JPH06318552A - Plasma processing and its apparatus - Google Patents

Plasma processing and its apparatus

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Publication number
JPH06318552A
JPH06318552A JP10790993A JP10790993A JPH06318552A JP H06318552 A JPH06318552 A JP H06318552A JP 10790993 A JP10790993 A JP 10790993A JP 10790993 A JP10790993 A JP 10790993A JP H06318552 A JPH06318552 A JP H06318552A
Authority
JP
Japan
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power
plasma
discharge power
application
discharge
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10790993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Maeda
博司 前田
Takahiro Nakahigashi
孝浩 中東
So Kuwabara
創 桑原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
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Publication of JPH06318552A publication Critical patent/JPH06318552A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a method of processing plasma and an apparatus which can process plasma while controlling the generation of particles which cause various problems. CONSTITUTION:A plasma processing gas is introduced into a vacuum vessel 1 and the gas is made into plasma by impressing discharge electric power under the preset vacuum condition. In a plasma processing method and its apparatus for performing an intended processing on the surface of a substrate S1 to be processed under plasma, electric power to be turned on at the starting time of impressing discharge electric power is set as the discharge electric power lower than that required for performing the intended processing. After the low discharge electric power is impressed for a fixed period of time, it is gradually converted to impressing the required discharge electric power.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタ、半導
体利用の各種センサのような半導体を利用したデバイス
や太陽電池その他を製造するにあたり、基板上に成膜し
たり、配線パターン等を得るために、形成した膜を所定
パターンに従ってエッチングしたりするプラズマCV
D、プラズマエッチングのようなプラズマ処理方法及び
それを実施する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is for producing a film on a substrate, obtaining a wiring pattern, etc. when manufacturing a device using a semiconductor such as a thin film transistor and various sensors using a semiconductor, a solar cell and the like. Plasma CV for etching the formed film according to a predetermined pattern
D, a plasma processing method such as plasma etching, and an apparatus for performing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマCVD装置は各種タイプのもの
が知られている。その代表例として、図6に示す平行平
板型のプラズマCVD装置について説明すると、この装
置は真空容器1を有し、その中に被成膜基板S1を設置
する基板ホルダを兼ねる電極2及びこの電極に対向する
電極3が設けられている。
2. Description of the Related Art Various types of plasma CVD apparatus are known. As a typical example thereof, a parallel plate type plasma CVD apparatus shown in FIG. 6 will be described. This apparatus has a vacuum container 1 in which an electrode 2 also serving as a substrate holder for setting a film formation substrate S1 and this electrode are provided. Is provided with an electrode 3 facing to.

【0003】電極2は、通常、接地電極とされ、また、
この上に設置される基板S1を成膜温度に加熱するヒー
タ21を付設してある。なお、輻射熱で基板S1を加熱
するときは、ヒータ21は電極2から分離される。電極
3は、電極2との間に導入される成膜用ガスに高周波電
力や直流電力を印加してプラズマ化させるための電力印
加電極で、図示の例ではマッチングボックス31を介し
て高周波電源32を接続してある。
The electrode 2 is usually a ground electrode, and
A heater 21 for heating the substrate S1 placed thereon to a film forming temperature is additionally provided. The heater 21 is separated from the electrode 2 when the substrate S1 is heated by radiant heat. The electrode 3 is a power application electrode for applying high-frequency power or direct-current power to the film-forming gas introduced between the electrode 3 and plasma, and in the illustrated example, a high-frequency power source 32 via a matching box 31. Are connected.

【0004】また、図示の例では、電極3は、電極の一
部を構成するガスノズル34の開口部に多孔電極板33
を設けたもので、電極板33には、直径0.5mm程度
のガス供給孔を多数形成してあり、ガスノズル34から
供給されるガスが各孔から両電極間に全体的に放出され
るようにしてある。このような構成は広面積基板上に成
膜するのに適している。
In the illustrated example, the electrode 3 has a porous electrode plate 33 in the opening of a gas nozzle 34 which constitutes a part of the electrode.
The electrode plate 33 is provided with a large number of gas supply holes each having a diameter of about 0.5 mm so that the gas supplied from the gas nozzle 34 is entirely discharged from each hole between both electrodes. I am doing it. Such a configuration is suitable for forming a film on a large area substrate.

【0005】真空容器1には、さらに、開閉弁51を介
して排気ポンプ52を配管接続してあるとともに、前記
ガスノズル34にはガス供給部4を配管接続してある。
ガス供給部4には、1又は2以上のマスフローコントロ
ーラ421、422・・・・及び開閉弁431、432
・・・・を介して、所定量の成膜用ガスを供給するガス
源441、442・・・・が含まれている。
An exhaust pump 52 is connected to the vacuum container 1 through an opening / closing valve 51, and a gas supply unit 4 is connected to the gas nozzle 34.
The gas supply unit 4 includes one or more mass flow controllers 421, 422, ... And open / close valves 431, 432.
The gas sources 441, 442, ... Supplying a predetermined amount of film forming gas via.

