JPH02156089A

JPH02156089A - プラズマ付着装置

Info

Publication number: JPH02156089A
Application number: JP31238188A
Authority: JP
Inventors: Morie Hayakawa; 早川　盛衛
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-12-09
Filing date: 1988-12-09
Publication date: 1990-06-15
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: JP2725327B2

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〕この発明は、プラズマ付着装置に関し、特に半導体集積
回路における眉間絶縁膜や保護膜の成膜に使用されるＥ
　ＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ＣｙｃｌｏｔｒｏｎＲｅｓ
ｏｎａｎｃｅ　：電子サイクロトロン共鳴）プラズマＣ
ＶＤ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、半導体集積回路の絶縁膜等を成膜する方法とし
て、従来よりプラズマＣＶＤ法が採用されているが、最
近、このプラズマＣＶＤ法の一種として、ＥＣＲプラズ
マＣＶＤ法が開発され、既に実用に供されている。

二〇ＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用いた成膜装置（以下、
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置と記す）を第５図に示す０図
において、１はプラズマ室であり、このプラズマ室１は
導波管２を介して導入されるマイクロ波（周波数２．　
４５　ＧＨｚ）に対して空洞共振器の構造をなしている
。そしてプラズマ室１の周囲には、磁気回路としてのマ
グネット３が配設され、これにより前記プラズマ室ｌ内
に８７５ガウスの磁場を形成するとともに、図中下方に
発散する発散磁界を形成するようにしている。したがっ
て、プラズマ室１内にマイクロ波及びプラズマ発生用の
ガスが導入され、マグネット３に通電されると、プラズ
マ室ｌ内には電子サイクロトロン共鳴による放電が起こ
り、高密度のプラズマが発生するとともに、このプラズ
マは、前記発散磁界の磁力線４に沿ってプラズマ室１の
下方に設けられた試料室５内に引き出される。試料室５
内には反応ガスが導入されており、前記プラズマとの反
応により形成された反応物質が、この試料室５内の基板
ホルダ６上に配置された基板７上に堆積し、膜形成が行
われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記ＥＣＲプラズマＣＶＤ法は、低温で成膜できること
及び成膜速度が高速であること等の利点を有するもので
ある。しかし、プラズマ室１内から基板７に照射される
プラズマは指向性が強く、このため基板７上に形成され
る膜は、照射プラズマと垂直な面は厚く、平行な面は薄
（なり、基板表面の段差パターンを均一な膜厚で覆うこ
とができない、即ち、ステップカバレージが悪いという
問題を有している。

例えば、第６図に示すような基板７上の電極８上に絶縁
膜９を形成する場合、照射プラズマと垂直な面８ａと、
平行な面８ｂとが交差する部分Ａの膜厚が薄くなってし
まう。したがって、この絶縁膜９上にさらに導電性の膜
１０を形成した場合、前記膜厚の薄い部分Ａが絶縁破壊
を起こしゃすくなるという問題が生じる。

この発明の目的は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置において
、ステップカバレージを改善し、基板面内での膜厚分布
を均一化することのできるプラズマ付着装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るプラズマ付着装置は、ＥＣＲプラズマＣ
ＶＤ装置において、基板表面近傍にプラズマ室からのプ
ラズマ流と交差する方向の磁界を形成し、かつこの磁界
を前記プラズマ流と交差する方向の面内で回転させる回
転磁界発生手段を設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、従来と同様な操作でプラズマ室内
にプラズマを発生させ、これを発散磁界に沿って基板上
に照射させる。このとき、回転磁界発生手段により、基
板表面近傍には、前記プラズマ室からのプラズマ流に対
して交差する方向、即ち基板とほぼ平行な方向に磁界が
形成されている。さらにこの磁界は基板の平行な面内で
回転している。したがって、前記プラズマ室からのプラ
ズマ流は、基板表面近傍で、進行してきた方向と直交す
る方向に力を受けて曲げられる。

これにより、従来のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置に比較し
て、段差パターンの側壁部へ照射されるプラズマが増加
し、前記側壁部に形成される膜の厚さが厚くなる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例によるプラズマ付着装置の断
面構成図である０図において、１は導入されるマイクロ
波に対して空洞共振器となるように構成さたプラズマ室
であり、このプラズマ室１ニハプラズマ発生用のガスを
導入するためのガス導入口１ａが設けられるとともに、
マイクロ波導入のための導波管２が接続されている。ま
た、プラズマ室１には、図示しないが、マイクロ波導入
窓、プラズマ引き出し窓等が設けられている。前記プラ
ズマ室ｌの周囲には、プラズマ発生用磁気回路としての
電磁コイル３が配設されており、この電磁コイル３によ
る磁界の強度は、マイクロ波による電子サイクロトロン
共鳴の条件が前記プラズマ室ｌの内部で成立するように
決定される。また、前記電磁コイル３によって、下方に
向けて発散する発散磁界４が形成される。

前記プラズマ室１の下方には、試料室５が設けられてい
る。試料室５内には基板ホルダ６が配置されており、こ
の基板ホルダ６上には、前記プラズマ室１から引き出さ
れたプラズマ流が照射される基板７が載置されている。

