JPS6132417A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
- Publication number
- JPS6132417A JPS6132417A JP15601384A JP15601384A JPS6132417A JP S6132417 A JPS6132417 A JP S6132417A JP 15601384 A JP15601384 A JP 15601384A JP 15601384 A JP15601384 A JP 15601384A JP S6132417 A JPS6132417 A JP S6132417A
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- Japan
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- thin film
- activated
- vacuum chamber
- vacuum
- raw material
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- 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
- C23C16/44—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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は薄膜形成装置に係り、特にプラズマ励起によ
って堆積物質の活性化気体を発生させ、これによって基
板上に薄膜を形成させる装置の改良に関するものである
。
って堆積物質の活性化気体を発生させ、これによって基
板上に薄膜を形成させる装置の改良に関するものである
。
従来、薄膜形成物質の原料気体を用いて薄膜を形成する
装置の第１の例に熱ＣＶＤ装置があった。
装置の第１の例に熱ＣＶＤ装置があった。
第１図はその構成を示す模式断面図で、（１）は内部が
真空に保たれる真空室、（２）はその上に薄膜を形成す
べき基板、（３）ｔｆｉ基板（２）を保持する基板ホル
ダー、（４）は真空室（１）を真空状態に保つための真
空ポンプ、（６）はガス導入機構、（６）は加熱装置で
ある。
真空に保たれる真空室、（２）はその上に薄膜を形成す
べき基板、（３）ｔｆｉ基板（２）を保持する基板ホル
ダー、（４）は真空室（１）を真空状態に保つための真
空ポンプ、（６）はガス導入機構、（６）は加熱装置で
ある。
この装置では、真空室（１）にガス導入機＃（５）から
原料気体を導入して、真空室（１）および基板ホルダー
（３）を加熱して基板（２）上に薄膜を成長させる。
原料気体を導入して、真空室（１）および基板ホルダー
（３）を加熱して基板（２）上に薄膜を成長させる。
また、原料気体を用いた他の装置としてプラズマＣＶＤ
装置がチ９、これに属する従来の第２および第３の例と
して誘導結合形プラズマＣＶＤ装置および容量結合形プ
ラズマＣＶＤ装置の要部断面図をそれぞれ第２図および
第３図に示す。
装置がチ９、これに属する従来の第２および第３の例と
して誘導結合形プラズマＣＶＤ装置および容量結合形プ
ラズマＣＶＤ装置の要部断面図をそれぞれ第２図および
第３図に示す。
第２図におい−（、（７）はコイル、（８）は篩周波電
源で、第３図において、（９）は基板（２）が置かれた
下部電極、Ｑｌはこれに対向する上部電極である０いず
れも、図から容易に理解できるように高周波電源（８）
からの高周波成力によって導入原料気体を真空室（１）
内でグロー放電させて生成される中性分子や原子、ラジ
カルおよびイオンを含む新しい気体様を用いて、基板（
２）上に薄膜の形成を行うものでめるＯ ところが、第１図に示しｆｃ熱ＣＶＤ装置では、原料気
体と基板（２）との間の化学反応を利用するために１０
００℃まｆｃはそれ以上の高温に保持せねばならず、そ
のため、周辺部からのガス放出などによる汚染、真空室
（１）または基板ホルダー（３）との反応による形成薄
膜の質の低ドの発生、史には＃膜形成条件の制御が困難
であるなどの欠点があった。また、第２図、第３図に示
した２ラスマＣＶＤ装置では基板（２）目体がグロー放
電によって生成される原料気体のプラズマ中に置かれる
ので、そのプラズマ中のイオンによって折角形成された
薄膜表面がスパッタされて膜質に影響を及ぼすという欠
点がこの発明は以上のような点に鑑みＣなされたもので
、真空室内に基板配置部位からは囲まれてプラズマ励起
によって活性化原料気体を発生する活性化気体発生装置
を設けるとともに、この活性化原料気体の基板上に途中
で散乱を受けることなく到達できるだけの平均自由行程
を与えるような真空腿ｌミ真空室内を維持することによ
って、薄膜形成時の装置の低温化を達成し、かつ基板を
直接プラズマに曝することなく、良質の薄膜が得られる
薄膜形成装置を提供するものである。
源で、第３図において、（９）は基板（２）が置かれた
下部電極、Ｑｌはこれに対向する上部電極である０いず
れも、図から容易に理解できるように高周波電源（８）
からの高周波成力によって導入原料気体を真空室（１）
内でグロー放電させて生成される中性分子や原子、ラジ
カルおよびイオンを含む新しい気体様を用いて、基板（
２）上に薄膜の形成を行うものでめるＯ ところが、第１図に示しｆｃ熱ＣＶＤ装置では、原料気
体と基板（２）との間の化学反応を利用するために１０
００℃まｆｃはそれ以上の高温に保持せねばならず、そ
のため、周辺部からのガス放出などによる汚染、真空室
（１）または基板ホルダー（３）との反応による形成薄
膜の質の低ドの発生、史には＃膜形成条件の制御が困難
であるなどの欠点があった。また、第２図、第３図に示
した２ラスマＣＶＤ装置では基板（２）目体がグロー放
電によって生成される原料気体のプラズマ中に置かれる
ので、そのプラズマ中のイオンによって折角形成された
薄膜表面がスパッタされて膜質に影響を及ぼすという欠
点がこの発明は以上のような点に鑑みＣなされたもので
、真空室内に基板配置部位からは囲まれてプラズマ励起
によって活性化原料気体を発生する活性化気体発生装置
を設けるとともに、この活性化原料気体の基板上に途中
で散乱を受けることなく到達できるだけの平均自由行程
を与えるような真空腿ｌミ真空室内を維持することによ
って、薄膜形成時の装置の低温化を達成し、かつ基板を
直接プラズマに曝することなく、良質の薄膜が得られる
薄膜形成装置を提供するものである。
第４図はこの発明の一実施例の構成を示す模式断面図で
、第１図の従来例と同一符号は同等部分を示し、その説
明は点複を避ける。図において、（１１）は活性化気体
発生装置、＠、（至）はその中に設けられプラズマ発生
用の電圧が印加される電極、α◆は真空室（１）と活性
化気体発生装置９ηとの間に薄膜成長中に十分な圧力差
を得るためのコンダクタンスをもって活性化気体を噴出
するための細孔、（至）は活性化気体発生装置（ロ）内
の圧力をモニターするための真空針、αｆ［細孔α青の
前に設けられ活性化気体流をしゃ断できるシャッター、
（ｌＩηは活性化気体発生装置Ｑ１からイオン電子が真
空室（１）内へ照射されるののを電界によって防止する
平行平板電極である。
、第１図の従来例と同一符号は同等部分を示し、その説
明は点複を避ける。図において、（１１）は活性化気体
発生装置、＠、（至）はその中に設けられプラズマ発生
用の電圧が印加される電極、α◆は真空室（１）と活性
化気体発生装置９ηとの間に薄膜成長中に十分な圧力差
を得るためのコンダクタンスをもって活性化気体を噴出
するための細孔、（至）は活性化気体発生装置（ロ）内
の圧力をモニターするための真空針、αｆ［細孔α青の
前に設けられ活性化気体流をしゃ断できるシャッター、
（ｌＩηは活性化気体発生装置Ｑ１からイオン電子が真
空室（１）内へ照射されるののを電界によって防止する
平行平板電極である。
次に例えばシリコン（Ｓｔ）の薄膜を形成する場合の動
作について説明する。ガス導入機構（５）から薄膜構成
元素すなわちＳｉを含む化合物気体、例えば（Ｓ＆）を
、約１０−”Ｐａ程度の圧力になるように活性化気体発
生装置（ロ）に導入し、プラズマ発生用電極＠、α葎に
高周波電圧を印加して両電極＠、０３間にグロー放電を
発生させてプラズマを作る。−７ランガスはこのプラズ
マによって分解され、活性化した分子種（ＳｉＨＦ 、
（ＳｉＨｚＰ、 （Ｓｉ芦（＊は活性化した分子また
は原子を示す）や、イオン（ＳｉＦＤ” 、 （８県戸
。
作について説明する。ガス導入機構（５）から薄膜構成
元素すなわちＳｉを含む化合物気体、例えば（Ｓ＆）を
、約１０−”Ｐａ程度の圧力になるように活性化気体発
生装置（ロ）に導入し、プラズマ発生用電極＠、α葎に
高周波電圧を印加して両電極＠、０３間にグロー放電を
発生させてプラズマを作る。−７ランガスはこのプラズ
マによって分解され、活性化した分子種（ＳｉＨＦ 、
（ＳｉＨｚＰ、 （Ｓｉ芦（＊は活性化した分子また
は原子を示す）や、イオン（ＳｉＦＤ” 、 （８県戸
。
・・・、電子等が生じる。これらの分子種などは真空ポ
ンプ（４）と、細孔α◆のコンダクタンスとを調節する
ことによって、真空室（１）の真空度が活性化気体発生
装置（ロ）のそれに比べて２〜３桁低くなるようにして
、この圧力差を利用して基板（２）に向って噴出される
。例えば、活性化気体発生装置（ロ）の圧力を１０−’
Ｐａとしたときの真空室（１）の圧力がｌＯ′″”Ｐａ
になるとしたら、活性化気体の平均自由行程は１０ｍの
オーダーとするので、細孔α荀から出た活性化気体は途
中で散乱を受けることなく基板（２）に到達することが
できる。また、細孔ａ４から噴出した活性化気体のうち
イオン及び電子は電極α力によって活性化気体流から除
去される。このようにして、イオンスパッタリングによ
って形成薄膜に与えられるダメージを除去することがで
き、中性粒子のみを用いて基板（２）上に薄膜が形成さ
れる。この実施例における真空室（１）内で、グロー放
電により加熱される部分は高周波′電圧の印加される電
極＠、α撞のみであシ、せいぜい２００〜３００℃程度
となり、従来と比べて薄膜形成装置の低温化を図ること
ができる。
ンプ（４）と、細孔α◆のコンダクタンスとを調節する
ことによって、真空室（１）の真空度が活性化気体発生
装置（ロ）のそれに比べて２〜３桁低くなるようにして
、この圧力差を利用して基板（２）に向って噴出される
。例えば、活性化気体発生装置（ロ）の圧力を１０−’
Ｐａとしたときの真空室（１）の圧力がｌＯ′″”Ｐａ
になるとしたら、活性化気体の平均自由行程は１０ｍの
オーダーとするので、細孔α荀から出た活性化気体は途
中で散乱を受けることなく基板（２）に到達することが
できる。また、細孔ａ４から噴出した活性化気体のうち
イオン及び電子は電極α力によって活性化気体流から除
去される。このようにして、イオンスパッタリングによ
って形成薄膜に与えられるダメージを除去することがで
き、中性粒子のみを用いて基板（２）上に薄膜が形成さ
れる。この実施例における真空室（１）内で、グロー放
電により加熱される部分は高周波′電圧の印加される電
極＠、α撞のみであシ、せいぜい２００〜３００℃程度
となり、従来と比べて薄膜形成装置の低温化を図ること
ができる。
また、噴出する活性化気体の量は活性化気体発生装置α
力内の圧力をガス導入機構（５）によって調節に活性な
ラジカルを用いてエピタキシャル成長を行なわせるので
、薄膜形成時の基板温度を低温化で’Ａ、Ｓｉの場合的
６５０℃においてエピタキシャル成長させることができ
る。
力内の圧力をガス導入機構（５）によって調節に活性な
ラジカルを用いてエピタキシャル成長を行なわせるので
、薄膜形成時の基板温度を低温化で’Ａ、Ｓｉの場合的
６５０℃においてエピタキシャル成長させることができ
る。
なお、上記実施例では、活性化気体発生装置αυ社イオ
ンまたは電子が基板（２）に照射させるのを防止するた
めの電極αのを有しているが、イオンまたは電子を除去
する必要のない場合は電極α力を設けなくてもよい。ま
た、プラズマを発生させるグロー放電のための電極（２
）、（至）は上記実施例ではガスの流れと交流電場とが
平行になるように設置したが、電場とガスの流れとが垂
直になるように設置してもよい。更に高周波電力供給方
式として容量結合方式の代わ９に、誘導結合方式を用い
てもよくこの場合は電極＠、（２）を使わず、外部から
インダクタンス結合によシミ力を供給することになる〇
ま九、直流グロー放電によシプラズマを発生させてもよ
い。
ンまたは電子が基板（２）に照射させるのを防止するた
めの電極αのを有しているが、イオンまたは電子を除去
する必要のない場合は電極α力を設けなくてもよい。ま
た、プラズマを発生させるグロー放電のための電極（２
）、（至）は上記実施例ではガスの流れと交流電場とが
平行になるように設置したが、電場とガスの流れとが垂
直になるように設置してもよい。更に高周波電力供給方
式として容量結合方式の代わ９に、誘導結合方式を用い
てもよくこの場合は電極＠、（２）を使わず、外部から
インダクタンス結合によシミ力を供給することになる〇
ま九、直流グロー放電によシプラズマを発生させてもよ
い。
また、上記実施例では、真空室（１）と気体活性化装置
（６）との圧力差を真空ポンプ（４）と細孔αΦのコン
ダクタンスの調節とにより達成したが細孔ａ４の前段部
に差動排気系を備えてもよい。
（６）との圧力差を真空ポンプ（４）と細孔αΦのコン
ダクタンスの調節とにより達成したが細孔ａ４の前段部
に差動排気系を備えてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明になる薄膜形成装置では
、真空室内に基板配置部位からは囲まれてプラズマ励起
によって活性化原料気体を発生する活性化気体発生装置
を設けるとともに、この活性化原料気体が基板上に途中
で散乱を受けることなく到達できるだけの平均自由行程
を与えるような真空度に真空室内を維持するようにした
ので、薄膜成長時の装置の低温化が達成でき、かつ基板
を直接プラズマに曝すことなく、良質の薄膜が効率よく
得られる。
、真空室内に基板配置部位からは囲まれてプラズマ励起
によって活性化原料気体を発生する活性化気体発生装置
を設けるとともに、この活性化原料気体が基板上に途中
で散乱を受けることなく到達できるだけの平均自由行程
を与えるような真空度に真空室内を維持するようにした
ので、薄膜成長時の装置の低温化が達成でき、かつ基板
を直接プラズマに曝すことなく、良質の薄膜が効率よく
得られる。
第１図は従来の熱ＣＶＤ装置の構成を示す模式断面図、
第２図および第３図はそ几ぞれ従来の誘導結合形および
容ｔ＃ｓ合形プラズマＣＶＤ装置の要部断面図、第４図
はこの発明の一実施例の構成を示す模式断面図である。 図において、α力は真空室、（２）は基板、（４）は真
空排気ポンプ、（５）はガス（原料気体）導入機構、α
力は活性化気体発生装置、（６）、（６）はプラズマ発
生用電極、α４は細孔、Ｑ７）はイオン電子除去電極（
装置）である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
第２図および第３図はそ几ぞれ従来の誘導結合形および
容ｔ＃ｓ合形プラズマＣＶＤ装置の要部断面図、第４図
はこの発明の一実施例の構成を示す模式断面図である。 図において、α力は真空室、（２）は基板、（４）は真
空排気ポンプ、（５）はガス（原料気体）導入機構、α
力は活性化気体発生装置、（６）、（６）はプラズマ発
生用電極、α４は細孔、Ｑ７）はイオン電子除去電極（
装置）である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (6)
- （１）真空室、形成すべき薄膜の原料気体の供給を受け
プラズマ励起によつてこれを活性化して細孔を通して上
記真空室内に配置された基板に向つて噴出させる活性化
気体発生装置、及び上記活性化された原料気体が上記基
板上に途中で散乱を受けることなく到達するのに十分な
平均自由行程を与えるような真空度に上記真空室内を維
持できる真空度維持手段を備えた薄膜形成装置。 - （２）真空度維持手段は真空室の真空排気ポンプと活性
化気体発生装置の活性化原料気体の噴出用細孔のコンダ
クタンスの調節手段とで構成されたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の薄膜形成装置。 - （３）真空度維持手段は真空室の真空排気ポンプと活性
化気体発生装置の活性化原料気体の出口部に設けられ上
記真空室との間の差圧排気をする差動排気系とで構成さ
れたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜
形成装置。 - （４）活性化気体発生装置は高周波グロー放電によつて
原料気体を活性化するようにしたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の薄膜
形成装置。 - （５）活性化気体発生装置は直流グロー放電によつて原
料気体を活性化することにしたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の薄膜形
成装置。 - （６）活性化気体発生装置は真空室への細孔出口に当該
細孔を通して噴出する活性化原料気体中のイオンまたは
電子を除去する除去装置を備えたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の薄膜
形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15601384A JPS6132417A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15601384A JPS6132417A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6132417A true JPS6132417A (ja) | 1986-02-15 |
Family
ID=15618406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15601384A Pending JPS6132417A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6132417A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5004721A (en) * | 1988-11-03 | 1991-04-02 | Board Of Regents, The University Of Texas System | As-deposited oxide superconductor films on silicon and aluminum oxide |
| DE10060002B4 (de) * | 1999-12-07 | 2016-01-28 | Komatsu Ltd. | Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60257130A (ja) * | 1984-06-01 | 1985-12-18 | Res Dev Corp Of Japan | ラジカルビ−ムを用いた薄膜形成方法 |
-
1984
- 1984-07-24 JP JP15601384A patent/JPS6132417A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60257130A (ja) * | 1984-06-01 | 1985-12-18 | Res Dev Corp Of Japan | ラジカルビ−ムを用いた薄膜形成方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5004721A (en) * | 1988-11-03 | 1991-04-02 | Board Of Regents, The University Of Texas System | As-deposited oxide superconductor films on silicon and aluminum oxide |
| DE10060002B4 (de) * | 1999-12-07 | 2016-01-28 | Komatsu Ltd. | Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung |
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