JPH09241850A - Ｃｖｄ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＤＶ装置において、反応室内で反応ガスの
流れに乱れ及びよどみが発生することを防止し、基板に
形成される薄膜の厚さの均一性を向上させ、また、反応
室内の清浄さを向上させる。 【解決手段】 反応ガスを反応ガス供給ポート５から反
応室２内に導入し、反応ガスに含まれている薄膜の元素
を化学反応させて基板載置台８に載置された基板９上に
薄膜を形成する。この反応ガスは反応ガス供給ポート５
から排気ポート６へ向かって流れるが、反応槽１の隅部
１３の内壁面を凹曲面に形成するとともに、基板載置台
８の縁部１４を凸曲面に形成し、それによって、反応ガ
スの流路壁面が円滑化されるために、反応ガスが乱れ及
びよどみを生ずることなく円滑に流れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板やガラ
ス基板等といった処理対象の基板に薄膜を形成させるＣ
ＶＤ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より半導体基板やガラス基板等の基
板に薄膜を形成する方法としてＣＶＤ(Chemical Vapor
Deposition)法が知られているが、このＣＶＤ法を使用
したＣＶＤ装置では、形成する薄膜の元素を含むガスを
基板上に供給し、このガスに活性化エネルギー等を与え
て気相又は基板表面で化学変化を誘発し活発化させ、こ
れによって基板上へ薄膜を形成している。化学変化を誘
発させる方法としては、熱分解反応、水素還元反応、金
属による還元反応、アンモニアとの反応、プラズマ励起
反応、光励起による方法等が知られている。このうち、
プラズマ励起反応を使ったプラズマＣＶＤ装置では、反
応室内に導入した反応ガスに誘導電磁界等の電気的エネ
ルギーを加えてプラズマ状態とし、活性化された分子、
原子、イオン、ラジカル等によって、基板上に薄膜を形
成させる。

【０００３】従来のＣＶＤ装置の一例としてプラズマＣ
ＶＤ装置を図２を参照して説明する。図２にはプラズマ
ＣＶＤ装置の断面構造を示してある。このプラズマＣＶ
Ｄ装置では、略円筒形の反応槽１６を気密に形成して反
応室１７とし、反応槽１６の外側を反応外槽１８で取り
囲んでいる。なお、反応槽１６の隅部２８は側壁と上壁
とが略直角に接合されて形成されている。反応槽１６に
は、反応ガスを供給するポート２０と反応室１７内のガ
スを排出する排気ポート２１が穿設され、反応ガス供給
ポート２０の近傍にはシャワー板１９が備えられてい
る。

【０００４】シャワー板１９には、多数の孔が設けら
れ、また、シャワー板１９は、反応ガス供給ポート２０
から間隔をおいて設置されている。このようにシャワー
板１９を設置して供給ポート２０とシャワー板１９との
間に空間を形成することにより、図外の反応ガス供給源
から反応ガス供給ポート２０を通して供給された反応ガ
スがこの空間に一旦収容され、反応ガスが当該空間内で
圧力が均一化されることによってシャワー板１９の各孔
から均一に分散されて反応室１７内に導入される。

【０００５】反応槽１６の外側にはプラズマ発生用アン
テナとしてのコイル２５が巻設されており、このプラズ
マ発生用コイル２５には整合器２７を介して高周波電源
２６が接続されている。従って、高周波電源２６から高
周波電力が整合器２７を介しコイル２５に印加される
と、このコイル２５によって反応室１７内に誘導電磁界
が発生する。

【０００６】反応室１７内の底部には基板載置台２３が
設けられており、この基板載置台２３には薄膜の形成を
行う処理対象の基板２４が載置される。また、この基板
載置台２３は図外の加熱手段や冷却手段によって温度調
節が可能であり、これによって、基板載置台２３上に載
置した基板２４を所定の温度に加熱又は冷却することが
できるようになっている。

【０００７】上記プラズマＣＶＤ装置によって、基板載
置台２３に載置された基板２４に薄膜を形成する際に
は、次のような処理を行う。反応室１７内に基板２４に
形成させる薄膜の元素を含む反応ガスを導入させ、それ
とともに、真空ポンプ２２を稼働させて反応室１７内の
ガスを排出する。このとき図外の圧力制御手段によって
反応室１７の内圧を所定の圧力に維持しておく。

【０００８】そして、高周波電源２７からプラズマ発生
用コイル２５に高周波電力を印加し、プラズマ発生用コ
イル２５が発生する誘導電磁界によって、反応室１７内
で反応ガスを電離させてプラズマを生成させ、イオンや
活性化された中性分子等によって化学反応を生じさせ
て、基板載置台２３上の基板２４に薄膜を形成させる処
理を行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のＣ
ＶＤ装置では、反応ガスは反応ガス供給ポート２０から
シャワー板１９で分散されて反応室１７内に導入され、
更に、排出ポート２１に向かって流れて、排出ポート２
１から排出される。しかしながら、反応槽１６に隅部２
８が略直角で形成されており、また、基板載置台２３の
縁部２９が角を有した形状となっていて反応ガスの流路
の円滑化を害していたために、ガスの流れに乱れを生
じ、更に、隅部２８では流れの一部によどみを生じてい
た。

