JPH03166377A - Electron cyclotron resonance plasma cvd device - Google Patents

Electron cyclotron resonance plasma cvd device

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JPH03166377A
JPH03166377A JP30378089A JP30378089A JPH03166377A JP H03166377 A JPH03166377 A JP H03166377A JP 30378089 A JP30378089 A JP 30378089A JP 30378089 A JP30378089 A JP 30378089A JP H03166377 A JPH03166377 A JP H03166377A
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JP
Japan
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plasma
impeller
cyclotron resonance
electron cyclotron
stirrer
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Application number
JP30378089A
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Japanese (ja)
Inventor
Michiya Kamiyama
神山 道也
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03166377A publication Critical patent/JPH03166377A/en
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Abstract

PURPOSE:To uniformize the density of plasma flowing into a reaction chamber and to simultaneously attain the uniformity in film thickness and homogeneity by providing an impeller to be rotated by a plasma current in the plasma current. CONSTITUTION:A rotating stirrer 12 as the impeller is set between a plasma producing chamber 10 and the reaction chamber 30 in the electron cyclotron resonance plasma CVD device. The plasma current proceeding to the reaction chamber 30 from the plasma producing chamber 10 collides with the blade 12b of the stirrer 12 to rotate the stirrer 12, and agitated by the rotation. The density distribution of the plasma introduced into the reaction chamber 30 is uniformized by the agitation. Since the opening 12a of the stirrer 12 is rotated and moved by the rotation of the stirrer 12, the plasma current is not shadowed, and the uniformity in the film quality is unaffected.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、集積回路製造時の眉間絶縁膜やパッシベーシ
ッン膜の形或等に使用される電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマCVD装置に関し、特に、プラズマ密度を均一化
する手段を備えた電子サイクロトロン共鳴プラズマCV
D装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Field of Application] The present invention relates to an electron cyclotron resonance plasma CVD apparatus used for shaping glabellar insulating films and passive basin films during the manufacture of integrated circuits. Electron cyclotron resonance plasma CV with homogenizing means
Regarding D device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

現在、集積回路に用いられている眉間絶縁膜やパッシベ
ーション膜の多くは、プラズマ放電を利用したプラズマ
CVD法により形威されている。
Most of the glabella insulating films and passivation films currently used in integrated circuits are formed by plasma CVD using plasma discharge.

しかし、このプラズマCVD法では、膜質や基板の段差
部の被覆性等を確保するために基板温度を高くする必要
があるので、昇降温の際の熱ストレスによって、基板上
に形威される素子に損傷が生じることがあり、問題があ
った。
However, in this plasma CVD method, it is necessary to raise the substrate temperature in order to ensure film quality and coverage of the stepped portions of the substrate, so the elements formed on the substrate are affected by thermal stress during temperature rise and fall. There was a problem as damage could occur.

そこで、最近、基板温度が低い場合でも良い膜質が得ら
れる電子サイクロトロン共鳴(ElectronCyc
 1 o tron Resonance )ブラズ7
CVD法が利用され始めている。これは、電子サイクロ
トロン共鳴現象により、マイクロ波のエネルギーが電子
に高効率で吸収されることを利用してプラズマを発生さ
せるものであり、通常のプラズマCVD法よりも高いプ
ラズマ密度が生成されるので、基板温度が200″C以
下でも高品質の膜質が得られる。
Therefore, recently, electron cyclotron resonance (ElectronCyc), which can obtain good film quality even at low substrate temperatures, has been developed.
1 o tron Resonance) Braz 7
CVD method is beginning to be used. This method generates plasma by utilizing the highly efficient absorption of microwave energy by electrons due to the electron cyclotron resonance phenomenon, and generates a higher plasma density than the normal plasma CVD method. A high quality film can be obtained even when the substrate temperature is below 200''C.

この電子サイクロトロン共鳴プラズマCVD法によるシ
リコン窒化膜の形或装置を、第7図を参照して説明する
。電子サイクロトロン共鳴プラズマCVD装置は、プラ
ズマ生成室10と反応室30とを有し、このプラズマ生
成室10には、マイクロ波導入窓21を介してマイクロ
波導波管20が接続され、その外側に励磁コイル40が
配置されている。また、反応室30の内部には基板51
を載せる試料台50が設置され、この試料台50の裏側
に排気系60に繋がる排気口61が設けられている。
A device for forming a silicon nitride film using this electron cyclotron resonance plasma CVD method will be explained with reference to FIG. The electron cyclotron resonance plasma CVD apparatus has a plasma generation chamber 10 and a reaction chamber 30. A microwave waveguide 20 is connected to the plasma generation chamber 10 through a microwave introduction window 21, and an excitation tube is placed outside of the microwave waveguide 20. A coil 40 is arranged. Further, a substrate 51 is provided inside the reaction chamber 30.
A sample stand 50 on which a sample is placed is installed, and an exhaust port 61 connected to an exhaust system 60 is provided on the back side of this sample stand 50.

