JPH0560648B2 - - Google Patents

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JPH0560648B2
JPH0560648B2 JP60288566A JP28856685A JPH0560648B2 JP H0560648 B2 JPH0560648 B2 JP H0560648B2 JP 60288566 A JP60288566 A JP 60288566A JP 28856685 A JP28856685 A JP 28856685A JP H0560648 B2 JPH0560648 B2 JP H0560648B2
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JP
Japan
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sample
vacuum container
vacuum
voltage
negative
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JP60288566A
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Japanese (ja)
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Inventor
Yoichi Oonishi
Akira Okuda
Hirozo Shima
Shinichi Mizuguchi
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、プラズマCVD(Chemical Vapor
Deposition)法によつて、被加工物である試料の
表面に薄膜を形成するためのプラズマ気相成長装
置並びに、低温プラズマを利用し、試料表面のド
ライエツチング、プラズマ酸化などの表面改質を
行なうためのプラズマ処理装置に関するものであ
る。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention is directed to plasma CVD (Chemical Vapor CVD).
A plasma vapor phase epitaxy device is used to form a thin film on the surface of a sample, which is a workpiece, using the deposition method, and low-temperature plasma is used to perform surface modification such as dry etching and plasma oxidation on the sample surface. The present invention relates to a plasma processing apparatus for

従来の技術 プラズマCVD法は真空容器内に試料を保持し、
形成すべき薄膜の組成元素を含む化合物ガスを供
給しながら、高周波エネルギによつて、前記の化
合物ガスを励起し、試料表面をその低温プラズマ
雰囲気に配置することによつて、試料表面に薄膜
を形成(堆積)する方法である。この方法は低温
プラズマの活性さを利用しているため、室温から
400℃程度の低温で薄膜形成を行なうことができ
るという特徴がある。
Conventional technology The plasma CVD method holds a sample in a vacuum container,
While supplying a compound gas containing the constituent elements of the thin film to be formed, a thin film is formed on the sample surface by exciting the compound gas with high frequency energy and placing the sample surface in the low-temperature plasma atmosphere. This is a method of forming (depositing). This method utilizes the activity of low-temperature plasma, so
It is characterized by the ability to form thin films at temperatures as low as 400°C.

プラズマCVD法による薄膜形成上の課題は、
形成薄膜の膜質および膜厚分布の制御並びにピン
ホールやパーテイクルの付着等の膜欠陥の問題で
ある。また、生産面での課題は堆積速度の向上で
ある。
The challenges in forming thin films using plasma CVD are:
These problems include controlling the quality and thickness distribution of the formed thin film, as well as film defects such as pinholes and particle adhesion. Another issue in terms of production is improving the deposition rate.

従がつて、良質のプラズマCVD膜を均一に試
料表面に形成するためには、薄膜形成時の低温プ
ラズマの分布およびその安定度、試料加熱分布並
びに試料保持温度等のプロセス条件に工夫が必要
である。
Therefore, in order to uniformly form a high-quality plasma CVD film on the sample surface, it is necessary to devise process conditions such as the distribution and stability of the low-temperature plasma during thin film formation, the sample heating distribution, and the sample holding temperature. be.

以下図面を参照しながら、上述した従来のプラ
ズマ気相成長装置の一例について説明する。
An example of the above-mentioned conventional plasma vapor phase growth apparatus will be described below with reference to the drawings.

第10図に従来のプラズマ気相成長装置を示
す。第10図において、1は真空状態の維持が可
能な真空容器、2はプラズマCVD膜が形成され
る試料、3は試料2を保持し、かつ、内部に加熱
用のヒータを有し、試料2を加熱することが可能
な試料台、4は試料台3の内部に搭載されたヒー
タ、5はヒータ4に交流電力を供給するための交
流電源、6は例えば50KHzの高周波電力が供給さ
れ、かつ、試料2と相対する面に直径0.5〜2.0mm
の複数の穴を有し、この穴を通して真空容器1内
へ試料2表面に形成される薄膜の組成元素を含む
化合物ガスを供給する電極、6aは化合物ガスを
真空容器1内に導入するための複数の穴、6bは
電極6に流量制御装置を介して化合物ガスを供給
するための供給口、7は周波数50KHzの高周波電
源、8は真空容器1内の圧力を大気圧以下の真空
度に真空排気するための真空ポンプ、9は真空容
器1と真空ポンプ8の間を気密に接続する真空排
気用のパイプ、10は真空容器1内の圧力を管内
抵抗を可変にし、すなわち真空ポンプ8の有効排
気速度を可変にして制御するバタフライバルブで
ある。
FIG. 10 shows a conventional plasma vapor phase growth apparatus. In FIG. 10, 1 is a vacuum container that can maintain a vacuum state, 2 is a sample on which a plasma CVD film is formed, 3 is a container that holds sample 2, and has a heater inside to heat the sample 2. 4 is a heater mounted inside the sample stage 3; 5 is an AC power source for supplying AC power to the heater 4; 6 is a sample table to which high frequency power of, for example, 50 KHz is supplied, and , 0.5 to 2.0 mm in diameter on the surface facing sample 2
The electrode 6a has a plurality of holes for supplying a compound gas containing the constituent elements of the thin film formed on the surface of the sample 2 into the vacuum vessel 1 through the holes; A plurality of holes, 6b is a supply port for supplying compound gas to the electrode 6 via a flow rate control device, 7 is a high frequency power source with a frequency of 50KHz, and 8 is a vacuum for reducing the pressure inside the vacuum container 1 to a degree of vacuum below atmospheric pressure. A vacuum pump for evacuation; 9 is a pipe for evacuation that airtightly connects the vacuum container 1 and the vacuum pump 8; 10 is a pipe for controlling the pressure inside the vacuum container 1 by varying the internal resistance of the pipe, that is, the effectiveness of the vacuum pump 8; This is a butterfly valve that variably controls the exhaust speed.

以上のように構成されたプラズマ気相成長装置
について、以下その動作について説明する。
The operation of the plasma vapor deposition apparatus configured as described above will be described below.

まず真空容器1内を真空ポンプ8により、50m
Torr以下の真空度まで真空排気した後、試料2
表面に形成すべき薄膜の組成元素を含む化合物ガ
スを穴6aから流量を流量制御装置で制御しなが
ら、真空容器1内に導入する。さらにバタフライ
バルブ10を操作し、薄膜形成条件である圧力す
なわち100〜400mTorrに真空容器1内を制御す
る。また試料2は試料台3によつて300℃程度の
温度に加熱制御する。次に、電極6に周波数50K
Hzの高周波電力を供給することによつて、前記化
合物ガスを励起し、試料2表面をそのプラズマ雰
囲気にさらすことによつて、試料2表面にプラズ
マCVD膜を形成する。
First, the inside of the vacuum container 1 is pumped for 50m using the vacuum pump 8.
After evacuating to a vacuum level below Torr, sample 2
A compound gas containing the constituent elements of the thin film to be formed on the surface is introduced into the vacuum vessel 1 through the hole 6a while controlling the flow rate with a flow rate controller. Furthermore, the butterfly valve 10 is operated to control the inside of the vacuum vessel 1 to a pressure of 100 to 400 mTorr, which is the condition for forming a thin film. Further, the sample 2 is heated and controlled to a temperature of about 300°C by the sample stage 3. Next, apply a frequency of 50K to electrode 6.
By supplying high frequency power of Hz, the compound gas is excited, and the surface of the sample 2 is exposed to the plasma atmosphere, thereby forming a plasma CVD film on the surface of the sample 2.

