JPH0831440B2 - グロ−放電装置 - Google Patents
グロ−放電装置Info
- Publication number
- JPH0831440B2 JPH0831440B2 JP61104201A JP10420186A JPH0831440B2 JP H0831440 B2 JPH0831440 B2 JP H0831440B2 JP 61104201 A JP61104201 A JP 61104201A JP 10420186 A JP10420186 A JP 10420186A JP H0831440 B2 JPH0831440 B2 JP H0831440B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glow discharge
- substrate
- cathode
- plasma
- insulator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Discharge Heating (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、グロー放電装置に関し、更に詳しくは基体
表面への薄膜堆積あるいは基体表面の食刻をプラズマ損
傷がなく、且つ十分な処理能力で行ないうるグロー放電
装置に関する。
表面への薄膜堆積あるいは基体表面の食刻をプラズマ損
傷がなく、且つ十分な処理能力で行ないうるグロー放電
装置に関する。
（従来の技術と発明が解決しようとする問題点） 半導体デバイスの製造工程において、デバイスの微細
化に伴ないプラズマ損傷が問題となっているが、プラズ
マ損傷のないプラズマ処理装置として、従来のグロー放
電装置を改良した放電開始領域で発生したプラズマを電
気力線に沿つて輸送し、その輸送した領域でプラズマ処
理を行なう弱電場プラズマ装置が検討されている。量産
性を考慮した場合、更に処理能力を向上させる必要があ
るが、単に放電電力を大きくすることは異常放電を起こ
しやすく望ましいものではない。
化に伴ないプラズマ損傷が問題となっているが、プラズ
マ損傷のないプラズマ処理装置として、従来のグロー放
電装置を改良した放電開始領域で発生したプラズマを電
気力線に沿つて輸送し、その輸送した領域でプラズマ処
理を行なう弱電場プラズマ装置が検討されている。量産
性を考慮した場合、更に処理能力を向上させる必要があ
るが、単に放電電力を大きくすることは異常放電を起こ
しやすく望ましいものではない。
（問題点を解決するための手段） 本発明者は、プラズマ損傷のない弱電場プラズマによ
るプラズマ処理を一定供給電力下でも向上させることを
目的に鋭意検討した結果、絶縁体で陰極表面を適当な配
置で覆うことにより均一なプラズマが基体表面を覆うこ
とができ、また、一定供給電力下でも処理能力を向上さ
せることを見出した。
るプラズマ処理を一定供給電力下でも向上させることを
目的に鋭意検討した結果、絶縁体で陰極表面を適当な配
置で覆うことにより均一なプラズマが基体表面を覆うこ
とができ、また、一定供給電力下でも処理能力を向上さ
せることを見出した。
即ち、本発明の要旨は真空反応容器内に円筒状または
多角形の筒状陽極と陰極とを備え、グロー放電により陰
極上のグロー放電開始領域外に配置された基体表面上に
薄膜を堆積するか、あるいは当該基体表面を食刻する装
置において、陰極表面上のグロー放電開始領域−基体間
以外の部分の一部またはすべてを絶縁体で覆つたことを
特徴とするグロー放電装置に存する。
多角形の筒状陽極と陰極とを備え、グロー放電により陰
極上のグロー放電開始領域外に配置された基体表面上に
薄膜を堆積するか、あるいは当該基体表面を食刻する装
置において、陰極表面上のグロー放電開始領域−基体間
以外の部分の一部またはすべてを絶縁体で覆つたことを
特徴とするグロー放電装置に存する。
以下、図面を参照して本発明を説明する。
第１図は、本発明によるグロー放電装置の横断面図の
１例を示めす。筐体４に対して真空接合されている基台
５の上に陰極表面上の一部を絶縁体で覆うために外径13
0mmのリング状セラミツク台６が配置され、該セラミツ
クス台６上に厚さ15mm×直径180mmの円板状陰極電極２
が配置されている。基体１は該円板状陰極電極２により
保持されている。陽極電極３の形状は円筒状であり、円
板状陰極電極２とは放電開始領域で所望のギヤツプ（例
えば8mm）で保たれている。真空ポンプ12は筐体４を真
空にするためのバルブＶとニツプルにより基台５に接続
される。ガスはコネクター７により基台５を介して絶縁
体管９により筐体４の内側に導かれる。計器VGは筐体４
内の圧力を計るためのキヤパシタンス・マノメーターで
あり、計器VGからの信号はサーボ機構によりバタフライ
・バルブ11を自動的に調節する。筐体内を一定の所望圧
力にすることによりグロー放電が安定し、且つ均一に成
膜（食刻）ができる。グロー放電発生用電源13から基台
５に埋め込まれている絶縁された電気的ブツシング14を
介して接続された絶縁被覆導線15により円板状陰極電極
２と陽極電極３との間に電圧が加えられる。陰極電極２
は冷却あるいは加熱され所望の温度に制御されるため、
例えば高温で制御する場合には抵抗ヒーターが組み込ま
