JPH0644555B2 - 薄膜形成方法および装置 - Google Patents
薄膜形成方法および装置Info
- Publication number
- JPH0644555B2 JPH0644555B2 JP59220054A JP22005484A JPH0644555B2 JP H0644555 B2 JPH0644555 B2 JP H0644555B2 JP 59220054 A JP59220054 A JP 59220054A JP 22005484 A JP22005484 A JP 22005484A JP H0644555 B2 JPH0644555 B2 JP H0644555B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- electrode
- thin film
- film forming
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板近傍に局在する、所望の元素を含むガス
の高密度のプラズマにより、基板と所望の元素とを反応
せしめ、基板に薄膜を低温でかつ高速に形成する薄膜形
成方法および薄膜形成装置に関する。
の高密度のプラズマにより、基板と所望の元素とを反応
せしめ、基板に薄膜を低温でかつ高速に形成する薄膜形
成方法および薄膜形成装置に関する。
従来、基板を所望の元素と反応せしめ、基板に薄膜を形
成する方法としては、基板を所望の元素を含むガス中で
1000℃程度の高温熱処理を行う方法が広く用いられてい
る（従来技術１）。
成する方法としては、基板を所望の元素を含むガス中で
1000℃程度の高温熱処理を行う方法が広く用いられてい
る（従来技術１）。
また、比較的低温で基板と所望の元素とを反応せしめ、
基板に薄膜を形成する方法として、基板を所望の元素を
含むガスのグロー放電にさらす方法も用いられている
（従来技術２）。
基板に薄膜を形成する方法として、基板を所望の元素を
含むガスのグロー放電にさらす方法も用いられている
（従来技術２）。
従来技術１では基板を高温にさらすため、基板として高
温に耐えうる材料を用いる必要がある他に、基板内で不
純物が拡散するという問題点があつた。したがつて、従
来技術１を用いた場合には、半導体装置の低コスト化，
高品質化を防げる欠点があつた。
温に耐えうる材料を用いる必要がある他に、基板内で不
純物が拡散するという問題点があつた。したがつて、従
来技術１を用いた場合には、半導体装置の低コスト化，
高品質化を防げる欠点があつた。
また従来技術２では、基板温度は比較的低温にできる
が、グロー放電により発生するプラズマが真空槽内全体
にほぼ一様に広がり、プラズマの密度を高めることが困
難であつたため、薄膜の形成速度を速めることができな
かつた。このため、この従来技術２では十分に実用に供
することが困難であつた。
が、グロー放電により発生するプラズマが真空槽内全体
にほぼ一様に広がり、プラズマの密度を高めることが困
難であつたため、薄膜の形成速度を速めることができな
かつた。このため、この従来技術２では十分に実用に供
することが困難であつた。
本発明はこれらの問題点を解決するため、真空槽内に配
した基板の上の領域に真空槽内に設けた第１の電極およ
び第２の電極間に電圧を印加し活性ガスを含むグロー放
電を生成させ、基板の上部にプラズマを生ぜしめ、プラ
ズマにより生じたイオンまたはラジカルを基板に衝突さ
せる薄膜形成方法において、基板を第３の電極上に配置
し、基板の近傍領域に基板の板面に沿う成分の磁界を形
成して高密度のプラズマを生ぜしめるとともに、第３の
電極を前記のプラズマに対し正の電圧とすることによ
り、活性ガスと基板とを反応させることを特徴とする薄
膜形成方法である。そして本発明の薄膜を形成する装置
は、基板を配する真空槽と、基板を載置した基板載置板
を配置する基板配置台と、真空槽内にガスを導入および
排気するガス導入口およひガス排気口と、真空槽内にガ
スのグロー放電を生成させる第１の電極および第２の電
極を備えた薄膜形成装置に、基板の上の領域に該基板の
板面に沿う成分を有する磁界を与える永久磁石または電
磁石と、基板配置台を形成する第３の電極と、第３の電
極に接続した直流電源を備えたことを特徴としている。
した基板の上の領域に真空槽内に設けた第１の電極およ
び第２の電極間に電圧を印加し活性ガスを含むグロー放
電を生成させ、基板の上部にプラズマを生ぜしめ、プラ
ズマにより生じたイオンまたはラジカルを基板に衝突さ
せる薄膜形成方法において、基板を第３の電極上に配置
し、基板の近傍領域に基板の板面に沿う成分の磁界を形
成して高密度のプラズマを生ぜしめるとともに、第３の
