JPH06260434A - プラズマｃｖｄ装置 - Google Patents
プラズマｃｖｄ装置Info
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- JPH06260434A JPH06260434A JP7121393A JP7121393A JPH06260434A JP H06260434 A JPH06260434 A JP H06260434A JP 7121393 A JP7121393 A JP 7121393A JP 7121393 A JP7121393 A JP 7121393A JP H06260434 A JPH06260434 A JP H06260434A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板表面および膜表面へのダメージの軽減、
膜の組成比の制御、プラズマの安定性の向上、成膜速度
の向上および基板に付着するパーティクルの抑制を可能
にしたプラズマＣＶＤ装置を提供する。 【構成】 高周波電極８とホルダ兼電極１８との間に、
多数の貫通孔３２と下面に多数のガス噴出孔３４とを有
する中間電極３０を設け、この中間電極３０と高周波電
極８との間に高周波電源２４から高周波電力を供給する
ようにした。また、排気口６をホルダ兼電極１８の裏側
に位置するように設けた。そして、高周波電極８内に、
原料ガスを除く全てのガス４６を導入してそれをガス噴
出孔１０から噴出させ、かつ中間電極３０内に、原料ガ
スまたはそれと希釈ガスとの混合ガス４０を導入してそ
れをガス噴出孔３４から噴出させるようにした。
膜の組成比の制御、プラズマの安定性の向上、成膜速度
の向上および基板に付着するパーティクルの抑制を可能
にしたプラズマＣＶＤ装置を提供する。 【構成】 高周波電極８とホルダ兼電極１８との間に、
多数の貫通孔３２と下面に多数のガス噴出孔３４とを有
する中間電極３０を設け、この中間電極３０と高周波電
極８との間に高周波電源２４から高周波電力を供給する
ようにした。また、排気口６をホルダ兼電極１８の裏側
に位置するように設けた。そして、高周波電極８内に、
原料ガスを除く全てのガス４６を導入してそれをガス噴
出孔１０から噴出させ、かつ中間電極３０内に、原料ガ
スまたはそれと希釈ガスとの混合ガス４０を導入してそ
れをガス噴出孔３４から噴出させるようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば液晶ディスプ
レイの薄膜トランジスタ、太陽電池等の半導体デバイス
の半導体薄膜層や絶縁体薄膜層の形成等に使用されるプ
ラズマＣＶＤ装置に関し、より具体的には、高速成膜、
膜の組成比の制御、パーティクルの抑制、基板へのダメ
ージの軽減等を可能にする手段に関する。
レイの薄膜トランジスタ、太陽電池等の半導体デバイス
の半導体薄膜層や絶縁体薄膜層の形成等に使用されるプ
ラズマＣＶＤ装置に関し、より具体的には、高速成膜、
膜の組成比の制御、パーティクルの抑制、基板へのダメ
ージの軽減等を可能にする手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のプラズマＣＶＤ装置の従来例を
図３に示す。このプラズマＣＶＤ装置は、いわゆる平行
平板型の装置であり、図示しない真空排気装置によって
真空排気される真空容器４内に、高周波電極８とホルダ
兼電極１８とを対向させて収納している。高周波電極８
は絶縁物１２によって真空容器４から絶縁されている。
ホルダ兼電極１８は接地されている。ホルダ兼電極１８
上には、成膜しようとする基板２が載せられる。基板２
は例えばホルダ兼電極１８内のヒータ２０によって加熱
される。
図３に示す。このプラズマＣＶＤ装置は、いわゆる平行
平板型の装置であり、図示しない真空排気装置によって
真空排気される真空容器４内に、高周波電極８とホルダ
兼電極１８とを対向させて収納している。高周波電極８
は絶縁物１２によって真空容器４から絶縁されている。
ホルダ兼電極１８は接地されている。ホルダ兼電極１８
上には、成膜しようとする基板２が載せられる。基板２
は例えばホルダ兼電極１８内のヒータ２０によって加熱
される。
【０００３】高周波電極８は、そこに導入される混合ガ
ス１４を真空容器４内に噴出させる多数のガス噴出孔１
０をその下面に有している。
ス１４を真空容器４内に噴出させる多数のガス噴出孔１
０をその下面に有している。
【０００４】この混合ガス１４には、従来は成膜に用い
る全てのガス、即ち膜を形成する原料となる原料ガス、
この原料ガスと反応させる反応ガスおよびこれらのガス
を希釈する希釈ガスが含まれている。例えば、基板２上
