JPH05148654A - パルスプラズマｃｖｄによる成膜方法及びその装置 - Google Patents
パルスプラズマｃｖｄによる成膜方法及びその装置Info
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- JPH05148654A JPH05148654A JP3340403A JP34040391A JPH05148654A JP H05148654 A JPH05148654 A JP H05148654A JP 3340403 A JP3340403 A JP 3340403A JP 34040391 A JP34040391 A JP 34040391A JP H05148654 A JPH05148654 A JP H05148654A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 常温で液体の反応ガスの気化状態を維持して
効率よく解離させる。 【構成】 排気された成膜室10に、ピエゾバルブ50、6
8、70、94の開閉によって間欠的に複数の反応ガスを導
入し、成膜室10に間隔を隔てて設けた被処理物12と高周
波電極14との間に、反応ガスの供給直後に電力を供給す
ることによって、各反応ガスを解離させ、被処理物10に
化学蒸着させる。反応ガスのうち常温において液体であ
るものを、恒温槽72で気化させて、導入管ベーキングヒ
ータ96によって気化状態を維持しながら、成膜室10に供
給し、この気化されたガスを供給するピエゾバルブ94か
ら成膜室10までを、成膜室加熱ヒータ98によって室温よ
りも高い温度に昇温させ、成膜室10内でも気化状態を維
持する。
効率よく解離させる。 【構成】 排気された成膜室10に、ピエゾバルブ50、6
8、70、94の開閉によって間欠的に複数の反応ガスを導
入し、成膜室10に間隔を隔てて設けた被処理物12と高周
波電極14との間に、反応ガスの供給直後に電力を供給す
ることによって、各反応ガスを解離させ、被処理物10に
化学蒸着させる。反応ガスのうち常温において液体であ
るものを、恒温槽72で気化させて、導入管ベーキングヒ
ータ96によって気化状態を維持しながら、成膜室10に供
給し、この気化されたガスを供給するピエゾバルブ94か
ら成膜室10までを、成膜室加熱ヒータ98によって室温よ
りも高い温度に昇温させ、成膜室10内でも気化状態を維
持する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パルスプラズマＣＶＤ
によって薄膜を形成する方法に関し、特に反応ガスに常
温で液体であるものを使用するものに関する。
によって薄膜を形成する方法に関し、特に反応ガスに常
温で液体であるものを使用するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】化学蒸着法の一種としてパルスプラズマ
ＣＶＤ法が知られている。これは、成膜室内に被処理物
と、高周波電力が供給される電極とを、間隔を隔てて配
置し、成膜室内を排気し、複数の反応ガスを導入すると
共に、上記電極に間欠的に高周波電力を供給し、この高
周波電力によって各反応ガスをそれぞれを構成する原子
に解離させて、プラズマを発生させ、これら原子が被処
理物上において化学反応し、薄膜を形成するものであ
る。
ＣＶＤ法が知られている。これは、成膜室内に被処理物
と、高周波電力が供給される電極とを、間隔を隔てて配
置し、成膜室内を排気し、複数の反応ガスを導入すると
共に、上記電極に間欠的に高周波電力を供給し、この高
周波電力によって各反応ガスをそれぞれを構成する原子
に解離させて、プラズマを発生させ、これら原子が被処
理物上において化学反応し、薄膜を形成するものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】パルスプラズマＣＶＤ
法において、反応ガスとして常温では液体であるもの、
例えば、四塩化チタンを使用することがある。このよう
な反応ガスは、成膜室に供給する前に、加熱して気化さ
せてから、成膜室に導入するが、成膜室が常温である
と、導入されたガスは、凝縮して成膜室の壁面に付着す
る。この付着したガスは、成膜室の壁面の温度での蒸気
圧に依存して連続的に蒸発する。この蒸気圧は低いの
で、高周波電力が供給された瞬間に、反応ガスをほぼ解
離させようとするパルスプラズマＣＶＤ法では、解離効
率が低く、解離していない反応ガスが成膜室内に残る。
しかも、高周波電力を供給していない場合でも、少量な
がら反応ガスが蒸発する。このようにして成膜室内には
未解離の反応ガスが存在し、これが被処理物上に生成さ
れた薄膜上に堆積する。従って、このような薄膜は、不
純物を多く含み、悪質のものとなるという問題点があっ
た。また、反応ガスの導入を例えばバルブの開閉に応じ
て断続的に行おうとしても、バルブを閉じている間に、
成膜室内に凝縮している反応ガスが蒸発し、バルブの開
閉に応じて成膜室内の反応ガスを制御しようとしても制
御できないという問題点もあった。
法において、反応ガスとして常温では液体であるもの、
例えば、四塩化チタンを使用することがある。このよう
な反応ガスは、成膜室に供給する前に、加熱して気化さ
せてから、成膜室に導入するが、成膜室が常温である
と、導入されたガスは、凝縮して成膜室の壁面に付着す
る。この付着したガスは、成膜室の壁面の温度での蒸気
圧に依存して連続的に蒸発する。この蒸気圧は低いの
で、高周波電力が供給された瞬間に、反応ガスをほぼ解
離させようとするパルスプラズマＣＶＤ法では、解離効
率が低く、解離していない反応ガスが成膜室内に残る。
しかも、高周波電力を供給していない場合でも、少量な
がら反応ガスが蒸発する。このようにして成膜室内には
未解離の反応ガスが存在し、これが被処理物上に生成さ
れた薄膜上に堆積する。従って、このような薄膜は、不
純物を多く含み、悪質のものとなるという問題点があっ
た。また、反応ガスの導入を例えばバルブの開閉に応じ
て断続的に行おうとしても、バルブを閉じている間に、
成膜室内に凝縮している反応ガスが蒸発し、バルブの開
閉に応じて成膜室内の反応ガスを制御しようとしても制
御できないという問題点もあった。
【０００４】本発明は、反応ガスを弁の開閉通りに制御
することができる上に、良質の薄膜を形成することがで
きるパルスプラズマＣＶＤ法による成膜方法を提供する
ことを目的とする。
することができる上に、良質の薄膜を形成することがで
きるパルスプラズマＣＶＤ法による成膜方法を提供する
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、排気された成膜室に弁の開閉によって
間欠的に複数の反応ガスを導入する。また、成膜室に間
隔を隔てて設けた被処理物と電極との間に、間欠的に電
力を供給することによって、反応ガスを解離させ、被処
理物に化学蒸着させる。本発明では、反応ガスのうち常
温において液体であるものを気化させてから、成膜室に
供給するが、この気化された反応ガスを供給する弁から
成膜室までを、室温よりも高い温度に昇温させてある。
めに、本発明は、排気された成膜室に弁の開閉によって
間欠的に複数の反応ガスを導入する。また、成膜室に間
隔を隔てて設けた被処理物と電極との間に、間欠的に電
力を供給することによって、反応ガスを解離させ、被処
理物に化学蒸着させる。本発明では、反応ガスのうち常
温において液体であるものを気化させてから、成膜室に
供給するが、この気化された反応ガスを供給する弁から
成膜室までを、室温よりも高い温度に昇温させてある。
【０００６】
【作用】本発明では、常温で液体である反応ガスを気化
して成膜室に供給するが、その気化された反応ガスを供
給する弁から成膜室までが、室温よりも高い温度に昇温
させてあるので、弁を開いたときに成膜室内に供給され
た気化反応ガスが、成膜室内で凝縮することがない。
して成膜室に供給するが、その気化された反応ガスを供
給する弁から成膜室までが、室温よりも高い温度に昇温
させてあるので、弁を開いたときに成膜室内に供給され
た気化反応ガスが、成膜室内で凝縮することがない。
【０００７】
【実施例】この実施例は、図１に示すように成膜室１０
を有している。この成膜室１０は、例えば容積が２５リ
ットルのもので、その内部に被処理物１２が配置されて
いる。この被処理物１２としては、例えばＳｉウエハー
を使用することができる。この被処理物１２は、接地さ
れている。成膜室１０内には、この被処理物１２と対向
するように高周波電極１４が配置されている。この高周
波電極１４には、高周波電源１６の一方の端子が接続さ
れ、この高周波電源１６の他方の端子は接地されてい
る。従って、間隔を隔てて配置された被処理物１２と高
周波電極１４との間には、高周波電力が高周波電源１６
によって印加されている。この高周波電源１６として
は、例えば周波数が１３．５６ＭＨｚ、ピーク出力５０
ＫＷのものを使用することができ、この高周波電源１６
は、図示しない制御装置によって制御され、高周波電極
１４と被処理物１２との間に、断続的に高周波電力を印
加する。
を有している。この成膜室１０は、例えば容積が２５リ
ットルのもので、その内部に被処理物１２が配置されて
いる。この被処理物１２としては、例えばＳｉウエハー
を使用することができる。この被処理物１２は、接地さ
れている。成膜室１０内には、この被処理物１２と対向
するように高周波電極１４が配置されている。この高周
波電極１４には、高周波電源１６の一方の端子が接続さ
れ、この高周波電源１６の他方の端子は接地されてい
る。従って、間隔を隔てて配置された被処理物１２と高
周波電極１４との間には、高周波電力が高周波電源１６
によって印加されている。この高周波電源１６として
は、例えば周波数が１３．５６ＭＨｚ、ピーク出力５０
ＫＷのものを使用することができ、この高周波電源１６
は、図示しない制御装置によって制御され、高周波電極
１４と被処理物１２との間に、断続的に高周波電力を印
加する。
【０００８】また、成膜室１０は、主弁１８、可変コン
ダクタンスバルブ２０、ルーツポンプ２２を介して油回
転真空ポンプ２４に接続されており、この油回転真空ポ
ンプ２４を作動させることによって、成膜室１０内を排
気することができる。なお、油回転ポンプ２４には、油
処理装置２６、癈ガス処理装置２８が設けられ、さらに
ガス流量計３０、逆止弁３２、３４、ストップ弁３６、
３８も設けられ、これら及びガスストップ弁４０を介し
て窒素ガスが油回転真空ポンプ２４に供給されている。
なお、これらは、本発明とは直接に関連しないので、こ
れ以上の説明は省略する。
ダクタンスバルブ２０、ルーツポンプ２２を介して油回
転真空ポンプ２４に接続されており、この油回転真空ポ