電極を前記のプラズマに対し正の電圧とすることによ
り、活性ガスと基板とを反応させることを特徴とする薄
膜形成方法である。そして本発明の薄膜を形成する装置
は、基板を配する真空槽と、基板を載置した基板載置板
を配置する基板配置台と、真空槽内にガスを導入および
排気するガス導入口およひガス排気口と、真空槽内にガ
スのグロー放電を生成させる第１の電極および第２の電
極を備えた薄膜形成装置に、基板の上の領域に該基板の
板面に沿う成分を有する磁界を与える永久磁石または電
磁石と、基板配置台を形成する第３の電極と、第３の電
極に接続した直流電源を備えたことを特徴としている。
本発明は、基板上にプラズマを生起させるグロー放電を
第１および第２の電極により発生させ、基板の板面に沿
う成分の磁界を形成して基板上に高密度のプラズマを生
ぜしめるとともに、第３の電極をプラズマに対して所望
の電圧とし、高密度プラズマにより生じたイオンを基板
に効率よく達せしめ、基板と活性ガスとの反応を高速に
行わせることができる。以下図により詳細に説明する。
第１および第２の電極により発生させ、基板の板面に沿
う成分の磁界を形成して基板上に高密度のプラズマを生
ぜしめるとともに、第３の電極をプラズマに対して所望
の電圧とし、高密度プラズマにより生じたイオンを基板
に効率よく達せしめ、基板と活性ガスとの反応を高速に
行わせることができる。以下図により詳細に説明する。
図は本発明の薄膜形成方法を説明する薄膜形成装置の実
施例を示す。以下、基板としてシリコンを用い、薄膜と
してシリコン酸化膜を形成する場合を例として示す。
施例を示す。以下、基板としてシリコンを用い、薄膜と
してシリコン酸化膜を形成する場合を例として示す。
本発明は、従来の装置と同様に真空槽10、ガス導入口1
1、ガス排気口12、基板13を配する基板載置板14、グロ
ー放電を生成させるための第１の電極15と第２の電極16
および第１の電極と第２の電極にRF電力を供給するため
のRF電源17を有する。しかしながら、本発明は従来の装
置と異なり、基板13を載置する基板載置板14を配する基
板配置台を形成する第３の電極18、第３の電極に一定の
DC電圧を供給するDC電源19および第３の電極18を形成す
る室20内に基板13の板面に沿う成分21を有する磁界を発
生するための永久磁石22,23を有している。
1、ガス排気口12、基板13を配する基板載置板14、グロ
ー放電を生成させるための第１の電極15と第２の電極16
および第１の電極と第２の電極にRF電力を供給するため
のRF電源17を有する。しかしながら、本発明は従来の装
置と異なり、基板13を載置する基板載置板14を配する基
板配置台を形成する第３の電極18、第３の電極に一定の
DC電圧を供給するDC電源19および第３の電極18を形成す
る室20内に基板13の板面に沿う成分21を有する磁界を発
生するための永久磁石22,23を有している。
本発明の装置を用いて、従来と同様に、シリコンより成
る基板13を基板載置板14に配し、真空槽10内をガス排気
口12を介して排気した後、ガス導入口11を介して酸素あ
るいは酸素とヘリウム，ネオン，アルゴン，クリプト
ン，ギノンなどの不活性ガスとの混合ガス，あるいは酸
素と水素と不活性ガスとの混合ガスなどを真空槽10内が
例えば0.1Pa〜100Paの圧力になるように導入する。この
状態で、第１の電極15と第２の電極16との間に数百Ｖ乃
至数千Ｖの高周波電圧を印加し、クロー放電を生起する
と、プラズマ24が生ずるのは従来と同様である。しかし
ながら、本発明は従来と異なり、このプラズマ24は、新
たに設けた永久磁石22,23より発生する、例えば数十ガ
ウス以上の磁界のために基板13の近傍領域、特に基板13
の板面に沿う成分21が与えられている領域25に局在する
こととなり、この高密度の局在したプラズマが、従来法
に比べ、例えば１桁程度多い酸素イオンを発生する。酸
素イオンは基板との反応の主な活性種であることが知ら
れているため、この発生した酸素イオンを、第３の電極
18をDC電源19を用いて、例えば数百Ｖプラズマ24に対し
て正の電圧とすることにより、基板13に酸素イオンが衝
突し、これにより基板13と酸素イオンが反応し、薄膜と
してシリコン酸化膜が高速に形成される。また、水素と
酸素を混合することにより、水素の励起種（ラジカ
ル）、イオンは酸素の一部と反応して、酸素と基板との
反応を促進させ、薄膜の形成をさらに高速化できる。こ
のように本発明では、従来に比べ低温でかつ高速に薄膜
形成を行うことができる。
る基板13を基板載置板14に配し、真空槽10内をガス排気
口12を介して排気した後、ガス導入口11を介して酸素あ
るいは酸素とヘリウム，ネオン，アルゴン，クリプト
