JPS5980932A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JPS5980932A
JPS5980932A JP15780783A JP15780783A JPS5980932A JP S5980932 A JPS5980932 A JP S5980932A JP 15780783 A JP15780783 A JP 15780783A JP 15780783 A JP15780783 A JP 15780783A JP S5980932 A JPS5980932 A JP S5980932A
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plasma
potential
substrate
energy
ions
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Takashi Tsuchimoto
槌本 尚
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • HELECTRICITY
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    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32697Electrostatic control

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高周波放電により発生せしめたプラズマによる
処理装置に関し、主として半導体基板をプラズマ九より
デポジションまたはエツチング処理するための処理装置
に関するものである。
本発明を説明するため、まず従来の高周波放電を用いた
プラズマ処よるデポジションおよびエツチングの方法と
その装置について説明する。
第1図は高周波放電を用いたプラズマによるデボジン1
ン装置の構成図である。1なる放電管忙2なるガス導入
孔により適当圧の材料ガスを導入する。5は真空槽で図
示せざる真空排気糸により排気され、デポジションされ
る基板6は、保持板7に保持され、アース電位8に結線
されている。
いま高周波発振器3と、これに誘導型に結合した放電コ
イル4により放電管1に高周波電力な印加すると、放電
管1内圧力が1OTorr程度の適当圧力であればこの
放電管内に無極放電をおこし放電プラズマ9を生成する
。いま放電ガスとしてシモノシラン(SiHa)と窒素
(N2)を導入し。
基板6を図示せざる加熱手段により300〜400C程
度に加熱丁れば基板上にシリコンナイトライド(st、
N、)膜がデポジションする。
第2図に同じく他の従来のデポジション装置の構成図を
示す。図示せざる真空排気系にて排気される真空槽5に
は発振器3と容量型に結合した電t1i10.11が導
入され、11は基板6の保持板を兼ねアース電位3に結
線される。ガス導入孔21よ、す511.当’91カッ
を、導入し放電プラズマ9を発生すれば基板6上に第1
図の場合と同様に所望物質をデポジシランすることが出
来る。
次に第3図は高周波放電を用いたプラズマによるエツチ
ング処理の場合の構成図である。真空槽5には、外側に
発振器3と容量型処結合した11m10.11が位置せ
しめられ、真空槽5の23部の保持体7・の上に基板6
がおかれる。ガス導入孔2より1例えばフレオンガス(
CF、)や酸素(0,)ガスを適当圧に導入し放電プラ
ズマ9を発生せしめれば弗素イオンによりシリコン基板
やシリコン酸化膜がエツチングされる。
第4図は他の例を示し第3図に似た構成であるが、2枚
の容量型結合の電極10.11が真空槽5内に導入され
ている。一方のtfMloに処理基板6が取りつけられ
て保持され接地された一方のii極11との間で導入さ
れた適当圧力の7レオンガスにより放電を起しプラズマ
9を発生すしめる。
放電は高周波放電(数M〜数十MHz)であり、かつ一
方の電極がアース電位でプラズマ9に接触しているため
、印加された高周波の波高に相当するエネルギーのイオ
ンが基板6に到着し、このため一般のスパッタリングを
起こ丁がまた放電ガスが反応性の場合1例えばエネルギ
ーをもった弗素イオンが基板と反応して反応性スパッタ
リングを起こし、基板をエツチングする。この場合の基
