JP2001279449A

JP2001279449A - プラズマｃｖｄ装置およびプラズマｃｖｄ膜の形成方法

Info

Publication number: JP2001279449A
Application number: JP2000094488A
Authority: JP
Inventors: Mitsutaka Matsuse; 充貴松瀬; Hisato Shinohara; 久人篠原
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマＣＶＤ装置において、基板表面以外
への膜付着を抑制することにより、稼働率を向上させ
る。【解決手段】実質的に分離されたプラズマ生成室１０
１と処理室１０２と、プラズマ生成室１０１で生成した
プラズマ１９を処理室１０２に導入するプラズマ導入ノ
ズル１３と、前記処理室１０２に導入されたプラズマ１
９に反応ガス２４を供給する反応ガス供給ノズル２１と
を有し、前記反応ガス供給ノズル２１の開口部が前記プ
ラズマ導入ノズル１３から導入されたプラズマ１９中に
存在する位置にあり、前記プラズマ生成室１０１にプラ
ズマ生成ガス２６を導入してプラズマ１９を生成し、こ
のプラズマ１９をプラズマ導入ノズル１３から処理室１
０２内に導入するとともに反応ガス供給ノズル２１から
反応ガス２４を供給し、処理室１０２内のプラズマ導入
ノズル１３に対向する位置に配置した基板１１の表面に
反応生成物からなる膜を形成するプラズマＣＶＤ装置、
およびプラズマＣＶＤ膜形成方法とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマＣＶＤを
用いて薄膜を形成するための装置、および成膜方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】Ｓｉ薄膜やＤＬＣ（Diamond Like Carbo
n）薄膜の形成には、プラズマＣＶＤが利用されてい
る。プラズマＣＶＤは、反応ガスをプラズマ化し、この
プラズマ中のイオン、ラジカル等の電離・解離種等から
なる活性種を、基板の表面に堆積させることにより薄膜
形成を行う方法である。

【０００３】プラズマＣＶＤに用いるプラズマ発生源と
しては、例えば、１００kHz〜２００MHzの周波数を用い
た容量結合型高周波プラズマ源や、特開昭６４−６５８
４３号公報に開示されているようなエレクトロン・サイ
クロトロン・レゾナンス（ＥＣＲ）を利用したものがあ
る。このうち容量結合型高周波プラズマ源は、大面積処
理および安定放電が可能で、かつ、ＥＣＲプラズマ発生
源に比べ安価に製造できる。

【０００４】容量結合型高周波プラズマ処理装置は、高
周波電極と接地電極との間にプラズマを発生させる方式
であり、結合コンデンサを介して高周波電極に高周波電
圧を印加する。このとき、自己バイアス効果により平均
的に負の深いバイアスが形成されるので、高周波電極は
陰極として機能する。そして、高周波電極と接地電極と
の間にはプラズマが生成する。本明細書では、高周波電
極を陰極と呼び、接地電極を陽極と呼ぶ。

【０００５】図９に、容量結合型プラズマ処理装置の主
要部断面図を示す。図９に示す装置では、陰極３６と、
陽極として機能する基板ホルダ３２とが対向して配置さ
れ、陰極３６には、結合コンデンサを介して高周波電源
４７が接続され、基板ホルダ３２は接地されている。陰
極３６に高周波電圧が印加されると、両電極の間にはプ
ラズマ３９が生成する。なお、図９において、結合コン
デンサは省略している。

【０００６】プラズマＣＶＤ法では、反応生成物として
薄膜の前駆体となる活性種がプラズマ中で形成され、こ
れが基板３１の表面に付着することにより、基板３１表
面に薄膜が形成される。しかし、この活性種は、基板表
面に付着するにとどまらず、プラズマ近傍の電極、その
支持部材、反応室（真空槽）の壁面などにも付着して膜
化する。そして、長時間あるいは繰り返しプラズマＣＶ
Ｄを行うと、基板表面以外の領域で膜化した部分が厚く
なり、ある程度の厚さになると剥離してフレーク状とな
り、その一部が基板表面に付着する。そのため、基板表
面に形成されるプラズマＣＶＤ膜にピンホール等の欠陥
が生じてしまう。