にａ−Ｓiの半導体薄膜層を形成する場合、原料ガスは
ＳiＨ4、希釈ガスはＨ2であり、反応ガスは不要であ
る。基板２上にａ−ＳiＮxやａ−ＳiＯxの絶縁薄膜層を
形成する場合、原料ガスはＳiＨ4、反応ガスはＮ2、Ｎ
Ｈ3あるいはＯ2、希釈ガスはＨ2である。
る全てのガス、即ち膜を形成する原料となる原料ガス、
この原料ガスと反応させる反応ガスおよびこれらのガス
を希釈する希釈ガスが含まれている。例えば、基板２上
にａ−Ｓiの半導体薄膜層を形成する場合、原料ガスは
ＳiＨ4、希釈ガスはＨ2であり、反応ガスは不要であ
る。基板２上にａ−ＳiＮxやａ−ＳiＯxの絶縁薄膜層を
形成する場合、原料ガスはＳiＨ4、反応ガスはＮ2、Ｎ
Ｈ3あるいはＯ2、希釈ガスはＨ2である。
【０００５】高周波電極８とホルダ兼電極１８間には、
マッチングボックス２２を介して高周波電源２４から例
えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給される。
マッチングボックス２２を介して高周波電源２４から例
えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給される。
【０００６】このような装置において、真空容器４内に
上記のような混合ガス１４を導入して真空容器４内を例
えば数百ｍＴｏｒｒ程度にすると共に、高周波電極８に
高周波電源２４から高周波電力を供給すると、高周波電
極８とホルダ兼電極１８間で高周波放電が生じてプラズ
マ２６が発生する。その際、マッチングボックス２２内
には一般的にブロッキングコンデンサが含まれているの
で、そこに電子が溜まり、高周波電極８は負に帯電す
る。すると、プラズマ２６中の正イオンが高周波電極８
に向かって加速されて高周波電極８に衝突し、これによ
って電子が生成されてこの電子がプラズマ２６を持続す
るように働く。
上記のような混合ガス１４を導入して真空容器４内を例
えば数百ｍＴｏｒｒ程度にすると共に、高周波電極８に
高周波電源２４から高周波電力を供給すると、高周波電
極８とホルダ兼電極１８間で高周波放電が生じてプラズ
マ２６が発生する。その際、マッチングボックス２２内
には一般的にブロッキングコンデンサが含まれているの
で、そこに電子が溜まり、高周波電極８は負に帯電す
る。すると、プラズマ２６中の正イオンが高周波電極８
に向かって加速されて高周波電極８に衝突し、これによ
って電子が生成されてこの電子がプラズマ２６を持続す
るように働く。
【０００７】上記のようにして、プラズマ２６によって
混合ガス１４中の原料ガスが励起されて励起活性種が作
られ、化学反応が進み、基板２の表面に所望の膜、例え
ば前述したようなａ−Ｓi、ａ−ＳiＮx、ａ−ＳiＯx等
の膜が形成される。
混合ガス１４中の原料ガスが励起されて励起活性種が作
られ、化学反応が進み、基板２の表面に所望の膜、例え
ば前述したようなａ−Ｓi、ａ−ＳiＮx、ａ−ＳiＯx等
の膜が形成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記プラズ
マＣＶＤ装置においては、次のような問題がある。
マＣＶＤ装置においては、次のような問題がある。
【０００９】 基板２をプラズマ２６が作られるプラ
ズマ発生領域内に設置しているので、基板２の表面また
は基板２上の膜の表面にプラズマ２６によるダメージが
生じる。
ズマ発生領域内に設置しているので、基板２の表面また
は基板２上の膜の表面にプラズマ２６によるダメージが
生じる。
【００１０】 多数の反応種がプラズマ２６中に存在
することになり、その中の特定の反応種を増やすという
反応種の割合の制御が困難であるため、膜の組成比や成
膜速度の制御が困難である。
することになり、その中の特定の反応種を増やすという
反応種の割合の制御が困難であるため、膜の組成比や成
膜速度の制御が困難である。
【００１１】 原料ガスを含めた全てのガスを高周波
電極８とホルダ兼電極１８間でプラズマ状態にしている
ので、高周波電極８にも化学反応によって生成した膜が
堆積し、これが邪魔をして高周波電極８からプラズマ２
６中へ電子が供給されにくくなり、プラズマ２６の維持
や安定性が悪くなる。
電極８とホルダ兼電極１８間でプラズマ状態にしている
ので、高周波電極８にも化学反応によって生成した膜が
堆積し、これが邪魔をして高周波電極８からプラズマ２
６中へ電子が供給されにくくなり、プラズマ２６の維持
や安定性が悪くなる。
【００１２】 高周波電極８付近のプラズマ２６のシ
ース部分にトラップ（捕捉）されていた、気相反応によ
るパーティクルが、高周波電力を切ってプラズマ２６を
消滅させたときにトラップ作用が無くなって、基板２に
向かって拡散して基板２の表面に付着する。
