JPH06184757A - 基体処理装置および堆積膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】稼動率と安全性が高く装置内の汚染が防止され
た基体処理装置を提供し、また、稼動率が高く成膜室内
の汚染が防止された堆積膜形成装置を提供する。 【構成】マイクロ波の進行方向に沿った発散磁界をマ
イクロ波導入窓１０１の近傍に形成する。あるいは、
有磁場プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成装置におい
て、電子サイクロトロン共鳴点および原料ガスの供給口
から成膜空間を取り囲む壁面までの距離をガス分子の平
均自由行程の６倍以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波プラズマを
用いて基体を処理する基体処理装置と、有磁場プラズマ
ＣＶＤ法による堆積膜形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属、合金、誘電体、高分子、セラミッ
クスなどの膜を基体上に堆積・形成する場合には、スパ
ッタや真空蒸着などの物理的気相成長（ＰＶＤ）法や、
放電や熱、光などのエネルギーによって原料ガスを分解
し堆積膜を形成する化学的気相成長（ＣＶＤ）法などが
用いられる。これらの方法の中で、近年、マイクロ波を
用いたＣＶＤ法（以下、マイクロ波プラズマＣＶＤ法）
が盛んに用いられ、またこれらの膜の除去にも、マイク
ロ波を用いたドライエッチング法（マイクロ波プラズマ
エッチング法）が採用されるようになってきた。マイク
ロ波プラズマＣＶＤ法から派生した有磁場プラズマＣＶ
Ｄ法も、これらの膜の形成に用いられるようになってい
る。有磁場プラズマＣＶＤ法は、マイクロ波あるいは高
周波エネルギーと同時に磁場を印加することによってエ
ネルギー密度の大きいプラズマを生成し、基体上に堆積
膜を形成する方法であり、印加する磁場の大きさは、電
子サイクロトロン共鳴が起きる程度か、それよりも大き
なものとされる。

【０００３】これらＰＶＤ法、ＣＶＤ法により成膜を行
なった場合、基体表面以外の場所、例えば成膜室の内壁
面などに膜が堆積することを完全に避けることはできな
い。基体表面以外の場所に堆積された層は、成膜の回数
を重ねるにつれその厚さを増し、ある程度の厚さになる
と自らの内部応力やわずかな振動によって剥離する。こ
の剥離によって微細なダストが成膜室内に発生（発塵）
するので、基体上に形成されつつある膜表面にこの微細
なダストが付着し、球状突起などの膜欠陥が生じ、膜質
を低下させる原因となっていた。

【０００４】この発塵を防ぐため、例えば、成膜室内壁
面に形成された堆積膜を成膜終了後にエッチングなどに
より除去する方法（特開昭５９−１４２８３９号公報参
照）や、成膜室内壁面への直接の付着層の形成を防ぐた
めに防着板と呼ばれる板状防着部材を取り付ける方法
（小林等、「真空」、第２８巻第５号、１８４〜１８６
頁、１９８５年）などの方法が提案されている。図７は
スパッタリングによる堆積膜形成装置の成膜室の構成を
示す概念図であり、図８はこの堆積膜形成装置の成膜室
への防着部材の設置状態を示す模式図である。

【０００５】排気管５３０を介して真空排気可能な成膜
室５１１は、略直方体の形状である。成膜室５１１の壁
面の１つにはターゲット５１６が設けられ、ターゲット
５１６は図示しない高周波電源に接続されている。成膜
室５１１の壁面のうちターゲット５１６が設けられてい
る壁面を手前ターゲット壁面とよぶ。そして、手前ター
ゲット壁面に対向する壁面が奥壁面であって、奥壁面に
は基体搬出入用の開口ゲートバルブ５３１が設けられて
いる。成膜用の円板状の基体５２０は基体ホルダ５０６
に保持されるようになっており、この基体ホルダ５０６
はシャフト５１２を介して成膜室５１６に取り付けられ
ている。基体ホルダ５０６は、図７に示すように、成膜
時には基体５２０をその表面が鉛直になるよう保持す
る。そしてシャフト５１２を回転させることにより、基
体ホルダ５０６は図示点線で示すように倒れ込む。この
倒れ込んだ状態で、開口ゲートバルブ５３１を経由し
て、成膜室５１１外から基体５２０を基体ホルダ５０６
に着脱できる。

