JPH0361377A - マイクロ波プラズマ膜堆積装置 - Google Patents

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 本発明は、半導体工業などにおいて薄膜を形成するマイ
クロ波プラズマ膜堆積装置に関するものである。

従来の技術 近年、マイクロ波プラズマ膜堆積装置は、低温で膜を堆
積することができるため、重要は技術となってきている
。

以下図面を参照しながら、上述したマイクロ波プラズマ
膜堆積装置の一例についてシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）
を堆積する場合について説明する。

第３図は、従来のマイクロ波プラズマ膜堆積装置の断面
図を示すものである。第３図において、３１は真空容器
で、その内部にはプラズマ発生室３２とガス反応室３３
′　とが設けられている。上記プラズマ発生室３２には
放電ガス導入管３４が接続され、またガス反応室３３に
は反応ガス導入管３５と真空排気管３６とが接続されて
いる。上記真空容器３１のプラズマ発生室３２側には、
石英窓３７を介してマイクロ波を伝送するための導波管
３８が接続されており、プラズマ発生室３２の外側には
、プラズマ発生室３２内に軸方向の磁界を印加するため
のマグネットコイル３９が配置されている。そして、上
記ガス反応室３３内には、処理基板Ａを支持するための
支持台３９が設けられている。

次に、膜の堆積方法について説明する。

まず、真空容ａｉ３１内に、放電ガス導入管３４から窒
素ガス（Ｎ２）を２００ｓｅｃ＋ｗ流し１反応ガス導入
管３５かモノシランガス（Ｓ　ｉ　Ｈ４）を２０ｓｅｃ
ｍ流した状態で、約５　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒに保つ。

放電ガス導入管３４から導入された窒素ガスは、石英窓
３７から導入されたマイクロ波とマグネットコイル３９
による軸方向の磁界（８７５ガウス）によって、電子サ
イクロトロン共鳴が満足され、放電する。このプラズマ
放電で生じた電子、イオンおよびラジカルは、磁界の作
用および拡散によって、ガス反応室３３に到達し、反応
ガスとしてのシランを分解する０分解されたシランは、
プラズマ発生室３２から輸送された窒素のイオンあるい
はラジカルと反応し、処理基板Ａ上にシリコン窒化膜が
形成される。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記従来の構成によると、分解されたモノ
シランガスは、ガス反応室３３の壁面にも到達し、壁面
上に膜を形成する。通常、ガス反応室３３の壁面材料と
しては、スランレスが用いられており、そのため密着性
が弱く側壁に堆積した膜が剥がれて、処理基板Ａ上に落
下し、ピンホールなどが生じるという問題点を有してい
た。

そこで、本発明は上記課題を解消し得るマイクロ波プラ
ズマ膜堆積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 上記課題を解決するため、本発明の第１の手段は、真空
容器内に、プラズマ発生室と、このプラズマ発生室に連
通されたガス反応室とが形成され、かつ放電ガス導入管
および反応ガス導入管並びに真空排気管が設けられ、し
かも上記プラズマ発生室内に磁界を印加するための磁気
コイルおよび上記ガス反応室内で処理基板を支持する支
持台が設けられたマイクロ波プラズマ膜堆積装置であっ
て、上記支持台の周囲に、処理基板に堆積させる膜と同
一物質で構成された保護筒体を、プラズマ発生室からの
プラズマ流を遮ぎらないように配置したマイクロ波プラ
ズマ膜堆積装置である。

また、第２の手段は、上記第１の手段において、保護筒
体を加熱する加熱装置を設けたマイクロ波プラズマ膜堆
積装置である。

作用 上記第１の手段の構成によると、反応ガス導入管から導
入された反応ガスは、プラズマ発生室でマイクロ波導入
口から導入されたマイクロ波と磁気コイルによる磁界に
よって放電し、プラズマ状態となる。反応ガスのイオン
、電子、ラジカルは、磁界の作用および拡散によってガ
ス反応室に輸送され、処理基板上に到達して膜が形成さ
れる。さらに、分解された反応ガス特にラジカルは、処
理基板上だけでなく拡散によりガス反応室側壁にも移動
する。しかし、処理基板のまわりは保護筒体で覆われて
いるため、ガス反応室壁面に移動する前に保護筒体の内
壁面に到達して膜が形成される。

そして、保護筒体は処理基板上に堆積する膜と同一の物
質からできているため、付着性が良い。したがって、処
理基板上の膜堆積中に保護筒体から膜が剥がれ落ちるこ
ともほとんど無く、膜堆積中に生じるピンホールの数も
少なくなる。

さらに、上記第２の手段のように、保護筒体を加熱装置
により加熱した場合、保護筒体における膜の密着性が増
加して膜が剥がれ落ちることも無く、シたがって膜堆積
中に生じるピンホールの数も非常に少なくなる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図に基づき説明する。

１は真空容器で、その内部には、マイクロ波導入口２が
形成されるとともに放電ガス導入管３が接続されたプラ
ズマ発生室４と、このプラズマ発生室４に連通されると
ともに反応ガス導入管５および真空排気管６が接続され
たガス反応室７とが形成されている。マイクロ波導入口
２には石英窓８を介してマイクロ波を導く導波管９が接
続されている。また、真空容器］−のプラズマ発生室４
の周囲には、軸方向の磁界を印加するためのマグネット
コイル（磁界コイル）１０が設けられ、ガス反応室７内
には、処理基板Ａを支持するための支持台１１が設けら
れている。そして、さらにガス反応室７内の支持台１１
の周囲には、処理基板Ａに堆積させる膜と同一の物質で
構成された円筒状の保護筒体１２が、プラズマ発生室４
からのプラズマ流が遮ざられないように配置されている
。なお、反応ガス導入管５の先端部は、上記保護筒体１
２内に位置されている。

