JPH0853767A - プラズマｃｖｄ法及び装置 - Google Patents
プラズマｃｖｄ法及び装置Info
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- JPH0853767A JPH0853767A JP18809094A JP18809094A JPH0853767A JP H0853767 A JPH0853767 A JP H0853767A JP 18809094 A JP18809094 A JP 18809094A JP 18809094 A JP18809094 A JP 18809094A JP H0853767 A JPH0853767 A JP H0853767A
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- gas
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Abstract
(57)【要約】
【目的】被成膜基体が効率良くしかも再現性良く洗浄さ
れ、また、基体を均一に洗浄できることにより、洗浄後
の基体上に形成される膜の膜厚の面内均一性を向上させ
ることができるプラズマＣＶＤ法及び装置を提供する。 【構成】 前処理用ガスを高周波電力印加によりプラズ
マ化し、このプラズマに基体Ｓを曝して基体Ｓを洗浄し
た後、成膜用原料ガスを高周波電力印加によりプラズマ
化し、このプラズマに基体Ｓを曝して基体Ｓ上に膜形成
を行うプラズマＣＶＤ法及び装置において、前処理用ガ
スのプラズマ化を、所定周波数の基本高周波電力に所定
周波数の１０分の１以下の周波数で振幅変調を重畳させ
た状態の高周波電力を印加することで行うことを特徴と
するプラズマＣＶＤ法及び装置。
れ、また、基体を均一に洗浄できることにより、洗浄後
の基体上に形成される膜の膜厚の面内均一性を向上させ
ることができるプラズマＣＶＤ法及び装置を提供する。 【構成】 前処理用ガスを高周波電力印加によりプラズ
マ化し、このプラズマに基体Ｓを曝して基体Ｓを洗浄し
た後、成膜用原料ガスを高周波電力印加によりプラズマ
化し、このプラズマに基体Ｓを曝して基体Ｓ上に膜形成
を行うプラズマＣＶＤ法及び装置において、前処理用ガ
スのプラズマ化を、所定周波数の基本高周波電力に所定
周波数の１０分の１以下の周波数で振幅変調を重畳させ
た状態の高周波電力を印加することで行うことを特徴と
するプラズマＣＶＤ法及び装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は原料ガスをプラズマ化
し、このプラズマに基体を曝して該基体上に膜形成を行
うプラズマＣＶＤ法及び装置に関する。
し、このプラズマに基体を曝して該基体上に膜形成を行
うプラズマＣＶＤ法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマＣＶＤ法は半導体利用のセンサ
等の各種半導体デバイスの製造、太陽電池や液晶表示装
置の製造、耐摩耗性が要求される機械部品基体上への耐
摩耗性膜の形成等に広く利用されているが、成膜を行う
に当たり、前処理用ガスに高周波電力印加してこれをプ
ラズマ化し、このプラズマに基体を曝して該基体表面を
洗浄（清浄化）することが行われている。このようなプ
ラズマＣＶＤ法を実施する装置は各種知られているが、
その代表的なものの一つを例示すると、図４に示すプラ
ズマＣＶＤ装置がある。
等の各種半導体デバイスの製造、太陽電池や液晶表示装
置の製造、耐摩耗性が要求される機械部品基体上への耐
摩耗性膜の形成等に広く利用されているが、成膜を行う
に当たり、前処理用ガスに高周波電力印加してこれをプ
ラズマ化し、このプラズマに基体を曝して該基体表面を
洗浄（清浄化）することが行われている。このようなプ
ラズマＣＶＤ法を実施する装置は各種知られているが、
その代表的なものの一つを例示すると、図４に示すプラ
ズマＣＶＤ装置がある。
【０００３】図４に示す装置は平行平板型高周波（Ｒ
Ｆ）プラズマＣＶＤ装置として知られているもので、真
空容器１を有し、その中に被成膜基板Ｓ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。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Ｓ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Ｓを加熱
するときは、ヒータ２１は電極２から分離される。
Ｆ）プラズマＣＶＤ装置として知られているもので、真
空容器１を有し、その中に被成膜基板Ｓ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。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Ｓ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Ｓを加熱
するときは、ヒータ２１は電極２から分離される。
【０００４】電極３は、電極２との間に導入される成膜
用ガスに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。また電極３は、電極
２との間に導入される成膜用原料ガスのうち、常温で液
体であるガスを気体状態に維持するためのヒータ３３を
付設してある。なおヒータ３３は電極３から分離される
こともある。
用ガスに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。また電極３は、電極
