JPH02159017A - 薄膜の形成装置 - Google Patents
薄膜の形成装置Info
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- JPH02159017A JPH02159017A JP31402788A JP31402788A JPH02159017A JP H02159017 A JPH02159017 A JP H02159017A JP 31402788 A JP31402788 A JP 31402788A JP 31402788 A JP31402788 A JP 31402788A JP H02159017 A JPH02159017 A JP H02159017A
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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。
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
本発明は半導体産業等に用いられる薄膜の形成装置に関
するものである。
するものである。
従来の技術
従来、半導体産業に用いられる薄膜の形成技術の一つと
して化学的気相堆積（以下ではＣＶＤと記す）法がある
。と（に基板温度が数百度程度の低温における膜形成に
おいてＣＶＤ法は有効であり、例えば原料ガスの分解に
プラズマを用いるプラズマＣＶＤや、光を用いる光ＣＶ
Ｄ等が利用されている。
して化学的気相堆積（以下ではＣＶＤと記す）法がある
。と（に基板温度が数百度程度の低温における膜形成に
おいてＣＶＤ法は有効であり、例えば原料ガスの分解に
プラズマを用いるプラズマＣＶＤや、光を用いる光ＣＶ
Ｄ等が利用されている。
発明が解決しようとする課題
しかし、かかる構成のＣＶＤ法では原料ガスが気相中に
おいて分解され、それらが同じく気相中において反応す
ることによって多数のパーティクルが発生する。これら
パーティクルは形成薄膜中に取り込まれることで突起が
生じたり、欠落によるピンホールの発生や、パーティク
ルやその周辺の膜質変化等により薄膜の性質を著しく低
下させる。また気相での反応が生じるために均一性が低
下するといった問題がある。
おいて分解され、それらが同じく気相中において反応す
ることによって多数のパーティクルが発生する。これら
パーティクルは形成薄膜中に取り込まれることで突起が
生じたり、欠落によるピンホールの発生や、パーティク
ルやその周辺の膜質変化等により薄膜の性質を著しく低
下させる。また気相での反応が生じるために均一性が低
下するといった問題がある。
本発明は、上述の問題点に鑑みて試されたもので、気相
中での反応を低く抑えることで、パーティクルの発生を
防ぎ、均一性の向上を図った薄膜の形成装置を提供する
ことを目的とする。
中での反応を低く抑えることで、パーティクルの発生を
防ぎ、均一性の向上を図った薄膜の形成装置を提供する
ことを目的とする。
課題を解決するための手段
本発明は上述の問題点を解決するため、冷却した基板に
沿って原料ガスを移動させながら噴射し、プラズマ源に
て生成したイオン種、活性種またはそれらの混合ガスを
照射するか、または光を照射することにより薄膜を形成
する装置溝酸を備えたものである。
沿って原料ガスを移動させながら噴射し、プラズマ源に
て生成したイオン種、活性種またはそれらの混合ガスを
照射するか、または光を照射することにより薄膜を形成
する装置溝酸を備えたものである。
作用
本発明は上述の構成によって、冷却された基板に吸着す
る原料ガスの到達と吸着を容易にし、かつ反応をさせる
ためのプラズマ励起種もしくは光エネルギーの照射が連
続的に行われる。このことによって、基板上においては
到達→吸着→反応→到達→吸着→反応を順次繰り返すこ
ととなり、薄膜の形成過程が基板での表面反応が主とな
るために、パーティクルの少ない膜形成と、ノズルをス
キャンすることによって形成膜の均一性の向上が可能と
