JP3502137B2 - 基板を被覆する装置 - Google Patents
基板を被覆する装置Info
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Description
部分に記載した基板被覆装置に関する。
は、イオンを基板に向かって加速するプラズマを用いて
いる。層の厚みすなわちエッチング深さを制御できるよ
うにするために、プラズマを取り囲む2つの電極の間に
直流電圧が与えられる。
合、直流電圧の代わりに交流電圧を印加して基板に直流
電位を発生させなければならない。このことは、基板の
方向に特にイオンの荷電粒子を加速するために必要であ
る。
ためには、プラズマと電極との間における一定の電位差
の発生が必須である。電極にHF電圧が印加される場
合、正の半周期中、かなりの多くの電子が電極面に流れ
得るが、負の半周期中には電極面から正イオンが逃げる
可能性がある。しかしながら、時間平均されるので、同
量の正負電荷キャリヤがプラズマから運ばれ、電極は周
期を通じてプラズマに対して負に荷電されることにな
り、最終的には、ほぼ全周期を通じて正イオンが電極に
流れ得る。電極が正スペース電荷領域を発生し、これが
整流効果と、バリヤ層キャパシタンスの生成に通じる
(DEP37 08 717、第5欄第20行〜第6欄第6行参
照)。
酸化物の反応スパッタリングの場合、2つの電極の間に
存在する直流電圧に交流電圧を重畳することは既に知ら
れている(米国特許第3 461 054 )。カソードの上、ア
ノードの下には、スパッタ・ダイアフラムが設けてあ
り、加工しようとしている基板がアノードの上に配置し
てある。静止アノード上に基板を配置することにより、
このタイプの装置では、基板が移動している場合、たと
えば、スパッタリング・プロセスがインライン・システ
ムにおけるダイナミック・コーティング・プロセスであ
る場合には、スパッタリング・プロセスを維持すること
は不可能である。
いる電極に電流を供給する方法にも当てはまる(米国特
許第4 719 154 号、 米国特許第4 424 101 号、 米国特許
第3767 551 号、 米国特許第3 617 459 号、 米国特許第4
572 842 号; 1967年 5月 Electrochem. Soc.の第11
4巻、第5号、第506 頁、 第1 図のF. Vratny 「Deposit
ion of Tantalum and Tantalum Oxide by Superimposed
RF and DC Sputtering」; EP-A-O 347 567; 1985年 1
月、 J. Appl. Phys. 51 (1) 第59-66 頁、 K. Koehler,
J. W. Coburn, D. E. Horne, E. Kay 「Plasma potentia
l of 13.56 MHz rf argon glow discharge in a planar
system」)。
ており、これは基板キャリヤとしての扁平アノードと、
このアノードに対向して配置した扁平カソードからなる
(DEOS 21 02 353)。この装置は、さらに、基板上に積
層しようとしている材料からなるアンチカソードを包含
し、このアンチカソードはカソードに向いた側に配置し
てある。この装置もインライン作業で基板を加工するに
は向いていない。
ている基板が動く装置も公知である(DE-OS 29 09 804)
。プラズマの発生のための高周波電圧がラインを経て
基板ホルダとターゲット・ホルダに印加される。基板の
積層および装着の詳細は図示されていない。
したターゲットの背後に設け、プラズマによって導電性
対象物を注意深く被覆する装置も知られている(DE-OS 3
7 00633) 。しかしながら、この装置は平行プレート・
リアクタであり、キャリヤへのHFエネルギの安定した
供給が不可能であり、むしろ、二次プラズマが添加する
ことになる。
ナミック・コーティングを可能とし、被覆中に基板を被
覆源を通過して移送装置によって運び、高周波電圧を電
極に印加するためには、電極を摺動接点またはローラ接
点を経てガルバニック的に接続することが考えられる。
しかしながら、電圧接続領域に寄生プラズマが生じ、移
送装置の技術的に高価な暗黒部シールドを通してしかこ
れを抑制することができない。さらに、摺動接点または
ローラ接点は時間中に被覆され、特にコーティングが電
気絶縁体からなる場合には動力分配装置上に負の効果を
与えることになる。これに加えて、摺動接点またはロー
