JPS62287077A - プラズマ気相成長装置 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は、プラズマＣＶ　Ｄ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａ
ｐｏｒ２ベーノ Ｄｅｐｏｓ　ｉ　ｔ　ｉｏｎ　）法によって、被加工物
である試料の表面に薄膜を形成するためのプラズマ気相
成長装置に関するものである。

従来の技術 プラズマＣＶＤ法は真空容器内に試料を保持し、形成す
べき薄膜の組成元素を含む化合物ガスを供給しながら、
高周波エネルギによって、前記の化合物ガスを励起し、
試料表面をその低温プラズマ雰囲気に配置することによ
って、試料表面に簿膜を形成（堆積）する方法である。

この方法は低温プラズマの活性さを利用しているため、
室温から４ｏ○°Ｃ程度までの低温で薄膜形成を行なう
ことができるという特徴がある。

プラズマＣＶＤ法による薄膜（以下ＣＶＤ膜と云う）形
成上の課題は、形成薄膜の膜質および膜厚分布の制御並
びにピンホールやパーティクルの付着等の膜欠陥の問題
である。また、生産面での課題は堆積速度の向」二であ
る。

従って、良質のプラズマＣＶＤ膜を均一に試料表面に形
成するためには、薄膜形成時の低温プラ彎　　　　　　
　　　　　　　３　ベーノズマの分布およびその安定度
、試料加熱分布並びに試料保持温度等のプロセス条件に
工夫が必要である。

以下図面を参照しながら、上述した従来のプラズマ気相
成長装置の一例について説明する。

第２図に従来のプラズマ気相成長装置を示す。

第３図において、２１は真空容器、２２は試料、２３は
試料台、２４は試料台２３の内部に搭載されたヒータ、
２５は交流電源、２６は高周波電力が供給される電極、
２７は高周波電源、２８は真空ポンプ、２９は整合回路
、３０は真空容器内の圧力を制御するためのバタフライ
バルブ、３１は真空容器２１内に薄膜の組成元素を含む
化合物ガスを供給するためのガス供給口である。

以上のように構成されたプラズマ気相成長装置について
、以下その動作を説明する。

まず、真空容器２１内を真空ポンプ２８で所定の圧力ま
で真空排気した後、試料２２表面に形成すべき薄膜の組
成元素を含む化合物ガスをガス供給口３１を介して真空
容器２１内に導入しながらバタフライバルブ３ｏを操作
して、薄膜形成条件である圧力すなわち１００〜４００
　ｍＴｏｒ　ｒ　に真空容器２１内を制御する。また試
料２２は試料台２３によって３００℃程度の温度に加熱
制御すん次に、電極２６に周波溝５０　ＫＨｚの高周波
電力を供給することによって、前記化合物ガスを励起し
、試料２２表面をその低温プラズマ雰囲気にさらすこと
によって、試料２２表面にプラズマＣＶＤ膜を形成する
。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、プラズマＣＶＤ
膜の形成速度を大きくするために電極に印加する高周波
電力を大きくすると、試料台や真空容器内壁等に異常放
電が起りスパッタリング等によるパーティクルが多く発
生すると云った問題点を有している。このだめ、’ＣＶ
Ｄ膜の高速成長、高再現性に大きな制限がある。

本発明は上記問題点に鑑み、電極に印加する高周波電力
を大きくしても異常放電が発生しないプラズマ気相成長
装置を提供することを目的とする５ページ ものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するための本発明のプラズマ気相成長
装置は、真空状態の維持が可能力真空容器と、真空容器
内を減圧雰囲気にするための真空排気手段と、真空容器
内の圧力を所定の値にするための圧力制御手段と、真空
容器内にガスを導入するためのガス供給手段と、真空容
器内で被加工物を保持する被加工物保持手段と、真空容
器内に位置し、高周波電力が供給され所定の圧力状態で
少なくとも被加工物を含む空間に低温プラズマを発生さ
せる電極と、電極に整合回路を介して高周波電力を供給
するための高周波電源と、電極と高周波電源との間に直
列に配置したコンデンサーとを備えたことを特徴とする
ものである。

作　　用 サーによって、電極を放電が安定するような負の電位に
保持することができる。すなわち、電極上６ページ の負の荷電粒子が異常放電として試料台や真空容器内壁
に流出することを防ぐことができる。

実施例 以下本発明の一実施例のプラズマ気相成長装置について
、図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の実施例におけるプラズマ気相成長装
置の概略断面図を示すものである。

第１図において、１は真空状態の維持が可能な真空容器
、２はプラズマＣＶＤ膜が形成される被加工物としての
試料、３は試料２を保持し、かつ、内部に加熱装置を有
し試料２を加熱することが可能なアース接地された被加
工物保持手段としての試料台、４は試料台３の内部に搭
載された加熱装置、６は交流電源、６は５０ＫＨｚの高
周波電力を印加できるアルミニウム製の電極、７は化合
物ガスを真空容器内に導入する供給口、８は周波数５０
ＫＨｚ　の高周波電源、９は真空容器１内の圧力を大気
圧以下の真空度にするための真空排気手段としての真空
ポンプ、１ｏは整合回路、１１は真空容器１内の圧力を
制御するための圧力制御装７ベー。

置、１２は異常放電を防止するためのコンデンサーであ
る。

以上のように構成されたプラズマ気相成長装置について
、以下第１図、第２図を用いてその動作を説明する。

まず、真空容器１内を真空ポンプ９によって、３０ｍＴ
ｏｒｒ以下の真空度まで真空排気した後、試料２表面に
形成すべき薄膜の組成元素を含む化合物ガス、すなわち
、モノシラン（ＳｉＨ４）、アンモニア（ＮＨ３）、窒
素（Ｎ２）の混合ガスを各々を各々３２ＳＣＣＭ、３０
ＳＣＣＭ、１ｅｓｓｃｃＭのガス流量で、供給ロアより
真空容器１内に導入し、かつ、真空容器１内の圧力を圧
力制御装置１を操作して、３００ｍＴｏｒｒに保持する
。また、試料２は試料台３によって３ｏ○°Ｃの温度に
加熱制御する。

次に周波数５０ＫＨｚの高周波電力を０．７Ｗ／　ｃｒ
＆（２００Ｗ）　を供給することによって、試料２を含
む空間に低温プラズマを発生させる。

上記条件で試料２の表面に堆積させたシリコンナイトラ
イド膜の堆積速度は約１０００人／分であった。

また、この時、異常放電は起こらず、放電は安定してい
るため、パーティクルの発生が少なく、再現性の高い気
相成長が打衣える。

表１９表２は、コンデンサー１２を回路に組み入れた場
合といれない場合における異常放電の有無を観察した結
果である。

表　　　１ ９　ベーン 表　　　２ 表１９表２において○印は異常放電が起こらず安定した
プラズマが発生している状態を示し、×印は異常放電が
起こった状態を示している。表１はコンデンサ−１２が
ある場合、表２はコンデンサー１２がない場合の結果で
ある。コンデンサー１２が々い場合だと各圧力において
、１５０Ｗ以上の高周波電力を印加すると異常放電力が
起こるが、コンデンサー１２がある場合には各圧力で安
定した放電が起こっている。

以上のように本実施例によれば、高周波電源８１０、−
ジ と電極６との間にコンデンサ−１２を配置することによ
って安定な低温プラズマを容易に得ることができる。

なお４００ＫＨｚ　の電源を用いた場合でも同様にコン
デンサーを配置することで大パワーを印加した時に異常
放電を防止する効果が確認できた。

発明の効果 本発明によれば、高周波電源と電極の間にコンデンサー
を設けることにより、大きな高周波電力を印加しても安
定な放電が保たれる。従って、高速でプラズマ気相成長
を行なうことが可能となる。

まだプラズマが安定しているだめ再現性良く成膜でき、
さらに異常放電に起因するパーティクルの発生もおさえ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるプラズマ気相成長装置
の概略断面図、第２図は従来のプラズマ気相成長装置の
概略断面図である。 １・・・・・・真空容器、３・・・・・試料台、６・・
・中電極、７・・・・・・供給口、８・・・・・・高周
波電源、９・・・・・・真空ポ１１、、。 可 ンプ、１ｏ・・・・・・整合回路、１１・・・・・・圧
力制御装置、１２・・・・・◆コンデンサー。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｃ−
−−変撮 ７−　侠捻り ＩＱ−８Ｅ令囲「ト １ｆ−゛−圧力判御募」 イ２−〜−］ンデ゛ソヅ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空状態の維持が可能な真空容器と、真空容器内
   を減圧雰囲気にするための真空排気手段と、真空容器内
   の圧力を所定の値にするための圧力制御手段と、真空容
   器内にガスを導入するためのガス供給手段と、真空容器
   内で被加工物を保持する被加工物保持手段と、真空容器
   内に位置し、高周波電力が供給され所定の圧力状態で少
   なくとも被加工物を含む空間に低温プラズマを発生させ
   る電極と、電極に整合回路を介して高周波電力を供給す
   るための高周波電源と、電極と高周波電源との間に直列
   に配置した少なくとも１個のコンデンサとを備えたこと
   を特徴とするプラズマ気相成長装置。