次に、この装置によるシリコン窒化膜の形戒方法を説明
する。
Next, a method of forming a silicon nitride film using this apparatus will be explained.

第1ガス導入系11から導入されたN2ガスは、プラズ
マ生成室10内の励磁コイル40による磁界中において
マイクロ波導入窓21を通して入射したマイクロ波を共
鳴吸収し、励起されてプラズマ状態になる。このように
して生成したプラズマは、励磁コイル40が形成する発
散磁界の磁界勾配により引出されて反応室30内に流入
し、第2ガス導入系31から導入されるSiHn(シラ
ン)ガスを分解して、基板51上にシリコン窒化膜を形
戒する。
The N2 gas introduced from the first gas introduction system 11 resonates and absorbs the microwaves incident through the microwave introduction window 21 in the magnetic field generated by the excitation coil 40 in the plasma generation chamber 10, and is excited and becomes a plasma state. The plasma thus generated is drawn out by the magnetic field gradient of the divergent magnetic field formed by the excitation coil 40 and flows into the reaction chamber 30, decomposing the SiHn (silane) gas introduced from the second gas introduction system 31. Then, a silicon nitride film is formed on the substrate 51.

なお、この際、装置内にArガスを導入すると共に基+
1i51に高周波バイアス52を印加し、基板の自己バ
イアス効果を利−用することにより、スパッタリングと
成膜を並行して行なうバイアススパッタリング法を採用
し、基板段差上の平坦化被覆を可能とすることも提案さ
れている。
At this time, Ar gas is introduced into the device and the base +
By applying a high frequency bias 52 to 1i51 and utilizing the self-bias effect of the substrate, a bias sputtering method is adopted in which sputtering and film formation are performed in parallel, making it possible to flatten the coating on the substrate step. has also been proposed.

(発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記の電子サイクロトロン共鳴プラズマ
CVD装置にあっては、以下のような問題点がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the above electron cyclotron resonance plasma CVD apparatus has the following problems.

電子サイクロトロン共鳴により発生するプラズマの密度
は、導入されるマイクロ波の空洞共振器となっているプ
ラズマ生成室10内において、そのマイクロ波の共振モ
ードや磁界の強度分布から生ずる特有の分布を有してお
り、プラズマ生成室10の中心部から外側に行くに従い
プラズマ密度が低下する傾向になることが多い。したが
って、このプラズマが基板51の表面上に到達して形或
される膜の厚さも、プラズマ密度を反映し、その均一性
が悪化する。
The density of plasma generated by electron cyclotron resonance has a unique distribution resulting from the resonance mode of the microwave and the intensity distribution of the magnetic field within the plasma generation chamber 10, which serves as a cavity resonator for the introduced microwave. The plasma density often tends to decrease from the center of the plasma generation chamber 10 toward the outside. Therefore, the thickness of the film formed when this plasma reaches the surface of the substrate 51 also reflects the plasma density, and its uniformity deteriorates.

特に、バイアススパッタリング法を採用する場合に、基
板5lに高周波バイアス52を加えると、形或膜の応力
が増加し、膜剥離が発生することがある.そこで、これ
を防止するために装置内のガス圧力を高める必要がある
が、このようにガス圧力を高めると、膜厚分布の均一性
は一層悪化するのが通例である。
In particular, when bias sputtering is employed, if a high frequency bias 52 is applied to the substrate 5l, stress on the shaped film may increase and film peeling may occur. Therefore, in order to prevent this, it is necessary to increase the gas pressure within the apparatus, but when the gas pressure is increased in this way, the uniformity of the film thickness distribution generally deteriorates further.

他方、プラズマ流の経路上に固定された遮蔽板等を配置
することにより、膜厚分布の均一化を図る試みもある。
On the other hand, there are also attempts to make the film thickness distribution uniform by arranging a fixed shielding plate or the like on the path of the plasma flow.

しかし、この方法では、プラズマ密度自体が均一化され
たわけではなく、プラズマ流の流路を変えることにより
、結果的に基板上の堆積速度を平均化しているだけであ
るから、膜厚は均一化されたとしても、遮蔽板の影にな
る部分とならない部分においては膜の緻密性、耐酸性等
の特性が変わり、均質性が悪化する。
However, with this method, the plasma density itself is not made uniform, but the deposition rate on the substrate is averaged as a result by changing the flow path of the plasma flow, so the film thickness is made uniform. Even if this is done, properties such as denseness and acid resistance of the film will change in areas that will be in the shadow of the shielding plate and areas that will not be in the shadow of the shielding plate, and the homogeneity will deteriorate.

