JPS62238364A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JPS62238364A JPS62238364A JP8116186A JP8116186A JPS62238364A JP S62238364 A JPS62238364 A JP S62238364A JP 8116186 A JP8116186 A JP 8116186A JP 8116186 A JP8116186 A JP 8116186A JP S62238364 A JPS62238364 A JP S62238364A
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Landscapes
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は化学反応を利用して薄膜を形成するＣ Ｖ
Ｄ （Ｃｈｅ＋１ｉｅａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ ）装置に関するものである。
Ｄ （Ｃｈｅ＋１ｉｅａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ ）装置に関するものである。
近年における半導体工業の発展に伴い各種の製造方法の
開発がなされている。
開発がなされている。
このうちで一般的にＣＶＤ法と呼ばれているものがある
が、このＣＶＤ法は、主として高温空間（基板を含めて
）あるいは活性化されＩ：空間における化学反応を利用
して薄膜を形成する方法である。
が、このＣＶＤ法は、主として高温空間（基板を含めて
）あるいは活性化されＩ：空間における化学反応を利用
して薄膜を形成する方法である。
具体的には、例文ば、シリコン、窒化シリコンあるいは
二酸化シリコンの多結晶質の製造の際についてみると、
−例として第２図に示したものがソリッド・ステー１・
・テクノロジー（Ｓｏｌｉｄ ５ｔａｔｅＴｅｃｈ、
、八ｐｒｉ１．６３（１９７７） ）ｔこ示されている
ホ７７ト・ウオール（ｈｏＬ−＋ｖａｌｌ）形の減圧Ｃ
ＶＤ装置の概念図である。
二酸化シリコンの多結晶質の製造の際についてみると、
−例として第２図に示したものがソリッド・ステー１・
・テクノロジー（Ｓｏｌｉｄ ５ｔａｔｅＴｅｃｈ、
、八ｐｒｉ１．６３（１９７７） ）ｔこ示されている
ホ７７ト・ウオール（ｈｏＬ−＋ｖａｌｌ）形の減圧Ｃ
ＶＤ装置の概念図である。
この場合の装置において、（１）は石英反応管、（２）
はヒーター、（３）は基板、（４）はガスボンベ、（５
）および（６）はガス流量調整バルブ、（７）は冷却ト
ラップ、（８）はロータリーポンプである。
はヒーター、（３）は基板、（４）はガスボンベ、（５
）および（６）はガス流量調整バルブ、（７）は冷却ト
ラップ、（８）はロータリーポンプである。
このような構成からなる減圧ＣＶＤ装置を実際に運転す
るときには、先ず、ロータリーポンプ（８）を稼動させ
てガス流量調整バルブ（５）および（６）を調整し、石
英反応管（１）に例えばエチレンガスのような反応性ガ
スおよびアルゴン、水素などのキャリアガスを導入しな
がら、石英反応管（１）内を０．１〜１０Ｔｏｒｒ程度
に減圧する。
るときには、先ず、ロータリーポンプ（８）を稼動させ
てガス流量調整バルブ（５）および（６）を調整し、石
英反応管（１）に例えばエチレンガスのような反応性ガ
スおよびアルゴン、水素などのキャリアガスを導入しな
がら、石英反応管（１）内を０．１〜１０Ｔｏｒｒ程度
に減圧する。
次に、ヒーター（２）により基板（３）を１ｏｏｏ℃以
上の高温に加熱して、基板上で反応ガスを分解、還元あ
るいは置換などの化学反応を行わせろ（例文ば、Ｃ２Ｈ
ａ−２Ｃ＋２ Ｈ２） と共（ζ、この結果遊離して
生成した炭素を基板上に堆積させ薄膜（例えば、グラフ
ァイト膜）を形成させようとするものである。
