JP5648349B2 - 成膜装置 - Google Patents
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Description
前記処理容器内に設けられ、基板を載置するための載置台と、
基板の上方空間をプラズマ生成空間と排気空間とに横方向に分割するために設けられ、前記処理容器の天井部から下方に伸びると共にその下端と載置台上の基板との間に、前記プラズマ生成空間から排気空間にガスが流れるための隙間が形成された仕切り壁と、
前記プラズマ生成空間に第1の反応ガスを供給するための第1の反応ガス供給部と、
前記プラズマ生成空間に供給された第1の反応ガスを活性化してプラズマを生成するための活性化手段と、
前記プラズマ生成空間内の下部側に、第1の反応ガスの活性種と反応して基板上に薄膜を成膜する第2の反応ガスを供給するための第2の反応ガス供給部と、
前記排気空間を排気するための真空排気口と、を備えたことを特徴とする。
このとき、前記載置台には第1の反応ガス及び第2の反応ガスをプラズマ化する手段が設けられていない構成としてよい。
次いで、第2の発明に係る成膜装置は、気密な処理容器内にて複数種類の反応ガスを反応させて基板に薄膜を成膜する成膜装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板を載置するための載置台と、
基板の上方空間をプラズマ生成空間と排気空間とに横方向に分割するために設けられ、前記処理容器の天井部から下方に伸びると共にその下端と載置台上の基板との間に、前記プラズマ生成空間から排気空間にガスが流れるための隙間が形成された仕切り壁と、
前記プラズマ生成空間に第1の反応ガスを供給するための第1の反応ガス供給部と、
前記プラズマ生成空間に供給された第1の反応ガスを活性化してプラズマを生成するための活性化手段と、
前記プラズマ生成空間内の下部側または当該プラズマ生成空間よりも下方側に、第1の反応ガスの活性種と反応して基板上に薄膜を成膜する第2の反応ガスを供給するための第2の反応ガス供給部と、
前記排気空間を排気するための真空排気口と、を備え、
前記仕切り壁は互いに平行に複数設けられ、これら仕切り壁によりプラズマ生成空間及び排気空間が交互に配置され、
前記活性化手段は、
前記プラズマ生成空間を挟んで互いに対向する仕切り壁の一方及び他方のうち、前記一方の仕切り壁に高周波電力を印加する第1の高周波電源部と、前記他方の仕切り壁に、前記第1の高周波電源部から印加される高周波電力とは位相の反転した高周波電力を印加する第2の高周波電源部と、を備えたことを特徴とする。
さらに、第3の発明に係る成膜装置は、気密な処理容器内にて複数種類の反応ガスを反応させて基板に薄膜を成膜する成膜装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板を載置するための載置台と、
基板の上方空間をプラズマ生成空間と排気空間とに横方向に分割するために設けられ、前記処理容器の天井部から下方に伸びると共にその下端と載置台上の基板との間に、前記プラズマ生成空間から排気空間にガスが流れるための隙間が形成された仕切り壁と、
前記プラズマ生成空間に第1の反応ガスを供給するための第1の反応ガス供給部と、
前記プラズマ生成空間に供給された第1の反応ガスを活性化してプラズマを生成するための活性化手段と、
前記プラズマ生成空間内の下部側または当該プラズマ生成空間よりも下方側に、第1の反応ガスの活性種と反応して基板上に薄膜を成膜する第2の反応ガスを供給するための第2の反応ガス供給部と、
前記排気空間を排気するための真空排気口と、を備え、
前記仕切り壁は互いに平行に複数設けられ、これら仕切り壁によりプラズマ生成空間及び排気空間が交互に配置され、
前記活性化手段は、
互いに対向する仕切り壁の一方及び他方に設けられ、夫々プラズマ生成空間に容量結合プラズマを生成するための平行電極である一方の電極及び他方の電極と、
これら電極間に高周波電力を印加する高周波電源部と、
