JPH0845857A - Plasma cvd method and controller - Google Patents

Plasma cvd method and controller

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JPH0845857A
JPH0845857A JP19480894A JP19480894A JPH0845857A JP H0845857 A JPH0845857 A JP H0845857A JP 19480894 A JP19480894 A JP 19480894A JP 19480894 A JP19480894 A JP 19480894A JP H0845857 A JPH0845857 A JP H0845857A
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Abstract

PURPOSE:To improve the adhesiveness of a film deposited on a substrate, by keeping high ion impact in plasma CVD from the start of the deposition step. CONSTITUTION:At first an electric gas discharge step starts with a non- deposition gas (steps 26, 27 and 28). After the discharge becomes stable (steps 29, 30, and 31), a raw gas is fed and the pressure is adjusted (step 32). When a film with a given thickness is deposited, the electric discharge is stopped (steps 33, 34, and 36).

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はプラズマCVD方法とそ
の方法を自動的に行う制御装置に関し、特にプラズマC
VD法で原料ガスから化合物薄膜を基板に形成する際、
放電エネルギー、原料ガス圧、原料ガス混合比の少なく
とも1つを制御するプラズマCVD方法とその制御装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma CVD method and a controller for automatically performing the method, and more particularly to a plasma C method.
When forming a compound thin film on a substrate from a source gas by the VD method,
The present invention relates to a plasma CVD method for controlling at least one of discharge energy, raw material gas pressure, and raw material gas mixing ratio, and a control apparatus therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のプラズマCVD方法は、
たとえば特開平4−198484号公報に示されるよう
に、堆積した薄膜の基板に対する密着力を向上させるた
めに用いられている。図3は、従来のプラズマCVD制
御装置の一例を示す装置構成図である。図3に示したよ
うに、CVD制御装置57は、電力制御手段54とガス
制御手段55と圧力調整手段56から構成されている。
電力制御手段54は、電源出力予定値が設定され、外部
からの出力開始信号によって、電源37に電源出力予定
値の送出と出力開始信号の送出を行う。また、外部から
の出力停止信号によって、電源37に出力停止信号の送
出を行う。ガス制御手段55は、ガス流量予定値が設定
され、外部からのガス送流開始信号によって、マスフロ
ーコントローラ58にガス流量予定値の送出とガス送流
開始信号の送出を行う。圧力調整手段56は、設定され
たガス圧力予定値と、圧力計39の出力する圧力値が一
致するように、オリフィス49に開閉制御信号を出力す
る。プラズマCVD制御装置57を除くプラズマCVD
装置は、陰極43と陽極44と反応室42とヒータ46
と電源37と整合器38を含む。陰極43と陽極44の
間隔は3cmである。陰極43は、陽極44と対向する
面の全面には直径0.5mmの穴が5mm間隔で開いて
おり、そこからガスが噴出するシャワーヘッドとなって
いる。反応室42と陽極44は接地されている。ヒータ
46は、陽極44を加熱することによって、陽極44上
に置かれた基板45を加熱する。整合器38が電源37
と陰極43の間のインピーダンス整合をとるため、電源
37の高周波電力は全て陰極43に印加され、陰極43
と陽極44の間にプラズマが発生する。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of plasma CVD method is
For example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-198484, it is used to improve the adhesion of the deposited thin film to the substrate. FIG. 3 is an apparatus configuration diagram showing an example of a conventional plasma CVD control apparatus. As shown in FIG. 3, the CVD control device 57 includes a power control means 54, a gas control means 55, and a pressure adjusting means 56.
The power control means 54 sets the scheduled power output value, and sends the scheduled power output value and the output start signal to the power source 37 by the output start signal from the outside. Also, the output stop signal is sent to the power supply 37 by the output stop signal from the outside. The gas control means 55 is set with a planned gas flow rate value, and sends a planned gas flow rate value and a gas flow start signal to the mass flow controller 58 in response to a gas flow start signal from the outside. The pressure adjusting means 56 outputs an opening / closing control signal to the orifice 49 so that the preset gas pressure value and the pressure value output by the pressure gauge 39 match. Plasma CVD except plasma CVD control device 57
The apparatus includes a cathode 43, an anode 44, a reaction chamber 42 and a heater 46.
And a power supply 37 and a matching unit 38. The distance between the cathode 43 and the anode 44 is 3 cm. The cathode 43 has holes having a diameter of 0.5 mm opened at intervals of 5 mm on the entire surface facing the anode 44, and serves as a shower head from which gas is ejected. The reaction chamber 42 and the anode 44 are grounded. The heater 46 heats the substrate 44 placed on the anode 44 by heating the anode 44. Matching device 38 is power source 37
In order to achieve impedance matching between the cathode 43 and the cathode 43, all the high frequency power of the power source 37 is applied to the cathode 43,
A plasma is generated between the anode 44 and the anode.

【0003】次に、図3および図4を参照して従来のプ
ラズマCVD方法を説明する。成膜速度が小さい程、薄
膜の基板に対する密着力は大きくなるが、生産性は低下
する。そこで、成膜の初期だけ低速で成膜し、以降は高
速で成膜する。そのため、まず、成膜速度の小さい条件
に、原料ガス混合比、原料ガス圧力および高周波電力
を、ガス制御手段55、圧力調整手段56、電力制御手
段54をそれぞれ用いて設定し(ステップ60、61お
よび62)、電力制御手段54に出力開始信号を入力し
て、電源37に高周波電力を出力させる(ステップ6
3)。出力された高周波電力は、陰極43に印加され、
陰極43と陽極44の間で放電が開始する。放電開始
後、基板45上のプラズマと基板45との間にプラズマ
電位(Vp)が生じる。Vpは放電開始前のプラズマが存
在しない状態では0であり、プラズマが発生してプラズ
マ密度が上昇するにつれて大きくなり、反応室42内の
プラズマ密度分布が安定したところで、一定値Vp0に安
定する。放電開始直後のVp=0の状態からVp=Vp0の
状態に至るまでの間、膜は、Vp0eVより小さいVpe
Vのエネルギーを持ったイオンの衝撃を受けながら堆積
する。Vp=Vp0以降は、Vp0eVのエネルギーを持っ
たイオンの衝撃を受けながら堆積する。堆積中のイオン
衝撃エネルギーが大きくなると、膜の密度も大きくな
る。密度が大きいところでは断面に存在する結合手の面
密度も大きくなり、一般に、他の基板との密着性も大き
い。放電開始後、Vp=0からVp=Vp0に達するのに要
する時間より大きい時間T4だけ堆積することによっ
て、密着性の良い膜を形成する。T4経過後(ステップ
64)、原料ガスの混合比と圧力、および高周波電力
を、ガス制御手段55、圧力制御手段56、電力制御手
段54をそれぞれ用いて、成膜速度の速い条件に変更す
る(ステップ65)。一定時間T5の経過によって、必
要膜厚だけ堆積したら(ステップ66)、電力制御手段
54に出力停止信号を入力して堆積を停止する(ステッ
プ67)。
Next, a conventional plasma CVD method will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The smaller the film formation rate, the greater the adhesion of the thin film to the substrate, but the lower the productivity. Therefore, the film formation is performed at a low speed only in the initial stage of film formation, and thereafter at a high speed. Therefore, first, the raw material gas mixing ratio, the raw material gas pressure, and the high frequency power are set using the gas control means 55, the pressure adjusting means 56, and the power control means 54, respectively, under the condition that the film forming rate is low (steps 60 and 61). And 62), an output start signal is input to the power control means 54 to cause the power supply 37 to output high frequency power (step 6).
3). The output high frequency power is applied to the cathode 43,
Discharge starts between the cathode 43 and the anode 44. After the discharge is started, a plasma potential (Vp) is generated between the plasma on the substrate 45 and the substrate 45. Vp is 0 in the absence of plasma before the start of discharge, and increases as plasma is generated and the plasma density rises, and stabilizes at a constant value Vp0 when the plasma density distribution in the reaction chamber 42 stabilizes. From the state of Vp = 0 immediately after the start of discharge to the state of Vp = Vp0, the film has a Vpe smaller than Vp0eV.
It is deposited while being bombarded by ions having V energy. After Vp = Vp0, deposition is performed while being bombarded by ions having an energy of Vp0eV. The greater the ion bombardment energy during deposition, the greater the density of the film. Where the density is high, the areal density of the bonds existing in the cross section is also high, and in general, the adhesion with other substrates is also high. After the start of discharge, a film having good adhesion is formed by depositing for a time T4 which is longer than the time required to reach Vp = Vp0 from Vp = 0. After the lapse of T4 (step 64), the mixture ratio and pressure of the raw material gas and the high frequency power are changed to the conditions of high film formation rate by using the gas control means 55, the pressure control means 56 and the power control means 54, respectively ( Step 65). When the required film thickness is deposited after the elapse of the fixed time T5 (step 66), an output stop signal is input to the power control means 54 to stop the deposition (step 67).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】堆積中のイオン衝撃エ
ネルギーが大きくなると、膜の密度も大きくなる。密度
が大きいところでは断面に存在する結合手の面密度も大
きくなり、一般に、他の基板との密着性も大きい。しか
し、この従来のプラズマCVD方法では、放電開始直後
のイオン衝撃エネルギーはVp0eVより小さいままであ
るため、この小さいイオン衝撃エネルギーを受けて形成
された基板界面の膜の密度は向上せず、膜と基板との密
着性は改善されないという課題がある。
As the ion bombardment energy during deposition increases, so does the density of the film. Where the density is high, the areal density of the bonds existing in the cross section is also high, and in general, the adhesion with other substrates is also high. However, in this conventional plasma CVD method, since the ion bombardment energy immediately after the start of discharge remains smaller than Vp0eV, the density of the film at the interface of the substrate formed by receiving this small ion bombardment energy does not improve, and the film There is a problem that the adhesion with the substrate is not improved.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るため、本発明によるプラズマCVD方法は、放電開始
後、ガス流量とガス圧と放電電力の内の少なくとも一つ
を変化させるプラズマCVD方法において、堆積を生じ
ないガスのみを反応室内に導入した後、放電を開始し、
その後、前記放電を維持したまま、堆積を生じるガスを
反応室に導入することを特徴とする。ここで、堆積を生
じないガスとしては、不活性ガス、窒素ガス、酸素ガ
ス、水素ガス、または窒素、酸素あるいは水素原子を分
子内に有するガス、ハロゲンガスまたはハロゲン原子を
分子内に有するガスが挙げられる。また、本発明による
プラズマCVD制御装置は、プラズマCVD装置の放電
電力とガス流量とガス圧力を制御するプラズマCVD制
御装置において、反応室内での放電を検知し、放電検出
信号を出力する放電検知手段と、前記放電検出信号を受
けて計時を開始し、あらかじめ設定された第1の時間の
経過後、ガス流量変更信号と圧力変更信号を出力し、そ
の後さらに、あらかじめ設定された第2の時間の経過
後、出力変更信号を出力し、その後さらに、あらかじめ
設定された第3の時間の経過後、出力停止信号を出力す
るタイマ手段と、初めに、あらかじめ設定された第1の
ガス流量予定値にガス流量を制御し、前記ガス流量変更
信号を受信すると、あらかじめ設定された第2のガス流
量予定値にガス流量を制御するガス制御手段と、初め
に、あらかじめ設定された第1の圧力予定値に圧力を制
御し、前記圧力変更信号を受信すると、あらかじめ設定
された第2の圧力予定値に圧力を制御する圧力調整手段
と、初めに、あらかじめ設定された第1の電源出力予定
値に放電用電源の出力を制御し、前記出力変更信号を受
信すると、あらかじめ設定された第2の圧力予定値に圧
力を制御し、前記出力停止信号を受信すると、前記放電
用電源の出力を停止する電力制御手段とを備えたことを
特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a plasma CVD method according to the present invention is a plasma CVD method in which at least one of a gas flow rate, a gas pressure, and a discharge power is changed after a discharge is started. In the above, after introducing only gas that does not cause deposition into the reaction chamber, discharge is started,
After that, a gas causing deposition is introduced into the reaction chamber while maintaining the discharge. Here, as the gas that does not cause deposition, an inert gas, a nitrogen gas, an oxygen gas, a hydrogen gas, a gas having nitrogen, oxygen or a hydrogen atom in the molecule, a halogen gas or a gas having a halogen atom in the molecule is used. Can be mentioned. Further, the plasma CVD control apparatus according to the present invention is a plasma CVD control apparatus for controlling discharge power, gas flow rate and gas pressure of the plasma CVD apparatus, and discharge detection means for detecting discharge in the reaction chamber and outputting a discharge detection signal. When the discharge detection signal is received, time measurement is started, and after a preset first time elapses, a gas flow rate change signal and a pressure change signal are output, and then a preset second time After the lapse of time, a timer means for outputting the output change signal and then for outputting the output stop signal after the lapse of the preset third time, and first, for the preset first gas flow rate preset value. A gas control means for controlling the gas flow rate and, when receiving the gas flow rate change signal, controlling the gas flow rate to a preset second preset gas flow rate value; Pressure control means for controlling the pressure to a preset first preset pressure value and, when receiving the pressure change signal, controlling the pressure to a preset second preset pressure value; When the output of the discharging power supply is controlled to the first power supply output scheduled value and the output change signal is received, the pressure is controlled to the preset second pressure planned value, and the output stop signal is received, And a power control means for stopping the output of the discharging power supply.

【0006】[0006]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。なお、本発明のプラズマCVD制御装置
は、本発明のプラズマCVD方法を実行する装置である
ため、本発明のプラズマCVD制御装置の実施例の説明
をもって、本発明のプラズマCVD方法の実施例の説明
とする。図1は、本発明によるプラズマCVD制御装置
の一実施例を示す装置構成図である。図1に示すよう
に、プラズマCVD制御装置24は、電力制御手段19
とガス制御手段20と放電検知手段22と圧力調整手段
23とタイマ手段21とから構成されている。電力制御
手段19は、2つの電源出力予定値Pw1とPw2が設定で
き、外部からの出力開始命令によって、電源2に電源出
力予定値Pw1の送出と出力開始信号の送出を行う。ま
た、タイマ手段21から出力変更信号を受けて、電源2
に電源出力予定値Pw2の送出を行う。さらに、タイマ手
段21からの出力停止信号によって、電源2に出力停止
信号の送出を行う。ガス制御手段20は、2つのガス流
量予定値F1とF2が設定でき、外部からのガス送流開始
命令によって、マスフローコントローラ25にガス流量
予定値F1の送出とガス送流開始信号の送出を行う。ま
た、タイマ手段21から流量変更信号を受けて、マスフ
ローコントローラ25にガス流量予定値F2の送出を行
う。放電検知手段22は、反応室7内でのプラズマの発
生を検出し、タイマ手段21に検出信号を送出する。圧
力調整手段23は、2つのガス圧力予定値Pr1とPr2が
設定でき、外部からの圧力制御命令によって、ガス圧力
予定値Pr1と、圧力計4の出力する圧力値が一致するよ
うに、オリフィス14に開閉制御信号を出力する。ま
た、タイマ手段21から圧力変更信号を受けて、ガス圧
力予定値Pr2と、圧力計4の出力する圧力値が一致する
ように、オリフィス14に開閉制御信号を出力する。タ
イマ手段21は、3つの時間T1とT2とT3が設定で
き、放電検知手段22からの検出信号を受けて計時を開
始する。計時開始からT1経過後、ガス制御手段20と
圧力調整手段23に、それぞれ流量変更信号と圧力変更
信号を送出する。その後さらにT2経過すると、電力制
御手段19に出力変更信号を送出する。その後さらにT
3経過すると、電力制御手段19に出力停止信号の送出
を行う。プラズマCVD制御装置24を除くプラズマC
VD装置は、陰極8と陽極9と反応室7とヒータ11と
電源2と整合器3を含む。陰極8と陽極9の間隔は3c
mである。陰極8は、陽極9と対向する面の全面には直
径0.5mmの穴が5mm間隔で開いており、そこから
ガスが噴出するシャワーヘッドとなっている。反応室7
と陽極9は接地されている。ヒータ11は、陽極9を加
熱することによって、陽極9上に置かれた基板10を加
熱する。整合器3が電源2と陰極8の間のインピーダン
ス整合をとるため、電源2の高周波電力は全て陰極8に
印加され、陰極8と陽極9の間にプラズマが発生する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. Since the plasma CVD control device of the present invention is a device for executing the plasma CVD method of the present invention, the description of the embodiment of the plasma CVD control device of the present invention will be used to explain the embodiment of the plasma CVD method of the present invention. And FIG. 1 is an apparatus configuration diagram showing an embodiment of a plasma CVD control apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, the plasma CVD control device 24 includes a power control means 19
It is composed of a gas control means 20, a discharge detection means 22, a pressure adjusting means 23 and a timer means 21. The power control means 19 can set two power supply output scheduled values Pw1 and Pw2, and sends the power supply output scheduled value Pw1 and the output start signal to the power supply 2 by an output start command from the outside. Further, the power supply 2 receives the output change signal from the timer means 21.
Then, the scheduled power output value Pw2 is sent to. Further, in response to the output stop signal from the timer means 21, the output stop signal is sent to the power supply 2. The gas control means 20 can set two gas flow rate planned values F1 and F2, and sends the gas flow rate planned value F1 and the gas flow start signal to the mass flow controller 25 in response to an external gas flow start command. . Further, upon receiving the flow rate change signal from the timer means 21, the gas flow rate scheduled value F2 is sent to the mass flow controller 25. The discharge detection means 22 detects the generation of plasma in the reaction chamber 7 and sends a detection signal to the timer means 21. The pressure adjusting means 23 can set two planned gas pressure values Pr1 and Pr2, and the orifice 14 is set so that the planned gas pressure value Pr1 and the pressure value output by the pressure gauge 4 match by a pressure control command from the outside. An open / close control signal is output to. Further, in response to the pressure change signal from the timer means 21, the opening / closing control signal is output to the orifice 14 so that the expected gas pressure value Pr2 and the pressure value output by the pressure gauge 4 match. The timer means 21 can set three times T1, T2 and T3, and receives a detection signal from the discharge detection means 22 to start time counting. After a lapse of T1 from the start of timing, a flow rate changing signal and a pressure changing signal are sent to the gas control means 20 and the pressure adjusting means 23, respectively. After that, when T2 further elapses, an output change signal is sent to the power control means 19. Then T
After the lapse of 3, an output stop signal is sent to the power control means 19. Plasma C excluding plasma CVD controller 24
The VD device includes a cathode 8, an anode 9, a reaction chamber 7, a heater 11, a power supply 2 and a matching unit 3. The distance between the cathode 8 and the anode 9 is 3c
m. The cathode 8 has holes having a diameter of 0.5 mm opened at intervals of 5 mm on the entire surface facing the anode 9, and serves as a shower head from which gas is ejected. Reaction chamber 7
And the anode 9 is grounded. The heater 11 heats the anode 9 to heat the substrate 10 placed on the anode 9. Since the matching device 3 performs impedance matching between the power source 2 and the cathode 8, all the high frequency power of the power source 2 is applied to the cathode 8 and plasma is generated between the cathode 8 and the anode 9.

【0007】次に、図1および図2を参照して、プラズ
マCVD制御装置の本実施例の動作について説明する。
初めに、ガス制御手段20に外部からガス送流開始命令
を与え、ガス制御手段20のF1に設定された、非堆積
性のガスを反応室7に導入する(ステップ26)。次に
圧力調整手段23に外部から圧力制御命令を与え、圧力
調整手段23のPr1に設定された圧力にガス圧を調整す
る(ステップ27)。次に、電力制御手段19に外部か
ら出力開始命令を与え、電源2に電力制御手段19のP
w1に設定された電力を出力させる(ステップ28)。放
電検知手段22は、放電開始を検知すると、タイマ手段
21に計時開始信号を出力し(ステップ29)、タイマ
手段21は計時開始信号を受けて計時を開始する(ステ
ップ30)。放電開始後、Vpは0から増加し、一定時
間T10後、Vp0に安定する。タイマ手段21のT1は、
あらかじめT10より大きい値に設定してあり、放電開始
からT1経過後、ガス制御手段20と圧力調整手段23
に、それぞれ流量変更信号と圧力変更信号を送出する
(ステップ31)。ガス制御手段20は、流量変更信号
を受けると、F1に設定されたガスの送流を停止し、F2
に設定された堆積を生じるガスを含む混合ガス(材料ガ
ス)の送流を開始する(ステップ32)。このガス変更
の動作と並行して、圧力制御手段23は、ガス圧力を圧
力制御手段のPr2に設定された値に調整する(ステップ
32)。ガス流量とガス圧は、変更開始後、一定時間T
20が経過すると安定する。これらの、ガス流量と圧力の
変更の過程においても放電は継続している。T20より大
きい値が、タイマ手段21のT2にあらかじめ設定され
ている。ガス流量とガス圧力の変更信号送出後、T2が
経過すると、タイマ手段21は、電力制御手段19に出
力変更信号を送出する(ステップ33)。この信号を受
けて、電力制御手段19は電源2の出力を電力制御手段
19のPw2に設定された値にまで上昇させる(ステップ
34)。所望の膜厚を堆積するのに必要な時間が、タイ
マ手段21のT3にあらかじめ設定されている。タイマ
手段21は、電力制御手段19に出力変更信号送出後、
T3が経過すると、電力制御手段19に出力停止信号を
送出する(ステップ35)。出力停止信号を受け取った
電力制御手段19は、電源2の電力の出力を停止し(ス
テップ36)、堆積動作が完了する。
Next, the operation of this embodiment of the plasma CVD control apparatus will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
First, a gas feed start command is given to the gas control means 20 from the outside, and the non-depositing gas set in F1 of the gas control means 20 is introduced into the reaction chamber 7 (step 26). Next, a pressure control command is given to the pressure adjusting means 23 from the outside to adjust the gas pressure to the pressure set in Pr1 of the pressure adjusting means 23 (step 27). Next, an output start command is given to the power control means 19 from the outside, and the power source 2 receives the power control means 19
The power set to w1 is output (step 28). When the discharge detection means 22 detects the start of discharge, it outputs a time measurement start signal to the timer means 21 (step 29), and the timer means 21 receives the time measurement start signal and starts time measurement (step 30). After the start of discharge, Vp increases from 0 and stabilizes at Vp0 after a certain time T10. T1 of the timer means 21 is
It is set to a value larger than T10 in advance, and after T1 has elapsed from the start of discharge, the gas control means 20 and the pressure adjusting means 23
Then, a flow rate change signal and a pressure change signal are sent to each of them (step 31). When the gas control means 20 receives the flow rate change signal, the gas control means 20 stops the flow of the gas set in F1,
The flow of the mixed gas (material gas) containing the gas that causes the deposition set at 1 is started (step 32). In parallel with this gas changing operation, the pressure control means 23 adjusts the gas pressure to the value set in Pr2 of the pressure control means (step 32). The gas flow rate and gas pressure are set to T
Stabilizes after 20. The discharge continues even in the process of changing the gas flow rate and the pressure. A value larger than T20 is preset in T2 of the timer means 21. When T2 elapses after the gas flow rate and gas pressure change signals are sent, the timer means 21 sends an output change signal to the power control means 19 (step 33). Receiving this signal, the power control means 19 raises the output of the power supply 2 to the value set in Pw2 of the power control means 19 (step 34). The time required to deposit the desired film thickness is preset in T3 of the timer means 21. The timer means 21 sends the output change signal to the power control means 19,
When T3 has elapsed, an output stop signal is sent to the power control means 19 (step 35). The power control means 19 that has received the output stop signal stops the output of power from the power supply 2 (step 36), and the deposition operation is completed.

【0008】次に、実際に、金配線の形成されたガリウ
ム砒素基板上に二酸化珪素をプラズマCVD方法を用い
て堆積する場合を例にとり、本発明を具体的に説明す
る。先ず、準備として、ヒータ11によって陽極9を加
熱し、陽極9上に置かれた金配線付きガリウム砒素基板
を300℃に保つ。さらに、オリフィス14を全開にし
て、圧力計4が1×10-3Pa以下を示すまで、排気口
13から反応室7内のガスを排出する。引き続き、本発
明による部分の動作に移る。ガス制御手段20のF1に
は、非堆積性ガスとしてアルゴン100SCCMが設定
されており、アルゴンは外部命令によって反応室7内に
導入される。圧力調整手段23は、Pr1に設定された圧
力0.5Paにガス圧を調整する。電力制御手段19か
らの出力命令によって、電源2は周波数375kHzの
高周波電力をPw1に設定された10Wだけ出力する。タ
イマ手段21は放電検出手段22からの計時開始信号を
受けて計時を開始し、T1として5秒が経過すると、ガ
ス制御手段20と圧力調整手段23に、それぞれ流量変
更信号と圧力変更信号を送出する。ガス制御手段20
は、ガスをF1に設定されたアルゴン100SCCMか
ら、F2に設定されたシラン100SCCMと二酸化窒
素100SCCMの材料ガスに切り替える。圧力制御手
段23は、ガス圧力をPr2に設定された1Paに調整す
る。5秒経過して、ガス流量とガス圧が安定すると、タ
イマ手段21からの信号を受けて、電力制御手段19
は、Pw2に設定された100Wに高周波電力を上昇さ
せ、二酸化珪素膜の堆積を開始する。T3として1分が
経過すると、放電を停止し、本発明による部分の動作は
終了する。続いて材料ガスの導入を停止し、オリフィス
14を全開にして、反応室7内のガスを排気する。圧力
計4が1×10-3Pa以下を示したら、オリフィス14
を全閉にして排気を停止する。反応室7内に窒素を導入
し、大気圧になったら基板を取り出す。
Next, the present invention will be specifically described by taking as an example the case where silicon dioxide is actually deposited on the gallium arsenide substrate on which gold wiring is formed by using the plasma CVD method. First, as a preparation, the anode 9 is heated by the heater 11, and the gallium arsenide substrate with gold wiring placed on the anode 9 is kept at 300 ° C. Further, the orifice 14 is fully opened, and the gas in the reaction chamber 7 is exhausted from the exhaust port 13 until the pressure gauge 4 shows 1 × 10 −3 Pa or less. Subsequently, the operation of the part according to the present invention will be described. Argon 100SCCM is set as the non-depositing gas in F1 of the gas control means 20, and the argon is introduced into the reaction chamber 7 by an external command. The pressure adjusting means 23 adjusts the gas pressure to the pressure 0.5 Pa set to Pr1. According to the output command from the power control means 19, the power supply 2 outputs the high frequency power having the frequency of 375 kHz by 10 W set to Pw1. The timer means 21 receives the time measurement start signal from the discharge detection means 22 and starts time measurement, and when 5 seconds elapse as T1, the flow rate change signal and the pressure change signal are sent to the gas control means 20 and the pressure adjustment means 23, respectively. To do. Gas control means 20
Switches the gas from 100 SCCM of argon set to F1 to 100 SCCM of silane and 100 SCCM of nitrogen dioxide set to F2. The pressure control means 23 adjusts the gas pressure to 1 Pa set to Pr2. When the gas flow rate and the gas pressure have stabilized after 5 seconds, a signal from the timer means 21 is received and the power control means 19 is received.
Raises the high frequency power to 100 W set to Pw2 and starts the deposition of the silicon dioxide film. When one minute elapses as T3, the discharge is stopped and the operation of the part according to the present invention ends. Then, the introduction of the material gas is stopped, the orifice 14 is fully opened, and the gas in the reaction chamber 7 is exhausted. When the pressure gauge 4 shows 1 × 10 −3 Pa or less, the orifice 14
To be fully closed to stop exhaust. Nitrogen is introduced into the reaction chamber 7, and the substrate is taken out when the atmospheric pressure is reached.

