JPH0744028B2 - Glow discharge device - Google Patents
Glow discharge deviceInfo
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- JPH0744028B2 JPH0744028B2 JP16343984A JP16343984A JPH0744028B2 JP H0744028 B2 JPH0744028 B2 JP H0744028B2 JP 16343984 A JP16343984 A JP 16343984A JP 16343984 A JP16343984 A JP 16343984A JP H0744028 B2 JPH0744028 B2 JP H0744028B2
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- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
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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、基板の
表面上への薄膜堆積あるいは基板表面の食刻をプラズマ
・ダメージやピンホールを発生させることなく、十分な
速度で行うグロー放電装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a glow discharge device, and more specifically, deposition of a thin film on the surface of a substrate or etching of the substrate surface causes plasma damage and pinholes. The present invention relates to a glow discharge device that operates at a sufficient speed.
グロー放電により薄膜の堆積あるいは食刻を行なう方法
は、近年、プラズマCVD装置あるいはプラズマ・エツチ
ング装置として半導体素子製造をはじめとする各種工業
分野で好んで利用されるようになつており、今後も高機
能薄膜素子の用途開発が進むに伴ない更に応用分野が広
がるものと思われる。In recent years, a method of depositing or etching a thin film by glow discharge has been favorably used as a plasma CVD apparatus or a plasma etching apparatus in various industrial fields such as semiconductor element manufacturing, and will continue to be used in the future. It is expected that the fields of application will further expand as the application development of functional thin film elements progresses.
グロー放電による薄膜の堆積を行なう装置自体はジヤー
ナル オブ ポリマー サイエンス(Journal of Polym
er Science)44,551,1960年にGoodmanにより報告されて
いるように歴史は古く、グロー放電を発生させる電極構
造も現在使用されている平行平板容量結合型電極がその
当時既に使用されていた。初期の応用としては、有機薄
膜の堆積、表面改質を目的としたものであつたが、1965
年、英国のITT STL DivisionのSterlingとSwannによつ
てSi3N4膜の堆積(ソリツド ステイト エレクトロニ
クス)(Solid State Electronics)8,653,1965参照)
が試みられ、1970年にテキサス・インスツルメント(T
I)のAlan ReinbergがSi3N4堆積の目的でプラズマ反応
器を開発して以来(米国特許第3757733号明細書参
照)、半導体素子製造工程への応用が本格的に試みら
れ、現在、IC素子のパシベーションとして実用化に至つ
ている。しかしながら、現在に至るまでグロー放電発生
部の本質的な技術改良は殆んど行なわれておらず、装置
の心臓部であるグロー放電発生電極構造は基本的には平
行平板容量結合型電極と同一と見なせるものであつた。
しかしながら、VLSI回路をはじめとする微細加工性の要
求に伴ない、膜質への要求も高まり、従来の平行平板容
量結合型電極装置は、グロー放電中の高エネルギーイオ
ン等によるプラズマ・ダメージやピンホールの問題によ
り、今後のデバイス工程では採用不可能になるものと思
われる。The equipment itself for depositing thin films by glow discharge is the Journal of Polym
er Science) 44, 551, 1960 years as reported by Goodman the long history, parallel plate capacitively coupled electrode electrode structure for generating the glow discharge is also currently used at that time had already been used. The initial application was for the deposition of organic thin films and surface modification.
Year, UK ITT STL Division of Sterling and Swann in Yotsute the Si 3 N 4 film deposition (Soritsudo State Electronics) (Solid State Electronics) 8, reference 653,1965)
In 1970, Texas Instruments (T
Since Alan Reinberg of I) developed a plasma reactor for the purpose of Si 3 N 4 deposition (see US Pat. No. 3,757,733), application to semiconductor device manufacturing process has been tried in earnest, and now IC It has been put to practical use as device passivation. However, until now, essentially no technical improvements have been made to the glow discharge generation part, and the glow discharge generation electrode structure, which is the heart of the device, is basically the same as the parallel plate capacitive coupling type electrode. It can be regarded as.
However, along with the demand for fine processability such as VLSI circuits, the demand for film quality has also increased, and the conventional parallel plate capacitively coupled electrode device is used for plasma damage and pinholes due to high energy ions during glow discharge. Due to the above problem, it will not be possible to use it in future device processes.
