JPS607133A - プラズマcvd装置 - Google Patents
プラズマcvd装置Info
- Publication number
- JPS607133A JPS607133A JP58113750A JP11375083A JPS607133A JP S607133 A JPS607133 A JP S607133A JP 58113750 A JP58113750 A JP 58113750A JP 11375083 A JP11375083 A JP 11375083A JP S607133 A JPS607133 A JP S607133A
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- electrode
- reaction vessel
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- mesh electrode
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-
- 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
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体装置の製造に使用されるプラズマCVD
装置の改良に関する。
装置の改良に関する。
IC等の半導体装置の製造工程には、半導体ウェハー上
にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の絶縁膜、あるい
は多結晶シリコン層等を気相成長させる工程が含まれて
いる。これは、一般にケミカル・ベイパー・ディポジシ
ョン(CVD法)と称され、CVD装置を用いて行なわ
れている。このCVD装置としては加熱反応型のCVD
装置の外、プラズマCVD装置も用いられている。
にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の絶縁膜、あるい
は多結晶シリコン層等を気相成長させる工程が含まれて
いる。これは、一般にケミカル・ベイパー・ディポジシ
ョン(CVD法)と称され、CVD装置を用いて行なわ
れている。このCVD装置としては加熱反応型のCVD
装置の外、プラズマCVD装置も用いられている。
第1図(4)は従来のプラズマCVD装fを示す上面図
Tある。同図において、1は石英製の円筒状反応容器で
ある。該反応容器1には反応ガスの導入管2および排出
管3が設けられている。
Tある。同図において、1は石英製の円筒状反応容器で
ある。該反応容器1には反応ガスの導入管2および排出
管3が設けられている。
また、反応容器1の内部にはカーボン電極板41〜45
が第1図(C)に示すようにして平行に設けられている
。これらのカーボン電極板4、−45は、隣接するカー
デン電極板41と42゜42と43+43と44.44
と45間に高周波電圧が印加されるように、夫々高周波
電源5に接続さtj、ている。そして、カー?ン篭極板
4、〜45の対向面には半導体ウェハーを設置するため
の四部(所N座ぐシ)が形成δれている。
が第1図(C)に示すようにして平行に設けられている
。これらのカーボン電極板4、−45は、隣接するカー
デン電極板41と42゜42と43+43と44.44
と45間に高周波電圧が印加されるように、夫々高周波
電源5に接続さtj、ている。そして、カー?ン篭極板
4、〜45の対向面には半導体ウェハーを設置するため
の四部(所N座ぐシ)が形成δれている。
上記のプラズマCVD装置によシ、半導体ウェハーの表
面に例えばシリコン窒化膜を気相成長する際には、まず
処理すべき半導体ウェノ・−ヲカーがンー極板41〜4
5の座ぐりに1史置する。
面に例えばシリコン窒化膜を気相成長する際には、まず
処理すべき半導体ウェノ・−ヲカーがンー極板41〜4
5の座ぐりに1史置する。
第1図(B)はこの状態を示す部分拡大上向図であり、
第1図(C)はiF視図である。なお、10は設置され
た半導体ウェハーで、該半纏体ウェノ・−10は更に図
示しない固定ツメにより固定されている。続いて、例え
ば〜350℃の肌熱下状態を維持しつつ真空引きにより
反応容器1内部全減圧しく例えば2 Torr )、ガ
ス導入管2から反応ガスとしてアンモニア(NH5)お
よびシラン(5iH4) f 4人する。反応ガスの導
入条件は、例えばNl(、、全1200 SCCM 、
S l l(4を1508CCMとする。続いて、隣接
するカーボン′屯憔板間に高周波電圧を印加しく例えば
450kHz、250鮎、デーーティー汐の間欠印加)
