JP2737720B2 - 薄膜形成方法及び装置 - Google Patents
薄膜形成方法及び装置Info
- Publication number
- JP2737720B2 JP2737720B2 JP7264177A JP26417795A JP2737720B2 JP 2737720 B2 JP2737720 B2 JP 2737720B2 JP 7264177 A JP7264177 A JP 7264177A JP 26417795 A JP26417795 A JP 26417795A JP 2737720 B2 JP2737720 B2 JP 2737720B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- reaction chamber
- forming
- wall
- plasma
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/24—Deposition of silicon only
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02115—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material being carbon, e.g. alpha-C, diamond or hydrogen doped carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/312—Organic layers, e.g. photoresist
- H01L21/3127—Layers comprising fluoro (hydro)carbon compounds, e.g. polytetrafluoroethylene
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/905—Cleaning of reaction chamber
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/931—Silicon carbide semiconductor
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ化学気相
成長法（プラズマＣＶＤ法）による薄膜形成方法及び装
置に関し、特に、非晶質（アモルファス）炭素薄膜の形
成に適するともに反応室内壁への付着物の堆積が防止さ
れた薄膜形成方法及び装置に関する。
成長法（プラズマＣＶＤ法）による薄膜形成方法及び装
置に関し、特に、非晶質（アモルファス）炭素薄膜の形
成に適するともに反応室内壁への付着物の堆積が防止さ
れた薄膜形成方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造において非晶質炭素薄
膜は低誘電率絶縁材料などとして使用されており、例え
ばプラズマ化学気相成長法によって成膜されている。図
６は非晶質炭素膜の成膜に使用される従来の平行平板型
のプラズマ化学気相成長装置の構成を示す断面図であ
る。この化学気相成長装置では、支持台１１と支持台１
１上に配置された筒状の側壁１２と支持台１１に対向し
筒状の側壁１２の他端側を閉鎖する上蓋１３とによっ
て、反応室（反応容器）が構成されている。側壁１２に
は真空ポンプ１７に連通する排気管１８が取り付けられ
ている。反応室内にガスを導入するためのガス導入管２
１が側壁１２を貫通しており、ガス導入管２１の一端は
反応室内に開口し、他端は制御バルブ２０を介してガス
供給源であるガスボンベ１９に接続している。反応室の
内部には、下部電極１４と上部電極１５とが相互に平行
になって対向するように配置され、非晶質炭素膜の成膜
の対象となる基板２２は、下部電極１４上に載置され
る。上部電極１５は接地され、下部電極１４には、高圧
電源１６によって所定の電圧が印加される。
膜は低誘電率絶縁材料などとして使用されており、例え
ばプラズマ化学気相成長法によって成膜されている。図
６は非晶質炭素膜の成膜に使用される従来の平行平板型
のプラズマ化学気相成長装置の構成を示す断面図であ
る。この化学気相成長装置では、支持台１１と支持台１
１上に配置された筒状の側壁１２と支持台１１に対向し
筒状の側壁１２の他端側を閉鎖する上蓋１３とによっ
て、反応室（反応容器）が構成されている。側壁１２に
は真空ポンプ１７に連通する排気管１８が取り付けられ
ている。反応室内にガスを導入するためのガス導入管２
１が側壁１２を貫通しており、ガス導入管２１の一端は
反応室内に開口し、他端は制御バルブ２０を介してガス
供給源であるガスボンベ１９に接続している。反応室の
内部には、下部電極１４と上部電極１５とが相互に平行
になって対向するように配置され、非晶質炭素膜の成膜
の対象となる基板２２は、下部電極１４上に載置され
る。上部電極１５は接地され、下部電極１４には、高圧
電源１６によって所定の電圧が印加される。
【０００３】このプラズマ化学気相成長装置を用いて非
晶質炭素薄膜を成膜する場合には、真空ポンプ１７によ
って反応室内を所定の圧力にまで減圧し、同時に、ガス
導入管２１を介してガスボンベ１９から原料ガスを反応
室内に供給し、高圧電源１６によって上部電極１５と下
部電極１４との間に高周波電力を印加して高周波プラズ
マ放電を発生させる。原料ガスとしては、例えば、炭化
水素あるいはフッ化炭素を主成分とするものが使用され
る。このとき、側壁１２の温度は室温程度に保たれてお
り、反応室の内壁には付着物が堆積する。この付着物
は、半導体用薄膜の製造において不純物ガスの発生源と
なり、また成膜中に半導体基板中にこの付着物がはがれ
落ちると、基板上に形成されるパターンに欠陥が生じ、
歩留まりの低下を生じる。また、反応室の内壁に付着物
がない場合と付着物が付着した場合とではプラズマの状
態が変化して成膜のための活性種が変化するため、成膜
された膜の膜質が変化する。
晶質炭素薄膜を成膜する場合には、真空ポンプ１７によ
って反応室内を所定の圧力にまで減圧し、同時に、ガス
導入管２１を介してガスボンベ１９から原料ガスを反応
室内に供給し、高圧電源１６によって上部電極１５と下
部電極１４との間に高周波電力を印加して高周波プラズ
マ放電を発生させる。原料ガスとしては、例えば、炭化
水素あるいはフッ化炭素を主成分とするものが使用され
る。このとき、側壁１２の温度は室温程度に保たれてお
り、反応室の内壁には付着物が堆積する。この付着物
は、半導体用薄膜の製造において不純物ガスの発生源と
なり、また成膜中に半導体基板中にこの付着物がはがれ
落ちると、基板上に形成されるパターンに欠陥が生じ、
歩留まりの低下を生じる。また、反応室の内壁に付着物
がない場合と付着物が付着した場合とではプラズマの状
態が変化して成膜のための活性種が変化するため、成膜
された膜の膜質が変化する。
【０００４】実際には、この種の付着物の堆積やこの付
着物に由来するパーティクルの発生は化学気相成長法一
般において問題となっており、従来は、有機溶剤等を用
いて機械的に装置内壁を拭くことにより付着物を除去し
たり、装置の内壁を着脱可能として、一定枚数の半導体
基板を処理した時に内壁を交換したり、あるいは、装置
内でエッチング性のプラズマを発生させることにより内
壁の付着物を除去したりする方法が、用いられていた。
着物に由来するパーティクルの発生は化学気相成長法一
般において問題となっており、従来は、有機溶剤等を用
いて機械的に装置内壁を拭くことにより付着物を除去し
たり、装置の内壁を着脱可能として、一定枚数の半導体
基板を処理した時に内壁を交換したり、あるいは、装置
内でエッチング性のプラズマを発生させることにより内
壁の付着物を除去したりする方法が、用いられていた。
【０００５】例えば、特開平３−８２０２０号公報に
は、熱化学気相成長装置において、反応室の内壁を加熱
した上で、内壁より低温に保持されるリング部材を反応
室内に設け、熱泳動によって微粒子状の反応生成物をリ
ング部材に付着させることにより、その他の部分への付
着物の堆積を抑制する技術が開示されている。特開平３
−１８３１２８号公報には、プラズマ化学気相成長装置
において、付着物除去用の電極と移動可能な隔壁部材と
を反応室内に設け、付着物除去の用電極を用いるプラズ
マクリーニングによって、隔壁部材に堆積した付着物を
除去する技術が開示されている。特開平３−２１１２７
９号公報には、シランと酸素を導入してＳｉＯ2の薄膜
を形成する常圧化学気相成長装置において、排気ダクト
やガスディスパーションヘッドを２００℃〜３００℃に
加熱することにより、これら排気ダクトやガスディスパ
ーションヘッドへの付着物（ＳｉＯ2の粉）の堆積を低
減する技術が開示されている。特開平４−１５２５１５
