構成図であり、図において、１１．１２はそれぞれ空
洞共振器となるように構成されたプラズマ室であり、図
示していないが、マイクロ波導入窓、マイクロ波引き出
し窓等が設けられている。また、このプラズマ室１１．
１２のそれぞれにはプラズマ発生用のガスを導入するた
めのガス導入口１１ａ、１２ａが設けられるとともに、
マイクロ波導入のための矩形導波管２１．２２が接続さ
れている。この矩形導波管２１．２２は゛Ｆ分岐２０を
介して図示しないマイクロ波源に接続されている。なお
マイクロ波源としては、ここでは周波数２．　４５　Ｇ
Ｈｚのマグネトロンを用いる。

前記各プラズマ室１１．１．２の周囲には磁気回路とし
ての電磁コイル３及び３ａが配設されており、この電磁
コイル３及び３ａによる磁界の強度は、マイクロ波によ
る電子ザイクｏ　ｌ−ロン共鳴の条件が前記両プラズマ
室１１．，１２の内部で成立するように決定される。こ
こで、前記周波数２゜４５　ＧＨｚのマイクロ波に対し
て電子サイクロＩ・ロン共鳴を起こすだめの磁束密度は
、８７５ガウスである。また、この電磁コイル３及び３
ａによって発生ずる磁界は、上方に向けて発散する発散
磁界となる。

また、前記プラズマ室１１．１２の上方には、反応室４
が設けられており、この反応室４内には、前記プラズマ
室１１．１２に対向して基板５が配設されている。基板
５は図示しない基板ホルダに保持され、図中左右方向に
往復動可能となっている。前記基板５の下方には、該基
板５に近接して防着カバー６が設りられ、該防着カバー
６の中央部には、開口部６ａが形成されている。即ち、
この開口部６ａは、第２図の平面図に示すように、基板
５に対して均一なプラズマ流Ｐが照射される領域に対応
して形成されている。さらにこの反応室４内には、前記
各プラズマ室１１．１２のプラズマ引き出しＬコに対向
して、シャンク７１．７２が開閉可能に設けられている
。なお、８はごの反応室４内に反応ガスを導入するため
のガス導入Ｉコであり、図示していないが、排気系もこ
の反応室４に接続されている。

次に作用について説明する。

まず、各プラズマ室１１．１２内に、ガス導入口１１ａ
、１２ａから、例えば０２．Ｎ２等の同流量のガスを導
入する。そしてプラズマ室１１゜１２の周囲に設けられ
た電磁コイル３及び３ａに通電して、各プラズマ室１１
．１２の磁束密度が８７５ガウスになるようにする。次
にＴ分岐２０及び各導波管２１．２２を介して、各プラ
ズマ室１１．１．２に１：１の割合で周波数２．　４５
　Ｇ１１ｚのマイクロ波を導入する。このような条件に
より、８７５ガウスの磁場により回転する電子の周波数
と、マイクロ波の周波数２．　４５　Ｇ１１ｚとが一致
し、電子サイクロ１−ロン共鳴を起こす。従って電子は
マイクロ波から効率よくエネルギを吸収し、低ガス圧に
て高密度のプラズマが発生されることとなる。そしてこ
のプラズマは、前記電磁コイル３及び３ａによって形成
される発散磁界の磁力線に沿って引き出され、図中破線
で示すような２つの対称なプラズマ流Ｐとなる。

そして反応室４に、例えば５ｉＨａ等の反応ガスを導入
し、外部から観察してプラズマ流が安定したら、各シャ
ッタ７１．７２を開放する。前記のようにして反応室４
内に引き出されたプラズマは前記反応ガスと反応し、こ
の反応物質は前記発散磁界の方向に加速され、基板５上
に到達してＳｊ酸化膜や３１窒化膜が堆積される。ここ
で、基板５の表面は防着カバー６により覆われており、
従って前記反応物質は防着カバー６の開口部６ａを通し
てのみ基板５に付着することとなる。この開口部６ａは
、前述のように、基板５に対して常にプラズマ流が均一
に照射される部分に対応して形成されている。なお、１
回の搬送で所定の膜厚を膜付けするには、基板５の搬送
をゆっくり行う必要があるが、このためラジカルによる
基板５への膜付けによって膜質低下をきたす。従って、
基板５は、ラジカルによる膜生成が無視できる速度で往
復運動しており（図中左右方向）、これにより、基板５
表面全体に膜質低下をきたすことなく膜が均一に付着す
ることとなる。

このような本実施例では、プラズマ室を２つ設け、これ
らのプラズマ室からのプラズマ流を利用して膜形成を行
うので、大面積の基板にプラズマ流を照射することがで
き、しかも基板を移動させるとともに、該基板近傍に防
着カバーを設けて、常に均一なプラズマ流が照射される
部分でのみ膜形成を行うので、広い範囲にわたって均一
な膜を形成することができる。

また、プラズマ流は下方から上方に向かう流れとなって
おり、基板はプラズマ室の上方に設けられているので、
防着カバー等に付着したｉｆ（積物が基板上に落下する
ようなことはなく、良質の膜形成を行うことができる。

さらに、基板を上方に設ｉＪているので、インラインで
連続成膜する際、プラズマ室と反応室とを横方向に配設
した横型の装置に比較して基板の搬送が容易となる。

さらに、各プラズマ室１１．１２にマイクロ波を導入す
る際、Ｔ分岐２０を使用しているので、同じエネルギを
各プラズマ室１１．１２に導入することができ、マイク
ロ波電源１つで、両プラズマ室１１．１２から同密度の
プラズマ流を導出することが可能となり、膜形成をより
均一なものとすることが可能となる。

なお、前記実施例ではプラズマ室を２つ設けた場合を示
したが、ごのプラズマ室の数は２つに限定されるもので
はなく、要求される大きさに応して任意に決定すればよ
い。

また、前記実施例ではプラズマ室を反応室の下方に設置
したが、反応室の横に設置することも、また上方に設置
することも可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、Ｔ”、　ＣＲプラズ
マＣＶ　ｌ）装置において、プラズマ室を複数設けると
ともに、基板近傍に、開口部を存する防着カバーを設け
、基板を往復動させて前記複数のプラズマ室からのプラ
ズマ流を利用して膜形成を行うようにしたので、前記防
着カバーの開口を介して、広い面積にわたって常に均一
なプラズマ流のみが基板の全面に照射されることとなり
、大面積にわたって均一な膜形成を行うことができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるプラズマイ」着装置の
断面構成図、第２図はその一部平面図である。１１．１２・・・プラズマ室、２０・・・Ｔ分岐、２１
゜２２・・・導波管、３，３ａ・・・電磁コイル、４・
・・反応室、５・・・基板、６・・・防着カバー、６ａ
・・・開口部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マイクロ波及びプラズマ発生用のガスが導入され
、その内部にプラズマを発生するためのプラズマ室と、
反応ガスが導入され、成膜すべき基板が収容された反応
室と、前記プラズマ室の周囲に配設された磁気回路とを
備え、前記磁気回路により、前記プラズマ室内に電子サ
イクロトロン共鳴条件を満たす磁界を形成してプラズマ
を発生させるとともに、このプラズマ流を引き出して前
記基板上に照射するようにしたプラズマ付着装置におい
て、前記磁気回路に囲まれるプラズマ室が複数個設けら
れるとともに、前記反応室内の基板が移動可能に設けら
れ、前記プラズマ室と基板との間の基板近傍に、開口部
を有する防着カバーが設けられていることを特徴とする
プラズマ付着装置。