JPS63290279A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JPS63290279A JPS63290279A JP12513487A JP12513487A JPS63290279A JP S63290279 A JPS63290279 A JP S63290279A JP 12513487 A JP12513487 A JP 12513487A JP 12513487 A JP12513487 A JP 12513487A JP S63290279 A JPS63290279 A JP S63290279A
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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】
〔概要〕
プラズマ生成のための放電電極のほかに、プラズマ中に
電子を供給するための電極を新たに設けたことを特徴と
する磁界印加プラズマ化学気相成長装置。
電子を供給するための電極を新たに設けたことを特徴と
する磁界印加プラズマ化学気相成長装置。
本発明はＰＪ膜形成装置に係り、特に、磁界が印加され
たプラズマを用いて化学気相酸Ｗ（ＣＶＤ）により薄膜
を形成するプラズマＣＶＤ装置の改良に関するものであ
る。
たプラズマを用いて化学気相酸Ｗ（ＣＶＤ）により薄膜
を形成するプラズマＣＶＤ装置の改良に関するものであ
る。
第１図は、従来の磁界印加プラズマＣＶＤ（ＭＰ−ＣＶ
Ｄ）装置の構造を示す図で、図において、１はチャンバ
、２は排気口、３は反応ガス供給口。
Ｄ）装置の構造を示す図で、図において、１はチャンバ
、２は排気口、３は反応ガス供給口。
４はプラズマを生成するための放電電極、５は反応ガス
噴出０．６は反応ガス流、７はプラズマに磁界を印加す
るためのマクグネソト ８は磁束。
噴出０．６は反応ガス流、７はプラズマに磁界を印加す
るためのマクグネソト ８は磁束。
９は基板を加熱するためのヒーター、■（）はシリコン
などの基板、１１は放電電極に印加する高周波を発生す
る高周波電源である。
などの基板、１１は放電電極に印加する高周波を発生す
る高周波電源である。
の圧力になるまで減圧した後、反応ガス噴出口５からト
リメチルアルミニウム（ＴＭＡ）などの反応ガスをチャ
ンバー内に導入し、放電電極４に高周波電源１１からの
、たとえば１３．５６ Ｍ１１２の高周波を印加して放
電させてプラズマを発生させ、基板上に反応生成物たる
アルミニウム（ＡＮ）などを堆積させる。プラズマには
、マグネット７により、ループ状磁界が加えられ、基板
上ではその磁束８が基板の主面に対してほぼ並行になる
ようになっている。この磁界のため、プラズマ中の電子
はサイクロイド運動をして、他の原子又は分子に衝突す
る確率が高くなるので、反応ガスはより多く励起されて
プラズマ密度が増大し、結果として、反応が促進され、
磁界を印加しない場合にくらべ薄膜の成長速度が増大す
る。
リメチルアルミニウム（ＴＭＡ）などの反応ガスをチャ
ンバー内に導入し、放電電極４に高周波電源１１からの
、たとえば１３．５６ Ｍ１１２の高周波を印加して放
電させてプラズマを発生させ、基板上に反応生成物たる
アルミニウム（ＡＮ）などを堆積させる。プラズマには
、マグネット７により、ループ状磁界が加えられ、基板
上ではその磁束８が基板の主面に対してほぼ並行になる
ようになっている。この磁界のため、プラズマ中の電子
はサイクロイド運動をして、他の原子又は分子に衝突す
る確率が高くなるので、反応ガスはより多く励起されて
プラズマ密度が増大し、結果として、反応が促進され、
磁界を印加しない場合にくらべ薄膜の成長速度が増大す
る。
Ｔ Ｍ Ａを用いて、Ａβ薄膜を形成する場合、印加す
る高周波（ＲＦ）パワー密度０．５〜２．０Ｗ／ｄ、ガ
ス圧１〜５ Ｔｏｒｒ＋磁界強度２００〜１５００Ｇの
の条件で、良好な薄膜が得られる。
る高周波（ＲＦ）パワー密度０．５〜２．０Ｗ／ｄ、ガ
ス圧１〜５ Ｔｏｒｒ＋磁界強度２００〜１５００Ｇの
の条件で、良好な薄膜が得られる。
プラズマに磁界を印加すると、確かに磁界を印加しない