れ、低温で制御する場合には冷却管が組み込まれてい
る。（図示せず。） 作動は次のように行なう。
１例を示めす。筐体４に対して真空接合されている基台
５の上に陰極表面上の一部を絶縁体で覆うために外径13
0mmのリング状セラミツク台６が配置され、該セラミツ
クス台６上に厚さ15mm×直径180mmの円板状陰極電極２
が配置されている。基体１は該円板状陰極電極２により
保持されている。陽極電極３の形状は円筒状であり、円
板状陰極電極２とは放電開始領域で所望のギヤツプ（例
えば8mm）で保たれている。真空ポンプ12は筐体４を真
空にするためのバルブＶとニツプルにより基台５に接続
される。ガスはコネクター７により基台５を介して絶縁
体管９により筐体４の内側に導かれる。計器VGは筐体４
内の圧力を計るためのキヤパシタンス・マノメーターで
あり、計器VGからの信号はサーボ機構によりバタフライ
・バルブ11を自動的に調節する。筐体内を一定の所望圧
力にすることによりグロー放電が安定し、且つ均一に成
膜（食刻）ができる。グロー放電発生用電源13から基台
５に埋め込まれている絶縁された電気的ブツシング14を
介して接続された絶縁被覆導線15により円板状陰極電極
２と陽極電極３との間に電圧が加えられる。陰極電極２
は冷却あるいは加熱され所望の温度に制御されるため、
例えば高温で制御する場合には抵抗ヒーターが組み込ま
れ、低温で制御する場合には冷却管が組み込まれてい
る。（図示せず。） 作動は次のように行なう。
筐体４内を約0.01Torr以下の圧力まで真空ポンプ12で
排気した後、マスフローコントローラー（図示せず。）
により所望のガスを絶縁体管９を介して導く。例えば、
Si3N4膜形成にはSiH4とNH3、SiO2膜形成にはSiH4とN2O
をそれぞれ絶縁体管９を介して筐体４内に導き、筐体４
内を所望の圧力（例えば、/Torr）に維持するためにバ
ルブ11を調節する。食刻の場合は、例えば、シリコンに
対してはSF6またはCF4+O2、レジスト剥離に対してはO2
ガスを筐体４内に導き筐体４内を所望の圧力（例えば0.
3Torr）に調節する。円板状陰極電極２と陽極電極３の
間に所望の電圧を加えることによりグロー放電が放電開
始領域で起こり、更にプラズマが電気力線に沿つて輸送
され円板状陰極電極２上の基体１を安定して一様におお
うようになる。
排気した後、マスフローコントローラー（図示せず。）
により所望のガスを絶縁体管９を介して導く。例えば、
Si3N4膜形成にはSiH4とNH3、SiO2膜形成にはSiH4とN2O
をそれぞれ絶縁体管９を介して筐体４内に導き、筐体４
内を所望の圧力（例えば、/Torr）に維持するためにバ
ルブ11を調節する。食刻の場合は、例えば、シリコンに
対してはSF6またはCF4+O2、レジスト剥離に対してはO2
ガスを筐体４内に導き筐体４内を所望の圧力（例えば0.
3Torr）に調節する。円板状陰極電極２と陽極電極３の
間に所望の電圧を加えることによりグロー放電が放電開
始領域で起こり、更にプラズマが電気力線に沿つて輸送
され円板状陰極電極２上の基体１を安定して一様におお
うようになる。
ここで、第２図に模式的に示した絶縁体を配置しない
電極構造のもので、陽極電極18と陰極電極17間に電圧を
加えることにより放電開始領域でグロー放電が起こり、
同時にプラズマが輸送されて陰極電極17上に置かれた基
体16を一様に覆うものである。
電極構造のもので、陽極電極18と陰極電極17間に電圧を
加えることにより放電開始領域でグロー放電が起こり、
同時にプラズマが輸送されて陰極電極17上に置かれた基
体16を一様に覆うものである。
比較のためSi3N4の成膜を行なつた。プロセス条件と
して、圧力を1Torr、供給電力を150W、ガスとして10％S
iH4（100cc/分）とNH3（100cc/分）、陰極電極温度を30
0℃に設定し、４インチウエハーサイズのシリコン・ウ
エハー上にSi3N4成膜を行なつたところ第２図の構造で
は600Å／分の成膜速度が第１図の構造では800Å／分と
向上した。陰極電極表面上プラズマで覆われている表面
積を供給電力で割つたパワー密度は0.24W/cm2と0.3W/cm
2であり、ほぼ成膜速度はこのパワー密度に比例してい
るものと思われ、一定供給電力下でも絶縁体で陰極電極
を覆うことによりプラズマで覆われた表面積を小さくし
てやることにより成膜速度が向上するものと思われる。
して、圧力を1Torr、供給電力を150W、ガスとして10％S
iH4（100cc/分）とNH3（100cc/分）、陰極電極温度を30
0℃に設定し、４インチウエハーサイズのシリコン・ウ
エハー上にSi3N4成膜を行なつたところ第２図の構造で
は600Å／分の成膜速度が第１図の構造では800Å／分と
向上した。陰極電極表面上プラズマで覆われている表面
積を供給電力で割つたパワー密度は0.24W/cm2と0.3W/cm
2であり、ほぼ成膜速度はこのパワー密度に比例してい
るものと思われ、一定供給電力下でも絶縁体で陰極電極
を覆うことによりプラズマで覆われた表面積を小さくし
てやることにより成膜速度が向上するものと思われる。
また、第１図に示す様に陰極電極の一部を絶縁体で覆
う構造でもプラズマの輸送がスムーズに行なわれ安定し
たグロー放電が基体表面上を覆うことが見出された。