以下図面を参照しながら他のプラズマ気相成長
装置の従来例について説明する。
Hereinafter, other conventional plasma vapor deposition apparatuses will be described with reference to the drawings.

第11図に他の従来のプラズマ気相成長装置を
示す。第11図において、11は真空容器、12
は試料、13は試料台、14は試料台13の内部
に搭載されたヒータ、15は交流電源、16は高
周波電力が供給される電極、17は高周波電源、
18は真空ポンプ、19は真空排気用のパイプ、
20は真空容器内の圧力を制御するためのバタフ
ライバルブ、21は真空容器11内に薄膜の組成
元素を含む化合物ガスを供給するためのガス供給
装置である。
FIG. 11 shows another conventional plasma vapor phase growth apparatus. In FIG. 11, 11 is a vacuum container, 12
is a sample, 13 is a sample stage, 14 is a heater mounted inside the sample stage 13, 15 is an AC power supply, 16 is an electrode to which high frequency power is supplied, 17 is a high frequency power supply,
18 is a vacuum pump, 19 is a pipe for vacuum evacuation,
20 is a butterfly valve for controlling the pressure inside the vacuum container, and 21 is a gas supply device for supplying a compound gas containing the constituent elements of the thin film into the vacuum container 11.

以上のように構成されたプラズマ気相成長装置
について、以下その動作を説明する。
The operation of the plasma vapor phase growth apparatus configured as described above will be described below.

まず、真空容器11内を真空ポンプ18で所定
の圧力まで真空排気した後、試料12表面に形成
すべき薄膜の組成元素を含む化合物ガスをガス供
給装置21を介して真空容器11内に導入しなが
ら、バタフライバルブ20を操作して、薄膜形成
条件である圧力すなわち100〜400mTorrに真空
容器11内を制御する。また試料12は試料台1
3によつて300℃程度の温度に加熱制御する。次
に、電極16に周波数50KHzの高周波電力を供給
することによつて、前記化合物ガスを励起し、試
料12表面をその低温プラズマ雰囲気にさらすこ
とによつて、試料12表面にプラズマCVD膜を
形成する。
First, the inside of the vacuum container 11 is evacuated to a predetermined pressure using the vacuum pump 18, and then a compound gas containing the constituent elements of the thin film to be formed on the surface of the sample 12 is introduced into the vacuum container 11 via the gas supply device 21. At the same time, the butterfly valve 20 is operated to control the pressure inside the vacuum vessel 11 to a pressure of 100 to 400 mTorr, which is the thin film forming condition. Also, the sample 12 is on the sample stage 1.
3, the heating is controlled to a temperature of about 300°C. Next, by supplying high-frequency power with a frequency of 50 KHz to the electrode 16, the compound gas is excited, and the surface of the sample 12 is exposed to the low-temperature plasma atmosphere, thereby forming a plasma CVD film on the surface of the sample 12. do.

低温プラズマによるエツチングは、近年、半導
体製造プロセスにおいて欠くことのできないもの
となつた。これは通常ドライエツチング法と呼ば
れている。
Etching using low temperature plasma has recently become indispensable in semiconductor manufacturing processes. This is usually called a dry etching method.

ドライエツチング法は、真空容器内に試料を保
持し、ハロゲン原子を含む化合物ガスを導入し、
所定の圧力状態にした後、高周波エネルギによつ
て前記化合物ガスを励起し、試料をその低温プラ
ズマ雰囲気に配置することによつて、試料の表面
をエツチングする方法である。
In the dry etching method, a sample is held in a vacuum container and a compound gas containing halogen atoms is introduced.
This is a method of etching the surface of a sample by creating a predetermined pressure state, exciting the compound gas with high-frequency energy, and placing the sample in the low-temperature plasma atmosphere.

以下、図面を参照しながら上述した従来のドラ
イエツチング装置の一例について説明する。
Hereinafter, an example of the conventional dry etching apparatus mentioned above will be explained with reference to the drawings.

第12図に従来のドライエツチング装置を示
す。第12図において、31は真空状態の維持が
可能な真空容器、32はレジストマスクでパター
ニングされた試料、32aはレジストマスク、3
3はアース接地されており試料32を保持するた
めの試料台、34は10KHzから数10MHzの高周波
電力が供給され、かつ、試料32と相対する面に
直径0.5から2mmの間の複数の穴を有し、この穴
を通して真空容器11内へガスを供給する電極、
34aはガスを真空容器31内に導入するための
複数の穴、34bは電極34に流量制御装置を介
してガスを供給するための供給口、35は高周波
電源、36は真空容器31内の圧力を大気圧以下
の真空度に真空排気するための真空ポンプ、37
は真空容器31と真空ポンプ36との間を気密に
接続する真空排気用のパイプ、38は真空容器3
1内の圧力を管内抵抗を可変にして、すなわち真
空排気系の有効排気速度を制御して、調節するた
めの圧力制御装置である。
FIG. 12 shows a conventional dry etching apparatus. In FIG. 12, 31 is a vacuum container capable of maintaining a vacuum state, 32 is a sample patterned with a resist mask, 32a is a resist mask, 3
3 is a sample stand that is grounded and holds the sample 32; 34 is supplied with high frequency power from 10 KHz to several 10 MHz; and has multiple holes with a diameter of 0.5 to 2 mm on the surface facing the sample 32. an electrode for supplying gas into the vacuum vessel 11 through the hole;
34a is a plurality of holes for introducing gas into the vacuum container 31, 34b is a supply port for supplying gas to the electrode 34 via a flow rate controller, 35 is a high frequency power source, and 36 is a pressure inside the vacuum container 31. Vacuum pump for evacuating to a degree of vacuum below atmospheric pressure, 37
38 is a vacuum exhaust pipe that airtightly connects the vacuum container 31 and the vacuum pump 36; 38 is the vacuum container 3;
This is a pressure control device for adjusting the pressure inside the vacuum pump 1 by varying the resistance inside the pipe, that is, by controlling the effective pumping speed of the vacuum pumping system.

以上のように構成されたドライエツチング装置
について以下その動作を説明する。
The operation of the dry etching apparatus constructed as described above will be explained below.

まず真空容器31内を真空ポンプ36により、
100mTorr以下の真空度まで真空排気した後、真
空容器31内に所望の低温プラズマを発生させる
ため、電極34の複数の穴34dから流量を流量
制御装置で制御して所望のガスを導入する。この
ガスの組成は、例えば、試料32の材質が窒化シ
リコンの場合は四フツ化炭素や六フツ化硫黄を主
成分とするものである。さらに、圧力制御装置3
8を操作しドライエツチング条件である圧力すな
わち100〜500mTorrに真空容器31内を制御す
る。次に電極34に高周波電力を供給することに
よつて、前記導入ガスを励起し試料32表面をそ
の低温プラズマ雰囲気にさらす。この低温プラズ
マ中のイオンもしくはラジカル(励起状態にある
原子または分子)と試料32のレジストマスク3
2aでカバーされていない部分すなわち被加工面
とが接触することによつて所望のドライエツチン
グを施こす。
First, the inside of the vacuum container 31 is pumped by the vacuum pump 36.
After evacuation to a vacuum level of 100 mTorr or less, a desired gas is introduced through the plurality of holes 34d of the electrode 34 by controlling the flow rate with a flow rate control device in order to generate a desired low-temperature plasma in the vacuum vessel 31. For example, when the material of the sample 32 is silicon nitride, the composition of this gas is mainly carbon tetrafluoride or sulfur hexafluoride. Furthermore, the pressure control device 3
8 to control the inside of the vacuum vessel 31 to a pressure of 100 to 500 mTorr, which is the dry etching condition. Next, by supplying high frequency power to the electrode 34, the introduced gas is excited and the surface of the sample 32 is exposed to the low temperature plasma atmosphere. Ions or radicals (atoms or molecules in an excited state) in this low-temperature plasma and the resist mask 3 of the sample 32
Desired dry etching is performed by contacting the portion 2a that is not covered, that is, the surface to be processed.

