JPH04263078A - Ecrプラズマcvd装置 - Google Patents

Ecrプラズマcvd装置

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Publication number
JPH04263078A
JPH04263078A JP2235391A JP2235391A JPH04263078A JP H04263078 A JPH04263078 A JP H04263078A JP 2235391 A JP2235391 A JP 2235391A JP 2235391 A JP2235391 A JP 2235391A JP H04263078 A JPH04263078 A JP H04263078A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
plasma
thin film
reaction vessel
generation chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP2235391A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiaki Takeuchi
良昭 竹内
Masayoshi Murata
正義 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はECRプラズマCVD装
置に関し、特に各種電子デバイスに応用されるアモルフ
ァスシリコン薄膜などの製造に使用されるECRプラズ
マCVD装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図7は従来より用いられているECRプ
ラズマCVD装置を示す概略構成図である。この装置に
より例えばアモルファスシリコン薄膜を形成する場合を
例にとり説明する。
【0003】マグネトロン(マイクロ波発振器、図示せ
ず)で2.54GHzのマイクロ波201を発生させ、
このマイクロ波をアイソレータ、方向性結合器、マイク
ロ波電力計、整合器(いずれも図示せず)などを用いて
導波管202により伝播させ、マイクロ波導入窓203
を介してプラズマ生成室204へ導入させる。プラズマ
生成室204では、マイクロ波の定在波が発生する。プ
ラズマ生成室204は反応容器211に連通しており、
この反応容器211は排気装置(図示せず)により反応
に必要な所定の真空度、例えば10−3〜10−8To
rrに真空引きされる。プラズマ生成室204には第1
のガス供給管208から例えばArガスが供給され、反
応容器211には第2のガス供給管209から環状ステ
ンレス管210を介して反応ガスとして例えばSiH4
 ガスが供給される。
【0004】プラズマ生成室204の外周には冷却管2
14が設けられ、冷却管214に冷却水215を導入し
て流すことにより、プラズマ生成室204が冷却される
。また、プラズマ生成室204を囲むように磁気コイル
216が設けられ、この磁気コイル216により磁束密
度875ガウスの磁界を発生させて、プラズマ生成室2
04に供給される2.54GHzのマイクロ波と電子サ
イクロトロン共鳴(Electron  Cyclot
ron  Resonance)を起こす。
【0005】プラズマ生成室204内で電子サイクロト
ロン共鳴により発生したプラズマ205は発散磁界20
7に沿って反応容器211内に拡散し、この結果環状ス
テンレス管210より供給されるSiH4 ガスが分解
する。分解により生成した活性種206は、反応容器2
11内のプラズマ生成室204と対向する位置に配置さ
れた試料台212上の基板213に輸送され、アモルフ
ァスシリコン薄膜が堆積される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図8に従来の装置を用
いて基板上に堆積されたアモルファスシリコン薄膜の膜
厚分布を示す。図8から明らかなように、アモルファス
シリコン薄膜は基板中央部で厚く、基板周縁部で薄いと
いう不均一な膜厚分布を有している。この傾向は基板が
大きくなればなるほど顕著になる。これは以下のような
理由による。
【0007】反応ガスを分解させるプラズマは、プラズ
マ生成室204内で発生する。プラズマ生成室204内
には図9に示されるTE11モードのマイクロ波が定在
している。このモードでは、電界は中央部で強く、壁面
近くで弱くなっている。したがって、発生するプラズマ
の密度も中央部で高く、壁面近くで低くなっている。こ
の結果、プラズマによって生成される活性種の密度も同
様の径方向分布を持つ。しかも、プラズマ生成室204
内で発生した径方向に不均一なプラズマは、磁気コイル
216によって形成される発散磁界207に沿って広が
って拡散する。たとえプラズマ生成室204内において
均一なプラズマを生成させたとしても、プラズマは発散
磁界207に沿って広がって拡散する。これらの理由に
より、基板上に堆積される薄膜の膜厚分布は図8に示さ
れるように不均一になる。
【0008】また、大面積の基板上に薄膜を堆積する場
合には、図7の発生磁界207を更に広げる必要がある
ため、端部におけるプラズマ密度は更に低くなり、膜厚
分布の不均一性は非常に大きくなる。したがって、大面
積の基板上に薄膜を均一に堆積させるためには、端部の
