JPH01117018A

JPH01117018A - プラズマ処理方法

Info

Publication number: JPH01117018A
Application number: JP27307787A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Hirata; 教行平田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-10-30
Filing date: 1987-10-30
Publication date: 1989-05-09

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、半導体等の薄膜形成に用いるプラズマ処理方
法に係り、特に成膜状態を監視可能としたプラズマ処理
方法に関する。

（従来の技術）一般に、大型デイスプレィ等に用いられるＴＰＴ（薄膜
トランジスタ）の製造においては、半導体等の薄膜形成
に大型の容量結合型プラズマＣＶＤ装置が用いられる。

以下に従来のプラズマ処理方法を第５図の容量結合型プ
ラズマＣＶＤ装置を参照して説明する。

第５図は、容量結合型プラズマＣＶＤ装置の概略断面図
であり、予め排気装置（イ）により高真空に排気された
真空炉■中にヒータ０によって加熱されたアノード電極
０側に基板■が取付けられている。次いで混合ガス（８
）を真空炉（３）中に導入し、コンダクタンスバルブ（
９）により、真空炉■の混合原料ガスの圧力を一定にし
た後、高周波電源（１０）により、コンデンサ（１２）
を介してカソード電極（１１）に高周波電力を印加し、
アノード電極０とカソード電極（１１）との間にて高周
波グロー放電を発生させ、基板■上に薄膜を形成してい
る。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述した従来の容量結合型プラズマ装置
では、基板上に形成される膜厚や膜質は、混合原料ガス
の流量、混合原料ガスの流量比、高周波電力値、電極間
距離、基板温度、基板の表面状態等の多くの要因によっ
て変化するので、所定の膜厚や膜質が十分得られている
か否かの判断は、薄膜が形成された基板について、それ
ぞれ膜厚や膜質に関する諸元を評価しなければならない
。

また、基板上に所望の膜厚や膜質で薄膜を形成するため
には、上記の各要因が定められた状態になっているか否
かを薄膜形成時の度に監視しなければならない。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、作業性を向上さ
せたプラズマ処理方法を提供することにある。

〔発明の構成、〕

（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決するために、本発明のプラズマ処理方
法は、高周波グロー放電式容量結合型のプラズマ処理に
適用され、低温プラズマを発生する電極に接続され高周
波カットフィルタを介して直流電圧を測定するための直
流自己バイアス電圧検知手段と、この検知手段の出力信
号を記憶する信号記憶手段と、この信号記憶手段の情報
から最適放電時の直流バイアス電圧に相当する規準信号
を出力させる規準信号設定手段と、直流自己バイアス電
圧検知手段の出力信号及び規準信号とを比較する比較手
段と、この比較手段の結果を分類し評価する評価手段と
、この評価手段の出力に応じて成膜状態を監視する表示
手段とを具備することを特徴とする。

（作　用）本発明の構成によって、高周波グロー放電時のカソード
電極の直流自己バイアス電圧を検知し、この出力信号を
直流自己バイアス電圧評価部にて、成膜状態に関する情
報を分析、比較及び評価が行なわれる。なお、カソード
電極の電圧変動入力は。

高周波カットフィルタにより直流成分のみとされ、増幅
器を介して直流自己バイアス電圧評価部に出力される。

（実施例）以下、本発明のプラズマ処理方法の一実施例を第１図乃
至第４図を参照して説明する。なお、従来と同一箇所に
おいては同一符号を記すことにする。

第１図は、本発明の一実施例におけるプラズマ処理方法
によるＣＶＤ装置の概略断面図を示すものであり、予め
排気装置に）によって加熱されたアノード電極０側に基
板■が取付けられている。次いで混合ガス（へ）を真空
炉■中に導入し、コンダクタンスバルブ０により、真空
炉■中の混合原料ガスの圧力を一定に保つ。その後、高
周波電力を印加し、アノード電極０とカソード電極（１
１）との間にて高周波グロー放電を発生させ、基板■上
に薄膜を形成する。ここで、直流自己バイアス電圧検知
手段ωは、カソード電極（１１）に接続されており、高
周波グロー放電時のカソード電極（１１）の直流自己バ
イアス電圧のみを検知するようになっている。

また、直流自己バイアス電圧評価手段■は、直流自己バ
イアス電圧検知手段■に接続されており、直流自己バイ
アス電圧検知手段■からの信号について、成膜状態に関
する情報を分析、比較及び評価が可能になっている。