一方、プラズマ・エツチング装置がはじめて半導体素子
製造工程で利用されたのは、誘導結合型電極装置による
レジスト剥離に対してであり、その後、微細加工性の要
求から平行平板容量結合型電極装置がpoly-Si,Si3N4,S
iO2,Alのエツチングに順次採用されていつたが、現在
は、より微細加工性にすぐれた同じ平行平板容量結合型
電極装置の中でも反応性イオンエツチング装置が主流と
なつている。反応性イオンエツチングはもともとイオン
照射による物理反応を利用しているため異方性エツチン
グが可能となつているが、イオン照射によるプラズマ・
ダメージ(レジストのダメージも含めて)は避けがた
く、高速エツチングや今後のVLSI回路素子製造において
は採用が難しくなるものと思われる。On the other hand, the plasma etching equipment was first used in the semiconductor element manufacturing process for resist stripping by the inductively coupled electrode device, and then the parallel plate capacitively coupled electrode device was used for the poly-etching because of the demand for microfabrication. -Si, Si 3 N 4 , S
It has been adopted for etching of iO 2 and Al one by one, but currently, the reactive ion etching device is the mainstream among the parallel plate capacitively coupled electrode devices which are more excellent in microfabrication. Since reactive ion etching originally uses a physical reaction by ion irradiation, anisotropic etching is possible.
Damage (including resist damage) is unavoidable and will be difficult to use in high-speed etching and future VLSI circuit element manufacturing.
最近、弱電界領域を利用した直流または交流グロー放電
による薄膜形成方法(特開昭54−91048号公報)が開発
されており、該弱電界領域の利用により、プラズマ・ダ
メージやピンホールの少ない薄膜が形成されることが確
認されている。今後、弱電界領域を利用したグロー放電
は、各種高品質薄膜形成に採用される可能性が出てきて
いるが、この方法は、強電界領域ではなく、弱電界領域
でのプラズマ反応を利用するので、量産性、即ち成膜速
度あるいは食刻速度の点で不十分であつた。Recently, a thin film forming method using DC or AC glow discharge utilizing a weak electric field region has been developed (Japanese Patent Laid-Open No. 54-91048), and by using the weak electric field region, a thin film with less plasma damage and pinholes. Has been confirmed to be formed. In the future, the glow discharge using the weak electric field region may be adopted for forming various high quality thin films, but this method uses the plasma reaction in the weak electric field region instead of the strong electric field region. Therefore, the productivity is insufficient, that is, the film forming speed or the etching speed is insufficient.
一方、従来の平行平板容量結合型電極によるグロー放電
装置の電極間のインピーダンスは高くても1KΩ前後であ
り、従つて市販のグロー放電装置用インピーダンス・整
合回路もせいぜい2.5KΩ以下であつた。一般に、インピ
ーダンスが高くなれば放電電流が流れにくくなり、その
結果グロー放電が不安定となるため高インピーダンスは
プラズマ発生グロー放電装置として適当でないと考えら
れていた。On the other hand, the impedance between the electrodes of the glow discharge device using the conventional parallel plate capacitively coupled electrodes is about 1 KΩ at the highest, and thus the commercially available impedance / matching circuit for the glow discharge device is at most 2.5 KΩ or less. In general, it has been considered that a high impedance is not suitable for a plasma generation glow discharge device because a discharge current becomes difficult to flow when the impedance becomes high, resulting in an unstable glow discharge.
本発明者は弱電界領域を利用したグロー放電装置につい
て成膜(食刻)速度の大きい装置を開発すべく、鋭意検
討した結果、高周波(数百Hz〜数百KHz)電源を用いる
グロー放電において、驚くべきことに電極間のインピー
ダンスが高くなるほど、供給電力一定条件下でも成膜速
度が上がることを見出した。そして電極間のインピーダ
ンスをある範囲にすることにより、高速成膜(食刻)可
能なグロー放電装置が得られることを見出した。The inventors of the present invention have conducted intensive studies to develop a device having a high film formation (etching) rate for a glow discharge device using a weak electric field region, and as a result, in the glow discharge using a high frequency (several hundred Hz to several hundred KHz) power source. It was surprisingly found that the higher the impedance between the electrodes, the higher the film formation rate under the condition of constant power supply. It has been found that a glow discharge device capable of high-speed film formation (etching) can be obtained by setting the impedance between the electrodes within a certain range.