【０００６】成膜室５１６内には、板状の防着部材が多
数配置されている。奥壁面には、開口ゲートバルブ５３
１に対応する部分を除く全面に、奥壁面用防着部材５１
１が取り付けられ、手前ターゲット壁面には、ターゲッ
ト５１６に対応する部分を除く全面に、手前ターゲット
壁面用防着部材５０５が取り付けられている。同様に、
左右の側壁面（すなわち奥壁面と手前ターゲット壁面を
除く側壁面）には、それぞれ左側壁面用防着部材５０
３、右側壁面用防着部材５０２が取り付けられている。
成膜室５１１の天井壁面および底面に対応して、それぞ
れ天井壁面用防着部材５０４、底面用防着部材５０８が
設けられている。さらに、基体５２０のターゲット５１
６側の直前には、基体５２０に対応した開口部を有する
補助防着部材５０７が設けられている。これら各防着部
材はナット５１３によって固定されている。このように
防着部材を配置することにより、基体以外には防着部材
上のみに堆積膜が形成されることとなる。したがって、
基体あるいは形成途中の膜が発塵によって汚染される前
に防着部材を新しいものと交換することにより、膜の汚
染を防止することができる。

【０００７】また、マイクロ波プラズマＣＶＤ法の場
合、減圧にされる成膜室にマイクロ波エネルギーを導入
するため、成膜室の壁面に気密構造のマイクロ波導入窓
が設けられる。基体への成膜を行なうとこのマイクロ波
導入窓にも堆積膜が形成される。成膜に進行とともにこ
の堆積膜の膜厚も増加するが、この膜厚の増加とともに
マイクロ波導入窓でのマイクロ波の透過効率が低下し、
同時にマイクロ波による加熱が起こってマイクロ波導入
窓の窓材が非常な高温にまで昇温される。この窓材の昇
温は、成膜室と大気との気密を確保するために窓材に接
して設けられているシール材を熱劣化させ 、最悪の場
合には気密を破らせたりする。また、付着した膜の膜応
力によって、マイクロ波導入窓自体が破壊に至ることも
ある。

【０００８】マイクロ波プラズマエッチング法では、エ
ッチングされるべき基体のほか、反応室内壁面やマイク
ロ波導入窓がエッチングされることを完全に避けること
はできない。マイクロ波導入窓がエッチングされると、
多くの場合に窓材として使用される石英やセラミックス
を不均質に侵し、この結果生じる窓材表面のエッチング
残留成分がマイクロ波の透過効率を低下させたり、窓材
の昇温に起因する反応室の気密破壊の原因となってい
た。

【０００９】このような成膜室や反応室の気密の破壊を
防ぐために、例えば、窓材の高圧のガスを吹き付けるこ
とで昇温を防ぐ方法、窓材に密着して設けられたシール
材を水冷する方法などが考案され、実用に供されてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】成膜室内部の堆積膜形
成に対応する方法としてエッチングによる堆積物の除去
を行なう場合には、成膜室内に配置されている部材の材
質によってはそれら部材の寿命を短くしてしまったり、
堆積物の除去の終点の判定が困難であったり、堆積物の
除去に長時間を要したりするという問題点がある。

【００１１】防着部材を設けた場合には、装置内の部材
の寿命がエッチングによって短くなるようなことは防げ
るが、防着部材の交換に際して成膜室内を大きく大気に
曝さなければならないという問題点がある。すなわち大
気に曝されることにより、大気中に含まれる例えば窒
素、酸素、二酸化炭素、水蒸気などのガス分子が成膜室
の内壁面に吸着し、その結果、防着部材の交換後成膜室
内を減圧して再び成膜を開始するときに、所望の真空度
に達するまで長時間を要することがある。また、成膜室
内に配されている金属、高分子、セラミックスなどのタ
ーゲットや蒸着原料の表面が酸化などの化学反応を受
け、成膜原料の組成が変化して、形成される膜の組成が
変化してしまうことがある。そのため、防着部材の交換
後、堆積膜が所望の組成となるように、例えば組成の変
化したターゲット表面をスパッタリングで除去したりあ
るいは蒸着原料を蒸発によって除去したりする処理を行
なわなければならない場合もある。以上述べたように、
防着部材を交換することは、膜組成の均一性の低下、堆
積膜形成装置の稼動率の低下を招く大きな要因となって
いる。