ン，ギノンなどの不活性ガスとの混合ガス，あるいは酸
素と水素と不活性ガスとの混合ガスなどを真空槽10内が
例えば0.1Pa〜100Paの圧力になるように導入する。この
状態で、第１の電極15と第２の電極16との間に数百Ｖ乃
至数千Ｖの高周波電圧を印加し、クロー放電を生起する
と、プラズマ24が生ずるのは従来と同様である。しかし
ながら、本発明は従来と異なり、このプラズマ24は、新
たに設けた永久磁石22,23より発生する、例えば数十ガ
ウス以上の磁界のために基板13の近傍領域、特に基板13
の板面に沿う成分21が与えられている領域25に局在する
こととなり、この高密度の局在したプラズマが、従来法
に比べ、例えば１桁程度多い酸素イオンを発生する。酸
素イオンは基板との反応の主な活性種であることが知ら
れているため、この発生した酸素イオンを、第３の電極
18をDC電源19を用いて、例えば数百Ｖプラズマ24に対し
て正の電圧とすることにより、基板13に酸素イオンが衝
突し、これにより基板13と酸素イオンが反応し、薄膜と
してシリコン酸化膜が高速に形成される。また、水素と
酸素を混合することにより、水素の励起種（ラジカ
ル）、イオンは酸素の一部と反応して、酸素と基板との
反応を促進させ、薄膜の形成をさらに高速化できる。こ
のように本発明では、従来に比べ低温でかつ高速に薄膜
形成を行うことができる。
また、本実施例において、基板13をシリコン，ガリウム
砒素，ゲルマニウム，カドニウム，セレンなどの半導体
基板または半導体膜を塔載した基板、あるいは、アル
ミ，タンタル、チタン，モリブデン，タングステンなど
の導電性基板あるいは導電膜を塔載した基板とし、基板
13と反応させる元素を酸素，水素，窒素などとすること
により、上記基板13の酸化膜，水素化膜，窒化膜などを
基板13に薄膜として形成することも本発明の態様であ
る。
砒素，ゲルマニウム，カドニウム，セレンなどの半導体
基板または半導体膜を塔載した基板、あるいは、アル
ミ，タンタル、チタン，モリブデン，タングステンなど
の導電性基板あるいは導電膜を塔載した基板とし、基板
13と反応させる元素を酸素，水素，窒素などとすること
により、上記基板13の酸化膜，水素化膜，窒化膜などを
基板13に薄膜として形成することも本発明の態様であ
る。
また、例えばシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成す
る場合に、基板を100℃〜300℃に加熱することにより、
基板に吸着していた水蒸気などの汚染物質を除くことが
でき、薄膜としてのシリコン酸化膜の膜質の向上あるい
は膜厚などの制御が容易となり、本発明を有効に活用で
きる。基板を加熱する方法としては、例えば基板の下の
基板載置板あるいは第３の電極の中に加熱器、例えばヒ
ータを設ける方法、あるいは真空槽内の基板をのぞむ位
置あるいは第３の電極を形成する室内に加熱器、例えば
加熱用ランプを設ける方法などがある。
る場合に、基板を100℃〜300℃に加熱することにより、
基板に吸着していた水蒸気などの汚染物質を除くことが
でき、薄膜としてのシリコン酸化膜の膜質の向上あるい
は膜厚などの制御が容易となり、本発明を有効に活用で
きる。基板を加熱する方法としては、例えば基板の下の
基板載置板あるいは第３の電極の中に加熱器、例えばヒ
ータを設ける方法、あるいは真空槽内の基板をのぞむ位
置あるいは第３の電極を形成する室内に加熱器、例えば
加熱用ランプを設ける方法などがある。
また、例えば、耐熱温度が100℃程度である高分子の基
板上のシリコン薄膜に対して、本発明を適用する場合に
は、高分子の基板の温度上昇を抑制するため、例えば基
板の下の基板載置板あるいは第３の電極の中に冷却材、
例えば冷水または液体窒素、あるいは液体空気を導入
し、基板を冷却することも、本発明の適用範囲を拡大で
き、有効である。
板上のシリコン薄膜に対して、本発明を適用する場合に
は、高分子の基板の温度上昇を抑制するため、例えば基
板の下の基板載置板あるいは第３の電極の中に冷却材、
例えば冷水または液体窒素、あるいは液体空気を導入
し、基板を冷却することも、本発明の適用範囲を拡大で
き、有効である。
さらに、基板を載置する基板載置板を、連結機構26を介
して基板載置板駆動装置27により、基板の板面に沿う方
向に、基板の板面に沿う成分の磁界21を形成させるのに
設けた永久磁石22,23の位置に対し相対的に移動させ、
基板面上のプラズマ領域に対する位置を変えて高密度プ
ラズマにより生じたイオンまたはラジカルの基板への到
達を一様にさせることも本発明の態様に含まれる。
して基板載置板駆動装置27により、基板の板面に沿う方
向に、基板の板面に沿う成分の磁界21を形成させるのに
