JPH0655244U - Ｅｃｒプラズマｃｖｄ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 膜厚分布が均一なＥＣＲプラズマＣＶＤ装置
を提供する。 【構成】 プラズマ引き出し窓と円盤形状基板ホルダと
の間の空間に接地円筒板を設けて、プラズマ流を軸線に
対して同心円形状のままにすることでいびつな膜厚分布
を発生させないようにする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置に関する。

【０００２】

【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は、従来よりプラズ マＣＶＤ装置が採用されているが、近年、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、この方法を用いた成膜装置（以下、ＥＣＲ プラズマＣＶＤ装置と記す）が実用されている。このＥＣＲプラズマＣＶＤ装置 を図３に示す。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２．４５ＧＨｚ）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電磁コイ ル３ａ、３ｂが配設され、これにより前記プラズマ室１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。 前記プラズマ室１の下方には、被成膜試料としての基板５、基板５を保持する円 盤形状の基板ホルダ８およびシャッタ７、を有する反応室４が設けられている。 この装置において、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を導 入し、電磁コイル３ａ、３ｂに通電すると、このプラズマ室１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。そして、この プラズマは、シャッタ７を開くことでプラズマ引き出し窓６を通して前記発散磁 界磁力線Ｍに沿って反応室４内に引き出される。この反応室４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基板５上に 堆積し、膜形成が行われる。このようなＥＣＲプラズマＣＶＤ装置は低温で成膜 できること、成膜速度が速いこと等の利点を有している。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置のプラズマ室の形状は、電磁コイルが円筒型形状の ものを使用することからこれに合わせて同じ円筒形状となっている。一方、反応 室の形状については通常直方体形状としている。これは直方体形状の反応室が製 作しやすいこと、さらには複数基板の自動連続処理を行う場合、図４に示すよう に反応室の側部に仕切弁を介して基板を待機させる待機室（基板出入口室の役割 を兼ねる）が増設されるが、直方体であれば反応室と待機室との中間壁が共用で き、構造が簡単になり、かつコンパクトになるためである。

【０００４】 しかしながら、プラズマ室が円筒形状で、反応室が直方体形状であることによ って、プラズマ室から引き出されて反応室に入ったプラズマ流は円筒軸に対して 同心円形状の状態のままでは進まず、その形状がいびつになる。すなわち、プラ ズマ流は円筒形状のプラズマ室内では円筒軸に対して同心円形状のプラズマ流が 発生するが、このプラズマ流は反応室内に入ると接地電位である基板ホルダおよ び反応室の壁面に向けて進むことになる。このうち、基板ホルダに向かうプラズ マ流部分については基板ホルダ自身が円盤形状であれば円筒軸に対して同心円形 状を維持するが、反応室の壁面に向かうプラズマ流部分については反応室が円筒 形状でなく直方体であることから壁面までの距離がプラズマ室の円筒軸に対して 同じではないため同心円形状が崩れてしまう。そのためこれらのプラズマ流によ って形成される膜は、基板周辺部の膜厚が反応室の壁面に向かうプラズマ流の影 響を受けて同心円的でなくなり、角張ったいびつな膜厚分布を呈することになっ た。同心円形状の膜厚分布については成膜圧力、電磁コイルによる磁場の強さ、 基板と引き出し窓との距離などの成膜条件を最適化することでほぼ均一にするこ とができるのであるが、このようないびつな膜厚分布については成膜条件を変化 させてもいびつな形状のまま残り均一化することが困難であった。

【０００５】 本考案は上記のようないびつな膜厚分布が発生する問題を解決し、均一な成膜 ができるＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記問題を解決するために本考案は、マイクロ波とプラズマ発生用ガスが導入 されその内部にてプラズマを発生するための円筒形状を有したプラズマ室と、処 理すべき基板を取り付ける基板ホルダが収容された反応室と、プラズマ室の周囲 に配設されたプラズマ発生用電磁コイルとを備え、このプラズマ発生用電磁コイ ルにより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と ともに、プラズマ室から反応室内の基板に向けて発散する磁界を形成するように したＥＣＲプラズマＣＶＤ装置において、前記基板ホルダを円盤形状とするとと もに、プラズマ室とこの基板ホルダとの間に、プラズマ室と円筒軸線を共通し円 筒径が同じかまたはやや大径である接地円筒板を設けたことを特徴とする。 以下、この構造のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置がどのように作用するかを説明す る。

