JP2993813B2 - プラズマcvd装置 - Google Patents

プラズマcvd装置

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JP2993813B2
JP2993813B2 JP5037684A JP3768493A JP2993813B2 JP 2993813 B2 JP2993813 B2 JP 2993813B2 JP 5037684 A JP5037684 A JP 5037684A JP 3768493 A JP3768493 A JP 3768493A JP 2993813 B2 JP2993813 B2 JP 2993813B2
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浩成 荒井
英彦 前畑
博之 大工
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Hitachi Zosen Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、グロー放電により反応
ガスを励起分解し、基板表面と低温域で反応を生じさせ
て膜堆積を行い、例えば基板表面にSi3 4 やa−S
iやSiO2などの絶縁膜や半導体膜や保護膜を形成す
るプラズマCVD装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の容量結合形のプラズマCVD装置
は、例えば図3に示すように、反応室31内に高周波が
印加される高周波電極32とアース電位の対向電極33
を配設するとともに、反応ガス供給管34から高周波電
極32内を通ってその下面に設けられた多数のガス噴出
口35から対向電極33に向けて反応ガス(SiH4
NH3 、SiH4 +N2 Oなど)を均一に噴出させるよ
うに構成されている。また、対向電極33上に配置した
基板37をヒーター36にて加熱するように構成されて
いる。
【0003】そして、多数のガス噴出口35から反応ガ
スを均一に噴出させた状態で高周波電極32と対向電極
33の間でグロー放電を行わせてプラズマを発生させ、
反応ガスを励起、イオン化させ、電離したイオンと反応
性の高い中性分子とをつくり、反応性の高い中性分子を
ガス流拡散により対向電極33上で加熱された基板37
の表面に運び、基板37の表面と反応させることによ
り、Six y やSiO x などの絶縁薄膜を堆積形成し
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、プラズマC
VD装置によるSix y やa−Siなどの薄膜形成に
おいて均一な膜質を得るためには基板37上でのプラズ
マ密度が均一であることが重要であるが、上記構成では
プラズマ38が周囲に拡散された状態で形成されるため
にプラズマ密度が均一にならず、膜質の不均一化の原因
になるという問題があり、またプラズマ38が基板37
上から広がって形成されるため、プラズマパワーロスが
生じ、プラズマパワーの利用効率も低いという問題があ
った。
【0005】本発明は上記従来の問題点に鑑み、基板上
のプラズマ密度の均一化及びプラズマパワーの利用効率
の向上を図り、効率的に膜質の良い薄膜を形成できるプ
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】本発明は、反応室内に高
周波又はマイクロ波が印加される高周波電極を配設し、
この高周波電極に対向してアース電位の基板トレーを配
置し、高周波電極と基板トレーの間の空間で、高周波電
極と基板トレーの配置方向に対して直交する一方向に対
向する両側は多数の噴出口を有する反応ガス供給手段と
多数の吸引口を有する反応ガス排気手段にて区画し、高
周波電極と基板トレーの間の空間における上記一方向と
直交する他方向に対向する両側は基板トレーから立ち上
げ形成した仕切壁にて区画したことを特徴とする。
た、上記構成において、反応ガス排気手段に代えて、遮
蔽壁にて区画し、前記遮蔽壁と仕切壁との間に反応ガス
を排出する隙間を形成したことを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明によると、高周波電極とアース電位の基
板トレーとの間の空間の周囲が、反応ガス供給手段と反
応ガス排気手段又は遮蔽壁と基板トレーから立ち上げ形