前記プラズマ生成空間と排気空間との位置が予め設定した時間間隔で入れ替わるように、前記平行電極を構成する電極と高周波電源部の電源端子との接続を切り替える接続切り替え部と、を備えたことを特徴とする。
(a)前記真空排気口は、前記仕切り壁の下端よりも高い位置に形成されていること。
(b)第1の発明において前記仕切り壁は互いに平行に複数設けられ、これら仕切り壁によりプラズマ生成空間及び排気空間が交互に配置されていること。
(c)前記仕切り壁は、横に直線状に伸びていること。
(d)第1の発明に係る(b)、(c)において、前記活性化手段は、前記プラズマ生成空間を挟んで互いに対向する仕切り壁の一方及び他方に設けられ、夫々プラズマ生成空間に容量結合プラズマを生成するための平行電極であるアノード電極及びカソード電極と、これらアノード電極及びカソード電極間に高周波電力を印加する高周波電源部と、を備えたこと。さらに、前記第2の反応ガス供給部は、前記アノード電極及びカソード電極の少なくとも一方の電極を貫通するガス流路を備え、当該ガス流路が形成された電極に設けられたガス供給孔を介して前記第2の反応ガスを供給すること。
(e)第1の発明において前記活性化手段は、誘導結合プラズマまたはマイクロ波プラズマを生成するために前記プラズマ生成空間の上方に設けられたアンテナを含むこと。
(g)第3の発明において、前記第2の反応ガス供給部は、前記一方の電極及び他方の電極の少なくとも一方側の電極を貫通するガス流路を備え、当該ガス流路が形成された電極に設けられたガス供給孔を介して前記第2の反応ガスを供給すること。
(h)第3の発明において前記接続切り替え部は、前記高周波電源部の電源端子と接地点との間で前記平行電極を構成する電極の接続先を切り替えることにより、前記プラズマ生成空間と排気空間との位置を入れ替えること。または前記高周波電源部は、互いに位相の反転した高周波電力を出力する第1の高周波電源部と第2の高周波電源部と、を備え、前記接続切り替え部は、これら第1の高周波電源部の電源端子と、第2の高周波電源部の電源端子との間で前記平行電極を構成する電極の接続先を切り替えることにより、前記プラズマ生成空間と排気空間との位置を入れ替えること。
(i)第3の発明において前記第1の反応ガス及び第2の反応ガスを前記プラズマ空間に供給し、前記排気空間には供給しないように、前記接続切り替え部の切り替え動作に同期してガスの供給を切り替えるためのガス供給切り替え部を備えたこと。
(k)第1の反応ガスは水素ガスであり、第2の反応ガスはシリコン化合物ガスであること。
(2)HラジカルとSiH4との混合ガスを基板S表面から速やかに排気することにより、HラジカルとSiH4とのラジカル反応が必要以上に進行することによる不要な活性種の発生を抑制すること。
以下、上述の作用を得るために成膜装置1aに設けられている各種の構成について説明する。
H2+e−→2H+e− …(1)
SiH4+H→SiH3+H2 …(2)
こうして高濃度のSiH3が基板S表面に供給され、このSiH3から良質なμc-Si膜が基板S表面に成膜される。
また本発明は、H2とSiH4とによるSi膜の成膜に適用する場合に限定されるものではない。例えば第1の反応ガスをH2とし、第2の反応ガスをSiH4以外のシリコン化合物ガス、例えばSiH2Cl2として微結晶Siを成膜する場合などにも適用することができる。
1a〜1e 成膜装置
10 処理容器
14、14a、14b
第1のガス供給管
15、15a、15b
第2のガス供給管
2 載置台
22 外周壁
23 排気口
33 第1のガス流路
401 プラズマ生成空間
402 排気空間
41 仕切り壁
411 第2のガス流路
42 アノード電極
43 カソード電極
5 制御部
51 高周波電源部
6 マイクロ波アンテナ
7、7a、7b
ICPアンテナ
Claims (21)
- 気密な処理容器内にて複数種類の反応ガスを反応させて基板に薄膜を成膜する成膜装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板を載置するための載置台と、
基板の上方空間をプラズマ生成空間と排気空間とに横方向に分割するために設けられ、前記処理容器の天井部から下方に伸びると共にその下端と載置台上の基板との間に、前記プラズマ生成空間から排気空間にガスが流れるための隙間が形成された仕切り壁と、
