JPH0790591A - マイクロ波プラズマｃｖｄ装置及び堆積膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マイクロ波導波管とプラズマ発生室間の壁に
薄膜が付くためにマイクロ波が薄膜に吸収され、こまめ
に装置メンテナンスしなければならないという問題の解
消、及び高速な堆積膜形成を可能にする。 【構成】 従来大気圧だったマイクロ波導波管１０３を
プラズマ発生室１０１及びスロット１０７を通じて減圧
可能にし、マイクロ波導波管とプラズマ発生室の間の壁
を取り去る。またプラズマ発生用ガス導入口１０８をマ
イクロ波導波管に移動させる。それにより、マイクロ波
導波管はプラズマ発生室より圧力が大きくなりプラズマ
発生室のみでプラズマが生成する。 【効果】 マイクロ波導波管とプラズマ発生室間の壁が
必ずしも必要でなくなり、装置のメンテナンスサイクル
が、従来に比べ１０倍以上長くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波エネルギー
を使用するプラズマＣＶＤ装置及びマイクロ波エネルギ
ーを使用する堆積膜の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を使用す
る成膜は例えば次のように行われる。即ち該マイクロ波
プラズマＣＶＤ装置の成膜室内にガスを導入し、同時に
マイクロ波エネルギーを投入して該成膜室内にプラズマ
を発生させ前記ガスを励起、分解して、該成膜室内に配
された基体上に堆積膜を形成する。

【０００３】マイクロ波プラズマＣＶＤ装置において
は、ガスの励起源としてマイクロ波エネルギーを使用す
るのは、ＲＦエネルギーに比べて電子を高い周波数をも
つ電界により加速でき、ガス分子を連鎖的に電離し、励
起させることができるからである。それ故、ガスの励起
効率及び分解効率が高く、高密度のプラズマを比較的容
易に形成し得る、成膜を高速で行い得るといった利点が
ある。

【０００４】本発明者は、マイクロ波の均一で効率的な
導入装置として複数のスロットが内側面に形成された環
状導波管を用いたマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を提案
した（特許出願番号Ｈ３−２９３０１０）。このマイク
ロ波プラズマＣＶＤ装置を図９に示す。図９において、
１１０１はプラズマ発生室、１１０２はプラズマ発生室
１１０１を形成する石英管、１１０３はマイクロ波をプ
ラズマ発生室１１０１に導入するためのスロット付環状
導波管、１１０４は環状導波管１１０４にマイクロ波１
１０３を導入するマイクロ波導入部である。１１０６は
マイクロ波を二分配する二分配ブロック、１１０７は環
状導波管１１０４の内側に形成された複数のスロット、
１１０８はプラズマ発生用ガス導入手段、１１１１はプ
ラズマ発生室１１０１に連結した成膜室、１１１２は被
覆基体、１１１３は基体１１１２の支持体、１１１４は
基体１１１２を加熱するヒータ、１１１５は成膜用ガス
導入手段、１１１６は排気である。プラズマの発生及び
成膜は以下のようにして行う。排気系（不図示）を介し
てプラズマ発生室１１０１内及び成膜室１１１１内を真
空排気する。続いてプラズマ発生用ガスをガス導入口１
１０８を介して所定の流量でプラズマ発生室１１０１内
に導入する。次に排気系（不図示）に設けられたコンダ
クタンスバルブ（不図示）を調整し、プラズマ発生室１
１０１内を所定の圧力に保持する。マイクロ波電源（不
図示）より所望の電力を環状導波管１１０３を介してプ
ラズマ発生室１１０１内に供給する。こうすることで電
子がマイクロ波電界により加速され、プラズマ発生室１
１０１内に高密度プラズマが発生する。この時に成膜用
ガス導入管１１１５を介して成膜用ガスを成膜室１１１
１内に導入しておくと成膜用ガスは発生した高密度プラ
ズマにより励起され、支持体１１１３上に載置された被
覆基体１１１２の表面に成膜される。この際用途に応じ
て、プラズマ発生用ガス導入口１１０８に成膜用ガスを
導入しても良い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この図
９に示される装置では、真空槽のプラズマ発生室１１０
１と大気圧のマイクロ波導入管の間の圧力差を保ちかつ
マイクロ波を通す壁すなわち石英管１１０２を設けなけ
ればならない。このとき基体上に膜成長させる物質によ
っては、使用しているうちに薄膜が石英管の内壁に付着
する。このような場合マイクロ波は薄膜に吸収されるた
めにプラズマ発生室に効率的に導入できなくなるという
問題が生じる場合がある。このような現象は、導電性の
膜を形成する場合、該導電性膜がマイクロ波を透過させ
ない為、特に顕著に生ずるものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、従来
のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置における上記した問題
点を解決し、上記問題を解決すべく鋭意努力した結果な
されたものである。本発明においては従来大気圧下にお
かれていたマイクロ波導管内をもマイクロ波導波管に設
けられたスロットを通じてプラズマ発生室の減圧手段に
よって減圧可能にした。こうすることにより図９に示し
た装置の石英管１１０２が必ずしも必要でなくなり、被
覆基体１１１２上に堆積膜を成長させても、石英管の内
壁に薄膜が付着することがなくなり、付着物によりマイ
クロ波が吸収され、マイクロ波のプラズマ発生室への導
入が妨げられることがなくなるという知見を得た。

【０００７】また、本発明者は、マイクロ波導波管にプ
ラズマ発生用ガスを導入する手段を接続し、かつマイク
ロ波導波管に設けられたスロットを介して、マイクロ波
導波管内をもプラズマ発生室に接続された減圧手段で減
圧させプラズマ発生室内の圧力よりもマイクロ波導波管
内の圧力を大きくすることで、マイクロ波導波管内では
プラズマが発生しにくくなり、プラズマ発生室で効果的
にプラズマが作られるという知見を得た。

【０００８】本発明は、これらの知見に基づいてなされ
たものである。本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置
の第１の態様は次のとおりのものである。即ち、排気手
段によりプラズマ発生室を減圧させ、該プラズマ発生室
に接続されたマイクロ波導波管を介して前記プラズマ発
生室内にマイクロ波エネルギーを供給し、前記プラズマ
発生室内もしくは該プラズマ発生室に連通した成膜室内
に配された基体上に堆積膜を形成するマイクロ波プラズ
マＣＶＤ装置において、前記導波管には複数のスロット
が前記プラズマ発生室側の面に形成されていて、前記プ
ラズマを発生させるガスを前記スロットを介して前記プ
ラズマ発生室内に導入するようにしたことを特徴とする
ものである。

【０００９】本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の
第２の態様は、次のとおりのものである。即ち、排気手
段によりプラズマ発生室を減圧させ、該プラズマ発生室
に接続されたマイクロ波導波管を介して前記プラズマ発
生室内にマイクロ波エネルギーを供給し、前記プラズマ
発生室内にプラズマを発生させて、前記プラズマ発生室
内もしくは該プラズマ発生室に連通した成膜室内に配さ
れた基体上に堆積膜を形成するマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置において、前記マイクロ波導波管をも前記排気手
段により減圧可能とし前記プラズマ発生室と、前記マイ
クロ波導波管とに圧力差を設けるようにしたことを特徴
とするものである。

【００１０】本発明は、堆積膜形成方法をも包含する。
即ち、本発明の堆積膜形成方法は、排気手段によりプラ
ズマ発生室を減圧させ、該プラズマ発生室に接続された
マイクロ波導波管を介して前記プラズマ発生室内にマイ
クロ波エネルギーを供給し、前記プラズマ発生室内にプ
ラズマを発生させて、前記プラズマ発生室内もしくは該
プラズマ発生室に連通した成膜室内に配された基体上に
堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、前記マイク
ロ波導波管を前記排気手段により減圧させ、前記マイク
ロ波導波管を介して前記プラズマを発生させるガスを前
記プラズマ発生室に供給しながら堆積膜の形成を行うこ
とを特徴とするものである。

【００１１】本発明によれば、上述の課題が解決され、
効率的な堆積膜の形成が可能となる。

【００１２】即ち、本発明によれば、マイクロ波ＣＶＤ
装置のプラズマ発生室内壁を構成する石英管が必要でな
くなり、石英管の内壁に薄膜が付着することでマイクロ
波のプラズマ発生室への導入がさまたげられるという問
題が解消する。そのため、該装置のメンテナンスサイク
ルが長くなり装置の信頼性と稼働率が向上する。更に、
本発明によれば効率的なプラズマの発生が可能となり、
高品質な堆積膜を効率良く形成することかできる。

【００１３】本発明においては、プラズマ発生室内の圧
力は０．５Ｔｏｒｒ以下に保たれるのが望ましく、マイ
クロ波導波管内の圧力は１．０Ｔｏｒｒ以上に保たれる
のが望ましい。

【００１４】プラズマは１Ｔｏｒｒ以上の圧力では作ら
れにくいので、プラズマ発生室のみでプラズマを起こす
上で有効な作用をする。このため該装置を使用すればマ
イクロ波をプラズマ発生室内に均一にして効率的に導入
することができ、均一かつ高密度なプラズマを発生させ
ることができる。

【００１５】この装置の一例を図１に示す。図１に示し
た装置を使用した堆積膜の形成は、マイクロ波導波管１
０３を排気手段１１６により減圧させ、マイクロ波導波
管１０３を介してプラズマを発生させるガスをプラズマ
発生室１０１に供給しながら堆積膜の形成を行う。ま
た、この装置は前記マイクロ波導波管１０３をも前記排
気手段１１６により減圧可能とし、前記プラズマ発生室
１０１と前記マイクロ波導波管１０３とに圧力差を設け
たマイクロ波プラズマＣＶＤ装置である。さらにこの装
置は前記導波管には、複数のスロットが前記プラズマ発
生室側の面に形成されていて、前記プラズマを発生させ
るガスを前記スロットを介して前記プラズマ発生室内に
導入するような構造にしたマイクロ波プラズマＣＶＤ装
置である。

【００１６】この装置を使用したプラズマの発生及び成
膜は以下のようにして行われる。排気系（不図示）を介
してプラズマ発生室１０１内及び成膜室１１１内を真空
排気する。続いてプラズマ発生用のガスをガス導入口１
０８を介して所定の流量で導波管１０３及びスロット１
０７を経てプラズマ発生室１０１内に導入する。次に排
気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不
図示）を調整し、プラズマ発生室１０１内及び成膜室１
１１内を所定の圧力に保持する。マイクロ波電源（不図
示）より所望の電力を導波管１０３を介してプラズマ発
生室１０１内に供給することによりプラズマ発生室１０
１内にプラズマが発生する。この時、成膜用ガス導入管
１１５を介して成膜用ガスを成膜室１１１内に導入して
おくと成膜用ガスは発生した高密度プラズマにより励起
され、支持体１１３上に載置された被覆基体１１２の表
面上に堆積膜が形成される。この際用途に応じて、プラ
ズマ発生用ガス導入口１０８に成膜用ガスを導入しても
良い。

【００１７】本発明のマイクロ波導入装置の使用におい
ては、用いられるマイクロ波の周波数は、２．４５ＧＨ
ｚ以外でも、０．８ＧＨｚ乃至２０ＧＨｚの範囲から適
宜選択することができる。

【００１８】本発明において用いられる導波管の形状
は、円筒状のものでも、プラズマ発生室の形状によって
円盤状や多角形など他の形でも良い。導波管の断面の形
状については、ＷＲＴ−２規格導波管と同様の寸法で矩
形のものでも、寸法は任意で形状も円形でも半円形でも
他の形状でも、マイクロ波が伝搬可能でありさえすれば
良い。環状導波管の構成材料については、ステンレスに
銅コートした上に更に銀コートした二層メッキを施した
ものでも、Ｃｕ、Ａ１、Ｆｅ、Ｎｉなどの金属や合金、
各種ガラス、石英、窒化シリコン、アルミナ、アクリ
ル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリイミドな
どの絶縁体にＡ１、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ
などの金属薄膜をコーティングしたものなど、機械的強
度が充分で表面がマイクロ波の浸透厚以上の厚さの導電
層で覆われているものならいずれも使用可能である。

【００１９】本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置に
おいて設けられるスロットの形状は、長辺がマイクロ波
の進行方向に垂直な矩形状のものでも、長辺がマイクロ
波の進行方向に平行でも傾いていても、矩形ではなく円
形でも多角形でも鉄アレイ型でも星型でも、そのスロッ
トからマイクロ波が導入可能であり、導波管内の圧力が
導波管内で放電が起こらない程度に高くなるようなコン
ダクタンスをもつものであれば良い。但し、効率的な導
入やリーク率の調整し易さを考慮すると、長辺がマイク
ロ波の進行方向に垂直な４０ｍｍ乃至６０ｍｍ×０．５
ｍｍ乃至３ｍｍの矩形状のものが最適である。スロット
の長さについては、各スロットからのマイクロ波のリー
ク量がほぼ等しくなるように調整する。スロットの長さ
の調整は、導電性テープを貼っても、シャッタを用いて
もよい。設けられる各スロットの間隔は、管内波長の１
／４でも、その整数倍であってもよく、プラズマ発生の
必要のない部分には設けなくてもよい。

【００２０】本発明のマイクロ波ＣＶＤ装置は主に、導
波管内では放電せずプラズマ発生室にマイクロ波が導入
されて初めて放電するものであるが、用途によっては導
波管内部で共振的に放電し、放電の強い部分から高密度
の非イオン性活性種を供給することも可能である。この
場合、スロットの形状は、導波管内の圧力が導波管内で
放電が起こる範囲になるようなコンダクタンスをもつも
のであれば採用可能であり、長辺がマイクロ波の進行方
向に垂直な４０ｍｍ乃至６０ｍｍ×２ｍｍ乃至５ｍｍの
矩形状のものが最適である。

【００２１】また、プラズマの高密度化のために磁界発
生手段を設けても良い。磁界発生手段としては導波管の
スロット付近の電界に垂直な磁界を発生できるものな
ら、コイル以外でも、永久磁石でも使用可能である。ま
た磁気回路は、ミラー磁場以外でも、発散磁場でも、マ
ルチカスプ磁場でも、円筒マグネトロン磁場でも、使用
可能である。コイルを用いる場合には過熱防止のため水
冷機構や空冷など他の冷却手段を用いてもよい。

【００２２】上記のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用
いることにより、プラズマ発生室内もしくはプラズマ発
生室に連結された成膜室内に配置される被覆基体上に良
質な堆積膜を均一にして効率的に成膜することができ
る。

【００２３】またこのマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を
用いることにより、マイクロ波を石英管を透さずにプラ
ズマ発生室内に導入できるので、石英管上にマイクロ波
を吸収する膜が形成されてマイクロ波がプラズマ発生室
内に導入され難くなることがなくなり、メンテナンスサ
イクルが長くなり装置の信頼性と稼働率が向上する。

【００２４】

【プラズマＣＶＤ装置例】以下装置例を挙げて本発明の
マイクロ波プラズマＣＶＤ装置をより具体的に説明する
が、本発明はこれら装置例に限定されるものではない。

【００２５】装置例１ 本発明の一例である環状導波管を使用したマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ装置を図１（Ａ）に、マイクロ波導入装置
を図１（Ｂ）に示す。１０１はプラズマ発生室、１０３
はマイクロ波をプラズマ発生室１０１に導入するための
スロット付環状導波管、１０４は環状導波管１０３にマ
イクロ波を導入するマイクロ波導入部、１０５は導入部
１０４に設けられたマイクロ波導入窓である。１０６は
マイクロ波を二分配する分配ブロック、１０７は環状導
波管１０３の内側に形成された複数のスロット、１０８
はプラズマ発生用ガス導入手段、１１１はプラズマ発生
室に連結した成膜室である。１１２は被覆基体、１１３
は基体１１２の支持体、１１４は基体１１２を加熱する
ヒータ、１１５は成膜用ガス導入手段、１１６は排気系
である。

【００２６】環状導波管１０３は、内壁断面の寸法がＷ
ＲＴ−２規格導波管と同じ２７ｍｍ×９６ｍｍであっ
て、中心径が３５４ｍｍである。環状導波管１０３の材
質は、機械的強度を保つためステンレス鋼で構成されて
いて、その内壁面にはマイクロ波の伝搬損失を抑えるた
め銅をコーティングした上に更に銀をコーティングした
二層メッキが施されている。

【００２７】スロット１０７の形状は長さ４２ｍｍ、幅
２ｍｍの矩形であり、管内波長の１／４間隔に形成され
ている。管内波長は、使用するマイクロ波の周波数と導
波管の断面の寸法に依存するが、周波数２．４５ＧＨｚ
のマイクロ波と上記の寸法の導波管を用いた場合には約
１５９ｍｍである。使用した環状導波管１０３では、ス
ロットは約４０ｍｍ間隔で２８個形成されている。

【００２８】マイクロ波導入部１０４には、４スタブチ
ューナ、方向性結合器、アイソレータ、２．４５ＧＨｚ
の周波数を持つマイクロ波電源（不図示）が順に接続さ
れている。

【００２９】プラズマの発生及び成膜は以下のようにし
て行われる。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室
１０１内及び成膜室１１１内を真空排気する。続いてプ
ラズマ発生用のガスをガス導入口１０８を介して所定の
流量で環状導波管１０３及びスロット１０７を経てプラ
ズマ発生室１０１内に導入する。次に排気系（不図示）
に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整
し、プラズマ発生室１０１内及び成膜室１１１内を所定
の圧力に保持する。マイクロ波電源（不図示）より所望
の電力を環状導波管１０３を介してプラズマ発生室１０
１内に供給することによりプラズマ発生室１０１内にプ
ラズマが発生する。この時に成膜用ガス導入管１１５を
介して成膜用ガスを成膜室１１１内に導入しておくと成
膜用ガスは発生した高密度プラズマにより励起され、支
持体１１３上に載置された被覆基体１１２の表面上に成
膜する。この際用途に応じて、プラズマ発生用ガス導入
口１０８に成膜用ガスを導入しても良い。

【００３０】図１（Ａ）に示したマイクロ波プラズマＣ
ＶＤ装置を使用して、Ｎ₂ 流量５００ｓｃｃｍ、圧力５
ｍＴｏｒｒ、マイクロ波パワー１ｋＷの条件でプラズマ
を発生させ、得られたプラズマの電子密度の均一性を評
価した。電子密度の均一性の評価は、プローブ法により
以下のようにして行った。プローブに印加する電圧を−
５０から＋５０Ｖの範囲で変化させ、プローブに流れる
電流をＩ−Ｖ測定器により測定し、得られたＩ−Ｖ曲線
からラングミュアの方法により電子密度を算出した。電
子密度の測定をプラズマ発生室中央断面内の１９点で行
い、その最大値／最小値のばらつきで均一性を評価し
た。その結果、電子密度はφ２００面内で９．６×１０
¹¹／ｃｍ³ ±４．８％であり、高密度かつ均一なプラズ
マが形成されていることが確認された。

【００３１】装置例２ 円盤状導波管を使用したマイクロ波プラズマＣＶＤ装置
の一例を図２に示す。２０１はプラズマ発生室、２０３
はマイクロ波をプラズマ発生室２０１に導入するための
スロット付円盤状導波管、２０４はマイクロ波を円盤状
導波管２０３内に導入する導入部、２０５は導入部に設
けられたマイクロ波導入窓である。２０６はマイクロ波
を二分配する分配ブロック、２０７は円盤状導波管２０
３の内側に形成された複数のスロット、２０８はプラズ
マ発生用ガス導入手段、２１１はプラズマ発生室に連結
した成膜室である。２１２は被覆基体、２１３は基体２
１２の支持体、２１４は基体を加熱するヒータ、２１４
は成膜用ガス導入手段、２１５は排気系である。マイク
ロ波導入部２０４には、４スタブチューナ、方向性結合
器、アイソレータ、２．４５ＧＨｚの周波数を持つマイ
クロ波電源（不図示）が順に接続されている。

【００３２】プラズマの発生及び成膜は以下のようにし
て行われる。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室
２０１内及び成膜室２１１内を真空排気する。続いてプ
ラズマ発生用のガスをガス導入口２０８を介して所定の
流量で円盤状導波管２０３及びスロット２０７を経てプ
ラズマ発生室２０１内に導入する。次に排気系（不図
示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調
整し、プラズマ発生室２０１内及び成膜室２１１内を所
定の圧力に保持する。ついでマイクロ波電源（不図示）
より所望の電力を円盤状導波管２０３を介してプラズマ
発生室２０１内に供給することによりプラズマ発生室２
０１内にプラズマが発生する。この時に成膜用ガス導入
管２１５を介して成膜用ガスを成膜室２１１内に導入し
ておくと成膜用ガスは発生したプラズマにより励起さ
れ、支持体２１３上に載置された被覆基体２１２の表面
上に成膜する。この際用途に応じて、プラズマ発生用ガ
ス導入口２０８に成膜用ガスを導入しても良い。

【００３３】図２（Ａ）に示したマイクロ波プラズマＣ
ＶＤ装置を使用して、Ｎ₂ 流量５００ｓｃｃｍ、圧力３
ｍＴｏｒｒ、マイクロ波パワー８００Ｗの条件でプラズ
マを発生させ、得られたプラズマの電子密度の均一性を
評価した。その結果、電子密度はφ２００面内で８．４
×１０¹¹／ｃｍ³ ±３．６％であり、高密度かつ均一な
プラズマが形成されていることが確認された。

【００３４】装置例３ 有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ装置の一例を図３
（Ａ）に、マイクロ波導入装置を図３（Ｂ）に示す。３
０１はプラズマ発生室、３０３はマイクロ波をプラズマ
発生室３０１に導入するためのスロット付環状導波管、
３０４はマイクロ波を環状導波管３０３内に導入する導
入部、３０５は導入部３０４に設けられたマイクロ波導
入窓である。３０６はマイクロ波を二分配する分配ブロ
ック、３０７は環状導波管３０４の内側に形成された複
数のスロット、３０８はプラズマ発生用ガス導入手段で
ある。３０９はプラズマ発生室３０１内に電界に平行磁
界を発生するコイル、３１１はプラズマ発生室に連結し
たプラズマ発生室、３１２は被覆基体、３１３は基体３
１２の支持体、３１４は基体３１２を加熱するヒータ、
３１５は成膜用ガス導入手段、３１６は排気系である。

【００３５】プラズマの発生及び成膜は以下のようにし
て行われる。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室
３０１内及び成膜室３１１内を真空排気する。続いてプ
ラズマ発生用のガスをガス導入口３０８を介して所定の
流量で環状導波管３０３及びスロット３０７を経てプラ
ズマ発生室３０１内に導入する。次に排気系（不図示）
に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整
し、プラズマ発生室３０１内を所定の圧力に保持する。
ついで直流電源（不図示）より所望の電力をコイル３０
９に供給しプラズマ発生室３０１内に中心磁束密度８
７．５ｍＴの均一磁界を発生させた後、マイクロ波電源
（不図示）より所望の電力を環状導波管３０３を介して
プラズマ発生室３０１内に供給する。コイル３０９によ
りプラズマ発生室３０１内に生じた磁力線の廻りを螺旋
運動する電子がマイクロ波を共鳴的に吸収して加速さ
れ、プラズマ発生室３０１内に高密度プラズマが発生す
る。この時に成膜用ガス導入管３１５を介して成膜用ガ
スを成膜室３１１内に導入しておくと成膜用ガスは、発
生した高密度プラズマにより励起されたプラズマ発生用
ガスと反応し、支持体３１３上に載置された被覆基体３
１２の表面を成膜する。この際用途に応じて、プラズマ
発生用ガス導入口３０８に成膜用ガスを導入しても良
い。

【００３６】装置例４ マイクロ波隔離プラズマＣＶＤ装置の一例を図４（Ａ）
に、マイクロ波導入装置を図４（Ｂ）に示す。４０１は
プラズマ発生室、４０３はマイクロ波をプラズマ発生室
４０１に導入するためのスロット付環状導波管、４０４
はマイクロ波を環状導波管４０３内に導入する導入部、
４０５は導入部４０４に設けられたマイクロ波導入窓で
ある。４０６はマイクロ波を二分配する分配ブロック、
４０７は環状導波管４０４の内側に形成された複数のス
ロット、４０８はプラズマ発生用ガス導入手段、４１１
はプラズマ発生室に連結した成膜室である。４１２は被
覆基体、４１３は基体４１２の支持体、４１４は基体４
１２を加熱するヒータ、４１５は成膜用ガス導入手段、
４１６は排気系、４１７はプラズマ発生室４０１と成膜
室４１１とを分離する多孔分離板である。

【００３７】プラズマの発生及び成膜は以下のようにし
て行われる。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室
４０１内を真空排気する。続いてプラズマ発生用のガス
をガス導入口４０８を介して所定の流量で環状導波管４
０３及びスロット４０７を経てプラズマ発生室４０１内
に導入する。次に排気系（不図示）に設けられたコンダ
クタンスバルブ（不図示）を調整し、プラズマ発生室４
０１内を所定の圧力に保持する。マイクロ波電源（不図
示）より所望の電力を環状導波管４０３を介してプラズ
マ発生室４０１内に供給することによりプラズマ発生室
４０１内にプラズマが発生する。この時に成膜用ガス導
入管４１５を介して成膜用ガスを成膜室４１１内に導入
しておくと成膜用ガスは、発生したプラズマにより励起
されたプラズマ発生用ガスと反応し、支持体４１３上に
載置された被覆基体４１２の表面上に成膜する。この際
用途に応じて、プラズマ発生用ガス導入口４０８に成膜
用ガスを導入しても良い。

【００３８】装置例５ 光アシストマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の一例を図５
（Ａ）に、マイクロ波導入装置を図５（Ｂ）に示す。５
０１はプラズマ発生室、５０３はマイクロ波をプラズマ
発生室５０１に導入するためのスロット付環状導波管、
５０４は環状導波管５０３にマイクロ波を導入するマイ
クロ波導入部、５０５は導入部５０４に設けられたマイ
クロ波導入窓である。５０６はマイクロ波を二分配する
分配ブロック、５０７は環状導波管５０３の内側に形成
された複数のスロット、５０８はプラズマ発生用ガス導
入手段、５１１はプラズマ発生室に連結したプラズマ発
生室である。５１２は被覆基体、５１３は基体５１２の
支持体、５１４は基体５１２を加熱するヒータ、５１５
は成膜用ガス導入手段、５１６は排気系である。５２１
は基体５１２の表面に可視若しくは紫外光を照射するた
めの照明系、５２５は照明系５２１からの可視若しくは
紫外光をプラズマ発生室５０１を通して成膜室５１１へ
導入する光導入窓である。ここで照明系５２１は、光源
５２２と、光源５２２からの光を集光するリフレクトミ
ラー５２３と、光を均一化する多数の凸レンズからなる
インテグレータ５２４とで構成されている。

【００３９】プラズマの発生及び成膜は以下のようにし
て行う。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室５０
１内及び成膜室５１１内を真空排気する。続いて照明系
５２１からの可視若しくは紫外光を光導入窓５２５を通
して基体５１２表面に照射すると共に基体５１２を所望
の温度に保持する。さらにプラズマ発生用のガスをガス
導入口５０８を介して所定の流量で環状導波管５０３及
びスロット５０７を経てプラズマ発生室５０１内に導入
する。次に排気系（不図示）に設けられたコンダクタン
スバルブ（不図示）を調整し、プラズマ発生室５０１内
を所定の圧力に保持する。マイクロ波電源（不図示）よ
り所望の電力を環状導波管５０３を介してプラズマ発生
室５０１内に供給することによりプラズマ発生室５０１
内にプラズマが発生する。この時に成膜用ガス導入管５
１５を介して成膜用ガスを発生室５１１内に導入してお
くと成膜用ガスは発生した高密度プラズマにより励起さ
れ、支持体５１３上に載置された被覆基体５１２の表面
上に成膜する。この時表面は可視若しくは紫外光により
活性化されるので、より高品質な成膜が可能になる。こ
の際用途に応じて、プラズマ発生用ガス導入口５０８に
成膜用ガスを導入しても良い。

【００４０】照明系５２１の光源５２２としては、低圧
水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、キセ
ノン−水銀ランプ、キセノンランプ、重水素ランプ、Ａ
ｒ共鳴線ランプ、Ｋｒ共鳴線ランプ、Ｘｅ共鳴線ラン
プ、エキシマレーザ、Ａｒ⁺ レーザ２倍高調波、Ｎ₂ レ
ーザ、ＹＡＧレーザ３倍高調波など基体表面に付着した
前駆体に吸収される波長を有する光源ならいずれのもの
も使用可能である。

【００４１】装置例６ バイアスマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を図６（Ａ）
に、マイクロ波導入装置を図６（Ｂ）に示す。図６にお
いて６０１はプラズマ発生室、６０３はマイクロ波をプ
ラズマ発生室６０１に導入するためのスロット付環状導
波管、６０４はマイクロ波を環状導波管６０３内に導入
する導入部である。６０５は導入部６０４に設けられた
マイクロ波導入窓、６０６はマイクロ波を二分配する分
配ブロック、６０７は環状導波管６０３の内側に形成さ
れた複数のスロット、６０８はプラズマ発生用ガス導入
手段、６１１はプラズマ発生室に連結したプラズマ発生
室である。６１２は被覆基体、６１３は基体６１２の支
持体、６１４は基体６１２を加熱するヒータ、６１５は
成膜用ガス導入手段、６１６は排気系である。６１８は
支持体６１３に高周波バイアスを印加する高周波ロッ
ド、６１９は支持体６１３をアース電位から絶縁する絶
縁ロッドである。

【００４２】プラズマの発生及び成膜は以下のようにし
て行う。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室６０
１内及び成膜室６１１内を真空排気する。続いてプラズ
マ発生用のガスをガス導入口６０８を介して所定の流量
で環状導波管６０３及びスロット６０７を経てプラズマ
発生室６０１内に導入する。次に排気系（不図示）に設
けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プ
ラズマ発生室６０１内及び成膜室６１１内を所定の圧力
に保持する。さらに支持体６１３に高周波ロッド６１８
を介して高周波を印加した後、マイクロ波電源（不図
示）より所望の電力を環状導波管６０３を介してプラズ
マ発生室６０１内に供給することによりプラズマ発生室
６０１内にプラズマが発生する。この時に成膜用ガス導
入管６１５を介して成膜用ガスを成膜室６１１内に導入
しておくと成膜用ガスは、発生したプラズマにより励起
され、イオン成分は支持体表面に発生したシース電界に
より加速され、支持体６１３上に載置された被覆基体６
１２の表面上に成膜する。この際用途に応じて、プラズ
マ発生用ガス導入口６０８に成膜用ガスを導入しても良
い。

【００４３】装置例７ 環状のマイクロ波導入装置と円盤状のマイクロ波導入装
置とをあわせて設けたマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を
図７（Ａ）に示す。円盤状マイクロ波導入装置を図８
（Ｂ）に、環状マイクロ波導入装置を図８（Ｃ）に示
す。７０１はプラズマ発生室、７０３ａ、７０３ｂはマ
イクロ波をプラズマ発生室７０１に導入するためのスロ
ット付導波管（７０３ａは円盤状導波管、７０３ｂは環
状導波管のもの、以後、指標の終わりに付いているａ、
ｂはそれぞれ円盤状導波管のもの、環状導波管のものを
表す。）、７０４は環状導波管７０３にマイクロ波を導
入するマイクロ波導入部、７０５は導入部７０４に設け
られたマイクロ波導入窓である。７０６はマイクロ波を
二分配する分配ブロック、７０７は環状導波管７０３の
内側に形成された複数のスロット、７０８はプラズマ発
生用ガス導入手段、７１１はプラズマ発生室に連結した
成膜室である。７１２は被覆基体、７１３は基体７１２
の支持体、７１４は基体７１２を加熱するヒータ、７１
５は成膜用ガス導入手段、７１６は排気系である。

【００４４】本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置に
おけるプラズマ発生室内もしくは成膜室内の圧力は好ま
しくは０．５ｍＴｏｒｒ乃至０．５Ｔｏｒｒの範囲から
選択することができる。

【００４５】本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置に
より成膜する際の基体温度は、使用する成膜用ガスの種
類や堆積膜の種類、及び用途により多少異なるが、一般
的には、好ましくは５０乃至６００℃の範囲、最適には
１００乃至４００℃の範囲である。

【００４６】本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置に
よる堆積膜の形成は、使用するガスを適宜選択すること
によりＳｉ₃ Ｎ₄ 、ＳｉＯ₂ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、ＴｉＯ₂ 、
ＴｉＮ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＡｌＮ、ＭｇＦ₂ などの絶縁膜、
ａ−Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓなどの半
導体膜、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａなどの金属膜等、
各種の堆積膜を効率よく形成することが可能である。

【００４７】また本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装
置は表面改質にも適用できる。例えば、使用するガスを
適宜選択することによりＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｔａ
などの基体もしくは表面層に酸化処理あるいは窒化処理
さらにはＢ、Ａｓ、Ｐなどのドーピング処理等が可能で
ある。更に本発明において採用する成膜技術はクリーニ
ング方法にも適用できる。その場合酸化物あるいは有機
物や重金属などのクリーニングに使用することもでき
る。

【００４８】本発明のプラズマＣＶＤ装置により成膜す
る基体は、半導体であっても、導電性のものであって
も、あるいは電気絶縁性のものであってもよい。また、
これらの基体には、緻密性、密着性、段差被覆性などの
性能の改善のため、−５００Ｖから＋２００Ｖの直流バ
イアスもしくは周波数４０Ｈｚから３００ＭＨｚの交流
バイアスを印加してもよい。

【００４９】導電性基体としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、
Ａｌ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｂ
などの金属またはこれらの合金、例えば真鍮、ステンレ
ス鋼などが挙げられる。

【００５０】絶縁性基体としては、ＳｉＯ₂ 系の石英や
各種ガラス、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＦ、
ＣａＦ₂ 、ＢａＦ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＡｌＮ、ＭｇＯなど
の無機物の他、ポリエチレン、ポリエステル、ポリカー
ボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポ
リ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポ
リアミド、ポリイミドなどの有機物のフィルム、シート
などが挙げられる。

【００５１】堆積膜形成用ガスとしては、一般に公知の
ガスが使用できる。

【００５２】プラズマの作用で容易に分解され単独でも
堆積し得るガスは、化学量論的組成の達成やプラズマ発
生室内の膜付着防止のため成膜室内の成膜用ガス導入手
段などを介して成膜室内へ導入することが望ましい。ま
た、プラズマの作用で容易に分解されにくく単独では堆
積し難いガスは、プラズマ発生室内のプラズマ発生用ガ
ス導入口を介してプラズマ発生室内へ導入することが望
ましい。

【００５３】ａ−Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、ＳｉＣなどの
Ｓｉ系半導体薄膜を形成する場合の成膜用ガス導入手段
を介して導入するＳｉ原子を含有する原料としては、Ｓ
ｉＨ₄ 、Ｓｉ₂ Ｈ₆ などの無機シラン類、テトラエチル
シラン（ＴＥＳ）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）、ジ
メチルシラン（ＤＭＳ）などの有機シラン類、ＳｉＦ
₄ 、Ｓｉ₂ Ｆ₆ 、ＳｉＨＦ₃ 、ＳｉＨ₂ Ｆ₂ 、ＳｉＣｌ
₄ 、Ｓｉ₂ Ｃｌ₆ 、ＳｉＨＣｌ₃ 、ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ 、Ｓ
ｉＨ₃ Ｃｌ、ＳｉＣｌ₂ Ｆ₂ などのハロシラン類等、常
温常圧でガス状態であるものまたは容易にガス化し得る
ものが挙げられる。また、この場合のプラズマ発生用ガ
ス導入口を介して導入するプラズマ発生用ガスとして
は、Ｈ₂ 、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎが挙げ
られる。

【００５４】Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、ＳｉＯ₂ などのＳｉ化合物系
薄膜を形成する場合の成膜用ガス導入手段を介して導入
するＳｉ原子を含有する原料としては、ＳｉＨ₄ 、Ｓｉ
₂ Ｈ₆ などの無機シラン類、テトラエトキシシラン（Ｔ
ＥＯＳ）、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、オクタ
メチルシクロテトラシラン（ＯＭＣＴＳ）などの有機シ
ラン類、ＳｉＦ₄ 、Ｓｉ₂ Ｆ₆ 、ＳｉＨＦ₃ 、ＳｉＨ₂
Ｆ₂ 、ＳｉＣｌ₄ 、Ｓｉ₂ Ｃｌ₆ 、ＳｉＨＣｌ₃ 、Ｓｉ
Ｈ₂ Ｃｌ₂ 、ＳｉＨ₃ Ｃｌ、ＳｉＣｌ₂ Ｆ₂ などのハロ
シラン類等、常温常圧でガス状態であるものまたは容易
にガス化し得るものが挙げられる。また、この場合のプ
ラズマ発生用ガス導入口を介して導入する原料として
は、Ｎ₂ 、ＮＨ₃ 、Ｎ₂ Ｈ₄ 、ヘキサメチルジシラザン
（ＨＭＤＳ）、Ｏ₂ 、Ｏ₃ 、Ｈ₂ Ｏ、ＮＯ、Ｎ₂ Ｏ、Ｎ
Ｏ₂ などが挙げられる。

【００５５】Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａなどの金属薄
膜を形成する場合の成膜用ガス導入手段を介して導入す
る金属原子を含有する原料としては、トリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ
ｌ）、トリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡｌ）、ジ
メチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡｌＨ）、タン
グステンカルボニル（Ｗ（ＣＯ）₆ ）、モリブデンカル
ボニル（Ｍｏ（ＣＯ）₆ ）、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）などの有機金
属、ＡｌＣｌ₃ 、ＷＦ₆ 、ＴｉＣｌ₃ 、ＴａＣｌ₅ など
のハロゲン化金属等が挙げられる。また、この場合のプ
ラズマ発生用ガス導入口を介して導入するプラズマ発生
用ガスとしては、Ｈ₂ 、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘ
ｅ、Ｒｎが挙げられる。

【００５６】Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＡｌＮ、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、ＴｉＯ
₂ 、ＴｉＮ、ＷＯ₃ などの金属化合物薄膜を形成する場
合の成膜用ガス導入手段を介して導入する金属原子を含
有する原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ
ｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）、トリイソ
ブチルアルミニウム（ＴＩＢＡｌ）、ジメチルアルミニ
ウムハイドライド（ＤＭＡｌＨ）、タングステンカルボ
ニル（Ｗ（ＣＯ）₆ ）、モリブデンカルボニル（Ｍｏ
（ＣＯ）₆ ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリ
エチルガリウム（ＴＥＧａ）などの有機金属、ＡｌＣｌ
₃ 、ＷＦ₆ 、ＴｉＣｌ₃ 、ＴａＣｌ₅ などのハロゲン化
金属等が挙げられる。また、この場合のプラズマ発生用
ガス導入口を介して導入する原料ガスとしては、Ｏ₂ 、
Ｏ₃ 、Ｈ₂Ｏ、ＮＯ、Ｎ₂ Ｏ、ＮＯ₂ 、Ｎ₂ 、ＮＨ₃ 、
Ｎ₂ Ｈ₄ 、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などが
挙げられる。

【００５７】基体を酸化表面成膜する場合のプラズマ発
生用ガス導入口を介して導入する酸化性ガスとしては、
Ｏ₂ 、Ｏ₃ 、Ｈ₂ Ｏ、ＮＯ、Ｎ₂ Ｏ、ＮＯ₂ などが挙げ
られる。また、基体を窒化表面処理する場合のプラズマ
発生用ガス導入口を介して導入する窒化性ガスとして
は、Ｎ₂ 、ＮＨ₃ 、Ｎ₂ Ｈ₄ 、ヘキサメチルジシラザン
（ＨＭＤＳ）などが挙げられる。この場合成膜しないの
で、成膜用ガス導入手段を介して原料ガスは導入しな
い、もしくはプラズマ発生用ガス導入口を介して導入す
るガスと同様のガスを導入する。

【００５８】基体表面の有機物をクリーニングする場合
のプラズマ発生用ガス導入口から導入するクリーニング
用ガスとしては、Ｏ₂ 、Ｏ₃ 、Ｈ₂ Ｏ、ＮＯ、Ｎ₂ Ｏ、
ＮＯ₂ などが挙げられる。また、基体表面の無機物をク
リーニングする場合のプラズマ発生用ガス導入口から導
入するクリーニング用ガスとしては、Ｆ₂ 、ＣＦ₄ 、Ｃ
Ｈ₂ Ｆ₂ 、Ｃ₂ Ｆ₆ 、ＣＦ₂ Ｃｌ₂ 、ＳＦ₆ 、ＮＦ₃ な
どが挙げられる。この場合成膜しないので、成膜用ガス
導入手段を介して原料ガスは導入しない、もしくはプラ
ズマ発生用ガス導入口を介して導入するガスと同様のガ
スを導入する。

【００５９】

【実施例】以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。

【００６０】実施例１ 図１（Ａ）に示したマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を使
用し、光磁気ディスク用窒化シリコン膜の形成を行っ
た。

【００６１】基体１１２としては、ポリカーボネート
（ＰＣ）基板（φ３．５インチ）を使用した。まず、Ｐ
Ｃ基板１１２を基体支持台１１３上に設置した後、排気
系（不図示）を介してプラズマ発生室１０１及び成膜室
１１１内を真空排気し、１０^−６Ｔｏｒｒの値まで減圧
させた。プラズマ発生用ガス導入口１０８を介して窒素
ガスを２００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生室１０１内
に導入した。同時に、成膜用ガス導入手段１１５を介し
てモノシランガスを２００ｓｃｃｍの流量で成膜室１１
１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設けられ
たコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、成膜室１
１１内を２０ｍＴｏｒｒに保持した。２．４５ＧＨｚの
マイクロ波電源より１ｋＷの電力を環状導波管１０３を
介してプラズマ発生室１０１内に供給した。かくして、
プラズマ発生室１０１内にプラズマを発生させた。この
際、プラズマ発生用ガス導入口１０８を介して導入され
た窒素ガスはプラズマ発生室１０１内で励起、分解され
て活性種となり、シリコン基板１１２の方向に輸送さ
れ、成膜用ガス導入手段１１５を介して導入されたモノ
シランガスと反応し、窒化シリコン膜がシリコン基板１
１２上に１００ｎｍの厚さで形成した。成膜後、成膜速
度、屈折率などの膜質について評価した。

【００６２】得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、８
５０ｎｍ／ｍｉｎと極めて大きく、膜質も屈折率２．
２、応力１．８×１０⁹ ｄｙｎ／ｃｍ² の極めて良質な
膜であることが確認された。また、形成された膜がＳｉ
／Ｎ比３．１のシリコンリッチな膜で導電率が高いにも
かかわらず、パーティクル発生によって決定されるメン
テナンスサイクルである１０，０００回まで膜厚・膜質
が安定した膜が得られた。

【００６３】比較例１ 図１に示した装置に代えて図９に示した装置を使用して
実施例１と同様な窒化シリコン膜の形成を行った。

【００６４】実施例１で使用した図１の装置は、マイク
ロ波導波管１０３とプラズマ発生室１０１とが、石英管
によっては、隔てられていないのに対し、本比較例で使
用した図９の装置は、石英管１１０２によって両者が隔
てられている。

【００６５】本比較例においては、プラズマ発生用ガス
導入口１１０８より窒素ガスを導入し、成膜用ガス１１
１５よりモノシランガスを導入した以外、実施例１と同
様にして成膜を行なった。

【００６６】そうしたところ本例においては、ほぼ１０
００回の堆積膜形成で石英管の付着物を取り除くためメ
ンテナンスしなければならなかった。

【００６７】実施例２ 図２に示したマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を使用し、
半導体素子保護用窒化シリコン膜の形成を行った。

【００６８】基体２１２としては、Ｐ型単結晶シリコン
基板（面方位〔１００〕、抵抗率１０Ω・ｃｍ）を使用
した。まず、シリコン基板２１２を基体支持台２１３上
に設置した後、排気系（不図示）を介してプラズマ発生
室２０１及び成膜質２１１内を真空排気し、１０^-6Ｔｏ
ｒｒの値まで減圧させた。続いてヒータ（不図示）に通
電し、シリコン基板２１２を３００℃に加熱し、該基板
をこの温度に保持した。プラズマ発生用ガス導入口２０
８を介して窒素ガスを５００ｓｃｃｍの流量でプラズマ
発生室２０１内に導入した。同時に、成膜用ガス導入手
段２１５を介してモノシランガスを１００ｓｃｃｍの流
量で成膜室２１１内に導入した。ついで、排気系（不図
示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調
整し、成膜室２１１内を３０ｍＴｏｒｒに保持した。
２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より５００Ｗの電力を
円盤状導波管２０３を介してプラズマ発生室２０１内に
供給した。かくして、プラズマ発生室２０１内にプラズ
マを発生させた。この際、プラズマ発生用ガス導入口２
０８を介して導入された窒素ガスはプラズマ発生室２０
１内で励起、分解されて活性種となり、シリコン基板２
１２の方向に輸送され、成膜用ガス導入手段２１５を介
して導入されたモノシランガスと反応し、窒化シリコン
膜がシリコン基板２１２上に１．０μｍの厚さで形成し
た。成膜後、成膜速度、応力などの膜質について評価し
た。応力は成膜前後の基板の反り量の変化をレーザ干渉
計Ｚｙｇｏ（商品名）で測定し求めた。

【００６９】得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、４
６０ｎｍ／ｍｉｎと極めて大きく、膜質も応力１．１×
１０⁹ ｄｙｎ／ｃｍ² 、リーク電流１．２×１０^-10 Ａ
／ｃｍ² 、絶縁耐圧９ＭＶ／ｃｍの極めて良質な膜であ
ることが確認された。また、パーティクル発生によって
決定されるメンテナンスサイクルである１０００回まで
膜厚・膜質が安定した膜が得られた。

【００７０】実施例３ 図３（Ａ）に示したマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を使
用し、太陽電池用ｐｉｎ接合型光起電力層のｉ層の形成
を行った。基体３１２として、ＳＵＳ４３０ＢＡ製帯状
基体上に下部電極としてＡｌ膜をコーティングしたもの
を使用した。

【００７１】まず、基体を基体支持台３１３上に設置し
た後、排気系（不図示）を介してプラズマ発生室３０１
及び成膜室３１１内を真空排気し、１０^-6Ｔｏｒｒの値
まで減圧させた。続いてヒータ（不図示）に通電し、基
体３１２を３００℃に加熱し、該基体をこの温度に保持
した。プラズマ発生用ガス導入口３０８を介して水素ガ
スを１００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生室３１１内に
導入した。同時に、成膜用ガス導入手段３１５からモノ
シランガスを３００ｓｃｃｍ、四弗化シリコンガスを１
０ｓｃｃｍの流量で成膜室３１１内に導入した。つい
で、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバル
ブ（不図示）を調整し、プラズマ発生室３０１内及び成
膜室３１１内を１０ｍＴｏｒｒに保持した。２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波電源より１２００Ｗの電力を環状導波
管３０３を介してプラズマ発生室３０１内に供給した。
かくして、プラズマ発生室３０１内にプラズマを発生さ
せた。プラズマ発生用ガス導入口３０８を介して導入さ
れた水素ガスはプラズマ発生室３０１内で励起、分解さ
れて活性種となり、基体３１２の方向に輸送され、成膜
用ガス導入手段３１５を介して導入されたモノシランガ
ス及び四弗化シリコンガスと反応し、ｉ型ａ−Ｓｉ：
Ｈ：Ｆ膜が基体３１２上に形成された。ｐｉｎ三層成膜
後、均一性、光電変換効率などの膜質について評価し
た。光電変換効率は、０．１Ｗ／ｃｍ² の強度をもつ光
照射下で評価した。

【００７２】得られたｐｉｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ：Ｆ膜の均
一性は、±２．８％と良好で、光電変換効率は９．８％
という良好な値を示し、特性が安定していた。また、形
成された膜が導電率が高いにもかかわらず、パーティク
ル発生によって決定されるメンテナンスサイクルである
１０００回まで膜厚・膜質が安定した膜が得られた。

【００７３】実施例４ 図４（Ａ）に示したマイクロ波隔離プラズマＣＶＤ装置
を使用し、半導体素子配線用選択Ａｌ膜の形成を行っ
た。

【００７４】基体４１２としては、Ｐ型単結晶シリコン
基板（面方位〔１００〕、抵抗率１０Ω・ｃｍ）上にパ
ターニングされたＢＰＳＧ膜が形成されたものを使用し
た。まず、シリコン基板４１２を基体支持台４１３上に
設置した後、排気系（不図示）を介してプラズマ発生室
４０１及び成膜質４１１内を真空排気し、１０^-6Ｔｏｒ
ｒの値まで減圧させた。続いてヒータ（不図示）に通電
し、シリコン基板４１２を２６０℃に加熱し、該基板を
この温度に保持した。プラズマ発生用ガス導入口４０８
を介して水素ガスを２００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発
生室４１１内に導入した。同時に、成膜用ガス導入手段
４１５からジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡ
ｌＨ）ガスを５０ｓｃｃｍの流量で成膜室４１１内に導
入した。ついで、排気系（不図示）に設けられたコンダ
クタンスバルブ（不図示）を調整し、プラズマ発生室４
０１内を０．１Ｔｏｒｒ、成膜室４１１内を０．０３Ｔ
ｏｒｒに保持した。２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源よ
り５００Ｗの電力を環状導波管４０３を介してプラズマ
発生室４０１内に供給した。かくして、プラズマ発生室
４０１内にプラズマを発生させた。プラズマ発生用ガス
導入口４０８を介して導入された水素ガスはプラズマ発
生室４０１内で励起、分解されて活性種となり、シリコ
ン基板４１２の方向に輸送され、成膜用ガス導入手段４
１５を介して導入されたジメチルアルミニウムハイドラ
イドガスと反応し、Ａｌ膜がシリコン基板４１２上のみ
に０．８μｍの厚さで選択的に形成された。成膜後、成
膜速度、均一性、抵抗率を評価した。

【００７５】得られたＡｌ膜の成膜速度と均一性は８０
ｎｍ／ｍｉｎ±２．７％と良好で、膜質も抵抗率４×１
０^-6Ω・ｃｍと比較的良質であることが確認された。ま
た、形成された膜が導電膜であるにもかかわらず、パー
ティクル発生によって決定されるメンテナンスサイクル
である２０００回まで膜厚・膜質が安定した膜が得られ
た。

【００７６】実施例５ 図４（Ａ）に示したマイクロ波隔離プラズマＣＶＤ装置
を使用し、半導体素子層間絶縁用酸化シリコン膜の形成
を行った。

【００７７】基体４１２としては、Ｐ型単結晶シリコン
基板（面方位〔１００〕、抵抗率１０Ωｃｍ）を使用し
た。まず、シリコン基板４１２を基体支持台４１３上に
設置した後、排気系（不図示）を介してプラズマ発生室
４０１及び成膜質４１１内を真空排気し、１０^-6Ｔｏｒ
ｒの値まで減圧させた。続いてヒータ（不図示）に通電
し、シリコン基板４１２を３００℃に加熱し、該基板を
この温度に保持した。プラズマ発生用ガス導入口４０８
を介して酸素ガスを５００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発
生室４１１内に導入した。同時に、成膜用ガス導入手段
４１５からテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ガスを２
００ｓｃｃｍの流量で成膜室４１１内に導入した。つい
で、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバル
ブ（不図示）を調整し、プラズマ発生室４０１内を０．
１Ｔｏｒｒ、成膜室４１１内を０．０５Ｔｏｒｒに保持
した。２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より１５００Ｗ
の電力を環状導波管４０３を介してプラズマ発生室４０
１内に供給した。かくして、プラズマ発生室４０１内に
プラズマを発生させた。プラズマ発生用ガス導入口４０
８を介して導入された酸素ガスはプラズマ発生室４０１
内で励起、分解されて活性種となり、シリコン基板４１
２の方向に輸送され、成膜用ガス導入手段４１５を介し
て導入されたテトラエトキシシランガスと反応し、酸化
シリコン膜がシリコン基板４１２上に０．８μｍの厚さ
で形成された。成膜後、成膜速度、均一性、絶縁耐圧、
及び段差被覆性について評価した。段差被覆性は、ライ
ンアンドスペース０．３５μｍのラインパターンに形成
されたＡｌ段差上に成膜した酸化シリコン膜の断面を走
査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測し、段差上の膜厚に対
する段差側壁上の膜厚の比（カバーファクタ）を求め評
価した。

【００７８】得られた酸化シリコン膜の成膜速度と均一
性は１８０ｎｍ／ｍｉｎ±２．７％と良好で、膜質も絶
縁耐圧９．３ＭＶ／ｃｍ、カバーファクタ０．９であっ
て良質な膜であることが確認された。また、パーティク
ル発生によって決定されるメンテナンスサイクルである
１０００回まで膜厚・膜質が安定した膜が得られた。

【００７９】実施例６ 図４（Ａ）に示した光アシストマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置を使用し、半導体素子ゲート絶縁用酸化シリコン
膜の形成を行った。

【００８０】基体５１２としては、Ｐ型単結晶シリコン
基板（面方位〔１００〕、抵抗率１０Ω・ｃｍ）を使用
した。該シリコン基板５１２を基体支持台５１３上に設
置した後、排気系（不図示）を介してプラズマ発生室５
０１及び成膜室５１１内を真空排気し、１０^-6Ｔｏｒｒ
の値まで減圧させた。続いて照明系５２１の超高圧水銀
ランプを点灯してシリコン基板５１２表面における光照
度が０．６Ｗ／ｃｍ²となるように光をシリコン基板５
１２の表面に照射した。続いてヒータ（不図示）に通電
し、シリコン基板５１２を３００℃に加熱し、該シリコ
ン基板をこの温度に保持した。プラズマ発生用ガス導入
口５０８を介して酸素ガスを５００ｓｃｃｍの流量でプ
ラズマ発生室５０１内に導入した。同時に、成膜用ガス
導入手段５１５を介してモノシランガスを５０ｓｃｃｍ
の流量で成膜室５１１内に導入した。ついで、排気系
（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図
示）を調整し、プラズマ発生室５０１内を０．０５Ｔｏ
ｒｒに、成膜室５１１内を０．０２Ｔｏｒｒに保持し
た。ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より５０
０Ｗの電力を環状導波管５０３を介してプラズマ発生室
５０１内に供給した。かくして、プラズマ発生室５０１
内にプラズマを発生させた。この際、プラズマ発生用ガ
ス導入口５０８を介して導入された酸素ガスは、プラズ
マ発生室５０１内で励起、分解されて酸素原子などの活
性種となり、シリコン基板５１２の方向に輸送され、成
膜用ガス導入手段５１５を介して導入されたモノシラン
ガスと反応し、酸化シリコン膜がシリコン基板５１２上
に０．１μｍの厚さで形成された。成膜後、成膜速度、
均一性、リーク電流、絶縁耐圧、及び界面準位密度につ
いて評価した。界面準位密度は容量測定器により得られ
た１ＭＨｚｒｆ印加の場合のＣ−Ｖ曲線より求めた。

【００８１】得られた酸化シリコン膜の成膜速度と均一
性は１１０ｎｍ／ｍｉｎ±２．３％と良好で、膜質も、
リーク電流４×１０^-11 Ａ／ｃｍ² 、絶縁耐圧１１ＭＶ
／ｃｍ、界面準位密度６×１０¹⁰ｃｍ^-2であって、極め
て良質な膜であることが確認された。また、パーティク
ル発生によって決定されるメンテナンスサイクルである
１０００回まで膜厚・膜質が安定した膜が得られた。

【００８２】実施例７ 図６（Ａ）に示したバイアスマイクロ波プラズマＣＶＤ
装置を使用し、光学素子反射防止用酸化シリコン膜及び
窒化シリコン膜の形成を行った。

【００８３】基体６１２としては、ＢＫ７ガラス基板を
使用した。該ガラス基板６１２を基体支持台６１３上に
設置した後、排気系（不図示）を介してプラズマ発生室
６０１及び成膜室６１１内を真空排気し、１０^-6Ｔｏｒ
ｒの値まで減圧させた。続いてヒータ（不図示）に通電
し、ガラス基体６１２を３００℃に加熱し、該シリコン
基板をこの温度に保持した。プラズマ発生用ガス導入口
６０８を介して窒素ガスを２００ｓｃｃｍの流量でプラ
ズマ発生室６０１内に導入した。同時に、成膜用ガス導
入手段６１５を介してモノシランガスを３０ｓｃｃｍの
流量で成膜室６１１内に導入した。ついで、排気系（不
図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を
調整し、成膜室６１１内を１０ｍＴｏｒｒに保持した。
ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より５００Ｗ
の電力を環状導波管６０３を介してプラズマ発生室６０
１内に供給した。かくして、プラズマ発生室６０１内に
プラズマを発生させた。この際、プラズマ発生用ガス導
入口６０８を介して導入された窒素ガスは、プラズマ発
生室６０１内で励起、分解されて窒素原子などの活性種
となり、ガラス基板６１２の方向に輸送され、成膜用ガ
ス導入手段６１５を介して導入されたモノシランガスと
反応し、窒化シリコン膜がガラス基板６１２上に６１ｎ
ｍの厚さで形成された。

【００８４】次に、プラズマ発生用ガス導入口６０８を
介して酸素ガスを２００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生
室６０１内に導入した。同時に、成膜用ガス導入手段６
１５を介してモノシランガスを３０ｓｃｃｍの流量で成
膜室６１１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に
設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、
成膜室６１１内を１０ｍＴｏｒｒに保持した。ついで、
２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より５００Ｗの電力を
環状導波管６０３を介してプラズマ発生室６０１内に供
給した。かくして、プラズマ発生室６０１内にプラズマ
を発生させた。この際、プラズマ発生用ガス導入口６０
８を介して導入された酸素ガスは、プラズマ発生室６０
１内で励起、分解されて酸素原子などの活性種となり、
ガラス基板６１２の方向に輸送され、成膜用ガス導入手
段６１５を介して導入されたモノシランガスと反応し、
酸化シリコン膜がガラス基板６１２上に８６ｎｍの厚さ
で形成された。成膜後、成膜速度、反射特性について評
価した。

【００８５】得られた窒化シリコン膜及び酸化シリコン
膜の成膜速度はそれぞれ１１０ｎｍ／ｍｉｎ、１３０ｎ
ｍ／ｍｉｎと良好で、膜質も、５００ｎｍ付近の反射率
が０．３％と極めて良好な光学特性であることが確認さ
れた。また、パーティクル発生によって決定されるメン
テナンスサイクルである８０００回まで膜厚・膜質が安
定した膜が得られた。

【００８６】

【発明の効果】本発明によれば、マイクロ波ＣＶＤ装置
のプラズマ発生室内壁を構成する石英管が必要でなくな
り、石英管の内壁に薄膜が付着することでマイクロ波の
プラズマ発生室への導入がさまたげられるという問題が
解消する。そのため装置のメンテナンスサイクルが長く
なり装置の信頼性と稼働率が向上する。

【００８７】更に、プラズマ発生室１０１、スロット１
０７を通じて、マイクロ波導波管１０３を排気する手法
を用いているので、プラズマ発生室よりマイクロ波導波
管の方が気圧が大きくなる、このためマイクロ波導波管
ではプラズマが発生せず、効率的にプラズマ発生室でプ
ラズマを作れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の環状導波管を使用するマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ装置の一例を示す模式図である。

【図２】本発明の円盤状導波管を使用するマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ装置の一例を示す模式図である。

【図３】本発明の有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ装置
の一例を示す模式図である。

【図４】本発明のマイクロ波隔離プラズマＣＶＤ装置の
一例を示す模式図である。

【図５】本発明の光アシストマイクロ波プラズマＣＶＤ
装置の一例を示す模式図である。

【図６】本発明のバイアスマイクロ波プラズマＣＶＤ装
置の一例を示す模式図である。

【図７】本発明の環状のマイクロ波導入装置と円盤上の
マイクロ波導入装置とをあわせて設けたマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ装置の一例を示す模式図である。

【図８】本発明の環状のマイクロ波導入装置と円盤上の
マイクロ波導入装置とをあわせて設けたマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ装置の一例を示す模式図であり、（Ｂ）は円
盤状マイクロ波導入装置を示し、（Ｃ）は環状マイクロ
波導入装置を示す。

【図９】従来例の石英管使用マイクロ波プラズマＣＶＤ
装置の一例を示す模式図である。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気手段によりプラズマ発生室を減圧さ
   せ、該プラズマ発生室に接続されたマイクロ波導波管を
   介して前記プラズマ発生室内にマイクロ波エネルギーを
   供給し、前記プラズマ発生室内もしくは該プラズマ発生
   室に連通した成膜室内に配された基体上に堆積膜を形成
   するマイクロ波プラズマＣＶＤ装置において、 前記導波管には複数のスロットが前記プラズマ発生室側
   の面に形成されていて、前記プラズマを発生させるガス
   を前記スロットを介して前記プラズマ発生室内に導入す
   るようにしたことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
2. 【請求項２】 前記スロットの形状は、短辺が０．５ｍ
   ｍ〜３ｍｍの範囲にあり、長辺が４０ｍｍ〜６０ｍｍの
   範囲にある矩形である請求項１に記載のプリズマＣＶＤ
   装置。
3. 【請求項３】 前記スロットの間隔は、前記マイクロ波
   エネルギーの前記導波管内における波長の１／４、ある
   いはその整数倍に制御されている請求項２に記載のプラ
   ズマＣＶＤ装置。
4. 【請求項４】 前記プラズマ発生室が略略円柱状であ
   り、前記導波管が該プラズマ発生室の外周部を囲み略略
   円筒状である請求項１乃至３に記載のマイクロ波プラズ
   マＣＶＤ装置。
5. 【請求項５】 前記プラズマ発生室が略略円柱状であ
   り、前記導波管が該プラズマ発生室の円形平面部に面し
   略略円盤状である請求項１乃至３に記載のマイクロ波プ
   ラズマＣＶＤ装置。
6. 【請求項６】 該マイクロ波の電界に垂直でかつマイク
   ロ波の周波数の略略３．５７×１０^-11 （Ｔ／Ｈｚ）倍
   の磁束密度をもつ磁界を該プラズマ発生室内に発生させ
   る手段を有する請求項１乃至４記載のマイクロ波プラズ
   マＣＶＤ装置。
7. 【請求項７】 前記プラズマと離隔した位置に基体支持
   体が配された請求項１乃至６項記載のマイクロ波プラズ
   マＣＶＤ装置。
8. 【請求項８】 被覆基体表面に可視若しくは紫外光を照
   射する手段を有する請求項１乃至７項記載のマイクロ波
   プラズマＣＶＤ装置。
9. 【請求項９】 該基体支持体にｒｆバイアスを印加する
   手段を有する請求項１乃至８記載のマイクロ波プラズマ
   ＣＶＤ装置。
10. 【請求項１０】 排気手段によりプラズマ発生室を減圧
    させ、該プラズマ発生室に接続されたマイクロ波導波管
    を介して前記プラズマ発生室内にマイクロ波エネルギー
    を供給し、前記プラズマ発生室内にプラズマを発生させ
    て、前記プラズマ発生室内もしくは該プラズマ発生室に
    連通した成膜室内に配された基体上に堆積膜を形成する
    マイクロ波プラズマＣＶＤ装置において、前記マイクロ
    波導波管をも前記排気手段により減圧可能とし、前記プ
    ラズマ発生室と前記マイクロ波導波管とに圧力差を設け
    るようにしたことを特徴とするマイクロ波プラズマＣＶ
    Ｄ装置。
11. 【請求項１１】 前記プラズマ発生室が略略円柱状であ
    り、前記導波管が該プラズマ発生室の外周部を囲み略略
    円筒状である請求項１０記載のマイクロ波プラズマＣＶ
    Ｄ装置。
12. 【請求項１２】 前記プラズマ発生室が略略円柱状であ
    り、前記導波管が該プラズマ発生室の円形平面部に面し
    略略円盤状である請求項１０記載のマイクロ波プラズマ
    ＣＶＤ装置。
13. 【請求項１３】 該マイクロ波の電界に垂直でかつマイ
    クロ波の周波数の略略３．５７×１０^-11 （Ｔ／Ｈｚ）
    倍の磁束密度をもつ磁界を該プラズマ発生室内に発生さ
    せる手段を有する請求項１０乃至１１記載のマイクロ波
    プラズマＣＶＤ装置。
14. 【請求項１４】 前記プラズマと離隔した位置に基体支
    持体が配された請求項１０乃至１３記載のマイクロ波プ
    ラズマＣＶＤ装置。
15. 【請求項１５】 被覆基体表面に可視若しくは紫外光を
    照射する手段を有する請求項１０乃至１４記載のマイク
    ロ波プラズマＣＶＤ装置。
16. 【請求項１６】 該基体支持体にｒｆバイアスを印加す
    る手段を有する請求項１０乃至１５記載のマイクロ波プ
    ラズマＣＶＤ装置。
17. 【請求項１７】 排気手段によりプラズマ発生室を減圧
    させ、該プラズマ発生室に接続されたマイクロ波導波管
    を介して前記プラズマ発生室内にマイクロ波エネルギー
    を供給し、前記プラズマ発生室内にプラズマを発生させ
    て、前記プラズマ発生室内もしくは該プラズマ発生室に
    連通した成膜室内に配された基体上に堆積膜を形成する
    堆積膜形成方法において、前記マイクロ波導波管を前記
    排気手段により減圧させ、前記マイクロ波導波管を介し
    て前記プラズマを発生させるガスを前記プラズマ発生室
    に供給しながら堆積膜の形成を行うことを特徴とする堆
    積膜形成方法。
18. 【請求項１８】 前記プラズマ発生室内の圧力を前記マ
    イクロ波導波管内の圧力よりも低い値とする請求項１７
    に記載の堆積膜形成方法。
19. 【請求項１９】 前記プラズマ発生室内の圧力を０．５
    ｍＴｏｒｒ乃至０．５Ｔｏｒｒの範囲に制御する請求項
    １８に記載の堆積膜形成方法。