JPS63137431A

JPS63137431A - 膜形成装置

Info

Publication number: JPS63137431A
Application number: JP28452386A
Authority: JP
Inventors: Riyouichi Hatsuki; 巴月　良一
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-11-29
Filing date: 1986-11-29
Publication date: 1988-06-09

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、基板上に薄膜を形成する膜形成装置に係わり
、特に電子サイクロトロン共鳴によるプラズマを利用し
た膜形成装置に関する。

（従来の技術）近年、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、成長速度を大きくするため
に、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマを使っ
たＣＶＤ法も開発されている。

第４図は、ＥＣＲプラズマを用いた従来の膜形成装置を
示す概略構成図である。この装置では、マイクロ波電源
４４によるマイクロ波励起によりプラズマ生成室４１に
プラズマを発生させるが、同時にマグネットコイル５０
による磁界の印加によって、プラズマ生成室４１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
ズマを発生させる。例えば、２．４５Ｇ　Ｈｚのマイク
ロ波に対して、この電子サイクロトロン共鳴条件を満足
する磁束密度は８７５ガウスである。マグネットコイル
５０による磁界は、基板４６の方向にその強度が減少す
る、所謂発散磁界となっており、このためプラズマ生成
室４１に生じた高密度プラズマ中の電子が基板方向に流
れ出してくる。さらに、この電子に引張られてプラズマ
中のイオンも基板に向かって進行する。そして、膜堆積
室４２に導入された反応ガスと上記電子及びイオンとが
反応して基板４６上に膜が形成されるものとなっている
。

しかしながら、この種の装置にあっては次のような問題
があった。即ち、従来のＥＣＲプラズマを使った装置に
おいては、第４図にも示したように、プラズマ生成室４
１から流れ出してくる電子及びイオンの流束５１に対し
て装置構成は対称となっているため、プラズマ生成室４
１から出てくる紫外線やＸ線等の放射線も基板４６上に
照射される。このため、基板４６上に形成された素子は
照射損傷を受け、その特性が劣化すると云う問題があっ
た。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来、ＥＣＲプラズマを使った膜形成装置に
おいては、基板にプラズマ中からの放射線が照射される
ため、基板上に形成された素子の特性が劣化すると云う
問題があった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、紫外線やＸ線等の照射損傷を与えるこ
となく、ＥＣＲプラズマを利用して基板上に膜を形成す
ることができ、素子特性の劣化を防止し得る膜形成装置
を提供することにある。

［発明の構成］（間層点を解決するための手段）本発明の骨子は、プラズマ生成室内に印加する磁界の強
度分布を変えることにより、プラズマ中の電子やイオン
は基板に照射されるが、プラズマ中からの紫外線やＸ線
は基板に照射されないようにしたことにある。

即ち本発明は、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
を利用して基板上に薄膜を形成する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の強度分布が、前
記プラズマ生成室の中心軸に対して非対称になるように
したものである。

（作用）プラズマ生成室から流れ出してくる電子及びイオンの流
束はプラズマ生成室に印加される磁界の強度分布で決定
される。それゆえ、この磁界の強度分布をプラズマ生成
室の中心軸に対して非対称にしておけば、電子さらにイ
オンの流束はプラズマ生成室から湾曲して出てくること
になる。そこで、この流束が来る場所に基板を設置すれ
ば、基板上に膜は形成されるが、プラズマ生成室から漏
れる放射線は基板上に照射されなくなる。その結果、基
板上に形成された素子の特性の劣化が抑制される。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる膜形成装置を示す概
略構成図である。図中１０は真空室であり、この真空室
１０はプラズマ生成室１１と膜堆積室１２とからなって
いる。プラズマ生成室１１には、プラズマ生成用ガスを
導入するためのガス導入口１３及びマイクロ波電源１４
からのマイクロ波電力を印加するためのマイクロ波導波
管１５が接続されている。膜堆積室１２内には、基板１
６を載置するための基板ホルダー１７が設置されており
、また反応ガスを導入するためのガス導入口１８及び真
空排気するためのガス排気口１９が接続されている。こ
こでご基板ホルダー１７は、プラズマ生成室１１の中心
軸に対して対称ではなく、中心軸上よりも下方に設けら
れている。

プラズマ生成室１１の周囲には、磁界を印加するための
マグネットコイル２０が設けられており、第１図に示す
ように図の下方向側、即ち基板ホルダー１７側において
コイルは密に巻かれている。

また、既に述べた発散磁界を形成するために、コイルは
右の端近くでやや粗に巻かれている。本実施例において
は、マイクロ波電源１４の周波数を２．４５Ｇ　Ｈｚと
し、磁界強度はプラズマ生成室の中心部付近で電子サイ
クロトロン共鳴条件を満足する８７５ガウスとなるよう
にした。

うにした。

次に、上記実施例装置を用いて酸化シリコン膜を形成す
る方法及び素子特性の劣化の抑制効果について説明する
。

まず、プラズマ生成室１１と膜堆積室１２内を２　Ｘ　
１０４３［ｔｏｒｒｌまで排気した後、ガス導入口１３
からプラズマ生成用ガスとして例えば０２ガスを１０　
ｃｃ／　ｍ１ＩＯの流量で導入する。そして、プラズマ
生成室１１内に磁界を印加すると共に、例えば２００Ｗ
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。高密度プラズマ中から電子及びイオンが発散
磁界により引出され、さらに磁界強度の分布の非対称性
のため、電子及びイオンの流束２１は下方に曲げられ、
第２図に示す如く基板１６上に到達する。一方、プラズ
マ中からの放射線２２は磁界の分布に関係なく直進する
ので、基板１６には照射されないことになる。

膜堆積室１２内には、ガス導入口１８から反応ガスとし
て、例えばＳｉＨ４ガスを１０　ｃｃ／　ｍｉｎの流量
で導入する。この時、膜堆積室１２内の圧力は５×１０
″’　　［ｔｏｒｒｌとなっていた。プラズマ生成室１
１内のプラズマから導入された酸素イオンと上記ＳｉＨ
４ガスとが反応して、基板１６」二には９００人／１ｎ
の堆積速度で酸化シリコン膜が堆積した。

膜堆積中においては、高密度プラズマ中から出る紫外線
やＸ線等の放射線は基板１６上には殆ど照射されないた
め、基板１６に形成された素子の照射損傷はなくなる。

実際、第３図に示す如きＳｔ基板３１上にゲート酸化膜
３２を介してゲート電極３３を形成したＭＯＳキャパシ
タに、実施例装置で酸化シリコン膜３４を堆積したとこ
ろ、照射損傷により生じる中性トラップの密度は５×１
０１Ｏｃ１１−２以下となり、第４図に示した従来装置
による場合の１０分の１以下に抑えられた。

かくして本実施例によれば、プラズマ生成室１１内に印
加する磁界の強度分布を非対称にすると共に、基板１６
の配置位置を磁界の強度分布を曲げた方に設定すること
により、基板１６にプラズマ中からの紫外線やＸ線等の
放射線を照射することなく、基板１６にプラズマ中の電
子やイオンを導くことができる。このため、放射線によ
る照射損傷を受けることなく、基板１６上に膜形成する
ことができ、基板１６に形成された素子の特性劣化を大
幅に抑制することができる。また、従来装置に比して、
マグネットコイル２０の巻き方及び基板ホルダー１７の
設置位置を変えるのみで、簡易に実現し得る等の利点も
ある。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記磁界を印加するためのマグネットコイ
ルの巻き方は一定したものではなく、基板の位置等に合
わせて適宜変更可能である。

即ち、プラズマ中からの放射線が極力来ない所に設置さ
れた基板に電子及びイオンが到達するようにすればよい
。また、堆積させる膜は酸化シリコンに限らず、窒化シ
リコンやその他の絶縁膜、或いは金属膜の堆積に対して
も本発明は有効であることは云うまでもない。さらに、
基板にバイアス電圧を印加する方法に対しても本発明は
有効である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
、種々変形して実施することができる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、ＥＣＲプラズマを
使った膜形成中において、基板は放射線の照射損傷を受
けなくなるので、基板に形成した素子の特性劣化を大幅
に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる膜形成装置を示す概
略構成図、第２図は上記装置の作用を説明するための模
式図、第３図は膜形成された基板を示す断面図、第４図
は従来装置を示す概略構成図である。１１・・・プラズマ生成室、１２・・・膜堆積室、１３
・・・ガス導入口、１４・・・マイクロ波電源、１５・
・・導波管、１６・・・基板、１７・・・基板ホルダー
、１８・・・ガス導入口、１９・・・ガス排気口、２０
・・・マグネットコイル、２１・・・電子及びイオンの
流束、２２・・・放射線束。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図

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利用し
て基板上に薄膜を形成する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の強度分布を、前記プラズ
マ生成室の中心軸に対し非対称にしてなることを特徴と
する膜形成装置。
（２）前記磁界を印加する手段として、前記プラズマ生
成室の中心軸と同軸的にソレノイドコイルを配置し、且
つこのコイルを前記磁界の強度分布を曲げる方向では密
に、これと反対方向では粗に巻回したことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の膜形成装置。
（３）前記基板は、前記プラズマ生成室の中心軸上から
ずれた位置に配置され、且つ該中心軸よりも前記磁界の
強度分布を曲げた方向に配置されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の膜形成装置。