【０００７】このような欠陥の発生を防ぐために、反応
室内を定期的にクリーニングする必要がある。Ｓｉ薄膜
の形成に用いるプラズマＣＶＤ装置では、四フッ化炭素
や三フッ化窒素等のガスを用いてプラズマを発生させ、
いわゆるドライエッチングによりクリーニングすること
が一般的である。また、反応室の壁面を覆う防着板をあ
らかじめ設けておき、この防着板と電極とを定期的に取
り外してクリーニングする方法も利用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような定
期的なクリーニングは、プラズマＣＶＤ装置の稼働率を
著しく低下させる。

【０００９】本発明の目的は、プラズマＣＶＤ装置にお
いて、基板表面以外への反応生成物の付着を抑制するこ
とにより、稼働率を向上させることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（６）の本発明により達成される。（１）実質的に分離されたプラズマ生成室と処理室
と、プラズマ生成室で生成したプラズマを処理室に導入
するプラズマ導入ノズルと、前記処理室に導入されたプ
ラズマに反応ガスを供給する反応ガス供給ノズルとを有
し、前記反応ガス供給ノズルの開口部が前記プラズマ導
入ノズルから導入されたプラズマ中に存在する位置にあ
り、前記プラズマ生成室にプラズマ生成ガスを導入して
プラズマを生成し、このプラズマをプラズマ導入ノズル
から処理室内に導入するとともに反応ガス供給ノズルか
ら反応ガスを供給し、処理室内のプラズマ導入ノズルに
対向する位置に配置した基板の表面に反応生成物からな
る膜を形成するプラズマＣＶＤ装置。（２）前記反応ガス供給ノズルの開口部は、基板と対
向する方向に開口している上記（１）のプラズマＣＶＤ
装置。（３）前記プラズマ生成ガスは、それ自体では反応生
成物を生じないガスであり、前記反応ガスは少なくとも
Ｓｉを含有する上記（１）または（２）のプラズマＣＶ
Ｄ装置。（４）前記処理室内には磁場発生手段を有し、この磁
場発生手段が発生する磁場により、ノズルから噴出した
プラズマの広がりを抑制する上記（１）〜（３）のいず
れかのプラズマＣＶＤ装置。（５）ノズルと基板表面との距離を一定に維持したま
ま、ノズルに対して基板を相対的に走査させながら基板
表面に膜を形成する上記（１）〜（５）のいずれかのプ
ラズマＣＶＤ装置。（６）実質的に分離されたプラズマ生成室と処理室
と、プラズマ生成室で生成したプラズマを処理室に導入
するプラズマ導入ノズルを有し、前記反応室に導入され
たプラズマに反応ガスを供給する反応ガス供給ノズル
と、前記プラズマ導入ノズルの外周部にプラズマ導入ノ
ズルに反応生成物の付着を防止するための付着防止ガス
を導入する付着防止ガス供給口とを有し、前記反応ガス
供給ノズルの開口部が前記プラズマ導入ノズルから導入
されたプラズマ中に存在する位置にあり、前記プラズマ
生成室にプラズマ生成ガスを導入してプラズマを生成
し、このプラズマをプラズマ導入ノズルから処理室内に
導入するとともに反応ガスを供給し、処理室内のプラズ
マ導入ノズルに対向する位置に配置した基板の表面に反
応生成物からなる膜を形成するプラズマＣＶＤ膜の形成
方法。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１に、本発明のプラズマＣＶＤ
装置の構成例を示す。本発明の装置は、図示されるよう
に、反応室１００内に、プラズマ生成室１０１と処理室
１０２とが分離して設けられている。プラズマ生成室１
０１には、陰極１６と、これに対向する陽極１４とが設
けられている。陰極１６の裏面側（図中下側）には、ス
テンレス等の導電性材料から構成されるシールド部材１
８が、テフロン（登録商標）等から構成される絶縁部材
１５を介して設けられている。陰極１６には、結合コン
デンサを介して高周波電源２７が接続され、陽極１４は
接地されている。