成された仕切壁にてボックス状に区画され、高周波電極
と基板トレーとの間の空間に発生するプラズマがボック
ス状の空間に閉じ込められるため、プラズマ密度を均一
化でき、またプラズマが広がらないためプラズマパワー
の利用効率も向上する。さらにこの空間内で、反応ガス
は、反応ガス供給手段の多数の噴出口から反応ガス排気
手段の多数の吸引口または遮蔽壁に向って、高周波電極
と基板トレーの配置方向に直交する横断方向に層流状態
で流れるため、空間内に均一な流れが形成され、これに
より効率的に膜質の良い薄膜を形成できる。
【0008】
【実施例】以下、本発明に係るプラズマCVD装置の一
実施例を図1を参照しながら説明する。
【0009】図1において、1は平面視方形状でかつア
ース電位にされた反応室で、適当箇所に配設された排気
口2から所定の真空度に真空排気可能に構成されてい
る。反応室1内の上部には絶縁体4を介して高周波電極
3が配設されている。この高周波電極3には高周波電源
5が接続されている。なお、高周波の代わりにマイクロ
波を印加するようにしてもよい。反応室1内の下部に
は、高周波電極3に対向して対向電極として機能する基
板トレー6が配設されている。この基板トレー6は電気
的には反応室1に接続されてアース電位に保持されると
ともに、その下部に配設されたヒーター7にて基板トレ
ー6上に配置された基板8を加熱するように構成されて
いる。反応室1の一側壁には、基板トレー6を出し入れ
するためのゲート10が設けられている。
【0010】反応室1内における高周波電極3と基板ト
レー6の間の空間9におけるゲート10の出入り方向に
対して直交する方向の両側には、互いに対向して反応ガ
ス供給手段11と反応ガス排気手段12が配設されてい
る。反応ガス供給手段11には反応ガス排気手段12に
向かって反応ガスを噴出する多数の噴出口13が設けら
れ、反応ガス排気手段12にも反応ガスを吸入する多数
の吸入口14が設けられ、これにより図1に矢印で示す
ように多数の噴出口13から噴出した反応ガスが空間9
を多数の吸入口14に向かって均一に層流状態で流れる
ように構成されている。反応ガス供給手段11におい
て、多数の噴出口13は反応ガス均分室15の側壁に形
成され、この反応ガス均分室15に反応室1の側壁を貫
通した反応ガス供給管16が接続されている。また、反
応ガス排気手段12において、多数の吸入口14は排気
チャンバー17の側壁に形成され、この排気チャンバー
17から反応室1の側壁を貫通して排気管18が延出さ
れている。排気口2と排気管18は切換弁19を介して
真空排気手段に接続されている。
【0011】また、基板トレー6におけるゲート10の
出入り方向の前後端縁には、図2に示すように絶縁体か
ら成る仕切壁20が立ち上げ形成されており、高周波電
極3と基板トレー6の間の空間9がこの仕切壁20と反
応ガス供給手段11と反応ガス排気手段12にてボック
ス状に区画され、高周波電極3と基板トレー6との間に
発生するプラズマ21をこのボックス状の空間9に閉じ
込めるように構成されている。
【0012】以上の構成において、高周波電源5から高
周波電極3に高周波を印加して放電を行わせるととも
に、原料となる反応ガスを反応ガス供給手段11から空
間9に供給することにより空間9にプラズマが発生し、
プラズマ中で反応ガス(SiH 4 +NH3 、SiH4
2 Oなど)が励起、イオン化され、イオンと反応性の
高い中性分子がつくられ、この反応性の高い中性分子が
ガス流とともにヒーター7にて加熱された基板8表面に
運ばれて反応し、Six y などの絶縁膜などが堆積形
成される。
【0013】この薄膜形成に際して、高周波電極3とア
ース電位の基板トレー6との間に形成されたボックス状
の空間9にプラズマ21が閉じ込められるため、プラズ
マ密度を均一化でき、またプラズマ21が広がらないた
めプラズマパワーの利用効率も向上し、効率的に膜質の
良い薄膜を形成できる。図2に高周波電極3と基板トレ
ー6間の放電領域の平均的な電位分布を示す。図2にお
いて、放電領域の電位は常にアース電位より高いプラズ
マ電位Vpに保たれており、さらにプラズマ21がボッ
クス状の空間9に閉じ込められることにより、従来のよ
うに空間9の周囲が開放されている場合にはプラズマ電
位Vpが破線で示すようになるのに対して、実線で示す
ように高くなり、かつ均一性が良くなる。その結果、高