ンプ２４を作動させることによって、成膜室１０内を排
気することができる。なお、油回転ポンプ２４には、油
処理装置２６、癈ガス処理装置２８が設けられ、さらに
ガス流量計３０、逆止弁３２、３４、ストップ弁３６、
３８も設けられ、これら及びガスストップ弁４０を介し
て窒素ガスが油回転真空ポンプ２４に供給されている。
なお、これらは、本発明とは直接に関連しないので、こ
れ以上の説明は省略する。
【０００９】成膜室１０には、ガス導入弁４２、フィル
タ４４、マスフローコントローラ４６、バッファタンク
４８、ピエゾバルブ５０を介して、反応ガスの１つとし
て窒素ガスが導入されている。この窒素ガスの導入量
は、マスフローコントローラ４６によって調整され、さ
らにピエゾバルブ５０を図示しない制御装置によって断
続的に開閉することによって、窒素ガスの成膜室１０へ
の導入を断続的に行っている。
タ４４、マスフローコントローラ４６、バッファタンク
４８、ピエゾバルブ５０を介して、反応ガスの１つとし
て窒素ガスが導入されている。この窒素ガスの導入量
は、マスフローコントローラ４６によって調整され、さ
らにピエゾバルブ５０を図示しない制御装置によって断
続的に開閉することによって、窒素ガスの成膜室１０へ
の導入を断続的に行っている。
【００１０】同様に、成膜室１０には、ガス導入弁５
２、５４、フィルタ５６、５８、マスフローコントロー
ラ６０、６２、バッファタンク６４、６６、ピエゾバル
ブ６８、７０を介して水素ガス、アルゴンガスがそれぞ
れ導入されている。水素ガスは、反応ガスの１つとして
使用され、アルゴンガスは、被処理物１２に形成される
薄膜の膜質の改善のために導入される。これら水素ガ
ス、アルゴンガスの流量は、マスフローコントローラ６
０、６２によって調整され、ピエゾバルブ６８、７０を
制御装置によって断続的に開閉することによって水素ガ
ス、アルゴンガスも断続的に成膜室１０内に供給されて
いる。
２、５４、フィルタ５６、５８、マスフローコントロー
ラ６０、６２、バッファタンク６４、６６、ピエゾバル
ブ６８、７０を介して水素ガス、アルゴンガスがそれぞ
れ導入されている。水素ガスは、反応ガスの１つとして
使用され、アルゴンガスは、被処理物１２に形成される
薄膜の膜質の改善のために導入される。これら水素ガ
ス、アルゴンガスの流量は、マスフローコントローラ６
０、６２によって調整され、ピエゾバルブ６８、７０を
制御装置によって断続的に開閉することによって水素ガ
ス、アルゴンガスも断続的に成膜室１０内に供給されて
いる。
【００１１】また、成膜室１０には、反応ガスとして、
常温では液体であるもの、例えば四塩化チタンも供給す
る。この四塩化チタンは、恒温槽７２に収容されてお
り、ここで例えば摂氏７０度に加熱され、気化される。
この気化された四塩化チタンは、手動弁である気化ガス
導入弁７４、７６、空圧弁である気化ガス導入弁７８、
８０、８２を介して反応ガス導入管８４に供給される。
常温では液体であるもの、例えば四塩化チタンも供給す
る。この四塩化チタンは、恒温槽７２に収容されてお
り、ここで例えば摂氏７０度に加熱され、気化される。
この気化された四塩化チタンは、手動弁である気化ガス
導入弁７４、７６、空圧弁である気化ガス導入弁７８、
８０、８２を介して反応ガス導入管８４に供給される。
【００１２】この反応ガス導入管８４には、ガス導入弁
８６、フィルタ８８、マスフローコントローラ９０を介
してキャリアガス、例えば水素ガスも供給されている。
また、反応ガス導入管８４は、バッファタンク９２、ピ
エゾバルブ９４を介して成膜室１０に結合されている。
従って、気化された四塩化チタンは、水素ガスによって
搬送されて成膜室１０に供給される。水素ガスの導入量
はマスフローコントローラ９０によって調整され、ピエ
ゾバルブ９４を図示しない制御装置によって断続的に開
閉することによって、成膜室１０内への気化された四塩
化チタンと水素ガスとの導入を断続的に行っている。
８６、フィルタ８８、マスフローコントローラ９０を介
してキャリアガス、例えば水素ガスも供給されている。
また、反応ガス導入管８４は、バッファタンク９２、ピ
エゾバルブ９４を介して成膜室１０に結合されている。
従って、気化された四塩化チタンは、水素ガスによって
搬送されて成膜室１０に供給される。水素ガスの導入量
はマスフローコントローラ９０によって調整され、ピエ
ゾバルブ９４を図示しない制御装置によって断続的に開
閉することによって、成膜室１０内への気化された四塩
化チタンと水素ガスとの導入を断続的に行っている。
【００１３】反応ガス導入管８４の周囲には、導入管ベ
ーキングヒータ９６が設けられており、これによって反
応ガス導入管８４を加熱して、その内部を流れる四塩化
チタンが凝縮するのを防止している。同様に、四塩化チ
タンが凝縮するのを防止するために、成膜室１０の周囲
にも、成膜室加熱ヒータ９８が設けられている。
ーキングヒータ９６が設けられており、これによって反
応ガス導入管８４を加熱して、その内部を流れる四塩化
チタンが凝縮するのを防止している。同様に、四塩化チ
タンが凝縮するのを防止するために、成膜室１０の周囲
にも、成膜室加熱ヒータ９８が設けられている。
【００１４】このような装置を使用する本発明の１実施
例によって、被処理物１０上に窒化チタンの薄膜を作成
する場合、まず四塩化チタンを恒温槽７２によって加熱
し、気化させる。次に、成膜室１０を油回転真空ポンプ
２４を作動させることによって１０-3Ｔｏｒｒ台まで真
空排気し、その状態を維持する。その後に、成膜室加熱
ヒータ９８によって成膜室１０を、摂氏６０度乃至２０
０度、望ましくは摂氏約８０度まで加熱する。この加熱
温度は、常温で液体である反応ガスの沸点から熱分解温
度の間の値から選んである。
例によって、被処理物１０上に窒化チタンの薄膜を作成
する場合、まず四塩化チタンを恒温槽７２によって加熱
し、気化させる。次に、成膜室１０を油回転真空ポンプ
２４を作動させることによって１０-3Ｔｏｒｒ台まで真
空排気し、その状態を維持する。その後に、成膜室加熱
ヒータ９８によって成膜室１０を、摂氏６０度乃至２０
０度、望ましくは摂氏約８０度まで加熱する。この加熱
温度は、常温で液体である反応ガスの沸点から熱分解温
度の間の値から選んである。
【００１５】続いて、水素ガスをキャリアとして四塩化
チタンを５００ＳＣＭＭ導入する。同時に窒素ガスも導
入する。これらの導入は、図２に示すように、３０ｍｓ
周期で１０ｍｓピエゾバルブ６８、５０、９４を開くこ
とを繰り返すことによって行われる。そして、このよう
な断続的な供給を、例えば図２に示すように７回繰り返
した後、８回目の供給の直後から、これら反応ガスの導
入とほぼ同期して、高周波電極１４と被処理物１２との
間に高周波電源１６によって約１５０μＳの間、１３、
５６ＭＨｚ、４０ＫＷの高周波電力を印加することを繰
り返す。このとき、成膜室１０の圧力は０．１Ｔｏｒｒ
であるので、高周波電極１４と被処理物１２との間に強
いプラズマが発生する。
チタンを５００ＳＣＭＭ導入する。同時に窒素ガスも導
入する。これらの導入は、図２に示すように、３０ｍｓ
周期で１０ｍｓピエゾバルブ６８、５０、９４を開くこ
とを繰り返すことによって行われる。そして、このよう
な断続的な供給を、例えば図２に示すように７回繰り返
した後、８回目の供給の直後から、これら反応ガスの導
入とほぼ同期して、高周波電極１４と被処理物１２との
間に高周波電源１６によって約１５０μＳの間、１３、
５６ＭＨｚ、４０ＫＷの高周波電力を印加することを繰
り返す。このとき、成膜室１０の圧力は０．１Ｔｏｒｒ
であるので、高周波電極１４と被処理物１２との間に強
いプラズマが発生する。
【００１６】このプラズマによって、窒素ガス、水素ガ
ス、四塩化チタンがそれぞれ解離され、 ２Ｔｉｃｌ4 ＋４Ｈ2 ＋Ｎ2 →２ＴｉＮ＋８Ｈｃｌ の化学反応が生じ、これによって形成された窒化チタン
（ＴｉＮ）が被処理物１２上に堆積する。
ス、四塩化チタンがそれぞれ解離され、 ２Ｔｉｃｌ4 ＋４Ｈ2 ＋Ｎ2 →２ＴｉＮ＋８Ｈｃｌ の化学反応が生じ、これによって形成された窒化チタン
（ＴｉＮ）が被処理物１２上に堆積する。
【００１７】このような反応ガスの供給と高周波電力の
印加とを、例えば図２に示すように５回繰り返した後、
約１００ｍｓ後に、４０ｍｓ周期で１０ｍｓピエゾバル
ブ７０を開くことを１１回繰り返し、アルゴンガスを断
続的に成膜室１０内に供給し、この供給とほぼ同期して
高周波電力を高周波電極１４と被処理物１２との間に断
続的に供給する。これは、被処理物１２上に形成された
窒化チタンの膜質を改善するためである。このような操
作を１サイクルとして、何度も繰り返す。
印加とを、例えば図２に示すように５回繰り返した後、
約１００ｍｓ後に、４０ｍｓ周期で１０ｍｓピエゾバル
ブ７０を開くことを１１回繰り返し、アルゴンガスを断
続的に成膜室１０内に供給し、この供給とほぼ同期して
高周波電力を高周波電極１４と被処理物１２との間に断
続的に供給する。これは、被処理物１２上に形成された
窒化チタンの膜質を改善するためである。このような操
作を１サイクルとして、何度も繰り返す。
【００１８】このように成膜室１０に四塩化チタンが導
入された際、成膜室１０は成膜室加熱ヒータ９８によっ
て摂氏約８０度に加熱されており、四塩化チタンの気化
状態が維持され、成膜室１０内で凝縮するようなことは
ない。
入された際、成膜室１０は成膜室加熱ヒータ９８によっ
て摂氏約８０度に加熱されており、四塩化チタンの気化
状態が維持され、成膜室１０内で凝縮するようなことは
ない。
【００１９】このようにして作成した窒化チタンの成膜
速度を図３に示す。窒化チタンの膜厚は、時間と共に正
比例して増加していることが、図３より分かり、成膜速
度は安定していることが明らかである。これは、成膜室
１０を加熱して、四塩化チタンの成膜室１０での凝縮を
防止しているので、ピエゾバルブ９４の開閉に応じて四
塩化チタンが成膜室１０に供給されているからである。
速度を図３に示す。窒化チタンの膜厚は、時間と共に正
比例して増加していることが、図３より分かり、成膜速
度は安定していることが明らかである。これは、成膜室
１０を加熱して、四塩化チタンの成膜室１０での凝縮を
防止しているので、ピエゾバルブ９４の開閉に応じて四
塩化チタンが成膜室１０に供給されているからである。
【００２０】なお、このときの被処理物１２（Ｓｉウエ
ハー）の温度は約摂氏９０度と低い温度となった。これ
は、高周波電力のほとんどが反応ガスの解離に使用され
ているからであり、反応ガスを解離させたことによって
発生したイオンに余分なエネルギーが与えられることが
なく、これらが被処理物１２に堆積しても、被処理物１
２の温度を上昇させることがないからである。
ハー）の温度は約摂氏９０度と低い温度となった。これ
は、高周波電力のほとんどが反応ガスの解離に使用され
ているからであり、反応ガスを解離させたことによって
発生したイオンに余分なエネルギーが与えられることが
なく、これらが被処理物１２に堆積しても、被処理物１
２の温度を上昇させることがないからである。
【００２１】上記の実施例では、常温で液体である反応
ガスとして四塩化チタンを用いたが、この他にチタン系
としてＴｉＩ4 や、珪素系としてＳｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）4 を
使用することができる。また、窒素ガスに代えて、ＮＨ
3 を使用することができ、酸化物の成膜を行う場合に
は、窒素ガスに代えて０2 、Ｎ2 ０、ＣＯを使用するこ
ともできる。また、キャリアガスとして水素ガスを用い
たが、これに代えて、ＨｅやＡｒ等の不活性ガスを使用
することもできる。
ガスとして四塩化チタンを用いたが、この他にチタン系
としてＴｉＩ4 や、珪素系としてＳｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）4 を
使用することができる。また、窒素ガスに代えて、ＮＨ
3 を使用することができ、酸化物の成膜を行う場合に
は、窒素ガスに代えて０2 、Ｎ2 ０、ＣＯを使用するこ
ともできる。また、キャリアガスとして水素ガスを用い
たが、これに代えて、ＨｅやＡｒ等の不活性ガスを使用
することもできる。
【００２２】
【発明の効果】以上のように、本発明では、常温で液体
である反応ガスを気化して成膜室に供給するが、その気
化された反応ガスが供給される成膜室を室温よりも高い
温度に昇温させてあるので、成膜室内に供給された気化
反応ガスが、成膜室内で凝縮することがない。従って、
瞬間に成膜室内の反応ガスをほぼ完全に解離しようとす
るパルスプラズマＣＶＤにおいて、効率よく反応ガスを
解離することができるので、分解されずに常温で液体の
反応ガスが成膜室に残留することがなく、被処理物上に
これら残留ガスがそのまま堆積することがなく、良質の
薄膜を作成することができる。しかも、常温で液体の反
応ガスが成膜室に、凝縮して残留することがないので、
凝縮した反応ガスが連続的に蒸発して、常温で液体の反
応ガスの制御を乱すこともない。
である反応ガスを気化して成膜室に供給するが、その気
化された反応ガスが供給される成膜室を室温よりも高い
温度に昇温させてあるので、成膜室内に供給された気化
反応ガスが、成膜室内で凝縮することがない。従って、
瞬間に成膜室内の反応ガスをほぼ完全に解離しようとす
るパルスプラズマＣＶＤにおいて、効率よく反応ガスを
解離することができるので、分解されずに常温で液体の
反応ガスが成膜室に残留することがなく、被処理物上に
これら残留ガスがそのまま堆積することがなく、良質の
薄膜を作成することができる。しかも、常温で液体の反
応ガスが成膜室に、凝縮して残留することがないので、
凝縮した反応ガスが連続的に蒸発して、常温で液体の反
応ガスの制御を乱すこともない。
【図１】本発明によるパルスプラズマＣＶＤによる成膜
装置の１実施例の概略図である。
装置の１実施例の概略図である。
【図２】同実施例の動作説明図である。
【図３】同実施例の成膜速度を示す図である。
１０ 成膜室 １２ 被処理物 １４ 高周波電極 １６ 高周波電源 ７２ 恒温槽 ９４ ピエゾバルブ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パルスプラズマＣＶＤ
によって薄膜を形成する方法に関し、特に反応ガスに常
温で液体または固体である非気化物を使用するものに関
する。
によって薄膜を形成する方法に関し、特に反応ガスに常
温で液体または固体である非気化物を使用するものに関
する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】パルスプラズマＣＶＤ
法において、反応ガスとして常温では非気化物であるも
の、例えば、四塩化チタンを使用することがある。この
ような反応ガスは、成膜室に供給する前に、加熱して気
化させてから、成膜室に導入するが、成膜室が常温であ
ると、導入されたガスは、凝縮して成膜室の壁面に付着
する。この付着したガスは、成膜室の壁面の温度での蒸
気圧に依存して連続的に蒸発する。この蒸気圧は低いの
で、高周波電力が供給された瞬間に、反応ガスをほぼ解
離させようとするパルスプラズマＣＶＤ法では、解離効
率が低く、解離していない反応ガスが成膜室内に残る。
しかも、高周波電力を供給していない場合でも、少量な
がら反応ガスが蒸発する。このようにして成膜室内には
未解離の反応ガスが存在し、これが被処理物上に生成さ
れた薄膜上に堆積する。従って、このような薄膜は、不
純物を多く含み、悪質のものとなるという問題点があっ
た。また、反応ガスの導入を例えばバルブの開閉に応じ
て断続的に行おうとしても、バルブを閉じている間に、
成膜室内に凝縮している反応ガスが蒸発し、バルブの開
閉に応じて成膜室内の反応ガスを制御しようとしても制
御できないという問題点もあった。
法において、反応ガスとして常温では非気化物であるも
の、例えば、四塩化チタンを使用することがある。この
ような反応ガスは、成膜室に供給する前に、加熱して気
化させてから、成膜室に導入するが、成膜室が常温であ
ると、導入されたガスは、凝縮して成膜室の壁面に付着
する。この付着したガスは、成膜室の壁面の温度での蒸
気圧に依存して連続的に蒸発する。この蒸気圧は低いの
で、高周波電力が供給された瞬間に、反応ガスをほぼ解
離させようとするパルスプラズマＣＶＤ法では、解離効
率が低く、解離していない反応ガスが成膜室内に残る。
しかも、高周波電力を供給していない場合でも、少量な
がら反応ガスが蒸発する。このようにして成膜室内には
未解離の反応ガスが存在し、これが被処理物上に生成さ
れた薄膜上に堆積する。従って、このような薄膜は、不
純物を多く含み、悪質のものとなるという問題点があっ
た。また、反応ガスの導入を例えばバルブの開閉に応じ
て断続的に行おうとしても、バルブを閉じている間に、
成膜室内に凝縮している反応ガスが蒸発し、バルブの開
閉に応じて成膜室内の反応ガスを制御しようとしても制
御できないという問題点もあった。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、排気された成膜室に弁の開閉によって
間欠的に複数の反応ガスを導入する。また、成膜室に間
隔を隔てて設けた被処理物と電極との間に、間欠的に電
力を供給することによって、反応ガスを解離させ、被処
理物に化学蒸着させる。本発明では、反応ガスのうち常
温において非気化物であるものを気化させてから、成膜
室に供給するが、この気化された反応ガスを供給する弁
から成膜室までを、室温よりも高い温度に昇温させてあ
る。
めに、本発明は、排気された成膜室に弁の開閉によって
間欠的に複数の反応ガスを導入する。また、成膜室に間
隔を隔てて設けた被処理物と電極との間に、間欠的に電
力を供給することによって、反応ガスを解離させ、被処
理物に化学蒸着させる。本発明では、反応ガスのうち常
温において非気化物であるものを気化させてから、成膜
室に供給するが、この気化された反応ガスを供給する弁
から成膜室までを、室温よりも高い温度に昇温させてあ
る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【作用】本発明では、常温で非気化物である反応ガスを
気化して成膜室に供給するが、その気化された反応ガス
を供給する弁から成膜室までが、室温よりも高い温度に
昇温させてあるので、弁を開いたときに成膜室内に供給
された気化反応ガスが、成膜室内で凝縮することがな
い。
気化して成膜室に供給するが、その気化された反応ガス
を供給する弁から成膜室までが、室温よりも高い温度に
昇温させてあるので、弁を開いたときに成膜室内に供給
された気化反応ガスが、成膜室内で凝縮することがな
い。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】同様に、成膜室１０には、ガス導入弁５
２、５４、フィルタ５０、５８、マスフローコントロー
ラ６０、６２、バッファタンク６４、６６、ピエゾバル
ブ６８、７０を介して水素ガス、アルゴンガスがそれぞ
れ導入されている。水素ガスは、反応ガスの１つとして
使用され、アルゴンガスは、被処理物１２に形成される
薄膜の膜質の改善のために導入される。これら水素ガ
ス、アルゴンガスの流量は、マスフローコントローラ６
０、６２によって調整され、ピエゾバルブ６８、７０を
制御装置によって断続的に開閉することによって水素ガ
ス、アルゴンガスも断続的に成膜室１０内に供給されて
いる。
２、５４、フィルタ５０、５８、マスフローコントロー
ラ６０、６２、バッファタンク６４、６６、ピエゾバル
ブ６８、７０を介して水素ガス、アルゴンガスがそれぞ
れ導入されている。水素ガスは、反応ガスの１つとして
使用され、アルゴンガスは、被処理物１２に形成される
薄膜の膜質の改善のために導入される。これら水素ガ
ス、アルゴンガスの流量は、マスフローコントローラ６
０、６２によって調整され、ピエゾバルブ６８、７０を
制御装置によって断続的に開閉することによって水素ガ
ス、アルゴンガスも断続的に成膜室１０内に供給されて
いる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】続いて、水素ガスを四塩化チタンのキャリ
アとして５００ＳＣＭＭ導入する。同時に窒素ガスも導
入する。これらの導入は、図２に示すように、３０ｍｓ
周期で１０ｍｓピエゾバルブ６８、５０、９４を開くこ
とを繰り返すことによって行われる。そして、このよう
な断続的な供給を、例えば図２に示すように７回繰り返
した後、８回目の供給の直後から、これら反応ガスの導
入とほぼ同期して、高周波電極１４と被処理物１２との
間に高周波電源１６によって約１５０μＳの間、１３．
５６ＭＨｚ、４０ＫＷの高周波電力を印加することを繰
り返す。このとき、成膜室１０の圧力は０．１Ｔｏｒｒ
であるので、高周波電極１４と被処理物１２との間に強
いプラズマが発生する。
アとして５００ＳＣＭＭ導入する。同時に窒素ガスも導
入する。これらの導入は、図２に示すように、３０ｍｓ
周期で１０ｍｓピエゾバルブ６８、５０、９４を開くこ
とを繰り返すことによって行われる。そして、このよう
な断続的な供給を、例えば図２に示すように７回繰り返
した後、８回目の供給の直後から、これら反応ガスの導
入とほぼ同期して、高周波電極１４と被処理物１２との
間に高周波電源１６によって約１５０μＳの間、１３．
５６ＭＨｚ、４０ＫＷの高周波電力を印加することを繰
り返す。このとき、成膜室１０の圧力は０．１Ｔｏｒｒ
