KR100232040B1 - 플라즈마 cvd장치 및 방법과 드라이에칭장치 및 방법 - Google Patents

플라즈마 cvd장치 및 방법과 드라이에칭장치 및 방법 Download PDF

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니시히라 순지
아네르바 가부시키가이샤
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Abstract

플라즈마발생전극과 플라즈마와 처리실내벽의 상대전위관계를 최적으로 하여 시간경과에 따른 변화가 매우 적은 안정된 저압고밀도 플라즈마를 얻는다.
1턴 루프형상을 한 플라즈마발생전극(61)의 한쪽의 도입단자(62)를 고주파전원(52)에 접속하고, 다른쪽 도입단자(63)를 제1콘덴서(81)를 통하여 접지한다.
사염화티탄을 매분 20밀리리터, 수소가스를 매분 30밀리리터, 질소가스를 매분 10밀리리터의 유량으로 처리실(20)에 도입하고, 처리실(20)내의 압력을 약 1Pa로 설정하고, 기체(21)온도를 450℃~600℃로 설정한다. 고주파전원(5)의 출력을 2.5kW로하여 저압고밀도의 플라즈마를 발생시키면, 질화티탄의 막이 매분 약 30nm의 속도로 퇴적한다.

Description

플라즈마 CVD장치 및 방법과 드라이에칭장치 및 방법
제1도는 본 발명의 플라즈마 CVD장치의 1실시형태의 구성도.
제2도는 가스도입기구의 구성도.
제3도는 플라즈마 발생전극의 평면도.
제4도는 절연링의 일부를 절단한 사시도.
제5도는 제1도의 5-5선 단면도.
제6도는 저부피복률의 기체 바이어스용 전력 의존성을 나타내는 그래프.
제7도는 본 발명의 플라즈마 CVD장치의 다른 실시형태의 주요부 구성도.
제8도는 전극전위 제어기구의 다른 변경예를 나타내는 구성도.
제9도는 콘덴서의 용량과 플라즈마 발생전극의 직류 바이어스 전압의 관계를 나타내는 그래프.
제10도는 전극전위 제어기구의 다른 변경예를 나타내는 구성도.
제11도는 플라즈마 발생전극의 변경예를 나타내는 사시도.
제12도는 플라즈마 발생전극의 다른 변경예를 나타내는 사시도.
제13도는 가스도입가구의 변경예를 나타내는 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 가스도입기구 20 : 처리실
21 : 기체 25 : 기체홀더
30 : 배기기구 50 : 전력공급원
61 : 플라즈마 발생전극 62, 63 : 도입단자
71 : 절연링 80 : 전극전위 제어기구
81 : 제1콘덴서 85 : 내벽전위제어기구
86 : 제2콘덴서 90 : 바이어스 전력공급원
[발명이 속하는 기술분야]
본 발명은 처리실내부에 플라즈마 발생전극을 구비하는 플라즈마 CVD장치 및 방법에 관한 것이며, 또 처리실 내부에 플라즈마 발생전극을 구비하는 드라이에칭장치 및 방법에 관한 것이다.
[종래의 기술]
플라즈마 CVD법은 플라즈마를 이용하여 원료가스를 화학반응시켜서 기체상에 박막을 퇴적시키는 박막형성 방법인데, 이 플라즈마 CVD법은 반도체 집적회로 소자, 초전도소자, 각종 전자소자, 각종 센서를 구성하고 있는 금속막, 반도체막, 절연막, 광도전체막, 확산방지막, 밀착층막의 박막을 제작하는 수법으로서 널리 사용되고 있다.
또, 드라이에칭법은 소정의 원료가스를 플라즈마를 이용하여 화학반응시켜서 박막을 에칭하는 방법으로서, 이것도 널리 이용되고 있다. 이들 플라즈마 처리방법에 있어서, 근년, 저압고밀도 플라즈마가 주목되고 있다.
이 저압고밀도 플라즈마를 이용함으로써 지금까지 실현되지 않았던 처리가 가능해져, 처리효율이 개선되고 있다. 이하에, 플라즈마 CVD장치를 예로 들어 종래기술을 설명한다. 처리실내에 플라즈마를 발생시키기 위해서는 플라즈마 발생전극을 사용하는 것이 일반적이고, 전형적으로는 이 플라즈마 발생전극에 고주파 전력을 인가하고 있다.
이 플라즈마 발생전극의 형식을 분류하면, 용량결합방식과 유도결합방식으로 분류할 수 있고, 또 다른 관점으로는, 처리실 외부에 전극을 배치하는 외부 전극방식과, 처리실 내부에 전극을 배치하는 내부전극방식으로 분류할 수 있다. 이들 형식중에서 널리 사용되고 있는 것은 용량 결합방식이고 또한 내부전극방식인 평행평판형 플라즈마 CVD장치이다.
이 평행 평판형 플라즈마 CVD장치는 처리실 내부에서 2매의 전극을 대향시켜, 한쪽 전극에 고주파전력이나 저주파전력, 직류전력, 혹은 이들 전력을 시간 변조한 전력을 인가할 수 있는 구조로 되어 있다. 다른 쪽 전극은 접지되어 있다. 혹은 다른 쪽 전극을 콘덴서, 코일(인덕터), 콘덴서와 코일의 조합을 통하여 접지하고 있는 것도 있다.
이들 평행평판형 전극구조는 2개의 전극간의 정전계(靜電界)에 의해 하전입자를 가속하여, 하전입자와 하전입자, 또는 하전입자와 전극의 충돌에 의한 상호작용에 따라 플라즈마를 생성, 유지하는 것이다. 이 평행평판형 플라즈마 CVD장치에서는 100mTorr이하의 압력으로는 플라즈마를 생성 및 유지하기 어려워 저압고밀도 플라즈마를 얻을 수 없다.
한편, 저압고밀도 플라즈마를 생성하는데 뛰어난 방식중에서 널리 사용되고 있는 것은 유도결합방식의 플라즈마 발생법이다. 이를 정리한 문헌으로서 스가이 히데오 저, 「저압력ㆍ고밀도 플라즈마의 새로운 전개」, 응용물리, 제63권 제6호, 1994년, pp.559-567이 있다. 이 유도결합방식은 플라즈마 생성안테나에 흐르는 전류의 시간변화에 의한 전자유도에 의해 플라즈마를 생성 및 유지시키는 것이다.
즉, 플라즈마의 생성유지기구가 전자파와 하전입자의 상호작용에 따른 것이다.
따라서, 100mTorr이하의 압력으로도 플라즈마를 생성 및 유지하는 것이 용이하여 저압 고밀도 플라즈마를 얻을 수 있다.
이 유도결합방식중에서 널리 사용되고 있는 것은 처리실 외부에 플라즈마 생성안테나를 배치하는 외부안테나 방식이다. 이 방식은 유전체 재료로 만들어진 방전실의 외부주위에 코일상 또는 변형한 루프상의 플라즈마 생성안테나를 배치하고 있다.
이에 의해 저압고밀도 플라즈마를 얻고 있다. 그러나, 이 외부안테나방식은 다음의 결점이 있다. 도전체막, 반도체막 등의 도전성이 비교적 양호한 막(이하, 간단히 도전막이라 함)을 제작한 경우, 유전체로 만들어진 방전실 내벽에 도전막이 퇴적하여, 방전실 주위에 설치되어 있는 플라즈마 생성 안테나에서 방사되는 전자파가 이 내벽상의 도전막으로 차폐되어 버린다.
이 때문에, 방전실내의 플라즈마 상태가 불안정하게 되거나, 심할 때는 플라즈마를 생성할 수 없게 되어 버린다. 따라서, 이 외부 안테나 방식으로 플라즈마를 발생시켜서 기체상에 도전막을 퇴적할 경우에는 방전실 내벽을 가끔 세척할 필요가 있다.
상기의 외부안테나방식의 결점을 보완하기 위하여 유도결합방식의 안테나를 처리실 내부에 설치하는 방식(이하, 간단히 내부안테나방식이라 함)이 알려져 있다.
이 내부안테나방식의 플라즈마 발생장치는 상기 스가이 히데오씨의 논문에도 제시되어 있는데, 구체적 장치구성으로서는 Hideo Sugai, Kenji Nakamura, keiji Suzuki:Japanese Journal of Applied Physics Vol. 33(1994) pp. 2189-2193에 기재되어 있다.
또 일본국 특개평 7-18433호 공보에는 이 종류의 내부안테나 방식을 이용한 스퍼터링 장치가 개시되어 있다.
[발명이 해결하고자 하는 과제]
상기 Hideo Sugai등의 논문에 개시되어 있는 내부안테나 방식의 플라즈마 발생장치에서는 실질상 1턴(turn)의 루프코일로 이루어지는 안테나를 처리실내부에 배치하고 있으며, 이 안테나의 한쪽 단자를 고주파 전원에 접속하고, 다른쪽 단자를 접지하고 있다.
이 플라즈마 발생장치를 이용하여 기체상에 막을 퇴적할 경우에는 다음의 문제가 발생한다. 플라즈마 CVD법으로 기체상에 도전막을 퇴적할 경우에는 안테나 표면에도 도전막이 퇴적한다. 또, 드라이에칭법으로 금속의 기체를 에칭처리할 경우에도, 에칭처리에 의해 생긴 금속화합물 가스가 안테나 표면에 부착하고, 이것이 화학변화를 일으켜 금속이 퇴적되어 버린다. 이와같이, 유전체로 피복한 안테나표면에 도전막이 퇴적되어 가면, 기체 처리가 진행됨에 따라 플라즈마 생성의 상태가 변화되어, 장기간에 걸쳐 기체 처리를 배치처리한 경우에 기체처리의 재현성이 손상된다.
또, 플라즈마 안정화를 위한 유전체 피복의 효과가 상실되고, 플라즈마가 불안정하게 되기 쉽다. 따라서, 안테나 표면을 가끔 세척할 필요가 있다.
더욱이, 이 Hideo Sugai등의 논문의 플라즈마 발생장치에서는 안테나에 인가되는 고주파전력에 의해 안테나의 유전체피복표면에 음의 직류바이어스 전압이 유지된다.