、対向゛電極板間でグロー放電を行なう。この放電によ
シ、対向電極板間の反応ガス(NH3,5iHa )は
プラズマ化され、励起された活性な反応種が形成される
。そして、この活性化した反応種(大部分はラノカルで
あシ、一部イオンを含む)間の反応によ!ll窒化シリ
コン(813N4 )が生成し、該Si、N4は半導体
ウェハー10に被着してシリコン窒化膜に成長する。
第1図(C)はiF視図である。なお、10は設置され
た半導体ウェハーで、該半纏体ウェノ・−10は更に図
示しない固定ツメにより固定されている。続いて、例え
ば〜350℃の肌熱下状態を維持しつつ真空引きにより
反応容器1内部全減圧しく例えば2 Torr )、ガ
ス導入管2から反応ガスとしてアンモニア(NH5)お
よびシラン(5iH4) f 4人する。反応ガスの導
入条件は、例えばNl(、、全1200 SCCM 、
S l l(4を1508CCMとする。続いて、隣接
するカーボン′屯憔板間に高周波電圧を印加しく例えば
450kHz、250鮎、デーーティー汐の間欠印加)
、対向゛電極板間でグロー放電を行なう。この放電によ
シ、対向電極板間の反応ガス(NH3,5iHa )は
プラズマ化され、励起された活性な反応種が形成される
。そして、この活性化した反応種(大部分はラノカルで
あシ、一部イオンを含む)間の反応によ!ll窒化シリ
コン(813N4 )が生成し、該Si、N4は半導体
ウェハー10に被着してシリコン窒化膜に成長する。
ところで、 CVD法による絶縁膜はパッシベーション
膜や層間絶縁膜として形成ちれるのが大部分で、またC
VD法による多結晶シリコン層もこれをパターニングし
て配線とするために形成されるのが大部分である。従っ
て、プラズマCVD装置で処理される半導体ウェハー1
0の頂面には即にS h O2膜等の絶縁膜が数層形成
されており、絶縁性が高い。このため、従来のプラズマ
CVD装置による気相成長に際しては、半導体ウェハー
10の設置部分ではグロー放電が抑制されるから、ウェ
ハー10の周辺で放声が開始される。そして、一旦放電
が開始されると、放電領域では自由電子やイオンが生成
するため導電性が増大し、瑠々放電が行い易くなる。こ
の結果、半導体ウェハー10の設置領域では増々放電が
抑制されるから、放電電流はウニ/% −I Qの周辺
部に集中する。従って、グロー放電によるプラズマ発生
領域は、第2図で斜線を付して示すように半導体ウェノ
・−10の周辺に局在することになる。図示のように半
導体ウェノ蔦−10を対向して配置する場合、この現象
は特に顕著5− となる。
膜や層間絶縁膜として形成ちれるのが大部分で、またC
VD法による多結晶シリコン層もこれをパターニングし
て配線とするために形成されるのが大部分である。従っ
て、プラズマCVD装置で処理される半導体ウェハー1
0の頂面には即にS h O2膜等の絶縁膜が数層形成
されており、絶縁性が高い。このため、従来のプラズマ
CVD装置による気相成長に際しては、半導体ウェハー
10の設置部分ではグロー放電が抑制されるから、ウェ
ハー10の周辺で放声が開始される。そして、一旦放電
が開始されると、放電領域では自由電子やイオンが生成
するため導電性が増大し、瑠々放電が行い易くなる。こ
の結果、半導体ウェハー10の設置領域では増々放電が
抑制されるから、放電電流はウニ/% −I Qの周辺
部に集中する。従って、グロー放電によるプラズマ発生
領域は、第2図で斜線を付して示すように半導体ウェノ
・−10の周辺に局在することになる。図示のように半
導体ウェノ蔦−10を対向して配置する場合、この現象
は特に顕著5− となる。
而して、従来のプラズマCVD装置におけるシリコン窒
化膜の成長は、半導体ウェハー10の周辺で発生したプ
ラズマ領域からN1(3およびS r H4の活性化し
た反応種が図中矢印で示すように半導体ウェハー10上
に拡散し、反応して生じたS i3N4がデイポジツト
して行なわれるものである。
化膜の成長は、半導体ウェハー10の周辺で発生したプ
ラズマ領域からN1(3およびS r H4の活性化し
た反応種が図中矢印で示すように半導体ウェハー10上
に拡散し、反応して生じたS i3N4がデイポジツト
して行なわれるものである。
ところが、反応容器1内部の圧力が2 Torr程度の
場合、反応種の拡散距離は半導体ウェノ・−10の径に
比べて充分に大きくはないから、 CVD成長膜の膜厚
は反応種の供給が盛んなウェハー100周縁部で厚く、
中央部では薄くなる。こうして、半導体ウェハー10の
表面に形成されるCVD成長膜には膜厚のばらつきが生
じることになり、例えば膜厚1μmのCVD膜を成長さ
せる場合、その膜厚のばらつきは±2020上にも達す