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、そ
の課題は、外部からの操作を要することなく反応室に流
入するプラズマの密度を自動的に均一化する手段を設け
ることにより、形或膜の膜厚均一性と均質性とを同時に
達或できる電子サイクロトロン共鳴プラズマCVD装置
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention aims to solve the above-mentioned problems, and its object is to provide a means to automatically equalize the density of plasma flowing into the reaction chamber without requiring any external operation. An object of the present invention is to provide an electron cyclotron resonance plasma CVD apparatus that can simultaneously achieve film thickness uniformity and homogeneity.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記課題を解決するために、プラズマ生成領域と反応領
域とを有する電子サイクロトロン共鳴プラズマCVD装
置において、本発明が講じた手段は、プラズマ流のプラ
ズマ生成領域から反応領域までの経路の途中に、プラズ
マ生成領域から反応領域に流入するプラズマ流により回
転可能の羽根車を設けたものである。
In order to solve the above problems, in an electron cyclotron resonance plasma CVD apparatus having a plasma generation region and a reaction region, the means taken by the present invention is such that the plasma flow is It is equipped with an impeller that can be rotated by the plasma flow flowing from the generation region to the reaction region.

また、この場合において、羽根車はプラズマ生成領域か
ら反応領域に流入するプラズマ流が通過する開口部を備
えているが、羽根車の回転中心から遠心方向に亘る同心
円上の開口率の分布が、遠心方向についてのプラズマ生
成領域内で生成されたプラズマ密度の分布とは逆の傾向
をもつように設定するものである。例えば、プラズマ生
成領域内のプラズマ密度が羽根車の遠心方向に単調に減
少する分布を有している場合には、羽根車の同心円上の
開口率を遠心方向に行くにつれ単調に増加する分布とす
る。
Furthermore, in this case, the impeller is equipped with an opening through which the plasma flow flowing from the plasma generation region to the reaction region passes, but the distribution of the aperture ratio on concentric circles extending from the rotation center of the impeller in the centrifugal direction is This is set so that the distribution of plasma density generated within the plasma generation region in the centrifugal direction has a tendency opposite to that of the distribution. For example, if the plasma density in the plasma generation region has a distribution that monotonically decreases in the centrifugal direction of the impeller, then the aperture ratio on the concentric circles of the impeller has a distribution that monotonically increases in the centrifugal direction. do.

〔作用〕[Effect]

かかる手段によれば、プラズマ生成領域で発生したプラ
ズマが反応領域に流入する際、プラズマ流は、このプラ
ズマ流の経路の途中に設置されている羽根車に衝突し、
その反動により羽根車が回転駆動されると共に、この回
転する羽根車によって逆にプラズマ流自体が撹拌される
こととなるので、羽根車を通過して流入した反応領域内
のプラズマの密度は均一化される。
According to this means, when the plasma generated in the plasma generation region flows into the reaction region, the plasma flow collides with an impeller installed in the middle of the path of the plasma flow,
The reaction drives the impeller to rotate, and the rotating impeller also agitates the plasma flow itself, making the density of the plasma in the reaction region that has passed through the impeller uniform. be done.

また、プラズマ流が存在する限り羽根車は回転し続ける
ので、プラズマ流が通過する経路も回転移動するから、
プラズマ流路には、装置内に固定された遮蔽板を設置し
た場合に生ずる影の部分が形威されないので、形威膜の
膜質が不均一となることもない。
In addition, as long as the plasma flow exists, the impeller continues to rotate, so the path through which the plasma flow passes also rotates.
Since the plasma channel is not affected by the shadows that would occur if a fixed shielding plate is installed in the apparatus, the quality of the shielding film will not be non-uniform.

したがって、羽根車によって反応領域内に形威された均
一な密度を有するプラズマ流が基板表面に到達すること
となり、これにより、均一且つ均質な膜形或が行なわれ
る。
Therefore, the plasma stream having a uniform density formed in the reaction region by the impeller reaches the substrate surface, resulting in a uniform and homogeneous film formation.

なお、上記の羽根車はプラズマ流により自然に回転する
ので、外部から回転駆動する必要がないから駆動機構が
不要である。
Note that since the impeller described above rotates naturally due to the plasma flow, there is no need to drive it to rotate from the outside, so a drive mechanism is not required.