【0006】この平行平板型プラズマCVD装置による
と、成膜対象基板S1が真空容器1内の電極2上に設置
され、該容器1内が弁51の開成と排気ポンプ52の運
転にて所定成膜真空度に維持され、ガス供給部4からノ
ズル34及び電極板33のガス供給孔を介して成膜用ガ
スが導入される。また、高周波電極3に電源32から高
周波電圧が印加され、それによって導入されたガスがプ
ラズマ化され、このプラズマの下で基板S1表面に所望
の膜が形成される。
According to this parallel plate type plasma CVD apparatus, the film formation target substrate S1 is placed on the electrode 2 in the vacuum container 1, and the inside of the container 1 is formed at a predetermined temperature by opening the valve 51 and operating the exhaust pump 52. The film vacuum is maintained, and the film forming gas is introduced from the gas supply unit 4 through the nozzle 34 and the gas supply holes of the electrode plate 33. A high-frequency voltage is applied to the high-frequency electrode 3 from the power source 32, and the gas introduced thereby is turned into plasma, and a desired film is formed on the surface of the substrate S1 under this plasma.

【0007】また、プラズマエッチング装置も各種タイ
プのものが知られている。その代表例として図7に示す
平行平板型のエッチング装置について説明すると、この
装置も真空容器10を備え、その中には、エッチング対
象膜を形成した基板S2を設置する基板ホルダを兼ねる
電極20及び電極20に対向配置された電極30を備え
ている。
Various types of plasma etching apparatuses are also known. As a representative example, a parallel plate type etching apparatus shown in FIG. 7 will be described. This apparatus also includes a vacuum container 10, in which an electrode 20 also serving as a substrate holder for setting a substrate S2 on which an etching target film is formed and an electrode 20 and The electrode 30 is provided so as to face the electrode 20.

【0008】電極20は、電極30との間に導入される
エッチング用ガスに高周波電力や直流電力を印加してプ
ラズマ化させるための電力印加電極として使用され、図
示の例ではマッチングボックス201を介して高周波電
源202に接続されている。電極30は接地電極であ
り、電極の一部を構成するガスノズル301の開口部に
多孔電極板302を設けたもので、電極板302には直
径0.5mm程度のガス供給孔を多数形成してあり、ガ
スノズル301から供給されるガスが該孔から両電極間
に全体的に放出されるようになっている。
The electrode 20 is used as a power application electrode for applying high frequency power or direct current power to the etching gas introduced between the electrode 20 and the electrode to generate plasma, and in the illustrated example, a matching box 201 is used. Connected to the high frequency power source 202. The electrode 30 is a ground electrode, and a porous electrode plate 302 is provided at the opening of a gas nozzle 301 that constitutes a part of the electrode. The electrode plate 302 has a large number of gas supply holes with a diameter of about 0.5 mm. Thus, the gas supplied from the gas nozzle 301 is wholly discharged from the hole between the electrodes.

【0009】真空容器10には、さらに、開閉弁71を
介して排気ポンプ72を配管接続してあるとともに、前
記ガスノズル301にはガス供給部6を配管接続してあ
る。ガス供給部6には、1又は2以上のマスフローコン
トローラ621、622・・・・及び開閉弁631、6
32・・・・を介して所要量のエッチング用ガスを供給
するガス源641、642・・・・が含まれている。
An exhaust pump 72 is connected to the vacuum container 10 via an opening / closing valve 71, and a gas supply unit 6 is connected to the gas nozzle 301. The gas supply unit 6 includes one or more mass flow controllers 621, 622, ... And on-off valves 631, 6
The gas sources 641, 642, ... Supplying a required amount of etching gas via 32.

【0010】このエッチング装置によると、エッチング
対象基板S2が容器10内の高周波電極20上に設置さ
れ、該容器10内が弁71の開成と排気ポンプ72の運
転にて所定エッチング真空度に維持され、ガス供給部6
からエッチング用ガスがノズル301及び電極板302
のガス供給孔を介して導入される。また、電極20に高
周波電源202から高周波電圧が印加され、それによっ
て導入されたガスがプラズマ化され、このプラズマの下
に基板S2上の膜がエッチングされる。なお、電極20
は、必要に応じ、水冷装置200等で冷却されることも
ある。
According to this etching apparatus, the substrate S2 to be etched is placed on the high frequency electrode 20 in the container 10, and the inside of the container 10 is maintained at a predetermined etching vacuum degree by opening the valve 71 and operating the exhaust pump 72. , Gas supply unit 6
Etching gas from the nozzle 301 and the electrode plate 302
Is introduced through the gas supply hole of Further, a high-frequency voltage is applied to the electrode 20 from a high-frequency power source 202, the gas introduced thereby is turned into plasma, and the film on the substrate S2 is etched under this plasma. The electrode 20
May be cooled by the water cooling device 200 or the like, if necessary.