【００１２】さらに、マイクロ波エネルギーを導入して
成膜やエッチングを行なう場合、上述したようにマイク
ロ波導入窓の冷却を行なう必要があることがある。しか
し窓材やシール材を冷却する従来の方法では、シール材
の熱劣化に起因する反応室の気密の破壊を防止すること
はできても、マイクロ波導入窓への堆積膜形成に起因す
る気密の破壊やマイクロ波の透過効率の低下を防ぐこと
ができない。そこで一般的には、窓材やシール材の冷却
による方法を採った上で、装置の一定稼動時間ごとにマ
イクロ波導入窓を交換することでこの問題に対応してき
た。ところがこの場合も成膜室内部が大気に曝されるた
め、上述の場合と同様に成膜室内壁面へのガス分子の吸
着が起こり、ふたたびこの装置で基体を処理しようとし
ても、必要な清浄度あるいは真空度に達するまでに長時
間を要することがある。以上のように、マイクロ波導入
窓の交換は、基体処理装置の稼動率の低下を招く大きな
要因になるばかりではなく、場合によっては、シランな
どの空気との混合で爆発的に燃焼するガス、また、ジボ
ランやホスフィンなどのような毒性ガスが装置外に漏洩
する危険性を基本的には何ら解消できていない。

【００１３】本発明の目的は、稼動率と安全性が高く装
置内の汚染が防止された基体処理装置を提供し、さら
に、稼動率が高く成膜室内の汚染が防止された堆積膜形
成装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の基体処理装置
は、大気から内部が隔離された反応室と、前記反応室内
にマイクロ波エネルギーを導入するため前記反応室の壁
面に設けられたマイクロ波導入窓と、前記反応室内に反
応ガスを供給する反応ガス供給手段と、前記マイクロ波
導入窓を介して前記反応室内に導入されるマイクロ波を
発生するマイクロ波発生手段とを有し、前記反応室内に
保持された基体に対して処理を行なう基体処理装置にお
いて、前記マイクロ波の進行方向に沿った発散磁界を前
記マイクロ波導入窓の近傍に発生させる磁界発生手段が
設けられている。

【００１５】本発明の堆積膜形成装置は、成膜空間が形
成される成膜室と前記成膜室に連通するプラズマ生成室
とを有し、前記成膜室内に保持された基体上に有磁場プ
ラズマＣＶＤ法によって堆積膜を形成する堆積膜形成装
置において、前記成膜空間を取り囲む壁面のうち前記基
体の成膜面よりも鉛直方向上方にあってかつ前記成膜面
より前記プラズマ生成室側にある部分の少なくとも一部
が、前記成膜室内に原料ガスを供給するための供給口ま
たは前記プラズマ生成室内の電子サイクロトロン共鳴点
のいずれか近い方より、前記堆積膜形成装置の成膜圧力
でのガス分子の平均自由行程の６倍以上の距離を隔てて
設けられている。

【００１６】

【作用】本発明の基体処理装置では、マイクロ波導入窓
の近傍にマイクロ波の進行方向に沿った発散磁界が形成
されるので、プラズマがマイクロ波導入窓から遠ざかる
方向に搬送されることになり、基体処理時にマイクロ波
導入窓への堆積膜あるいはエッチング残留物の形成を防
止できる。これにより、マイクロ波の導入窓透過効率の
低下が防がれて生産安定性が向上し、反応室の気密の破
壊が防がれて装置安全性が向上する。また、反応室内を
大気にさらす必要がなくなるので、装置のダウンタイム
を著しく減少でき、装置稼動率が向上する。

【００１７】ここで、発散磁界とは、磁力線の方向に磁
束密度が減少する発散型の磁界分布を示す磁界のことで
あり、本発明では、マイクロ波導入窓側で磁束密度が大
きく、マイクロ波導入窓から離れるにしたがって磁束密
度が小さくなるような磁界のことである。なお、マイク
ロ波導入窓から無限遠方にまでこの発散型の磁界分布が
形成されている必要はない。また、マイクロ波導入窓と
して、窓材が平板であるものに限られるものでなく、例
えば、円錐型、円錐台形の窓材からなるマイクロ波導入
窓も使用可能である。