ラ接点を用いる場合に生じる強い機械的なひずみが粒子
の生成を支援することになり、これが順次に層の品質を
低下させることになるという事実がある。
ングする装置も知られており、ここでは、電極と基板あ
るいは基板キャリヤとの間のボリュームが約5mmのギ
ャップを残して架橋されており、グロー放電が基板キャ
リヤと電極との間のボリュームに限られる。しかしなが
ら、静止基板キャリヤを包含しているので、この装置も
インライン設備に不向きである。
のであって、その目的とするところは、寄生プラズマを
発生させることなくプラズマ・ボリューム内への基板キ
ャリヤを介してインライン設備へエネルギを供給するよ
うに構成した基板を被覆するための装置を提供すること
にある。
れば、基板を被覆する装置であって、直流電位または交
流電位を持つ平坦な面を有する第1の電極と、直流電位
または交流電位を持つ平坦な面を有する第2の電極と、
前記第1の平坦な面を有する電極のための第1シールド
と、前記第1の電極から所定の距離のところに配置した
基板キャリヤと、を包含する装置において、基板キャリ
ヤが前記2つの電極の平坦な面の間に設けてあり、これ
らの電極の面に対して平行に移動でき、第1のシールド
が第1の電極の平坦な面から基板キャリヤの片面付近へ
あるいは基板へ延びており、この第1のシールドが第1
の電極と共にガス入口を持つプラズマ・ボリュームを囲
んでおり、第2の平坦な面を有する電極は必要によりシ
ールドを備えており、シールド又は基板キャリヤーから
の、電極までのそれぞれの間隙が、アストン暗部の幅に
相当する距離よりも小さいことを特徴とする装置が提供
される。以下本願明細書においては、暗黒部距離とは上
記グロー放電におけるアストン暗部の幅に相当する距離
をいう。
るが、これらの実施例を以下にさらに詳しく説明する。
成されたプロセス室1が概略的に示してある。プロセス
室1のこれら2つの壁2、3の間には、上方電極5と下
方電極6を包含するプラズマ・ボリューム4が配置して
ある。これらの電極5、6はT字形であり、上方電極5
の平坦面7の面積が下方電極の平坦面8の面積より幾分
大きくなっている。
によって囲まれており、この暗黒部シールド9は、その
底にチューブ形の接続片10を包含する。この接続片1
0の外面は壁2に設けた孔の内壁面に乗っている。電極
5は面7に直角に配置した軸11を備えた接続片10を
通して案内され、この軸11は高周波交流電圧源12の
端子に接続してある。交流電圧源12の他方の端子は、
壁2と共に、アース電位13に接続している。暗黒部シ
ールド9において、電極5の面7の下方には、ガス管路
14または15が配置してあり、このガス管路を通して
プロセスガスがプラズマ・ボリューム4内へ導入され
る。これらのプロセスガスは、たとえば、SiH4 およ
びN2 Oである。ガス管路14、15を通す代わりに、
プロセスガスを電極5と暗黒部シールド9の間の内部空
間16を通してプラズマ・ボリューム4へ導入してもよ
い。プラズマが存在することによって、ガスは分離され
て反応性の高いラジカルを生成し、これが好ましくは室
壁などと衝突することによって反応して最終製品、たと
えば、SiO2 を生成する。
8内に埋め込まれた基板17によって形成される。この
基板キャリヤ18は、下方電極6のための下方暗黒部シ
ールド19上を案内され得る。上方暗黒部シールド9と
同様に、下方暗黒部シールド19もチューブ状の接続片
20を有し、これがその外面で壁3に設けた貫通孔の内
壁面と衝合する。しかしながら、上方暗黒部シールド9
と異なり、下方暗黒部シールド19はポット形状とはな
っておらず、むしろ、下方電極6の面8を受け入れるく
ぼみ21を設けた円板状である。面8に直角なウェブ2
2が高周波源12の端子に接続してあり、壁3はアース
電位13となっている。
圧源12の電圧を上方電極5に印加することによって点
火される。この電圧は13.56 MHzの高周波電圧である
と好ましい。より高い被覆率を得るためには、永久磁石
を電極内に組み込み、RFマグネトロン動作が生じるよ
うにするとよい。
たは8の背面に寄生プラズマが発生するのを防ぐ。さら
に、放電帯域の側方境界も形成する。
リヤ18のくぼみ内に起き、この基板キャリヤによって
電極5またはプラズマ・スペース4を通過して運ばれ
る。基板キャリヤ18の動きは矢印25で示してある。
基板キャリヤ18は、第1図に示すよりもかなり大きく
してもよく、前後方向にいくつかの基板を支持するよう
にしてもよい。こうして、異なった基板を順次に被覆す
