JPS61284579A - プラズマ集中型cvd装置 - Google Patents

プラズマ集中型cvd装置

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JPS61284579A
JPS61284579A JP60126520A JP12652085A JPS61284579A JP S61284579 A JPS61284579 A JP S61284579A JP 60126520 A JP60126520 A JP 60126520A JP 12652085 A JP12652085 A JP 12652085A JP S61284579 A JPS61284579 A JP S61284579A
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JP
Japan
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plasma
anode
magnetic field
vacuum chamber
plasma source
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JP60126520A
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Zenichi Yoshida
善一 吉田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体プロセス技術2表面処理技術等の膜付け
を行なうプラズマ集中型CV D (Chemical
Vapor Deposition )装置に関するも
のである。
従来の技術 第6図は従来のプラズマCVD装置の原理的構成図であ
シ、1は真空槽、2はガス導入口、3は排気系、4は真
空槽1内に設けられたプラズマ発生用の高周波電極、6
は高周波電極4と対向配置された試料台、6は試料台5
の上に配置された試料基板である。
以上のように構成された従来のプラズマCVD装置の動
作について説明する。すなわち、試料台5を300〜5
00℃に加熱し、ガス導入口2より、たとえばシランガ
ス(S i H4)およびアンモニアガス(NH3)を
導入し、高周波電源7から高周波電極4に電力を印加し
て、一般にガス圧1Q〜105Paでプラズマ8を発生
させ、SiH4やNH3が解離し、この解離したイオン
やラジカルが、試料基板6の表面上で反応・化合し、窒
化シリコン膜を堆積させるものである。
さらにもう一つの従来例として、第6図に示すようなマ
イクロ波放電によシ発生したプラズマを試料まで輸送し
て膜形成を行うプラズマ輸送法CVD装置がある。9は
真空槽、10は真空槽9のまわシにまかれたコイル、1
1は真空槽10内に設けられたプラズマ源、12はプラ
ズマ源11に対向配置された試料であり、導波管12に
よシマイクロ波をプラズマ源11に導入する。この従来
例ではマイクロ波放電によって発生したプラズマ14を
、コイル10からの平行磁界によシ、熱的拡散によって
プラズマ流14′を試料13の表面に輸送することによ
り、試料6に膜形成を行うものである。
発F3Aか解決しようとする問題点 しかし、第5図のような構造のプラズマCVD装置では
、S I H4やNH3の分解が不充分で、水素が多量
に膜内に取り込まれたり、結合の不完全部分が多く残シ
、緻密性のよい膜が得られないという問題点があった。
つまり、プラズマ8が生成される所に試料基板6がある
ので、プラズマ密度が低く、解離が充分に行われていな
い状態で、試料基板6の表面上で反応・化合するためで
あった。
また、第6図のような構造のプラズマ輸送法CVD装置
では、プラズマ流14の径が2cm程度と小さく、膜形
成可能な面積が従来のプラズマCVD装置に比較して小
さく、生産性が低いという問題点があった。
つまり、プラズマ流14の径がプラズマ源11の口径に
より決定されるためであった。
そこで、本発明は上記従来の問題点を解消するもので、
従来のプラズマCVD装置の特長を生かし、良質の薄膜
を大面積にわたって高速で均一に形成できるプラズマ集
中型CVD装置を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明の装置は、真空槽と、真空槽にプラズマが放射さ
れるように設置されたプラズマ源と、プラズマ源とは垂
直に配置された陽極と、プラズマ源から放射されたプラ
ズマ陽極上に集中させるためにプラズマ流を曲げるため
の磁界と、陽極近傍にガスを導入するだめのガス導入管
を備えたものある。
作  用 この技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、真空槽の周りから放射されたプラズマをカス
プ磁界を用いて、垂直方向に曲げ、基板にプラズマを集
中させる。
この結果、高密度のプラズマを基板の真上に集めること
ができ、高速で均一に高品質の薄膜を堆積させることが
できる。
実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。
第1図は本発明の第1の実施例におけるプラズマ集中型
高速CVD装置の構成を示すものである。
第1図において、15は真空槽、16はガス導入口、1
7は放電陰極、18は第1の中間電極、19は第2の中
間電極、2Qは第1の中間電極18内に設けられた磁石
、21は放電陰極17と第1の電極18と第2の電極1
9とで構成されたリング状のプラズマ源−22はコイル
−23はプラズマ源21の陽極、24は陽極23の下に
配置された棒状の磁石、25は陽極23を冷却するだめ
の冷却水、26はリング状ガス導入口、27は排気系で
ある。
以上のように構成された第1の実施例のプラズマ集中型
CVD装置について以下その動作を説明する。
まず、リング状のプラズマ源21に被イオン化ガスとし
てたとえば窒素を複数のガス導入口16からX方向に導
入すると、環状のスリット(たとえばスリット幅1.5
mm)から大面積のプラズマが生成される。二つの中間
電極18.19によって、陰極領域と陽極領域に圧力差
がつけである。直流電源2日によって、陰極17と第1
の中間電極18との電位差は、たとえば40v、第1の
中間電極18と第2の中間電極19とは、たとえば35
V、第2の中間電極19と陽極23とは、たとえば2Q
Vの放電々圧である。二つの中間電極18.19の中で
