JPH0355552B2 - - Google Patents
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- JPH0355552B2 JPH0355552B2 JP59138153A JP13815384A JPH0355552B2 JP H0355552 B2 JPH0355552 B2 JP H0355552B2 JP 59138153 A JP59138153 A JP 59138153A JP 13815384 A JP13815384 A JP 13815384A JP H0355552 B2 JPH0355552 B2 JP H0355552B2
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- JP
- Japan
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- reaction tube
- plasma
- reaction
- substrate
- holding part
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
- B01J19/088—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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。
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。
従来例の構成とその問題点
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１図に示す。
その代表的な２つの例を第１図に示す。
第１図ａは水平型のCVD装置で、ガス導入口
１、高周波コイル２、反応管３、排気口４、ヒー
ター５、排気口６からなり、ヒーター５をガス流
に対して傾斜させて、複数の基板６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６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、基板が曲つて
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。
１、高周波コイル２、反応管３、排気口４、ヒー
ター５、排気口６からなり、ヒーター５をガス流
に対して傾斜させて、複数の基板６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６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、基板が曲つて
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１図ｂはＣ結合型のプラズマCVD装置であ
り、ガス導入口１１と高周波電極１２、反応室１
３、排気口１４、ヒーター１５とからなり、ヒー
ター１５上にサセプタ１６を介して複数の基板１
７をセツトし、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。
り、ガス導入口１１と高周波電極１２、反応室１
３、排気口１４、ヒーター１５とからなり、ヒー
ター１５上にサセプタ１６を介して複数の基板１
７をセツトし、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。
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SiO2）と同じ反応物（反応ガス中で形成
されるSiO2粒子）が表面に落下して付着しやす
い欠点を有し、均一なCVD膜形成の障害となつ
ている。
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SiO2）と同じ反応物（反応ガス中で形成
されるSiO2粒子）が表面に落下して付着しやす
い欠点を有し、均一なCVD膜形成の障害となつ
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、一枚づ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
つた。
慮されておらず、一枚づ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
つた。
発明の目的
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ツ化膜
形成装置、あるいはプラズマエツチング装置とし
て用いることが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。
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ツ化膜
形成装置、あるいはプラズマエツチング装置とし
て用いることが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。
発明の構成
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ブタ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、さらに反応管の外部上方にはプラ
ズマ発生用として容量電極またはコイルが設置さ
れており、前記反応管内部に主面が水平方向の基
板を複数庫縦方向に載置でき且つ反応管内部に下
から出し入れできる保持部を備え、反応ガス導入
口を反応管の上部に設け、排気口を反応管の下部
に設けたことを特徴とし、さらに、望ましくはプ
ラズマ反応中前記保持部が回転可能となつてお
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。
排気口と基板挿入口ブタ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、さらに反応管の外部上方にはプラ
ズマ発生用として容量電極またはコイルが設置さ
れており、前記反応管内部に主面が水平方向の基
板を複数庫縦方向に載置でき且つ反応管内部に下
から出し入れできる保持部を備え、反応ガス導入
口を反応管の上部に設け、排気口を反応管の下部
に設けたことを特徴とし、さらに、望ましくはプ
ラズマ反応中前記保持部が回転可能となつてお
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。
実施例の説明
以下その一実施例の装置を図面とともに説明す
る。
る。
第２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２５、炉体２６、反
応管２７、抵抗ヒーター２８、基板保持部２９、
基板挿入口フタ３０からなり、複数の基板３１の
目的とする面を下向きにセツトしたキヤリヤー３
２を、下部より挿入できるようになつている。そ
して、キヤリヤー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でプラズマを
発生させて基板３１の表面にプラズマ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。
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２５、炉体２６、反
応管２７、抵抗ヒーター２８、基板保持部２９、
基板挿入口フタ３０からなり、複数の基板３１の
目的とする面を下向きにセツトしたキヤリヤー３
２を、下部より挿入できるようになつている。そ
して、キヤリヤー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でプラズマを
発生させて基板３１の表面にプラズマ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、
SiH2Cl2、NH3、Ar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ツ化を
行う場合には、基板がSiであれば、O2、Ar等の
混合ガスを用いてSiO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
SiならSF6等を用いてSiF4としてエツチングする
ことができる。
例えば、基板上へSi3N4を堆積する場合には、
SiH2Cl2、NH3、Ar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ツ化を
行う場合には、基板がSiであれば、O2、Ar等の
混合ガスを用いてSiO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
SiならSF6等を用いてSiF4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、
