JPH0593277A - プラズマcvd装置 - Google Patents

プラズマcvd装置

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JPH0593277A
JPH0593277A JP25377691A JP25377691A JPH0593277A JP H0593277 A JPH0593277 A JP H0593277A JP 25377691 A JP25377691 A JP 25377691A JP 25377691 A JP25377691 A JP 25377691A JP H0593277 A JPH0593277 A JP H0593277A
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JP
Japan
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electrode
high frequency
film
frequency electrode
plasma cvd
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Application number
JP25377691A
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English (en)
Inventor
Akira Doi
陽 土居
So Kuwabara
創 桑原
Takahiro Nakahigashi
孝浩 中東
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波電極に接地電極を対向させたプラズマ
CVD装置において、成膜へのパーティクル付着や混入
を従来より防止し、また、高速成膜を行う。 【構成】 高周波電極2と接地電極を兼ねる基体ホルダ
3を対向させたプラズマCVD装置において、高周波電
極2と基体ホルダ3との間にメッシュ状の中間電極10
を配置し、該中間電極に電源10aにて接地に対して正
電圧を印加できるようにし、高周波電極2はマグネトロ
ンタイプとしたプラズマCVD装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は各種半導体デバイスの製
造、液晶表示装置の製造、基体上への超電導膜の形成、
機械部品等への耐腐食性、耐磨耗性膜の形成等に利用さ
れるプラズマCVD装置、特に、高周波電極と接地電極
を対向させたプラズマCVD装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高周波電極と接地電極を対向させたプラ
ズマCVD装置は、代表例として平行平板電極型のプラ
ズマCVD装置を挙げることができるが、それは図2に
例示するように、真空室1中に平板状の高周波電極2
と、平板状の接地電極を兼ねる基体ホルダ3とを平行に
向かい合わせて配置し、高周波電極2にはマッチングボ
ックス4を介して高周波電源5を接続するとともに、基
体ホルダ3を接地し、且つ、ヒータ6にて基体ホルダ3
上に設置される基体9を成膜温度に制御できるように
し、さらに、真空室1内を所定の成膜真空度に維持する
ための真空ポンプを含む排気系7及び真空室1内に原料
ガスを供給するためのガス導入口8を設けたものであ
る。高周波電極2は原料ガスの噴射ノズルを兼ねてい
る。
【0003】基体ホルダ3には、例えば半導体デバイス
基板9が設置され、しかるのち、該基板9がヒータ6に
て所定の成膜温度に制御されるとともに真空室1内が所
定の成膜真空度に維持されつつガス導入口8から原料ガ
スが供給され、このガスに高周波電極2から高周波電圧
が印加されることで該ガスがプラズマ化し、このプラズ
マに基板9表面が曝されることで、該表面に所望の薄膜
が形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の従来
プラズマCVD装置においては、例えば、原料ガスとし
てモノシラン、ジシラン、モノクロルシラン、トリクロ
ルシラン等で代表されるSi無機化合物ガスを主たる親
ガスとする原料ガスを供給し、1Torr前後の成膜真
空度のもとに、該ガスを高周波電圧(ラジオ高周波)印
加にてプラズマ分解し、Si膜(主としてアモルファス
シリコン膜)、SiNx膜に代表されるSi化合物膜を
シリコンウエハ基板、ガラス基板等に形成する場合、中
性又はイオン化したラジカルがガス放電空間で発生した
あと消滅しがたく、親ガス分子と2次反応して高次のS
i化合物を形成し、これが成長して膜欠陥の原因となる
パーティクルとなり、基板膜に付着したり、混入したり
する。パーティクルの発生が多い状態で成膜すると、高
次Si化合物が基板トレーや真空室内壁に付着して、や
がて剥落し、ダストパーティクルとして基板上に降り注
ぐ現象が短時間のうちに発生し、基板膜に付着したり、
混入したりする。また、高速成膜の目的でRF電力を上
げると、さらにパーティクルの発生が顕著となり、生産
性(スループット)向上の上で大きな障害となってい
る。
【0005】そこで本発明は、高周波電極に接地電極を
対向させたプラズマCVD装置であって、成膜へのパー
ティクル付着や混入を従来より防止できるプラズマCV
D装置を提供することを課題とする。また、本発明は、