号公報には、薄膜形成温度と同じ程度まで反応管が加熱
される構成の減圧化学気相成長装置において、反応管内
壁に１０μｍから５００μｍの凹凸を設けることによ
り、反応管内壁に付着した膜の剥離を防ぐ技術が開示さ
れている。特開平４−１８６６１５号公報には、プラズ
マ化学気相成長装置において、反応室内に第３の電極を
設け、この第３の電極を用いてプラズマエッチングを行
うことにより、反応室内の付着物を除去する技術が開示
されている。特開平４−２６２５３０号公報には、第１
の反応ガス（例えばテトラエトキシシラン）とオゾン
（Ｏ3）ガスとを導入してＳｉＯ2の薄膜を形成する熱化
学気相成長装置において、酸素ラジカルと反応する第２
の反応ガス（例えばエチレン）を導入し、さらに反応室
の壁面を加熱することにより、付着物の堆積を低減する
技術が開示されている。特開平５−２１１１２５号公報
には、熱化学気相成長装置において、反応室の内壁を５
０〜２００℃に加熱することにより、内壁に堆積した付
着物を真空中で昇華させて除去する技術が開示されてい
る。さらに特開平５−２１７９１０号公報には、冷却水
を循環するために２重管型となっている反応管を使用し
てＧａＡｓなどの化合物半導体薄膜を成膜する熱化学気
相成長装置において、反応ガスの流れ方向に沿って反応
管を３分割し、３分割された反応管のうちに中央のもの
の内壁に堆積した付着物を除去する際に、両側の反応管
に冷却水を通じかつ中央の反応管を加熱する技術が開示
されている。
は、熱化学気相成長装置において、反応室の内壁を加熱
した上で、内壁より低温に保持されるリング部材を反応
室内に設け、熱泳動によって微粒子状の反応生成物をリ
ング部材に付着させることにより、その他の部分への付
着物の堆積を抑制する技術が開示されている。特開平３
−１８３１２８号公報には、プラズマ化学気相成長装置
において、付着物除去用の電極と移動可能な隔壁部材と
を反応室内に設け、付着物除去の用電極を用いるプラズ
マクリーニングによって、隔壁部材に堆積した付着物を
除去する技術が開示されている。特開平３−２１１２７
９号公報には、シランと酸素を導入してＳｉＯ2の薄膜
を形成する常圧化学気相成長装置において、排気ダクト
やガスディスパーションヘッドを２００℃〜３００℃に
加熱することにより、これら排気ダクトやガスディスパ
ーションヘッドへの付着物（ＳｉＯ2の粉）の堆積を低
減する技術が開示されている。特開平４−１５２５１５
号公報には、薄膜形成温度と同じ程度まで反応管が加熱
される構成の減圧化学気相成長装置において、反応管内
壁に１０μｍから５００μｍの凹凸を設けることによ
り、反応管内壁に付着した膜の剥離を防ぐ技術が開示さ
れている。特開平４−１８６６１５号公報には、プラズ
マ化学気相成長装置において、反応室内に第３の電極を
設け、この第３の電極を用いてプラズマエッチングを行
うことにより、反応室内の付着物を除去する技術が開示
されている。特開平４−２６２５３０号公報には、第１
の反応ガス（例えばテトラエトキシシラン）とオゾン
（Ｏ3）ガスとを導入してＳｉＯ2の薄膜を形成する熱化
学気相成長装置において、酸素ラジカルと反応する第２
の反応ガス（例えばエチレン）を導入し、さらに反応室
の壁面を加熱することにより、付着物の堆積を低減する
技術が開示されている。特開平５−２１１１２５号公報
には、熱化学気相成長装置において、反応室の内壁を５
０〜２００℃に加熱することにより、内壁に堆積した付
着物を真空中で昇華させて除去する技術が開示されてい
る。さらに特開平５−２１７９１０号公報には、冷却水
を循環するために２重管型となっている反応管を使用し
てＧａＡｓなどの化合物半導体薄膜を成膜する熱化学気
相成長装置において、反応ガスの流れ方向に沿って反応
管を３分割し、３分割された反応管のうちに中央のもの
の内壁に堆積した付着物を除去する際に、両側の反応管
に冷却水を通じかつ中央の反応管を加熱する技術が開示
されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したようにプラズ
マ化学気相成長装置では、反応室の内壁の付着物を定期
的に除去する必要があり、そのため、一定期間ごとに装
置のメンテナンスを行わなければならない。また、温度
や反応ガスなどの条件設定を工夫して不要な付着物が堆
積を低減することも行われているが、この方法では、成
膜される膜の種類などに応じて条件設定を行う必要があ
り、非晶質炭素薄膜をプラズマ化学気相成長法で成膜す
る際の条件は未だ明らかになっていない。
マ化学気相成長装置では、反応室の内壁の付着物を定期
的に除去する必要があり、そのため、一定期間ごとに装
置のメンテナンスを行わなければならない。また、温度
や反応ガスなどの条件設定を工夫して不要な付着物が堆
積を低減することも行われているが、この方法では、成
膜される膜の種類などに応じて条件設定を行う必要があ
り、非晶質炭素薄膜をプラズマ化学気相成長法で成膜す
る際の条件は未だ明らかになっていない。
【０００７】本発明の目的は、上述の問題点を解決し、
反応室内壁などへの付着物の堆積を抑制しながらプラズ
マ化学気相成長法によって非晶質炭素薄膜を成膜できる
薄膜形成方法と、この薄膜形成方法によって非晶質炭素
薄膜を成膜するメンテナンスフリーの薄膜形成装置とを
提供することにある。
反応室内壁などへの付着物の堆積を抑制しながらプラズ
マ化学気相成長法によって非晶質炭素薄膜を成膜できる
薄膜形成方法と、この薄膜形成方法によって非晶質炭素
薄膜を成膜するメンテナンスフリーの薄膜形成装置とを
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の薄膜形成
方法は、非晶質炭素薄膜をプラズマ化学気相成長法によ
って形成する薄膜形成方法において、原料ガスとして炭
化水素及び／またはフッ化炭素を使用し、薄膜形成時
に、薄膜形成に使用される反応室の内壁の少なくとも一
部を、薄膜堆積のための活性種の付着係数が０となる温
度以上に加熱することを特徴とする。すなわちこの発明
は、プラズマ化学気相成長法によって非晶質炭素薄膜を
成膜する場合に、プラズマによって活性化された成膜活
性種が基板等に付着する確率は大きな温度依存性を示
し、被着面の温度が約２００℃となるとそこへの付着確
率はほぼ０となる、という本発明者らによる新たな知見
に基づいてなされたものである。したがってこの発明で
は、典型的には、薄膜形成に使用される反応室の内壁の
少なくとも一部を２００℃以上に加熱し、反応室内壁へ
の成膜活性種の付着確率を０にする。
方法は、非晶質炭素薄膜をプラズマ化学気相成長法によ
って形成する薄膜形成方法において、原料ガスとして炭
化水素及び／またはフッ化炭素を使用し、薄膜形成時
に、薄膜形成に使用される反応室の内壁の少なくとも一
部を、薄膜堆積のための活性種の付着係数が０となる温
度以上に加熱することを特徴とする。すなわちこの発明
は、プラズマ化学気相成長法によって非晶質炭素薄膜を
成膜する場合に、プラズマによって活性化された成膜活
性種が基板等に付着する確率は大きな温度依存性を示
し、被着面の温度が約２００℃となるとそこへの付着確
率はほぼ０となる、という本発明者らによる新たな知見
に基づいてなされたものである。したがってこの発明で
は、典型的には、薄膜形成に使用される反応室の内壁の
少なくとも一部を２００℃以上に加熱し、反応室内壁へ
の成膜活性種の付着確率を０にする。
【０００９】本発明の第２の薄膜形成方法は、非晶質炭
素薄膜をプラズマ化学気相成長法によって形成する薄膜
形成方法において、原料ガスとして炭化水素及び／また
はフッ化炭素を使用し、薄膜形成時に、プラズマ発生の
ための電力とは別に、反応室の内壁への活性種の付着が
起こらない電圧以上に、前記反応室に直流バイアス電圧
及び／または高周波バイアス電圧を印加する。すなわち
この発明では、反応室全体に直流あるいは高周波バイア
ス電力を印加することにより、プラズマによって生成し
たイオン種を加速して反応室内壁に照射させ、これによ
って、内壁に付着している膜のエッチング及びスパッタ
リングを行い、内壁への膜の付着を防止している。
素薄膜をプラズマ化学気相成長法によって形成する薄膜
形成方法において、原料ガスとして炭化水素及び／また
はフッ化炭素を使用し、薄膜形成時に、プラズマ発生の
ための電力とは別に、反応室の内壁への活性種の付着が
起こらない電圧以上に、前記反応室に直流バイアス電圧
及び／または高周波バイアス電圧を印加する。すなわち
この発明では、反応室全体に直流あるいは高周波バイア
ス電力を印加することにより、プラズマによって生成し
たイオン種を加速して反応室内壁に照射させ、これによ
って、内壁に付着している膜のエッチング及びスパッタ
リングを行い、内壁への膜の付着を防止している。
【００１０】上述の各薄膜形成方法において、非晶質炭