【００１８】本発明の堆積膜形成装置は、原料ガスを供
給するための供給口およびプラズマ生成室内の電子サイ
クロトロン共鳴点のいずれもから、成膜空間を取り囲む
壁面のうち堆積膜が形成されやすくかつ堆積膜が形成さ
れては望ましくない部分をガスの平均自由行程の６倍以
上離すことによって、良好な堆積膜形成が行なえるとい
う知見に基づいたものである。ここで堆積膜が形成され
やすくかつ堆積膜が形成されては望ましくない部分とし
ては、成膜空間を取り囲む壁面のうち基体の成膜面より
も鉛直方向上方にあってかつこの成膜面よりプラズマ生
成室側にある部分の一部が挙げられる。基体の成膜面に
略平行な部分は、この堆積膜が形成されやすくかつ堆積
膜が形成されては望ましくない部分から除外してもよ
い。ここで成膜空間とは、成膜室内の領域であって、プ
ラズマ生成室から輸送されたプラズマと成膜室に供給さ
れた原料ガスとが反応し、あるいは堆積膜に対する反応
中間体である活性種がある程度の濃度以上で存在する空
間のことである。

【００１９】このように成膜空間を取り囲む壁面を配置
することにより、成膜時に成膜室内壁面、特に堆積膜の
欠陥の原因となる発塵を起こす部分への膜付着を防止で
きる。これによって、発塵による球状突起などの膜欠陥
が形成途中の膜に生じることが防がれ、膜質の低下を防
止でき、歩留りが向上する。また、防着部材を併用した
場合には、防着部材のメンテナンスサイクルが長期化す
る。結局、装置の稼動率の著しい向上が可能となる。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２１】［第１の実施例］図１(A)は本発明の第１
の実施例の基体処理装置の構成を示す模式的縦断面図で
あり、図１(B)はこの基体処理装置における磁場分布を
示す図である。

【００２２】この基体処理装置は、基体１０８に対して
膜を形成し、あるいはドライエッチングなどの処理を施
すものである。ポンプユニット１０７によって真空排気
可能な反応室１０６の中に、基体１０８は基体ホルダ１
０９によって保持されるようになっている。反応室１０
８内の基体１０８に対向するようにして、反応室１０８
の一方の側壁には、マイクロ波の導波管１０３の一端が
取り付けられている。導波管１０３の他端は図示しない
マイクロ波電源に接続されている。導波管１０３の反応
室１０６への取り付け部位には、反応室１０６内の気密
を維持するために、マイクロ波導入窓１０１（窓材）が
設けられている。マイクロ波導入窓１０１は、ここでは
円板状である。

【００２３】導波管１０３および反応室１０６のうちマ
イクロ波導入窓１０１近傍にある部分を取り囲むよう
に、マグネットコイル１０２が設けられている。さら
に、基体１０８を取り囲むように、反応室１０６の外側
にマグネットコイル１０２が設けられている。これらマ
グネットコイル１０２は、マイクロ波導入窓１０１近傍
に磁界を形成するために使用される。

【００２４】反応室１０６には、この他、堆積膜の原料
ガス（例えばＳｉＨ₄）を導入するための原料ガス導入
管１０４と、Ｏ₂,Ｎ₂,Ａｒなどのプラズマ生成用のガス
を反応室１０６内のマイクロ波導入窓１０１付近の場所
に導入するプラズマ生成ガス導入管１０５が設けられて
いる。ここで原料ガス導入管１０４は、反応室１０６内
で円環状に配置され、マイクロ波の進行方向に関し原料
ガスが軸対称に反応室１０６内に導入されるようになっ
ている。

【００２５】次に、この基体処理装置を用いて実際に成
膜を行なった結果について説明する。ここでは、以下に
示す条件で成膜を行なった。この場合、マグネットコイ
ル１０２に流す電流の大きさや分布を変えることによっ
て、マイクロ波進行方向に沿った相対磁場分布形状を次
の５通りのものに変化させた。この相対磁場分布形状
は、ｅの無磁界のものを除いて、図１(B)に示す。そし
て、各条件での成膜を終了するごとにマイクロ波導入窓
１０１を取外し、窓材の反応室１０６側の面に堆積した
成膜物質の堆積速度を測定した。

