JPS62116774A

JPS62116774A - 成膜装置

Info

Publication number: JPS62116774A
Application number: JP25483785A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ando; 謙二安藤; Osamu Kamiya; 神谷　攻; Masao Sugata; 菅田　正夫; Noriko Kurihara; 栗原　紀子; Hiroyuki Sugata; 裕之菅田; Toru Den; 透田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-11-15
Filing date: 1985-11-15
Publication date: 1987-05-28
Also published as: JPH0448872B2

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】［産業上の利用分野］本発明は、マイクロ波によるプラズマを利用して薄膜を
形成する成膜装置に関するもので、更に詳しくは、その
反応容器に設けられる７もクロ波透過窓への膜の付着防
止に関する。

［従来の技術］従来、反応容器に設けられるマイクロ波透過窓への膜付
着防止のために、マイクロ波透過窓の内面側に不活性ガ
スを流すべく、不活性ガス源を反応容器に接続した成膜
装置が知られている。この装置は、不活性ガスの流れに
よって１反応容器内に供給される成膜ガスがマイクロ波
透過窓に接触するのをさなたげ、もって光透過窓への膜
付右を防ＩＦシようとするものである。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、不活性ガスの単なる流れのみでは、１・
分に成膜ガスの光透過窓への接触を駆出できず、膜付着
防止としてはネト分である。マイクロ波透過窓に膜が付
着すると、反応容器内に入射されるマイクロ波の透過量
が減り、ｌ−分なプラズマを形成できなくなって、反応
容器内の基体面りに形成すべき膜の形成速度を遅らせた
り、膜品質を劣化させてしまうことになる。

［問題点を解決するためのＬ段］Ｌ記問題点を解決するために講じられた「一段を、本発
明の一実施例に対応する第１図及び第２図で説明すると
、反応容器ｌ内を、マイクロ波透過窓２側の保護室３と
、基体４側の反応室５とに分け、縮小拡大ノズル７で両
室３，５を連通させ、保１潮室３には非成膜ガス源８を
接続し、反応室５には成膜ガス源９を接続することであ
る。

本発明において縮小拡大ノズル７とは、流入ロアａから
中間部に向って徐々に開口面積が絞られてのど部１ｂと
なり、こののど部１ｂから流出口ＩＣに向って徐々に開
口面積が拡大されているノズルをいう。また、非成膜ガ
スとは、それのみでは膜形成能を生じないガスをいう、
成膜ガスとは、エネルギーの付かによって膜形成能を生
じるガス及び当該ガスと非或ＩＨガスの混合ガスをいう
。

［作　用］反応室５内を排気しながら、保護室３には非成膜ガスを
供給し１反応室５には成膜ガスを供給して、保護室３内
の圧力ｐ、を成膜室５内の圧力Ｐより大きく保つと、非
成膜ガスが縮小拡大ノズル７を介して成膜室５へと流入
する。

縮小拡大ノズル７は、上流側である保護室３の圧力Ｐ。

と下流側である反応室５の圧力Ｐの圧力比Ｐ／Ｐｏと、
のど部７ｂの開口面積Ａ°と流出ロアｃの開口面積Ａと
の比Ａ／Ａ”とを調節することによって、噴出する非成
膜カスの流れを高速化できる。そして、保、か室３と反
応室５内の圧力比Ｐ／ＰＯが臨界圧力比より大きければ
、縮小拡大ノズル７の出［１流イ速が亜１゛？速以下の
流れとなり、非成膜ガスは減速噴出される。また、上記
圧力比が臨界圧力比以下であれば、縮小拡大ノズル７の
出［１流速は、１ｌｆｌ音速流となり、非成膜ガスを超
音速にて噴出させることができる。

ここで、流れの速度をＵ、その点における音速をａ、流
れの比熱比をγとし、流れを圧縮性の一次元流で断熱膨
張すると仮定すれば、流れの到達マツハ数Ｍは、保護室
３の圧力ＰＯと反応室５の圧力Ｐとから次式で定まり、
特にＰ／Ｐ、が臨界圧力比以下の場合、Ｍは１以上とな
る。

尚、音速ａは局所温度をＴ、気体定数をＲとすると１次
式で求めることができる。

ａ＝「７１薯「また、流出口７Ｃの開口面ｖｉＡ及びのど部７ｂの開［
１而積Ａ°とマツハ数Ｍには次の関係がある。

従って、保護室３の圧力Ｐ。と反応室５の圧力Ｐの圧力
比Ｐ／ＰＯによって（＋）式から定まるマツハ数Ｍに応
じて開口面積比Ａ／Ａ◆を定めたり、Ａ／Ａ・によって
（２）式から定まるＭに応じてＰ／Ｐ、を調整すること
によって、拡大縮小ノズル７から噴出する流れの流速を
調整できる。このときの流れの速度Ｕは、次の（３）式
によって求めることができる。

前述のような高速の流れとして非成膜ガスを縮小拡大ノ
ズル７より噴出させると、反応室５内に供給される成膜
ガスはこれを逆流することがなく、完全にマイクロ波透
過窓２への接触が阻１トされる。

一方、保護室３内の非成膜ガスは、マイクロ波導入窓２
から導入されるマイクロ波によって励起され、プラズマ
となって反応室５へ噴出する。そして、反応室５内の成
膜ガスは、このプラズマによって活性化されて、基体４
面への成膜が行われる。

［実施例］第１図に示されるように、反応容′Ｊｊｉｉは、マイク
ロ波透過窓２側の保護室３と、基体４側の反応室５とに
仕切壁６によって分けられている。

保護室３には、バルブ１０ａを介して非成膜ガス源８が
連結されている。また、マイクロ波透過窓２の外側には
、導波管１４が接続されている。

反応室５には、バルブ１０ｂを介して成膜ガス源９が連
結されている。縮小拡大ノズル７と向き合ってイを置す
る基体４の上方には、環状の供給環１１が設けられてお
り、この供給環１１の内周に形成された孔より成膜ガス
源９からの成膜ガスが反応室５内へ供給されるようにな
っている。また、反応室５内は、排気管１２を介して排
気されるものである。

非酸１１タガスとしては、例えばＮ２．　Ｎ２．　Ｈｅ
等が使用される。成膜ガスとしては、例えばジシランガ
ス等があり、成膜すべき膜の種類に応じて選択される。

成膜ガスとしては、例えばドーピング等の目的のために
、非成膜ガスを混合したものを用いることもある。この
場合、上記成膜ガス中に混合される非成膜ガスを、保護
室３に導入するものと同種のものとしておくことにより
、不純物を含まない高品質の堆積膜を基体４上に形成す
ることができる。

縮小拡大ノズル７としては、第２図に示されるように、
流入［１７ａから徐々に開口面積が絞られてのど部７ｂ
となり、再び徐々に開口面積が拡大して流出ロアｃとな
っているものであれば、その開１１断面形状は、円形、
矩形、その他の形状であってもよい。また、縮小拡大ノ
ズル７の材質としては、例えば鉄、ステンレススチール
その他の金属の他、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポ
リエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン等の合成樹
脂、セラミック材料、石英、ガラス等、広く用いること
ができる。

本発明の装置にあっては、従来のものと同様に減圧ドに
おいても、また常圧下、あるいは加圧下においても成膜
を行うことができるが、保護室３の圧力Ｐｏおよび反応
室５の圧力Ｐは、膜形成能のある反応室５内の成膜ガス
が保護室３内に混入して、マイクロ波透過窓２に膜が付
若してしまうのを防止する目的で１両室３，５の圧力Ｐ
Ｇ、ＰにＰｏ−Ｐ＞０の差圧が生じるように保持される
。特にＰ／Ｐｏが臨界圧力比以下の値となるよう保持す
ることが好ましい。

このような圧力関係に保持するには、非成膜ガスと成膜
ガスの圧力を所要のＰｏｏｒとして両室３．５に導入す
るのが最も簡単な方法であるが、導入ガス量や排気ガス
量などのガス条件、あるいは縮小拡大ノズル７ののど部
７ｂの断面積を適宜選択することによっても所望の圧力
関係を生じさせることができる。

上記のように、保δ〜室３と反応室５の圧力ＰＯ。

ＰがＰｏｏｒで、特にＰ／Ｐｏが臨界圧力比以下となる
と、非酸ｊ模ガスが縮小拡大ノズル７から高速で噴出し
、成膜ガスの保護室３への逆流が阻Ｉ卜される。一方、
反応室５内の成１１タガスには、縮小拡大ノズル７を介
してマイクロ波によってプラズマ化された非成膜ガスが
接触され、基体４上に成膜される。尚、保護室３内に十
分なプラズマを形成するためには、保護室３内が主１・
サイクロトロン共鳴条件（ＥＣＲ条件）を満すようにし
ておくことが好ましい。

成膜ガスは、供給環１１を介さず、直接導入してもよい
が、供給環１１を設けると、確実にプラズマを接触させ
ることができ、かつ直に基体４へと吹き付けられるので
、拡散による無駄が少なくなり々Ｉましい。

本実施例では、反応容器ｌを仕切壁６で二室に仕切って
保護室３と反応室５にしているが、各室３．５を各々箱
型に形成し、これを縮小拡大ノズル７で連通させるよう
にしてもよい。

第３図は他の実施例を示すもので、反応容器ｌ内には、
マイクロ波透過窓２を介して導波管１４からマイクロ波
が導入されると共に、光透過窓２′を介して高エネルギ
ー光が照射されるもので、その光路に沿って、仕切９５
には縮小拡大ノズル７が設けられている。また、前記供
給環１１及び基体４もこの光路に沿って位置しているも
のである。

高エネルギー光としては１例えば水銀ランプ、キセノン
ランプ、炭酸ガスレーザー、アルゴンイオンレーサー、
窒素レーザー、エキシマレーザ−等の任意の発生源から
発生される各種波長の高エネルギー光を用いることがで
きる。この高エネルギー光は、レンズ系１３を通じて照
射されるようになっており、縮小拡大ノズル７はこのレ
ンズ系１３の焦点位置近傍に位置している。

このようにすると、反応室５内の成膜ガスに縮小拡大ノ
ズル７を介して高エネルギー光を照射でき、プラズマと
高エネルギー光の両者によって成膜を行うことができる
。また、光透過窓２′及びマイクロ波透過窓２への膜の
付７１′を同時に防Ｉトできる。

このとき、レンズ系１３を通じて高エネルギー光を照射
し、かつこのレンズ系１３の焦点位置付近に縮小拡大ノ
ズル７を位置させておくと、反応室５内の広範囲に高エ
ネルギー光を照射でさるので好ましい。特に、レンズ系
１３の焦点を縮小拡大ノズル７ののど部？ｂの部分に位
置させ、かつ第２図に示される縮小拡大ノズル７の広が
り角αを、高エネルギー光を遮らない角度にしておくこ
とが好ましい。

［発明の効果］本発明によれば、保護室３への成膜ガスの流入を防＋ｈ
でさ、マイクロ波透過窓２に膜が付着することがないの
で、長詩間連続運転しても、迅速に良質の薄膜が得られ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は縮小拡大
ノズルの断面図、第３図は他の実施例の説明図である。ｌ二反応容器、２二マイクロ波透過窓、２′：光透過窓
、３：保護室、４・ノ１（体、５：反応室、６：仕切壁、７：縮小拡大
ノズル、８：非成膜ガス源、９：成膜ガス源、　１０ａ
、　１０ｂ：バルブ、１１：供給環、１２：排気管、１
３：レンズ系。１４：導波管。

Claims

【特許請求の範囲】

１）反応容器を、マイクロ波透過窓側の保護室と、基体
側の反応室とに分け、縮小拡大ノズルで両室を連通させ
、保護室には非成膜ガス源を接続し、反応室には成膜ガ
ス源を接続したことを特徴とする成膜装置。