JPH07110996B2 - プラズマｃｖｄ装置 - Google Patents
プラズマｃｖｄ装置Info
- Publication number
- JPH07110996B2 JPH07110996B2 JP13234186A JP13234186A JPH07110996B2 JP H07110996 B2 JPH07110996 B2 JP H07110996B2 JP 13234186 A JP13234186 A JP 13234186A JP 13234186 A JP13234186 A JP 13234186A JP H07110996 B2 JPH07110996 B2 JP H07110996B2
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- Japan
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- vacuum
- vacuum container
- frequency power
- plasma
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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）
法によって、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CVD装置に関するものである。
法によって、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CVD装置に関するものである。
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
周波エネルギによって、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っ
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℃程度まで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。
き薄膜の組成元素を含む化合物ガスを供給しながら、高
周波エネルギによって、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っ
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℃程度まで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。
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ィ
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。
膜質および膜厚分布の制御並びにピンホールやパーティ
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。
従がって、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。
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。
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。
成長装置の一例について説明する。
第２図に従来のプラズマ気相成長装置を示す。第２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る電
極、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、11はガス
流量制御装置を介して化合物ガスを真空容器１内に導入
するためのガスノズルである。
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る電
極、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、11はガス
流量制御装置を介して化合物ガスを真空容器１内に導入
するためのガスノズルである。
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。
て、以下その動作について説明する。
まず真空容器１内を真空ポンプ８により、50mTorr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ガスノズル11から流
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によって300℃程度の温度に
加熱制御する。次に、電極６に周波数50KHzの高周波電
力を供給することによって、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っ
て、試料２表面にプラズマCVD膜を形成する。
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ガスノズル11から流
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によって300℃程度の温度に
加熱制御する。次に、電極６に周波数50KHzの高周波電
力を供給することによって、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っ
て、試料２表面にプラズマCVD膜を形成する。
ところで、試料２表面にプラズマCVD膜を形成する際に
は、電極６、試料台３、真空容器１等々の真空容器１内
構成部品にも類似の膜（無効な膜）が堆積する。すなわ
ち、類似の膜が真空容器１内構成部品に累積する。この
類似の膜は比較的密着力が弱く、その膜厚増加と共に、
