JP2913736B2 - Ｃｖｄ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、CVD装置に関するものであり、詳しくは、
ホイスラー波により生成される高密度プラズマを用いた
高速CVD装置に関するものである。

＜従来の技術＞ 第３図は従来から用いられているCVD装置の要部の構
成説明図であり、（ａ）はRF（高周波）平行平板型の例
を示し、（ｂ）はECR（電子サイクロトロン共鳴）型の
例を示している。

RF平行平板型の装置において、２枚の平板状の電極1,
2が図に示していない容器内部に平行に配置され、電極
1,2間には例えば13.56MHzの出力周波数を有する高周波
信号源３が接続されている。電極２の上には基板４が配
置されている。容器内部には原料ガスが供給される。

これにより、電極1,2間にはプラズマが生成され、基
板４の表面には結晶膜が生成されることになる。

ECR型の装置において、容器５の上部から原料ガスが
導入されるとともにマイクロ波が導入され、容器５の外
周にはECRを発生させるための磁場を生成する電磁石6,7
が配置されている。容器５の内部には基板ホルダ８が配
置されて基板４が配置されている。

これにより、容器５の内部にはラズマが生成され、基
板４の表面には結晶膜が生成されることになる。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかし、前者の構成によれば、プラズマ密度が低いた
めに成膜速度が遅い。また、プラズマ中にさらされてい
る電極1,2が汚染の原因になり、基板４自体もプラズマ
による損傷を受けやすい。

一方、後者の構成によれば、前者の構成よりもプラズ
マ密度は高くなるものの、内部圧力が高くなって電子の
平均自由行程がサイクロトロン半径よりも小さくなると
ECRが発生しにくくなる。従って、例えば10^-4Torr程度
以下の高真空（低圧力）が必要とされ、10^-3〜10^-2程度
の低真空（高圧力）で高速デポジションを行うのには不
適である。

本発明は、このような点に着目したものであり、その
目的は、高密度プラズマを利用して高速成膜が行えるCV
D装置を提供することにある。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明のCVD装置は、 一端に原料ガスの導入部が形成され、他端が開口され
た放電管と、 放電管の開口端部に連通するように形成され、内部に
基板が配置された成膜室と、 放電管の外周に螺旋状に巻き付けられたヘリカルアン
テナと、 このヘリカルアンテナに前記放電管の内部にホイスラ
ー波を生成するための高周波電力を供給する高周波電源
と、 放電管を内包するように配置され、放電管に均一磁場
を与えるコイル、 とを具備し、 前記ヘリカルアンテナの長さを、放電管の内部に生成
されるホイスラー波の波長程度にしたことを特徴とす
る。

＜作用＞ 放電管内部にはヘリカルアンテナを介して加えられる
高周波電力に従ってホイスラー波が励起され、このホイ
スラー波により高密度プラズマが生成される。そして、
高密度プラズマは基板に向かって加速され、基板表面に
結晶が堆積される。

これにより、比較的低圧の環境で高密度プラズマが生
成でき、効率のよい成膜が行える。

＜実施例＞ 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例を示す構成説明図であ
る。図において、放電管10は石英管で形成されたもので
あり、一端に原料ガス（例えばA,B）の導入部が形成さ
れ、他端は開口されている。成膜室11は導体で構成され
たものであり、放電管10の開口端部に連通するように形
成されている。この成膜室11は接地され、内部には基板
ホルダ８が配置されて基板４が配置されている。基板ホ
ルダ８には加熱用ヒータ12が設けられるとともに、基板
４をバイアスするための信号源13が接続されている。放
電管10の外周には螺旋状にヘリカルアンテナ14が巻きつ
けられている。このヘリカルアンテナ14の一端にはマッ
チングボックス15を介して高周波電力を供給する高周波
電源３が接続され、他端は接地されている。コイル16は
放電管10に均一磁場を与えるものであり、放電管10を内
包するように配置されている。

このように構成された装置の動作を第２図を用いて説
明する。

放電管10の内部には一端から原料ガスが導入されると
ともに、コイル16による一様な磁場が生成される。ヘリ
カルアンテナ14には高周波電源３から例えば13.56MHzの
高周波電力が加えられる。この高周波電力により、放電
管10の内部にはホイスラー波が生成される。なお、ヘリ
カルアンテナ14の長さは、励起されるホイスラー波の波
長程度とする。このホイスラー波は放電管10の内部に高
密度のプラズマを生成する。コイル16による磁界は放電
管10では均一であるが成膜室11では発散していて、放電
管10から成膜室11に向かって勾配を持っている。

これにより、放電管10の内部に生成された高密度プラ
ズマは磁界の勾配に従って基板４の方向に向かって加速
される。この結果、基板４の表面には結晶が堆積して結
晶膜が生成されることになる。

ここで、プラズマ密度，すなわち成膜速度は高周波電
源３からヘリカルアンテナ14に加えられる電力やコイル
16による磁界の強度によって制御できる。また、基板４
のバイアスに応じて基板４へのイオンの入射を制御で
き、ダイヤモンドのような緻密な膜の生成や異方性のCV
Dによる平坦化も可能になる。

実験によれば、直径3cmの放電管14の内部を８×10^-3T
orrの真空状態にしてアルゴンガスを導入し、300Wの高
周波電力を印加したところ、生成されるプラズマの密度
は10¹³cm^-3になることが確認できた。これは、ECR型の1
00倍以上の高密度である。

また、電極はプラズマ中には存在しないので、従来の
ような電極による汚染が発生することはない。

また、ほぼ同様な構造で高速エッチングにも応用でき
る。

＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によれば、高密度プラズ
マを利用して高速成膜が行えるCVD装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成説明図、第２図は
第１図の動作説明図、第３図は従来の装置の構成説明図
である。 ３……高周波電源、４……基板、８……基板ホルダ、10
……放電管、11……成膜室、14……ヘリカルコイル、16
……コイル。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端に原料ガスの導入部が形成され、他端
   が開口された放電管と、 放電管の開口端部に連通するように形成され、内部に基
   板が配置された成膜室と、 放電管の外周に螺旋状に巻き付けられたヘリカルアンテ
   ナと、 このヘリカルアンテナに前記放電管の内部にホイスラー
   波を生成するための高周波電力を供給する高周波電源
   と、 放電管を内包するように配置され、放電管に均一磁場を
   与えるコイル、 とを具備し、 前記ヘリカルアンテナの長さを、放電管の内部に生成さ
   れるホイスラー波の波長程度にしたことを特徴とするCV
   D装置。