JP3423177B2 - プラズマ成膜装置 - Google Patents
プラズマ成膜装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子サイクロトロ
ン共鳴を用いたプラズマ成膜装置に関する。
ン共鳴を用いたプラズマ成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路の層間絶縁膜、例えばＳｉＯ2
膜（シリコン酸化膜）の形成方法の一つとしてマイクロ
波と磁界とを組み合わせたＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｃｙｃｒｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマ処
理がある。
膜（シリコン酸化膜）の形成方法の一つとしてマイクロ
波と磁界とを組み合わせたＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｃｙｃｒｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマ処
理がある。
【０００３】このＥＣＲプラズマ処理を行なう従来のプ
ラズマ処理装置の一例を図８に挙げると、プラズマ生成
室１Ａ内に例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を図示し
ない導波管を介して供給すると同時に所定の大きさ、例
えば８７５ガウスの磁界を電磁コイル１０により印加し
てマイクロ波と磁界との相互作用（共鳴）でプラズマ生
成用ガス例えばＡｒガス及びＯ2 ガスを高密度にプラズ
マ化し、このプラズマにより、成膜室１Ｂ内に導入され
た反応性ガス例えばＳｉＨ4 ガスを活性化させて活性種
を形成し、載置台１１上のシリコンウエハＷ表面にスパ
ッタエッチングと堆積とを同時進行で施すようになって
いる。相反するスパッタエッチング操作と堆積操作はマ
クロ的に見れば堆積操作の方が優勢となるようにコント
ロール（制御）され、全体としては堆積が行われる。
ラズマ処理装置の一例を図８に挙げると、プラズマ生成
室１Ａ内に例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を図示し
ない導波管を介して供給すると同時に所定の大きさ、例
えば８７５ガウスの磁界を電磁コイル１０により印加し
てマイクロ波と磁界との相互作用（共鳴）でプラズマ生
成用ガス例えばＡｒガス及びＯ2 ガスを高密度にプラズ
マ化し、このプラズマにより、成膜室１Ｂ内に導入され
た反応性ガス例えばＳｉＨ4 ガスを活性化させて活性種
を形成し、載置台１１上のシリコンウエハＷ表面にスパ
ッタエッチングと堆積とを同時進行で施すようになって
いる。相反するスパッタエッチング操作と堆積操作はマ
クロ的に見れば堆積操作の方が優勢となるようにコント
ロール（制御）され、全体としては堆積が行われる。
【０００４】このようなＥＣＲプラズマ処理を行なう時
には、一般的には、ウエハを載置する載置台１１（サセ
プタ）に例えば高周波電源部１２により１３．５６ＭＨ
ｚの負の高周波バイアス電圧を印加して、ウエハ側にプ
ラズマイオンをできるだけ引き付けてスパッタ効果を発
揮させるようにしている。
には、一般的には、ウエハを載置する載置台１１（サセ
プタ）に例えば高周波電源部１２により１３．５６ＭＨ
ｚの負の高周波バイアス電圧を印加して、ウエハ側にプ
ラズマイオンをできるだけ引き付けてスパッタ効果を発
揮させるようにしている。
【０００５】このようにスパッタエッチングを行いつつ
堆積を行うと、図９に示すようにアルミニウム配線１３
における凹部のエッジ部１４の堆積物が主にスパッタエ
ッチングの影響を受けてこの部分の成膜が抑制され、そ
の結果アルミニウム配線間の間口が広くなって深部まで
十分に堆積が行われてボイドの少ない埋め込みが可能と
なり、膜は緻密になり、下地との密着性も良好となる。
なおアルミニウム配線１３の表面の膜１５は極薄のＴｉ
Ｎ膜である。
堆積を行うと、図９に示すようにアルミニウム配線１３
における凹部のエッジ部１４の堆積物が主にスパッタエ
ッチングの影響を受けてこの部分の成膜が抑制され、そ
の結果アルミニウム配線間の間口が広くなって深部まで
十分に堆積が行われてボイドの少ない埋め込みが可能と
なり、膜は緻密になり、下地との密着性も良好となる。
なおアルミニウム配線１３の表面の膜１５は極薄のＴｉ
Ｎ膜である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで半導体デバイ
スの回路パターンは増々微細化していることから、コン
タクトホールやビアホールなどの凹部のアスペクト比
（深さ／幅）がより一層大きくなる傾向にある。アスペ
クト比が大きくなると、イオンによるスパッタエッチン
グ効果は凹部の肩部にとどまってしまい、凹部の奥の部
分は十分削られることはなく、また肩部で削り取られた
部分が凹部の入口付近に再付着し、この結果ボイド（空
隙）が形成されるおそれが大きい。
スの回路パターンは増々微細化していることから、コン
タクトホールやビアホールなどの凹部のアスペクト比
（深さ／幅）がより一層大きくなる傾向にある。アスペ
クト比が大きくなると、イオンによるスパッタエッチン
グ効果は凹部の肩部にとどまってしまい、凹部の奥の部
分は十分削られることはなく、また肩部で削り取られた
部分が凹部の入口付近に再付着し、この結果ボイド（空
隙）が形成されるおそれが大きい。
【０００７】これを防止するために真空容器内の圧力を
低くし、かつウエハとプラズマ生成室の出口との距離を
大きくとって、成膜ガスの活性種の垂直性を高める方法
もあるが、この方法では成膜速度が遅く、スループット
が低くなってしまう。
低くし、かつウエハとプラズマ生成室の出口との距離を
大きくとって、成膜ガスの活性種の垂直性を高める方法
もあるが、この方法では成膜速度が遅く、スループット
が低くなってしまう。
【０００８】本発明は、このような事情の下になされた
ものであり、その目的は例えばウエハ上の回路パターン
の凹部に対して良好な埋め込みを行うことができるプラ
ズマ成膜装置を提供することにある。
ものであり、その目的は例えばウエハ上の回路パターン
の凹部に対して良好な埋め込みを行うことができるプラ
