JPH0459974A - 有磁場マイクロ波プラズマｃｖｄ法および装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ法および装置
に関するものであり、特にその処理面積の大型化のため
の改良に関するものである。

［従来の技術］ 近年、プラズマＣＶＤ法の一形態として、プラズマに磁
場を印加することにより、印加マイクロ波と磁場中での
電子のサイクロトロン運動との間に共鳴を起し電離度を
高める電子サイクロトロン共鳴（以下ＥＣＲと称する。

）プラズマＣＶＤ法が開発されている（例えば、特開昭
５６−１５５５３５号を参照のこと）。

ここで言うＥＣＲ条件とは、使用するマイクロ波周波数
ωに対してプラズマ生成室内に次式の条件を満たす磁界
Ｂを設定した場合を石う。

ω＝　ｅ　Ｂ　／　ｍ　ｅ （なお、式中ｅは電子の電荷を、またｍｅは電ｆ−質量
をそれぞれ示すものである。） 第４図は、このようなＥＣＲブラスマＣＶＤ法において
用いられる処理装置の構造例である。すなわち、第４図
に示すようにＥＣＲプラズマＣ■Ｄ処理装置は、励起用
ガスを電子サイクロトロン共鳴によってプラズマ化させ
るプラズマ生成室１と、このプラズマ生成室ｌにおいて
発生したプラズマにより成膜性ガスを分解、励起させ、
基板３上に薄膜の堆積を行なう試料室２を有しており、
このプラズマ生成室１と試料室２とはプラズマ引出し窓
４を介して連通している。プラズマ生成室１には励起用
ガスを導入するための励起用ガス導入手段５が接続され
ており、また前記プラズマ引出し窓４と対向する壁面に
は、導波盾°を用いたプラズマ導入手段６により伝搬さ
れるマイクロ波をプラズマ生成室１内に導入するための
マイクロ波導入窓７が設けられている。またプラズマ生
成室１の周りには磁気回路８が配置されており、プラズ
マ生成室１内にＥＣＲ磁界を形成するとともに、プラズ
マ生成室１から試料室２内の試料台９へ向って磁束密度
強度が適当な勾配で弱くなる発散磁界を形成することが
できるようになっている。

方、試料室２には、その内部に基板３を載置するための
試料台９が設けられ、さらに前記プラズマ引出し窓４に
近接する位置に成膜性ガスを導入するための成膜性ガス
導入手段１０の導出部となるガス吹出しリング１１が配
されている。また試料室２は排気系１２に接続されてい
る。

このような装置を用いてのＥＣＲプラズマＣＶＤ法の概
要を示すと、ます、プラズマ生成室１には、プラズマ導
入手段６により導かれマイクロ波導入窓７を介して２．
４５ＧＨｚのマイクロ波が導入されており、またプラズ
マ生成室１内には磁気回路８により前記マイクロ波の周
波数に対する電子サイクロン共鳴磁界（２，４５ＧＨｚ
に対しては８７５Ｇ）が印加されているために、励起用
ガス導入手段５を通じてプラズマ生成室１に導入された
励起用ガスが電子サイクロトロン共鳴により分解、励起
してプラズマが生成される。このプラズマはプラズマ引
出し窓４を通して発散磁界によりプラズマ流となって試
料室２へと導かれ、成、膜性ガス導入手段１０を通じて
試料室２へと導入される成膜性ガスと接触することによ
り成膜性ガスの分解、励起が起こり膜形成の前駆体がプ
ラズマ流中で生成され、試料台９上の基板３に到達する
ことによって膜が形成するものである。

ＥＣＲプラズマＣＶＤ法は、高活性で高密度プラズマを
生成し、比較的低温において高品質、高速で薄膜形成を
行なえるものとなることから、例えば非晶質シリコン、
非晶質炭化珪素、非晶質シリコンゲルマニウム等の非晶
質シリコン系薄膜、絶縁膜、あるいは例えば非晶質カー
ボン、窒化硼素、ダイアモンド笠の各種コーテイング膜
の形成法として、半導体デバイスの製造を始めとする谷
種の分！Ｉ！）において大いに期待されている。

ところで、このようにマイクロ波を用いたプラズマ形成
において、形成されるプラスマの安定化を図るためには
、プラズマ生成室が空胴共振器条件を満すことが望まし
く、例えば円形空胴共振モードＴ　Ｅ　Ｌｉ２とされて
いる。すなイっち、このようにプラズマ生成室を空胴共
振モードとすることによって、高次モードの発生を防止
し、マイクロ波の電界強度を高め、マイクロ波放電効率
を高めるものである。

