JPH04232261A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JPH04232261A JPH04232261A JP41597790A JP41597790A JPH04232261A JP H04232261 A JPH04232261 A JP H04232261A JP 41597790 A JP41597790 A JP 41597790A JP 41597790 A JP41597790 A JP 41597790A JP H04232261 A JPH04232261 A JP H04232261A
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- plasma chamber
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Links
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に薄膜を形成す
るための薄膜形成装置に関する。
るための薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】基板上に薄膜を形成する装置として、た
とえばプラズマＣＶＤ装置等の薄膜形成装置が用いられ
ている。また、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用いた薄膜形
成装置も実用に供されている。
とえばプラズマＣＶＤ装置等の薄膜形成装置が用いられ
ている。また、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用いた薄膜形
成装置も実用に供されている。
【０００３】このＥＣＲプラズマＣＶＤ装置は、マイク
ロ波が導入されプラズマを発生するためのプラズマ室と
、プラズマ室の周囲に配設された磁気回路と、成膜すべ
き基板が配置される成膜室とから主として構成されてい
る。
ロ波が導入されプラズマを発生するためのプラズマ室と
、プラズマ室の周囲に配設された磁気回路と、成膜すべ
き基板が配置される成膜室とから主として構成されてい
る。
【０００４】成膜処理の際には、プラズマ室内に所定の
磁界を形成させるとともに、プラズマ室内にマイクロ波
を導入する。すると、プラズマ室内において電子の周波
数とマイクロ波の周波数とが一致して電子サイクロトロ
ン共鳴を起こし、高密度プラズマが発生する。このプラ
ズマは、発散磁界に沿って引き出されて基板上に照射さ
れ、成膜処理が行われる。
磁界を形成させるとともに、プラズマ室内にマイクロ波
を導入する。すると、プラズマ室内において電子の周波
数とマイクロ波の周波数とが一致して電子サイクロトロ
ン共鳴を起こし、高密度プラズマが発生する。このプラ
ズマは、発散磁界に沿って引き出されて基板上に照射さ
れ、成膜処理が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記従来装置では、一
般に、イオンの運動エネルギーが低いため、結晶性の良
好な膜を得るのが容易ではない。一方、例えば１３．５
６ＭＨＺ の高周波電圧を基板上に印加するＲＦグロー
放電プラズマＣＶＤ法を利用した装置では、イオンの運
動エネルギーが高過ぎるため、結晶性が良好でなかった
り、また下地のダメージが問題となる場合がある。
般に、イオンの運動エネルギーが低いため、結晶性の良
好な膜を得るのが容易ではない。一方、例えば１３．５
６ＭＨＺ の高周波電圧を基板上に印加するＲＦグロー
放電プラズマＣＶＤ法を利用した装置では、イオンの運
動エネルギーが高過ぎるため、結晶性が良好でなかった
り、また下地のダメージが問題となる場合がある。
【０００６】本発明の目的は、結晶性を向上できる薄膜
形成装置を提供することにある。
形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る薄膜形成装
置は、基板上に薄膜を形成するための装置であって、磁
界発生手段と、マイクロ波導入手段と、高周波電圧印加
手段とを備えている。
置は、基板上に薄膜を形成するための装置であって、磁
界発生手段と、マイクロ波導入手段と、高周波電圧印加
手段とを備えている。
【０００８】前記磁界発生手段は、基板が配置された成
膜室内に電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁界を発
生させる手段である。前記マイクロ波導入手段は、プラ
ズマを発生するためのプラズマ室にマイクロ波を導入す
ることにより、基板上に極薄膜を形成するための手段で
ある。前記高周波電圧印加手段は、基板に高周波電圧を
印加することにより、前記極薄膜内の原子を共鳴させる
ための手段である。
膜室内に電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁界を発
生させる手段である。前記マイクロ波導入手段は、プラ
ズマを発生するためのプラズマ室にマイクロ波を導入す
ることにより、基板上に極薄膜を形成するための手段で
ある。前記高周波電圧印加手段は、基板に高周波電圧を
印加することにより、前記極薄膜内の原子を共鳴させる
ための手段である。
【０００９】
【作用】本発明では、まず、磁界発生手段により、基板
が配置された成膜室内に所定の磁界が発生する。次に、
マイクロ波導入手段により、プラズマ室にマイクロ波が
導入される。すると、プラズマ室内に電子サイクロトロ
ン共鳴が起こり、高密度プラズマが発生する。このプラ
ズマは、磁界発生手段による磁界に沿って引き出されて
基板上に照射され、これにより基板上に極薄膜が形成さ
れる。次に、高周波電圧印加手段により、基板に所定周
波数の高周波電圧を印加して、基板上に形成された極薄
膜内の原子を共鳴させて振動させる。これにより、原子
が基板上を移動して原子排列の乱れが修復される。
が配置された成膜室内に所定の磁界が発生する。次に、
マイクロ波導入手段により、プラズマ室にマイクロ波が
導入される。すると、プラズマ室内に電子サイクロトロ
ン共鳴が起こり、高密度プラズマが発生する。このプラ
ズマは、磁界発生手段による磁界に沿って引き出されて
基板上に照射され、これにより基板上に極薄膜が形成さ
れる。次に、高周波電圧印加手段により、基板に所定周
波数の高周波電圧を印加して、基板上に形成された極薄
膜内の原子を共鳴させて振動させる。これにより、原子
が基板上を移動して原子排列の乱れが修復される。
【００１０】次に、再びマイクロ波導入手段によりプラ
ズマ室内にマイクロ波を導入し、基板上に極薄膜を形成
する。そして、高周波電圧印加手段により基板に高周波
電圧を印加し、極薄膜内の原子を共鳴させて、原子の排
列を整える。
ズマ室内にマイクロ波を導入し、基板上に極薄膜を形成
する。そして、高周波電圧印加手段により基板に高周波
電圧を印加し、極薄膜内の原子を共鳴させて、原子の排
列を整える。
【００１１】以下、同様にして、マイクロ波の導入及び
高周波電圧の印加を順次繰り返して行うことにより、基
板上に薄膜が形成される。
高周波電圧の印加を順次繰り返して行うことにより、基
板上に薄膜が形成される。
【００１２】この場合には、極薄膜形成の段階で原子の
排列を修復しつつ成膜処理を行うので、格子欠陥を早目
に除去でき、結晶性を向上できる。
排列を修復しつつ成膜処理を行うので、格子欠陥を早目
に除去でき、結晶性を向上できる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の一実施例によるＥＣＲプラズ
マＣＶＤ装置を示している。図１において、プラズマ室
１は、導入されるマイクロ波（周波数２．４５ＧＨＺ
）に対して空洞共振器となるように構成されている。プ
ラズマ室１には、反応ガス、例えばダイヤモンド薄膜形
成の際にはメタンガス（ＣＨ４）等の炭化水素系のガス
を導入するためのガス導入孔１ａが設けられている。ま
た、プラズマ室１には、石英等で構成されるマイクロ波
導入窓２を介して、マイクロ波導入のための導波管３が
接続されている。プラズマ室１の周囲には、プラズマ発
生用磁気回路としての電磁コイル４ａ，４ｂが配設され
ている。これらの電磁コイル４ａ，４ｂによって、下方
に向けて発散する発散磁界が形成される。
マＣＶＤ装置を示している。図１において、プラズマ室
１は、導入されるマイクロ波（周波数２．４５ＧＨＺ
）に対して空洞共振器となるように構成されている。プ
ラズマ室１には、反応ガス、例えばダイヤモンド薄膜形
成の際にはメタンガス（ＣＨ４）等の炭化水素系のガス
を導入するためのガス導入孔１ａが設けられている。ま
た、プラズマ室１には、石英等で構成されるマイクロ波
導入窓２を介して、マイクロ波導入のための導波管３が
接続されている。プラズマ室１の周囲には、プラズマ発
生用磁気回路としての電磁コイル４ａ，４ｂが配設され
ている。これらの電磁コイル４ａ，４ｂによって、下方
に向けて発散する発散磁界が形成される。
【００１４】プラズマ室１の下方には、試料室５が設け
られている。試料室５内には、成膜すべき基板６を保持
する基板ホルダ７が配置されている。この基板ホルダ７
は、高周波電源８に接続されている。この高周波電源８
の周波数は可変となっており、成膜処理の際には基板６