う構造でもプラズマの輸送がスムーズに行なわれ安定し
たグロー放電が基体表面上を覆うことが見出された。
第３図は放電開始領域と陰極電極上の基体間の陰極表
面上を絶縁体で覆つた電極構造を模式的に示したもので
基体19が置かれた陰極電極20と基体19を取り囲む様に覆
つた絶縁体21から成り、陽極電極22と陰極電極20間に電
圧を加えるものである。第３図に示す装置を使用してシ
リコンのエツチングのためのプロセス条件として、圧力
を0.2Torr、ガスをSF6（250cc/分）、電源周波数を25KH
z、供給電力を150Wとしてシリコン・ウエハーのエツチ
ングを行なつたところ、ウエハー上までプラズマが十分
輸送されなかつたが、第１図に示した装置ではプラズマ
がウエハー上に均一に覆い250Å／分のエツチング速度
がえられた。
面上を絶縁体で覆つた電極構造を模式的に示したもので
基体19が置かれた陰極電極20と基体19を取り囲む様に覆
つた絶縁体21から成り、陽極電極22と陰極電極20間に電
圧を加えるものである。第３図に示す装置を使用してシ
リコンのエツチングのためのプロセス条件として、圧力
を0.2Torr、ガスをSF6（250cc/分）、電源周波数を25KH
z、供給電力を150Wとしてシリコン・ウエハーのエツチ
ングを行なつたところ、ウエハー上までプラズマが十分
輸送されなかつたが、第１図に示した装置ではプラズマ
がウエハー上に均一に覆い250Å／分のエツチング速度
がえられた。
本発明で使用される高周波電源としては数百Hz〜700K
Hzの周波数のものが実用的には望ましいものである。
Hzの周波数のものが実用的には望ましいものである。
工業的に有用な量産装置とするためには本発明の装置
にロボツト・アーム搬送等の自動搬送機構を備えると有
効であり、また反応室をロードロツク方式にして反応容
器内を大気にさらさないようにしたもの、多層成膜形成
用に多室別離型反応室等の機構を備えたものも有効であ
る。
にロボツト・アーム搬送等の自動搬送機構を備えると有
効であり、また反応室をロードロツク方式にして反応容
器内を大気にさらさないようにしたもの、多層成膜形成
用に多室別離型反応室等の機構を備えたものも有効であ
る。
第１図は本発明のグロー放電装置の横断面図である。 第２図は絶縁体を配置しない電極構造の模式図である。
図中で17は陰極電極、18は陽極電極、16は基体である。 第３図ａ及びｂは放電開始領域と陰極電極上の基体間の
陰極表面上に絶縁体を配置した電極構造のそれぞれ平面
図及び正面図である。
図中で17は陰極電極、18は陽極電極、16は基体である。 第３図ａ及びｂは放電開始領域と陰極電極上の基体間の
陰極表面上に絶縁体を配置した電極構造のそれぞれ平面
図及び正面図である。
Claims (1)
- 【請求項１】真空反応容器内に円筒状または多角形の筒
状陽極と陰極とを備え、グロー放電により陰極上のグロ
ー放電開始領域外に配置された基体表面上に薄膜を堆積
するかあるいは当該基体表面を食刻する装置において、
陰極表面上のグロー放電開始領域−基体間以外の部分の
一部またはすべてを絶縁体で覆つたことを特徴とするグ
ロー放電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61104201A JPH0831440B2 (ja) | 1986-05-07 | 1986-05-07 | グロ−放電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61104201A JPH0831440B2 (ja) | 1986-05-07 | 1986-05-07 | グロ−放電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62260330A JPS62260330A (ja) | 1987-11-12 |
| JPH0831440B2 true JPH0831440B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=14374357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61104201A Expired - Lifetime JPH0831440B2 (ja) | 1986-05-07 | 1986-05-07 | グロ−放電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831440B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6247130A (ja) * | 1985-08-27 | 1987-02-28 | Kokusai Electric Co Ltd | 反応性イオンエツチング装置 |
-
1986
- 1986-05-07 JP JP61104201A patent/JPH0831440B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62260330A (ja) | 1987-11-12 |
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