すなわち、本発明の要旨は、高周波電源を用いるグロー
放電により弱電界領域を形成し、該弱電界領域を利用し
て、電極対の1つの電極上に配置された基体の表面上に
薄膜を堆積するかあるいは当該基体表面を食刻するグロ
ー放電装置において、高周波電源の電力を30Wでかつそ
の周波数を25kHzとしたとき、電極間のインピーダンス
が2.5kΩ〜40kΩの範囲内にあることを特徴とするグロ
ー放電装置に存する。That is, the gist of the present invention is to form a weak electric field region by glow discharge using a high-frequency power source, and use the weak electric field region to deposit a thin film on the surface of a substrate arranged on one electrode of an electrode pair. Or in a glow discharge device for etching the surface of the substrate, the impedance between the electrodes is in the range of 2.5 kΩ to 40 kΩ when the power of the high frequency power source is 30 W and the frequency is 25 kHz. It exists in the glow discharge device.
本発明において、グロー放電によるプラズマ反応の反応
生成物が揮発性の場合には食刻となり、不揮発性の場合
には薄膜堆積となる。In the present invention, when the reaction product of the plasma reaction due to glow discharge is volatile, it is etched, and when it is non-volatile, it is thin film deposition.
また、基体としては、板状の他、ドラム状のもの等も含
まれる。Further, the substrate includes not only a plate-shaped one but also a drum-shaped one and the like.
以下、図面を参照して本発明を説明する。Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は、本発明の弱電界領域でのグロー放電装置の横
断面図の1例を示す。筐体4に対し真空接合されている
金属製(例えばアルミまたはステンレス)基台5の上に
円筒状セラミツク柱6が配置され、該セラミツク柱6の
上に厚さ15mm×直径180mmのアルミ製円板状電極2が配
置されている。電極2によつて支えられた基体1はシリ
コン・ウエハー(例えば4インチ・サイズ)である。対
向電極3は内径80mm、外径150mm、肉厚2mmのアルミ製デ
イスク板であり、電極2とは所望のギヤツプ(例えば8m
m)が保たれている。第2図(a)に電極2および3の正面
図および平面図を示す。真空ポンプ12は筐体4を真空に
するためバルブVとニツプルにより基台5(例えばSUS3
04,Al等の金属)に接続される。ガスはコネクター7,8に
より基台5を介して絶縁体管9,10により筐体4の内側に
導かれる。計器VGは筐体4内の圧力を計るためのキヤパ
シタンスマノメーターである。計器VGからの信号は、筐
体4内の所望の圧力を維持するためにサーボ機構により
バタフライバルブ11を自動的に調節する。装置内の圧力
を一定にすることにより、グロー放電を安定に行うこと
ができ、均一に成膜(食刻)ができる。高周波電源はマ
ツチング・トランス13によりインピーダンス・整合が行
なわれるようになつており、電力は基台5に埋め込まれ
ている絶縁された電気的ブツシング14を介して接続され
た導線(図示せず)により高周波電源(図示せず)から
電極2と対向電極3との間に加えられる。電極2を加熱
するため抵抗ヒーター16,17が電極2の内部に組み込ま
れており、導線18,19と絶縁ブツシング20,21を介して制
御電源(図示せず)に接続される。FIG. 1 shows an example of a cross-sectional view of a glow discharge device in the weak electric field region of the present invention. A cylindrical ceramic pillar 6 is arranged on a metal base (for example, aluminum or stainless steel) 5 vacuum-bonded to the housing 4, and an aluminum circle having a thickness of 15 mm and a diameter of 180 mm is mounted on the ceramic pillar 6. The plate electrode 2 is arranged. The substrate 1 supported by the electrodes 2 is a silicon wafer (e.g. 4 inch size). The counter electrode 3 is an aluminum disc plate having an inner diameter of 80 mm, an outer diameter of 150 mm and a wall thickness of 2 mm, and the electrode 2 is a desired gear (for example, 8 m).
m) is kept. FIG. 2 (a) shows a front view and a plan view of the electrodes 2 and 3. The vacuum pump 12 uses a valve V and a nipple to make the base 5 (for example, SUS3
04, metal such as Al). The gas is guided to the inside of the housing 4 by the connectors 7 and 8 through the base 5 and the insulator tubes 9 and 10. The measuring instrument VG is a capacitance manometer for measuring the pressure inside the housing 4. The signal from the instrument VG automatically adjusts the butterfly valve 11 by a servo mechanism to maintain the desired pressure in the housing 4. By keeping the pressure in the apparatus constant, glow discharge can be stably performed and uniform film formation (etching) can be performed. The high frequency power supply is designed to be impedance-matched by a matching transformer 13, and the power is supplied by a conductive wire (not shown) connected through an insulated electrical bushing 14 embedded in the base 5. A high frequency power source (not shown) is applied between the electrode 2 and the counter electrode 3. Resistance heaters 16 and 17 are incorporated inside the electrode 2 for heating the electrode 2 and are connected to a control power source (not shown) through conductors 18 and 19 and insulating bushings 20 and 21.