【0011】このような従来のプラズマ処理方法及び装
置では、プラズマ生成に必要な電力を放電空間内に直ち
に投入する。図8は、そのような電力印加の例を示すグ
ラフで、グラフ上のライン81は放電開始時に投入され
た電力、ライン82は放電空間内のプラズマに供給され
る電力の様子を示している。放電開始時に投入された電
力は、反射電力のため効率よくプラズマに供給されな
い。そこで、マッチングボックス31(又は201)に
よりマッチング調整を行い、プラズマに効率よく電力を
与えている。
In such a conventional plasma processing method and apparatus, the electric power required for plasma generation is immediately supplied to the discharge space. FIG. 8 is a graph showing an example of such power application, in which a line 81 on the graph shows the power supplied at the start of discharge, and a line 82 shows the power supplied to the plasma in the discharge space. The electric power input at the start of discharge is not efficiently supplied to the plasma due to the reflected electric power. Therefore, matching adjustment is performed by the matching box 31 (or 201) to efficiently apply electric power to the plasma.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来プラズマCVDでは、プラズマ中の気相反応に
より発生するパーティクルが基板表面に形成される膜に
付着したり、その中に混入したりして膜質を悪化させる
という問題があり、また、発生したパーティクルが真空
容器内各部に付着してそれを汚染するという問題があ
る。真空容器内各部に付着するパーティクルについて
は、これがやがて剥落して、処理対象基板に付着する恐
れがあるので、除去清掃しなければならず、手間を要す
る。
However, in such conventional plasma CVD, particles generated by a gas phase reaction in plasma adhere to the film formed on the surface of the substrate or are mixed in the film. There is a problem that the film quality is deteriorated, and the generated particles adhere to various parts inside the vacuum container and contaminate it. The particles adhering to the respective parts in the vacuum container may be peeled off and adhere to the substrate to be processed, so that they have to be removed and cleaned, which is troublesome.

【0013】また、プラズマエッチングにおいても、同
様に気相反応によりパーティクルが形成され、これが被
エッチング面に付着したり、真空容器内各部に付着する
等の問題がある。例えば、エッチングにより配線パター
ンを形成する場合において、かかるパーティクルはパタ
ーンニングの精度の悪化をもたらし、細線形成において
は断線を招くことがある。
Also in the plasma etching, there is a problem that particles are similarly formed by the gas phase reaction and adhere to the surface to be etched or to each part in the vacuum container. For example, when a wiring pattern is formed by etching, such particles may deteriorate the accuracy of patterning, and may cause disconnection in forming a fine line.

【0014】そこで本発明は、真空容器内にプラズマ処
理用ガスを導入し、該ガスを所定真空状態下で放電電力
印加によりプラズマ化させ、該プラズマの下で処理対象
基体表面に目的とする処理を行うプラズマ処理方法及び
装置であって、各種の問題を引き起こす原因となるパー
ティクルの発生を抑制しつつプラズマ処理を行うことが
できるプラズマ処理方法及び装置を提供することを課題
とする。
Therefore, according to the present invention, a plasma processing gas is introduced into a vacuum container, and the gas is turned into plasma by applying discharge power under a predetermined vacuum state. It is an object of the present invention to provide a plasma processing method and apparatus for performing plasma processing, which is capable of performing plasma processing while suppressing generation of particles that cause various problems.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決するため研究を重ねたところ、プラズマを生成するた
めに高電圧を印加開始すると、その電力の多くがパーテ
ィクル発生に費やされ、放電開始時に多量のパーティク
ルが発生し成長すること、このパーティクルは、放電開
始時の印加電圧が大きく、反射電力が大きいほど多量に
発生することを見出した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted extensive research to solve the above-mentioned problems. As a result, when a high voltage is applied to generate plasma, most of the power is consumed for particle generation. It was found that a large amount of particles are generated and grow at the start of discharge, and that a large amount of these particles are generated as the applied voltage at the start of discharge is large and the reflected power is large.

【0016】本発明はこの研究に基づくもので、前記課
題を解決するために、真空容器内にプラズマ処理用ガス
を導入し、該ガスを所定真空状態下で放電電力印加によ
りプラズマ化させ、該プラズマの下で処理対象基体表面
に目的とする処理を行うプラズマ処理方法において、前
記放電電力印加開始時に投入する電力を、前記目的とす
る処理に要求される放電電力より低い放電電力とし、該
低放電電力を一定時間印加したのち、次第に前記要求さ
れる放電電力印加へ切り換えていくことを特徴とするプ
ラズマ処理方法を提供するものである。
The present invention is based on this research, and in order to solve the above-mentioned problems, a plasma processing gas is introduced into a vacuum container, and the gas is turned into plasma by applying discharge power under a predetermined vacuum state. In a plasma processing method of performing an intended treatment on a surface of a substrate to be treated under plasma, the electric power applied at the start of applying the electric discharge power is set to a discharge power lower than a discharge electric power required for the intended treatment, It is intended to provide a plasma processing method characterized in that after the discharge power is applied for a certain period of time, the required discharge power application is gradually switched.

【0017】前記印加電力切り換え方法としては、前記
最初の低放電電力印加後、該低電力印加に連続して次第
に要求される放電電力へ切り換えていく方法が考えられ
る。また、前記放電電力印加を前記要求される放電電力
印加へ次第に切り換えるに当たり、前記最初の低放電電
力印加後、一定時間電力印加を停止したのち、再び放電
電力印加を開始して、該電力を前記要求される放電電力
へ次第に切り換えていくことも考えられる。
As a method for switching the applied power, there may be considered a method in which after the initial application of the low discharge power, the discharge power required for the low power application is gradually and continuously switched. Further, when gradually changing the discharge power application to the required discharge power application, after the first low discharge power application, the power application is stopped for a certain period of time, and then the discharge power application is restarted to change the power to the above It is possible to gradually switch to the required discharge power.