るという問題があった。
場合、反応種の拡散距離は半導体ウェノ・−10の径に
比べて充分に大きくはないから、 CVD成長膜の膜厚
は反応種の供給が盛んなウェハー100周縁部で厚く、
中央部では薄くなる。こうして、半導体ウェハー10の
表面に形成されるCVD成長膜には膜厚のばらつきが生
じることになり、例えば膜厚1μmのCVD膜を成長さ
せる場合、その膜厚のばらつきは±2020上にも達す
るという問題があった。
上記問題全解消する一つの方法として、反応容器1の内
部を高真空とすることによシ、反応6一 種の拡散距離を大きくすることが考えられる。
部を高真空とすることによシ、反応6一 種の拡散距離を大きくすることが考えられる。
しかし々がら、この場合には成長するCVD膜の膜質が
変化し、特に膜の応力が大きくなる/ヒめ半導体素子の
特性、あるいは信頼性上好壕しくない影響を与えるとい
った別の問題が発生する。
変化し、特に膜の応力が大きくなる/ヒめ半導体素子の
特性、あるいは信頼性上好壕しくない影響を与えるとい
った別の問題が発生する。
本発明は上記小情に鑑みてなされたもので、半導体ウェ
ハーの表面に均一な膜厚のCVD膜を形成でき、かつ従
来のCVD装置と略1同し・へ長条件で膜質の良好なC
VD膜を形成できるプラズマCVD #c置全全提供る
ものである。
ハーの表面に均一な膜厚のCVD膜を形成でき、かつ従
来のCVD装置と略1同し・へ長条件で膜質の良好なC
VD膜を形成できるプラズマCVD #c置全全提供る
ものである。
本発明によるプラズマCVD装置は、反応ガス導入管お
よび排出管を具備した石英製の反応容器と、該反応容器
内に半導体ウェノ・−を設置するためにこの反応容器内
に設けられた支持体と、該支持体に設置された半導体ウ
ェノ1−表面から離間し、かつこの半導体ウェノ・−表
面上を覆うように設けられた網目状電極と、該網目状電
極に対向して設けられた放電電極と、該放電電極および
前記網目状電極間に高周波電圧を供給してグロー放電を
起こさせ、前記反応ガス導入管から反応容器内に導入さ
れた反応ガスを前記両′電極間でプラズマ化するための
高周波電源とを具備し、前記網目状電極と前記半導体ウ
ェハーとの間の距離、および前記網目状電極の網目幅全
前記反応ガスのプラズマ化により形成された活性反応種
の拡散距離よりも充分に小さくしたことを特徴とするも
のである。
よび排出管を具備した石英製の反応容器と、該反応容器
内に半導体ウェノ・−を設置するためにこの反応容器内
に設けられた支持体と、該支持体に設置された半導体ウ
ェノ1−表面から離間し、かつこの半導体ウェノ・−表
面上を覆うように設けられた網目状電極と、該網目状電
極に対向して設けられた放電電極と、該放電電極および
前記網目状電極間に高周波電圧を供給してグロー放電を
起こさせ、前記反応ガス導入管から反応容器内に導入さ
れた反応ガスを前記両′電極間でプラズマ化するための
高周波電源とを具備し、前記網目状電極と前記半導体ウ
ェハーとの間の距離、および前記網目状電極の網目幅全
前記反応ガスのプラズマ化により形成された活性反応種
の拡散距離よりも充分に小さくしたことを特徴とするも
のである。
本発明によるプラズマCVD装置は、第1図体)([3
)で説明した従来例のように、半導体ウェハーを対向さ
せた状態で配置するように実施することもできる。この
場合、前記放電電極にも同様の網目状電極を用いる。
)で説明した従来例のように、半導体ウェハーを対向さ
せた状態で配置するように実施することもできる。この
場合、前記放電電極にも同様の網目状電極を用いる。
上記本発明のプラズマCVD装置によれば、プラズマ化
によ膜形成された反応ガスの活性種が均一に半導体ウェ
ハー上に拡散するから、従来と同じ反応条件で均一な)
膜厚のCVD11gを形成することができる。
によ膜形成された反応ガスの活性種が均一に半導体ウェ
ハー上に拡散するから、従来と同じ反応条件で均一な)
膜厚のCVD11gを形成することができる。
以下、第3図を参照して本発明の一実施例を説明する。
第3図は、第1図(A) (B)の従来例に本発明を適
用して改良を加えた、本発明の一実施例になるプラズマ
CVD装置の要部を示す上面図である〇同図において、
11は板状のカーボンサセプタで、複数のカーボンサセ
プタ11が図示しない石英製の反応容器内で第1図(C
)に図示したようにして平行に配設されている。これら
のカーボンサセプタ1ノ衆面には半導体ウェハー10全
対向して配設するための座ぐりが設けられている。そし
て、カーボンサセプタ11に設置された半導体ウェハー
10から離間してその表面上を覆うように、網目状電極
12が配設されている。この対向する網目状電極12.