プラズマ密度を上げることが重要となる。
【0009】本発明は大面積の基板上にも薄膜を均一に
堆積させることができるECRプラズマCVD装置を提
供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のECRプラズマ
CVD装置は、反応容器内に円板状の基板を配置して反
応ガスを導入し、電子サイクロトロン共鳴を利用して発
生させたプラズマにより前記反応ガスを分解させて、前
記基板上に薄膜を形成させるECRプラズマCVD装置
において、基板の裏面側で基板の周縁部に対応する位置
に磁石を配置したことを特徴とするものである。
【0011】本発明において、磁石は永久磁石でもよい
し、電磁石でもよい。また、永久磁石を用いる場合、基
板の裏面側に回転台を設け、この回転台上に基板の周縁
部の一部に対応する大きさの永久磁石を載せて、薄膜堆
積時に回転台を回転させるようにしてもよい。
【0012】
【作用】プラズマ中の荷電粒子は、磁力線の周りを回り
ながら、磁力線に沿って運動する。特に、反応ガスの分
解を支配する電子は質量が小さいため、その運動速度は
磁力線に垂直な方向に比べて磁力線に沿った方向の方が
格段に大きい。
【0013】本発明の装置では、基板の周縁部に対応す
る位置に磁石を配置しているので、反応容器内での磁界
分布を制御することができ、電子の密度分布を均一化す
ることができる。その結果、反応ガスと電子との非弾性
衝突により発生する活性種の密度分布を均一にすること
ができ、大面積の基板上にも薄膜を均一に堆積すること
ができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0015】[実施例1]図1は本実施例において用い
られたECRプラズマCVD装置を示す概略構成図であ
る。この装置により例えばアモルファスシリコン薄膜を
形成する場合を例にとり説明する。
【0016】マグネトロン(マイクロ波発振器、図示せ
ず)で2.54GHzのマイクロ波201を発生させ、
このマイクロ波をアイソレータ、方向性結合器、マイク
ロ波電力計、整合器(いずれも図示せず)などを用いて
導波管202により伝播させ、マイクロ波導入窓203
を介してプラズマ生成室204へ導入させる。プラズマ
生成室204では、マイクロ波の定在波が発生する。プ
ラズマ生成室204は反応容器211に連通しており、
この反応容器211は排気装置(図示せず)により反応
に必要な所定の真空度、例えば10−3〜10−8To
rrに真空引きされる。プラズマ生成室204には第1
のガス供給管208から例えばArガスが供給され、反
応容器211には第2のガス供給管209から環状ステ
ンレス管210を介して反応ガスとして例えばSiH4
 ガスが供給される。
【0017】プラズマ生成室204の外周には冷却管2
14が設けられ、冷却管214に冷却水215を導入し
て流すことにより、プラズマ生成室204が冷却される
。また、プラズマ生成室204を囲むように磁気コイル
216が設けられ、この磁気コイル216により磁束密
度875ガウスの磁界を発生させて、プラズマ生成室2
04に供給される2.54GHzのマイクロ波と電子サ
イクロトロン共鳴(Electron  Cyclot
ron  Resonance)を起こす。
【0018】プラズマ生成室204内で電子サイクロト
ロン共鳴により発生したプラズマ205は反応容器21
1内に拡散し、この結果環状ステンレス管210より供
給されるSiH4 ガスが分解する。分解により生成し
た活性種206は、反応容器211内のプラズマ生成室
204と対向する位置に配置された試料台212上の基
板213に輸送され、アモルファスシリコン薄膜が堆積
される。
【0019】そして、基板213が載せられる試料台2
12の裏面側には回転台101が設けられ、回転台10
1上には基板213の周縁部の一部に対応する大きさの
永久磁石102が取り付けられている。この装置では、
薄膜堆積時に回転台101及び永久磁石102を回転さ
せる。
【0020】前述したように、永久磁石102が存在し
ない場合には、反応容器211内のプラズマの密度分布
は中心部で高く周縁部で低い左右対称となる(図2に実
線で表示)。
【0021】これに対して、本実施例の装置のように永
久磁石102を設けると、磁気コイル216によって形
成される磁力線が曲げられるため、プラズマの密度分布
が変化する。例えば、永久磁石102が図中の左側にあ
る場合には、磁力線103は破線で示すように左側に曲
がる。プラズマ生成室204で発生したプラズマは磁力
線に沿って拡散するため、図2に破線で表示するように
プラズマの中心は左側にずれる。この結果、反応ガスの
分解により生成した活性種104は実線矢印で示すよう
に拡散する。一方、永久磁石102が図中の右側にある
場合には、磁力線103は一点鎖線で示すように右側に
曲がり、プラズマは磁力線に沿って拡散するため、図2
に一点鎖線で表示するようにプラズマの中心は右側にず
れる。この結果、反応ガスの分解により生成した活性種
104は破線矢印で示すように拡散する。
【0022】永久磁石102は回転台101上に載せら
れ、薄膜堆積時に回転されるので、時間平均した反応容
器211内でのプラズマの径方向分布は、図3に示すよ
うに均一性が向上する。したがって、基板上の薄膜の膜
厚分布も図4に示すように、従来の装置を用いた場合(
図8)と比較して、均一性が向上する。