【００２６】（成膜条件） 堆積膜の原料ガスおよび流量：ＳｉＨ₄，５０sccm プラズマ生成用のガスおよび流量：Ｏ₂，６０sccm 成膜真空度：１.０Ｐａ マイクロ波電力：１.０ｋＷ マイクロ波導入窓近傍における、マイクロ波進行方向
に沿った相対磁場分布形状： ａ…発散磁界（単純発散磁界） ｂ…発散磁界（基体近傍にカスプ磁界を形成） ｃ…発散磁界（基体近傍にミラー磁界を形成） ｄ…いったん収束傾向を示したのち、発散する磁界 ｅ…無磁界（従来例、磁界を形成しない） 堆積速度を測定した結果を表１に示す。この表から明ら
かなように、マイクロ波導入窓近傍に発散磁界を形成す
ることにより、マイクロ波導入窓への堆積膜の形成を著
しく抑制させることができた。

【００２７】

【表１】 ［第２の実施例］図２(A)は本発明の第２の実施例の基
体処理装置の構成を示す模式的縦断面図であり、図２
(B)はこの基体処理装置における磁場分布を示す図であ
る。

【００２８】この基体処理装置は、図１の示した第１の
実施例のものと比較して、マイクロ波導入窓の形状が異
なっている。すなわち、この基体処理装置におけるマイ
クロ波導入窓１０１'は、円錐型となっている。

【００２９】次に、この基体処理装置を用いて実際に成
膜を行なった結果を説明する。ここでは、以下に示す条
件で成膜を行なった。この場合、マグネットコイル１０
２に流す電流の大きさや分布を変えることによって、マ
イクロ波進行方向に沿った相対磁場分布形状を次の５通
りのものに変化させた。この相対磁場分布形状は、ｅの
無磁界のものを除いて、図２(B)に示す。そして、各条
件での成膜を終了するごとにマイクロ波導入窓１０１を
取外し、窓材の反応室１０６側の面に堆積した成膜物質
の堆積速度を測定した。

【００３０】（成膜条件） 堆積膜の原料ガスおよび流量：ＳｉＨ₄，５０sccm プラズマ生成用のガスおよび流量：Ｏ₂，６０sccm 成膜真空度：１.０Ｐａ マイクロ波電力：１.０ｋＷ マイクロ波導入窓近傍における、マイクロ波進行方向
に沿った相対磁場分布形状： ａ…発散磁界（単純発散磁界） ｂ…発散磁界（基体近傍にカスプ磁界を形成） ｃ…発散磁界（基体近傍にミラー磁界を形成） ｄ…いったん収束傾向を示したのち、発散する磁界 ｅ…無磁界（従来例、磁界を形成しない） 堆積速度を測定した結果を表１に示す。この表から明ら
かなように、マイクロ波導入窓近傍に発散磁界を形成す
ることにより、マイクロ波導入窓への堆積膜の形成を著
しく抑制させることができた。

【００３１】

【表２】 以上、本発明の第１および第２の実施例を説明したが、
これらから明らかなように、基体処理時にマイクロ波導
入窓近傍に発散磁界を形成することにより、マイクロ波
導入窓への堆積膜形成が抑制される。その結果、マイク
ロ波の導入窓透過率の低下が防がれ、反応室の気密の破
壊が防止され、また反応室内を大気に曝す必要がなくな
るため、装置のダウンタイムを著しく減少させることが
できる。

【００３２】［第３の実施例］次に、本発明の第３の実
施例について説明する。この実施例は、有磁場プラズマ
ＣＶＤ法による堆積膜形成装置において、原料ガスを供
給するための供給口およびプラズマ生成室内の電子サイ
クロトロン共鳴点のいずれからとも、成膜空間を取り囲
む壁面のうち堆積膜が形成されやすくかつ堆積膜が形成
されては望ましくない部分をガスの平均自由行程の６倍
以上離したものである。図３(A)はこの実施例の堆積膜
形成装置の構成を示す模式的縦断面図であり、図３(B)
はこの堆積膜形成装置における磁場分布を示す図であ
る。

