JPS63111177A - マイクロ波プラズマ薄膜形成装置 - 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〕 本発明は電子サイクロトロン共鳴励起によるプラズマを
用いたマイクロ波プラズマ簿膜形成装置に関する。

〔従来の技術〕

電子サイクロトロン共鳴励起によるマイクロ波プラズマ
薄膜形成に関する先行技術には例えば、特開昭５９−２
１９４６１号公報に、低温高速高品質の膜形成、特にア
モルファスシリコン膜の形成に有益であることが開示さ
れている。

しかし、この技術ではマイクロ波導入窓に膜が付着する
ことにより、膜が導電膜の場合にはマイクロ波の導入、
更にはプラズマの安定生成が困難になる問題を認識して
いない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、アルミニウム、タングステン等の金属
膜や低抵抗率のシリコン膜等の導電膜の堆積においては
、プラズマ生成室のマイクロ波導入窓にも膜が付着堆積
してしまい、マイクロ波が導入できなくなる問題があっ
た。

本発明の目的は、マイクロ波導入窓に付着堆積した導電
膜を、厚みが薄いうちに誘電体に変換し、マイクロ波の
効率を低下させることなく継続してプラズマが発生でき
るようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、マイクロ波導入窓に付着した導電膜を酸素
又は窒素プラズマで酸化又は窒化し誘電体に変換するこ
とによりマイクロ波の導入を継続的に可能とすることに
より達成される。

〔作用〕

プラズマ生成室のマイクロ波導入窓に堆積したアルミニ
ウム等の導電膜は、プラズマ生成室で酸素プラズマ又は
窒素プラズマを発生させることにより、酸化又は窒化さ
せることができる。このプラズマ発生時には、電子サイ
クロトロン共鳴点がマイクロ波導入窓の近傍になる様に
磁界の強さを調整し、また基板は表面をシャッタで覆い
基板表面層の酸化や窒化を防止する。これによりマイク
ロ波導入窓に堆積した導電膜を酸化又は窒化させること
ができる。次にまた導電膜の堆積、その酸化又は窒化を
繰返すことにより導電膜の連続堆積が可能となる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明によるマイクロ波プラズマ薄膜形成装置
の模式図である。装置は大別して、プラズマ生成室１０
１反応室２０．ガス供給系３０゜排気系４０より成る。

プラズマ生成室１０は、ステンレス鋼製で石英製のマイ
クロ波導入窓１１を介してマイクロ波（２，５４ＧＨｚ
）導波管１２が接続されている１周囲には電子サイクロ
トロン共鳴用磁界コイル１３及び補助磁界コイル１４が
配置されている。プラズマ生成用ガス導入管１５が接続
されており、所定の流量のガスが供給できる。

反応室２０はステンレス鋼製でプラズマ生成室１０の開
口部と連接して配置され、サセプタ２１に被膜形成基板
（シリコン基体）２２が置かれている。

サセプタ２１には加熱源が付属しており、被膜形成基板
２２を所定の温度に設定することができる。

被膜形成基板２２の上部にはプラズマガスを遮蔽するた
めのシャッタ２３が配置されている。反応ガス導入管２
４から所定流量の反応ガスが供給できる。排気系４０は
反応室２ｏからの排気管４１及びバルブを通してターボ
分子ポンプに接続されている。

実施例１　アルミニウム膜の堆積について説明する。プ
ラズマ用ガスとしてアルゴン、反応ガスとして三塩化ア
ルミニウムをヘリウムキアリアガスを用いて供給した。

圧力は１ｍＴｏｒｒ、被膜形成基板は表面にシリコン酸
化膜のパターンの付いたシリコンウェハを用い、サセプ
タ上で２００℃に加熱した。２．４５ＧＨｚ　、ＩＫＷ
のマイクロ波を発振させ、電子サイクロトロン共鳴用磁
界コイルに１６Ａ通電し最大磁束密度Ｌ４００Ｇａｕｓ
ｓとし、プラズマ生成室と反応室の連接近傍で、電子サ
イクロトロン共鳴点８７５Ｇａｕｓｓとなる様にした。