設けた永久磁石22,23の位置に対し相対的に移動させ、
基板面上のプラズマ領域に対する位置を変えて高密度プ
ラズマにより生じたイオンまたはラジカルの基板への到
達を一様にさせることも本発明の態様に含まれる。
なお、上述において、本発明の一実施例を述べたに留ま
り、例えば永久磁石22,23を電磁石に代えることなどの
変更もできる。
り、例えば永久磁石22,23を電磁石に代えることなどの
変更もできる。
以上説明したように、本発明によれば基板を設置する第
３の電極にDCバイアス電圧を印加し、かつ基板上へプラ
ズマを生起させるグロー放電を別に設けた第１および第
２の電極により発生させる構成であることから、第３の
電極にDCバイアス電圧を印加することにより、基板上に
形成される高密度プラズマにより発生するイオンが基板
に効率良く到達するので反応が高速化され、基板に薄膜
を低温かつ高速に形成することができる。
３の電極にDCバイアス電圧を印加し、かつ基板上へプラ
ズマを生起させるグロー放電を別に設けた第１および第
２の電極により発生させる構成であることから、第３の
電極にDCバイアス電圧を印加することにより、基板上に
形成される高密度プラズマにより発生するイオンが基板
に効率良く到達するので反応が高速化され、基板に薄膜
を低温かつ高速に形成することができる。
図は本発明による薄膜形成方法を説明する薄膜形成装置
の一例を示す断面図である。 10……真空槽、11……ガス導入口、12……ガス排気口、
13……基板、14……基板載置板、15……第１の電極、16
……第２の電極、17……RF電源、18……第３の電極（基
板配置台）、19……DC電源、20……室、21……基板の板
面に沿つた磁界の成分、22,23……永久磁石、24……局
在したプラズマ、25……局在したプラズマの得られてい
る領域、26……連結機構、27……基板載置板駆動装置
の一例を示す断面図である。 10……真空槽、11……ガス導入口、12……ガス排気口、
13……基板、14……基板載置板、15……第１の電極、16
……第２の電極、17……RF電源、18……第３の電極（基
板配置台）、19……DC電源、20……室、21……基板の板
面に沿つた磁界の成分、22,23……永久磁石、24……局
在したプラズマ、25……局在したプラズマの得られてい
る領域、26……連結機構、27……基板載置板駆動装置
Claims (6)
- 【請求項１】真空槽内に配した基板の上の領域に該真空
槽内に設けた第１の電極および第２の電極間に電圧を印
加し活性ガスを含むグロー放電を生成させ、該基板の上
部にプラズマを生ぜしめ、該プラズマにより生じたイオ
ンまたはラジカルを該基板に衝突させる薄膜形成方法に
おいて、前記基板を第３の電極上に配置し、前記基板の
近傍領域に前記基板の板面に沿う成分の磁界を形成し、
かつ前記第３の電極を前記プラズマに対して正の電圧と
することを特徴とする薄膜形成方法。 - 【請求項２】前記基板を加熱または冷却することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成方法。 - 【請求項３】基板を配する真空槽と、該基板を載置した
基板載置板を配置する基板配置台と、該真空槽内にガス
を導入および排気するガス導入口およびガス排気口と、
該真空槽内に該ガスのグロー放電を生成させる第１の電
極および第２の電極を備えてなる薄膜形成装置におい
て、前記基板の上の領域に該基板の板面に沿う成分を有
する磁界を与える永久磁石または電磁石と、前記基板配
置台を形成する第３の電極と、該第３の電極に接続する
直流電源を備えてなることを特徴とする薄膜形成装置。 - 【請求項４】前記基板載置板または前記第３の電極の中
あるいは前記真空槽内の前記基板をのぞむ位置もしくは
前記第３の電極を形成する基板配置台の内部に加熱器を
設けたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の薄
膜形成装置。 - 【請求項５】前記基板載置板または前記第３の電極の中
に冷却材を導入することを特徴とする特許請求の範囲第
３項記載の薄膜形成装置。 - 【請求項６】前記基板を載置した基板載置板を前記基板
の板面に沿う方向に前記永久磁石または電磁石の配置に
対し相対的に移動させる移動機構を設けたことを特徴と