【００３３】この堆積膜形成装置は、成膜室２１１内に
保持された基体２２０上に堆積膜を形成するためのもの
であり、成膜室２１１とプラズマ生成２３１とが連結さ
れた構成である。成膜室２１１内には、基体２２０を保
持するための基体ホルダ２０６、プラズマ流を基体２２
０に対して照射、遮断するためのシャッタ２３４、堆積
膜形成用の原料ガスを導入するための原料ガス導入管２
３５、成膜室２１１内壁面への直接の堆積膜付着を防ぐ
防着板２３６ａ,２３６ｂが設けられている。防着板２
３６ａは球面の一部を取り出した形状であり、防着板２
３６ｂは円板状である。ここで原料ガス導入管２３５
は、成膜室２１１とプラズマ生成室２３１との接続部位
であるプラズマ放出口２１９を取り込む円環状のもので
あり、円環の中心方向に向かって原料ガスを噴出するよ
うになっている。また、防着板２３６ａ,２３６ｂは、
成膜室２１１内で位置を自由に調整できるようになって
いる。この場合、防着板２３６ａ,２３６ｂは、成膜時
には、この成膜時の圧力におけるガスの平均自由行程の
６倍以上、原料ガス導入管２３５から離れた位置とす
る。このように配置することにより、基体２２０の成膜
面に略平行な面を除いて、成膜室２１１内の部材の全て
の表面が、前記の平均自由行程の６倍以上、原料ガス供
給管２３５から離れることになる。また、成膜室２１１
内を所望の真空度にまで排気するためのポンプユニット
２４０が、成膜室２１１に接続されている。

【００３４】一方、プラズマ生成室２３１は、プラズマ
を生成するために設けられているものであって、略円筒
状のものであり、図示しないマイクロ波電源（周波数
２.４５ＧＨｚ）に接続された導波管２４１の一端が接
続されている。この導波管２４１との接続部位には、マ
イクロ波導入窓２３３が設けられている。ここでは、プ
ラズマ生成室２３１の長さは２００ｍｍとし、プラズマ
放出口２１９の径ｄは６０ｍｍとした。また、磁場を印
加するためのマグネットコイル２３２が、プラズマ生成
室２３１を取り囲むように設けられ、さらに、プラズマ
生成室２３１内にプラズマ生成用のガス（例えば、Ｏ₂,
Ｎ₂,Ａｒなど）を導入するためのプラズマ生成用ガス導
入管２３７が設けられている。

【００３５】このように堆積膜形成装置を構成すること
により、プラズマ生成室２３１および成膜室２１１内で
の磁界の分布は、図３(B)に示すもののようになる。プ
ラズマ生成室２３１内で、磁界の大きさが電子サイクロ
トロン共鳴条件（ＥＣＲ条件、この場合８７５Ｇ）を満
たしている。

【００３６】次に、この堆積膜形成装置を用いて実際に
成膜を行なった結果を説明する。こでは、防着板２３６
ａと原料ガス導入管２３５との距離ｒを種々に変化さ
せ、防着板２３６ａの内表面であって基体２２０の上方
側にある部分の３箇所に取り付けたシリコン基板上への
堆積速度を測定した。ここで、各シリコン基板に関し、
原料ガス導入管２３５から見て水平方向から鉛直方向に
向かう角（図３(A)に示す角度α,β,γ）をそれぞれα
＝８５°,β＝５０°,γ＝１５°とした。また以下の説
明において、ｆは、成膜時におけるガス分子の平均自由
行程を表わしている。

【００３７】（成膜条件） 堆積膜の原料ガスおよび流量：ＳｉＨ₄，５０sccm プラズマ生成用のガスおよび流量：Ｏ₂，６０sccm 成膜真空度：０.１Ｐａ マイクロ波電力：１.０ｋＷ 防着板と原料ガス導入管との距離ｒ：４ｆ,５ｆ,６
ｆ,７ｆ,８ｆ 上記条件で成膜を実施し、防着板２３６ａに取り付けた
シリコン基板に対する堆積速度の平均値（３枚のシリコ
ン基板についての平均）に関する上記距離ｒによる依存
性を調べた。その結果を図４に示す。図４より明らかな
ように、防着板２３６ａと原料ガス導入管２３５との距
離ｒを、ガス分子の平均自由行程ｆの６倍以上とするこ
とにより、シリコン基板へのすなわち防着板２３６ａへ
の堆積膜形成を著しく低減できた。