２との間に導入される成膜用原料ガスのうち、常温で液
体であるガスを気体状態に維持するためのヒータ３３を
付設してある。なおヒータ３３は電極３から分離される
こともある。
【０００５】また、真空容器１には開閉弁４１を介して
排気ポンプ４２を配管接続してあるとともに、前処理用
ガス及び成膜用原料ガスを供給するガス供給部５を配管
接続してある。ガス供給部５は、成膜用原料ガスとして
例えば四塩化シリコン（ＳｉＣｌ4 ）のように常温で液
体である化合物のガスも用いることができるように、こ
のような化合物をバブリングして真空容器１内へ供給で
きる構成となっている。即ち、ガス供給部５は常温で液
体の化合物のガスを供給するためのバブラー部５１及び
常温で気体の化合物のガス供給部５２からなっている。
排気ポンプ４２を配管接続してあるとともに、前処理用
ガス及び成膜用原料ガスを供給するガス供給部５を配管
接続してある。ガス供給部５は、成膜用原料ガスとして
例えば四塩化シリコン（ＳｉＣｌ4 ）のように常温で液
体である化合物のガスも用いることができるように、こ
のような化合物をバブリングして真空容器１内へ供給で
きる構成となっている。即ち、ガス供給部５は常温で液
体の化合物のガスを供給するためのバブラー部５１及び
常温で気体の化合物のガス供給部５２からなっている。
【０００６】バブラー部５１には１又は２以上の密封可
能の容器（バブラー）５１ａ１、５１ａ２・・・が設け
られ、これらにマスフローコントローラ５１ｂ１、５１
ｂ２、・・・及び開閉弁５１ｃ１、５１ｃ２・・・を介
してキャリアガスのガス源５１ｄ１、５１ｄ２・・・が
接続され、マスフローコントローラ５１ｂ１、５１ｂ２
・・・から延びる配管の先端はバブラー５１ａ１、５１
ａ２・・・内の底部付近に設置されている。またバブラ
ー５１ａ１、５１ａ２・・・内上部は開閉弁５１ｅ１、
５１ｅ２・・・及び圧力調整部５１ｆ１、５１ｆ２・・
・を介して真空容器１に配管接続されている。圧力調整
部５１ｆ１、５１ｆ２・・・は各々圧力調整弁及び圧力
計からなっている。バブラー５１ａ１、５１ａ２・・・
にはヒータとペルチェ素子を含む温度調節装置５１ｇ
１、５１ｇ２・・・が付設され、バブラー５１ａ１、５
１ａ２・・・から真空容器１まで延びる配管にはヒータ
５１ｈが付設される。
能の容器（バブラー）５１ａ１、５１ａ２・・・が設け
られ、これらにマスフローコントローラ５１ｂ１、５１
ｂ２、・・・及び開閉弁５１ｃ１、５１ｃ２・・・を介
してキャリアガスのガス源５１ｄ１、５１ｄ２・・・が
接続され、マスフローコントローラ５１ｂ１、５１ｂ２
・・・から延びる配管の先端はバブラー５１ａ１、５１
ａ２・・・内の底部付近に設置されている。またバブラ
ー５１ａ１、５１ａ２・・・内上部は開閉弁５１ｅ１、
５１ｅ２・・・及び圧力調整部５１ｆ１、５１ｆ２・・
・を介して真空容器１に配管接続されている。圧力調整
部５１ｆ１、５１ｆ２・・・は各々圧力調整弁及び圧力
計からなっている。バブラー５１ａ１、５１ａ２・・・
にはヒータとペルチェ素子を含む温度調節装置５１ｇ
１、５１ｇ２・・・が付設され、バブラー５１ａ１、５
１ａ２・・・から真空容器１まで延びる配管にはヒータ
５１ｈが付設される。
【０００７】ガス供給部５２には、マスフローコントロ
ーラ５２１ａ、５２１ｂ・・・及び開閉弁５２２ａ、５
２２ｂ・・・を介して接続された１又は２以上のガス源
５２３ａ、５２３ｂ・・・が含まれ、常温で気体の成膜
用原料ガス、前処理用ガス及び必要に応じてキャリアガ
ス等のガスを真空容器１に供給できるようになってい
る。
ーラ５２１ａ、５２１ｂ・・・及び開閉弁５２２ａ、５
２２ｂ・・・を介して接続された１又は２以上のガス源
５２３ａ、５２３ｂ・・・が含まれ、常温で気体の成膜
用原料ガス、前処理用ガス及び必要に応じてキャリアガ
ス等のガスを真空容器１に供給できるようになってい
る。
【０００８】このプラズマＣＶＤ装置により例えば基板
Ｓ上にアモルファスシリコン膜を形成する場合、まず成
膜対象基板Ｓが真空容器１内に搬入され、ヒータ２１に
より５００℃程度に加熱された電極２上に設置された
後、容器１内が開閉弁４１の操作と排気ポンプ４２の運
転にて数１００ｍＴｏｒｒ程度の所定真空度に維持され
る。次いで、ガス供給部５のうちガス供給部５２から前
処理用ガスとして水素（Ｈ2 ）ガスが導入されるととも
に、高周波電極３に電源３２から高周波電力が所定時間
印加され、これによりＨ2 ガスがプラズマ化され、この
プラズマの下で基板Ｓ表面が洗浄される。次いで、ガス
源５１ｄ１からキャリアガスとしてＨ2 ガスを、液体の
ＳｉＣｌ4 を入れたバブラー５１ａ１内に導入してＳｉ
Ｃｌ4 をバブリングさせ、発生したＳｉＣｌ4 ガスを真
空容器１内へ供給する。このときバブラー５１ａ１は温
度調節装置５１ｇ１により５０〜７０℃程度に加熱され
る。また、必要に応じ、バブラー５１ａ１から容器１ま
で延びる配管はヒータ５１ｈにより、電極３はヒータ３
３により同程度に加熱される。バブリングをヘリウム
（Ｈｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガス又
はＨ2 ガス等のガスで行い、別途、ガス供給部５２から
Ｈ2 ガスを供給することもある。同時に高周波電極３に
電源３２から高周波電力が印加され、これにより導入さ
れたガスがプラズマ化され、基板Ｓ表面にアモルファス
シリコン膜が形成される。
Ｓ上にアモルファスシリコン膜を形成する場合、まず成
膜対象基板Ｓが真空容器１内に搬入され、ヒータ２１に
より５００℃程度に加熱された電極２上に設置された
後、容器１内が開閉弁４１の操作と排気ポンプ４２の運