次に、上記構成において、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）
を堆積する場合について説明する。

まず、プラズマ発生室４内に放電ガス導入管３から窒素
ガスを１０１００５ｅ導入するとともにガス反応室７内
に反応ガス導入管５からモノシランガスを１０１０５ｅ
導入した状態で、真空容器ｌ内を５×１０−’Ｔｏｒｒ
の圧力に維持する。そして、放電ガス導入管３から導入
された窒素ガスは、マイクロ波導入口８から導入された
マイクロ波と、マグネットコイルＩＯによる軸方向の磁
界（８７５ガウス）によって電子サイクロトロン共鳴条
件が満足され、放電する。この放電によって生じた窒素
のイオン。

ラジカル、電子は磁界の作用あるいは拡散によって支持
台１１の方向に移動し、反応ガス導入管５から導入され
たモノシランガスを分解し、窒素のイオンあるいはラジ
カルと反応し、処理基板Ａ」二にシリコン窒化膜が堆積
される。また、処理基板Ａ上だけでなく、保護筒体１２
にも分解したモノシラン、窒素のイオンあるいはラジカ
ルが到達し、シリコン窒化膜が形成される。この保護筒
体１２の材質は、シリコン窒化膜であり、すなわち堆積
する膜と同一物質であるため、膜の密着性が良く、はと
んど剥がれ落ちることがない。したがって、シリコン窒
化膜を連続して堆積しても、ピンホールの少ない良質の
膜を処理基板Ａ上に形成することができる。

以上のように本実施例によれば、支持台１１の周囲に、
処理基板Ａに堆積する膜と同一物質からなる保護筒体１
２を設けることにより、側壁から堆積したシリコン窒化
膜が剥がれ落ちることが無くなり、結果としてピンホー
ルの少ない良質な膜を得ることができる。

次に、本発明の他の実施例を第２図に基づいて説明する
。

本実施例のものは、上記実施例において保護筒体１２の
周囲に加熱用ヒータ（加熱装置）　１３を取付けたもの
である。

この構成によると、保護筒体Ｉ２はたとえば１５０℃程
度（１５０℃に限定するものでは無い）に加熱されるた
め、保護筒体１２に付着する膜の密着性がより良好とな
り、処理基板Ａ上への剥がれ落ちが無くなる。したがっ
て、シリコン窒化膜を連続して堆積しても、ピンホール
の極めて少ない良質の膜を処理基板Ａ上に形成すること
ができる。

なお、ＪＺ記他の実施例においては、加熱用ヒータ１３
を保護筒体１２の外側を覆うように説明したが、加熱用
ヒータ１３を保護筒体１２内に埋め込むようにしてもよ
い。

ところで、上記各実施例においては、放電ガス導入管と
反応ガス導入管とを別個に設けたが、たとえば反応ガス
導入管から両者を混合ガスとして導入するようにしても
よい。

また、上記各実施例においては、堆積する膜をシリコン
窒化膜として説明したが、他の膜たとえばシリコン酸化
膜などの絶縁膜、またはアルミニウム、タングステンな
どの金属膜に適用した場合でも同じ効果がある。

発明の効果 以上のように本発明の構成によると、処理基板を支持す
る支持台の周囲に、処理基板に堆積させる膜と同一の物
質で構成された保護筒体を、プラズマ発生室からのプラ
ズマ流を遮ぎらないように配置したので、保護筒体の壁
面に付着した膜が剥がれて処理基板側に落下するのを防
止でき、ピンホールなどの欠陥の少ない膜を処理基板上
に形成することができる。また、保護筒体を加熱する加
熱装置を設けることにより、上記の効果をより一層高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１−図は本発明の一実施例におけるマイクロ波プラズ
マ膜堆積装置の断面図、第２図は他の実施例におけるマ
イクロ波プラズマ膜堆積装置の断面図、第３図は従来例
におけるマイクロ波プラズマ膜堆積装置の断面図である
。 １・・・真空容器、２・・・マイクロ波導入口、３・・
・放電ガス導入管、４・・・プラズマ発生室、５・・・
反応ガス導入管、６・・・真空排気管、７・・・ガス反
応室、９・・・導波管、１０・・・マグネットコイル、
１１・・・支持台、１２・・・保護筒体、１３・・・加
熱用ヒータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．真空容器内に、プラズマ発生室と、このプラズマ発
   生室に連通されたガス反応室とが形成され、かつ放電ガ
   ス導入管および反応ガス導入管並びに真空排気管が設け
   られ、しかも上記プラズマ発生室内に磁界を印加するた
   めの磁気コイルおよび上記ガス反応室内で処理基板を支
   持する支持台が設けられたマイクロ波プラズマ膜堆積装
   置であって、上記支持台の周囲に、処理基板に堆積させ
   る膜と同一物質で構成された保護筒体を、プラズマ発生
   室からのプラズマ流を遮ぎらないように配置したマイク
   ロ波プラズマ膜堆積装置。
2. ２．上記請求項１に記載のマイクロ波プラズマ膜堆積装
   置において、保護筒体を加熱する加熱装置を設けたマイ
   クロ波プラズマ膜堆積装置。