JP3388837B2 - プラズマcvd装置 - Google Patents

プラズマcvd装置

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JP3388837B2 JP28734693A JP28734693A JP3388837B2 JP 3388837 B2 JP3388837 B2 JP 3388837B2 JP 28734693 A JP28734693 A JP 28734693A JP 28734693 A JP28734693 A JP 28734693A JP 3388837 B2 JP3388837 B2 JP 3388837B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】この発明は、被処理物表面に薄膜
を形成するためのプラズマCVD装置に関するものであ
る。 【0002】 【従来の技術】プラズマCVD法は化学蒸着法の1方法
として被処理物表面への皮膜形成に広く採用されてい
る。このプラズマCVD法において、原料ガスとして常
温では液体または固体である、いわゆる非気化物を用い
る場合がある。そのようなプラズマCVD法において
は、非気化物である原料ガスは、加熱して気化させてか
ら反応室に導入するが、これら原料ガスは吸着性の強い
ガスであるため、反応室壁面に吸着しやすい。特に、反
応室内が加熱されていないと、導入されたガスは凝縮し
て壁面に吸着する量が多く、被処理物表面への成膜が阻
害される。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】上記において、成膜速
度の安定性を得るために、反応室の壁面を加熱して反応
室内を昇温させたり、電力を印加する反応室内の電極を
昇温させる場合がある。このうち、反応室内の昇温は反
応室壁面にヒータを巻きつけるなどして比較的容易に行
えるが、電力を印加する電極の昇温は非常に難しい。例
えば、反応室内の電極に高出力のRF電力を印加する場
合(間欠的に瞬間時50KWの高RF電力が投入され
る)があり、このような場合に電極周囲に巻きつけたシ
ースヒータで電極を昇温していると、ヒータの電気回路
にRF電力がノイズとして入り込み、ヒータの誤動作を
引き起こすことがあったり、また、RF電力を印加する
電極の構造が複雑になるという問題がある。 【0004】この発明は、上記に鑑みて常温で非気化物
である原料ガスを成膜用原料ガスとして用いた場合に、
安定した成膜速度で皮膜形成を行うことのできるプラズ
マCVD装置を提供することを目的とするものである。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明のプラズマCVD装置は、加熱ヒータを
具備する被処理物を配し、上部が開口している反応室の
側壁上に、絶縁物およびパッキンを介して電極を上記
反応室の上壁面として嵌合し、この反応室の上部に上記
電極を囲むように設けた防熱覆い内の上部に、上記電極
と間隔を保つようにして、上記電極を加熱する加熱手段
を配するとともに、上記反応室の外周に加熱手段を設
け、側壁に反応ガス導入管を有するものである。 【0006】 【作用】プラズマCVD装置にて成膜を行う場合、例え
ばTiCl4 のような常温で非気化物であるものを加熱
気化して原料ガスとして用いると、この原料ガスが非常
に吸着性の強いガスであるために、反応室内の壁面や電
極面に吸着しやすい。そして一度壁面や電極に吸着する
と、再放出するまでに時間を要し(30分以上かかるも
のもある)、成膜時間に対する成膜速度が不安定となる
が、この発明では反応室、反応室内の被処理物、さらに
はRF電力を印加する電極のそれぞれを昇温させるよう
にしたので、反応室内に導入された上記吸着性の強い原
料ガスが反応室壁面等に吸着しても、吸着から再放出ま
での時間を短縮させることができ、これによって成膜時
間に対する成膜速度を安定にすることができる。 【0007】 【実施例】以下、この発明のプラズマCVD装置を、そ
の一実施例を示す図1について説明する。図において、
1は反応室であって、この反応室1は、例えば直径35
0mm、高さ150mmの円筒形状である。この反応室
1内には、下部に被処理物加熱ヒータ4を具えた被処理
物3が配置されている。また、反応室1の側壁2上に
は、例えばアルミナ碍子のような絶縁物6を介してOリ
ングのような真空パッキン材8にてRF電力を印加する
電極5が気密を保って嵌合されている。 【0008】7は、この電極5を囲むように反応室1の
上方に設けたステンレス製の防熱覆いである。そして、
この防熱覆い7内の上部には電極5と間隔を保って対向
するようにして電極5の加熱源としてシースヒータ1
が取り付けられている。 【0009】このようにして反応室1の側壁2上に気密
を保って嵌合された電極5は、反応室壁面の一部である
上壁面として用いられ、反応室1内と防熱覆い7内とを
隔てる役割を果たしている。そして、この電極5は大気
圧の空気で満たされている防熱覆い7内と真空排気され
る反応室1内とを隔てる真空壁として用いられる。 【0010】この反応室1内の真空排気は、油回転真空
ポンプ11、ルーツポンプ12を作動させ、反応室1内
に通じている排気管9の排気系主弁10を開くことによ
って行われる。 【0011】常温で非気化物の成膜用原料ガスおよびそ
の他の反応ガスは、図示省略したガス供給装置によって
それぞれ流量調整してガス導入管15を通じて反応室1
内に導入される。また、反応室1内は、反応室1の側壁
2の周面に巻きつけるようにして設けた反応室加熱ヒー
タ14にて側壁2を加熱することで昇温される。 【0012】17はRF電源であって、マッチングボッ
クス18を通じて電極5に接続されており、この電極5
にRF電力が印加されると、反応室1内にプラズマが発
生して導入されている反応ガスが分解され、被処理物表
面に皮膜が形成される。 【0013】上記の構造の装置において、電力を印加す
る電極5は、その加熱源であるシースヒータ13によっ
て熱輻射およびこのシースヒータ13にて熱せられた空
気によって150℃以上に昇温させることができる。な
お、上記の電極5の加熱源としては、シースヒータ13
に限定されるものではなく、図2に示すようにランプヒ
ータ16を防熱覆い7内の上部に取り付けて用いてもよ
い。 【0014】次に、上記した図1のような構造のプラズ
マCVD装置を用いて、被処理物上に薄膜を作製する一
例として窒化チタンの薄膜を作製する場合について説明
すると、まず、ルーツポンプ12、真空ポンプ11を作
動し、反応室1に接続している排気系主弁10を開いて
反応室1内を15Pa圧に真空排気する。次に、反応室
1の側壁2をその周囲に配した反応室加熱ヒータ14に
より加熱して反応室1内を100℃前後に昇温する。被
処理物3は被処理物加熱ヒータ4にて500℃前後に昇
温し、また反応室1の上壁面となっている電力を印加す
る電極5は、この電極5を囲んでいる防熱覆い7内の上
部に設けた、例えば3KWのシースヒータ13にて10
0℃に昇温する。 【0015】次に、図示省略したガス供給装置によっ
て、成膜用反応ガスとしてそれぞれ流量を調整したAr
ガス、H2 ガス、TiCl4 ガス、N2 ガスをガス導入
管15を通じて15Pa圧に排気された反応室1内に導
入する。なお、TiCl4 は、常温で液体であるので、
予め恒温槽にて加熱してTiCl4 ガスとして気化させ
ておき、これをH2 キャリアガスとともに導入する。 【0016】次に、反応室1内にRF電源17からマッ
チングボックス18を経て、電極5に33ms毎に15
0μsの間、間欠的に13.56MHz、50KWの電
力を繰り返して印加する。これによって、反応室1内に
おいて電極5と被処理物3との間にプラズマが発生す
る。このプラズマによって、反応室1内に導入されてい
るH2 ガス、TiCl4 ガス、N2 ガスがそれぞれ解離
され、化学反応によって被処理物3上に窒化チタン(T
iN)膜が堆積する。 【0017】上記の状態を保って、反応ガスの供給とR
F電力の印加とを、t時間繰り返し行って作製された膜
の膜厚をT(t)とした時、時間tにおける成膜速度:
dT(t)/dtを測定したところ、図3の線図Aのよ
うに、この発明の装置では、反応室、被処理物だけでな
く電力を印加する電極をも昇温させているので、反応ガ
スの壁面への吸着の影響を殆ど受けることなく、成膜時
間に対する成膜速度が安定していることが認められた。 【0018】これに対して、上記と同じ条件での皮膜形
成を、電力を印加する電極を昇温させない従来の装置を
用いて行った場合の成膜速度は、図3の線図Bのように
成膜時間の経過につれて成膜速度が上がるものの、その
初期においては非常に低い成膜速度しか示さず、成膜速
度が一定していなかった。 【0019】なお、上記の実施例では常温で非気化物の
反応ガスとして、常温で液体のTiCl4 を用いたが、
この他にTi系としてTiI4 や常温で固体のTi〔N
(CH3 2 4 を、けい素系としてSi(C2
5 O)4 等を使用することができる。 【0020】 【発明の効果】以上説明したように、この発明のプラズ
マCVD装置は、RF電力を印加する電極を反応室の上
壁面材として構成し、この電極を囲むように反応室の上
部に設けた防熱覆い内の上部に加熱源として取り付けた
シースヒータによって電極を昇温させるようにし、かつ
電極とシースヒータとの間には適当な間隔が保たれてい
るので、シースヒータはこの電極に印加するRF電力の
影響を受けることなく電極を昇温させることができ、こ
の電極の昇温と、反応室および被処理物の昇温により反
応室内に導入された反応ガスの反応室壁面への吸着を減
少させることができ、また、壁面に吸着したガスも瞬時
に放出することができるので、成膜時間に対する成膜速
度を安定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】この発明になるプラズマCVD装置の一実施例
を示す説明図である。 【図2】この発明になるプラズマCVD装置の他の実施
例を示す説明図である。 【図3】この発明のプラズマCVD装置と従来のプラズ
マCVD装置による成膜速度を示す線図である。 【符号の説明】 1 反応室 2 反応室側壁 3 被処理物 5 電極 6 絶縁物 7 防熱覆い 8 パッキン材 13 シースヒータ 15 反応ガス導入管 16 ランプヒータ

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 加熱ヒータを具備する被処理物を配した
    反応室の側壁上に、絶縁物およびパッキン材を介して電
    力を印加する電極を上記反応室の上壁面として嵌合し、
    この反応室の上部に上記電極を囲むように設けた防熱覆
    内の上部に、上記電極と間隔を保つようにして、上記
    電極を加熱する加熱手段を配するとともに、上記反応室
    の外周に加熱手段を設け、側壁に反応ガス導入管を有し
    てなるプラズマCVD装置。
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