であるので、高周波電極１４と被処理物１２との間に強
いプラズマが発生する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】上記の実施例では、常温で液体である反応
ガスとして四塩化チタンを用いたが、この他にチタン系
としてＴｉＩ４や常温で固体のＴｉ〔Ｎ（ＣＨ３）２〕
４を、珪素系としてＳｉ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）４を使用するこ
とができる。また、窒素ガスに代えて、ＮＨ３を使用す
ることができ、酸化物の成膜を行う場合には、窒素ガス
に代えて０２、Ｎ２０、ＣＯを使用することもできる。
また、キャリアガスとして水素ガスを用いたが、これに
代えて、ＨｅやＡｒ等の不活性ガスを使用することもで
きる。
ガスとして四塩化チタンを用いたが、この他にチタン系
としてＴｉＩ４や常温で固体のＴｉ〔Ｎ（ＣＨ３）２〕
４を、珪素系としてＳｉ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）４を使用するこ
とができる。また、窒素ガスに代えて、ＮＨ３を使用す
ることができ、酸化物の成膜を行う場合には、窒素ガス
に代えて０２、Ｎ２０、ＣＯを使用することもできる。
また、キャリアガスとして水素ガスを用いたが、これに
代えて、ＨｅやＡｒ等の不活性ガスを使用することもで
きる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】
【発明の効果】以上のように、本発明では、常温で非気
化物である反応ガスを気化して成膜室に供給するが、そ
の気化された反応ガスが供給される成膜室を室温よりも
高い温度に昇温させてあるので、成膜室内に供給された
気化反応ガスが、成膜室内で凝縮することがない。従っ
て、瞬間に成膜室内の反応ガスをほぼ完全に解離しよう
とするパルスプラズマＣＶＤにおいて、効率よく反応ガ
スを解離することができるので、分解されずに常温で非
気化物の反応ガスが成膜室に残留することがなく、被処
理物上にこれら残留ガスがそのまま堆積することがな
く、良質の薄膜を作成することができる。しかも、常温
で非気化物の反応ガスが成膜室に、凝縮して残留するこ
とがないので、凝縮した反応ガスが連続的に蒸発して、
常温で非気化物の反応ガスの制御を乱すこともない。
化物である反応ガスを気化して成膜室に供給するが、そ
の気化された反応ガスが供給される成膜室を室温よりも
高い温度に昇温させてあるので、成膜室内に供給された
気化反応ガスが、成膜室内で凝縮することがない。従っ
て、瞬間に成膜室内の反応ガスをほぼ完全に解離しよう
とするパルスプラズマＣＶＤにおいて、効率よく反応ガ
スを解離することができるので、分解されずに常温で非
気化物の反応ガスが成膜室に残留することがなく、被処
理物上にこれら残留ガスがそのまま堆積することがな
く、良質の薄膜を作成することができる。しかも、常温
で非気化物の反応ガスが成膜室に、凝縮して残留するこ
とがないので、凝縮した反応ガスが連続的に蒸発して、
常温で非気化物の反応ガスの制御を乱すこともない。
Claims (2)
- 【請求項１】 排気された成膜室に弁の開閉によって間
欠的に複数の反応ガスを導入し、上記成膜室に間隔を隔
てて設けた被処理物と電極との間に、上記反応ガスの供
給直後に電力を供給することによって、上記反応ガスを
解離させ、上記被処理物に化学蒸着させるパルスプラズ
マＣＶＤによる成膜方法において、上記反応ガスのうち
常温において液体であるものを、気化させてから上記成
膜室に供給し、この気化されたガスを上記成膜室に供給
する上記弁から上記成膜室までを室温よりも高い温度に
昇温させることを特徴とするパルスプラズマＣＶＤによ
る成膜方法。 - 【請求項２】排気された成膜室と、この成膜室内に間隔
を隔てて設けられた被処理物及び電極と、上記成膜室内
に複数の反応ガスを同期して断続的に供給する反応ガス
供給源と、これら供給源からの反応ガスの供給後に上記
被処理物と電極との間に電力を供給する電源とを、備
え、上記反応ガス供給源は、常温で液体である反応ガス
を含み、この常温で液体である反応ガスを気化する気化
手段を設けたパルスプラズマＣＶＤによる成膜装置にお
いて、上記成膜室に上記気化された反応ガスの気化状態
を維持するように加熱手段を設けたことを特徴とするパ
ルスプラズマＣＶＤによる成膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3340403A JPH05148654A (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | パルスプラズマｃｖｄによる成膜方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3340403A JPH05148654A (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | パルスプラズマｃｖｄによる成膜方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05148654A true JPH05148654A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=18336619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3340403A Pending JPH05148654A (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | パルスプラズマｃｖｄによる成膜方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05148654A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002212740A (ja) * | 2001-01-15 | 2002-07-31 | Nicca Chemical Co Ltd | ハイブリッドパルスプラズマ蒸着装置 |
