JPH02236283A - 薄膜形成装置および薄膜形成方法 - Google Patents

薄膜形成装置および薄膜形成方法

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JPH02236283A
JPH02236283A JP5848589A JP5848589A JPH02236283A JP H02236283 A JPH02236283 A JP H02236283A JP 5848589 A JP5848589 A JP 5848589A JP 5848589 A JP5848589 A JP 5848589A JP H02236283 A JPH02236283 A JP H02236283A
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Takahiro Nakahigashi
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装!の製造などで好適に実施される
薄膜形成装置および薄膜形成方法に関するものである. 〔従来の技術〕 典型的な先行技術は第4図に示されている.真空ボンプ
lにより真空俳気された真空チャンバ2内には、ヒータ
3によって加熱された基板ホルダ4が配置されており、
この基板ホルダ4の表面に成膜を施すべき基板5が固定
されている.基板ホルダ4に対向して、表面にマルチホ
ール6を形成した高周波電穫7が配設されており、この
高周波電極7には、高周波電a8から整合回路9を介し
て高周波電圧が印加される.成膜のための反応ガスは、
ガス供給源lOからマスフローコントローラ11および
弁l2を介してガス導入口l3に導かれ、このガス導入
口l3から高周波電掻7内に形成したガス導入路l4を
介して前記マルチホール6から真空チャンバ2内に供給
される。反応ガスの流量は前記マスフローコントローラ
11により制御することができる.15は絶縁体であっ
て、高周波電極7と、高周波電極を兼ねる前記基板ホル
ダ4との間を絶縁している。
高周波電極7と基板ホルダ4との間に印加される高周波
は、マルチホール6から真空チャンバ2内に導かれた反
応ガスを放電させてプラズマを生成させる.このプラズ
マ中のガスイオンなどの気相化学反応により、基板5の
表面への成膜が行われる。
〔発明が解決しようとする課題] 上述のような先行技術では、基板5の表面に対する成膜
が行われるとともに、高周波電極7の表面にも膜が堆積
される.これによって、マルチホール6に目づまりが生
じ、このため反応ガスの供給が良好に行われなくなり、
反応ガスの流量などを適正に制御することができなくな
るおそれかある. また、真空チャンバ2の内壁面は大部分がプラズマにさ
らされることになり、したがってこの内壁面にも膜が形
成され、この内壁面の膜が剥離して基板5上に運ばれる
ことにより、この基板5の表面に多量のパーティクルが
生じるという問題もある. この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、成膜が
格段に良好に行われるようにした薄膜形成装置および薄
膜形成方法を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
この発明のFjlWi形成装置は、基板ホルダと高周波
電極との間の空間を、前記基板ホルダおよび高周波電極
とともに包囲するガスカップと、前記高周波電極の側部
から前記包囲された空間に反応ガスを導入するガスノズ
ルと、 前記高周波電極およびガスカップを冷却する冷却手段と
を備えたことを特徴とする。
また、この発明の薄膜形成方法は、上記薄膜形成装置に
おいて基板を加熱するための加熱手段を設け、full
4形成開始直後にはこの加熱手段による基板加熱のみを
行って前記基板表面における反応ガスの熱反応により成
膜を行い、その後は前記加熱手段による基板加熱と前記
高周波電圧の印加とを併用して反応ガスの気相化学反応
を進行させて成膜を行うことを特徴とする。
[作用〕 この発明薄膜形成装置によれば、基板ホルダと高周波電
極との間のプラズマが生成される空間は、前記基板ホル
ダおよび高周波電極ならびにガスカップにより包囲され
、しかも成膜を施すべき基板が配置される基板ホルダ以
外の前記高周波電極およびガスカップは冷華手段により
冷却される.これによって、成膜の対象でない部分であ
ってプラズマにさらされる部分の面積は、高周波電極と
ガスカップとの各表面の比較的小さい面積に限定される
とともに、これらが冷却されている結果として、これら
の表面で成膜が行われることが防がれるようになる.こ
のようにして、パーティクルの発生が抑えられる。
また、反応ガスは前記高周波電極の側部に配置したガス
ノズルから、前記ガスカップなどによって包囲された空
間に導かれる。すなわち、ガスノズルはプラズマが生成
される空間を避けた位置に配置されているので、このガ
スノズルに膜が形成されることを防いで、このガスノズ
ルが目づまりしたりなどすることを防ぐことができる。
また、この発明の薄膜形成方法によれば、上述の薄膜形
成装置において基板を加熱する加熱手段が設けられ、こ
の基板に対する成膜形成開始直後には、高周波電圧の印
加を行わずに基板加熱のみによって成膜が行われる。こ
の成膜は基板表面での反応ガスの熱反応によって進行し
、したがってステップ力バレージの良好な膜が形成され
る。
この基板加熱のみによる成膜の後には、基板加熱ととも
に、前記尽板ホルダと高周波電極との間に高周波電圧が
