JPS62268127A - プラズマ反応装置およびその使用方法 - 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、プラズマ反応装置およびその使用方法に関す
るものである。さらに詳しくは、固体デバイス等の製造
において、任意の基板上へプラズマ気相蒸着膜を形成し
たり、基板表面と導入ガスをプラズマ反応させたり、あ
るいは基板表面をプラズマエツチングすることを特徴と
したプラズマ反応装置を提供するものである。

従来の技術 従来より、ＣＶＤ装置は多種類作られており、その代表
的な２つの例を第２図に示す。

第２図（−）は水平型のＣＶＤ装置で、ガス導入口１、
高周波コイル２１反応管３．排気口４．ヒーター６、排
気口６からなり、ヒーター６をガス流に対して傾斜させ
て、複数の基板ｅ上のＣＶＤ膜が均一に付くように作ら
れている。しかしながら、この装置では、基板ｅ内での
ＣＶＤ膜のバラツキは少いが、複数の各基板６間ではガ
ス導入口１に近いものでは厚く、排気口４に近いものは
薄くなる。またヒーターと基板を密着させて、基板を熱
伝導により加熱しているので、基板が曲っていた場合に
は基板内に温度むらを生じ、生成されるＣＶＤ膜が不均
一になる。

第２図（ｂ）は容量結合型のプラズマＣＶＤ装置であシ
、ガス導入口１１と高周波電極１２２反応室１３゜排気
口１４．ヒーター１５とからなり、ヒーター１６上にサ
セプタ１６を介して複数の基板１７をセットし、サセプ
タ１６を回転させることにより基板間のバラツキを少く
して、水平型の欠点を改良している。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、いずれの方式も、基板が上を向いている
ため、ＣＶＤ膜のピンホールの原因となるホコリやガス
中の反応で形成された蒸着物（たとえばｓ　ｉ０２　）
と同じ反応物（反応ガス中で形成される３　１０２粒子
）が表面に落下して付着しやすい欠点を有し、均一なＣ
ＶＤ膜形成の障害となっている。

また、基板の載置も自動化については、全く考慮されて
おらず、一枚ずつ手で行うため基板を傷つけたり、落下
させたりするケースがしばしばあった。

そこで本発明は、このような問題に鑑み基板上に付くホ
コリをできるだけ少くし、均一でかつ基板の自動載置が
可能なプラズマ反応装置の提供を目的とし、さらに同じ
構成を用いてプラズマＣＶＤ装置、あるいはプラズマ酸
化又はチン化膜形成装置、あるいはプラズマエツチング
装置として用いることか可能なプラズマ反応装置および
その使用方法を提供することを目的とする、。

問題点を解決するための手段 本発明は、反応ガス導入口とプラズマ発生部と排気口と
基板挿入口蓋を備えた反応管を縦に設置し、前記反応管
の外部には加熱源としてヒーターが設置され、さらにプ
ラズマ発生用として高周波容量結合電極またはコイルさ
らにまた、直流バイアス用の２つの直流電極が設置され
ており、前記反応管内部に基板を載置でき且つ反応管内
部に上又は下から出し入れできる保持部を備えたことを
特徴とし、さらに、高周波電極及び２つの直流電極にそ
れぞれ高周波および直流電圧を印加し々からプラズマを
発生させ、プラズマ反応中前記保持部が回転可能となっ
ており、さらにまた、反応管内部のガスの流れが下向き
の状態で、表面が下向きとなるように基板を載置した保
持部を挿入できることが可能な構造を特徴としたプラズ
マ反応装置およびその使用方法を提供するものである。

作　　用 本発明によれば、基板上へのホコリの付着を極力防止し
、炉心管内に均一にプラズマを発生することが可能とな
る。

実施例 以下その一実施例の装置を第１図とともに説明するＯ 第１図に本発明の一実施例にかかるプラズマ反応装置の
断面図を示す。この装置では、反応ガス導入口２１．プ
ラズマ発生部２２．排気口２３゜耐熱パツキン２４．冷
却水管２６．炉体２６２反応管２７．抵抗ヒーター２８
．基板保持部２９゜基板挿入口フタ３ｏからなり、複数
の基板３１の目的とする面を下向きにセットしたキャリ
ヤー３２を、下部より挿入できるようになっている。そ
して、キャリヤー３２を固定後、排気口２３より排気し
て真空にした後、反応ガス導入口２１より反応ガスを導
入しながら排気を続け、一定の減圧常態を保ちつつ、高
周波コイル３３および直流電極４０゜４１でプラズマを
発生させて基板３１０表面にプラズマＣＶＤ膜を形成し
たり、基板表面を導入ガスと反応させたり、基板表面を
エツチングする構造である。なお、このとき基板温度は
ヒーター２８でコントロールする。

本装置を用いてプラズマＣＶＤを行なう場合、例えば、
基板上へＳｉ３Ｎ４を堆積する場合には、Ｓ　ｉＨ２Ｃ
ｌ　２　ｒ　ＮＨ３ｔ　Ａ　ｒ等の混合ガスを用いれば
良いし、導入ガスとの反応例えば酸化またはチッ化を行
う場合には、基板がＳｉであれば、０２　ｔ　Ａ　ｒ等
の混合ガスを用いてＳ　ｚ　Ｏ２を形成したり、ＮＨ３
゜Ａｒ等を用いてＳｉ３Ｎ４を形成することができる。