【0023】[実施例2]図5は本実施例において用い
られたECRプラズマCVD装置を示す概略構成図であ
る。図5の装置では、基板213が載せられる試料台2
12の裏面側の基板213の周縁部に対応する位置に環
状の永久磁石801が設けられている。その他の構成は
図1の装置と同様である。図5では、図1の回転台10
1及び永久磁石102の代わりに、環状の永久磁石80
1が設けられているので、装置の構造が簡単になってい
る。
【0024】図5の装置のように永久磁石801を設け
ると、反応容器211内の磁力線は永久磁石801に集
中するため、中央部の磁力線は外側に発散するが、周縁
部の磁力線の発散は抑制される。プラズマ生成室204
内で生成したプラズマは反応容器211内で磁力線に沿
って拡散するので、密度の高い中央部のプラズマは徐々
に広がり、密度の低い周縁部のプラズマは広がりが抑え
られる。この結果、図3に示すように、反応容器211
内でのプラズマ密度分布の均一性が向上する。薄膜の堆
積に寄与する活性種の密度分布はプラズマの密度分布に
対応するため、図4に示すように薄膜の膜厚分布の均一
性も向上する。
【0025】[実施例3]図6は本実施例において用い
られたECRプラズマCVD装置を示す概略構成図であ
る。図6の装置では、基板213が載せられる試料台2
12の裏面側の基板213の周縁部に対応する位置に環
状の磁気コイル901が設けられている。この磁気コイ
ル901には、磁気コイル216用のものとは別の磁場
発生用電源(図示せず)に接続されている。その他の構
成は図1の装置と同様である。
【0026】図6の装置において、磁気コイル901に
電流を流すと、電流の強さと方向に応じて磁場が発生す
るので、反応容器211内の磁場分布を制御することが
できる。例えば、磁気コイル214と同じ方向に電流を
流せば、反応容器211内の磁場は強められるので、磁
力線は図6に破線で示すように反応容器211内でも広
がらない。逆に、磁気コイル214と逆方向に電流を流
せば、磁力線は図6に一点鎖線で示すように反応容器2
11内で大きく外側に広がる。プラズマ生成室204内
で生成したプラズマは反応容器211内で磁力線に沿っ
て拡散するので、反応容器211内のプラズマ密度は磁
力線の密度と対応したものになる。このように磁気コイ
ル901に流す電流を制御することにより、図3に示す
ように反応容器211内でのプラズマ密度分布の均一性
が向上する。この結果、図4に示すように薄膜の膜厚分
布の均一性も向上する。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したように本発明のECRプラ
ズマCVD装置を用いれば、大面積の基板上にも薄膜を
均一に堆積させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1におけるECRプラズマCV
D装置を示す概略構成図。
【図2】永久磁石が存在しない場合及び回転台上に永久
磁石を設けた場合の、反応容器内におけるプラズマ密度
分布を示す図。
【図3】回転台上に永久磁石を設けた場合の、反応容器
内における時間平均のプラズマ密度分布を示す図。
【図4】本発明のECRプラズマCVD装置を用いた場
合に形成されるアモルファスシリコン薄膜の膜厚分布を
示す図。
【図5】本発明の実施例2におけるECRプラズマCV
D装置を示す概略構成図。
【図6】本発明の実施例3におけるECRプラズマCV
D装置を示す概略構成図。
【図7】従来のECRプラズマCVD装置を示す概略構
成図。
【図8】従来のECRプラズマCVD装置を用いた場合
に形成されるアモルファスシリコン薄膜の膜厚分布を示
す図。
【図9】プラズマ生成室内におけるマイクロ波の定在波
モードを示す図。
【符号の説明】
201…マイクロ波、202…導波管、203…マイク
ロ波導入窓、204…プラズマ生成室、211…反応容
器、212…試料台、213…基板、216…磁気コイ
ル、101…回転台、102…永久磁石、801…永久
磁石、901…磁気コイル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  反応容器内に円板状の基板を配置して
    反応ガスを導入し、電子サイクロトロン共鳴を利用して
    発生させたプラズマにより前記反応ガスを分解させて、
    前記基板上に薄膜を形成させるECRプラズマCVD装
    置において、基板の裏面側で基板の周縁部に対応する位
    置に磁石を配置したことを特徴とするECRプラズマC
    VD装置。
JP2235391A 1991-02-15 1991-02-15 Ecrプラズマcvd装置 Pending JPH04263078A (ja)

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JP2235391A JPH04263078A (ja) 1991-02-15 1991-02-15 Ecrプラズマcvd装置

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JP2235391A JPH04263078A (ja) 1991-02-15 1991-02-15 Ecrプラズマcvd装置

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19991109