ることが可能となる。
Fエネルギーがプラズマ・ボリューム4に容量的に送り
込まれる。
離dと、下方電極6と暗黒部シールド19との距離eと
は、寄生プラズマが発生することがないように暗黒部距
離を超えてはならない。同じ理由のために、上方電極5
の暗黒部シールド9からの距離aまたはbは暗黒部距離
より小さい。基板キャリア18に対する電極5のキャパ
シタンスはできるだけ大きくなければならず、また、電
極の質量はできるだけ小さくて、基板キャリヤ18のと
ころに効率よく直流電位を発生させなければならない。
基板キャリヤ18も暗黒部距離のところで被覆領域を越
えた前後の面をシールドされている。それによって、プ
ラズマ帯域のエントレイメントと寄生プラズマの発生が
打ち消し合うことになる。基板キャリヤ18それ自体
は、図示しない移送装置からの直流電流によって分離さ
れたままとなり、それによって、移送装置が一定の方法
でアース電位に接続され得るように設けてある。
容量結合の別の実施例が示してある。ここでも、基板
は、たとえば、スパッタリング法によって動的に、たと
えば、プラズマ源を通過して動かすことによってインラ
イン設備で被覆される。ここでの基板の動きは参照符号
30で示す図面の平面に生じる。
0度傾いている。たとえば、電極はもはや頂部、底部の
ところになく、左右にある。さらに、図2の配置では、
中央電極が側部電極の間に設けてあるので、被覆は左右
両方向に生じる。
8、39を介して、2つの真空またはプラズマ室32、
33が形成され、その中に、個別のガス供給部34、3
5または36、37がそれぞれ設けてある。頂部および
底部のところで、プラズマ室32、33はU字形壁4
0、41によって閉ざされている。壁40はスリット4
2を包含し、このスリットを通して中央電極31のウエ
ブ44が案内される。頂部ウエブ44には直流または交
流電流源46の一端子が接続してあり、他の端子はアー
ス47に接続してある。壁40もアース47に接続して
ある。
6 MHzの電圧を持つと好ましい。電圧源46は電極3
8、39とも接続してあり、ボリューム32、33内に
おいて、稀ガスが入口チューブ34〜37を通して導入
され、イオン化されて電極38、39の方向へ加速され
る場合にプラズマが生じる。衝突するイオン材料の高エ
ネルギによって、基板48、49上の層として配置され
た電極38、39の表面が叩かれる。基板48、49は
U字形基板キャリヤ52の外面50、51上に配置され
ており、ウェブ45に係合する図示しない移送機構によ
ってU字形基板キャリヤが被覆装置を通して移動させら
れる。できるだけ少ない干渉異物粒子を生じさせるため
に、移送機構は室の下方領域(壁41に境されている)
に配置してある。基板キャリヤ52そのものは移送機構
(図示せず)から電気的に絶縁されており、上端も他の
物体にはなんら接触していない。摩耗によって粒子汚染
にかなり寄与すると思われるガイドローラ類も設けてな
い。U字形基板キャリヤ52の2つの軸の間には中央電
極31が配置してあり、これは暗黒部距離に対応する距
離c、2つの軸から隔たっている。
ャリヤ52のための結合電極として役立つ。寄生プラズ
マの発生を防ぐために、基板キャリヤはその外面を適当
な暗黒シールド55、56または57、58によって囲
まれている。
領域は被覆ボリュームそのものに限られる。さらに、H
Fパワーの無接触結合により、摩耗粒子の生成が回避さ
れる。HFパワーの無接触無粒子結合のさらなる利点は
プレーナ・パワー供給により基板面または基板キャリヤ
面上でのHFバイアス電圧の変動がパワーを特定の接点
側に供給するガルバニック結合の場合よりもかなり少な
くなることにある。これによって、層特性あるいはエッ
チング分布のより良好な均一性が得られる。
プラズマまたは粒子あるいはこれら両方を生じさせるこ
となくインライン設備の移動基板へ所定のHFバイアス
を接続できることにある。暗黒部距離で平坦な電極を通
過して基板キャリヤを移動させることによって、基板キ
ャリヤおよび基板を通してプラズマ・ボリュームへ容量
的にHFパワーを導入することができ、それによって、
基板にバイアス電位が生じ、同時にイオン・ボンバード
メントが生じる。電極シールドはプラズマ・ボリューム
からプラズマが逃げられないように選定する。これによ
り、プラズマCVDプロセスの場合、非制御要領で基板
上に層が積層されるのを防止できる。
明図であり、2つの電極間にプラズマ・ボリュームが設
けてあり、高周波電圧がこれら両電極に印加される。