しかしながら、前記したようなＥＣＲブラスマＣＶＤ法
において、従来用いられているマイクロ波の周波数は２
．４５ＧＨｚであり、この周波数のマイクロ波の真空中
における波長は１２．２ｃｍであるため、この周波数の
マイクロ波を用いて前記条件を満たし安定したプラズマ
を生成するには、プラズマ生成室の内径が２０ｃｍ程度
までが限度であり、これ以上人きくすると、多くの高次
モードかプラズマ中に発生してプラスマか不安定となる
ものであった。

さらにＥＣＲプラズマＣＶＤ法において、プラズマ生成
室において形成さ、れたプラズマは、従来、上記したよ
うに発散磁界により試料室側へと引出されている。プラ
ズマ生成室で発生した荷電粒子は磁力線に束縛されつつ
試料室側へ引出されるため、試料台−トでの磁束密度分
布が到達する荷電粒子密度分布に対応する。磁束密度は
発散しているので、試料台面内では中央部から外方へ広
がるにつれ漸次小さくなり、プラズマ密度は試料台上で
面内分布をもってしまう。現状のプラズマ生成室の大き
さからプラズマを発散磁界により広げようとする時、堆
積しようとする薄膜の面内均一性を考慮すると磁界の発
散を大きくする訳にはいがず５インチ以上の大きさの基
板に対応することは困難であった。

一般に、薄膜形成方法においては、生産性の向上の面か
ら処理面積の向トが望まれているが、このようなＥＣＲ
プラズマＣＶＤ法においては、上記したような点からこ
の要望に対応することが困難なものとなっていた。

［発明が解決しようとする課題］ 従って、本発明は改良された有磁場マイクロ波プラズマ
ＣＶＤ法および処理装置を提供することを目的とするも
のである。本発明はまた、形成されるプラズマの安定性
を紺持したまま、処理面積の増大を図った有磁場マイク
ロ波プラズマＣＶＤ法および処理装置を提供することを
目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記諸口的は、プラズマ生成室に励起用ガスおよびマイ
クロ波を導入し磁場を印加することによりプラズマを生
起させ、さらにこのようにして形成されたブラスマを前
記磁場を使って前記プラズマ生成室とプラズマ引出し窓
を介して接続している試料室に引出し、このようにして
形成されるプラズマ流を試料室内に設置された試料台に
載置された基板上に照射し、このプラズマ中に存在する
成膜性活性種を堆積させて薄膜を形成する有磁場マイク
ロ波プラズマＣＶＤ法において、マイクロ波として０．
９〜１．１ＧＨｚの範囲の周波数を有するものを用い、
さらに前記磁場をミラー磁界としこの磁界の両端の磁場
収斂部の間に前記プラズマ生成室の少なくとも一部領域
および前記試料室の試料台が位置するものとしたことを
特徴とする有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ法により達
成される。

本発明はまた、前記磁場がプラズマ生成室の全領域にお
いて電子サイクロトロン共鳴磁界を越える磁界強度とさ
れるものである有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ法を示
すものである。

上記諸口的はさらに、励起用ガス供給手段をｈ゛するプ
ラズマ生成室と、このプラズマ生成室とプラズマ引出し
窓を介して接続している試料室と、マイクロ波源からの
マイクロ波を前記プラズマ生成室の壁面の一部に設けら
れたマイクロ波導入窓を介して前記プラズマ生成室内へ
と導くマイクロ波導入手段と、前記プラズマ生成室およ
び試料室内に磁場を形成し得る磁気回路とを備えた有磁
場プラズマＣＶＤ処理装置において、前記マイクロ波源
として０．９〜１．１ＧＨｚの範囲の周波数を有するマ
イクロ波を発するものを用い、さらに前記磁気回路が、
プラズマ生成室の外周部、および前記試料室の外局部な
いしはその延長上でかつ前記試料室内に配置された試料
台の位置よりもプラズマ生成室から離れた位置に磁気コ
イルを備え、前記プラズマ生成室および試料室にミラー
磁界を形成可能なものとされていることを特徴とする有
磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ処理装置によっても達成
される。

本発明はまた、前記磁場回路が、プラズマ生成室の全領
域において電子サイクロトロン共鳴磁界を越える磁界強
度となる磁場を形成できるものである有磁場マイクロ波
プラズマＣＶＤ処理装置を示すものである。

［作用コ このように本発明においては、従来用いられる２、４５
ＧＨｚのマイクロ波よりも周波数の低い０゜９〜１．１
ＧＨｚの周波数のマイクロ波を用い、使用マイクロ波の
波長を大きくすることで、プラズマＣＶＤ処理装置に必
要とされるマイクロ波の空胴共振条件、カットオフ条件
等を緩和して、装置のスケールアップを図ったものであ
る。

さらに、本発明においては、プラズマ生成室および試料
室内に形成される磁場をミラー磁界とし、この磁界の両
端の磁場収斂部の間に前記プラズマ生成室の少なくとも
一部領域および前記試料室の試料台が位置するものとし
たために、プラズマ生成室から試料台に至る領域におけ
る磁力線分布か均一となる。従って、この磁界によって
引出されるプラズマ中のイオン密度分布も試料台近傍に
おいて均一化され、装置のスケールアップを図っても堆
積される薄膜の市内均一性が保たれるものとなる。

さらにまた、本発明において前記磁場が、プラズマ生成
室の全領域においてＥＣＲ磁界を越える磁界強度とされ
ることが望ましいが、このようにＥＣＲ磁界を越える磁
界強度とされていると、マイクロ波パワーはホイッスラ
ーモードという電磁波の形で伝搬することによりプラズ
マ中に吸収されることになる。ホイッスラー波ブラスマ
は、カットオフが存在しないため、投入されたマイクロ
波パワーを増大してガス分解が進みプラズマ密度が増大
して、プラズマパラメーターが変化したとしても安定な
モードであるため、プラズマを安定に維持しかつプラズ
マ密度の増大を実現できる。

従って、さらに良好な薄膜堆積が可能となるものである
。

以下、本発明を実施態様に基づきより詳細に説明する。

第１図は、本発明の有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ法
においてプラズマＣＶＤ処理装置の構成の一例を模式的
に示すものである。

第１図に示すように本発明において用いられるプラズマ
ＣＶＤ処理装置は、励起用ガスを印加磁場中にマイクロ
波によってプラズマ化させるプラズマ生成室１と、この
プラズマ生成室１において発生したプラズマにより成膜
性ガスを分解、励起させ、基板３上に薄膜の堆積を行な
う試料室２を何しており、このプラズマ生成室ｌと試料
室２とはプラズマ引出し窓４を介して連通している。プ
ラズマ生成室１には励起用ガスを導入するための励起用
カス導入手段５か接続されており、また前記プラズマ引
出し窓４と対向する壁面には、マイクロ波導入手段６に
より伝搬されるマイクロ波をプラズマ生成室１内に導入
するためのマイクロ波導入窓７が設けられている。：ｉ
（料室２には、その内部に基板３を載置するための試料
台９か設けられ、また試料室２内の前記プラズマ引出し
窓４に近接する位置には成膜性ガスを導入するための成
膜性ガス導入手段１０の導出部となるガス吹出しリンク
１１が配されており、さらに試料室２は前記試料台９の
後方において、排気系１２に接続されている。さらにこ
のＣＶＤ処理装置においてはプラズマ生成室１および試
料室２内に、プラズマ生成室１側から試イ゛４室２側へ
と向う印加磁場方向（２方向）を何する磁場を形成する
ための磁気回路８が設けられているか、この磁気回路８
は、プラズマ生成室１の周りに磁気コイル８ａを白する
とともに、試料室２の外周部でかつ試料室２内に配置さ
れた試料台９の位置よりもＺ方向に下方となる位置に磁
気コイル８ｂを白゛している。なお、この磁気コイル８
ｂは、試料台９の位置よりもＺ方向に下方となる位置あ
れば必ずしも試料室２の外周部に設けられる必要はなく
、その延長ｌ−にあってもよい。

しかして本発明においては、マイクロ波として０．９〜
１．１ＧＨｚの範囲の周波数のもの、特に周波数０．９
１５ＧＨｚのマイクロ波が用いられる。このような周波
数のマイクロ波の真空中の波長は約３０ｃｍである。従
って、本発明において用いられるプラズマＣＶＤ処理装
置においては、このような使用マイクロ波の波長の拡大
に応じて、装置形状のスケールアップが可能となる。

すなわち、形成されるプラズマの安定化を図るためには
、従来の２．４５ＧＨｚのマイクロ波の場合に許容され
る２０ｃｍ以下の内径に対して比較的容易に安定なプラ
ズマの生成が図られていることを鑑みて、周波数を０．
９’１５ＧＨｚに下げることに伴ない、従来の内径２０
ｃｍに対応する空胴共振器の寸法の比を、０．９１５Ｇ
Ｈｚの空胴共振器の寸法にそのまま適用すると、プラズ
マ生成室の内径は５３．５ｃｍ以下であればよく、従来
法のプラズマ生成室内で発生していたモード以外の高次
モードの発生の虞れはなくなり、大型化に伴なうブラス
マの不安定性を排除することができる。このため、プラ
ズマ生成室１の内径は、従来の２．４５ＧＨｚのマイク
ロ波の場合に許容される２０ｃｍ以下という条件と比較
して緩和されたものとなる。なお、このプラズマ生成室
１の管長は、上記したような空胴共振器条件を満たすた
めに、プラズマ生成室１の内径に対応する管内波長の約
１．５倍の長さとされる。

また、プラズマ引出し窓４の開口部の径は使用マイクロ
波周波数の伝搬モードのカットオフとなるように設計さ
れる。本発明に係わる１、１〜０゜９ＧＨｚの周波数の
マイクロ波を導入する場合、この開口部の径は１７６ｍ
ｍ以下であればよく、従来の２．４５ＧＨｚのマイクロ
波の場合に許容される７０ｍｍ以下という条件と比較し
て緩和されたものとなる。このようにプラズマ引出し窓
４の開口部の径か拡大されると、この窓４を介して引出
されるブラスマ流の径は当然に拡大される。

なお、マイクロ波導入手段６において、用いられる導波
管もこのような周波数のマイクロ波が安定して伝搬され
るようにスケールアップされる。

第２ａ図は、本発明の有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ
法における装置内の磁力線分布の一例を示すものであり
、また第２ｂ図は本発明の６磁場マイクロ波プラズマＣ
ＶＤ法における装置内の位置と磁場強度との関係の一例
を示す図である。前記したように本発明においては、磁
気コイル８ａ１８ｂをｈ′する磁気回路により、プラズ
マ生成室１および試料室２内に磁場が形成されるが、第
２ｂ図に示すように磁気コイル８ａ、８ｂの配置位置に
おいて磁場の強さＢが大きくなるために、プラズマ生成
室１および試料室２内を通る磁力線は第２ａ図に示すよ
うにこの両位置において収斂され、ミラー磁界の形態と
される。このようなミラー磁界において、両端の磁場収
斂部の間（磁場収斂部近傍を除く）は、従来の発散磁場
分布に比べて磁場強度ないしは磁力線分布か均一である
。従って、前記したように磁気コイル８ａをプラズマ生
成室１の外周部に、また磁気コイル８ｂを前記試料室２
の外周部ないしはその延長上でかつ試料台９の位置より
も２方向に下方となる位置に配することで、前記プラズ
マ生成室１の少なくとも下方域から前記試料室２の試料
台９に至る部位の磁力線分布を均一とすることができる
。

さらに本発明において、この磁気回路８によって形成さ
れた磁場のプラズマ生成室１内における強さは、電子サ
イクロトロン共鳴（ＥＣＲ）が発生する条件とすること
も可能であるが、好ましくはプラズマ生成室１内の全領
域においてＥＣＲ磁界を越える磁界強度とされる。例え
ば周波数１゜０ＧＨｚに対するＥＣＲ磁界強度は３５７
Ｇであるので、本発明においては、プラズマ生成室１内
の全領域において、３５７Ｇ以トの磁界強度が成立する
ように磁気回路８を構成することか望まれる。このよう
にＥＣＲ磁界よりも高い磁界がプラズマ生成室１の全領
域に印加されていると、形成されたプラズマ中に磁力線
の方向と同一り向に伝搬する右周りの円偏波であるポイ
ッスラー波がプラズマ生成室ｌ中に励起される。なお、
マイクロ波パワーは、非共鳴モードであるホイッスラー
モードという電磁波の形で伝搬させてプラズマ中に吸収
させたほうが、ＥＣＲ共鳴モードによってマイクロ波中
に吸収させるよりも効率よくプラズマを励起できること
は、本発明者らが先に見出したものである（特願平１−
９７４２０シー）。

なお、上記のようにプラズマ生成室１の全領域において
、ＥＣＲ磁界よりも高い磁界を印加することにより、プ
ラズマ生成室１内にてホイッスラー波を励起する場合に
は、マイクロ波導入手段６に円偏波導波管を設ける二と
が望ましい。このようにマイクロ波導入手段６が円偏波
導波管を備えていると、マイクロ波をプラズマ生成室１
の手前で予め直線偏波から円ないしは楕円偏波に変換さ
せることができ、マイクロ波導入窓７の前後で偏波状態
の急激な変化なしにマイクロ波をプラズマ中のホイッス
ラー波に移行させることかできる。

次に、このような装置を用いての本発明の白”磁場プラ
ズマＣＶＤ法の概要を示すと、ます、前記したようなプ
ラズマ生成室１および試料室２を６する真空容器内は、
″Ｊ、１′ｉ室２後りにおいて接続された排気系１２、
例えば３０００Ω／Ｓ程麿の排気能を有するターボ分子
−ポンプなとにより予め１Ｏ−７Ｔｏｒ、ｒ程度まで減
圧される。そして、例えば内径４Ｑｃｍと大容積化され
たプラズマ生成室１には、励起用ガスとしてＨ２、Ａｒ
等が励起用カス導入手段５を通じて例えは１０〜２００
　ｓｅｃｍの流量で導入される。このプラズマ生成ギ１
には、マイクロ波導入手段６によって導かれてきた１゜
１〜０．９ＧＨｚの範囲の周波数、例えば０．９１５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波かマイクロ波導入窓７を介して導入さ
れて（るか、プラズマ生成室１内の全領域には、磁気回
路８に通電することにより、前記マイクロ波の周波数に
対するＥＣＲ磁界以」二の磁界が印加されているために
、前記したようにマイクロ波パワーはポイッスラーモー
ドによってプラズマ中へ吸収され高密度、高活性なプラ
ズマが形成される。あるいはまたプラズマ生成室１内に
は、前記マイクロ波の周波数に対するＥＣＲ磁界が印加
され、ＥＣＲ励起によりプラズマか形成される。いずれ
にしても、使用マイクロ波が大きな波長を有するために
、これに見合ってプラズマ生成室１の内径を上記のよう
に拡大していても、プラズマ生成室におけるプラズマの
形成は安定している。なお、プラズマ生成時のガス圧は
、１０−４〜１０’Ｔｏｒｒ程度であることが望ましい
。

前記磁気回路８によって形成される磁界は、プラズマ生
成室１側から試料室２側へと向う磁力線を有しているた
め、プラズマ生成室１内に発生したプラズマ中に存在す
る電子は、この磁力線に沿って回転連動しながら、プラ
ズマ引出し窓４を通して試料室２方向へ引出され（なお
、磁気コイル８ｂ近傍に形成される下方側の磁場収斂部
は試料台９よりも後方に存在するため、少な（とも試料
台９に至るまではこのようなＺ方向への電子運動は生じ
ている。）、この電工と共に水素プラズマ中の水素イオ
ンも試料室２側へ引出される。ユニで、前記したように
前記プラズマ生成室１の少なくとも下方域から前記試料
室２の試料台９に至る領域の磁力線分布はほぼ均一とさ
れているので、このような磁場によって引出されてくる
プラズマの密度も均一である。

試料室２内のプラズマ引出し窓４の近傍部には、堆積し
ようとする薄膜に応した元素をＳ白゛する成膜性ガス、
例えはシリコン薄膜形成においてはＳｉＨ２等が、成膜
性ガス導入手段１０を通じて、例えば１〜５０ｓｅｃＩ
１１の流量で導入されており、上記のごとく試料室２側
へと引出されてきたプラズマが、この成膜性ガスと接触
することにより成膜性ガスの分解、励起が起こり膜形成
の前駆体がプラズマ流中で生成される。そして、この前
駆体を含むプラズマか磁力線に沿って密度均一のまま試
料台９に載置された基板３Ｌへと到達し、基板３全面に
おいて均一な膜堆積が行なわれるものである。

［実施例］ 以下、本発明を実施例によりさらに長体的に説明する。

使用マイクロ波は０．９１５ＧＨｚのものが用いられ、
第１図に示すようにマイクロ波発振器（図示せず）から
矩形導波に°１３を通して導かれる。この矩形導波管は
、０．９１５ＧＨｚのマイクロ波をＴＥ、、、モードで
伝搬できるように６．７ＣｍＸ２４．０ｃｍの寸法とさ
れた。この矩形導波管１３における管内波長は３８．４
ｃｍである。

この矩形導波管１３はプラズマ生成室１の直前で、前記
矩形導波管１３の管内波長の長さ（３８，４ｃｍ）で矩
形から円形へと漸次断面積の拡大するテーパ導波管（矩
形円形変換器）１４に接続され、伝搬してくるマイクロ
波はこのテーパ導波管１４において矩形Ｔ　Ｅ　＋　、
、モードから円形ＴＥ、、モードへと変換される。さら
に、このテーパ導波管１４には、円形導波管１５が接続
されているが、この円形導波漬・１５の内径は２２．８
ｃｍであり、０゜９１５ＧＨｚのマイクロ波の円形ＴＥ
１１モード以外の円形の伝搬モードはカットオフされる
・１法となっている（カットオフ長３８．９ｃｍ）。こ
の円形導波管１５の漬゛長は５１ｃｍであり、この円形
導波管１５の前記ｉ゛径において円形ＴＥ、モードが一
管内波長分進行する距離となっている。

この円形導波管１５の中には、誘電体板１６が第１図お
よび第３図に示すように挿入されている。

第３図は第１図のＡ−Ａ断面図である。このように矩形
ＴＥ、、モードの電気力線に対して４５°傾いた方向に
誘電体板１６が設置されていることにより、電気力線の
誘電体１６に対する平行成分と垂直成分の誘電率が異な
り、位相差か生じるためにマイクロ波は直線偏波から円
偏波に変化することとなる。

そして、前記円形導波管１５の末端は、内径４０、Ｏｃ
ｍのプラズマ生成室１に結合される。

第１表は、今回用いられた内径４０．０ｃｍのプラズマ
生成室と、従来２．４５ＧＨｚのマイクロ波用としてよ
く用いられていた内径１７．０ｃｍのプラズマ生成室と
の、径に対する各種モードのカットオフ波長を示すもの
である。

第１表 従来例におけるプラズマ生成室の径に対するモードは、
第１表で」二から５番目のＴＭ、、までのモードが許容
されていた。本実施例においては、マイクロ波の使用周
波数を０．９１５ＧＨｚとし、波長を大きくすることに
よりこれに見合ったプラズマ生成室径のスケールアップ
を図ったものである。この際の許容モードとしては、従
来例と同じ５つのモードとした。さらにこのプラズマ生
成室１をＴＥ１１’ｌの空胴共振器条件とするために、
この内径（４０，０ｃｍ）に対応するＴＥ　、モードの
管内波長の１．５管内波長分の長さの管長（５０ｃｍ）
として、ト記５つのモードのうちＴＥモードのみか許容
されるようにした。

また、このプラズマ室１を試料室２と区画するプラスマ
引出し窓４の開口部の内径は、円形ＴＥ、１モードでプ
ラズマ生成室１を伝搬してきたマイクロ波（０，９１５
ＧＨｚ、波長３２．８　ｃ　ｍ）がカットオフとなるよ
うに１９ｃｍとされた。

さらに、このような構成を有するプラズマ生成室１およ
び試料室２内には、磁気回路８により、磁場収斂部をプ
ラズマ生成室１の上部域および試料室２の試料台９より
も後方の下部域に台するミラー磁界を形成し、磁界の強
さはブラスマ生成室１中央部位置、プラズマ引出窓４の
位置、および試料室２内に設置される試料台９の位置で
いずれも７００Ｇとされ、プラズマ生成室１の全領域に
おいて、０．９１５ＧＨｚのマイクロ波に対するＥＣＲ
磁界（３５７Ｇ）よりも高い磁界を設定するとともに、
試料台９近傍における磁力線分布を均一なものとした。

そして、試料台上に直径フインチのＳｉ基板を設置し、
ブラスマ生成室１内に励起用ガス導入手段５より励起用
ガスとしてＨ２ガスを１０〜５０ＳＣｅｌＤの流量で流
し、また試料室内には成膜性ガス導入手段１０より、Ｓ
ｉＨ４ガスを１０〜５０ｓｅｅｌｌ＋の流量で流し、ａ
−８ｉ：Ｈ膜の成膜を試みた。