【００３８】［第４の実施例］次に、本発明の第４の実
施例を説明する。この実施例は、ＥＣＲポイント（電子
サイクロトロン共鳴点すなわちＥＣＲ条件が成立してい
る点）が、原料ガスが供給される部位よりも成膜室側に
ある堆積膜形成装置の場合を示している。図５(A)はこ
の実施例の堆積膜形成装置の構成を示す模式的縦断面図
であり、図５(B)はこの堆積膜形成装置における磁場分
布を示す図である。

【００３９】この堆積膜形成装置は、上述の図３(A)に
示した第３の実施例のものと比較して、原料ガス導入管
が撤去され、その代りプラズマ生成室２３１内に堆積膜
形成用の原料ガスが導入される点で、相違する。すなわ
ちプラズマ生成用ガス導入管２３７の途中に、原料ガス
を供給する供給管２３８が合流する構成となっている。
なお図において、ＥＣＲポイントＰから基体２２０まで
の距離がＬで表わされている。このように堆積膜形成装
置を構成することにより、プラズマ生成室２３１および
成膜室２１１内での磁界の分布は、図５(B)に示すもの
のようになる。

【００４０】次に、この堆積膜形成装置を用いて実際に
成膜を行なった結果を説明する。こでは、シリコン基板
を基体２２０として使用し、ＥＣＲポイントＰと基体２
２０との間の距離Ｌを種々に変化させ、基体２２０上へ
の堆積速度を測定した。なお、成膜時におけるガス分子
の平均自由行程をｆで表わしている。

【００４１】（成膜条件） 堆積膜の原料ガスおよび流量：ＳｉＨ₄，５０sccm プラズマ生成用のガスおよび流量：Ｎ₂，７０sccm 成膜真空度：０.１Ｐａ マイクロ波電力：１.０ｋＷ ＥＣＲポイントＰから基体までの距離Ｌ：４ｆ,５ｆ,
６ｆ,７ｆ,８ｆ 上記条件で成膜を実施し、基体２２０表面の堆積速度に
関する上記距離Ｌによる依存性を調べた。その結果を図
６に示す。図６から明らかなように、基体２２０とＥＣ
ＲポイントＰとの距離を、ガス分子の平均自由行程ｆの
６倍以上としても、実用上十分な堆積速度が得られた。

【００４２】以上本発明の第３および第４の実施例を説
明したが、これら各実施例より明らかなように、ＥＣＲ
ポイントおよび原料ガス導入管からガス分子の平均自由
行程の６倍以上離れるようにして、成膜空間を取り囲む
壁面を配置すれば、基体に対する実用的な成膜速度を維
持しつつ、成膜室内壁面、特に堆積膜の欠陥の原因とな
る発塵を起こす部分への膜付着を防止でき、膜質の低下
を防止できる。

【００４３】

【発明の効果】本発明の基体処理装置は、基体処理時に
マイクロ波導入窓近傍に発散磁界を形成することによ
り、マイクロ波導入窓への堆積膜形成が抑制されるの
で、マイクロ波の導入窓透過率の低下が防がれて生産安
定性が向上し、反応室の気密の破壊が防止されて装置安
全性が向上し、また反応室内を大気に曝す必要がなくな
るため装置のダウンタイムを著しく減少して装置稼動率
が向上するという効果がある。

【００４４】本発明の堆積膜形成装置は、原料ガスを供
給するための供給口およびプラズマ生成室内の電子サイ
クロトロン共鳴点のいずれからとも、成膜空間を取り囲
む壁面のうち堆積膜が形成されやすくかつ堆積膜が形成
されては望ましくない部分をガスの平均自由行程の６倍
以上離すことにより、成膜時に成膜室内壁面、特に堆積
膜の欠陥の原因となる発塵を起こす部分への膜付着を防
止できるので、膜欠陥が形成途中の膜に生じることが防
がれ、膜質の低下を防止でき、歩留りが向上し、さらに
メンテナンスサイクルが長期化して装置の稼動率が著し
く向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】(A)は本発明の第１の実施例の基体処理装置の
構成を示す模式的縦断面図であり、(B)はこの基体処理
装置における磁場分布を示す図である。

