JPS6227575A - 成膜方法 - Google Patents
成膜方法Info
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- JPS6227575A JPS6227575A JP16679085A JP16679085A JPS6227575A JP S6227575 A JPS6227575 A JP S6227575A JP 16679085 A JP16679085 A JP 16679085A JP 16679085 A JP16679085 A JP 16679085A JP S6227575 A JPS6227575 A JP S6227575A
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- Japan
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- plasma
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- Pending
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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〕
本発明は光ＣＶＤによる成膜方法に関するものである。
従来性なわれてきた光化学反応、例えば、シランガスを
主原料とするアモルファスシリコンの光ＣＶＤ法に於い
ては、シランガスが波長１６０ｎｍ以下の紫外線によっ
てしか直接光分解せず、また、この波長の紫外線を照射
する適切な光源が得にくいため、水銀を触媒とする水銀
増感光化学反応が用いられてきた。しかし、この方法で
は触媒として使用された水銀が膜中に混入し、これが悪
影響を及ぼす問題点があった。一方、ジシランなどの高
次シランを用いると、水銀増感反応を利用することなく
、低圧水銀灯などの光により直接光分解が可能であり、
水銀の悪影！Ｊは排除できるが、高次シランは高価であ
り、その成膜速度も０．２５Ａ／秒程度であって実用性
から見てまだ不十分である。
主原料とするアモルファスシリコンの光ＣＶＤ法に於い
ては、シランガスが波長１６０ｎｍ以下の紫外線によっ
てしか直接光分解せず、また、この波長の紫外線を照射
する適切な光源が得にくいため、水銀を触媒とする水銀
増感光化学反応が用いられてきた。しかし、この方法で
は触媒として使用された水銀が膜中に混入し、これが悪
影響を及ぼす問題点があった。一方、ジシランなどの高
次シランを用いると、水銀増感反応を利用することなく
、低圧水銀灯などの光により直接光分解が可能であり、
水銀の悪影！Ｊは排除できるが、高次シランは高価であ
り、その成膜速度も０．２５Ａ／秒程度であって実用性
から見てまだ不十分である。
そして、１３．５６ＭＨｚの高周波放電によりシランを
分解して堆積させる成膜方法が一般的に行なわれている
が、荷電粒子により堆積膜が損傷を受けたり、膜中に不
純物が混入する問題点があった。
分解して堆積させる成膜方法が一般的に行なわれている
が、荷電粒子により堆積膜が損傷を受けたり、膜中に不
純物が混入する問題点があった。
そこで、水銀の悪影響がなく、不純物や荷電粒子損傷の
ない高品質で均一な薄膜を十分に速くて実用化可能な堆
積速度を可能とする成膜方法として、プラズマから放射
される紫外線を用いて光化学反応を生起せしめ、プラズ
マと分離された基板上に反応生成物を堆積して成膜する
ことが行われる。
ない高品質で均一な薄膜を十分に速くて実用化可能な堆
積速度を可能とする成膜方法として、プラズマから放射
される紫外線を用いて光化学反応を生起せしめ、プラズ
マと分離された基板上に反応生成物を堆積して成膜する
ことが行われる。
この成膜方法において、プラズマを生起する方法として
、一対の電極間に電圧を印加して放電する有電極放電方
式と、導波管でマイクロ波を専いて放電する無電極放電
方式とがあるが、マイクロ波による無電極放電方式はガ
スと電極との相互反応がないため電極の損耗がなく長寿
命であり、また、′（と極材料の蒸発スパッタによって
堆積膜が汚染されることがないなどの利点がある。
、一対の電極間に電圧を印加して放電する有電極放電方
式と、導波管でマイクロ波を専いて放電する無電極放電
方式とがあるが、マイクロ波による無電極放電方式はガ
スと電極との相互反応がないため電極の損耗がなく長寿
命であり、また、′（と極材料の蒸発スパッタによって
堆積膜が汚染されることがないなどの利点がある。
そして、無電極放電方式による光化学反応装置は、紫外
線放射用ガスが供給され、マイクロ波によるガス放電に
よってプラズマを生起する発光領域と、光化学反応性ガ
スが供給され、プラズマの光により分解して基板上に反
応生成物が堆積して成膜する反応領域とが一つの容器内
に設けられるが、成膜速度を大きくするには基板に到達
する光量を多くし、また、プラズマにより励起された光
化学反応性ガスの中性励起種の基板への入射量を増加さ
せる必要がある。このためには、投入されるマイクロ波
電力を大きくすればよいが、投入電力を大きくすると高
エネルギーの荷電粒子の基板への入射量も増加し、堆８
を膜が損傷するとともに膜頁が低下する問題点があった
。
線放射用ガスが供給され、マイクロ波によるガス放電に
よってプラズマを生起する発光領域と、光化学反応性ガ
スが供給され、プラズマの光により分解して基板上に反
応生成物が堆積して成膜する反応領域とが一つの容器内
に設けられるが、成膜速度を大きくするには基板に到達
する光量を多くし、また、プラズマにより励起された光
化学反応性ガスの中性励起種の基板への入射量を増加さ
せる必要がある。このためには、投入されるマイクロ波
電力を大きくすればよいが、投入電力を大きくすると高
エネルギーの荷電粒子の基板への入射量も増加し、堆８
を膜が損傷するとともに膜頁が低下する問題点があった
。
そこで本発明は、マイクロ波による無電極方式の成膜方
法において、投入されるマイクロ波電力を増大しても高
エネルギーの荷電粒子が基板に入射せず、損傷がなくて
良質な堆積膜を高速で成膜できる方法を提供することを
目的とする。
法において、投入されるマイクロ波電力を増大しても高
エネルギーの荷電粒子が基板に入射せず、損傷がなくて
良質な堆積膜を高速で成膜できる方法を提供することを
目的とする。
本発明の構成は、紫外線放射用ガスが供給され、マイク
ロ波によるガス放電によってプラズマを生起する発光領
域と、光化学反応性ガスが供給され、基板上に反応生成
物が堆積して成膜する反応領域とを一つの容器内に設け
、基板をプラズマ領域外に配置するとともにマイクロ波
の進行方向に磁場を印加することを特徴とする。
ロ波によるガス放電によってプラズマを生起する発光領
域と、光化学反応性ガスが供給され、基板上に反応生成
物が堆積して成膜する反応領域とを一つの容器内に設け
、基板をプラズマ領域外に配置するとともにマイクロ波
の進行方向に磁場を印加することを特徴とする。
そして、印加する磁場の磁束密度を、プラズマに電子サ
イクトロン共鳴が生じる値とすればマイクロ波のエネル
ギーがプラズマ中の電子により効率よく伝達され、本発
明の目的をより確実に達成することができる。
イクトロン共鳴が生じる値とすればマイクロ波のエネル
ギーがプラズマ中の電子により効率よく伝達され、本発
明の目的をより確実に達成することができる。
以下に、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する
。
。
図面は本発明の実施例に使用される装置の断面図を示す
が、容器５内部の上方の空間が発光領域Ａであり、下方
の空間が反応領域Ｂである。容器５の側方上部に導波管
５ａが接続され、これよりマイクロ波ＭＷが領域Ａに矢
印の方向に導入される。容器５の天井部には紫外線放射
用ガスＧ、の導入孔９が形成され、これよシ稀ガス、水
素もしくは重水素またはこれらを含む混合ガスから選ば
れた紫外線放射用ガスＧ、が導入される。従って、領域
ＡＫはプラズマＰが生起され、プラズマＰより放出され
る紫外線を含む光が下方の反応領域Ｂに照射される。反
応領域Ｂには基板ホルダー３が配置され、その上に膜形
成を行う基板４が載置される。基板４の少し上方には光
化学反応性ガス放出機構であるリング状のパイプ２が配
置され、そのノズル２ａより光化学反応性ガスＧ、が基
板４の近傍に放出される。従って、ガスＧ、が紫外線に
より直接光分解され、反応生成物が基板４上に堆積して
成膜される。基板ホルダー３の下方には排気口５６が設
けられ、これから内部のガスが排気される。
が、容器５内部の上方の空間が発光領域Ａであり、下方
の空間が反応領域Ｂである。容器５の側方上部に導波管
５ａが接続され、これよりマイクロ波ＭＷが領域Ａに矢
印の方向に導入される。容器５の天井部には紫外線放射
用ガスＧ、の導入孔９が形成され、これよシ稀ガス、水
素もしくは重水素またはこれらを含む混合ガスから選ば
れた紫外線放射用ガスＧ、が導入される。従って、領域
ＡＫはプラズマＰが生起され、プラズマＰより放出され
る紫外線を含む光が下方の反応領域Ｂに照射される。反
応領域Ｂには基板ホルダー３が配置され、その上に膜形
成を行う基板４が載置される。基板４の少し上方には光
化学反応性ガス放出機構であるリング状のパイプ２が配
置され、そのノズル２ａより光化学反応性ガスＧ、が基
板４の近傍に放出される。従って、ガスＧ、が紫外線に
より直接光分解され、反応生成物が基板４上に堆積して
成膜される。基板ホルダー３の下方には排気口５６が設
けられ、これから内部のガスが排気される。
次に、２個の電磁コイル１０が容器５の左右の外周を巻
回するように配置さｎている。従って、電磁コイル１０
に通電すると磁場が領域Ａに印加されるが、その磁場の
方向は矢印Ｘで示す方向であって、マイクロ波の進行方
向と同一である。
回するように配置さｎている。従って、電磁コイル１０
に通電すると磁場が領域Ａに印加されるが、その磁場の
方向は矢印Ｘで示す方向であって、マイクロ波の進行方
向と同一である。
この実施例において、マイクロ波によって生起されたプ
ラズマＰが光源として有効に作用するように、領域Ａに
は紫外線放射用ガスＧ、として、前述の通り、柿ガス、
水紫、重水素およびこれらの混合ガスが光化学反応性ガ
スＧ、の種類に応じて選択され、供給される。例えば、
アモルファスシリコンを堆積する場合には、ガスＧ、が
シランとすれば、シランは１６０ｎｍ以下の紫外線を直
接吸収し、光分解して堆積するから、１６０ｎｍ以下の
紫外線を有°効に発光するガスＧ、として、アルゴン、
クリプトン、キセノンなどが選ばれる。因みに、７ ＃
コアの発光波長ｕ１０４．８ｎｍ、 １０６．７ａｍ
、 クリプトンは１２３．６ ｎｍ ＋ １１６−５
ｎｍ ｓキセノンは１４７．Ｏｎｍ＋ １２９．６ａ
ｍである。
ラズマＰが光源として有効に作用するように、領域Ａに
は紫外線放射用ガスＧ、として、前述の通り、柿ガス、
水紫、重水素およびこれらの混合ガスが光化学反応性ガ
スＧ、の種類に応じて選択され、供給される。例えば、
アモルファスシリコンを堆積する場合には、ガスＧ、が
シランとすれば、シランは１６０ｎｍ以下の紫外線を直
接吸収し、光分解して堆積するから、１６０ｎｍ以下の
紫外線を有°効に発光するガスＧ、として、アルゴン、
クリプトン、キセノンなどが選ばれる。因みに、７ ＃
コアの発光波長ｕ１０４．８ｎｍ、 １０６．７ａｍ
、 クリプトンは１２３．６ ｎｍ ＋ １１６−５
ｎｍ ｓキセノンは１４７．Ｏｎｍ＋ １２９．６ａ
ｍである。
ここで、本発明ではマイクロ波の進行方向に磁場が印加
されているので、プラズマ中の荷電粒子はマイクロ波の
進行方向と直角な面内で円運動であるサイクロトロン運
動を起す。従って、荷電粒子がマイクロ波の進行方向と
直角な方向、すなわち基板４の方向に拡散するのが妨げ
られる。このため、投入されるマイクロ波電力を増大し
ても、高エネルギーの荷電粒子が基板に入射せず、ただ
、基板に到達する紫外線量のみが増大し、高エネルギー
の荷電粒子が発生してもその荷電粒子による損傷がなく
て良頁な堆積膜を高速で成膜できる。
されているので、プラズマ中の荷電粒子はマイクロ波の
進行方向と直角な面内で円運動であるサイクロトロン運
動を起す。従って、荷電粒子がマイクロ波の進行方向と
直角な方向、すなわち基板４の方向に拡散するのが妨げ
られる。このため、投入されるマイクロ波電力を増大し
ても、高エネルギーの荷電粒子が基板に入射せず、ただ
、基板に到達する紫外線量のみが増大し、高エネルギー
の荷電粒子が発生してもその荷電粒子による損傷がなく
て良頁な堆積膜を高速で成膜できる。
また、マイクロ波の周波数をｆヘルツ、磁場の磁束密度
をＢテスラ、電子の電荷をｑｅクーロン、電子の質ｆｆ
ｉｅｍｅキログラムとしたとき、ｆ＝ＱｅＢ／２□ｉｎ
。なる関係を満すように磁束密度を定めると、プラズマ
に電子サイクロトロン共鳴が生じ、マイクロ波のエネル
ギーがプラズマに、より有効に伝達されてプラズマの発
光強度が更に増加する。
をＢテスラ、電子の電荷をｑｅクーロン、電子の質ｆｆ
ｉｅｍｅキログラムとしたとき、ｆ＝ＱｅＢ／２□ｉｎ
。なる関係を満すように磁束密度を定めると、プラズマ
に電子サイクロトロン共鳴が生じ、マイクロ波のエネル
ギーがプラズマに、より有効に伝達されてプラズマの発
光強度が更に増加する。
この丸め、成膜速度も更に向上する。
次に、実際の吠１嗅例を示すと、マイクロ波の周波数が
２．４５ＧＨｚ、′４力５００Ｗ、容器内圧力が：Ｊ、
５ ’ｒｏｒｒ 、基板温度が２５０Ｃ’の条件でアモ
ルファスシリコンの薄膜を堆積させる場合、磁場の磁束
密度を８．７５ Ｘ ＩＦ２テスラとし、紫外線放射用
ガスＧ１がアルゴンで流ｉｔ １００ ＳＣＣＭ 、光
化学反応性ガスＧ、がシランで流ｉ１０ｓｅｃＭで流す
と、プラズマは電子サイクロトロン共鳴を起し、５〜３
０Ａ／秒の早い堆積速度で成膜できた。ぞして、得られ
た薄膜は荷電粒子による損傷のない良好なものであり、
光導ｆＫ率は’ｐ ＝ １０−’ Ｓ／ｃＪｎ、暗導電
率は“ｄ＝１０−”Ｓ＾であって高品質の薄膜となっ之
。
２．４５ＧＨｚ、′４力５００Ｗ、容器内圧力が：Ｊ、
５ ’ｒｏｒｒ 、基板温度が２５０Ｃ’の条件でアモ
ルファスシリコンの薄膜を堆積させる場合、磁場の磁束
密度を８．７５ Ｘ ＩＦ２テスラとし、紫外線放射用
ガスＧ１がアルゴンで流ｉｔ １００ ＳＣＣＭ 、光
化学反応性ガスＧ、がシランで流ｉ１０ｓｅｃＭで流す
と、プラズマは電子サイクロトロン共鳴を起し、５〜３
０Ａ／秒の早い堆積速度で成膜できた。ぞして、得られ
た薄膜は荷電粒子による損傷のない良好なものであり、
光導ｆＫ率は’ｐ ＝ １０−’ Ｓ／ｃＪｎ、暗導電
率は“ｄ＝１０−”Ｓ＾であって高品質の薄膜となっ之
。
以上説明した様に、本発明にがかる成膜方法は、基板を
プラズマ領域外に配置するとともにマイクロ波の進行方
向に磁場を印力口することを特徴とするので、マイクロ
波の投入電力を」９大しても、サイクロトロン運動によ
って荷電粒子は基板の方向に拡散せずに発光強度が増加
する。従って、不純物や荷′ｔａ粒子損傷がなく、高品
質で均一な４膜全高速で堆積できる成膜方法とすること
ができる。
プラズマ領域外に配置するとともにマイクロ波の進行方
向に磁場を印力口することを特徴とするので、マイクロ
波の投入電力を」９大しても、サイクロトロン運動によ
って荷電粒子は基板の方向に拡散せずに発光強度が増加
する。従って、不純物や荷′ｔａ粒子損傷がなく、高品
質で均一な４膜全高速で堆積できる成膜方法とすること
ができる。
図面は不発明の実施例に便用嘔れる装置の断面図である
。 １・・・電極 ２・・・パイプ ２ａ・・・ノズル３・
・・基板ホルダー ４・・・基板 ５・・・容器５ａ・
・・導波管 ５ｂ・・・排気口 ９・・・導入孔１０・
・・電磁コイル Ｐ・・・プラズマＡ・・・発光領域
Ｂ・・・反応領域 Ｘ・・・磁場方向 Ｇ１・・・紫外線放射用ガスＧ！・
・・光化学反応性ガス
。 １・・・電極 ２・・・パイプ ２ａ・・・ノズル３・
・・基板ホルダー ４・・・基板 ５・・・容器５ａ・
・・導波管 ５ｂ・・・排気口 ９・・・導入孔１０・
・・電磁コイル Ｐ・・・プラズマＡ・・・発光領域
Ｂ・・・反応領域 Ｘ・・・磁場方向 Ｇ１・・・紫外線放射用ガスＧ！・
・・光化学反応性ガス
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、紫外線放射用ガスが供給され、マイクロ波によるガ
ス放電によってプラズマを生起する発光領域と、光化学
反応性ガスが供給され、基板上に反応生成物が堆積して
成膜する反応領域とを一つの容器内に設け、基板をプラ
ズマ領域外に配置するとともにマイクロ波の進行方向に
磁場を印加することを特徴とする成膜方法。 ２、印加する磁場の磁束密度を、プラズマに電子サイク
ロトロン共鳴が生じる値としたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16679085A JPS6227575A (ja) | 1985-07-30 | 1985-07-30 | 成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16679085A JPS6227575A (ja) | 1985-07-30 | 1985-07-30 | 成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6227575A true JPS6227575A (ja) | 1987-02-05 |
Family
ID=15837719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16679085A Pending JPS6227575A (ja) | 1985-07-30 | 1985-07-30 | 成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6227575A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6286165A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜形成方法 |
| US4935303A (en) * | 1987-10-15 | 1990-06-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Novel diamond-like carbon film and process for the production thereof |
| JP2008121115A (ja) * | 2006-11-09 | 2008-05-29 | Applied Materials Inc | Ｐｅｃｖｄ放電処理において電磁放射線を制御するためのシステム及び方法 |
| DE102006042328B4 (de) * | 2006-09-01 | 2012-07-05 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Ausbildung dünner Schichten auf Substratoberflächen |
-
1985
- 1985-07-30 JP JP16679085A patent/JPS6227575A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6286165A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜形成方法 |
| JPH0474430B2 (ja) * | 1985-10-14 | 1992-11-26 | ||
| US4935303A (en) * | 1987-10-15 | 1990-06-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Novel diamond-like carbon film and process for the production thereof |
| DE102006042328B4 (de) * | 2006-09-01 | 2012-07-05 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Ausbildung dünner Schichten auf Substratoberflächen |
| JP2008121115A (ja) * | 2006-11-09 | 2008-05-29 | Applied Materials Inc | Ｐｅｃｖｄ放電処理において電磁放射線を制御するためのシステム及び方法 |
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