なる。
る原料ガスの到達と吸着を容易にし、かつ反応をさせる
ためのプラズマ励起種もしくは光エネルギーの照射が連
続的に行われる。このことによって、基板上においては
到達→吸着→反応→到達→吸着→反応を順次繰り返すこ
ととなり、薄膜の形成過程が基板での表面反応が主とな
るために、パーティクルの少ない膜形成と、ノズルをス
キャンすることによって形成膜の均一性の向上が可能と
なる。
実施例
（実施例１）
第１図は本発明の一実施例における電子サイクロトロン
共鳴（以下ＥＣＲと記す）によるプラズマを用いた薄膜
の形成装置の概略図である。第１図において、基板１１
は冷凍機ユニット１２ａにて冷却された基板ホルダー１
２ｂ上に設置されている。原料ガスを噴射するノズル１
３ａは回転・ピストン運動変換機構１４により、基板１
１に対向して移動操作を行うことができ、一端は外部よ
りガスを供給するための導入口１３ｂにフレキシブルな
パイプで接続している。基板１１等が設置されている反
応室１５は排気口１６を介して真空ポンプにより排気さ
れ、またその一部は開口してプラズマ室１７が接続され
ている。プラズマ室１７は、周囲に磁界印可を行うため
の磁界コイル１８が設けられており、プラズマ生成のた
めのガス導入口１９を仔し、マイクロ波源２０によるマ
イタル波を導波管２１を介して導入することがｐきる。
共鳴（以下ＥＣＲと記す）によるプラズマを用いた薄膜
の形成装置の概略図である。第１図において、基板１１
は冷凍機ユニット１２ａにて冷却された基板ホルダー１
２ｂ上に設置されている。原料ガスを噴射するノズル１
３ａは回転・ピストン運動変換機構１４により、基板１
１に対向して移動操作を行うことができ、一端は外部よ
りガスを供給するための導入口１３ｂにフレキシブルな
パイプで接続している。基板１１等が設置されている反
応室１５は排気口１６を介して真空ポンプにより排気さ
れ、またその一部は開口してプラズマ室１７が接続され
ている。プラズマ室１７は、周囲に磁界印可を行うため
の磁界コイル１８が設けられており、プラズマ生成のた
めのガス導入口１９を仔し、マイクロ波源２０によるマ
イタル波を導波管２１を介して導入することがｐきる。
この装置において、例えば真空度１０伺パスカル（以下
Ｐａと記す）台で、８７５ガウスの磁界のもとに２．４
５ギガヘルツのマイクロ波ヲ導入するとプラズマ室１７
にはＥＣＲによる高密度プラズマが発生し、磁界コイル
１８の発散磁界に沿って反応室１５にイオン種が導かれ
る。
Ｐａと記す）台で、８７５ガウスの磁界のもとに２．４
５ギガヘルツのマイクロ波ヲ導入するとプラズマ室１７
にはＥＣＲによる高密度プラズマが発生し、磁界コイル
１８の発散磁界に沿って反応室１５にイオン種が導かれ
る。
第１図（ｂ）にはノズル１３ａを基板表面に沿って移動
させるための回転・ピストン運動変換機構の簡単な概略
図を示す。同図においてノズル１３ａにはガスの噴出口
１３ｃが基板に対向して開けられている。また、回転・
ピストン運動変換機構は反応室外部のモーターによる回
転を反応室内部の円板１４ａに伝達される。円板Ｌ４ａ
の外周部に軸１４ｂが接続されており、さらに軸１４ｂ
には軸１４ｃが軸受け１４ｄを通して接続されており、
この接続部の他端はノズル１３ａが取り付けられている
。このような構成により、外部モーターの回転運動をピ
ストン運動に変換することができる。
させるための回転・ピストン運動変換機構の簡単な概略
図を示す。同図においてノズル１３ａにはガスの噴出口
１３ｃが基板に対向して開けられている。また、回転・
ピストン運動変換機構は反応室外部のモーターによる回
転を反応室内部の円板１４ａに伝達される。円板Ｌ４ａ
の外周部に軸１４ｂが接続されており、さらに軸１４ｂ
には軸１４ｃが軸受け１４ｄを通して接続されており、
この接続部の他端はノズル１３ａが取り付けられている
。このような構成により、外部モーターの回転運動をピ
ストン運動に変換することができる。
この装置を用いた５ｉ０２膜の形成について述べる。ま
ず基板温度は冷却機構により一７０℃に設定されている