【0009】本実施例で堆積した二酸化珪素の膜厚は
0.5μmであった。従来方法を用いて堆積した同じ膜
厚の二酸化珪素膜と比較した場合、従来方法では、ガリ
ウム砒素基板上の金配線の面積比率が約30%を超える
と、成膜後に二酸化珪素膜の剥離が観察されたが、本発
明による膜は、約50%まで剥離が観察されず、密着性
が向上していることが確認できた。
The film thickness of the silicon dioxide deposited in this example was 0.5 μm. When compared with a silicon dioxide film of the same thickness deposited by using the conventional method, in the conventional method, when the area ratio of the gold wiring on the gallium arsenide substrate exceeds about 30%, the silicon dioxide film is peeled off after the film formation. Although observed, in the film according to the present invention, peeling was not observed up to about 50%, which confirmed that the adhesiveness was improved.

【0010】本実施例では、非堆積性ガスとしてアルゴ
ンを用いたが、ヘリウム、ネオン、キセノンなどの他の
不活性ガスを用いてもよい。また、窒素、酸素、水素
や、それらを含む二酸化窒素や水などを用いて、放電の
開始と共に、基板表面の窒化や酸化、還元などの表面改
質を行うこともできる。さらに、非堆積性ガスとして、
基板をエッチングするガスを放電開始用に用い、放電開
始と共に、基板表面の清浄化を行うこともできる。例と
して、シリコン基板に塩素ガス、フッ素ガスといったハ
ロゲンガスを用いたり、六フッ化硫黄、四塩化珪素、三
フッ化窒素といった、分子がハロゲン元素を含むガスを
用いたりする組み合わせが挙げられる。堆積を生じない
限り、これらの非堆積性ガスを混合して使用することも
できる。
In this embodiment, argon is used as the non-depositing gas, but other inert gas such as helium, neon or xenon may be used. Further, by using nitrogen, oxygen, hydrogen, nitrogen dioxide containing them, water, or the like, surface modification such as nitriding, oxidation, or reduction of the substrate surface can be performed at the same time as the start of discharge. Furthermore, as non-depositing gas,
A gas for etching the substrate may be used to start the discharge, and the surface of the substrate may be cleaned when the discharge is started. Examples include combinations in which a halogen gas such as chlorine gas or fluorine gas is used for the silicon substrate, or a gas whose molecule contains a halogen element such as sulfur hexafluoride, silicon tetrachloride, or nitrogen trifluoride is used. A mixture of these non-depositing gases can be used as long as they do not cause deposition.

【0011】[0011]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるプラ
ズマCVD方法は、放電開始時には非堆積性ガスを用
い、その後、放電を維持したまま堆積材料ガスに切り替
える手続きとしたため、基板との界面に存在する堆積開
始当初の膜も、十分なイオン衝撃を受け、堆積膜の基板
に対する密着力が向上する。また、本発明によるプラズ
マCVD制御装置は、本発明によるプラズマCVD方法
を時間的に正確に実行するため、数秒以内での制御を要
するガス流量と圧力と電力の制御を制御性良く行うこと
ができ、本発明によるプラズマCVD方法の再現性を向
上できるという効果を有する。
As described above, in the plasma CVD method according to the present invention, the non-depositing gas is used at the start of discharge, and then the procedure is switched to the deposition material gas while maintaining the discharge. The existing film at the beginning of the deposition is also subjected to sufficient ion bombardment, and the adhesion of the deposited film to the substrate is improved. Further, since the plasma CVD control apparatus according to the present invention accurately executes the plasma CVD method according to the present invention in time, it is possible to control the gas flow rate, the pressure, and the electric power, which require control within a few seconds, with good controllability. The advantage is that the reproducibility of the plasma CVD method according to the present invention can be improved.

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

【図1】本発明による方法を説明するための装置構成図
である。
FIG. 1 is an apparatus configuration diagram for explaining a method according to the present invention.

【図2】本発明の動作を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the operation of the present invention.

【図3】従来例による方法を説明するための装置構成図
である。
FIG. 3 is a device configuration diagram for explaining a method according to a conventional example.

【図4】従来例の動作を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an operation of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 接地 2 電源 3 整合器 4 圧力計 5 ガスミキサ 6 絶縁体 7 反応室 8 陰極 9 陽極 10 基板 11 ヒータ 12 ガス吹き出し口 13 排気口 14 オリフィス 15 接地 16,17,18 ガス 19 電力制御手段 20 ガス制御手段 21 タイマ手段 22 放電検知手段 23 圧力調整手段 24 プラズマCVD制御装置 25 マスフローコントローラ 37 電源 38 整合器 39 圧力計 40 ガスミキサ 41 絶縁体 42 反応室 43 陰極 44 陽極 45 基板 46 ヒータ 47 ガス吹き出し口 48 排気口 49 オリフィス 50 接地 51,52,53 ガス 54 電力制御手段 55 ガス制御手段 56 圧力調整手段 57 プラズマCVD制御装置 59 接地 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Grounding 2 Power supply 3 Matching device 4 Pressure gauge 5 Gas mixer 6 Insulator 7 Reaction chamber 8 Cathode 9 Anode 10 Substrate 11 Heater 12 Gas blowout port 13 Exhaust port 14 Orifice 15 Grounding 16, 17, 18 Gas 19 Power control means 20 Gas control Means 21 Timer means 22 Discharge detecting means 23 Pressure adjusting means 24 Plasma CVD control device 25 Mass flow controller 37 Power supply 38 Matching device 39 Pressure gauge 40 Gas mixer 41 Insulator 42 Reaction chamber 43 Cathode 44 Anode 45 Substrate 46 Heater 47 Gas outlet 48 Exhaust Mouth 49 Orifice 50 Grounding 51, 52, 53 Gas 54 Power control means 55 Gas control means 56 Pressure adjusting means 57 Plasma CVD control device 59 Grounding