板が絶縁物であっても高周波印加のため支障はない。
第5図は以上の第1図より第4図までの各種方式を容量
型結合の場合についてまとめ、I¥!fに基板に到達す
るイオンのエネルギーに着目したものである。
第5図において、3なる発振器、にを極10と11が容
量型結合しており、gL極の一方11は、3に接地しで
あるものとするうまた真空容器5は絶縁材料により構成
され1図示せざる真空排気系により排気され、かつ図示
せざるガス導入孔より適当圧力ガスが導入され印加せる
高周波電力により放電し、プラズマ9を形成するものと
するう第5図囚は、放電形式としては第3図に相当して
いる。真空容器内に形成されたプラズマ9は外界と浮遊
電位にある。したがってデポジションの場合も、エツチ
ングの場合も、プラズマ9の内部エネルギー、つまり熱
エネルギーにて、真空容器内に挿入された同じく浮遊電
位の基板に到着する。
第5図■は放電形式としては第2図および第4図に相当
する。この場合、一方の電極11は、8において接地さ
れかつプラズマ9に接触しているため、プラズマの電位
はアースを位よりシースをへだてて、プラズマの内部エ
ネルギーV8に相当する電位となる。したがって第5図
の)の11のアース側のimmに基板をおくと、デポジ
ションの場合もエツチングの場合もこのプラズマの内部
エネギーに相当するイオンエネルギーv8(通常約数V
以下)にてイオンが到着する。
一方第5図■の10の高周波電極は、発振器3に結線さ
れているためいまこの発振器の出方電圧波形がVosi
nωt で表わされるとするとこの電極10の電位にv
osInωt゛で変化する。ここでvsは高周波の波形
の最高値、ωは角周波数、tは時間とする。この電極1
0もやはりプラズマ10に接触はしているが1時間平均
を取ると、10の電位は接地電位に等しい。したがって
10へのVosinωt の高周波印加を行っても、プ
ラズマ9の電位は平均としてVBに止まる。しかし、現
実K 1i[i 10 ハVos i nωt で変化
するため、電極□0とプラズマ9との間のシースが増減
してプラス、と電極の間の電位差を保持する。したがっ
てt極10の電位が−■。になった時最高(■o十Vs
)のエネルギーでプラズマよりイオンが到着する。v。
は通常数百ボルトの程度であるため、t1i!!!lo
上に保持された基板は最高数百ボルトのエネルギーのイ
オンが衝突する。したがって普通デポジションをする場
合は第2図のようにアース側の!極に基板を保持せしめ
てV のエネルギーでイオンを到着せしめ、スパッタリ
ングを行う場合は、高周波側の!極に基板を保持せしめ
て、(■8+Vo)のエネルギーでイオンを到着せしめ
る。
第5図(C1の放電形式は一方の電極11がアース電極
として真空構内にあり、プラズマ9と接触し。
他方の高周波1!極10は真空槽外に位置せしめられて
・(1)る。
第5図■の場合と同じくプラズマを位はプラズマの内部
エネルギーV、に等しく、11のtIiIA上へは■8
のエネルギーのイオンが到着する。他方の高周波電極1
0をみるとこれは図5■の高周波を極10を、絶縁物で
覆い、プラズマと直接に接触しないようにした場合に等
しい。この絶縁物の表面電位はやはりvosinωtで
変化するためやはり最高(vo十V8)のエネルギーの
イオンが到着し、絶縁物をスパッタする。これが絶縁物
に対する高周波スパッタリングの原理である。第1図の
構成は第5図fclの構成に類似したものと考えること
ができる。
以上のように現有使用されている各種のデボジシ、y装
置およびエツチング装置を考察すると、処理する基板へ
到着するデポジションまたはエツチングのイオンのエネ
ルギーが全くその時の装置条件により決まり、制御の困
難な量になっていることが見られる1例えば第1図、第
2図のデポジションにおいては、デポジションエネルギ
ーはプラズマ9の内部エネルギーvsによりきまり、こ
の内部エネルギーは、印加する高周波電力と放電のガス
圧力によってきまる。また第3図の構成ではエツチング
のイオンのエネルi−は熱エネルギーであり、第4図の
構成ではエツチングのイオンのエネルギーは高周波発振
の高周波電圧V。できめられこの高周波電圧は放電のた
めに必要な電圧である。
他方、高周波数tGcより形成すれたプラズマより処理
基板に到着するイオンのエネルギーを制御し得る場合は
その効果はいちじるしいものと考えられる。
デポジションの場合を考えると基板に熱運動エネルギー