ース部分にトラップ（捕捉）されていた、気相反応によ
るパーティクルが、高周波電力を切ってプラズマ２６を
消滅させたときにトラップ作用が無くなって、基板２に
向かって拡散して基板２の表面に付着する。
【００１３】 高周波電極８とホルダ兼電極１８間の
ほぼ全体でプラズマ２６が作られ、基板表面への成膜に
寄与しない所、即ち基板表面から離れた所でも励起活性
種が作られて化学反応が進むため、基板への効率の良い
成膜、即ち高速成膜が不可能である。
ほぼ全体でプラズマ２６が作られ、基板表面への成膜に
寄与しない所、即ち基板表面から離れた所でも励起活性
種が作られて化学反応が進むため、基板への効率の良い
成膜、即ち高速成膜が不可能である。
【００１４】そこでこの発明は、基板表面および膜表面
へのダメージの軽減、膜の組成比の制御、プラズマの安
定性の向上、成膜速度の向上および基板に付着するパー
ティクルの抑制を可能にしたプラズマＣＶＤ装置を提供
することを主たる目的とする。
へのダメージの軽減、膜の組成比の制御、プラズマの安
定性の向上、成膜速度の向上および基板に付着するパー
ティクルの抑制を可能にしたプラズマＣＶＤ装置を提供
することを主たる目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のプラズマＣＶＤ装置は、内部にガスが導
入されるものであって、上下に貫通している多数の貫通
孔と前記ホルダ兼電極側の面に当該ガスを噴出させる多
数のガス噴出孔とを有する中間電極を、前記高周波電極
とホルダ兼電極との間に、両電極間の空間を仕切るよう
に設け、この中間電極と高周波電極との間に高周波電力
を供給するようにし、しかも前記真空容器内を真空排気
するための排気口を前記ホルダ兼電極の裏側に位置する
ように設け、かつ前記高周波電極内に、膜を形成する原
料となる原料ガスを除く全てのガスを導入してそれを当
該電極のガス噴出孔から噴出させ、かつ前記中間電極内
に、原料ガスまたはそれと希釈ガスとの混合ガスを導入
してそれを当該電極のガス噴出孔から噴出させるように
したことを特徴とする。
め、この発明のプラズマＣＶＤ装置は、内部にガスが導
入されるものであって、上下に貫通している多数の貫通
孔と前記ホルダ兼電極側の面に当該ガスを噴出させる多
数のガス噴出孔とを有する中間電極を、前記高周波電極
とホルダ兼電極との間に、両電極間の空間を仕切るよう
に設け、この中間電極と高周波電極との間に高周波電力
を供給するようにし、しかも前記真空容器内を真空排気
するための排気口を前記ホルダ兼電極の裏側に位置する
ように設け、かつ前記高周波電極内に、膜を形成する原
料となる原料ガスを除く全てのガスを導入してそれを当
該電極のガス噴出孔から噴出させ、かつ前記中間電極内
に、原料ガスまたはそれと希釈ガスとの混合ガスを導入
してそれを当該電極のガス噴出孔から噴出させるように
したことを特徴とする。
【００１６】また、前記中間電極を真空容器から電気的
に絶縁して設け、かつこの中間電極に前記ホルダ兼電極
に対して直流のバイアス電圧を印加する電圧可変のバイ
アス電源を設けても良い。
に絶縁して設け、かつこの中間電極に前記ホルダ兼電極
に対して直流のバイアス電圧を印加する電圧可変のバイ
アス電源を設けても良い。
【００１７】
【作用】上記構成によれば、高周波電極と中間電極との
間は、両電極間に高周波電力が供給されるので、プラズ
マが発生するプラズマ発生領域になり、中間電極とホル
ダ兼電極との間は、両電極間に高周波電力が供給されな
いので、プラズマが発生しないプラズマ非発生領域にな
る。
間は、両電極間に高周波電力が供給されるので、プラズ
マが発生するプラズマ発生領域になり、中間電極とホル
ダ兼電極との間は、両電極間に高周波電力が供給されな
いので、プラズマが発生しないプラズマ非発生領域にな
る。
【００１８】高周波電極のガス噴出孔から噴出させられ
た、原料ガスを除くガスは、上記プラズマ発生領域にお
いてプラズマによって励起され、それによって励起活性
種が作られる。
た、原料ガスを除くガスは、上記プラズマ発生領域にお
いてプラズマによって励起され、それによって励起活性
種が作られる。
【００１９】プラズマ発生領域で生成された励起活性種
は、真空容器の排気口をホルダ兼電極の裏側に位置する
ように設けているので、排気中のガスの流れによって、
中間電極の多数の貫通孔を通して、上記プラズマ非発生
領域へと導かれる。
は、真空容器の排気口をホルダ兼電極の裏側に位置する
ように設けているので、排気中のガスの流れによって、
中間電極の多数の貫通孔を通して、上記プラズマ非発生
領域へと導かれる。
【００２０】このプラズマ非発生領域へは、中間電極の
多数のガス噴出孔から、原料ガスまたはそれと希釈ガス
