JPH04110757U

JPH04110757U - 断続プラズマ装置

Info

Publication number: JPH04110757U
Application number: JP2186291U
Authority: JP
Inventors: 伸一小林; 和也諏訪; 安司川下; 正美中曾根
Original assignee: 神港精機株式会社
Priority date: 1991-03-11
Filing date: 1991-03-11
Publication date: 1992-09-25

Abstract

(57)【要約】【目的】真空槽内の気体の入れ替え周期を短くするこ
となく、成膜速度やエッチング速度を大きくする。【構成】常に真空ポンプによって真空槽１６を排気
し、気体の供給源１８と真空槽１６との間に設けられた
開閉バルブ２０をパルス制御器２２の制御により断続的
に開閉することを繰り返して、真空槽１６内の気体を周
期的に入れ替える。真空槽１６内に設けられた電極２
４、２６間に、高周波電圧を印加する高周波電源２８を
用いて、パルス制御器２２によって、気体の入れ替えの
１周期内に複数回断続的に電圧を印加させて、１周期内
に複数回断続的にプラズマを発生させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、プラズマＣＶＤ装置、スパッタリング装置、プラズマエッチング装置等のプラズマを利用するプラズマ装置に関し、特にプラズマを断続的に発生させる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、上記のプラズマ装置、例えばプラズマＣＶＤ装置には、図４に示すようなものがあった。これは、真空槽２内を真空ポンプ（図示せず）によって継続的に排気しながら、気体供給源４から気体、例えば窒素ガスおよびシランガスを断続的に供給して、真空槽２内の気体が周期的に入れ替えられるようにして、真空槽２内に設けた一対の電極６、８に高周波電圧を印加して、プラズマを発生させるようにしたものである。気体の入れ替えを行うのは、プラズマの発生によって気体が分解、消費されるので、常に新しい気体を供給する必要があるのと、気体の入れ替えを行わないと、分解、消費後の気体が真空槽内の局所に残存し、処理能力を低下させることとがあるからである。この気体の入れ替えは、気体供給源４と真空槽２との間に設けた開閉バルブ１０を、例えば１周期を０．３秒とし、そのうちの例えば最初から０．１２秒までの間に３回開閉することによって窒素ガスおよびシランガスを真空槽２内に導入し、以後１周期が終了するまでの時間には、開閉バルブ１０を閉じて、真空ポンプによって窒素ガスおよびシランガスを排気することを繰り返すことによって行える。この窒素ガスおよびシランガスの入れ替えによる真空槽２内の圧力変化の状態を図５に示す。各開閉バルブ１０の上記のような制御は、パルス制御器１２によって行われる。また、電極６、８への高周波電圧の印加は、窒素ガスおよびシランガスの入れ替えの１周期の間に１度行われるように、高周波電源１４をパルス制御器１２によって制御することによって行われている。図５に、この高周波電圧の印加時期を符号ａで示す。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかし、上記のようなプラズマ断続装置では、高周波電圧の印加が、窒素ガスおよびシランガスの入れ替えの１周期の間に１度しか行われていなかった。このため、従来のプラズマ断続装置、例えばプラズマＣＶＤ装置またはスパッタリング装置では、成膜速度を大きくするために、またプラズマエッチング装置では、エッチング速度を大きくするために、窒素ガスの入れ替え周期を短くしなければならない。ところが、残存する窒素ガスの入れ替えを完全に行うには、入れ替え周期を充分に長くする必要がある。

【０００４】本考案は、成膜速度やエッチング速度を大きくし、かつ気体の入れ替え周期を充分に長くすることができるプラズマ断続装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために、本考案は、常に真空ポンプによって排気されている真空槽を有している。また、この真空槽内に供給される気体の供給源も設けられている。この供給源と真空槽との間には、気体を周期的に断続して真空槽内に供給する断続手段が設けられている。さらに、真空槽内には１対の電極が設けられ、これら電極間に電圧を印加する電源も設けられている。そして、この電源により気体供給の断続１周期内に複数回断続的に電圧を印加させる制御手段が設けられている。また、上記両電極間に印加される電圧を上記高周波電圧のみの状態から変更する手段を設けることもできる。

【０００６】

【作用】

本考案によれば、真空ポンプによって真空槽を排気しながら、断続手段によって気体を一時的に供給し、その後に供給を停止することを周期的に繰り返しているので、一定周期で真空槽内の気体は入れ替えられる。そして、真空槽内の一対の電極には、上記の一定周期の間に複数回に渡って断続的に電圧が印加され、プラズマが発生する。即ち、一定周期の間に、複数回断続的にプラズマが発生する。従って、成膜の速度またはエッチング速度を大きくすることができる。また、この一定周期を適当に選択することによって充分に真空槽内の気体を入れ替えることができる。また、電極に印加する電圧を高周波電圧のみの状態から変更することによって、電極に向かう荷電粒子のエネルギー状態を変更することができる。

【０００７】

【実施例】

この実施例は、図１に示すように、真空槽１６を有する。この真空槽１６は、真空ポンプ（図示せず）によって常に排気されている。この真空槽１６の外部には、気体、例えば窒素ガスやシランガスを真空槽１６に供給するための気体供給源１８が設けられている。この気体供給源１８は、供給する気体の圧力や流量を調整可能に構成されている。この気体を真空槽１６内に断続的に供給するため、気体供給源１８と真空槽１６との間には、気体の断続供給手段、例えば開閉バルブ２０が設けられている。この開閉バルブ２０の開閉制御は、例えばマイクロコンピュータによって構成されたパルス制御器２２によって行われる。

【０００８】真空槽１６内には、相対向するように１対の電極２４、２６が間隔を隔てて設けられている。これら電極２４、２６としては、例えば面積が４００ｃｍ²のものが、約１０ｃｍの間隔を隔てて配置されている。電極２４は、高周波電源２８に接続されている。この高周波電源２８には、例えば数百KHz 乃至2.45GHz 、望ましくは13.56 MHz の周波数で、その電力が０乃至50KWのものを使用している。また、電極２４には、フィルター３０を介して直流電源３２も接続されている。この直流電源としては、例えばその電圧が０乃至１KVの間で変化可能で、電力が０乃至１KW、例えば0.5 KWのものが使用されている。なお、フィルター３０は、高周波電源２８の大きな高周波電力が直流電源３２側に大きく漏れるのを防止するために設けられており、その遮断周波数は、高周波電源２８の周波数によっても変化するが、例えば１００KHz とされている。また、電極２６は、直流電源３４に接続されている。この直流電源34は、その電圧が０乃至0.8 KVの間で変化可能で、電力が０乃至１KV、例えば0.8 KWのものが使用されている。

【０００９】高周波電源２８も、開閉バルブ２０と同様にパルス制御器２２によって制御され、その制御は、例えば図３に示すように開閉バルブ２０が開かれて、真空槽１６内に気体が供給された後、開閉バルブ２０が閉じられた時点、即ち真空槽１６内の圧力が最も高くなった時点に同期して、一定時間、例えば150 μ秒間、高周波電圧を印加するように行われる。従って、図３のように１周期内に３回に渡って開閉バルブ２０が開閉されると、高周波電源２８も１周期内に３回に渡って、図２に符号ｂで示すように、最高圧力の時点で電極２４に高周波電圧を印加する。すなわち、１周期に複数回に渡って高周波電圧が印加される。

【００１０】このように構成した断続プラズマ装置は、例えば次のように使用される。即ち、真空槽１６をまず真空ポンプによって１×１０^-4Torrに排気し、真空ポンプをそのまま作動させておく。そして、直流電源３４の電圧を０Ｖとし、即ち電極２６を接地する。また、電極２４は、高周波電源２８のみに接続する。そして、気体供給源１８を1slmの窒素ガスを供給できる状態に調整し、パルス制御器２２によって開閉バルブ２０を開閉して、1slmの窒素ガスを真空槽１６内に断続的に供給することを周期的に行う。そして、上述したように開閉バルブ２０を閉じるのに同期して、150 μ秒間、高周波電圧を印加するのを１周期（０．３秒）内に３回に渡って行うと、安定な断続プラズマが得られた。また、窒素ガスと共にシランガスを２５sccm導入し、電極２４または２６上に被処理物を置くと、プラズマＣＶＤ装置として使用でき、この場合、従来の１周期（０．３秒）に１回150 μ秒間高周波電圧を印加した場合には、成膜速度が０．９μｍ／時であったのが、２．６μｍ／時と約３倍の速度に大きくなった。

【００１１】また、直流電源３４によって電極２６に接地電位に対し−３００Ｖの電圧を印加して、上述した２つの使用例のように使用すると、従来の方法と比較して、電極２６に入射するｎ価の正電荷を持つ粒子は、ｎ×３００ｅＶだけエネルギーが増加し、同じく電極２６に入射するｎ価の負電荷を持つ粒子は、ｎ×３００ｅＶだけエネルギーを減少する。即ち、直流電源３４は、電極２４、２６間に印加される電圧を高周波電圧のみが印加されている状態から変更するように機能して、電極２６に向かう荷電粒子のエネルギー状態を変更する。

【００１２】また、直流電源３２を作動させて、電極２４に印加される高周波電圧に直流電圧を重畳し、例えばその重畳電圧を５００Ｖとすると、電極２４に入射するｎ価の正電荷を持つ粒子はｎ×５００ｅＶだけエネルギーを減少させ、ｎ価の負電荷を持つ粒子はｎ×５００ｅＶだけエネルギーを増加させる。即ち、直流電源３２も電極２４、２６間に印加される電圧を高周波電圧のみが印加されている状態から変更するように機能し、電極２４に向かう荷電粒子のエネルギー状態を変更する。

【００１３】上記の実施例では、高周波電圧の印加を最高圧力の時点で行ったが、これは圧力が高い時点の方がガスの分解効率が高いからであるが、必ずしも最高圧力の時点で行う必要はない。従って、高周波電圧の印加を開閉バルブ２０の閉じられた時点に同期させる必要もない。また、高周波電圧の印加は、１周期のうち３回行ったが、複数回であれば、状況に応じて任意に変更することができる。また、上記の実施例では、電極２４、２６間に印加される電圧を高周波電圧のみから変更するのに、直流電源３２、３４を用いたが、これに代えて交流電源を使用することもできる。

【００１４】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、真空槽内の気体の入れ替えの１周期の間に複数回に渡って高周波電圧を電極間に印加するように構成したので、例えばプラズマＣＶＤ装置や、スパッタリング装置での成膜速度や、プラズマエッチング装置のエッチング速度を速くすることができ、しかも入れ替え周期を短くする必要がないので、分解、消費された気体が真空槽内に残存しにくくなり、処理能力が局所的に低下することもない。しかも、電極間に印加されている電圧を高周波電圧のみが印加されている状態から変更しているので、電極上に配置された被処理物に入射する荷電粒子のエネルギー状態を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるプラズマ断続装置の１実施例の概
略構成を示す図である。

【図２】同実施例における圧力変化状態を示す図であ
る。

【図３】同実施例における開閉バルブと高周波電源の制
御タイミング図である。

【図４】従来の断続プラズマ装置の１実施例の概略構成
を示す図である。

【図５】図４の断続プラズマ装置における圧力変化状態
を示す図である。

【符号の説明】

１６真空槽１８気体供給源２０開閉バルブ（断続手段）２２パルス制御器（制御手段）２４、２６電極２８高周波電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｃ 7353−4Ｍ (72)考案者中曾根正美兵庫県神戸市西区高塚台３丁目１番35号神港精機株式会社内

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】常に真空ポンプによって排気されている
真空槽と、この真空槽内に供給される気体の供給源と、
この供給源と上記真空槽との間に設けられ上記気体を周
期的に断続して上記真空槽内に供給する手段と、上記真
空槽内に設けられた１対の電極と、これら電極間に電圧
を印加する電源と、この電源により上記気体供給の断続
１周期内に複数回断続的に電圧を印加させる制御手段と
を、具備する断続プラズマ装置。
【請求項２】請求項１記載の断続プラズマ装置におい
て、上記両電極間に印加される電圧を上記高周波電圧の
みの状態から変更する手段を設けたことを特徴とする断
続プラズマ装置。