JP3595819B2

JP3595819B2 - プラズマｃｖｄ方法及び装置

Info

Publication number: JP3595819B2
Application number: JP16575194A
Authority: JP
Inventors: 民夫原; 学浜垣; 克信青柳; 真龍治; 雅人伴; 正國東海
Original assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1994-06-27
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JPH0813151A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
開示技術は、太陽電池等の金属製装置部品の表面や微細な溝内に金属又は非金属化合物の薄膜を形成するプラズマＣＶＤの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の如く、科学の著しい発達は多くの産業を隆盛にし、当該産業はまた新たな技術の促進を促し、三者相俟って極めて豊かな市民社会、及び、産業社会を現出するようになってきており、自然界にはなかった物，道具，装置や施設類を出現させ、近時所謂ハイテク技術等極微から極大の世界に亘るかってない物質文明を招来し、精神的世界の領域にまでも大きな影響を及ぼすような勢いにさえある。
【０００３】
特に、ミクロン単位は勿論のこと、サブミクロン単位までの超極微の世界にあっても旧来の技術では到達し得ない精細度でもって産業的にも量産化，低コスト化等の条件も克服して安定した再現性のある需要と供給体制は経済社会の変革をもきたすようになってきている。
【０００４】
そして、今や産業の隆盛は所謂公害問題，地球規模での環境問題との調和を図ることを不可避としながら、省エネルギー，省資源問題にも対処しなければならない命題を担って更なる開発発展が望まれてきている。
【０００５】
そして、各種産業の発達には新技術が不可欠であるが、旧来にない優れた新技術として新規な材料，素材，原料等の開発がクローズアップされてきている。
【０００６】
そして、当該ミクロン単位やサブミクロン単位の極微細加工技術は宇宙産業等の巨大産業にとってさえも必要不可欠であり、上述省エネルギー，省資源問題と相俟ってさまざまなネックや障害がたゆまぬ研究，開発，改善等により克服されて当該新技術への貢献を成し、又、これらを維持する物理学や化学等の実証，実験等にも不可欠なってきている。
【０００７】
例えば、太陽電池のセル等は単に省エネルギーの問題のみならず、新エネルギーへの転換，新技術の開発のキーワード，トリガーとなっており、又、各種の電子部品や装置等に用いられる金属材料の表面の強度，剛性，耐蝕性能アップに所定合金等の極薄膜状のコーティングが、例えば、イオンプレーティング等によって成膜技術として現出され、素材の性能を飛躍的に増大することが出来るようになっているが、かかる成膜のコーティングは更なる性能アップが止むところなく期待されている。
【０００８】
そして、該成膜形成技術にあってさまざまな利点を有するプラズマＣＶＤ技術が開発され、産業的にも実用化可能となり、各種の手法や装置が実用化されるようになってきており、例えば、特開平１−２５２７８１号公報発明に開示されているようなレベルの技術も開発されるようになってきている。
【０００９】
例えば、図５に示す様な、平行平板型（ＲＦ）プラズマＣＶＤ装置１による成膜コーティング技術があり、イオン生成領域チャンバ２に一対の平板状電極３，４を対設し、その一方の電極４から成膜形成用の混合ガス５を供給し、他方の電極３の上側に添設したヒーター６により加熱されるウエハ等のワーク７に対向して放電し、排気ポンプ８により排気し、混合ガス５に対し高周波電源９によりプラズマを形成して成膜付与を行うようにした技術があり、かかる技術は、例えば、実開昭５８−１６０２６３号公報に開示されているような考案がある。
【００１０】
かかる高周波電源９によるプラズマ生成に代えて図６に示す様な（ＤＣパルス）プラズマＣＶＤ装置技術１´も開発され、その一方の電極４´に成膜形成用の混合ガス、例えば、ＳｉＨ_４＋ＧｅＨ_４等の混合ガス５を供給すると共にパルス電源９´から瞬間的には１ｋＶ程度の高電圧を印加し、供給したガスを両電極３´，４´を介して電離し、プラズマ１０をチャンバ２´内にて該両電極３´，４´間に形成させ、他方の電極３´にセットされ、ヒーター６´により加熱されたウエハ等のワーク７´に対しプラズマＣＶＤ処理を施すようにしたものも案出されている。
【００１１】
又、図７に示す様なＥＣＲプラズマＣＶＤ装置１´´も案出されて供給室や試験プラント等で相当の実績を上げて貴重なデータを有効裡に多出しており、通路１３よりプラズマ生成用ガス５´、及び、該通路１３´より成膜形成用ガス５´´を供給し、該チャンバ２´´の排気通路５´´´´から排気し、サブチャンバ２´´´の周囲に磁気コイル１５，１５を配設し、該サブチャンバ２´´´に対し矩形導波管１１により２．４５ギガヘルツ等のマイクロ波１２を導入して該サブチャンバ２´´´内にプラズマを形成し、磁力線に沿ってプラズマ引き出し窓１６よりプラズマを引き出しチャンバ２´´内のワーク７´´に導出させてプラズマＣＶＤ処理を行っている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述在来態様のさまざまなタイプのプラズマＣＶＤ技術にあっては次のような問題がある。
【００１３】
即ち、図５に示す平行平板型の（ＲＦ）プラズマＣＶＤ装置１にあっては太陽電池用アモルファスシリコンゲルマニウム（ａ- ＳｉｘＧｅ1-_ｘ）のようなアロイ膜を作る場合には通常２種類以上の原料ガスを供給するが、供給される成膜形成用のＳｉＨ_４＋ＧｅＨ_４等の混合ガス５が電離されるプロセスにあって、そのプラズマ中の電子エネルギー分布がマクスウエル分布に近い分布であるために、当該混合ガスが電離する際に電離し易いＳｉＨ_４のみが優先的に電離し、電子温度は電離し易いガスを電離して放電を維持するのに必要な最低のところでバランスするため、電離し難い成分ガスＧｅＨ_４を同量程度混合しても電子温度はほとんど上昇せず、解離し難いガスは混合ガス中ではほとんど分解せず、そのため、ワーク７にする成膜プロセスにおいてＳｉリッチな膜になったり、Ｈ_２の解離が充分に起らないために成長表面の水素被覆が不充分な状態で膜形成が行われて、良質な膜が得られない欠点があった。
【００１４】
更に動作ガス圧が０．０１〜１Ｔｏｒｒと高いために、反応活性種が二次反応を起こし、高次生成物が生成されて成膜中に引き込まれてクラスターを生じ、欠陥密度が大きくなったりプラズマ中にダストを発生させる原因となるマイナス点がある。
【００１５】
又、成膜速度が遅くなり生産性が低下し、結果的にさまざまなトラブルが生じて製品歩留りが悪化するという不都合さがあった。
【００１６】
又、ＢＦ_３ガス等を用いてドーピング等を行う場合にも該ＢＦ_３ガスとＳｉＨ_４のガスとを混合すると、解離エネルギーの差によりがＢＦ_３の分解効率が非常に低くなり、ＳｉＨ_４の数倍もの該ＢＦ_３のガスを混合しないと、所定の濃度のドーピングが出来ない不具合ともなっている。
【００１７】
そのため、結果として高価なＢＦ_３を多量に使用するためランニングコストが高くなるというデメリットがある。
【００１８】
そして、先述した太陽電池のセル等の場合にはエネルギー変換効率が悪く、製品として合格品とはならず、製品歩留りに影響するという不都合さに結びつく虞がある。
【００１９】
これに対するに、図６に示すタイプのプラズマＣＶＤ１´にあっては、ＤＣ高圧パルス電源９´からの高電圧印加により高エネルギーの電子を発生し、混合ガスに対しても解離が良好になされて図５に示す態様よりは膜質が改善されるものの、やはり、動作ガス圧が約０．３Ｔｏｒｒと高いことにより、高次生成物が生成されて成膜中に取り込まれ、結果的に上述同様膜中の欠陥密度を大きくするデメリットがある。
【００２０】
そして、図７に示す研究用のプラズマＣＶＤ装置１´´にあってはチャンバ１´´´中のガス圧が５×１０^−４Ｔｏｒｒと充分に低くても電磁石１５により発生される磁界と共振器２´´´内の電界が直交し、電子のサイクロトロン角周波数ω_ｃ（＝ｅＢ／ｍ；ｅ：電子の電荷，Ｂ：磁束密度，ｍ：電子の質量）とマイクロ波の角周波数が等しくなると、電子は共鳴的にマイクロ波のエネルギーを吸収して加速され、高密度なプラズマを発生させることが出来る。
【００２１】
したがって、混合ガスの分解効率は良いメリットはあるものの、プラズマ用のサブチャンバ２´´´から成膜チャンバ２´´へ取り出し窓１６からプラズマがウエハ等のワーク７´´に導入されるプロセスにおいて、プラズマの流れに沿って空間的に電位差が生じウエハのワーク７´´における成膜形成に際して好ましくは１０ｅＶ程度以下のイオンのエネルギーが望ましいにもかかわらず、１０〜３０ｅＶもの大きなエネルギーとなってワーク７´´に衝突し、成膜形成に悪影響を与えて結果的に製品不良につながる欠点があり、又、混合ガスを効率良く分解するためのかかる上述のような高エネルギーの電子が多くないことから、混合ガスの電離プロセスでは図５に示す態様同様の好ましからざる問題を生じ、更に、当該図７に示す様に、大サイズの磁気コイル１５，１５を装備していることから、ウエハサイズが大きくなると装置が大がかりになる不都合さがあるうえに、コスト高になり、消費電力も大きく操作管理制御が煩瑣となる不具合がある。
【００２２】
そして、当該図７に示す様に、大きな磁気コイル１５，１５がサブチャンバ２´´´の周囲に配設されているために、強磁場中にウエハのワーク７´´をセットすることから、当該強磁場の影響が強く、したがって、感磁性膜の成膜には悪影響があり、実使用には適さないというマイナス点があったものである。
【００２３】
したがって、研究用の実験装置としては、たとえ、再現性が低いデータを良好に出すことはあっても実使用に供する産業用の装置としては設計も製造も種々のネックがあるものであった。
【００２４】
【発明の背景】
ところで、産業上実使用し得る程度に開発されている電子ビーム励起イオンプラズマ発生技術（ＥＢＥＰ）にあってはイオンプラズマ生成領域に於ける高エネルギーの電子の存在が許容出来、又、該イオンプラズマ生成領域に於ける磁場の強度を外部でコントロールすることが可能にされており、図３に示す様に、横軸にイオンプラズマ生成領域にセットしたプローブに印加した電圧をとり、縦軸に該プローブの電流値（電子電流−イオン電流）をとり、プラズマ生成ガスとしてアルゴンガスを１ｍＴｏｒｒにし、電子ビームガンから３００ｍｍの部位に於てプローブに印加した電圧よりも高いエネルギーの電子の存在数を相対的に示すと（当該プローブに印加した電圧よりも高いエネルギーの電子のみが該プローブに入射して電流として測定されることは可能であることから）加速電圧１００ボルト（イ），６０ボルト（ロ），４０ボルト（ハ）に示す様に、加速電圧を大きくすれば高エネルギーの電子の数が増加することがデータのうえからも立証されており、このことは外部より加速電圧を変えることにより、プラズマ中の電子エネルギー分布関数を制御出来ることを示しており、又、図４に示す様に、横軸に電子ビームガンからの距離ｍｍをとり、縦軸にイオンプラズマ生成領域における磁場強度（ガウス）をとって、逆磁場コイルの位置を破線に示す位置にとると、電子ビームガンにおける放電電極の外側のコントロールコイルの電流を４０アンペアとし、加速電極の外側の磁場コイルの電流を４５アンペアとし、イオンプラズマ生成領域のチャンバの外側に設置する逆磁場コイル電流を−４アンペアとした場合に、中心からの径方向距離が０ｍｍの（ニ）のデータと１００ｍｍのデータ（ホ）に示す様に、当該逆磁場コイルの制御電流を最適に制御すると、軸方向、及び、径方向の広い範囲に亘り１ガウスよりも小さい磁場強度の無磁場領域が形成されることが分っており、又、図示はしないが、イオンプラズマ生成領域において軸方向、及び、径方向の広い範囲に亘りプラズマ電位の電位差をほぼ無いように小さくすることが出来る等のメリットがプラズマＣＶＤ技術に援用可能であることが理論、及び、実験により確かめられている。
【００２５】
【発明の目的】
この出願の発明の目的は前述従来技術に基づくプラズマＣＶＤ技術の種々の問題点を解決すべき技術的課題とし、上述電子ビームイオンプラズマ発生技術（ＥＢＥＰ）のプラズマＣＶＤ技術へ転用可能なメリットをフルに生かし、低圧の混合ガスの解離がし易く、高次生成物の発生が少く、良質な合金系の膜体が形成され、高生産性であって、コストダウンが図れ、高品質の製品がなされるようにして金属製品製造産業におけるコーティング技術利用分野に益する優れたプラズマＣＶＤ方法、及び、該方法に直接使用する装置を提供せんとするものである。
【００２６】
【課題を解決するための手段・作用】
上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成は、前述課題を解決するために、イオン生成領域中の混合ガスに対し電子ビームガンからの加速された電子ビームを放射し、金属又は非金属化合物気体を電気的に解離して分子，原子の活性種及びイオンをワーク面に堆積，成膜させる電子ビームイオンプラズマＣＶＤ方法において、上記イオン生成領域中に電解度の異なる複数のガスを異なる部位から供給し、電解度の小さいガスを電子ビームガン寄りに供給することを基幹とし、その際、上記イオン生成領域中のイオン生成量を検出して電子ビームの加速電圧を制御するようし、又、上記イオン生成領域中の磁場を小さくするようにし、更に、上記イオン生成領域中への電子ビームの軌道をコントロールするようにし、更に、上記イオン生成領域中のワークの位置を変えるようにし、更に、上記イオン生成領域中への電子ビームの放射をワークに対向する姿勢をとるようにし、更に、上記イオン生成領域中への電子ビームの放射をワークに平行にし、更に、上記ワークにバイアス電圧を印加したプラズマＣＶＤ方法であって、そして更に、イオン生成領域に電子ビームガンが通状に接続されており、金属又は非金属化合物気体を電気的に解離して分子，原子の活性種及びイオンをワーク面に堆積，成膜させる電子ビームイオンプラズマＣＶＤ装置において、イオン生成領域中に電解度の異なる複数のガスを異なる部位から供給し、電解度の小さいガスを電子ビームガン寄りに供給する機構を有していることを第２の基幹とし、更に、上記電子ビームガンがイオン生成領域のワークに同心的に対向して配設されているようにし、更に、上記電子ビームガンの放射姿勢がイオン生成領域のワークに平行姿勢的になるように配設されているようにし、更に、上記ワークにバイアス電源が接続されているようにし、更に、上記電子ビームガンが変位自在に配設されているようにし、更に、上記ワークがイオン生成領域内にて変位自在にされているようにし、更に、上記イオン生成領域にイオン生成量検出装置が配設されているようにし、更に、上記ワークがイオン生成量検出装置が電子ビームガンの加速電源に接続されているようにもした技術的手段を講じたものである。
【００２７】
【実施例】
次に、この出願の発明の実施例を図１，図２を参照して説明すれば以下の通りである。
【００２８】
尚、図５以下と同一態様部分は同一符号を用いて説明するものとする。
【００２９】
図１に示す実施例において、１´´´はこの出願の発明の１つの要旨の中心を成すプラズマＣＶＤ装置であって、構造的には前側の電子ビームガン１６と該電子ビームガン１６の基部に連通的に一体的に連結されたチャンバ２とよりなり、該チャンバ２はプラズマ生成領域１７を形成しており、又、電子ビームガン１６は前述在来態様のＥＢＥＰに用いられる態様と同じく前半の放電領域１８と後半の加速領域１９から成り、該放電領域１８は加熱電源２０に接続されて電子放出用の熱陰極２１から熱電子を放出することが出来るようにされている。
【００３０】
そして、該熱陰極２１からチャンバ２の入口にかけて補助電極２２、放電電極２４、電源２０´に接続する加速電極２５が介装されている。
【００３１】
該電源２０´は加速電極２５に対する加速電圧をコントロール自在なものが用いられている。
【００３２】
そして、放電電極２４と加速電極２５の外側にあっては電子ビーム３５の収束や強度を制御する電磁コイル２６，２７が同心的に環設されている。
【００３３】
そして、加熱陰極２１と補助電極２２の間には電子ビームのためのプラズマ形成用のアルゴンガスの供給ポート２３が設けられて放電電極２４と加速電極２５の間には図示しない排気ポンプに接続される排気ポート２８が設けられている。
【００３４】
又、チャンバ２のプラズマ生成領域１７にあっては成膜形成用の混合ガスのＳｉＨ_４＋ＧｅＨ_４ガスの供給ポートが設けられ、電離し難いＧｅＨ_４ガスの供給ポート２９が加速電極２５寄りに設けられ、又、それより離れた外側には電離し易いＳｉＨ_４ガスの供給ポート３０が設けられ、両者の間には逆磁場コイル３１が同心的に環設され、又、内側にはマルチポール磁石のコイル３２が同じく同心的に環設されている。
【００３５】
そして、電子ビームガン１６に同心的に対向してヒーター６を介装するホルダ３３がチャンバ２に対し適宜の調節機構により進退自在に設けられてウエハのワーク７をセットされている。
【００３６】
そして、該ホルダ３３には所定の高周波の電源９がバイアス電圧供給源として接続されている。
【００３７】
そして、プラズマ生成領域１７にあっては質量分析器（Ｑ−ｍａｓｓ）のプローブ３４が設けられて加速電極２５の可変電源２０´に接続され、プラズマ生成領域１７内に於て形成されるイオンやラジカル（活性種）の量を検出して加速電源２０´にフイードバックして加速電極２５の印加電圧を、形成されたイオン量やラジカル量に対応的にコントロールすることが出来るようにされてる。
【００３８】
尚、プラズマ生成領域１７内に於ける混合ガスの動作圧は０．５〜１０ｍＴｏｒｒ等に充分低くされるようにされている。
【００３９】
そして、チャンバ２内のプラズマ生成領域１７にあっては軸方向、及び、径方向に於けるプラズマ電位の不均一性は小さく、プラズマ中でイオンが加速されることが少く加速電源２０´の加速電圧を所定に制御することにより高エネルギーの電子ビーム３５の密度を変えることが出来、又、図４に示す様に、逆磁場コイル３１、電子ビーム収束用コイル２６、及び、２７の電流値、マルチポール磁石３２の磁石の強度，配置をコントロールすることによりフラズマ生成領域１７内の広い領域に亘って磁場が１ガウスより低くし、無磁場領域の形成が可能であるようにされており、ウエハ７への感磁性膜の成膜を良好に実施することが可能となり、ガス供給ポート２９、及び、３０からの混合ガス供給により混合ガスの電離がより良く促進されるようにされている。
【００４０】
上述構成において、電子ビームガン１６のポート２３からアルゴンガスを供給し熱陰極２１に電源２０´´から所定の電圧を印加し、又、熱陰極２１、及び、放電電極２４間に電圧を印加し、且つ、加速電極２５にも所定の加速電圧を印加し、コントロール電磁コイル２６，２７にも通電し、電子ビーム３５を電子ビームガン１６内で所定に加速し、チャンバ２のプラズマ生成領域１７中に加速電極２５寄りのポート２９から成膜形成混合ガスのＧｅＨ_４ガスを供給し、遠い方のポート３０からＳｉＨ_４のガスを供給し逆磁場コイル３１に通電し、ホルダ３３にセットしたワークのウエハ７をして所定に進退自在にし、且つ、ヒーター６に通電加熱し、該ウエハ７に対する所定の成膜処理を行い、所定の太陽電池のユニットセルのコーティング膜をプラズマＣＶＤにて行うようにする。
【００４１】
この際、チャンバ２のプラズマ生成領域１７に於ける混合ガスの圧力は数ｍＴｏｒｒ程度の低圧にされ、又、プローブ３４でプラズマ生成領域１７に於ける生成イオン，活性種を検出し、加速電極２５の電源２０´にフイードバックし、該加速電極２５に印加する電圧をコントロールし、図３に示した様に加速電圧をコントロールすることにより、高エネルギーの電子ビーム３５を発生させ、したがって、プラズマ生成領域１７にあって混合ガスが数ｍＴｏｒｒであっても、高密度の中性活性種やイオン種の生成が可能になり、又、高次反応生成物が少く、良質な合金膜が、しかも、高速で生産性良く形成され、又、混合ガスの分解効率が高くなるために、該混合ガス量も少くして済み、このことからコストダウンにつながり、又、電離し易いガスのＳｉＨ_４のガスを加速電極２５から遠いポート３０から、又、電離し難いガスのＧｅＨ_４をポート２９から供給することにより、プラズマ生成領域１７における混合ガスの電離が全域に於て均一に行われ、又、混合ガスを構成する各ガスの電子衝突断面積に応じた電離，解離等が行われて良質な合金膜が得られる。
【００４２】
又、ホルダ３３を介しウエハ７に高周波電源９からバイアス電圧を印加することが出来るために、ウエハに衝突して成膜をアシストするイオンのエネルギーを超精密に変えることが出来、この点からも良質な合金系の膜が形成されることになる。
【００４３】
又、図４に示した様に、逆磁場コイル３１の電流を適宜にコントロールして無磁場等最適の磁場にすることにより、磁場領域の形成がコントロールされた状態で行われることから、感磁性膜等の成膜が可能になる。
【００４４】
そして、当該実施例にあっては、電子ビームガン１６からプラズマ生成領域１７中に打ち込まれる電子ビーム３５がワークのウエハ７に対し垂直に打ち込まれる懸念があるが、混合ガスの圧力を数ｍ〜数十ｍＴｏｒｒまで上げることにより、高速電子が充分に散乱され当該高速の電子がウエハ７に衝突的に入射しないようにされている。
【００４５】
又、プラズマ生成領域１７に於ける軸方向、及び、径方向のプラズマ電位の不均一性が小さい状態にしている。
【００４６】
これらによりウエハ７ヘの衝突イオンエネルギーを低エネルギー領域にすることが出来、成膜における悪影響が除去されて良質な合金膜が形成される。
【００４７】
そして、プラズマ生成領域１７中に於ける混合ガスの圧力が低いために、クラスター等が生ぜず、ウエハ７に堆積した膜中の欠陥密度が大きくならずにすむ。
【００４８】
又、ドーピング処理を行うに際しては、混合ガスの全ガス圧力が低く、更に、当該ドーピング用ガスの分解効率が良いために、高価なドーピングガスの供給量を少くすることが出来る。
【００４９】
尚、上述実施例はマルチポールマグネット３２をイオン生成領域１７のチャンバ２内部に設置した態様であるが、該マルチポールマグネット３２をチャンバ２外部に設置することも勿論可能である。
【００５０】
又、上述実施例は逆磁場コイル３１をチャンバ２の外部に設置しているが、加速電極２５の外側に設置した電子ビーム収束用コイル２７の外側に二重コイルの形で設置することも勿論可能である。
【００５１】
更に、上述実施例では２箇所のガス供給ポート２９、及び、３０から混合ガスの各成分ガスを分離して供給しているが、それぞれの供給ポートから混合比を変えた混合ガスを供給することも可能であり、供給ポートの数も２箇所に限らず、１箇所、又は、３箇所以上にする態様も勿論可能である。
【００５２】
又、ガスの供給ラインを加速電極２５出口近傍までノズル等を使って導いたり、ガスの均一拡散を行うためにチャンバ２内に多数の吹き出し孔をもつリング状のガス供給マニホールドを設置することも可能である。
【００５３】
次に、図２に示す実施例は上述図１に示す実施例がウエハ７に対し電子ビーム３５を表面から直交的に打ち込む態様であったのに対し、チャンバ２のプラズマ生成領域に於てウエハ７は進退自在にされ、変位可能であるようにされ、又、電子ビームガン１６に対しプラズマ生成領域１７をベローズ３７を介し密封状態にしながらも相対変位自在にしているが、該ウエハ７に対し電子ビーム３５を平行に打ち込み、電子ビーム３５が打ち込まれる部分では電子温度の高いプラズマに形成され、一方、ウエハ７側寄りには相対的に低温のプラズマを形成し、電子温度の高いプラズマ領域で生成された大量の活性種やイオン種をウエハ７に供給するプロセスで寿命の長いラジカル等を選択的に成膜に供することが可能となり、この場合、ウエハ７をホルダ３３´の所定の進退により所望にセットすることにより、その作用効果をより促進させることが出来るようにした態様である。
【００５４】
本実施例では磁場コイル３１´は電子ビーム収束コイル２７と同じ向きに磁力を発生するように所謂順磁場コイルとして使われている。
【００５５】
又、該コイル２７、及び、磁場コイル３１´の電流値を変えることにより、プラズマ３５の形状を制御し、ウエハ７とプラズマ３５の相対位置を制御することが可能であり、上述同様な効果が得られる。
【００５６】
尚、この出願の発明の実施態様は上述各実施例に限るものでないことは勿論であり、電子ビームガンから打ち込まれる電子ビームに対するワークの相対位置姿勢を所望の傾斜角度にする等種々の態様が採用可能である。
【００５７】
そして、当該図２に示す実施例にあってはチャンバ２をベローズ３７を介して変位させることが出来るものであるが、その場合、該チャンバ２と電子ビームガン１６との間に該ベローズ３７を介装させてガス圧を低圧状態に保ったままの変位が可能であり、高エネルギーの電子ビーム３５の高温電子領域と相対的に低温電子のプラズマ領域のワーク７に対する相対分布領域をコントロールすることも出来る。
【００５８】
又、電子ビームをウエハ等のワークに平行に打ち込むことにより、低圧の混合ガスにあっても、高エネルギーの電子ビームがワークに入射することなく、したがって、ワークに形成されるシース電圧が小さく、イオンの衝撃が小さくなり、その結果、欠陥密度の小さい良質な成膜形成が行われる効果がある。
【００５９】
而して、数ｍＴｏｒｒの低圧の混合ガス中に於て高エネルギーの電子ビームを打ち込むことにより、混合ガスの電離、及び、解離が速やかに高効率に行われ、そのため、高速成膜が可能となり、それだけ、生産性を高くすることが出来る効果があるうえに混合ガスの分解効率が高いことになり、供給する混合ガスの量も設計通りで良く、結果的にコストダウンが図れるという優れた効果も奏される。
【００６０】
又、設計変更的には電子ビームガン１６の加速電極２５に対する印加電圧をプラズマ生成領域内外に設置する分析機によって設定してフイードバックするに、上述実施例のＱマス（質量分析器）の他にレーザー誘起蛍光法（ＬＩＦ），赤外ダイオードレーザー吸収分光法（ＩＲＬＡＳ），発光分光法（ＯＥＳ）等を用いて発光，非発光のイオン，ラジカル量をモニタする等種々の態様が採用可能である。
【００６１】
又、当該フイードバックされる信号を放電電源の電流，ガス圧，加速電源の電圧，ガス供給位置，ワークの位置の制御用に用いたり、ワークのバイアス電源にＲＦ電源を用いるばかりでなく、他の電源を用いることも出来ることは勿論可能なことである。
【００６２】
そして、対象とする成膜生成物は太陽電池のユニットセルのみならず、他の合金膜や絶縁膜のコーティングを必要とする金属、又は、非金属製品への成膜に用いることも勿論のことである。
【００６３】
【発明の効果】
以上、この出願の発明によれば、基本的に太陽電池のユニットセルに所定の薄い合金膜等をコーティングするに用いるに際しプラズマＣＶＤ処理を行うに、電子ビーム励起イオンプラズマ（ＥＢＥＰ）形成技術に用いられる電子ビームガンをプラズマＣＶＤのプラズマ生成領域チャンバに前設して連結させ、プラズマ生成領域に電子ビームガンからの電子ビームを打ち込むようにしたことにより、混合ガスに対する効率の高い電離を現出することが出来、更にプラズマ生成領域の中で軸方向、及び、径方向の広い範囲に亘ってプラズマ電位の不均一性が少い中でウエハ等のワークに対する十数〜数十ｅＶもの高エネルギーのイオンが衝突することなく、成膜形成に悪影響を与えないという優れた効果が奏される。
【００６４】
又、電子ビームガンにあっては加速電極に印加する電圧をコントロールすることが出来、それも外側から出来るために、電子ビームのエネルギーをコントロールすることが出来、プラズマ中の励起種の種類や割合を所望に大きく得ることが出来、又、逆磁場コイルの電流値を最適にすることによりワーク１を設置する空間の磁場強度を低くすることが出来、無磁場にすることも可能であり、そのため、感磁性膜等の成膜が可能となる優れた効果が奏される。
【００６５】
このようにして良質な合金系の成膜が得られ、その成膜形成速度も速く、良質な成膜が得られることによる信頼性の高い製品が得られ、最終製品の品質を向上させることが出来るという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の１実施例の模式縦断面図である。
【図２】別の実施例の模式縦断面図である。
【図３】この出願の発明のプラズマ生成領域に於けるプローブ電圧に対する高エネルギーの電子の在来データのグラフ図である。
【図４】同、プラズマ生成領域中での磁場強度の変化を示すデータのグラフ図である。
【図５】在来態様のプラズマＣＶＤ装置の１つの態様の模式縦断面図である。
【図６】在来態様に基づくプラズマＣＶＤ装置の別の態様の模式縦断面図である。
【図７】在来態様の他のプラズマＣＶＤ装置の模式縦断面図である。
