JP2003073806A - ＳｉＣ薄膜の形成方法 - Google Patents
ＳｉＣ薄膜の形成方法Info
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- JP2003073806A JP2003073806A JP2001272009A JP2001272009A JP2003073806A JP 2003073806 A JP2003073806 A JP 2003073806A JP 2001272009 A JP2001272009 A JP 2001272009A JP 2001272009 A JP2001272009 A JP 2001272009A JP 2003073806 A JP2003073806 A JP 2003073806A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温で、簡単かつ再現性良くＳｉＣ薄膜
を形成する方法の提供。 【解決手段】 材料ガスとしてヘキサメチルジシランを
気化せしめて得たガスを用い、該ガスを成膜チャンバー
内の基板上に吹き付け、一方、イオン源によりアルゴン
のイオンビームを発生させ、該イオンビームを該材料ガ
スの吹き付けと同時に基板上に３００ｅＶ以下で照射
し、３００℃以下でＳｉＣ薄膜を形成する。
を形成する方法の提供。 【解決手段】 材料ガスとしてヘキサメチルジシランを
気化せしめて得たガスを用い、該ガスを成膜チャンバー
内の基板上に吹き付け、一方、イオン源によりアルゴン
のイオンビームを発生させ、該イオンビームを該材料ガ
スの吹き付けと同時に基板上に３００ｅＶ以下で照射
し、３００℃以下でＳｉＣ薄膜を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に炭化ケイ
素薄膜（ＳｉＣ薄膜）を形成する方法に関し、この方法
は、基板上に薄膜を形成する産業分野、例えば、発光ダ
イオード（ＬＥＤ）、磁気ディスク、半導体レーザ等の
分野や、耐摩擦摩耗性の硬質薄膜が必要とされる産業分
野で利用できる。
素薄膜（ＳｉＣ薄膜）を形成する方法に関し、この方法
は、基板上に薄膜を形成する産業分野、例えば、発光ダ
イオード（ＬＥＤ）、磁気ディスク、半導体レーザ等の
分野や、耐摩擦摩耗性の硬質薄膜が必要とされる産業分
野で利用できる。
【０００２】
【従来の発明】従来のＳｉＣ薄膜形成方法を実施するた
めの成膜装置の概略の構成を図１に示す。この成膜装置
は、成膜チャンバー（以下、チャンバーと称す。）１に
真空排気システム及びガス導入系が設けられたものであ
る。チャンバー１内には、ＳｉＣ薄膜を形成するための
基板２が基板ホルダー３上に固定して取り付けられてお
り、この基板ホルダーの背面には基板を加熱するための
加熱ヒータ４が取り付けられている。基板ホルダー３
は、図中には示されていないが、チャンバー１内にブラ
ケット等で固定されている。基板としては、ＳｉやＳｉ
Ｃからなる基板が用いられている。チャンバー１には、
このチャンバーを排気するための高真空ポンプ５が仕切
バルブ６を介して取り付けられ、さらに、チャンバー１
と仕切バルブ６との間にコンダクタンスバルブ７が取り
付けられている。また、チャンバー１には、２系統のガ
ス導入系８及び９が、それぞれ、ガス導入チューブを介
して接続されている。すなわち、ガス導入系８として
は、仕切バルブ８−１、ガス流量調整器（マスフローコ
ントローラ）８−２、仕切バルブ８−３、ガス圧力調整
器（レギュレータ）８−４及びガスボンベ８−５が、ま
た、ガス導入系９としては、仕切バルブ９−１、ガス流
量調整器９−２、仕切バルブ９−３、ガス圧力調整器９
−４及びガスボンベ９−５が、この順序で、それぞれ、
ガス配管で接続されている。ガスボンベ８−５にはシラ
ンガス（ＳｉＨ４）が充填されており、ガスボンベ９−
５にはプロパンガス（Ｃ３Ｈ８）が充填されている。
めの成膜装置の概略の構成を図１に示す。この成膜装置
は、成膜チャンバー（以下、チャンバーと称す。）１に
真空排気システム及びガス導入系が設けられたものであ
る。チャンバー１内には、ＳｉＣ薄膜を形成するための
基板２が基板ホルダー３上に固定して取り付けられてお
り、この基板ホルダーの背面には基板を加熱するための
加熱ヒータ４が取り付けられている。基板ホルダー３
は、図中には示されていないが、チャンバー１内にブラ
ケット等で固定されている。基板としては、ＳｉやＳｉ
Ｃからなる基板が用いられている。チャンバー１には、
このチャンバーを排気するための高真空ポンプ５が仕切
バルブ６を介して取り付けられ、さらに、チャンバー１
と仕切バルブ６との間にコンダクタンスバルブ７が取り
付けられている。また、チャンバー１には、２系統のガ
ス導入系８及び９が、それぞれ、ガス導入チューブを介
して接続されている。すなわち、ガス導入系８として
は、仕切バルブ８−１、ガス流量調整器（マスフローコ
ントローラ）８−２、仕切バルブ８−３、ガス圧力調整
器（レギュレータ）８−４及びガスボンベ８−５が、ま
た、ガス導入系９としては、仕切バルブ９−１、ガス流
量調整器９−２、仕切バルブ９−３、ガス圧力調整器９
−４及びガスボンベ９−５が、この順序で、それぞれ、
ガス配管で接続されている。ガスボンベ８−５にはシラ
ンガス（ＳｉＨ４）が充填されており、ガスボンベ９−
５にはプロパンガス（Ｃ３Ｈ８）が充填されている。
【０００３】図１に示す装置を用いて、以下のようにし
て、熱ＣＶＤプロセスにより基板上にＳｉＣ膜を形成す
る。まず、仕切バルブ６とコンダクタンスバルブ７を開
にし、真空ポンプ２を駆動させてチャンバー１内の真空
排気を行う。チャンバー１内が１０−３Ｔｏｒｒ以下に
到達した時点で、それぞれのガス導入系８、９におい
て、仕切バルブ８−１及び８−３、並びに９−１及び９
−３を開にし、ガス流量調整器８−２、９−２を調整し
て、ガス圧力調整器８−４、９−４の２次圧力を約１気
圧（絶対圧力）に設定し、２つのガスボンベ８−５、９
−５から、それぞれ、シランガス、プロパンガスの所定
量をチャンバー１内に導入する。この２種類のガスを、
基板ホルダー３に固定した基板２の上に導入する。この
２種類のガスは基板ホルダー３上の基板表面に降り注
ぎ、堆積していく。コンダクタンスバルブ７の開放度を
調節し、成膜中の圧力を２０〜３０Ｔｏｒｒに設定す
る。このようにして、基板２の表面上にＳｉとＣとＨと
が積層する。次いで、加熱ヒータ４を用いて基板ホルダ
ー３を１２００℃〜１５００℃程度まで加熱し、基板２
を高温の状態にすると、膜中に含有しているＨが抜けて
いき、膜中に純度の高いＳｉＣが残る。処理された基板
を真空中で室温に近い温度まで暫く冷却した後、図中に
は示されていないが、ベントバルブを開放し、チャンバ
ー１内を大気圧に戻して、基板取り出し窓よりＳｉＣ膜
が形成された基板を取り出す。
て、熱ＣＶＤプロセスにより基板上にＳｉＣ膜を形成す
る。まず、仕切バルブ６とコンダクタンスバルブ７を開
にし、真空ポンプ２を駆動させてチャンバー１内の真空
排気を行う。チャンバー１内が１０−３Ｔｏｒｒ以下に
到達した時点で、それぞれのガス導入系８、９におい
て、仕切バルブ８−１及び８−３、並びに９−１及び９
−３を開にし、ガス流量調整器８−２、９−２を調整し
て、ガス圧力調整器８−４、９−４の２次圧力を約１気
圧（絶対圧力）に設定し、２つのガスボンベ８−５、９
−５から、それぞれ、シランガス、プロパンガスの所定
量をチャンバー１内に導入する。この２種類のガスを、
基板ホルダー３に固定した基板２の上に導入する。この
２種類のガスは基板ホルダー３上の基板表面に降り注
ぎ、堆積していく。コンダクタンスバルブ７の開放度を
調節し、成膜中の圧力を２０〜３０Ｔｏｒｒに設定す
る。このようにして、基板２の表面上にＳｉとＣとＨと
が積層する。次いで、加熱ヒータ４を用いて基板ホルダ
ー３を１２００℃〜１５００℃程度まで加熱し、基板２
を高温の状態にすると、膜中に含有しているＨが抜けて
いき、膜中に純度の高いＳｉＣが残る。処理された基板
を真空中で室温に近い温度まで暫く冷却した後、図中に
は示されていないが、ベントバルブを開放し、チャンバ
ー１内を大気圧に戻して、基板取り出し窓よりＳｉＣ膜
が形成された基板を取り出す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のシランガスとプ
ロパンガスとを用いた単純な熱ＣＶＤプロセスによる成
膜方法では、成膜温度を非常に高温（１０００℃以上）
にする必要があり、低温プロセスでの成膜には対応でき
ないという問題があった。本発明の課題は、従来技術の
もつ上記問題点を解決することにあり、低温プロセス
で、簡単にかつ再現性良くＳｉＣ薄膜を形成する方法を
提供することにある。
ロパンガスとを用いた単純な熱ＣＶＤプロセスによる成
膜方法では、成膜温度を非常に高温（１０００℃以上）
にする必要があり、低温プロセスでの成膜には対応でき
ないという問題があった。本発明の課題は、従来技術の
もつ上記問題点を解決することにあり、低温プロセス
で、簡単にかつ再現性良くＳｉＣ薄膜を形成する方法を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のＳｉＣ薄膜の形
成方法は、成膜チャンバーに真空排気系、ガス導入系、
質量分離機構を有しないイオンビーム照射装置が設けら
れたＳｉＣ薄膜形成装置を用いて、該チャンバー内に設
置された基板上にＳｉＣ薄膜を形成する方法であって、
有機ケイ素を気化せしめて得た材料ガスを該チャンバー
内へ供給し、該材料ガスを該基板上に吹き付け、一方、
該イオンビーム照射装置によりプラズマ生成用ガスのイ
オンビームを発生させ、このイオンビームを該材料ガス
の吹き付けと同時に該基板上に照射し、３００℃以下、
好ましくは室温〜３００℃、さらに好ましくは室温〜１
００℃でＳｉＣ薄膜を形成することからなる。３００℃
を超えると有機物等のような耐熱性に劣る材料を使用す
ることができない。本発明の方法によれば、室温のよう
な低温でも、所望のＳｉＣ薄膜を形成することができ
る。
成方法は、成膜チャンバーに真空排気系、ガス導入系、
質量分離機構を有しないイオンビーム照射装置が設けら
れたＳｉＣ薄膜形成装置を用いて、該チャンバー内に設
置された基板上にＳｉＣ薄膜を形成する方法であって、
有機ケイ素を気化せしめて得た材料ガスを該チャンバー
内へ供給し、該材料ガスを該基板上に吹き付け、一方、
該イオンビーム照射装置によりプラズマ生成用ガスのイ
オンビームを発生させ、このイオンビームを該材料ガス
の吹き付けと同時に該基板上に照射し、３００℃以下、
好ましくは室温〜３００℃、さらに好ましくは室温〜１
００℃でＳｉＣ薄膜を形成することからなる。３００℃
を超えると有機物等のような耐熱性に劣る材料を使用す
ることができない。本発明の方法によれば、室温のよう
な低温でも、所望のＳｉＣ薄膜を形成することができ
る。
【０００６】使用する有機ケイ素としては、ヘキサメチ
ルジシラン[(ＣＨ３)６(Ｓｉ)２]が好ましい。プラズマ
生成用ガスとして用いるガスは、例えば、不活性ガスと
してのＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅや水素ガス等があ
り、得られたプラズマのイオンビームを、低エネルギ
ー、例えば、３００ｅＶ以下、好ましくは１００ｅＶ以
下で基板上に照射すると、低温でも（例えば、３０℃以
下でも）ＳｉＣ薄膜を形成することができる。このよう
に、材料ガスをイオン衝突により励起して基板に照射す
ることでＳｉＣ薄膜を形成することができる。エネルギ
ーが３００ｅＶを超えると基板が損傷を受けるという問
題があり、また、下限には特に制限はなく、基板上に照
射したときにＳｉＣ薄膜を形成することができるエネル
ギーであれば十分である。
ルジシラン[(ＣＨ３)６(Ｓｉ)２]が好ましい。プラズマ
生成用ガスとして用いるガスは、例えば、不活性ガスと
してのＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅや水素ガス等があ
り、得られたプラズマのイオンビームを、低エネルギ
ー、例えば、３００ｅＶ以下、好ましくは１００ｅＶ以
下で基板上に照射すると、低温でも（例えば、３０℃以
下でも）ＳｉＣ薄膜を形成することができる。このよう
に、材料ガスをイオン衝突により励起して基板に照射す
ることでＳｉＣ薄膜を形成することができる。エネルギ
ーが３００ｅＶを超えると基板が損傷を受けるという問
題があり、また、下限には特に制限はなく、基板上に照
射したときにＳｉＣ薄膜を形成することができるエネル
ギーであれば十分である。
【０００７】
【発明の実施の形態】図２に、本発明のＳｉＣ薄膜の形
成方法を実施するための成膜装置の一構成例を模式的に
示す。本成膜装置は、ステンレススチール等の金属製の
成膜チャンバー（以下、チャンバーと称す。）に、真空
排気系、ガス導入系、並びにマイクロ波発生装置及びイ
オン源を有するイオンビーム照射装置を設けて構成され
ている。なお、イオン源としては、無電極イオン源であ
るマイクロ波イオン源であれば良い。
成方法を実施するための成膜装置の一構成例を模式的に
示す。本成膜装置は、ステンレススチール等の金属製の
成膜チャンバー（以下、チャンバーと称す。）に、真空
排気系、ガス導入系、並びにマイクロ波発生装置及びイ
オン源を有するイオンビーム照射装置を設けて構成され
ている。なお、イオン源としては、無電極イオン源であ
るマイクロ波イオン源であれば良い。
【０００８】チャンバー１１内には、基板ステージ１２
が設けられ、この基板ステージ上に基板１３が取り付け
られる。基板としては、Ｓｉ（１００）からなる基板が
用いられる。基板ステージ１２には、碍子１４を介し
て、基板サポート１５が取り付けられている。基板ステ
ージ１２にはまた、チャンバー１１の壁面を貫通して取
り付けられた電流導入端子１６を介して、バイアス電源
１７がケーブルで接続され、この電流導入端子はバイア
ス電源のマイナス出力端子にケーブルで接続されてい
る。バイアス電源１７のプラス端子側はアースに接地さ
れている。このように、バイアス電源１７からの直流電
圧が基板ステージ１２に印加できるように構成し、以下
述べるマイクロ波発生装置により出力されたマイクロ波
で生じたプラズマに作用し、プラズマ中のイオンを基板
上に照射できるようになっている。また、チャンバー１
１には、電離真空計等の真空計１８が取り付けられ、チ
ャンバー内の真空度を測定し、モニターできるようにな
っており、また、ベントバルブ１９が取り付けられ、チ
ャンバー内を排気できるようになっている。
が設けられ、この基板ステージ上に基板１３が取り付け
られる。基板としては、Ｓｉ（１００）からなる基板が
用いられる。基板ステージ１２には、碍子１４を介し
て、基板サポート１５が取り付けられている。基板ステ
ージ１２にはまた、チャンバー１１の壁面を貫通して取
り付けられた電流導入端子１６を介して、バイアス電源
１７がケーブルで接続され、この電流導入端子はバイア
ス電源のマイナス出力端子にケーブルで接続されてい
る。バイアス電源１７のプラス端子側はアースに接地さ
れている。このように、バイアス電源１７からの直流電
圧が基板ステージ１２に印加できるように構成し、以下
述べるマイクロ波発生装置により出力されたマイクロ波
で生じたプラズマに作用し、プラズマ中のイオンを基板
上に照射できるようになっている。また、チャンバー１
１には、電離真空計等の真空計１８が取り付けられ、チ
ャンバー内の真空度を測定し、モニターできるようにな
っており、また、ベントバルブ１９が取り付けられ、チ
ャンバー内を排気できるようになっている。
【０００９】チャンバー１１に接続された高真空排気シ
ステム２０は、仕切バルブ２０−１、高真空排気ポンプ
（例えば、拡散ポンプ）２０−２、仕切バルブ２０−
３、油回転ポンプ（以下、ロータリポンプと称す。）２
０−４からなり、これらがこの順次で金属製真空配管で
接続されている。仕切バルブ２０−３とロータリポンプ
２０−４との間にはピラニ真空計のような真空計２０−
５が取り付けられ、チャンバー１１内の圧力を測定し、
モニターできるようになっている。
ステム２０は、仕切バルブ２０−１、高真空排気ポンプ
（例えば、拡散ポンプ）２０−２、仕切バルブ２０−
３、油回転ポンプ（以下、ロータリポンプと称す。）２
０−４からなり、これらがこの順次で金属製真空配管で
接続されている。仕切バルブ２０−３とロータリポンプ
２０−４との間にはピラニ真空計のような真空計２０−
５が取り付けられ、チャンバー１１内の圧力を測定し、
モニターできるようになっている。
【００１０】チャンバー１１の壁面を貫通して取り付け
られた材料ガス導入系２１は、チャンバー１１内に設け
られた材料ガス導入パイプ部分２１−１の先端開口部が
基板１３の表面上に向けられ、基板に材料ガスが十分に
供給されるように構成されている。チャンバー内に設け
られている材料ガス導入パイプ部分には、ヒータ線のよ
うな加熱手段２１−２が巻回されており、材料ガス温度
を適宜に調整できるようになっている。材料ガス導入系
２１のチャンバー１１の外側には、仕切バルブ２１−
３、マスフローコントローラ（ガス流量調整器）２１−
４、仕切バルブ２１−５、ヘキサメチルジシラン（沸
点：１１３℃）のような材料２１−６が充填されたボト
ル２１−７がこの順序で配設され、それぞれがガス配管
により接続されている。材料の充填されたボトル２１−
７は、恒温槽２１−８内に置かれて加熱できるようにな
っている。チャンバー１１の外壁面から仕切バルブ２１
−５とボトル２１−７との接続部分までは、ガス配管を
含めてベークオーブンのような加熱手段２１−９で覆っ
て所定の温度を保持できるように構成されている。ボト
ル２１−７にはフローメータ２１−１０が設けられ、こ
のフローメータは後述するイオン源のプラズマ生成用ガ
ス導入系に接続されている。
られた材料ガス導入系２１は、チャンバー１１内に設け
られた材料ガス導入パイプ部分２１−１の先端開口部が
基板１３の表面上に向けられ、基板に材料ガスが十分に
供給されるように構成されている。チャンバー内に設け
られている材料ガス導入パイプ部分には、ヒータ線のよ
うな加熱手段２１−２が巻回されており、材料ガス温度
を適宜に調整できるようになっている。材料ガス導入系
２１のチャンバー１１の外側には、仕切バルブ２１−
３、マスフローコントローラ（ガス流量調整器）２１−
４、仕切バルブ２１−５、ヘキサメチルジシラン（沸
点：１１３℃）のような材料２１−６が充填されたボト
ル２１−７がこの順序で配設され、それぞれがガス配管
により接続されている。材料の充填されたボトル２１−
７は、恒温槽２１−８内に置かれて加熱できるようにな
っている。チャンバー１１の外壁面から仕切バルブ２１
−５とボトル２１−７との接続部分までは、ガス配管を
含めてベークオーブンのような加熱手段２１−９で覆っ
て所定の温度を保持できるように構成されている。ボト
ル２１−７にはフローメータ２１−１０が設けられ、こ
のフローメータは後述するイオン源のプラズマ生成用ガ
ス導入系に接続されている。
【００１１】プラズマ生成用ガスを励起するためのマイ
クロ波発生装置２２は、マイクロ波を導入するためのア
ンテナ管２２−１、直流電圧をカットするためのＤＣカ
ットユニット（以下、ＤＣカットと呼称。）２２−２、
スリースタブチューナ（以下、単にチューナと呼称。）
２２−３、入射／反射検出器（以下、ＰｒＰｆユニット
と呼称。）２２−４、アイソレータ２２−５、マイクロ
波発振器２２−６からなり、これらがこの順序で直接に
又は導波管を介して、直線的又は屈曲して接続されてい
る。これらの２２−１〜２２−６の要素は電気的な接触
を持って組み立てられ、マイクロ波電源に接続されてい
る。チューナ２２−３は、マイクロ波をチャンバー１１
内に導入する際に、プラズマが発生する前と発生した直
後とではマイクロ波に対する負荷が違い、それに伴って
マイクロ波の反射の度合いが違ってくることから、負荷
の違いによる反射の度合いを変えるために用いるもので
あり、電界（Ｅ）、磁界（Ｂ）を変化させ、反射を軽減
する機能を有する。スリースタブチューナの場合には、
例えば、３本の金属棒２２−３ａを導波管内に差し込む
ことによって反射の度合いを調節する。入射／反射検出
器２２−４は、上記のようにマイクロ波が反射される際
の電力と負荷に入力される際の電力とを検出し、モニタ
ーして、マイクロ波電力を所定の値に調整するためのも
のである。また、アイソレータ２２−５は、マイクロ波
発振器２２−６より出力されたマイクロ波のうち反射さ
れたマイクロ波が発振器に戻ってくると、これが発振器
中のマグネトロン（管球）に照射されてマグネトロンの
寿命を縮めてしまうので、そのために、反射されたマイ
クロ波のパワーを吸収するためのものである。また、チ
ューナ２２−３の下流側には、例えば、キャビティ部が
接続されていてもよく、このキャビティ部の下面には複
数個のスリットが設けられ、マイクロ波はこれらのスリ
ットから漏れ出し、チャンバー１１内に導入され得る。
クロ波発生装置２２は、マイクロ波を導入するためのア
ンテナ管２２−１、直流電圧をカットするためのＤＣカ
ットユニット（以下、ＤＣカットと呼称。）２２−２、
スリースタブチューナ（以下、単にチューナと呼称。）
２２−３、入射／反射検出器（以下、ＰｒＰｆユニット
と呼称。）２２−４、アイソレータ２２−５、マイクロ
波発振器２２−６からなり、これらがこの順序で直接に
又は導波管を介して、直線的又は屈曲して接続されてい
る。これらの２２−１〜２２−６の要素は電気的な接触
を持って組み立てられ、マイクロ波電源に接続されてい
る。チューナ２２−３は、マイクロ波をチャンバー１１
内に導入する際に、プラズマが発生する前と発生した直
後とではマイクロ波に対する負荷が違い、それに伴って
マイクロ波の反射の度合いが違ってくることから、負荷
の違いによる反射の度合いを変えるために用いるもので
あり、電界（Ｅ）、磁界（Ｂ）を変化させ、反射を軽減
する機能を有する。スリースタブチューナの場合には、
例えば、３本の金属棒２２−３ａを導波管内に差し込む
ことによって反射の度合いを調節する。入射／反射検出
器２２−４は、上記のようにマイクロ波が反射される際
の電力と負荷に入力される際の電力とを検出し、モニタ
ーして、マイクロ波電力を所定の値に調整するためのも
のである。また、アイソレータ２２−５は、マイクロ波
発振器２２−６より出力されたマイクロ波のうち反射さ
れたマイクロ波が発振器に戻ってくると、これが発振器
中のマグネトロン（管球）に照射されてマグネトロンの
寿命を縮めてしまうので、そのために、反射されたマイ
クロ波のパワーを吸収するためのものである。また、チ
ューナ２２−３の下流側には、例えば、キャビティ部が
接続されていてもよく、このキャビティ部の下面には複
数個のスリットが設けられ、マイクロ波はこれらのスリ
ットから漏れ出し、チャンバー１１内に導入され得る。
【００１２】チャンバー１１に設けられたイオン源２３
には、マイクロ波発生装置２２及びプラズマ生成用ガス
導入系２４が接続されている。マイクロ波発生装置２２
からのマイクロ波及びプラズマ用ガス導入系２４からの
ガスがイオン源２３内に導入されるとプラズマが発生
し、チャンバー１１内にプラズマが導入できるように構
成されている。ガス導入系２４は、仕切バルブ２４−
１、マスフローコントローラ（ガス流量調整器）２４−
２、仕切バルブ２４−３、レギュレータ（ガス圧力調整
器）２４−４、アルゴンガスが充填されたガスボンベ２
４−５からなり、この順序でチャンバー１１に金属製ガ
ス配管で接続されている。
には、マイクロ波発生装置２２及びプラズマ生成用ガス
導入系２４が接続されている。マイクロ波発生装置２２
からのマイクロ波及びプラズマ用ガス導入系２４からの
ガスがイオン源２３内に導入されるとプラズマが発生
し、チャンバー１１内にプラズマが導入できるように構
成されている。ガス導入系２４は、仕切バルブ２４−
１、マスフローコントローラ（ガス流量調整器）２４−
２、仕切バルブ２４−３、レギュレータ（ガス圧力調整
器）２４−４、アルゴンガスが充填されたガスボンベ２
４−５からなり、この順序でチャンバー１１に金属製ガ
ス配管で接続されている。
【００１３】また、上記成膜装置では、原料ガスを解離
（励起）するためにプラズマ（イオン）を照射する手段
を用いたが、電子ビーム発生装置で電子を照射して励起
する手段を用いても良い。なお、上記薄膜形成装置を用
いる場合、照射するイオンとしては、例えば、希ガスで
あるＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅや水素イオンを用い
ることでき、また、材料物質としては、例えば、ヘキサ
メチルジシラン、テトラエチルシラン[Ｓｉ(Ｃ２Ｈ５)
４]等の、少なくとも炭素、ケイ素、水素を含み、液体
である有機ケイ素を用いることができる。
（励起）するためにプラズマ（イオン）を照射する手段
を用いたが、電子ビーム発生装置で電子を照射して励起
する手段を用いても良い。なお、上記薄膜形成装置を用
いる場合、照射するイオンとしては、例えば、希ガスで
あるＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅや水素イオンを用い
ることでき、また、材料物質としては、例えば、ヘキサ
メチルジシラン、テトラエチルシラン[Ｓｉ(Ｃ２Ｈ５)
４]等の、少なくとも炭素、ケイ素、水素を含み、液体
である有機ケイ素を用いることができる。
【００１４】
【実施例】図２に示す成膜装置を用いて、低温プロセス
により、基板上にＳｉＣ薄膜を以下のようにして形成し
た。
により、基板上にＳｉＣ薄膜を以下のようにして形成し
た。
【００１５】まず、高真空排気システム２０を稼働させ
てチャンバー１１内及びイオン源２３内を１０−５Ｔｏ
ｒｒ以下に到達せしめ、その時点で材料ガス導入系２１
を稼働させた。アルゴンガスボンベ２４−５の元バルブ
を開放し、ガス圧力調整器２４−４の２次側圧力を１気
圧（絶対圧力）に設定し、フローメータ２１−１０のガ
ス流量調整つまみを調整し、アルゴンガス流量を約１０
０ｓｃｃｍに設定してアルゴンガスを流した。この状態
でアルゴンガスをボトル２１−７内のヘキサメチルジシ
ラン（約２００ｍｌ）２１−６の液体中に導入し、バブ
リングさせて、ヘキサメチルジシランガスを材料ガス導
入系２１のガス導入パイプ２１−１を介してチャンバー
１１内に輸送した。すなわち、恒温槽２１−８に電力を
投入し、ヘキサメチルジシラン収容のボトル２１−７を
室温より少し高めになるように加熱し、材料ガスが発生
したら仕切バルブ２１−３及び仕切バルブ２１−５を開
にし、ガス流量調整器２１−４を調整し、ガス導入パイ
プ２１−１内を通過させて基板１３の表面に気化された
ガスを吹き付けた。この時、ヒータ線２１−２とベーク
オーブン２１−９とを所定の温度に設定し、気化したヘ
キサメチルジシランガスがチャンバー１１内のガス導入
パイプ２１−１を含めて配管内部で冷却されて凝結しな
いようにした。この状態でガス導入パイプ２１−１の先
端開口部からヘキサメチルジシランガスを基板１３の表
面に吹き付けた。
てチャンバー１１内及びイオン源２３内を１０−５Ｔｏ
ｒｒ以下に到達せしめ、その時点で材料ガス導入系２１
を稼働させた。アルゴンガスボンベ２４−５の元バルブ
を開放し、ガス圧力調整器２４−４の２次側圧力を１気
圧（絶対圧力）に設定し、フローメータ２１−１０のガ
ス流量調整つまみを調整し、アルゴンガス流量を約１０
０ｓｃｃｍに設定してアルゴンガスを流した。この状態
でアルゴンガスをボトル２１−７内のヘキサメチルジシ
ラン（約２００ｍｌ）２１−６の液体中に導入し、バブ
リングさせて、ヘキサメチルジシランガスを材料ガス導
入系２１のガス導入パイプ２１−１を介してチャンバー
１１内に輸送した。すなわち、恒温槽２１−８に電力を
投入し、ヘキサメチルジシラン収容のボトル２１−７を
室温より少し高めになるように加熱し、材料ガスが発生
したら仕切バルブ２１−３及び仕切バルブ２１−５を開
にし、ガス流量調整器２１−４を調整し、ガス導入パイ
プ２１−１内を通過させて基板１３の表面に気化された
ガスを吹き付けた。この時、ヒータ線２１−２とベーク
オーブン２１−９とを所定の温度に設定し、気化したヘ
キサメチルジシランガスがチャンバー１１内のガス導入
パイプ２１−１を含めて配管内部で冷却されて凝結しな
いようにした。この状態でガス導入パイプ２１−１の先
端開口部からヘキサメチルジシランガスを基板１３の表
面に吹き付けた。
【００１６】次に、アルゴンガスボンベ２４−５のバル
ブを開けて圧力調整器２４−４の２次圧力を約１気圧
（絶対圧力）に設定し、さらに、仕切バルブ２４−１及
び２４−３を開け、マスフローコントローラ２４−２の
ガス流量を３〜５ｓｃｃｍに設定し、イオン源２３内に
所定量のアルゴンガスを供給した。イオン源２３内にア
ルゴンガスが投入された状態で、マイクロ波電源を入
れ、マイクロ波発振器２２−６よりマイクロ波を約１５
０Ｗ出力し（周波数：２．４５ＧＨｚ）、チューナ２２
−３で入射／反射検出器２２−４を観察しながらマイク
ロ波のパワーを調整した。次いで、ＤＣカット２２−
２、アンテナ管２２−１を介してイオン源２３内にマイ
クロ波を導入し、前記したように導入されたアルゴンガ
スを電離し、アルゴンプラズマを発生させた。シリコン
基板１３とイオン源２３の出口との間は約５０ｍｍ
（ｄ）離れている。
ブを開けて圧力調整器２４−４の２次圧力を約１気圧
（絶対圧力）に設定し、さらに、仕切バルブ２４−１及
び２４−３を開け、マスフローコントローラ２４−２の
ガス流量を３〜５ｓｃｃｍに設定し、イオン源２３内に
所定量のアルゴンガスを供給した。イオン源２３内にア
ルゴンガスが投入された状態で、マイクロ波電源を入
れ、マイクロ波発振器２２−６よりマイクロ波を約１５
０Ｗ出力し（周波数：２．４５ＧＨｚ）、チューナ２２
−３で入射／反射検出器２２−４を観察しながらマイク
ロ波のパワーを調整した。次いで、ＤＣカット２２−
２、アンテナ管２２−１を介してイオン源２３内にマイ
クロ波を導入し、前記したように導入されたアルゴンガ
スを電離し、アルゴンプラズマを発生させた。シリコン
基板１３とイオン源２３の出口との間は約５０ｍｍ
（ｄ）離れている。
【００１７】この状態で、バイアス電源１７より直流電
圧を基板ステージ１２に−５０Ｖ出力し、基板１３に印
加して、イオン源２３からのアルゴンイオンを基板１３
上に照射した。この時、ガス導入パイプ２１−１から基
板１３上に吹き付けられたヘキサメチルジシランガスと
アルゴンイオンとが混合して基板に付着した。基板１３
に所定のエネルギーを持ったアルゴンイオンを投入する
と、ヘキサメチルジシランガスが解離、電離して、様々
な分子状イオンとなった。例えば、トリメチルシリルカ
チオン（ＣＨ３)３Ｓｉ＋のような分子状イオンが生じ
た。この中で色々な分子となったものが基板１３に印加
した電圧（約５０Ｖ）に相当するエネルギーをもって基
板１３上に照射された。この状態で、イオン源２３から
のプラズマの輻射により低温（３０℃）で、ＳｉＣ薄膜
が基板１３上に形成された。
圧を基板ステージ１２に−５０Ｖ出力し、基板１３に印
加して、イオン源２３からのアルゴンイオンを基板１３
上に照射した。この時、ガス導入パイプ２１−１から基
板１３上に吹き付けられたヘキサメチルジシランガスと
アルゴンイオンとが混合して基板に付着した。基板１３
に所定のエネルギーを持ったアルゴンイオンを投入する
と、ヘキサメチルジシランガスが解離、電離して、様々
な分子状イオンとなった。例えば、トリメチルシリルカ
チオン（ＣＨ３)３Ｓｉ＋のような分子状イオンが生じ
た。この中で色々な分子となったものが基板１３に印加
した電圧（約５０Ｖ）に相当するエネルギーをもって基
板１３上に照射された。この状態で、イオン源２３から
のプラズマの輻射により低温（３０℃）で、ＳｉＣ薄膜
が基板１３上に形成された。
【００１８】上記したようにして得られたＳｉＣ薄膜の
赤外透過スペクトルを図３示す。この図から明らかなよ
うに、波数７９５ｃｍ−１に凹のスペクトルが現れてお
り、ＳｉＣが成長していることが確認された。また、図
４に上記ＳｉＣ薄膜のＡＦＭ像を示す。この図から明ら
かなように、得られた薄膜は、ピンホールが無く、平坦
性に優れている膜（粗さＲＭＳ：０．２ｎｍ以下）であ
ることが判る。
赤外透過スペクトルを図３示す。この図から明らかなよ
うに、波数７９５ｃｍ−１に凹のスペクトルが現れてお
り、ＳｉＣが成長していることが確認された。また、図
４に上記ＳｉＣ薄膜のＡＦＭ像を示す。この図から明ら
かなように、得られた薄膜は、ピンホールが無く、平坦
性に優れている膜（粗さＲＭＳ：０．２ｎｍ以下）であ
ることが判る。
【００１９】上記実施例では、有機ケイ素であるヘキサ
メチルジシランを解離（励起）するための方法としてイ
オン源を利用して得たアルゴンイオンを照射したが、電
子ビーム発生装置を用いて電子を照射し、励起しても同
じ効果が得られた。また、照射するイオンとして上記実
施例ではアルゴンイオンを用いたが他の希ガスＨｅ、Ｎ
ｅ、Ｋｒ、Ｘｅや水素イオンを用いても同様な結果が得
られる。材料ガス物質として上記実施例ではヘキサメチ
ルジシランを用いたが他の液体有機ケイ素、例えば、テ
トラエチルシラン等を用いても同様なＳｉＣ薄膜が得ら
れる。
メチルジシランを解離（励起）するための方法としてイ
オン源を利用して得たアルゴンイオンを照射したが、電
子ビーム発生装置を用いて電子を照射し、励起しても同
じ効果が得られた。また、照射するイオンとして上記実
施例ではアルゴンイオンを用いたが他の希ガスＨｅ、Ｎ
ｅ、Ｋｒ、Ｘｅや水素イオンを用いても同様な結果が得
られる。材料ガス物質として上記実施例ではヘキサメチ
ルジシランを用いたが他の液体有機ケイ素、例えば、テ
トラエチルシラン等を用いても同様なＳｉＣ薄膜が得ら
れる。
【００２０】
【本発明の効果】本発明によれば、へキサメチルジシラ
ンのような液体有機ケイ素のガスをＳｉ等からなる基板
に吹き付け、一方、イオン源を用いて希ガス等のプラズ
マイオンを発生させて、所定のエネルギーを持ったイオ
ンを有機ケイ素ガスと同時に基板表面に対して照射する
と、室温のような低い成膜温度でＳｉＣ薄膜を形成する
ことができる。
ンのような液体有機ケイ素のガスをＳｉ等からなる基板
に吹き付け、一方、イオン源を用いて希ガス等のプラズ
マイオンを発生させて、所定のエネルギーを持ったイオ
ンを有機ケイ素ガスと同時に基板表面に対して照射する
と、室温のような低い成膜温度でＳｉＣ薄膜を形成する
ことができる。
【図１】 従来の熱ＣＶＤ法を実施するために用いるＳ
ｉＣ成膜装置の概略の構成図。
ｉＣ成膜装置の概略の構成図。
【図２】 本発明によりＳｉＣ薄膜を形成するために用
いる成膜装置の概略の構成図。
いる成膜装置の概略の構成図。
【図３】 本発明の方法に従って得たＳｉＣ薄膜に対す
る赤外透過スペクトルを示す図。
る赤外透過スペクトルを示す図。
【図４】 実施例の方法の従って得たＳｉＣ薄膜に対す
るＡＦＭ像を示す顕微鏡写真。
るＡＦＭ像を示す顕微鏡写真。
１ 成膜チャンバー ２ 基板
３ 基板ホルダー ５ 真空ポンプ
８、９ ガス導入系 １１ 成膜チャン
バー １２ 基板ステージ １３ 基板 １７ バイアス電源 ２０ 真空排気
系 ２１ 材料ガス導入系 ２２ マイクロ
波発生装置 ２３ イオン源 ２４ プラズマ
生成用ガス導入系
バー １２ 基板ステージ １３ 基板 １７ バイアス電源 ２０ 真空排気
系 ２１ 材料ガス導入系 ２２ マイクロ
波発生装置 ２３ イオン源 ２４ プラズマ
生成用ガス導入系
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 松谷 貴臣
大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 独立行
政法人産業技術総合研究所関西センター内
(72)発明者 阿川 義昭
神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 株式会社
アルバック内
Ｆターム(参考） 4G075 AA24 AA61 AA62 AA63 BC01
BD14 CA05 CA26 CA47 CA57
CA62
4K029 BA56 BC02 BD01 BD04 CA04
CA13 DD05 EA05 EA09
4K030 AA06 AA09 BA37 CA04 FA12
JA10
Claims (4)
- 【請求項１】 成膜チャンバーに真空排気系、ガス導入
系、質量分離機構を有しないイオンビーム照射装置が設
けられたＳｉＣ薄膜形成装置を用いて、該チャンバー内
に設置された基板上にＳｉＣ薄膜を形成する方法であっ
て、有機ケイ素を気化せしめて得た材料ガスを該チャン
バー内へ供給し、該材料ガスを該基板上に吹き付け、一
方、該イオンビーム照射装置によりプラズマ生成用ガス
のイオンビームを発生させ、このイオンビームを該材料
ガスの吹き付けと同時に該基板上に照射し、３００℃以
下でＳｉＣ薄膜を形成することを特徴とするＳｉＣ薄膜
の形成方法。 - 【請求項２】 前記有機ケイ素がヘキサメチルジシラン
[(ＣＨ３)６(Ｓｉ) ２]又はテトラエチルシラン[Ｓｉ(Ｃ
２Ｈ５)４]であることを特徴とする請求項１記載のＳｉ
Ｃ薄膜の形成方法。 - 【請求項３】 前記照射するイオンがＡｒ、Ｈｅ、Ｎ
ｅ、Ｋｒ、Ｘｅ又は水素ガスから得られたイオンである
ことを特徴とする請求項１又は２記載のＳｉＣ薄膜の形
成方法。 - 【請求項４】 前記イオンビームを、３００ｅＶ以下で
基板上に照射せしめることを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載のＳｉＣ薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001272009A JP2003073806A (ja) | 2001-09-07 | 2001-09-07 | ＳｉＣ薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001272009A JP2003073806A (ja) | 2001-09-07 | 2001-09-07 | ＳｉＣ薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003073806A true JP2003073806A (ja) | 2003-03-12 |
Family
ID=19097439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001272009A Pending JP2003073806A (ja) | 2001-09-07 | 2001-09-07 | ＳｉＣ薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003073806A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010533633A (ja) * | 2007-07-13 | 2010-10-28 | ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション | 大領域ＳｉＣ基板の製造方法 |
| JP2018019082A (ja) * | 2016-07-25 | 2018-02-01 | 東京エレクトロン株式会社 | 単層膜が媒介する高精度の膜堆積 |
| CN112647057A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-04-13 | 中国科学院金属研究所 | 一种采用化学气相沉积工艺制备碳化硅管的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0282616A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-23 | Sanyo Electric Co Ltd | ａ−ｓｉｃ：Ｈ薄膜の形成方法 |
| JPH0657435A (ja) * | 1992-08-12 | 1994-03-01 | Shinko Seiki Co Ltd | プラズマｃｖｄ装置 |
| JPH1081971A (ja) * | 1996-07-10 | 1998-03-31 | Suzuki Motor Corp | 高分子基材へのプラズマＣＶＤによるＳｉＣ薄膜形成方法及び装置 |
-
2001
- 2001-09-07 JP JP2001272009A patent/JP2003073806A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0282616A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-23 | Sanyo Electric Co Ltd | ａ−ｓｉｃ：Ｈ薄膜の形成方法 |
| JPH0657435A (ja) * | 1992-08-12 | 1994-03-01 | Shinko Seiki Co Ltd | プラズマｃｖｄ装置 |
| JPH1081971A (ja) * | 1996-07-10 | 1998-03-31 | Suzuki Motor Corp | 高分子基材へのプラズマＣＶＤによるＳｉＣ薄膜形成方法及び装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010533633A (ja) * | 2007-07-13 | 2010-10-28 | ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション | 大領域ＳｉＣ基板の製造方法 |
| JP2018019082A (ja) * | 2016-07-25 | 2018-02-01 | 東京エレクトロン株式会社 | 単層膜が媒介する高精度の膜堆積 |
| US10340137B2 (en) | 2016-07-25 | 2019-07-02 | Tokyo Electron Limited | Monolayer film mediated precision film deposition |
| CN112647057A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-04-13 | 中国科学院金属研究所 | 一种采用化学气相沉积工艺制备碳化硅管的方法 |
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