【００１２】陰極１６および陽極１４にはそれぞれ貫通
孔が設けられている。プラズマ生成室１０１と処理室１
０２とは陽極１４を隔壁として分離されている。陽極１
４から処理室１０２内に向かってプラズマ導入ノズル１
３が突出しており、陽極１４の貫通孔はノズル１３内に
存在する。処理室１０２では、プラズマ導入ノズル１３
に対向して基板ホルダ１２が設けられ、基板ホルダ１２
の表面には基板１１が設置されている。

【００１３】この装置では、陰極１６に高周波電圧が印
加される。陰極１６に設けられた貫通孔を通してプラズ
マ生成室１０１内にプラズマ生成ガス２６が導入される
と、陰極１６と陽極１４との間の空間にプラズマ１９が
生成する。生成したプラズマ１９は、陽極１４の貫通孔
およびプラズマ導入ノズル１３を通って、処理室１０２
内の基板１１表面に向かって導入される（噴出する）。

【００１４】処理室１０２には、プラズマ導入ノズル１
３から導入されたプラズマ１９に反応ガスを供給する
（吹き付ける）ために、反応ガス供給ノズル２１が設け
られている。この反応ガス供給ノズル２１は、その開口
部がプラズマ導入ノズル１３から導入されたプラズマ１
９の内部に存在するように配置されている。このよう
に、プラズマの１９内部に開口部が存在するように反応
ガス供給ノズル２１を配置することで、反応ガス供給ノ
ズル２１から供給された反応ガス２４が、プラズマ流に
包み込まれるようにして基板付近にまで運ばれる。この
ため、反応ガス２４のプラズマによる分解物は、目的と
する基板１１以外への拡散が抑えられ、結果として基板
以外の部分、特にプラズマ導入ノズル１３の外周部分へ
の反応生成物の付着を抑制することができる。

【００１５】反応ガス供給ノズル２１の開口部は、プラ
ズマ導入ノズル１３により導入されたプラズマ１９中に
位置するように配置される。具体的には、基板側からプ
ラズマ導入ノズル１３の開口をみた場合、反応ガス供給
ノズル２１の開口部がこのプラズマ導入ノズル１３の開
口内、特に開口の中心付近に位置するように配置するこ
とが好ましい。また、反応ガス供給ノズル２１の垂直方
向の位置は基板とプラズマ導入ノズル１３の開口部との
間で、上記範囲内あれば特に限定されるものではない
が、プラズマ導入ノズル１３の開口部に近い方が好まし
い。具体的には基板から１０mm以上、特に１５mm以上離
れていることが好ましい。

【００１６】ノズルの開口形状は特に限定されず、円
形、楕円形、矩形等のいずれであってもよい。ノズルの
開口形状と断面形状とは、通常、同じとすればよいが、
異なってもよい。また、断面積の比較的小さなノズルを
複数設けることも有効である。複数のノズルは、円周状
に配列してもよく、一列に配列してもよい。

【００１７】また、反応ガス供給ノズル２１の開口部
は、基板１１と対向するような方向、つまり基板を向い
て開口していることが好ましい。このように、基板１１
と対向するような方向に開口することで、反応ガス供給
ノズル２１先端部付近への反応生成物の付着も防止でき
る。つまり、プラズマ流が反応ガス供給ノズル２１から
供給される反応ガスの拡散を抑制し、反応ガスないしそ
の分解物が反応ガス供給ノズル２１先端部付近へ到達す
るのを抑制する。

【００１８】反応ガス供給ノズル２１は、図１に示すよ
うに、基板１１とプラズマ導入ノズル１３との間隙に横
方向、つまり反応室１００の側面から導入してもよい
し、例えば図２に示すように、プラズマ生成ガス２６を
導入するためのプラズマ生成ガス導入路２２の内部を通
すようにして導入してもよい。なお、図２においてその
他の構成は図１と同様であり、同一構成要素には同一符
号を付して説明を省略する。

