JP3087165B2 - Film forming method and apparatus - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置にお
ける各画素に設けられるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）ス
イッチ等の材料として用いられたり、集積回路、太陽電
池等に用いられる結晶性シリコン、その他の膜を形成す
る成膜方法及びその方法を実施するための装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to crystalline silicon and other films used as a material for a TFT (thin film transistor) switch provided in each pixel of a liquid crystal display device, or used for an integrated circuit, a solar cell or the like. The present invention relates to a method for forming a film and an apparatus for performing the method.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、結晶性膜の形成方法として、ＣＶ
Ｄ法、特に熱ＣＶＤ法が多用されている。ＣＶＤ法によ
り、例えば結晶性シリコン膜を形成するためには、通
常、被成膜物品の温度を８００℃程度以上に保つ必要が
ある。また、真空蒸着法、スパッタ蒸着法等のＰＶＤ法
も用いられるが、この場合も、該膜を結晶性を有するも
のにするためには、通常、被成膜物品の温度を７００℃
程度以上に保つ必要がある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of forming a crystalline film, CV is used.
Method D, especially thermal CVD, is frequently used. In order to form, for example, a crystalline silicon film by the CVD method, it is usually necessary to maintain the temperature of the article on which the film is to be formed at about 800 ° C. or higher. In addition, a PVD method such as a vacuum evaporation method and a sputter evaporation method is also used. In this case, too, in order to make the film have crystallinity, usually, the temperature of the article to be formed is set to 700 ° C.
It needs to be kept above a certain degree.

【０００３】また近年では、各種ＣＶＤ法、ＰＶＤ法に
より比較的低温下でアモルファスシリコン膜を形成した
後、後処理として、８００℃程度以上の熱処理若しくは
６００℃程度で２０時間程度以上の長時間にわたる熱処
理を施したり、レーザアニール処理を施して、該膜を結
晶性シリコン膜とすることが行われている。In recent years, after forming an amorphous silicon film at a relatively low temperature by various CVD methods and PVD methods, as a post-treatment, a heat treatment at about 800 ° C. or more or a long time at about 600 ° C. for about 20 hours or more. Heat treatment or laser annealing is performed to convert the film into a crystalline silicon film.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように、各種ＣＶＤ法、ＰＶＤ法により直接結晶性シリ
コン膜を形成する方法によっては、例えば液晶表示装置
のガラス基板として比較的安価な低融点ガラスを用い、
この基板上にＴＦＴを形成するために結晶性シリコン膜
を形成しようとするとき、かかる低融点ガラスを７００
℃や８００℃に保つと、溶融したり歪みが生じる等す
る。このようにＣＶＤ法やＰＶＤ法で直接結晶性シリコ
ン膜を形成する手法では耐熱性が比較的低い材質からな
る物品上への成膜が困難である。However, as described above, depending on the method of forming a crystalline silicon film directly by various CVD methods and PVD methods, for example, a relatively inexpensive low melting point glass is used as a glass substrate of a liquid crystal display device. Using
When a crystalline silicon film is to be formed to form a TFT on this substrate, the low melting glass is
If the temperature is kept at ℃ or 800 ° C., melting or distortion occurs. As described above, it is difficult to form a crystalline silicon film directly on an article made of a material having relatively low heat resistance by the method of directly forming a crystalline silicon film by the CVD method or the PVD method.

【０００５】また、前記の熱処理やレーザアニール処理
を後処理として行い結晶性シリコン膜を得る方法は、直
接結晶性シリコン膜を形成する方法に比べて、１工程多
いため生産性が悪い。なお、レーザアニール処理はレー
ザ照射装置が高価であるとともに、大面積で均一性の良
い膜が得られないという欠点もある。このような問題
は、シリコン膜に限らず、結晶化度の高い膜を形成しよ
うとする場合に生じる問題である。In addition, the method of obtaining a crystalline silicon film by performing the above-described heat treatment or laser annealing as a post-process has one step more than the method of directly forming a crystalline silicon film, and thus has a low productivity. In addition, the laser annealing process has a disadvantage that a laser irradiation device is expensive and a film having a large area and good uniformity cannot be obtained. Such a problem is not limited to a silicon film, but occurs when a film having a high crystallinity is to be formed.

