JPH09209156A

JPH09209156A - マイクロ波プラズマｃｖｄ装置及び方法

Info

Publication number: JPH09209156A
Application number: JP3883196A
Authority: JP
Inventors: Nobumasa Suzuki; 伸昌鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-02-01
Filing date: 1996-02-01
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、高密度プラズマ中で薄膜形成を行っ
ても、基板温度が上昇し基板が溶けたり、または共有結
合が解裂するなどのダメージを受けずに、低温で高品質
な薄膜を高速に形成することを可能にするマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ装置及び方法を提供することを目的として
いる。【解決手段】本発明は、プラズマ発生室及び成膜室内に
ガスを導入し、同時にマイクロ波導入手段によりマイク
ロ波エネルギーを投入してプラズマ発生室内にプラズマ
を発生させガスを励起、分解して、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
置及び方法において、前記プラズマ発生室内の該成膜室
側とは対向側に電子注入手段を有することを特徴とする
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波プラズ
マＣＶＤ装置及び方法に関する。更に詳しくは、本発明
は、低温で高品質膜を高速に形成するために高密度プラ
ズマを用いても、入射イオンエネルギーが低いために基
板温度が上昇しにくい、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置
及び方法に関する。

【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。即ちマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ装置のプラズマ発生室及び成膜室内にガス
を導入し、同時にマイクロ波エネルギーを投入してプラ
ズマ発生室内にプラズマを発生させガスを励起、分解し
て、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装置においては、ガスの励起源
としてマイクロ波を使用することから、電子を高い周波
数をもつ電界により加速でき、ガス分子を効率的に電
離、励起させることができる。それ故、マイクロ波プラ
ズマＣＶＤ装置については、ガスの電離効率、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、低温で高品質な薄膜を高速に形成できると
いった利点がある。

【０００３】マイクロ波プラズマＣＶＤ装置の例とし
て、近年、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
た装置が提案されている（特許出願番号Ｈ３−２９３０
１０）。このマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を図４に示
す。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、１１１
５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１１０４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１１０１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１
１０３を介してプラズマ発生室１１０１内に供給する。
電子がマイクロ波電界により加速され、プラズマ発生室
１１０１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１１
１１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１１０４に成膜用ガス
を導入しても良い。このようなマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置を用いることにより、大口径空間に均一な電子密
度１０¹²／ｃｍ³台の高密度プラズマが発生でき、原料
ガスを充分に反応させ活性な状態で基板に供給できるの
で、低温でも高品質な薄膜が高速に形成できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示したような高密度プラズマを発生するマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ装置を用いて、プラスチック基板など耐熱性
の低い基板上に薄膜を形成する場合、高密度プラズマ中
の大量のイオンがシース電位により加速され基板に入射
するため基板表面温度が上昇し基板が溶けるなどのダメ
ージを受けるという問題がある。

【０００５】そこで、本発明は、上記従来のマイクロ波
プラズマＣＶＤ装置における課題を解決し、高密度プラ
ズマ中で薄膜形成を行っても、基板温度が上昇し基板が
溶けたり、または共有結合が解裂するなどのダメージを
受けずに、低温で高品質な薄膜を高速に形成することを
可能にするマイクロ波プラズマＣＶＤ装置及び方法を提
供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置及び方法に
つきつぎのように構成したものである。すなわち、本発
明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置は、プラズマ発生室
及び成膜室内にガスを導入し、同時にマイクロ波導入手
段によりマイクロ波エネルギーを投入してプラズマ発生
室内にプラズマを発生させガスを励起、分解して、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、前記プラズマ発生室内の該
成膜室側とは対向側に電子注入手段を有することを特徴
とする。本発明において、前記装置は、プラズマ発生室
と、該プラズマ発生室に連結した成膜室と、該成膜室内
に設置される被履基体を支持する手段と、該プラズマ発
生室の周囲の一部に配されたマイクロ波導入手段と、該
プラズマ発生室及び該成膜室内にガスを導入する手段
と、該プラズマ発生室及び該成膜室内を排気する手段と
で構成することができる。そして、そのマイクロ波導入
手段として、複数のスロットを備えた無終端環状導波管
を用いることができる。また、本発明の前記装置は、前
記マイクロ波の電界に垂直な磁界を前記プラズマ発生室
内に発生させる手段を有するように構成してもよい。そ
の際、前記磁界は、前記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ようにす
ることが好ましい。また、本発明の前記装置において
は、前記プラズマと離隔した位置に前記基体支持体が配
される構成を採ることができる。また、本発明の前記装
置において、前記被履基体表面に紫外光を照射する手段
を有する構成を採ることができ、その被履基体を、プラ
スチック基板で構成することができる。

【０００７】さらに、本発明のマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ方法は、プラズマ発生室内の成膜室側とは対向側に設
けられた電子注入手段を有し、プラズマ発生室及び成膜
室内にガスを導入し、同時にマイクロ波導入手段により
マイクロ波エネルギーを投入してプラズマ発生室内にプ
ラズマを発生させガスを励起、分解して、成膜室内の基
体支持体に設置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方法において、該基体支持体上に被
履基体を設置する工程と、該プラズマ発生室及び該成膜
室内を排気する工程と、該プラズマ発生室及び該成膜室
内にガスを導入し、所定の圧力に保持する工程と、該プ
ラズマ発生室にマイクロ波を導入すると共に前記電子注
入手段より電子を注入してプラズマを発生せしめ該基体
上に薄膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。そ
して、本発明の前記方法は、プラズマ発生室と、該プラ
ズマ発生室に連結した成膜室と、該成膜室内に設置され
る被履基体を支持する手段と、該プラズマ発生室の周囲
の一部に配されたマイクロ波導入手段と、該プラズマ発
生室内の成膜室側とは対向側に設けられた電子注入手段
と、該プラズマ発生室及び該成膜室内にガスを導入する
手段と、該プラズマ発生室及び該成膜室内を排気する手
段とで構成されるマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用い
て、成膜室内に配された基体上に堆積膜を形成すること
ができる。本発明の前記方法においては、紫外光照射手
段を用い、薄膜形成中に前記被履基体表面上に紫外光を
照射するようにしてもよく、また、前記被履基体を、プ
ラスチック基板で形成することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の上記構成は、本発明者
が、従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置における上述
した問題点を解決し、上記目的を達成すべく鋭意努力し
た結果、概要、プラズマ中に電子を注入することによ
り、プラズマ電位、ひいてはシース電位を低下せしめ基
板に入射するイオンエネルギーを低減し、高密度プラズ
マ中で薄膜形成を行っても基板温度上昇が抑制され基板
が溶けるなどのダメージを受けずに、低温で高品質な薄
膜を高速に形成することができるという知見に基づくも
のである。つぎに、その詳細を図面に基づいて説明す
る。図１は、本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置例
である。１０１はプラズマ発生室、１０２はプラズマ発
生室１０１を形成する石英管、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はプラズマ発生用ガス導入手段、１０５は
プラズマ中に電子を注入する手段、１１１はプラズマ発
生室に連結した成膜室、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は排気であ
る。

【０００９】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１０
１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１０４を介して所定の流量
でプラズマ発生室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。電子注入手段１０５を用いてプ
ラズマ発生室１０１内に電子を注入するともに、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１１
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１０４に成膜用ガスを導入し
ても良い。

【００１０】負電荷をもつ電子をプラズマ中に注入する
ことによりプラズマ電位が低下し、ひいてはプラズマと
基板表面との間に形成されるシース電位も低下するの
で、イオンがあまり加速されずに基板に入射するため、
高密度プラズマを用いても、イオン入射により基板表面
が加熱され基板が溶ける、共有結合が解裂する、などの
ダメージを受けずに、低温で高品質な薄膜を高速に形成
することが可能になる。本発明のマイクロ波プラズマＣ
ＶＤ装置において用いられる電子注入手段は、プラズマ
発生室の寸法とプラズマ密度に応じて電子を５０−５０
０ｍＡ程度注入できるものなら使用可能である。例え
ば、直径２００ｍｍの円筒状プラズマ発生室内に電子温
度２ｅＶ、電子密度１×１０¹²／ｃｍ³のプラズマが発
生していて、プラズマ電位を２０Ｖから５Ｖに低下させ
たい場合には、約２００ｍＡの電子を注入すればよい。
電子源は、熱陰極型でも、冷陰極型でも、電界放出型で
も、表面電流放出型でもよい。但し、プラズマ発生室の
圧力を電子源の動作範囲よりも高くしたい場合は、電子
源とプラズマ発生室との間にコンダクタンスの小さなメ
ッシュ電極などを設け、電子源側を差動排気する必要が
ある。本発明において用いられるマイクロ波周波数は、
２．４５ＧＨｚ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。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。本発明において用いられるマイクロ波導入装置
は、スロット付き環状導波管以外でも、アプリケータ方
式でも、リジターノコイル・ヘリカルコイルなどのアン
テナでも使用可能である。

【００１１】プラズマの更なる高密度化のために磁界発
生手段を用いても良い。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。また、
薄膜中の弱結合・揮発性成分・不純物成分の減少や強結
合の形成による膜質の向上のため、基体に付着した反応
中間体に吸収される紫外光を気体表面に照射してさせて
もよい。光源としては、被覆基体上に付着した反応中間
体に吸収される光を放射するものなら適用可能で、エキ
シマレーザ、エキシマランプ、希ガス共鳴線ランプ、低
圧水銀ランプなどが適用である。

【００１２】本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ方法に
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。本発明のマイクロ波プラズマＣ
ＶＤ方法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Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ
2、ＴｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、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。

【００１３】本発明のプラズマＣＶＤ方法により成膜す
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が、耐熱
性の低いプラスチックなどの基体の場合、特に効果を発
揮する。導電性基体としては、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａ
ｌ，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。絶縁性基体としては、ＳｉＯ2系
の石英や各種ガラス、Ｓｉ3Ｎ4, ＮａＣｌ，ＫＣｌ，Ｌ
ｉＦ，ＣａＦ2，ＢａＦ2，Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮ，ＭｇＯな
どの無機物、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。

【００１４】薄膜形成用ガスとしては、一般に公知のガ
スが使用できる。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。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、
ＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6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，Ｓｉ2Ｆ6，ＳｉＨＦ3，ＳｉＨ2Ｆ2，ＳｉＣｌ4，Ｓ
ｉ2Ｃｌ6，ＳｉＨＣｌ3，ＳｉＨ2Ｃｌ2，ＳｉＨ3Ｃｌ，
ＳｉＣｌ２F２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。

【００１５】Ｓｉ3Ｎ4，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、Ｓｉ2Ｈ
6などの無機シラン類、テトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ）、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、Ｓｉ2Ｆ6，ＳｉＨＦ3，ＳｉＨ2Ｆ2，Ｓｉ
Ｃｌ4，Ｓｉ2Ｃｌ6，ＳｉＨＣｌ3，ＳｉＨ2Ｃｌ2，Ｓｉ
Ｈ3Ｃｌ，ＳｉＣｌ2Ｆ2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、Ｏ
3、Ｈ2Ｏ、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2などが挙げられる。Ａ
ｌ、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(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、ＡｌＣｌ3、ＷＦ6、Ｔ
ｉＣｌ3、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、Ｎ
ｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎが挙げられる。

【００１６】Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｔａ2Ｏ5、ＴiＯ2、Ｔi
Ｎ、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（ＴＭＡｌ）、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（ＤＭＡＩＨ）、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(ＴＥ
Ｇａ）などの有機金属、ＡｌＣｌ3、ＷＦ6、ＴiＣｌ3、Ｔ
ａＣｌ5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、Ｎ2Ｏ、ＮＯ
2、Ｎ2、ＮＨ3、Ｎ2Ｈ4、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤ
Ｓ）などが挙げられる。

【００１７】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。その場合、使用するガス
を適宜選択することにより例えば基体もしくは表面層と
してＳi,Ａｌ，Ｔｉ，Ｚn,Ｔaなどを使用してこれら基
体もしくは表面層の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。

【００１８】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、Ｈ2Ｏ、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、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、Ｎ
2、ＮＨ3、Ｎ2Ｈ4、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。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、Ｈ2Ｏ、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ
2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、ＣＨ2Ｆ2、
Ｃ2Ｆ6、Cf2Cl2、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。

【００１９】

【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。

【００２０】（装置例１）本発明の一例である環状導波
管使用マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を図１に示す。１
０１はプラズマ発生室、１０２はプラズマ発生室１０１
を構成する石英管、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、１０
４はプラズマ発生用ガス導入手段、１０５は電子注入手
段、１１１はプラズマ発生室に連結した成膜室、１１２
は被覆基体、１１３は基体１１２の支示体、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は排気である。環状導波管１０３は、内壁断
面の寸法がＷＲＴ−２規格導波管と同じ２７ｍｍ×９６
ｍｍ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。環状導波管１０
３には、マイクロ波をプラズマ発生室１０１へ導入する
ためのスロットが形成されている。スロットの形状は長
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。環状導波管１０３には、４Ｅ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。

【００２１】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１０
１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１０４を介して所定の流量
でプラズマ発生室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。プラズマ発生室１０１内に、電
子注入手段１０５を介して所望の電流の電子を供給する
と共に、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１
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１０４に成膜用ガスを導入しても良
い。

【００２２】図１に示したマイクロ波プラズマＣＶＤ装
置を使用して、Ａｒ流量５００ｓｃｃｍ、圧力５ｍＴｏ
ｒｒ、マイクロ波パワー３ｋＷの条件でプラズマを発生
させ、得られたプラズマの計測を行った。プラズマ計測
は、シングル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らの
方法により電子密度、電子温度、プラズマ電位を算出し
た。その結果、電子密度は３．６×１０¹²／ｃｍ³（φ
２００面内）、電子温度は１．２ｅＶ、プラズマ電位は
６．０Ｖであり、極めて低温で電子注入を行わない場合
と同様に高密度なプラズマが形成されていることが確認
された。また、プラズマ計測を行った場合と同じ放電条
件で、プラズマによる基板表面温度上昇速度を測定し
た。温度上昇速度測定は以下のようにして行った。基板
表面にクロメル／アルメルシース熱電対の先端をセラミ
ック接着剤を用いて接着し、放電時間に対する基板温度
を測定し、得られた温度−時間曲線の傾きから放電初期
の温度上昇速度を算出した。その結果、得られた基板表
面温度上昇速度は０．６ｄｅｇ／ｓｅｃであり、電子注
入を行わない場合の約１／４に抑えられた。

【００２３】（装置例２）本発明の一例である有磁場マ
イクロ波プラズマＣＶＤ装置を図２に示す。１０１はプ
ラズマ発生室、２０２はプラズマ発生室２０１を構成す
る石英管、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環状導波管、２０４はプラ
ズマ発生用ガス導入手段、２０５は電子注入手段、２０
６はプラズマ発生室２０１内に電界に平行な磁界を発生
するコイル、２１１はプラズマ発生室に連結したプラズ
マ発生室、２１２は被覆基体、２１３は基体２１２の支
持体、２１４は基体２１２を加熱するヒータ、２１５は
成膜用ガス導入手段、２１６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２０４を介して所定の流量でプラズマ発生室２０
１内に導入する。

【００２４】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２
０１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２０６に供給しプラズマ発
生室２０１内に均一磁界を発生させた後、プラズマ発生
室２０１内に電子注入手段２０５を介して所望の電流を
もつ電子を注入すると共にマイクロ波電源（不図示）よ
り所望の電力を環状導波管２０３を介して供給する。コ
イル２０９によりプラズマ発生室２０１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２０１内に更に高密度
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２１３上に載置
された被覆基体２１２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２０４に成膜用ガス
を導入しても良い。

【００２５】図２に示したマイクロ波プラズマＣＶＤ装
置を使用して、Ａｒ流量５００ｓｃｃｍ、圧力１ｍＴｏ
ｒｒ、マイクロ波パワー３ｋＷ、平均磁束密度８７５Ｇ
の条件でプラズマを発生させ、得られたプラズマの計測
を行った。プラズマ計測は、シングルプローブ法により
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
からラングミュアらの方法により電子密度、電子温度、
プラズマ電位を算出した。その結果、電子密度は３．０
×１０¹²／ｃｍ³（φ２００面内）、電子温度は１．５
ｅＶ、プラズマ電位は７．２Ｖであり、極めて低温で電
子注入を行わない場合と同様に高密度なプラズマが形成
されていることが確認された。

【００２６】また、プラズマ計測を行った場合と同じ放
電条件で、プラズマによる基板表面温度上昇速度を測定
した。温度上昇速度測定は以下のようにして行った。基板表面にクロメル/アルメルシース熱電対の先端をセ
ラミック接着剤を用いて接着し、放電時間に対する基板
温度を測定し、得られた温度−時間曲線の傾きから放電
初期の温度上昇速度を算出した。その結果、得られた基
板表面温度上昇速度は０．６ｄｅｇ／ｓｅｃであり、電
子注入を行わない場合の約１／４に抑えられた。

【００２７】（装置例３）本発明の一例である光アシス
トマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を図３に示す。３０１
はプラズマ発生室、３０２はプラズマ発生室３０１を構
成する石英管、３０３はマイクロ波をプラズマ発生室３
０１に導入するためのスロット付環状導波管、３０４は
プラズマ発生用ガス導入手段、３０５は電子注入手段、
３１１はプラズマ発生室に連結したプラズマ発生室、３
１２は被覆基体、３１３は基体３１２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、３２１は基体３１２の表面に紫
外光を照射するための照明系、３２２は照明系３２１か
らの可視紫外光をプラズマ発生室３０１を通して成膜室
３１１へ導入する光導入窓である。

【００２８】プラズマの発生及び成膜は以下のようにし
て行なう。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室３
０１内及び成膜室３１１内を真空排気する。続いて照明
系３２１からの可視紫外光を光導入窓３２２を通して基
体３１２表面に照射すると共に基体３１２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
３０４を介して所定の流量でプラズマ発生室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３０
１内を所定の圧力に保持する。プラズマ発生室３０１内
に電子注入手段を介して電子を注入すると共にマイクロ
波電源（不図示）より所望の電力を環状導波管３０３を
介して供給することによりプラズマ発生室３０１内にプ
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発生室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、支
持体３１３上に載置された被覆基体３１２の表面上に成
膜する。この時表面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３０４に成膜用ガスを導入し
ても良い。

【００２９】照明系３２１の光源としては、低圧水銀ラ
ンプ、キセノン−水銀ランプ、重水素ランプ、Ａｒ共鳴線
ランプ、Ｋｒ共鳴線ランプ、Ｘｅ共鳴線ランプ、エキシ
マランプ、エキシマレーザ、Ａｒ⁺レーザ高調波、Ｎ2レ
ーザ、ＹＡＧレーザ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。

【００３０】図３に示したマイクロ波プラズマＣＶＤ装
置を使用して、ＫｒＣｌ^*エキシマランプパワー８０Ｗ
の条件で紫外光を照射すると共に、Ａｒ流量５００ｓｃ
ｃｍ、圧力５ｍＴｏｒｒ、マイクロ波パワー３ｋＷの条
件でプラズマを発生させ、プラズマと紫外光による基板
表面温度上昇速度を測定した。温度上昇速度測定は以下
のようにして行った。基板表面にクロメル／アルメルシ
ース熱電対の先端をセラミック接着剤を用いて接着し、
放電時間に対する基板温度を測定し、得られた温度−時
間曲線の傾きから放電初期の温度上昇速度を算出した。
その結果、得られた基板表面温度上昇速度は０．６ｄｅ
ｇ／ｓｅｃであり、電子注入を行わない場合の約1/4に抑
えられた

【００３１】

【プラズマＣＶＤ方法例】以下使用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、本発明はこれら使用例に限定されるものではない。

【００３２】［使用例１］図１に示したマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ装置を使用し、光磁気デイスク用窒化シリコ
ン膜の形成を行った。基体１１２としては、１．２μｍ
幅グループ付きのポリカーボネート（ＰＣ）基板（φ
３．５インチ）を使用した。まず、ＰＣ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１０４を介して窒素ガスを１００ｓｃｃｍ、
アルゴンガスを５００ｓｃｃｍ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１１
５を介してモノシランガスを１５０ｓｃｃｍの流量で成
膜室１１１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１１１内を１０ｍＴｏｒｒに保持した。プラズマ
発生室１０１内に、電子注入手段１０５を介して電流１
５０ｍＡの電子を注入すると共に２．４５ＧＨｚのマイ
クロ波電源より３ｋＷの電力を環状導波管１０３を介し
て供給した。

【００３３】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
１０４を介して導入された窒素ガスはプラズマ発生室１
０１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１１２上に１２秒の間に１００ｎｍ
の厚さで形成した。成膜後、屈折率などの膜質や基板の
ダメージについて評価した。得られた窒化シリコン膜の
成膜速度は、５００ｎｍ／ｍｉｎと極めて大きく、膜質
も屈折率２．２、密着性・耐久性良好な究めて良質な膜
であることが確認された。また、電子顕微鏡で基板のグ
ループを観測し、成膜中の加熱などによる形状変化がな
いことが確認された。

【００３４】［使用例２］図２に示した有磁場マイクロ
波プラズマＣＶＤ装置を使用し、プラスチックレンズ反
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。基体２１２としては、直径５０ｍｍプラスチック
凸レンズを使用した。レンズ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及び成膜室２１１内を真空排気し、１０^-6Ｔ
ｏｒｒの値まで減圧させた。プラズマ発生用ガス導入口
２０４を介して窒素ガスを１５０ｓｃｃｍ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。

【００３５】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１ｍＴｏｒｒに保持した。ついで、直流電源（不図
示）より電力をコイル２０６に供給しプラズマ発生室２
０１内に磁束密度８７５Ｇの均一磁界を発生させた後、
プラズマ発生室２０１内に電子注入手段２０５を介して
１２０ｍＡの電流をもつ電子を注入すると共に２．４５
ＧＨｚのマイクロ波電源（不図示）より１ｋＷの電力を
環状導波菅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２０
４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、分解されて窒素原子などの活性種となり、
レンズ２１２の方向に輸送され、成膜用ガス導入手段２
１５を介して導入されたモノシランガスと反応し、窒化
シリコン膜がレンズ２１２上に２１ｎｍの厚さで形成さ
れた。次に、プラズマ発生用ガス導入口２０４を介して
酸素ガスを２００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生室２０
１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２
１１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１ｍＴｏｒｒに保持した。

【００３６】ついで、直流電源（不図示）より電力をコ
イル２０６に供給しプラズマ発生室２０１内に磁束密度
８７５Ｇの均一磁界を発生させた後、プラズマ発生室２
０１内に電子注入手段２０５を介して電子を電流１２０
ｍＡ注入すると共に２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源
（不図示）より５００Ｗの電力を環状導波管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２０４を介して導入され
た酸素ガスは、プラズマ発生室２０１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２１２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、酸化シリコン膜がガ
ラス基板２１２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。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
３００ｎｍ／ｍｉｎ、３６０ｎｍ／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、干渉計でレ
ンズ表面の曲率を参照レンズと測定比較し、成膜による
変化は観測されなかった。

【００３７】［使用例３］図２に示した有磁場マイクロ
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。基体２１２としては、Ａｌ
配線パターン（ラインアンドスペース０．５μｍ）が形
成された層間ＳｉＯ2膜付き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
び成膜室２１１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、シリ
コン基板２１２を３００℃に過熱し、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２０４を介して
窒素ガスを５００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生室２０
１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５ｍＴｏｒｒに保持した。ついで直流電源
（不図示）より電力をコイル２０６に供給しプラズマ発
生室２０１内に磁束密度８７５Ｇの均一磁界を発生させ
た後、プラズマ発生室２０１内に電子注入手段２０５を
介して電子を電流１５０ｍＡ注入すると共に２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波電源（不図示）より１．２ｋＷの電力
を環状導波管２０３を介して供給した。

【００３８】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
２０８を介して導入された窒素ガスはプラズマ発生室２
０１内で励起、分解されて活性種となり、シリコン基板
２１２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。得られた窒化
シリコン膜の成膜速度は、４６０ｎｍ／ｍｉｎと極めて
大きく、膜質も応力１．１×１０9dyn/cm²、リーク電流
１．２×１０^-10Ａ/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、電子顕微鏡を
用いてＡｌ配線の断面形状を観測し、成膜による変化は
観られなかった。

【００３９】［使用例４］図３に示した光アシストマイ
クロ波プラズマＣＶＤ装置を使し、半導体素子層間絶縁
用酸化シリコン膜の形成を行った。基体３１２として
は、ＡＩ配線パターン（ラインアンドスペース０．５μ
ｍ）が形成されたＳｉＯ2膜付き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３１２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^-6Ｔｏｒ
ｒの値まで減圧させた。続いて照明系３２１のＫｒＣｌ
^*エキシマランプを点灯してシリコン基板３１２表面に
おける光照度が２０ｍＷ／ｃｍ²となるように光をシリ
コン基板３１２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３１２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３０４を介して酸素ガスを５００ｓｃｃｍ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からテトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ）ガスを２００ｓｃｃｍの流量で成膜室３１１内に導
入した。

【００４０】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内を０．１Ｔｏｒｒ、成膜室３１１内を０．０
５Ｔｏｒｒに保持した。２．４５ＧＨｚのマイクロ波電
源より１．５ｋＷ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３０４を介して導入された酸素ガスはプラ
ズマ発生室３０１内で励起、分解されて活性種となり、
シリコン基板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３１２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、Ａり配線パターン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。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、成膜によるＡｌ配線パターンの断面形状の変化は観
られなかった。

【００４１】［使用例５］図３に示した光アシストマイ
クロ波プラズマＣＶＤ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。基体３１２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。シリコン基板３１２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。続いて照明
系３２１のＫｒＣｌ^*エキシマランプを点灯してシリコ
ン基板３１２表面における光照度が２０ｍＷ／ｃｍ²と
なるように光をシリコン基板３１２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３１２
を３００℃に加熱し、シリコン基板３１２をこの温度に
保持した。プラズマ発生用ガス導入口３０４を介して酸
素ガスを２００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生室３０１
内に導入した。同時に、成膜用ガス導入手段３１５を介
してモノシランガスを５０ｓｃｃｍの流量で成膜室３１
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、プラズマ
発生室３０１及び成膜室３１１内を０.０２Ｔｏｒｒ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３０３を介してプラズマ
発生室３０１内に供給した。

【００４２】かくして、プラズマ発生室３０１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
３０４を介して導入された酸素ガスは、プラズマ発生室
３０１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と反
応し、酸化シリコン膜がシリコン基板３１２上に０．１
μｍ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１ＭＨ
ｚＲＦ印加の場合のＣ−Ｖ曲線より求めた。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^-11A
/cm２、絶縁耐圧１１ＭＶ／ｃｍ、界面準位密度６×１
０¹⁰cm^-2であって、極めて良質な膜であることが確認さ
れた。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、以上の構成により、プラズマ
中に電子を注入して、プラズマ電位、ひいてはシース電位
を低下させることが可能となり、基板に入射するイオン
エネルギーを低減することができ、高密度プラズマ中で
薄膜形成を行っても、基板温度が上昇し基板が溶けた
り、または共有結合が切断されるなどのダメージを受け
ずに、低温で高品質な薄膜を高速に形成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の一例である電子注入マイクロ波プラズ
マＣＶＤ装置の模式図である。

【図２】本発明の一例である有磁場マイクロ波プラズマ
ＣＶＤ装置の模式図である。

【図３】本発明の一例である光アシストマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ装置の模式図である。

【図４】従来例の一例であるマイクロ波プラズマＣＶＤ
装置の模式図である。

【符号の説明】

１０１：プラズマ発生室１０２：石英管１０３：スロット付環状導波管１０４：プラズマ発生用ガス導入手段１０５：プラズマ中に電子を注入する手段１１１：成膜室１１２：被覆基体１１３：支持体１１４：ヒーター１１５：成膜用ガス導入手段１１６：排気２０１：プラズマ発生室２０２：石英管２０３：スロット付環状導波管２０４：プラズマ発生用ガス導入手段２０５：プラズマ中に電子を注入する手段２０６：コイル２１１：プラズマ発生室２１２：被覆基体２１３：支持体２１４：ヒーター２１５：成膜用ガス導入手段２１６：排気３０１：プラズマ発生室３０２：石英管３０３：スロット付環状導波管３０４：プラズマ発生用ガス導入手段３０５：プラズマ中に電子を注入する手段３１１：プラズマ発生室３１２：被覆基体３１３：支持体３１４：ヒーター３１５：成膜用ガス導入手段３１６：排気３２１：照明系３２２：光導入窓１１０１：プラズマ発生室１１０２：石英管１１０３：スロット付環状導波管１１０４：プラズマ発生用ガス導入手段１１１１：成膜室１１１２：被覆基体１１１３：支持体１１１４：ヒーター１１１５：成膜用ガス導入手段１１１６：排気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマ発生室及び成膜室内にガスを導
入し、同時にマイクロ波導入手段によりマイクロ波エネ
ルギーを投入してプラズマ発生室内にプラズマを発生さ
せガスを励起、分解して、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、前記プラズマ発生室内の該成膜室側とは対向側に電
子注入手段を有することを特徴とするマイクロ波プラズ
マＣＶＤ装置。
【請求項２】前記装置は、プラズマ発生室と、該プラ
ズマ発生室に連結した成膜室と、該成膜室内に設置され
る被履基体を支持する手段と、該プラズマ発生室の周囲
の一部に配されたマイクロ波導入手段と、該プラズマ発
生室及び該成膜室内にガスを導入する手段と、該プラズ
マ発生室及び該成膜室内を排気する手段とで構成されい
ることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波プラズ
マＣＶＤ装置。
【請求項３】前記マイクロ波導入手段として、複数の
スロットを備えた無終端環状導波管を用いることを特徴
とする請求項１または請求項２に記載のマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ装置。
【請求項４】前記装置は、前記マイクロ波の電界に垂
直な磁界を前記プラズマ発生室内に発生させる手段を有
することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１
項に記載のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置。
【請求項５】前記磁界は、前記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
ことを特徴とする請求項４に記載のマイクロ波プラズマ
ＣＶＤ装置。
【請求項６】前記装置は、前記プラズマと離隔した位
置に前記基体支持体が配されていることを特徴とする請
求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ装置。
【請求項７】前記装置は、前記被履基体表面に紫外光
を照射する手段を有することを特徴とする請求項１〜請
求項６のいずれか１項に記載のマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置。
【請求項８】前記被履基体は、プラスチック基板であ
ることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項
に記載のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置。
【請求項９】プラズマ発生室内の成膜室側とは対向側
に設けられた電子注入手段を有し、プラズマ発生室及び
成膜室内にガスを導入し、同時にマイクロ波導入手段に
よりマイクロ波エネルギーを投入してプラズマ発生室内
にプラズマを発生させガスを励起、分解して、成膜室内
の基体支持体に設置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方法において、該基体支持体上
に被履基体を設置する工程と、該プラズマ発生室及び該
成膜室内を排気する工程と、該プラズマ発生室及び該成
膜室内にガスを導入し、所定の圧力に保持する工程と、
該プラズマ発生室にマイクロ波を導入すると共に前記電
子注入手段より電子を注入してプラズマを発生せしめ該
基体上に薄膜を形成する工程とを含むことを特徴とする
マイクロ波プラズマＣＶＤ方法。
【請求項１０】前記方法は、プラズマ発生室と、該プ
ラズマ発生室に連結した成膜室と、該成膜室内に設置さ
れる被履基体を支持する手段と、該プラズマ発生室の周
囲の一部に配されたマイクロ波導入手段と、該プラズマ
発生室内の成膜室側とは対向側に設けられた電子注入手
段と、該プラズマ発生室及び該成膜室内にガスを導入す
る手段と、該プラズマ発生室及び該成膜室内を排気する
手段とで構成されるマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用
いて、成膜室内に配された基体上に堆積膜を形成するこ
とを特徴とする請求項９に記載のマイクロ波プラズマＣ
ＶＤ方法。
【請求項１１】前記方法は、紫外光照射手段を用
い、薄膜形成中に前記被履基体表面上に紫外光を照射す
ることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ方法。
【請求項１２】前記被履基体は、プラスチック基板で
あることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記
載のマイクロ波プラズマＣＶＤ方法。