真空容器１内にフレークを発生させる。その結果試料２
表面にパーティクルが多量に付着し、試料２表面に形成
したプラズマCVD膜に膜欠陥を生じさせる。そこで、定
期的に真空容器１内構成部品に付着した無効な膜を除去
する必要がある。その手段として、プラズマクレーニン
グ法が用いられる。これは、真空容器１内にガスノズル
11よりハロゲンガスを導入し、所定の圧力に保持した
後、電極６に高周波電力を供給することによって、真空
容器１内に低温プラズマを発生させ、低温プラズマ中の
活性種によって、無効な膜をドライエッチングするもの
である。例えば、試料２表面に窒化シリコン膜を堆積さ
せるプラズマCVD装置の場合には、前記ハロゲンガス
は、六フッ化イオウ（SF6）や四フッ化炭素（CF4）と酸
素（O2）との混合ガスが用いられる。
は、電極６、試料台３、真空容器１等々の真空容器１内
構成部品にも類似の膜（無効な膜）が堆積する。すなわ
ち、類似の膜が真空容器１内構成部品に累積する。この
類似の膜は比較的密着力が弱く、その膜厚増加と共に、
真空容器１内にフレークを発生させる。その結果試料２
表面にパーティクルが多量に付着し、試料２表面に形成
したプラズマCVD膜に膜欠陥を生じさせる。そこで、定
期的に真空容器１内構成部品に付着した無効な膜を除去
する必要がある。その手段として、プラズマクレーニン
グ法が用いられる。これは、真空容器１内にガスノズル
11よりハロゲンガスを導入し、所定の圧力に保持した
後、電極６に高周波電力を供給することによって、真空
容器１内に低温プラズマを発生させ、低温プラズマ中の
活性種によって、無効な膜をドライエッチングするもの
である。例えば、試料２表面に窒化シリコン膜を堆積さ
せるプラズマCVD装置の場合には、前記ハロゲンガス
は、六フッ化イオウ（SF6）や四フッ化炭素（CF4）と酸
素（O2）との混合ガスが用いられる。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記従来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２図に示したプラズマCVD装置
の場合には、図中Ａ部分つまり試料台３の上部空間では
活性度の高い低温プラズマが得られるため、プラズマク
リーニングが良好であるが、例えば、図中Ｂ部つまり試
料台３の下部空間では、ほとんど低温プラズマが発生し
ないため、無効な膜を除去することが困難である。従っ
て、装置を停止し、例えばブラン等で機械的にそれらの
膜を除去する必要があり、プラズマCVD装置の作業性を
悪化させる。
有していた。すなわち第２図に示したプラズマCVD装置
の場合には、図中Ａ部分つまり試料台３の上部空間では
活性度の高い低温プラズマが得られるため、プラズマク
リーニングが良好であるが、例えば、図中Ｂ部つまり試
料台３の下部空間では、ほとんど低温プラズマが発生し
ないため、無効な膜を除去することが困難である。従っ
て、装置を停止し、例えばブラン等で機械的にそれらの
膜を除去する必要があり、プラズマCVD装置の作業性を
悪化させる。
このように従来のプラズマCVD装置では、プラズマクリ
ーニングによって無効な膜を除去することが非常に困難
な部分があり、操作上、作業性を悪化させるという問題
点を有していた。
ーニングによって無効な膜を除去することが非常に困難
な部分があり、操作上、作業性を悪化させるという問題
点を有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、プラズマCVD装置の真空器
１内構成部品のどの部分に付着した無効な膜をも効率良
くプラズマクリーニングすることが可能なプラズマCVD
装置を提供することを目的とするものである。
１内構成部品のどの部分に付着した無効な膜をも効率良
くプラズマクリーニングすることが可能なプラズマCVD
装置を提供することを目的とするものである。
問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、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主電極と、主電極に高周波電力を
供給するための高周波電源と、真空容器内構成部品に付
着した堆積物を低温プラズマによって除去するために真
空容器内適所に設けた少なくとも１つの補助電極と、補
助電極に高周波電力を供給するための高周波電力供給手
段とを備えたことを特徴とするものである。
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主電極と、主電極に高周波電力を
供給するための高周波電源と、真空容器内構成部品に付
着した堆積物を低温プラズマによって除去するために真
空容器内適所に設けた少なくとも１つの補助電極と、補
助電極に高周波電力を供給するための高周波電力供給手
段とを備えたことを特徴とするものである。
作用 本発明は上記した構成であって、主電極は、プラズマCV
D膜を試料に堆積させる際及び通常のプラズマクリーニ
ングする際、それぞれの作業目的に応じて制御された真
空容器内の雰囲気中に低温プラズマを発生させて、被加
工物保持手段上の試料表面にプラズマCVD膜を堆積さ
せ、また通常のプラズマクリーニングを行うことができ
る。一方補助電極は真空容器内の適所に設けることがで
き、前記主電極による通常のプラズマクリーニングでは
クリーニングのための低温プラズマが発生しにくい部
分、つまり真空容器内の被加工物保持手段下の空間部分
に配置し、その部分に低温プラズマを発生させて、プラ
ズマクリーニングを行わせるようにすることができる。
D膜を試料に堆積させる際及び通常のプラズマクリーニ
ングする際、それぞれの作業目的に応じて制御された真
空容器内の雰囲気中に低温プラズマを発生させて、被加
工物保持手段上の試料表面にプラズマCVD膜を堆積さ
せ、また通常のプラズマクリーニングを行うことができ