【０００６】そこで、本発明は、比較的低温下で生産性
良く、結晶性良好な膜を形成できる成膜方法及び装置を
提供することを課題とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a film forming method and apparatus capable of forming a film with good productivity and good crystallinity at a relatively low temperature.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明者は研究を重ね、以下の知見、すなわち、成膜
原料ガスをプラズマ化し、該プラズマの下で膜形成する
にあたり、該物品にイオンビームを照射し、このとき、
プラズマから高エネルギ粒子（高速イオン、高速電子
等）が該被成膜物品に入射するのを抑制し、或いはさら
に該物品へのイオンビームの入射エネルギを低いレベル
に制御することにより、結晶成長面にダメージを与え
ず、その結晶成長を促すことができること、及びこのと
き、原料ガスプラズマ化のために供給する電力として、
高周波電力のほか、高励起で且つ高速イオンによるダメ
ージが少ないマイクロ波電力を利用することにより、成
膜速度を向上させることができるとともに、一層結晶性
良好な膜が得られることを見いだした。Means for Solving the Problems To solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted repeated studies and found the following findings, namely, when forming a film-forming raw material gas into plasma and forming a film under the plasma, Is irradiated with an ion beam.
The crystal growth surface can be suppressed by suppressing high-energy particles (high-speed ions, high-speed electrons, etc.) from the plasma from entering the article on which the film is formed, or by controlling the incident energy of the ion beam to the article to a low level. That the crystal growth can be promoted without damaging the material, and at this time, the power supplied for the source gas plasma conversion is as follows:
It has been found that by using microwave power, which is highly excited and has little damage by high-speed ions, in addition to high-frequency power, it is possible to improve the film formation rate and to obtain a film with better crystallinity.

【０００８】前記知見に基づき本発明は、次のの成膜
方法及び（ａ）の成膜装置を提供する。 プラズマ生
成室において成膜原料ガスに電力供給して該ガスをプラ
ズマ化し、該プラズマの下で被成膜物品上に膜形成する
方法であって、ガスプラズマ化のための電力として高周
波電力及びマイクロ波電力を用い、該プラズマを被成膜
物品の周縁部の近傍に形成するとともに、前記プラズマ
生成室に接続されたイオン源から該物品表面にイオンビ
ームを照射して膜形成することを特徴とする成膜方法。 （ａ） 成膜原料ガス供給手段により供給される成膜原
料ガスをプラズマ励起用電力供給手段による電力供給に
よりプラズマ化し、支持手段に支持される被成膜物品を
該プラズマに曝して該物品上に膜形成する装置であっ
て、該被成膜物品にイオンビームを照射するための手段
を備えており、該プラズマ励起用電力供給手段は、高周
波電力供給手段及びマイクロ波電力供給手段を含み、且
つ、該プラズマを該被成膜物品周縁部の近傍に形成でき
るものであることを特徴とする成膜装置。Based on the above findings, the present invention provides the following film forming method and the film forming apparatus (a). Plasma raw
A method for supplying electric power to a film-forming raw material gas in a deposition chamber to convert the gas into plasma and forming a film on a film-forming article under the plasma, wherein high-frequency power and microwave power are used as gas plasma-forming power. using electric power, so as to form the plasma in the vicinity of the periphery of the deposition target article, the plasma
A film forming method comprising: irradiating an ion beam from an ion source connected to a generation chamber onto an article surface to form a film. (A) A film-forming source gas supplied by a film-forming source gas supply unit is turned into plasma by power supply by a plasma excitation power supply unit, and a film-forming article supported by a support unit is exposed to the plasma to form a plasma. An apparatus for forming a film, comprising means for irradiating the film-forming article with an ion beam, the plasma excitation power supply means includes a high-frequency power supply means and a microwave power supply means, A film forming apparatus capable of forming the plasma in the vicinity of a peripheral portion of the article to be formed.

【０００９】本発明の前記の成膜方法及び（ａ）の成
膜装置によると、被成膜物品の周縁部近傍にプラズマを
形成することにより、該プラズマからの高速イオン（数
１００ｅＶ以上のエネルギを持つイオン）や高速電子の
被成膜物品への直接入射が抑制され、結晶成長面にダメ
ージを与えず欠陥の少ない良質な結晶性膜の成長が促さ
れる。それとともに該物品表面にイオンビームを照射
し、そのイオン種及びイオン加速エネルギを適宜選択或
いは調整することにより、表面励起、結晶性向上、結晶
配向制御等の効果が得られ、膜構成原子の移動乃至マイ
グレーション（migration)が促進されて、被成膜物品上
に良好な結晶性を有する膜が形成される。According to the film forming method of the present invention and the film forming apparatus of (a), a plasma is formed in the vicinity of a peripheral portion of an article to be formed, and high-speed ions (energy of several hundred eV or more) from the plasma are formed. ) And high-speed electrons are suppressed from being directly incident on the article on which a film is to be formed, and the growth of a high-quality crystalline film with few defects without damaging the crystal growth surface is promoted. At the same time, by irradiating the surface of the article with an ion beam and appropriately selecting or adjusting the ion species and the ion acceleration energy, effects such as surface excitation, improvement in crystallinity, and control of crystal orientation can be obtained. In addition, migration is promoted, and a film having good crystallinity is formed on the article to be formed.

【００１０】この場合、比較的低温下で膜成分を結晶化
させることができる。また、１工程でこのような結晶性
を有する膜が得られるため、成膜後の熱処理を省略する
ことができ、生産性が良好である。さらに、イオンビー
ム照射を行うことにより、膜と被成膜物品との界面部分
処理時、成膜中及び成膜後の表面処理時のいずれの時に
おいても、イオン種を選択し、或いはイオン加速エネル
ギを調整し、或いはこれらの組み合わせにより、膜応力
制御、結晶性制御、結晶粒径制御、結晶配向制御、膜密
着力制御等を行うことができる。なお、プラズマＣＶＤ
においてプラズマ励起による反応種のエネルギは数ｅＶ
〜数１００ｅＶという広範囲に及ぶため、単なるプラズ
マＣＶＤではこのような制御を行い難い。In this case, the film components can be crystallized at a relatively low temperature. In addition, since a film having such crystallinity can be obtained in one step, heat treatment after film formation can be omitted, and productivity is good. Further, by performing ion beam irradiation, the ion species can be selected or ion acceleration can be performed at any time of the interface portion processing between the film and the object to be film-formed, during the film formation and during the surface treatment after the film formation. By adjusting the energy or by combining these, it is possible to control the film stress, control the crystallinity, control the crystal grain size, control the crystal orientation, control the film adhesion, and the like. In addition, plasma CVD
The energy of the reactive species by plasma excitation is several eV
Such a control is difficult to perform with simple plasma CVD because it covers a wide range of up to several hundreds eV.

【００１１】また、成膜原料ガスのプラズマ化を、成膜
中ずっと高周波電力の供給のみにより行う場合は、これ
により形成される高周波電界がプラズマに与えるエネル
ギ分布が比較的広範囲になること、及び、発生するプラ
ズマ密度が比較的低いことから、得られる膜の結晶性が
やや低く、また成膜速度が若干遅い傾向にあるが、マイ
クロ波電力を利用して原料ガスをプラズマ化することに
より、プラズマに与えるエネルギ分布が狭くなって主に
結晶化に必要な活性種を励起させることができるととも
に、発生するプラズマ密度を増大させることができ、こ
れにより得られる膜の結晶性及び成膜速度を向上させる
ことができる。また、膜の被成膜物品との界面部分の結
晶性を向上させることができ、これにより、極薄膜を形
成する場合にも結晶性良好な膜が得られる。さらに、高
周波電力を利用することにより、プラズマの点灯或いは
点灯及び維持が容易になり、成膜を安定して行うことが
できる。In the case where the film-forming source gas is converted into plasma only by supplying high-frequency power during the film formation, the energy distribution applied to the plasma by the high-frequency electric field formed by this becomes relatively wide, and However, since the generated plasma density is relatively low, the crystallinity of the obtained film is slightly low, and the film forming rate tends to be slightly slow.However, by converting the source gas into plasma using microwave power, The energy distribution given to the plasma is narrowed, so that active species necessary for crystallization can be mainly excited, and the density of the generated plasma can be increased. Can be improved. In addition, the crystallinity of the interface between the film and the article on which the film is to be formed can be improved, whereby a film having good crystallinity can be obtained even when an extremely thin film is formed. Further, by using the high-frequency power, it is easy to turn on or turn on and maintain the plasma, and the film can be stably formed.

【００１２】また、プラズマを被成膜物品の周縁部の近
傍に形成するために、具体的には、前記（ａ）の装置に
おいて、前記高周波電力供給手段に含まれる高周波電極
として、前記被成膜物品の周縁部に対向するリング状電
極、筒状電極及びコイル状電極のうちのいずれかのもの
を採用し、また前記マイクロ波電力供給手段に含まれる
マイクロ波電極として、前記被成膜物品の周縁部に対向
するリング状電極、筒状電極、コイル状電極、リジタノ
コイル型電極及びリング状のマイクロ波導入用アンテナ
のうちのいずれかのものを採用し、前記イオンビーム照
射手段を該高周波電極の開口部及び該マイクロ波電極の
開口部を通して前記被成膜物品にイオンビームを照射で
きるものとすることが考えられる。In order to form the plasma in the vicinity of the periphery of the article on which the film is to be formed, specifically, in the apparatus of FIG. Any one of a ring-shaped electrode, a cylindrical electrode, and a coil-shaped electrode opposed to a peripheral portion of the film article is employed, and the microwave-generating article includes a microwave electrode included in the microwave power supply unit. Any one of a ring-shaped electrode, a cylindrical electrode, a coil-shaped electrode, a Rigidano coil type electrode, and a ring-shaped microwave introducing antenna facing the peripheral portion of the high-frequency electrode is adopted. It is conceivable that the film-forming article can be irradiated with an ion beam through the opening of the microwave electrode and the opening of the microwave electrode.

【００１３】なお、「被成膜物品の周縁部に対向するリ
ング状電極、筒状電極、コイル状電極、リジタノコイル
型電極、マイクロ波導入用アンテナ」において、該電極
やアンテナが被成膜物品の周縁部に対向する状態には、
それらが文字通り被成膜物品周縁部に対向している場合
だけでなく、被成膜物品の周縁部近傍にプラズマを形成
できるようにその周縁部に臨む位置、その周縁部に関係
する位置等に配置されている場合も含まれる。この点に
ついては、以下同様である。In "a ring-shaped electrode, a cylindrical electrode, a coil-shaped electrode, a Rigidano coil-type electrode, and a microwave introducing antenna facing a peripheral portion of a film-forming article", the electrode or the antenna is formed of the article to be film-formed. In the state facing the peripheral part,
Not only when they are literally opposed to the peripheral part of the article to be coated, but also at a position facing the peripheral part so that plasma can be formed near the peripheral part of the article to be coated, a position related to the peripheral part, etc. The case where it is arranged is also included. This is the same in the following.

【００１４】前記リジタノコイル型電極は、通常その外
周部に磁場形成手段を有するものである。また、マイク
ロ波電極としてリング状電極、筒状電極、コイル状電極
又はリング状のマイクロ波導入用アンテナを採用する場
合も、該電極の外周部から磁場を入れる磁場形成手段を
設けることが考えられる。原料ガスのプラズマ化にあた
り、マイクロ波電力印加に加えて磁場を形成するのは、
マイクロ波電力印加によりガスをプラズマ化させる場
合、高周波電力印加による場合より高真空度下でプラズ
マを安定維持することが困難であるが、このように電極
の外周から磁場を形成することで低圧下（高真空度下）
でもプラズマを形成維持し易いからである。The above-mentioned lithitano coil type electrode usually has a magnetic field forming means on its outer peripheral portion. Also, when a ring-shaped electrode, a cylindrical electrode, a coil-shaped electrode or a ring-shaped microwave introduction antenna is adopted as the microwave electrode, it is conceivable to provide a magnetic field forming means for applying a magnetic field from the outer periphery of the electrode. . In converting the raw material gas into plasma, the formation of a magnetic field in addition to the application of microwave power
When the gas is turned into plasma by applying microwave power, it is more difficult to stably maintain the plasma under a high degree of vacuum than when applying high-frequency power. (Under high vacuum)
However, it is because plasma is easily formed and maintained.

【００１５】また、前記（ａ）の装置において、前記マ
イクロ波電力供給手段に含まれるマイクロ波電極は、例
えば前記被成膜物品支持手段と前記高周波電力供給手段
に含まれる高周波電極との間に設けることができる。こ
れは、低エネルギ、高密度且つ狭いエネルギ分布のプラ
ズマの下での成膜を効果的に行うためには、このような
プラズマであるマイクロ波励起によるプラズマを被成膜
物品に近い位置に形成することが好ましいからである。In the apparatus (a), the microwave electrode included in the microwave power supply means may be, for example, provided between the film-forming article supporting means and the high-frequency electrode included in the high-frequency power supply means. Can be provided. In order to effectively perform film formation under low-energy, high-density and narrow-energy distribution plasma, plasma generated by microwave excitation, which is such a plasma, is formed at a position close to a film-forming article. It is because it is preferable to do.

【００１６】また、前記知見に基づき本発明は、次の
の成膜方法及び（ｂ）の成膜装置も提供する。 プラ
ズマ生成室において成膜原料ガスに電力供給して該ガス
をプラズマ化し、該プラズマの下で被成膜物品上に膜形
成する方法であって、ガスプラズマ化のための電力とし
て高周波電力及びマイクロ波電力を用い、該物品表面近
傍の真空度を１×１０^-3Ｔｏｒｒ〜１×１０^-8Ｔｏｒｒ
とするとともに、前記プラズマ生成室に接続されたイオ
ン源から該物品表面にイオンビームを照射して膜形成す
ることを特徴とする成膜方法。 （ｂ） 成膜原料ガス供給手段により供給される成膜原
料ガスをプラズマ励起用電力供給手段による電力供給に
よりプラズマ化し、支持手段に支持される被成膜物品を
該プラズマに曝して該物品上に膜形成する装置であっ
て、該被成膜物品にイオンビームを照射するための手段
を備えており、該原料ガス供給手段は該被成膜物品表面
近傍の真空度が１×１０^-3Ｔｏｒｒ〜１×１０^-8Ｔｏｒ
ｒ程度になるように該原料ガスを供給できるものであ
り、該プラズマ励起用電力供給手段は、高周波電力供給
手段及びマイクロ波電力供給手段を含むものであること
を特徴とする成膜装置。Further, based on the above findings, the present invention also provides the following film forming method and the film forming apparatus of (b). Plastic
A method for supplying power to a film-forming raw material gas in a plasma generation chamber to convert the gas into plasma and forming a film on an article to be formed under the plasma, wherein high-frequency power and micro-power are used as power for gas plasma formation. Using a wave power, the degree of vacuum in the vicinity of the article surface is set to 1 × 10 ⁻³ Torr to 1 × 10 ⁻⁸ Torr.
And the ion source connected to the plasma generation chamber.
A film source by irradiating the surface of the article with an ion beam from a source. (B) The film-forming source gas supplied by the film-forming source gas supply unit is turned into plasma by the power supply by the plasma excitation power supply unit, and the object to be film-formed supported by the support unit is exposed to the plasma to form a plasma. An apparatus for irradiating the film-formed article with an ion beam, wherein the source gas supply means has a degree of vacuum in the vicinity of the film-formed article of 1 × 10 ^−3. Torr ~ 1 × 10 ^-8 Torr
r, the source gas can be supplied to about r, and the plasma excitation power supply means includes a high-frequency power supply means and a microwave power supply means.

【００１７】本発明の前記の成膜方法及び（ｂ）の成
膜装置によると、被成膜物品表面近傍の真空度を１×１
０^-3Ｔｏｒｒ〜１×１０^-8Ｔｏｒｒ程度という高い真空
度（低圧）とすることにより、該物品表面へのイオンビ
ームの照射を可能とし、そのイオン種及びイオン加速エ
ネルギを適宜選択或いは調整することにより、表面励
起、結晶性向上、結晶配向制御等の効果が得られ、膜構
成原子のマイグレーションが促進されて、被成膜物品上
に良質な結晶性を有する膜が形成される。According to the film forming method of the present invention and the film forming apparatus of (b), the degree of vacuum in the vicinity of the surface of the article is 1 × 1
By applying a high degree of vacuum (low pressure) of about 0 ^-3 Torr to 1 × 10 ^-8 Torr, the surface of the article can be irradiated with an ion beam, and the ion species and ion acceleration energy can be appropriately selected or adjusted. Thereby, effects such as surface excitation, improvement in crystallinity, and control of crystal orientation are obtained, migration of atoms constituting the film is promoted, and a film having good crystallinity is formed on the article to be formed.

【００１８】また、１×１０^-3Ｔｏｒｒ〜１×１０^-8Ｔ
ｏｒｒ程度という高真空下でガスをプラズマ化させるた
め、気相反応が抑制されて不要なダストパーティクルの
生成が少なくなり、被成膜物品表面への不純物の付着が
抑制され、良質な結晶性膜が得られる。また、高真空下
でガスをプラズマ化させるため、膜形成に寄与するラジ
カルの拡散域が広がり、それだけ大面積の被成膜物品上
にも良質の結晶性膜を形成することができる。さらに、
膜形成工程において成膜を行う容器内面等への膜付着が
少なく、それだけクリーニング等のメンテナンスが容易
になる。Further, 1 × 10 ⁻³ Torr to 1 × 10 ⁻⁸ T
Since the gas is converted into plasma under a high vacuum of about orr, the gas phase reaction is suppressed, the generation of unnecessary dust particles is reduced, the attachment of impurities to the surface of the article to be formed is suppressed, and a high quality crystalline film is formed. Is obtained. In addition, since the gas is converted into plasma under a high vacuum, a diffusion region of radicals contributing to film formation is widened, so that a high-quality crystalline film can be formed on a large-area article to be formed. further,
In the film forming process, the film is less attached to the inner surface of the container where the film is formed, and maintenance such as cleaning becomes easier accordingly.

【００１９】その他の作用・効果は、前記の方法及び
前記（ａ）の装置と同様である。また、前記の方法及
び前記（ａ）の装置においても、前記被成膜物品表面近
傍の真空度を１×１０^-3Ｔｏｒｒ〜１×１０^-8Ｔｏｒｒ
程度とすることができ、このとき良質な結晶性膜を一層
効率良く得ることができる。また、前記知見に基づき本
発明は次のの成膜方法及び（ｃ）の成膜装置も提供す
る。 プラズマ生成室において成膜原料ガスに電力供
給して該ガスをプラズマ化し、該プラズマの下で被成膜
物品上に膜形成する方法であって、ガスプラズマ化のた
めの電力として高周波電力及びマイクロ波電力を用い、
該物品表面に前記プラズマ生成室に接続されたイオン源
からイオンビームを照射するようにし、且つ、該プラズ
マのポテンシャルを制御することで前記イオン源から該
物品表面に入射するイオンビームのエネルギを制御する
ことを特徴とする成膜方法。 （ｃ） 成膜原料ガス供給手段により供給される成膜原
料ガスをプラズマ励起用電力供給手段による電力供給に
よりプラズマ化し、支持手段に支持される被成膜物品を
該プラズマに曝して該物品上に膜形成する装置であっ
て、該被成膜物品にイオンビームを照射するための手段
及び該プラズマのポテンシャルを制御するための手段を
備えており、該プラズマ励起用電力供給手段は、高周波
電力供給手段及びマイクロ波電力供給手段を含むもので
あることを特徴とする成膜装置。Other functions and effects are the same as those of the above-described method and the above-mentioned apparatus (a). In the method and the apparatus (a), the degree of vacuum in the vicinity of the surface of the article to be film-formed is set to 1 × 10 ⁻³ Torr to 1 × 10 ⁻⁸ Torr.
And at this time, a good quality crystalline film can be obtained more efficiently. Further, based on the above findings, the present invention also provides the following film forming method and the film forming apparatus of (c). A method for supplying electric power to a film-forming raw material gas in a plasma generation chamber to convert the gas into plasma and forming a film on a film-forming article under the plasma, wherein high-frequency power and micro-power are used as electric power for gas plasma formation. Using wave power,
An ion source connected to the plasma generation chamber on the surface of the article
A method for controlling the energy of an ion beam incident on the article surface from the ion source by controlling the potential of the plasma. (C) The film-forming source gas supplied by the film-forming source gas supply unit is turned into plasma by power supply by the plasma excitation power supply unit, and the object to be film-formed supported by the support unit is exposed to the plasma to form a plasma. An apparatus for irradiating an ion beam onto the object to be film-formed and a means for controlling a potential of the plasma, wherein the power supply means for plasma excitation comprises a high-frequency power supply. A film forming apparatus comprising a supply unit and a microwave power supply unit.

【００２０】イオン源から例えば１００ｅＶ以下のイオ
ンを引き出すことは空間電荷の働きから非常に困難であ
るところ、本発明の前記の方法及び（ｃ）の装置によ
ると、１００ｅＶ以下の低エネルギのイオンビームを制
御性良く、且つ、効率良く被成膜物品に照射することが
可能となり、イオンビーム照射による表面励起、結晶性
向上、結晶配向制御等の効果を妨げず、膜構成原子のマ
イグレーションを促進し、被成膜物品上に良質な結晶性
を有する膜を得ることができる。Although it is very difficult to extract ions of, for example, 100 eV or less from the ion source due to the action of space charge, according to the method of the present invention and the apparatus of (c), an ion beam of low energy of 100 eV or less is used. Controllable and efficiently irradiate the object to be film-formed, without impeding the effects of surface excitation by ion beam irradiation, improvement of crystallinity, control of crystal orientation, etc., and promote the migration of atoms constituting the film. Thus, a film having good crystallinity can be obtained on a film-formed article.