印加され、これによって反応ガスが放電してプラズマが
生成し、このようにして活性化した反応ガスの気相化学
反応を進行させることによって成膜が進行するので、膜
の形成を高速に行うことができる. このようにして、全体としてステップ力バレージが良好
な膜を高速に形成することができるようになる. 〔実施例〕 第1図はこの発明の一実施例の薄膜形成装置の基本的な
構成を示す概念図である。この薄膜形成装置はいわゆる
枚葉処理型の平行平板型プラズマCVD装置であって、
真空チャンバ2l内に互いに平行に配置した基板ホルダ
22と高周波電極23とを備えている.基板ホルダ22
はヒータ24により加熱されており、その表面には成膜
を施すべき基板25が固定して配置される。この基板2
5はたとえばMoやSUSやカーボンなどの導電性材料
でできている. 基板ホルダ22および高周波電極23に関連して、基板
ホルダ22と高周波電極23との間の空間をこれらとと
もに包囲するガスカップ26が設けられている.前記包
囲された空間には、高周波電極23の側部に設けたガス
ノズル27から、反応ガスが導入される.ガスノズル2
7は、その吐出口27aが、ガスカップ26の側壁に向
けられている. ガスカソプ26などによって包囲された空間は、真空チ
ャンバ2l内の空間が真空ポンプ28によって俳気され
ることにより、ガスカップ26と基板ホルダ22との間
に生じている隙間29から排気されて減圧される。この
実施例では、高周波電極23はガスカップ26とともに
、図示しない構成によって基板ホルダ22に対して近接
/M反変位が自在であるようにされており、したがって
この高周波電極23をガスカップ26とともに変位させ
ることにより、隙間29の大きさを変化させて、ガスカ
ップ26などにより包囲された空間の圧力の調整を行う
ことができるとともに、高周波電極23と基板ホルダ2
2との間の距離の調整が可能である. 前記高周波電極23およびガスカップ26は、これらに
形成された冷却水路30.31に供給される冷却水によ
り冷却されている.32.33は基板ホルダ22と高周
波電極23との間を絶縁するための絶縁体である. ガスノズル27の吐出口27aから、ガスカップ26の
側壁に向けて吐き出される反応ガスは、冷却されたガス
カップ26の近傍と、ヒータ24で加熱された基板ホル
ダ22上の空間との間に生じている熱勾配により、第1
図において参照符号l1で示すようにして基板25上の
空間に導かれ、そして隙間29を介して排気される。
基板ホルダ22と高周波電極23との間に高周波電源3
4から整合回路35を介して高周波電圧が印加されると
、ガスノズル27の吐出口27aから基板ホルダ22と
高周波電極23との間の空間に導かれた反応ガスの放電
が生じ、プラズマが生成される.このようにして、励起
され、またイオン化された反応ガスの気相化学反応によ
り、基板25表面に膜が堆積される. ガスカップ26などにより包囲された空間のガス圧の調
整は、高周波電極23とともにこのガスカップ26を変
位させて隙間29の大きさを変化させることにより行う
ことができ、これによって成膜速度の調整が行われる.
また、高周波電極23と基板ホルダ22との間の距離の
調整により、基板25の全表面にわたって均一な膜を形
成するための最通な条件を設定することが可能である。
さらに高周波電極23の断面形状をたとえば第2図<1
)または(2)に簡略化して示すような形状に適宜選ぶ
ことにより、基板25表面に形成される膜の面内均一性
をさらに向上することが可能である.上述のような構成
を有するこの実施例の薄膜形成装置では、高周波1ti
23の側部にガスノズル27を設けており、しかもこの
ガスノズル27の吐出口27aは、高周波電極23と基
板ホルダ22との間のプラズマが生成される空間とは反
対側に向けられているので、この吐出口27aに膜が形
成されることが防がれ、したがってガスノズル27の目
づまりが発生することはない. しかも、成膜対象部分(基板25)以外でブラズマが生
成される空間に対向するのは高周波電極23およびガス
カップ26の各表面の比較的小面積の部分に限定されて
おり、またこれらは冷却されているので、これらの表面
に膜が形成されることが防がれ、この結果、パーティク
ルの発生を抑えて、基板25表面に対する成膜を格段に
良好に行うことができるようになる. また、成膜開始直後には、高周波電極23および基板ホ
ルダ22との間に高周波電圧を印加しないようにして、
ヒータ24による基板加熱のみで基板25表面での反応
ガスの熱反応により盛膜を行うようにすれば、ステップ
カバレージの良好な膜が形成される.この基板加熱のみ
による成膜の後には、基板加熱とともに高周波電圧を印
加するようにすれば、全体として充分に高速な成膜が可
能である. この実施例の薄膜形成装置では、たとえば半導体装置に
おいて層間絶縁膜として用いられるLTO (Low 
Temperature Oxide ) rIi4,
  P S G(Phospho−Silicate 
Glass) ill,  B S G (BoroS
ilicate Glass) IIL およびホウ素
添加PSG膜や、電極材料として用いられる高融点金属
およびポリシリコンや、パッシヘーシジン材料であるシ
リコン酸化物,シリコン窒化物.およびシリコン窒化酸
化吻などの形成が可能である。
本件発明者は、上述のような装置により、以下に示す条
件で、直径6インチ(約15.2cm)のウエハ(基板
25)に対してSift膜の形成を行っている.このと
き、反応ガスにはSiHaと02とを用いている。
ガス流量   SiH4:   20  ccMO. 