12は夫々高周波電源13に接続され、両″電極間に高
周波電源が供給されるようになっている。即ち、この実
施例においては網目状電極12.12がグロー放電用の
電極として機能し、カーボンサセプタ11゜9− ノ1は単に半導体ウェハーの支持体として機能するにす
き゛ない。゛また、前百己網目七じ電極12はその空隙
部分(網目)の幅aが前記グロー放電による反応ガスの
プラズマ化で生じた活性反応種の拡散長よりも充分に小
さく形成されている。
用して改良を加えた、本発明の一実施例になるプラズマ
CVD装置の要部を示す上面図である〇同図において、
11は板状のカーボンサセプタで、複数のカーボンサセ
プタ11が図示しない石英製の反応容器内で第1図(C
)に図示したようにして平行に配設されている。これら
のカーボンサセプタ1ノ衆面には半導体ウェハー10全
対向して配設するための座ぐりが設けられている。そし
て、カーボンサセプタ11に設置された半導体ウェハー
10から離間してその表面上を覆うように、網目状電極
12が配設されている。この対向する網目状電極12.
12は夫々高周波電源13に接続され、両″電極間に高
周波電源が供給されるようになっている。即ち、この実
施例においては網目状電極12.12がグロー放電用の
電極として機能し、カーボンサセプタ11゜9− ノ1は単に半導体ウェハーの支持体として機能するにす
き゛ない。゛また、前百己網目七じ電極12はその空隙
部分(網目)の幅aが前記グロー放電による反応ガスの
プラズマ化で生じた活性反応種の拡散長よりも充分に小
さく形成されている。
更に、網目状電極12は半導体ウェハー10との距離す
が前記活性反応種の拡散長よりも充分に小いくなるよう
に配設されている。その他の構成は第1図匹)■)の従
来のプラズマCVD装置と同様である。
が前記活性反応種の拡散長よりも充分に小いくなるよう
に配設されている。その他の構成は第1図匹)■)の従
来のプラズマCVD装置と同様である。
上記実施例のプラズマCVD装置では、反応容器内にC
VD膜形成用の反応ガスを導入し、網目状電極12.1
2間に高周波電圧を印加すると、両%gl 2 、12
間でグロー放電が生じる。この場合、半導体ウェハー1
0の絶縁性は放電に全く影響しないから、半導体ウェハ
ー10の設置領域および非設置領域で一様にグロー放電
が起こる。そして、反応ガスはこのグロー放電によりプ
ラズマ化されて活性反応種を生じ、該活性反応種は網目
状電極12の網目空隙から外方10− に拡散する。そして、網目状電極12と半4体ウェハー
10との距離すが活性反応種の拡散長より充分に小σい
から、これらの拡散した反応種はCVD成長物質となっ
て半畳体ウェハー10の表面に堆積し、CVD膜に成長
する。その際、網目状電&12における網目幅aが前記
活性反応種の拡散長よシも充分に小さいから、これら反
応種は半導体ウェハー10の全面に一様に拡散し、膜厚
の均一なCVD膜が形成される。グロー放心は電極線部
分で発生し、網目部分では起らないから、もし網目幅a
が反応種の拡散長よシ大きい場合には当該網目部分への
反応種の拡散量が不均一となシ、CVD膜の膜厚にばら
つきを生じることになる。
VD膜形成用の反応ガスを導入し、網目状電極12.1
2間に高周波電圧を印加すると、両%gl 2 、12
間でグロー放電が生じる。この場合、半導体ウェハー1
0の絶縁性は放電に全く影響しないから、半導体ウェハ
ー10の設置領域および非設置領域で一様にグロー放電
が起こる。そして、反応ガスはこのグロー放電によりプ
ラズマ化されて活性反応種を生じ、該活性反応種は網目
状電極12の網目空隙から外方10− に拡散する。そして、網目状電極12と半4体ウェハー
10との距離すが活性反応種の拡散長より充分に小σい
から、これらの拡散した反応種はCVD成長物質となっ
て半畳体ウェハー10の表面に堆積し、CVD膜に成長
する。その際、網目状電&12における網目幅aが前記
活性反応種の拡散長よシも充分に小さいから、これら反
応種は半導体ウェハー10の全面に一様に拡散し、膜厚
の均一なCVD膜が形成される。グロー放心は電極線部
分で発生し、網目部分では起らないから、もし網目幅a
が反応種の拡散長よシ大きい場合には当該網目部分への
反応種の拡散量が不均一となシ、CVD膜の膜厚にばら
つきを生じることになる。
上記実施例のプラズマCVD装置により、v/uえば膜
厚1μのシリコン窒化膜全従来と同じ条件で形成した場
合、同一ウニバー内での膜厚のばらつきは±5俤以内に
抑えることが予測できる。
厚1μのシリコン窒化膜全従来と同じ条件で形成した場
合、同一ウニバー内での膜厚のばらつきは±5俤以内に
抑えることが予測できる。
第1図(5))(B)の従来の装置による場合の膜厚の
ばらつきが±20係以上であったことと比較すれば、極
めて顕著な改善効果を得られることがわかる。
ばらつきが±20係以上であったことと比較すれば、極
めて顕著な改善効果を得られることがわかる。
なお、上記実施例におけるカーボンザセゾタ1ノは電極
の機能を必要とせず、単に半導体ウェハー10全支持す
るためにのみ設けられているものであるから、例えば石
英板等の導電性をもたない支持体で代用してもよい。
の機能を必要とせず、単に半導体ウェハー10全支持す
るためにのみ設けられているものであるから、例えば石
英板等の導電性をもたない支持体で代用してもよい。