上に形成される薄膜内の原子の固有振動数に対応する周
波数に設定される。例えばダイヤモンド薄膜形成の際に
は、炭素の固有振動数である約５５．６ＫＨＺ に設定
される。基板ホルダ７の上方には、メッシュ電極９が設
けられている。このメッシュ電極９は、基板ホルダ７に
対向配置されており、接地されている。高周波電源８に
よる高周波電圧印加の際には、このメッシュ電極９と基
板ホルダ７との間に高周波電圧が印加される。試料室５
の周囲には、電磁コイル１０が設けられている。この電
磁コイル１０及び電磁コイル４ａ，４ｂによる磁界強度
は、マイクロ波による電子サイクロトロン共鳴の条件、
即ちＥＣＲ点が試料室５内の基板６表面で成立するよう
に設定される。また、試料室５の下部には、排気孔５ａ
が形成されており、この排気孔５ａは図示しない排気系
に接続されている。
られている。試料室５内には、成膜すべき基板６を保持
する基板ホルダ７が配置されている。この基板ホルダ７
は、高周波電源８に接続されている。この高周波電源８
の周波数は可変となっており、成膜処理の際には基板６
上に形成される薄膜内の原子の固有振動数に対応する周
波数に設定される。例えばダイヤモンド薄膜形成の際に
は、炭素の固有振動数である約５５．６ＫＨＺ に設定
される。基板ホルダ７の上方には、メッシュ電極９が設
けられている。このメッシュ電極９は、基板ホルダ７に
対向配置されており、接地されている。高周波電源８に
よる高周波電圧印加の際には、このメッシュ電極９と基
板ホルダ７との間に高周波電圧が印加される。試料室５
の周囲には、電磁コイル１０が設けられている。この電
磁コイル１０及び電磁コイル４ａ，４ｂによる磁界強度
は、マイクロ波による電子サイクロトロン共鳴の条件、
即ちＥＣＲ点が試料室５内の基板６表面で成立するよう
に設定される。また、試料室５の下部には、排気孔５ａ
が形成されており、この排気孔５ａは図示しない排気系
に接続されている。
【００１５】次に、本装置の作動について、ダイヤモン
ド薄膜を形成する場合を例にとって説明する。
ド薄膜を形成する場合を例にとって説明する。
【００１６】成膜すべき基板６を基板ホルダ７に保持さ
せた状態で、まず、排気系により、プラズマ室１及び試
料室５を真空排気する。次に、ガス導入孔１ａからプラ
ズマ室１内に水素ガスを導入する。そして、電磁コイル
４ａ，４ｂ及び電磁コイル１０に通電して、プラズマ室
１内の磁束密度が８７５ガウスになるようにする。次に
、導波管３から周波数２．４５ＧＨＺのマイクロ波をプ
ラズマ室１内に導入す る。これにより、水素ガスが活
性化して水素ラジカルが発生する。この水素ラジカルに
より、基板６表面の自然酸化膜がエッチングされ、基板
６表面のクリーニング処理が行われる。
せた状態で、まず、排気系により、プラズマ室１及び試
料室５を真空排気する。次に、ガス導入孔１ａからプラ
ズマ室１内に水素ガスを導入する。そして、電磁コイル
４ａ，４ｂ及び電磁コイル１０に通電して、プラズマ室
１内の磁束密度が８７５ガウスになるようにする。次に
、導波管３から周波数２．４５ＧＨＺのマイクロ波をプ
ラズマ室１内に導入す る。これにより、水素ガスが活
性化して水素ラジカルが発生する。この水素ラジカルに
より、基板６表面の自然酸化膜がエッチングされ、基板
６表面のクリーニング処理が行われる。
【００１７】次に、プラズマ室１及び試料室５内を真空
排気後、プラズマ室１内にメタン（ ＣＨ４）ガスを導
入する。そして、電磁コイル４ａ，４ｂ及び電磁コイル
１０に通電して、プラズマ室１内の磁束密度を８７５ガ
ウスに設定する。次に、プラズマ室１内に周波数２．４
５ＧＨＺのマイクロ波をパルス照射する。このとき、上
述 のように、ＥＣＲ点が基板６表面に設定されている
ため、基板６内部の温度上昇を抑制しつつ、基板６表面
の電子温度を上げることができる。また、マイクロ波を
パルス照射することにより、基板６の温度上昇が抑制さ
れるとともに、低電力化できる。
排気後、プラズマ室１内にメタン（ ＣＨ４）ガスを導
入する。そして、電磁コイル４ａ，４ｂ及び電磁コイル
１０に通電して、プラズマ室１内の磁束密度を８７５ガ
ウスに設定する。次に、プラズマ室１内に周波数２．４
５ＧＨＺのマイクロ波をパルス照射する。このとき、上
述 のように、ＥＣＲ点が基板６表面に設定されている
ため、基板６内部の温度上昇を抑制しつつ、基板６表面
の電子温度を上げることができる。また、マイクロ波を
パルス照射することにより、基板６の温度上昇が抑制さ
れるとともに、低電力化できる。
【００１８】プラズマ室１内においては、８７５ガウス
の磁場によた回転する電子の周波数と、マイクロ波の周