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、基板を入れずにプラズマエツチン
グを行うことにより、炉心管を取りはずすことな
く炉心管内壁をクリーニングすることも可能であ
る。
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、基板を入れずにプラズマエツチン
グを行うことにより、炉心管を取りはずすことな
く炉心管内壁をクリーニングすることも可能であ
る。
なお、第２図中、３４はパイロメータ、３５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、３
９はのぞみ窓を示し、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。
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、３
９はのぞみ窓を示し、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。
発明の効果
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ツトできるので、反応中
に目的とする基板表面にホコリが付着しにく
い。
とする面が下向きにセツトできるので、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) キヤリヤー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。
にできるので、ホコリが舞い上らない。
(3) 反応管２７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、プラズマ反応の均
一性が良い。
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、プラズマ反応の均
一性が良い。
(4) 基板３１のキヤリヤー３２への載置は、自動
挿入が可能である。
挿入が可能である。
(5) プラズマ発生部２２は、基板より離れており
イオン化したものが直接基板表面に衝突しない
ので、基板が半導体素子の場合でも陽イオン又
は電子による損傷を少くできる。
イオン化したものが直接基板表面に衝突しない
ので、基板が半導体素子の場合でも陽イオン又
は電子による損傷を少くできる。
(6) 炉心管内壁のクリーニングがきわめて容易で
ある。
ある。
(7) 反応ガス導入部およびプラズマ発生部を上方
に設けているため、反応管内でのガスの対流を
小さくでき均一な放電状態が得られ、多量の基
板の取り出し、挿入を反応管の下方から容易に
行うことができ、自動化、量産化にも最適とな
る。
に設けているため、反応管内でのガスの対流を
小さくでき均一な放電状態が得られ、多量の基
板の取り出し、挿入を反応管の下方から容易に
行うことができ、自動化、量産化にも最適とな
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
示してあるが、傾斜させた場合にも、同じ効果が
得られる。
示してあるが、傾斜させた場合にも、同じ効果が
得られる。
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、厚みが均一な
CVD膜を形成したり、酸化膜やチツ化膜を形成
したり、エツチングを行うことができる。
板へのホコリの付着を極力防止し、厚みが均一な
CVD膜を形成したり、酸化膜やチツ化膜を形成
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。
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。また、第２図中
４０のようにグリツド電極を付加して、基板側へ
励起子のみを導入することもできる。
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。また、第２図中
４０のようにグリツド電極を付加して、基板側へ
励起子のみを導入することもできる。
第１図ａは従来より用いられている水平型
CVD装置の概略図、第１図ｂは同垂直型CVD装
置の概略図、第２図は本発明の一実施例にかかる
CVD装置の構造断面図である。 ２１……反応ガス導入口、２２……プラズマ発
生部、２３……排気口、２６……炉体、２７……
反応管、２９……基板保持部、３１……基板、３
２……キヤリヤー、３０……基板挿入口ブタ。
CVD装置の概略図、第１図ｂは同垂直型CVD装
置の概略図、第２図は本発明の一実施例にかかる
CVD装置の構造断面図である。 ２１……反応ガス導入口、２２……プラズマ発
生部、２３……排気口、２６……炉体、２７……
反応管、２９……基板保持部、３１……基板、３
２……キヤリヤー、３０……基板挿入口ブタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 反応ガス導入口とプラズマ発生部と排気口と
基板挿入口ブタを備え外部加熱源にて加熱される
反応管を縦に設置し、前記反応管の外部上方には
前記プラズマの発生用電極またはコイルとが設置
され、さらに前記反応管内部に主面が下向きで略
水平方向の基板を複数個縦方向に載置でき、かつ
前記反応管内部に下から出し入れできる保持部を
備え、前記反応ガス導入口を前記反応管の上部に
設け、前記排気口を前記反応管の下部に設けたこ
とを特徴としたプラズマ反応装置。 ２ 保持部を反応管外部より回転可能としてなる
ことを特徴とした特許請求の範囲第１項記載のプ
ラズマ反応装置。 ３ 保持部に略水平方向の基板を主面が下向きに
複数個縦方向に載置する工程と、前記基板の載置
された保持部を立てられた反応管に下から挿入す
る工程と、前記反応管の下方の排気口より前記反
応管内のガスを排気した後、排気を続けながら反
応ガスを前記反応管の上方より導入し、一定気圧
のもとで前記反応管外部上方にて高周波電界を印
加しプラズマを発生させて、前記基板表面へのプ
ラズマ気相蒸着膜の形成、前記基板表面と導入ガ
スのプラズマ反応あるいは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の使用方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59138153A JPS6115976A (ja) | 1984-07-03 | 1984-07-03 | プラズマ反応装置およびその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59138153A JPS6115976A (ja) | 1984-07-03 | 1984-07-03 | プラズマ反応装置およびその使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6115976A JPS6115976A (ja) | 1986-01-24 |
| JPH0355552B2 true JPH0355552B2 (ja) | 1991-08-23 |
Family
ID=15215253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59138153A Granted JPS6115976A (ja) | 1984-07-03 | 1984-07-03 | プラズマ反応装置およびその使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6115976A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998058731A2 (en) * | 1997-06-20 | 1998-12-30 | Flowgenix Corporation | Apparatus for exposing substrates to gas-phase radicals |
| EP1432844B1 (en) | 2001-09-29 | 2018-11-21 | Cree, Inc. | Apparatus for inverted cvd |
| KR100745130B1 (ko) | 2006-02-09 | 2007-08-01 | 삼성전자주식회사 | 박막 증착 장치 및 방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53101276A (en) * | 1977-02-16 | 1978-09-04 | Hitachi Ltd | Decompression cvd device |
-
1984
- 1984-07-03 JP JP59138153A patent/JPS6115976A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6115976A (ja) | 1986-01-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |