JPS62260330A - グロ−放電装置 - Google Patents

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】 （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
置拠関する。

（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
沿って輸送し、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償うこと
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、グロー放電によシ陰極
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、グロー放電開始領埃傷体間以外の陰極表面上
の一部またはすべてを絶縁体で覆っ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ｑに対して真空接合されている基台ｊ
の上に陰極表面上の一部を絶縁体で覆うために外径／Ｊ
Ｏｍｍのリング状セラミック台６が配置され、該セラミ
ックス台６上に厚さ／ｊｎＸ直径／ｇＯ朋の円板状陰極
電極コが配置されている。基体ｌは該円板状陰極電極ｕ
ｌｃより保持されている。陽極電極３の形状は円筒状で
あ）、円板状陰極電極−とは放電開始領域で所望のギャ
ップ（例えばｇ龍〕で保たれている。真空ポンプ１２は
筐体ダを真空にするためのバルブＶとニップルにより基
台３に接続される。ガスはコネクタークにより基台３を
介して絶縁体管９により筐体ｑの内側に導かれる。計器
ＶＧは筐体ｑ内の圧力を計るためのキャパシタンス・マ
ノメーターであす、計５ｖＧからの信号はサーボ機構に
よりバタフライ・バルブＩ／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Ｋ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３に埋め込まれている絶縁された電
気的ブッシング／ｑを介して接続された絶縁被覆導線／
ｊにより円板状陰極電極コと陽極電極３との間建電圧が
加えられる。

陰極電極コ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。

筐体ダ内を約０．０　／　Ｔｏｒｒ以下の圧力まで真空
ポンプｌ−で排気した後、マスフローコントローラー（
図示せず。）によシ所望のガスを絶縁体管９を介して導
く。例えば、Ｓｉ、Ｎ、膜形成には５ｉｌＬとＮＨ，、
Ｓｉｎ、膜形成にはＳｉｎ、とＮ、Ｏをそれぞれ絶縁体
管９を介して筐体ダ内に導き、筐体ｑ内を所望の圧力（
例えば、１Ｔｏｒｒ）に維持するためにバルブｌ／を調
節する。食刻の場合は、例えば、シリコンに対してはＢ
Ｆ、″またはＯＦａ中０１、レジスト剥離に対してはＯ
，ガスを筐体グ内に導き筐体を内を所望の圧力（例えば
θ、Ｊ　Ｔｏｒｒ　）　Ｋ調節する。円板状陰極電極コ
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
線に沿って輸送され円板状陰極電極２上の基体／を安定
して一様におおうようになる。

ここで、第二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／ｇ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。

比較のだめＳｉ、Ｎ、の成膜を行なった。プロセス条件
として、圧力を／　’ｒｏｒｒ　ｓ供給電力を／ｊＯＷ
、ガスとしてｌＯ係ＳｉＨ，（１０ＯＣＣ／分）とＮＨ
ｊ（／　００ＣＣ／分）、陰極電極温度を３００℃に設
定し、弘インチウェハーサイズのシリコ／・ウェハー上
に８１．Ｎ４成膜を行なったところ、第一図の構造では
ｂｏｏ＾／分の成膜速度が第１図の構造ではｇｏｏ＾／
分と向上した。陰極電極表面上プラズマで磯われている
表面積を供給電力で割ったパワー密度はｏ、ａｐｖｔ７
ｃｎｌとθ、ｊＷ／ｓｎであり、は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シプラズマで覆わ
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積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
上を絶縁体で穫っ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−〇と基体１９を取り囲む様
に覆った絶縁体コｌから成り、陽極電極ココと陰極電極
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．ＩＴｏｒｒｓガスをＳＩＰ。

（２３０７分）、電源周波数を２ｓＫＨｚｑ供給電力を
／、３０”ｌｌとしてシリコン・ウェー・−のエツチン
グを行なったところ、ウニノ・−上までプラズマが十分
権送されなかったが、第１図に示した装置ではプラズマ
がウニノ１−上に均一に覆い２ｓＯＸ１分のエツチング
速度かえられた白 本発明で使用される高周波電源としては数面Ｈｚ〜７０
０　ＫＨ２の周波数のものが実用的には望ましいもので
おる。

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
ロボット・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ッ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、多眉成膜形成用
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
。

【図面の簡単な説明】

第７図は本発明のグロー放電装置の横断面図である。 第一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、ｉｇは陽極出　願　人　　三菱
化成工業株式会社 代　理　人　　弁理士　長谷用　　− ほか／名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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、グロー
   放電開始領域−基体間以外の陰極表面上の一部またはす
   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
   。