更に、羽根車に形威されている開口部の形状に関して、
羽根車の遠心方向についての開口率の分布をプラズマ生
成領域内のプラズマ密度の分布と逆の傾向を有するもの
とする場合、すなわち、プラズマ生$.領域内のプラズ
マ密度の高い部分においては開口率を小さくし、プラズ
マ密度の低い部分においては開口率を大きくする場合に
は、この開口率の分布によって反応領域に流入するプラ
ズマの流量が遠心方向について変わり、開口率を小さく
した部分ではプラズマの流入量が少なくなり、開口率を
大きくした部分では流入量が多くなる。
Furthermore, regarding the shape of the opening formed in the impeller,
When the aperture ratio distribution in the centrifugal direction of the impeller is set to have a tendency opposite to the plasma density distribution in the plasma generation region, that is, the plasma raw $. If the aperture ratio is made smaller in parts of the region with high plasma density and increased in parts with low plasma density, the flow rate of the plasma flowing into the reaction region will change in the centrifugal direction depending on the distribution of this aperture ratio. In other words, the amount of plasma flowing into the area where the aperture ratio is small is small, and the amount of plasma flowing into the area where the aperture ratio is large is large.

したがって、この開口部を通過して反応領域内に導入さ
れるプラズマ密度の遠心方向の偏りは、流入量の遠心方
向の逆傾向の変化によって緩和され、均一化される。こ
の開口率の分布による効果は上記の羽根車による撹拌と
共働して作用し、プラズマ生成領域内のプラズマ密度に
半径方向の大きな偏りがある場合にも、反応室内に流入
したプラズマの密度はより容易に均一化される。
Therefore, the bias in the centrifugal direction of the plasma density introduced into the reaction region through this opening is alleviated and made uniform by the change in the inflow amount with the opposite tendency in the centrifugal direction. The effect of this aperture ratio distribution works in conjunction with the above-mentioned stirring by the impeller, and even if there is a large deviation in the plasma density in the plasma generation region in the radial direction, the density of the plasma flowing into the reaction chamber is more easily homogenized.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described based on the accompanying drawings.

第l図は本発明に係る第1の実施例の電子サイクロトロ
ン共鳴プラズマCVD装置の概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an electron cyclotron resonance plasma CVD apparatus according to a first embodiment of the present invention.

この電子サイクロトロン共鳴プラズマCVD装置はプラ
ズマ生成室10と反応室30とを有し、プラズマ生成室
10と反応室30との間には、羽根車として自転スター
ラ12が設置されている。ここで、プラズマ生成室10
にはマイクロ波を伝える導波管20がマイクロ波導入窓
21を介して接続され、第1ガス導入系11も設置され
ている。また、プラズマ生成室10の周囲には励磁用コ
イル40が取り巻いている。一方、反応室30には第2
ガス導入系31が設置され、またガス排出用の排気系6
0に繋がる排気口61が接続されている。この反応室3
oの内部には試料台50が設置されており、この試料台
50に載せられる基板51には、高周波電圧52を印加
できるようになっている。
This electron cyclotron resonance plasma CVD apparatus has a plasma generation chamber 10 and a reaction chamber 30, and a rotating stirrer 12 is installed as an impeller between the plasma generation chamber 10 and the reaction chamber 30. Here, the plasma generation chamber 10
A waveguide 20 for transmitting microwaves is connected through a microwave introduction window 21, and a first gas introduction system 11 is also installed. Further, an excitation coil 40 surrounds the plasma generation chamber 10. On the other hand, the reaction chamber 30 has a second
A gas introduction system 31 is installed, and an exhaust system 6 for gas discharge is installed.
An exhaust port 61 connected to 0 is connected. This reaction chamber 3
A sample stand 50 is installed inside o, and a high frequency voltage 52 can be applied to a substrate 51 placed on this sample stand 50.

自転スターラ12は装置本体に固定されている支持台1
3に回転自在に支承されている。第2図(a)にこの自
転スターラ12の平面図を、第2図(b)には側面図を
示す。自転スターラ12は、その動径方向に延びた開口
部12aとプラズマ生成室1o側に斜めに突出したブレ
ード12bとを備えた円盤状となっており、その中心部
が自転スターラ12の上下に延びる支持台13のアーム
13aに支えられ、この支持部を回転軸として自在に回
転できるものとなっている。開口部12aは、自転スタ
ーラ12の回転軸を中心とした放射形状に配置され、遠
心方向にその開口幅が広くなる扇形となっている。
The rotating stirrer 12 is attached to a support base 1 fixed to the main body of the device.
3 is rotatably supported. FIG. 2(a) shows a plan view of this rotating stirrer 12, and FIG. 2(b) shows a side view. The rotating stirrer 12 has a disc shape with an opening 12a extending in the radial direction and a blade 12b diagonally protruding toward the plasma generation chamber 1o, and the center thereof extends above and below the rotating stirrer 12. It is supported by an arm 13a of a support base 13 and can freely rotate about this support part as a rotation axis. The openings 12a are arranged in a radial shape centered on the rotation axis of the autorotating stirrer 12, and have a fan shape whose opening width becomes wider in the centrifugal direction.

次に、再び第l図を参照して、この電子サイクロトロン
共鳴プラズマCVD装置の作用効果を、シリコン窒化膜
を形威する場合において説明する。
Next, referring again to FIG. 1, the effects of this electron cyclotron resonance plasma CVD apparatus will be explained in the case where a silicon nitride film is formed.

第1ガス導入系11からN2又はN H 3又はこれら
の混合ガスをプラズマ生成室10内に導入すると共に、
導波管20よりマイクロ波導入窓21を介してマイクロ
波を導入する。このマイクロ波のエネルギーが電子サイ
クロトロン共鳴によって吸収されることにより、これら
のガスが励起され、高密度のプラズマが発生する。この
電子サイクロトロン共鳴が起こる条件は、例えばマイク
ロ波の周波数を2450M H zとすると、励磁用コ
イル40によって形或される磁束密度は875 gau
ssである。プラズマ生成室10内にはこの励磁用コイ
ル40により発散磁界が形戒されており、この磁界の勾
配により、プラズマは反応室30側に引き出される。
Introducing N2 or NH3 or a mixture thereof into the plasma generation chamber 10 from the first gas introduction system 11,
Microwaves are introduced from the waveguide 20 through the microwave introduction window 21 . When this microwave energy is absorbed by electron cyclotron resonance, these gases are excited and high-density plasma is generated. The conditions for this electron cyclotron resonance to occur are, for example, when the microwave frequency is 2450 MHz, the magnetic flux density formed by the excitation coil 40 is 875 gau.
It is ss. A divergent magnetic field is created in the plasma generation chamber 10 by the excitation coil 40, and the gradient of this magnetic field draws plasma toward the reaction chamber 30 side.

プラズマ生成室10内から反応室30側に進むプラズマ
流は、自転スターラ12のブレード12bに衝突し、そ
の反動で自転スターラ12を回転させると同時に、逆に
この回転する自転スターチl2によって攪拌される,こ
の攪拌により、反応室30に導入されるプラズマの密度
分布が均一化される。膜が形威される試料上のプラズマ
密度を示す第3図を参照すると、点線で示す従来装置の
ように中心部にプラズマの高密度部分が偏っている場合
でも、自転スターラ12による攪拌により、実線で示す
ように反応室30内のプラズマ密度が均一化される。
The plasma flow that advances from inside the plasma generation chamber 10 to the reaction chamber 30 side collides with the blade 12b of the rotating stirrer 12, and at the same time, the rotating stirrer 12 is rotated by the reaction, and at the same time, it is stirred by the rotating starch l2. By this stirring, the density distribution of the plasma introduced into the reaction chamber 30 is made uniform. Referring to FIG. 3, which shows the plasma density on a sample where a film is formed, even if the high-density part of the plasma is concentrated in the center as in the conventional device shown by the dotted line, the stirring by the rotating stirrer 12 As shown by the solid line, the plasma density within the reaction chamber 30 is made uniform.

また、プラズマ流は開口部12aを通過して反応室30
に導入されるが、開口部12aは自転スターラ12の回
転に伴って回転移動するため、プラズマ流には固定され
た遮蔽板を設置した場合のような影の部分が生じないか
ら、膜質の均一性への影響もない。
Further, the plasma flow passes through the opening 12a and enters the reaction chamber 30.
However, since the opening 12a rotates and moves with the rotation of the rotating stirrer 12, there is no shadow in the plasma flow as in the case where a fixed shielding plate is installed, so that the film quality is uniform. There is no effect on sexuality.

反応室30内に導入されたプラズマ流は、第2ガス導入
系31より導入されるSiH<(シラン)ガスを分解し
、基板5l上にシリコン窒化膜を形或する。ここで、反
応室30内は排気系60により1o−3〜10− ’T
orr程度に保たれており、基板51はプラズマ流のエ
ネルギーによって50〜150″C程度に加熱されてい
る。
The plasma flow introduced into the reaction chamber 30 decomposes the SiH<(silane) gas introduced from the second gas introduction system 31 and forms a silicon nitride film on the substrate 5l. Here, the inside of the reaction chamber 30 is 1o-3 to 10-'T by the exhaust system 60.
The substrate 51 is heated to about 50-150''C by the energy of the plasma flow.

このようにして形威された基板51上のシリコン窒化膜
は、反応室30内に導入されたプラズマ流が均一化され
ているため、基板全面に渡って膜厚及び膜質に関し均一
性を備えたものとなる。
The silicon nitride film formed in this way on the substrate 51 has uniformity in film thickness and film quality over the entire surface of the substrate because the plasma flow introduced into the reaction chamber 30 is made uniform. Become something.