【0018】さらに、パーティクルの発生を一層抑制す
るために、前記最初及びその後の投入電力にパルス変調
を加えることも考えられる。いずれにしても印加電力の
増加に当たってはマッチングが大幅にずれないような電
力投入レートを保つようにすることが望ましい。何故な
ら、本発明者の研究によると、マッチングのズレ調整時
に印加電圧が変化することによってもパーティクルが発
生し易いからである。
Further, in order to further suppress the generation of particles, it may be considered to apply pulse modulation to the applied electric power at the beginning and after that. In any case, it is desirable to maintain the power input rate so that the matching does not largely shift when the applied power increases. This is because, according to the research by the present inventor, particles are likely to be generated even when the applied voltage changes at the time of adjusting the deviation of matching.

【0019】また、前記課題を解決する本発明のプラズ
マ処理装置は、真空容器内にプラズマ処理用ガスを導入
し、該ガスを所定真空状態下で電力印加手段による放電
電力印加によりプラズマ化させ、該プラズマの下で処理
対象基体表面に目的とする処理を行うプラズマ処理装置
であって、前記電力印加手段が、前記目的とする処理に
要求される放電電力より低い放電電力にて電力印加を開
始し、その後次第に前記要求される放電電力へ切り換え
ていく手段、及び前記切り換え手段により切り換えられ
る各印加電力の投入タイミングを制御する手段を含むこ
とを特徴とする。
Further, in the plasma processing apparatus of the present invention for solving the above-mentioned problems, a plasma processing gas is introduced into a vacuum container, and the gas is turned into plasma by applying discharge power by a power applying means under a predetermined vacuum state, A plasma processing apparatus for performing a target process on a surface of a substrate to be processed under the plasma, wherein the power applying means starts applying power with a discharge power lower than a discharge power required for the target process. However, it is characterized in that it further comprises means for gradually switching to the required discharge power, and means for controlling the input timing of each applied power switched by the switching means.

【0020】この装置においても、前記電力印加手段
に、印加電力にパルス変調を加えるための手段を含めて
もよい。
Also in this apparatus, the power applying means may include means for applying pulse modulation to the applied power.

【0021】[0021]

【作用】本発明のプラズマ処理方法及び装置によると、
放電空間に印加される放電電力は、電力印加開始時に
は、目的とする処理に要求される放電電力より低い放電
電力とされ、該低放電電力を一定時間印加したのち、次
第に要求される放電電力印加へ切り換えられ、この電力
印加パターンにより、プラズマ中の気相反応により発生
するパーティクルが低減する。
According to the plasma processing method and apparatus of the present invention,
The discharge power applied to the discharge space is lower than the discharge power required for the target process at the start of power application, and after the low discharge power is applied for a certain period of time, the discharge power is gradually applied. And the particles generated by the gas phase reaction in the plasma are reduced by this power application pattern.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。その代表例として、図1に示す平行平板型のプラ
ズマCVD装置及び該装置による成膜方法について説明
する。該プラズマCVD装置は、図6に示す従来例の高
周波電源32の代わりにRFアンプ35及びファンクシ
ョンジェネレータ(任意波形発生器)36が設けられ、
これらがマッチングボックス31に接続されたものであ
る。任意波形発生器36で形成した波形はアンプ35で
増幅され、マッチングボックス31を介して電極3に供
給される。高周波電力印加のオン、オフ及びオン時間、
オフ時間の設定、制御、並びに投入電力の大きさの制御
は任意波形発生器36で行える。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As a typical example thereof, a parallel plate type plasma CVD apparatus shown in FIG. 1 and a film forming method by the apparatus will be described. The plasma CVD apparatus is provided with an RF amplifier 35 and a function generator (arbitrary waveform generator) 36 in place of the conventional high frequency power source 32 shown in FIG.
These are connected to the matching box 31. The waveform formed by the arbitrary waveform generator 36 is amplified by the amplifier 35 and supplied to the electrode 3 via the matching box 31. ON, OFF and ON time of high frequency power application,
The arbitrary waveform generator 36 can set and control the off-time and control the magnitude of the applied power.

【0023】その他の構成は図6の従来装置と同様であ
る。この平行平板型プラズマCVD装置によると、成膜
対象基板S1が真空容器1内の電極2のサセプタ22上
に設置され、該容器1内が弁51の開成と排気ポンプ5
2の運転にて所定成膜真空度に維持され、ガス供給部4
からノズル34及び電極板33のガス供給孔を介して成
膜ガスが導入される。また、高周波電極3にファンクシ
ョンジェネレータ36で形成した波形がアンプ35で増
幅されて印加され、それによって導入されたガスがプラ
ズマ化され、このプラズマの下で基板S1表面に所望の
膜が形成される。
The other structure is the same as that of the conventional device shown in FIG. According to this parallel plate type plasma CVD apparatus, the film formation target substrate S1 is installed on the susceptor 22 of the electrode 2 in the vacuum container 1, and the inside of the container 1 is the opening of the valve 51 and the exhaust pump 5.
The predetermined film forming vacuum degree is maintained by the operation 2 and the gas supply unit 4
The film-forming gas is introduced from the nozzle 34 through the gas supply holes of the electrode plate 33. Further, the waveform formed by the function generator 36 is amplified and applied to the high-frequency electrode 3 by the amplifier 35, and the gas introduced thereby is turned into plasma, and a desired film is formed on the surface of the substrate S1 under this plasma. .