素薄膜は、例えば、水素、フッ素、窒素及びシリコンの
うちの少なくとも１元素を含有するものであってもよ
く、その他の元素を含有していてもよい。
素薄膜は、例えば、水素、フッ素、窒素及びシリコンの
うちの少なくとも１元素を含有するものであってもよ
く、その他の元素を含有していてもよい。
【００１１】本発明の第１の薄膜形成装置は、炭化水素
及び／またはフッ化炭素を原料ガスとするプラズマ化学
気相成長によって非晶質炭素薄膜を形成する薄膜形成装
置において、反応室と、反応室内に原料ガスを供給する
原料ガス供給手段と、反応室内にプラズマを発生させる
ためのプラズマ発生手段と、反応室の内壁を加熱するた
めの加熱手段と、を有し、加熱手段によって、薄膜形成
時に、反応室の内壁の少なくとも一部が、薄膜堆積のた
めの活性種の付着係数が０となる温度以上に加熱される
ことを特徴とし、上述の第１の薄膜形成方法に対応す
る。
及び／またはフッ化炭素を原料ガスとするプラズマ化学
気相成長によって非晶質炭素薄膜を形成する薄膜形成装
置において、反応室と、反応室内に原料ガスを供給する
原料ガス供給手段と、反応室内にプラズマを発生させる
ためのプラズマ発生手段と、反応室の内壁を加熱するた
めの加熱手段と、を有し、加熱手段によって、薄膜形成
時に、反応室の内壁の少なくとも一部が、薄膜堆積のた
めの活性種の付着係数が０となる温度以上に加熱される
ことを特徴とし、上述の第１の薄膜形成方法に対応す
る。
【００１２】本発明の第２の薄膜形成装置は、炭化水素
及び／またはフッ化炭素を原料ガスとするプラズマ化学
気相成長によって非晶質炭素薄膜を形成する薄膜形成装
置において、導電性材料からなる反応室と、反応室内に
原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、反応室内にプ
ラズマを発生させるためのプラズマ発生手段と、薄膜形
成時に反応室に対して直流バイアス電圧及び／または高
周波バイアス電圧を印加するバイアス印加手段と、を有
することを特徴とし、上述の第２の薄膜形成方法に対応
する。
及び／またはフッ化炭素を原料ガスとするプラズマ化学
気相成長によって非晶質炭素薄膜を形成する薄膜形成装
置において、導電性材料からなる反応室と、反応室内に
原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、反応室内にプ
ラズマを発生させるためのプラズマ発生手段と、薄膜形
成時に反応室に対して直流バイアス電圧及び／または高
周波バイアス電圧を印加するバイアス印加手段と、を有
することを特徴とし、上述の第２の薄膜形成方法に対応
する。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
て、図面を参照して説明する。
【００１４】《第１の実施の形態》図１は本発明の第１
の実施の形態でのプラズマ化学気相成長装置の構成を示
す断面図である。この化学気相成長装置は、基板２２に
非晶質炭素薄膜を成膜するためのものであって、図６に
示す従来の平行平板型プラズマ化学気相成長装置にヒー
タ２３を追加した構成となっている。ヒータ２３は反応
室の内壁、中でも付着物の堆積が特に問題となる側壁１
２及び上蓋１３の内面を所定の温度、例えば２００℃以
上に加熱するためのものであって、反応室の外側にあっ
てこれら側壁１２と上蓋１３を覆うように配置されてい
る。
の実施の形態でのプラズマ化学気相成長装置の構成を示
す断面図である。この化学気相成長装置は、基板２２に
非晶質炭素薄膜を成膜するためのものであって、図６に
示す従来の平行平板型プラズマ化学気相成長装置にヒー
タ２３を追加した構成となっている。ヒータ２３は反応
室の内壁、中でも付着物の堆積が特に問題となる側壁１
２及び上蓋１３の内面を所定の温度、例えば２００℃以
上に加熱するためのものであって、反応室の外側にあっ
てこれら側壁１２と上蓋１３を覆うように配置されてい
る。
【００１５】次に、この化学気相成長装置を用いた非晶
質炭素薄膜の成膜について説明する。原料ガスとして
は、例えばＣＨ4などの炭化水素を、あるいはフッ素含
有膜を堆積させるときにはＣＦ4などのフッ化炭素を使
用する。炭化水素とフッ化炭素を適宜に混合して用いて
もよい。窒素あるいはシリコンを含有した非晶質炭素薄
膜を成膜するのであれば、これらの原料ガスに、Ｎ2あ
るいはシラン類（ＳｉＨ4やＳｉ2Ｈ6など）を添加すれ
ばよい。そして、反応室内を減圧し、反応室内に原料ガ
スを導入し、ヒータ２３によって反応室の内壁を２００
℃以上に加熱し、高圧電源１６によって下部電極１４と
上部電極１５との間に高周波電力を印加してプラズマ放
電を生起させる。これによって、反応室の内壁には付着
物を堆積させることなく、下部電極１４上の基板２２に
非晶質炭素薄膜が形成される。ここではプラズマ発生源
として高周波放電を用いているが、プラズマ発生源とし
ては、直流放電、マイクロ波放電、ヘリコン波放電を用
いることも可能であり、これらのプラズマ源を用いる場
合についても本発明を適用することが可能である。
質炭素薄膜の成膜について説明する。原料ガスとして
は、例えばＣＨ4などの炭化水素を、あるいはフッ素含
有膜を堆積させるときにはＣＦ4などのフッ化炭素を使
用する。炭化水素とフッ化炭素を適宜に混合して用いて
もよい。窒素あるいはシリコンを含有した非晶質炭素薄
膜を成膜するのであれば、これらの原料ガスに、Ｎ2あ
るいはシラン類（ＳｉＨ4やＳｉ2Ｈ6など）を添加すれ
ばよい。そして、反応室内を減圧し、反応室内に原料ガ
スを導入し、ヒータ２３によって反応室の内壁を２００
℃以上に加熱し、高圧電源１６によって下部電極１４と
上部電極１５との間に高周波電力を印加してプラズマ放
電を生起させる。これによって、反応室の内壁には付着
物を堆積させることなく、下部電極１４上の基板２２に
非晶質炭素薄膜が形成される。ここではプラズマ発生源
として高周波放電を用いているが、プラズマ発生源とし
ては、直流放電、マイクロ波放電、ヘリコン波放電を用
いることも可能であり、これらのプラズマ源を用いる場
合についても本発明を適用することが可能である。
【００１６】以下、反応室の内壁温度を２００℃以上と
することの理由について説明する。図２及び図３は、原
料ガスとしてメタン（ＣＨ4）を使用し、平行平板型プ
ラズマ化学気相成長装置によって非晶質炭素薄膜を成膜
した場合の反応室側壁への膜の堆積速度の温度依存性を
調べた結果を示している。図２はプラズマ発生用の電力
（ソース電力）を２００Ｗで固定し、反応室の内圧をそ
れぞれ０.１，０.２，０.３Ｔｏｒｒとした場合の実験
結果を示しており、図３は、反応室の内圧を０.１Ｔｏ
ｒｒに固定してソース電力をそれぞれ１００、２００、
３００Ｗとした場合の結果を示している。これらの実験
結果から、側壁の温度が上昇するにつれて堆積速度が減
少し、側壁の温度が２００℃に達すると側壁への付着確
率が０となることが分かった。
することの理由について説明する。図２及び図３は、原
料ガスとしてメタン（ＣＨ4）を使用し、平行平板型プ
ラズマ化学気相成長装置によって非晶質炭素薄膜を成膜
した場合の反応室側壁への膜の堆積速度の温度依存性を
調べた結果を示している。図２はプラズマ発生用の電力
（ソース電力）を２００Ｗで固定し、反応室の内圧をそ
れぞれ０.１，０.２，０.３Ｔｏｒｒとした場合の実験
結果を示しており、図３は、反応室の内圧を０.１Ｔｏ
ｒｒに固定してソース電力をそれぞれ１００、２００、
３００Ｗとした場合の結果を示している。これらの実験
結果から、側壁の温度が上昇するにつれて堆積速度が減
少し、側壁の温度が２００℃に達すると側壁への付着確
率が０となることが分かった。
【００１７】これは、プラズマによって活性化された成
膜活性種の、基板等への付着確率は高い温度依存性を持
ち、約２００℃程度でほぼ付着確率が０になることを示
している。また、図２及び図３に示すように、側壁への
付着が０になる温度は、高周波電力（ソース電力）ある
いは圧力の影響を受けずに２００℃で一定である。この
ことから、ソース電力及び圧力の変化によってプラズマ
中の活性種の種別及び密度等が変化しても、それらの活
性種の付着係数はどれも２００℃で０になることを示し
ていると考えられる。したがって、内壁を２００℃以上
に加熱すれば、内壁への付着物の堆積が生じないことに
なる。実際に、反応室内壁全体を２００℃に加熱して非
晶質炭素薄膜を形成したところ、反応室の内壁への付着
を防止することができた。
膜活性種の、基板等への付着確率は高い温度依存性を持
ち、約２００℃程度でほぼ付着確率が０になることを示
している。また、図２及び図３に示すように、側壁への
付着が０になる温度は、高周波電力（ソース電力）ある
いは圧力の影響を受けずに２００℃で一定である。この
ことから、ソース電力及び圧力の変化によってプラズマ
中の活性種の種別及び密度等が変化しても、それらの活
