JP2000223424A - 電子デバイス製造装置および電子デバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
それぞれにプラズマの相互干渉を生じることなく高周波
電力を印加すること。 【解決手段】 内部に第1および第2対の対向電極を有
する真空容器と、真空容器に材料ガスを導入するガス導
入部と、第1および第2対の電極間にパルス変調した高
周波電圧をそれぞれ印加してプラズマ放電させる第1お
よび第2電源部とを備え、第1および第2電源部は変調
パルスのオン時間が互いに重ならないように制御され
る。
Description
造装置とその方法に関し、より詳しくは電子産業におけ
る水素化アモルファスシリコン(以下a−Si:Hとい
う)等の半導体膜や絶縁膜の製造に用いられるプラズマ
励起化学気相成長装置(以下プラズマCVD装置とい
う)、或いは半導体素子や液晶素子等を加工するために
用いられるプラズマエッチング装置に好適な電子デバイ
ス製造装置及び電子デバイス製造方法に関する。
て気相から薄膜を堆積するプラズマCVD装置、或いは
その逆に半導体素子や液晶表示素子等を加工するために
用いられるプラズマエッチング装置は、金属膜/半導体
膜/誘電体膜或いは結晶ウェハー等を対象として電子デ
バイスの製造に広く用いられている。
ット(処理量)を実現するためには多数の基板を一度に
処理することが非常に重要である。そのために、反応室
のサイズを大きくし、カソード電極及びアノード電極の
電極寸法を大きくすることや、カソード電極及びアノー
ド電極の数を増やすなどの方策が取られている。
って、高いスループットを実現することも重要である。
膜堆積に関しては、ショートパルス・VHFプラズマC
VD法による高速・高品質a−Si:H膜成長技術が知
られている(例えば、特開平7−166358号公報参
照)。
は、放電電力や放電周波数などを増加させていけば処理
速度を早くできるが、ある限度を越えると、パーティク
ル(粉)が発生したり、希望する空間(処理する基板の
設置してある空間)以外で放電が起こるというような異
常放電現象が発生し、所望の処理が不可能となる。
ス変調放電が有効であることが知られている(Appl.Phy
s.Lett.,57.1616(1990),Y.Watanabe et al. )。一方、
異常放電が起き始める放電電力は、使用している放電周
波数や電極の大きさ等で決まってしまう。従って、さら
なる高スループットを実現するためには、多数の基板を
一度に処理すること、つまり、電極の数を増やす必要が
ある。
内)に複数の電極を設置し、それらに高周波電力を印加
するとプラズマの相互干渉が起き、異常放電現象が起き
易くなり、電極が1つの場合と比べて、電極1つ当たり
の処理速度が低下してしまうという問題がある。
れたものであり、複数の電極を用いて複数の基板を処理
する場合に、電極1つ当たりの処理速度が低下せず、結
果的にa−Si:H系薄膜を用いた太陽電池や液晶表示
素子等の電子産業分野において、これらの電子デバイス
の量産能率を格段に向上できる製造装置および方法を提
供するものである。
および第2対の対向電極を有する真空容器と、真空容器
に材料ガスを導入するガス導入部と、第1および第2対
の電極間にパルス変調した高周波電圧をそれぞれ印加し
てプラズマ放電させる第1および第2電源部とを備え、
第1および第2電源部は変調パルスのオン時間が互いに
重ならないように制御される電子デバイス製造装置を提
供するものである。
対の対向する電極を有する真空容器の各対の電極間に被
加工部材を設置する工程と、真空容器に材料ガスを導入
する工程と、第1および第2対の電極間にパルス変調し
た高周波電圧をそれぞれ印加してプラズマ放電させる工
程からなり、第1および第2対の電極間にそれぞれ印加
される電圧は変調パルスのオン時間が互いに重ならない
ように制御される電子デバイス製造方法を提供するもの
である。
対の対向電極とは、少なくとも2対の対向電極というこ
とであって3対以上の対向電極であってもよい。対向電
極とは例えば互いに向き合った平行平板電極である。
方の電極上に被加工部材、例えばウェハーが設置され
る。通常、被加工部材を設置する側の電極はカソード電
極と呼ばれ接地される。その場合、逆の電極はアノード
電極と呼ばれる。
材料ガスが導入される時、そのガス圧を10-1〜1To
rr程度の圧力に保持するような容器である。この装置
をプラズマCVD装置として使用しa−Si:H膜を形
成する場合には、材料ガスとしては、例えば、SiH4
又はSi2 H6 又はこれらのガスにCH4 、C2 H6 、
PH3 、B2 H6 、GeH4 のいずれかを添加するか、
あるいはH2 、He、Ar、Xe、Krのいずれかを添
加して稀釈したものが用いられる。また、Si酸化膜を
形成する場合、材料ガスとしては、例えばSiH4 −N
2 O系が用いられる。
として用いる場合の反応ガスとしては、被加工部材が例
えばSiのときにはCF4 、CF3 Cl、CF2 C
l2 、CFCl3 、CF3 Br、CCl4 などが用いら
れ、被加工部材がSiO2 のときには、CF4 、C2 F
6 、C3 F8 、CHF3 などが用いられる。
から真空容器にガスを供給する手段である。第1および
第2電源部は第1および第2対の電極間にプラズマ放電
を発生させるためにパルス変調した高周波電圧を出力す
る電源であり、その高周波出力は同一周波数であること
が好ましいが、異なる周波数であってもよい。
の帯域内にあればよく、例えば、13.56MHzのラ
ジオ波、高高周波(VHF、数十MHz)又は超高周波
(UHF、数百MHz)などを含む。
をパルス変調して電極間に印加するが、その変調パルス
はオン時間が互いに重ならないように制御される。これ
により、プラズマ放電の電力を増大させても第1および
第2対の電極間のプラズマ放電が相互干渉せず、従って
異常放電が防止される。
0μsの範囲に、オフ時間は5〜500μsの範囲にあ
ればよい。また、パルス変調のデューティ比は20%以
下であれば、異常放電の防止効果がさらに顕著である。
を具体的に説明する。図1は電子デバイス製造装置の構
成説明図であり、図2は同装置の電極間に印加される変
調パルスのタイミングチャートを示す。この電子デバイ
ス製造装置は、プラズマCVD装置として使用されるも
のである。
2枚のアノード電極2A,2Bと、それらと平行にカソ
ード電極3A,3Bが配置されている。処理する基板
(被加工部材)6A,6Bはカソード電極3A,3B上
に設置される。カソード電極3A,3Bは真空容器1に
電気的に接地され、その電位はグランドレベルである。
が設けられており、ボンベ10からバルブ11とガス導
入口7を介して真空容器1内へ材料ガスが導入されるよ
うになっている。真空容器1内のガスは真空ポンプ9に
よりメインバルブ8を介して真空排気される。
れており、この開口部を通して、アノード電極2A,2
Bにパルス変調高周波電力発生源4A,4Bがそれぞれ
接続されている。なお、パルス信号ディレー回路5によ
って、アノード電極2A,2Bそれぞれに印加される変
調パルス列はオン期間が重ならないように制御されてい
る。
行方向の断面が1.6m×1.6mになっている。アノ
ード電極2A,2B及びカソード電極3A,3Bの寸法
は700mm角である。
合ガスを用いる。使用する放電パラメーターはそれぞ
れ、高周波周波数が27.12MHz、変調パルスのオ
ン時間が10μsec、デューティ比が20%である。
導入しながら電極2A−6A間と電極2B−6B間にプ
ラズマ放電を発生させ、基板6A,6B上にa−Si:
H膜を形成する成膜処理を行う。この時、アノード電極
2A,2Bそれぞれに印加される変調パルス列のオン期
間を重ねた場合、放電電力が500Wで異常放電が発生
した。
cだけずらした所、放電電力が950Wまで正常な放電
(アノード電極とカソード電極間の放電)が可能となっ
た。従って、この装置によれば、2枚の基板を同時に処
理する場合において、高速成膜が達成でき、量産性の向
上を図ることができる。
ラズマCVD装置に適用する場合について説明したが、
プラズマ粒子及びプラズマ励起による活性種が膜をエッ
チングするプラズマドライエッチング装置についても適
用でき、上記同様の効果を奏することができる。
置をプラズマCVD装置に適用する場合には、複数対の
電極を用いて複数の基板を処理する場合にも、電極1対
当たりの処理速度が低下せず、結果的にa−Si:H系
薄膜を用いた太陽電池や液晶表示素子等の電子産業分野
において、これらの電子デバイスの量産性を向上でき
る。同様に、プラズマ粒子及びプラズマ励起による活性
種が膜をエッチングするプラズマエッチング装置に適用
する場合も、液晶ディスプレイ素子等の量産性を向上で
きる。
VD装置に適用する場合の実施例を示す構成説明図であ
る。
を示すタイムチャートである。
Claims (8)
- 【請求項1】 内部に第1および第2対の対向電極を有
する真空容器と、真空容器に材料ガスを導入するガス導
入部と、第1および第2対の電極間にパルス変調した高
周波電圧をそれぞれ印加してプラズマ放電させる第1お
よび第2電源部とを備え、第1および第2電源部は変調
パルスのオン時間が互いに重ならないように制御される
電子デバイス製造装置。 - 【請求項2】 高周波電圧は周波数がラジオ波〜超高周
波の帯域にある請求項1記載の電子デバイス製造装置。 - 【請求項3】 変調パルスはオン時間が1〜100μs
で、オフ時間が5〜500μsの範囲にある請求項1又
は2記載の電子デバイス製造装置。 - 【請求項4】 変調パルスはデューティ比が20%以下
である請求項1〜3のいずれか1つに記載の電子デバイ
ス製造装置。 - 【請求項5】 内部に第1および第2対の対向する電極
を有する真空容器の各対の電極間に被加工部材を設置す
る工程と、真空容器に材料ガスを導入する工程と、第1
および第2対の電極間にパルス変調した高周波電圧をそ
れぞれ印加してプラズマ放電させる工程からなり、第1
および第2対の電極間にそれぞれ印加される電圧は変調
パルスのオン時間が互いに重ならないように制御される
電子デバイス製造方法。 - 【請求項6】 高周波電圧は周波数がラジオ波〜超高周
波の帯域にある請求項5記載の電子デバイス製造方法。 - 【請求項7】 変調パルスはオン時間が1〜100μs
で、オフ時間が5〜500μsの範囲にある請求項5又
は6記載の電子デバイス製造方法。 - 【請求項8】 変調パルスはデューティ比が20%以下
である請求項5〜7のいずれか1つに記載の電子デバイ
ス製造方法。
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