る。一方補助電極は真空容器内の適所に設けることがで
き、前記主電極による通常のプラズマクリーニングでは
クリーニングのための低温プラズマが発生しにくい部
分、つまり真空容器内の被加工物保持手段下の空間部分
に配置し、その部分に低温プラズマを発生させて、プラ
ズマクリーニングを行わせるようにすることができる。
実 施 例 以下本発明の一実施例のプラズマCVD装置について図面
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
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。
成長装置の概略断面図を示すものである。
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は周波数50KHzの
高周波電力が供給される主電極、47はガス流量制御装
置、48は周波数50KHzの高周波電極、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は高周
波電力が供給される補助電極であって、試料台43の下と
なる真空容器41内底部に設置されている。53は補助電
極、52に高周波電力を供給する電源である。
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は周波数50KHzの
高周波電力が供給される主電極、47はガス流量制御装
置、48は周波数50KHzの高周波電極、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は高周
波電力が供給される補助電極であって、試料台43の下と
なる真空容器41内底部に設置されている。53は補助電
極、52に高周波電力を供給する電源である。
以上のように構成されたプラズマCVD装置について以下
第１図を用いてその動作を説明する。
第１図を用いてその動作を説明する。
まず、真空容器41内を真空ポンプ49によって、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。
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によって300℃の温度に加熱制
御する。次に、主電極46に高周波電源48より周波数50KH
zの高周波電力を供給することによって、試料42を含む
空間に低温プラズマを発生させる。以上の結果、試料42
上に屈折率1.998±0.02、膜厚分布±３％のシリコンナ
イトライド膜を形成することができた。
御する。次に、主電極46に高周波電源48より周波数50KH
zの高周波電力を供給することによって、試料42を含む
空間に低温プラズマを発生させる。以上の結果、試料42
上に屈折率1.998±0.02、膜厚分布±３％のシリコンナ
イトライド膜を形成することができた。
次に、プラズマクリーニングを行う際の動作を説明す
る。
る。
まず、試料42を真空容器41内より取り出した後、真空容
器41内を真空ポンプ49によって、30mTorr以下の真空度
まで真空排気した後、六フッ化硫黄（SF6）ガスを200SC
CMのガス流量で、ガス流量制御装置47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、300mTorrに保持する。次に、主電極46に高
周波電源48より周波数50KHzの高周波電力を供給するこ
とによって、低温プラズマを発生させる。この第１ステ
ップの通常プラズマクリーニングでは第１図中斜線で示
したＡ部つまり試料台43上空間部に位置する真空容器41
内構成部品に堆積した膜が除去される。
器41内を真空ポンプ49によって、30mTorr以下の真空度
まで真空排気した後、六フッ化硫黄（SF6）ガスを200SC
CMのガス流量で、ガス流量制御装置47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、300mTorrに保持する。次に、主電極46に高
周波電源48より周波数50KHzの高周波電力を供給するこ
とによって、低温プラズマを発生させる。この第１ステ
ップの通常プラズマクリーニングでは第１図中斜線で示
したＡ部つまり試料台43上空間部に位置する真空容器41
内構成部品に堆積した膜が除去される。
次に、高周波電源48の出力を停止し、続いて、補助電極
52に周波数50KHzの高周波電力を電源53より供給し、低
温プラズマを発生させる。この第２ステップのプラズマ
クリーニングでは、第１図中交差斜線で示したＢ部つま
り試料台43下空間部に位置する真空容器41内構成部品に
堆積した膜が除去される。
52に周波数50KHzの高周波電力を電源53より供給し、低
温プラズマを発生させる。この第２ステップのプラズマ
クリーニングでは、第１図中交差斜線で示したＢ部つま
り試料台43下空間部に位置する真空容器41内構成部品に
堆積した膜が除去される。
以上のように本実施例によれば、プラズマCVD装置の真
空容器41内において、通常プラズマクリーニングでは低
温プラズマが発生しにくい部分に補助電極52を配置し、
電源53より高周波電力を補助電極52に供給することによ
って、補助電極52を含む空間に低温プラズマを発生させ
ることができるため、真空容器41内の通常プラズマクリ
ーニングではクリーニングし難い部分の構成部品に付着
した無効な膜をも効率良くプラズマクリーニングするこ
とができる。
空容器41内において、通常プラズマクリーニングでは低
温プラズマが発生しにくい部分に補助電極52を配置し、
電源53より高周波電力を補助電極52に供給することによ
って、補助電極52を含む空間に低温プラズマを発生させ
ることができるため、真空容器41内の通常プラズマクリ
ーニングではクリーニングし難い部分の構成部品に付着
した無効な膜をも効率良くプラズマクリーニングするこ
とができる。
なお本実施例では、補助電極52に高周波電力を供給する