前記プラズマ生成空間に第1の反応ガスを供給するための第1の反応ガス供給部と、
前記プラズマ生成空間に供給された第1の反応ガスを活性化してプラズマを生成するための活性化手段と、
前記プラズマ生成空間内の下部側に、第1の反応ガスの活性種と反応して基板上に薄膜を成膜する第2の反応ガスを供給するための第2の反応ガス供給部と、
前記排気空間を排気するための真空排気口と、を備えたことを特徴とする成膜装置。 - 前記載置台には第1の反応ガス及び第2の反応ガスをプラズマ化する手段が設けられていないことを特徴とする請求項1記載の成膜装置。
- 前記真空排気口は、前記仕切り壁の下端よりも高い位置に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の成膜装置。
- 前記仕切り壁は互いに平行に複数設けられ、これら仕切り壁によりプラズマ生成空間及び排気空間が交互に配置されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記仕切り壁は、横に直線状に伸びていることを特徴とする請求項4記載の成膜装置。
- 前記活性化手段は、
前記プラズマ生成空間を挟んで互いに対向する仕切り壁の一方及び他方に設けられ、夫々プラズマ生成空間に容量結合プラズマを生成するための平行電極であるアノード電極及びカソード電極と、
これらアノード電極及びカソード電極間に高周波電力を印加する高周波電源部と、を備えたことを特徴とする請求項4または5記載の成膜装置。 - 前記第2の反応ガス供給部は、前記アノード電極及びカソード電極の少なくとも一方側の電極を貫通するガス流路を備え、当該ガス流路が形成された電極に設けられたガス供給孔を介して前記第2の反応ガスを供給することを特徴とする請求項6に記載の成膜装置。
- 気密な処理容器内にて複数種類の反応ガスを反応させて基板に薄膜を成膜する成膜装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板を載置するための載置台と、
基板の上方空間をプラズマ生成空間と排気空間とに横方向に分割するために設けられ、前記処理容器の天井部から下方に伸びると共にその下端と載置台上の基板との間に、前記プラズマ生成空間から排気空間にガスが流れるための隙間が形成された仕切り壁と、
前記プラズマ生成空間に第1の反応ガスを供給するための第1の反応ガス供給部と、
前記プラズマ生成空間に供給された第1の反応ガスを活性化してプラズマを生成するための活性化手段と、
前記プラズマ生成空間内の下部側または当該プラズマ生成空間よりも下方側に、第1の反応ガスの活性種と反応して基板上に薄膜を成膜する第2の反応ガスを供給するための第2の反応ガス供給部と、
前記排気空間を排気するための真空排気口と、を備え、
前記仕切り壁は互いに平行に複数設けられ、これら仕切り壁によりプラズマ生成空間及び排気空間が交互に配置され、
前記活性化手段は、
前記プラズマ生成空間を挟んで互いに対向する仕切り壁の一方及び他方のうち、前記一方の仕切り壁に高周波電力を印加する第1の高周波電源部と、前記他方の仕切り壁に、前記第1の高周波電源部から印加される高周波電力とは位相の反転した高周波電力を印加する第2の高周波電源部と、を備えたことを特徴とする成膜装置。 - 前記真空排気口は、前記仕切り壁の下端よりも高い位置に形成されていることを特徴とする請求項8記載の成膜装置。
- 前記仕切り壁は、横に直線状に伸びていることを特徴とする請求項8または9記載の成膜装置。
- 前記活性化手段は、誘導結合プラズマまたはマイクロ波プラズマを生成するために前記プラズマ生成空間の上方に設けられたアンテナを含むことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記仕切り壁はプラズマ生成空間を囲むように筒状に形成されると共に、当該筒状の仕切り壁が島状に複数設けられ、