。この状態で原料ガスの導入口よりＳｉＨ４ガスを毎分
当り５ＣＣ（５ｓｅｃｍと記す）の流■１で基板とほぼ
水平にノズルを移動させながら基板表面に噴射し、プラ
ズマ室のガス導入口からはＡｒと０２の流量を各々ｌｏ
ｓｃｃｍとした混合ガスを導入し、真空度０．４Ｐａで
ＥＣＲプラズマを発生させてＳｉＯ２膜の形成を行った
。上記条件にて直径６インチの単結晶Ｓｉ基板」二に０
． ５μｍ厚のＳ ｉ ０２膜を形成し、外縁より０．
５インチ内側の直径５インチの部分のパーティクル数
を、レーザー光を照射してその乱反射より０．２μｍ以
上のサイズのパーティクル数が測定できるパーティクル
測定器で求めた。またエリプソメトリにより同じ直径５
インチの部分の膜厚の均一性も求めた。この結果を表１
に示す。
ず基板温度は冷却機構により一７０℃に設定されている
。この状態で原料ガスの導入口よりＳｉＨ４ガスを毎分
当り５ＣＣ（５ｓｅｃｍと記す）の流■１で基板とほぼ
水平にノズルを移動させながら基板表面に噴射し、プラ
ズマ室のガス導入口からはＡｒと０２の流量を各々ｌｏ
ｓｃｃｍとした混合ガスを導入し、真空度０．４Ｐａで
ＥＣＲプラズマを発生させてＳｉＯ２膜の形成を行った
。上記条件にて直径６インチの単結晶Ｓｉ基板」二に０
． ５μｍ厚のＳ ｉ ０２膜を形成し、外縁より０．
５インチ内側の直径５インチの部分のパーティクル数
を、レーザー光を照射してその乱反射より０．２μｍ以
上のサイズのパーティクル数が測定できるパーティクル
測定器で求めた。またエリプソメトリにより同じ直径５
インチの部分の膜厚の均一性も求めた。この結果を表１
に示す。
比較のために基板温度が室温の場合と、ノズルの移動が
ない例として第１図（ａ）に示すノズル１３ａを外して
原料ガス導入口１３ｂだけの場合の結果も示す。
ない例として第１図（ａ）に示すノズル１３ａを外して
原料ガス導入口１３ｂだけの場合の結果も示す。
表１から明らかなように本発明によればパーティクルの
少ない、膜厚の均一性のよい、膜形成が可能となる。
少ない、膜厚の均一性のよい、膜形成が可能となる。
表１
つぎに電気的な評価として膜の耐圧を測定した。
第２図に測定試料の断面構造を示す。１００ｃｍの比抵
抗のＰ形単結晶Ｓｉ基板１１上に前記３方法にて１１０
０ｎ厚の５ｉｆ２膜３２を形成し、この上に２％Ｓｉ含
有ＡＩ電極３３を４００μｍ角の大きさで形成し、基板
１１と電極３３に電源３４にて電界を印可したときのリ
ーク電流を電流計３５にて測定した。この電圧−リーク
電流特性の例を第３図に示す。大別して２つの傾向が観
察される。同図において３６の特性のように印可電圧が
６０〜９０Ｖで急激にリーク電流が増大する第１のタイ
プと数Ｖから数十Ｖで２桁以上の電流が流れる３７の第
２のタイプである。第２のタイプが膜質の不良である。
抗のＰ形単結晶Ｓｉ基板１１上に前記３方法にて１１０
０ｎ厚の５ｉｆ２膜３２を形成し、この上に２％Ｓｉ含
有ＡＩ電極３３を４００μｍ角の大きさで形成し、基板
１１と電極３３に電源３４にて電界を印可したときのリ
ーク電流を電流計３５にて測定した。この電圧−リーク
電流特性の例を第３図に示す。大別して２つの傾向が観
察される。同図において３６の特性のように印可電圧が
６０〜９０Ｖで急激にリーク電流が増大する第１のタイ
プと数Ｖから数十Ｖで２桁以上の電流が流れる３７の第
２のタイプである。第２のタイプが膜質の不良である。
１つの基板内の１００カ所をａｌ１１定し、第４図に示
す不良率を求めた。同図から明らかなように本発明によ
る形成装置での膜質は良好なことが判る。
す不良率を求めた。同図から明らかなように本発明によ
る形成装置での膜質は良好なことが判る。
以上のように本発明による薄膜の形成装置を用いるとパ
ーティクルの少ない、均一性のよい、膜質の良好な薄膜
の堆積が可能となる。
ーティクルの少ない、均一性のよい、膜質の良好な薄膜
の堆積が可能となる。
なお本実施例では原料ガスとして蒸気圧の高いＳ：Ｈａ
ガスのために基板の冷却温度がマイナス以下であったが
、蒸気圧の低いテトラエチルオキシンランやトリメチル