波数２．４５ＧＨＺ とが一致し、電子サイクロトロン
共鳴を起こす。従って、電子はマイクロ波から効率良く
エネルギーを吸収し、低ガス圧にて高密度のプラズマが
発生することとなる。そして、このプラズマ室１内に発
生したプラズマは、電磁コイル４ａ，４ｂ及び電磁コイ
ル１０によって形成される発散磁界の磁力線に沿って引
き出されて、基板６に照射される。このようにして、基
板６上に極薄膜（単層膜）が形成される。
の磁場によた回転する電子の周波数と、マイクロ波の周
波数２．４５ＧＨＺ とが一致し、電子サイクロトロン
共鳴を起こす。従って、電子はマイクロ波から効率良く
エネルギーを吸収し、低ガス圧にて高密度のプラズマが
発生することとなる。そして、このプラズマ室１内に発
生したプラズマは、電磁コイル４ａ，４ｂ及び電磁コイ
ル１０によって形成される発散磁界の磁力線に沿って引
き出されて、基板６に照射される。このようにして、基
板６上に極薄膜（単層膜）が形成される。
【００１９】次に、マイクロ波の導入を停止した状態で
、基板ホルダ７とメッシュ電極９との間に高周波電源８
からの高周波電圧（周波数５５．６ＫＨＺ ） を印加
する。これにより、基板ホルダ７とメッシュ電極９との
間で高周波放電が起こる。このとき、上述のように、高
周波電源８の周波数は、炭素の固有振動数に設定されて
いる。このため、基板ホルダ７とメッシュ電極９との間
で高周波電界により基板６表面に形成された極薄膜内の
炭素原子が共鳴して振動する。これにより、基板６表面
の炭素原子が基板６上を移動して原子排列の乱れが修復
される。なお、基板ホルダ７に導入される高周波の周波
数５５．６ＫＨＺ は、マイクロ波の周波数２．４５Ｇ
ＨＺ に比べはるかに小さいので、この高周波の導入に
より、試料室５内にプラズマは発生しない。
、基板ホルダ７とメッシュ電極９との間に高周波電源８
からの高周波電圧（周波数５５．６ＫＨＺ ） を印加
する。これにより、基板ホルダ７とメッシュ電極９との
間で高周波放電が起こる。このとき、上述のように、高
周波電源８の周波数は、炭素の固有振動数に設定されて
いる。このため、基板ホルダ７とメッシュ電極９との間
で高周波電界により基板６表面に形成された極薄膜内の
炭素原子が共鳴して振動する。これにより、基板６表面
の炭素原子が基板６上を移動して原子排列の乱れが修復
される。なお、基板ホルダ７に導入される高周波の周波
数５５．６ＫＨＺ は、マイクロ波の周波数２．４５Ｇ
ＨＺ に比べはるかに小さいので、この高周波の導入に
より、試料室５内にプラズマは発生しない。
【００２０】次に、高周波の導入を停止する。そして、
再びプラズマ室１内にマイクロ波をパルス照射して、プ
ラズマ室１内に電子サイクロトロン共鳴を起こさせ、基
板６上に極薄膜を形成する。次に、基板ホルダ７に高周
波を導入して、基板ホルダ７とメッシュ電極９との間で
高周波放電を起こさせ、基板６上に新たに形成された極
薄膜内の炭素原子の排列を整える。
再びプラズマ室１内にマイクロ波をパルス照射して、プ
ラズマ室１内に電子サイクロトロン共鳴を起こさせ、基
板６上に極薄膜を形成する。次に、基板ホルダ７に高周
波を導入して、基板ホルダ７とメッシュ電極９との間で
高周波放電を起こさせ、基板６上に新たに形成された極
薄膜内の炭素原子の排列を整える。
【００２１】以下、同様にして、マイクロ波及び高周波
の導入を交互に行うことにより、基板６上に薄膜が形成
される。
の導入を交互に行うことにより、基板６上に薄膜が形成
される。
【００２２】この場合には、基板６上に極薄膜が形成さ
れた段階で極薄膜内の炭素原子の排列の乱れが修復され
つつ成膜処理が行われるので、格子欠陥が早目に除去さ
れ、これにより、結晶性が向上する。また、基板６が高
温にさらされることなく処理が行われるので、基板６の
熱による劣化が抑制される。
れた段階で極薄膜内の炭素原子の排列の乱れが修復され
つつ成膜処理が行われるので、格子欠陥が早目に除去さ
れ、これにより、結晶性が向上する。また、基板６が高
温にさらされることなく処理が行われるので、基板６の
熱による劣化が抑制される。
【００２３】〔他の実施例〕前記実施例では、本装置を
用いてダイヤモンド薄膜を形成する場合を例にとり説明
したが、本装置の適用はこれに限定されない。例えばＳ
ｉ３Ｎ４膜等のチッ 化珪素膜等の薄膜の形成にも同
様に適用できる。なお、このチッ化珪素膜の形成の際に
は、高周波電源８の周波数をＮ原子の固有振動数に相当
する約４７．７ＫＨＺ に設定するようにする。これは
、仮に、Ｓｉ原子の固有振動数に設定すると、高周波の
導入時にＳｉ基板中のＳｉ原子も振動する結果、Ｓｉ基
板が昇温することになるためである。
