JPH04107273A

JPH04107273A - プラズマｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH04107273A
Application number: JP22610690A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Watanabe; 渡辺　宣朗; Mamoru Yoshida; 守吉田; Masumi Koizumi; 真澄小泉; Mari Shimizu; 清水　マリ
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1990-08-28
Filing date: 1990-08-28
Publication date: 1992-04-08

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】（産業上の利用分野）この発明は、プラズマＣＶＤ装置に関するものである。

（従来の技術）プラズマＣＶＤ法は、常圧ＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法にお
ける放電空間にプラズマを導入することにより常圧、減
圧ＣＶＤ法では不可能であった低温度での薄膜形成を可
能とするため、半導体装置の製造をはじめ種々の分野で
利用されでいる。

従来の最も一般的なプラズマＣＶＤ装置は、次に説明す
るような構成となフていた。第８図は、その説明に供す
る図である。

このプラズマＣＶＤ装置は、反応容器１１と、この反応
容器１１の所定位置に設けられ図示しない排気装置が接
続されるガス排出口１３と、上述の反応容器１１の所定
位置に設けられ薄膜生成用の反応ガスを導入するための
ガス供給口１５と、上述の反応容器１１内に設けられ互
いに対向耐雪されている第１の電極１７及び第２の電極
１９と、これら電極間で放電を生しさせるためこれら電
極間に高周波電圧を印加する高周波電源２１とを具えで
成っている。ざらに、この例の場合、第２の電極１９は
、薄膜を形成する下地である例えば基板２３を載せ得る
構造とされ、ざらに、この第２の電極１９には、基板２
３を加熱するためのヒーター２５が埋め込まれでいる。

なお、第８図において、２７は第１の電極１７の所々に
設けられている、反応ガス吹き出し口である。

このプラズマＣＶＤ装置では、図示しない排気装置によ
り反応容器１１内が０．０１〜ＩＴｏｒｒ程度の真空状
態とされる。また、形成すべき薄膜に対応する反応ガス
がガス供給口１５より反応容器１１内に導入される。ま
た、高周波電源２１により第１及び第２の電極１７．１
９闇に１０ＫＨｚ〜１４ＭＨｚ程度の高周波電圧が印加
されこれにより反応容器１１内の反応ガスがプラズマ化
されると共にこのプラズマに運動エネルギーが与えられ
る。このプラズマは基板２３に衝突し化学反応を起し薄
膜形成（即ちＣＶＤ）を促進する。

このプラズマＣＶＤ装Ｍｌ用いることより、非晶質シリ
コン膜、富化シリコン膜をはじめとする各種の薄膜が形
成出来た。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、従来のプラズマＣＶＤ装置てはこれを用
いて各種の薄膜を形成した場合、成膜条件によっては、
例えば、第−及び第二の電極の対向面の一部のみで放電
が起こり他では放電が起きなかったり、放電が起きてい
る部位（以下、放電部位と略称する。）が移動したつ、
ホローカソード放電する等の現象（これらを異常放電と
以下称する。）が生し、膜質の劣化や不均一性を招くと
いう問題点があった。

また、異常放電が認められないとしても、放電は罵１及
びＭ２の電極の対向面間全域で均一には行なわれにくい
ため、大面積な基板に薄膜を形成する場合均一な膜質の
薄膜を得ることが難しいと０う問題点があった。

この発明は、このような点に鑑みなされたものであり、
従ってこの発明の目的は、異常放１１１を従来より生し
にくく出来、よってプラズマの制御性と薄膜の膜厚分布
とを従来より良好に出来る、プラズマＣＶＤ装Ｍを提供
することにある。

（謀Ｍを解決するための手段）この目的の達成を図るため、この出願の発明者は種々の
検討を重ねた。その結果、従来のプラズマＣＶＤ＠冨で
異常放電が生し易い理由は、第１及び第２の電極の互い
の対向面が平坦であるためではないかと考えた。つまり
、画電極の対向面が平坦であると放電部位が特定されに
くなるのでプラズマ状態が不安定になり易く、このため
異常放電が生し易いのではないがと考えた。そして、こ
の点を改善することによりこの発明の目的を達成出来る
と考えた。