前記活性化手段は、誘導結合プラズマまたはマイクロ波プラズマを生成するために前記プラズマ生成空間の各々の上方に設けられたアンテナを含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の成膜装置。 - 気密な処理容器内にて複数種類の反応ガスを反応させて基板に薄膜を成膜する成膜装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板を載置するための載置台と、
基板の上方空間をプラズマ生成空間と排気空間とに横方向に分割するために設けられ、前記処理容器の天井部から下方に伸びると共にその下端と載置台上の基板との間に、前記プラズマ生成空間から排気空間にガスが流れるための隙間が形成された仕切り壁と、
前記プラズマ生成空間に第1の反応ガスを供給するための第1の反応ガス供給部と、
前記プラズマ生成空間に供給された第1の反応ガスを活性化してプラズマを生成するための活性化手段と、
前記プラズマ生成空間内の下部側または当該プラズマ生成空間よりも下方側に、第1の反応ガスの活性種と反応して基板上に薄膜を成膜する第2の反応ガスを供給するための第2の反応ガス供給部と、
前記排気空間を排気するための真空排気口と、を備え、
前記仕切り壁は互いに平行に複数設けられ、これら仕切り壁によりプラズマ生成空間及び排気空間が交互に配置され、
前記活性化手段は、
互いに対向する仕切り壁の一方及び他方に設けられ、夫々プラズマ生成空間に容量結合プラズマを生成するための平行電極である一方の電極及び他方の電極と、
これら電極間に高周波電力を印加する高周波電源部と、
前記プラズマ生成空間と排気空間との位置が予め設定した時間間隔で入れ替わるように、前記平行電極を構成する電極と高周波電源部の電源端子との接続を切り替える接続切り替え部と、を備えたことを特徴とする成膜装置。 - 前記真空排気口は、前記仕切り壁の下端よりも高い位置に形成されていることを特徴とする請求項13記載の成膜装置。
- 前記仕切り壁は、横に直線状に伸びていることを特徴とする請求項13または14記載の成膜装置。
- 前記第2の反応ガス供給部は、前記一方の電極及び他方の電極の少なくとも一方側の電極を貫通するガス流路を備え、当該ガス流路が形成された電極に設けられたガス供給孔を介して前記第2の反応ガスを供給することを特徴とする請求項13ないし15のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記接続切り替え部は、前記高周波電源部の電源端子と接地点との間で前記平行電極を構成する電極の接続先を切り替えることにより、前記プラズマ生成空間と排気空間との位置を入れ替えること特徴とする請求項13ないし16のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記高周波電源部は、互いに位相の反転した高周波電力を出力する第1の高周波電源部と第2の高周波電源部と、を備え、前記接続切り替え部は、これら第1の高周波電源部の電源端子と、第2の高周波電源部の電源端子との間で前記平行電極を構成する電極の接続先を切り替えることにより、前記プラズマ生成空間と排気空間との位置を入れ替えること特徴とする請求項13ないし16のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記第1の反応ガス及び第2の反応ガスを前記プラズマ空間に供給し、前記排気空間には供給しないように、前記接続切り替え部の切り替え動作に同期してガスの供給を切り替えるためのガス供給切り替え部を備えたことを特徴とする請求項13ないし18のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記真空排気口は処理容器の側壁に形成されていることを特徴とする請求項1ないし19のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 第1の反応ガスは水素ガスであり、第2の反応ガスはシリコン化合物ガスであることを特徴とする請求項1ないし20のいずれか一項に記載の成膜装置。
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