転にて数１００ｍＴｏｒｒ程度の所定真空度に維持され
る。次いで、ガス供給部５のうちガス供給部５２から前
処理用ガスとして水素（Ｈ2 ）ガスが導入されるととも
に、高周波電極３に電源３２から高周波電力が所定時間
印加され、これによりＨ2 ガスがプラズマ化され、この
プラズマの下で基板Ｓ表面が洗浄される。次いで、ガス
源５１ｄ１からキャリアガスとしてＨ2 ガスを、液体の
ＳｉＣｌ4 を入れたバブラー５１ａ１内に導入してＳｉ
Ｃｌ4 をバブリングさせ、発生したＳｉＣｌ4 ガスを真
空容器１内へ供給する。このときバブラー５１ａ１は温
度調節装置５１ｇ１により５０〜７０℃程度に加熱され
る。また、必要に応じ、バブラー５１ａ１から容器１ま
で延びる配管はヒータ５１ｈにより、電極３はヒータ３
３により同程度に加熱される。バブリングをヘリウム
（Ｈｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガス又
はＨ2 ガス等のガスで行い、別途、ガス供給部５２から
Ｈ2 ガスを供給することもある。同時に高周波電極３に
電源３２から高周波電力が印加され、これにより導入さ
れたガスがプラズマ化され、基板Ｓ表面にアモルファス
シリコン膜が形成される。
【０００９】以上説明した方法及び装置において、成膜
中の基板温度を８００℃以上に保つとポリシリコン膜や
単結晶シリコン膜が形成される。また、成膜に際してバ
ブリングをＨ2 ガスで行い、ガス供給部５２からアンモ
ニア（ＮＨ3 ）ガスを容器１内に導入すると、窒化シリ
コン膜が形成される。また、成膜に際して、成膜用原料
として四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）を入れたバブラー内
にキャリアガスとしてＨ2 ガス又は窒素（Ｎ2 ）ガスを
導入し、ガス供給部５２からＮＨ3 ガスを容器１内に導
入すると、窒化チタン膜が形成される。また、低温で成
膜を行う場合は、成膜用原料ガスとして常温で液体の化
合物を用いず、例えば、シラン（ＳｉＨ 4 ）ガス及びＨ
2 ガスからアモルファスシリコン膜を、ＳｉＨ4 ガス及
びＮＨ3ガスから窒化シリコン膜を形成する。
中の基板温度を８００℃以上に保つとポリシリコン膜や
単結晶シリコン膜が形成される。また、成膜に際してバ
ブリングをＨ2 ガスで行い、ガス供給部５２からアンモ
ニア（ＮＨ3 ）ガスを容器１内に導入すると、窒化シリ
コン膜が形成される。また、成膜に際して、成膜用原料
として四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）を入れたバブラー内
にキャリアガスとしてＨ2 ガス又は窒素（Ｎ2 ）ガスを
導入し、ガス供給部５２からＮＨ3 ガスを容器１内に導
入すると、窒化チタン膜が形成される。また、低温で成
膜を行う場合は、成膜用原料ガスとして常温で液体の化
合物を用いず、例えば、シラン（ＳｉＨ 4 ）ガス及びＨ
2 ガスからアモルファスシリコン膜を、ＳｉＨ4 ガス及
びＮＨ3ガスから窒化シリコン膜を形成する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなプラズマＣＶＤ法及び装置によると、前処理用ガス
のプラズマ化による基体の洗浄効率が悪く、また再現性
良く洗浄されない。また基体の洗浄が均一に行われ難い
ため、基体を洗浄後、該基体上に形成された膜の膜厚の
面内均一性が低いという問題がある。
うなプラズマＣＶＤ法及び装置によると、前処理用ガス
のプラズマ化による基体の洗浄効率が悪く、また再現性
良く洗浄されない。また基体の洗浄が均一に行われ難い
ため、基体を洗浄後、該基体上に形成された膜の膜厚の
面内均一性が低いという問題がある。
【００１１】そこで本発明は、前処理用ガスを高周波電
力印加によりプラズマ化し、このプラズマに被成膜基体
を曝して該基体を洗浄した後、成膜用原料ガスを高周波
電力印加によりプラズマ化し、このプラズマに前記基体
を曝して前記基体上に膜形成を行うプラズマＣＶＤ法及
びこれに用いるプラズマＣＶＤ装置であって、該基体が
効率良くしかも再現性良く洗浄され、また、基体を均一
に洗浄できることにより、洗浄後の前記基体上に形成さ
れる膜の膜厚の面内均一性を向上させることができるプ
ラズマＣＶＤ法及び装置を提供することを課題とする。
力印加によりプラズマ化し、このプラズマに被成膜基体
を曝して該基体を洗浄した後、成膜用原料ガスを高周波
電力印加によりプラズマ化し、このプラズマに前記基体
を曝して前記基体上に膜形成を行うプラズマＣＶＤ法及
びこれに用いるプラズマＣＶＤ装置であって、該基体が
効率良くしかも再現性良く洗浄され、また、基体を均一
に洗浄できることにより、洗浄後の前記基体上に形成さ
れる膜の膜厚の面内均一性を向上させることができるプ
ラズマＣＶＤ法及び装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明のプラズマＣＶＤ法は、前処理用ガスを高周波電力印
加によりプラズマ化し、このプラズマに被成膜基体を曝
して該基体を洗浄した後、成膜用原料ガスを高周波電力
印加によりプラズマ化し、このプラズマに前記基体を曝
して前記基体上に膜形成を行うプラズマＣＶＤ法におい
て、前記前処理用ガスのプラズマ化を、所定周波数の基
本高周波電力に該所定周波数の１０分の１以下の周波数
で振幅変調を重畳させた状態の高周波電力を印加するこ
とで行うことを特徴とする。
明のプラズマＣＶＤ法は、前処理用ガスを高周波電力印
加によりプラズマ化し、このプラズマに被成膜基体を曝
して該基体を洗浄した後、成膜用原料ガスを高周波電力
印加によりプラズマ化し、このプラズマに前記基体を曝
して前記基体上に膜形成を行うプラズマＣＶＤ法におい
て、前記前処理用ガスのプラズマ化を、所定周波数の基
本高周波電力に該所定周波数の１０分の１以下の周波数
で振幅変調を重畳させた状態の高周波電力を印加するこ
とで行うことを特徴とする。
【００１３】また、前記課題を解決する本発明のプラズ
マＣＶＤ装置は、ガス供給部から供給される前処理用ガ
スを高周波電力印加手段による高周波電力の印加により
プラズマ化し、このプラズマに被成膜基体を曝して該基
体を洗浄した後、ガス供給部から供給される成膜用原料
ガスを高周波電力印加手段による高周波電力の印加によ
りプラズマ化し、このプラズマに前記基体を曝して前記
基体上に膜形成を行う装置であって、前記前処理用ガス
をプラズマ化させるための高周波電力印加手段が、前記
前処理用ガスのプラズマ化に際して所定周波数の基本高
周波電力に該所定周波数の１０分の１以下の周波数で振
幅変調を重畳させた状態の高周波電力を印加するもので
あることを特徴とする。
マＣＶＤ装置は、ガス供給部から供給される前処理用ガ
スを高周波電力印加手段による高周波電力の印加により
プラズマ化し、このプラズマに被成膜基体を曝して該基
体を洗浄した後、ガス供給部から供給される成膜用原料
ガスを高周波電力印加手段による高周波電力の印加によ
りプラズマ化し、このプラズマに前記基体を曝して前記
基体上に膜形成を行う装置であって、前記前処理用ガス
をプラズマ化させるための高周波電力印加手段が、前記
前処理用ガスのプラズマ化に際して所定周波数の基本高
周波電力に該所定周波数の１０分の１以下の周波数で振
幅変調を重畳させた状態の高周波電力を印加するもので
あることを特徴とする。
【００１４】前記方法及び装置において、前処理用ガス
のプラズマ化のために印加される基本高周波電力及び成
膜用原料ガスのプラズマ化のために印加される高周波電
力の周波数は特に限定されないが、通常、商用周波数と
して認定されている１３．５６ＭＨｚのものが用いられ
る。前記方法及び装置において、振幅変調周波数が基本
高周波電力の周波数の１０分の１より大きいと、振幅変
調による十分な効果が得られない。
のプラズマ化のために印加される基本高周波電力及び成
膜用原料ガスのプラズマ化のために印加される高周波電
力の周波数は特に限定されないが、通常、商用周波数と
して認定されている１３．５６ＭＨｚのものが用いられ
る。前記方法及び装置において、振幅変調周波数が基本
高周波電力の周波数の１０分の１より大きいと、振幅変
調による十分な効果が得られない。
【００１５】また、振幅変調周波数は基本高周波電力の
周波数の１０万分の１より大きいことが望ましく、１０
万分の１より小さいと洗浄効率が低下する。また、振幅
変調は、パーティクルの発生を抑制するうえで電力印加
のオンオフを伴うこと（換言すればパルス状に変調させ
ること）が望ましい。オンオフ比Ｔ（％）は０＜Ｔ＜１
００（％）の範囲内で任意の値に定めることができる。
周波数の１０万分の１より大きいことが望ましく、１０
万分の１より小さいと洗浄効率が低下する。また、振幅
変調は、パーティクルの発生を抑制するうえで電力印加
のオンオフを伴うこと（換言すればパルス状に変調させ
ること）が望ましい。オンオフ比Ｔ（％）は０＜Ｔ＜１
００（％）の範囲内で任意の値に定めることができる。
【００１６】なお、前記所定周波数の基本高周波電力と
しては普通には連続するサイン波、パルス波、三角形波
等による高周波電力が考えられる。また、本発明におけ
る振幅変調は、電力印加時のピークツーピーク電力が、
電力印加時において常に厳密に一定でなくてもよく、電
力印加の立ち上がりや立ち下がりにおいて小さくてもよ
いが、代表的には電力印加時において実質上一定と見な
し得るようにパルス状に行うことが考えられる。
しては普通には連続するサイン波、パルス波、三角形波
等による高周波電力が考えられる。また、本発明におけ
る振幅変調は、電力印加時のピークツーピーク電力が、
電力印加時において常に厳密に一定でなくてもよく、電
力印加の立ち上がりや立ち下がりにおいて小さくてもよ
いが、代表的には電力印加時において実質上一定と見な
し得るようにパルス状に行うことが考えられる。
【００１７】また、振幅変調を施したガスプラズマ化用
の高周波電力は、代表的には、その原形を任意の高周波
信号を発生させ得る高周波信号発生器（ファンクション
ジエネレータ）により作り、これをＲＦパワーアンプで
増幅して得ることが考えられるが、所定周波数の基本高
周波電力を生成し、これに振幅変調を施して得ること等
も考えられる。
の高周波電力は、代表的には、その原形を任意の高周波
信号を発生させ得る高周波信号発生器（ファンクション
ジエネレータ）により作り、これをＲＦパワーアンプで
増幅して得ることが考えられるが、所定周波数の基本高
周波電力を生成し、これに振幅変調を施して得ること等
も考えられる。
【００１８】前記方法及び装置において、前記の振幅変
調を重畳させた状態の高周波電力を所定時間印加して前
処理用ガスをプラズマ化させた後、引き続き高周波電力
を印加して成膜用原料ガスをプラズマ化させて成膜を行
うことが望ましく、これにより、洗浄処理の後成膜開始
までの間に電力印加を一旦オフ状態にし、再びオン状態
にすることでプラズマの状態が不安定になるのを避ける
ことができる。
調を重畳させた状態の高周波電力を所定時間印加して前
処理用ガスをプラズマ化させた後、引き続き高周波電力
を印加して成膜用原料ガスをプラズマ化させて成膜を行
うことが望ましく、これにより、洗浄処理の後成膜開始
までの間に電力印加を一旦オフ状態にし、再びオン状態