作動は次のように行う。The operation is performed as follows.
筐体4内を約0.01Torr以下の圧力までポンプ12で排気し
た後マスフロー・コントローラー(図示せず)により所
望のガスを絶縁体管9を介して導く。例えばSi3N4膜形
成にはHeベースの10%希釈SiH4とNH3,SiO2膜形成にはHe
ベースの10%希釈SiH4とN2O,Al2O3膜形成にはトリメチ
ルアルミニウムとN2Oを9を介して導き、Si3N4膜形成の
場合はNH3ガス,SiO2膜またはAl2O3膜形成の場合はN2O
ガスを絶縁体管10を介して筐体4内に導き、筐体4内を
所望の圧力(例えば、1.0Torr)に維持するためにバル
ブ11を調節する。食刻の場合には、絶縁体管9のみを使
用し、例えばシリコンウエハ−に対してCF4およびO2ガ
スを導く。電極2と対向電極3は陰極と陽極でありこの
電極2と対向電極3との間にグロー放電を開始させるた
め所望の電力(例えば30W)を供給する。After exhausting the inside of the housing 4 to a pressure of about 0.01 Torr or less by the pump 12, a desired gas is guided through the insulator tube 9 by a mass flow controller (not shown). For example, for Si 3 N 4 film formation, He-based 10% diluted SiH 4 and NH 3 , SiO 2 films are formed using He.
Trimethylaluminum and N 2 O are guided through 9 to form a 10% diluted SiH 4 and N 2 O, Al 2 O 3 film, and in the case of Si 3 N 4 film formation, NH 3 gas, SiO 2 film or N 2 O for Al 2 O 3 film formation
The gas is guided through the insulator tube 10 into the housing 4 and the valve 11 is adjusted to maintain the desired pressure in the housing 4 (eg, 1.0 Torr). In the case of etching, only the insulator tube 9 is used to introduce CF 4 and O 2 gas to a silicon wafer, for example. The electrode 2 and the counter electrode 3 are a cathode and an anode, and a desired electric power (for example, 30 W) is supplied between the electrode 2 and the counter electrode 3 to start glow discharge.
第2図(b)〜(d)は、本発明の電極構造の他の例を示す。2 (b) to (d) show another example of the electrode structure of the present invention.
第2図(b)を参照すると、本電極は、厚さ15mm×直径180
mmのアルミ製円板状電極22と外径30mm×肉厚1mm×高さ1
30mmの銅製円筒状対向電極23とが所望のギヤツプ(例え
ば8mm)に保たれた構造であり、電極22と対向電極23は
陰極と陽極であり、この間にグロー放電を開始させるた
めの所望の電力(例えば30W)を供給すればよい。第2
図(c)を参照すると、本電極は厚さ15mm×直径180mmのア
ルミ製円板状電極24と外径30mm×肉厚1mm×高さ130mmの
銅製円筒状対向電極25とが所望のギヤツプ(例えば8m
m)に保たれており更に対向電極25はテフロン製絶縁キ
ヤツプ26におおわれて、対向電極25の外側が2cmの高さ
しか露出していない構造になつており、この絶縁キヤツ
プにより、後に第3図で説明すると同様、放電を所望の
部位だけに封じ込めることができる。電極24と対向電極
25は陰極と陽極であり、この間にグロー放電を開始させ
るため所望の電力(例えば30W)を供給させる。Referring to FIG. 2 (b), this electrode has a thickness of 15 mm and a diameter of 180 mm.
mm aluminum disc-shaped electrode 22 and outer diameter 30 mm x wall thickness 1 mm x height 1
A 30 mm copper cylindrical counter electrode 23 has a structure in which it is kept at a desired gear (for example, 8 mm), and the electrode 22 and the counter electrode 23 are a cathode and an anode, and a desired electric power for initiating a glow discharge in the meantime. (For example, 30 W) may be supplied. Second
Referring to FIG. (C), the present electrode has an aluminum disc-shaped electrode 24 having a thickness of 15 mm × a diameter of 180 mm and a copper cylindrical counter electrode 25 having an outer diameter of 30 mm × a wall thickness of 1 mm × a height of 130 mm, which is a desired gear tap ( For example 8m
m) and the counter electrode 25 is further covered with a Teflon insulating cap 26, so that the outside of the counter electrode 25 is exposed only at a height of 2 cm. As described in the figure, the discharge can be contained only in a desired portion. Electrode 24 and counter electrode
Reference numeral 25 denotes a cathode and an anode, between which a desired electric power (for example, 30 W) is supplied to start glow discharge.
