JPH03123022A

JPH03123022A - プラズマ成膜装置

Info

Publication number: JPH03123022A
Application number: JP25881489A
Authority: JP
Inventors: Naoyoshi Fujiwara; 藤原　直義
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-10-05
Filing date: 1989-10-05
Publication date: 1991-05-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はプラズマによって材料の表面に薄膜を形成する
装置に関する。

（従来の技術）第３図（ａ）　（ｂ）　（Ｃ）に従来の成膜装置の例を
示す。第３図（ａ）はＥＣＲ（エレクトロンサイクロト
ロンレゾナンス）方式の装置である。この装置は、１Ｏ
−３ｔｏｒｒ程度のガス圧で能力が発揮され高電子密度
が得られるが、膜生成に必要とされる励起分子の数か少
なく膜生成速度か遅い欠点を有している。

ＥＣＲ方式の装置の主要構成要素は、プラズマ成成室１
、真空容器２、基板ホルダー３、コイル４、マイクロ波
導波管５、誘電体６、アパーチャアである。

第３図（ｂ）は石英ガラス円筒９内のプラズマ成成室１
に高周波電源８と誘導コイル１０でプラズマを発生させ
基板１２に成膜するものである。

第３図（Ｃ）は電極１１と基板ホルダー３間でプラズマ
を発生し、基板１２を処理するものである。

第３図（ｂ）　、　（ｃ）の装置は、放電条件のガス圧
として、一般に、１００〜ｌ０−３ＴＯｒｒオーダーで
ある。

本装置も成膜に対して速度は大きくとれない。又直接プ
ラズマに接しているため、スパッター等、成膜と相反す
る物理現象を起すこともある。

（文献、Ａｆｔｅｒｇｌｏｗ　ａｎｄ　ｄｅｃａｙｉｎ
ｇ　ｐｌｗｍａ　ＣＶＤ５ｙｓｔｅＩｌｌｓ、Ｖａｃｕ
ｕｍ、ｖｏｌ、３８．Ｎｏ、８−１０．ｐ６３７〜Ｂ４
２　）（発明が解決しようとする課題）上述の従来の成膜装置においては、成膜速度が十分でな
い。また、気相成長におけるイオンエネルギーの制御が
できないという問題がある。

そこで本発明は、成膜速度が高く、イオンエネルギーの
制御がおこなえるプラズマ成膜装置を提供することを目
的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、イオン発生部と処理部との間に少なくとも１
ケ當捻の孔を有する中間電極を設け、イオン生成部の上
部、中間電極、基板とに適切な電位を与える手段を設け
る。

（作　用）このようにすると、中間電極の孔から差圧によりプラズ
マ流（主にイオン、励起分子）が引き出され、基板に付
着すると同時に、中間電極、基板と真空容器間に加えら
れた電位によって適切なイオンエネルギーが与えられて
、気相成長時の結晶構造の確立に作用する。

（実施例）第１図に本発明の実施例を示す。

（実施例の構成）第１図の実施例の構成は次の通りである。

石英ガラス円筒９に誘導コイルｌＯをまき付け、円筒９
の上部には上部電極板１３を取付は真空シールを行なう
。上部電極板１３には原料ガスを導入するガス導入口１
４を設けた構造とする。円筒９の下部に従来装置と同様
に真空容器２、真空容器内には絶縁カバー１８で覆れた
基板ホルダー３を設置する。円筒９の下部開口部には絶
縁スペーサー１６を介して、複数個の孔を有する中間電
極１５を取り付け、真空容器２に絶縁端子１７を取り付
け、中間電極１５と接続する。

他方、基板ホルダー３に電位を加えられる様に、真空容
器２に絶縁シール端子１９を取り付け、接続する。

高周波電源８の出力端子からマツチングボックス２０を
介して、誘導コイル１０に接続する。同様に他のマツチ
ングボックス２０、キャパシター２１を介して絶縁シー
ル端子１９に接続する。高周波電源８の接地端子、上部
電極板１３、真空容器２は共通にして接地する。。

絶縁シール端子１９と接地端子間に可変抵抗２２を接続
し、可変抵抗２２の摺動端子と絶縁端子１７とを接続す
る。

（実施例の作用）多量のイオン及び励起分子（ラジカル分子）を得るため
に円筒９内のイオン生成室１のガス圧を高周波放電出来
る範囲の数ｍＴｏｒｒ〜数１０Ｔｏｒｒに設定し、高周
波電源８と誘導コイル１０により放電させる。より放電
を容易にするため、磁場を作用させてもよい。

真空容器２内のガス圧は真空ポンプの排気能力及び中間
電極１５の孔の大きさ、原料ガスの流量によって決定さ
れるが、少なくとも１〜２桁程度の圧力差を生ずる様に
する。この圧力差により、プラズマ生成室１から中間電
極１５の孔を通して、プラズマ（イオン電子）、励起分
子、中間粒子等を引き出す。

他方、高周波電源８からキャパシター２１を介して基板
ホルダー３に高周波電力を供給することにより、基板ホ
ルダー３と真空容器２間に高周波放電が生じ弱電離プラ
ズマが発生する。この場合、基板ホルダー３と真空容器
２との面積比により、高周波電圧の正、負極性に対し、
高周波電流に差が生ずるため、キャパシター２１には基
板ホルダー側が負になる方向に充電される。

すなわち、バイアス電圧が発生する。このバイアス電圧
はプラズマに対する電位となるため、このバイアス電圧
を可変抵抗器２２により分圧して中間電極１５の電位を
０〜バイアス電圧まで変化することができ、この電位に
より、プラズマ生成室１からのイオンの引き出しに際し
、加速、減速が可能となる。すなわちイオンエネルギー
制御か可能となる。

一般に良質の薄膜が生成するには励起分子とイオンとの
協調作用が必要であるが、本実施例によれば、励起分子
の数とイオンエネルギーを制御出来るため、膜厚速度、
並びに膜質に関し、適切な条件を提供することが出来る
。

（実施例の効果）本実施例の装置は、成膜に必要とされる励起分子を多量
に取り出すことが出来、かつ、気相成長及びスパッター
作用に影響を与えるイオンのエネルギーを制御出来、各
種の薄膜装置に対して裕度のある条件を提供することが
出来る。

（他の実施例）第２図に対の実施例を示す。上記実施例においてエネル
ギーの調整範囲を提供するため、キャパシターのバイア
ス電圧を利用する代りに外部直流電源２３により積極的
に制御したものである。

［発明の効果］プラズマ生成部と薄膜生成部（処理部）とを複数個の小
孔を通してイオンと分子を差圧で引き出すことにより励
起分子（活性種、ラジカル分子）を多量に、基板に導び
くことが出来、通常のプラズマ内で処理するよりも高密
度となるため、成膜速度が向上する。又膜質に関しては
イオンのエネルギーが大きな影響を与えることから、こ
の制御が重要であるが、この点に関しては、小孔を有す
る中間電極に電位を与えることにより励起分子に関係な
く制御することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の図、第２図は変形例の図、第
３図（ａ）　、（ｂ）　、（ｃ）は従来の装置例を示す
図である。１・・・プラズマ生成室　　　２・・・真空容器３・・
・基板ホルダー　　　　４・・・コイル５・・・導波管
　゛　　　　　　６・・・誘電体７・・・アパーチャー
　　　　８・・・高周波電源９・・・石英ガラス円筒　
　　１０・・・誘導コイル１１・・・電極　　　　　　
　　１２・・・基板１３・・・上部電極板　　　　　１
４・・・ガス導入口１５・・中間電極１７・・・絶縁端子１９・絶縁シール端子２０・・・マツチングボックス２１・・・キャパシター２３・・・直流電源１６・・・絶縁スペーサ１８・・・絶縁カバ２２・・・可変抵抗器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）薄膜形成等の表面処理を施される被処理体を内部
に保持し真空排気口を有する真空容器と、この真空容器
に設けられた開口部に設けられ透孔を有する中間電極と
、前記開口部の外方に取付けられ前記中間電極の反対の
端に電極板を有し内部においてプラズマを生成する絶縁
性の筒と、前記被処理体と前記電極板とにたいして前記
中間電極の電位を調整する手段とを備えたことを特徴と
するプラズマ成膜装置。
（２）高周波電源により絶縁筒内で誘導結合によるプラ
ズマを発生させ、真空容器内で容量結合形のプラズマを
発生させる様にした事を特徴とする請求項（１）記載の
プラズマ成膜装置。