【０００７】

【作用】

本考案によれば、引き出し窓から引き出されたプラズマ流は反応室内において 接地電位である基板ホルダおよび接地円筒板に向かう。このとき、基板ホルダが 円盤形状でしかも接地円筒板が円筒形状であることからこれらに向かうプラズマ 流部分はいずれも軸に対して同心円形状のままである。したがって、これらのプ ラズマ流によって形成される膜の膜厚分布は同心円形状となり、成膜条件を最適 化することにより容易に均一にすることが可能となる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図を用いて詳細に説明する。 図１は本考案による一実施例を示したＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の構成図を示 し、図２は図１のＡーＡ’断面図（ただしシャッタ７を省略した）を示す。図に おいて、１は円筒形状プラズマ室であり、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２．４５ＧＨｚ）に対して円筒形空洞共振器の構 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電磁コイル３ ａ、３ｂが配設され、これにより前記プラズマ室１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。前記 プラズマ室１の下方には、被成膜試料としての基板５、基板５を保持する円盤形 状の基板ホルダ８、シャッタ７、シャッタ７と基板ホルダ８との間の空間に取り 付けられた接地円筒板９とを有する直方体形状の反応室４が設けられている。

【０００９】 前記構成の装置において、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、電磁コイル３ａ、３ｂに通電されると、このプラズマ室１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。 そして、プラズマは、シャッタ７を開くことによりプラズマの引き出し窓６を通 して前記発散磁界磁力線Ｍに沿って反応室４内に引き出される。この反応室４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 質が基板５上に堆積し、膜形成が行われる。この際、反応室４内ではプラズマ流 は接地電位である部位に向かって進むが本考案のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置では プラズマ引き出し窓６から基板ホルダ８までの空間には接地円筒板９がプラズマ 室１と軸線を共通して設けられており、しかも基板ホルダ８が円盤形状であるこ とからプラズマ流は軸線に対して同心円形状のままである。したがって、このプ ラズマ流によって形成された膜も同心円形状となり、成膜条件の最適化により均 一な膜厚分布にすることができる。

【００１０】 なお、本実施例では反応室は直方体形状としたが、これに限定されるものでは なく、どのような形状でもよい。これはどのような形状であっても接地円筒板を 内部に取り付けることにより反応室の壁面の影響が取り除けるからである。

【００１１】 また、本実施例ではプラズマ発生用ガスと反応ガスを別々に導入したが、プラ ズマ発生ガス自身を反応ガスとして利用してもよい。また、エッチング性のガス を使用すればそのままＥＣＲプラズマエッチング装置としても使うことができる 。

【００１２】

【考案の効果】

以上、詳細に説明したように本考案によれば、プラズマ室と基板ホルダとの間 の空間に接地円筒板を設けることにより、反応室内でも同心円形状のプラズマ流 が形成されることにより、膜厚分布が同心円形状である成膜が可能であり、その 後、成膜条件を最適化さえすれば均一な膜が形成できる。さらに、プラズマ流の ほとんどが接地円筒板と基板ホルダとにより囲まれる空間に閉じ込められるので 反応室壁面に膜が回り込みにくく、いわゆる防着板の役目をも果たすことで洗浄 作業が容易になることや、プラズマとの反応により形成された反応物質がこの接 地円筒板内から外部に拡散しにくくなるために成膜速度が向上することなどの別 意の効果も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例であるＥＣＲプラズマＣＶＤ
装置の構成図。

【図２】図１におけるＡーＡ’断面図

【図３】従来のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の構成図。

【図４】従来からの基板待機室を設けた連続処理ＥＣＲ
プラズマＣＶＤ装置の構成図。

【符号の説明】

１：プラズマ室 ２：導波管 ３ａ、３ｂ：電磁コイル ４：反応室 ５：基板 ６：引き出し窓 ８：基板ホルダ ９：接地円筒板 Ｍ：発散磁界

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波とプラズマ発生用ガスが導入
   されその内部にてプラズマを発生するための円筒形状を
   有したプラズマ室と、成膜すべき基板を取り付ける基板
   ホルダが収容された反応室と、プラズマ室の周囲に配設
   されたプラズマ発生用電磁コイルとを備え、このプラズ
   マ発生用電磁コイルにより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とともに、プラ
   ズマ室から反応室内の基板に向けて発散する磁界を形成
   するようにしたＥＣＲプラズマＣＶＤ装置において、前
   記基板ホルダを円盤形状とするとともに、プラズマ室と
   この基板ホルダとの間に、プラズマ室とその円筒軸線を
   共通にし且つ円筒径が同じかまたはやや大径である接地
   円筒板を設けたことを特徴とするＥＣＲプラズマＣＶＤ
   装置。