アルミニウム等の場合は基板の冷却温度が１００°Ｃ程
度以下であれば本実施例と同様の効果がある。また、本
実施例ではＥＣＲプラズマ諒を用いたが例えば１３．５
６メガヘルツや５００キロヘルツの高周波による誘導結
合型のプラズマ源でもよく、さらには集束したイオンビ
ームによる局所的な照射であっても何ら問題はない。
ガスのために基板の冷却温度がマイナス以下であったが
、蒸気圧の低いテトラエチルオキシンランやトリメチル
アルミニウム等の場合は基板の冷却温度が１００°Ｃ程
度以下であれば本実施例と同様の効果がある。また、本
実施例ではＥＣＲプラズマ諒を用いたが例えば１３．５
６メガヘルツや５００キロヘルツの高周波による誘導結
合型のプラズマ源でもよく、さらには集束したイオンビ
ームによる局所的な照射であっても何ら問題はない。
（実施例２）
第５図は本発明における他の実施例における薄膜の形成
装置の概略図である。同図において、基板１１は冷凍機
ユニッ）１２ａにて冷却された基板ホルダー１２ｂ上に
設置されている。原料ガスを噴射するノズル１３ａは回
転・ピストン運動変換機構１４により、基板１１に対向
して移動操作を行うことができ、一端は外部より、ガス
を供給するための導入口１３ｂに接続している。基板１
１等が設置されている反応室１５は排気口１６を介して
真空ポンプにより排気され、またその上部は開口してお
り、合成石英窓２２を介して低圧水銀ランプ光が基板１
１に照射できる構造となっている。また窓２２のすぐ近
くには窓の曇りを防止するために流すパージガス導入口
２４が設けられている。
装置の概略図である。同図において、基板１１は冷凍機
ユニッ）１２ａにて冷却された基板ホルダー１２ｂ上に
設置されている。原料ガスを噴射するノズル１３ａは回
転・ピストン運動変換機構１４により、基板１１に対向
して移動操作を行うことができ、一端は外部より、ガス
を供給するための導入口１３ｂに接続している。基板１
１等が設置されている反応室１５は排気口１６を介して
真空ポンプにより排気され、またその上部は開口してお
り、合成石英窓２２を介して低圧水銀ランプ光が基板１
１に照射できる構造となっている。また窓２２のすぐ近
くには窓の曇りを防止するために流すパージガス導入口
２４が設けられている。
本装置を用いて基板１１の温度を冷却機ユニット１２ａ
にて一７０℃に設定して原料ガスにＳｉ２ Ｈｅを３ｓ
ｅｃｍ原料ガス導入口より導入し、Ａｒを１０１０５ｅ
パージガス導入口２４から流し、低圧水銀ランプ光を照
射して０． １μｍ厚のＳｉ薄膜の形成を行なった。こ
のときのパーティクル数は実施例１と同様に数百側のレ
ベルであり、均一性は±３％であり、良好な薄膜の形成
が行えた。
にて一７０℃に設定して原料ガスにＳｉ２ Ｈｅを３ｓ
ｅｃｍ原料ガス導入口より導入し、Ａｒを１０１０５ｅ
パージガス導入口２４から流し、低圧水銀ランプ光を照
射して０． １μｍ厚のＳｉ薄膜の形成を行なった。こ
のときのパーティクル数は実施例１と同様に数百側のレ
ベルであり、均一性は±３％であり、良好な薄膜の形成
が行えた。
なお本実施例では光として低圧水銀ランプを用いたが例
えばＡｒＦのエキシマレーザやＣ０２レーザ等のレーザ
ビーム光を照射することによる薄膜形成であっても何ら
問題はない。
えばＡｒＦのエキシマレーザやＣ０２レーザ等のレーザ
ビーム光を照射することによる薄膜形成であっても何ら
問題はない。
発明の効果
以上の説明から明らかなように、本発明は、冷却した基
板に原料ガスを移動させながら噴射し、プラズマ源にて
生成したイオン種、活性種またはそれらの混合ガスを照
射するか、または光を照射することによって、冷却され
た基板に吸着する原料ガスの到達と吸着を容易にし、か
つ反応をさせルタめのプラズマ励起種もしくは光エネル
ギーの照射が連続的に行われる中で、基板上において到
達→吸着→反応→到達→吸着→反応を順次繰り返すこと
となり、薄膜の形成過程が基板での表面反応が主となる
ために、パーティクルの少ない膜形成と、ノズルをスキ
ャンすることによって形成膜の均一性が向上するという