ズマ成膜装置を提供することにある。
【０００９】本発明は、プラズマを成膜室内に導入し、
そのプラズマにより成膜ガスをプラズマ化して成膜ガス
の活性種を形成し、載置台上の被処理体の表面に成膜を
行なうプラズマ成膜装置において、前記載置台上の被処
理体と対向する位置にて、前記被処理体に対して平行に
互いに間隔をあけて重ねて配置される３個以上のイオン
振動用電極を具備し、 前記プラズマ中のイオンをイオン
振動用電極間に閉じこめて振動させるために、前記イオ
ン振動用電極のうち両端に位置するイオン振動用電極の
電位よりも、両端以外のイオン振動用電極の電位が低い
状態で、一端側のイオン振動用電極から他端側のイオン
振動用電極に至るまでの電位分布を時間的に変化させる
ように各イオン振動用電極の電位を制御することを特徴
とする。この発明は、プラズマ成膜用ガスを電子サイク
ロトロン共鳴によりプラズマ成膜室内でプラズマ化し、
そのプラズマを成膜室内に導入する装置に適用できる。
より具体的には、例えば前記イオン振動用電極のうち両
端に位置するイオン振動用電極には高周波電源と第１の
直流電源とが接続され、前記両端以外のイオン振動用電
極には第２の直流電源が接続される。またこの発明にお
いては、成膜室におけるプラズマ導入口と前記イオン振
動用電極との間にて、前記被処理体に対して平行に互い
に間隔をあけて重ねて配置される３個以上のイオン引き
込み用電極をさらに具備することが好ましい。またイオ
ン引き込み用電極は、第１、第２、第３のグリッド電極
を前記被処理体に対して平行に互いに間隔をあけて前記
プラズマ導入口側から重ねて配置したものとしてもよ
い。前記第１のグリッド電極は接地されており、前記第
２のグリッド電極はパルス電源に接続されており、前記
第３のグリッド電極は直流電源に接続されている構成と
するようにしてもよい。更にまた前記イオン引き込み用
電極の第１のグリッド電極よりも前記第３のグリッド電
極の電位が低い状態で、前記第１のグリッド電極と前記
第２のグリッド電極との電位が揃っている状態と前記第
１のグリッド電極の電位よりも前記第２のグリッド電極
の電位の方が低い状態とを交互にとるように各グリッド
電極の電位を制御するようにしてもよい。
そのプラズマにより成膜ガスをプラズマ化して成膜ガス
の活性種を形成し、載置台上の被処理体の表面に成膜を
行なうプラズマ成膜装置において、前記載置台上の被処
理体と対向する位置にて、前記被処理体に対して平行に
互いに間隔をあけて重ねて配置される３個以上のイオン
振動用電極を具備し、 前記プラズマ中のイオンをイオン
振動用電極間に閉じこめて振動させるために、前記イオ
ン振動用電極のうち両端に位置するイオン振動用電極の
電位よりも、両端以外のイオン振動用電極の電位が低い
状態で、一端側のイオン振動用電極から他端側のイオン
振動用電極に至るまでの電位分布を時間的に変化させる
ように各イオン振動用電極の電位を制御することを特徴
とする。この発明は、プラズマ成膜用ガスを電子サイク
ロトロン共鳴によりプラズマ成膜室内でプラズマ化し、
そのプラズマを成膜室内に導入する装置に適用できる。
より具体的には、例えば前記イオン振動用電極のうち両
端に位置するイオン振動用電極には高周波電源と第１の
直流電源とが接続され、前記両端以外のイオン振動用電
極には第２の直流電源が接続される。またこの発明にお
いては、成膜室におけるプラズマ導入口と前記イオン振
動用電極との間にて、前記被処理体に対して平行に互い
に間隔をあけて重ねて配置される３個以上のイオン引き
込み用電極をさらに具備することが好ましい。またイオ
ン引き込み用電極は、第１、第２、第３のグリッド電極
を前記被処理体に対して平行に互いに間隔をあけて前記
プラズマ導入口側から重ねて配置したものとしてもよ
い。前記第１のグリッド電極は接地されており、前記第
２のグリッド電極はパルス電源に接続されており、前記
第３のグリッド電極は直流電源に接続されている構成と
するようにしてもよい。更にまた前記イオン引き込み用
電極の第１のグリッド電極よりも前記第３のグリッド電
極の電位が低い状態で、前記第１のグリッド電極と前記
第２のグリッド電極との電位が揃っている状態と前記第
１のグリッド電極の電位よりも前記第２のグリッド電極
の電位の方が低い状態とを交互にとるように各グリッド
電極の電位を制御するようにしてもよい。
【００１０】この発明は、プラズマ中のイオンをグリッ
ド電極間に閉じ込めて振動させるものであるため、成膜
室におけるプラズマ導入口とイオン振動用電極との間に
イオン引き込み用電極を設け、成膜室内にイオンを効率
よく引き込むようにすることが望ましい。
ド電極間に閉じ込めて振動させるものであるため、成膜
室におけるプラズマ導入口とイオン振動用電極との間に
イオン引き込み用電極を設け、成膜室内にイオンを効率
よく引き込むようにすることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態に係る
プラズマ成膜装置である。図示するようにこのプラズマ
処理装置１は、例えばアルミニウム等により形成された
真空容器２を有しており、この真空容器２は上方に位置
してプラズマを発生させる筒状のプラズマ室２１と、こ
の下方に連通させて連結され、プラズマ室２１よりは口
径の大きい筒状の成膜室２２とからなる。なおこの真空
容器２は接地されてゼロ電位になっている。
プラズマ成膜装置である。図示するようにこのプラズマ
処理装置１は、例えばアルミニウム等により形成された
真空容器２を有しており、この真空容器２は上方に位置
してプラズマを発生させる筒状のプラズマ室２１と、こ
の下方に連通させて連結され、プラズマ室２１よりは口
径の大きい筒状の成膜室２２とからなる。なおこの真空
容器２は接地されてゼロ電位になっている。
【００１２】この真空容器２の上端は、開口されてこの
部分にマイクロ波を透過する部材、例えば石英等の材料
で形成された透過窓２３が気密に設けられており、真空
容器２内の真空状態を維持するようになっている。この
透過窓２３の外側には、例えば２．４５ＧＨｚのプラズ
マ発生用の高周波電源部２４に接続された導波管２５が
設けられており、高周波電源部２４に発生したマイクロ
波Ｍを導波管２５で案内して透過窓２３からプラズマ室
２１内へ導入し得るようになっている。
部分にマイクロ波を透過する部材、例えば石英等の材料
で形成された透過窓２３が気密に設けられており、真空
容器２内の真空状態を維持するようになっている。この
透過窓２３の外側には、例えば２．４５ＧＨｚのプラズ
マ発生用の高周波電源部２４に接続された導波管２５が
設けられており、高周波電源部２４に発生したマイクロ
波Ｍを導波管２５で案内して透過窓２３からプラズマ室
２１内へ導入し得るようになっている。
【００１３】プラズマ室２１を区画する側壁にはプラズ
マガスノズル２６が設けられると共にこのノズル２６に
は、図示しないプラズマガス源、例えばＡｒガスやＯ2
ガス源が接続されている。また、プラズマ室２１を区画
する側壁の外周には、これに接近させて磁界形成手段と
して例えばリング状の主電磁コイル２７が配置されると
共に、成膜室２２の下方側には補助電磁コイル２８が配
置され、プラズマ室２１から成膜室２２に亘って上から
下に向かう磁界例えば８７５ガウスの磁界Ｂを形成し得
るようになっており、ＥＣＲプラズマ条件が満たされて
いる。なお電磁コイルに代えて永久磁石を用いてもよ
い。
マガスノズル２６が設けられると共にこのノズル２６に
は、図示しないプラズマガス源、例えばＡｒガスやＯ2
ガス源が接続されている。また、プラズマ室２１を区画
する側壁の外周には、これに接近させて磁界形成手段と
して例えばリング状の主電磁コイル２７が配置されると
共に、成膜室２２の下方側には補助電磁コイル２８が配
置され、プラズマ室２１から成膜室２２に亘って上から
下に向かう磁界例えば８７５ガウスの磁界Ｂを形成し得
るようになっており、ＥＣＲプラズマ条件が満たされて
いる。なお電磁コイルに代えて永久磁石を用いてもよ
い。
【００１４】このようにプラズマ室２１内に周波数の制
御されたマイクロ波Ｍと磁界Ｂとを形成することによ
り、これらの相互作用によりＥＣＲプラズマが発生す
る。この時、前記周波数にて前記導入ガスに共鳴作用が
生じてプラズマが高い密度で形成されることになる。す
なわちこの装置は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）
プラズマ処理装置を構成することになる。
御されたマイクロ波Ｍと磁界Ｂとを形成することによ
り、これらの相互作用によりＥＣＲプラズマが発生す
る。この時、前記周波数にて前記導入ガスに共鳴作用が
生じてプラズマが高い密度で形成されることになる。す
なわちこの装置は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）
プラズマ処理装置を構成することになる。
【００１５】一方前記成膜室２２の上部即ちプラズマ室
２１と連通している部分には、成膜ガスノズル３０が設
けられている。前記プラズマガスノズル２６及び成膜ガ
スノズル３０は、例えば真空容器２の周方向に複数本配
置され、ガスをムラなく均等に供給し得るようになって
いるが、図示の便宜上各々１本のみ記載してある。また
成膜室２２内には、載置台３が昇降自在に設けられてい
る。この載置台３は、例えばアルミニウム製の本体３１
の上に、ヒータを内蔵した静電チャック３２を設けてな
り、静電チャック３２の電極にはウエハＷにイオンを引
き込むためのバイアス電圧を印加するように例えば高周
波電源部３３が接続されている。そしてまた成膜室２２
の底部には排気管４が接続されている。
２１と連通している部分には、成膜ガスノズル３０が設
けられている。前記プラズマガスノズル２６及び成膜ガ
スノズル３０は、例えば真空容器２の周方向に複数本配
置され、ガスをムラなく均等に供給し得るようになって
いるが、図示の便宜上各々１本のみ記載してある。また
成膜室２２内には、載置台３が昇降自在に設けられてい
る。この載置台３は、例えばアルミニウム製の本体３１
の上に、ヒータを内蔵した静電チャック３２を設けてな
り、静電チャック３２の電極にはウエハＷにイオンを引
き込むためのバイアス電圧を印加するように例えば高周
波電源部３３が接続されている。そしてまた成膜室２２
の底部には排気管４が接続されている。
【００１６】前記成膜室２２内には載置台３と対向する
位置に、イオン振動用電極である例えば３枚のグリッド
電極４（４Ａ〜４Ｃ）が載置台３上のウエハＷと平行に
なるように互いに間隔をおいて重ねて配置されている。
これらグリッド電極４Ａ〜４Ｃのうち両端のグリッド電
極４Ａ、４Ｃには、図２に示すように各々例えば−１５
０Ｖの直流電源５１と例えば８０ｋＨｚ、５ｋＷの高周
波電源５２とが直列に接続されると共に、中央のグリッ
ド電極４Ｂには例えば−５００Ｖの直流電源５３が接続
されている。これらグリッド電極４は後述するがプラズ
マ室２１で生成されたプラズマ中のイオンを載置台３上
の被処理体例えばウエハＷに対してほぼ直交する方向に
振動させるためのものである。
位置に、イオン振動用電極である例えば３枚のグリッド
電極４（４Ａ〜４Ｃ）が載置台３上のウエハＷと平行に
なるように互いに間隔をおいて重ねて配置されている。
これらグリッド電極４Ａ〜４Ｃのうち両端のグリッド電
極４Ａ、４Ｃには、図２に示すように各々例えば−１５
０Ｖの直流電源５１と例えば８０ｋＨｚ、５ｋＷの高周
波電源５２とが直列に接続されると共に、中央のグリッ
ド電極４Ｂには例えば−５００Ｖの直流電源５３が接続
されている。これらグリッド電極４は後述するがプラズ
マ室２１で生成されたプラズマ中のイオンを載置台３上
の被処理体例えばウエハＷに対してほぼ直交する方向に
振動させるためのものである。
【００１７】更に前記グリッド電極４よりも成膜室２２
の入口に近い位置には、イオン引き込み用電極である例
えば３枚のグリッド電極６（６Ａ〜６Ｃ）が載置台３上
のウエハＷと平行になるように互いに間隔をおいて重ね
て配置されている。これらグリッド電極６Ａ〜６Ｃのう
ち一番上の第１のグリッド電極６Ａは接地されており、
真空室２の壁部と同じ電位になっている。中央の第２の
グリッド電極６Ｂにはパルス電源５４が接続されてお
り、例えば周波数３ｋＨｚ、デューティ比０．０２、電
圧−１５０Ｖのパルス電圧が印加される。一番下の第３
のグリッド電極６Ｃは例えばグリッド電極６Ｂに印加さ
れるパルス電圧の電圧値と同じ−１５０Ｖの直流電源５
５に接続されている。
の入口に近い位置には、イオン引き込み用電極である例
えば３枚のグリッド電極６（６Ａ〜６Ｃ）が載置台３上
のウエハＷと平行になるように互いに間隔をおいて重ね
て配置されている。これらグリッド電極６Ａ〜６Ｃのう
ち一番上の第１のグリッド電極６Ａは接地されており、
真空室２の壁部と同じ電位になっている。中央の第２の
グリッド電極６Ｂにはパルス電源５４が接続されてお
り、例えば周波数３ｋＨｚ、デューティ比０．０２、電
圧−１５０Ｖのパルス電圧が印加される。一番下の第３
のグリッド電極６Ｃは例えばグリッド電極６Ｂに印加さ
れるパルス電圧の電圧値と同じ−１５０Ｖの直流電源５
５に接続されている。
【００１８】次に上述の実施の形態の作用について説明
する。先ず、真空容器２の側壁に設けた図示しないゲー
トバルブを開いて図示しない搬送アームにより、例えば
表面にアルミニウム配線が形成された被処理体であるウ
エハＷを図示しないロードロック室から搬入して載置台
３上に載置する。
する。先ず、真空容器２の側壁に設けた図示しないゲー
トバルブを開いて図示しない搬送アームにより、例えば
表面にアルミニウム配線が形成された被処理体であるウ
エハＷを図示しないロードロック室から搬入して載置台
３上に載置する。
【００１９】続いて、このゲートバルブを閉じて内部を
密閉した後、排気管３４より内部雰囲気を排出して真空
引きし、プラズマガスノズル２６からプラズマ室２１内
へプラズマ発生用ガス例えばＡｒガス及びＯ2 ガスを導
入すると共に成膜ガス供給ノズル３０から成膜室２２内
へ成膜ガス例えばＳｉＨ4 ガスを夫々流量１００ｓｃｃ
ｍ及び１００ｓｃｃｍで導入する。そして高周波電源部
３３により載置台３に１３．５６ＭＨｚ、８００Ｖのバ
イアス電圧を印加すると共に、載置台３の表面温度を例
えば４００℃に設定する。
密閉した後、排気管３４より内部雰囲気を排出して真空
引きし、プラズマガスノズル２６からプラズマ室２１内
へプラズマ発生用ガス例えばＡｒガス及びＯ2 ガスを導
入すると共に成膜ガス供給ノズル３０から成膜室２２内
へ成膜ガス例えばＳｉＨ4 ガスを夫々流量１００ｓｃｃ
ｍ及び１００ｓｃｃｍで導入する。そして高周波電源部
３３により載置台３に１３．５６ＭＨｚ、８００Ｖのバ
イアス電圧を印加すると共に、載置台３の表面温度を例
えば４００℃に設定する。
【００２０】プラズマ発生用高周波電源部２４からの
２．４５ＧＨｚの高周波（マイクロ波）は、導波管２５
を搬送されて真空容器２の天井部に至り、ここの透過窓
２３を透過してマイクロ波Ｍがプラズマ室２１内へ導入
される。このプラズマ室２１内には、電磁コイル２７、
２８により発生した磁界Ｂが上方から下方に向けて例え
ば８７５ガウスの強さで印加されており、この磁界Ｂと
マイクロ波Ｍとの相互作用でＥ（電界）×Ｂ（磁界）を
誘発して電子サイクロトロン共鳴が生じ、この共鳴によ
りＡｒガス及びＯ2 ガスがプラズマ化され、且つ高密度
化される。
２．４５ＧＨｚの高周波（マイクロ波）は、導波管２５
を搬送されて真空容器２の天井部に至り、ここの透過窓
２３を透過してマイクロ波Ｍがプラズマ室２１内へ導入
される。このプラズマ室２１内には、電磁コイル２７、
２８により発生した磁界Ｂが上方から下方に向けて例え
ば８７５ガウスの強さで印加されており、この磁界Ｂと
マイクロ波Ｍとの相互作用でＥ（電界）×Ｂ（磁界）を
誘発して電子サイクロトロン共鳴が生じ、この共鳴によ
りＡｒガス及びＯ2 ガスがプラズマ化され、且つ高密度
化される。
【００２１】プラズマ室２１より成膜室２２内に流れ込
んだプラズマ流は、ここに供給されているＳｉＨ4 ガス
を活性化させて活性種を形成し、このＳｉＨ4 の活性種
とＯ2 プラズマとの反応によりウエハ表面上にＳｉＯ2
膜が成膜される。
んだプラズマ流は、ここに供給されているＳｉＨ4 ガス
を活性化させて活性種を形成し、このＳｉＨ4 の活性種
とＯ2 プラズマとの反応によりウエハ表面上にＳｉＯ2
膜が成膜される。
【００２２】ここでイオン振動用電極（グリッド電極
４）の役割について述べる。グリッド電極４Ａ〜４Ｃの
電位は例えば図３に示すように制御される。グリッド電
極４Ａ及び、４Ｃは−Ｖ１を中心に振幅Ｖ１の大きさで
お互いに１８０度位相をずらして例えば正弦波で変化
し、グリッド電極４Ｂは−Ｖ２に維持される。ただしＶ
１＜Ｖ２であり、−Ｖ１、−Ｖ２は夫々例えば−１５０
Ｖ、−５００Ｖとされる。図４はこの場合のグリッド電
極４Ａ〜４Ｃ間の電位分布曲線を模式的に示す図であ
り、ポテンシャル井戸が形成されている。
４）の役割について述べる。グリッド電極４Ａ〜４Ｃの
電位は例えば図３に示すように制御される。グリッド電
極４Ａ及び、４Ｃは−Ｖ１を中心に振幅Ｖ１の大きさで
お互いに１８０度位相をずらして例えば正弦波で変化
し、グリッド電極４Ｂは−Ｖ２に維持される。ただしＶ
１＜Ｖ２であり、−Ｖ１、−Ｖ２は夫々例えば−１５０
Ｖ、−５００Ｖとされる。図４はこの場合のグリッド電
極４Ａ〜４Ｃ間の電位分布曲線を模式的に示す図であ
り、ポテンシャル井戸が形成されている。
【００２３】プラズマ室２１よりのプラズマ中のイオン
がポテンシャル井戸の中に入り込むと、仮にイオンと衝
突するものが何も存在しないとするとイオンはポテンシ
ャル井戸中を往復運動つまりグリッド電極４Ａ、４Ｃ間
で振動する。しかしながら成膜室２２には成膜ガスが供
給されているのでイオンは中性粒子と衝突しながら運動
するため、ポテンシャル井戸が固定電位であれば減衰振
動となる。ところがこのポテンシャル井戸は電位分布曲
線が時間的に変動するためイオンが中性粒子と衝突して
も定常的に振動する成分が生ずる。成膜ガスは、成膜室
２１内に導入されると、プラズマ室２１から流入してき
たプラズマ中のイオン等の粒子と衝突することにより一
部がプラズマ化され、またＥＣＲによっても一部がプラ
ズマ化されるものと考えられる。従ってグリッド電極４
Ａ〜４Ｃが置かれている領域では成膜ガスがプラズマ化
したものと未分解粒子とが混在しているものと推測され
る。
がポテンシャル井戸の中に入り込むと、仮にイオンと衝
突するものが何も存在しないとするとイオンはポテンシ
ャル井戸中を往復運動つまりグリッド電極４Ａ、４Ｃ間
で振動する。しかしながら成膜室２２には成膜ガスが供
給されているのでイオンは中性粒子と衝突しながら運動
するため、ポテンシャル井戸が固定電位であれば減衰振
動となる。ところがこのポテンシャル井戸は電位分布曲
線が時間的に変動するためイオンが中性粒子と衝突して
も定常的に振動する成分が生ずる。成膜ガスは、成膜室
２１内に導入されると、プラズマ室２１から流入してき
たプラズマ中のイオン等の粒子と衝突することにより一
部がプラズマ化され、またＥＣＲによっても一部がプラ
ズマ化されるものと考えられる。従ってグリッド電極４
Ａ〜４Ｃが置かれている領域では成膜ガスがプラズマ化
したものと未分解粒子とが混在しているものと推測され
る。
【００２４】このようにイオンが上下に振動しながら成
膜ガスの分子あるいは活性種と衝突するために、衝突に
よって分解生成された成膜種（活性種）あるいは運動方
向の変えられた成膜種のウエハＷ表面に対する入射方向
が垂直に近いものになり、スルーホールなどの凹部の奥
まで入り込む成膜種の量が増え、この結果として成膜時
のステップカバレッジ（段差被覆性）が向上し、アスペ
クト比が大きな凹部においても良好な埋め込みを行うこ
とができる。
膜ガスの分子あるいは活性種と衝突するために、衝突に
よって分解生成された成膜種（活性種）あるいは運動方
向の変えられた成膜種のウエハＷ表面に対する入射方向
が垂直に近いものになり、スルーホールなどの凹部の奥
まで入り込む成膜種の量が増え、この結果として成膜時
のステップカバレッジ（段差被覆性）が向上し、アスペ
クト比が大きな凹部においても良好な埋め込みを行うこ
とができる。
【００２５】ここでグリッド電極４Ａ〜４Ｃ間の距離、
電源５２の周波数及び真空容器２内の圧力に関して検討
する。先ず電源５２の周波数ｆとイオンの振動の振幅Ｋ
との関係についてみると、（１）式となる。 ｆ＝（１／２3/2 ）・（１／Ｋ）・（ｅＶ／Ｍ）1/2 …（１） ただし ｅ：電子の電荷 即ち１．６×１０
-19 （ｃ）、Ｖ：ポテンシャル井戸の深さであり、この
例ではグリッド電極４Ｂの電位（Ｖ）、Ｍ：Ａｒ原子の
原子量（約４０）×１．６７×１０-27 （ｋｇ）であ
る。
電源５２の周波数及び真空容器２内の圧力に関して検討
する。先ず電源５２の周波数ｆとイオンの振動の振幅Ｋ
との関係についてみると、（１）式となる。 ｆ＝（１／２3/2 ）・（１／Ｋ）・（ｅＶ／Ｍ）1/2 …（１） ただし ｅ：電子の電荷 即ち１．６×１０
-19 （ｃ）、Ｖ：ポテンシャル井戸の深さであり、この
例ではグリッド電極４Ｂの電位（Ｖ）、Ｍ：Ａｒ原子の
原子量（約４０）×１．６７×１０-27 （ｋｇ）であ
る。
【００２６】（１）式の根拠について述べると、ａをア
ルゴンイオンの半径、Ｔ0 をイオンの振動時の半周期に
要する時間（グリッド電極４Ａから４Ｃに至るまでの時
間）、Ｅをグリッド電極４Ａ〜４Ｃ間の電界とすると、
（２）式、（３）式が成り立つ。 Ｋ＝（１／２）ａＴ0 2 …（２） ａ＝（ｅ／Ｍ）Ｅ＝（ｅ／Ｍ）・（Ｖ／Ｋ） …（３） 周波数ｆは１／２Ｔ0 として表わされるので（２）、
（３）式より（１）式が導かれる。（１）式から電源５
２の周波数ｆとグリッド電極４Ａ、４Ｂの電位差Ｖが決
まれば、イオンの振動の振幅Ｋが決まる。ところで振幅
Ｋがグリッド電極４Ａ、４Ｃ間の距離よりも小さいと、
グリッド電極４Ａ、４Ｂ間にイオンの加速や振動に寄与
しない電界領域が存在することになり、すなわち電位差
の１部分のみをイオンの加速に利用していることになり
効率が悪い。
ルゴンイオンの半径、Ｔ0 をイオンの振動時の半周期に
要する時間（グリッド電極４Ａから４Ｃに至るまでの時
間）、Ｅをグリッド電極４Ａ〜４Ｃ間の電界とすると、
（２）式、（３）式が成り立つ。 Ｋ＝（１／２）ａＴ0 2 …（２） ａ＝（ｅ／Ｍ）Ｅ＝（ｅ／Ｍ）・（Ｖ／Ｋ） …（３） 周波数ｆは１／２Ｔ0 として表わされるので（２）、
（３）式より（１）式が導かれる。（１）式から電源５
２の周波数ｆとグリッド電極４Ａ、４Ｂの電位差Ｖが決
まれば、イオンの振動の振幅Ｋが決まる。ところで振幅
Ｋがグリッド電極４Ａ、４Ｃ間の距離よりも小さいと、
グリッド電極４Ａ、４Ｂ間にイオンの加速や振動に寄与
しない電界領域が存在することになり、すなわち電位差
の１部分のみをイオンの加速に利用していることになり
効率が悪い。
【００２７】また逆にグリッド電極４Ａ、４Ｃ間の距離
が計算で求めた振幅Ｋよりも短く設定すると、これはイ
オンがまだ運動エネルギーの余力を持っているのに移動
方向が変えられてしまうのでイオンを成膜ガスに衝突さ
せる役割からすれば効率が悪い。従って計算で求めた振
幅Ｋとグリッド電極４Ａ、４Ｃ間の距離とを一致させる
ことが好ましい。一例としてグリッド電極４Ａ、４Ｃ間
の距離を５ｃｍ、つまりＫを５ｃｍ、グリッド電極４
Ａ、４Ｂ間の電位差を１ＫＶとすると、電源５２の周波
数はおよそ０．３６ＭＨｚとなる。
が計算で求めた振幅Ｋよりも短く設定すると、これはイ
オンがまだ運動エネルギーの余力を持っているのに移動
方向が変えられてしまうのでイオンを成膜ガスに衝突さ
せる役割からすれば効率が悪い。従って計算で求めた振
幅Ｋとグリッド電極４Ａ、４Ｃ間の距離とを一致させる
ことが好ましい。一例としてグリッド電極４Ａ、４Ｃ間
の距離を５ｃｍ、つまりＫを５ｃｍ、グリッド電極４
Ａ、４Ｂ間の電位差を１ＫＶとすると、電源５２の周波
数はおよそ０．３６ＭＨｚとなる。
【００２８】次に真空容器２内の圧力の決め方について
検討すると、圧力は粒子の平均自由工程の関数であるた
め、この平均自由工程をどのような値に選定するかとい
うことにかかってくる。実際には平均自由工程とグリッ
ド電極４Ａ、４Ｃ間との距離を実験によって絞り込むこ
とになるのであるが、およその目安として粒子の平均自
由工程をグリッド電極４Ａ、４Ｃ間に設定したとする
と、この場合にはＳｉ等の成膜種がグリッド電極４Ａか
ら４Ｃに抜ける前にほぼ全てがＡｒイオンと衝突すると
考えられる。
検討すると、圧力は粒子の平均自由工程の関数であるた
め、この平均自由工程をどのような値に選定するかとい
うことにかかってくる。実際には平均自由工程とグリッ
ド電極４Ａ、４Ｃ間との距離を実験によって絞り込むこ
とになるのであるが、およその目安として粒子の平均自
由工程をグリッド電極４Ａ、４Ｃ間に設定したとする
と、この場合にはＳｉ等の成膜種がグリッド電極４Ａか
ら４Ｃに抜ける前にほぼ全てがＡｒイオンと衝突すると
考えられる。
【００２９】圧力と平均自由工程との関係式を導くと、
Ａｒ、Ｓｉ、Ｏの各原子半径が夫々１．９オングストロ
ーム、２．１オングストローム、１．４オングストロー
ム程度であるために、これを考慮してモデル的に例えば
半径２オングストロームの原子同士の衝突を考えた場合
において圧力をＰ、平均自由工程をＬとすると、（４）
式が成り立つ。 Ｐ＝０．５×１０-3×１／Ｌ …（４） これは大気圧中のガス密度をｎ0 、真空中でのガス密度
をｎとすると（５）、（６）式が成り立ち、Ｐが（７）
式で表されるからである。
Ａｒ、Ｓｉ、Ｏの各原子半径が夫々１．９オングストロ
ーム、２．１オングストローム、１．４オングストロー
ム程度であるために、これを考慮してモデル的に例えば
半径２オングストロームの原子同士の衝突を考えた場合
において圧力をＰ、平均自由工程をＬとすると、（４）
式が成り立つ。 Ｐ＝０．５×１０-3×１／Ｌ …（４） これは大気圧中のガス密度をｎ0 、真空中でのガス密度
をｎとすると（５）、（６）式が成り立ち、Ｐが（７）
式で表されるからである。
【００３０】
ｎ0 ＝２．７×１０25ｍ-3 …（５）
ｎ0 ／ｎ＝Ｌ×ｎ0 ×σ …（６）
Ｐ＝７６０×ｎ／ｎ0 …（７）
ただしσ＝π×２×２（オングストローム）2 である。
従ってＬ＝５ｃｍとすれば圧力はおよそ１ｍＴｏｒｒと
なる。
従ってＬ＝５ｃｍとすれば圧力はおよそ１ｍＴｏｒｒと
なる。
【００３１】更にグリッド電極４における消費電力Ｑと
プラズマの電離度αとグリッド電極４Ａ、４Ｂ間の電位
差Ｖとの関係について検討してみると、（８）式が成り
立つ。 Ｑ＝ａ・α・１／Ｌ・（Ｖ）3/2 ・（２Ａ）-1/2 …（８） これは以下の式から導かれる。Ｓをグリッド電極４の面
積とすると、（９）式が成り立つ。 Ｑ＝Ｖ・Ｓ・ｅ・ｎ・（ｖ＊） …（９） ただしｖ＊は、電子が加速され終るまでの平均速度であ
る。ｎとｖ＊とは夫々（１０）、（１１）式で表わされ
る。 ｎ＝αｎ0 ＝α・（１／Ｌ）・（１／σ） …（１０） ｖ＊＝１／２×（電子の最終速度）＝｛ｅ・ｖ／（２Ａ）｝1/2 …（１１） ただしＭは既述のようにＡｒ原子の原子量×１．６７×
１０-27 （ｋｇ）である。グリッド電極４の面積を例え
ば１２インチであれば７×１０-2ｍとすると、（１
０）、（１１）式を（９）式に代入して（８）式が得ら
れる。
プラズマの電離度αとグリッド電極４Ａ、４Ｂ間の電位
差Ｖとの関係について検討してみると、（８）式が成り
立つ。 Ｑ＝ａ・α・１／Ｌ・（Ｖ）3/2 ・（２Ａ）-1/2 …（８） これは以下の式から導かれる。Ｓをグリッド電極４の面
積とすると、（９）式が成り立つ。 Ｑ＝Ｖ・Ｓ・ｅ・ｎ・（ｖ＊） …（９） ただしｖ＊は、電子が加速され終るまでの平均速度であ
る。ｎとｖ＊とは夫々（１０）、（１１）式で表わされ
る。 ｎ＝αｎ0 ＝α・（１／Ｌ）・（１／σ） …（１０） ｖ＊＝１／２×（電子の最終速度）＝｛ｅ・ｖ／（２Ａ）｝1/2 …（１１） ただしＭは既述のようにＡｒ原子の原子量×１．６７×
１０-27 （ｋｇ）である。グリッド電極４の面積を例え
ば１２インチであれば７×１０-2ｍとすると、（１
０）、（１１）式を（９）式に代入して（８）式が得ら
れる。
【００３２】ところで本提案の実施条件において電離度
は電圧Ｖの平方根に反比例する。その理由は次の通りで
ある。
は電圧Ｖの平方根に反比例する。その理由は次の通りで
ある。
【００３３】ここでは平均自由行程が両端の電極間距離
程度の場合を想定している。また中性粒子の速度はイオ
ンの速度に対して殆ど無視できるものと考える。実際
に、外部から引加された電界によって加速されるイオン
の速度に対して、中性粒子の速度は殆ど無視できる大き
さである。
程度の場合を想定している。また中性粒子の速度はイオ
ンの速度に対して殆ど無視できるものと考える。実際
に、外部から引加された電界によって加速されるイオン
の速度に対して、中性粒子の速度は殆ど無視できる大き
さである。
【００３４】また電離度は数％の場合を問題とする。従
ってイオンを中性粒子と比較してかなり速く移動させな
いと中性粒子がイオンと衝突しないまま排気されてしま
う。これでは中性粒子が基板に対して可能な限り垂直方
向に入射するという条件を達成できない。
ってイオンを中性粒子と比較してかなり速く移動させな
いと中性粒子がイオンと衝突しないまま排気されてしま
う。これでは中性粒子が基板に対して可能な限り垂直方
向に入射するという条件を達成できない。
【００３５】ひとつのイオンが衝突すべき中性粒子の数
は電離度の逆数で表現できる。中性粒子が電極間を移動
する間にイオンは電極間距離とほぼ等しい平均自由行程
を電離度で割った距離だけ移動すれば目的の衝突回数は
達成されることになる。この条件は以下のように表現で
き、添字の１は中性粒子、２はイオンを示すものとす
る。 α＝ｎ1 ／ｎ2 ｖ1 ＝ｖ2 ・ｎ2 ／ｎ1 …（１２） 従って（１３）式が成立する。
は電離度の逆数で表現できる。中性粒子が電極間を移動
する間にイオンは電極間距離とほぼ等しい平均自由行程
を電離度で割った距離だけ移動すれば目的の衝突回数は
達成されることになる。この条件は以下のように表現で
き、添字の１は中性粒子、２はイオンを示すものとす
る。 α＝ｎ1 ／ｎ2 ｖ1 ＝ｖ2 ・ｎ2 ／ｎ1 …（１２） 従って（１３）式が成立する。
【００３６】α＝ｎ1 ／ｎ2 ＝ｖ2 ／ｖ1 …（１３）
またエネルギー保存則より（１４）式が成立するので、
α＝Ｖ2 ｛ｍ1 ／（２ｅＶ）｝1/2 …（１４）
この（１４）式と（８）式とを組み合わせると消費電力
Ｑはα2 に反比例することになる。
Ｑはα2 に反比例することになる。
【００３７】次にイオン引込み用電極６（グリッド電極
６Ａ〜６Ｃ）の役割について述べる。図５はグリッド電
極６Ａ〜６Ｃの電位を示すもので、既述のようにグリッ
ド電極６Ａはゼロ電位、グリッド電極６Ｃは−Ｖ３に固
定されているが、グリッド電極６Ｂは定期的につまり印
加されているパルスのデューティ比に応じて０Ｖから−
Ｖ３まで降下する。図６は、グリッド電極６Ａ〜６Ｃに
亘る電位分布曲線を模式的に描いたものであり、図６
（ａ）はグリッド電極６Ｂがゼロ電位のときの状態、図
６（ｂ）はグリッド電極６Ｂが−Ｖ３のときの状態であ
る。
６Ａ〜６Ｃ）の役割について述べる。図５はグリッド電
極６Ａ〜６Ｃの電位を示すもので、既述のようにグリッ
ド電極６Ａはゼロ電位、グリッド電極６Ｃは−Ｖ３に固
定されているが、グリッド電極６Ｂは定期的につまり印
加されているパルスのデューティ比に応じて０Ｖから−
Ｖ３まで降下する。図６は、グリッド電極６Ａ〜６Ｃに
亘る電位分布曲線を模式的に描いたものであり、図６
（ａ）はグリッド電極６Ｂがゼロ電位のときの状態、図
６（ｂ）はグリッド電極６Ｂが−Ｖ３のときの状態であ
る。
【００３８】プラズマ室２１で発生したプラズマ中のイ
オンは、両極性拡散により電子やラジカルなどと共に電
界のない平坦な電位分布の位置を移動して図６（ａ）の
状態にあるグリッド電極６Ｂに到達する。そしてこのイ
オンはグリッド電極６Ｂ、６Ｃ間の電界によって、この
空間（６Ｂ、６Ｃ間）に引き出されようとする。しかし
一方において、今移動してきた空間（図６中６Ｂの左方
側の空間）に存在する電子は、イオンを当該空間に押し
戻そうとし、このためイオンは両側から引力を受け、隣
の電極６Ｂ、６Ｃ間の空間に引き出されにくいと考えら
れる。
オンは、両極性拡散により電子やラジカルなどと共に電
界のない平坦な電位分布の位置を移動して図６（ａ）の
状態にあるグリッド電極６Ｂに到達する。そしてこのイ
オンはグリッド電極６Ｂ、６Ｃ間の電界によって、この
空間（６Ｂ、６Ｃ間）に引き出されようとする。しかし
一方において、今移動してきた空間（図６中６Ｂの左方
側の空間）に存在する電子は、イオンを当該空間に押し
戻そうとし、このためイオンは両側から引力を受け、隣
の電極６Ｂ、６Ｃ間の空間に引き出されにくいと考えら
れる。
【００３９】そこで図６（ｂ）に示すように電極６Ａ、
６Ｂ間に電界を発生させることにより、今まで電極６
Ａ、６Ｂ間に分布して６Ｂによって拡散を止められてい
たイオンが電極６Ｂ側に一気に引き寄せられる。その後
図６（ａ）の状態に戻っても、図６中電極６Ｂよりも右
側のイオンは、電極６Ａ側に戻ることがなく、逆にイオ
ン振動用電極４側に移動する。
６Ｂ間に電界を発生させることにより、今まで電極６
Ａ、６Ｂ間に分布して６Ｂによって拡散を止められてい
たイオンが電極６Ｂ側に一気に引き寄せられる。その後
図６（ａ）の状態に戻っても、図６中電極６Ｂよりも右
側のイオンは、電極６Ａ側に戻ることがなく、逆にイオ
ン振動用電極４側に移動する。
【００４０】このようにグリッド電極６Ａ〜６Ｃはプラ
ズマ室２１中のプラズマから成膜室２２内にイオンを効
率よく引き出す役割を果たす。一方プラズマ室２１内の
電子については成膜室２２内に拡散しにくくなり、プラ
ズマ室における電子密度が高く、電離度が大きくなる。
この結果イオン振動用電極４におけるバイアス電力を大
きくせずに済む。なおイオン引き込み用電極６のグリッ
ド電極６Ａを」ゼロ電位とするのは、真空容器２の電位
と同じにして、成膜室２２の入口付近の電界の乱れを抑
えるためである。
ズマ室２１中のプラズマから成膜室２２内にイオンを効
率よく引き出す役割を果たす。一方プラズマ室２１内の
電子については成膜室２２内に拡散しにくくなり、プラ
ズマ室における電子密度が高く、電離度が大きくなる。
この結果イオン振動用電極４におけるバイアス電力を大
きくせずに済む。なおイオン引き込み用電極６のグリッ
ド電極６Ａを」ゼロ電位とするのは、真空容器２の電位
と同じにして、成膜室２２の入口付近の電界の乱れを抑
えるためである。
【００４１】以上においてイオン振動用電極４は３枚の
グリッド電極に限られず、４枚以上のグリッド電極によ
り構成してもよい。図７は４枚のグリッド電極４Ａ〜４
Ｄ（図１でいえば４Ａ〜４Ｄの順に上から並ぶことにな
る）によるポテンシャル井戸を（ａ）の状態と（ｂ）の
状態との間で変化させる様子を示す図である。
グリッド電極に限られず、４枚以上のグリッド電極によ
り構成してもよい。図７は４枚のグリッド電極４Ａ〜４
Ｄ（図１でいえば４Ａ〜４Ｄの順に上から並ぶことにな
る）によるポテンシャル井戸を（ａ）の状態と（ｂ）の
状態との間で変化させる様子を示す図である。
【００４２】また本発明はプラズマを成膜室に流入させ
て成膜ガスをプラズマ化する装置に適用することがで
き、ＥＣＲを利用した装置に限られるものではない。更
にまた本発明はＳｉＯ2 膜に限られずＳｉＯＦ膜などを
成膜する場合にも適用できる。
て成膜ガスをプラズマ化する装置に適用することがで
き、ＥＣＲを利用した装置に限られるものではない。更
にまた本発明はＳｉＯ2 膜に限られずＳｉＯＦ膜などを
成膜する場合にも適用できる。
【００４３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、載置台上
の被処理体に対して平行に３枚以上のグリッド電極を互
いに間隙をおいて重ね、これらグリッド電極の間に井戸
型の電位分布を形成してこれを時間的に変化させている
ため、成膜ガスの活性種について、被処理体に対する入
射方向の垂直性が良くなり、この結果凹部の埋め込み特
性が良好になる。
の被処理体に対して平行に３枚以上のグリッド電極を互
いに間隙をおいて重ね、これらグリッド電極の間に井戸
型の電位分布を形成してこれを時間的に変化させている
ため、成膜ガスの活性種について、被処理体に対する入
射方向の垂直性が良くなり、この結果凹部の埋め込み特
性が良好になる。
【図１】本発明をＥＣＲプラズマ成膜装置に適用した実
施の形態の全体構成を示す縦断側面図である。
施の形態の全体構成を示す縦断側面図である。
【図２】上記実施の形態の要部を示す縦断側面図であ
る。
る。
【図３】イオン振動用電極の印加電圧の波形を示す波形
図である。
図である。
【図４】イオン振動用電極により形成される電位分布曲
線の時間的変化を模式的に示した説明図である。
線の時間的変化を模式的に示した説明図である。
【図５】イオン引き込み用電極の印加電圧の波形を示す
波形図である。
波形図である。
【図６】イオン引込み用電極により形成される電位分布
曲線の時間的変化を模式的に示した説明図である。
曲線の時間的変化を模式的に示した説明図である。
【図７】イオン振動用電極により形成される電位分布曲
線の時間的変化の他の例を示す説明図である。
線の時間的変化の他の例を示す説明図である。
【図８】従来のＥＣＲプラズマ成膜装置を示す略解図で
ある。
ある。
【図９】従来のＥＣＲプラズマ成膜装置により凹部を埋
め込む様子を示す説明図である。
め込む様子を示す説明図である。
２ 真空容器
２１ プラズマ室
２２ 成膜室
２５ 導波管
２７、２８ 電磁コイル
３ 載置台
４ イオン振動用電極
４Ａ〜４Ｃ グリッド電極
６ イオン引き込み用電極
６Ａ〜６Ｃ グリッド電極
Claims (11)
- 【請求項１】 プラズマを成膜室内に導入し、そのプラ
ズマにより成膜ガスをプラズマ化して成膜ガスの活性種
を形成し、載置台上の被処理体の表面に成膜を行なうプ
ラズマ成膜装置において、 前記載置台上の被処理体と対向する位置にて、前記被処
理体に対して平行に互いに間隔をあけて重ねて配置され
る３個以上のイオン振動用電極を具備し、 前記プラズマ中のイオンをイオン振動用電極間に閉じこ
めて振動させるために、前記イオン振動用電極のうち両
端に位置するイオン振動用電極の電位よりも、両端以外
のイオン振動用電極の電位が低い状態で、一端側のイオ
ン振動用電極から他端側のイオン振動用電極に至るまで
の電位分布を時間的に変化させるように各イオン振動用
電極の電位を制御する ことを特徴とするプラズマ成膜装
置。 - 【請求項２】 プラズマ成膜用ガスを電子サイクロトロ
ン共鳴によりプラズマ成膜室内でプラズマ化し、そのプ
ラズマにより成膜室内で成膜ガスをプラズマ化して成膜
ガスの活性種を形成し、載置台上の被処理体の表面に成
膜を行うプラズマ成膜装置において、 前記載置台上の被処理体と対向する位置にて、前記被処
理体に対して平行に互いに間隔をあけて重ねて配置され
る３個以上のイオン振動用電極を具備し、 前記プラズマ中のイオンをイオン振動用電極間に閉じこ
めて振動させるために、前記イオン振動用電極のうち両
端に位置するイオン振動用電極の電位よりも、両端以外
のイオン振動用電極の電位が低い状態で、一端側のイオ
ン振動用電極から他端側のイオン振動用電極に至るまで
の電位分布を時間的に変化させるように各イオン振動用
電極の電位を制御する ことを特徴とするプラズマ成膜装
置。 - 【請求項３】 前記イオン振動用電極のうち両端に位置
するイオン振動用電極に接続される高周波電源と、 前記高周波電源に直列に接続される第１の直流電源と、 前記両端以外のイオン振動用電極に接続される第２の直
流電源と、 をさらに具備することを特徴とする請求項１または２記
載のプラズマ成膜装置。 - 【請求項４】 成膜室におけるプラズマ導入口と前記イ
オン振動用電極との間にて、前記被処理体に対して平行
に互いに間隔をあけて重ねて配置される３個以上のイオ
ン引き込み用電極をさらに具備することを特徴とする請
求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ成膜装置。 - 【請求項５】 前記イオン引き込み用電極は、第１、第
２、第３のグリッド電極を前記被処理体に対して平行に
互いに間隔をあけて前記プラズマ導入口側から重ねて配
置したものからなることを特徴とする請求項４記載のプ
ラズマ成膜装置。 - 【請求項６】 前記第１のグリッド電極は接地されてお
り、前記第２のグリッド電極はパルス電源に接続されて
おり、前記第３のグリッド電極は直流電源に接続されて
いることを特徴とする請求項５記載のプラズマ成膜装
置。 - 【請求項７】 前記イオン引き込み用電極の第１のグリ
ッド電極よりも前記第３のグリッド電極の電位が低い状
態で、前記第１のグリッド電極と前記第２のグリッド電
極との電位が揃っている状態と前記第１のグリッド電極
の電位よりも前記第２のグリッド電極の電位の方が低い
状態とを交互にとるように各グリッド電極の電位を制御
することを特徴とする請求項６記載のプラズマ成膜装
置。 - 【請求項８】 前記高周波電源が８０ｋＨｚ、５ｋｗの
高周波電源であり、前記第１の直流電源が−１５０Ｖの
直流電源であることを特徴とする請求項３記載のプラズ
マ成膜装置。 - 【請求項９】 前記第２のグリッド電極に接続されるパ
ルス電源が周波数３ｋＨｚ、デューティー比０．０２、
電圧−１５０Ｖのパルス電源であることを特徴とする請
求項６または７記載のプラズマ成膜装置。 - 【請求項１０】 第３のグリッド電極に接続される直流
電源は、−１５０Ｖの直流電源であることを特徴とする
請求項６、７または９記載のプラズマ成膜装置。 - 【請求項１１】 前記イオン振動用電極は３個のグリッ
ド電極からなり、前記グリッド電極のうち両端のグリッ
ド電極間の距離が５ｃｍであり、前記グリッド電極のう
ちプラズマ導入口側のグリッド電極と中央のグリッド間
の電位差が１ｋＶであり、前記高周波電源の周波数が略
０．３６ＭＨｚであることを特徴とする請求項１乃至７
記載のプラズマ成膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04709297A JP3423177B2 (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | プラズマ成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04709297A JP3423177B2 (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | プラズマ成膜装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10229077A JPH10229077A (ja) | 1998-08-25 |
| JP3423177B2 true JP3423177B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=12765553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04709297A Expired - Fee Related JP3423177B2 (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | プラズマ成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3423177B2 (ja) |
-
1997
- 1997-02-14 JP JP04709297A patent/JP3423177B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10229077A (ja) | 1998-08-25 |
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