JPH0748673A - プラズマ化学気相成長法による非均質薄膜の製造方法及び装置 - Google Patents
プラズマ化学気相成長法による非均質薄膜の製造方法及び装置Info
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- JPH0748673A JPH0748673A JP6084914A JP8491494A JPH0748673A JP H0748673 A JPH0748673 A JP H0748673A JP 6084914 A JP6084914 A JP 6084914A JP 8491494 A JP8491494 A JP 8491494A JP H0748673 A JPH0748673 A JP H0748673A
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- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
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- C23C16/34—Nitrides
- C23C16/345—Silicon nitride
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板上に非均質薄膜をプラズマ化学気相成長
法により成長させる方法及び装置を提供する。 【構成】 プラズマ化学気相成長反応器４２に流入する
ガスの比率を、成長を行う間ガスの流入口４３でコンピ
ュータ４６により自動的に調節する。製造された薄膜
は、この薄膜の成長する表面からの距離の関数で変化す
る例えば屈折率のような特性を有する。
法により成長させる方法及び装置を提供する。 【構成】 プラズマ化学気相成長反応器４２に流入する
ガスの比率を、成長を行う間ガスの流入口４３でコンピ
ュータ４６により自動的に調節する。製造された薄膜
は、この薄膜の成長する表面からの距離の関数で変化す
る例えば屈折率のような特性を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非均質薄膜を基板上に
形成する装置及び方法に係るもので、詳しくは、非均質
薄膜の特性が基板の表面に対する垂直距離の関数で変化
し、非均質薄膜の特性の改善された光フィルター及び素
子を提供し得るプラズマ化学気相成長（Plasma Enhance
d Chemical Vapor Deposition)法に関するものである。
形成する装置及び方法に係るもので、詳しくは、非均質
薄膜の特性が基板の表面に対する垂直距離の関数で変化
し、非均質薄膜の特性の改善された光フィルター及び素
子を提供し得るプラズマ化学気相成長（Plasma Enhance
d Chemical Vapor Deposition)法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、薄膜のコーティング技術は、半
導体製造上の有用性と真空技術の発展に伴って日増しに
発展し、現在多様な種類の薄膜が電気及び光装置に使用
されている。特に、薄膜を基板上に成長させる方法とし
て化学気相成長（ＣＶＤ）法が広く用いられ、該化学気
相成長法を用いた薄膜は除去し易い反応ガスにより製造
され、薄膜の成長中基板上に物理的衝撃を与えない。Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 ，ＳｉＯx Ｎy ，ＴｉＯ2 及びＳｉ
Ｃは、薄膜素子を製造するとき有用される材料であっ
て、それらの材料にてなる薄膜は化学気相成長法により
容易に製造される。すなわち、ＳｉＯ2 は高絶縁耐力及
び抵抗率を有し、Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 よりも高い屈折
率とイオン浸透に対する高抵抗性を有している。ＳｉＯ
x Ｎy はＳｉＯ2 及びＳｉ3 Ｎ4 の混合物であって１．
４６〜２．０の範囲の屈折率を有している。該ＳｉＯx
Ｎy は、化学気相成長室内でＳｉＨ4 ，Ｎ2 Ｏ及びＮ2
又はＮＨ3 ガスを混合すると単層の薄膜を製造すること
ができる。この場合、前記ＴｉＯ2 は高誘電率を有して
いる。近来、プラズマ化学気相成長法は多様な種類の光
素子を製造するとき適用され、通常、反応ガスをプラズ
マ化学気相成長室内に一定比率で流入させ、単層及び多
層の均質薄膜を製造するようになっている。そして、こ
のような均質薄膜は、該薄膜の堆積した基板の表面に対
する垂直距離の関数で変化する特性、例えば、屈折率を
有することが望ましい。
導体製造上の有用性と真空技術の発展に伴って日増しに
発展し、現在多様な種類の薄膜が電気及び光装置に使用
されている。特に、薄膜を基板上に成長させる方法とし
て化学気相成長（ＣＶＤ）法が広く用いられ、該化学気
相成長法を用いた薄膜は除去し易い反応ガスにより製造
され、薄膜の成長中基板上に物理的衝撃を与えない。Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 ，ＳｉＯx Ｎy ，ＴｉＯ2 及びＳｉ
Ｃは、薄膜素子を製造するとき有用される材料であっ
て、それらの材料にてなる薄膜は化学気相成長法により
容易に製造される。すなわち、ＳｉＯ2 は高絶縁耐力及
び抵抗率を有し、Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 よりも高い屈折
率とイオン浸透に対する高抵抗性を有している。ＳｉＯ
x Ｎy はＳｉＯ2 及びＳｉ3 Ｎ4 の混合物であって１．
４６〜２．０の範囲の屈折率を有している。該ＳｉＯx
Ｎy は、化学気相成長室内でＳｉＨ4 ，Ｎ2 Ｏ及びＮ2
又はＮＨ3 ガスを混合すると単層の薄膜を製造すること
ができる。この場合、前記ＴｉＯ2 は高誘電率を有して
いる。近来、プラズマ化学気相成長法は多様な種類の光
素子を製造するとき適用され、通常、反応ガスをプラズ
マ化学気相成長室内に一定比率で流入させ、単層及び多
層の均質薄膜を製造するようになっている。そして、こ
のような均質薄膜は、該薄膜の堆積した基板の表面に対
する垂直距離の関数で変化する特性、例えば、屈折率を
有することが望ましい。
【０００３】このような特性を与えるための従来技術と
しては、図１０に示したように、基板２２上に１０００
Å厚さの薄膜Ｌ1 〜ＬN をそれぞれ異なる工程により成
長させ、多層薄膜２０が形成される。そして、各薄膜は
均質であるが、互いに隣接した薄膜はそれぞれ異なる組
成を有しており、この組成は多層薄膜２０の要求する電
気的、光学的及び機械的特性に従い、それぞれ多様な形
態に構成することができる。しかし、このような多層薄
膜においては、最上層及び最下層の薄膜が要求する全て
の条件を充足し得るように薄膜の構造を製造することが
難しい。すなわち、薄膜の層数が増加するに従い、各薄
膜の相異なる応力によって各薄膜の剥離が発生し易いた
め、薄膜の品質が低下し、電気的、機械的及び光学的な
欠点が発生する。
しては、図１０に示したように、基板２２上に１０００
Å厚さの薄膜Ｌ1 〜ＬN をそれぞれ異なる工程により成
長させ、多層薄膜２０が形成される。そして、各薄膜は
均質であるが、互いに隣接した薄膜はそれぞれ異なる組
成を有しており、この組成は多層薄膜２０の要求する電
気的、光学的及び機械的特性に従い、それぞれ多様な形
態に構成することができる。しかし、このような多層薄
膜においては、最上層及び最下層の薄膜が要求する全て
の条件を充足し得るように薄膜の構造を製造することが
難しい。すなわち、薄膜の層数が増加するに従い、各薄
膜の相異なる応力によって各薄膜の剥離が発生し易いた
め、薄膜の品質が低下し、電気的、機械的及び光学的な
欠点が発生する。
【０００４】最近、非均質単層薄膜が開発され、光フィ
ルターのような素子の製造に適用されている。この非均
質薄膜は基板の表面に対する垂直距離の関数で漸次変化
する屈折率のような特性を有する単層薄膜である。すな
わち、図１１に示したように、Ａ及びＢの２種類の材料
が混合されて薄膜が形成され、該混合物質の薄膜はＡ及
びＢ材料の各屈折率間にある屈折率を有する。従って、
薄膜を成長させる過程で、Ａ：Ｂの比率を連続変化させ
て有用な非均質薄膜を得ることができる。
ルターのような素子の製造に適用されている。この非均
質薄膜は基板の表面に対する垂直距離の関数で漸次変化
する屈折率のような特性を有する単層薄膜である。すな
わち、図１１に示したように、Ａ及びＢの２種類の材料
が混合されて薄膜が形成され、該混合物質の薄膜はＡ及
びＢ材料の各屈折率間にある屈折率を有する。従って、
薄膜を成長させる過程で、Ａ：Ｂの比率を連続変化させ
て有用な非均質薄膜を得ることができる。
【０００５】また、光学用の非均質薄膜を成長させる方
法として、コ−エバポレーション方法（Co-evaporation
system;M.F.Quellette,et al.,J.Vac.Sci.Tec.A,10
(4).Jul.1992)とイオンによる堆積方法（ＡＩＤ）(Paul
G.Synder,J.Vac.Sci.Tech.A,A,10(4),Jul.1992) が提
案されている。そして、このようなコ−エバポレーショ
ン技術及びイオン堆積（ion assisted deposition)法に
おいては、材料の合成及び堆積をするため多様な条件を
制御することが難しく、図１２に示したように、コ−エ
バポレーションチャンバ３４内で、材料Ａ及びＢのポイ
ントソースから基板３２までの蒸着角θに対する厚さの