との混合ガスが供給され、この原料ガスと上記励起活性
種とが基板の表面近傍で化学反応を起こして基板の表面
に膜が形成される。
多数のガス噴出孔から、原料ガスまたはそれと希釈ガス
との混合ガスが供給され、この原料ガスと上記励起活性
種とが基板の表面近傍で化学反応を起こして基板の表面
に膜が形成される。
【００２１】その場合、上記バイアス電源を設けておい
て、中間電極とホルダ兼電極間のバイアス電圧を制御す
ることにより、励起活性種中のイオン種の基板側への引
き込みを制御することができるので、基板の表面近傍に
到達するイオン種とラジカル種との割合を制御すること
ができ、それによって成膜条件を変化させることも可能
である。
て、中間電極とホルダ兼電極間のバイアス電圧を制御す
ることにより、励起活性種中のイオン種の基板側への引
き込みを制御することができるので、基板の表面近傍に
到達するイオン種とラジカル種との割合を制御すること
ができ、それによって成膜条件を変化させることも可能
である。
【００２２】
【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るプラズマ
ＣＶＤ装置を示す断面図である。図２は、図１中の中間
電極の下面を拡大して部分的に示す平面図である。図３
の従来例と同一または相当する部分には同一符号を付
し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明す
る。
ＣＶＤ装置を示す断面図である。図２は、図１中の中間
電極の下面を拡大して部分的に示す平面図である。図３
の従来例と同一または相当する部分には同一符号を付
し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明す
る。
【００２３】この実施例においては、前述した真空容器
４内であって高周波電極８とホルダ兼電極１８との間
に、両電極間の空間を仕切るように、中間電極３０を設
けている。
４内であって高周波電極８とホルダ兼電極１８との間
に、両電極間の空間を仕切るように、中間電極３０を設
けている。
【００２４】この中間電極３０は、内部が空洞になって
いて、何本かの（例えば四方からの４本の）ガス導入管
３６を経由して、真空容器４外から内部にガス４０が導
入される。この中間電極３０の下面、即ちホルダ兼電極
１８側の面には、内部の空洞部につながっていて内部に
導入されたガス４０を噴出させる多数のガス噴出孔３４
が設けられている。またこの中間電極３０には、上下に
貫通している多数の貫通孔３２が設けられている。勿
論、この各貫通孔３２と中間電極３０の内部の空洞部と
は仕切られている。
いて、何本かの（例えば四方からの４本の）ガス導入管
３６を経由して、真空容器４外から内部にガス４０が導
入される。この中間電極３０の下面、即ちホルダ兼電極
１８側の面には、内部の空洞部につながっていて内部に
導入されたガス４０を噴出させる多数のガス噴出孔３４
が設けられている。またこの中間電極３０には、上下に
貫通している多数の貫通孔３２が設けられている。勿
論、この各貫通孔３２と中間電極３０の内部の空洞部と
は仕切られている。
【００２５】この中間電極３０と高周波電極８との間に
は、前述した高周波電源２４からマッチングボックス２
２を経由して高周波電力が供給される。そのため、この
中間電極３０は単に接地しておいても良い。あるいはこ
の実施例のように、ガス導入管３６と真空容器４との間
に絶縁物３８を設けて中間電極３０を真空容器４から電
気的に絶縁しておき、かつ切換スイッチ４１およびバイ
アス電源４２を設けて、切換スイッチ４１の切り換えに
よって、中間電極３０をガス導入管３６を介して接地し
たり、中間電極３０にバイアス電源４２からホルダ兼電
極１８に対して直流のバイアス電圧を印加できるように
しておいても良い。
は、前述した高周波電源２４からマッチングボックス２
２を経由して高周波電力が供給される。そのため、この
中間電極３０は単に接地しておいても良い。あるいはこ
の実施例のように、ガス導入管３６と真空容器４との間
に絶縁物３８を設けて中間電極３０を真空容器４から電
気的に絶縁しておき、かつ切換スイッチ４１およびバイ
アス電源４２を設けて、切換スイッチ４１の切り換えに
よって、中間電極３０をガス導入管３６を介して接地し
たり、中間電極３０にバイアス電源４２からホルダ兼電
極１８に対して直流のバイアス電圧を印加できるように
しておいても良い。
【００２６】このバイアス電源４２は、出力電圧が可変
であり、中間電極３０に対して、正、負あるいは負から
正までの電圧を印加することができる。
であり、中間電極３０に対して、正、負あるいは負から
正までの電圧を印加することができる。
【００２７】真空容器４内を真空排気するための排気口
６は、ホルダ兼電極１８の裏側に位置するように設けて
いる。
６は、ホルダ兼電極１８の裏側に位置するように設けて
いる。
【００２８】またこの実施例では、高周波電極８内に、
基板２を加熱するための環状に巻かれたヒータ４８を、
内側と外側の二重に設けている。５０はそれらのカバー
である。このヒータ４８は、一重でも良いが、二重の方
が基板加熱の均一性が良い。
基板２を加熱するための環状に巻かれたヒータ４８を、
内側と外側の二重に設けている。５０はそれらのカバー
である。このヒータ４８は、一重でも良いが、二重の方
が基板加熱の均一性が良い。
【００２９】またこの実施例では、従来例のようにプラ
ズマによって原料ガスを含む全てのガス中の原子、分子
を活性化する方法を用いずに、原料ガスを除くガスをプ
ラズマによって活性化するようにしている。
ズマによって原料ガスを含む全てのガス中の原子、分子
を活性化する方法を用いずに、原料ガスを除くガスをプ
ラズマによって活性化するようにしている。
【００３０】即ち、高周波電極８内にガス導入管４４を
経由して、膜を形成する原料となる原料ガスを除く全て
のガス（即ち、希釈ガスまたはそれと反応ガスとの混合
ガス）４６を導入して、このガス４６を当該電極の多数
のガス噴出孔１０から、中間電極３０との間の領域に噴
出させるようにしている。また、中間電極３０内にガス
導入管３６を経由して、原料ガスまたはそれと希釈ガス
との混合ガス４０を導入して、このガス４０を当該電極
の多数のガス噴出孔３４から、基板２との間の領域に噴
出させるようにしている。
経由して、膜を形成する原料となる原料ガスを除く全て
のガス（即ち、希釈ガスまたはそれと反応ガスとの混合
ガス）４６を導入して、このガス４６を当該電極の多数
のガス噴出孔１０から、中間電極３０との間の領域に噴
出させるようにしている。また、中間電極３０内にガス
導入管３６を経由して、原料ガスまたはそれと希釈ガス
との混合ガス４０を導入して、このガス４０を当該電極
の多数のガス噴出孔３４から、基板２との間の領域に噴
出させるようにしている。
【００３１】上記構成によれば、高周波電極８と中間電
極３０との間には高周波電源２４から高周波電力が供給
されるので、両電極間でプラズマ２６が生成される。一
方、中間電極３０とホルダ兼電極１８との間には、バイ
アス電源４２からバイアス電圧が供給されることはあっ
ても、高周波電力は供給されないので、両電極間にプラ
ズマは生成されない。即ち、高周波電極８と中間電極３
０との間は、プラズマ２６が発生するプラズマ発生領域
になり、中間電極３０とホルダ兼電極１８との間は、プ
ラズマが発生しないプラズマ非発生領域になる。
極３０との間には高周波電源２４から高周波電力が供給
されるので、両電極間でプラズマ２６が生成される。一
方、中間電極３０とホルダ兼電極１８との間には、バイ
アス電源４２からバイアス電圧が供給されることはあっ
ても、高周波電力は供給されないので、両電極間にプラ
ズマは生成されない。即ち、高周波電極８と中間電極３
０との間は、プラズマ２６が発生するプラズマ発生領域
になり、中間電極３０とホルダ兼電極１８との間は、プ
ラズマが発生しないプラズマ非発生領域になる。
【００３２】高周波電極８のガス噴出孔１０から噴出さ
せられた原料ガスを除くガス４６は、上記プラズマ発生
領域においてプラズマ２６によって励起され、それによ
って励起活性種が作られる。
せられた原料ガスを除くガス４６は、上記プラズマ発生
領域においてプラズマ２６によって励起され、それによ
って励起活性種が作られる。
【００３３】真空容器４の排気口６はホルダ兼電極１８
の裏側に位置するように設けているので、排気中のガス
の流れは真空容器４の底部へ向かうようになり、このガ
スの流れによって、上記プラズマ発生領域で生成された
励起活性種は、図１中に矢印Ａで示すように、中間電極
３０の多数の貫通孔３２を通して、中間電極３０とホル
ダ兼電極１８間の上記プラズマ非発生領域へと導かれ
る。
の裏側に位置するように設けているので、排気中のガス
の流れは真空容器４の底部へ向かうようになり、このガ
スの流れによって、上記プラズマ発生領域で生成された
励起活性種は、図１中に矢印Ａで示すように、中間電極
３０の多数の貫通孔３２を通して、中間電極３０とホル
ダ兼電極１８間の上記プラズマ非発生領域へと導かれ
る。
【００３４】一方、このプラズマ非発生領域へは、中間
電極３０の多数のガス噴出孔３４から、原料ガスまたは
それと希釈ガスとの混合ガス４０が供給され、この原料
ガスと上記励起活性種とが基板２の表面近傍で化学反応
を起こして基板２の表面に膜が形成される。
電極３０の多数のガス噴出孔３４から、原料ガスまたは
それと希釈ガスとの混合ガス４０が供給され、この原料
ガスと上記励起活性種とが基板２の表面近傍で化学反応
を起こして基板２の表面に膜が形成される。
【００３５】このプラズマＣＶＤ装置の特徴を列挙すれ
ば次のとおりである。
ば次のとおりである。
【００３６】 プラズマ２６が作られないプラズマ非
発生領域で基板２に対して成膜を行うので、基板表面お
よび基板２上の膜表面のプラズマによるダメージが軽減
される。
発生領域で基板２に対して成膜を行うので、基板表面お
よび基板２上の膜表面のプラズマによるダメージが軽減
される。
【００３７】 高周波電極８および中間電極３０から
噴出させるガスの流量比を制御することが可能であり、
それによって反応種の割合の制御が可能であり、その結
果、膜の組成比および成膜速度の制御を行うことができ
る。
噴出させるガスの流量比を制御することが可能であり、
それによって反応種の割合の制御が可能であり、その結
果、膜の組成比および成膜速度の制御を行うことができ
る。
【００３８】 高周波電極８と中間電極３０との間に
は原料ガスが供給されないので、高周波電極８の近傍で
化学反応が起こって高周波電極８に膜が堆積することは
なく、従って高周波電極８からプラズマ２６中へ電子が
安定して供給されるので、プラズマ２６の安定性が向上
する。
は原料ガスが供給されないので、高周波電極８の近傍で
化学反応が起こって高周波電極８に膜が堆積することは
なく、従って高周波電極８からプラズマ２６中へ電子が
安定して供給されるので、プラズマ２６の安定性が向上
する。
【００３９】 高周波電極８の近傍に原料ガスが行か
ないので高周波電極８の近傍で気相反応によるパーティ
クルが発生しない。従って、高周波電力を切ってプラズ
マ２６を消滅させたときの基板２へのパーティクルの付
着を大幅に抑えることができる。
ないので高周波電極８の近傍で気相反応によるパーティ
クルが発生しない。従って、高周波電力を切ってプラズ
マ２６を消滅させたときの基板２へのパーティクルの付
着を大幅に抑えることができる。
【００４０】 中間電極３０とホルダ兼電極１８との
間でのみ、即ち基板２の表面近傍でのみ化学反応を起こ
させるので、無駄な所での反応がなく、従って基板２に
対する成膜速度が向上する。
間でのみ、即ち基板２の表面近傍でのみ化学反応を起こ
させるので、無駄な所での反応がなく、従って基板２に
対する成膜速度が向上する。
【００４１】 この実施例のようにバイアス電源４２
を設けておいて、中間電極３０とホルダ兼電極１８間の
バイアス電圧を制御することにより、励起活性種中のイ
オン種の基板２側への引き込みを制御することができ
る。その結果、基板２の表面近傍に到達するイオン種と
ラジカル種との割合を制御することができ、それによっ
て成膜条件を変化させることも可能である。
を設けておいて、中間電極３０とホルダ兼電極１８間の
バイアス電圧を制御することにより、励起活性種中のイ
オン種の基板２側への引き込みを制御することができ
る。その結果、基板２の表面近傍に到達するイオン種と
ラジカル種との割合を制御することができ、それによっ
て成膜条件を変化させることも可能である。
【００４２】 高周波電極８内には原料ガスを流さな
いので、高周波電極８内で化学反応が起こらないから、
この実施例のように高周波電極８内に基板加熱用のヒー
タ４８を内蔵することが可能である。その結果、中間電
極３０を介してではあるけれども、基板２を表面側から
も加熱することが可能になり、より均一な温度分布を得
ることができる。
いので、高周波電極８内で化学反応が起こらないから、
この実施例のように高周波電極８内に基板加熱用のヒー
タ４８を内蔵することが可能である。その結果、中間電
極３０を介してではあるけれども、基板２を表面側から
も加熱することが可能になり、より均一な温度分布を得
ることができる。
【００４３】次にこの発明のより具体的な実施例を説明
する。
する。
【００４４】装置の構成として、高周波電極８と基板２
間の距離を約３００ｍｍ、中間電極３０と基板２間の距
離を約１５ｍｍとした。中間電極３０は、高周波電極８
の寸法（７００ｍｍ×７００ｍｍ）よりもやや大きい寸
法のものとし、その貫通孔３２の開口率は約４０％とし
た。また、中間電極３０のガス噴出孔３４は、基板２上
にガス４０をできるだけ均一に流せるように、中央部の
ものは真下に向け、両外側のものは内向きに設けた。中
間電極３０にガス４０を導入するガス導入管３６は、ガ
スの流量分布および温度分布の均一性を良くするため、
４本の９０度間隔に配置されたものを用いた。
間の距離を約３００ｍｍ、中間電極３０と基板２間の距
離を約１５ｍｍとした。中間電極３０は、高周波電極８
の寸法（７００ｍｍ×７００ｍｍ）よりもやや大きい寸