更に、被覆性向上のために反応室30内の圧力を約10
−”Torrに上げて基板51に高周波バイアス52を
印加して戒膜する場合に、ガス圧力を高くしても上記自
転スターラの攪拌作用は同様に発揮されるので、膜厚の
均一性を悪化させることなく、基板の段差上に形成され
る膜の平坦化を図ることができる。
Furthermore, in order to improve coverage, the pressure inside the reaction chamber 30 is reduced to about 10
- When forming a film by applying a high frequency bias 52 to the substrate 51 at a high Torr, the stirring action of the above-mentioned rotating stirrer is exerted in the same way even if the gas pressure is increased, which deteriorates the uniformity of the film thickness. It is possible to planarize the film formed on the step of the substrate without causing any unevenness.

上記説明した実施例において、自転スターラの開口部や
ブレードは、自転スターラがプラズマ流によって回転す
る限り、他の形状、例えば、風車、換気扇、タービン等
の種々の形状にすることができる。また、自転スターラ
の支持方法は、上記実施例の方法以外に、例えば、中心
軸を介して自転スターラの上方側のみのアームで支持す
るものでもよく、支持台のアーム幅は2〜3mm程度で
あれば形戒膜の均一性には影響を与えないと思われる.
また、自転スターラ12と支持台l3の材質は、金属で
も、あるいは耐熱絶縁材でもよい。
In the embodiments described above, the openings and blades of the rotating stirrer can have other shapes, such as windmills, ventilation fans, turbines, etc., as long as the rotating stirrer is rotated by the plasma flow. In addition to the method described in the above embodiment, the rotating stirrer may be supported by an arm only on the upper side of the rotating stirrer via the central axis, and the width of the arm of the support base is approximately 2 to 3 mm. If there is, it does not seem to affect the uniformity of the shaped membrane.
Further, the material of the rotating stirrer 12 and the support base l3 may be metal or a heat-resistant insulating material.

次に、第4図から第6図までを参照して、本発明の他の
実施例を説明する。
Next, other embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6.

第4図(a)には、第2の実施例による自転スターラの
平面図を示す。自転スターラ以外の装置の構造は第lの
実施例と同じであるので、その説明は省略する。この場
合には、自転スターラ14はその遠心方向に向うにつれ
て大きく開いた形状の開口部14aを備える。この自転
スクーラ14の回転中心から測った遠心方向の距離rを
半径とする円周2πrに対する開口幅a.の和aの比を
開口率として、この開口率a / 2πrと距離rとの
関係を第5図(a)に示す。開口率が一定である第1の
実施例の自転スターラ12とは異なり、自転スターラ1
4の外周に向かって開口率が単調に増加している。
FIG. 4(a) shows a plan view of a rotating stirrer according to the second embodiment. The structure of the device other than the rotating stirrer is the same as that of the first embodiment, so a description thereof will be omitted. In this case, the rotating stirrer 14 is provided with an opening 14a that becomes wider in the centrifugal direction. Opening width a. The relationship between the aperture ratio a/2πr and the distance r is shown in FIG. 5(a), with the ratio of the sum a being the aperture ratio. Unlike the rotating stirrer 12 of the first embodiment in which the aperture ratio is constant, the rotating stirrer 1
The aperture ratio increases monotonically toward the outer periphery of No. 4.

この自転スターラ14によれば、その外周に行くほど通
過するプラズマ流量が増えるので、通過前のプラズマ生
成室10内のプラズマ密度の分布に比して、通過後の反
応室30内のプラズマ密度の分布は自転スターラ14の
中心付近では小さくなり、外周部分においては高くなる
。したがって、第5図(b)に示すように、プラズマ生
成室10内のプラズマ密度の分布が外周に向かって単調
に減少しており、その中心部の偏りが大きい場合に、自
転スターラの回転による撹拌作用のみでは充分なプラズ
マ密度の均一性が得られないことが考えられるが、この
自転スターラ14を使用することにより、遠心方向のプ
ラズマ密度の分布を緩和し均一化することができる。
According to the rotating stirrer 14, the flow rate of plasma passing through the stirrer 14 increases as it goes to its outer periphery, so the plasma density distribution in the reaction chamber 30 after passing through the stirrer 14 increases compared to the plasma density distribution in the plasma generation chamber 10 before passing through the stirrer 14. The distribution becomes small near the center of the rotating stirrer 14 and becomes high at the outer periphery. Therefore, as shown in FIG. 5(b), when the distribution of plasma density in the plasma generation chamber 10 monotonically decreases toward the outer periphery and the deviation in the center is large, the Although it is conceivable that sufficient uniformity of plasma density cannot be obtained by the stirring action alone, by using this rotating stirrer 14, the distribution of plasma density in the centrifugal direction can be relaxed and made uniform.