ときに比較して薄膜成長速度が大きくなるのであるが、
その磁界が基板主面にほぼ平行な磁界である場合は、サ
イクロイド運動する電子が一方向にドリフトし循環する
ことはないので、磁界を印加して薄膜成長速度を大きく
するのにおのずと限界があった。
ときに比較して薄膜成長速度が大きくなるのであるが、
その磁界が基板主面にほぼ平行な磁界である場合は、サ
イクロイド運動する電子が一方向にドリフトし循環する
ことはないので、磁界を印加して薄膜成長速度を大きく
するのにおのずと限界があった。
ドーナツ状又はレーストランク状の磁界を印加してサイ
クロイド運動する電子を閉じ込めると薄膜成長速度は大
き゛くなるものの＃膜の面内均一性は悪くなるので、広
い面積にわたって均一な薄膜を形成するために、磁界を
印加するマグネットを平行往復運動させたり、回転（自
転・公転・遊星）運動させたりすることが不可欠で装置
が複雑になるという欠点があった。
クロイド運動する電子を閉じ込めると薄膜成長速度は大
き゛くなるものの＃膜の面内均一性は悪くなるので、広
い面積にわたって均一な薄膜を形成するために、磁界を
印加するマグネットを平行往復運動させたり、回転（自
転・公転・遊星）運動させたりすることが不可欠で装置
が複雑になるという欠点があった。
本発明は、かかる点に鑑みて創作されたもので比較的単
純な機構で、薄膜成長速度が速くかつ面内均一性の良好
なり＃膜の形成が可能なＭＰ−ＣＶＤＡＪ置を提供する
ものである。
純な機構で、薄膜成長速度が速くかつ面内均一性の良好
なり＃膜の形成が可能なＭＰ−ＣＶＤＡＪ置を提供する
ものである。
この目的は、チャンバー内にプラズマ生成のための放電
電極とは別に、それに直流（Ｄ Ｃ）電圧もしくは高周
波（ＲＦ）電圧を印加することにより、プラズマ中に重
子を供給する電子導入電極を設けることにより達成され
る。
電極とは別に、それに直流（Ｄ Ｃ）電圧もしくは高周
波（ＲＦ）電圧を印加することにより、プラズマ中に重
子を供給する電子導入電極を設けることにより達成され
る。
電子導入電極から新たに電子が供給されツ°ラズマ中で
サイクロイド運動する電子が増えるため、この電子が反
応ガスに衝突することにより反応ガスの励起確率が高く
なり、その結果反応が促進され薄膜成長速度が大きくな
る。又、複数の電子導入電極を設け、その各々の電極か
ら発生ずる電子の量を調節することにより、サイクロイ
ド運動する電子の空間分布を制御することができるので
、薄膜の面内均一性を改善することができる。
サイクロイド運動する電子が増えるため、この電子が反
応ガスに衝突することにより反応ガスの励起確率が高く
なり、その結果反応が促進され薄膜成長速度が大きくな
る。又、複数の電子導入電極を設け、その各々の電極か
ら発生ずる電子の量を調節することにより、サイクロイ
ド運動する電子の空間分布を制御することができるので
、薄膜の面内均一性を改善することができる。
ＴＭＡを用いて、ＡＩ薄膜を形成する場合を例に、本発
明を以下に詳しく説明する。
明を以下に詳しく説明する。
第１図は、本発明の一実施例のＭＰ−ＣＶＤ装置を示す
図、同図（ａｌはその断面図を、同図（ｂ）はその電子
導入電極の平面配置を示すものである。なお図において
、先に説明した第３図の従来の装置と同一もしくはそれ
に相当する部材には、同一番号を附しである０本発明の
装置が、従来の装置に（らべて大きく異る点は、チャン
バー内に電子導入電極１２を設けたことである。この実
施例では、電子導入電極１２はその高さにおいて放電電
極４と基板１０の間に位置しく第１図（ａ））、平面的
には、第１図（ｂｌのごとくプラズマに印加する磁束８
とほぼ平行で、かつ、基板１０をはさんで向いあう一対
の電極であり、これに電源１３によりＤＣ電圧が印加で
きるようになっている。電極の材質は、汚染を防ぐべく
、形成すべき８膜と同じＡ１を用いたが、このようなお
それがない場合は、電極からの電子の発生を容易にする
ために、なるべく仕事関数の低い金属などを用いること
が好ましい。同様に電極から電子が発生しゃすくすべく
、電極表面は出来るだけ鋭角的な突起又は角状のものが
あることが好ましく、本実施例では、電極の表面に機械
加工により、そのふちが鋭角の角となる溝を形成したも
のを用いた。この一対の電子導入電極に、電源１３によ
り直流重圧を印加すると、マイナス側から発生した電子
１４はサイクロイド運動しつつ第１図（ａｌに示したご
とくプラス側の電極の方ヘトリフトしていく。この過程
で、原子や分子にｆｉ突すると、それらを励起して反応
を促進するように働く。
図、同図（ａｌはその断面図を、同図（ｂ）はその電子
導入電極の平面配置を示すものである。なお図において
、先に説明した第３図の従来の装置と同一もしくはそれ
に相当する部材には、同一番号を附しである０本発明の
装置が、従来の装置に（らべて大きく異る点は、チャン
バー内に電子導入電極１２を設けたことである。この実
施例では、電子導入電極１２はその高さにおいて放電電
極４と基板１０の間に位置しく第１図（ａ））、平面的
には、第１図（ｂｌのごとくプラズマに印加する磁束８
とほぼ平行で、かつ、基板１０をはさんで向いあう一対
の電極であり、これに電源１３によりＤＣ電圧が印加で
きるようになっている。電極の材質は、汚染を防ぐべく
、形成すべき８膜と同じＡ１を用いたが、このようなお
それがない場合は、電極からの電子の発生を容易にする
ために、なるべく仕事関数の低い金属などを用いること
が好ましい。同様に電極から電子が発生しゃすくすべく
、電極表面は出来るだけ鋭角的な突起又は角状のものが
あることが好ましく、本実施例では、電極の表面に機械
加工により、そのふちが鋭角の角となる溝を形成したも
のを用いた。この一対の電子導入電極に、電源１３によ
り直流重圧を印加すると、マイナス側から発生した電子
１４はサイクロイド運動しつつ第１図（ａｌに示したご
とくプラス側の電極の方ヘトリフトしていく。この過程
で、原子や分子にｆｉ突すると、それらを励起して反応
を促進するように働く。
反応ガスとしてＴＭＡを用いてＡｌｌ薄膜の形成を行っ
たところ、ＴＭＡ流ｉ １６＋ｎ／ ／ ｍｉｎ、希釈
用水素（Ｈｚ）流Ｍ １．５７！／ ｍｉｎ、圧力２．
３Ｔｏｒｒ＋プラズマ生成の放電のための１３．５６Ｍ
１ｌｚのＲＦのＲＦパワー密度Ｉ Ｗ／ｃｆｌ！、磁界
７８０ガウスの条件で電子導入電極１２に印加する直流
電圧が５００■のとき、直径４インチのシリコン基板１
０上に堆積するへβ薄膜の成長速度は約４００人／ｍｉ
ｎであった。これは、電子導入電極を用いないで他の条
件が同一のときの成長速度が約２００人であったのとく
らべると約２倍であり、本発明の効果は歴然としている
。
たところ、ＴＭＡ流ｉ １６＋ｎ／ ／ ｍｉｎ、希釈
用水素（Ｈｚ）流Ｍ １．５７！／ ｍｉｎ、圧力２．
３Ｔｏｒｒ＋プラズマ生成の放電のための１３．５６Ｍ
１ｌｚのＲＦのＲＦパワー密度Ｉ Ｗ／ｃｆｌ！、磁界
７８０ガウスの条件で電子導入電極１２に印加する直流
電圧が５００■のとき、直径４インチのシリコン基板１
０上に堆積するへβ薄膜の成長速度は約４００人／ｍｉ
ｎであった。これは、電子導入電極を用いないで他の条
件が同一のときの成長速度が約２００人であったのとく
らべると約２倍であり、本発明の効果は歴然としている
。
第２図は、本発明の別の実施例の電子導入電極の平面配
置を示す図で、先の実施例と異なるところは、電子導入
電極１２の電子発生側の電極を３分割し、その両端の電
極は電源１５に、その中央の電極は電源１３にそれぞれ
接続するようにしたことである。
置を示す図で、先の実施例と異なるところは、電子導入
電極１２の電子発生側の電極を３分割し、その両端の電
極は電源１５に、その中央の電極は電源１３にそれぞれ
接続するようにしたことである。
従来の、プラズマにループ状磁界を印加するＭＰ−ＣＶ
Ｄ装置では、ＲＦパワー密度を大きくすると薄膜成長速
度が速くなる一方基板の中心部の成長速度がその周辺部
のそれに比し速くなって、膜厚の面内均一性が悪化する
現象が顕著になる。
Ｄ装置では、ＲＦパワー密度を大きくすると薄膜成長速
度が速くなる一方基板の中心部の成長速度がその周辺部
のそれに比し速くなって、膜厚の面内均一性が悪化する
現象が顕著になる。
これは、基板の周辺部ではプラズマ中の磁束８が、基板
の主面に対して傾斜しているため、磁束が基板の主面に
ほぼ平行な基板の中心部にくらべて、電子がサイクロイ
ド運動しにくいためと考えられている。
の主面に対して傾斜しているため、磁束が基板の主面に
ほぼ平行な基板の中心部にくらべて、電子がサイクロイ
ド運動しにくいためと考えられている。
本実施例では、両端の電子導入電極と中央の電子導入電
極に印加する電圧をかえることにより、それらの電極か
ら発生する電子の量を変えることができるので、たとえ
ば基板の周辺部をサイクロイド運動しつつドリフトして
いく電子を基板の中心部をドリフトしていく重子にくら
べて多くするようにすれば、ＲＦパワー密度を増大させ
成長速度を速（しても面内分布の均一な薄膜を得ること
ができる。
極に印加する電圧をかえることにより、それらの電極か
ら発生する電子の量を変えることができるので、たとえ
ば基板の周辺部をサイクロイド運動しつつドリフトして
いく電子を基板の中心部をドリフトしていく重子にくら
べて多くするようにすれば、ＲＦパワー密度を増大させ
成長速度を速（しても面内分布の均一な薄膜を得ること
ができる。
なお、本実施例では電子発生側の電極のみを複数個設け
ているが、これに基板をはさんで向い合う電極も複数に
することもできる。電子導入電極の数およびそのチャン
バー内の空間配置については、装置の他の部分の形状・
配置と同様、薄膜形成が良好になされるよう、変えるこ
とが望ましい。
ているが、これに基板をはさんで向い合う電極も複数に
することもできる。電子導入電極の数およびそのチャン
バー内の空間配置については、装置の他の部分の形状・
配置と同様、薄膜形成が良好になされるよう、変えるこ
とが望ましい。
又電子導入電極には、直流電圧のかわりにＲＦ雷電圧印
加することもできる。電子導入電極の一方を接地させて
もよく、又、それを電気的に浮遊状態にしてもよい。
加することもできる。電子導入電極の一方を接地させて
もよく、又、それを電気的に浮遊状態にしてもよい。
一般に、サイクロイド運動する電子の数およびその空間
分布は、基板および基板側電極の材質・形状に依存する
ので、従来は基板を変えたりすると薄膜の面内分布が大
きく変わってしまうことがあった。このような場合でも
、本発明によればサイクロイド運動する電子の数および
その分布を容５に制御することができるので、再現性よ
く面内分布の均一な薄膜を得ることができる。
分布は、基板および基板側電極の材質・形状に依存する
ので、従来は基板を変えたりすると薄膜の面内分布が大
きく変わってしまうことがあった。このような場合でも
、本発明によればサイクロイド運動する電子の数および
その分布を容５に制御することができるので、再現性よ
く面内分布の均一な薄膜を得ることができる。
プラズマに印加する磁界は、本実施例のように必ずしも
ループ状である停・要はなく、ドーナツ状やレーストラ
ック状磁界を印加すれば、その電子閉じ込めの効果とあ
いまって、均一性・制御性は別にして成長速度に関する
限り、より一層薄膜成−区速度の向上がはかれるのは、
容易に推察できることである。
ループ状である停・要はなく、ドーナツ状やレーストラ
ック状磁界を印加すれば、その電子閉じ込めの効果とあ
いまって、均一性・制御性は別にして成長速度に関する
限り、より一層薄膜成−区速度の向上がはかれるのは、
容易に推察できることである。
なお、以上Ａｌ薄膜を形成する場合についてのみ説明し
てきたが、本発明の原理から、その応用はこれにとどま
ることなく広くプラズマＣＶＤ法によりＶＮＩ［を形成
する場合に応用できることは言うまでもない。
てきたが、本発明の原理から、その応用はこれにとどま
ることなく広くプラズマＣＶＤ法によりＶＮＩ［を形成
する場合に応用できることは言うまでもない。
本発明によれば、サイクロイド運動する重子をふやすこ
とができるので、薄膜成長速度を速くすることができ、
又、サイクロイド運動する電子の空間分布を制御するこ
とにより、薄膜成長速度を速くジζも面内均−性の良好
な薄膜を得ることができる。
とができるので、薄膜成長速度を速くすることができ、
又、サイクロイド運動する電子の空間分布を制御するこ
とにより、薄膜成長速度を速くジζも面内均−性の良好
な薄膜を得ることができる。
第１図は、本発明の一実施例のＭＰ−ＣＶＤ装置を示す
図で、同図（ａ）はその断面図を示す図、同図（ｂｌは
その電子導入電極の平面配置を示す図、第２図は、本発
明の別の実施例の電子導入電極の平面配置を示す図、 第３図は、従来のＭＰ−ＣＶＤ装置を示す図である。 図において、 １はチャンバ、 ２は排気口。 ３は反応ガス供給口、 ４は放電電極。 ５は反応ガス噴出口、 ６は反応ガス流。 ７はマグネット ８は磁束。 ９はヒーター、 １０は基板。 １１は高周波電源、 １２は重子導入電極。 １３．１５は電源。 １４はサイクロイド運動する電子 である。 （（１１断−面ｔ ＜ｂ） ｔゴ導入情りセの平面ｆに１ｉ本登朗り一削雌
Ａ用のＭＰ−ＣＶＤ果１名 １ ｊ
図で、同図（ａ）はその断面図を示す図、同図（ｂｌは
その電子導入電極の平面配置を示す図、第２図は、本発
明の別の実施例の電子導入電極の平面配置を示す図、 第３図は、従来のＭＰ−ＣＶＤ装置を示す図である。 図において、 １はチャンバ、 ２は排気口。 ３は反応ガス供給口、 ４は放電電極。 ５は反応ガス噴出口、 ６は反応ガス流。 ７はマグネット ８は磁束。 ９はヒーター、 １０は基板。 １１は高周波電源、 １２は重子導入電極。 １３．１５は電源。 １４はサイクロイド運動する電子 である。 （（１１断−面ｔ ＜ｂ） ｔゴ導入情りセの平面ｆに１ｉ本登朗り一削雌
Ａ用のＭＰ−ＣＶＤ果１名 １ ｊ
Claims (3)
- （１）プラズマ中に磁界を印加してプラズマ化学気相成
長により薄膜を形成する装置において、プラズマ生成の
ための放電電極４のほかに、それに直流電圧もしくは高
周波電圧を印加することによりプラズマ中に電子を供給
する電子導入電極１２を設けたことを特徴とする薄膜形
成装置。 - （２）たがいに独立に直流電圧もしくは高周波電圧を印
加しうる複数の電子導入電極１２を具備したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の薄膜形成装置。 - （３）電子導入電極１２の表面に、その突出部の断面が
鋭角的形状の凹凸を設けたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項もしくは第２項に記載の薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12513487A JPS63290279A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12513487A JPS63290279A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63290279A true JPS63290279A (ja) | 1988-11-28 |
Family
ID=14902700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12513487A Pending JPS63290279A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63290279A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0580158A1 (en) * | 1992-07-23 | 1994-01-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of treating active material |
-
1987
- 1987-05-22 JP JP12513487A patent/JPS63290279A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0580158A1 (en) * | 1992-07-23 | 1994-01-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of treating active material |
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