【符号の説明】
２チャンバ
１６電子ビームガン
２５加速電極
３１逆磁場コイル
７ワーク
６ヒーター
１７プラズマ生成領域
３４プローブ
９高周波バイアス電源

Claims

イオン生成領域中の混合ガスに対し電子ビームガンからの加速された電子ビームを放射し、金属又は非金属化合物気体を電気的に解離して分子，原子の活性種及びイオンをワーク面に堆積，成膜させる電子ビームイオンプラズマＣＶＤ方法において、上記イオン生成領域中に電解度の異なる複数のガスを異なる部位から供給し、電解度の小さいガスを電子ビームガン寄りに供給することを特徴とするプラズマＣＶＤ方法。
上記イオン生成領域中のイオン生成量を検出して電子ビームの加速電圧を制御するようにすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマＣＶＤ方法。
上記イオン生成領域中の磁場を小さくするようにすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマＣＶＤ方法。
上記イオン生成領域中への電子ビームの軌道をコントロールするようにすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマＣＶＤ方法。
上記イオン生成領域中のワークの位置を変えるようにすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマＣＶＤ方法。
上記イオン生成領域中への電子ビームの放射をワークに対向する姿勢をとるようにすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマＣＶＤ方法。
上記イオン生成領域中への電子ビームの放射をワークに平行にすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマＣＶＤ方法。
上記ワークにバイアス電圧を印加することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマＣＶＤ方法。
イオン生成領域に電子ビームガンが連通状に接続されており、金属又は非金属化合物気体を電気的に解離して分子，原子の活性種及びイオンをワーク面に堆積，成膜させる電子ビームイオンプラズマＣＶＤ装置において、イオン生成領域中に電解度の異なる複数のガスを異なる部位から供給し、電解度の小さいガスを電子ビームガン寄りに供給する機構を有していることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
上記電子ビームガンがイオン生成領域のワークに同心的に対向して配設されていることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載のプラズマＣＶＤ装置。
上記電子ビームガンの放射姿勢がイオン生成領域のワークに平行姿勢的になるように配設されていることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載のプラズマＣＶＤ装置。
上記ワークにバイアス電源が接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載のプラズマＣＶＤ装置。
上記電子ビームガンが変位自在に配設されていることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載のプラズマＣＶＤ装置。
上記ワークがイオン生成領域内にて変位自在にされていることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載のプラズＤマＣＶ装置。
上記イオン生成領域にイオン生成量検出装置が配設されていることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載のプラズマＣＶＤ装置。
上記ワークがイオン生成量検出装置が電子ビームガンの加速電源に接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載のプラズマＣＶＤ装置。