性種の付着係数はどれも２００℃で０になることを示し
ていると考えられる。したがって、内壁を２００℃以上
に加熱すれば、内壁への付着物の堆積が生じないことに
なる。実際に、反応室内壁全体を２００℃に加熱して非
晶質炭素薄膜を形成したところ、反応室の内壁への付着
を防止することができた。
【００１８】原料ガスとしてメタン以外のガスを使用し
た場合においても、上述したような内壁への付着物の温
度依存性が成立した。すなわち、炭化水素である原料ガ
スとしてＣ2Ｈ6,Ｃ2Ｈ4,Ｃ2Ｈ2,Ｃ6Ｈ6、あるいはフッ
化炭素である原料ガスとしてＣＦ4,Ｃ2Ｆ6,Ｃ4Ｆ8を用
いた場合、いずれのガスを用いた場合であっても、壁面
温度が２００℃になると壁面へ膜のの付着確率が０にな
った。また、反応室の内壁全体を２００℃に加熱し、こ
れらの原料ガスを用いて非晶質炭素薄膜の成膜を行った
ところ、反応室内壁への付着を防止することができた。
原料ガスにＮ2、あるいはＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6をさらに添
加して、窒素あるいはシリコンを含有する非晶質炭素薄
膜を形成した場合も同様であった。さらに、直流放電、
マイクロ波放電、ヘリコン波放電を用いたプラズマ化学
気相成長装置においても、同様に、反応室を２００℃に
加熱して成膜したところ、反応室内壁への膜の付着を防
止できた。
た場合においても、上述したような内壁への付着物の温
度依存性が成立した。すなわち、炭化水素である原料ガ
スとしてＣ2Ｈ6,Ｃ2Ｈ4,Ｃ2Ｈ2,Ｃ6Ｈ6、あるいはフッ
化炭素である原料ガスとしてＣＦ4,Ｃ2Ｆ6,Ｃ4Ｆ8を用
いた場合、いずれのガスを用いた場合であっても、壁面
温度が２００℃になると壁面へ膜のの付着確率が０にな
った。また、反応室の内壁全体を２００℃に加熱し、こ
れらの原料ガスを用いて非晶質炭素薄膜の成膜を行った
ところ、反応室内壁への付着を防止することができた。
原料ガスにＮ2、あるいはＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6をさらに添
加して、窒素あるいはシリコンを含有する非晶質炭素薄
膜を形成した場合も同様であった。さらに、直流放電、
マイクロ波放電、ヘリコン波放電を用いたプラズマ化学
気相成長装置においても、同様に、反応室を２００℃に
加熱して成膜したところ、反応室内壁への膜の付着を防
止できた。
【００１９】次に、反応室を構成する材料について説明
する。図１に示す化学気相成長装置の反応室をステンレ
スで構成した場合、ステンレスの熱伝導率が小さいた
め、ヒータ２３からの熱伝導にムラが生じ、反応室の内
壁の一部分の温度が２００℃を下回り、その部分にのみ
付着物の堆積が見られた。そこで、ステンレス製の反応
室を使用した場合には、反応室の加熱温度を２５０℃と
して、熱伝導のムラによって温度低下部分が反応室の壁
面に形成されたとしてもその温度低下部分の温度が２０
０℃以下とならないようにしたところ、反応室の内壁へ
の膜堆積を完全に抑えることができた。
する。図１に示す化学気相成長装置の反応室をステンレ
スで構成した場合、ステンレスの熱伝導率が小さいた
め、ヒータ２３からの熱伝導にムラが生じ、反応室の内
壁の一部分の温度が２００℃を下回り、その部分にのみ
付着物の堆積が見られた。そこで、ステンレス製の反応
室を使用した場合には、反応室の加熱温度を２５０℃と
して、熱伝導のムラによって温度低下部分が反応室の壁
面に形成されたとしてもその温度低下部分の温度が２０
０℃以下とならないようにしたところ、反応室の内壁へ
の膜堆積を完全に抑えることができた。
【００２０】一方、熱伝導率の大きなアルミニウムを用
いて反応室を構成し、ヒータ２３によって２００℃に加
熱したところ、反応室の全体が均一に２００℃に加熱さ
れた。この状態で非晶質炭素薄膜の形成を行ったとこ
ろ、反応室の内壁への膜堆積は見られなかった。このよ
うに、熱伝導率の大きな金属を反応室に用いることによ
って、ステンレスを反応室に用いた場合よりも低い温度
で、反応室内壁への付着物の堆積を完全に防止すること
ができた。
いて反応室を構成し、ヒータ２３によって２００℃に加
熱したところ、反応室の全体が均一に２００℃に加熱さ
れた。この状態で非晶質炭素薄膜の形成を行ったとこ
ろ、反応室の内壁への膜堆積は見られなかった。このよ
うに、熱伝導率の大きな金属を反応室に用いることによ
って、ステンレスを反応室に用いた場合よりも低い温度
で、反応室内壁への付着物の堆積を完全に防止すること
ができた。
【００２１】《第２の実施の形態》図４は本発明の第２
の実施の形態でのプラズマ化学気相成長装置の構成を示
す断面図である。この化学気相成長装置は基板２２に非
晶質炭素薄膜を成膜するためのものであって、図６に示
す従来の平行平板型プラズマ化学気相成長装置におい
て、反応室にバイアス電圧を印加できるように構成され
たものである。反応室は、例えば、ステンレスやアルミ
ニウム等の導電性金属によって構成されており、高圧電
源２４によって直流または高周波のバイアス電圧が印加
される。高圧電源２４の他端は接地されている。さら
に、反応室の全体を囲むように、金属網などからなり接
地された遮蔽板２５が設けられている。
の実施の形態でのプラズマ化学気相成長装置の構成を示
す断面図である。この化学気相成長装置は基板２２に非
晶質炭素薄膜を成膜するためのものであって、図６に示
す従来の平行平板型プラズマ化学気相成長装置におい
て、反応室にバイアス電圧を印加できるように構成され
たものである。反応室は、例えば、ステンレスやアルミ
ニウム等の導電性金属によって構成されており、高圧電
源２４によって直流または高周波のバイアス電圧が印加
される。高圧電源２４の他端は接地されている。さら
に、反応室の全体を囲むように、金属網などからなり接
地された遮蔽板２５が設けられている。
【００２２】次に、この化学気相成長装置を用いた非晶
質炭素薄膜の成膜について説明する。原料ガスとして
は、例えばＣＨ4などの炭化水素を、あるいはフッ素含
有膜を堆積させるときにはＣＦ4などのフッ化炭素を使
用する。炭化水素とフッ化炭素を適宜に混合して用いて
もよい。窒素あるいはシリコンを含有した非晶質炭素薄
膜を成膜するのであれば、これらの原料ガスに、Ｎ2あ
るいはシラン類（ＳｉＨ4やＳｉ2Ｈ6など）を添加すれ
ばよい。そして、反応室内を減圧し、反応室内に原料ガ
スを導入し、高圧電源１６によって下部電極１４と上部
電極１５との間に高周波電力を印加してプラズマ放電を
生起させ、さらに、高圧電源２４によって反応室全体に
直流あるいは高周波バイアス電圧を印加することによっ
て、反応室の内壁には付着物を堆積させることなく、下
部電極１４上の基板２２に非晶質炭素薄膜が形成され
る。ここでは下部電極１４と上部電極１５との間に高周
波電力を印加して反応室内にプラズマを発生させている
が、プラズマ発生源としては、直流放電、マイクロ波放
電、ヘリコン波放電を用いることも可能であり、これら
のプラズマ源を用いる場合についても本発明を適用する
ことが可能である。
質炭素薄膜の成膜について説明する。原料ガスとして
は、例えばＣＨ4などの炭化水素を、あるいはフッ素含
有膜を堆積させるときにはＣＦ4などのフッ化炭素を使
用する。炭化水素とフッ化炭素を適宜に混合して用いて
もよい。窒素あるいはシリコンを含有した非晶質炭素薄
膜を成膜するのであれば、これらの原料ガスに、Ｎ2あ
るいはシラン類（ＳｉＨ4やＳｉ2Ｈ6など）を添加すれ
ばよい。そして、反応室内を減圧し、反応室内に原料ガ
スを導入し、高圧電源１６によって下部電極１４と上部
電極１５との間に高周波電力を印加してプラズマ放電を
生起させ、さらに、高圧電源２４によって反応室全体に
直流あるいは高周波バイアス電圧を印加することによっ
て、反応室の内壁には付着物を堆積させることなく、下
部電極１４上の基板２２に非晶質炭素薄膜が形成され
る。ここでは下部電極１４と上部電極１５との間に高周
波電力を印加して反応室内にプラズマを発生させている
が、プラズマ発生源としては、直流放電、マイクロ波放
電、ヘリコン波放電を用いることも可能であり、これら
のプラズマ源を用いる場合についても本発明を適用する
ことが可能である。
【００２３】以下、反応室に印加するバイアス電圧につ
いて説明する。図５は、上述した化学気相成長装置を用
いて反応室に直流及び交流のバイアス電圧を印加したと
きの、反応室内壁への非晶質炭素膜の付着速度を示して
いる。このように、ＣＨ4,Ｃ 2Ｈ6,Ｃ2Ｈ4,Ｃ2Ｈ2,Ｃ6Ｈ
6等の炭化水素ガスに、ＣＦ4,Ｃ2Ｆ6,Ｃ4Ｆ8等のフッ化
炭素ガスを混合したものを原料ガスとして非晶質炭素薄
膜の成膜を行った場合には、高圧電源２４から出力され
る直流電力及び高周波電力を制御しバイアス電圧として
−１００Ｖ以下の電圧が反応室に印加されるようにした
ときに、反応室の内壁への膜の付着が防止されることが
分かった。すなわち、成膜時において反応室内壁に直流
あるいは高周波バイアス電力を印加することによって、
プラズマにより生成したイオン種が加速して反応室の内
壁に照射されることになり、内壁に付着した膜のエッチ
ング及びスパッタリングが行われることになって、内壁
への膜の付着が防止される。この場合、図示してあるよ
うに、どのようなソース電力でプラズマを発生させて
も、反応室に−１００Ｖ以下のバイアス電圧を印加すれ
ば反応室内壁への堆積が抑えられる。すなわち、−１０
０Ｖ以下のバイアス電圧（絶対値では１００Ｖ以上）で
加速される高エネルギーのイオンが反応室内壁への付着
係数を０にすることに寄与しており、このイオンはどの
ようなソース電力でプラズマを発生させても同様に生成
されることを示している。
いて説明する。図５は、上述した化学気相成長装置を用
いて反応室に直流及び交流のバイアス電圧を印加したと
きの、反応室内壁への非晶質炭素膜の付着速度を示して
いる。このように、ＣＨ4,Ｃ 2Ｈ6,Ｃ2Ｈ4,Ｃ2Ｈ2,Ｃ6Ｈ
6等の炭化水素ガスに、ＣＦ4,Ｃ2Ｆ6,Ｃ4Ｆ8等のフッ化
炭素ガスを混合したものを原料ガスとして非晶質炭素薄
膜の成膜を行った場合には、高圧電源２４から出力され
る直流電力及び高周波電力を制御しバイアス電圧として
−１００Ｖ以下の電圧が反応室に印加されるようにした
ときに、反応室の内壁への膜の付着が防止されることが
分かった。すなわち、成膜時において反応室内壁に直流
あるいは高周波バイアス電力を印加することによって、
プラズマにより生成したイオン種が加速して反応室の内
壁に照射されることになり、内壁に付着した膜のエッチ
ング及びスパッタリングが行われることになって、内壁
への膜の付着が防止される。この場合、図示してあるよ
うに、どのようなソース電力でプラズマを発生させて
も、反応室に−１００Ｖ以下のバイアス電圧を印加すれ
ば反応室内壁への堆積が抑えられる。すなわち、−１０
０Ｖ以下のバイアス電圧（絶対値では１００Ｖ以上）で
加速される高エネルギーのイオンが反応室内壁への付着
係数を０にすることに寄与しており、このイオンはどの
ようなソース電力でプラズマを発生させても同様に生成
されることを示している。
【００２４】平行平板型以外の、直流放電、マイクロ
波、ヘリコン波を用いたプラズマ源を使用した場合も、
同様に、バイアス電圧として−１００Ｖ以下の電圧を反
応室に印加することで、反応室内壁への膜の付着を防止
することができた。原料ガスにＮ2、あるいはＳｉＨ4や
Ｓｉ2Ｈ6をさらに添加して、窒素あるいはシリコンを含
有する非晶質炭素薄膜を形成した場合も同様であった。
波、ヘリコン波を用いたプラズマ源を使用した場合も、
同様に、バイアス電圧として−１００Ｖ以下の電圧を反
応室に印加することで、反応室内壁への膜の付着を防止
することができた。原料ガスにＮ2、あるいはＳｉＨ4や
Ｓｉ2Ｈ6をさらに添加して、窒素あるいはシリコンを含
有する非晶質炭素薄膜を形成した場合も同様であった。
【００２５】本実施の形態によれば、一定時間ごとに反
応室内をクリーニングすることなしに、パーティクル発
生をなくすことができた。また、従来は側壁に堆積して
いた活性種がすべて基板上のみに堆積するので、基板上
での成膜速度を約２倍に上昇させることができた。
応室内をクリーニングすることなしに、パーティクル発
生をなくすことができた。また、従来は側壁に堆積して
いた活性種がすべて基板上のみに堆積するので、基板上
での成膜速度を約２倍に上昇させることができた。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、プラズマ
化学気相成長法によって非晶質炭素薄膜を形成する際
に、成膜活性種の付着係数が０となる温度以上に反応室
を加熱することにより、あるいは、反応室に直流または
高周波バイアス電圧を印加することにより、反応室の内
壁に反応生成物が付着することが防止され、これによっ
て定期的な付着物除去を行う必要がなくなる、すなわち
メンテナンスフリーとなるという効果がある。
化学気相成長法によって非晶質炭素薄膜を形成する際
に、成膜活性種の付着係数が０となる温度以上に反応室
を加熱することにより、あるいは、反応室に直流または
高周波バイアス電圧を印加することにより、反応室の内
壁に反応生成物が付着することが防止され、これによっ
て定期的な付着物除去を行う必要がなくなる、すなわち
メンテナンスフリーとなるという効果がある。
【図１】本発明の第１の実施の形態の平行平板型プラズ
マ化学気相成長装置の構成を示す概略図である。
マ化学気相成長装置の構成を示す概略図である。
【図２】反応室側壁への付着物の堆積速度の温度依存性
を示す図である。
を示す図である。
【図３】反応室側壁への付着物の堆積速度の温度依存性
を示す図である。
を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の平行平板型プラズ
マ化学気相成長装置の構成を示す概略図である。
マ化学気相成長装置の構成を示す概略図である。
【図５】反応室側壁への付着物の堆積速度のバイアス電
圧温度依存性を示す図である。
圧温度依存性を示す図である。
【図６】非晶質炭素薄膜の成膜に使用される従来の平行
平板型プラズマ化学気相成長装置の構成を示す概略図で
ある。
平板型プラズマ化学気相成長装置の構成を示す概略図で
ある。
１１ 支持台 １２ 側壁 １３ 上蓋 １４ 下部電極 １５ 上部電極 １６，２４ 高圧電源 １７ 真空ポンプ １８ 排気管 １９ ガスボンベ ２０ 制御バルブ ２１ ガス導入管 ２２ 基板 ２３ ヒータ ２５ 遮蔽板
Claims (6)
- 【請求項１】 非晶質炭素薄膜をプラズマ化学気相成長
法によって形成する薄膜形成方法において、 原料ガスとして炭化水素及び／またはフッ化炭素を使用
し、 薄膜形成時に、薄膜形成に使用される反応室の内壁の少
なくとも一部を、薄膜堆積のための活性種の付着係数が
０となる温度以上に加熱することを特徴とする薄膜形成
方法。 - 【請求項２】 非晶質炭素薄膜をプラズマ化学気相成長
法によって形成する薄膜形成方法において、 原料ガスとして炭化水素及び／またはフッ化炭素を使用
し、 薄膜形成時に、薄膜形成に使用される反応室の内壁の少
なくとも一部を、２００℃以上に加熱することを特徴と
する薄膜形成方法。 - 【請求項３】 非晶質炭素薄膜をプラズマ化学気相成長
法によって形成する薄膜形成方法において、 原料ガスとして炭化水素及び／またはフッ化炭素を使用
し、 薄膜形成時に、プラズマ発生のための電力とは別に、反
応室の内壁への活性種の付着が起こらない電圧以上に、
前記反応室に直流バイアス電圧及び／または高周波バイ
アス電圧を印加することを特徴とする薄膜形成方法。 - 【請求項４】 前記非晶質炭素薄膜が、水素、フッ素、
窒素及びシリコンのうちの少なくとも１元素を含有する
請求項１乃至３いずれか１項に記載の薄膜形成方法。 - 【請求項５】 炭化水素及び／またはフッ化炭素を原料
ガスとするプラズマ化学気相成長によって非晶質炭素薄
膜を形成する薄膜形成装置において、 反応室と、 前記反応室内に前記原料ガスを供給する原料ガス供給手
段と、 前記反応室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発
生手段と、 前記反応室の内壁を加熱するための加熱手段と、を有
し、 前記加熱手段によって、薄膜形成時に、前記反応室の内
壁の少なくとも一部が、薄膜堆積のための活性種の付着
係数が０となる温度以上に加熱されることを特徴とする
薄膜形成装置。 - 【請求項６】 炭化水素及び／またはフッ化炭素を原料
ガスとするプラズマ化学気相成長によって非晶質炭素薄
膜を形成する薄膜形成装置において、 導電性材料からなる反応室と、 前記反応室内に前記原料ガスを供給する原料ガス供給手
段と、 前記反応室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発
生手段と、 薄膜形成時に前記反応室に対して直流バイアス電圧及び
／または高周波バイアス電圧を印加するバイアス印加手
段と、を有することを特徴とする薄膜形成装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7264177A JP2737720B2 (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 薄膜形成方法及び装置 |
| DE69618734T DE69618734T2 (de) | 1995-10-12 | 1996-09-06 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines amorphen Kohlenstofffilmes |