高周波電極に接地電極を対向させたプラズマCVD装置
であって、高速成膜を行える前記プラズマCVD装置を
提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決するにあたり、プラズマCVD装置の気相中に発生す
るパーティクル生成の原因となる特定のラジカルは、通
常、負に帯電していること、従って、基体ホルダの前に
正電位部を設ければ、この部分で負帯電ラジカルがトラ
ップされ、成膜に寄与する中性又は正に帯電したラジカ
ルを優先的に基体へ進め得ることに着目し、また、高周
波電極をマグネトロンタイプに形成すれば、親ガスの分
解速度が速くなり、それだけ成膜速度を上げ得ることに
着目し、本発明を完成した。
【0007】すなわち本発明は、先ず、高周波電極と接
地電極を対向させたプラズマCVD装置において、前記
高周波電極と接地電極との間にメッシュ状の中間電極を
配置し、該中間電極に接地に対して正電圧を印加できる
ように構成したことを特徴とするプラズマCVD装置を
提供するものである。また、本発明は、高速成膜を実現
するために、高周波電極をマグネトロンタイプに形成し
た前記プラズマCVD装置を提供するものである。
【0008】前記メッシュ状電極の材質としては、ステ
ンレススチール、モリブデン、カーボン等が考えられ
る。また、この電極の開口形状も四角形、丸形等各種考
えられる。開口寸法も本発明の課題を解決できる範囲で
任意であり、例えば四角開口、丸形開口については、一
辺又は直径が0.5〜2mm程度を例示できる。前記メ
ッシュ状電極に印加する正電圧の大きさは、基体の種
類、形成すべき膜の種類、高周波電力の大きさ等の条件
によって異なるが、一般的な成膜条件では、例えば0<
正電圧<200Vの範囲を例示できる。但しこれに限定
されない。ガラス基板やシリコンウエハにa−Si膜や
SiNx膜を形成するときは、略この範囲でよい。
【0009】
【作用】本発明装置によると、成膜中、高周波電極と接
地電極との間に設けたメッシュ状電極に正電圧を印加す
ることにより、気相中に発生するパーティクル生成の原
因となる負帯電ラジカルがこのメッシュ状電極と高周波
電極の間にトラップされる一方、成膜に寄与するラジカ
ルが優先的に基体へ進行し、基体膜へのパーティクルの
付着や混入が従来より防止される。
【0010】高周波電極をマグネトロンタイプに形成す
るときは、高周波電極に設けた磁石に基づくE(電界)
×B(磁場)効果により、電子旋回及びドリフト運動
(電子のサイクロトロン運動)が生じ、高周波電極近傍
のプラズマ密度が高くなり、原料ガスの分解速度が速ま
り、成膜速度向上に寄与するラジカルの濃度が高められ
る。
【0011】
【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は本発明の一実施例の概略構成を示してい
る。このプラズマCVD装置は平行平板電極型プラズマ
CVD装置で、高周波電極2と基体ホルダ3との間にメ
ッシュ状電極10を配置し、これに電圧可変の電源10
aから正電圧を印加できるようにしてある点、及び高周
波電極の裏面に複数の永久磁石Mが配置してあり、高周
波電極2がマグネトロンタイプに形成されている点を除
いて、図2の従来装置と同構造である。従来装置におけ
る部品と同じ部品については同じ参照符号を付してあ
る。
【0012】磁石Mは、それぞれ円筒形のもので、2重
リング形に配置してある。この装置によると、基体ホル
ダ3には、例えば半導体デバイス基板9が設置され、し
かるのち、該基板9がヒータ6にて所定の成膜温度に制
御されるとともに真空室1内が所定の成膜真空度に維持
されつつガス導入口8から原料ガスが供給され、このガ
スに高周波電極2から高周波電圧が印加されることで該
ガスがプラズマ化し、このプラズマに基板9表面が曝さ
れることで、該表面に所望の薄膜が形成される。
【0013】この薄膜形成中、高周波電極2と接地電極
である基体ホルダ3との間に設けたメッシュ状電極10
に電源10aにて正電圧が印加され、気相中に発生する
パーティクル生成の原因となる負帯電ラジカルがこのメ
ッシュ状電極10と高周波電極2の間にトラップされる
一方、成膜に寄与するラジカルが優先的に基体9へ進行
し、基体膜へのパーティクルの付着や混入が従来より防
止される。
【0014】高周波電極2はマグネトロンタイプに形成
してあるので、該高周波電極に設けた永久磁石Mと電界
の作用で電子のサイクロトロン運動が生じ、高周波電極
2近傍のガスの分解速度が速まり、成膜速度向上に寄与
するラジカルの濃度が高められ、それだけ高速成膜され
る。具体的実施例として次の条件で成膜を行ってみた。 実施例1:アモルファスシリコン膜の形成 成膜条件 成膜真空度 : 0.5〜1.0Torr 基板温度 : 300℃ 高周波電極 : 直径 8インチ (但し、マグネ
トロンタイプでなく従来タイプのものを使用) 高周波電力 : 200W 13.56MHz 基体ホルダ : 直径 8インチ 使用ガス : SiH4 50CCM H2 150CCM メッシュ状電極 : ステンレス鋼製、各開口は一辺1
mmの四角形、全体サイズ 直径10インチ 印加電圧 +50V 基板 : 6インチ シリコンウエハ 結果 成膜速度 : 約250Å/min 膜厚 : 3000Å パーティクル欠陥: μmオーダー以上の欠陥無し。
【0015】なお、メッシュ状電極を設置しなかった点