なお、マイクロ波出力は２ＫＷ、基板温度は２５０℃、
成膜時におけるガス圧は０．５Ｘ１０−３〜３Ｘ１０−
３Ｔｏｒｒ、堆積時間は１０分とされた。

その結果、基板］−にはいずれの条件下においても±５
％以内の面内均一性でａ−８ｉ：Ｈ膜か成膜された。

［発明の効果コ 以Ｉ−述べたように、本発明は有磁場マイクロ波ブラス
マＣＶＤ法において、マイクロ波として１゜１〜Ｃ１，
９ＧＨｚの範囲の周波数のものを用い、そし、て磁場形
態としてミラー磁場を用い、ブラスマ生成室の少なくと
も一部領域から試料室内に設置された試料台へ至る部位
における磁力線分布を均一とすることて、形成されるブ
ラスマの安定性を維持したまま、処理面積の増大を図る
ことを可能としたものであり、具体的にはフインチサイ
スの基板に対して±５％以内の面内均一性での薄膜の堆
積を可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の６磁場マイクロ波プラスマＣＶＤ装置
の一実施態様の構成を模式的に示す図、第２ａ図は本発
明の有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ法における装置内
の磁力線分布の一例を示す図、第２ｂ図は本発明の有磁
場マイクロ波ブラスマＣＶＤ法における装置内の位置と
磁場強度との関係の一例を示す図、第３図は第１図のＡ
　−Ａ線断面図、第十図は従来のＥＣＲブラスマ処理装
置の構成例を模式的に示す図である。 １・・・ブラスマ生成室、２・・・試料室、３・・・試
料、４・・・ブラスマ引出し窓、５・・・励起用カス導
入手段、６・・・マイクロ波導入手段、７・・・マイク
ロ波導入窓、８・・・磁気回路、　８ａ、３ｂ・・・磁
気コイル、９・・・試料台、１０・・・成膜性ガス導入
手段、１１・・・ガス吹出しリング、１２・・・排気系
、１３・・・矩形導波管、１４・・・テーバ導波管、１
５・・・円形導波管、１６・・・誘電体板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマ生成室に励起用ガスおよびマイクロ波を
   導入し磁場を印加することによりプラズマを生起させ、
   さらにこのようにして形成されたプラズマを前記磁場を
   使って前記プラズマ生成室とプラズマ引出し窓を介して
   接続している試料室に引出し、このようにして形成され
   るプラズマ流を試料室内に設置された試料台に載置され
   た基板上に照射し、このプラズマ中に存在する成膜性活
   性種を堆積させて薄膜を形成する有磁場マイクロ波プラ
   ズマＣＶＤ法において、マイクロ波として０．９〜１．
   １ＧＨｚの範囲の周波数を有するものを用い、さらに前
   記磁場をミラー磁界としこの磁界の両端の磁場収斂部の
   間に前記プラズマ生成室の少なくとも一部領域および前
   記試料室の試料台が位置するものとしたことを特徴とす
   る有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ法。
2. （２）前記磁場がプラズマ生成室の全領域において電子
   サイクロトロン共鳴磁界を越える磁界強度とされること
   を特徴とする請求項１に記載の有磁場マイクロ波プラズ
   マＣＶＤ法。
3. （３）励起用ガス供給手段を有するプラズマ生成室と、
   このプラズマ生成室とプラズマ引出し窓を介して接続し
   ている試料室と、マイクロ波源からのマイクロ波を前記
   プラズマ生成室の壁面の一部に設けられたマイクロ波導
   入窓を介して前記プラズマ生成室内へと導くマイクロ波
   導入手段と、前記プラズマ生成室および試料室内に磁場
   を形成し得る磁気回路とを備えた有磁場プラズマＣＶＤ
   処理装置において、前記マイクロ波源として０．９〜１
   ．１ＧＨｚの範囲の周波数を有するマイクロ波を発する
   ものを用い、さらに前記磁気回路が、プラズマ生成室の
   外周部、および前記試料室の外周部ないしはその延長上
   でかつ前記試料室内に配置された試料台の位置よりもプ
   ラズマ生成室から離れた位置に磁気コイルを備え、前記
   プラズマ生成室および試料室にミラー磁界を形成可能な
   ものとされていることを特徴とする有磁場マイクロ波プ
   ラズマＣＶＤ処理装置。
4. （４）前記磁場回路が、プラズマ生成室の全領域におい
   て電子サイクロトロン共鳴磁界を越える磁界強度となる
   磁場を形成できるものである請求項３に記載の有磁場マ
   イクロ波プラズマＣＶＤ処理装置。