さらにまた、基板をエツチングする場合には、基板がＳ
ｔならＳＦ６等を用いてＳ　ｘ　Ｆ　４としてエツチン
グすることができる。

なお、本実施例に示すプラズマ反応装置では、高周波と
直流バイアスを同時に印加することにより、炉心管内に
均一にプラズマを発生させることができ、さらにプラズ
マ反応中に基板保持部２９を回転させることにより、基
板内のバラツキをより均一にすることができる。また、
基板を挿入するとき、反応管内部のガスの流れが下向き
の状態で、表面が下向きとなるように基板を載置した保
持部を挿入することで基板表面にゴミや異物が付着する
のを防止できる。また、基板を入れないで、プラズマエ
ツチングすることにより炉心管を取りはずすことなく、
炉心管内壁をエツチングすることが可能である。

なお、第１図中、３６はガス供給装置、３６はメカニカ
ルブースタポンプ、３７はロータリーポンプ、３８はロ
ーダ、３９はのぞき瓢４０．，４１は直流電極を示し、
矢印Ａは基板保持部の回転を表わし、Ｂは反応ガス流を
表わしたものである。

また、第２図は炉体２６を地面に対しほぼ垂直に立てた
場合を示している。

この装置によれば、 （１）反応管２７内が減圧状態で、基板３１の目的とす
る面が下向きにセットできるので、反応　　・中に目的
とする基板表面にホコリが付着しにくい。

（２）　　キャリヤ−３２挿入時に、空気の流れが下向
にできるので、ホコリが舞い上らない。

（３）反応管２了の輻射熱により、基板３１が加熱され
るので、基板３１内および基板３１相互間での温度のバ
ラツキが少く、プラズマ反応は、高周波および上下２つ
の直流電極で励起されるのでプラズマの炉内での均一性
が良い。

（４）基板３１のキャリヤー３２への載置は、自動挿入
が可能である。

等のすぐれた効果を発揮する。

なお、実施例では、反応管を垂直にした場合を示しであ
るが、傾斜させた場合にも、同じ効果が得られる。

発明の効果 以上のように本発明のプラズマ反応装置は、基板へのホ
コリの付着を極力防止し、炉内でプラズマの均一性がす
ぐれ、厚みが均一なＣＶＤ膜を形成したり、酸化膜やチ
ッ化膜を形成したり、エツチングを行うことができる。

さらにまた、基板の挿入から、プラズマ反応取り出しま
でフルオート化することが可能な装置でもある。

なお、本装置の炉体外部にさらに強力な磁場を基板面に
平行になるよう印加しながらプラズマ反応を行い、電子
のサイクロトロン運動により膜質を向上させることも可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にがかるＣＶＤ装置の構造断
面図、第２図（ａ）は従来より用いられている水平型Ｃ
ＶＤ装置の概略構成図、第２図（ｂ）は同垂直型ＣＶＤ
装置の概略構成図である。 ２１・・・・・・反応ガス導入口、２２・・・・・・プ
ラズマ発生部、２３・・・・・・排気口、２ｅ・・・・
・・炉体、２７・・・・・・反応管、２９・・・・・・
基板保持部、３１・・・・・・基板、３２・・・・・・
キャリヤー、３０・・・・・・基板挿入口ブタ、３３・
・・・・・高周波コイル、４０．４１・・・・・・直流
電極。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少くとも反応ガス導入口とプラズマ発生部と排気
   口と基板挿入蓋を備えた反応管を縦に設置し、前記反応
   管の外部には少くとも加熱源とプラズマ発生用高周波電
   極または高周波コイルとさらに前記反応管内部には２つ
   の直流電極とが設置され、さらに前記反応管内部に基板
   を載置でき、かつ前記反応管内部に上又は下から出し入
   れできる保持部を備えてなるプラズマ反応装置。
2. （２）保持部が反応管外部より回転可能な構造となって
   いる特許請求の範囲第１項記載のプラズマ反応装置。
3. （３）保持部に基板を載置する工程と、前記基板の載置
   された保持部を立てられた反応管に上又は下から挿入す
   る工程と、一旦排気口より反応管内のガスを排気した後
   、排気を続けながら反応ガスを導入し、一定気圧のもと
   で反応管外部より高周波電界を印加しさらに、炉心管内
   部の２つの直流電極間に直流電圧を印加してプラズマを
   発生させて前記基板表面にプラズマ気相蒸着膜を形成さ
   せたり、前記基板表面と導入ガスをプラズマ反応させた
   り、前記基板表面をプラズマエッチングしたり、炉心管
   内壁をプラズマエッチングするようにしたプラズマ反応
   装置の使用方法。
4. （４）反応管内部のガスの流れが下向きの状態で、表面
   が下向きとなるように基板を載置した保持部を挿入する
   ようにした特許請求の範囲第２項記載のプラズマ反応装
   置の使用方法。