【００１０】前記ガスの流れが乱れを生じることによっ
て反応ガスが不均一になり、基板に形成する薄膜の厚さ
が不均一になってしまうという問題があった。更に、前
記ガスの流れによどみが生じることによって、隅部２８
には基板以外に堆積している膜状のもの、粉末、フレー
ク状の物質等の不純物が堆積してしまい、反応室１７内
の清浄さを低下させるという問題もあった。

【００１１】また、反応室１７内の清浄さを向上させる
ために上記堆積した不純物の除去を行う場合、例えば、
不活性ガスを反応室１７内に導入し、その不活性ガスと
ともに堆積した不純物を排出する方法が採られるが、こ
の方法においても不活性ガスの流れによどみが生じるた
めに、堆積した不純物を除去することが難しく、反応室
内の清浄さを向上させることができないといった問題も
あった。

【００１２】本発明は上記従来の事情に鑑みなされたも
ので、反応室内で反応ガスの流れに乱れ及びよどみを生
じさせないようにし、基板に形成される薄膜の厚さの均
一性を向上させ、また、反応室内の清浄さを向上させる
ことのできるＣＶＤ装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るＣＶＤ装置では、反応室を形成する反応
槽と、反応室内に設けられて処理対象の基板を保持する
基板載置台と、反応槽に穿設されて反応室内に反応ガス
を導入する供給ポートと、反応槽に穿設されて反応室内
のガスを排気する排気ポートと、を備え、反応槽の隅部
の内壁面を凹曲面に形成するとともに、基板載置台の縁
部を凸曲面に形成し、反応ガス供給ポートから排気ポー
トへ至る流路壁面を円滑化したことを特徴とする。

【００１４】上記ＣＶＤ装置では、反応ガスを反応ガス
供給ポートから反応室内に導入し、反応ガスに含まれて
いる薄膜の元素を化学反応させて基板上に薄膜を形成す
る。この反応ガスは反応ガス供給ポートから排気ポート
へ向かって流れるが、反応槽の隅部の内壁面を凹曲面に
形成し、これとともに、基板載置台の縁部を凸曲面に形
成しているために、反応ガスが乱れ及びよどみを生ずる
ことなく円滑に流れる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例に係るプラズマ
ＣＶＤ装置を図１を参照して説明する。図１には本実施
例に係るプラズマ処理装置の断面構造を示してある。こ
のプラズマＣＶＤ装置では、略円筒形の反応槽１を気密
にすることで反応室２を形成し、反応槽１の外側を反応
外槽３で取り囲んでいる。ここで、図２に示した従来例
のように略直角に形成されている隅部２８とは異なり、
本実施例の反応槽１の隅部１３は凹曲面で形成されてい
る。なお、この隅部１３は、例えばシャワー板４の縁か
ら反応室２の側壁へ連続する円弧によって、よどみを生
ずることなくガスを流通させる凹曲面に形成されてい
る。

【００１６】反応槽１には反応ガスを供給するポート５
と反応室２内のガスを排出する排気ポート６が穿設さ
れ、反応ガス供給ポート５の近傍にはシャワー板４が備
えられている。シャワー板４には、多数の孔が設けられ
ていて、図外の反応ガス供給源から反応ガス供給ポート
５を通って供給された反応ガスを分散し反応室２に噴出
する。

【００１７】反応槽１の外側にはプラズマ発生用アンテ
ナとしてのコイル１０が巻設されており、このプラズマ
発生用コイル１０には整合器１２を介して高周波電源１
１が接続されている。従って、高周波電源１１から高周
波電力が整合器１２を介しコイル１０に印加されると、
このコイル１０によって反応室２内に誘導電磁界が発生
する。

【００１８】反応室２内の底部には基板載置台８が設け
られており、この基板載置台８には処理対象の基板９が
載置される。そして、図２に示した従来例のように角を
有する形状である縁部２９とは異なり、本実施例の基板
載置台８の縁部１４は凸曲面で形成されている。なお、
この縁部１４は、例えば基板載置台８の下縁部（排出ポ
ート６の開口端部）から基板載置台８の上面へ連続する
円弧によって、乱れを生ずることなくガスを流通させる
凸曲面に形成されている。また、この基板載置台８は図
外の加熱手段や冷却手段によって温度調節が可能であ
り、これによって、基板載置台８上に載置した基板９を
所定の温度に加熱又は冷却することができるようになっ
ている。

