JP2564748B2 - プラズマ気相反応装置およびプラズマ気相反応方法 - Google Patents
プラズマ気相反応装置およびプラズマ気相反応方法Info
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- JP2564748B2 JP2564748B2 JP5061237A JP6123793A JP2564748B2 JP 2564748 B2 JP2564748 B2 JP 2564748B2 JP 5061237 A JP5061237 A JP 5061237A JP 6123793 A JP6123793 A JP 6123793A JP 2564748 B2 JP2564748 B2 JP 2564748B2
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
- C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
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Description
【０００１】〔産業上の利用分野〕この発明は、プラズマ気相反応装置（即ちプラズマ気相
被膜作製装置またはプラズマ・エッチング装置）、およ
び該装置を用いたプラズマ気相反応方法に関する。
被膜作製装置またはプラズマ・エッチング装置）、およ
び該装置を用いたプラズマ気相反応方法に関する。
【０００２】〔従来の技術〕従来よりプラズマ気相反応装置として、図１（Ａ）に示
すような平行平板型のものが知られている。
すような平行平板型のものが知られている。
【０００３】図１（Ａ）に示すような構成においては、
基板(1) 上の被形成面を陰極（カソ─ド）または陽極
（アノ─ド）上またはこれらの電極のごく近傍に発生す
る陰極暗部または陽極暗部に配置し、成膜を行なう。
基板(1) 上の被形成面を陰極（カソ─ド）または陽極
（アノ─ド）上またはこれらの電極のごく近傍に発生す
る陰極暗部または陽極暗部に配置し、成膜を行なう。
【０００４】図１には、減圧容器(4) 内に配置された平
行平板型の一対の電極(2),(3) 、電極(3) 上に配置され
た基板(3) 、高周波電源(10)、ガス供給系(7) 、排気系
(8)、排気系(8) を構成するバルブ(11)、圧力調整バル
ブ(12)、真空ポンプ(13)が記載されている。
行平板型の一対の電極(2),(3) 、電極(3) 上に配置され
た基板(3) 、高周波電源(10)、ガス供給系(7) 、排気系
(8)、排気系(8) を構成するバルブ(11)、圧力調整バル
ブ(12)、真空ポンプ(13)が記載されている。
【０００５】さらに、一対の電極(2),(3) から印加され
る高周波電界の電気力線(5) 、この電気力線(5) に直行
する等電位面(15)が示されている。 図１に示すプラズマ
気相反応装置においては、(7) から供給される反応ガス
が(6) で示されるように電極(2) から反応室内に供給さ
れ、電極間においてプラズマ化されることによって、他
方の基板（１）の被形成面上に被膜形成される。 一般に
(10)から供給される高周波としては、13.56MHzが用いら
れる。 かかる従来の方法においては、電気力線(5) は被
形成面に垂直に加わるため、被形成面をスパッタ（損
傷）してしまう。 図１（Ｂ）は図１（Ａ）の電極の一方
(2) に対し針状電極(9) を互いに離間して配設したもの
である。
る高周波電界の電気力線(5) 、この電気力線(5) に直行
する等電位面(15)が示されている。 図１に示すプラズマ
気相反応装置においては、(7) から供給される反応ガス
が(6) で示されるように電極(2) から反応室内に供給さ
れ、電極間においてプラズマ化されることによって、他
方の基板（１）の被形成面上に被膜形成される。 一般に
(10)から供給される高周波としては、13.56MHzが用いら
れる。 かかる従来の方法においては、電気力線(5) は被
形成面に垂直に加わるため、被形成面をスパッタ（損
傷）してしまう。 図１（Ｂ）は図１（Ａ）の電極の一方
(2) に対し針状電極(9) を互いに離間して配設したもの
である。
【０００６】図１（Ｂ）に示す例は、電極(2) の大きさ
を50cm×50cmとし、電極(2),(3) の間隔を４cm、針状電
極の長さを１cm、針状電極の間隔を５cmとした例であ
る。 かかる構成をとった場合、電気力線は針状電極より
分散し、ひろがる方向に分布することになるが、基板
(1) に対しては垂直に電気力線が加わることになる。こ
のため、針状電極(9) を用いることによって、放電開始
を容易にする等の特長をそれなりに有しながらも、被膜
の膜質、被膜成長速度を特に向上させるものではなかっ
た。
を50cm×50cmとし、電極(2),(3) の間隔を４cm、針状電
極の長さを１cm、針状電極の間隔を５cmとした例であ
る。 かかる構成をとった場合、電気力線は針状電極より
分散し、ひろがる方向に分布することになるが、基板
(1) に対しては垂直に電気力線が加わることになる。こ
のため、針状電極(9) を用いることによって、放電開始
を容易にする等の特長をそれなりに有しながらも、被膜
の膜質、被膜成長速度を特に向上させるものではなかっ
た。
【０００７】また、上記従来より公知の方式において
は、電極(3) の面積の大きさよりも被形成面の面積を大
きくすることができないという欠点もあった。 このた
め、アモルファス・シリコンを含む非単結晶半導体をPC
VD法（プラズマＣＶＤ法）により作製せんとする時、そ
の基板１cm 2 あたりの製造価格が１円以上と高価とな
り、太陽電池等の製作コスト低減の障害となっていた。
は、電極(3) の面積の大きさよりも被形成面の面積を大
きくすることができないという欠点もあった。 このた
め、アモルファス・シリコンを含む非単結晶半導体をPC
VD法（プラズマＣＶＤ法）により作製せんとする時、そ
の基板１cm 2 あたりの製造価格が１円以上と高価とな
り、太陽電池等の製作コスト低減の障害となっていた。
【０００８】〔発明が解決しようとする課題〕本発明は、複数の基板を同時に処理することができ、し
かも成膜における被膜成長速度が大きい、或いは被膜に
対するエッチング速度が大きいプラズマ気相反応装置を
提供することを目的とする。
かも成膜における被膜成長速度が大きい、或いは被膜に
対するエッチング速度が大きいプラズマ気相反応装置を
提供することを目的とする。
【０００９】〔課題を解決するための手段〕一対の平行平板電極間に基板を垂直に配置するプラズマ
気相反応装置において、一対の電極の少なくとも一方に
は反応空間に対して凹状を有する開孔または開溝を設け
たことを特徴とするものである。 上記構成において、反
応空間というのは、一対に平行平板電極の間において生
じるプラズマ反応空間のことである。 本発明は、電極に
反応空間に対して凹状を有する開孔または開溝を設ける
ことによって、この開孔または開溝が設けられた領域に
電気力線を集中させ、この領域に高輝度放電を起こすこ
とを特徴とする。
気相反応装置において、一対の電極の少なくとも一方に
は反応空間に対して凹状を有する開孔または開溝を設け
たことを特徴とするものである。 上記構成において、反
応空間というのは、一対に平行平板電極の間において生
じるプラズマ反応空間のことである。 本発明は、電極に
反応空間に対して凹状を有する開孔または開溝を設ける
ことによって、この開孔または開溝が設けられた領域に
電気力線を集中させ、この領域に高輝度放電を起こすこ
とを特徴とする。
【００１０】〔作用〕電極に開孔または開溝を設けることにより、この開孔ま
たは開溝が設けられた領域において、電気力線を集中さ
せることができ、プラズマを必要な反応空間に集中させ
ることができる。
たは開溝が設けられた領域において、電気力線を集中さ
せることができ、プラズマを必要な反応空間に集中させ
ることができる。
【００１１】〔実施例１〕以下、本発明を利用した実施例を示す。 本実施例は一対
の平行平板電極の間に形成されう陽光柱にて反応を行
い、多量生産を行うものである。 しかし陽光柱方式を一
般に用いた場合、陽光柱部分が大きく空間に広がるた
め、被形成面近傍でのプラズマ密度が減少し、結果とし
て暗部を用いる方式とおなじ程度の被膜成長速度しか得
られないという欠点を有する。 そこで、本発明を利用す
ることにより、陽光柱を収束（しまらせる）せしめ、即
ち、放電プラズマのひろがりを押さえ、さらに基板が配
置されている中央部でのプラズマ密度を増加させ、被膜
成長速度を増加させんとした例が本実施例の構成であ
る。
の平行平板電極の間に形成されう陽光柱にて反応を行
い、多量生産を行うものである。 しかし陽光柱方式を一
般に用いた場合、陽光柱部分が大きく空間に広がるた
め、被形成面近傍でのプラズマ密度が減少し、結果とし
て暗部を用いる方式とおなじ程度の被膜成長速度しか得
られないという欠点を有する。 そこで、本発明を利用す
ることにより、陽光柱を収束（しまらせる）せしめ、即
ち、放電プラズマのひろがりを押さえ、さらに基板が配
置されている中央部でのプラズマ密度を増加させ、被膜
成長速度を増加させんとした例が本実施例の構成であ
る。
【００１２】本実施例におけるプラズマ気相反応装置の
概要を図２に示す。 図２に示すプラズマ気相反応装置
は、プラズマ・グロ─放電の陽光柱を用いて成膜を行な
う方式の装置である。 本実施例においては、一対の平行
平板電極(2),(3) の間に放電を行なわせることによって
形成される陽光柱領域に、被形成面を有する複数の基板
を平行に互いに離間して配設し、かかる被形成面上に被
膜を形成する。 基板は、(1),(1`)で示されるように背中
合わせになった２枚を一組として、複数離間して反応空
間内に設けられている。 なお、かかる陽光柱を用いたPC
VD法に関しては、本発明人の出願になる特許願57─1637
29, 57─163730（プラズマ気相反応装置)(昭和57年９月
20日出願）に記されている。 また、図２に示すプラズマ
気相反応装置の他部の構造については、前記した本発明
人の特許願に準じる。
概要を図２に示す。 図２に示すプラズマ気相反応装置
は、プラズマ・グロ─放電の陽光柱を用いて成膜を行な
う方式の装置である。 本実施例においては、一対の平行
平板電極(2),(3) の間に放電を行なわせることによって
形成される陽光柱領域に、被形成面を有する複数の基板
を平行に互いに離間して配設し、かかる被形成面上に被
膜を形成する。 基板は、(1),(1`)で示されるように背中
合わせになった２枚を一組として、複数離間して反応空
間内に設けられている。 なお、かかる陽光柱を用いたPC
VD法に関しては、本発明人の出願になる特許願57─1637
29, 57─163730（プラズマ気相反応装置)(昭和57年９月
20日出願）に記されている。 また、図２に示すプラズマ
気相反応装置の他部の構造については、前記した本発明
人の特許願に準じる。
【００１３】図面において、平行平板型に設けられた一
対の網状電極(2),(3) が配置され、この電極(2),(3')の
間において放電を起こさせることによって形成される陽
光柱領域(25)に、被形成面を有する基板(1),(1')が裏面
を密接させて、その面を電極(2),(3) に対して垂直にし
て配置させた様子が示されている。 なお、本実施例にお
いては、この基板を石英カゴで取り囲む形状を有せしめ
てある。また、反応生成物の排気は下側フ─ド(22)を経
て排気(24)させる。 そしてこの構成においては、電極
(2),(3) 間において放電が行なわれると、電気力線(5)
は、基板(1),(1')の表面に平行に発生することになる。
反応性気体は、(23)より石英フ─ド(21)に至り、網状電
極(2) を通って陽光柱領域(5) に至る。 一対を為す電極
(2),(3) には外部より高周波エネルギが供給され、電極
(2),(3) 間において放電が行なわれる。 本実施例におい
ては、電極として25cmφ（電極間隔15cm）または70cm×
70cm（電極間隔35cm）のものを用いた。 さらにこの電極
に本発明の構成である開孔または開溝(14)が形成されて
いる。
対の網状電極(2),(3) が配置され、この電極(2),(3')の
間において放電を起こさせることによって形成される陽
光柱領域(25)に、被形成面を有する基板(1),(1')が裏面
を密接させて、その面を電極(2),(3) に対して垂直にし
て配置させた様子が示されている。 なお、本実施例にお
いては、この基板を石英カゴで取り囲む形状を有せしめ
てある。また、反応生成物の排気は下側フ─ド(22)を経
て排気(24)させる。 そしてこの構成においては、電極
(2),(3) 間において放電が行なわれると、電気力線(5)
は、基板(1),(1')の表面に平行に発生することになる。
反応性気体は、(23)より石英フ─ド(21)に至り、網状電
極(2) を通って陽光柱領域(5) に至る。 一対を為す電極
(2),(3) には外部より高周波エネルギが供給され、電極
(2),(3) 間において放電が行なわれる。 本実施例におい
ては、電極として25cmφ（電極間隔15cm）または70cm×
70cm（電極間隔35cm）のものを用いた。 さらにこの電極
に本発明の構成である開孔または開溝(14)が形成されて
いる。
【００１４】
この開孔または開溝の存在する領域には、
電気力線が集中するので、高輝度のグロー放電領域が形
成される。 即ち、一対の電極(2),(3) から印加される高
周波電界によって、(27),(28) で示される部分において
第１のグロ─放電が行なわれ、開孔または開溝（14）が
存在する領域に電気力線が集中して高輝度の第２のグロ
─放電が行なわれる。 本実施例においては、下側電極
(3) には単に開孔または開溝（0.5 〜3cm 例えば約1cm
φまたは約1cm 巾）が形成されているに過ぎない。 また
上側電極(2) には、局面(16)を有せしめることにより、
反応空間に対して凹状の形状を有せしめた開孔または開
溝が形成されている。
電気力線が集中するので、高輝度のグロー放電領域が形
成される。 即ち、一対の電極(2),(3) から印加される高
周波電界によって、(27),(28) で示される部分において
第１のグロ─放電が行なわれ、開孔または開溝（14）が
存在する領域に電気力線が集中して高輝度の第２のグロ
─放電が行なわれる。 本実施例においては、下側電極
(3) には単に開孔または開溝（0.5 〜3cm 例えば約1cm
φまたは約1cm 巾）が形成されているに過ぎない。 また
上側電極(2) には、局面(16)を有せしめることにより、
反応空間に対して凹状の形状を有せしめた開孔または開
溝が形成されている。
【００１５】本実施例においては、図２に示すように一
対の電極の一方(3) に単なる開孔または開溝を設け、他
の一方の電極(2) に反応空間に対して凹状を有する開孔
または開溝を設けることにより、電気力線(5) が領域(1
7),(18) において収束し、高密度電束領域を形成する構
成とした。 その結果、陽光柱(25)の横方向への広がり
（プラズマの分散）を(35)で示すように抑えることがで
き、電極中央部の領域(20)にプラズマを集中させること
ができる。 そして基板が配設された領域にプラズマを集
中させることで、被膜成長速度を向上させることができ
る。
対の電極の一方(3) に単なる開孔または開溝を設け、他
の一方の電極(2) に反応空間に対して凹状を有する開孔
または開溝を設けることにより、電気力線(5) が領域(1
7),(18) において収束し、高密度電束領域を形成する構
成とした。 その結果、陽光柱(25)の横方向への広がり
（プラズマの分散）を(35)で示すように抑えることがで
き、電極中央部の領域(20)にプラズマを集中させること
ができる。 そして基板が配設された領域にプラズマを集
中させることで、被膜成長速度を向上させることができ
る。
【００１６】例えば、図２に示すプラズマ気相反応装置
において、電極を25cmφ、電極間隔15cmとして、基板を
10cm角６枚を配設（延べ面積600 cm 2 ）し、成膜条件
を、 成膜用反応性気体 100 ％シラン 反応圧力 0.1torr 放電出力 ３０Ｗ(13.56MHz) とした場合、被膜成長速度を４〜６Å／秒とすることが
できた。 一方、上記条件において、開孔または開溝（1
4）を有しない電極を用いたプラズマ気相反応装置を用
いて被膜形成を行なった場合、被膜成長速度は１〜２Å
／秒であった。 即ち、開孔または開溝（14）を各電極に
数ケ所設けるのみで被膜成長速度を２ 〜３倍に増加させ
ることが可能になった。 本実施例のプラズマ気相反応装
置は、基板を複数配置することができるので、図１に示
すような従来の方式に比較して５〜10倍の基板を処理す
ることができる。
において、電極を25cmφ、電極間隔15cmとして、基板を
10cm角６枚を配設（延べ面積600 cm 2 ）し、成膜条件
を、 成膜用反応性気体 100 ％シラン 反応圧力 0.1torr 放電出力 ３０Ｗ(13.56MHz) とした場合、被膜成長速度を４〜６Å／秒とすることが
できた。 一方、上記条件において、開孔または開溝（1
4）を有しない電極を用いたプラズマ気相反応装置を用
いて被膜形成を行なった場合、被膜成長速度は１〜２Å
／秒であった。 即ち、開孔または開溝（14）を各電極に
数ケ所設けるのみで被膜成長速度を２ 〜３倍に増加させ
ることが可能になった。 本実施例のプラズマ気相反応装
置は、基板を複数配置することができるので、図１に示
すような従来の方式に比較して５〜10倍の基板を処理す
ることができる。
【００１７】しかもそれに加えて、上記のように被膜成
長速度を高くすることができるので、生産性の向上とを
果たす意味からは２重に優れたものである。 さらに加え
て、陽光柱が収束することの結果、この陽光柱領域のプ
ラズマが反応炉の内壁をスパッタし、この内壁に吸着し
ている水、付着物の不純物を活性化して被膜内に取り込
み、その膜質を劣化させる可能性をさらに少なくするこ
とができるという点を考慮すると、三重にすぐれたもの
である。
長速度を高くすることができるので、生産性の向上とを
果たす意味からは２重に優れたものである。 さらに加え
て、陽光柱が収束することの結果、この陽光柱領域のプ
ラズマが反応炉の内壁をスパッタし、この内壁に吸着し
ている水、付着物の不純物を活性化して被膜内に取り込
み、その膜質を劣化させる可能性をさらに少なくするこ
とができるという点を考慮すると、三重にすぐれたもの
である。
【００１８】〔実施例２〕実施例１においては、半導体被膜の作製についてのみ記
した。しかし陽光柱領域を用いたプラズマ・エッチング
を行なう際に、図２に示すプラズマ気相反応装置を用い
ることは有効である。
した。しかし陽光柱領域を用いたプラズマ・エッチング
を行なう際に、図２に示すプラズマ気相反応装置を用い
ることは有効である。
【００１９】図２に示すプラズマ気相反応装置にエッチ
ングがされる基板を配置し、CF 3 Br,CHF 3 等のエッチング
気体を導入し、基板上の被加工面に対し、エッチングを
行なうと、基板表面に平行方向に異方性エッチングを行
わうことができる。 即ち、電界（電束）が基板に平行方
向に加わり、しかも一段のグロ─放電に加えて開溝また
は開孔の領域で発生する高輝度プラズマ放電によってＦ
のラジカルを多量に得ることができるので、基板上の凸
部のみを選択的にエッチングすることができる。 即ちエッチング条件を、 エッチング用反応性気体 ５％の酸素を添加したCF 3 B
r 反応圧力 0.1torr 放電出力 200W(30KHz) とした場合、エッチング速度は凸部で４００Å／分、凹
部で１５０Å／分を得 ることができた。一方、上記条件
において、開孔または開溝（14）を有しない電極を用い
たプラズマ気相反応装置を用いてエッチングを行なった
場合、エッチング速度は凸部で１４０Å／分、凹部で５
０Å／分であった。
ングがされる基板を配置し、CF 3 Br,CHF 3 等のエッチング
気体を導入し、基板上の被加工面に対し、エッチングを
行なうと、基板表面に平行方向に異方性エッチングを行
わうことができる。 即ち、電界（電束）が基板に平行方
向に加わり、しかも一段のグロ─放電に加えて開溝また
は開孔の領域で発生する高輝度プラズマ放電によってＦ
のラジカルを多量に得ることができるので、基板上の凸
部のみを選択的にエッチングすることができる。 即ちエッチング条件を、 エッチング用反応性気体 ５％の酸素を添加したCF 3 B
r 反応圧力 0.1torr 放電出力 200W(30KHz) とした場合、エッチング速度は凸部で４００Å／分、凹
部で１５０Å／分を得 ることができた。一方、上記条件
において、開孔または開溝（14）を有しない電極を用い
たプラズマ気相反応装置を用いてエッチングを行なった
場合、エッチング速度は凸部で１４０Å／分、凹部で５
０Å／分であった。
【００２０】〔実施例３〕本実施例は、図２に示すプラズマ気相反応装置を用い
て、珪素の被膜を形成した場合の例である。 図面におい
て、下側の網状電極（３）に高輝度プラズマ放電領域が
３箇所、上側に４箇所設けらている。 基板(1),(1')は石
英ホルダ内に配設され、この冶具が３〜５回／分で回転
している。
て、珪素の被膜を形成した場合の例である。 図面におい
て、下側の網状電極（３）に高輝度プラズマ放電領域が
３箇所、上側に４箇所設けらている。 基板(1),(1')は石
英ホルダ内に配設され、この冶具が３〜５回／分で回転
している。
【００２１】以下に成膜条件を示す。 成膜用反応性気体 シラン(30cc/分) 基板温度 210 ℃ 反応圧力 0.1torr, 放電出力 30Ｗ（13.56MHz） 本実施例においては、5000Åの厚さに成膜を行なうのに
20分を要し、被膜成長速度は4.1 Å／秒であることが結
論される。 一方、同様の成膜を、開孔または開溝（14）
を有しない電極を用いたプラズマ気相反応装置を用いて
被膜形成を行った場合、被膜成長速度は1.3 Å／秒であ
った。
20分を要し、被膜成長速度は4.1 Å／秒であることが結
論される。 一方、同様の成膜を、開孔または開溝（14）
を有しない電極を用いたプラズマ気相反応装置を用いて
被膜形成を行った場合、被膜成長速度は1.3 Å／秒であ
った。
【００２２】また、基板の配設されている石英ホルダの
外側空間には何等放電が見られず、反応容器のステンレ
ス壁面をスパッタし、水等の不純物を混入させる可能性
が少ないことも確認された。 本実施例においては、基板
として、10cm×10cmのものを６枚配設して成膜を行なっ
た。 また、反応性気体の収率（被膜となる成分／供給さ
れる気体等）も図１（Ａ） に示す成膜装置に比較して８
倍近くを得ることができた。 この反応性気体の収率は、
図２において開孔または開溝（14）を設けない場合に比
べて約２倍であった。
外側空間には何等放電が見られず、反応容器のステンレ
ス壁面をスパッタし、水等の不純物を混入させる可能性
が少ないことも確認された。 本実施例においては、基板
として、10cm×10cmのものを６枚配設して成膜を行なっ
た。 また、反応性気体の収率（被膜となる成分／供給さ
れる気体等）も図１（Ａ） に示す成膜装置に比較して８
倍近くを得ることができた。 この反応性気体の収率は、
図２において開孔または開溝（14）を設けない場合に比
べて約２倍であった。
【００２３】〔実施例４〕本実施例は、図２に示すプラズマ気相反応装置を用い
て、Si x C 1-x （０＜ｘ＜１）で示される炭化珪素の被膜
を作製した例である。 本実施例においては、原料ガスと
して、メタン（CH 4 )とシラン（SiH 4 ）とを１：１の割合
で混合した反応性気体を用い、反応圧力を0.1torr と
し、放電出力30Ｗ（13.56MHz）にてSi x C 1-x （０＜ｘ＜
１）の被膜を作製した。 結果被膜成長速度は4.8 Å／秒
であった。 一方、上記条件において、開孔または開溝
（14）を有しない電極を用いたプラズマ気相反応装置を
用いて被膜形成を行なった場合、被膜成長速度は1.7 Å
／秒であった。 本実施例においても、図２の(17),(18)
で示されるような高輝度プラズマ放電が開溝部において
観察された。 そしてかかる局部放電がない場合に比べ
て、炭化珪素となるSi─Ｃ結合が多量にあり、化学的エ
ッチングが起こっても、固い緻密な膜を得ることができ
た。
て、Si x C 1-x （０＜ｘ＜１）で示される炭化珪素の被膜
を作製した例である。 本実施例においては、原料ガスと
して、メタン（CH 4 )とシラン（SiH 4 ）とを１：１の割合
で混合した反応性気体を用い、反応圧力を0.1torr と
し、放電出力30Ｗ（13.56MHz）にてSi x C 1-x （０＜ｘ＜
１）の被膜を作製した。 結果被膜成長速度は4.8 Å／秒
であった。 一方、上記条件において、開孔または開溝
（14）を有しない電極を用いたプラズマ気相反応装置を
用いて被膜形成を行なった場合、被膜成長速度は1.7 Å
／秒であった。 本実施例においても、図２の(17),(18)
で示されるような高輝度プラズマ放電が開溝部において
観察された。 そしてかかる局部放電がない場合に比べ
て、炭化珪素となるSi─Ｃ結合が多量にあり、化学的エ
ッチングが起こっても、固い緻密な膜を得ることができ
た。
【００２４】〔実施例５〕本実施例は、図２に示すプラズマ気相反応装置を用いて
プラズマ・エッチングを行なった場合の例である。 本実
施例において行なったエッチングの様子を図３に示す。
本実施例は、図２に示すプラズマ気相反応装置を用いて
図３（Ａ）に示す、凸部(33)の頂点の窒化珪素膜(31)を
除去するものである。 図３（Ａ）には、巾１〜２μｍの
凸部(33)と凹部とを有したシリコン単結晶基板(1) の表
面に窒化珪素(31)を1000Åの厚さに形成し、さらにレジ
スト(32)がコ─トされた様子が示されている。なお凹凸
の深さは1.5 μｍである。
プラズマ・エッチングを行なった場合の例である。 本実
施例において行なったエッチングの様子を図３に示す。
本実施例は、図２に示すプラズマ気相反応装置を用いて
図３（Ａ）に示す、凸部(33)の頂点の窒化珪素膜(31)を
除去するものである。 図３（Ａ）には、巾１〜２μｍの
凸部(33)と凹部とを有したシリコン単結晶基板(1) の表
面に窒化珪素(31)を1000Åの厚さに形成し、さらにレジ
スト(32)がコ─トされた様子が示されている。なお凹凸
の深さは1.5 μｍである。
【００２５】以下エッチング工程について説明する。 ま
ず、図２に示すプラズマ気相反応装置にエッチングを行
なわんとする図３（Ａ）のような表面を有した基板を配
置する。 つぎに、実施例２に示す条件と同様の条件、即
ちCF 3 Br に５％の酸素を添加したエッチング用反応ガス
を用い、反応圧力0.1torr 、電極から印加される電界を
30KHz の周波数で200Wの出力で加え、プラズマ・エッチ
ングを行なう。 この際、電気力線は基板表面に対して平
行に印加されるので、図３の紙面垂直方向（基板の表面
に平行な方向）に異方性エッチングが行なわれる。 この
時のエッチング速度は、凸部で４２０Å／分、凹部で１
５１Å／分であった。
ず、図２に示すプラズマ気相反応装置にエッチングを行
なわんとする図３（Ａ）のような表面を有した基板を配
置する。 つぎに、実施例２に示す条件と同様の条件、即
ちCF 3 Br に５％の酸素を添加したエッチング用反応ガス
を用い、反応圧力0.1torr 、電極から印加される電界を
30KHz の周波数で200Wの出力で加え、プラズマ・エッチ
ングを行なう。 この際、電気力線は基板表面に対して平
行に印加されるので、図３の紙面垂直方向（基板の表面
に平行な方向）に異方性エッチングが行なわれる。 この
時のエッチング速度は、凸部で４２０Å／分、凹部で１
５１Å／分であった。
【００２６】比較のためこれと同じエッチングを開孔ま
たは開溝（14）を有しない電極を使用したプラズマ気相
反応装置を用いてエッチングを行なった場合、エッチン
グ速度は凸部で１５０Å／分、凹部で５１Å／分であっ
た。 すると図３（Ｂ）に示すごとく、凸部（33）上面の
レジスト（32）のみを除去することができる。 さらに同
様なエッチングを行なうことにより、窒化珪素(31)を除
去し、しかる後にレジスト(32)を公知の方法により除去
することにより、図３（Ｃ）の形状を得ることができ
る。 この後、この凸部に選択的に不純物を混入する等の
工程を有せしめることにより、種々の半導体ディバイス
を作ることができる。
たは開溝（14）を有しない電極を使用したプラズマ気相
反応装置を用いてエッチングを行なった場合、エッチン
グ速度は凸部で１５０Å／分、凹部で５１Å／分であっ
た。 すると図３（Ｂ）に示すごとく、凸部（33）上面の
レジスト（32）のみを除去することができる。 さらに同
様なエッチングを行なうことにより、窒化珪素(31)を除
去し、しかる後にレジスト(32)を公知の方法により除去
することにより、図３（Ｃ）の形状を得ることができ
る。 この後、この凸部に選択的に不純物を混入する等の
工程を有せしめることにより、種々の半導体ディバイス
を作ることができる。
【００２７】〔実施例６〕この実施例は凹凸を有するシリコン単結晶の上面を平坦
にし、さらに凹部に酸化珪素を充填した例である。 本実
施例も図３を利用して説明する。 本実施例においては、
まず図３（Ａ）に示すごとく凹凸の基板(1) 上に窒化珪
素(31)および酸化珪素(32)を積層する。（本実施例にお
いては(32)を酸化珪素とする）この後図２に示すプラズ
マ気相反応装置を用いて、凸部(33)を除去する。 条件は
実施例２の条件と同じ条件で行なった。即ち、 エッチング用反応性気体 ５％の酸素を添加したCF 3 B
r 反応圧力 0.1torr 放電出力 200W(30KHz) とした場合、エッチング速度は凸部で４１０Å／分、凹
部で１４８Å／分を得ることができた。
にし、さらに凹部に酸化珪素を充填した例である。 本実
施例も図３を利用して説明する。 本実施例においては、
まず図３（Ａ）に示すごとく凹凸の基板(1) 上に窒化珪
素(31)および酸化珪素(32)を積層する。（本実施例にお
いては(32)を酸化珪素とする）この後図２に示すプラズ
マ気相反応装置を用いて、凸部(33)を除去する。 条件は
実施例２の条件と同じ条件で行なった。即ち、 エッチング用反応性気体 ５％の酸素を添加したCF 3 B
r 反応圧力 0.1torr 放電出力 200W(30KHz) とした場合、エッチング速度は凸部で４１０Å／分、凹
部で１４８Å／分を得ることができた。
【００２８】比較のためここでも開孔または開溝（14）
を有しない電極を使用したプラズマ気相反応装置を用い
てエッチングを行なった。その結果エッチング速度は凸
部で１４２Å／分、凹部で４５Å／分であった。 つぎ
に、図３（Ｂ）に示すごとく、(33),(34) の上面を平坦
にし、平坦な表面を得る。
を有しない電極を使用したプラズマ気相反応装置を用い
てエッチングを行なった。その結果エッチング速度は凸
部で１４２Å／分、凹部で４５Å／分であった。 つぎ
に、図３（Ｂ）に示すごとく、(33),(34) の上面を平坦
にし、平坦な表面を得る。
【００２９】〔実施例７〕この実施例はVLSIにおける電極部の凹部に導体を充填し
て、電極リードパターンを形成した例である。 図４に本
実施例におけるVLSIの一部を示す。図４において、半導
体表面(1) には埋置したフィ─ルド絶縁物(36)、ソ─
ス、ドレイン領域(37),(38) 、ゲイト(39)、層間絶縁物
(41)、１〜２μｍφの開孔(42)（深さ±0.5 〜２μｍ）
が示されている。 このような構成において、ソース、ド
レインから開孔(42)を介してのリードを形成せんとして
も、開孔(42)における凹部のため、２μｍまたはそれ以
下の細いパタ─ンを電子ビ─ム露光技術を用いても形成
することができない。 そこで本実施例は、まずこれら全
面に珪素が添加されたアルミニュ─ム（43）を0.5 〜２
μｍの厚さに形成し、このアルミニュ─ム(43)の形成さ
れた凹部（40）を除去するために、図２に示すプラズマ
気相反応装置を用い、基板表面に平行な方向への異方性
エッチングを行なうものである。このエッチングの結
果、開孔(42)の部分のみにアルミニュームが充填された
形となり、開孔部(42)の存在に起因するパターニングの
困難さは解消する。
て、電極リードパターンを形成した例である。 図４に本
実施例におけるVLSIの一部を示す。図４において、半導
体表面(1) には埋置したフィ─ルド絶縁物(36)、ソ─
ス、ドレイン領域(37),(38) 、ゲイト(39)、層間絶縁物
(41)、１〜２μｍφの開孔(42)（深さ±0.5 〜２μｍ）
が示されている。 このような構成において、ソース、ド
レインから開孔(42)を介してのリードを形成せんとして
も、開孔(42)における凹部のため、２μｍまたはそれ以
下の細いパタ─ンを電子ビ─ム露光技術を用いても形成
することができない。 そこで本実施例は、まずこれら全
面に珪素が添加されたアルミニュ─ム（43）を0.5 〜２
μｍの厚さに形成し、このアルミニュ─ム(43)の形成さ
れた凹部（40）を除去するために、図２に示すプラズマ
気相反応装置を用い、基板表面に平行な方向への異方性
エッチングを行なうものである。このエッチングの結
果、開孔(42)の部分のみにアルミニュームが充填された
形となり、開孔部(42)の存在に起因するパターニングの
困難さは解消する。
【００３０】上記異方性エッチングは、以下の条件で行
った。 エッチング用反応性気体 CCl 4 圧 力 0.1 torr 放電出力 200W(30KHz) このときエッチング速度は凸部で１３８Å／分、凹部で
４７Å／分であった。比較のため開溝または開孔（１
４）を有さない電極を用いたプラズマ気相反応装置を用
いてエッチングを行なった場合には、凸部で１３８Å／
分、凹部で４７Å／分であった。このことにより凹部(3
4)を解消し、概略平坦を設けることができるものであ
る。そして上記異方性エッチング工程の後に、銅が添加
された第２のアルミニュ─ム（44）を0.2 〜0.5 μｍの
厚さに形成する。
った。 エッチング用反応性気体 CCl 4 圧 力 0.1 torr 放電出力 200W(30KHz) このときエッチング速度は凸部で１３８Å／分、凹部で
４７Å／分であった。比較のため開溝または開孔（１
４）を有さない電極を用いたプラズマ気相反応装置を用
いてエッチングを行なった場合には、凸部で１３８Å／
分、凹部で４７Å／分であった。このことにより凹部(3
4)を解消し、概略平坦を設けることができるものであ
る。そして上記異方性エッチング工程の後に、銅が添加
された第２のアルミニュ─ム（44）を0.2 〜0.5 μｍの
厚さに形成する。
【００３１】この後、公知の垂直方向の異方性エッチン
グを行うプラズマ・エッチング装置により、１〜２μｍ
の細巾のパタ─ンのリ─ドを得ることができる。以上の
ような基板に平行な方向に対する異方性エッチングは、
半導体素子を基板に垂直な方向に重ね合わせる三次元デ
ィバイスの作製にきわめて重要な役割を果たす。
グを行うプラズマ・エッチング装置により、１〜２μｍ
の細巾のパタ─ンのリ─ドを得ることができる。以上の
ような基板に平行な方向に対する異方性エッチングは、
半導体素子を基板に垂直な方向に重ね合わせる三次元デ
ィバイスの作製にきわめて重要な役割を果たす。
【００３２】
【効果】以上説明したように本発明は、電極に開孔また
は開溝を設けることで、被膜形成速度や、エッチング速
度を向上させることが可能となった。 従って本発明によ
り、効率の良いプラズマ気相反応を起こさせることがで
きるという効果を有する。 また本発明の実施例は非単結
晶Si, またSi x C 1-x であるが、シランとゲルマンを用い
てSi x Ge 1-x （０＜ｘ＜１）を、シランと塩化スズとを
用いてSi x Sn 1-x （０＜ｘ＜１）を、AlをAlCl 3 によ
り、またSi 3 N 4 をSiH 4 とNH 3 とにより、SiO 2 をSiH 4 とN 2
O とにより形成する場合にも本発明は応用できる。 また
はプラズマ・エッチング法により選択的にSiO 2 、Si、Si
3 N 4 、フォトレジストその他化合物半導体を除去する場
合にも本発明は有効である。
は開溝を設けることで、被膜形成速度や、エッチング速
度を向上させることが可能となった。 従って本発明によ
り、効率の良いプラズマ気相反応を起こさせることがで
きるという効果を有する。 また本発明の実施例は非単結
晶Si, またSi x C 1-x であるが、シランとゲルマンを用い
てSi x Ge 1-x （０＜ｘ＜１）を、シランと塩化スズとを
用いてSi x Sn 1-x （０＜ｘ＜１）を、AlをAlCl 3 によ
り、またSi 3 N 4 をSiH 4 とNH 3 とにより、SiO 2 をSiH 4 とN 2
O とにより形成する場合にも本発明は応用できる。 また
はプラズマ・エッチング法により選択的にSiO 2 、Si、Si
3 N 4 、フォトレジストその他化合物半導体を除去する場
合にも本発明は有効である。
【図１】 従来のプラズマ気相反応装置を示す。
【図２】 実施例のプラズマ気相反応装置の概要を示
す。
す。
【図３】 半導体装置を作製した他の実施例を示す。
【図４】 半導体装置を作製した他の実施例を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】 一対の電極の少なくとも一方の平板状電
極に反応空間と逆方向に曲面を有する開孔又は開溝を設
け、該開孔又は開溝が設けられた領域の反応空間に前記
一対の電極から加えられる電界の電気力線を集中させる
とともに、反応性気体を反応空間に放出させて、前記反
応空間に配設された基板表面をエッチングすることを特
徴とするプラズマ気相反応方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58145266A JPS6037119A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | プラズマ気相反応装置 |
| JP5061237A JP2564748B2 (ja) | 1983-08-08 | 1993-02-26 | プラズマ気相反応装置およびプラズマ気相反応方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58145266A JPS6037119A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | プラズマ気相反応装置 |
| JP5061237A JP2564748B2 (ja) | 1983-08-08 | 1993-02-26 | プラズマ気相反応装置およびプラズマ気相反応方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58145266A Division JPS6037119A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | プラズマ気相反応装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6191983A Division JP2805441B2 (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | プラズマ気相反応装置およびプラズマエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0620976A JPH0620976A (ja) | 1994-01-28 |
| JP2564748B2 true JP2564748B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=26402288
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58145266A Granted JPS6037119A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | プラズマ気相反応装置 |
| JP5061237A Expired - Lifetime JP2564748B2 (ja) | 1983-08-08 | 1993-02-26 | プラズマ気相反応装置およびプラズマ気相反応方法 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58145266A Granted JPS6037119A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | プラズマ気相反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS6037119A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6037119A (ja) * | 1983-08-08 | 1985-02-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応装置 |
| JP2523070B2 (ja) * | 1991-11-22 | 1996-08-07 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | プラズマ処理装置 |
| JP2564753B2 (ja) * | 1993-05-13 | 1996-12-18 | 株式会社 半導体エネルギー研究所 | プラズマ気相反応方法 |
| US10392135B2 (en) | 2015-03-30 | 2019-08-27 | Worldvu Satellites Limited | Satellite radiator panels with combined stiffener/heat pipe |
| GB2587716A (en) | 2018-04-26 | 2021-04-07 | Yupo Corp | Stretched porous film and film for printing |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5480080A (en) * | 1977-12-09 | 1979-06-26 | Hitachi Ltd | Etching device |
| JPS5491048A (en) * | 1977-12-05 | 1979-07-19 | Plasma Physics Corp | Method of and device for accumulating thin films |
| JPS55166926A (en) * | 1979-06-15 | 1980-12-26 | Pioneer Electronic Corp | Dry etching apparatus |
| JPS5758322A (en) * | 1980-08-11 | 1982-04-08 | Eaton Corp | Planar plasma etching device |
| JPS5842226A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-11 | Nec Corp | プラズマ半導体製造装置 |
| JPS6037119A (ja) * | 1983-08-08 | 1985-02-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応装置 |
| JPS6037118A (ja) * | 1983-08-08 | 1985-02-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応方法 |
-
1983
- 1983-08-08 JP JP58145266A patent/JPS6037119A/ja active Granted
-
1993
- 1993-02-26 JP JP5061237A patent/JP2564748B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5491048A (en) * | 1977-12-05 | 1979-07-19 | Plasma Physics Corp | Method of and device for accumulating thin films |
| JPS5480080A (en) * | 1977-12-09 | 1979-06-26 | Hitachi Ltd | Etching device |
| JPS55166926A (en) * | 1979-06-15 | 1980-12-26 | Pioneer Electronic Corp | Dry etching apparatus |
| JPS5758322A (en) * | 1980-08-11 | 1982-04-08 | Eaton Corp | Planar plasma etching device |
| JPS5842226A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-11 | Nec Corp | プラズマ半導体製造装置 |
| JPS6037119A (ja) * | 1983-08-08 | 1985-02-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応装置 |
| JPS6037118A (ja) * | 1983-08-08 | 1985-02-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0546094B2 (ja) | 1993-07-13 |
| JPS6037119A (ja) | 1985-02-26 |
| JPH0620976A (ja) | 1994-01-28 |
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