JPH05121332A

JPH05121332A - 機能性堆積膜の形成方法及び形成装置

Info

Publication number: JPH05121332A
Application number: JP3305255A
Authority: JP
Inventors: Hideichiro Sugiyama; 秀一郎杉山; Masahiro Kanai; 正博金井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-10-24
Filing date: 1991-10-24
Publication date: 1993-05-18

Abstract

(57)【要約】【目的】プラズマＣＶＤ法において成膜中に成膜速度
をモニター・制御し、所望の膜厚を精度よく得ることが
できる機能性堆積膜の形成方法及び形成装置を提供する
ことを目的とする。【構成】少なくとも成膜空間１０２を形成する成膜室
１０１と、該成膜室中にガスを導入する手段１０４と、
該成膜室を排気するための排気装置１０３と、前記成膜
空間にプラズマを生起及び持続させるためのラジオ波あ
るいはマイクロ波を供給する電源１０９と、前記成膜空
間の圧力を測定するための圧力計１０７とから構成さ
れ、基体１０６上に機能性堆積膜を形成する機能性堆積
膜の形成装置及び該装置を用いた堆積膜の形成方法であ
って、前記成膜空間の圧力を一定に維持する圧力制御手
段１０８を配したことを特徴とする。また、前記圧力制
御手段は、前記電源１０９から前記成膜空間に供給され
る電力を調整することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプラズマＣＶＤ法によ
り、機能性堆積膜を形成する方法及び装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、機能性堆積膜の膜厚制御方法に
は、水晶発振式膜厚計、光学式膜厚計が用いられて
いる。

【０００３】しかしながら、水晶発振式膜厚計は、数十
μｍ程度までの膜厚をモニターするのが限界であるた
め、これ以上の膜厚を連続的に堆積させる装置には用い
ることができない。また光学式膜厚計は水晶発振式膜厚
計のような堆積する膜厚に限界はないが、ラジオ波ある
いはマイクロ波等の高周波ではノイズを拾うことが知ら
れており、さらにコスト的にも非常に高くなることか
ら、プラズマＣＶＤ装置に組み込むことには問題があっ
た。

【０００４】そのためプラズマＣＶＤ法を用いた機能性
堆積膜の膜厚制御は、以下のようにして行なわれてい
る。あらかじめ成膜空間内にプラズマを生起させるため
に供給されるラジオ波電力あるいはマイクロ波電力の、
入射電力と反射電力との差で表される実効的な電力（以
下これを実効電力と呼ぶ）と、成膜速度との関係をあら
かじめ調べておく。この関係をもとにして、成膜時に所
望の成膜速度が得られるように実効電力を常に調整し
て、所望の膜厚が得られる時間だけ実効電力を投入す
る。

【０００５】しかしながらこの方法では所望の膜厚を精
度よく得ることはできず、また成膜時間が長くなるほど
その精度が悪くなるといった欠点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記の
欠点を解決し、プラズマＣＶＤ法において成膜中に成膜
速度をモニター・制御し、所望の膜厚を精度よく得るこ
とができる機能性堆積膜の形成方法及び形成装置を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の機能性堆積膜の
形成方法は、プラズマＣＶＤ法を用いた機能性堆積膜の
形成方法において、成膜空間内に成膜用原料ガスを導入
し、前記成膜空間内にラジオ波電力あるいはマイクロ波
電力を供給してプラズマを生起させ、プラズマ生起後の
成膜空間の圧力を常に一定に維持することにより、所定
の成膜速度を達成することを特徴とする。

【０００８】また、形成装置は、少なくとも成膜空間を
形成する成膜室と、該成膜室にガスを導入する手段と、
該成膜室を排気するための排気装置と、前記成膜空間に
プラズマを生起及び持続させるためのラジオ波あるいは
マイクロ波を供給する電源と、前記成膜空間の圧力を測
定するための圧力計とから構成され、基体上に堆積膜を
形成するための機能性堆積膜の形成装置であって、前記
成膜空間の圧力を一定に保持する圧力制御手段を配した
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】機能性堆積膜の膜厚制御を実効電力で行なった
場合に、その精度が向上しない原因を研究した結果、成
膜に寄与する電力が変動していることが判明し、また変
動の原因が主に以下であることが判明した。

【００１０】成膜室内壁等に機能性堆積膜が堆積する
ことで、成膜空間内に供給する電力のうち反射電力が変
化し、実効電力が変化する。

【００１１】成膜室内等に機能性堆積膜が堆積するこ
とで、これに実効電力の一部が吸収される。

【００１２】だけの原因ならば、実効電力を一定に保
つように電力を制御すれば成膜速度は一定となり、膜厚
の制御精度は向上すると考えられる。しかし、のよう
に成膜ガス以外で電力が吸収され、その吸収量が時間的
に変化する場合、実効電力を一定に保っても、成膜ガス
を分解するために消費される実効的な電力は変化するこ
とになる。つまり、実効電力を一定に制御しても成膜速
度にずれを生じることが判明した。

【００１３】そこで、この成膜速度のずれが成膜室内壁
に堆積する機能性堆積膜の膜厚にどの程度依存している
かを実験により調べた。図２はマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置により、実効電力を一定に維持して、アモルファ
スシリコン膜を堆積した実験結果を示しており、横軸は
放電を開始してからの時間、縦軸は成膜速度である。表
１にこの時の成膜条件を示した。

【００１４】

【表１】図２から明らかなように、機能性堆積膜を長時間、連続
的に堆積するほど成膜速度のずれは顕著になることが判
明した。

【００１５】以上より、電力による膜厚制御では、精度
の高い膜厚制御は難しいことが分かり、本発明者は成膜
速度と成膜に関する種々のパラメータとの関係を鋭意研
究した結果、成膜時の圧力が成膜速度と密接な関係にあ
ることを見いだした。そこで電力による膜厚制御に代わ
るものとして、成膜室内の圧力に着目して検討を行なっ
た。

【００１６】まず、プラズマＣＶＤ法を用いて機能性堆
積膜を作製する場合、プラズマが生起する前後で成膜空
間内の圧力が変化する。これは、プラズマを生起させる
ために成膜空間内に導入するガスの種類や流量、また排
気装置の種類、さらには堆積膜形成装置固有の排気コン
ダクタンス等に密接に関係しているものである。

【００１７】つまり、プラズマが生起する前後で全体の
モル数が増加または減少する反応を起こすガスを用いた
場合、このモル数の増減によって、成膜空間内の圧力が
変化すると考えられる。しかし、プラズマの生起した後
の方がモル数が増加（減少）する反応の場合であって
も、必ずしも圧力が増加（減少）するとは限らず、これ
らは排気装置の種類や堆積膜形成装置固有の排気コンダ
クタンス等により異なってくる。

【００１８】例えば、シラン（ＳｉＨ₄）をプラズマＣ
ＶＤ法を用いて分解し、アモルファスシリコン膜を基体
上に堆積する場合、化学反応だけを考慮すると、シラン
は分解され、いろいろなラジカルやイオン、さらに水素
（Ｈ₂）が生成されるため、全体のモル数は増加する。
そこで排気装置としてターボ分子ポンプ（以下これをＴ
ＭＰと略す）を用いて排気すると、ＴＭＰではシランよ
りも水素の方が排気効率が低くなるため、プラズマ生起
後の成膜空間内の圧力は増加する。一方、排気装置とし
て油拡散ポンプ（以下これをＤＰと略す）を用いて排気
すると、ＤＰでは分子量の小さい水素の方が分子量の大
きいシランよりも排気効率が高くなるため、逆にプラズ
マ生起後の方が成膜空間内の圧力は減少するということ
が起こり得る。

【００１９】このように、特定の成膜ガスの種類と流量
を用いて特定の機能性堆積膜を作製する場合において
も、装置の構成によって、プラズマ生起後の成膜空間内
の圧力は大きく変化することが判明した。

【００２０】逆に、特定の装置構成で、特定の成膜ガス
の種類と流量を用いて、特定の機能性堆積膜を作製する
場合、成膜空間内の圧力は放電中のプラズマ状態を規定
している重要な１つのパラメーターであると考えられ
る。従って、成膜空間内の圧力について、以下でさらに
詳細な検討を行なう。ただし、ここで行なう検討では排
気能力の安定した排気装置を用いる必要がある。

【００２１】まず、成膜空間の圧力と機能性堆積膜の基
体への成膜速度との関係を検討した。実験ではマイクロ
波プラズマＣＶＤ装置を用いて、成膜空間内にプラズマ
を生起させた後、供給するマイクロ波電力を調整するこ
とで、成膜空間内の圧力を変化させ、それぞれの圧力に
対する成膜速度の測定を行なった。表２にそのときの成
膜条件を示した。

【００２２】

【表２】図３はそのときの測定結果であり、横軸は成膜空間内の
圧力、縦軸は成膜速度を表す。この結果から、特定の装
置構成、特定の成膜ガスの種類や流量を用いて、特定の
機能性堆積膜を作製する場合、成膜空間内の圧力と成膜
速度とは、１対１に対応していることが判明した。ま
た、マイクロ波電力をいくら供給しても、成膜速度が１
１０Å／ｓ以上にならないことから、この状態でシラン
は１００％分解していると考えられる。またこの状態か
ら、徐々に成膜空間内の圧力が上がるにつれて、シラン
の分解効率が落ちてきていると見ることができる。すな
わち、成膜空間内の圧力と、シランの分解によって生成
されるプラズマ状態とが、１対１に対応していると考え
られる。

【００２３】ここで、シラン３００ｓｃｃｍが完全に分
解し、成膜空間内壁に一様に堆積されると仮定して、そ
のときの成膜速度を概算すると、１１０Å／ｓとなり、
実験結果とも一致している。

【００２４】次に、成膜空間内の圧力を一定に保って成
膜した場合に、成膜空間内壁に堆積した機能成堆積膜の
膜厚が、基体に堆積する機能性堆積膜の膜厚にどのよう
に影響を及ぼすかを実験により調べた。実験はマイクロ
波プラズマＣＶＤ装置を用いて、成膜空間内の圧力を常
に一定に維持して、長時間連続的にアモルファスシリコ
ン膜を堆積させ、そのときの基体上に堆積する機能性堆
積膜の成膜速度の時間的な変化を測定した。このときの
成膜条件を表３に示す。

【００２５】

【表３】図４はこの測定結果であり、横軸は放電を開始してから
の積算時間を、横軸は基体上への機能性堆積膜の成膜速
度を表す。この結果から、成膜空間内の圧力を一定に保
った場合、成膜室内壁に堆積した機能性堆積膜の膜厚に
よらず、成膜速度は常に一定の１００Å／ｓを示し、実
質的に変化しないことが判明した。

【００２６】以上のことから、プラズマＣＶＤ法を用い
た機能性堆積膜の作製において、成膜空間内の圧力によ
って、基体への成膜速度をモニター・制御できるだけで
なくこの方法により、実効電力で成膜速度をモニター制
御する場合に生じる成膜速度のズレがなくなり、精度よ
く膜厚を制御できることが判明した。

【００２７】また、半導体成膜用ガスとして通常用いら
れているシラン（ＳｉＨ₄）、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）、
ゲルマン（ＧｅＨ₄）、四弗化珪素（ＳｉＦ₄）、ジボラ
ン（Ｂ₂Ｈ₆）、ホスフィン（ＰＨ₃）、メタン（Ｃ
Ｈ₄）、アンモニア（ＮＨ₃）等のガスまたはその混合ガ
スにおいても全く同様に、成膜空間内の圧力により、精
度よく機能性堆積膜の膜厚を制御できることが実験によ
り判明した。

【００２８】本発明において、放電生起後で成膜空間内
の圧力は増加しても、減少してもよく、放電生起前後で
圧力差を生じれば本発明を適用できる。ただし、前記圧
力差と、放電生起前の圧力との比の絶対値をＡ（Ａ＝｜
放電生起前後での圧力差｜／放電生起前の圧力）とする
と、Ａが大きいほど、機能性堆積膜の膜厚の制御精度は
向上する。従って、Ａが好ましくは０．０５以上、より
好ましくは０．１以上となるように、排気装置や、堆積
膜形成装置の排気コンダクタンスを成膜ガスの種類によ
り、最適化することが望ましい。

【００２９】さらに、プラズマＣＶＤ法を用いると、成
膜中に成膜用ガスが分解され、ガスの種類が変化する。
そこで、本発明において、ガスの種類が変化しても成膜
空間内の圧力を正確に測定できる真空計を用いる必要が
ある。このため、真空計としては隔膜の変化量が差圧に
比例し、ガスの種類による感度差がなく、ガスとの相互
作用が小さい感圧式真空計を用いることが好ましい。

【００３０】本発明における圧力制御手段は、成膜空間
の圧力を成膜工程中一定に保つようにできるものであれ
ばいずれの手段を用いることができる。例えば、予め測
定された圧力とＲＦ電力あるいはマイクロ波電力との関
係から、圧力計の出力を対応する電力値に変換し、これ
により電源の出力を制御するコントローラーと、コント
ローラーと圧力計及びコントローラーと電源との間で信
号を転送するためのケーブルから構成されるものが挙げ
られる。

【００３１】なお、本発明における一定の圧力とは、圧
力変動幅／圧力が０．０１以下のことをいう。

【００３２】

【実施例】以下に本発明を実施例を挙げて詳細に説明す
るが、本発明がこれら実施例に限定されないことはいう
までもない。

【００３３】実施例を挙げて説明する前に、先ず実施例
で用いた装置及びその操作方法を説明する。

【００３４】（装置例１）図１は本発明の機能性堆積膜
の形成装置の一例を示す模式図である。１０１は成膜
室、１０２は成膜空間、１０３はＤＰ、１０４は成膜ガ
ス導入口、１０５は基板加熱用ランプヒーター、１０６
は基板、１０７は真空計、１０８は圧力を一定に維持し
所定の成膜速度を得るための膜厚コントローラー、１０
９はマイクロ波電源、１１０は真空計と膜厚コントロー
ラーとを接続するケーブル、１１１は電源と膜厚コント
ローラーとを接続するケーブル、１１２はシャッター付
膜厚センサーである。

【００３５】以下で本装置の動作方法を説明する。

【００３６】成膜室１０１内をＤＰ１０３で１０^ー6Ｔｏ
ｒｒ台まで排気した後、成膜ガス導入口４を介して成膜
ガスを成膜空間１０２内に所定の流量導入する。基板１
０６をランプヒーター１０５により所望の温度に保った
後、マイクロ波電源１０９から、成膜空間１０２にマイ
クロ波電力を投入し、プラズマを生起させる。プラズマ
が生起したら、あらかじめ測定しておいた内圧と成膜速
度との関係を用いて、所望の成膜速度を達成できる内圧
にマイクロ波の電力を調整する。

【００３７】ここで、圧力計１０７の出力は膜厚コント
ローラー１０８にケーブル１１０を介して入力され、こ
れを受けてマイクロ波電源１０９から成膜空間内に供給
される電力を制御するように、膜厚コントローラー１０
８とマイクロ波電源１０９はケーブル１１１で接続され
ている。このようにすることで、成膜中、常に一定の圧
力に制御できる。

【００３８】また本装置ではシャッター付膜厚センサー
１１２を基板２０６の近くに設置している。該シャッタ
ー付膜厚センサーはあらかじめ成膜室内の圧力と成膜速
度との関係で調べるときのみ使用し、成膜中には機能性
堆積膜が堆積しないように、シャッターを閉じておく。

【００３９】（装置例２）図１において、１０３をＴＭ
Ｐに、１０９をラジオ波（ＲＦ）電源に変えたものであ
り、ラジオ波（ＲＦ）放電による機能性堆積膜の形成装
置である。

【００４０】本装置例２の動作方法は装置例１と同様で
ある。

【００４１】（実施例１及び比較例１）（実施例１）装置例１で示した操作により（ａ）放電が開始したら直ちに（ｂ）放電が開始した後、放電状態を維持して１時間後
に成膜を開始して基板上にアモルファスシリコン膜を堆積
した。放電前の圧力が８ｍＴｏｒｒであった。放電後の
圧力は５ｍＴｏｒｒ（成膜速度１００Å／ｓ）に対応）
で安定させた。成膜終了後、マイクロ波電力の供給をや
めると、（ａ）及び（ｂ）のいずれの場合も放電前の圧
力８ｍＴｏｒｒにもどることから、排気能力の安定した
ＤＰであることが確認された。表４に堆積膜の形成条件
を示す。

【００４２】

【表４】図５には、成膜中の圧力と、実効電力との時間変化を示
す。横軸は成膜開始から成膜終了までの時間をとり、縦
軸は圧力と実効電力とを示す。

【００４３】これから（ａ）、（ｂ）とも圧力は設定値
を常に示しており制御が正確に行なわれていることがわ
かる。また実効電力は（ａ）、（ｂ）それぞれの成膜開
始から成膜終了までの間で、わずかの変化しか見られな
いが、（ａ）と（ｂ）とを比較すると（ｂ）の方が実効
電力が高くなることがわかった。

【００４４】表５には、触針式の膜厚計で測定した膜厚
と、あらかじめガラス基板上にくし形の電極として、Ｃ
ｒ１０００Åを蒸着してある試料に、超音波ハンダによ
り電極をつけて測定した暗状態（σ_d）及び１００ｍＷ
／ｃｍ²の擬似太陽光を照射した状態（σ_ph）での導電
率を示す。

【００４５】

【表５】これから、膜厚誤差は（ａ）、（ｂ）ともに設定膜厚の
５％以内におさまっており、精度よく制御されているこ
とがわかる。また導電率もアモルファスシリコンとし
て、満足いく値を示している。

【００４６】（比較例１）図１に示した装置を用い、成
膜室内に機能性堆積膜が堆積していない状態で成膜速度
１００Å／ｓを達成するマイクロ波電力（９５０Ｗ）を
常に維持するようにして、（ａ）放電が開始したら直ちに（ｂ）放電が開始した後、放電状態を維持して１時間後
に成膜を開始して、基板上にアルファスシリコン膜を堆積
した。放電前の圧力が８ｍＴｏｒｒで、放電直後の圧力
は５ｍＴｏｒｒ（成膜速度１００Å／ｓに対応）であっ
た。

【００４７】成膜終了後、マイクロ波電力の供給をやめ
ると（ａ）、（ｂ）いずれの場合も放電前の圧力８．０
ｍＴｏｒｒにもどることから、排気能力の安定したＤＰ
であることが確認された。表６に堆積膜の形成条件を示
す。

【００４８】

【表６】図６には、成膜中の圧力及び実効電力の時間変化を示
す。横軸は成膜開始から成膜終了までの時間をとり、縦
軸は圧力と実効電力とを示す。

【００４９】これから（ａ）、（ｂ）とも実効電力は設
定値を常に示しており制御が正確に行なわれていること
がわかる。また圧力は（ａ）、（ｂ）それぞれの成膜開
始から成膜終了までの間にはわずかの変化しか見られな
いが、（ａ）と（ｂ）とを比較すると、（ｂ）の方が内
圧が高くなることがわかった。

【００５０】表７には、実施例１と同様にして、触針式
の膜厚計で測定した膜厚と、あらかじめガラス基板上に
くし形の電極としてＣｒ１０００Åを蒸着してある試料
に、超音波ハンダにより電極をつけて測定した導電率を
示す。

【００５１】

【表７】これから、膜厚誤差（ａ）の５％から,（ｂ）の１２％
と大きくなっていることがわかる。また実施例１と比較
例１とを比較すると、圧力で制御した方が膜厚の精度は
明らかに高くなることが判明した。

【００５２】また、導電率を比較するとわずかに、電力
で制御した方が特性として良くなっているが、これは成
膜速度が小さくなったためと考えられ、圧力制御の場合
でも成膜速度を下げれば同様に特性は向上することが確
められている。以上から、膜厚の制御は圧力で行なうこ
とが望ましいことが判明した。

【００５３】（実施例２及び比較例２）（実施例２）装置例１で示した操作により（ａ）放電が開始したら直ちに（ｂ）放電が開始した後、放電状態を維持して１時間後
に成膜を開始して基板上にアモルファスＳｉＧｅ膜を堆積
した。放電前の圧力が９．５ｍＴｏｒｒであった。放電
後の圧力は６．０ｍＴｏｒｒ（成膜速度１００Å／ｓに
対応）で安定させた。

【００５４】成膜終了後、マイクロ波電力の供給をやめ
ると（ａ）、（ｂ）いずれの場合も放電前の圧力９．５
ｍＴｏｒｒにもどることから、排気能力の安定したＤＰ
であることが確認された。表８に堆積膜の形成条件を示
す。

【００５５】

【表８】図７には、成膜中の圧力と実効電力との時間変化を示
す。横軸は成膜開始から、成膜終了までの時間をとり、
縦軸は、圧力と実効電力とを示す。

【００５６】これから（ａ）、（ｂ）とも圧力は設定値
を常に示しており制御が正確に行なわれていることがわ
かる。また実効電力は（ａ）、（ｂ）それぞれの成膜開
始から成膜終了までの間にはわずかの変化しか見られな
いが、（ａ）と（ｂ）とを比較すると、（ｂ）の方が実
効電力が高くなることがわかった。

【００５７】表９には、実施例１と同様にして触針式の
膜厚計で測定した膜厚と、あらかじめガラス基板上にく
し形の電極としてＣｒ１０００Åを蒸着してある試料
に、超音波ハンダにより電極をつけて測定した導電率を
示す。

【００５８】

【表９】これから、膜厚誤差は（ａ）、（ｂ）ともに設定膜厚の
６％以内におさまっており、精度よく制御されているこ
とがわかる。また導電率もアモルファスＳｉＧｅとし
て、満足いく値を示した。

【００５９】（比較例２）図１に示した装置を用い、成
膜室内に機能性堆積膜が堆積していない状態で成膜速度
１００Å／ｓを達成するマイクロ波電力（９００Ｗ）を
常に維持するようにして、（ａ）放電が開始したら直ちに（ｂ）放電が開始した後、放電状態を維持して１時間後
に成膜を開始して基板上にアモルファスＳｉＧｅ膜を堆積
した。放電前の圧力が９．５ｍＴｏｒｒで、放電後の圧
力は６．３ｍＴｏｒｒであった。

【００６０】成膜終了後、マイクロ波電力の供給をやめ
ると（ａ）及び（ｂ）いずれの場合も放電前の圧力９．
５ｍＴｏｒｒにもどることから、排気能力の安定したＤ
Ｐであることが確認された。表１０に堆積膜の形成条件
を示す。

【００６１】

【表１０】図８には、成膜中の圧力と実効電力との時間変化を示
す。横軸は成膜開始から、成膜終了までの時間をとり、
縦軸は圧力と実効電力とを示す。

【００６２】これから（ａ）、（ｂ）とも実効電力は設
定値を常に示しており制御が正確に行なわれていること
がわかる。また圧力は（ａ）、（ｂ）それぞれの成膜開
始から成膜終了までの間にはわずかの変化しか見られな
いが、（ａ）と（ｂ）とを比較すると、（ｂ）の方が実
効電力が高くなることがわかった。

【００６３】表１１には、実施例１と同様にして触針式
の膜厚計で測定した膜厚と、あらかじめガラス基板上に
くし形の電極としてＣｒ１０００Åを蒸着してある試料
に、超音波ハンダにより電極をつけて測定した導電率を
示す。

【００６４】

【表１１】これから、膜厚誤差は（ａ）の３％から（ｂ）の１４％
と大きくなっていることがわかる。

【００６５】また実施例２と比較例２とを比較すると膜
厚では明らかに、圧力で制御した方が精度が高くなるこ
とが判明した。導電率を比較するとわずかに、電力で制
御した方が特性として良くなっているが、これは成膜速
度が小さくなったためと考えられる。

【００６６】以上より、膜厚の制御は圧力で行なうこと
が望ましいことが判明した。

【００６７】（実施例３及び比較例３）（実施例３）装置例２で示した装置により（ａ）放電が開始したら直ちに（ｂ）放電が開始した後、放電状態を維持して１時間後
に成膜を開始して基板上にアモルファスシリコン膜を堆積
した。放電前の圧力が０．８２Ｔｏｒｒであった。放電
後の圧力は０．９０Ｔｏｒｒ（成膜速度１０Å／ｓに対
応）で安定させた。

【００６８】成膜終了後、ラジオ波電力の供給をやめる
と（ａ）、（ｂ）いずれの場合も放電前の圧力０．８２
Ｔｏｒｒにもどることから、排気能力の安定したＤＰ
（油拡散ポンプ）であることが確認された。表１２に堆
積膜の形成条件を示す。

【００６９】

【表１２】図９には、成膜中の圧力と実効電力との時間変化を示
す。横軸は成膜開始から、成膜終了までの時間をとり、
縦軸は圧力と実効電力とを示す。

【００７０】これから（ａ）、（ｂ）とも圧力は設定値
を常に示しており制御が正確に行なわれていることがわ
かる。また実効電力は（ａ）、（ｂ）それぞれの成膜開
始から成膜終了までの間にはわずかの変化しか見られな
いが、（ａ）と（ｂ）とを比較すると、（ｂ）の方が実
効電力が高くなることがわかった。

【００７１】表１３には、実施例１と同様にして触針式
の膜厚計で測定した膜厚と、あらかじめガラス基板上に
くし形の電極としてＣｒ１０００Åを蒸着してある試料
に、超音波ハンダにより電極をつけて測定した導電率を
示す。

【００７２】

【表１３】これから、膜厚誤差は（ａ）、（ｂ）ともに設定膜厚の
２％以内におさまっており、精度よく制御されているこ
とがわかる。また導電率もアモルファスシリコンとし
て、満足いく値を示した。

【００７３】（比較例３）排気装置としてＤＰ（油拡散
ポンプ）を用いた図１に示した装置により、成膜室内に
機能性堆積膜が堆積していない状態で成膜速度１０Å／
ｓを達成するラジオ波電力（８０Ｗ）を常に維持するよ
うにして、（ａ）放電が開始したら直ちに（ｂ）放電が開始した後、放電状態を維持して１時間後
に成膜を開始して基板上にアモルファスシリコン膜を堆積
した。放電前の圧力が０．８０Ｔｏｒｒで，放電後の圧
力は０．９２Ｔｏｒｒであった。

【００７４】成膜終了後、マイクロ波電力の供給をやめ
ると（ａ）、（ｂ）いずれの場合も放電前の圧力０．８
０Ｔｏｒｒにもどることから、排気能力の安定したＴＭ
Ｐであることが確認された。表１４に堆積膜の形成条件
を示す。

【００７５】

【表１４】図１０には、成膜中の圧力と実効電力との時間変化を示
す。横軸は成膜開始から、成膜終了までの時間をとり、
縦軸は圧力と実効電力とを示す。

【００７６】これから（ａ）、（ｂ）とも実効電力は設
定値を常に示しており制御が正確に行なわれていること
がわかる。また圧力は（ａ）、（ｂ）それぞれの成膜開
始から成膜終了までの間にはわずかの変化しか見られな
いが、（ａ）と（ｂ）とを比較すると、（ｂ）の方が内
圧が高くなることがわかった。

【００７７】表１５には、実施例１と同様にして触針式
の膜厚計で測定した膜厚と、あらかじめガラス基板上に
くし形の電極としてＣｒ１０００Åを蒸着してある試料
に、超音波ハンダにより電極をつけて測定した導電率を
示す。

【００７８】

【表１５】これから、膜厚誤差（ａ）の５％から（ｂ）の１２％と
大きくなっていることがわかる。また実施例３と比較例
３とを比較すると膜厚では明らかに、圧力で制御した方
が精度が高くなることが判明した。導電率を比較すると
わずかに、電力で制御した方が特性として良くなってい
るが、これは成膜速度が小さくなったためと考えられ
る。

【００７９】以上から、膜厚の制御は圧力で行なうこと
が望ましいことが判明した。

【００８０】

【発明の効果】本発明によれば、プラズマＣＶＤ法を用
いた機能性堆積膜の作製において、膜厚制御の精度を向
上させて、機能性堆積膜の膜質を向上させることができ
る。この効果は特に長時間連続成膜において顕著とな
る。また、成膜中に成膜速度をモニターすることができ
るため、成膜状態を常に監視することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機能性堆積膜の形成装置の１例を示す
模式図。

【図２】供給する電力を一定に保った場合の成膜時間と
成膜速度との関係を示すグラフ。

【図３】成膜速度と成膜空間の圧力との関係を示すグラ
フ。

【図４】成膜空間内の圧力を一定に保った場合の成膜速
度の経時変化を示すグラフ。

【図５】実施例１における成膜空間内の圧力と実効電力
の経時変化を示すグラフ。

【図６】比較例１における成膜空間内の圧力と実効電力
の経時変化を示すグラフ。

【図７】実施例２における成膜空間内の圧力と実効電力
の経時変化を示すグラフ。

【図８】比較例２における成膜空間内の圧力と実効電力
の経時変化を示すグラフ。

【図９】実施例３における成膜空間内の圧力と実効電力
の経時変化を示すグラフ。

【図１０】比較例３における成膜空間内の圧力と実効電
力の経時変化を示すグラフ。

【符号の説明】

１０１成膜室、１０２成膜空間、１０３排気装置、１０４成膜ガス導入口、１０５基板加熱用ヒーターランプ、１０６基板、１０７真空計、１０８膜厚コントローラー、１０９マイクロ波電源、ＲＦ電源、１１０，１１１ケーブル、１１２シャッター付膜厚センサー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマＣＶＤ法を用いた機能性堆積膜
の形成方法において、成膜空間内に成膜用原料ガスを導
入し、前記成膜空間内にラジオ波電力あるいはマイクロ
波電力を供給してプラズマを生起させ、プラズマ生起後
の前記成膜空間の圧力を常に一定に維持することによ
り、所定の成膜速度を達成することを特徴とする機能性
堆積膜の形成方法。
【請求項２】プラズマ生起後の前記成膜室内の圧力
を、前記電力を調整することにより常に一定に維持する
ことを特徴とする請求項１記載の機能性堆積膜の形成方
法。
【請求項３】少なくとも成膜空間を形成する成膜室
と、該成膜室中にガスを導入する手段と、該成膜室を排
気するための排気装置と、前記成膜空間にプラズマを生
起及び持続させるためのラジオ波あるいはマイクロ波を
供給する電源と、前記成膜空間の圧力を測定するための
圧力計とから構成され、基体上に堆積膜を形成するため
の機能性堆積膜の形成装置であって、前記成膜空間の圧
力を一定に維持する圧力制御手段を配したことを特徴と
する機能性堆積膜の形成装置。
【請求項４】前記圧力制御手段は、前記電源から前記
成膜空間に供給される電力を調整することを特徴とする
請求項３記載の機能性堆積膜の形成装置。