周波パワーに対するプラズマエネルギーの効率が良くな
り、効率良く反応させることができる。なお、図2にお
いて、VDCはセルフバイアス電圧、Vsは高周波電極3
にかかる電圧である。またC1 、C2 は高周波電極3及
び基板トレー6付近で電位降下が生じるシース領域であ
る。
【0014】また、高周波電極3と対向電極としての基
板トレー6との間の空間9の両側に互いに対向して反応
ガス供給手段11と反応ガス排気手段12が配設され、
多数の噴出口13から噴出した反応ガスが多数の吸入口
14に向かって空間9を均一に層流状態で流れるため、
ガス供給条件に関係なく空間9内に反応ガスの均一な流
れが形成される。これにより、基板トレー6上の基板8
表面上に均一な厚さに膜が堆積される。
【0015】なお、上記実施例では反応ガス排気手段1
2を設けているが、これを単なる遮蔽壁に代えてもよ
い。この場合、遮蔽壁と仕切壁20の間など、ボックス
状に区画する部材間に適宜隙間を形成した状態で排気口
2から反応ガスを排気することにより、プラズマ反応に
よる発生ダストの排除を期待することができる。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、以上のように高周波電
極とアース電位の基板トレーとの間の空間の周囲が、反
応ガス供給手段と反応ガス排気手段又は遮蔽壁と基板ト
レーから立ち上げ形成された仕切壁にてボックス状に区
画され、高周波電極と基板トレーとの間の空間に発生す
るプラズマがボックス状の空間に閉じ込められるため、
プラズマ密度を均一化でき、またプラズマが広がらない
ためプラズマパワーの利用効率も向上し、さらにこの空
間内で、反応ガスは、反応ガス供給手段の多数の噴出口
から反応ガス排気手段の多数の吸引口または遮蔽壁に向
って、高周波電極と基板トレーの配置方向に直交する横
断方向に層流状態で流れるため、空間内に均一な流れが
形成され、これにより効率的に膜質の良い薄膜を形成で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるプラズマCVD装置
を示し、(a)は横断平面図、(b)は縦断正面図であ
る。
【図2】同実施例におけるプラズマの封じ込め状態と作
用の説明図である。
【図3】従来例のプラズマCVD装置の縦断正面図であ
る。
【符号の説明】
1 反応室 3 高周波電極 6 基板トレー 8 基板 9 ボックス状の空間 11 反応ガス供給手段 12 反応ガス排気手段 13 噴出口 20 仕切壁
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−294482(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 16/00 - 16/50

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】反応室内に高周波又はマイクロ波が印加さ
    れる高周波電極を配設し、 この高周波電極に対向してアース電位の基板トレーを配
    置し、 高周波電極と基板トレーの間の空間で、高周波電極と基
    板トレーの配置方向に対して直交する一方向に対向する
    両側は、多数の噴出口を有する反応ガス供給手段と多数
    の吸引口を有する反応ガス排気手段にて区画し、 高周波電極と基板トレーの間の空間における上記一方向
    と直交する他方向に対向する両側は基板トレーから立ち
    上げ形成した仕切壁にて区画したことを特徴とするプラ
    ズマCVD装置。
  2. 【請求項2】反応室内に高周波又はマイクロ波が印加さ
    れる高周波電極を配設し、 この高周波電極に対向してアース電位の基板トレーを配
    置し、 高周波電極と基板トレーの間の空間で、高周波電極と基
    板トレーの配置方向に対して直交する一方向に対向する
    両側は、多数の噴出口を有する反応ガス供給手段と遮蔽
    壁にて区画し、 高周波電極と基板トレーの間の空間における上記一方向
    と直交する他方向に対向する両側は基板トレーから立ち
    上げ形成した仕切壁にて区画し、 前記遮蔽壁と仕切壁との間に反応ガスを排出する隙間を
    形成したことを特徴とするプラズマCVD装置。
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