にすることでプラズマの状態が不安定になるのを避ける
ことができる。
【００１９】前記方法及び装置において、成膜用原料ガ
スのプラズマ化を所定周波数の基本高周波電力に該所定
周波数の１０分の１以下の周波数で振幅変調を重畳させ
た状態の高周波電力を印加することで行うことが考えら
れ、このとき、パーティクルの発生が抑制されて膜質が
向上するとともに成膜速度が向上し、また膜厚の面内均
一性が一層向上する。
スのプラズマ化を所定周波数の基本高周波電力に該所定
周波数の１０分の１以下の周波数で振幅変調を重畳させ
た状態の高周波電力を印加することで行うことが考えら
れ、このとき、パーティクルの発生が抑制されて膜質が
向上するとともに成膜速度が向上し、また膜厚の面内均
一性が一層向上する。
【００２０】前記方法及び装置において、用いられる前
処理用ガスとしては、Ｈ2 ガス、酸素（Ｏ2 ）ガス、Ｎ
Ｈ3 ガス、亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）ガス、メタン（Ｃ
Ｈ4 ）ガス、塩化水素（ＨＣｌ）ガス等が考えられ、こ
れらのうち１又は２以上が用いられる。また、形成され
る膜、該膜形成のための成膜用原料及びこの成膜に当た
り用いられる前処理用ガスの組み合わせとしては、表１
に示す組み合わせを例示することができる。
処理用ガスとしては、Ｈ2 ガス、酸素（Ｏ2 ）ガス、Ｎ
Ｈ3 ガス、亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）ガス、メタン（Ｃ
Ｈ4 ）ガス、塩化水素（ＨＣｌ）ガス等が考えられ、こ
れらのうち１又は２以上が用いられる。また、形成され
る膜、該膜形成のための成膜用原料及びこの成膜に当た
り用いられる前処理用ガスの組み合わせとしては、表１
に示す組み合わせを例示することができる。
【００２１】
【表１】
【００２２】成膜用原料が常温で液体の場合には、Ｈ2
ガス、Ｎ2 ガス又は不活性ガス（Ｈｅガス、ネオン（Ｎ
ｅ）ガス、Ａｒガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス等）等を
キャリアガスとして用いてバブリングし、該原料化合物
のガスを得ることが考えられる。表１中に示した成膜用
原料では、ＳｉＣｌ4 、４−エトキシ−シリコン、Ｔｉ
Ｃｌ4 、２フッ化イリジウム（ＩｒＦ2 ）が常温で液体
の化合物であり、例えばＳｉＣｌ4 及びＩｒＦ2 はＨ2
ガスによりバブリングされ、４−エトキシ−シリコン及
びＴｉＣｌ4 はＨ2 ガス又はＮ2 ガスによりバブリング
される。
ガス、Ｎ2 ガス又は不活性ガス（Ｈｅガス、ネオン（Ｎ
ｅ）ガス、Ａｒガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス等）等を
キャリアガスとして用いてバブリングし、該原料化合物
のガスを得ることが考えられる。表１中に示した成膜用
原料では、ＳｉＣｌ4 、４−エトキシ−シリコン、Ｔｉ
Ｃｌ4 、２フッ化イリジウム（ＩｒＦ2 ）が常温で液体
の化合物であり、例えばＳｉＣｌ4 及びＩｒＦ2 はＨ2
ガスによりバブリングされ、４−エトキシ−シリコン及
びＴｉＣｌ4 はＨ2 ガス又はＮ2 ガスによりバブリング
される。
【００２３】また成膜用原料のうち常温で気体の化合物
ガスがバブリング用のキャリアガスとして用いられる場
合、別途、成膜用原料ガスとして該ガスを用いても構わ
ない。
ガスがバブリング用のキャリアガスとして用いられる場
合、別途、成膜用原料ガスとして該ガスを用いても構わ
ない。
【００２４】
【作用】本発明のプラズマＣＶＤ法及び装置によると、
基体上への膜形成の前に前処理用ガスをプラズマ化して
該基体を洗浄し、該ガスのプラズマ化のために印加する
電力として基本周波数電力に該電力の周波数の１０分の
１以下の周波数で振幅変調を重畳させた状態の高周波電
力を用いる。
基体上への膜形成の前に前処理用ガスをプラズマ化して
該基体を洗浄し、該ガスのプラズマ化のために印加する
電力として基本周波数電力に該電力の周波数の１０分の
１以下の周波数で振幅変調を重畳させた状態の高周波電
力を用いる。
【００２５】振幅変調を重畳させることでプラズマの発
生領域が広がるため基体が均一に洗浄され、これにより
洗浄後の基体上に形成される膜の膜厚の面内均一性が向
上する。また、振幅変調を重畳させることで生じるプラ
ズマ中のハイエネルギテイルの作用で気相での分解反応
が促進されて洗浄に寄与する粒子の密度が高くなるた
め、基体の洗浄効率が向上し、且つ、成膜終了ごとに搬
入されてくる次の基体についても再現性良く洗浄され
る。なお、ここに言うハイエネルギテイルとは図２に示
す高周波電力印加状態に関連する電子温度・時間の関係
を示すグラフにおける曲線ａ中、テイル部分ｂの状態を
示している。
生領域が広がるため基体が均一に洗浄され、これにより
洗浄後の基体上に形成される膜の膜厚の面内均一性が向
上する。また、振幅変調を重畳させることで生じるプラ
ズマ中のハイエネルギテイルの作用で気相での分解反応
が促進されて洗浄に寄与する粒子の密度が高くなるた
め、基体の洗浄効率が向上し、且つ、成膜終了ごとに搬
入されてくる次の基体についても再現性良く洗浄され
る。なお、ここに言うハイエネルギテイルとは図２に示
す高周波電力印加状態に関連する電子温度・時間の関係
を示すグラフにおける曲線ａ中、テイル部分ｂの状態を
示している。
【００２６】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１は本発明方法の実施に用いるプラズマＣＶＤ装
置の１例の概略構成を示している。この装置は、図４に