上の高温に加熱して、基板上で反応ガスを分解、還元あ
るいは置換などの化学反応を行わせろ（例文ば、Ｃ２Ｈ
ａ−２Ｃ＋２ Ｈ２） と共（ζ、この結果遊離して
生成した炭素を基板上に堆積させ薄膜（例えば、グラフ
ァイト膜）を形成させようとするものである。
ところが、従来から使用されているＣＶＤ装置は、上の
ように構成されていることから、−口にいえば高温度の
雰囲気中の化学反応による薄膜生成過程を含むものであ
り、例えば、磁気ディスク上にカーボン潤滑膜を形成す
る場合など、下層を形成している磁性媒体を後工程の際
に高温処理で破壊したくない場合などには適用できない
という問題点があった。
ように構成されていることから、−口にいえば高温度の
雰囲気中の化学反応による薄膜生成過程を含むものであ
り、例えば、磁気ディスク上にカーボン潤滑膜を形成す
る場合など、下層を形成している磁性媒体を後工程の際
に高温処理で破壊したくない場合などには適用できない
という問題点があった。
この発明は、前述のような問題点を解消するために種々
検討の結果完成したものであって、真空槽と内部槽を有
し、この内部槽の一側に気体噴射用ノズルをＷＩ丸ると
共に、このノズルから噴出した反応性ガスの通路に相当
する部分の内部槽壁を欠切し、かつその反応性ガスの噴
出方向に当たる真空槽内に基板を配設し、一方、内部槽
内の反応性ガス通路方向にタングステンワイヤおよびフ
ィラメントを設け、かつ内部槽における反応性ガス通路
と前記壁面の欠切部に加速電極を配してここ直流電流を
供給しつつ、別途、直流電流をタングステンワイヤへ、
また交流電流をフィラメントにそれぞれ供給するように
していることからなる加速電極を備えたＣＶＤ装置、に
関するものであり、低温プロセスでの化学反応によって
高性能の薄膜が効率よく生成できるＣＶＤ装置に関する
ものである。
検討の結果完成したものであって、真空槽と内部槽を有
し、この内部槽の一側に気体噴射用ノズルをＷＩ丸ると
共に、このノズルから噴出した反応性ガスの通路に相当
する部分の内部槽壁を欠切し、かつその反応性ガスの噴
出方向に当たる真空槽内に基板を配設し、一方、内部槽
内の反応性ガス通路方向にタングステンワイヤおよびフ
ィラメントを設け、かつ内部槽における反応性ガス通路
と前記壁面の欠切部に加速電極を配してここ直流電流を
供給しつつ、別途、直流電流をタングステンワイヤへ、
また交流電流をフィラメントにそれぞれ供給するように
していることからなる加速電極を備えたＣＶＤ装置、に
関するものであり、低温プロセスでの化学反応によって
高性能の薄膜が効率よく生成できるＣＶＤ装置に関する
ものである。
この発明に係るＣＶＤ装置は、内部槽内で噴出している
反応性ガスに電子ビームを照射することにより、反応性
ガスを解離と一部イオン化させ、さらにプラズマ放電を
引き起こさせて、反応性ガスの解離もしくは反応を促進
させ、遊離の炭素を基板上に蒸着させるものである。
反応性ガスに電子ビームを照射することにより、反応性
ガスを解離と一部イオン化させ、さらにプラズマ放電を
引き起こさせて、反応性ガスの解離もしくは反応を促進
させ、遊離の炭素を基板上に蒸着させるものである。
このＣＶＤ装置１よ、電子ビーム照射によって反応性ガ
スを効率よく解離もしくは反応させることができるばか
りでなく、電子ビーム照射によって引き起こされるプラ
ズマ放電を側部することによるため高性能の薄膜を形成
することができるのである。
スを効率よく解離もしくは反応させることができるばか
りでなく、電子ビーム照射によって引き起こされるプラ
ズマ放電を側部することによるため高性能の薄膜を形成
することができるのである。
実際に（よ、プラズマ放電は主として内部槽からでた領
域の反応性ガスが混在するなかで起こっており、従って
遊離の炭素の発生と基板上への堆積が好都合に行われる
のである。
域の反応性ガスが混在するなかで起こっており、従って
遊離の炭素の発生と基板上への堆積が好都合に行われる
のである。
以下、この発明の一実施例を図面によって説明する。
第１図は、本５＠明に従って構成した薄膜形成装置の一
例であｉ） 、Ｑｌｌは真空槽、肋は該真空槽を高真空
に保つ排気系、αＪは排気バルブ、側は反応性ガスボン
ベ、０９はガス流量調整バルブ、ｕｏはガス噴射ノズル
、ａ’ｎはタングステンワイヤ、α穆は解離フィラメン
ｌ−、［１！ＩＪおよび■は加速電極、ｔ２．１）は装
置全体を囲繞するシールド、蓼は薄膜が形成される基板
、■はフイラメンＩ−を加熱する交流電源、（財）はタ
ングステンワイヤ（５）をフィラメント（ト）に対して
正の電位に保つ第１の直流電源、（ハ）は加速電極間に
電圧を印加する第２の直流電源、（イ）は噴射ガス、（
イ）は反応性ガス中で生じろプラズマ放電領域である。
例であｉ） 、Ｑｌｌは真空槽、肋は該真空槽を高真空
に保つ排気系、αＪは排気バルブ、側は反応性ガスボン
ベ、０９はガス流量調整バルブ、ｕｏはガス噴射ノズル
、ａ’ｎはタングステンワイヤ、α穆は解離フィラメン
ｌ−、［１！ＩＪおよび■は加速電極、ｔ２．１）は装
置全体を囲繞するシールド、蓼は薄膜が形成される基板
、■はフイラメンＩ−を加熱する交流電源、（財）はタ
ングステンワイヤ（５）をフィラメント（ト）に対して
正の電位に保つ第１の直流電源、（ハ）は加速電極間に
電圧を印加する第２の直流電源、（イ）は噴射ガス、（
イ）は反応性ガス中で生じろプラズマ放電領域である。
次に、この装置の作用効果について説明する。
−例として、エチレン（Ｃ２Ｈａ）ガスを反応性ガスと
して用い、Ｃｘ Ｈａ−２Ｃ＋２ Ｈ２の反応を起こさ
せて、グラファイト膜もしくはダイヤモンド膜を形成す
る場合について説明する。
して用い、Ｃｘ Ｈａ−２Ｃ＋２ Ｈ２の反応を起こさ
せて、グラファイト膜もしくはダイヤモンド膜を形成す
る場合について説明する。
先ず、排気系Ｏ２によって高真空に保たれている真空槽
αυ内の内部槽中に、ガスボンベ（１４からのラインに
設けている流量調整バルブ０５を調整することによす流
量が調節された反応性ガス（イ）を噴射ノズル叫より導
入し、真空槽内のガス圧を１０−４〜１０−３Ｔｏｒｒ
程度になるように調整する。
αυ内の内部槽中に、ガスボンベ（１４からのラインに
設けている流量調整バルブ０５を調整することによす流
量が調節された反応性ガス（イ）を噴射ノズル叫より導
入し、真空槽内のガス圧を１０−４〜１０−３Ｔｏｒｒ
程度になるように調整する。
一方、交流電＃（２）により２０００℃程度に加熱され
ているフィラメント（至）から、噴射ノズルＱｌｌｌ上
面に配設されているタングステンワイヤ潤に電子ビーム
が放出するように第１の直流電源（至）によって１０へ
一１００Ｖ程度の電圧を印加し、】、−５Ａ程度の電子
を放出させるのひある。。
ているフィラメント（至）から、噴射ノズルＱｌｌｌ上
面に配設されているタングステンワイヤ潤に電子ビーム
が放出するように第１の直流電源（至）によって１０へ
一１００Ｖ程度の電圧を印加し、】、−５Ａ程度の電子
を放出させるのひある。。
タングステンワイヤ０ηは、電子ビームによって加熱さ
れるため、このワイヤ（１７１近傍を通過する反応性ガ
ス■を活性化する効果を有する。
れるため、このワイヤ（１７１近傍を通過する反応性ガ
ス■を活性化する効果を有する。
加熱されたタングステンワイヤ０′７１および前述の電
子ビームによって反応性ガスであるエチレンば、Ｃ２Ｈ
，→２ Ｃ＋ ２ Ｈ，の反応を行って解離し、また、
この反応により形成した遊離の炭素および水素の一部は
、電子ビームと衝突して励起さね、また一部イオン化さ
れるのである。
子ビームによって反応性ガスであるエチレンば、Ｃ２Ｈ
，→２ Ｃ＋ ２ Ｈ，の反応を行って解離し、また、
この反応により形成した遊離の炭素および水素の一部は
、電子ビームと衝突して励起さね、また一部イオン化さ
れるのである。
真空槽Ｑｌ）およびシールド板ＱＢによって形成されて
いる内部槽のガス圧は、１０−”〜１０−３Ｔｏｒｒ程
度に保たれているため、電子ビームを照射した時には、
プラズマ放電が生じ反応性であるエチレンの解離反応が
促進されるのである。
いる内部槽のガス圧は、１０−”〜１０−３Ｔｏｒｒ程
度に保たれているため、電子ビームを照射した時には、
プラズマ放電が生じ反応性であるエチレンの解離反応が
促進されるのである。
なお、このプラズマ放電は、実際には内部槽から真空槽
に出た部分で主として起こっている。
に出た部分で主として起こっている。
一方、加速電極（９）および（ｌＯ）間に第２の直流電
源によって数ｋＶ程度の電圧を印加すると、上述のイオ
ンは、加速されて基板に到達するため、このときの加速
電圧を変えることによって、基板に入射する炭素イオン
もしくは水素イオンのｉ！１！動エネルギーをコントロ
ールすることが可能であゆ、これにより、基板上に形成
させるカーボン膜の膜質をグラファイトからアモルファ
スカーボン、Ｉ−Ｃ膜、そ１７てさらにはダイヤモンド
膜にまで制御することができる。
源によって数ｋＶ程度の電圧を印加すると、上述のイオ
ンは、加速されて基板に到達するため、このときの加速
電圧を変えることによって、基板に入射する炭素イオン
もしくは水素イオンのｉ！１！動エネルギーをコントロ
ールすることが可能であゆ、これにより、基板上に形成
させるカーボン膜の膜質をグラファイトからアモルファ
スカーボン、Ｉ−Ｃ膜、そ１７てさらにはダイヤモンド
膜にまで制御することができる。
上述の実施例では、エチレンを解離してＣ膜を形成する
場合について説明したが、反応性ガスとしてエチレンと
は別にＳ Ｉ Ｈａ十Ｎ Ｈ３の組合せあるいばＳｉＨ
４＋Ｎ２０の組合せなどを用いて実施すれば５ｉＮＴｉ
４膜、もしくは５ｉｎ２薄膜などを形成することができ
るのはいうまでもない。
場合について説明したが、反応性ガスとしてエチレンと
は別にＳ Ｉ Ｈａ十Ｎ Ｈ３の組合せあるいばＳｉＨ
４＋Ｎ２０の組合せなどを用いて実施すれば５ｉＮＴｉ
４膜、もしくは５ｉｎ２薄膜などを形成することができ
るのはいうまでもない。
以上のように、この発明によれば電子ビーム照射とプラ
ズマ放電を併用したため、 （１）反応性ガスを効率よく解離でき、高い蒸着速度が
得られる、 （２）加速電圧を変えることによって薄膜の膜質をコン
トロールでき高性能の薄膜が得られろ、（３）従来のＣ
ＶＤ装置に比較して低温度で薄膜を形成することが可能
である、 という効果を享受することができる。
ズマ放電を併用したため、 （１）反応性ガスを効率よく解離でき、高い蒸着速度が
得られる、 （２）加速電圧を変えることによって薄膜の膜質をコン
トロールでき高性能の薄膜が得られろ、（３）従来のＣ
ＶＤ装置に比較して低温度で薄膜を形成することが可能
である、 という効果を享受することができる。
第１図はこの発明の一実施例にょるＣＶＤ装置を示す断
面側面図、第２図は従来のＣＶＤ装置を示す断面図であ
る。 （１）・反応管、（２）・・ヒーター、（３） 基板
、（４）・・ガスボンベ、（８１・・・ロータリーポン
フ、（ｉｌｌ・−真空槽、（２）・排気系、α滲・・・
ガスボンベ、ａυ ＶＲ射／ズル、０η・タングステン
ワイヤ、（ト）・フィラメント−１Ｇω、■・・・加速
電極、圓・・・シールド、■ 基板、（２）・・・交流
電源、（至）・・第１の直流電源、（２）・第２の直流
電源、（社）・・・噴射ガス、■・・プラズマ放電領域
。
面側面図、第２図は従来のＣＶＤ装置を示す断面図であ
る。 （１）・反応管、（２）・・ヒーター、（３） 基板
、（４）・・ガスボンベ、（８１・・・ロータリーポン
フ、（ｉｌｌ・−真空槽、（２）・排気系、α滲・・・
ガスボンベ、ａυ ＶＲ射／ズル、０η・タングステン
ワイヤ、（ト）・フィラメント−１Ｇω、■・・・加速
電極、圓・・・シールド、■ 基板、（２）・・・交流
電源、（至）・・第１の直流電源、（２）・第２の直流
電源、（社）・・・噴射ガス、■・・プラズマ放電領域
。
Claims (4)
- （１）真空槽と内部槽を有し、この内部槽の一側に気体
噴射用ノズルを備えると共に、このノズルから噴出した
反応性ガスの通路に相当する部分の内部槽壁を欠切し、
かつその反応性ガスの噴出方向に当たる真空槽内に基板
を配設し、一方、内部槽内の反応性ガス通路方向にタン
グステンワイヤおよびフイラメントを設け、かつ内部槽
における反応性ガス通路と前記壁面の欠切部に加速電極
を配してここ直流電流を供給しつつ、別途、直流電流を
タングステンワイヤへ、また交流電流をフイラメントに
それぞれ供給するようにしていることからなる加速電極
を備えた薄膜形成装置。 - （２）真空槽内のガス圧を約１０＾−＾４〜１０＾−＾
３Ｔｏｒｒに調節する特許請求の範囲第１項に記載の薄
膜形成装置。 - （３）反応性ガスの噴射通路内にタングステンワイヤを
配設し、直流電流によりおよそ１０〜１００Ｖの電圧を
印加するようにした特許請求の範囲第１項に記載の薄膜
形成装置。 - （４）反応性ガスの噴射通路に沿つて設けたフイラメン
トに交流電流を供給し２０００℃程度に加熱するように
した特許請求の範囲第１項に記載の薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8116186A JPH07100866B2 (ja) | 1986-04-10 | 1986-04-10 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8116186A JPH07100866B2 (ja) | 1986-04-10 | 1986-04-10 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62238364A true JPS62238364A (ja) | 1987-10-19 |
| JPH07100866B2 JPH07100866B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=13738724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8116186A Expired - Lifetime JPH07100866B2 (ja) | 1986-04-10 | 1986-04-10 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07100866B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5192393A (en) * | 1989-05-24 | 1993-03-09 | Hitachi, Ltd. | Method for growing thin film by beam deposition and apparatus for practicing the same |
-
1986
- 1986-04-10 JP JP8116186A patent/JPH07100866B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5192393A (en) * | 1989-05-24 | 1993-03-09 | Hitachi, Ltd. | Method for growing thin film by beam deposition and apparatus for practicing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07100866B2 (ja) | 1995-11-01 |
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