【0024】但し、この実施例では、電極3への高周波
電力印加にあたり、当初、換言すれば電力印加開始にあ
たって、先ず、望ましくはプラズマ生成に必要最低限の
放電開始電圧を印加し、そのあと、次第に成膜に要求さ
れる放電電力へ増加させる。これによって、当初から成
膜に要求される放電電力を印加すれば電力の多くがパー
ティクル発生、成長に費やされ、多量のパーティクルが
生成するという事態を避けることができる。
However, in this embodiment, when applying high-frequency power to the electrode 3, initially, in other words, at the start of power application, first, desirably, the minimum discharge start voltage required for plasma generation is applied, and then, The discharge power required for film formation is gradually increased. This makes it possible to avoid a situation in which a large amount of power is spent for particle generation and growth and a large amount of particles are generated if the discharge power required for film formation is applied from the beginning.

【0025】電力印加パターンとしては、図2から図5
の各図に示すパターンを例示できる。いずれにしても、
印加電力増加はマッチングが大きくずれないものとし、
且つ、プラズマの安定性が大きく損なわれないものと
し、この点でもパーティクルの発生を抑制する。図2に
示す電力印加パターンによると、最初の放電開始低電力
印加後、該低電力印加に連続して次第に要求される放電
電力へ切り換える。
Power application patterns are shown in FIGS.
The patterns shown in the respective figures can be exemplified. In any case,
Matching does not change significantly when the applied power increases,
Moreover, it is assumed that the stability of plasma is not significantly impaired, and also in this respect, the generation of particles is suppressed. According to the power application pattern shown in FIG. 2, after the first discharge start low power application, the discharge power is gradually switched to the required discharge power in succession to the low power application.

【0026】図3パターンでは、放電開始低電力印加
後、一定時間電力印加を停止したのち再び放電電力印加
を開始して該電力を要求される放電電力へ次第に切り換
える。これは最初の放電により放電空間内の性質を変化
させ、次の電力を投入するときに生じる放電空間内の誘
電率の変化を緩和することにより、マッチングのズレを
少なくすることになるからである。このパターンでは図
2のパターンによるときより、パーティクルの発生をさ
らに抑制できる。
In the pattern shown in FIG. 3, after the application of the low power for starting the discharge, the application of the power is stopped for a certain period of time, and then the application of the discharge power is restarted to gradually switch the power to the required discharge power. This is because the property of the discharge space is changed by the first discharge, and the change of the dielectric constant in the discharge space caused when the next electric power is applied is alleviated to reduce the matching deviation. . With this pattern, the generation of particles can be further suppressed as compared with the case of the pattern of FIG.

【0027】また、図4及び図5のパターンでは、図2
及び図3のパターンにおいて、最初及びその後の各投入
電力にパルス変調を加えるもので、これによって、パー
ティクル発生をさらに減少させることができる。これ
は、パルス変調を施すことにより、放電空間内のパーテ
ィクルの浮遊数及び浮遊時間が減少するからである。な
お、図4及び図5の電力印加パターンにおけるパルス変
調は、ファンクションジェネレータ36により設定で
き、本例では13.56MHzの高周波を、10〜1K
Hzの範囲でパルス状に変調(換言すれば振幅変調)さ
せ、その範囲で、高周波電力の印加をオン、オフする。
図4の(B)図は同(A)図における電力印加パターン
の部分aのパルス変調例を概略的に示し、図5の(B)
図は同(A)図中の電力印加パターンの部分bのパルス
変調例を概略的に示している。図3から図5のパターン
において、各電力印加のタイミング及び各印加電力の大
きさはファンクションジェネレータ36により制御す
る。
Further, in the patterns of FIGS. 4 and 5, FIG.
In addition, in the pattern of FIG. 3 and FIG. 3, pulse modulation is applied to each of the input powers at the beginning and after that, whereby particle generation can be further reduced. This is because the number of particles floating in the discharge space and the floating time are reduced by applying pulse modulation. The pulse modulation in the power application patterns of FIGS. 4 and 5 can be set by the function generator 36. In this example, a high frequency of 13.56 MHz is set to 10 to 1K.
Pulse-like modulation (in other words, amplitude modulation) is performed in the range of Hz, and high-frequency power application is turned on and off in that range.
4B schematically shows an example of pulse modulation of the part a of the power application pattern in FIG. 4A, and FIG.
The figure schematically shows an example of pulse modulation of the part b of the power application pattern in the same figure (A). In the patterns of FIG. 3 to FIG. 5, the timing of each power application and the magnitude of each power application are controlled by the function generator 36.