効果を有するものである。
板に原料ガスを移動させながら噴射し、プラズマ源にて
生成したイオン種、活性種またはそれらの混合ガスを照
射するか、または光を照射することによって、冷却され
た基板に吸着する原料ガスの到達と吸着を容易にし、か
つ反応をさせルタめのプラズマ励起種もしくは光エネル
ギーの照射が連続的に行われる中で、基板上において到
達→吸着→反応→到達→吸着→反応を順次繰り返すこと
となり、薄膜の形成過程が基板での表面反応が主となる
ために、パーティクルの少ない膜形成と、ノズルをスキ
ャンすることによって形成膜の均一性が向上するという
効果を有するものである。
第１図（ａ）、 （ｂ）は本発明の１実施例における
電子サイクロトロン共鳴によるプラズマを用いた薄膜の
形成装置の概略図お劣び同装置の回転・ピストン運動変
換機構の概略図、第２図は測定試料の断面構造図、第３
図は電圧−リーク電流特性図、第４図は同装置を用いた
膜の不良率の度数特性図、第５図は他の実施例における
薄膜の形成装置の概略図である。 １１・・・・・・基板、１２ａ・・・・・・冷凍機ユニ
ット、１２ｂ・・・・・・基板ホルダー １３ａ・・・
・・・ノズル、１４・・・・・・回転・ピストン運動変
換機構、１７・・・・・・プラズマ室。 代理人の氏名 弁理士 栗野重孝 はか１名第１図 （α） 第 図 第 図 邸し初電−と （Ｖ）
電子サイクロトロン共鳴によるプラズマを用いた薄膜の
形成装置の概略図お劣び同装置の回転・ピストン運動変
換機構の概略図、第２図は測定試料の断面構造図、第３
図は電圧−リーク電流特性図、第４図は同装置を用いた
膜の不良率の度数特性図、第５図は他の実施例における
薄膜の形成装置の概略図である。 １１・・・・・・基板、１２ａ・・・・・・冷凍機ユニ
ット、１２ｂ・・・・・・基板ホルダー １３ａ・・・
・・・ノズル、１４・・・・・・回転・ピストン運動変
換機構、１７・・・・・・プラズマ室。 代理人の氏名 弁理士 栗野重孝 はか１名第１図 （α） 第 図 第 図 邸し初電−と （Ｖ）
Claims (2)
- （１）冷却機構を有する基板ホルダー上に設けられた基
板に沿って移動しつつ該基板に対して第一のガスが噴射
するノズルを有し、プラズマ源により生成したイオン種
、活性種またはそれらの混合よりなる第二のガスが前記
基板に照射する機構を有してなる薄膜の形成装置。 - （２）冷却機構を有する基板ホルダー上に設けられた基
板に沿って移動しつつ該基板に対して原料ガスが導入さ
れるノズルを有し、該基板に光を照射する機構を有して
なる薄膜の形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31402788A JPH02159017A (ja) | 1988-12-13 | 1988-12-13 | 薄膜の形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31402788A JPH02159017A (ja) | 1988-12-13 | 1988-12-13 | 薄膜の形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02159017A true JPH02159017A (ja) | 1990-06-19 |
Family
ID=18048330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31402788A Pending JPH02159017A (ja) | 1988-12-13 | 1988-12-13 | 薄膜の形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02159017A (ja) |
-
1988
- 1988-12-13 JP JP31402788A patent/JPH02159017A/ja active Pending
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