は放電を導くのに充分な磁場の強さを確保するために、
逆方向に等価電流の流れる二つのりング状磁石20によ
ってつくられるカスプ磁界を利用した。
プラズマ源21から水平方向に放射されたプラズマを陽
極23近傍に集中させるには、プラズマを90度近く曲
げる必要がある。陽極23は初期のプラズマ流に対して
直角に配置されており、その内部に強力な磁石24(た
とえば希土類マグネットのSmC06)を持っている。
陽極23の表面と磁石24のS極表面は約2crn離さ
れて充分水冷できる構造になっている。第1図において
、初期のプラズマ流に沿って(プラズマ源21の軸に沿
って)X軸を定め、陽極23の表面に垂直に中心よりy
軸を定めると、プラズマの方向を変えるためにプラズマ
中の電子流はエネルギーが小さく、運動が熱化していな
いので水平磁場BIと垂直磁場Bアを用いて磁力線に沿
って収束させながら曲マ中電子流のエネルギーをV。(
eV)とすれば、となる。(1)式は、プラズマ流を曲
げるためにはプラズマ29中の電子のサイクロトロン半
径が、プラズマ流の半径より小さくなければならないこ
とを意味している。
X方向の磁場B工は、逆方向に電流の流れる二つのコイ
ル22によってつくられるカスプ磁界によって得る。第
3図aにコイル22によってつくられた磁力線30を示
した。第6図すはコイル22に流れる電流の方向を示し
た模式図である。コイル22によるy方向の中心磁場は
零であり、y方向の磁場Bアは陽極23申の磁石24に
よって殆んど独立に決定されている。
高速で均一な膜堆積を得るためにはBx  とBアの関
係と、プラズマ流の曲がり方及び陽極23表面への収束
のされ方が影響してくる。
第3図に示した磁場配位では、第2の中間電極19近傍
のプラズマ拡散領域の磁場を急激に低下させることがで
きる。このため幅の広いプラズマを得ることかできる。
また第6図は第2の実施例における磁場配位を示し、第
2の中間電極19近傍のプラズマ拡散領域の磁場が徐々
に低下するので、収束したプラズマを得ることができる
このようにして陽極23の近傍に集中されたたとえば窒
素のプラズマが得られる。この時、陽極23の近傍にリ
ング状ガス導入口26から、たとえばシランガスを流す
ことにより、陽極23上に窒化膜を堆積させることがで
きる。
以上のように本実施例によれば、プラズマ流を曲げ陽極
23の真上に集中させることにより、陽極23近傍での
プラズマ密度が増し、高真空中で膜堆積速度を速めるこ
とができる。また、磁場BxとBアの関係を適切にする
ことにより、陽極23表面でのプラズマの均一性をよく
することができ、大面積でも膜堆積の均一性をよくする
ことができる。
発明の効果 本発明は高密度のプラズマを試料の真上に集中させるこ
とにより、高速で均一に高品質の薄膜を堆積させること
ができるプラズマ集中型CVD装置を実現できるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例におけるプラズマ集中型
CVD装置の構成図、第2図は同斜視図、第3図a、 
 b及び第4図a、  bは磁界を示す模式  図、第
5図は従来のプラズマCVD装置の構成図、第6図は従
来のプラズマ輸送性CVD装置の構成図である。 16・・・・・・真空槽、21・・・・・・プラズマ源
、23・・・・・・陽極、26・・・・・・ガス導入口
、29・・・・・・プラズマ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名tr
−一具τi言 jG、21;−−vz %y 、O qo、M−一縄石 2′−一丁う2’12会 〃−−−ゴ弓ル 23−−−73.碍 2に一一ンftP→〈 27−−−琲気系 S−Z涜 fJ           ”−デ2パ′ts 、f9
− 片7’、”I’を罹 zo、24=i笠石 2/−−フ1うγマシ臣 2Z−−−ゴうル 23−−−1h−謹 第3図      to、s−携る 22−−ゴ4ル zy−III孜 男 4 図             7Q、24−磁
モ22−−ゴ^ル 23〜−−ア!l掻 (b)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)真空槽と、この真空槽にプラズマが放射されるよ
    うに設置されたプラズマ源と、このプラズマ源とは垂直
    に配置された陽極と、プラズマ源から放射されたプラズ
    マを陽極上に集中させるためにプラズマ流を曲げる磁界
    と、上記陽極近傍にガスを導入するためのガス導入管を
    備えたプラズマ集中型CVD装置。
  2. (2)磁界は、プラズマ源をはさむ二つのコイルによっ
    てつくられるカスプ磁場配位と陽極の下に配置された磁
    石によって得られることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のプラズマ集中型CVD装置。
JP60126520A 1985-06-11 1985-06-11 プラズマ集中型cvd装置 Granted JPS61284579A (ja)

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JPH0465149B2 JPH0465149B2 (ja) 1992-10-19

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63156536A (ja) * 1986-12-20 1988-06-29 Toobi:Kk 反応性プラズマビ−ム製膜装置
US4941430A (en) * 1987-05-01 1990-07-17 Nihon Sinku Gijutsu Kabusiki Kaisha Apparatus for forming reactive deposition film
US5099790A (en) * 1988-07-01 1992-03-31 Canon Kabushiki Kaisha Microwave plasma chemical vapor deposition apparatus

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS59205470A (ja) * 1983-05-02 1984-11-21 Kowa Eng Kk 硬質被膜の形成装置及びその形成方法

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