【００１９】上記プラズマＣＶＤ装置によって、基板載
置台８に載置された基板９に薄膜を形成する際には、次
のような処理を行う。反応室２内に基板９に形成させる
薄膜の元素を含む反応ガスを導入させ、それとともに、
真空ポンプ７を稼働させて反応室２内のガスを排出す
る。このとき図外の圧力制御手段によって反応室２の内
圧を所定の圧力に維持しておく。そして、高周波電源１
１からプラズマ発生用コイル１２に高周波電力を印加
し、プラズマ発生用コイル１０が発生する誘導電磁界に
よって、反応室２内で反応ガスを電離させてプラズマを
生成し、イオンや活性化された中性分子等によって化学
反応が生じさせて、基板載置台８上の基板９に薄膜を形
成させる処理を行う。

【００２０】上記処理における反応ガスは、反応ガス供
給ポート５からシャワー板４で分散されて反応室２内に
導入され、更に、排出ポート６に向かって流れて、排出
ポート６から排出される。ここで、図２に示した従来例
でガスの流れに影響を及ぼしていた隅部２８及び縁部２
９を、それぞれ凹曲面を形成している隅部１３及び凸曲
面を有している縁部１４にしたことによって、反応室２
内のガスが円滑に流れるようになる。これによって、反
応ガスの流れに乱れやよどみが生ずることが抑制され、
反応ガスの濃度の変化が抑えられて、基板９に形成する
薄膜の厚さの均一性が向上するとともに、不純物の堆積
が抑えられ、反応室２内の清浄さが向上される。また、
反応室２内に堆積した不純物の除去を不活性ガスを導入
して行う場合にも、不活性ガスの流れによどみを生じな
いために堆積した不純物の除去が容易にでき、反応室２
内の清浄さを容易に回復することができる。

【００２１】なお、図２に示した従来例ではシャワー板
１９が反応室１７内に突出して設置されていた。そのた
めに、隅部２８が深い窪みとなり、その隅部２８でガス
の流れによどみが生じ易く、不純物の堆積が顕著に現れ
ていた。これに対し、図１に示した実施例では、反応室
２の上壁に凹部１５を設けるとともに、シャワー板４を
反応室２内の上壁と面一に設け、供給ポート５から供給
された反応ガスをシャワー板４の各孔から均一に分散噴
出させる空間を凹部１５によって形成している。 これ
により、従来例と同様にシャワー板４から反応ガスを反
応室２内に分散して噴出させることができるとともに、
反応室２内にシャワー板４を突出させないため、隅部１
３における深い窪みを解消できる。したがって、ガスの
流れによどみが生じることを抑えて、不純物の堆積を抑
えることができ、反応室２内の清浄さを向上させること
ができる。

【００２２】更に、図２に示した従来例では、反応槽１
６の底面に開口されていた排気ポート２１の直径が小さ
く排気ポート２１の周縁にギャップ３０が形成されてい
たため、このギャップ３０部分に排出ガス中に含まれる
反応残留物質の粒子が付着していた。これに対し、図１
に示した実施例では、排気ポート６の直径を反応槽１の
内壁と基板載置台８の側壁との幅に設定して、ギャップ
３０をなくしたために、不純物の堆積を抑えることがで
き、反応室２内の清浄さを向上させることができる。

【００２３】なお、上記実施例ではプラズマを使ったＣ
ＶＤ装置を参照して説明したが、他のＣＶＤ装置におい
ても、反応槽の隅部の内壁面を凹曲面に形成するととも
に、基板載置台の縁部を凸曲面に形成して、反応ガス供
給ポートから排気ポートへガスが円滑に流れるようにし
て、基板に形成する薄膜の厚さの均一性を向上させ、反
応室内の清浄さを向上させることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るＣＶ
Ｄ装置によると、反応ガス供給ポートから排気ポートへ
至る流路壁面を円滑化したため、反応室内でのガスの流
れによどみ及び乱れが発生することを防止し、基板に形
成される薄膜の厚さの均一性を向上させることができ
る。また、不活性ガスの導入による洗浄によって、堆積
物を容易に反応室から排出することができ、容易なクリ
ーニング作業によって、反応室内の清浄さを回復させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の断面図で
ある。

【図２】 従来例に係るプラズマＣＶＤ装置の断面図で
ある。

【符号の説明】

１・・反応槽、 ２・・反応室、５・・反応ガス供給ポ
ート、 ６・・排気ポート、８・・基板載置台、 ９・
・基板、１３・・隅部、 １４・・縁部、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応室を形成する反応槽と、反応室内に
   設けられて処理対象の基板を保持する基板載置台と、反
   応槽に穿設されて反応室内に反応ガスを導入する供給ポ
   ートと、反応槽に穿設されて反応室内のガスを排気する
   排気ポートと、を備えるＣＶＤ装置において、 反応槽の隅部の内壁面を凹曲面に形成するとともに、基
   板載置台の縁部を凸曲面に形成し、反応ガス供給ポート
   から排気ポートへ至る流路壁面を円滑化したことを特徴
   とするＣＶＤ装置。