| KR101238429B1 (ko) * | 2003-02-04 | 2013-02-28 | 에이에스엠 인터내셔널 엔.브이. | 나노층 증착 공정 |
| US9121098B2 (en) | 2003-02-04 | 2015-09-01 | Asm International N.V. | NanoLayer Deposition process for composite films |
| US9708707B2 (en) | 2001-09-10 | 2017-07-18 | Asm International N.V. | Nanolayer deposition using bias power treatment |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5972719A (ja) * | 1982-10-20 | 1984-04-24 | Toshiba Corp | 薄膜形成方法 |
| JPS6250472A (ja) * | 1985-06-29 | 1987-03-05 | エステイ−シ− ピ−エルシ− | パルス化プラズマ装置及び方法 |
| JPS63282274A (ja) * | 1987-05-15 | 1988-11-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化学的気相成長装置およびその使用方法 |
| JPH0341847U (ja) * | 1989-08-31 | 1991-04-22 |
-
1991
- 1991-11-28 JP JP3340403A patent/JPH05148654A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5972719A (ja) * | 1982-10-20 | 1984-04-24 | Toshiba Corp | 薄膜形成方法 |
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| JPS63282274A (ja) * | 1987-05-15 | 1988-11-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化学的気相成長装置およびその使用方法 |
| JPH0341847U (ja) * | 1989-08-31 | 1991-04-22 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002212740A (ja) * | 2001-01-15 | 2002-07-31 | Nicca Chemical Co Ltd | ハイブリッドパルスプラズマ蒸着装置 |
| US9708707B2 (en) | 2001-09-10 | 2017-07-18 | Asm International N.V. | Nanolayer deposition using bias power treatment |
| KR101238429B1 (ko) * | 2003-02-04 | 2013-02-28 | 에이에스엠 인터내셔널 엔.브이. | 나노층 증착 공정 |
| US8658259B2 (en) | 2003-02-04 | 2014-02-25 | Asm International N.V. | Nanolayer deposition process |
| KR101483737B1 (ko) * | 2003-02-04 | 2015-01-16 | 에이에스엠 인터내셔널 엔.브이. | 나노층 증착 공정 |
| US8940374B2 (en) | 2003-02-04 | 2015-01-27 | Asm International N.V. | Nanolayer deposition process |
| US9121098B2 (en) | 2003-02-04 | 2015-09-01 | Asm International N.V. | NanoLayer Deposition process for composite films |
| US9447496B2 (en) | 2003-02-04 | 2016-09-20 | Asm International N.V. | Nanolayer deposition process |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011030 |