第４図は、直流自己バイアス電圧検知手段■のブロック
ダイアグラムを示し、カソード電極（１１）の電圧変動
入力は、高周波カットフィルタ（１３）により直流成分
となり、増幅器（１４）を介して直流自己バイアス電圧
評価手段■に出力される。次いで第３図は直流自己バイ
アス電圧評価手段■を説明するためのブロックダイアグ
ラムであり、直流自己バイアス電圧検知手段ωの出力信
号は、信号記憶手段（１５）と比較手段（１７）とに入
力される。規準信号設定手段（１６）は、信号記憶手段
（１５）に収納された過去の直流自己バイアス電圧検知
手段■の出力信号データにもとづき、比較手段（１７）
に最適放電時の直流自己バイアス電圧に相当する規準信
号を出力する。比較手段（１７）は、直流自己バイアス
電圧検知手段■の出力信号と、規準信号設定手段（１６
）の出力信号とを比較し、評価手段（１８）によって、
比較手段（１７）の結果を膜厚や膜質に係る要因ごとに
分類、評価し、その結果を表示手段（１９）に出力する
。表示手段（１９）は、特に評価手段（１８）の出力に
応じて成膜状態の変化の様子をモニタできるようになっ
ている。

第４図は、直流自己バイアス電圧検知手段（１）で検出
したカソード電極（１１）のａ　−ｓｉ：　Ｈ薄膜形成
時の直流自己バイアス電圧の変化の一例を示し、カソー
ド電極（１１）の直流自己バイアス電圧値は、高周波グ
ロー放電開始と同時に、大きくマイナス値（ａ）を示し
、放電時間（１）の増加に伴ない減少し、一定値（ｂ）
となる。ａ値、ｂ値及びａ値からｂ値への遷移速度は、
混合原料ガス流量、混合原料ガス比、高周波電力値、電
極間距離、基板温度、基板表面状態等によって変化する
。そこで、これらの要因を直流自己バイアス電圧評価手
段■において、抽出し、基準値との比較を行なって成膜
の状態を監視する。

従って、基板への成膜形成中に薄膜の評価ができるので
、薄膜形成後の基板について、従来のように測定器を用
いて検査する必要がなくなる。また、薄膜形成状態を監
視することによって、薄膜を成形する際に与える要因が
わかるので、作業者は常に各変数を管理する必要がなく
なる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のプラズマ処理方法によれ
ば、薄膜形成中に膜厚、膜質等に与える各要因の状態を
監視することができ、作業性が向上し、量産対応のプラ
ズマＣＶＤ装置の自動監視稼動化を実現する上で極めて
有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラズマ処理方法の一実施例によるＣ
ＶＤ装置を示す概略断面図、第２図は本発明の直流自己
バイアス電圧検知手段を説明するためのブロックダイア
グラム、第３図は本発明の直流自己バイアス電圧評価手
段を説明するためのブロックダイアグラム、第４図は本
発明の直流自己バイアス電圧検知手段の出力結果を表わ
す図。第５図は従来のプラズマ処理方法によるＣＶＤ装置を示
す概略断面図である。１・・・直流自己バイアス電圧検知手段２・・・直流自
己バイアス電圧評価手段１１・・・カソード電極１３・・・高周波カットフィルタ１５・・・信号記憶手段１６・・・規準信号設定手段１７・・・比較手段１８・・・評価手段１９・・・表示手段代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　　　竹　花　喜久男第　　１　　図第　　２　図第　　３　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）形成させようとする薄膜材料を構成する元素から
なる１種又はそれ以上の化合物若しくは単体ガスを真空
容器内の基板上に供給する手段と、気相又は基板表面で
化学反応を生じさせ所望の薄膜を形成させる化学気相成
長法を用いるプラズマ処理方法において、低温プラズマ
を発生する電極に接続され高周波カットフィルタを介し
て直流電圧を測定するための直流自己バイアス電圧検知
手段と、この検知手段の出力信号を記憶する信号記憶手
段と、この信号記憶手段の情報から最適放電時の前記直
流バイアス電圧に相当する規準信号を出力させる規準信
号設定手段と、前記直流自己バイアス電圧検知手段の出
力信号及び前記規準信号とを比較する比較手段と、この
比較手段の結果を分類し評価する評価手段と、この評価
手段の出力に応じて成膜状態を監視する表示手段とを具
備することを特徴とするプラズマ処理方法。
（２）前記低温プラズマは、高周波グロー放電式容量結
合型であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のプラズマ処理方法。