更に、第4図(b)には、第3の実施例における自転ス
ターラ16を示す。この場合にも、自転スターラ以外の
装置の構造は第1の実施例と同様である。この自転スタ
ーラ16においては、2種類の開口幅を有する開口部1
6a及び16a’を備えているが、これらは双方とも遠
心方向に一定の開口幅を有しており、前記開口率の分布
は、第6図(a)に示すように、外周に向かって単調に
減少している。
Further, FIG. 4(b) shows a rotating stirrer 16 in a third embodiment. Also in this case, the structure of the device other than the rotating stirrer is the same as in the first embodiment. In this rotating stirrer 16, the opening 1 has two types of opening widths.
6a and 16a', both of which have a constant opening width in the centrifugal direction, and the distribution of the opening ratio is monotonous toward the outer periphery, as shown in FIG. 6(a). has decreased to

第6図(b)に示すように、プラズマ生成室10内のプ
ラズマ密度の分布が外周に向かって単調に増加しており
、その偏りが大きい場合には、この自転スターラ16を
用いることによって、遠心方向のプラズマ密度の分布を
緩和し均一化することができる。
As shown in FIG. 6(b), if the plasma density distribution within the plasma generation chamber 10 increases monotonically toward the outer periphery and the deviation is large, by using the rotating stirrer 16, The distribution of plasma density in the centrifugal direction can be relaxed and made uniform.

第2及び第3の実施例において説明した自転スターラ1
4.16以外にも、プラズマ生威室10内のプラズマ密
度の種々の分布に合わせて自転スターラの開口率の分布
を変えた自転スターラを用いることによって、反応室3
0内のプラズマ密度の均一化を図ることができる。
Rotating stirrer 1 explained in the second and third embodiments
In addition to 4.16, the reaction chamber 3
It is possible to make the plasma density uniform within 0.

以上説明した実施例以外にも種々の実施例が考えられる
。例えば、羽根車たる自転スターラをプラズマ流路に対
して平行又は垂直に複数設置することも可能である。ま
た、これらの複数の自転スターラは、同一の回転方向又
は逆の回転方向をもつものの組合せにすることができる
Various embodiments other than those described above are possible. For example, it is also possible to install a plurality of rotating stirrers, which are impellers, in parallel or perpendicular to the plasma flow path. Further, these plurality of rotating stirrers can be a combination of those having the same rotation direction or opposite rotation directions.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は、電子サイクロトロン共鳴プラズマCVD装置
において、プラズマ流の経路の途中に羽根車を回転可能
に設置したことに特徴を有するものであるから、以下の
効果を奏する。
The present invention is characterized in that an impeller is rotatably installed in the middle of the plasma flow path in an electron cyclotron resonance plasma CVD apparatus, and therefore, the following effects are achieved.

■ プラズマ流自体の作用で羽根車が回転し、この羽根
車の回転によりプラズマ流が攪拌されるので、反応領域
に流入するプラズマの密度が均一化される。したがって
、均一なプラズマ流が基板表面に達し、形戒膜の膜厚及
び膜質の面内均一性を容易に得ることができる。
(2) The impeller rotates under the action of the plasma flow itself, and the rotation of the impeller agitates the plasma flow, so that the density of the plasma flowing into the reaction region is made uniform. Therefore, a uniform plasma flow reaches the substrate surface, and it is possible to easily obtain in-plane uniformity in the thickness and quality of the shaped film.

■ 羽根車はプラズマ流自体により回転駆動されるので
、外部の回転駆動装置が不要であり、また回転数の調整
を行なう必要もない。
- Since the impeller is rotationally driven by the plasma flow itself, there is no need for an external rotation drive device, and there is no need to adjust the rotation speed.