用いてダイヤモンド薄膜を形成する場合を例にとり説明
したが、本装置の適用はこれに限定されない。例えばＳ
ｉ３Ｎ４膜等のチッ 化珪素膜等の薄膜の形成にも同
様に適用できる。なお、このチッ化珪素膜の形成の際に
は、高周波電源８の周波数をＮ原子の固有振動数に相当
する約４７．７ＫＨＺ に設定するようにする。これは
、仮に、Ｓｉ原子の固有振動数に設定すると、高周波の
導入時にＳｉ基板中のＳｉ原子も振動する結果、Ｓｉ基
板が昇温することになるためである。
【００２４】高周波電源８からの高周波電圧が基板ホル
ダ７とメッシュ電極９との間に印加されると、基板６上
に形成されたＳｉ３ Ｎ４ 膜中のＮ原子が共鳴して振
動し、Ｎ原子の排例の乱れが修復する。このようにして
、結晶性の良好な薄膜を得ることができる。
ダ７とメッシュ電極９との間に印加されると、基板６上
に形成されたＳｉ３ Ｎ４ 膜中のＮ原子が共鳴して振
動し、Ｎ原子の排例の乱れが修復する。このようにして
、結晶性の良好な薄膜を得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明に係る薄膜形成装置によれば、マ
イクロ波の導入と高周波電圧の印加とが交互に行われて
成膜処理が行われるので、結晶性の良好な膜を得ること
ができる。
イクロ波の導入と高周波電圧の印加とが交互に行われて
成膜処理が行われるので、結晶性の良好な膜を得ること
ができる。
【図１】本発明の一実施例によるＥＣＲプラズマＣＶＤ
装置である。
装置である。
１ プラズマ室
３ 導波管
４ａ，４ｂ，１０ 電磁コイル
５ 試料室
８ 高周波電源
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に薄膜を形成するための薄膜形
成装置であって、基板が配置された成膜室内に電子サイ
クロトロン共鳴条件を満たす磁界を発生させる磁界発生
手段と、プラズマを発生させるためのプラズマ室にマイ
クロ波を導入することにより、基板上に極薄膜を形成す
るためのマイクロ波導入手段と、前記極薄膜内の原子を
共鳴させるための所定周波数の高周波電圧を基板に印加
する高周波電圧印加手段と、を備えた薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41597790A JPH04232261A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41597790A JPH04232261A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04232261A true JPH04232261A (ja) | 1992-08-20 |
Family
ID=18524234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41597790A Pending JPH04232261A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04232261A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5827435A (en) * | 1994-10-27 | 1998-10-27 | Nec Corporation | Plasma processing method and equipment used therefor |
| KR100592238B1 (ko) * | 2002-06-01 | 2006-06-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 박막 증착 방법 및 그 장치 |
-
1990
- 1990-12-28 JP JP41597790A patent/JPH04232261A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5827435A (en) * | 1994-10-27 | 1998-10-27 | Nec Corporation | Plasma processing method and equipment used therefor |
| KR100592238B1 (ko) * | 2002-06-01 | 2006-06-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 박막 증착 방법 및 그 장치 |
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