| EP96114340A EP0768388B1 (en) | 1995-10-12 | 1996-09-06 | Method and apparatus for forming amorphous carbon film |
| CA002185203A CA2185203A1 (en) | 1995-10-12 | 1996-09-10 | Method and apparatus for forming amorphous carbon thin film by plasma chemical vapor deposition |
| KR1019960041021A KR100235362B1 (ko) | 1995-10-12 | 1996-09-20 | 플라즈마 화학 기상 성장법에 의해 비결정 탄소 박막을 형성하기 위한 방법 및 장치(Method and apparatus for forming amorphous carbon thin film by plasma chemical vapor deposition) |
| US08/719,958 US6071797A (en) | 1995-10-12 | 1996-09-24 | Method for forming amorphous carbon thin film by plasma chemical vapor deposition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7264177A JP2737720B2 (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 薄膜形成方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09111455A JPH09111455A (ja) | 1997-04-28 |
| JP2737720B2 true JP2737720B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=17399538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7264177A Expired - Lifetime JP2737720B2 (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 薄膜形成方法及び装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6071797A (ja) |
| EP (1) | EP0768388B1 (ja) |
| JP (1) | JP2737720B2 (ja) |
| KR (1) | KR100235362B1 (ja) |
| CA (1) | CA2185203A1 (ja) |
| DE (1) | DE69618734T2 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5989998A (en) * | 1996-08-29 | 1999-11-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of forming interlayer insulating film |
| JP3429171B2 (ja) * | 1997-11-20 | 2003-07-22 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法及び半導体デバイスの製造方法 |
| JP3574734B2 (ja) * | 1997-11-27 | 2004-10-06 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体デバイスの製造方法 |
| US6291334B1 (en) | 1997-12-19 | 2001-09-18 | Applied Materials, Inc. | Etch stop layer for dual damascene process |
| US5900290A (en) * | 1998-02-13 | 1999-05-04 | Sharp Microelectronics Technology, Inc. | Method of making low-k fluorinated amorphous carbon dielectric |
| SE9804538D0 (sv) * | 1998-12-23 | 1998-12-23 | Jensen Elektronik Ab | Gas discharge tube |
| SG81281A1 (en) * | 1999-05-19 | 2001-06-19 | Tokyo Electron Ltd | Plasma thin-film deposition method |
| WO2000079020A1 (fr) * | 1999-06-18 | 2000-12-28 | Nissin Electric Co., Ltd. | Film de carbone, procede de formation associe, article recouvert de ce film, et procede de preparation de cet article |
| JP4140674B2 (ja) | 1999-09-27 | 2008-08-27 | 東京エレクトロン株式会社 | 多孔質アモルファス膜の観察方法及びその観察装置 |
| WO2001040537A1 (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-07 | The Regents Of The University Of California | Method for producing fluorinated diamond-like carbon films |
| US6573030B1 (en) | 2000-02-17 | 2003-06-03 | Applied Materials, Inc. | Method for depositing an amorphous carbon layer |
| US6482744B1 (en) * | 2000-08-16 | 2002-11-19 | Promos Technologies, Inc. | Two step plasma etch using variable electrode spacing |
| US6368924B1 (en) * | 2000-10-31 | 2002-04-09 | Motorola, Inc. | Amorphous carbon layer for improved adhesion of photoresist and method of fabrication |
| JP4742431B2 (ja) * | 2001-02-27 | 2011-08-10 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理装置 |
| US6482331B2 (en) * | 2001-04-18 | 2002-11-19 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method for preventing contamination in a plasma process chamber |
| US6797596B2 (en) | 2002-08-29 | 2004-09-28 | Micron Technology, Inc. | Sacrificial deposition layer as screening material for implants into a wafer during the manufacture of a semiconductor device |
| US6852139B2 (en) * | 2003-07-11 | 2005-02-08 | Excellatron Solid State, Llc | System and method of producing thin-film electrolyte |
| US6886240B2 (en) * | 2003-07-11 | 2005-05-03 | Excellatron Solid State, Llc | Apparatus for producing thin-film electrolyte |