従って、この発明によれば、反応容器内に第１の電極及
び第２の電極を具え、これらＩｌ極間に電圧を印加する
ことにより放電を主じさせ前述の反応容器内の反応ガス
の成分の少なくとも一つを薄膜として下地上に生成きせ
るプラズマＣＶＤ装置において、第１及び第２の電極の一方又は双方の他方の電極との対
向面に、放電部位を特定するための構造体を設けたこと
を特徴とする。

ここで放電部位を特定するための構造体とは、例えば、
以下のようなものを挙げることが出来る。

■・・・前述の対向面に別途に設けた導電性の網状物、
異体的には、金網、金属で出来ている格子等が好適であ
る。

■・・・前述の対向面を凹凸に任意の平面形状に加工し
た加工面。

■・・・前述の対向面を絶縁物で部分的に覆うことによ
り該対向面を部分的に露出させた加工面、なお、この構
成の場合は、対向面の当該露出部分が絶縁物よりも突出
するように加工を行うほうが放電部位の特定が容易とな
るので好適である。

なお、上記■〜■の構造体を用いる構成は、当該対向面
に凹凸を設は白部分を放電部位とすることをねらってい
る。従って、凹凸の密度は、設計に応じ決定するのが好
適である。

（作用）このような構成によれば、放電部位が特定されるのでそ
の部分で放電が安定に行われるようになると思われ、後
述する実験結果からも明らかなように、正常に成膜を行
える条件（異常放電を起すことなく成膜を行える条件）
を従来より広く出来、また、得られた薄膜の膜厚分布も
従来より改善出来る。

（実施例）以下、第８図を用いて説明した従来のプラズマＣＶＤ装
置にこの発明を適用した例により実施例の説明を行う、
なお、この説明をいくつかの図面￥！参照して行うが、
これら図面はこの発明を理解出来る程度に各構成成分の
寸法、形状及び配置間係を概略的に示しである。

第１図は、実施例のプラズマＣＶＤ装置の構成を概略的
に示した図である。なお、図中、第８図を用いて説明し
た構成成分と同様な構成成分については第８図で用いた
と同し番号を付しである。

また、既に説明した構成成分についてはその説明を省略
する。

この実施例のプラズマＣＶＤ装置は、第１の電極１７の
第２の電極１９との対向面１７ａに放電部位を特定する
ための構造体３１として網状物、具体的にはステンレス
製の網３１を設けて成っている。

ステンレス製の網３１は、この場合、市販品の網であり
、第２図に平面図を以って示すように、線径０．２〜Ｑ
、３ｍｍ程度のステンレス線３１ａを略基盤目状にかつ
目３１ｂの大きさが２ｍｍ角程度となるように編んだも
のを用し）でしする。

この網３］は第１の電極１７にたわみ等が生しないよう
に平坦に接するようにかつ電気的に良好に接するように
固定しである。この実施例では、第１の電極］７の第２
の電極１９との対向面１７ａに反応ガス吹き出し用穴２
７が設けであるのて、別途に用意したステンレス線によ
りこの穴２７及び網３１の目をかがることにより、網３
］を第１の電極１７に固定している。

なお、網３１の対向面１７ａへの上記固定方法は、実験
に用いた装置において簡易に実験を行うための一例にす
ぎない、従って、網３］の固定方法は他の好適な方法で
も勿論良い、また、装置構成が異なる場合はそれに応し
た適切な方法で行えば良い。

次に、実施例のプラズマ装置の効果を確認するために、
先ず、この装Ｍを用い下地（この場合はガラス基板）上
に窒化シリコン膜（ＳＩＮｘ）！堆積させた。また、比
較例として、実施例の装置から網３］を除去したこと以
外は、実施例の装置を用いてのＳ　ｉ　Ｎｘ膜の成膜条
件と同し条件でＳ　Ｉ　Ｎ　ｘ膜をガラス基板上に堆積
させた。そして、両装冨で堆積させた各Ｓ　ＩＮ　ｘ膜
の膜厚分布をそれぞれ測定した。