그리고, 이 직류바이어스 전압과 플라즈마 전위사이의 전위차에 의해 양이온이 가속되어서, 이 양이온이 안테나 표면의 유전체 피복에 입사하여 유전체 피복을 스퍼터링해 버린다. 이 때문에, 이 종류의 플라즈마 발생장치를 막퇴적에 사용한 경우에는 퇴적하는 막안에 유전체 피복을 구성하는 물질이 혼입될 우려가 있어, 고순도의 막을 제작하는데 장애가 되기 쉽다.
또한, 이 Hideo Sugai등의 논문의 플라즈마 발생장치에 있어서, 안테나 표면에 유전체피복을 설치하지 않으면, 상기와 같은 결점은 해소되나, 다음과 같은 다른 문제가 있다. 안테나 일단은 직류적으로 접지되어 있으므로 안테나에 직류적인 바이어스 전위가 생기지 않고, 안테나에 인가되는 고주파 전력에 의해 안테나의 전위는 접지 전위를 기준으로하여 시간과 함께 양음으로 대칭 변화한다. 이와같은 안테나전위의 시간적 변화에 따라 하전입자인 전자 또는 양이온이 안테나에 유입된다.
전자는 양이온에 비해 질량이 매우 작으므로 전계에 의한 이동도(移動渡)가 크고, 안테나에 유입하는 하전입자의 수는 양이온 보다 전자쪽이 많아진다. 한편, 안테나에는 상기와 같이 직류적인 바이어스전위가 생기지 않으므로 안테나에 유입하는 하전입자의 전전하량의 밸런스를 취하기 위하여 필연적으로 플라즈마 전위가 양의 전위방향으로 이동한다. 그 결과, 처리실 내벽과 플라즈마 사이의 전계가 커지고, 양이온이 처리실 내벽을 향하여 가속되는 에너지가 커진다. 그러면, 이 양이온이 처리실 내벽에 충돌함으로써 생기는 이차전자의 양이 커지고, 처리실 내벽의 어디에선가 국소적으로 자속(自續)방전이 발생한다. 이 자속방전에 의해 처리실 내벽이 가열되어 열음극아크방전이 되고, 이와같은 아크방전모드가 되면, 플라즈마와 처리실내벽 사이에 큰 전류가 흐른다. 이에 따라, 플라즈마의 공간전위는 내려가서 일시적으로 자속방전은 정지되나, 재차 플라즈마의 공간전위가 상승하여 플라즈마와 처리실내벽 사이에서 자속방전이 생긴다.
이와같이 플라즈마의 공간전위가 주기적으로 크게 변화되므로 안정된 플라즈마를 얻을 수 없다. 또한, 처리실내벽이 열음극 아크방전에 의해 국소적으로 극도 가열되기 때문에 처리실을 구성하는 금속재료가 증발하여, 피처리기체의 중금속 오염의 원인이 된다. 또, 이와같이 유전체 피복을 실시하지 않을 경우에는 투입전력을 크게 하더라도 유전체 피복을 실시한 경우에 비해 플라즈마의 전자밀도가 상당히 낮아서, 저압고밀도 플라즈마를 얻을 수 없다.
상기 특개평 7-18433호 공보의 스퍼터링장치에서는 실질상 1턴의 루프안테나를 처리실 내부에 배치하고 있으며, 이 안테나의 한쪽 단자를 고주파 전원과 바이어스용 직류 전원에 접속하고, 다른쪽 단자를 직류 저지콘덴서를 통하여 접지하고 있다.
그리고, 이 안테나 자체를 스퍼터링 장치의 타겟재로서 사용하고 있다. 이 장치를 플라즈마 발생장치로 본 경우, 상기 Hideo Sugai등의 논문의 플라즈마 발생장치와 비교하면 안테나에 유전체 피복을 사용하지 않은 점과, 안테나 일단을 직류적으로 접지하지 않고 콘덴서를 통하여 접지하고 있는 점의 두가지점에서 상위한다. 이와같은 상위점 때문에 Hideo Sugai등의 논문의 플라즈마 발생장치에서 생기고 있던 상기의 각종 문제점이 해소되고 있다. 그러나, 본 발명자들의 실험에 따르면, 이 특개평 7-18433호 공보에 개시된 플라즈마 발생장치를 이용하여 플라즈마 CVD법에 의해 기체상에 막을 퇴적한 경우에는, 다음과 같은 문제가 있다는 것이 판명되었다.
즉, 특개평 7-18433호 공보에 개시된 플라즈마 발생장치는 안테나를 스퍼터링하기 위하여 안테나에 높은 직류바이어스를 인가하고 있다. 이와같은 높은 직류바이어스를 이용하여 플라즈마 CVD법에 의해 피막하면, 스퍼터링효과가 커져서 가량 미세한 접촉구멍에의 단차피복성이 악화되어, CVD 본래의 양호한 단차피복성이 발휘되지 않는다.
또, 안테나의 스퍼터에칭이 커서, 장시간에 걸쳐 안테나를 사용할 수 없다. 그래서, 스퍼터링 효과를 없애기 위하여 특개평 7-18433호 공보에 있어서 직류바이어스 전원과 직류저지 콘덴서를 제거하면, 방전이 불안정해지거나 저압고밀도 플라즈마가 얻어지지 않는다면 다른 문제가 생긴다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 저압고밀도 플라즈마를 이용하여 장기간에 걸쳐 안정된 플라즈마 CVD처리를 실현하는데 있다.
또, 본 발명의 다른 목적은 저압고밀도 플라즈마를 이용하여 안정된 드라이에칭 처리를 실현함에 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명자는 두개의 단자를 구비한 플라즈마 발생전극을 처리실 내부에 배치한 형식의 플라즈마 CVD장치에 관하여, 안정된 저압고밀도 플라즈마를 발생시키기 위한 장치 구성을 예의 연구한 결과, 이 종류의 전극형식에 대해서는, 플라즈마 발생전극과 처리실 내벽사이의 상대전위를 최적으로 제어하는 것이 중요하다는 것을 발견하였다.
그리고, 그것을 위하여 본 발명에서는, 플라즈마 발생전극의 두개의 단자중 고주파전력공급원에 접속하지 않은 쪽의 단자를 직류적으로 접지하지 않고 전극전위 제어기구를 통하여 접지함과 동시에, 처리실도 직류적으로 접지하지 않고 내벽전위제어기구를 통하여 접지하도록 하고 있다. 또, 플라즈마 발생전극과 처리실 내벽사이의 상대전위를 제어한다는 관점으로는, 플라즈마 발생전극의 두개의 단자중 고주파전력공급원에 접속하지 않은 쪽의 단자를 직류적으로 접지하지 않고 전극전위제어기구를 통하여 접지하고, 처리실은 접지하는 구성을 채용하는 것도 유효하다. 또한, 이와는 반대로 처리실은 직류적으로 접지하지 않고 내벽전위제어기구를 통하여 접지하게 하고 플라즈마발생전극의 두개의 단자중 고주파 전력공급원에 접속하지 않은 쪽의 단자를 접지하는 구성을 채용하는 것도 유효하다.
본 발명은 이상과 같은 구성을 채용함으로써 안정된 저압고밀도 플라즈마를 얻어, 플라즈마 CVD법에 의해 고품질의 박막을 얻을 수 있었다. 또, 본 발명은 플라즈마 CVD이외에 드라이에칭처리에 적용하여도 양호한 처리가 실현된다.
본 발명은 플라즈마 발생전극에 대하여 처리실내벽의 상대전위를 변화시킬 수 있으므로 플라즈마 발생전극과 플라즈마와 처리실내벽의 상대전위관계를 최적으로 할 수 있게 된다.
가령, 플라즈마 발생전극의 전위를 기준으로하여 플라즈마 전위를 높게 하더라도 플라즈마와 처리실내벽의 전위차는 작게 할 수 있으므로, 플라즈마 처리실내벽사이에서 이상방전이 생기는 일 없이, 플라즈마를 안정적으로 발생, 유지할 수 있다.
또, 플라즈마발생 전극과 플라즈마의 직류적 전위차를 최적으로 설정하면, 이온이 플라즈마 발생전극에 당겨져서 플라즈마를 가볍게 스퍼터링하는 효과가 얻어지고, 플라즈마 발생전극을 클리닝하여 장기간에 걸쳐 안정된 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
본 발명에서는 전극전위제어기구 및 내벽전위제어기구로서 콘덴서를 사용할 수 있고, 그 경우 콘덴서 용량을 변경함으로써 플라즈마와 처리실내벽의 전위차를 제어할 수 있다. 콘덴서의 용량으로서는 100pF~10㎌가 적당하다. 이것 보다도 용량이 지나치게 작으면 방전이 불안정하게 되기 쉽다. 또, 이것 보다도 용량이 지나치게 크면 고주파특성이 양호한 세라믹콘덴서를 사용할 경우에 콘덴서가 지나치게 커져서 실용적이 아니다.
또, 전극전위제어기구 및 내벽전위제어기구로서, 인덕터와 직류전원의 직렬회로를 콘덴서와 병용하면, 이 직류전원에 의해 플라즈마 발생전극 또는 처리실내벽의 전위를 더욱 적극적으로 제어할 수 있다.
[발명의 실시형태]
제1도는 본 발명의 플라즈마 CVD장치의 1실시형태의 구성도이고, 처리실 부분은 정면단면도를 나타내고 있다. 진공으로 유지가능한 처리실(20)내부에는 기체홀더(25)와 플라즈마발생전극(61)이 배치되어 있고, 기체홀더(25)에는 바이어스 전력공급원(90)이 접속되고, 플라즈마 발생전극(61)의 일단에는 전력공급원(50)이 접속되고, 타단에는 스위치(84)를 통하여 전극전위제어기구(80)와 어스가 선택적으로 접속되어 있다.
또, 처리실(20)에는 가스도입기구(10)와 배기기구(30)가 이어져 있다.
우선, 가스도입기구(10)에 대하여 설명한다. 제2도는 가스도입기구(10)의 구성도이다. 이 가스도입기구(10)는 3종류의 원료가스를 사용될 수 있게 되어 있다.
원료용기(1a)는 상온상압에서 액체상태의 원료를 소정 온도로 가열하는 항온조이고, 이 항온조에서 증기화된 원료는 유량제어기(12a)와 밸브(13a)를 경유하여 처리실(20)에 도입된다. 원료용기(1b, 1c)는 고압가스봄베이고, 이 안에 들어 있는 원료가스는 감압밸브(11b, 11c)로 감압되고, 유량제어기(12b, 12c)로 유량제어되고, 밸브(13b, 13c)를 열면 처리실(20)에 도입된다. 가스도입기구(10)의 출구는 플라즈마 발생전극(61)의 중심부근에 개구되어 있다. 밸브(13a, 13b, 13c)는 원료가스를 도입할 때 여는 것이나, 처리실(20)내부를 대기로 할 때는 원료가스가 대기로 오염되는 것을 방지하기 위하여 밸브(13a, 13b, 13c)를 닫는다.
다음에, 제1도에 돌아가서, 기체홀더(25)의 구조를 설명한다. 기체(21)는 기체홀더(25)위에 놓인다. 기체홀더(25)내부에는 히터(26)와 열전쌍(27)이 있다. 기체홀더(25)의 온도는 열전쌍(27)으로 측정되고, 도시하지 않은 기체온도조절장치에 의해 히터(26)에 전력이 공급되어 기체(21)의 온도가 제어된다. 이 기체온도 조절장치는 PID제어방법을 사용하고 있으나, 필요에 따라 파지회로를 병용하거나 PI제어나 단순한 ON-OFF제어를 채용하여도 된다.
다음에, 배기기구(30)를 설명한다. 거친펌프(31)는 기름회전펌프(배기속도 매분 650리터)이고, 거친 밸브(32)를 통하여 처리실(20)에 접속된다. 처리실(20)의 청결성이 대단히 중요할 경우에는 거친펌프(31)로서 오일프리 펌프를 사용할 수 있고, 또, 보전성을 향상시킬 때는 드라이펌프를 사용하여도 된다. 주펌프(35)는 가변오리피스(34)와 주밸브(33)를 통하여 처리실(20)에 접속되고, 후단에는 보조펌프(36)가 접속된다.
주펌프(35)는 복합형 터보분자펌프(배기속도 매초 1300리터)이고, 처리실(20)내의 청결성이 그다지 중요하지 않으면 기름확산펌프를 사용할 수도 있다.
보조펌프(36)는 기름회전펌프(배기속도 매분 1180리터)이고, 거친펌프(31)와 동일하게 드라이펌프를 사용하여도 된다.
처리실(20)을 대기압으로부터 배기할 때는 우선 거친밸브(32)를 열어 거친펌프(31)로 처리실(20)을 배기한다. 처리실(20)의 내부압력이 소정압력(배기계에 따라 다르나 본 실시형태에서는 약 100Pa)까지 배기된 후에 거친밸브(32)를 닫고, 주밸브(33)를 열어 주펌프(35)에 의해 다시 저압력 영역까지 배기한다. 진공계로 측정된 처리실압력을 기초로 가변오리피스(34)를 개폐하여 처리실(20)내의 압력을 소정값으로 조절할 수 있다.
재현성이 좋은 안정된 플라즈마를 얻기 위해서는 가변오리피스(34)를 사용하는 것이 유효하다.
다음에, 기체에 바이어스전력을 인가하는 기구에 대하여 설명한다. 기체홀더(25)는 임피던스 정합회로(91)를 통하여 바비어스용 고주파전원(92)에 접속되어 있다.
이 임피던스 정합회로(91)와 바이어스용 고주파전원(92)으로 바이어스전력공급원(90)이 구성되어 있다. 바이어스용 고주파전원(92)에 의해 유기된 교번전력은 임피던스 정합회로(91)로 임피던스 조정되어 기체홀더(25)에 공급되고, 기체(21)의 바이어스전압이 조정된다. 기체홀더(25)주위에는 처리실(20)에 접속된 실드판(93)이 있고, 또 기체홀더(25)는 절연체(94)에 의해 처리실(20)에서 전기적으로 절연되어 있다. 바이어스용 고주파 전원(92)의 주파수는 플라즈마발생용 고주파전원(52)의 주파수와도 적어도 500Hz이상 상이한 것이 필요하다.
그렇게 하지 않으면 2개의 고주파가 간섭하여 안정된 플라즈마를 얻을 수 없다. 본 실시형태에서는 플라즈마발생용 고주파전원(51)의 주파수를 13.560MHz, 바이어스용 고주파전원(92)의 주파수를 13.562MHz로 하였다.
다음에, 자장발생기구를 설명한다. 처리실(20)주위에는 상하방향으로 가느다란 많은 영구자석(121)이 배치되어 있다. 제5도는 제1도의 5-5선 단면도로서, 처리실(20)의 수평단면을 나타내고 있다. 24개의 영구자석(121)은 처리실(20)주위에 서로 등간격으로 배치되어 있어, 인접한 영구자석(121)은 서로 반대의 극성으로 되어 있다.
즉, 처리실(20)내부를 향하여 N극과 S극이 번갈아 배치되어 있다. 이들 영구자석(121)의 작용에 의해 처리실(20)의 내벽면 근방에는 멀티커스프자장(122)이 형성된다.
또한, 영구자석의 형상이나 개수는 이에 한정되는 것은 아니고, 처리실(20)내부를 향하여 N극과 S극이 번갈아 배치되는 한, 다른 구성으로 하여도 된다.
영구자석(121)은 란탄계 희토류자석(치수 25.4㎜×6.3㎜×12.8㎜)을 조합하여 구성하였다. 이 자석표면의 자속밀도는 1600 가우스이나, 약 400~2200가우스 범위의 자석이 유효하다. 자속밀도가 지나치게 작으면 플라즈마의 가둠효과의 약해지고, 기체주변부에서 표면처리의 균일성이 떨어진다. 자속밀도가 지나치게 크면, 처리실 내벽에서 플라즈마가 과도하게 이격되어 플라즈마의 균일성이 유지되는 영역이, 처리실 내경에 비해 작아진다. 자극간격은 150㎜ 이내로 하는 것이 바람직하다.
자극간의 과도하게 이격되면 자극간의 중앙부의 자속밀도가 작아져서 플라즈마의 가둠 효과가 감소한다. 이 실시예에서는 자극간격이 24㎜이다.
이와같은 멀티커스프자장(122)을 사용하면, 자장에 의한 플라즈마 가둠효과에 의해 처리실(20)내벽면 근방까지 플라즈마가 확산하지 않으므로 균일한 고밀도 플라즈마를 유지할 수 있다. 이 멀티커스프 자장과 바이어스전력공급원을 병용하면 대형 기체표면에 균일하게 대전류의 이온을 유입시킬 수 있다.
다음에, 플라즈마 발생장치를 설명한다. 이 플라즈마발생장치는 처리실(20)내부에 플라즈마를 발생시키기 위한 것으로, 제1도에 있어서, 전력공급원(50), 플라즈마발생전극(61), 및 전극전위제어기구(80)를 구비하고 있다. 플라즈마발생전극(61)은 실질적으로 1턴(turn)의 코일이고, 처리실(20) 벽을 관통하는 1쌍의 도입단자(62, 63)를 구비하고 있다. 플라즈마발생전극(61)은 기체(21)에 대향해 있다.
제3도는 플라즈마 발생전극(61)의 평면도이다. 이 플라즈마발생전극(61)은 금속파이프를 대략 1주(周)의 원환상으로 구부린 것이다. 직경은 약 140㎜이다. 이 원환상 부분에 대하여 수직이 되게 도입단자(62, 63)가 형성되어 있다. 이 금속파이프는 처리실내에 그대로 노출되어 있기 때문에 플라즈마발생전극(61)의 표면은 도전체이다. 이 금속파이프내부에 냉각수를 유입시키면 이 전극을 수냉할 수 있다.
단, 필요에 따라 공냉으로 할 수 있고, 소전력의 경우는 냉각하지 않아도 된다.
다음에, 플라즈마 발생전극의 냉각기구를 설명한다. 이 실시형태에서는 도입단자(62, 63)와 플라즈마발생전극(61)은 중공이고, 내부에 냉각수를 통과시킬 수 있다.
도입단자(62, 63)에는 플루오르수지제의 통수(通水)튜브를 접속하고 있으며, 공급측 튜브에는 1평방센티미터당 약 5kg의 압력의 물을 공급하고, 배출측 튜브는 대기압에 가까운 압력으로 하고 있다. 공급구의 냉각수 온도는 약 15℃이고, 플라즈마 발생전극(61) 내부를 흐르는 물의 유량은 매분 약 3리터이다. 냉각매체로는 큰 비열, 입수용이성, 작은 점성 들의 관점에서 물이 가장 뛰어나지만 그 이외의 매체를 사용하여도 된다.
공기냉각이나 질소가스냉각을 채용할 경우는 유량을 크게 하면 된다. 질소가스 냉각에서는 수분을 함유하지 않으므로 전극의 수분부식을 방지할 수 있다.
플라즈마발생전극은 플라즈마에 직접 접하기 때문에 플라즈마에 의해 그 표면이 에칭될 가능성이 있다. 실험에 따르면, 플라즈마발생전극을 수냉하면, 이 에칭을 억제할 수 있어, 플라즈마발생전극의 수명을 연장할 수 있다. 수냉하지 않을 경우에는, 플라즈마발생전극의 직경감소율은 1시간당 0.1㎜였으나 수냉하면 1시간당 0.01㎜라고 추측된다. 플라즈마 발생전극이 에칭되면, 이것이 기체상의 막중에 혼입하여 불순물이 될 가능성이 있으나, 수냉하면 이 에칭량을 적게 할 수 있다.
제4도는 플라즈마발생전극의 도입단자와 처리실사이에 설치되는 절연링의 일부를 절단한 사시도이다. 이 절연링(71)은 전기절연재료인 석영유리로 되어 있다.
이 절연링(71)과 플라즈마발생전극의 도입단자(62, 63)사이, 및 절연링(71)과 처리실(20)사이는 진공밀봉되어 있다. 이 절연링(71)은 원판(72)중앙에 원형의 관통구멍(73)이 형성되어 있고 원판(72) 한쪽(처리실 공간에 노출되는 쪽)에 3개의 원환상 돌기(74)가 서로 동심상으로 형성되어 있다. 이 원환상 돌기(74)사이에는 2개의 원환상 홈(79)이 형성된다.
홈(79)의 개구부는 관통구멍(73)의 축선에 수직인 평면내에 있고, 홈(79)의 깊이방향은 관통구멍(73)의 축선에 평행이다. 이들 돌기(74)와 홈(79)은 모두 관통구멍(73)에 대하여 동심이다. 관통구멍(73)에는 플라즈마발생전극의 원통상 도입단자(62; 제1도 참조)가 삽입된다. 3개의 원환상 돌기(74)는 모두 높이가 50㎜, 두께가 1㎜이다.
따라서, 홈(79)의 깊이도 50㎜이다. 또 홈(79)의 폭(인접한 돌기(74)의 간격)은 1㎜이다. 원환상 돌기(74)의 전면(全面)과, 원판(72)의 처리실에 노출하는 쪽의 표면(제4도 상측면)은 블라스트처리가 실시되어 조면화되어 있다. 이 조면화에 의해 절연링(71)에 부착한 막을 박리되기 어렵게 하여, 막의 박리에 의한 처리실 내부의 분진오염을 방지하고 있다. 이를 상세히 설명하면, 절연링(71)에 있어서, 홈(79)내부이외의 부분에는 막이 부착할 가능성이 있고, 가령, 돌기(74)의 정면(頂面)이나 가장 외측 돌기(74)의 외주면이나, 이것 보다 외측의 원판표면에는 막이 부착할 가능성이 있다. 이들 부위에 조면화가 실시되어 있으면 이 부분에 부착한 막이 박리되기 어려워진다.
제1도로 돌아가서, 플라즈마 발생전극(61)의 한쪽의 도입단자(62)는 임피던스 정합회로(51)로 통하여 고주파전원(52)에 접속되어 있다. 이 임피던스정합회로(51)와 고주파 전원(52)으로 전원 공급원(50)이 구성된다. 고주파전원(52)의 주파수는 13.56MHz이고, 정격출력은 3kW이다. 단, 주파수는 이에 한정되지 않고, kHz오더나, 60MHz나, 100MHz를 사용하여도 되며, 사용범위는 10kHz~1000MHz정도이다.
이 범위의 상한을 초과하면 도전체를 배선재료로서 사용할 수 없게 되고, 하한을 밑돌면 전파로서 발신하지 않게 된다. 또, 그 출력파형도 정현파(正弦坡)만이 아니라 여기에 소정의 변형을 실시한 파형이라도 좋다. 임피던스정합회로(51)로는 π(파이)형 회로를 사용하고 있으나 이 이외의 가령 T형회로를 사용하여도 된다. 고주파전원(52)에 의해 유기된 교번전력은 임피던스정합회로(51)로 임피던스 조정되어 플라즈마발생전극(61)에 공급된다.
상기 실시형태에서는 플라즈마 발생전극(61)은 1턴 코일로 하였으나 다른 형상으로 할 수도 있다. 제11(a)도는 플라즈마 발생전극을 2턴 코일형상으로 한 예이다.
또한 3턴이상으로 하여도 된다. 제11(b)도의 플라즈마발생전극은 수평면내에서 와류 모양으로 감은 예이다. 제11(c)도의 플라즈마발생전극은 1매의 직사각형의 평판의 예이고, 제11(d)도는 1매의 원형의 평판의 예이다. 또, 제12(a)도의 플라즈마발생전극은 직선상으로 뻗은 1개의 막대상으로 한 예이다. 제12(b)도의 플라즈마발생전극은 3개의 막대상 전극을 수평면내에서 병렬로 나열한 예이고, 제12(c)도의 플라즈마발생전극은 3개의 막대상전극을 연직면내에서 병렬로 나열한 예이다. 그리고, 이들 제11도와 제12도에 도시한 어느 전극예도 2개의 단자를 구비하고 있어, 한쪽 단자가 고주파 전원에 접속되고 다른 쪽이 콘덴서를 통하여 접지된다. 그리고, 어느 경우에도, 두개의 단자는 플라즈마 발생전극의 양끝부근에 위치하고 있다. 또, 이들 플라즈마발생전극과 그 두개의 단자는 내부에 냉각수를 통과시켜 냉각할 수 있다.
다음에, 제1도로 돌아가서, 전극전위 제어기구(80)를 설명한다. 이 전극전위제어개구(80)는 플라즈마발생전극(61)의 도입단자(63)와 처리실(20)사이에 설치되어 있고, 콘덴서(81; 제1콘덴서)를 포함하고 있다. 스위치(84)를 전극전위제어기구(80)측에 접속할 경우, 이 콘덴서(81)에 의해 플라즈마발생전극(61)의 일단은 직류적으로 어스에서 떠 있다.
이 실시형태의 콘덴서(81)의 정전용량은 약 500pF이다. 단, 이 용량에 한정되지 않고, 처리조건에 따라 100pF~10㎌범위의 용량을 사용할 수 있다.
이에 대하여, 플라즈마발생전극(61)과 처리실(20)사이의 부유용량은 수 pF정도이다.
콘덴서(81)로서는 고주파특성이 우수하여 내전압성이 있는 세라믹 콘덴서가 적합하다.
또, 처리실(20)은 스위치(87)를 통하여 내벽전위제어기구(85)와 어스에 선택적으로 접속되어 있고, 이 내벽전위제어기구(85)는 콘덴서(86; 제2콘덴서)를 포함하고 있다.
이 콘덴서(86)도 100pF~10㎌범위의 용량을 사용할 수 있다.
제1도에 있어서, 플라즈마 발생을 위한 전기회로 구성으로는 다음 3종류중 어느 하나를 선택할 수 있다. 제1의 구성은 스위치(84)를 전극전위제어기구(80)측에 접속하고, 또한 스위치(87)를 내벽전위제어기구(85)측에 접속하는 것이다.
제2의 구성은 스위치(84)를 전극전위제어기구(80)측에 접속하고, 스위치(87)를 어스측에 접속하는 것이다. 제3의 구성은 스위치(84)를 어스측에 접속하고, 스위치(87)를 내벽전위제어기구(85)측에 접속하는 것이다. 어느 구성을 채용하여도 콘덴서(81) 또는 콘덴서(86)중 어느 하나, 또는 그 둘다의 용량을 적절히 선택함으로써 플라즈마 발생전극(61)과 처리실내벽사이의 상대전위를 변경할 수 있다.
제9도는 상기 제2의 구성을 채용한 경우의 콘덴서(81)의 정전용량과, 플라즈마발생 전극(61)에 유기되는 바이어스 전압의 관계를 나타낸 그래프이다. 이 그래프로 알 수 있듯이, 콘덴서 용량에 따라 직류바이어스 전압의 절대치가 변화된다.
따라서, 콘덴서의 용량을 변경함으로써 플라즈마발생전극의 직류바이어스전압을 임의의 값으로 설정하는 것이 가능해진다. 플라즈마발생전극이 스퍼터링되어버릴 경우는 콘덴서 용량을 작게 하면 직류바이어스전압의 절대치가 작아져, 플라즈마발생전극의 스퍼터링을 억제할 수 있다. 그래서, 제8도에 도시하는 바와같이 전극전위제어기구(80a)로서 가변콘덴서(81a)를 사용하면 콘덴서의 용량변경이 간단해져, 플라즈마발생전극의 직류바이어스 전압의 제어가 용이해진다. 또, 플라즈마발생전극의 직류바이어스성분을 모니터하게 하면, 플라즈마처리를 배치처리로 행한 경우에, 배치처리회수의 증가에 의해 미묘하게 플라즈마 처리조건이 변화한 경우라도 직류바이어스성분이 일정해지도록 콘덴서용량을 제어할 수 있다.
그런데, 상기 스퍼터링의 효과를 역으로 이용할 수도 있다. 가령, 기체상에 막을 퇴적할 경우에 플라즈마발생전극에도 막이 퇴적되어 버리는 일이 있으나, 이와같은 때에는 콘덴서 용량을 적당하게 증가시켜 플라즈마발생전극상의 퇴적막만이 스퍼터링되고 플라즈마발생전극자체는 스퍼터링되지 않는 콘덴서용량을 찾을 수 있다.
또, 제1도에 도시하는 장치를 드라이에칭장치로서 이용할 수도 있다. 그 경우, 에칭처리에 있어서 반응부생성물이 생기고, 그에 기인하는 막이 플라즈마발생전극 표면에 퇴적해버리는 수가 있다. 이와같은 경우에도 제8도에 도시하는 콘덴서(81a)용량을 조절함으로써 플라즈마발생전극상의 퇴적막만을 스퍼터링하여 막의 퇴적을 억제할 수 있다.
제10도는 전극전위제어기구의 또 다른 실시형태를 나타낸다. 이 전극전위제어기구(80b)에서는 플라즈마발생전극(61)의 도입단자(63)와 가변콘덴서(81a)사이에 인덕터(83)를 통하여 직류전원(82)을 접속하고 있다. 이에 따라, 플라즈마발생전극(61)의 전위를 더욱 적극적으로 제어할 수 있다.
그런데, 제1도에 있어서, 플라즈마발생전극의 도입단자(63)를 콘덴서(81)를 통하여 처리실에 접속하지 않고 직류적으로 접지하고, 또한 처리실(20)도 직류적으로 접지하면, 처리실내의 플라즈마는 용량결합성이 강한 방전이 되어 처리실 공간 전체와 배기기구(30)의 공간까지 퍼진다. 그 결과, 플라즈마의 전자밀도가 낮아진다.
한편, 플라즈마발생전극의 도입단자(63)를 콘덴서(81)를 통하여 접지하거나, 또는 처리실(20)을 콘덴서(86)를 통하여 접지하거나, 아니면 그 둘 다를 채용하면, 플라즈마가 처리 실내의 중앙부분에 국재화(局在化)하여 플라즈마의 전자밀도가 높아진다. 구체예를 들면, 본 발명의 어느 한 구성을 채용할 경우에, 아르곤가스를 처리실내에 도입하여, 압력을 6mTorr, 플라즈마발생전극에의 투입전력을 2kW로하여 플라즈마를 발생시켰을 때에 플라즈마의 전자밀도는 1입방센티미터당 「10의 11제곱」개에 달하였다.
제8도와 제10도는 플라즈마발생전극측의 전극전위제어기구(80)에 대하여, 가변콘덴서(81a)의 채용이나 직류전원(82)과 인덕터(83)의 채용에 대하여 설명하고 있으나, 이와 같은 변경에는 처리실측의 내벽전위제어기구(85)에 대해서도 동일하게 채용할 수 있고 동일효과가 기대된다.
다음에, 제1도의 플라즈마 CVD장치를 사용하여 박막을 제작하는 예를 예시한다.
또한, 스위치(84)는 전극전위제어기구(80)측에 접속하고, 스위치(87)는 어스측에 접속하고 있다. 이와같은 기본적 회로구성으로, 이하의 제1처리예에서 제8처리예까지를 실시하고 있다.
제1처리예로서, 우선, 질화티탄막의 제작예를 설명한다. 제1도와 제2도에 있어서, 원료용기(1a)에 넣는 제1원료로서 사염화티탄을 사용하고, 원료용기(1b)에 넣는 제2원료로서 수소가스를, 원료용기(1c)에 넣는 제3원료로서 질소가스를 사용하였다.
유량은 사염화티탄이 매분 20밀리리터, 수소가스가 매분 200밀리리터, 질소가스가 매분 20밀리리터이다. 처리실(20)내의 압력을 약 1Pa로 설정하고, 기체(21)온도를 450℃~600℃로 설정하였다. 고주파전원(52)의 출력은 3.0kW로 하였다. 콘덴서(81)의 용량은 500pF이다. 이 조건으로 박막을 제작하면, 질화티탄을 주성분으로 한 막이 매분 약 60nm의 속도로 퇴적하였다. 질화티탄을 주성분으로 한 막은, 저항률 80μΩcm일 때, 종래 장치에서 보였던 플라즈마의 시간경과에 따른 변화나, 플라즈마가 생기지 않게 되는 현상은 관측되지 않고 본 발명장치는 질화티탄과 같은 도전체 박막제작에 유효하였다. 또한, 플라즈마발생전극표면에는 금속박막의 부착은 보이지 않았다.
이와같은 질화티탄박막은 가령 반도체집적회로의 접촉부의 확산방지막으로서 사용되고 있다. 이 용도에서는 직경 0.35㎛이하, 깊이 1.5㎛정도의 구멍바닥에 성막하지 않으면 안된다. 제6도는 이 경우의 저부피복률의 기체바이어스용 전력의존성을 나타낸다. 「저부피복률」이라는 용어를 설명하면, 평탄부의 막두께를 a로 하고, 접촉 구멍바닥에 퇴적한 막두께를 b로 하면, 저부피복률은 다음과 같이 정의된다.
저부피복률(%)=(b/a)×100. 이 저부피복률은 그래프로 알 수 있듯이 기체바이어스용 전력을 증가시킴에 따라 급속하게 양호한 값이 되었다. 그 이유는 플라즈마내에 생기고 있는 이온이 기체(21)이 바이어스전압의 작용에 의해 기체(21)에 수직으로 입사하고, 이 사실에 따라 저부피복률이 개선되었기 때문이라 추측된다.
상기 제1의 처리예에 있어서, 플라즈마발생전극의 재질은 티탄이나 이 티탄은 퇴적막(질화티탄)의 구성원소의 하나이다. 따라서, 플라즈마발생전극이 스퍼터링되어 이 전극재질이 박막에 혼입했다 하더라도 이것이 퇴적박막의 오염물질은 되지 않는다.
처리실의 내벽면근방에 멀티커스프자장을 형성하면, 처리실내면벽에서 약 5cm이상 떨어진 처리실 중심부에서 비교적 균일성이 좋은 플라즈마를 유지할 수 있다.
대형기체를 균일성(막두께분포, 막질분포, 저부피복률의 균일성)좋게 성막하기 위해서는 이 멀티커스프자장을 형성하는 것은 대단히 유익하다. 특히, 기체 바이어스 전력공급원과 병용하면, 양호한 저부 피복률이 균일성 좋게 얻어져, 더 한층의 효과가 있다.
이 멀티커스프 자장을 형성함으로써 상기 질화티탄의 막제작의 처리예의 경우, 직경 6인치의 실리콘 웨이퍼내에서 ±3%이내의 막두께분포를 얻을 수 있다.
다음에, 제2의 처리예에 의한 박막제작을 예시한다. 제1원료로서 사염화티탄을, 제2원료로서 수소가스를, 제3원료로서 아르곤가스를 사용한다. 유량은 사염화티탄이 매분 20밀리리터, 수소가스가 매분 30밀리리터, 아르곤가스가 매분 35밀리리터이다.
처리실(20)내의 압력을 약 1Pa로 설정하고, 기체(21)온도를 550℃~600℃로 설정하였다.
고주파전원(52)의 출력은 2.5kW로 하였다. 콘덴서(81)용량은 500pF이다. 이 조건으로 박막을 작성하면, 밑바탕의 재질에 따라 막조성이 달라진다. 가령, 밑바탕이 산화실리콘막인 경우, 얻어지는 박막은 금속티탄이다. 또, 밑바탕이 실리콘인 경우는 얻어지는 박막은 티탄실리사이드(TiSi2)이다. 이와같은 박막제작에 있어서, 종래장치에서 볼 수 있었던 플라즈마의 시간경과에 따른 변화나, 플라즈마를 생성하기가 불가능하게 되는 현상은 본 발명 장치에서는 관측되지 않고, 안정된 재현성 좋은 도전체 박막의 퇴적을 행할 수 있다. 또한, 플라즈마발생전극 표면에서 금속박막의 부착은 볼 수 없고, 플라즈마발생전극 표면이 스퍼터링되지도 않았다. 이와같은 금속티탄박막이나 티탄실리사이드박막은 가령 반도체 집적회로의 접촉부의 접촉저항 저감막으로서 사용된다.
이 경우, 상기 멀티커스프자장이나 기체바이어스전력공급원을 사용하면 균일성이 좋고 저부피복률이 좋은 박막을 얻을 수 있다.
종래, 저밀도플라즈마를 이용하여 플라즈마 CVD법으로 금속티탄이나 티탄실리사이드박막을 제작하면, 염소가 혼입한 고저항 흑색막이 되기 쉬웠으나 본 발명의 플라즈마 CVD장치를 사용하면, 저저항으로 금속광택이 있는 막을 얻을 수 있었다.
이때의 막중 염소농도는 1%이하였다. 또, 성막중에 기체바이어스를 인가하면 염소농도를 0.1%이하로 저감할 수 있었다. 여기서, 티탄계 도전성 박막에 염소가 혼입한 경우의 문제점을 열거하면, (1)막이 금속광택이 아니고, (2) 염소혼입에 의해 막 저항률이 상승하고, (3) 염소가 상부배선재료를 부식시켜 심할 때는 배선의 단선을 일으키고, (4)염소함유량이 많으면, 막의 시간경과에 따른 변화가 생겨 막의 특성이 안정되지 않는다는등의 문제점이 있다. 본 발명의 플라즈마 CVD법에 의하면 티탄계 도전성 박막의 염소함유량이 저하되므로 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있다. 금속티탄이나 티탄실리사이드 박막은 반도체 집적회로의 접촉부의 접촉저항 저감막으로 사용되나, 기체바이어스와 멀티커스프자장을 병용하면 균일성이 양호하고, 기체주변부에 있어서도 저부피복률이 양호한 박막을 얻을 수 있다.
이상과 같은 금속티탄박막 또는 티탄을 함유하는 화합물을 제작할 경우, 플라즈마 발생전극으로서 금속티탄제 파이프를 사용하면, 플라즈마발생전극이 다소 스퍼터되더라도 티탄이 불순물이 되지 않으므로 불순물 혼입이 없는 양호한 막질의 박막을 얻을 수 있다.
다음에, 제3의 처리예로서, 비결정성실리콘박막의 제작예를 예시한다. 원료용기(1a, 1c)는 사용하지 않고, 원료용기(1b)의 원료로서 실란을 사용하였다. 실란의 유량은 매분 20밀리리터로 하였다. 처리실(20)내의 압력은 약 1Pa로 설정하고, 기체(21)온도를 150℃~300℃로 설정하였다. 고주파전원(52)의 출력은 0.5.kW로 하였다.
콘덴서(81)용량은 500pF이다. 이 조건으로 비결정성실리콘막을 퇴적시킬 수 있었다. 이 경우에 있어서도 종래장치에서 관찰된 플라즈마의 시간경과에 따른 변화나 플라즈마를 생성시킬 수 없는 현상은 관측되지 않았다. 또, 기체에 바이어스전압을 인가하면, 바이어스전력에 따라 막중 수소농도를 제어할 수 있다. 비결정성실리콘막의 전기특성에 있어서, 막중 수소농도와 수소의 결합상태는 중요하고, 이들을 기체바이어스전력에 의해 제어할 수 있는 것은 유리하다.
다음에, 제4처리예로서, 산화실리콘박막의 제작예를 예시한다. 원료용기(1a)는 사용하지 않고, 원료용기(1b)의 원료로서 실란을 사용하고, 원료용기(1c)의 원료로서 산소가스를 사용하였다. 유량은 실란이 매분 80밀리리터, 산소가스가 매분 160밀리리터이다. 처리실(20)내의 압력을 약 1Pa로 설정하고, 기체(21)온도를 150℃~300℃로 설정하였다. 고주파전원(52)의 출력은 2.5kW로 하였다. 콘덴서(81)용량은 500pF이다.
이 조건으로 산화실리콘박막을 퇴적시킬 수 있었다. 이 경우, 본 발명장치를 사용하면, 외부전극방식으로 사용되는 큰 고주파창을 설치할 필요가 없어, 고주파창의 손상에 의한 사고발생을 방지할 수 있다. 이 산화실리콘박막 제작의 경우, 기체에 가령 1.0~2.5kW의 바이어스전력을 인가하면, 기체상의 각종 배선막 사이의 미세한 갭중에 산화실리콘막을 매립할 수 있다. 이 사실로서, 본 발명의 장치는 각종 배선막간의 층간절연막 제작용으로서도 유용하다.
상기 산화실리콘박막의 제작에 관하여, 배선막의 갭매립특성에 대하여 상세히 설명한다. 기체로서 직경 200㎜ 의 실리콘웨이퍼상에 배선용 알루미늄합금의 미세패턴을 형성한 것을 사용한다. 이 배선사이에 빈구멍이 남지않도록 절연막을 퇴적시켜서 배선간 절연을 확보할 필요가 있다. 기체바이어스인가기구를 사용하지 않고 본 발명의 플라즈마 CVD장치에 의해 산화실리콘막의 퇴적을 시도하면, 배선간의 미세한 홈(가령, 폭 0.5㎛, 깊이 1㎛)의 입구 부근에서 막이 오버행 상태로 퇴적하는 경우가 있었다. 그 때문에 빈구멍이 배선간에 남는 경우가 있었다.
이에 비해, 기체바이어스 인가기구를 사용하면 배선간의 빈구멍이 생기기 않았다.
또, 제작한 산화실리콘 박막에 대하여, 적외흡수 분광분석으로 막질을 평가하면, 기체바이어스 인가기구를 사용하지 않을 경우에는 막중에 함유되는 물에 기인하는 O-H의 신축진동 스팩트럼 및 Si-OH에 기인하는 O-H의 신축진동 스펙트럼이 관찰되었다.
일반적으로 막중에 이들 불순물이 혼입되면, 절연막으로서의 신뢰성이 저하된다고 되어 있다. 이에 비해, 기체바이어스 인가기구를 사용하면 이들 불순물이 감소하여 상기 스펙트럼은 관찰되지 않았다. 즉, 기체에 바이어스전력을 인가함으로써 막질을 개량할 수 있었다.
다음에, 제5의 처리예를 설명한다. 이 처리예는 제8도의 장치를 사용하였다.
스위치(84)는 전극전위 제어기구(81a)측에 접속되어 있다. 제8도와 제2도에 있어서, 원료용기(1a)에 넣는 제1원료로서 사염화티탄을 사용하고, 원료용기(1b)에 넣는 제2원료로서 수소가스를, 원료용기(1c)에 넣는 제3원료로서 질소가스를 사용하였다.
유량은 사염화티탄이 매분 20밀리리터, 수소가스가 매분 30밀리리터, 질소가스가 매분 10밀리리터이다. 처리실(20)내의 압력을 약 1Pa로 설정하고, 기체(21)온도를 450℃~600℃로 설정하였다. 고주파전원(52)의 출력은 2.5kW로 하였다. 제8도의 가변콘덴서(81a)의 용량은 10~1500pF에서 가변하도록 하였다.
제8도의 가변콘덴서(81a)의 용량은 10~1500pF에서 가변하도록 하였다. 그리고, 플라즈마발생전극(61)에 유기되는 직류바이어스 전압을 모니터하여 직류바이어스 전압이 마이너스 250V가 되도록 콘덴서 용량을 조절하였다. 이 조건으로 박막을 제작하면, 질화티탄을 주성분으로 한 막이 매분 약 30nm의 속도로 퇴적하였다. 게다가 100배치에 걸쳐 박막을 제작하여도 재현성 있는 거의 동일한 박막을 제작할 수 있었다.
다음에, 제6의 처리예를 설명한다. 이 처리예에서는 제10도의 장치를 사용하였다. 스위치(84)는 전극전위제어기구(80b)측에 접속하고 있다. 도입가스의 종류나 유량, 기체온도, 고주파전원(52)의 출력은 상기 제5의 처리예와 같다.
단, 전극전위제어기구(80b)로서 직류전원(82)을 사용하고 있는 것이 다르다.
그리고, 이 직류전원(82)을 사용하여 플라즈마발생전극(61)의 직류 바이어스 전압이 마이너스 250V로 일정하게 되도록 제어하였다. 이때, 가변콘덴서(81a)용량은 500pF로 일정하게 하였다. 이 조건으로 박막을 제작하면 상기 제5의 처리예와 동일하게, 질화티탄을 주성분으로 한 막이 매분 약 30nm의 속도로 퇴적하였다.
다음에, 제7의 처리예를 설명한다. 이 처리예는 제1도의 장치를 사용하고, 플라즈마 발생전극의 재질로서 구리를 사용하였다. 스위치(84)는 전극전위제어기구(80)측에 접속하고, 스위치(87)는 어스측에 접속해 있다. 그리고, 가스도입기구(10)로서 제13도에 도시한 것을 사용하였다. 원료용기(1d)는 상온상압에서 액체상태의 원료를 수용하는 액체용기이고, 내부의 액체원료는 액체상태 그대로 유량제어기(12d)로 유량제어되고, 기화기(14)로 기화된다. 원료용기(1e, 1f)는 고압가스봄베이고, 이 안에 들어 있는 원료가스는 감압밸브(11e, 11f)로 감압되고, 유량제어기(12e, 12f)로 유량제어된다.
원료용기(1d)에 넣는 제1원료로서 비스헥사플루오로아세틸아세톤산염구리(Cu(hfac)2)의 10% 2-프로판올용액을 사용하고, 유량을 매분 0.6g으로 하였다.
원료용기(1e)에 넣는 제2원료로서는 수소가스를 사용하고, 이 수소가스의 유량을 매분 100밀리리터로하여 기화기(14)로 제1원료와 혼합하였다. 이 혼합가스를 밸브(13d)를 경유하여 처리실(20)에 도입하였다. 원료용기(1f)에 넣는 제3원료로서도 수소가스를 사용하고, 유량을 매분 300밀리리터로 하여, 밸브(13f)를 경유하여 처리실(20)에 도입하였다. 처리실(20)내의 압력을 약 3Pa로 설정하고, 기체(21)온도를 250℃로 설정하였다. 고주파전원(52)의 출력은 1.5kW로 하였다. 이 조건으로 박막을 제작하면, 구리를 주성분으로 한 막이 매분 약 20nm의 속도로 기체상에 퇴적하였다.
이같은 구리박막은 반도체 집적회로의 배선으로서 사용할 수 있다. 이 실시예는 플라즈마발생전극의 재질로서 구리를 사용하여 구리박막을 퇴적하고 있으므로, 플라즈마발생전극의 재질이 막중에 혼입하더라도 불순물이 되지는 않는다.
다음에, 제8의 처리예를 설명한다. 이 처리예는 제1도의 장치를 드라이에칭 장치로서 사용하고 있다. 스위치(84)는 전극전위제어기구(80)측에 접속하고, 스위치(87)는 어스측에 접속해 있다. 원료용기(1a)는 사용하지 않고, 원료용기(1b)의 원료로 염소가스를 사용하고, 원료용기(1c)의 원료로 삼염화붕소(BCl3)를 사용하였다.
유량은 염소가스를 매분 50밀리리터, 삼염화붕소를 매분 50밀리리터 유출하였다.
처리실(20)내의 압력을 약 10.3Pa로 설정하고, 기체(21)온도를 100℃로 설정하였다. 고주파전원(52)의 출력은 2kW로 하였다. 콘덴서(81)용량은 300pF로 변경하였다.
처리기체(21)로는 직경 6인치의 실리콘웨이퍼위에 실리콘산화막을 1㎛퇴적하고, 그 위에 알루미늄을 1㎛퇴적시켜서 포토레지스트로 패터닝한 것을 사용하였다.
포토레지스트의 도포패턴은 도포폭이 0.5㎛, 도포되지 않은 홈폭이 0.5㎛인 라인 앤드스 페이스 패턴으로 하였다. 이 홈폭부분에 노출해 있는 알루미늄을 드라이에칭하였다.
그 결과, 알루미늄박막을 매분 100nm의 에칭속도로 에칭할 수 있었다.
이 경우에 있어서도 플라즈마 발생전극에의 막부착이나 플라즈마발생전극의 스퍼터링 현상은 보이지 않았다. 그리고, 플라즈마의 시간경과에 따른 변화나 불안정현상도 관측되지 않고, 재현성 있는 안정된 드라이에칭처리가 가능하였다. 이와같은 드라이에칭처리에 있어서도 기체에 바이어스 전력을 인가함으로써 이방성 에칭이 가능해진다.
다음에, 제1도의 장치에 있어서, 스위치(84)를 어스측에 접속하고, 스위치(87)를 내벽전위제어기구(85)측에 접속한 처리예를 설명한다. 또, 내벽전위제어기구(85)로서, 콘덴서(86)에 더하여 제10도에 도시하는 바와같은 직류전원(82)과 인덕터(83)의 직렬회로를 병용하였다. 이에 따라, 처리실 내벽의 전위를 50~600V사이에서 조정하였다. 이렇게하여 플라즈마발생전극(61)에 의해 발생한 높은 플라즈마전위와 처리실 내벽의 전위사이에 큰 차가 나지 않게 하여 이상방전을 막고 있다. 이와 같은 기본적 회로구성으로 이하의 제9의 처리예부터 제13의 처리예까지를 실시하고 있다.
우선, 제9의 처리예로서, 질화티탄막 제작예를 설명한다. 제1도와 제2도에 있어서, 원료용기(1a)에 넣는 제1원료로서 사염화티탄을 사용하고, 원료용기(1b)에 넣는 제2원료로서 수소가스를, 원료용기(1c)에 넣는 제3원료로서 질소가스를 사용하였다.
유량은 사염화티탄이 매분 20밀리리터, 수소가스가 매분 200밀리리터, 질소가스가 매분 20밀리리터이다. 처리실(20)내의 압력을 약 1.3Pa로 설정하고, 기체(21)온도를 450℃~600℃로 설정하였다. 고주파전원(52)의 출력은 3.0kW로 하였다.
그리고, 내벽전위제어기구(85)를 사용하여 처리실(20)에 300V의 전압을 인가하였다.
이 조건으로 박막을 제작하면, 질화티탄을 주성분으로 한 막이 매분 60nm의 속도로 퇴적하였다. 그때, 종래의 장치에 보였던 플라즈마의 시간경과에 따른 변화나, 플라즈마가 발생하지 않게 되는 현상은 관측되지 않고, 본 발명 장치는 질화티탄과 같은 도전체 박막의 제작에 유효하였다. 또한, 플라즈마발생전극 표면에는 금속박막의 부착은 보이지 않았다.
제7도는 본 발명의 플라즈마 CVD장치의 다른 실시형태의 주요부 구성도이다.
이 실시형태에서는 플라즈마 발생전극(61) 상방에 솔레노이드코일(130)이 배치되어 있다. 그 이외의 구성은 제1도의 실시형태와 같다. 이 솔레노이드코일(130)이 발생하는 자력선(131)은 1턴코일 형상의 플라즈마발생전극(61)의 중심부근을 통과하여 발산한다. 이 자력선(131)의 작용에 의해 처리실(20)내에 더욱 고밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 또, 이 실시형태의 장치에서는 방전개시가 용이해진다.
이 제7도의 장치를 사용하여 전자석(130)에 45A의 전류를 흐르게 하여 상기 제9의 처리예와 같은 박막제작을 행하였던바, 얻어진 질화티탄막의 성막속도는 매분 약 60nm가 되고, 8인치 웨이퍼내의 막두께 분포는 약 ±5%가 되었다. 이 막두께분포는 전자석(130)을 사용하지 않을 경우와 비교하여 5포인트정도 개선되어 있다.
다음에, 제10의 처리예에 따른 박막제작을 예시한다. 제1원료로서 사염화티탄을, 제2원료로서 수소가스를, 제3원료로서 아르곤가스를 사용한다. 유량은 사염화티탄이 매분 20밀리리터, 수소가스가 매분 200밀리리터, 아르곤가스가 매분 35밀리리터이다.
처리실(20)내의 압력을 약 1Pa로 설정하고, 기체(21)온도를 550℃~600℃로 설정하였다. 고주파 전원(52)의 출력은 2.5kW로 하였다. 그리고, 내벽전위제어기구(85)를 사용하여 처리실(20)에 300V의 전압을 인가하였다. 이 조건으로 박막을 작성하면, 밑바탕의 재질에 따라 막조성이 달라진다. 가령, 밑바탕이 산화실리콘막인 경우, 얻어지는 박막은 금속티탄이다. 또, 밑바탕이 실리콘인 경우에는 얻어지는 박막은 티탄실리사이드(TiSi2)이다.
다음에, 제11처리예로서, 비결정실리콘박막의 제작예를 예시한다. 원료용기(1a, 1c)는 사용하지 않고, 원료용기(1b)의 원료로서 실란을 사용하였다. 실란의 유량은 매분 20밀리리터로 하였다. 처리실(20)내의 압력을 약 1Pa로 설정하고, 기체(21)온도를 150℃~300℃로 설정하였다. 고주파전원(52)의 출력은 0.5kW로 하였다.
그리고, 내벽전위제어기구(85)를 사용하여 처리실(20)에 200V의 전압을 인가하였다.
이 조건으로 비결정성실리콘막을 퇴적시킬 수 있었다.
다음에, 제12처리예로서, 산화실리콘박막의 제작예를 예시한다. 원료용기(1a)는 사용하지 않고 원료용기(1b)의 원료로서 실란을 사용하고 원료용기(1c)의 원료로서 산소가스를 사용하였다. 유량은 실란이 매분 80밀리리터, 산소가스가 매분 160밀리리터이다. 처리실(20)내의 압력을 약 1Pa로 설정하고, 기체(21)온도를 150℃~300℃로 설정하였다. 고주파전원(52)의 출력은 2.5kW로 하였다. 그리고, 내벽전위제어기구(85)를 사용하여 처리실(20)에 300V의 전압을 인가하였다. 이 조건으로 산화실리콘박막을 퇴적시킬 수 있었다.
다음에, 제13의 처리예를 설명한다. 원료용기(1a)에 넣는 제1원료로서 사염화티탄을 사용하고, 원료용기(1b)에 넣는 제2원료로서 수소가스를, 원료용기(1c)에 넣는 제3원료로서 질소가스를 사용하였다. 유량은 사염화티탄이 매분 20밀리리터, 수소가스가 매분 200밀리리터, 질소가스가 매분 10밀리리터이다. 처리실(20)내의 압력을 약 1Pa로 설정하고, 기체(21)온도를 450℃~600℃로 설정하였다. 고주파전원(52)의 출력은 2.5kW로 하였다. 그리고, 내벽전위제어기구(85)를 사용하여 처리실(20)에 300V의 전압을 인가하였다. 이 조건으로 박막을 제작하면, 질화티탄을 주성분으로 한 막이 매분 약 30nm의 속도로 퇴적하였다.
다음에, 제1도의 장치에 있어서, 스위치(84)를 적극전위제어기구(80)측에 접속하고, 스위치(87)를 내벽 전위제어기구(85)측에 접속한 처리예를 설명한다. 내벽전위제어기구(85)로는 콘덴서(86)에 더하여, 제10도에 도시하는 바와 같은 직류전원(82)과 인덕터(83)의 직렬회로를 병용하였다. 이와 같은 기본적 회로구성으로 이하의 제14처리예를 실시하였다.
제14처리예는 도입가스의 종류나 유량, 기체온도, 고주파전원(52)의 출력은 상기 제13의 처리예와 같다. 단, 플라즈마발생전극(61)과 어스사이에 콘덴서(81)를 설치한 점이 다르고, 콘덴서(81)용량은 500pF로 하였다. 이 조건으로 박막을 제작하면, 상기 제13의 처리예와 동일하게 질화티탄을 주성분으로 한 막이 매분 약 30nm의 속도로 퇴적하였다.
지금까지 기술한 처리예에서 사용하고 있는 플라즈마발생전극은 제3도에 도시하는 1턴코일형상이고 직경은 140㎜이나, 본 발명에서는 제11도와 제12도에 도시하는 각종형상의 플라즈마발생전극도 사용할 수 있다는 것은 이미 설명한 바와 같다.
그럴 경우에, 어느 형상을 채용할 것인지는 플라즈마처리조건에 따라 다르다.
특히 플라즈마 CVD라면 막두께분포, 드라이에칭이라면 에칭속도분포를 고려하여 플라즈마발생전극의 형상 및 치수를 채용할 수 있다. 가령, 직경 140㎜의 1턴코일의 플라즈마발생전극을 사용한 경우에, 상기 제9처리예에 관하여 제7도의 전자석(130)을 사용한 경우에는 8인치웨이퍼내의 막두께분포가 약 ±5%로 되었으나, 압력을 0.5Pa로 변경하면 막두께분포가 ±8%가 되었다. 그래서, 플라즈마발생전극의 직경을 140㎜에서 160㎜로 변경하면, 8인치웨이퍼내에서 막두께분포가 ±5%로 돌아갔다. 이와 같이, 플라즈마발생전극을 변경함으로써 처리분포를 개선할 수 있다.
[발명의 효과]
본 발명은 플라즈마발생전극과 플라즈마와 처리실내벽의 상대전위관계를 최적으로 할 수 있기 때문에, 시간경과에 따른 변화가 매우 적은 안정된 저압고밀도 플라즈마를 얻을 수 있다. 따라서, 고품질의 플라즈마처리를 실시할 수 있다.

Claims (61)

  1. 처리실, 처리실내를 진공으로 배기하는 배기기구, 원료가스를 처리실에 도입하는 가스 도입기구, 및 처리실내에 배치된 플라즈마발생전극을 구비하고, 플라즈마발생전극에 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킴으로써 처리실내의 기체상에 막을 퇴적시키는 플라즈마 CVD장치에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 두개의 단자를 구비하고, 한쪽 단자는 고주파 전력공급원에 접속되고, 다른쪽 단자는 전극전위제어기구를 통하여 접지되고, 또한 상기 처리실이 내벽전위제어기구를 통하여 접지되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극전위제어기구는 제1콘덴서를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전극전위제어기구는 상기 다른쪽 단자와 어스 사이에 접속된 제1콘덴서와, 상기 다른쪽 단자와 상기 제1콘덴서 사이의 접속점과 어스 사이에 접속된 인덕터와 직류전원의 직렬회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 내벽전위제어기구는 제2콘덴서를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 내벽전위제어기구는 처리실과 어스 사이에 접속된 제2콘덴서와, 처리실과 상기 제2콘덴서 사이의 접속점과 어스 사이에 접속된 인덕터와 직류전원의 직렬회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  6. 처리실, 처리실내를 진공으로 배기하는 배기기구, 원료가스를 처리실에 도입하는 가스 도입기구, 및 처리실내에 배치된 플라즈마발생전극을 구비하고, 플라즈마발생 전극에 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킴으로써 처리실내의 기체상에 막을 퇴적시키는 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 두개의 단자를 구비하고, 한쪽 단자는 고주파 전력공급원에 접속되고, 다른쪽 단자는 전극전위제어기구를 통하여 접지되고, 상기처리실이 접지되어 있다는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전극전위제어기구는 제1콘덴서를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 전극전위제어기구는 상기 다른쪽 단자와 어스 사이에 접속된 제1콘덴서와, 상기 다른쪽 단자와 상기 제1콘덴서 사이의 접속점과 어스 사이에 접속된 인덕터와 직류전원의 직렬회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  9. 처리실, 처리실내를 진공으로 배기하는 배기기구, 원료가스를 처리실에 도입하는 가스도입기구, 및 처리실내에 배치된 플라즈마발생전극을 구비하고, 플라즈마발생전극에 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킴으로써 처리실내의 기체상에 막을 퇴적시키는 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 두개의 단자를 구비하고, 한쪽 단자는 고주파전력공급원에 접속되고, 다른쪽 단자는 접지되고, 또한 상기 처리실이 내벽전위제어기구를 통하여 접지되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 내벽전위제어기구는 제2콘덴서를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 내벽전위제어기구는 처리실과 어스 사이에 접속된 제2콘덴서와, 처리실과 상기 제2콘덴서 사이의 접속점과 어스 사이에 접속된 인덕터와 직류전원의 직렬회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  12. 제2항, 제3항, 제7항 및 제8항중의 어느 1항에 있어서, 상기 제1콘덴서의 정전용량은 100pF~10㎌인것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  13. 제2항, 제3항, 제7항 및 제8항중의 어느 1항에 있어서, 상기 제1콘덴서는 가변콘덴서인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  14. 제1항 내지 제5항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극의 표면은 도전체인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  15. 제1항 내지 제5항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 1턴의 코일인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  16. 제1항 내지 제5항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 1주 이상 감긴 코일인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  17. 제1항 내지 제5항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 1평면내에서 와류형상으로 감겨 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  18. 제1항 내지 제5항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 1개의 직선상 막대인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  19. 제1항 내지 제5항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 2개 이상의 직선상 막대를 병렬로 나열한 것임을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  20. 제1항 내지 제5항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 1매의 평판상 판인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD 장치.
  21. 제1항 내지 제5항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 그 내부가 유체로 냉각되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  22. 제1항 내지 제5항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극의 표면재질이 기체상에 퇴적할 박막재질과 같은 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  23. 제1항 내지 제5항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극의 표면재질이 기체상에 퇴적할 박막 조성의 일부인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  24. 제1항 내지 제5항중의 어느 1항에 있어서, 멀티커스프자장을 상기 처리실내부에 발생시킬 수 있는 멀티커스프 자장발생기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  25. 제1항 내지 제5항중의 어느 1항에 있어서, 상기 배기기구가 상기 처리실내의 압력을 일정하게 제어하는 압력제어기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  26. 제1항 내지 제5항중의 어느 1항에 있어서, 상기 기체에 바이어스전압을 인가하기 위한 바이어스인가기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  27. 처리실에 원료가스를 도입하는 단계와, 처리실내에 배치된 플라즈마발생전극에 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킴으로써 처리실내의 기체상에 도전성 막을 퇴적시키는 단계로 이루어진 플라즈마 CVD 방법에 있어서, 처리실이 내벽전위제어기구를 통하여 접지되고, 또한 두 개의 단자가 구비되고, 한쪽단자는 고주파전력공급원에 접속되고, 다른쪽 단자는 전극전위제어기구를 통하여 접지되는 플라즈마발생전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD방법.
  28. 처리실에 원료가스를 도입하는 단계와, 처리실내에 배치된 플라즈마발생전극에 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킴으로써 처리실내의 기체상에 도전성 막을 퇴적시키는 단계로 이루어진 플라즈마 CVD 방법에 있어서, 처리실이 접지되고, 또한 두 개의 단자가 구비되고, 한쪽 단자는 고주파전력공급원에 접속되고, 다른쪽 단자는 전극전위제어기구를 통하여 접지되는 플라즈마발생전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD 방법.
  29. 처리실에 원료가스를 도입하는 단계와, 처리실내에 배치된 플라즈마발생전극에 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킴으로써 처리실내의 기체상에 도전성 막을 퇴적시키는 단계로 이루어진 플라즈마 CVD방법에 있어서, 처리실이 내벽전위제어기구를 통하여 접지되고, 다른쪽 단자는 직접 접지되는 플라즈마발생전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD방법.
  30. 처리실, 처리실내를 진공으로 배기하는 배기기구, 처리용가스를 처리실에 도입하는 가스도입기구, 및 처리실내에 배치된 플라즈마발생전극을 구비하고, 플라즈마발생전극에 전력을 공급하여 플라즈마 를발생시킴으로써 처리실내의 기체상에 막을 에칭하는 드라이에칭장치에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 두개의 단자를 구비하고, 한쪽 단자는 고주파전력공급원에 접속되고, 다른쪽 단자는 전극전위제어기구를 통하여 접지되고, 또한 상기 처리실이 내벽전위제어기구를 통하여 접지되어 있는 것을 특징으로 하는 드라이에칭장치.
  31. 처리실, 처리실내를 진공으로 배기하는 배기기구, 처리용가스를 처리실에 도입하는 가스도입기구, 및 처리실내에 배치된 플라즈마발생전극을 구비하고, 플라즈마발생전극에 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킴으로써 처리실내의 기체상에 막을 에칭하는 드라이에칭장치에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 두개의 단자를 구비하고, 한쪽 단자는 고주파전력공급원에 접속되고, 다른쪽 단자는 전극전위제어기구를 통하여 접지되고, 상기 처리실이 접지되어 있는 것을 특징으로 하는 드라이에칭장치.
  32. 처리실, 처리실내를 진공으로 배기하는 배기기구, 처리용가스를 처리실에 도입하는 가스도입기구, 및 처리실내에 배치된 플라즈마발생전극을 구비하고, 플라즈마발생전극에 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킴으로써 처리실내의 기체상에 막을 에칭하는 드라이에칭장치에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 두개의 단자를 구비하고, 한쪽 단자는 고주파전력공급원에 접속되고, 다른쪽 단자는 접지되고, 또한 상기 처리실이 내벽전위제어기구를 통하여 접지되어 있는 것을 특징으로 하는 드라이에칭장치.
  33. 처리실에 처리용가스를 도입하는 단계와, 처리실내에 배치된 플라즈마발생전극에 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킴으로써 처리실내의 기체상의 막을 에칭하는 단계로 이루어진 드라이에칭방법에 있어서, 처리실이 내벽전위제어기구를 통하여 접지되고, 또한 두 개의 단자가 구비되고, 한 쪽단자는 고주파전력공급원에 접속되고, 다른쪽 단자는 전극전위제어기구를 통하여 접지되는 플라즈마발생전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 드라이에칭방법.
  34. 처리실에 처리용가스를 도입하는 단계와, 처리실내에 배치된 플라즈마발생전극에 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킴으로써 처리실내의 기체상의 막을 에칭하는 단계로 이루어진 드라이에칭방법에 있어서, 처리실이 내벽전위제어기구를 통하여 접지되고, 또한 두 개의 단자가 구비되고, 한 쪽 단자는 고주파전력공급원에 접속되고, 다른쪽 단자는 전극전위제어기구를 통하여 접지되는 플라즈마발생전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 드라이에칭방법.
  35. 처리실에 처리용가스를 도입하는 단계와, 처리실내에 배치된 플라즈마발생 전극에 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킴으로써 처리실내의 기체상의 막을 에칭하는 단계로 이루어진 드라이에칭방법에 있어서, 처리실이 내벽전위제어기구를 통하여 접지되고, 또한 두 개의 단자가 구비되고, 한쪽단자는 고주파전력공급원에 접속되고, 다른쪽 단자는 접지되는 플라즈마발생전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 드라이에칭방법.
  36. 제6항 내지 제8항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극의 표면은 도전체인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD 장치.
  37. 제6항 내지 제8항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 1턴의 코일인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD 장치.
  38. 제6항 내지 제8항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 1주 이상 감긴코일인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  39. 제6항 내지 제8항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 1평면내에서 와류형상으로 감겨 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  40. 제6항 내지 제8항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 1개의 직선상 막대인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  41. 제6항 내지 제8항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 2개 이상의 직선상 막대를 병렬로 나열한 것임을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  42. 제6항 내지 제8항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 1매의 평판상 판인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  43. 제6항 내지 제8항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 그 내부가 유체로 냉각되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  44. 제6항 내지 제8항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극의 표면재질이 기체상에 퇴적할 박막재질과 같은 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  45. 제6항 내지 제8항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극의 표면재질이 기체상에 퇴적할 박막조성의 일부인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  46. 제6항 내지 제8항중의 어느 1항에 있어서, 멀티커스프자장을 상기 처리실 내부에 발생시킬 수 있는 멀티커스프 자장발생기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  47. 제6항 내지 제8항중의 어느 1항에 있어서, 상기 배기기구가 상기 처리실내의 압력을 일정하게 제어하는 압력제어기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  48. 제6항 내지 제8항중의 어느 1항에 있어서, 상기 기체에 바이어스전압을 인가하기 위한 바이어스인가기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  49. 제9항 내지 제11항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극의 표면은 도전체인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  50. 제9항 내지 제11항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 1턴의 코일인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  51. 제9항 내지 제11항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 1주 이상 감긴 코일인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  52. 제9항 내지 제11항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 1평면내에서 와류형상으로 감겨 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  53. 제9항 내지 제11항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 1개의 직선상 막대인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  54. 제9항 내지 제11항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 2개 이상의 직선상 막대를 병렬로 나열한 것임을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  55. 제9항 내지 제11항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 1매의 평판상 판인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  56. 제9항 내지 제11항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극은 그 내부가 유체로 냉각되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  57. 제9항 내지 제11항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극의 표면재질이 기체상에 퇴적할 박막재질과 같은 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  58. 제9항 내지 제11항중의 어느 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생전극의 표면재질이 기체상에 퇴적할 박막 조성의 일부인 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  59. 제9항 내지 제11항중의 어느 1항에 있어서, 멀티커스프자장을 상기 처리실 내부에 발생시킬 수 있는 멀티커스프 자장발생기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  60. 제9항 내지 제11항중의 어느 1항에 있어서, 상기 배기기구가 상기 처리실내의 압력을 일정하게 제어하는 압력제어기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
  61. 제9항 내지 제11항중의 어느 1항에 있어서, 상기 기체에 바이어스전압을 인가하기 위한 바이어스인가기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 CVD장치.
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