で到着した場合、単に基板に耐着−fるに丁ぎない1基
板を加熱すれば、基板より運動エネルギーを得て基板上
を移動することが出きるが、デポジションの場合の基板
温度は素子製作上の制限のため出き得る限り低いことが
望まれろうイオンにエネルギーを与えて基板に到着せし
めた場合。
ギのエネルギーの多くは単に衝突による熱エネルギーと
なるが、一部は(〜数%)基板上の運動エネルギーとな
り基板上を連動することが出きる。
したがって一般のデボジクWyの場合、耐着せしめた膜
は基板上の段差や小孔に対しステヴプカノζレージの良
好な耐着膜を作成することが出きる。
また基板と同一材料なデポジションした場合、基板に到
着した原子はこの運動エネルギーにより適当な格子点ま
で移動することが出きるため、かなり低い温度で結晶成
長を行うことが出きる。この到着せしめるエネルギーは
、あまりその値が大きいと基板に対し衝突による欠陥を
形成しまたスパッタリングを起したりするので数V〜数
十Vの範囲が適当である。
またエツチングの場合と考える第4図のような構成では
通常イオンは数百θVのエネルギーで基板圧到着するた
めスパッタリングと同時九基板に結晶欠陥を起こす。特
に放電ガスに反応性のガス(フレオン等)を使用し1反
応性スパッタリングを起してエツチングを行う場合、イ
オンのエネルギーは数百Vは不要であり、またこのよう
な高い電圧では局所エツチングを行う場合のマスクがス
パッタによりエッチされて、困難を生じる。
反応性スパッタを行う場合は、原則的にイオンエネルギ
ーは化学反応を促進せしめる値でよく、その値もまた数
V〜数十Vの程度が望ましい。
以上の考察にみもれるごとく、高周波放電な用いてプラ
ズマを生起し、デポジションまたはエツチングを行う装
置において、イオンを基板上に数V−数十■の程度の制
御されたエネルギーで到着せしめることが出き得れば、
この処理工程に非常な進夛を生ぜしめることが出きる。
本発明は以上のような要望を満足丁べくなされたもので
あり、以下第6図以下を参照して実施例を説明する。
第1の実施例は第6図に示すごとく第2図の構成に、新
たにプラズマを位を印加する電源12を発振器3より高
周波電極10への高周波電圧印加のための導線に結線し
たことである。この効果ケ第7図において示すと、第7
図囚は第6図の高周波ItIL極10の電位をこのプラ
ズマ電位電源12を結線してないか、或いはこの電源の
出力電圧が00時の様子を示す。高周波電圧は前述σ)
ごとくVosinωtにて最高士V。が、アース電位E
に対して印加される。しかし第7図囚に見られるとと(
、この電位は平均として、アース電位Eであり、9のプ
ラズマ電位は前述のごとく全体として、プラズマの内部
エネルギーVsであり、第6図の高周波電極10には電
極が−voになった時これに対応して前述のごとく最高
(Vo十■8)のエネルギーのイオンが到着てるが、他
方のアース電位にある電tiliillの上にのせられ
た処理基板6の上尾はv8のエネルギーのイオンより到
着しない。次に第6図に示すプラズマ電位ti12によ
り高周波を極10に正のプラズマ電位v2を印加すると
、高周波の印加状態には変化なく第6図の)に示すよう
に平均として、前のアース電位EよりvPだけ電位レベ
ルが上昇した状態で高周波電力が印加される。この高周
波taiilOはプラズマに触れているためプラズマ電
位は全体として(V、 十V8)K上昇し、このため処
理基板6には(V、+VS)のエネルギーのイオンが到
着する。
プラズマ電位電源120iE電位UPを変化せしめるこ
とにより任意のエネルギーにてイオンを制御した値にて
処理基板6の上に到着せしめ得る。
このようにして、デボジシ田ンまたはエツチングを所定
のエネルギーを有せるイオンにて、高周波プラズマ9の
中より基板6に到着せしめ、処理を行うことが出きる。
なおこの方法において、処理基板6は必ずしも電極11
の上に位置する必要はなく、接地電位にてプラズマに接
触しておればよい。
第2の実施例は、第1の実施例において高周波電極10
が絶縁物で覆われている場合、9のプラズマに印加電位
■2が伝わらないために考案されたものである。第8図
にこの第2実施例を示すが。
これは、平行高周波電極10.11の間に新たにプロー
ぺ13を挿入し、これをプラズマ電位電源12によりプ
ラズマ電位V、を印加するものである。このブローぺは