【００１９】本発明では、プラズマ生成室１０２内に導
入するプラズマ生成ガスとして、プラズマに曝されたと
きに単体では反応生成物を生ぜず、膜を形成しないガス
を用いる。そして、処理室１０２において、ノズル１３
から基板１１表面に向かって噴き出すプラズマ１９に反
応ガスを吹き付け、反応生成物として活性種を生じさせ
る。そのため本発明では、基板１１表面に限局して膜が
付着する。したがって、プラズマ生成室１０１内には実
質的に膜が付着せず、また、処理室１０２内では基板１
１表面を除いてほとんど膜が付着しないので、装置内を
クリーニングする頻度を従来に比べ著しく低くすること
ができる。

【００２０】また、本発明では、プラズマ生成室を処理
室と独立して設けているので、プラズマ電圧および陰極
シース電圧が陰極１６と陽極１４とによって一義的に決
定されることになる。そのため、基板１１への膜付着に
伴うプラズマ状態のドリフトが起こらない。さらに、上
述したように陰極１６と陽極１４への膜付着が実質的に
生じないので、プラズマ電圧および陰極シース電圧が変
動しにくい。したがって、本発明の装置では、従来に比
べ著しく安定した成膜が可能となる。

【００２１】また、反応ガスは、ノズル１３と基板１１
表面との間のギャップにおいて、反応ガス供給ノズル２
１からプラズマ１９内に導入される。そのため、基板１
１近傍において一方向性のガス流が形成されることにな
る。したがって、上記ギャップ中に存在するプラズマ１
９中において活性種同士の反応により生成したパーティ
クルを、プラズマ１９外に速やかに排出することができ
る。プラズマ１９内において生成したパーティクルはパ
ーティクル同士が衝突して成長し、基板上に堆積中の膜
に付着して欠陥を生じさせるが、パーティクルを成長前
にプラズマから排出してしまうことにより、膜欠陥の発
生を防ぐことができる。

【００２２】また、プラズマ生成室の断面積に比べノズ
ル１３の断面積が小さいので、ノズル１３から高速のプ
ラズマ流が噴出することになる。そのため、成膜速度が
速くなる。

【００２３】本発明では、処理室１０２内に磁場発生手
段を設け、この磁場発生手段が発生する磁場により、ノ
ズル１３から供給されるプラズマ１９の広がりを抑制す
ることが好ましい。この磁場発生手段は、基板１１の裏
面側に存在し、かつ、一方の磁極面が基板１１の裏面に
対向するように配置されていることが好ましい。

【００２４】図３に、磁場発生手段として磁石２９を設
けたプラズマＣＶＤ装置を示す。図３に示す装置は、基
板ホルダ１２の表面に密着して磁石２９を設けたほか
は、図１に示す装置と同様な構成であリ、同一構成要素
には同一の符号を付して説明を省略する。

【００２５】図３において、磁石２９は円形状であり、
所定の厚みを有して基板１１と基板ホルダー１２との間
に配置されている。磁石２９は上面および下面の両端面
が磁極となっている。図４に、磁石２９付近における磁
力線２８の様子を模式的に示す。図４に示されるよう
に、磁石２９により発生する磁場の向きは、基板１１近
傍において、ノズル１３から噴き出したプラズマ１９の
噴出方向に対しほぼ平行である。プラズマを構成する荷
電粒子は、磁力線に沿って螺旋状に運動する力を受ける
ので、プラズマは磁場を横切って広がることはできな
い。その結果、磁石２９によりプラズマ１９の広がりが
抑制される。したがって、図３に示す構成では、図１に
比べ、プラズマ１９は基板１１の表面近傍に、より限局
して存在することになる。そのため、基板１１表面以外
への膜付着をさらに抑制できるほか、成膜速度をさらに
向上させることができる。なお、反応ガスは中性である
ため、磁場によってプラズマ中への導入が阻害されるこ
とはない。

【００２６】また、本発明では磁石２９を基板１１の直
下に配置しているので、磁石２９により発生する磁場が
弱められることなくプラズマ１９に作用し、強力にプラ
ズマ噴流方向を規制することができる。