この結果、基板上に毎分３０００人の堆積速度でアルミ
ニウム膜が形成できた。アルミニウムのＣＶＤを繰返す
うちに、反応ガスがプラズマ生成室にも拡散してプラズ
マ生成室のマイクロ波導入窓にもアルミニウム膜が堆積
してくる。マイクロ波導入窓へのアルミニウム膜の堆積
速度は、基板上へのそれの４〜６％である。しかしマイ
クロ波導入窓のアルミニウム膜が厚くなるとマイクロ波
電力の吸収率が低下する。マイクロ波電力の吸収率は、
マイクロ波入射電力、磁界コイルの印加電流、圧力等に
よっても影響されるが、マイクロ波導入窓への導１ｔｆ
ｉ’Ｊの堆積は大きく効率低下を引き起こす。

このため、マイクロ波導入窓のクリーニングが必要であ
る。

マイクロ波導入窓に約２００人のアルミニウム膜が堆積
した時点で、堆積したアルミニウム膜を酸化又は窒化さ
せ誘電体化させることにより、クリーニングできる。マ
イクロ波導入窓上のアルミニウムの酸化又は窒化は次の
様にして実施される。

補助磁界コイルＩＯＡ通電し、磁界コイルの電流値を調
整することにより、磁束密度の電子サイクロトロン共鳴
点をマイクロ波入射窓の近傍とした。

プラズマガスとして酸素ガスを供給し、酸素プラズマを
発生させた。２分間のプラズマ生成により導入窓上に堆
積したアルミニウム膜をアルミナに変換させることがで
きた。またプラズマガスを窒素又はアンモニアとしてア
ルミニウムを窒化アルミニラム膜に変換させることもで
きる。

実施例２　タングステン膜の堆積について説明する。

プラズマガスとしてアルゴンと水素の混合ガス、反応ガ
スとして６フツ化タングステン（ＷＦｅ）を用い、シリ
コン基板上にタングステン膜を堆積させた。この場合も
アルミニウム膜の堆積と同様、マイクロ波心人窓にタン
グステン膜が堆積しクリーニングが必要となる。プラズ
マガスとして酸素ガスを導入し、酸素プラズマによりマ
イクロ波導入窓に堆積したタングステン膜を酸化させた
。この時も基板表面はシャッタで覆い基板上のタングス
テン膜の酸化を防いだ、その結果、導入窓のタングステ
ン膜は蒸気圧の高い酸化物となって蒸発し、マイクロ波
導入窓はクリーニングできる。

実施例３　多結晶シリコン膜の堆積について説明する。

プラズマガスとしてヘリウム、反応ガスとしてヘリウム
希釈のモノシラン（５０％５ｉＨａ）　、ホスフィン（
１％Ｐ　Ｈａ）　ｒジボラン（１％ＢｚＨａ）を用い、
ガラス基板上に多結晶シリコン膜を形成させた。圧力０
　、３〜３０　ｍＴｏｒｒｔ基板温度５３０℃でＰ型、
ｉ型、ｎ型の多結晶シリコン膜を連続して堆積させた。

マイクロ波導入窓にはアモルファスシリコン膜が堆積す
るが、酸素プラズマにより酸化させ、窓材料と同じ石英
（ＳｉＯｚ）に変換することかできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、プラズマ生成室のマイクロ波導入窓に
堆積した導電膜を、装置の分解清掃することなしに、簡
単な操作でクリーニングできる。

このため導電膜のＣＶＤを連続して実施することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるマイクロ波プラズマ薄膜形成装置
の一実施例の模式図である。 １０・・・プラズマ生成室、１１・・・マイクロ波導入
窓、１３・・・磁界コイル、１４・・・補助磁界コイル
、１５・・・プラズマ生成用ガス導入管、２ｏ・・・反
応室、２２・・・被膜形成基板、２３・・・シャッタ。 　　　　　ｊ′）□゛−°こ′

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、プラズマ生成室の外周から磁場を印加し、プラズマ
   生成室の誘電体の窓を通してマイクロ波を導入して電子
   サイクロトロン共鳴励起のプラズマを発生させ、その前
   面に置いた基板上に薄膜を形成させるマイクロ波プラズ
   マ薄膜形成装置において、上記外部磁場の強さを制御し
   て電子サイクロトロン共鳴を生ずる位置を誘電体の窓の
   近傍とし、酸化性又は窒化性プラズマを発生させ、誘電
   体の窓に堆積した膜を酸化又は窒化させ誘電体に変換さ
   せるようにして成ることを特徴とするマイクロ波プラズ
   マ薄膜形成装置。