■ 羽根車の開口部の形状を、その開口率の分布が遠心
方向についてのプラズマ生成室内のプラズマ密度の分布
と逆の傾向を有するものとする場合には、この開口率の
分布によっても、羽根車の遠心方向におけるプラズマ密
度の偏りを緩和することができる。したがって、プラズ
マ生成室内のプラズマ密度に特に大きな遠心方向の偏り
がある場合においても、反応室内のプラズマ密度を均一
化することができる。
■ If the shape of the impeller aperture is such that the aperture ratio distribution has a tendency opposite to the plasma density distribution in the plasma generation chamber in the centrifugal direction, the impeller It is possible to alleviate the bias in plasma density in the centrifugal direction of the car. Therefore, even if the plasma density in the plasma generation chamber has a particularly large deviation in the centrifugal direction, the plasma density in the reaction chamber can be made uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例に係る電子サイクロトロン共鳴
プラズマCVD装置の構造を示す概略図である。 第2図(a)は第1の実施例に係る自転スターラの平面
図であり、第2図(b)はその側面図である。 第3図は本発明の実施例に係る電子サイクロトロン共鳴
プラズマCVD装置内の試料(基板)表面上のプラズマ
密度分布を示すグラフ図である。 第4図(a)は第2の実施例に係る自転スターラの平面
図で、第4図(b)は第3の実施例に係る自転スターラ
の平面図である。 第5図(a)は第2の実施例に係る自転スターラの遠心
方向の開口率を示すグラフ図で、第5図(b)は第2の
実施例が適用されるべき生成プラズマ密度の遠心方向の
分布を示すグラフ図である。 第6図(a)は第3の実施例に係る自転スターラの遠心
方向の開口率を示すグラフ図で、第6図(b)は第3の
実施例が適用されるべき生成プラズマ密度の遠心方向の
分布を示すグラフ図である。 第7図は従来の電子サイクロトロン共鳴プラズマCVD
装置の構造を示す概略図である。 〔符号の説明〕 10・・・プラズマ生成室 11・・・第1ガス導入系 12, 14. 16・・・自転スターラ13・・・支
持台 12a, 14a, 16a, 16a’・・・開口部
12b, 14b. 16b, 16b’・・・プレー
20・・・導波管 21・・・マイクロ波導入窓 30・・・反応室 31・・・第2ガス導入系 40・・・励磁コイル 50・・・試料台 5l・・・基板 52・・・高周波電圧 60・・・排気系 ド 6I・・・排気口。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of an electron cyclotron resonance plasma CVD apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2(a) is a plan view of the rotating stirrer according to the first embodiment, and FIG. 2(b) is a side view thereof. FIG. 3 is a graph showing the plasma density distribution on the surface of the sample (substrate) in the electron cyclotron resonance plasma CVD apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 4(a) is a plan view of a rotating stirrer according to a second embodiment, and FIG. 4(b) is a plan view of a rotating stirrer according to a third embodiment. FIG. 5(a) is a graph showing the aperture ratio in the centrifugal direction of the rotating stirrer according to the second embodiment, and FIG. 5(b) is a graph showing the centrifugal aperture ratio of the generated plasma density to which the second embodiment is applied. It is a graph diagram showing distribution of directions. FIG. 6(a) is a graph showing the aperture ratio in the centrifugal direction of the rotating stirrer according to the third embodiment, and FIG. 6(b) is a graph showing the centrifugal aperture ratio of the generated plasma density to which the third embodiment is applied. It is a graph diagram showing distribution of directions. Figure 7 shows conventional electron cyclotron resonance plasma CVD.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of the device. [Explanation of symbols] 10... Plasma generation chamber 11... First gas introduction system 12, 14. 16... Rotating stirrer 13... Support bases 12a, 14a, 16a, 16a'... Openings 12b, 14b. 16b, 16b'...play 20...waveguide 21...microwave introduction window 30...reaction chamber 31...second gas introduction system 40...excitation coil 50...sample stand 5l... Board 52... High frequency voltage 60... Exhaust system 6I... Exhaust port.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)プラズマ生成領域と反応領域とを有する電子サイ
クロトロン共鳴プラズマCVD装置において、該プラズ
マ生成領域から該反応領域に流入するプラズマ流の経路
の途中に、該プラズマ流により回転可能に設置された羽
根車を備えたことを特徴とする電子サイクロトロン共鳴
プラズマCVD装置。
(1) In an electron cyclotron resonance plasma CVD apparatus having a plasma generation region and a reaction region, a blade is installed in the middle of the path of the plasma flow flowing from the plasma generation region to the reaction region so as to be rotatable by the plasma flow. An electron cyclotron resonance plasma CVD apparatus characterized by being equipped with a vehicle.
(2)請求項第1項において、該羽根車は該プラズマ生
成領域から該反応領域に流入するプラズマ流の通過すべ
き開口部を備えており、該羽根車の回転中心から遠心方
向に亘る同心円上の開口率の分布が、遠心方向について
の生成プラズマ密度の分布とは逆の傾向をもつことを特
徴とする電子サイクロトロン共鳴プラズマCVD装置。
(2) In claim 1, the impeller is provided with an opening through which the plasma flow flowing from the plasma generation region to the reaction region passes, and the impeller has a concentric circle extending in the centrifugal direction from the rotation center of the impeller. An electron cyclotron resonance plasma CVD apparatus characterized in that the above distribution of aperture ratio has a tendency opposite to the distribution of generated plasma density in the centrifugal direction.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6797108B2 (en) * 2001-10-05 2004-09-28 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for evenly flowing processing gas onto a semiconductor wafer

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