プラズマ9に接触していればよくその形状は棒状、網状
等いづれでもよく、また挿入位置も必ずしも2枚のta
の中心位置でなくても端部に位置せしめてもよい、ただ
プラズマ9に接触していることが必要である。このよう
にして、プラズマ電位を(VP+v8)にすることが出
き、処理基板6に所定のエネルギーのイオンを到着せし
め得る。なおこの方法において処理基板6は必ずしも1
!極11の上に位置せしめる必要はなく、接地電位にて
プラズマに接触しておればよい。
第3の実施例は第9図に示すごとく今までのアース電極
11を絶縁し、新たに基板印加電源14をこれと直列に
結線し、負電位(−M、)をtIlllに印加する構成
である。
これによりプラズマ9より処理基板6に対し、(■8+
v8)のエネルギーのイオンな印加せしめ得る。但しこ
の方法は処理基板6が導電性でなければ有効でなく、基
板6が絶縁物の場合は電極11には(V8+V、)のエ
ネルギーのイオンが到着するが、絶縁物基板6には■8
のエネルギーのイオンより到着しない。またこの方法に
おいて処理基板6は必ずしも電極11の上に位置する必
要はなく1例えば電極11を接地し、処理基板を絶縁し
て、プラズマに接触せしめ、負電位(−VB)を印加し
てもよい。
以上のべたごとく、第1より第3の実施例のいずれかを
用いることにより、所定のエネルギーでプラズマ中より
イオンを処理基板に到着せしめることが出き有効なるデ
ボジシ冒ンまたはエツチングを行うことが出来る新しい
プラズi処理装置を提供することが出きる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は従来の高周波放電によるプラズマを用
(、またデボジシラン装置の構成図、第3図。 84図までの構成を動作原理より説明を行5ため3種に
分類した動作原理の説明のだめの構成図。 第6図乃至第9図は本発明の説明を示し、第6図図は同
じくプラズマに所定の電位を与えるための構成図、第9
図はプラズマに電位を新たに与えることな(、処理基板
上に所定のエネルギーでイオンを到着せしめる装置の構
成図である。 l・・・放電管、2・・・ガス導入孔、3・・・高周波
発振器、4・・・誘導型結合放電コイル、5・・・真空
容器、6・・・処理基板、7・・・保持板、8・・・ア
ース電位結線。 9・・・生成プラズマ、10・・・容置型結合電極(高
周波1!極)、11・・・容置型結合電極、12・・・
プラズマ電位電源、13・・・プローベ、14・・・基
板印加電源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、容量結合型のプラズマ処理装置において、プラズマ
    と被処理体間の電位差を制御するだめの直流バイアス発
    生装置を有するプラズマ処理装置。
JP15780783A 1983-08-31 1983-08-31 プラズマ処理装置 Granted JPS5980932A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6147642A (ja) * 1984-08-14 1986-03-08 Teru Saamuko Kk プラズマ発生装置
JPH01194421A (ja) * 1987-12-01 1989-08-04 Philips Gloeilampenfab:Nv 半導体デバイスの製造方法
JPH08213385A (ja) * 1995-10-09 1996-08-20 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 絶縁膜形成方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6147642A (ja) * 1984-08-14 1986-03-08 Teru Saamuko Kk プラズマ発生装置
JPH01194421A (ja) * 1987-12-01 1989-08-04 Philips Gloeilampenfab:Nv 半導体デバイスの製造方法
JPH08213385A (ja) * 1995-10-09 1996-08-20 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 絶縁膜形成方法

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