| US20050147762A1 (en) * | 2003-12-30 | 2005-07-07 | Dubin Valery M. | Method to fabricate amorphous electroless metal layers |
| US20050161060A1 (en) * | 2004-01-23 | 2005-07-28 | Johnson Andrew D. | Cleaning CVD chambers following deposition of porogen-containing materials |
| DE102009025971A1 (de) * | 2009-06-15 | 2010-12-16 | Aixtron Ag | Verfahren zum Einrichten eines Epitaxie-Reaktors |
| JP5622200B2 (ja) * | 2011-02-01 | 2014-11-12 | 株式会社アルバック | ポリシラン類の処理方法 |
| US10840086B2 (en) * | 2018-04-27 | 2020-11-17 | Applied Materials, Inc. | Plasma enhanced CVD with periodic high voltage bias |
| CN110346407B (zh) * | 2019-06-20 | 2021-08-17 | 杭州电子科技大学 | 一种适用于纳米级厚度薄膜材料的热导率测试结构 |
| CN111430713A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-17 | 天目湖先进储能技术研究院有限公司 | 一种金属锂负极的制备方法、金属锂负极及电池和应用 |
Family Cites Families (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5582947A (en) * | 1981-01-16 | 1996-12-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Glow discharge process for making photoconductive member |
| JPS59142839A (ja) * | 1983-02-01 | 1984-08-16 | Canon Inc | 気相法装置のクリ−ニング方法 |
| DE3442208C3 (de) * | 1984-11-19 | 1998-06-10 | Leybold Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen harter Kohlenstoffschichten |
| US4784874A (en) * | 1985-02-20 | 1988-11-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for forming deposited film |
| US4842683A (en) * | 1986-12-19 | 1989-06-27 | Applied Materials, Inc. | Magnetic field-enhanced plasma etch reactor |
| JPH0676666B2 (ja) * | 1987-02-10 | 1994-09-28 | 株式会社半導体エネルギ−研究所 | 炭素膜作製方法 |
| DE3807112C2 (de) * | 1987-03-05 | 1995-02-02 | Minolta Camera Kk | Entwickler-Zuführelement |
| US4830702A (en) * | 1987-07-02 | 1989-05-16 | General Electric Company | Hollow cathode plasma assisted apparatus and method of diamond synthesis |
| JPH0382020A (ja) * | 1989-08-24 | 1991-04-08 | Mitsubishi Electric Corp | 化学気相成長装置 |
| US5084125A (en) * | 1989-09-12 | 1992-01-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Apparatus and method for producing semiconductor substrate |
| JPH03211279A (ja) * | 1990-01-11 | 1991-09-17 | Mitsubishi Electric Corp | 化学気相成長装置 |
| JPH04152515A (ja) * | 1990-10-16 | 1992-05-26 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH04186615A (ja) * | 1990-11-16 | 1992-07-03 | Fujitsu Ltd | 半導体製造装置 |
| JP2763203B2 (ja) * | 1991-02-18 | 1998-06-11 | 三菱電機株式会社 | 化学気相成長装置 |
| US5198263A (en) * | 1991-03-15 | 1993-03-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | High rate chemical vapor deposition of carbon films using fluorinated gases |
| US5477975A (en) * | 1993-10-15 | 1995-12-26 | Applied Materials Inc | Plasma etch apparatus with heated scavenging surfaces |
| US5212118A (en) * | 1991-08-09 | 1993-05-18 | Saxena Arjun N | Method for selective chemical vapor deposition of dielectric, semiconductor and conductive films on semiconductor and metallic substrates |
| JPH0562936A (ja) * | 1991-09-03 | 1993-03-12 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマ処理装置およびプラズマクリーニング方法 |
| JPH05211125A (ja) * | 1992-01-30 | 1993-08-20 | Nec Corp | 気相成長装置 |
| JPH05217910A (ja) * | 1992-02-05 | 1993-08-27 | Seiko Epson Corp | 化合物半導体の気相成長装置及び気相成長方法 |
| US5252178A (en) * | 1992-06-24 | 1993-10-12 | Texas Instruments Incorporated | Multi-zone plasma processing method and apparatus |
| US5271963A (en) * | 1992-11-16 | 1993-12-21 | Materials Research Corporation | Elimination of low temperature ammonia salt in TiCl4 NH3 CVD reaction |
| US5531834A (en) * | 1993-07-13 | 1996-07-02 | Tokyo Electron Kabushiki Kaisha | Plasma film forming method and apparatus and plasma processing apparatus |
| US5562776A (en) * | 1994-09-19 | 1996-10-08 | Energy Conversion Devices, Inc. | Apparatus for microwave plasma enhanced physical/chemical vapor deposition |
| US5585012A (en) * | 1994-12-15 | 1996-12-17 | Applied Materials Inc. | Self-cleaning polymer-free top electrode for parallel electrode etch operation |