す説明図であり、ここでは、2つの対向した基板を同時
に被覆し、ソードが電極間の電圧に与えられる。
Claims (12)
- 【請求項1】 直流電位または交流電位を持つ平坦な面
を有する第1の電極(5;38、39)と、直流電位ま
たは交流電位を持つ平坦な面を有する第2の電極(6、
31)と、前記第1の平坦な面を有する電極(5;3
8、39)のための第1シールド(9;55ー58)
と、前記第1の電極(5;38、39)から所定の距離
のところに配置した基板キャリヤ(18;52)とを包
含する基板(17;48、49)を被覆する装置におい
て、 基板キャリヤ(18;52)が前記2つの電極の平坦な
面(7、8;31、38;31、39)の間に設けてあ
り、これらの電極(5、6;31,38;31、39)
の面に対して平行に移動でき、 第1のシールド(9;55ー58)が第1の電極の平坦
な面(7;38、39)から基板キャリヤ(18、5
2)の片面付近へあるいは基板(17;48、49)へ
延びており、この第1のシールド(9;55ー58)が
第1の電極(5;38、39)と共にガス入口(14、
15;36、37;34、35)を持つプラズマ・ボリ
ューム(4;32、33)を囲んでおり、 第2の平坦な面を有する電極(6、31)は必要により
シールド(19)を備えており、 シールド(9、19)又は基板キャリヤー(52)と電
極(5、6;31)とはそれぞれ間隙を有しており、そ
の間隙(a、b、c、d、e)が、アストン暗部の幅に
相当する距離よりも小さいことを特徴とする基板を被覆
する装置。 - 【請求項2】 第1の電極(5)のシールド(9)がポ
ット形状に設けてあり、開口領域が基板(17)に向い
ていることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 第2の電極(6)のシールド(19)が
くぼみ(21)を備えたプレートであり、このくぼみ内
に大面積の第2の電極(6)の平坦部(8)を収容して
いることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項4】 基板キャリヤ(18)が、その上面にく
ぼみを有し、このくぼみ内に基板(17)が収容される
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項5】 第1、第2の電極の平坦な面(7、8)
によってプラズマ・ボリューム(4)が形成され、そこ
にガス管路(14、15)が通じていることを特徴とす
る請求項1に記載の装置。 - 【請求項6】 ポット形状のシールド(9)が基板キャ
リヤ(18)上方へ近接してかつその面に対して平行に
配置した縁(60、61)を包含することを特徴とする
請求項2に記載の装置。 - 【請求項7】 シールド(9、19)が、それぞれ、接
続片(10、20)を包含し、この接続片を介して電極
(5、6)のウェブ(11、22)が電圧源(12)と
電気接続していることを特徴とする請求項1に記載の装
置。 - 【請求項8】 2つの外側電極(38、39)と1つの
内側電極(31)が設けてあり、内側電極(31)が基
板キャリヤによって左右両方向で囲まれていることを特
徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項9】 基板キャリヤ(18、52)が少なくと
も1つの電極(6、31)に対して変位できることを特
徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項10】 第1の外側電極(38)と内側電極
(31)との間に第1の基板(48)が設けてあり、第
2の外側電極(39)と内側電極(31)の間に第2の
基板(49)が設けてあることを特徴とする請求項8に
記載の装置。 - 【請求項11】 2つの外側電極がそれぞれ電圧源(4
6)の第1端子に接続してあり、内側電極(31)がこ
の電圧源(46)の第2端子に接続していることを特徴
とする請求項8に記載の装置。 - 【請求項12】 プラズマ・ボリューム(4;32、3
3)がプロセス室(1)に置かれており、プラズマ・ボ
リューム(4;32、33)のガス入口がプロセス室
(1)とプラズマ・ボリューム(4;32、33)との
スロットであり、それによって、プロセス室(1)から
前記プラズマ・ボリューム(4;32、33)へガスが
流れることができることを特徴とする請求項1に記載の
装置。
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