以上詳述したように、本発明のプラズマCVD装置によ
れば、膜質を維持しつつ膜厚の均一なCVD膜を形成で
きる等、顕著な効果が得られるものである。
れば、膜質を維持しつつ膜厚の均一なCVD膜を形成で
きる等、顕著な効果が得られるものである。
おける問題点を示す説明図、第3図は本発明の一芙施例
になるプラズマCVD装置の要部を示す平面図である。 10・・・半導体ウェハー、11・・・カーパーンサセ
プタ、12・・・網目状電極、13・・・高周波電源。 =13− 第1図
になるプラズマCVD装置の要部を示す平面図である。 10・・・半導体ウェハー、11・・・カーパーンサセ
プタ、12・・・網目状電極、13・・・高周波電源。 =13− 第1図
Claims (2)
- (1) 反応ガス導入管および排出管を具備した石英製
の反応容器と、該反応容器内に半導体ウェハーを設置す
るためにこの反応容器内に設けられた支持体と、該支持
体に設置された半導体ウェハー表面から離間し、かつこ
の半導体ウェハー表面上を覆うように設けられた網目状
電極と、該網目状電極に対向して設けられた放電電極と
、該放電電極および前記網目状電極間に高周波電圧を供
給してグロー放電を起こさせ、前記反応ガス導入管から
反応容器内に導入された反応ガスを前記両軍極間でプラ
ズマ化するための高周波電源とを具備し、前記網目状電
極と前記半導体ウェハーとの間の距離、および前記網目
状電極の網目幅を前記反応ガスのプラズマ化により形成
された活性反応種の拡散距離よりも充分に小さクシタこ
とを特徴とするプラズマCVD装置。 - (2)前記放電電極も網目状電極であp、この網目状電
極は別の支持体上に設置された半導体ウェハーから離間
し、かつその表面上を覆って設けられていることを特徴
とする特許請求の範囲第(1)項記載のプラズマCVD
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58113750A JPS607133A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | プラズマcvd装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58113750A JPS607133A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | プラズマcvd装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS607133A true JPS607133A (ja) | 1985-01-14 |
Family
ID=14620170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58113750A Pending JPS607133A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | プラズマcvd装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS607133A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63143807A (ja) * | 1986-12-08 | 1988-06-16 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 成膜装置 |
| JPS63143809A (ja) * | 1986-12-08 | 1988-06-16 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 薄膜形成用装置 |
| JPS63143808A (ja) * | 1986-12-08 | 1988-06-16 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 薄膜形成装置 |
| JPS63227783A (ja) * | 1987-03-13 | 1988-09-22 | Toyo Tanso Kk | 気相成長用トレ−及び気相成長方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5745339A (en) * | 1980-09-01 | 1982-03-15 | Canon Inc | Production of deposited film |
| JPS5789217A (en) * | 1980-11-26 | 1982-06-03 | Seiko Epson Corp | Manufacturing device of semiconductor |
-
1983
- 1983-06-24 JP JP58113750A patent/JPS607133A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5745339A (en) * | 1980-09-01 | 1982-03-15 | Canon Inc | Production of deposited film |
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