【図２】(A)は本発明の第２の実施例の基体処理装置の
構成を示す模式的縦断面図であり、(B)はこの基体処理
装置における磁場分布を示す図である。

【図３】(A)は本発明の第３の実施例の堆積膜形成装置
の構成を示す模式的縦断面図であり、(B)はこの堆積膜
形成装置における磁場分布を示す図である。

【図４】防着板上での平均堆積速度に対する、防着板と
原料ガス導入管との距離依存性を示すグラフである。

【図５】(A)は本発明の第４の実施例の堆積膜形成装置
の構成を示す模式的縦断面図であり、(B)はこの堆積膜
形成装置における磁場分布を示す図である。

【図６】基体表面への堆積速度に対する、電子サイクロ
トロン共鳴点と基体との距離依存性を示すグラフであ
る。

【図７】スパッタリングによる堆積膜形成装置の成膜室
の構成を示す概念図である。

【図８】図７の堆積膜形成装置の成膜室への防着部材の
設置状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１０１,１０１',２３３ マイクロ波導入窓 １０２,２３２ マグネットコイル １０３,２４１ 導波管 １０４,２３５ 原料ガス導入管 １０５,２３７ プラズマ生成用ガス導入管 １０６ 反応室 １０７,２４０ ポンプユニット １０８,２２０ 基体 １０９,２０６ 基体ホルダ ２１１ 成膜室 ２１９ プラズマ放出口 ２３１ プラズマ生成室 ２３４ シャッタ ２３６ａ,２３６ｂ 防着板 ２３８ 供給管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大気から内部が隔離された反応室と、前
   記反応室内にマイクロ波エネルギーを導入するため前記
   反応室の壁面に設けられたマイクロ波導入窓と、前記反
   応室内に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、前記
   マイクロ波導入窓を介して前記反応室内に導入されるマ
   イクロ波を発生するマイクロ波発生手段とを有し、前記
   反応室内に保持された基体に対して処理を行なう基体処
   理装置において、 前記マイクロ波の進行方向に沿った発散磁界を前記マイ
   クロ波導入窓の近傍に発生させる磁界発生手段が設けら
   れていることを特徴とする基体処理装置。
2. 【請求項２】 発散磁界が、マイクロ波導入窓近傍の反
   応室側に形成される請求項１に記載の基体処理装置。
3. 【請求項３】 成膜空間が形成される成膜室と前記成膜
   室に連通するプラズマ生成室とを有し、前記成膜室内に
   保持された基体上に有磁場プラズマＣＶＤ法によって堆
   積膜を形成する堆積膜形成装置において、 前記成膜空間を取り囲む壁面のうち前記基体の成膜面よ
   りも鉛直方向上方にあってかつ前記成膜面より前記プラ
   ズマ生成室側にある部分の少なくとも一部が、前記成膜
   室内に原料ガスを供給するための供給口または前記プラ
   ズマ生成室内の電子サイクロトロン共鳴点のいずれか近
   い方より、前記堆積膜形成装置の成膜圧力でのガス分子
   の平均自由行程の６倍以上の距離を隔てて設けられてい
   ることを特徴とする堆積膜形成装置。
4. 【請求項４】 成膜空間が形成される成膜室と前記成膜
   室に連通するプラズマ生成室とを有し、前記成膜室内に
   保持された基体上に有磁場プラズマＣＶＤ法によって堆
   積膜を形成する堆積膜形成装置において、 前記成膜空間を取り囲む壁面のうち前記基体の成膜面よ
   りも鉛直方向上方にあり前記成膜面と略平行に対して位
   置関係にはなくかつ前記成膜面より前記プラズマ生成室
   側にある部分の少なくとも一部が、前記成膜室内に原料
   ガスを供給するための供給口または前記プラズマ生成室
   内の電子サイクロトロン共鳴点のいずれか近い方より、
   前記堆積膜形成装置の成膜圧力でのガス分子の平均自由
   行程の６倍以上の距離を隔てて設けられていることを特
   徴とする堆積膜形成装置。