【００２７】なお、図示する構造に限らず、磁石２９
は、ノズル１３からのプラズマ噴出方向に対しほぼ平行
な向きの磁場を発生できる構造および寸法をもつもので
あればよく、図示する環状のほか、板状、筒状、柱状等
のいずれの形状であってもよい。図示する形状の磁石を
設ける場合、磁石径はノズル開口径以上とすることが好
ましい。

【００２８】本発明では、さらに図５に示すように、プ
ラズマ導入ノズル１３の外周部に磁石２８を配置しても
よい。この磁石２８は円筒状であり、プラズマ導入ノズ
ル１３の外周部に所定の厚みを有して同心円状に配置さ
れている。磁石２８は上面および下面の両端面が磁極と
なっている。

【００２９】このように、プラズマ導入ノズル１３の外
周部にも磁石を配置することにより、さらに強力にプラ
ズマ流を規制することができ、特定箇所、つまり基板以
外への反応生成物の付着を防止することができる。磁石
２８の作用は図３の磁石２９と同様であり、その他の構
成も図３と同様である。

【００３０】磁石２８，２９の種類は特に限定されず、
例えばフェライト磁石や希土類磁石等のいずれであって
もよい。また、永久磁石に限らず、電磁石を用いること
もできる。

【００３１】本発明において、プラズマ閉じ込めに利用
する磁場の強度は特に限定されない。すなわち、プラズ
マの閉じ込めが可能である強度であればよい。この磁場
強度は、プラズマ生成条件や装置各部の寸法などの各種
条件に依存して異なるが、通常、ノズル１３と基板１１
との間のギャップ内において好ましくは５mT以上、より
好ましくは１０mT以上とする。また、上記ギャップ内の
磁場強度の上限は特にないが、ギャップ内に著しく強力
な磁場を存在させるように構成すると、ギャップ周辺の
磁場強度も高くなってしまってプラズマＣＶＤ自体に悪
影響を与えるおそれがあるので、ギャップ内の磁場強度
は１T以下とすることが好ましい。

【００３２】ノズル１３先端と基板３表面との間の距離
Ｌ_Gは特に限定されず、プラズマが限局して存在するこ
とができるように、ノズル１３の構造や、図３，５の場
合には磁石２８，２９の形状、磁石２８，２９により発
生する磁場の強度等の各種条件に応じて適宜決定すれば
よいが、この距離は、通常、５〜４０mm程度の範囲内に
設定することが好ましい。この距離が短すぎると、プラ
ズマに反応ガスを均一に混合することが難しくなり、一
方、長すぎると、プラズマが広がりやすくなる。

【００３３】ところで、特開平１１−２９３４６９号公
報には、放電室と表面処理室とを分離し、放電室で生成
したプラズマを、ノズルを介して表面処理室内に噴射す
る構造の表面処理装置が記載されている。同公報に記載
された装置は、プラズマ生成と表面処理とを別室で行
い、かつ、両者の間にノズルを設ける点で本発明の装置
に類似する。ただし、同公報には、ノズルから噴出させ
たプラズマに反応ガスを吹き付ける構成や、反応ガスを
供給するノズルの開口部をプラズマ流内に位置させる構
造は開示されていない。

【００３４】同公報には、放電室内に水素ガスを導入し
て水素プラズマを生成し、この水素プラズマがノズルを
通過する際に、ノズル内において反応ガス（シランガ
ス）を混合する構成は開示されている。しかし、この構
成では、ノズルの内表面に膜が付着してしまう。そのた
め、装置のクリーニング頻度を著しく減らすことはでき
ない。また、ノズルの内表面に付着した膜は、高速のプ
ラズマ流に曝されるために剥離しやすく、その結果、基
板表面に形成される膜に欠陥が生じやすくなる。

【００３５】また、同公報記載の装置ではノズル内に反
応ガスを供給するため、本発明と異なり、ノズル出口と
基板表面との間に一方向性のガス流が形成されない。そ
のため、プラズマ中で生成および成長したパーティクル
を、基板近傍から速やかに除去することができず、膜欠
陥が発生しやすい。

【００３６】本発明において、ノズル１３の構造および
寸法は特に限定されない。すなわち、プラズマの広がり
をどの程度抑制する必要があるか、あるいは、プラズマ
噴出速度をどの程度まで速くする必要があるかなど、要
求される性能に応じて適宜決定すればよい。陰極面積に
対するノズル断面積の比率が小さいほどプラズマ密度を
高くすることができ、また、プラズマの流速が速くなる
ため、好ましい。ただし、ノズル内表面とグロー領域と
の間にはシースが存在するため、ノズル断面積を小さく
しすぎると、逆にプラズマ密度が低くなってしまう。な
お、シース厚さは圧力および投入されたＲＦパワーに依
存する。したがって、これら各種条件を考慮してノズル
断面積を決定すればよいが、通常、ノズルの断面積は陰
極の面積の１／２以下であることが好ましい。また、ノ
ズルの長さは、ノズルの短径以上であることが好まし
い。なお、上記特開平１１−２９３４６９号公報に記載
されている超音速ノズルは、本発明の装置にも適用可能
である。

【００３７】本発明では、通常、ノズル断面積を基板表
面積よりも小さくするので、基板全面において一様な速
度で成膜することが難しい。そのため、必要に応じ、ノ
ズルに対して基板を相対的に走査しながら成膜を行うこ
とが好ましい。この場合、基板だけを走査してもよく、
基板を保持する基板ホルダを走査してもよい。例えば、
ノズルの開口形状を、その長手方向幅が基板幅とほぼ同
じであるスリット状とし、ノズル開口の長手方向に対し
直交する方向に基板を走行させれば、基板全面に均一に
成膜することが可能である。この方法は、長尺の基板を
用いる場合に特に適する。

【００３８】また、基板全面において均一に膜形成を行
うためには、断面積の比較的小さなノズルを複数設ける
ことも有効である。複数のノズルは、マトリクス状に配
列してもよく、一列に配列してもよい。例えば、上記し
たスリット状開口を有するノズルを、その開口の長手方
向が基板の走行方向と直交するように、基板の走行方向
に一列に並べて複数個配列すれば、スループットを上げ
ることができる。なお、複数のノズルを設け、かつ、プ
ラズマ閉じ込めのために磁石を設ける場合、複数のノズ
ルが配設された領域を少なくともカバーする寸法の磁石
を１つ設けてもよく、複数の磁石を、各磁石が複数のノ
ズルのそれぞれに対向するように配設してもよい。

【００３９】ノズルの開口形状は特に限定されず、円
形、楕円形、矩形等のいずれであってもよい。ノズルの
開口形状と断面形状とは、通常、同じとすればよいが、
異なってもよい。

【００４０】本発明において用いるプラズマ生成ガス
は、前記したように、プラズマに曝されたときに単体で
は膜を形成しないガスである。このようなガスとして
は、一般に希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、ＫｒおよびＸｅ
のいずれか）または２種以上の希ガスを含む混合ガスが
挙げられるが、例えばアモルファスシリコン膜を形成す
る場合には、水素ガスおよびこれと希ガスとの混合ガス
も使用できる。

【００４１】一方、本発明で用いる反応ガスとしては、
目的とする膜組成に応じて従来と同様に適宜選択すれば
よく、特に限定されない。具体的には、プラズマに曝さ
れたときに単体で膜を形成するガスや、前記プラズマ生
成ガスおよびその解離種、電離種などと共同して膜を形
成するガスを用いることができ、特にケイ素（Ｓｉ）を
含有するものが好ましい。また、このようなガスと、希
ガスや水素ガスとを混合したガスを反応ガスとして用い
ることもできる。例えばＳｉ薄膜の形成に際しては、反
応ガスとしてモノシランガスまたはこれと水素ガスとの
混合ガスを用いることができる。