そして、前記基板ホルダ６内には、基板表面近傍で、基
板に平行な方向の、かっこの平行な方向の面内で回転す
る磁界１７を発生するための回転磁界発生手段２０が構
成されている０回転磁界発生手段２０は、第２図及びそ
の断面側面図である第３図で示すように、前記基板ホル
ダ６に埋設された複数の電磁石１１，１２，１３．１４
を有している。各電磁石は鉄心及びその周囲に巻がれた
コイルからなり、電磁石１１と電磁石１３とが１対とな
って対向して、また電磁石１２と電磁石１４とが１対と
なって対向して配設されている。そして、これらの各電
磁石は、９０°の等間隔で配置されている。

第４図は前記電磁石の各コイルｌｌａ〜１４ａに電圧を
印加するための回路であり、電磁石用コイルｌｌａ、１
３ａには第１の交流電源１５が、また電磁石１２ａ、１
４ａには第２の交流電源１６が接続されている。そして
、前記第１の交流電源１５と、第２の交流電［１６とは
９０°の位相差を有している。

次に動作について説明する。

まず、プラズマ室１内に例えばＯｔ　、Ｎｚ等のプラズ
マ発生用のガスを導入する。そしてプラズマ室１の周囲
に設けられた電磁コイル３に通電して、プラズマ室１内
の磁束密度が８７５ガウスになるようにする０次に導波
管２を介して周波数２゜４５ＧＨｚのマイクロ波を前記
プラズマ室１に導入する。このような条件により、プラ
ズマ室１内においては、８７５ガウスの磁場により回転
する電子の周波数と、マイクロ波の周波数２．４５Ｇ４
１ｚとが一致し、電子サイクロトロン共鳴を起こす。

したがって、電子はマイクロ波から効率よくエネルギを
吸収し、低ガス圧にて高密度のプラズマが発生されるこ
ととなる。そしてこのプラズマ室１内に発生したプラズ
マは、前記電磁コイル３によって形成される発散磁界の
磁力線４に沿って引き出される。

一方、試料室５内には反応ガスが導入されるとともに、
回転磁界発生手段２０によって基板７表面近傍に、基板
７と平行な面内で回転する磁界が形成されている。即ち
、電磁石用コイルｌｌａ及び１３ａには第１の交流電源
１５により電圧が印加され、また電磁石１２ａ及び１４
ａには第２の交流電源１６により電圧が印加されている
。そして、これらの各電源１５．１６は交流で、しかも
９０°位相差を有しているので、磁界の方向は基板７と
平行な面内で回転することとなる。

したがって、前記プラズマ室１から発散磁界に沿って引
き出されたプラズマ流（そのうちの荷電粒子）は、ロー
レンツ力を受けてそれまでの進行方向と直交する方向に
曲げられる０、このような方向にプラズマ流が曲げられ
ることにより、基板表面の段差パターンの側壁（第６図
の電極側面８ｂに相当）に対して、プラズマ流の照射角
度が浅くなり、前記側壁部へ形成される膜の厚さが厚く
なる。

このように本実施例では、基板７に平行な磁界によって
プラズマの進行方向が曲げられるので、基板上の段差パ
ターンの側壁部への照射角度が浅くなり、前記側壁部へ
形成される膜の厚さが増し、基板７の表面全体に均一な
膜形成を行うことができる。

〔他の実施例〕

（ａ）　　前記実施例では、４つの電磁石を９０ｓ間隔
で配置し、これらに位相差９０＠の第１、第２の交流電
源を接続したが、電磁石の個数は前記実施例に限定され
るものではない０例えば、６個の電磁石を６０°等間隔
で配置し、これらに３相交流電源を接続してもよい。

Ｃｂ）前記実施例では、複数の電磁石を固定して配置し
、これらに交流電源を接続して回転磁界を発生するよう
にしたが、１対の電磁石を用い、これを基板と平行な面
内で回転させることにより回転磁界を形成してもよく、
前記実施例と同様の効果を奏する。

（Ｃ）　　前記実施例では基板の中心を中心軸として、
４個ないし６個の電磁石を設置する例であるが、これら
４個の電磁石群を周囲に複数個設置することもでき、こ
の場合は非対称の基板成膜に有益である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、ＥＣＲプラズマＣＶＤ
装置において、基板上の段差パターンの側壁部にもプラ
ズマが充分に照射されるようになり、ステップカバレー
ジを改善でき、基板に均一な厚さの膜形成を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるＥＣＲブラズマＣＶＤ
装置の断面構成図、第２図はこのＥＣＲプラズマＣＶＤ
装置に用いられる回転磁界発生手段の平面図、第３図は
その断面側面図、第４図は前記回転磁界発生手段の回路
図、第５図は従来のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の断面構
成図、第６図はその問題点を説明するための図である。１・・・プラズマ室、２・・・導波管、３・・・電磁コ
イル、４・・・プラズマ流、５・・・試料室、６・・・
基板ホルダ、７・・・基板、１１〜１４・・・電磁石、
１５．１６・・・交流電源、２０・・・回転磁界発生手
段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マイクロ波が導入されプラズマを発生するプラズ
マ室と、このプラズマ室の周囲に配設されプラズマ室内
に電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁界を形成する
ための磁気回路と、内部に基板が配置された試料室と、
前記基板表面近傍に前記プラズマ室からのプラズマ流と
交差する方向の磁界を形成し、かつこの磁界を前記プラ
ズマ流と交差する方向の面内で回転させる回転磁界発生
手段とを備えたプラズマ付着装置。