第2図(d)を参照すると、本電極は厚さ20mm×直径180mm
のアルミ製円板状電極27と外径6mm×肉厚1.5mm×長さ12
0mmのステンレススチール製(SUS316)円筒状対向電極2
8(横向き)とからなる構造である。Referring to FIG. 2 (d), this electrode has a thickness of 20 mm and a diameter of 180 mm.
Aluminum disk-shaped electrode 27 and outer diameter 6 mm x wall thickness 1.5 mm x length 12
0mm stainless steel (SUS316) cylindrical counter electrode 2
The structure consists of 8 (sideways).
本発明において、高周波電源の電力の範囲は約20W〜数
百Wであるが、ある程度電力が大きくなると、電極間の
インピーダンスは減少する。これは、γ作用によるグロ
ー放電から熱電子または強電界効果によるアーク放電に
移行するためと考えられる。In the present invention, the power range of the high frequency power source is about 20 W to several hundred W, but when the power is increased to some extent, the impedance between the electrodes decreases. This is considered to be due to the transition from glow discharge due to γ action to arc discharge due to thermionic or strong electric field effect.
高周波電源の周波数は数百Hz〜数百KHz、好ましくは5KH
z〜100KHzの範囲から選ぶ。電極間のインピーダンス
は、第6図から明らかなとおり、周波数により変化する
が、周波数が25KHzのとき、2.5KΩ〜40KΩ、好ましくは
4KΩ〜25KΩである。2.5KΩより低いと成膜(食刻)速
度が十分ではなく、40KΩでは、インピーダンス整合の
ために、インピーダンスマツチングトランスの耐電圧が
100Wの供給電力で2000V(実効値)以上となるので、装
置の安全性、電気絶縁性の点で問題となる。The frequency of the high frequency power supply is from several hundred Hz to several hundred KHz, preferably 5KH
Select from the range of z to 100 KHz. As is clear from FIG. 6, the impedance between the electrodes changes with frequency, but when the frequency is 25 KHz, it is 2.5 KΩ to 40 KΩ, preferably
It is 4KΩ to 25KΩ. If it is lower than 2.5 KΩ, the film forming (etching) speed is not sufficient, and at 40 KΩ, the withstand voltage of the impedance matching transformer is high because of impedance matching.
Since the supply power of 100W exceeds 2000V (effective value), there is a problem in terms of device safety and electrical insulation.
第3図は、本発明のグロー放電装置において放電を所望
の部位だけに封じ込めた装置の例を示す。すなわち、高
電力、高真空条件下では、第1図に示す金属製の基台5
にプラズマが発生しやすく、特に排気口にプラズマが集
中するため、膜厚の均一性が悪くなり、成膜速度も落ち
やすいが、第3図に示す装置は、基台5にプラズマが発
生するのを防止するためのものである。FIG. 3 shows an example of a glow discharge device of the present invention in which discharge is contained only in a desired portion. That is, under high power and high vacuum conditions, the metal base 5 shown in FIG.
Since plasma is likely to be generated at the exhaust port, and plasma is particularly concentrated at the exhaust port, the uniformity of the film thickness is deteriorated and the film formation rate is likely to decrease. However, in the apparatus shown in FIG. 3, plasma is generated at the base 5. This is to prevent this.
第3図において、基体29を支持する電極30と対向電極31
が所望のギヤツプに保たれ、絶縁体であるパイレツクス
ガラス製筐体32、ステンレス製基台33、電気絶縁された
アルミ製フタ34からなる真空容器において、対向電極31
と基台33の間にテフロン製円板35を配置した。排気は筐
体32と円板35の間隔が約10mmあり、ここを通して排気口
36へ排気される。圧力1.0Torr,供給電力50Wで、Heベー
スの10%希釈SiH4と100%NH3を使用したとき、基体温度
300℃で基台33上でのプラズマ放電はみられず、膜厚分
布が改善され、均一性が増した。また、外部磁界により
プラズマ放電を所望の部位だけに磁気的に封じこめるこ
とも有効な手段である。In FIG. 3, an electrode 30 supporting a substrate 29 and a counter electrode 31
Is held in a desired gear, and a counter electrode 31 is provided in a vacuum container composed of a pyrex glass housing 32, which is an insulator, a stainless steel base 33, and an electrically insulated aluminum lid 34.
A Teflon disk 35 is placed between the base 33 and the base. The exhaust has a gap of about 10 mm between the housing 32 and the disk 35, and the exhaust port
Exhausted to 36. Substrate temperature when He-based 10% diluted SiH 4 and 100% NH 3 were used at a pressure of 1.0 Torr and a power supply of 50 W.
No plasma discharge was observed on the base 33 at 300 ° C., the film thickness distribution was improved, and the uniformity was increased. Further, it is also an effective means to magnetically contain the plasma discharge only in a desired portion by an external magnetic field.
第4図は、量産用に適した装置の電極構造の平面図の1
例を示す。FIG. 4 is a plan view 1 of the electrode structure of the apparatus suitable for mass production.
Here is an example:
第4図においては、肉厚15mm、内径30mm、外径250mmの
アルミ製デイスク状電極37と肉厚1.5mm、内径10mm、外
径20mmの銅製リング状の対向電極38とが所望のギヤツプ
(5mm)に保たれ、4インチウエハーである基体39が電
極37上にセツトされる。電極37と対向電極38は陰極と陽
極であり、この間にグロー放電を開始させる所望の電力
を供給する。本電極構造では4インチ・ウエハーが4枚
同時に処理できるものであるが、目的に応じてウエハー
・サイズや処理枚数を変えた電極構造も本発明の範囲に
包含される。In FIG. 4, an aluminum disk-shaped electrode 37 having a wall thickness of 15 mm, an inner diameter of 30 mm and an outer diameter of 250 mm and a copper ring-shaped counter electrode 38 having a wall thickness of 1.5 mm, an inner diameter of 10 mm and an outer diameter of 20 mm have a desired gear tap (5 mm. Substrate 39, which is a 4-inch wafer, is set on the electrode 37. The electrode 37 and the counter electrode 38 are a cathode and an anode, and supply desired electric power for initiating glow discharge between them. This electrode structure can process four 4-inch wafers at the same time, but an electrode structure in which the wafer size and the number of processed wafers are changed according to the purpose is also included in the scope of the present invention.
第5図は本発明の電極を複数個、同一の大きな筐体40に
配置した平面図の1例を示し、アルミ製円板状電極41と
銅製円筒状対向電極(図示せず)が対になつており、シ
リコーン・ウエハーである基体42が各電極41上にセツト
される。各電極41と対向電極(図示せず)に同時に電力
供給した場合には、電気的には、複数の抵抗が並列につ
ながつた負荷となるためそれぞれの電極対のインピーダ
ンスが2.5KΩ以上であつても装置全体のインピーダンス
が2.5KΩより小さいインピーダンスとなることがある
が、このような実施態様も、本発明の範囲に包含され
る。FIG. 5 shows an example of a plan view in which a plurality of electrodes according to the present invention are arranged in the same large casing 40, and a disc-shaped electrode 41 made of aluminum and a counter electrode (not shown) made of copper are paired. A substrate 42, which is a silicon wafer, is set on each electrode 41. When electric power is supplied to each electrode 41 and the counter electrode (not shown) at the same time, the impedance of each electrode pair is 2.5 KΩ or more because it electrically forms a load in which a plurality of resistors are connected in parallel. However, the impedance of the entire device may be less than 2.5 KΩ, but such an embodiment is also included in the scope of the present invention.
工業的な量産用装置とするためには本発明の装置にベル
ト搬送、ウオーキング・ビーム搬送、ロボツトアーム搬
送等の自動搬送機構を備えると有効であり、特にロボツ
ト・アーム搬送機構は好ましいものである。また、反応
室をロード・ロツク方式にしたものや、多層成膜用に、
オート・ドーピングを防ぐため3室別離型反応室等の機
構を備えたものも量産用装置として有効である。In order to make it an industrial mass production apparatus, it is effective to provide the apparatus of the present invention with an automatic transfer mechanism such as belt transfer, walking beam transfer, robot arm transfer, etc., and especially the robot arm transfer mechanism is preferable. . Also, for those with load / lock system in the reaction chamber and for multi-layer film formation,
A device equipped with a mechanism such as a separate reaction chamber for separating three chambers to prevent auto-doping is also effective as a mass production device.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本
発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定され
ない。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples unless it exceeds the gist.
実施例1 第1図に示した装置を使用し、電極として第2図(a)〜
(d)の各電極構造、電極構造(b)の対向電極の外径30mmを
20mmとした電極構造(b′)および電極構造(c)の対向電
極の外径30mmを20mmとした電極構造(c′)を使用して
高周波電流の周波数を変化させたときの電極間インピー
ダンスおよび成膜速度を測定した。筐体内の圧力を1.0T
orr、供給電流を30W、基体として4インチ・シリコーン
・ウエハーを使用し、ガスとしては10%SiH4と100%NH3
を使用し、基体温度300℃を一定に保つて測定を行なつ
た。電極間のインピーダンスは、タツプ位置によりイン
ピーダンスを変化させたマツチング・トランスのタツプ
切替えによりインピーダンス整合を行ない、タツプ位置
により求めた。形成された薄膜の膜厚については光干渉
法によりSi3N4の屈折率を2.0と仮定して求めた。Example 1 The apparatus shown in FIG. 1 was used, and electrodes shown in FIG.
Each electrode structure of (d), the outer diameter of the counter electrode of electrode structure (b) 30mm
Impedance between electrodes when the frequency of the high frequency current was changed using the electrode structure (b ') with 20 mm and the electrode structure (c') with the outer diameter 30 mm of the counter electrode of electrode structure (c) of 20 mm and The film formation rate was measured. The pressure inside the housing is 1.0T
Orr, supply current is 30W, 4 inch silicone wafer is used as substrate, and 10% SiH 4 and 100% NH 3 are used as gas.
The substrate temperature was kept constant at 300 ° C. and the measurement was performed. The impedance between the electrodes was obtained from the tap position by performing impedance matching by switching the tap of a matching transformer in which the impedance was changed according to the tap position. The film thickness of the formed thin film was obtained by optical interference method assuming that the refractive index of Si 3 N 4 was 2.0.
結果を下記表1に示す。The results are shown in Table 1 below.
表1より、周波数が小さい程電極間のインピーダンスが
高く、成膜速度が大きくなることがわかる。 From Table 1, it can be seen that the lower the frequency, the higher the impedance between the electrodes and the higher the film formation rate.
第6図は周波数と電極間のインピーダンスの関係を表わ
したものであり、第7図はインピーダンスと成膜速度の
関係を表わしたものである。図中、△は電極構造(a)、
○は(b)、●は(b′)、□は(c)、■は(c′)、×は
(d)についての値を示す。FIG. 6 shows the relationship between the frequency and the impedance between the electrodes, and FIG. 7 shows the relationship between the impedance and the film formation rate. In the figure, △ indicates the electrode structure (a),
○ indicates (b), ● indicates (b ′), □ indicates (c), ■ indicates (c ′), × indicates
Indicates the value for (d).
比較例1 第1図に示す装置において、電極として(b)の構造のも
のを使用し、直流電力によるグロー放電を行わせて、電
極間インピーダンスおよび成膜速度を測定した。Comparative Example 1 In the apparatus shown in FIG. 1, the electrode having the structure of (b) was used, glow discharge was performed by DC power, and the inter-electrode impedance and the film formation rate were measured.
筐体内の圧力、使用ガス、基体の種類、温度を実施例1
と同様とし、電源電圧を630V(一定)としたとき(マツ
チング・トランスは使用せず)、放電電流は最初7mAで
あり、インピーダンスは約90KΩであつた。放電は不安
定であり、成膜速度は初期の約30分間で50Å/分であつ
た。The pressure in the housing, the used gas, the type of the substrate, and the temperature were set in Example 1.
When the power supply voltage was set to 630 V (constant) (no matching transformer was used), the discharge current was initially 7 mA and the impedance was about 90 KΩ. The discharge was unstable, and the film formation rate was 50Å / min in the initial 30 minutes.
本発明によれば、プラズマ・ダメージやピンホールを発
生させない薄膜の堆積またはプラズマ・ダメージを発生
させない食刻を十分な成膜速度または食刻速度で行なう
ことができる量産用に適した装置を提供することができ
る。According to the present invention, there is provided an apparatus suitable for mass production, which can perform deposition of a thin film that does not generate plasma damage or pinholes or etching that does not generate plasma damage at a sufficient film formation speed or etching speed. can do.
本発明の装置は半導体素子製造工程だけに限らず光IC、
太陽電池用a−Si(アモルフアスシリコン)薄膜等の各
種分野での高品質なプラズマ加工に適するものである。The device of the present invention is not limited to the semiconductor element manufacturing process, but an optical IC,
It is suitable for high-quality plasma processing in various fields such as a-Si (amorphous silicon) thin film for solar cells.
第1図は本発明のグロー放電装置の横断面図である。第
2図(a)〜(d)は本発明の装置に使用される電極構造(a)
〜(d)のそれぞれ正面図および平面図である。 第3図は本発明のグロー放電装置の横断面図である。 第4図は、本発明で使用する電極構造の平面図を示す。 第5図は、複数の電極を使用した場合の平面図を示す。 第6図は実施例1において、周波数と電極間のインピー
ダンスの関係を表わした図であり、第7図はインピーダ
ンスと成膜速度の関係を表わした図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of the glow discharge device of the present invention. 2 (a) to 2 (d) are electrode structures (a) used in the device of the present invention.
FIG. 4A is a front view and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the glow discharge device of the present invention. FIG. 4 shows a plan view of the electrode structure used in the present invention. FIG. 5 shows a plan view when a plurality of electrodes are used. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the frequency and the impedance between the electrodes in Example 1, and FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the impedance and the film formation rate.
Claims (6)
界領域を形成し、該弱電界領域を利用して、電極対の1
つの電極上に配置された基体の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グロー放電装置にお
いて、高周波電源の電力を30Wでかつその周波数を25kHz
としたとき、電極間のインピーダンスが2.5kΩ〜40kΩ
の範囲内にあることを特徴とするグロー放電装置。1. A weak electric field region is formed by glow discharge using a high frequency power source, and the weak electric field region is used to form one of the electrode pairs.
In a glow discharge device in which a thin film is deposited on the surface of a substrate arranged on one electrode or the surface of the substrate is etched, the power of a high frequency power source is 30 W and the frequency is 25 kHz.
, The impedance between the electrodes is 2.5 kΩ to 40 kΩ
A glow discharge device characterized by being within the range.
から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のグロー放電装置。2. The glow discharge device according to claim 1, wherein the frequency of the high frequency power source is selected from the range of 5 kHz to 100 kHz.
電極間のインピーダンスが4kΩ〜25kΩの範囲内にある
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載
のグロー放電装置。3. When the frequency of the high frequency power supply is 25 kHz,
The glow discharge device according to claim 1 or 2, wherein the impedance between the electrodes is in the range of 4 kΩ to 25 kΩ.
ンピーダンスと整合させる手段を備えたことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれかに記載のグ
ロー放電装置。4. The glow discharge device according to claim 1, further comprising means for matching the impedance of the high frequency power source with the impedance between the electrodes.
力を調節する手段を備えたことを特徴とする特許請求の
範囲第1項〜第4項のいずれかに記載のグロー放電装
置。5. The glow discharge device according to any one of claims 1 to 4, further comprising means for adjusting a pressure in the device to stabilize the glow discharge.
ために電界または磁界によりグロー放電を封じ込めるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第5項のいずれ
かに記載のグロー放電装置。6. The glow discharge device according to any one of claims 1 to 5, wherein the glow discharge is contained by an electric field or a magnetic field so as to generate the glow discharge only in a desired portion. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16343984A JPH0744028B2 (en) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | Glow discharge device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16343984A JPH0744028B2 (en) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | Glow discharge device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6142846A JPS6142846A (en) | 1986-03-01 |
| JPH0744028B2 true JPH0744028B2 (en) | 1995-05-15 |
Family
ID=15773906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16343984A Expired - Lifetime JPH0744028B2 (en) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | Glow discharge device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744028B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63112325U (en) * | 1987-01-12 | 1988-07-19 | ||
| JPH0160522U (en) * | 1987-10-12 | 1989-04-17 | ||
| KR100441784B1 (en) * | 2001-12-10 | 2004-07-27 | 엘지전선 주식회사 | Method and apparatus for wire marking |
-
1984
- 1984-08-02 JP JP16343984A patent/JPH0744028B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6142846A (en) | 1986-03-01 |
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