法のものとし、その貫通孔３２の開口率は約４０％とし
た。また、中間電極３０のガス噴出孔３４は、基板２上
にガス４０をできるだけ均一に流せるように、中央部の
ものは真下に向け、両外側のものは内向きに設けた。中
間電極３０にガス４０を導入するガス導入管３６は、ガ
スの流量分布および温度分布の均一性を良くするため、
４本の９０度間隔に配置されたものを用いた。
【００４５】成膜に際しては、基板２の加熱に、ホルダ
兼電極１８内のヒータ２０と高周波電極８内のヒータ４
８とを用いた。モノシラン（ＳiＨ4）を用いたａ−
Ｓi：Ｈ、ａ−ＳiＯx：Ｈおよびａ−ＳiＮX：Ｈの成膜
において、真空容器４内の圧力（ガス圧）を３００〜９
００ｍＴｏｒｒに設定し、またガスの流量は、原料ガス
のプラズマ発生領域への逆流を防ぐために、高周波電極
８のガス噴出孔１０から噴出するガス４６の流量に対し
て、中間電極３０のガス噴出孔３４から噴出するガス４
０の流量が１／６〜１／３程度になるようにした。
兼電極１８内のヒータ２０と高周波電極８内のヒータ４
８とを用いた。モノシラン（ＳiＨ4）を用いたａ−
Ｓi：Ｈ、ａ−ＳiＯx：Ｈおよびａ−ＳiＮX：Ｈの成膜
において、真空容器４内の圧力（ガス圧）を３００〜９
００ｍＴｏｒｒに設定し、またガスの流量は、原料ガス
のプラズマ発生領域への逆流を防ぐために、高周波電極
８のガス噴出孔１０から噴出するガス４６の流量に対し
て、中間電極３０のガス噴出孔３４から噴出するガス４
０の流量が１／６〜１／３程度になるようにした。
【００４６】このとき用いたガスの種類等を表１に示
し、成膜の結果を図３に示したような従来例の装置と比
較して表２に示す。
し、成膜の結果を図３に示したような従来例の装置と比
較して表２に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】この表２にも示すように、実施例の装置に
よれば、従来例の装置に比べて、成膜速度が約２倍以上
に向上し、基板２に付着するパーティクルの量が約１／
３以下に抑えられている。また、実施例の装置によれ
ば、ガスの流量比を変化させることができるので、膜の
組成比の制御および膜中の水素濃度の制御も容易であ
る。
よれば、従来例の装置に比べて、成膜速度が約２倍以上
に向上し、基板２に付着するパーティクルの量が約１／
３以下に抑えられている。また、実施例の装置によれ
ば、ガスの流量比を変化させることができるので、膜の
組成比の制御および膜中の水素濃度の制御も容易であ
る。
【００５０】
【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。
るので、次のような効果を奏する。
【００５１】 プラズマが作られないプラズマ非発生
領域で基板に対して成膜を行うので、基板表面および基
板上の膜表面のプラズマによるダメージが軽減される。
領域で基板に対して成膜を行うので、基板表面および基
板上の膜表面のプラズマによるダメージが軽減される。
【００５２】 高周波電極および中間電極から噴出さ
せるガスの流量比を制御することが可能であり、それに
よって反応種の割合の制御が可能であり、その結果、膜
の組成比および成膜速度の制御を行うことができる。
せるガスの流量比を制御することが可能であり、それに
よって反応種の割合の制御が可能であり、その結果、膜
の組成比および成膜速度の制御を行うことができる。
【００５３】 高周波電極と中間電極との間には原料
ガスが供給されないので、高周波電極の近傍で化学反応
が起こって高周波電極に膜が堆積することがなく、従っ
て高周波電極からプラズマ中へ電子が安定して供給され
るので、プラズマの安定性が向上する。
ガスが供給されないので、高周波電極の近傍で化学反応
が起こって高周波電極に膜が堆積することがなく、従っ
て高周波電極からプラズマ中へ電子が安定して供給され
るので、プラズマの安定性が向上する。
【００５４】 高周波電極の近傍に原料ガスが行かな
いので高周波電極の近傍で気相反応によるパーティクル
が発生しない。従って、高周波電力を切ってプラズマを
消滅させたときの基板へのパーティクルの付着を大幅に
抑えることができる。
いので高周波電極の近傍で気相反応によるパーティクル
が発生しない。従って、高周波電力を切ってプラズマを
消滅させたときの基板へのパーティクルの付着を大幅に
抑えることができる。
【００５５】 中間電極とホルダ兼電極との間での
み、即ち基板の表面近傍でのみ化学反応を起こさせるの
で、無駄な所での反応がなく、従って基板に対する成膜
速度が向上する。
み、即ち基板の表面近傍でのみ化学反応を起こさせるの
で、無駄な所での反応がなく、従って基板に対する成膜
速度が向上する。