しかしながら上記のような構成では、下記の問
題点を有していた。すなわち第10図に示したプ
ラズマ気相成長装置の場合には、プラズマCVD
膜を形成する際の圧力、化合物ガスの流量、高周
波電力の電極6への供給量等に起因し、電極6の
穴6a部分で連続又は間欠的なスパークが発生
し、穴6a付近で化合物ガスが集中的に分解し、
穴6a部分に密度の小さいポーラスな膜が多量に
付着する。この膜は電極6との付着力が弱いた
め、試料2表面に形成するプラズマCVD膜に欠
陥を生じさせる。また穴6aの形状、特に6aの
直径を膜の付着により変えていくため、化合物ガ
スの真空容器1内への供給状態を変え、試料2表
面へのプラズマCVD膜の形成条件を変えるため
膜厚方向の膜質が変化し、所望の膜を再現性良く
得ることが困難である。またスパーク発生の際に
は、プラズマが不安定になるため、試料2表面に
形成されるプラズマCVD膜の試料2表面上での
膜質および膜厚バラツキを大幅に悪化する。さら
にスパーク発生の際には計測機器、制御機器に高
周波ノイズがのり、装置の信頼性を悪化させる。
However, the above configuration has the following problems. In other words, in the case of the plasma vapor deposition apparatus shown in FIG.
Due to the pressure when forming the film, the flow rate of the compound gas, the amount of high-frequency power supplied to the electrode 6, etc., continuous or intermittent sparks are generated in the hole 6a of the electrode 6, and the compound gas is generated near the hole 6a. is intensively decomposed,
A large amount of porous film with low density adheres to the hole 6a portion. Since this film has weak adhesion to the electrode 6, it causes defects in the plasma CVD film formed on the surface of the sample 2. In addition, since the shape of the hole 6a, especially the diameter of the hole 6a, is changed by the attachment of the film, the supply condition of the compound gas into the vacuum container 1 is changed, and the conditions for forming the plasma CVD film on the surface of the sample 2 are changed, so that the film thickness is changed. The directional film quality changes, making it difficult to obtain a desired film with good reproducibility. Furthermore, when sparks are generated, the plasma becomes unstable, which significantly worsens the film quality and film thickness variation on the surface of the sample 2 of the plasma CVD film formed on the surface of the sample 2. Furthermore, when a spark occurs, high-frequency noise is added to measuring equipment and control equipment, which deteriorates the reliability of the equipment.

また第11図に示したプラズマ気相成長装置の
場合には、試料22表面へのプラズマCVD膜の
膜厚増加と共に、電極26表面にも膜が堆積し増
加する。そして電極26表面とそれら膜との密着
力並びにそれら膜の材質に起因して、低温プラズ
マ発生の際に電極26表面にスパークが発生す
る。その結果、電極26表面に付着した膜がその
スパークでスパツタリングされ、条件によつては
塊状ではじき飛ばされ、試料22表面に付着し、
試料22表面に形成するプラズマCVD膜に欠陥
を生じさせる。またスパーク発生の際には、プラ
ズマが不安定となるため、プラズマCVD膜の試
料22表面上での膜質および膜厚バラツキを悪化
させると共に、計測器等に高周波ノイズがのると
いう欠点を有していた。
Further, in the case of the plasma vapor deposition apparatus shown in FIG. 11, as the thickness of the plasma CVD film on the surface of the sample 22 increases, the film also accumulates on the surface of the electrode 26 and increases. Sparks are generated on the surface of the electrode 26 when low-temperature plasma is generated due to the adhesion between the surface of the electrode 26 and these films and the material of these films. As a result, the film adhering to the surface of the electrode 26 is sputtered by the sparks, and depending on the conditions, it is blown off in chunks and adheres to the surface of the sample 22.
Defects are caused in the plasma CVD film formed on the surface of the sample 22. In addition, when sparks occur, the plasma becomes unstable, which worsens the film quality and film thickness variations on the surface of the plasma CVD film sample 22, and also has the disadvantage that high-frequency noise is added to measuring instruments, etc. was.

また第12図に示したドライエツチング装置の
場合には、ドライエツチングを施す際の圧力、ガ
スの流量、高周波電力値、ガスの組成等に起因
し、電極34の穴34a部分で連続的もしくは間
欠的にスパークが発生し、穴34a付近でガスが
集中的に分解し、低温プラズマの状態が不均一と
なり、試料32を均一にドライエツチングするこ
とが困難である。また、レジストマスク32aを
スパークは著しく加熱し、レジストマスクに対し
てダメージを与えるため、所望のパターンどおり
に試料32をドライエツチングすることが困難で
ある。さらにスパーク発生の際には、計測機器、
制御機器に高周波ノイズがのり、装置の信頼性を
悪化させる。
Furthermore, in the case of the dry etching apparatus shown in FIG. 12, due to the pressure, gas flow rate, high frequency power value, gas composition, etc. during dry etching, the hole 34a of the electrode 34 may be etched continuously or intermittently. Sparks are generated, the gas is intensively decomposed near the hole 34a, and the state of the low-temperature plasma becomes non-uniform, making it difficult to uniformly dry-etch the sample 32. Furthermore, the sparks significantly heat the resist mask 32a and damage the resist mask, making it difficult to dry-etch the sample 32 in a desired pattern. Furthermore, in the event of a spark, measuring equipment,
High frequency noise is added to control equipment, worsening the reliability of the equipment.

このように従来のプラズマ気相成長装置並びに
ドライエツチング装置では、高周波電力が供給さ
れる電極4及び14及び34近傍にスパータが発
生するという問題点を有していた。
As described above, the conventional plasma vapor phase growth apparatus and dry etching apparatus have a problem in that spatters are generated near the electrodes 4, 14, and 34 to which high frequency power is supplied.

この問題点を解決するための手段として本発明
者らは、高周波電力と共に負の直流電圧を電極4
及び14及び34に同時に供給することによつて
スパークを防止できることを確認し、提案した
(特願昭60−98366号)。
As a means to solve this problem, the present inventors applied high-frequency power and negative DC voltage to the electrodes.
It was confirmed and proposed that sparks can be prevented by simultaneously supplying the same to 14 and 34 (Japanese Patent Application No. 60-98366).

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の本発明者らが提案した方
法では、負の直流電圧の値が不適切であるとスパ
ークの発生を完全に防止することができない点並
びに逆に前記に示したスパーク以外の異常放電が
発生する場合があり、その負の直流電圧の値を決
める目安が明確でなく、圧力、ガス流量、ガス組
成、高周波電力値に応じて、それらのプラズマ発
生条件毎に実験により負の直流電圧を求める必要
があるという問題点を有していた。
Problems to be Solved by the Invention However, in the method proposed by the present inventors, spark generation cannot be completely prevented if the value of the negative DC voltage is inappropriate, and conversely, Abnormal discharges other than the sparks shown in may occur, and there is no clear guideline for determining the value of the negative DC voltage, and the plasma generation conditions for these may vary depending on the pressure, gas flow rate, gas composition, and high-frequency power value. The problem was that it was necessary to determine the negative DC voltage by experiment each time.

本発明は上記問題点に鑑み、高周波電力と共に
電極に供給する負の直流電圧値を容易に決めるこ
とができ、安定な低温プラズマを得ることが可能
なプラズマ処理装置を提供するものである。また
本発明の他の目的は前記負の直流電圧の値を低温
プラズマ発生の際に自動制御できる機構を有した
プラズマ処理装置を提供するものである。
In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a plasma processing apparatus that can easily determine the negative DC voltage value to be supplied to the electrodes together with the high-frequency power, and can obtain stable low-temperature plasma. Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus having a mechanism that can automatically control the value of the negative DC voltage during low-temperature plasma generation.

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、本発明の第1の
発明のプラズマ処理装置は、低温プラズマを発生
させる電極と、電極に整合回路を介して高周波電
力を供給するための高周波電源と、電極に高周波
電力と共に、負の直流電圧をフイルター回路を介
して負荷するための直流電源と、少なくとも直流
電源とフイルター回路との間に配置され、直流電
源とフイルター回路の区間に流れる直流電流を測
定するための電流計とを備えたものである。ま
た、本発明の第2の発明は、直流電流の値に応じ
て負の直流電圧値を自動制御する手段を備えたも
のである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the plasma processing apparatus of the first aspect of the present invention includes an electrode that generates low-temperature plasma, and a high-frequency power that is supplied to the electrode via a matching circuit. a high-frequency power source for loading the electrodes with high-frequency power and a negative DC voltage through a filter circuit; The device is equipped with an ammeter for measuring the direct current flowing through the device. Moreover, the second invention of the present invention is provided with means for automatically controlling the negative DC voltage value according to the value of the DC current.

作 用 本発明の第1の発明は上記した構成によつて、
適切な負の直流電圧を電極に印加することによつ
て低温プラズマ中の電子が高周波電力に入るのを
抑制し、特にガスを供給する電極の穴部分すなわ
ち低温プラズマ中の圧力よりも局部的に圧力の高
い部分への電子の流入を抑制し、その部分での連
続または間欠的なスパークの防止および高周波電
力が供給される電極表面に電子がチヤージし、低
温プラズマ発生中に間欠的にその表面でスパーク
が発生するのを防止するために、電極へ流入する
電子の量を間接的に直流電流測定手段によつてモ
ニタリングし、電子が流入しないような負の直流
電圧値を容易に決めることができる。また本発明
の第2の発明は、上記した構成により、モニタリ
ングした電子の量をフイードバツクし負の直流電
圧を自動制御することが可能となる。
Effect The first invention of the present invention has the above configuration,
By applying an appropriate negative DC voltage to the electrode, electrons in the low-temperature plasma can be suppressed from entering the high-frequency power, and the electrons in the low-temperature plasma can be suppressed from entering the high-frequency power, particularly in the hole area of the electrode that supplies the gas, that is, locally below the pressure in the low-temperature plasma. Suppresses the inflow of electrons into high-pressure areas, prevents continuous or intermittent sparks in those areas, and charges electrons to the electrode surface to which high-frequency power is supplied, causing intermittent sparking on that surface during low-temperature plasma generation. In order to prevent sparks from occurring in the electrodes, it is possible to indirectly monitor the amount of electrons flowing into the electrode using a DC current measuring means, and easily determine a negative DC voltage value that will prevent the flow of electrons. can. Further, according to the second aspect of the present invention, the above-described configuration makes it possible to feed back the amount of monitored electrons and automatically control the negative DC voltage.

実施例 以下本発明の一実施例のプラズマ気相成長装置
について、図面を参照しながら説明する。
Embodiment A plasma vapor phase growth apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の第1の実施例におけるプラ
ズマ気相成長装置の概略断面図を示すものであ
る。
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a plasma vapor phase growth apparatus in a first embodiment of the present invention.

第1図において、41は真空状態の維持が可能
な真空容器、42はプラズマCVD膜が形成され
る被加工物としての試料、43は試料42を保持
し、かつ、内部に加熱装置を有し試料42を加熱
することが可能なアース接地された被加工物保持
手段としての試料台、44は試料台43の内部に
搭載された加熱装置、45は交流電源、46は
50KHzの高周波電力と負の直流電圧が同時に供給
されかつ、試料42と相対する面に直径0.8mmの
多数の穴を有し、これらの穴を通して真空容器4
1内へ試料42表面に形成される薄膜の組成元素
を含む化合物ガスを供給することが可能な材質が
アルミニウムの電極、46aは化合物ガスを真空
容器41内に導入するための複数の穴、46bは
電極45に化合物ガスを供給するための供給口、
47はガス流量制御装置、48は周波数50KHzの
高周波電源、49は真空容器41内の圧力を大気
圧以下の真空度にするための真空排気手段として
の真空ポンプ、50は真空容器41と真空ポンプ
49との間を気密に接続する真空排気用のパイ
プ、51は真空容器41内の圧力を制御するため
の圧力制御装置、52は電極46に負の直流電圧
をフイルター回路を介して供給するための直流電
源、53は高周波電力が直流電源52に入るのを
防止するためのフイルター回路、54はフイルタ
ー回路53と直流電源52との区間に流れる直流
電流を測定するための電流測定手段としての電流
計である。
In FIG. 1, 41 is a vacuum container capable of maintaining a vacuum state, 42 is a sample as a workpiece on which a plasma CVD film is formed, and 43 holds sample 42 and has a heating device inside. A sample stand as a grounded workpiece holding means capable of heating the sample 42, 44 a heating device mounted inside the sample stand 43, 45 an AC power supply, and 46 a
A high frequency power of 50KHz and a negative DC voltage are supplied at the same time, and the surface facing the sample 42 has many holes with a diameter of 0.8 mm, and the vacuum vessel 4 is supplied through these holes.
1, an electrode made of aluminum capable of supplying a compound gas containing the constituent elements of the thin film formed on the surface of the sample 42 into the vacuum vessel 41; 46a, a plurality of holes for introducing the compound gas into the vacuum container 41; 46b; is a supply port for supplying compound gas to the electrode 45;
47 is a gas flow rate control device, 48 is a high frequency power supply with a frequency of 50 KHz, 49 is a vacuum pump as a vacuum evacuation means for reducing the pressure inside the vacuum container 41 to a degree of vacuum below atmospheric pressure, and 50 is the vacuum container 41 and the vacuum pump. 49 is an evacuation pipe for airtight connection; 51 is a pressure control device for controlling the pressure inside the vacuum container 41; and 52 is for supplying negative DC voltage to the electrode 46 via a filter circuit. 53 is a filter circuit for preventing high-frequency power from entering the DC power source 52, and 54 is a current as a current measuring means for measuring the DC current flowing between the filter circuit 53 and the DC power source 52. It is a total.

以上のように構成されたプラズマ気相成長装置
について、以下第1図、第2図、第3図、第4図
を用いてその動作を説明する。
The operation of the plasma vapor phase growth apparatus configured as described above will be described below with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4.

まず、真空容器41内を真空ポンプ49によつ
て、30mTorr以下の真空度まで真空排気した後、
試料42表面に形成すべき薄膜の組成元素を含む
化合物ガス、すなわち、モノシラン(SiH4)、ア
ンモニア(NH3)、窒素(N2)の混合ガスを各々
を各々13SCCM、31SCCM、142SCCMのガス流
量で、ガス流量制御装置47より電極46を介し
て、電極46の穴46aより真空容器41内に導
入し、かつ、真空容器41内の圧力を圧力制御装
置51を操作して、260mTorrに保持する。ま
た、試料42は試料台43によつて300℃の温度
に加熱制御する。次に、電極46に直流電源52
より、−200から−250Vの負の直流電圧を印加し、
この状態で、さらに、周波数50KHzの高周波電力
を0.33W/cm2(100W)を供給することによつて、
試料42を含む空間に低温プラズマを発生させ
る。この時、電流計54の値を確認し、その値が
−0.02mAに近づくように直流電源を操作し、負
の直流電圧値を補正する。我々の実験では、−
280Vに補正した。以上の動作によつて、穴46
aにスパークを発生することなく屈折率1.998±
0.02、膜厚分布±3%以内のシリコンナイトライ
ド膜を形成することができた。また試料42上に
付着する0.3μm以上のパーテイクル数は、スパー
ク発生のものでは10000個/ウエハ以上であつた
のに対し、スパークを防止することによつて200
〜500個/ウエハに大幅に低減することができた。
First, the inside of the vacuum container 41 is evacuated to a vacuum level of 30 mTorr or less by the vacuum pump 49, and then
A compound gas containing the constituent elements of the thin film to be formed on the surface of the sample 42, that is, a mixed gas of monosilane (SiH 4 ), ammonia (NH 3 ), and nitrogen (N 2 ), was mixed at gas flow rates of 13 SCCM, 31 SCCM, and 142 SCCM, respectively. Then, gas is introduced into the vacuum container 41 from the hole 46a of the electrode 46 via the electrode 46 from the gas flow rate control device 47, and the pressure inside the vacuum container 41 is maintained at 260 mTorr by operating the pressure control device 51. . Further, the sample 42 is heated and controlled to a temperature of 300° C. by the sample stage 43. Next, a DC power source 52 is connected to the electrode 46.
Then, apply a negative DC voltage of −200 to −250V,
In this state, by further supplying 0.33W/cm 2 (100W) of high frequency power with a frequency of 50KHz,
A low-temperature plasma is generated in a space containing the sample 42. At this time, the value of the ammeter 54 is checked, and the DC power supply is operated so that the value approaches -0.02 mA, thereby correcting the negative DC voltage value. In our experiments, −
Corrected to 280V. By the above operation, the hole 46
Refractive index 1.998± without sparking in a
0.02, and a silicon nitride film with a film thickness distribution within ±3% could be formed. In addition, the number of particles of 0.3 μm or more adhering to the sample 42 was more than 10,000 per wafer in the case where sparks were generated, but it was 200 by preventing sparks.
We were able to significantly reduce the number of pieces to ~500 pieces/wafer.

第2図及び第3図は、高周波電力値と負の直流
電圧の供給状態によるスパークの発生の有無及び
その時の電流計54に流れる直流電流値を実験で
求めた結果を示すものである。第2図において、
〇印はスパークが発生しなかつた条件を示し、×
印はスパークが起こつた条件であり、( )内の
数値はフイルター回路53と直流電源52との間
に流れた直流電流値である。また第3図におい
て、領域はスパークが発生しなかつた条件を示
し、領域はスパークが発生した条件である。ま
た領域及び第2図△印は、過電流を伴う異常放
電が発生する条件である。第2図、第3図から理
解できるように、安定な放電を得るためには高周
波電力値に依存して負の直流電圧値を決めてやる
必要がある。ここで安定な放電状態における電流
計54の値は、高周波電力値に依存せず−0.01か
ら−0.02mAであつた。従つて、安定な放電状態
を得るための負の直流電圧値は、電流計54の値
が−0.01〜−0.02mAになるように電圧を印加す
れば良く容易にその値を決めることができる。
FIGS. 2 and 3 show experimental results of whether sparks occur depending on the high frequency power value and the supply state of negative DC voltage, and the DC current value flowing through the ammeter 54 at that time. In Figure 2,
〇 indicates conditions under which no spark was generated, ×
The mark indicates the condition under which sparking occurred, and the value in parentheses is the value of the DC current flowing between the filter circuit 53 and the DC power supply 52. Further, in FIG. 3, the regions indicate conditions under which no spark was generated, and the regions indicate conditions under which sparks occurred. Further, the area and the mark △ in FIG. 2 are conditions under which abnormal discharge accompanied by overcurrent occurs. As can be understood from FIGS. 2 and 3, in order to obtain stable discharge, it is necessary to determine the negative DC voltage value depending on the high frequency power value. Here, the value of the ammeter 54 in a stable discharge state was -0.01 to -0.02 mA, independent of the high frequency power value. Therefore, the negative DC voltage value for obtaining a stable discharge state can be easily determined by applying a voltage such that the value of the ammeter 54 is -0.01 to -0.02 mA.

第4図は、膜堆積速度および屈折率と負の直流
電圧値との依存関係を実験した結果を示す。第4
図により、負の直流電圧によつては、プラズマ
CVD膜の形成条件が変化しないことがわかる。
FIG. 4 shows the results of an experiment on the dependence of film deposition rate and refractive index on negative DC voltage values. Fourth
According to the figure, depending on the negative DC voltage, the plasma
It can be seen that the conditions for forming the CVD film do not change.

以上のように、本実施例によれば、真空状態の
維持が可能な真空容器41と、真空ポンプ49
と、パイプ50と、試料台43と、加熱装置44
と、高周波電力が供給され、かつ、試料42と相
対する面に少なくとも1つの穴46aを有しこの
穴46aより真空容器41内へガスを供給するこ
とが可能であり、所定の圧力状態で少なくとも試
料42を含む空間に、低温プラズマを発生させる
電極46と、高周波電源48と、直流電源52
と、フイルター回路53と、直流電流を測定する
ための電流計54とを設けることにより、高周波
電力と共に電極46に同時に供給する負の直流電
圧値を容易に決めることができ、安定な低温プラ
ズマを容易に得ることができる。
As described above, according to this embodiment, the vacuum container 41 that can maintain a vacuum state and the vacuum pump 49
, a pipe 50 , a sample stage 43 , and a heating device 44
The high frequency power is supplied, and the surface facing the sample 42 has at least one hole 46a, through which gas can be supplied into the vacuum container 41, and at least one hole 46a is provided in the surface facing the sample 42. An electrode 46 that generates low-temperature plasma, a high frequency power source 48, and a DC power source 52 are provided in a space containing the sample 42.
By providing a filter circuit 53 and an ammeter 54 for measuring the DC current, it is possible to easily determine the value of the negative DC voltage to be simultaneously supplied to the electrode 46 along with the high-frequency power, and to generate stable low-temperature plasma. can be obtained easily.

以下に本発明の第2の実施例について図面を参
照しながら説明する。
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第5図は本発明の第2の実施例を示すドライエ
ツチング装置の概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a dry etching apparatus showing a second embodiment of the present invention.

第5図において、61は真空状態の維持が可能
な真空容器、62はレジストマスクでパターニン
グされた試料、62aはレジストマスク、62b
は窒化シリコン膜、62cはシリコン基板、63
はアース接地された試料台、64は高周波電力が
供給され、かつ、試料62と相対する面に直径
0.8mmの複数の穴を有し、この穴を通して真空容
器61内へガスを供給する電極、64aはガスを
真空容器61内へ導入するための複数の穴、64
bは電極64に流量制御装置を介してガスを供給
するための供給口、65は周波数50KHzの高周波
電源、66は真空容器61内の圧力を大気圧以下
の真空度に真空排気するための真空ポンプ、67
は真空容器61と真空ポンプ66との間を気密に
接続する真空排気用のパイプ、68は真空容器6
1内の圧力を管内抵抗を可変にして調節するため
の圧力制御装置、69は電極64に負の直流電圧
をフイルター回路を介して供給するための直流電
源、70は高周波成分の電力を直流電源69方向
に通過させないようにするためのフイルター、7
1はフイルター70と直流電源69との区間に流
れる直流電流を測定するための電流計である。
In FIG. 5, 61 is a vacuum container capable of maintaining a vacuum state, 62 is a sample patterned with a resist mask, 62a is a resist mask, and 62b
is a silicon nitride film, 62c is a silicon substrate, 63
64 is a sample stand that is grounded, and 64 is supplied with high-frequency power and has a diameter on the surface facing the sample 62.
An electrode having a plurality of holes of 0.8 mm and supplying gas into the vacuum container 61 through the holes, 64a is a plurality of holes for introducing gas into the vacuum container 61, 64
b is a supply port for supplying gas to the electrode 64 via a flow rate control device, 65 is a high frequency power source with a frequency of 50 KHz, and 66 is a vacuum for evacuating the pressure inside the vacuum container 61 to a degree of vacuum below atmospheric pressure. pump, 67
68 is a vacuum exhaust pipe that airtightly connects the vacuum container 61 and the vacuum pump 66, and 68 is the vacuum container 6.
1 is a pressure control device for adjusting the pressure in the tube by making the resistance inside the pipe variable; 69 is a DC power supply for supplying negative DC voltage to the electrode 64 via a filter circuit; 70 is a DC power supply for supplying power of high frequency components; Filter to prevent passage in 69 directions, 7
Reference numeral 1 denotes an ammeter for measuring the DC current flowing between the filter 70 and the DC power supply 69.

以上のように構成されたドライエツチング装置
について以下第5図、第6図、第7図を用いてそ
の動作を説明する。
The operation of the dry etching apparatus constructed as described above will be explained below with reference to FIGS. 5, 6, and 7.

まず、真空容器61内を真空ポンプ66により
100mTorr以下の真空度まで真空排気した後、六
フツ化硫黄(SF6)ガスをガス流量制御装置を介
し、240SCCMの流量で供給口64bより電極6
4に導入し、電極64の穴64aより真空容器6
1内に導入し、かつ、真空容器61内の圧力を圧
力制御装置68を操作して290mTorrに保持す
る。次に電極64に高周波電力を100W(0.33W/
cm2)および負の直流電圧値−100Vを供給するこ
とによつて、試料62を含む空間に低温プラズマ
を発生させる。この時、電流計71の値を確認
し、その値が−0.02mAから−0.09mAに近づく
ように直流電源69を操作し、負の直流電圧値を
補正する。我々の実験では、−130Vに補正した。
以上の動作によつて、穴64aにスパークを発生
させることなく、また、放電のゆらぎがなく、レ
ジストマスク62aを介して窒化シリコン膜64
bをエツチングすることができた。この時、窒化
シリコン膜のエツチング速度が4000Å/min、エ
ツチングバラツキが±2.1%であり、レジストの
エツチング速度は、約300Å/min(ネガ型レジス
ト)であつた。
First, the inside of the vacuum container 61 is pumped by the vacuum pump 66.
After evacuation to a vacuum level of 100mTorr or less, sulfur hexafluoride (SF 6 ) gas is supplied to the electrode 6 from the supply port 64b at a flow rate of 240SCCM via a gas flow rate controller.
4 and the vacuum container 6 through the hole 64a of the electrode 64.
1, and the pressure inside the vacuum vessel 61 is maintained at 290 mTorr by operating the pressure control device 68. Next, apply high frequency power to the electrode 64 at 100W (0.33W/
cm 2 ) and a negative DC voltage value of −100 V, a low-temperature plasma is generated in the space containing the sample 62. At this time, the value of the ammeter 71 is checked, and the DC power supply 69 is operated so that the value approaches -0.02 mA to -0.09 mA, thereby correcting the negative DC voltage value. In our experiment, it was corrected to -130V.
By the above operation, the silicon nitride film 64 is exposed through the resist mask 62a without generating sparks in the hole 64a and without fluctuation of discharge.
I was able to etch b. At this time, the etching rate of the silicon nitride film was 4000 Å/min, the etching variation was ±2.1%, and the etching rate of the resist was about 300 Å/min (negative resist).

第6図および第7図は、高周波電力値100W
(0.33W/cm2)一定のもとで負の直流電圧値を変
化させた時のスパークの有無及びの時の電流計7
1に流れる直流電流値を実験で求めた結果を示す
ものである。第6図、第7図において、×印及び
領域はスパークまたは放電のゆらぎが発生した
条件を示し、〇印及び領域は、安定な低温プラ
ズマが発生した条件を示す。また、△印及び領域
では、電極64表面上に微小スパーク(異常放
電)が無数発生した条件を示す。従つて、安定な
低温プラズマを発生させるためには、負の直流電
圧値を電流計71の値が−0.02から−0.15mAの
範囲になるように決めてやれば良い。また、エツ
チング速度と負の直流電圧値との依存関係を実験
したが、負の直流電圧によつて、エツチング速度
は変化しなかつた。
Figures 6 and 7 show high frequency power value of 100W.
(0.33W/cm 2 ) Ammeter 7: Whether or not there is a spark when changing the negative DC voltage value under a constant condition.
1 shows the results of experimentally determining the value of the DC current flowing through the circuit. In FIGS. 6 and 7, the x marks and regions indicate conditions under which spark or discharge fluctuations occur, and the open circles and regions indicate conditions under which stable low-temperature plasma occurs. Further, the △ mark and the area indicate conditions in which numerous minute sparks (abnormal discharges) are generated on the surface of the electrode 64. Therefore, in order to generate stable low-temperature plasma, the negative DC voltage value may be determined so that the value of the ammeter 71 is in the range of -0.02 to -0.15 mA. Furthermore, an experiment was conducted to determine the dependence between the etching rate and the negative DC voltage value, but it was found that the etching rate did not change due to the negative DC voltage.

以上のように本実施例によれば、真空状態の維
持が可能な真空容器61と、真空ポンプ66と、
パイプ67と、圧力制御装置68と、試料台63
と、電極64と、高周波電源65と、直流電源6
9と、フイルター70と、電流計71とを設ける
ことにより、高周波電力と共に電極64に同時に
供給する負の直流電圧値を決めることができ、安
定な低温プラズマを容易に得ることができる。
As described above, according to this embodiment, the vacuum container 61 that can maintain a vacuum state, the vacuum pump 66,
Pipe 67, pressure control device 68, and sample stage 63
, an electrode 64 , a high frequency power source 65 , and a DC power source 6
By providing the filter 9, the filter 70, and the ammeter 71, it is possible to determine the negative DC voltage value to be simultaneously supplied to the electrode 64 together with the high-frequency power, and it is possible to easily obtain stable low-temperature plasma.

次に、本発明の第3の実施例について図面を参
照しながら説明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第8図は本発明の第3の実施例を示すプラズマ
気相成長装置の概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a plasma vapor phase growth apparatus showing a third embodiment of the present invention.

第8図において、81は真空容器、82は試
料、83は試料台、84は試料台83の内部に搭
載されたヒータ、85は交流電源、86は高周波
電力及び負の直流電圧が供給される材質がアルミ
ニウムの電極、87は周波数50KHzの高周波電
源、88は真空ポンプ、89は真空排気用のパイ
プ、90は圧力制御装置、91はガス供給装置、
92は負の直流電圧を出力する直流電源、93は
高周波電力成分が直流電源92に侵入するのを防
止するフイルター回路、94はフイルター回路9
3と直流電源92との間に流れる直流電流を検出
するための電流測定手段としてのセンサー、95
はセンサー94で検出した電流値と設定値とを比
較し、設定値に近づくよう直流電源92の出力さ
れる直流電圧値を操作するフイードバツク回路で
ある。
In FIG. 8, 81 is a vacuum container, 82 is a sample, 83 is a sample stage, 84 is a heater mounted inside the sample stage 83, 85 is an AC power supply, and 86 is supplied with high frequency power and negative DC voltage. Electrodes made of aluminum, 87 a high frequency power supply with a frequency of 50 KHz, 88 a vacuum pump, 89 a vacuum exhaust pipe, 90 a pressure control device, 91 a gas supply device,
92 is a DC power supply that outputs a negative DC voltage; 93 is a filter circuit that prevents high frequency power components from entering the DC power supply 92; and 94 is a filter circuit 9.
a sensor 95 as a current measuring means for detecting the DC current flowing between 3 and the DC power supply 92;
is a feedback circuit that compares the current value detected by the sensor 94 with a set value and manipulates the DC voltage value output from the DC power supply 92 so that it approaches the set value.

以上のように構成されたプラズマ気相成長装置
について、以下その動作を説明する。
The operation of the plasma vapor phase growth apparatus configured as described above will be described below.

まず、真空容器81内を真空ポンプ88によつ
て30mTorr以下の真空度まで真空排気した後、
試料82表面に形成すべき薄膜の組成元素を含む
化合物ガス、すなわち、モノシラン(SiH4)、ア
ンモニア(NH3)、窒素(N2)の混合ガスを各各
10SCCM、31SCCM、80SCCMのガス流量でガス
供給装置91より真空容器81内に導入しながら
圧力制御装置90を操作して、真空容器81内の
圧力を300mTorrに保持する。次に、電極86に
直流電源92より、−200から−250Vの負の直流
電圧を印加し、この状態で、さらに、周波数50K
Hzの高周波電力を0.33W/cm2(100W)を供給す
ることによつて試料82を含む空間に低温プラズ
マを発生させる。低温プラズマを発生させると同
時に、センサー94とフイードバツク回路95を
働かせる。この時、フイードバツク回路95の設
定電流値を−0.02mAにセツトすることにより、
自動的に直流電源92の出力電圧が補正され−
280から−320Vの範囲で操作される。以上の動作
によつて、安定な低温プラズマが得られ、屈折率
2000±0.03、膜厚分布±4%以内のシリコンナイ
トライド膜を形成することができた。また試料8
2上に付着する0.3μm以上のパーテイクル数は
200〜500個/ウエハであつた。
First, after evacuating the inside of the vacuum container 81 to a vacuum level of 30 mTorr or less using the vacuum pump 88,
A compound gas containing the constituent elements of the thin film to be formed on the surface of the sample 82, that is, a mixed gas of monosilane (SiH 4 ), ammonia (NH 3 ), and nitrogen (N 2 ), was applied to each sample.
While introducing gas into the vacuum container 81 from the gas supply device 91 at flow rates of 10 SCCM, 31 SCCM, and 80 SCCM, the pressure control device 90 is operated to maintain the pressure inside the vacuum container 81 at 300 mTorr. Next, a negative DC voltage of -200 to -250V is applied to the electrode 86 from the DC power supply 92, and in this state, a voltage of 50K is applied to the electrode 86.
A low temperature plasma is generated in the space containing the sample 82 by supplying Hz high frequency power of 0.33 W/cm 2 (100 W). At the same time as generating low temperature plasma, the sensor 94 and feedback circuit 95 are activated. At this time, by setting the current value of the feedback circuit 95 to -0.02mA,
The output voltage of the DC power supply 92 is automatically corrected.
Operates in the range of 280 to -320V. Through the above operations, stable low-temperature plasma can be obtained, and the refractive index
2000±0.03, and a silicon nitride film with a film thickness distribution within ±4% could be formed. Also sample 8
The number of particles of 0.3μm or more attached to 2 is
200 to 500 pieces/wafer.

第9図は、フイードバツク回路95を用い、負
の直流電圧値を自動制御し適当な直流電圧を負荷
した場合と負の直流電圧を負荷しない場合また
は、不適当な直流電圧を負荷した場合の膜堆積後
のウエハ上に付着するパーテイクル数の比較実験
を行つたものである。パーテイクルの測定は市販
のレーザー表面検査装置を用いて行なつた。第1
0図中矢印Aで示した実験点は、前者(負の直流
電圧を自動制御して膜堆積を行つた場合)を示
し、矢印Bで示した点は後者を示す。ここでパー
テイクル数は0.3μm以上のパーテイクルの総数を
表わしている。
Figure 9 shows the results of the film when the negative DC voltage value is automatically controlled using the feedback circuit 95 and an appropriate DC voltage is applied, when no negative DC voltage is applied, or when an inappropriate DC voltage is applied. An experiment was conducted to compare the number of particles attached to a wafer after deposition. Particle measurements were performed using a commercially available laser surface inspection device. 1st
The experimental point indicated by arrow A in FIG. Here, the number of particles represents the total number of particles of 0.3 μm or more.

以上のように本実施例によれば、センサー94
によつて検出した直流電流値をフイードバツク回
路95によつて直流電源92の出力値を制御する
手段を設けることによつて安定な低温プラズマを
容易に得ることができる。
As described above, according to this embodiment, the sensor 94
By providing a means for controlling the output value of the DC power supply 92 using the feedback circuit 95 based on the DC current value detected by the above, stable low-temperature plasma can be easily obtained.

発明の効果 以上のように本発明の第1の発明は、高周波電
力を供給して低温プラズマを発生させる電極に、
フイルター回路を介して負の直流電圧を負荷する
ための直流電源を設け、さらに前記直流電源と前
記フイルター回路の区間に流れる直流電流を測定
するための電流測定手段を有することにより、所
定の適切な直流電流値を得るための直流電圧値を
容易に決定することができ、スパークを発生する
ことなく安定な低温プラズマを発生させることが
でき、その結果良好なプラズマ処理を行うことが
できるという効果を有する。
Effects of the Invention As described above, the first aspect of the present invention provides an electrode that supplies high-frequency power to generate low-temperature plasma.
By providing a DC power source for loading a negative DC voltage through a filter circuit, and further having a current measuring means for measuring a DC current flowing between the DC power source and the filter circuit, a predetermined appropriate voltage can be applied. The DC voltage value to obtain the DC current value can be easily determined, and stable low-temperature plasma can be generated without generating sparks, resulting in good plasma processing. have

また本発明の第2の発明は、第1の発明の構成
に加えて、電流測定手段によつて測定された電流
の値に応じて直流電圧を制御する直流電圧制御手
段を有することにより、電流測定手段によつてモ
ニタリングした電流値をフイードバツクして直流
電圧値を自動制御することが可能になり、さらに
安定したプラズマを発生させることができるとい
う効果を有する。
In addition to the configuration of the first invention, the second invention of the present invention provides a current It becomes possible to automatically control the DC voltage value by feeding back the current value monitored by the measuring means, and has the effect that more stable plasma can be generated.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例におけるプラズマ気
相成長装置の概略断面図、第2図及び第3図は高
周波電力値と負の直流電圧値によるスパークの発
生の有無およびその時の直流電流値を調べた実験
結果を表わす図、第4図は膜堆積速度および屈折
率と負の直流電圧値との依存関係を調べた実験結
果を表わす図、第5図は本発明の一実施例におけ
るドライエツチング装置の概略断面図、第6図お
よび第7図は直流電圧値によるスパークの発生の
有無およびその時の直流電流値を調べた実験結果
を表わす図、第8図は本発明の一実施例における
プラズマ気相成長装置の概略断面図、第9図は適
切な負の直流電圧を印加した場合と負の直流電圧
を印加しないまたは不適切な負の直流電圧を印加
した場合におけるパーテイクル数を調べた実験結
果を表わす図、第10図および第11図は従来の
プラズマ気相成長装置の概略断面図、第12図は
従来のドライエツチング装置の概略断面図であ
る。 41……真空容器、44……試料台、46……
電極、47……ガス流量制御装置、48……高周
波電源、49……真空ポンプ、51……圧力制御
装置、52……直流電源、53……フイルター回
路、54……電流計、61……真空容器、63…
…試料台、64……電極、65……高周波電源、
66……真空ポンプ、68……圧力制御装置、6
9……直流電源、70……フイルター、71……
電流計、81……真空容器、83……試料台、8
6……電極、87……高周波電源、88……真空
ポンプ、90……圧力制御装置、91……ガス供
給装置、92……直流電源、93……フイルター
回路、94……センサー、95……フイードバツ
ク回路。
Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a plasma vapor phase growth apparatus according to an embodiment of the present invention, and Figs. 2 and 3 show whether or not sparks are generated due to high frequency power values and negative DC voltage values, and the DC current value at that time. FIG. 4 is a diagram showing the experimental results of examining the dependence of film deposition rate and refractive index on negative DC voltage values. FIG. A schematic cross-sectional view of the etching device, FIGS. 6 and 7 are diagrams showing the results of an experiment to investigate the occurrence of sparks depending on the DC voltage value and the DC current value at that time. FIG. Figure 9 is a schematic cross-sectional view of the plasma vapor deposition apparatus, and the number of particles was investigated when an appropriate negative DC voltage was applied, when no negative DC voltage was applied, or when an inappropriate negative DC voltage was applied. 10 and 11 are schematic cross-sectional views of a conventional plasma vapor phase growth apparatus, and FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a conventional dry etching apparatus. 41... Vacuum container, 44... Sample stand, 46...
Electrode, 47...Gas flow control device, 48...High frequency power supply, 49...Vacuum pump, 51...Pressure control device, 52...DC power supply, 53...Filter circuit, 54...Ammeter, 61... Vacuum container, 63...
...sample stage, 64...electrode, 65...high frequency power supply,
66... Vacuum pump, 68... Pressure control device, 6
9...DC power supply, 70...Filter, 71...
Ammeter, 81... Vacuum container, 83... Sample stand, 8
6... Electrode, 87... High frequency power supply, 88... Vacuum pump, 90... Pressure control device, 91... Gas supply device, 92... DC power supply, 93... Filter circuit, 94... Sensor, 95... ...feedback circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 真空状態の維持が可能な真空容器と、真空容
器内を減圧雰囲気にするための真空排気手段と、
真空容器内の圧力を所定の値にするための圧力制
御手段と、真空容器内にガスを導入するためのガ
ス供給手段と、被加工物を保持する被加工物保持
手段と、真空容器内に位置し、高周波電力が供給
され所定の圧力状態で少なくとも被加工物を含む
空間に低温プラズマを発生させる電極と、電極に
整合回路を介して高周波電力を供給するための高
周波電源と、電極に高周波電力と共に、負の直流
電圧をフイルター回路を介して負荷するための直
流電源と、前記直流電源とフイルター回路との間
に配置し、直流電源とフイルター回路の区間に流
れる直流電流を測定するための電流測定手段とか
らなるプラズマ処理装置。 2 真空状態の維持が可能な真空容器と、真空容
器内を減圧雰囲気にするための真空排気手段と、
真空容器内の圧力を所定の値にするための圧力制
御手段と、真空容器内にガスを導入するためのガ
ス供給手段と、被加工物を保持する被加工物保持
手段と、真空容器内に位置し高周波電力が供給さ
れ所定の圧力状態で少なくとも被加工物を含む空
間に低温プラズマを発生させる電極と、電極に整
合回路を介して高周波電力を供給するための高周
波電源と、電極に高周波電力と共に、負の直流電
圧をフイルター回路を介して負荷するための直流
電源と、少なくとも直流電源とフイルター回路と
の間に配置し、直流電源とフイルター回路の区間
に流れる直流電流を測定するための電流測定手段
と、電流測定手段によつて測定された電流の値に
応じて直流電源からの負の直流電圧値を制御する
直流電圧制御手段とからなるプラズマ処理装置。
[Claims] 1. A vacuum container capable of maintaining a vacuum state, a vacuum evacuation means for creating a reduced pressure atmosphere inside the vacuum container,
A pressure control means for bringing the pressure in the vacuum container to a predetermined value, a gas supply means for introducing gas into the vacuum container, a workpiece holding means for holding the workpiece, and a a high-frequency power source for supplying high-frequency power to the electrode via a matching circuit; A DC power source for loading a negative DC voltage along with electric power through a filter circuit, and a DC power source disposed between the DC power source and the filter circuit to measure the DC current flowing in the section between the DC power source and the filter circuit. A plasma processing apparatus comprising current measuring means. 2. A vacuum container capable of maintaining a vacuum state, and evacuation means for creating a reduced pressure atmosphere inside the vacuum container,
A pressure control means for bringing the pressure in the vacuum container to a predetermined value, a gas supply means for introducing gas into the vacuum container, a workpiece holding means for holding the workpiece, and a a high-frequency power source for supplying high-frequency power to the electrode via a matching circuit; In addition, a DC power supply for loading a negative DC voltage through the filter circuit, and a current for measuring the DC current flowing in the section between the DC power supply and the filter circuit, which is arranged at least between the DC power supply and the filter circuit. A plasma processing apparatus comprising a measuring means and a DC voltage control means for controlling a negative DC voltage value from a DC power supply according to the value of the current measured by the current measuring means.
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JPS59172716A (en) * 1983-03-23 1984-09-29 Oki Electric Ind Co Ltd Manufacture of semiconductor
JPS59199038A (en) * 1983-04-26 1984-11-12 Mitsubishi Electric Corp Method for forming insulative thin film

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