示す従来のプラズマＣＶＤ装置において、電極３にマッ
チングボックス３１を介して高周波電力発生装置３４が
接続されたものである。装置３４には、マッチングボッ
クス３１にＲＦパワーアンプ３５を介して接続されたフ
ァンクションジェネレータ３６が含まれている。高周波
電力発生装置３４、マッチングボックス３１及び高周波
電極３は高周波電力印加手段を構成している。
る。図１は本発明方法の実施に用いるプラズマＣＶＤ装
置の１例の概略構成を示している。この装置は、図４に
示す従来のプラズマＣＶＤ装置において、電極３にマッ
チングボックス３１を介して高周波電力発生装置３４が
接続されたものである。装置３４には、マッチングボッ
クス３１にＲＦパワーアンプ３５を介して接続されたフ
ァンクションジェネレータ３６が含まれている。高周波
電力発生装置３４、マッチングボックス３１及び高周波
電極３は高周波電力印加手段を構成している。
【００２７】本例によると、高周波電力発生装置３４
は、図３の（Ａ）に示す１３．５６ＭＨｚのサイン波連
続高周波電力に同図（Ｂ）に示すように該周波数１３．
５６ＭＨｚの１０分の１以下の周波数で振幅変調を施
し、オン時間Ｔ１、オフ時間Ｔ２が順次繰り返される状
態の高周波電力を発生するように設定されている。オン
時におけるピークツーピーク電力は一定である。
は、図３の（Ａ）に示す１３．５６ＭＨｚのサイン波連
続高周波電力に同図（Ｂ）に示すように該周波数１３．
５６ＭＨｚの１０分の１以下の周波数で振幅変調を施
し、オン時間Ｔ１、オフ時間Ｔ２が順次繰り返される状
態の高周波電力を発生するように設定されている。オン
時におけるピークツーピーク電力は一定である。
【００２８】その他の構成は図１に示す装置と同様であ
り、動作も同様である。また、同じ部品には同じ参照符
号を付してある。なお、ここでは接地電極２上に基板Ｓ
を設置しているが、高周波電極３上に設置する場合も考
えられる。この場合は高周波電極３のセルフポテンシャ
ル効果がみこめる。
り、動作も同様である。また、同じ部品には同じ参照符
号を付してある。なお、ここでは接地電極２上に基板Ｓ
を設置しているが、高周波電極３上に設置する場合も考
えられる。この場合は高周波電極３のセルフポテンシャ
ル効果がみこめる。
【００２９】このプラズマＣＶＤ法及び装置によると、
前処理用ガスのプラズマ化が前記のとおり振幅変調を重
畳させた状態の高周波電力の印加により行われること
で、プラズマの発生領域が広がるため基体が均一に洗浄
され、これにより洗浄後の基体上に形成される膜の膜厚
の面内均一性が向上する。また、気相での分解反応が促
進されてプラズマ中の洗浄に寄与する粒子の密度が高く
なり、基体の洗浄効率が向上するとともに洗浄の再現性
も良くなる。
前処理用ガスのプラズマ化が前記のとおり振幅変調を重
畳させた状態の高周波電力の印加により行われること
で、プラズマの発生領域が広がるため基体が均一に洗浄
され、これにより洗浄後の基体上に形成される膜の膜厚
の面内均一性が向上する。また、気相での分解反応が促
進されてプラズマ中の洗浄に寄与する粒子の密度が高く
なり、基体の洗浄効率が向上するとともに洗浄の再現性
も良くなる。
【００３０】次に、図１の装置によりシリコン基板上に
窒化チタン膜を形成した実験例を示す。 実験例１ 前処理条件 基板 ：シリコンウェハ（直径４インチ） 高周波電極サイズ ：直径２００ｍｍ 高周波電力 ：ＣＷ換算で３００Ｗ 基本周波数 １３．５６ＭＨｚ 振幅変調周波数 １ｋＨｚ（オンオフ比５０％） 前処理用ガス ：（１）Ｈ2 ２００ｓｃｃｍ、５分間 （２）Ｈ2 ２００ｓｃｃｍ 及び ＮＨ3 ２００ｓｃｃｍ、５分間 圧力 ：０．６Ｔｏｒｒ 成膜条件 高周波電力 ：２００Ｗ、周波数 １３．５６ＭＨｚ 成膜用原料ガス ：ＴｉＣｌ4 、バブリング温度２５℃ Ｈ2 （キャリアガス） ２００ｓｃｃｍ ＮＨ3 ２００ｓｃｃｍ 膜厚 ：３０００Å 成膜圧力 ：０．６Ｔｏｒｒ 基板温度 ：５００℃ 実験例２ 実験例１において、成膜用原料ガスのプラズマ化のため
に印加する周波数１３．５６ＭＨｚの基本高周波電力に
周波数１ｋＨｚでオンオフ比５０％の振幅変調を重畳さ
せ、その他は実験例１と同様にして基板Ｓ上に膜厚３０
００Åの窒化チタン膜を形成した。 比較例 実験例１において、前処理用ガスのプラズマ化のために
印加する周波数１３．５６ＭＨｚの基本高周波電力に振
幅変調を重畳させず、その他は実験例１と同様にして基
板Ｓ上に膜厚３０００Åの窒化チタン膜を形成した。
窒化チタン膜を形成した実験例を示す。 実験例１ 前処理条件 基板 ：シリコンウェハ（直径４インチ） 高周波電極サイズ ：直径２００ｍｍ 高周波電力 ：ＣＷ換算で３００Ｗ 基本周波数 １３．５６ＭＨｚ 振幅変調周波数 １ｋＨｚ（オンオフ比５０％） 前処理用ガス ：（１）Ｈ2 ２００ｓｃｃｍ、５分間 （２）Ｈ2 ２００ｓｃｃｍ 及び ＮＨ3 ２００ｓｃｃｍ、５分間 圧力 ：０．６Ｔｏｒｒ 成膜条件 高周波電力 ：２００Ｗ、周波数 １３．５６ＭＨｚ 成膜用原料ガス ：ＴｉＣｌ4 、バブリング温度２５℃ Ｈ2 （キャリアガス） ２００ｓｃｃｍ ＮＨ3 ２００ｓｃｃｍ 膜厚 ：３０００Å 成膜圧力 ：０．６Ｔｏｒｒ 基板温度 ：５００℃ 実験例２ 実験例１において、成膜用原料ガスのプラズマ化のため
に印加する周波数１３．５６ＭＨｚの基本高周波電力に
周波数１ｋＨｚでオンオフ比５０％の振幅変調を重畳さ
せ、その他は実験例１と同様にして基板Ｓ上に膜厚３０
００Åの窒化チタン膜を形成した。 比較例 実験例１において、前処理用ガスのプラズマ化のために
印加する周波数１３．５６ＭＨｚの基本高周波電力に振