する特許請求の範囲第３項記載の薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220054A JPH0644555B2 (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 薄膜形成方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220054A JPH0644555B2 (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 薄膜形成方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6199338A JPS6199338A (ja) | 1986-05-17 |
| JPH0644555B2 true JPH0644555B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=16745204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59220054A Expired - Lifetime JPH0644555B2 (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 薄膜形成方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0644555B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2980277B2 (ja) * | 1994-12-06 | 1999-11-22 | 株式会社半導体プロセス研究所 | 成膜方法 |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP59220054A patent/JPH0644555B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6199338A (ja) | 1986-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0025670B1 (en) | Method and apparatus for conducting heat to or from an article being treated under vacuum | |
| JP3119693B2 (ja) | 半導体基板の製造方法及びその装置 | |
| JPS6372877A (ja) | 真空処理装置 | |
| JP3050124B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPH0770509B2 (ja) | ドライプロセス装置 | |
| US5462635A (en) | Surface processing method and an apparatus for carrying out the same | |
| TW202008464A (zh) | 電漿處理方法及電漿處理裝置 | |
| US7858155B2 (en) | Plasma processing method and plasma processing apparatus | |
| JPS62122218A (ja) | プラズマ リアクタ | |
| JPH0644555B2 (ja) | 薄膜形成方法および装置 | |
| US20090181526A1 (en) | Plasma Doping Method and Apparatus | |
| JPH03255622A (ja) | 不純物の導入装置及びその導入方法 | |
| KR100434157B1 (ko) | 정전 흡착 기구, 표면 처리 방법 및 표면 처리 장치 | |
| JPH0670984B2 (ja) | 試料の温度制御方法及び装置 | |
| JPH02110925A (ja) | 真空処理装置 | |
| JP2000164563A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP5134223B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 | |
| JPH051072Y2 (ja) | ||
| JPH11265879A (ja) | 真空処理装置 | |
| JP2004128209A (ja) | プラズマドーピング方法 | |
| JP2882254B2 (ja) | プラズマ処理方法 | |
| JPH07153748A (ja) | 灰化処理装置 | |
| JPH03136239A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP2913666B2 (ja) | 試料保持装置 | |
| JPH02110927A (ja) | 真空処理装置の試料保持方法 |