【００４２】本発明は、様々なＣＶＤ膜の形成に適用で
きる。例えば、多結晶や単結晶のダイヤモンド、Ｓｉ、
ＳｉＣ、ＢＮ、Ｃ、ＳｉＮ_x、ＳｉＯ_x等からなるアモル
ファス膜、Ｓｉ、ＳｉＣ、ｃ−ＢＮ等からなる多結晶
膜、Ｓｉ、ＳｉＣ、ｃ−ＢＮ等からなる単結晶膜などの
いずれの製造にも本発明は適用できる。

【００４３】なお、図示例は容量結合型プラズマ処理装
置であるが、本発明は直流プラズマを利用する装置にも
適用することができ、また、プラズマ生成に高周波誘導
コイルを利用する装置にも適用することができ、また、
ＥＣＲプラズマを利用する装置にも適用できる。いずれ
の場合でも、プラズマ生成室を含めた基板表面以外への
膜付着を、著しく抑制することができる。

【００４４】以下、本発明の作用効果を確認するために
行った実験について説明する。

【００４５】図３に示す構造のプラズマＣＶＤ装置を用
意した。そして、図６に示すように、プラズマ導入ノズ
ル１３上端と基板１１表面との距離Ｌ_Gは１５mm、およ
び３５mmとし、ノズル１３の長さＬ_Nは６５mmとした。
基板１１は１００mm角の矩形とし、ノズル１３は、外径
２０mm、内径１８mmの円筒状とし、磁石２９は、外径１
５０mm、厚さ１５mmの円盤状とし、ノズル１３の中心、
基板１１の中心および磁石２９の中心が一致するように
これらを配置した。なお、磁石２９には、フェライト永
久磁石を用いた。ノズル１３と基板１１表面との間にお
ける最大磁場強度は、約４０mTであった。

【００４６】反応ガス供給ノズル２１は、プラズマ導入
ノズル１３の開口部の直上に配置し、反応ガス供給ノズ
ル２１の開口部がプラズマ導入ノズル１３の開口の中心
位置で、基板と対向するようにした。また比較例とし
て、反応ガス供給ノズル２１ａをプラズマ導入ノズル１
３の開口部上ほぼ０mmの位置（つまり接触させて）で、
プラズマ導入ノズル１３の開口の中心位置から１５mm離
れた位置に、その開口部が基板面と平行な方向に開口す
るように配置した。

【００４７】この装置を用いて、プラズマ生成ガスとし
て水素（Ｈ₂）を用い、反応ガスとしてシラン（Ｓｉ
Ｈ₄）を用い、投入ＲＦパワーを１００W（周波数１３．
５６MHz）として、基板１１表面にＳｉ膜を形成した。
なお、シラン（ＳｉＨ₄）、水素（Ｈ₂）の流量は、下記
の通りとした。また、成膜時間は５分間とした。プラズマ生成ガス：５００ＳＣＣＭ反応ガス：５０ＳＣＣＭ処理室の圧力：３９．９Pa(０．３Torr）

【００４８】成膜後、基板表面について、その中心位置
からそれぞれ±４０mmの距離のＳｉ膜厚を測定した。図
７に、成膜時の基板−ノズル間隔と、Ｓｉ膜厚との関係
を示す。また、図８にプラズマ導入ノズル１３の開口端
Ｏからプラズマ生成室方向（図中破線矢印で示す）への
位置と、プラズマ導入ノズル１３に付着したＳｉ膜厚と
の関係を示す。

【００４９】図７から明らかなように、本発明の装置を
用いた場合、基板１１の表面に高度に選択的にＳｉ膜を
形成できることがわかる。また、図８からプラズマ導入
ノズル１３に付着するＳｉ膜を効果的に抑制できること
がわかる。なお、陰極１６の表面や、陽極１４の表面に
はＳｉ膜が全く付着しないことが確認できた。

【００５０】一方、図９に示す従来のプラズマＣＶＤ装
置を用いてＳｉ膜形成を行ったところ、陰極１６の表面
に基板１１表面とほぼ同じ厚さのＳｉ膜が形成されてし
まった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマＣＶＤ装置の主要部を示す断
面図である。

