JPS622619A

JPS622619A - プラズマ反応装置

Info

Publication number: JPS622619A
Application number: JP14289385A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Muto; 勝彦武藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1987-01-08

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、半導体産業等で広く用いられている、反応性
イオンエツチング装置、プラズマＣＶＤ装置、スパッタ
装置等のプラズマ反応装置に関する。

従来の技術最近、半導体製造プロセス等の分野において、プロセス
のドライ化、低温化、さらには、微細加工等の要請の高
まりに伴い、反応性イオンエツチング、スパッタエツチ
ング、プラズマＣＶＤ、スパッタ蒸着等のプラズマ反応
装置の利用が盛んになって来た。この種のプラズマ反応
装置は例えば、「ソリッド　ステート　テクノロジー」
（Ｄ、Ｂｏｌｌｉｎｇｅｒ、ｅｔｕｌ、、５ｏｌｉｄ　
　ＳｔａｔｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｍａｙ、１９８４
　、Ｐ　１１１　　）に記載されている構成が知られて
いる。以下、第２図を参照して、従来のプラズマ反応装
置を説明する。

第２図において、１は反応容器、２はガスの吸気口、３
はガスの排気口、４，５は１対の平行平板型電極で、４
は直列関係にあるキャパシター６を介して、１対の出力
端子の一方が接地された高周波電源７に接続され、電極
５は接地されている。

なお、通常、キャパシター６の下段にはマツチング回路
が接続されているが、従来例並びに本発明の説明の本質
に関わるものではないので、図中省略した。（尚、マツ
チング回路は高周波電源７中に内蔵されているものと考
えても良い。以下同様である。）第２図のプラズマ反応装置を反応性イオンエツチングに
用いる場合には、反応容器１中にＨＣｌ。

Ｃ１２等のハロゲン化物等の活性ガスを導入し、電極４
．５間の高周波放電により前記活性ガスをプラズマ状態
にし、これにより電極４上に設置された基板８等のエツ
チングを行う。このとき、電極４上にはキャパシター６
の効果により自己パイのアス（通常、印加高周波電圧（ｐｅａｋ　ｔｏ　ｐｅａ
ｋ　）’％に近い値）が生じ、これにより、前記プラズ
マ中の正イオンは前記基板等に垂直に入射するようにな
り、この効果によって基板の垂直エツチングを行うこと
が可能となる。スパッタエツチングの場合は、前記活性
ガスをＡｒ等の不活性ガスに変えることにより行われ、
以下は、反応性イオンエツチングの場合と同様である。

プラズマＣＶＤの場合は、前述自己バイアスの効果を避
けるため、基板８は電極５上に設置される。あるいは、
キャパシター６を回路中に組込まない等の措置がとられ
る。そして、例えば、基板上に８１０２膜をＣＶＤさせ
る場合には、反応容器１中に、Ｓ　Ｉ　Ｈ４、Ｎ２０の
ガスを導入し、これを前述の場合と同様にプラズマ状態
にし、これてより基板上にＳ　ｉ０２膜を形成させる。

スパッタ蒸着の場合は、電極４上に蒸着されるべき物質
（ターゲット）を設置し、電極５上に基板８を設置する
。そして、反応容器１中にＡｒ等の不活性ガスを導入し
、これを前述の場合と同様にプラズマ状態にし、このイ
オン化されたＡｒ　　が、前述自己バイアスによりター
ゲット上に入射し、ターゲット物質がスパッタされ、こ
のスパッタされた物質が基板８上に蒸着される。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、例えば、従来例のプラズマ反応装置を反
応性イオンエツチング、スノくツタエツチング等に用い
る場合、その主眼は垂直エツチングに置かれることが多
く、このとき、前述のごとく電極４上に形成された自己
バイアスの効果により垂直エツチングが行われる。しか
し、垂直に入射する正イオンは、垂直エツチングを行う
と同時にエツチングされた基板８表面を損傷する恐れが
ある。また、反応性イオンエツチング、スパッタエツチ
ングでは、一般に残留ガスによるエツチングされた基板
８表面への汚染が問題となることがある。これらの対策
の一つに、エツチングされた表面のへガス等の軽元素か
ら構成されるガスのプラズマによるクリーニング、ある
いは、エツチング表面汚染物質を取り除くガスのプラズ
マによるクリーニング等が考えられる。この場合、自己
バイアスの効果は避ける必要がある。ところが、上述の
ような対策を従来例に示したプラズマ反応装置で行う場
合、エツチング後の基板８を電極４から電極６に移さな
ければならず、ブｆ、容器１をいったん大気中に開放し
、手作業で上述移動を行うか、自動的（反応容器を大気
中に開放せず）に上述移動を行わせる機械的機構を設け
るかの対策を施さねばならず、前者の場合には大気中に
開放しなければならない等の、後者の場合には非常に複
雑な機構を反応容器内に設けなければならない等の問題
点がそれぞれ生じる。

まだ、反応性イオンエツチング、スパッタエツチング、
プラズマＣＶＤ、スパッタ蒸着等は基本的に同一プラズ
マ反応装置で行えるものであるが、従来例のプラズマ反
応装置では、電極４．６ともに基板設置機構を設けるか
、２台以上の前記装置を使い分ける等の必要が生じて来
る０さらに言えば、反応容器内の構造はプラズマ反応装置の
最適設計に際し、最も影響を及ぼすことの一つであるの
で、基板移動機構を設ける、又は基板設置機構を多く設
ける等の措置は、プラズマ反応装置の最適設計にいたず
らに制限を与えるものであり、好ましくない。

問題点を解決するための手段本発明は、上記問題点を解決するもので、反応容器内の
平行平板型の１対の電極Ａ、Ｂについて、電極Ａ、Ｂい
ずれの側にも自己バイアス効果を生じさせるためのキャ
パシターを設け、かつ、電極Ａ、Ｂいずれの側にも前記
キャパシターを介せずに接地させる回路をも設け、さら
に、プラズマ反応時には電極Ａ、Ｂいずれか一力のみ自
己バイアス効果を生じさせしめるようなスイッチング機
構をも設けた。

作　　用本発明は上記構成により、電極ＡあるいはＢ上に設置さ
れた基板等の上に、基板等を移動させることなしに、自
己バイアス効果をスイッチ切換え操作のみで簡単に生じ
させたり、消滅させたりすることが出来るので、反応性
イオンエツチング後のプラズマクリーニングが有効に行
える、あるいは、基板設置機構を電極Ａ、Ｂいずれか一
力のみに設けるだけで、一台で反応性イオンエツチング
スパッタエツチング、プラズマＣＶＤ、スパッタ蒸着等
、多くの用途に使用出来る。さらには、エツチングされ
た基板等に引き続き薄膜のＣＶＤ。

蒸着が出来る等の多くの利点が生じる。

実施例以下本発明の一実施例のプラズマ反応装置について、第
１図に基づき説明する。尚、第１図において、第２図と
同一部には同一番号を付し説明を省略する。

第２図と異なるところは、電極４及び電極６と、電極４
及び電極５と高周波電源７との間の接続点Ａ点及び接地
点Ｂとの間に、互いに逆に動作するスイッチｇａ、９ｄ
及びスイッチ９ｂ、９ａを設けており、スイッチ９ａ、
９ｂが閉状態にあるときは、スイッチ９ｃ、９ｄが開状
態になるように構成されている。

１０はキャパシター６をう回するう回目路であり、１１
ａ、１１ｂはキャパシター６あるいはう回々路１０の導
通状態をオン、オフさせるだめのスイッチである。

以下、第１図に基づき、その動作を説明する。

第１図の電極４上にＳｉＯ２でマスクパターンを形成し
たＳｉ　、ＧａＡｓ　、　ＩｎＰ等の基板８を設置する
０このとき、一対の平行平板型の電極４，６は鉛直力向
の上下関係にあり、電極４は下側に位置するので、基板
８はその上に置くだけで良く、特別な基板設置機構を必
要としない。次にＨＣｌ、Ｃ１２゜ＣＣｌ４．ＣＣｌ２
Ｆ２等（場合によってはＮ２等のガスで希釈）の活性ガ
スを反応容器１内に導入し、スイッチ９ａ、９ｂ、１１
ａをオン状態、スイッチ９Ｃ９９ｄ、１１ｂをオフ状態
にして、電極４，５間の高周波放電により、前記活性ガ
スをプラズマ状態にし、これにより、基板８のエツチン
グを行う。このとき、基板８の設置された電極４上には
自己バイアスが形成され、これにより、基板８は垂直に
エツチングされる（反応性イオンエツチング）。前記活
性ガスをＡｒ等の不活性ガスに変えた場合は、スパッタ
エツチングにより同様なエツチングが行える。

基板８のエツチング後、今度は、Ｎ２ガスを反応容器１
内に導入し、スイッチ９ａ、９ｂ、１１ｂはオフ状態、
スイッチ９ｃ、９ｄ、１１ａはオン状態にして、同様に
、Ｎ２ガスをプラズマ状態にして基板８をプラズマクリ
ーニングする。このとき、電極４上には自己バイアス効
果が生じないため、有効なプラズマクリーニングが行え
る。また、本実施例のようにう回目路１０を付加したプ
ラズマ反応装置においては、スイッチ１１ａをオフ状態
、スイッチ１１ｂをオン状態にして、スイッチ９ａ、９
ｂ（９ｃ、９ｄ）をオン状態、スイッチ９ｃ、９ｄ（９
ａ、９ｂ）をオフにした状態で、前記プラズマクリーニ
ングを行えば、電極４．５いずれの上にも自己バイアス
効果を生ぜしめずに、より有効に、プラズマクリーニン
グを行うことが出来る。

以上のように、本実施例では、基板８のエツチング後の
プラズマクリーニングを、基板８を移動させることなし
に、簡単かつ有効に行える。

さらに、プラズマクリーニング後、前記クリーニング時
のスイッチング状態で、反応容器１内にＳｉＨ４，Ｎ２
ｏ等のガスを導入し、前述と同様に、前記ガスをプラズ
マ状態にして、基板８上にＳｉＯ２膜を形成させること
が出来る（プラズマＣＶ　Ｄ　）　。

電極６にターゲット物質を設置し、反応容器内にＡｒ等
の不活性ガスを導入して、同様のことを行えば、５ｌＯ
２膜をスパッタ蒸着される。

なお、スイッチ９ａ〜９ｄ、１１ａ、１１ｂを連動させ
ることによって、上述のスイッチ切換え操作は、一度に
行うことも出来る。

また、本発明は、反応容器１内の構造に何ら制限を与え
るものではなく、本発明によりプラズマ反応装置（特に
反応容器）の最適設計に制約を与えることは何らない。

このように、本実施例では同一装置でエツチング、ＣＶ
Ｄ、蒸着等が簡単に行えるばかりではなく、エツチング
された基板８の表面を大気中にさらすことなく、さらに
、ＳｉＯ２膜等の薄膜形成が行える等の利点を有する。

発明の詳細な説明して来たように、本発明は反応性イオンエツチン
グ、スパッタエツチング後の基板のプラズマクリーニン
グが簡単かつ有効に行える。同一装置にて反応性イオン
エツチング、スパッタエツチング、プラズマＣＶＤ、ス
パッタ蒸着等が簡単かつ有効に行える。反応性イオンエ
ツチング、スパッタエツチング、プラズマクリーニング
サした基板を大気中等にさらすことなく、引き続き薄膜
のプラズマＣＶＤ、スパッタ蒸着が、簡単かつ有効に行
える等、多大なる効果を生ぜしめる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるプラズマ反応装置を
示す回路構成図、第２図は従来のプラズマ反応装置の一
例を示す回路構成図である。１・・・・・・反応容器、４．５・・・・・・電極、６
・・・・・・キャパシター、９　ａ　〜９ｄ　、　１１
　ａ、１　ｌ　ｂ−−−−＝スイッチ、１ｏ・・・・・
・う回目路。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図５覚種第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）反応容器内に平行平板型の１対の電極（以下、そ
れぞれ電極Ａ、Ｂと呼ぶ）を設け、前記電極Ａ、Ｂ間に
高周波放電によりプラズマを発生させ、電極Ａあるいは
Ｂ上に設置された基板等に対して反応を行わせるように
構成し、前記電極Ａは、少なくとも１つの直列関係にあ
るキャパシターを介して１対の出力端子の一方が接地さ
れた高周波電源に接続され、前記電極Ｂは、少なくとも
直列関係にあるキャパシターを１つも介せずに接地され
た状態と、前記電極Ｂは前記キャパシターを介して前記
高周波電源に接続され、前記電極Ａは前記キャパシター
を１つも介さずに接地された状態のいずれか一方のみを
動作させるスイッチング機構を設けたことを特徴とする
プラズマ反応装置。
（２）キャパシターをう回して通る回路を付加したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマ反応
装置。