ために、電源53を利用したが、高周波電源48から高周波
電力を加えても良く、また第１のプラズマクリーニング
及び第２のプラズマクリーニングを同時に行なっても良
い。また、高周波電力の周波数は50KHzとしたが380KHz,
13.56MHz等の周波数においても同様の結果が得られてお
り、本発明の効果は周波数の依存性はない。
ために、電源53を利用したが、高周波電源48から高周波
電力を加えても良く、また第１のプラズマクリーニング
及び第２のプラズマクリーニングを同時に行なっても良
い。また、高周波電力の周波数は50KHzとしたが380KHz,
13.56MHz等の周波数においても同様の結果が得られてお
り、本発明の効果は周波数の依存性はない。
発明の効果 本発明によれば、前記構成および作用を有するのでプラ
ズマCVD装置の真空容器内において、通常のプラズマク
リーニングでは低温プラズマが発生しにくい部分にも補
助電極によって、低温プラズマを発生させることがで
き、真空容器内のどの部分の構成部品に付着した無効な
膜をも効率良く、容易にかつ、くまなくプラズマクリー
ニングによって除去することができる。
ズマCVD装置の真空容器内において、通常のプラズマク
リーニングでは低温プラズマが発生しにくい部分にも補
助電極によって、低温プラズマを発生させることがで
き、真空容器内のどの部分の構成部品に付着した無効な
膜をも効率良く、容易にかつ、くまなくプラズマクリー
ニングによって除去することができる。
第１図は本発明の一実施例におけるプラズマCVD装置の
概略断面図、第２図は従来のプラズマCVD装置の概略断
面図である。 41……真空容器、42……試料、43……試料台、44……加
熱装置、45……交流電源、46……主電極、47……ガス流
量制御装置、48……高周波電源、49……真空ポンプ、50
……パイプ、51……圧力制御装置、52……補助電極、53
……電源。
概略断面図、第２図は従来のプラズマCVD装置の概略断
面図である。 41……真空容器、42……試料、43……試料台、44……加
熱装置、45……交流電源、46……主電極、47……ガス流
量制御装置、48……高周波電源、49……真空ポンプ、50
……パイプ、51……圧力制御装置、52……補助電極、53
……電源。
Claims (1)
- 【請求項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主電
極と、主電極に高周波電力を供給するための高周波電源
と、真空容器内構成部品に付着した堆積物を低温プラズ
マによって除去するために真空容器内適所に設けた少な
くとも１つの補助電極と、補助電極に高周波電力を供給
するための高周波電力供給手段とを備えたことを特徴と
するプラズマCVD装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13234186A JPH07110996B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | プラズマｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13234186A JPH07110996B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | プラズマｃｖｄ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62287079A JPS62287079A (ja) | 1987-12-12 |
| JPH07110996B2 true JPH07110996B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=15079071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13234186A Expired - Lifetime JPH07110996B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | プラズマｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07110996B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6727654B2 (en) | 2000-01-11 | 2004-04-27 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Plasma processing apparatus |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2945420B2 (ja) * | 1989-10-27 | 1999-09-06 | 株式会社日立製作所 | プラズマ処理装置 |
| KR100415435B1 (ko) * | 1999-09-21 | 2004-01-31 | 주성엔지니어링(주) | 반도체 소자 제조장치 |
-
1986
- 1986-06-06 JP JP13234186A patent/JPH07110996B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6727654B2 (en) | 2000-01-11 | 2004-04-27 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Plasma processing apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62287079A (ja) | 1987-12-12 |
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