存在のため、フラットパネルデバイスの要求する均質な
薄膜厚さを得ることができない。しかも、蒸着源材料が
互いに異なる方向に蒸着されるため、材料の特性が位置
によって異なり、材料特性の非均一性が惹起される。
法として、コ−エバポレーション方法（Co-evaporation
system;M.F.Quellette,et al.,J.Vac.Sci.Tec.A,10
(4).Jul.1992)とイオンによる堆積方法（ＡＩＤ）(Paul
G.Synder,J.Vac.Sci.Tech.A,A,10(4),Jul.1992) が提
案されている。そして、このようなコ−エバポレーショ
ン技術及びイオン堆積（ion assisted deposition)法に
おいては、材料の合成及び堆積をするため多様な条件を
制御することが難しく、図１２に示したように、コ−エ
バポレーションチャンバ３４内で、材料Ａ及びＢのポイ
ントソースから基板３２までの蒸着角θに対する厚さの
存在のため、フラットパネルデバイスの要求する均質な
薄膜厚さを得ることができない。しかも、蒸着源材料が
互いに異なる方向に蒸着されるため、材料の特性が位置
によって異なり、材料特性の非均一性が惹起される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、このような
従来の非均質薄膜及びその製造方法においては、スパッ
タリング法により薄膜を製造する場合１００時間以上を
要し、成長させる材料の組成に連続的な変化を与えるた
めのスパッタリング技術を自動化することが難しくなっ
て、大量生産に適用し得ないという不都合な点があっ
た。そこで、このような問題点を解決するため本発明者
らは研究を重ねた結果、次のようなプラズマ化学気相成
長法により非均質薄膜を成長させる製造方法及び装置を
提供しようとするものである。
従来の非均質薄膜及びその製造方法においては、スパッ
タリング法により薄膜を製造する場合１００時間以上を
要し、成長させる材料の組成に連続的な変化を与えるた
めのスパッタリング技術を自動化することが難しくなっ
て、大量生産に適用し得ないという不都合な点があっ
た。そこで、このような問題点を解決するため本発明者
らは研究を重ねた結果、次のようなプラズマ化学気相成
長法により非均質薄膜を成長させる製造方法及び装置を
提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、基板上
に速やかに成長させて得られる非均質薄膜の製造方法及
び装置を提供しようとするものである。
に速やかに成長させて得られる非均質薄膜の製造方法及
び装置を提供しようとするものである。
【０００８】本発明に係るプラズマ化学気相成長反応器
に流入させる反応ガス量は、基板表面に対する距離の関
数で変化する特性を有する薄膜を製造するため、コンピ
ュータにより連続制御され、調節されるようになってい
る。特に、ＳｉＯＮ薄膜の屈折率はガスの流量変化によ
り変化するので、プラズマ化学気相成長法の工程により
光フィルターを製造することができる。且つ、組成の相
異なるＳｉＯＮ薄膜は互いに異なるエネルギーギャップ
を有しているので、非均質ＳｉＯＮ薄膜は誘電性超格子
のようなバンドギャップの組成された誘電構造として、
特に適用することができる。また、反応ガスの流入をコ
ンピュータにより制御して非均質薄膜を成長させるプラ
ズマ化学気相成長法においては、コ−エバポレーション
及びイオン堆積法よりも良好な長所を有し、それら長所
としては低廉なガス、高い成長速度、屈折率のような特
性の微細組成及び薄膜厚さの精密な制御等を挙げること
ができる。
に流入させる反応ガス量は、基板表面に対する距離の関
数で変化する特性を有する薄膜を製造するため、コンピ
ュータにより連続制御され、調節されるようになってい
る。特に、ＳｉＯＮ薄膜の屈折率はガスの流量変化によ
り変化するので、プラズマ化学気相成長法の工程により
光フィルターを製造することができる。且つ、組成の相
異なるＳｉＯＮ薄膜は互いに異なるエネルギーギャップ
を有しているので、非均質ＳｉＯＮ薄膜は誘電性超格子
のようなバンドギャップの組成された誘電構造として、
特に適用することができる。また、反応ガスの流入をコ
ンピュータにより制御して非均質薄膜を成長させるプラ
ズマ化学気相成長法においては、コ−エバポレーション
及びイオン堆積法よりも良好な長所を有し、それら長所
としては低廉なガス、高い成長速度、屈折率のような特
性の微細組成及び薄膜厚さの精密な制御等を挙げること
ができる。
【０００９】このような本発明に係るプラズマ化学気相
成長法により成長された非均質薄膜及びその制御方法に
ついて詳細に説明すると次のようである。すなわち、図
１に示したように、本発明に係る薄膜は多種の反応ガス
の流量が精密に制御され成長されるが、それら反応ガス
は先ず、互いに混合された後、流入口４３を通ってプラ
ズマ化学気相成長反応装置の真空チャンバ４２内に流入
し、該真空チャンバ４２内の圧力を一定に維持し高周波
電源供給装置４４から高周波電源を印加すると、該チャ
ンバ内で所定のプラズマが発生し、このプラズマは均一
な厚さを有する高品質の薄膜製造のためチャンバ内に均
一に提供される。例えば、ＳｉＨ4 ，Ｎ 2 Ｏ及びＮ2 の
ようなガスが本発明に係る非均質のＳｉＯＮ薄膜を形成
するためプラズマ気相成長法で使用される。別々の各ガ
ス源５０，５２，５４からガスが流入口４３に流入する
とき、コンピュータ制御部４６によりそれぞれガスの流
量を調節し、連続的にガスの流量を変化させるため１個
又は複数個の流量制御部４８が形成されている。この場
合、流量制御部４８においては、少なくとも一つの反応
ガス流量が他の反応ガス流量と関係なく変化されるよう
に、少なくても一つの流量制御部４８は独立式に制御さ
れるようになっている。そして、ＳｉＯＮ材料の屈折率
は構成原子の比率の関数で変化するため、プラズマ気相
成長反応器に流入するガス量の時間的変化は薄膜を形成
するため堆積するＳｉＯＮの屈折率に連続変化を与え
る。そこで、製造される非均質薄膜は多様の均質薄膜に
より構成されるものと同様にみなされる。また、各層の
最小の厚さは、基板上に成長する薄膜の屈折率を位置の
関数で連続的に変化させるため１０Å以下にするのがよ
い。非均質薄膜の厚さを特定値に制限することについて
はまだ知られていないが、光フィルターにおける好まし
い厚さは、約１０００Åから５μｍまで可能であり、成
長速度は時間当たり３マイクロメートル未満に維持され
るべきである。本発明により製造される非均質薄膜は、
基本的な光特性を決定するため多様な方法により測定さ
れ製造される。製造される一般の素子として、ガラス及
びシリコンウェーハに蒸着された光フィルターがある。
成長法により成長された非均質薄膜及びその制御方法に
ついて詳細に説明すると次のようである。すなわち、図
１に示したように、本発明に係る薄膜は多種の反応ガス
の流量が精密に制御され成長されるが、それら反応ガス
は先ず、互いに混合された後、流入口４３を通ってプラ
ズマ化学気相成長反応装置の真空チャンバ４２内に流入
し、該真空チャンバ４２内の圧力を一定に維持し高周波
電源供給装置４４から高周波電源を印加すると、該チャ
ンバ内で所定のプラズマが発生し、このプラズマは均一
な厚さを有する高品質の薄膜製造のためチャンバ内に均
一に提供される。例えば、ＳｉＨ4 ，Ｎ 2 Ｏ及びＮ2 の
ようなガスが本発明に係る非均質のＳｉＯＮ薄膜を形成
するためプラズマ気相成長法で使用される。別々の各ガ
ス源５０，５２，５４からガスが流入口４３に流入する
とき、コンピュータ制御部４６によりそれぞれガスの流
量を調節し、連続的にガスの流量を変化させるため１個
又は複数個の流量制御部４８が形成されている。この場
合、流量制御部４８においては、少なくとも一つの反応
ガス流量が他の反応ガス流量と関係なく変化されるよう
に、少なくても一つの流量制御部４８は独立式に制御さ
れるようになっている。そして、ＳｉＯＮ材料の屈折率
は構成原子の比率の関数で変化するため、プラズマ気相
成長反応器に流入するガス量の時間的変化は薄膜を形成
するため堆積するＳｉＯＮの屈折率に連続変化を与え
る。そこで、製造される非均質薄膜は多様の均質薄膜に
より構成されるものと同様にみなされる。また、各層の
最小の厚さは、基板上に成長する薄膜の屈折率を位置の
関数で連続的に変化させるため１０Å以下にするのがよ
い。非均質薄膜の厚さを特定値に制限することについて
はまだ知られていないが、光フィルターにおける好まし
い厚さは、約１０００Åから５μｍまで可能であり、成
長速度は時間当たり３マイクロメートル未満に維持され
るべきである。本発明により製造される非均質薄膜は、
基本的な光特性を決定するため多様な方法により測定さ
れ製造される。製造される一般の素子として、ガラス及
びシリコンウェーハに蒸着された光フィルターがある。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例を参照して詳しく説明
する。
する。
【００１１】実施例１ Ｒｕゲートフィルターは本発明により製造される薄膜の
一例であって、該Ｒｕゲートフィルターの屈折率は基板
表面からの距離の関数で正弦波的に変化する。非均質Ｓ
ｉＯＮ薄膜を、該Ｒｕゲートフィルターを製造するため
プラズマ化学気相成長法により成長させ、Ｓｉ，Ｎ及び
Ｏのような原子はＳｉＨ4 ，Ｎ2 Ｏ及びＮ2 を包含する
一般の源から得られる。Ｒｕゲートフィルターは、例え
ば、ガラス、水晶及びプラスチックを包含した基板上に
成長させ、これは先ず、化学的にきれいに洗浄される。
蒸着させる以前に基板にホルダを通して電流を流し、コ
ーティングされていない状態の基板を加熱する。基板ホ
ルダへの供給電流を変化させて加熱温度を制御すること
ができる。基板の温度が約２００〜４００℃で成長が行
われる。プラズマ化学気相成長法は、圧力が高真空から
１torrまでの間で行われる。この成長は化学気相成長シ
ステムの正確な環境に基づき室内温度だけ低い温度で行
うことができる。従来のプラズマ化学気相成長反応器は
約３００℃の温度で作用し、ＳｉＯＮ薄膜に対する成長
速度は一般に１秒当り１〜４Åの範囲であった。反応器
内部の高周波電源密度及び圧力は成長する薄膜に対し所
望の表面効果を得るように操作することができる。プラ
ズマの発生に必要な高周波電源密度は１００mW／cm2 乃
至２００mW／cm2 の範囲である。
一例であって、該Ｒｕゲートフィルターの屈折率は基板
表面からの距離の関数で正弦波的に変化する。非均質Ｓ
ｉＯＮ薄膜を、該Ｒｕゲートフィルターを製造するため
プラズマ化学気相成長法により成長させ、Ｓｉ，Ｎ及び
Ｏのような原子はＳｉＨ4 ，Ｎ2 Ｏ及びＮ2 を包含する
一般の源から得られる。Ｒｕゲートフィルターは、例え
ば、ガラス、水晶及びプラスチックを包含した基板上に
成長させ、これは先ず、化学的にきれいに洗浄される。
蒸着させる以前に基板にホルダを通して電流を流し、コ
ーティングされていない状態の基板を加熱する。基板ホ
ルダへの供給電流を変化させて加熱温度を制御すること
ができる。基板の温度が約２００〜４００℃で成長が行
われる。プラズマ化学気相成長法は、圧力が高真空から
１torrまでの間で行われる。この成長は化学気相成長シ
ステムの正確な環境に基づき室内温度だけ低い温度で行
うことができる。従来のプラズマ化学気相成長反応器は
約３００℃の温度で作用し、ＳｉＯＮ薄膜に対する成長
速度は一般に１秒当り１〜４Åの範囲であった。反応器
内部の高周波電源密度及び圧力は成長する薄膜に対し所
望の表面効果を得るように操作することができる。プラ
ズマの発生に必要な高周波電源密度は１００mW／cm2 乃
至２００mW／cm2 の範囲である。
【００１２】特定な例として、Ｒｕゲートフィルターを
プラズマ化学気相成長真空チャンバ内で、コーニング７
０５９ガラス基板表面上に直接成長させる。基板を真空
チャンバに配置する前に、該基板上の油分をＴＣＥ、ア
セトン及びメタノール等のような溶剤類で完全に除去
し、イオン処理された洗浄水で洗浄した後、乾燥させ
る。次いで、該基板は緩衝された（ｂｕｆｆｅｒｅｄ）
フッ化水素（ＨＦ）で軽くエッチングされる。その後、
基板を、約１０〜６torr程度に真空処理されたセミグル
ープ１０００並列プレート（Semi Group 1000 parallel
plate) ＰＥＣＶＥＤ反応器の真空チャンバ内のホルダ
に設置する。成長を行う前に、コーティングされていな
い基板を抵抗基板ヒーターにより加熱する。約２５０℃
まで事前に加熱する。基板が前記反応器に設置された
後、流量制御部ＭＦＣ４８の弁をＳｉＨ 4 ，Ｎ2 Ｏ及び
Ｎ2 等の反応ガスを前記チャンバに流入し混合するため
開放する。チャンバの圧力は一定に維持し、均一なプラ
ズマを発生させるため高周波電源をチャンバ内に印加す
る。プラズマがオンの状態で成長が行われる間は、Ｓｉ
Ｈ 4 （１００sccm) 及びＮ2 （１２sccm) の流量を一定
に維持する。０から４００sccmに変化されたＮ2 Ｏの流
量はＭＫＳ流量制御部４８により制御され、順次Techwa
re PAL-68000A 工程にて制御される。
プラズマ化学気相成長真空チャンバ内で、コーニング７
０５９ガラス基板表面上に直接成長させる。基板を真空
チャンバに配置する前に、該基板上の油分をＴＣＥ、ア
セトン及びメタノール等のような溶剤類で完全に除去
し、イオン処理された洗浄水で洗浄した後、乾燥させ
る。次いで、該基板は緩衝された（ｂｕｆｆｅｒｅｄ）
フッ化水素（ＨＦ）で軽くエッチングされる。その後、
基板を、約１０〜６torr程度に真空処理されたセミグル
ープ１０００並列プレート（Semi Group 1000 parallel
plate) ＰＥＣＶＥＤ反応器の真空チャンバ内のホルダ
に設置する。成長を行う前に、コーティングされていな
い基板を抵抗基板ヒーターにより加熱する。約２５０℃
まで事前に加熱する。基板が前記反応器に設置された
後、流量制御部ＭＦＣ４８の弁をＳｉＨ 4 ，Ｎ2 Ｏ及び
Ｎ2 等の反応ガスを前記チャンバに流入し混合するため
開放する。チャンバの圧力は一定に維持し、均一なプラ
ズマを発生させるため高周波電源をチャンバ内に印加す
る。プラズマがオンの状態で成長が行われる間は、Ｓｉ
Ｈ 4 （１００sccm) 及びＮ2 （１２sccm) の流量を一定
に維持する。０から４００sccmに変化されたＮ2 Ｏの流
量はＭＫＳ流量制御部４８により制御され、順次Techwa
re PAL-68000A 工程にて制御される。
【００１３】図２に示したような校正線図が前記工程の
設計に利用される。この図は広い範囲のＮ2 Ｏ／Ｎ2 比
率に対する屈折率を表わす。前記チャンバは成長の行わ
れる間、３００℃で５００mtorr を維持し、高周波電源
密度はプラズマを形成させるため１６５mW／cm2 に維持
する。このような工程により、１０及び２０サイクル正
弦波屈折率パターンを有するＲｕゲートフィルターを成
長させる。１０サイクルフィルターは２．５μｍの厚さ
を有し、２時間経過した後成長を終了させる。図３は１
０サイクルフィルターにおいて基板からの距離の関数で
変化する屈折率を表わしたグラフであって、図示された
ように、四分の一波長光学厚さ（ＱＷＯＴ（quater wav
e optical thickness)）は４Nod ／λで、ここで、ｄは
実際の薄膜厚さを示し、ＺはＺ＝Ｌが測定厚さであるこ
とを示すための前記光フィルターの光厚さ番号を示した
ものである。２０サイクルフィルターは３．４μｍの厚
さを有し、４時間経過して成長を終了させる。前記Ｎ2
Ｏガスの流量を精密に調整すると、前記Ｒｕゲートフィ
ルターは高品質状態になり、図４及び図５に示したよう
な論理的計算に符合したスペクトル結果を表わす。
設計に利用される。この図は広い範囲のＮ2 Ｏ／Ｎ2 比
率に対する屈折率を表わす。前記チャンバは成長の行わ
れる間、３００℃で５００mtorr を維持し、高周波電源
密度はプラズマを形成させるため１６５mW／cm2 に維持
する。このような工程により、１０及び２０サイクル正
弦波屈折率パターンを有するＲｕゲートフィルターを成
長させる。１０サイクルフィルターは２．５μｍの厚さ
を有し、２時間経過した後成長を終了させる。図３は１
０サイクルフィルターにおいて基板からの距離の関数で
変化する屈折率を表わしたグラフであって、図示された
ように、四分の一波長光学厚さ（ＱＷＯＴ（quater wav
e optical thickness)）は４Nod ／λで、ここで、ｄは
実際の薄膜厚さを示し、ＺはＺ＝Ｌが測定厚さであるこ
とを示すための前記光フィルターの光厚さ番号を示した
ものである。２０サイクルフィルターは３．４μｍの厚
さを有し、４時間経過して成長を終了させる。前記Ｎ2
Ｏガスの流量を精密に調整すると、前記Ｒｕゲートフィ
ルターは高品質状態になり、図４及び図５に示したよう
な論理的計算に符合したスペクトル結果を表わす。
【００１４】実施例２ 改善されたＬ−Ｖ（輝度−電圧）特性を有する交流電流
薄膜発光素子を非均質のＳｉＯＮ薄膜で製造した。図６
は従来の交流電流薄膜発光素子（ACTFEL device)の特性
を示したグラフで、図７は本発明に係る非均質絶縁交流
電流薄膜発光素子の特性を示したものである。交流電流
薄膜発光素子において、非均質絶縁層は改善されたＬ−
Ｖ特性を有するように設計することができるため、電気
及び光学的条件を満足し得るプラズマ化学気相成長によ
りＳｉＯＮを成長させ、交流電流薄膜発光素子の絶縁性
層を設計することができる。
薄膜発光素子を非均質のＳｉＯＮ薄膜で製造した。図６
は従来の交流電流薄膜発光素子（ACTFEL device)の特性
を示したグラフで、図７は本発明に係る非均質絶縁交流
電流薄膜発光素子の特性を示したものである。交流電流
薄膜発光素子において、非均質絶縁層は改善されたＬ−
Ｖ特性を有するように設計することができるため、電気
及び光学的条件を満足し得るプラズマ化学気相成長によ
りＳｉＯＮを成長させ、交流電流薄膜発光素子の絶縁性
層を設計することができる。
【００１５】実施例３ 実施例１に記載されたＳｉＯＮ材料系を利用し、屈折率
を約１．４６乃至２．０５の範囲内で変化させる。特定
な非均質薄膜を得るため広範囲に変化する屈折率を有す
ることが望ましく、ＳｉＯＮ材料系では２．０５〜２．
３まで拡大可能であるが、ＳｉＯＮ以前の他の材料系を
利用するとそれ以上の範囲まで拡大することができる。
シリコン酸化物／チタン酸化物（ＳｉＴｉx Ｏy ）の材
料系は、コンピュータ制御プラズマ化学気相成長法を利
用し、屈折率を約１．４６〜２．３の範囲まで拡大する
ことができる。例えば、希釈又は純粋チタンテトラクロ
ライド（ＴｉＣｌ4 ）をＳｉＨ4 及びＯ2 と一緒に、実
施例１に記載されたプラズマ化学気相成長法により成長
させることができる。すなわち、液体状のＴｉＣｌ 4 を
加熱してガスを形成し、Ｏ2 の流量を一定に維持しなが
らＴｉＣｌ4 のガス及びＳｉＨ4 を加えて非均質薄膜を
得ることができる。
を約１．４６乃至２．０５の範囲内で変化させる。特定
な非均質薄膜を得るため広範囲に変化する屈折率を有す
ることが望ましく、ＳｉＯＮ材料系では２．０５〜２．
３まで拡大可能であるが、ＳｉＯＮ以前の他の材料系を
利用するとそれ以上の範囲まで拡大することができる。
シリコン酸化物／チタン酸化物（ＳｉＴｉx Ｏy ）の材
料系は、コンピュータ制御プラズマ化学気相成長法を利
用し、屈折率を約１．４６〜２．３の範囲まで拡大する
ことができる。例えば、希釈又は純粋チタンテトラクロ
ライド（ＴｉＣｌ4 ）をＳｉＨ4 及びＯ2 と一緒に、実
施例１に記載されたプラズマ化学気相成長法により成長
させることができる。すなわち、液体状のＴｉＣｌ 4 を
加熱してガスを形成し、Ｏ2 の流量を一定に維持しなが
らＴｉＣｌ4 のガス及びＳｉＨ4 を加えて非均質薄膜を
得ることができる。
【００１６】実施例４ プラズマ化学気相成長反応器に流入するガスの比率を連
続変化させ、本発明に係る非均質ＳｉＯＮ薄膜材料の反
射防止膜を製造することができる。図８にこの反射防止
膜の反射パターン及び波長の関係を示す。
続変化させ、本発明に係る非均質ＳｉＯＮ薄膜材料の反
射防止膜を製造することができる。図８にこの反射防止
膜の反射パターン及び波長の関係を示す。
【００１７】実施例５ 図９に本発明により製造されたＳｉＯＮ超格子構造のオ
ージェ収率とスパッタリング時間との関係を示したよう
に、プラズマ化学気相成長反応器に流入するガスの比率
を連続変化してＳｉＯＮ超格子構造を成長させることが
できる。ここで、超格子の組成は５〜５００Å毎に変化
する層である。本発明の他の実施例として、プラズマ化
学気相成長法によりシステムチャンバに流入するガス量
を時間的に制御し、プレーナ（ｐｌａｎｅｒ）光導波路
及び他の光コーティング形態に適当な非均質薄膜を製造
することができる。又、粒子加速器、マイクロ波又は電
子のような他のエネルギー源を利用し、反応器でプラズ
マ化学気相成長させることもできる。
ージェ収率とスパッタリング時間との関係を示したよう
に、プラズマ化学気相成長反応器に流入するガスの比率
を連続変化してＳｉＯＮ超格子構造を成長させることが
できる。ここで、超格子の組成は５〜５００Å毎に変化
する層である。本発明の他の実施例として、プラズマ化
学気相成長法によりシステムチャンバに流入するガス量
を時間的に制御し、プレーナ（ｐｌａｎｅｒ）光導波路
及び他の光コーティング形態に適当な非均質薄膜を製造
することができる。又、粒子加速器、マイクロ波又は電
子のような他のエネルギー源を利用し、反応器でプラズ
マ化学気相成長させることもできる。
【図１】本発明に係るコンピュータ制御機構を有するプ
ラズマ化学気相成長反応器の概略構成図である。
ラズマ化学気相成長反応器の概略構成図である。
【図２】本発明に係るＳｉＯＮ薄膜について屈折率及び
成長速度とＮ2 Ｏ／Ｎ2 との関係を示したグラフであ
る。
成長速度とＮ2 Ｏ／Ｎ2 との関係を示したグラフであ
る。
【図３】本発明による非均質薄膜の厚さとその屈折率と
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図４】本発明により製造された１０サイクルＲｕゲー
トフィルターについて反射率と波長との関係を示したグ
ラフである。
トフィルターについて反射率と波長との関係を示したグ
ラフである。
【図５】本発明により製造された２０サイクルＲｕゲー
トフィルターについて反射率と波長との関係を示したグ
ラフである。
トフィルターについて反射率と波長との関係を示したグ
ラフである。
【図６】従来の交流電流薄膜発光素子について輝度及び
輝度効率と電圧との関係を示したグラフである。
輝度効率と電圧との関係を示したグラフである。
【図７】本発明の非均質絶縁装置を有する交流電流発光
素子について輝度及び輝度効率と電圧との関係と示すグ
ラフである。
素子について輝度及び輝度効率と電圧との関係と示すグ
ラフである。
【図８】本発明に係る非均質ＳｉＯＮ薄膜を有する反射
防止膜について反射率と波長との関係を示したグラフで
ある。
防止膜について反射率と波長との関係を示したグラフで
ある。
【図９】本発明により製造されたＳｉＯＮ超格子のオー
ジェ収率とスパッタリング時間との関係を示したグラフ
である。
ジェ収率とスパッタリング時間との関係を示したグラフ
である。
【図１０】従来の多層薄膜を示した概略断面図である。
【図１１】従来の相異なる材料の混合物を含む均質層を
説明する図である。
説明する図である。
【図１２】従来のコ−エバポレーション装置の概略構成
図である。
図である。
２０…多層コーティング ２２，３２…基板 ３４…コ−エバポレーションチャンバ ４２…真空チャンバ ４３…流入口 ４４…高周波電源供給部 ４６…コンピュータ制御部 ４８…流量制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェー フワ リュー アメリカ合衆国，オレゴン 97330，コー バリス，ノースウエスト ウォルナット プレイス 4037
Claims (8)
- 【請求項１】 プラズマ化学気相成長法により非均質薄
膜を製造する方法であって、基板の表面が露出されるよ
うにプラズマ化学気相成長反応器のホルダの上に該基板
を位置させ、該基板上に薄膜を成長させる材料としてガ
スが作用するように適当な条件に前記反応器を維持しな
がら該反応器内に複数の反応ガスを流入させ、前記薄膜
の組成が前記基板の表面からの距離の関数で変化するよ
うにそれら反応ガス中の少なくとも一つのガスの流量を
変化させてプラズマ化学気相成長を行うことを特徴とす
る光学又は誘電性非均質薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 前記薄膜はＳｉＯＮよりなる、請求項１
記載の光学又は誘電性非均質薄膜の製造方法。 - 【請求項３】 前記反応ガスはＳｉＨ4 ，Ｎ2 Ｏ及びＮ
2 である、請求項４記載の光学又は誘電性非均質薄膜の
製造方法。 - 【請求項４】 前記薄膜はＳｉＴｉx Ｏy で構成され
る、請求項１記載の光学又は誘電性非均質薄膜の製造方
法。 - 【請求項５】 前記反応ガスはＴｉＣｌ4 ，ＳｉＨ4 及
びＯ2 である、請求項６記載の光学又は非均質薄膜の製
造方法。 - 【請求項６】 正弦波的に変化する屈折率を有するＲｕ
ゲートフィルターが非均質薄膜として請求項１記載の方
法により成長される、請求項１記載の光学又は誘電性非
均質薄膜の製造方法。 - 【請求項７】 誘電性超格子が薄膜として請求項１記載
の方法により成長される、請求項１記載の光学又は誘電
性非均質薄膜の製造方法。 - 【請求項８】 少なくとも一つの反応ガスの流入口を有
する真空チャンバが形成されたプラズマ化学気相成長反
応器と、多種の反応ガスの別々の源と、薄膜の成長が行
われる間にガスの分散位置から流入口へのガス流入量を
自動的に調節し、一つのガスの流量が他の反応ガスの流
量とは関係なく独立して自動的に流入するようにプログ
ラムされた流量制御部とを備えた非均質薄膜成長装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US5240993A | 1993-04-22 | 1993-04-22 | |
| US052409 | 1993-04-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0748673A true JPH0748673A (ja) | 1995-02-21 |
Family
ID=21977432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6084914A Pending JPH0748673A (ja) | 1993-04-22 | 1994-04-22 | プラズマ化学気相成長法による非均質薄膜の製造方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0748673A (ja) |
| KR (1) | KR940025404A (ja) |
| FI (1) | FI941861A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007136000A1 (ja) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Alps Electric Co., Ltd. | 発光装置およびその製造方法 |
-
1994
- 1994-04-21 FI FI941861A patent/FI941861A/fi not_active Application Discontinuation
- 1994-04-22 JP JP6084914A patent/JPH0748673A/ja active Pending
- 1994-04-22 KR KR1019940008597A patent/KR940025404A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007136000A1 (ja) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Alps Electric Co., Ltd. | 発光装置およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR940025404A (ko) | 1994-11-19 |
| FI941861A0 (fi) | 1994-04-21 |
| FI941861A (fi) | 1994-10-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990907 |