第３図に、この測定結果を、横軸に基板中心から端部へ
の距Ｍ（ｃｍ）をとり、縦軸に膜厚（ｕｍ）をとって示
した。篤３図中、■で示す特性が実施例のもの、■で示
す特性が比較例のものである。

第３図から明らかなように、網３１を用いることにより
、膜厚の均一性が著しく向上することが分る。

次に、実施例及び比較例の装置毎で、反応容器内の圧力
がある値の場合の異常放電が起きるｒｆパワーがどのよ
うな値であるかを測定した。

第４図に、この測定結果を、横軸に反応容器内の圧力（
Ｐ　ａ）をとり、縦軸にｒｆパワー（Ｗ）をとって示し
た。第４図中、・で示す特性が実施例のもの、ムで示す
特性が比較例のものである。

菓４図から明らかなように、実施例の装置は、。

従来の５〜８倍以上の高周波電力を印加すると異雷放電
が起きるがそれより低い電力では異常放電を起こすこと
なく安定したプラズマを発生し得るものであることが分
る。

従って、実施例のプラズマＣＶＤ装置によれば、従来よ
り高い高周波電力を印加した条件で薄膜形成が可能なこ
とが分る。プラズマＣＶＤ法にまり形成したＳｉＮ、膜
では、構成元素の組成比が化学量論的な値Ｎ／５ｉ＝１
．３３からずれＳｉが過剰になり易い、Ｓｉが過剰にな
ると膜中のダングリングボンド（不対結合）が増加する
ので膜特性が不安定になりこのＳを用いているデバイス
の信頼性が低下する。ここで、当該膜の組成比を変化さ
せるには印加電力を変化させれば良く、ざらに印加電力
が大きい程１１５１ｆｆｉな膜が得られることが知られ
ている。この点、この発明のプラズマＣＶＤ装置は、印
加電力を高めても異常放電が起きない（電力の印加マー
ジンが大きい）ので、例えばＳ　ｉ　Ｎｘ膜の組成比を
化学量論的な値に近すけ易く、また、ｍさな膜が得られ
易いので、非常に有用であるといえる。

上述においては、この発明のプラズマＣＶＤ装置の実施
例について説明したが、この発明は上述の実施例のみに
限られるものではなく、以下に説明するような種々の変
更を加えることが出来る。

例えば、実施例では、網状物として第２図を用いて説明
したステンレス製の網３］を用いていたが、網状物はこ
れに限られず、例えば、第５図（Ａ）〜（Ｈ）に順次に
示すような、網の目が菱形のもの、楕円のもの、三角の
もの、六角のもの、三角及び四角が混在しているもの、
ジグザクなステンレス線を並置した網状物、直線状のス
テンレス線を並置した網状物、ステンレス線を不規則に
絡み合わせた網状物等であっても良い、また、網状物の
構成材料は、ステンレスに限られず、他の好適なもので
も勿論良い、これらのような構成の網状物であっても実
施例と同様な効果を得ることが出来る。

また、放電部位を特定するための構造体は、上記網状物
に限られるものではない。

例えば、第１電極］７の第２電極との対向面１７ａを、
例えば、第６図（Ａ）〜（Ｅ）に示すような模様の凹凸
状に加工した加工面で上記構造体を構成しても良い、こ
の構成の場合、第６図（Ａ）〜（Ｅ）中４１で示す部分
が凸状になるようにかつ４３で示す部分が凹状になるよ
うに、或いはこの逆になるように、対向面を加工する。

このような加工面を用いた場合も、実施例と同様な効果
が期特出来る。また、凹凸状の構造体の模様は、第２図
又は第５図（Ａ）〜（Ｈ）を用いで説明した網状物の模
様と同じ模様としでも勿論良い。

また、放電部位を特定するための構造体を、第７図に示
すように、対向面１７ａを任意の形状の絶縁物５］で部
分的に覆うことにより対向面１７ａを部分的に露出させ
た加工面で構成しても良い、この構成であっても、実施
例と同様な効果が期特出来る。なあ、第７図図示例では
円形の絶縁物５］を用いでいるが、この円形部分を対向
面の露出１７ａとしそれ以外の対向面部分を絶縁物で覆
っても勿論良い、また、対向面１７ａｔ絶緯物て部分的
に覆う構成の場合、対向面１７ａの当該露出部分１７ｂ
（第７図参照）が絶縁物５１よりも突出するように加工
を行うほうが放電部位の特定が容易となるので好適であ
る。