幅変調を重畳させず、その他は実験例１と同様にして基
板Ｓ上に膜厚３０００Åの窒化チタン膜を形成した。
【００３１】次に、実験例１及び比較例において前処理
を施した後、成膜を行う前の基板Ｓについて、純水の接
触角を測定して濡れ性を評価することで、該基板の洗浄
効率を評価した。また、実験例１、２及び比較例におい
て基板Ｓ上に形成された窒化チタン膜について、該膜の
膜厚均一性を評価した。これは膜形成に当たり基板Ｓの
一部に遮蔽物を置いておき、該遮蔽物により膜形成され
なかった面との段差を３か所で測定することにより行っ
た。
を施した後、成膜を行う前の基板Ｓについて、純水の接
触角を測定して濡れ性を評価することで、該基板の洗浄
効率を評価した。また、実験例１、２及び比較例におい
て基板Ｓ上に形成された窒化チタン膜について、該膜の
膜厚均一性を評価した。これは膜形成に当たり基板Ｓの
一部に遮蔽物を置いておき、該遮蔽物により膜形成され
なかった面との段差を３か所で測定することにより行っ
た。
【００３２】結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】前記実験から、以下のことが分かる。すな
わち、前処理用ガスのプラズマ化のために印加する高周
波電力に前記の振幅変調を重畳させることで純水の濡れ
性が低下し、すなわち基板の洗浄効率が向上するととも
に、洗浄後の基板Ｓ上に形成された膜の膜厚均一性が向
上した。さらに、前処理用ガスのプラズマ化に加えて成
膜用原料ガスのプラズマ化のために印加する高周波電力
にも前記の振幅変調を重畳させることで洗浄後の基板Ｓ
上に形成された膜の膜厚均一性が一層向上した。また、
この洗浄及び成膜を各例５回ずつ行い、それぞれについ
て接触角測定及び膜厚均一性測定を行ったところ、比較
例に比べて実験例１、２では測定値のふれが小さく、基
板洗浄の再現性が良かった。
わち、前処理用ガスのプラズマ化のために印加する高周
波電力に前記の振幅変調を重畳させることで純水の濡れ
性が低下し、すなわち基板の洗浄効率が向上するととも
に、洗浄後の基板Ｓ上に形成された膜の膜厚均一性が向
上した。さらに、前処理用ガスのプラズマ化に加えて成
膜用原料ガスのプラズマ化のために印加する高周波電力
にも前記の振幅変調を重畳させることで洗浄後の基板Ｓ
上に形成された膜の膜厚均一性が一層向上した。また、
この洗浄及び成膜を各例５回ずつ行い、それぞれについ
て接触角測定及び膜厚均一性測定を行ったところ、比較
例に比べて実験例１、２では測定値のふれが小さく、基
板洗浄の再現性が良かった。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、前
処理用ガスを高周波電力印加によりプラズマ化し、この
プラズマに被成膜基体を曝して該基体を洗浄した後、成
膜用原料ガスを高周波電力印加によりプラズマ化し、こ
のプラズマに前記基体を曝して前記基体上に膜形成を行
うプラズマＣＶＤ法及びこれに用いるプラズマＣＶＤ装
置であって、前記基体が効率良くしかも再現性良く洗浄
され、また、基体を均一に洗浄できることにより、洗浄
後の前記基体上に形成される膜の膜厚の面内均一性を向
上させることができるプラズマＣＶＤ法及び装置を提供
することができる。
処理用ガスを高周波電力印加によりプラズマ化し、この
プラズマに被成膜基体を曝して該基体を洗浄した後、成
膜用原料ガスを高周波電力印加によりプラズマ化し、こ
のプラズマに前記基体を曝して前記基体上に膜形成を行
うプラズマＣＶＤ法及びこれに用いるプラズマＣＶＤ装
置であって、前記基体が効率良くしかも再現性良く洗浄
され、また、基体を均一に洗浄できることにより、洗浄
後の前記基体上に形成される膜の膜厚の面内均一性を向
上させることができるプラズマＣＶＤ法及び装置を提供
することができる。
【図１】本発明方法の実施に用いるプラズマＣＶＤ装置
の１例の概略構成を示す図である。
の１例の概略構成を示す図である。
【図２】プラズマ中の高速電子のハイエネルギテイルを
説明する図である。
説明する図である。
【図３】図（Ａ）は基本高周波電力波形の概略を示す
図、図（Ｂ）は図（Ａ）の高周波電力に振幅変調を重畳
させた状態の高周波電力波形の概略を示す図である。
図、図（Ｂ）は図（Ａ）の高周波電力に振幅変調を重畳
させた状態の高周波電力波形の概略を示す図である。
【図４】従来のプラズマＣＶＤ装置の１例の概略構成を
示す図である。
示す図である。
１ 真空容器 ２ 接地電極 ２１、３３、５１ｈ ヒータ ３ 高周波電極 ３１ マッチングボックス ３２ 高周波電源 ３４ 高周波電力発生装置 ３５ 高周波電力（ＲＦパワー）アンプ ３６ 高周波信号発生器（ファンクションジェネレー
タ） ４１ 開閉弁 ４２ 排気ポンプ ５ ガス供給部 ５１ バブラー部 ５１ａ１、５１ａ２ バブラー ５１ｂ１、５１ｂ２、５２１ａ、５２１ｂ マスフロー
コントローラ ５１ｃ１、５１ｃ２、５１ｅ１、５１ｅ２、５２２ａ、
５２２ｂ 開閉弁 ５１ｄ１、５１ｄ２ キャリアガスのガス源 ５１ｆ１、５１ｆ２ 圧力調整部 ５１ｇ１、５１ｇ２ 温度調節装置 ５２ 常温で気体の化合物のガス供給部 ５２３ａ、５２３ｂ 常温で気体の化合物のガス源 Ｓ 基板
タ） ４１ 開閉弁 ４２ 排気ポンプ ５ ガス供給部 ５１ バブラー部 ５１ａ１、５１ａ２ バブラー ５１ｂ１、５１ｂ２、５２１ａ、５２１ｂ マスフロー
コントローラ ５１ｃ１、５１ｃ２、５１ｅ１、５１ｅ２、５２２ａ、
５２２ｂ 開閉弁 ５１ｄ１、５１ｄ２ キャリアガスのガス源 ５１ｆ１、５１ｆ２ 圧力調整部 ５１ｇ１、５１ｇ２ 温度調節装置 ５２ 常温で気体の化合物のガス供給部 ５２３ａ、５２３ｂ 常温で気体の化合物のガス源 Ｓ 基板
Claims (4)
- 【請求項１】 前処理用ガスを高周波電力印加によりプ
ラズマ化し、このプラズマに被成膜基体を曝して該基体
を洗浄した後、成膜用原料ガスを高周波電力印加により
プラズマ化し、このプラズマに前記基体を曝して前記基
体上に膜形成を行うプラズマＣＶＤ法において、前記前
処理用ガスのプラズマ化を、所定周波数の基本高周波電
力に該所定周波数の１０分の１以下の周波数で振幅変調
を重畳させた状態の高周波電力を印加することで行うこ
とを特徴とするプラズマＣＶＤ法。 - 【請求項２】 前記振幅変調を電力印加のオンオフを伴
う変調とする請求項１記載のプラズマＣＶＤ法。 - 【請求項３】 ガス供給部から供給される前処理用ガス
を高周波電力印加手段による高周波電力の印加によりプ
ラズマ化し、このプラズマに被成膜基体を曝して該基体
を洗浄した後、ガス供給部から供給される成膜用原料ガ
スを高周波電力印加手段による高周波電力の印加により
プラズマ化し、このプラズマに前記基体を曝して前記基
体上に膜形成を行うプラズマＣＶＤ装置であって、前記
前処理用ガスをプラズマ化させるための前記高周波電力
印加手段が、前記前処理用ガスのプラズマ化に際して所
定周波数の基本高周波電力に該所定周波数の１０分の１
以下の周波数で振幅変調を重畳させた状態の高周波電力
を印加するものであることを特徴とするプラズマＣＶＤ
装置。 - 【請求項４】 前記高周波電力印加手段が、前記振幅変
調を電力印加のオンオフを伴って行うものである請求項
３記載のプラズマＣＶＤ装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18809094A JPH0853767A (ja) | 1994-08-10 | 1994-08-10 | プラズマｃｖｄ法及び装置 |
| EP94117782A EP0653501B1 (en) | 1993-11-11 | 1994-11-10 | Plasma-CVD method and apparatus |
| DE69408405T DE69408405T2 (de) | 1993-11-11 | 1994-11-10 | Plasma-CVD-Verfahren und Vorrichtung |
| US08/416,477 US5562952A (en) | 1993-11-11 | 1995-04-04 | Plasma-CVD method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18809094A JPH0853767A (ja) | 1994-08-10 | 1994-08-10 | プラズマｃｖｄ法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0853767A true JPH0853767A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=16217534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18809094A Withdrawn JPH0853767A (ja) | 1993-11-11 | 1994-08-10 | プラズマｃｖｄ法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0853767A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001271167A (ja) * | 2000-03-24 | 2001-10-02 | Okura Ind Co Ltd | 酸化亜鉛薄膜の形成方法 |
| US6410454B1 (en) | 1997-06-10 | 2002-06-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki | Method and apparatus for removing contaminants from the surface of a semiconductor wafer |
| WO2023058460A1 (ja) * | 2021-10-05 | 2023-04-13 | 東京エレクトロン株式会社 | チタン膜を形成する方法、及びチタン膜を形成する装置 |
-
1994
- 1994-08-10 JP JP18809094A patent/JPH0853767A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6410454B1 (en) | 1997-06-10 | 2002-06-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki | Method and apparatus for removing contaminants from the surface of a semiconductor wafer |
| JP2001271167A (ja) * | 2000-03-24 | 2001-10-02 | Okura Ind Co Ltd | 酸化亜鉛薄膜の形成方法 |
| WO2023058460A1 (ja) * | 2021-10-05 | 2023-04-13 | 東京エレクトロン株式会社 | チタン膜を形成する方法、及びチタン膜を形成する装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011106 |