JPH0340422A

JPH0340422A - 膜形成装置

Info

Publication number: JPH0340422A
Application number: JP1082988A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yano; 博之矢野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-01-22
Filing date: 1988-01-22
Publication date: 1991-02-21

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、電子サイクロトロン共鳴による高密度プラズ
マを利用する膜形成装置に関する。

（従来の技術）半導体製造プロセスにおける薄膜形成方法の一つとして
、プラズマ気相成長法（プラズマＣＶＤ法）が広く用い
られている。さらに、成膜の低温化。

高速化を目ざしたＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プ
ラズマを使ったＣＶＤ法も知られている。このＥＣＲプ
ラズマを使った膜形成装置は、従来より第２図に示した
ような構成であった。マイクロ波励起によりプラズマ生
成室２１にプラズマを発生させるが、同時にマグネット
コイル３０による時間が印加されており、プラズマ生成
室２１内の電子サイクロトロン共鳴条件を満足する領域
で高密度プラズマが発生する０例えば、２．４５Ｇ）ｌ
ｚのマイクロ波に対して、この電子サイクロトロン条件
を満足する磁束密度は８７５Ｇａｕｓｓである。マグネ
ットコイル３０による磁界は基板２６の方向にその強度
が減少するいわゆる発散磁界になっており、このためプ
ラズマ生成室２１に生じた高密度プラズマは基板方向に
引き出され、膜堆積室２２に導入された反応ガスと反応
し基板２６上に膜が形成される。

しかしながら、従来のＥＣＲプラズマを用いた膜形成装
置においては、プラズマ生成室２１のまわりに設けられ
たマグネットコイル３０の発散磁界によって引き出され
たプラズマの密度はプラズマの中央部と周辺部では異な
り、成膜速度や膜質が基板中央部と周辺部で大きく異な
るという問題があった。

（発明が解決しようとする課題）前述したように、従来の単純な発散磁界によりプラズマ
引き出しを行なう膜形成装置においては、プラズマ密度
の不均一性のため成膜速度やＩ！！質が基板中央部と周
辺部で大きく異なるという問題があった１本発明の目的
は、この成膜速度や膜質の均一性を改善することにある
。

〔発明の構成〕（課題を解決するための手段）本発明は、前記問題点を解決するためにＯＣＲプラズマ
を使った膜形成装置において、プラズマ室に印加する磁
場を周期的に変化させることを特徴とする。

（作用）プラズマ生成室から引き出され基板に到達する電子およ
びイオンの密度や進行方向、エネルギーは堆積膜の成膜
速度や膜質に大きな影響を及ぼす。

それゆえ、プラズマ室に印加する磁場を周期的に変化さ
せることにより基板に到達する電子やイオンの密度や進
行方向、エネルギーを基板上全面にわたって均一にして
やれることにより、成膜速度や膜質の基板面内均一性は
向上する。

（実施例）本発明による膜形成装置の一実施例を第１図を参照しな
がら説明する。真空室はプラズマ生成室ｌと膜堆積室２
とから成っており、プラズマ生成室１にはプラズマ生成
用ガスを導入するためのガス導入口３およびマイクロ波
電源４からのマイクロ波電力を導入するためのマイクロ
波導波管５が接続されている。Ｉ！堆積室２内には、基
板６を設置するための基板ホルダー７があり、また、反
応ガスを導入するためのガス導入口８および真空に排気
するためのガス排気口９が設けられている。

さらにプラズマ生成室１の周囲には磁界を印加するため
のマグネットコイル１０が設けられており、また、マグ
ネットコイルルには直流電源１３および１２０Ｈｚの交
流電源１４が接続されている。

次に上記実施例で示した膜形成装置を用いて酸化シリコ
ン膜を形成する方法およびＳａの均一性向上の効果につ
いて説明する。まず、プラズマ生成室２１と膜堆積室２
２の管を５Ｘ１０’″’Ｐａまで排気した後、ガス導入
口３からプラズマ生成用ガスとして１例えば０．ガスを
４０ｃｃ／ｗｉｎの流量で導入する。

そして、プラズマ生成室の周囲に設けられているマグネ
ットコイル１０に通電し磁場を印加すると共に、例えば
３００ｖのマイクロ波電力を印加して酸素の高密度プラ
ズマを発生させる０発生したプラズマは発散磁界により
引き出され基板に到達する。

このとき、プラズマ室内において電子サイクロトロン条
件を満足する磁束密度を有する位置は、プラズマ引き出
し窓１２から、４ｃｆｆｌから１２ｃ１１の間で周期的
に変化している。また、膜堆積室には、反応用ガスとし
て、例えばＳｉＨ４ガスを２５ｃｃ／ｗｉｎの流量で導
入する。この時の膜堆積室の圧力は５Ｘ１０−”Ｐａと
なった。

この状態で３分間酸化シリコン膜を６インチシリコンウ
ェハーに堆積した時の膜厚は最も厚いところ（Ｔｍａｘ
）で４６００℃、最も薄いところ（Ｔｗｉｎ）で４２５
λ、成膜速度の均一性（（Ｔｍａｘ−Ｔｗｉｎ）／　（
Ｔｍａｘ＋Ｔｗｉｎ）は４．０％で、屈折率は最も大き
いところ（Ｄｍａｘ）で１．４７２、最も小さいところ
（５ｍｉｎ）で４６８、屈折率の均一性（（Ｄｍａｘ＝
Ｄｍｉｎ）／　（Ｄｍａｘ＋Ｄｍｉｎ））は０．１４％
であった。一方、第２図で示した膜形成装置で膜堆積を
行なった場合のＴｍａｘは３８００人、Ｔｗｉｎは３４
００人、　Ｄｖａａｘは１．４７３、Ｄｍｉｎは１．４
６４で、成膜速度の均一性は５．６％、屈折率の均一性
は０．３１％であった。このように、プラズマ室に印加
する磁場を周期的に変化させた場合には、成膜速度およ
び膜質の面内均一性は著しく改善され、さらに成膜速度
も１２％程度増加した。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく。

堆積させる膜を窒化シリコン膜等の他の絶縁膜や金属膜
とした場合に対しても有効であり、さらに、基板にバイ
アス電圧を印加する方法に対しても有効である。また、
マグネットコイルに流す電流の周波数を変えた場合にも
有効である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によりＥＣＲプラズマを使っ
た膜堆積において、成膜速度および膜質の均一性は著し
く改善され、さらに成膜速度＋−大きくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す装置構成図、第２図は従
来例を示す装置構成図である。１．２１・・・プラズマ生成室　２，２２・・・膜堆積
室３．２３・・・ガス導入口（プラズマ生成用ガス）４
．２４・・・マイクロ波電源５．２５・・・マイクロ波導波管　６，２６・・・基板
７．２７・・・基板ホルダー８．２８・・・ガス導入口（反応用ガス）９．２９・・
・ガス排気口３０・・・マグネットコイル３１・・・電子およびイオンの流束３２・・・プラズマ引き出し窓

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マイクロ波励起によりプラズマが形成されるプラ
ズマ生成室を備え、該プラズマ生成室に磁界を印加し、
電子サイクロトロン共鳴による高密度プラズマを発生さ
せ、プラズマ生成室に印加した磁界の発散により膜堆積
室にプラズマを引き出して基板への成膜を行なう膜形成
装置において、前記プラズマ生成室に印加する磁界を周
期的に変化させることのできる手段を有することを特徴
とする膜形成装置。
（２）プラズマ室に印加する磁界を周期的に変化させる
手段が、マグネットコイルに交流成分を含む電流を流す
ことを特徴とする請求項１記載の膜形成装置。