また、上述の実施例では第１の電極１７側にのみ放電部
位を特定する構造体を設けていた。これは、腑２の電極
１９の第１の１１極１７との対向面が基板２３によって
ほとんど覆われでしまうのでこの対向面に上記構造体を
設けでもあまり効果がないと思われるからである。しか
し、第２の電極側にも放電部位特定用の構造体を設けて
も勿論良い。

また、上述の実施例は舅８図を用いて説明したプラズマ
ＣＶＤ装置にこの発明を適用していたが、この発明を適
用して好適な装置は第８図のものに限られず他の構造の
ものであっても勿論良い。

（発明の効果）上述した説明からも明らかなように、この発明のプラズ
マＣＶＤ装置によれば、放電部位が特定されるのでその
部分で放電が安定に行われるようになりこのため安定し
たプラズマを発生させることが出来る。

従って、従来よつ膜厚分布に優れ品質も均一な薄Ｓを得
ることが出来る。

また、高周波電力を従来より上げでもある範囲まで異常
放電は起きない（電力の印加マージンが大きい）ので、
高周波電力を従来より高くした状態で薄膜の形成が行え
る。高周波電力を高めることが出来ると、例えばＳｉＮ
ｘ膜の構成元素組成比を従来より大きく変えることが可
能になり、また、各種薄膜において膜がｗｉトになり耐
久性に優れる膜が得られる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例のプラズマＣＶＤ装置の構成を概略的
に示した図、第２図は、実施例で用いた放電部位を特定する構造体を
示す平面図、第３図は、実施例、比較例の装置で形成した薄膜毎の膜
厚分布を示す図、第４図は、実施例、比較例の装冨毎の異常放電の発生条
件を示す図、第５図（Ａ）〜（Ｈ）は、網状物の他の例を示す図、第６図（Ａ）〜（Ｅ）は、放電部位を特定するための電
極加工面例を示す図、第７図は、放電部位を特定するための構造体の他の例を
示す図、第８図は、従来のプラズマＣＶＤ装置の構成を概略的に
示した図である。１１・・・反応容器、　　　　　１３・・・ガス排出口
］５・・・反応ガス供給口、　　１７−・・第１の電極
１７ａ・・・第１の電極の第２の電極との対向面１９・
・・第２の電極、　　　２１・・・高周波電源２３−・
・基板、　　　　　　　２５・・・ヒーター２７・・・
ガス吹き出し用穴３１−・・放電部位を特定するための構造体（ステンレ
ス製の網）３１ａ・・・ステンレス線、　３１ｂ・・・網の目４１
・・・凸部（又は凹部）４３・・・凹部（又は凸部）５１・・・絶縁物１７ｂ・・・対向面の露出部分。反応ガス

Claims

【特許請求の範囲】

（１）反応容器内に第１の電極及び第２の電極を具え、
これら電極間に電圧を印加することにより放電を生じさ
せ前記反応容器内の反応ガスの成分の少なくとも一つを
薄膜として下地上に生成させるプラズマＣＶＤ装置にお
いて、第１及び第２の電極の一方又は双方の他方の電極との対
向面に、放電部位を特定するための構造体を設けたことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
（２）請求ＹＢｌに記載のプラズマＣＶＤ装置において
、放電部位を特定するための前記構造体が、前記対向面に
別途に設けた導電性の網状物であることを特徴とするプ
ラズマＣＶＤ装置。
（３）請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置において、放電部位を特定するための前記構造体が、前記対向面を
凹凸状に加工した加工面であることを特徴とするプラズ
マＣＶＤ装置。
（４）請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置において、放電部位を特定するための前記構造体が、前記対向面を
絶縁物で部分的に覆うことにより該対向面を部分的に露
出させた加工面であることを特徴とするプラズマＣＶＤ
装置。