  :   37  ccM ガス圧力         Q,5  Torr高周波
電力        50  W成膜速度      
 1 000  人/sinこの例では、上記6インチ
のウエハ表面において観測される粒径0.3μm以上の
パーティクルは、200個以下であることが確L召され
ている.第4図に示された従来の構成において同様の条
件で成膜を行うと、6インチのウエハ表面では通常数千
個以上のパーティクル(粒径が0.3μm以上のもの)
が観測される.このように、この実施例によれば、パー
ティクルの発生が格段に低減され、したがって成膜が良
好に行われることが理解される。
また、高周波電極23の形状の最適化を行うことにより
6インチのウエハで面内均一性±2%が達成された. 第3図はこの発明の他の実施例の構成を簡略化して示す
概念図である.この第3図において、前述の第1図に示
された各部と同等の部分には同一の参照符号を付して示
す。この実栴例では、1つの真空チャンバ40内に、複
数の基板ホルダ22と高周波電極23との対(この実施
例では3対)を収納し、それぞれに関連してガスカップ
26を設けるようにしている.このような構成によって
も、前述の第1図に示された構成と同等の作用および効
果を達成することができる。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明の薄膜形成装置によれば、成膜対
象(基板)以外の部分であってプラズマに直接さらされ
る部分の面積は、高周波電極とガスカップとの各表面の
比較的小さい面積に限定され、しかも、これらは冷却さ
れているので、基板表面以外の部分での成膜が防がれる
ようになり、したがってパーティクルの発生を抑えて、
基板に対する成膜を格段に良好に行うことができるよう
になる. また、反応ガスを導くガスノズルはプラズマが生成され
る空間を避けた位置に配置されるので、このガスノズル
に膜が形成されることを防いで、このガスノズlレが目
づまりしたりなどすることを防ぐことができる。これに
よって、反応ガスの流れの制御を良好に行って、基板に
対する成膜を良好に行わせることができるようになる。
また、この発明のF!膜形成方法によれば、上述の薄膜
形成装置において基仮を加熱する加熱手段が設けられ、
この基板に対する成膜形成開始直後には、高周波電圧の
印加を行わずに基板加熱のみによって成膜が行われる。
この成膜は基板表面での反応ガスの熱反応によって進行
し、したがってステンブカバレージの良好な膜が形成さ
れる.この基板加熱のみによる成膜の後には、基板加熱
とともに、前記基板ホルダと高周波電極との間に高周波
電圧が印加され、これによって膜の形成を高速に行うこ
とができる。このようにして、ステンブカバレージが良
好な膜を高速に形成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の薄膜形成装置の基本的な
構成を示す概念図、第2図は高周波電極23の断面形状
の一例を示す簡略化した断面図、第3図はこの発明の他
の実施例の構成を簡略化して示す概念図、第4図は先行
技術の基本的な構成を示す概念図である.

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)真空チャンバ内に反応ガスを導入し、互いに平行
    に配置した基板ホルダと高周波電極との間に高周波電圧
    を印加して前記反応ガスを放電させてプラズマを生成し
    、前記基板ホルダ表面に配置した基板に対して成膜を施
    す薄膜形成装置において、 前記基板ホルダと高周波電極との間の空間を、前記基板
    ホルダおよび高周波電極とともに包囲するガスカップと
    、 前記高周波電極の側部から前記包囲された空間に前記反
    応ガスを導入するガスノズルと、前記高周波電極および
    ガスカップを冷却する冷却手段とを備えたことを特徴と
    する薄膜形成装置。
  2. (2)請求項(1)記載の薄膜形成装置において前記基
    板を加熱するための加熱手段を設け、薄膜形成開始直後
    にはこの加熱手段による基板加熱のみを行って前記基板
    表面における反応ガスの熱反応により成膜を行い、その
    後は前記加熱手段による基板加熱と前記高周波電圧の印
    加とを併用して反応ガスの気相化学反応を進行させて成
    膜を行うことを特徴とする薄膜形成方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04198480A (ja) * 1990-11-29 1992-07-17 Canon Inc 機能性堆積膜製造装置
JP2008150681A (ja) * 2006-12-19 2008-07-03 Dialight Japan Co Ltd 直流プラズマ成膜装置

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JPH04198480A (ja) * 1990-11-29 1992-07-17 Canon Inc 機能性堆積膜製造装置
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