【図２】本発明のプラズマＣＶＤ装置の主要部を示す断
面図である。

【図３】本発明のプラズマＣＶＤ装置の主要部を示す断
面図である。

【図４】本発明のプラズマＣＶＤ装置における磁石１２
付近での磁力線の様子を模式的に示す図である。

【図５】本発明のプラズマＣＶＤ装置の主要部を示す断
面図である。

【図６】基板およびプラズマ導入ノズルの付着膜の位置
を示す模式的に示す図である。

【図７】基板上に形成されたＳｉ膜の膜厚分布を示すグ
ラフである。

【図８】プラズマ導入ノズルに形成されたＳｉ膜の膜厚
分布を示すグラフである。

【図９】従来のプラズマＣＶＤ装置の主要部を示す断面
図である。

【符号の説明】

１１基板１２基板ホルダ１４陽極１６陰極１５絶縁部材１６プラズマ導入ノズル１９プラズマ２１反応ガス供給ノズル２２付着防止ガス供給口２９磁石３１基板３２基板ホルダ３２陽極４７高周波電源３９プラズマ１００反応室１０１プラズマ生成室１０２処理室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K030 AA06 BA29 EA06 FA03 KA34 5F004 AA15 BA06 BB13 BD04 DA22 DA23 DA24 5F045 AA08 AB02 AC01 AC16 AC17 BB15 DP05 EB02 EF08 EH04 EH14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実質的に分離されたプラズマ生成室と処
理室と、プラズマ生成室で生成したプラズマを処理室に
導入するプラズマ導入ノズルと、前記処理室に導入され
たプラズマに反応ガスを供給する反応ガス供給ノズルと
を有し、前記反応ガス供給ノズルの開口部が前記プラズマ導入ノ
ズルから導入されたプラズマ中に存在する位置にあり、前記プラズマ生成室にプラズマ生成ガスを導入してプラ
ズマを生成し、このプラズマをプラズマ導入ノズルから
処理室内に導入するとともに反応ガス供給ノズルから反
応ガスを供給し、処理室内のプラズマ導入ノズルに対向
する位置に配置した基板の表面に反応生成物からなる膜
を形成するプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】前記反応ガス供給ノズルの開口部は、基
板と対向する方向に開口している請求項１のプラズマＣ
ＶＤ装置。
【請求項３】前記プラズマ生成ガスは、それ自体では
反応生成物を生じないガスであり、前記反応ガスは少な
くともＳｉを含有する請求項１または２のプラズマＣＶ
Ｄ装置。
【請求項４】前記処理室内には磁場発生手段を有し、
この磁場発生手段が発生する磁場により、ノズルから噴
出したプラズマの広がりを抑制する請求項１〜３のいず
れかのプラズマＣＶＤ装置。
【請求項５】ノズルと基板表面との距離を一定に維持
したまま、ノズルに対して基板を相対的に走査させなが
ら基板表面に膜を形成する請求項１〜５のいずれかのプ
ラズマＣＶＤ装置。
【請求項６】実質的に分離されたプラズマ生成室と処
理室と、プラズマ生成室で生成したプラズマを処理室に
導入するプラズマ導入ノズルを有し、前記反応室に導入されたプラズマに反応ガスを供給する
反応ガス供給ノズルと、前記プラズマ導入ノズルの外周
部にプラズマ導入ノズルに反応生成物の付着を防止する
ための付着防止ガスを導入する付着防止ガス供給口とを
有し、前記反応ガス供給ノズルの開口部が前記プラズマ導入ノ
ズルから導入されたプラズマ中に存在する位置にあり、前記プラズマ生成室にプラズマ生成ガスを導入してプラ
ズマを生成し、このプラズマをプラズマ導入ノズルから処理室内に導入
するとともに反応ガスを供給し、処理室内のプラズマ導入ノズルに対向する位置に配置し
た基板の表面に反応生成物からなる膜を形成するプラズ
マＣＶＤ膜の形成方法。