を除いて、上記と同じ成膜状件で従来装置により膜形成
を行い、膜厚3000Å形成後、該膜内に存在するパー
ティクル欠陥を測定したところ、μmオーダーの欠陥が
10個/cm2 、10μmオーダーの欠陥が2〜3個/
cm2 存在した。 実施例2:アモルファスシリコン膜の形成 成膜条件 高周波電極 : 直径 8インチ(マグネトロンタ
イプ) 永久磁石 : Sm−Co系の磁力約5000ガ
ウスの円筒形磁石を2重リング形に配置 使用ガス : SiH4 50CCM H2 150CCM メッシュ状電極 : 実施例1と同じ 印加電圧 +60V その他の成膜状件は実施例1と同じ。 結果 成膜速度 : 約400Å/min 膜厚 : 2000Å パーティクル欠陥: μmオーダー以上の欠陥無し。 実施例3:アモルファスシリコン膜の形成 高周波電極がマグネトロンタイプでなく、従来タイプの
ものである点を除いて、実施例2と同じ成膜状件による
膜形成も行ったが、同様にμmオーダー以上のパーティ
クル欠陥は認められなかった。しかし、マグネトロンタ
イプの高周波電極を採用しなかったので、成膜速度は実
施例2の方がこの実施例3より1.5倍速かった。
【0016】なお、高周波電極がマグネトロンタイプで
なく、従来タイプのものである点、及びメッシュ状電極
を設置しなかった点を除いて、実施例2、3と同じ成膜
状件で従来装置により膜形成を行い、膜厚2000Å形
成後、該膜内に存在するパーティクル欠陥を測定したと
ころ、μmオーダーの欠陥が4個/cm2 、10μmオ
ーダーの欠陥が1〜2個/cm2 存在した。 実施例4:a−SiNx膜の形成 成膜条件 成膜真空度 : 0.5〜1.0Torr 基板温度 : 350℃ 高周波電極 : 直径 8インチ (但し、マグネ
トロンタイプでなく従来タイプのものを使用) 高周波電力 : 200W 13.56MHz 基体ホルダ : 直径 8インチ 使用ガス : SiH4 50CCM N2 50CCM NH3 150CCM メッシュ状電極 : 実施例1と同じ 印加電圧 +40V 基板 : 6インチ シリコンウエハ 結果 成膜速度 : 約500Å/min 膜厚 : 3000Å パーティクル欠陥: μmオーダー以上の欠陥無し。
【0017】なお、メッシュ状電極を設置しなかった点
を除いて、前記と同じ成膜状件で従来装置により膜形成
を行い、膜厚3000Å形成後、該膜内に存在するパー
ティクル欠陥を測定したところ、μmオーダーの欠陥が
9個/cm2 、10μmオーダーの欠陥が3〜4個/c
2 存在した。
【0018】
【発明の効果】本発明によると、高周波電極に接地電極
を対向させたプラズマCVD装置において、成膜へのパ
ーティクル付着や混入を従来より防止できる効果があ
る。また、前記高周波電極をマグネトロンタイプに形成
するときは、高速成膜を行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概略構成を示す図である。
【図2】従来例の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
1 真空室 2 高周波電極 M 永久磁石 3 基体ホルダ 4 マッチングボックス 5 高周波電源 6 ヒータ 7 排気系 8 ガス導入口 9 基板 10 メッシュ状電極 10a 電源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波電極と接地電極を対向させたプラ
    ズマCVD装置において、前記高周波電極と接地電極と
    の間にメッシュ状の中間電極を配置し、該中間電極に接
    地に対して正電圧を印加できるように構成したことを特
    徴とするプラズマCVD装置。
  2. 【請求項2】 前記高周波電極をマグネトロンタイプに
    形成した請求項1記載のプラズマCVD装置。
JP25377691A 1991-10-01 1991-10-01 プラズマcvd装置 Pending JPH0593277A (ja)

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JP25377691A JPH0593277A (ja) 1991-10-01 1991-10-01 プラズマcvd装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010001535A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Fujifilm Corp ガスバリア膜の形成方法およびガスバリア膜

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63286570A (ja) * 1987-05-15 1988-11-24 Nissin Electric Co Ltd 薄膜形成装置

Patent Citations (1)

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JP2010001535A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Fujifilm Corp ガスバリア膜の形成方法およびガスバリア膜

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19950711