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放電開始後、ガス流量とガス圧と放電電
力の内の少なくとも一つを変化させるプラズマCVD方
法において、堆積を生じないガスのみを反応室内に導入
した後、放電を開始し、その後、前記放電を維持したま
ま、堆積を生じるガスを反応室に導入することを特徴と
するプラズマCVD方法。
1. A plasma CVD method in which at least one of a gas flow rate, a gas pressure, and a discharge power is changed after a discharge is started, and after a gas that does not cause deposition is introduced into a reaction chamber, a discharge is started, Then, a plasma CVD method, characterized in that a gas causing deposition is introduced into the reaction chamber while maintaining the discharge.
【請求項2】 堆積を生じないガスが、不活性ガスであ
る請求項1記載のプラズマCVD方法。
2. The plasma CVD method according to claim 1, wherein the gas that does not cause deposition is an inert gas.
【請求項3】 堆積を生じないガスが、窒素ガス、酸素
ガス、水素ガス、または窒素、酸素あるいは水素原子を
分子内に有するガスである請求項1記載のプラズマCV
D方法。
3. The plasma CV according to claim 1, wherein the gas that does not cause deposition is nitrogen gas, oxygen gas, hydrogen gas, or gas having nitrogen, oxygen or hydrogen atoms in its molecule.
Method D.
【請求項4】 堆積を生じないガスが、ハロゲンガスま
たはハロゲン原子を分子内に有するガスである請求項1
記載のプラズマCVD方法。
4. The gas which does not cause deposition is a halogen gas or a gas having a halogen atom in its molecule.
The plasma CVD method described.
【請求項5】 プラズマCVD装置の放電電力とガス流
量とガス圧力を制御するプラズマCVD制御装置におい
て、反応室内での放電を検知し、放電検出信号を出力す
る放電検知手段と、前記放電検出信号を受けて計時を開
始し、あらかじめ設定された第1の時間の経過後、ガス
流量変更信号と圧力変更信号を出力し、その後さらに、
あらかじめ設定された第2の時間の経過後、出力変更信
号を出力し、その後さらに、あらかじめ設定された第3
の時間の経過後、出力停止信号を出力するタイマ手段
と、初めに、あらかじめ設定された第1のガス流量予定
値にガス流量を制御し、前記ガス流量変更信号を受信す
ると、あらかじめ設定された第2のガス流量予定値にガ
ス流量を制御するガス制御手段と、初めに、あらかじめ
設定された第1の圧力予定値に圧力を制御し、前記圧力
変更信号を受信すると、あらかじめ設定された第2の圧
力予定値に圧力を制御する圧力調整手段と、初めに、あ
らかじめ設定された第1の電源出力予定値に放電用電源
の出力を制御し、前記出力変更信号を受信すると、あら
かじめ設定された第2の圧力予定値に圧力を制御し、前
記出力停止信号を受信すると、前記放電用電源の出力を
停止する電力制御手段とを備えたことを特徴とするプラ
ズマCVD制御装置。
5. A plasma CVD control device for controlling discharge power, gas flow rate and gas pressure of a plasma CVD device, discharge detection means for detecting discharge in a reaction chamber and outputting a discharge detection signal, and the discharge detection signal. In response to this, clocking is started, and after a preset first time has elapsed, a gas flow rate change signal and a pressure change signal are output, and thereafter,
An output change signal is output after a preset second time has elapsed, and then a preset third signal is output.
And a timer means for outputting an output stop signal after a lapse of time, and first, when the gas flow rate change signal is received by controlling the gas flow rate to a preset first gas flow rate scheduled value, the preset value is set. Gas control means for controlling the gas flow rate to a second gas flow rate scheduled value; and first, controlling the pressure to a preset first pressure scheduled value, and receiving the pressure change signal, the preset gas pressure control means The pressure adjusting means for controlling the pressure to the planned pressure value of 2 and the output of the discharging power supply to the first preset power supply output value which is set in advance are controlled when the output change signal is received. And a power control means for stopping the output of the discharge power supply when the pressure is controlled to a second predetermined pressure value and the output stop signal is received.
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