| EP0777258A3 (en) * | 1995-11-29 | 1997-09-17 | Applied Materials Inc | Self-cleaning plasma processing reactor |
| US5817534A (en) * | 1995-12-04 | 1998-10-06 | Applied Materials, Inc. | RF plasma reactor with cleaning electrode for cleaning during processing of semiconductor wafers |
| US5811356A (en) * | 1996-08-19 | 1998-09-22 | Applied Materials, Inc. | Reduction in mobile ion and metal contamination by varying season time and bias RF power during chamber cleaning |
-
1995
- 1995-10-12 JP JP7264177A patent/JP2737720B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-09-06 EP EP96114340A patent/EP0768388B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-09-06 DE DE69618734T patent/DE69618734T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-09-10 CA CA002185203A patent/CA2185203A1/en not_active Abandoned
- 1996-09-20 KR KR1019960041021A patent/KR100235362B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-09-24 US US08/719,958 patent/US6071797A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2185203A1 (en) | 1997-04-13 |
| KR100235362B1 (ko) | 1999-12-15 |
| EP0768388A3 (en) | 1997-05-07 |
| EP0768388B1 (en) | 2002-01-23 |
| EP0768388A2 (en) | 1997-04-16 |
| JPH09111455A (ja) | 1997-04-28 |
| KR970021367A (ko) | 1997-05-28 |
| DE69618734D1 (de) | 2002-03-14 |
| US6071797A (en) | 2000-06-06 |
| DE69618734T2 (de) | 2002-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2737720B2 (ja) | 薄膜形成方法及び装置 | |
| JP3488734B2 (ja) | プラズマ処理反応器内の導電性の面を保護するための方法及び装置 | |
| JP3801730B2 (ja) | プラズマｃｖｄ装置及びそれを用いた薄膜形成方法 | |
| EP0780490B1 (en) | Apparatus for reducing residues in semiconductor processing chambers | |
| US5030476A (en) | Process and apparatus for the formation of a functional deposited film on a cylindrical substrate by means of microwave plasma chemical vapor deposition | |
| JP4791637B2 (ja) | Ｃｖｄ装置とこれを用いた処理方法 | |
| US20210140044A1 (en) | Film forming method and film forming apparatus | |
| US5942075A (en) | Plasma processing apparatus | |
| EP0658918B1 (en) | Plasma processing apparatus | |
| WO2022066503A1 (en) | Method of using dual frequency rf power in a process chamber | |
| JPH02281734A (ja) | プラズマ表面処理法 | |
| JP2000328248A (ja) | 薄膜形成装置のクリーニング方法及び薄膜形成装置 | |
| JPH0776781A (ja) | プラズマ気相成長装置 | |
| JP3259452B2 (ja) | プラズマｃｖｄ装置に用いる電極及びプラズマｃｖｄ装置 | |
| JP3259453B2 (ja) | プラズマｃｖｄ装置に用いる電極及びプラズマｃｖｄ装置 | |
| US20230022359A1 (en) | Methods, apparatus, and systems for maintaining film modulus within a predetermined modulus range | |
| JPH1050614A (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| JP3282326B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPS643338B2 (ja) | ||
| JP2891991B1 (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| JPH0677143A (ja) | プラズマｃｖｄ装置及びそのクリーニング方法 | |
| JPH07321054A (ja) | プラズマｃｖｄ装置とそのクリーニング方法 | |
| KR20140078145A (ko) | 플라즈마 화학기상 증착장치 및 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 방법 | |
| JP3808339B2 (ja) | 薄膜形成方法 | |
| JPH11111699A (ja) | ガスクリーニング装置およびガスクリーニング方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080116 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090116 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100116 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110116 Year of fee payment: 13 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110116 Year of fee payment: 13 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110116 Year of fee payment: 13 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110116 Year of fee payment: 13 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110116 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120116 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130116 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130116 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140116 Year of fee payment: 16 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |