JP2570805B2 - プラズマ付着装置 - Google Patents
プラズマ付着装置Info
- Publication number
- JP2570805B2 JP2570805B2 JP63103378A JP10337888A JP2570805B2 JP 2570805 B2 JP2570805 B2 JP 2570805B2 JP 63103378 A JP63103378 A JP 63103378A JP 10337888 A JP10337888 A JP 10337888A JP 2570805 B2 JP2570805 B2 JP 2570805B2
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- Japan
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- plasma
- substrate
- bias
- insulating film
- bias voltage
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、プラズマ付着装置に関し、特に絶縁膜の
成膜に使用されるECR（Electron Cyclotron Resonance:
電子サイクロトロン共鳴）プラズマCVD装置の基板バイ
アス法に関するものである。
成膜に使用されるECR（Electron Cyclotron Resonance:
電子サイクロトロン共鳴）プラズマCVD装置の基板バイ
アス法に関するものである。
一般に、半導体集積回路の絶縁膜等を成膜する方法と
しては、従来よりプラズマCVD法が採用されているが、
最近、このプラズマCVD法の一種として、ECRプラズマCV
D法が開発され、既に実用に供されている。このECRプラ
ズマCVD法を用いた成膜装置（以下、ECRプラズマCVD装
置と記す）は、マイクロ波及びプラズマ発生用のガスが
導入されるプラズマ室、及びこのプラズマ室周囲に配設
された磁気回路等により構成されるECRイオン源を有し
ている。そしてこのECRイオン源において電子サイクロ
トロン共鳴を起こさせ、前記プラズマ室内に高密度のプ
ラズマを発生させるとともに、発散磁界を利用して前記
発生したプラズマ流を基板に照射して成膜を行うもので
ある。
しては、従来よりプラズマCVD法が採用されているが、
最近、このプラズマCVD法の一種として、ECRプラズマCV
D法が開発され、既に実用に供されている。このECRプラ
ズマCVD法を用いた成膜装置（以下、ECRプラズマCVD装
置と記す）は、マイクロ波及びプラズマ発生用のガスが
導入されるプラズマ室、及びこのプラズマ室周囲に配設
された磁気回路等により構成されるECRイオン源を有し
ている。そしてこのECRイオン源において電子サイクロ
トロン共鳴を起こさせ、前記プラズマ室内に高密度のプ
ラズマを発生させるとともに、発散磁界を利用して前記
発生したプラズマ流を基板に照射して成膜を行うもので
ある。
また、前記ECRプラズマCVD装置において、基板にバイ
アス電圧を印加することにより、プラズマ中のイオンを
加速して基板に入射するようにしたバイアスECRプラズ
マCVD装置も提供されている。
アス電圧を印加することにより、プラズマ中のイオンを
加速して基板に入射するようにしたバイアスECRプラズ
マCVD装置も提供されている。
前記のようなバイアスECRプラズマCVD装置において
は、バイアス印加方法として、高周波電圧を印加するも
の（以下、RFバイアス方式と記す）、また直流電圧を印
加するもの（以下、DCバイアス方式と記す）があるが、
装置の構成としては、マッチング回路，アースシールド
等の不要なDCバイアス方式が簡単である。
は、バイアス印加方法として、高周波電圧を印加するも
の（以下、RFバイアス方式と記す）、また直流電圧を印
加するもの（以下、DCバイアス方式と記す）があるが、
装置の構成としては、マッチング回路，アースシールド
等の不要なDCバイアス方式が簡単である。
ところが、DCバイアス方式のECRプラズマCVD装置で絶
縁膜を成膜する場合、基板に絶縁膜が付着していない初
期の状態では所定のバイアス電圧を基板に印加すること
ができるが、絶縁膜が成長し、この絶縁膜により基板表
面全体が覆われてくると、その絶縁膜表面には所定のDC
バイアスが印加されなくなる。
縁膜を成膜する場合、基板に絶縁膜が付着していない初
期の状態では所定のバイアス電圧を基板に印加すること
ができるが、絶縁膜が成長し、この絶縁膜により基板表
面全体が覆われてくると、その絶縁膜表面には所定のDC
バイアスが印加されなくなる。
これを第２図を用いて詳細に説明すると、同図（ａ）
に示すような初期の状態では、DC電源２とプラズマ空間
３の等価抵抗Ｒとで決定されるバイアス電圧が、基板１
表面に印加される。一方、絶縁膜４が成長してきた同図
（ｂ）では、この絶縁膜４表面に印加されるバイアス電
圧は、前記プラズマ空間３の等価抵抗Ｒと、成膜された
絶縁膜４による抵抗ｒとで分圧された電圧となる。
に示すような初期の状態では、DC電源２とプラズマ空間
３の等価抵抗Ｒとで決定されるバイアス電圧が、基板１
表面に印加される。一方、絶縁膜４が成長してきた同図
（ｂ）では、この絶縁膜４表面に印加されるバイアス電
圧は、前記プラズマ空間３の等価抵抗Ｒと、成膜された
絶縁膜４による抵抗ｒとで分圧された電圧となる。
このように、DCバイアス方式のECRプラズマCVD装置で
絶縁膜を形成する際は、成膜の初期と途中ではバイアス
電圧値が異なり、従ってイオンを引き込むエネルギも異
なり、一定した膜質の絶縁膜を形成することができな
い。そこで、構成の複雑なRFバイアス方式を採用せざる
を得ないという問題があった。
絶縁膜を形成する際は、成膜の初期と途中ではバイアス
電圧値が異なり、従ってイオンを引き込むエネルギも異
なり、一定した膜質の絶縁膜を形成することができな
い。そこで、構成の複雑なRFバイアス方式を採用せざる
を得ないという問題があった。
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、DCバ
イアス方式を用いて安定した膜質の絶縁膜を形成できる
プラズマ付着装置を得ることを目的とする。
イアス方式を用いて安定した膜質の絶縁膜を形成できる
プラズマ付着装置を得ることを目的とする。
この発明に係るプラズマ付着装置は、ECRプラズマCVD
装置等において、定電流電源を用いて基板にバイアス電
圧を印加するようにしたものである。
装置等において、定電流電源を用いて基板にバイアス電
圧を印加するようにしたものである。
この発明においては、定電流電源を用いて基板にDCバ
イアスを印加するから、基板表面に絶縁膜が形成される
過程においても常に一定のバイアス電圧が印加され、一
定のイオン流が基板表面に入射する。
イアスを印加するから、基板表面に絶縁膜が形成される
過程においても常に一定のバイアス電圧が印加され、一
定のイオン流が基板表面に入射する。
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。第１
図は本発明の一実施例によるプラズマ付着装置の断面構
成図であり、図において、５は導入されるマイクロ波に
対して空洞共振器となるように構成されたプラズマ室で
あり、このプラズマ室５にはプラズマ発生用のガスを導
入するためのガス導入口5aに設けられるとともに、マイ
クロ波導入のための導波管６が接続されている。また、
プラズマ室５内には、図示していないが、マイクロ波導
入窓，マイクロ波引き出し窓等が設けられている。前記
プラズマ室５の周囲には磁気回路としての電磁コイル7a
及び7bが配設されており、この電磁コイル7a及び7bによ
る磁界の強度は、マイクロ波（周波数2.45GHz）による
電子サイクロトロン共鳴の条件が前記プラズマ室５の内
部で成立するように決定される。なお、前記周波数のマ
イクロ波に対して電子サイクロトロン共鳴を起こす磁束
密度は、875ガウスである。また、前記電磁コイル7a及
び7bによって下方に向けて発散する発散磁界が形成され
る。
図は本発明の一実施例によるプラズマ付着装置の断面構
成図であり、図において、５は導入されるマイクロ波に
対して空洞共振器となるように構成されたプラズマ室で
あり、このプラズマ室５にはプラズマ発生用のガスを導
入するためのガス導入口5aに設けられるとともに、マイ
クロ波導入のための導波管６が接続されている。また、
プラズマ室５内には、図示していないが、マイクロ波導
入窓，マイクロ波引き出し窓等が設けられている。前記
プラズマ室５の周囲には磁気回路としての電磁コイル7a
及び7bが配設されており、この電磁コイル7a及び7bによ
る磁界の強度は、マイクロ波（周波数2.45GHz）による
電子サイクロトロン共鳴の条件が前記プラズマ室５の内
部で成立するように決定される。なお、前記周波数のマ
イクロ波に対して電子サイクロトロン共鳴を起こす磁束
密度は、875ガウスである。また、前記電磁コイル7a及
び7bによって下方に向けて発散する発散磁界が形成され
る。
前記プラズマ室５の下方には、試料室８が設けられて
おり、この試料室８内には、前記プラズマ室５から引き
出されたプラズマ流が照射される基板１と、この基板１
に対してプラズマ流の照射を制御するためのシャッタ９
が設けられている。なお、前記試料室８には、反応ガス
導入口8a及び排気口8bが形成されている。
おり、この試料室８内には、前記プラズマ室５から引き
出されたプラズマ流が照射される基板１と、この基板１
に対してプラズマ流の照射を制御するためのシャッタ９
が設けられている。なお、前記試料室８には、反応ガス
導入口8a及び排気口8bが形成されている。
そして、前記試料室８の基板１には、常に一定の電流
を引き込むように構成された定電流電源10が接続されて
いる。
を引き込むように構成された定電流電源10が接続されて
いる。
このような構成になるバイアスECRプラズマCVD装置で
は、まず、プラズマ室５内にプラズマ発生用のガスを導
入し、そしてプラズマ室５の周囲に設けられた電磁コイ
ル7a及び7bに通電して、プラズマ室５内に磁界を発生さ
せる。次に導波管６を介してマイクロ波を導入すること
により、電子サイクロトロン共鳴を起こして、プラズマ
室５内には高密度のプラズマが発生する。このプラズマ
は、前記電磁コイル7a及び7bによって形成される発散磁
界によって引き出される。
は、まず、プラズマ室５内にプラズマ発生用のガスを導
入し、そしてプラズマ室５の周囲に設けられた電磁コイ
ル7a及び7bに通電して、プラズマ室５内に磁界を発生さ
せる。次に導波管６を介してマイクロ波を導入すること
により、電子サイクロトロン共鳴を起こして、プラズマ
室５内には高密度のプラズマが発生する。このプラズマ
は、前記電磁コイル7a及び7bによって形成される発散磁
界によって引き出される。
そして反応ガスを試料室８内に導入し、シャッタ９を
開く。すると、前記試料室８内で反応ガスと前記プラズ
マとが反応し、この反応により形成された反応物質が基
板１上に到達して絶縁膜が堆積される。
開く。すると、前記試料室８内で反応ガスと前記プラズ
マとが反応し、この反応により形成された反応物質が基
板１上に到達して絶縁膜が堆積される。
ここで、前記基板１には定電流電源10が接続されてい
るので、基板表面には所定のDCバイアスが印加されてお
り、このバイアス電圧により前記プラズマ中のイオンが
基板１表面に引き付けられる。このとき、絶縁膜が基板
１表面に堆積されて、この絶縁膜による等価抵抗が徐々
に高くなるが、定電流電源10によって常に一定の電流が
電源側に引き込まれるので、成膜された絶縁膜表面は常
に一定のバイアス電圧が印加されることとなる。
るので、基板表面には所定のDCバイアスが印加されてお
り、このバイアス電圧により前記プラズマ中のイオンが
基板１表面に引き付けられる。このとき、絶縁膜が基板
１表面に堆積されて、この絶縁膜による等価抵抗が徐々
に高くなるが、定電流電源10によって常に一定の電流が
電源側に引き込まれるので、成膜された絶縁膜表面は常
に一定のバイアス電圧が印加されることとなる。
従ってこのような本実施例では、常に一定のイオン流
が基板１に入射することとなり、成膜初期から終了まで
安定した膜質の絶縁膜を形成することが可能となる。ま
た、本実施例の構成により、RFバイアス方式に比較し
て、マッチング系やアースシールド等の複雑な構成が不
要なDCバイアス方式で絶縁膜の形成が可能となるので、
安価なバイアスECRプラズマCVD装置を実現できる。
が基板１に入射することとなり、成膜初期から終了まで
安定した膜質の絶縁膜を形成することが可能となる。ま
た、本実施例の構成により、RFバイアス方式に比較し
て、マッチング系やアースシールド等の複雑な構成が不
要なDCバイアス方式で絶縁膜の形成が可能となるので、
安価なバイアスECRプラズマCVD装置を実現できる。
なお、前記実施例ではECRプラズマCVD装置に本発明を
適用したが、本発明はプラズマを形成するとともに、基
板にバイアスを印加する装置の全てに適用でき、前記実
施例と同様の効果を奏する。
適用したが、本発明はプラズマを形成するとともに、基
板にバイアスを印加する装置の全てに適用でき、前記実
施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば、基板バイアスに定
電流電源を用い、絶縁膜表面におけるバイアス電圧を常
に一定にしたので、簡単な構成の装置で、安定した膜質
の絶縁膜を形成できる効果がある。
電流電源を用い、絶縁膜表面におけるバイアス電圧を常
に一定にしたので、簡単な構成の装置で、安定した膜質
の絶縁膜を形成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例によるプラズマ付着装置の断
面構成図、第２図（ａ）（ｂ）はECRプラズマCVD装置に
おける従来のDCバイアス方式の問題点を説明するための
図である。 １……基板、５……プラズマ室、7a,7b……電磁コイ
ル、10……定電流電源。
面構成図、第２図（ａ）（ｂ）はECRプラズマCVD装置に
おける従来のDCバイアス方式の問題点を説明するための
図である。 １……基板、５……プラズマ室、7a,7b……電磁コイ
ル、10……定電流電源。
Claims (1)
- 【請求項１】プラズマ室内にプラズマを発生させるとと
もに、基板にバイアス電圧を印加し、前記プラズマで発
生した荷電粒子の基板表面への照射効果を利用して絶縁
膜の成膜を行うプラズマ付着装置であって、前記基板へ
のバイアス電圧の印加を定電流電源により行い、絶縁膜
の成膜過程において膜厚が変化しても、膜表面において
は常に一定のバイアス電圧が印加されるようにしたこと
を特徴とするプラズマ付着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63103378A JP2570805B2 (ja) | 1988-04-26 | 1988-04-26 | プラズマ付着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63103378A JP2570805B2 (ja) | 1988-04-26 | 1988-04-26 | プラズマ付着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01275760A JPH01275760A (ja) | 1989-11-06 |
| JP2570805B2 true JP2570805B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=14352435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63103378A Expired - Lifetime JP2570805B2 (ja) | 1988-04-26 | 1988-04-26 | プラズマ付着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2570805B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58158929A (ja) * | 1982-03-17 | 1983-09-21 | Kokusai Electric Co Ltd | プラズマ発生装置 |
| JPH0658909B2 (ja) * | 1985-07-15 | 1994-08-03 | 株式会社日立製作所 | 低温プラズマによる成膜方法及び装置 |
| JPS62114230A (ja) * | 1985-11-13 | 1987-05-26 | Nec Corp | 半導体製造装置 |
-
1988
- 1988-04-26 JP JP63103378A patent/JP2570805B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01275760A (ja) | 1989-11-06 |
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