JPS62103372A - プラズマを使用した化学蒸気堆積による薄膜形成方法および装置 - Google Patents

プラズマを使用した化学蒸気堆積による薄膜形成方法および装置

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JPS62103372A
JPS62103372A JP61253502A JP25350286A JPS62103372A JP S62103372 A JPS62103372 A JP S62103372A JP 61253502 A JP61253502 A JP 61253502A JP 25350286 A JP25350286 A JP 25350286A JP S62103372 A JPS62103372 A JP S62103372A
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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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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔利用分野〕 本発明はプラズマを使用して化学蒸気を堆積させて薄膜
を形成するだめの装置とその使用法とを目的としている
。
〔先行技術〕
このタイプの装置は、多種の材料を、１つ又は複数のキ
ャリアガスで稀釈された又は稀釈されていない１つ又は
複数の反応ガスを低圧容器体中で分解させて薄膜状に堆
積させる。この分解はガス中の放電によって誘発される
。
詳述すると、プラズマの助けによって化学蒸気を堆積さ
せて薄膜を形成するだめのこのような装置は、少なくと
も１つの反応ガスが入っている低圧容器体と、薄膜の支
持板の形をしている少なくとも２個の基板と、プラズマ
の発生板の形にバイアスされた少なくとも１個の電極と
から成シ、この電極は前記両層板間に配置され、両基板
は中間スペースにより互いに離されて実質上平行に配置
される。色々な作業がこの社の装置で行なわれてきた。
その技術は特に、低圧容器体の中に、反応ガスの分解後
薄膜が堆穆丁する支持板（基板と呼ばれる）と、この基
板に対向してバイアスされ且装置されていて、高周波諒
に接続でれている中実板とが配設されている装置を提案
している。この基板と容器体は一般に接地されている。
然しなから、この種の装置の効率、即ち、使用された材
料の量に対する、基板へ効果的に堆積した材料の量と、
エネルギー効率とがかなり小さくて、しかもこれらは装
置の形に依存する。
更に、この装置は容易に保守ができるように考案されな
ければならない。何故ならば、電極と装置の他の壁が、
厚みを増す堆積物によって被覆されるのが普通であυ、
これをプラズマエツチング方法（酸洗い）やオペレータ
を介在させて規則的に除去する必要があるからである。
実際＼反応ガスの分解によって形成される薄膜は従来装
置の殆んどの場合、基板だけではなく、容器全体にも堆
積する。
〔発明の概要〕
本発明は前述の欠点を解決することを目的としている。
このため、本発明に従って、プラズマ発生ｌＩｒ１極は
穴構造を有している。
このように装置は非常に小型で、しかも装置の容積と堆
積表面との比率が非常に良好である。更に、この形状に
よって非常に均一性のよい堆積が得られると共に、材料
の重質分が基板、即ち、薄膜の支持板には効果的に堆積
するが装置の他の壁や電極には堆積しない。電極は数千
の細かなグリッド形にするか、切穴板の形にするのが効
果的である。
細かな穴構造は、特に、高い電力が印加されるのが一般
的である為に急速に破損して装置の良好な機能を損うと
考えられる。然しそうではない。
このような形状の電極は反対に１反応ガス媒質内で電波
の伝達を損うことなく、装置の効率を実質的に改良する
ことができる。
本発明は更に、ポンプ作用によるガスの循環方法によっ
て汚染問題がかなシ制限されるような装置の使用法にも
適用される。この汚染は特に残留の不純物と、容器体を
被覆しているチャンバ内の拡散堆積による。
更に、特に以下に説明する装置のための本発明の使用法
の特徴は、電極と基板を入れた容器体を密封チャンバの
中に配置し、その後、その密封チャンバの中の真空度を
容器体よりも高くすることである。
本発明及びその特徴と効果は添付図面に関連した以下の
説明からもつと明瞭となるであろう。
〔実施例〕
先ず第１図において、この装置は全体が１で示されてお
り、供給管８から反応ガスが供給される容器体２から成
る。この反応ガスは容器体の長手方向の前端１２に設け
られた開口を通って容器体の中に効果的に導入される。
容器体２は全体の形が中空の平行六面体をしており、長
手方向の前端１２は第１絞り１０を残して閉鎖され、長
手方向の後端１３は第２絞υ１１を残して閉鎖されてい
る。容器体２の中のガスは後端１３から排出Ｗ９を通っ
て排出される。この図面でＡＶとＡＲは夫々、矢印で図
示したような装置内のガスの流れを示す容器体の前側と
後側とを示している。
図示した例では、２個の薄膜支持板即ち基板４゜５が容
器体２の側壁に実質上、互いに平行に配置されている。
基板４，５は各々、それらの背面、即ち、反応ガスによ
って薄膜が形成されない面に、対向電極６．７を有して
いる。基板４．５に材料の本質外を効果的に堆積させる
ために、容器体２は前記基板間に形成された空間部１４
のほぼ中央に電極３を有している。この電極３は全体が
ほぼ平板形の中空構造をしている。即ち、その中に反応
ガス媒質の循環通路が形成されている。グリッド形電極
が適している。
対向電極６，７もグリッド形電極でよい。
第６図では、容器体２は容積がこの容器体よりも大きく
て、その内部の圧力がこの容器体の圧力よりも小さな密
封チャンバ１５の中に配置されている。チャンバ１５の
低圧ガスは導管１６から矢印の方向に排出される。
第１図の原理を概略図示している第２図において、基板
は対向を極６，７を介して接地されておシ、中央電極３
はプラズマ発生電力を受ける。印加される電圧は直流で
も交流（即ちパルス交流）でもよい。基板間の距離は使
用法によって変わりりるが、基板間の空間が小さい時、
即ち、装置のおよそ、長手と幅のサイズに保持される時
にのみ、システムはその主要効果を保つ。更に、反応媒
質が電極を通る「透過性」又は多孔性が大きければ大き
い程、即ち、その構造に設けられた空間が大きければ大
きい程、物質堆積の効率は大きくなる。
然しなから、この電極の透過性は得られる堆積や保持さ
れた環境によって変わる。極端な場合は中実板（本発明
では一般にこれは使用されない）から軽量フレームに数
本の線をグリッド形に張ったもの、即ちグリッドまであ
る。
プラズマ発生放電が直流、又は場合によっては交流ゼネ
レータによって供給される場合には、基板４，５が導電
体であって第２電極の働きをしなければならず、或いは
、基板が絶縁体、即ち加速粒子による基板の衝撃を避け
たい場合には、３個のグリッド形電極３，２３．３３を
使用するのが効果的である。
中央電極３は他の２個の電極２３と３３に対してバイア
スされており、第３図に図示した様に電極２３と３３と
の間に電圧Ｖ、が設定される。
バイアスが高周波数、交流電圧で与えられる場合には、
２個の電極３と２３を使用し第４図に図示したように両
電極間に電圧ｖ２を設定することができる。
放電が交流電圧で供給されるその他の場合には、もう１
つの電極を基板４，５によって固定したシ、或いは基板
がプレート即ちグリッドによって絶縁される場合には、
対向電極を基板の後方面に直接配置することができる。
上述した種々の作用タイプは、多くの場合に望ましくな
いイオン衝撃の大きさを制限する傾向にあるが、イオン
衝撃が望まれる材料がある（光学的にコヒーレントな層
等のアモルファスカーボン）。
このような場合には、本発明に従って、穴構造のような
展開表面の大きな電極板を使用するだけで十分である。
基板と堆積膜とが導電性の場合には、このような衝撃を
得るために、それらを他の電極に対してバイアスするこ
とができる。さもなければ、基板の後方に配置された２
個の対向電極を高周波電源の端子に非対称に接続しても
よい（第５図）。従７Ｃ電圧ｖ３が発生し、特に交流ゼ
ネレータによって電極にプラズマ発生放電が供給される
。
本発明に従って、種々の材料は、１つ又は複数のキャリ
ヤガスで稀釈された又は稀釈されていない１つ又は複数
の反応ガスが低圧容器体の中で分解して薄膜状に堆積さ
れる。得られた半導体はドープ剤キャリヤのガス混合体
に添加によシドーグすることができる。材料の特性は一
般に反応媒質の純度と、薄膜がその堆積中に受けるイオ
ン衝撃（イオン束、エネルギー）とに大きく依存してい
る。
ここに材料とゼネレータガスのいくつかの例をあげる： 去五狂　　　　　　　　　　ガス 水素化アモルファスシリコン　ＳｉＨ４＋　５１２Ｈ６
Ａ６　Ｇａ　　　　　　　　　　　　　ＧＩＬ（ＣＨ３
）３　＋　ＡａＨｓ種々の合金　　　　　　　　ＣＨｉ
＋５ＩＨ４＋Ｇ５Ｈ４，ＳｉＦ４絶縁層 ｓｉ酸化物　　　　　　　　　ＳｉＨ４＋０２　、Ｎ２
０窒化シリコン　　　　　　　Ｓｉ　Ｈ４１Ｎ２　ｒ　
ＮＨ３ポリマー　　　　　　　　　単１（ガス導電体 金　属　　　　　　　　　　有機金属化合物第１図と第
６図を参照すると、反応ガスは容器体２内に注入され、
分配器とも呼ばれて容器体の中にガスを均一に分配する
第１絞り１ｏに送られる。堆積プラズマに当たった後、
導管９がら排出されるガスはその圧力を調節する第２絞
シ１１に達する。ガスの排出は一般にポンプによって行
なわれる。
更に、容器体２を内蔵していて圧力が非常に低いチャン
バ１５は、基体に堆積した材料が「寄生」不純物で汚染
される問題をかなシ制限する。
容器体からチャンバへのガスの流出、並びにチャンバと
、容器体の外壁と、加熱装置とチャンバ内にあるその他
の機構からの排気は一般に真空ポンプで行なわれ、この
ポンプはチャンバ内の残留圧　を容器体の圧力よりも極
めて低いレベルに保持するようにサイズ決めされている
。
第６図は容器体の形に適した密封チャンバを示している
。
図示して説明してきた実施例に種々の変形を施すことが
できる。
例えば、効率と、必要な堆積とに応じて通路の孔の大き
さが決められている有孔平板の形をした１個、又は複数
個の電極を配設することができる。
更に、第２図の例では単一の電極３しか図示されていな
い。然しなから、第３図又は第４図に図示したように複
数個の電極を配設してもよい。特に第４図のように、プ
ラズマ発生放電を受ける反対極性の２個の電極３，２３
を、接地した２（１！ｉＩの基板４，５間に配設しても
よい。
【図面の簡単な説明】
第１図は特に基板と電極を有する容器体の概略断面図、 第２図は２個の電極と２個の基板と１個の中央Ｎ、極と
を有する装置の概略図、 第３図は２個の基板と３個の電極とを有する装置の概略
図、 第４図は２個の基板と２個の電極を有する装置の概略図
、 第５図は２個の対向電極と２個の基板と１個の中央電極
を有する装置の概略図、 第６図は第１図の容器体を密封チャンバの中に配置した
ところを示す図である。 １・・・・装置、２・・・・容器体、４，５・・・・基
板、３，６，７，２３．３３・・・・（３、８・・・・
供給管、９・・・・排出管、１０．１１・・・・絞り、
１２・・・・前端、１３・・・・後端、１４・・・・空
間部、１５・・・・密封チャンバ、１６・・・・排出管
。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）少なくとも１つの反応ガスと、薄膜の支持板の形
    をした少なくとも２個の基板と、バイアスされている少
    なくとも１個の板状プラズマ発生電極とを内蔵している
    低圧容器体から成り、前記電極が前記基板間に配置され
    ており、又、前記基板が中間空間部によって互いに離さ
    れて実質上、平行に配置されているプラズマを使用した
    化学蒸気堆積による薄膜形成装置において、前記電極（
    ３、２３、３３）が穴構造を有していることを特徴とす
    る装置。
  2. （２）１個又は複数個の電極（３、２３、３３）が数千
    の細かなグリッド形をしていることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載の装置。
  3. （３）１個又は複数個の電極（３、２３、３３）が切穴
    板の形をしていることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載の装置。
  4. （４）少なくとも１個のバイアス電極（３）が２個の支
    持板（４、５）間に配設され、前記支持板が各々、前記
    電極（３）に非対称にバイアスされ且、堆積が成されな
    い前記支持板（４、５）の面に配置された対向電極（６
    、７）を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
    乃至第３項のいずれか１項に記載の装置。
  5. （５）反対極性の２個の電極（３、２３）が接地された
    ２個の支持板（４、５）間に配設されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項
    に記載の装置。
  6. （６）３個の電極（３、２３、３３）が２個の支持板（
    ４、５）間に配設され、中央電極（３）が他の２個の電
    極（２３、３３）に対してバイアスされ、この両電極（
    ２３、３３）間に電圧（Ｖ＿１）が印加されることを特
    徴とする特許請求の範囲第１乃至４項のいずれか１項に
    記載の装置。
  7. （７）容器体（２）が長手方向の前端（１２）付近に第
    １絞り（１０）を有し、しかも長手方向の後端（１３）
    付近に、前記容器体（２）内の化学蒸気の流れをよくす
    るための第２絞り（１１）を有していることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１項に記
    載の装置。
  8. （８）容器体（２）がこの容器体（２）内の圧力よりも
    低い圧力の密封チャンバ（１５）の中に配置されること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれ
    か１項に記載の装置。
  9. （９）プラズマを使用した化学蒸気堆積による薄膜形成
    装置の使用法において、必要な堆積法に応じて、２個の
    支持板（４、５）間に配設された少なくとも１個の電極
    （３、２３、３３）をバイアスし、前記支持板（４、５
    ）の少なくとも１個を非対称にバイアスするか又はバイ
    アスしないことを特徴とする使用法。
  10. （１０）少なくとも１個の電極（３、２３、３３）と非
    対称に、前記支持板（４、５）に設けられた電極（６、
    ７）をバイアスすることを特徴とする特許請求の範囲第
    ９項記載の使用法。
  11. （１１）前記支持板を高周波電源の端子に接続しながら
    その各々を非対称にバイアスし、そして前記電極（３、
    ２３、３３）の少なくとも１個をプラズマ発生放電させ
    てイオン衝撃を得ることを特徴とする特許請求の範囲第
    ９項又は第１０項記載の使用法。
  12. （１２）低圧容器体の中に少なくとも１つの反応ガスと
    、薄板の支持板の形をしている少なくとも１個の基板と
    、バイアスされた少なくとも１個の板状プラズマ発生電
    極とが内蔵されているタイプのもので、プラズマを使用
    した化学蒸気堆積による薄膜形成装置の使用法において
    、 前記容器体を密封チャンバ（１５）内に配置し、次に、
    前記密封チャンバ（１５）内の真空度を、反応ガスが循
    環している前記容器体（２）よりも高くすることを特徴
    とする使用法。
JP61253502A 1985-10-25 1986-10-24 プラズマを使用した化学蒸気堆積による薄膜形成方法および装置 Granted JPS62103372A (ja)

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FR8515910A FR2589168B1 (fr) 1985-10-25 1985-10-25 Appareil et son procede d'utilisation pour la formation de films minces assistee par plasma

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