【0028】なお、前記各電力印加パターンでは印加電
力は段階的に増加しているが、無段階的又は無段階的と
段階的との組み合わせによる電力変化も考えられる。次
に、図1に示す平行平板型のプラズマCVD装置により
SiNx膜を形成した具体例を説明する。なお、各例に
おいて最後に記すパーティクル数は0.5μm以上のパ
ーティクル数である。 例1:ステップパワー印加 <成膜条件> ・成膜真空度 0.8Torr ・基板温度 250℃ ・使用ガス SiH4 50sccm、 NH3
200sccm ・電極サイズ 300×300mm□ ・使用基板 4インチシリコン基板4枚並置 ・成膜時間 3分 ・電圧印加法(図2のパターンによる) ・電力波形 CW(サイクル波 13.56MHz) ・時間ごとの印加電力を以下に示す。
In each of the power application patterns, the applied power is increased stepwise, but it is also possible that the power is changed steplessly or by a combination of stepless and stepwise. Next, a specific example in which the SiNx film is formed by the parallel plate type plasma CVD apparatus shown in FIG. 1 will be described. The number of particles described last in each example is the number of particles of 0.5 μm or more. Example 1: Step power application <Deposition conditions> ・ Deposition vacuum degree 0.8 Torr ・ Substrate temperature 250 ° C ・ Gas used SiH 4 50 sccm, NH 3
200sccm ・ Electrode size 300 × 300mm □ ・ Used substrates 4 inch 4 silicon substrates side by side ・ Deposition time 3 minutes ・ Voltage application method (according to the pattern of FIG. 2) ・ Power waveform CW (cycle wave 13.56MHz) ・ Hourly The applied power is shown below.

【0029】 時間(秒) 電力 0(成膜開始)〜2 50W(放電開始電力) 2〜4 100W 4〜6 150W 6〜180(成膜終了) 200W(成膜に必要な電力) ・基板1枚上のパーティクル数 成膜前 1個以下、 成膜後 約40個 例2:ステップパワー印加+パルス電力 <成膜条件> ・成膜真空度 0.8Torr ・基板温度 250℃ ・使用ガス SiH4 50sccm、 NH3
200sccm ・電極サイズ 300×300mm□ ・使用基板 4インチシリコン基板4枚並置 ・成膜時間 3分 ・電圧印加印加法(図4のパターンによる) ・電力波形 パルス(13.56MHzの高周波に50
0Hz振幅変調、1msecオン、1msecオフの繰
り返し、duty50%) ・時間ごとの印加電力を以下に示す。
Time (seconds) Power 0 (start of film formation) to 250 W (discharge start power) 2 to 4 100 W 4 to 6 150 W 6 to 180 (end of film formation) 200 W (power necessary for film formation) Substrate 1 Number of particles on the plate: 1 or less before film formation, about 40 after film formation Example 2: Step power application + pulse power <film formation conditions> -Deposition vacuum degree 0.8 Torr-Substrate temperature 250 ° C-Gas used SiH 4 50 sccm, NH 3
200sccm ・ Electrode size 300 × 300mm □ ・ Used substrates 4 inch 4 silicon substrates side by side ・ Deposition time 3 minutes ・ Voltage application method (according to the pattern of FIG. 4) ・ Power waveform pulse (50 at 13.56 MHz high frequency)
0 Hz amplitude modulation, 1 msec on, 1 msec off repeated, duty 50%)-Applied power for each time is shown below.

【0030】 時間(秒) 電力 0(成膜開始)〜2 50W(放電開始電力) 2〜4 100W 4〜6 150W 6〜180(成膜終了) 200W(成膜に必要な電力) ・基板1枚上のパーティクル数 成膜前 1個以下、 成膜後 約20個 例3:ステップパワー印加+任意オフ時間 <成膜条件> ・成膜真空度 0.8Torr ・基板温度 250℃ ・使用ガス SiH4 50sccm、 NH3
200sccm ・電極サイズ 300×300mm□ ・使用基板 4インチシリコン基板4枚並置 ・成膜時間 3分 ・電圧印加法(図3のパターンによる) ・電力波形 CW(13.56MHz) ・時間ごとの印加電力を以下に示す。
Time (second) Power 0 (start of film formation) to 250 W (power to start discharge) 2 to 4 100 W 4 to 6 150 W 6 to 180 (end of film formation) 200 W (power necessary for film formation) Substrate 1 Number of particles on a sheet: 1 or less before film formation, about 20 after film formation Example 3: Step power application + optional off time <film formation conditions> -Deposition vacuum degree 0.8 Torr-Substrate temperature 250 ° C-Gas used SiH 4 50sccm, NH 3
200 sccm ・ Electrode size 300 × 300 mm □ ・ Used substrates 4 inch 4 silicon substrates side by side ・ Deposition time 3 minutes ・ Voltage application method (according to the pattern of FIG. 3) ・ Power waveform CW (13.56 MHz) ・ Electric power applied every hour Is shown below.

【0031】 時間(秒) 電力 0(成膜開始)〜2 50W(放電開始電力) 2〜3 OFF 3〜5 50W 5〜7 100W 7〜9 150W 9〜180(成膜終了) 200W(成膜に必要な電力) ・基板1枚上のパーティクル数 成膜前 1個以下、 成膜後 約8個 例4:ステップパワー印加+パルス電力+任意オフ時間 <成膜条件> ・成膜真空度 0.8Torr ・基板温度 250℃ ・使用ガス SiH4 50sccm、 NH3
200sccm ・電極サイズ 300×300mm□ ・使用基板 4インチシリコン基板4枚並置 ・成膜時間 3分 ・電圧印加法(図5のパターンによる) ・電力波形 パルス(500Hz振幅変調、duty5
0%) ・時間ごとの印加電力を以下に示す。
Time (seconds) Power 0 (start of film formation) to 250 W (power to start discharge) 2 to 3 OFF 3 to 5 50 W 5 to 7 100 W 7 to 9 150 W 9 to 180 (finish of film formation) 200 W (film formation) (Power required for) ・ Number of particles on one substrate: 1 or less before film formation, about 8 after film formation Example 4: Step power application + pulse power + arbitrary off time <film formation conditions> ・ Deposition vacuum degree 0 .8 Torr ・ Substrate temperature 250 ℃ ・ Working gas SiH 4 50 sccm, NH 3
200sccm ・ Electrode size 300 × 300mm □ ・ Used substrates 4 inch 4 silicon substrates side by side ・ Deposition time 3 minutes ・ Voltage application method (according to the pattern of FIG. 5) ・ Power waveform pulse (500Hz amplitude modulation, duty 5)
0%) ・ Applied power for each time is shown below.

【0032】 時間(秒) 電力 0(成膜開始)〜2 50W(放電開始電力) 2〜3 OFF 3〜5 50W 5〜7 100W 7〜9 150W 9〜180(成膜終了) 200W(成膜に必要な電力) ・基板1枚上のパーティクル数 成膜前 1個以下、 成膜後 約6個 上記具体例と共に、当初から200Wの放電電力を3分
間連続して印加し、他の条件は例1〜4と同様にして、
SiNx膜を形成することも行ったが、この場合のパー
ティクル数は、成膜前1個以下、成膜後200個であっ
た。
Time (sec) Power 0 (start of film formation) to 250 W (discharge start power) 2 to 3 OFF 3 to 5 50 W 5 to 7 100 W 7 to 9 150 W 9 to 180 (finish of film formation) 200 W (film formation) Number of particles on one substrate: 1 or less before film formation, about 6 after film formation With the above specific example, discharge power of 200 W was continuously applied for 3 minutes from the beginning, and other conditions were Similar to Examples 1 to 4,
A SiNx film was also formed, but the number of particles in this case was 1 or less before film formation and 200 after film formation.

【0033】以上の具体例から分かるように、低放電電
力印加後、該低電力印加に連続して次第に要求される放
電電力へ切り換えていった場合、従来例に比べ、成膜後
の基板上のパーティクル数は約1/5に低減した。さら
に、前記最初の低放電電力印加後、電力印加を一定時間
停止したり、前記最初及びその後の投入電力にパルス変
調を加えたりした場合、従来例に比べ、パーティクル数
は約1/10〜1/40に低減した。
As can be seen from the above specific examples, when the low discharge power is applied and then the discharge power is gradually changed to the required discharge power, the substrate on which the film is formed is compared with the conventional example. The number of particles was reduced to about 1/5. Furthermore, when the power application is stopped for a certain period of time after the first low discharge power is applied, or when pulse modulation is applied to the initial and subsequent input powers, the number of particles is about 1/10 to 1 as compared with the conventional example. It was reduced to / 40.

【0034】以上、プラズマCVD法及び装置について
説明したが、本発明はプラズマエッチング法及び装置に
も適用できる。
Although the plasma CVD method and apparatus have been described above, the present invention can also be applied to the plasma etching method and apparatus.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
真空容器内にプラズマ処理用ガスを導入し、該ガスを所
定真空状態下で放電電力印加によりプラズマ化させ、該
プラズマの下で処理対象基体表面に目的とする処理を行
うプラズマ処理方法及び装置であって、各種の問題を引
き起こす原因となるパーティクルの発生を抑制しつつ、
プラズマ処理を行うことができるプラズマ処理方法及び
装置を提供することができる。 また、前記プラズマ処
理方法及び装置において、放電開始低電力印加後、一定
時間電力印加を停止したのち再び放電電力印加を開始し
て該電力を要求される放電電力へ次第に切り換えるとき
には、パーティクルの発生をさらに抑制することができ
る。
As described above, according to the present invention,
A plasma processing method and apparatus in which a plasma processing gas is introduced into a vacuum container, the gas is turned into plasma by applying discharge power under a predetermined vacuum state, and a target processing is performed on a surface of a substrate to be processed under the plasma. Therefore, while suppressing the generation of particles that cause various problems,
A plasma processing method and apparatus capable of performing plasma processing can be provided. Further, in the plasma processing method and apparatus, when the discharge start low power is applied, the power supply is stopped for a certain period of time, and then the discharge power is started again to gradually switch the power to the required discharge power, particles are not generated. It can be further suppressed.

【0036】また、前記プラズマ処理方法及び装置にお
いて、最初及びその後の各投入電力にパルス変調を加え
るときには、パーティクルの発生をそれだけ抑制するこ
とができる。
Further, in the above plasma processing method and apparatus, when pulse modulation is applied to each input power at the beginning and thereafter, generation of particles can be suppressed to that extent.

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

【図1】本発明の1実施例であるプラズマCVD装置の
概略構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma CVD apparatus that is an embodiment of the present invention.

【図2】本発明による放電電力印加パターンの1例を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a discharge power application pattern according to the present invention.

【図3】本発明による放電電力印加パターンの他の例を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing another example of a discharge power application pattern according to the present invention.

【図4】本発明による放電電力印加パターンのさらに他
の例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing still another example of a discharge power application pattern according to the present invention.

【図5】本発明による放電電力印加パターンのさらに他
の例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing still another example of a discharge power application pattern according to the present invention.

【図6】従来のプラズマCVD装置例の概略構成を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a conventional plasma CVD apparatus.

【図7】従来のプラズマエッチング装置例の概略構成を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a conventional plasma etching apparatus.

【図8】従来の放電電力印加パターンを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a conventional discharge power application pattern.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、10 真空容器 2、30 接地電極 20、3 高周波電極 201、31 マッチングボックス 202、32 高周波電源 21 ヒータ 51、71 開閉弁 52、72 排気ポンプ 4、6 ガス供給部 S1 成膜対象基板 S2 エッチング対象基板 35 RFアンプ 36 ファンクションジェネレータ(任意波形発生器) 1, 10 Vacuum container 2, 30 Ground electrode 20, 3 High frequency electrode 201, 31 Matching box 202, 32 High frequency power source 21 Heater 51, 71 Open / close valve 52, 72 Exhaust pump 4, 6 Gas supply unit S1 Film formation target substrate S2 Etching Target board 35 RF amplifier 36 Function generator (arbitrary waveform generator)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空容器内にプラズマ処理用ガスを導入
し、該ガスを所定真空状態下で放電電力印加によりプラ
ズマ化させ、該プラズマの下で処理対象基体表面に目的
とする処理を行うプラズマ処理方法において、前記放電
電力印加開始時に投入する電力を、前記目的とする処理
に要求される放電電力より低い放電電力とし、該低放電
電力を一定時間印加したのち、次第に前記要求される放
電電力印加へ切り換えていくことを特徴とするプラズマ
処理方法。
1. A plasma for introducing a plasma processing gas into a vacuum container, converting the gas into plasma by applying discharge power under a predetermined vacuum state, and subjecting the surface of the substrate to be processed to the intended treatment under the plasma. In the processing method, the power input at the start of the application of the discharge power is a discharge power lower than the discharge power required for the target process, and the low discharge power is applied for a certain period of time, and then the required discharge power is gradually increased. A plasma processing method characterized by switching to application.
【請求項2】 前記放電電力印加を、前記要求される放
電電力印加へ次第に切り換えるに当たり、前記最初の低
放電電力印加後、該低電力印加に連続して次第に要求さ
れる放電電力へ切り換えていく請求項1記載のプラズマ
処理方法。
2. In gradually switching the application of the discharge power to the application of the required discharge power, after the first application of the low discharge power, the application of the low power is gradually switched to the required discharge power continuously. The plasma processing method according to claim 1.
【請求項3】 前記放電電力印加を前記要求される放電
電力印加へ次第に切り換えるに当たり、前記最初の低放
電電力印加後、一定時間電力印加を停止したのち、再び
放電電力印加を開始して、該電力を前記要求される放電
電力へ次第に切り換えていく請求項1記載のプラズマ処
理方法。
3. When the discharge power application is gradually switched to the required discharge power application, after the first low discharge power application, the power application is stopped for a certain period of time, and then the discharge power application is started again. The plasma processing method according to claim 1, wherein electric power is gradually switched to the required discharge electric power.
【請求項4】 前記最初及びその後の投入電力にパルス
変調を加える請求項1から3のいずれかに記載のプラズ
マ処理方法。
4. The plasma processing method according to claim 1, wherein pulse modulation is applied to the applied power at the beginning and after that.
【請求項5】 真空容器内にプラズマ処理用ガスを導入
し、該ガスを所定真空状態下で電力印加手段による放電
電力印加によりプラズマ化させ、該プラズマの下で処理
対象基体表面に目的とする処理を行うプラズマ処理装置
において、前記電力印加手段が、前記目的とする処理に
要求される放電電力より低い放電電力にて電力印加を開
始し、その後次第に前記要求される放電電力へ切り換え
ていく手段、及び前記切り換え手段により切り換えられ
る各印加電力の投入タイミングを制御する手段を含むこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。
5. A plasma processing gas is introduced into a vacuum container, and the gas is turned into plasma by applying discharge power by a power applying means under a predetermined vacuum state, and the target gas is applied to the surface of a substrate to be processed under the plasma. In the plasma processing apparatus for performing processing, the power applying means starts power application with discharge power lower than the discharge power required for the target processing, and then gradually switches to the required discharge power. And a means for controlling the input timing of each applied power switched by the switching means.
【請求項6】 前記電力印加手段が、印加電力にパルス
変調を加えるための手段を含んでいる請求項5記載のプ
ラズマ処理装置。
6. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the power applying means includes means for applying pulse modulation to the applied power.
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