【００５６】 バイアス電源を設けておいて、中間電
極とホルダ兼電極間のバイアス電圧を制御することによ
り、励起活性種中のイオン種の基板側への引き込みを制
御することができる。その結果、基板の表面近傍に到達
するイオン種とラジカル種との割合を制御することがで
き、それによって成膜条件を変化させることも可能であ
る。
極とホルダ兼電極間のバイアス電圧を制御することによ
り、励起活性種中のイオン種の基板側への引き込みを制
御することができる。その結果、基板の表面近傍に到達
するイオン種とラジカル種との割合を制御することがで
き、それによって成膜条件を変化させることも可能であ
る。
【図１】この発明の一実施例に係るプラズマＣＶＤ装置
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】図１中の中間電極の下面を拡大して部分的に示
す平面図である。
す平面図である。
【図３】従来のプラズマＣＶＤ装置の一例を示す概略断
面図である。
面図である。
２ 基板 ４ 真空容器 ６ 排気口 ８ 高周波電極 １０ ガス噴出孔 １８ ホルダ兼電極 ２４ 高周波電源 ２６ プラズマ ３０ 中間電極 ３２ 貫通孔 ３４ ガス噴出孔 ３６ ガス導入管 ４０ ガス ４２ バイアス電源 ４４ ガス導入管 ４６ ガス
Claims (2)
- 【請求項１】 真空排気される真空容器と、この真空容
器内に収納されていて、内部にガスが導入されかつ下面
にそのガスを噴出させる多数のガス噴出孔を有する高周
波電極と、前記真空容器内に高周波電極に対向するよう
に収納されていて、基板を載せるホルダを兼ねるホルダ
兼電極とを備えるプラズマＣＶＤ装置において、内部に
ガスが導入されるものであって、上下に貫通している多
数の貫通孔と前記ホルダ兼電極側の面に当該ガスを噴出
させる多数のガス噴出孔とを有する中間電極を、前記高
周波電極とホルダ兼電極との間に、両電極間の空間を仕
切るように設け、この中間電極と高周波電極との間に高
周波電力を供給するようにし、しかも前記真空容器内を
真空排気するための排気口を前記ホルダ兼電極の裏側に
位置するように設け、かつ前記高周波電極内に、膜を形
成する原料となる原料ガスを除く全てのガスを導入して
それを当該電極のガス噴出孔から噴出させ、かつ前記中
間電極内に、原料ガスまたはそれと希釈ガスとの混合ガ
スを導入してそれを当該電極のガス噴出孔から噴出させ
るようにしたことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。 - 【請求項２】 前記中間電極を真空容器から電気的に絶
縁して設け、かつこの中間電極に前記ホルダ兼電極に対
して直流のバイアス電圧を印加する電圧可変のバイアス
電源を設けた請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5071213A JP2601127B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | プラズマｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5071213A JP2601127B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | プラズマｃｖｄ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06260434A true JPH06260434A (ja) | 1994-09-16 |
| JP2601127B2 JP2601127B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=13454181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5071213A Expired - Fee Related JP2601127B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | プラズマｃｖｄ装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2601127B2 (ja) |
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- 1993-03-04 JP JP5071213A patent/JP2601127B2/ja not_active Expired - Fee Related
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