【００２１】通常のイオンビーム照射において、イオン
源の加速電圧を例えば約１００Ｖにしてイオンを引き出
す場合、イオン源の出口付近の正の空間電荷が低エネル
ギのイオンの引き出しを抑制し、十分な量のイオンを被
成膜物品に照射し難い。一方、本発明の前記の方法及
び（ｃ）の装置では、イオン源からのイオンの引き出し
は加速電圧を１００Ｖ以上として行い（例えば１００Ｖ
〜２００Ｖで引き出し）、プラズマからの電子の供給に
より正の空間電荷を緩和し、十分な量のイオンを被成膜
物品に照射することともに、プラズマ励起用電力供給手
段（より具体的にはプラズマ励起用電源等）に直流バイ
アスをかけることでプラズマポテンシャルを正に持ち上
げ、該プラズマ中を通過するイオンのエネルギを減じ、
被成膜物品に低エネルギのイオンビームをエネルギの精
度良く、且つ、効率良く大量に照射することが可能にな
る。すなわち、イオン源の加速電圧とプラズマポテンシ
ャルの両者を制御することで、照射イオンのエネルギを
低いレベルに制御してイオン照射効果をあげることが可
能となる。In ordinary ion beam irradiation, when ions are extracted by setting the acceleration voltage of the ion source to about 100 V, for example, the positive space charge near the outlet of the ion source suppresses extraction of low-energy ions and provides a sufficient amount of ions. It is difficult to irradiate the film-formed article with the ions. On the other hand, in the method of the present invention and the apparatus of (c), extraction of ions from the ion source is performed with an acceleration voltage of 100 V or more (for example, 100 V).
引 き 出 し 200 V), the positive space charge is relaxed by the supply of electrons from the plasma, a sufficient amount of ions are irradiated on the article to be formed, and the plasma excitation power supply means (more specifically, the plasma excitation power supply means). By applying a DC bias to an excitation power supply, etc., the plasma potential is raised positively, the energy of ions passing through the plasma is reduced,
It becomes possible to irradiate a large amount of a low-energy ion beam to a film-forming article with high energy accuracy and efficiency. That is, by controlling both the acceleration voltage of the ion source and the plasma potential, the energy of the irradiated ions can be controlled to a low level, and the ion irradiation effect can be improved.

【００２２】その他の作用・効果は、前記の方法及び
（ａ）の装置の場合と同様である。前記（ｃ）の装置に
おいて、前記プラズマポテンシャル制御手段としては、
プラズマ励起用電力供給手段に接続されたフィルター及
び直流バイアス印加手段等が考えられ、前記の方法に
おいては、具体的には、成膜原料ガスにプラズマ励起用
電力を供給するとともに、直流バイアスを印加すること
が考えられる。Other functions and effects are the same as those of the above-described method and the apparatus of FIG. In the apparatus (c), the plasma potential control means includes:
A filter connected to the plasma excitation power supply unit and a DC bias application unit may be considered. In the above-described method, specifically, the plasma excitation power is supplied to the film forming source gas and the DC bias is applied. It is possible to do.

【００２３】また、前記及びの方法並びに（ａ）及
び（ｂ）の装置においても、前記プラズマのポテンシャ
ルを制御することで前記被成膜物品表面に入射するイオ
ンビームのエネルギを制御することができ、このとき、
良質な結晶性を有する膜を一層効率良く形成することが
できる。前記（ｂ）の装置においては、被成膜物品に近
い方の電極（通常はマイクロ波電極）に、前記プラズマ
ポテンシャル制御手段として、フィルター及び直流バイ
アス印加手段等を接続することが考えられる。フィルタ
ー及び直流バイアス印加手段等を被成膜物品に近い方の
電極に接続すると、該物品に近い部分のプラズマのポテ
ンシャルを制御することができ、被成膜物品に到達する
プラズマからのイオン、エネルギの制御を適切に行え
る。In the above-described method and the apparatuses (a) and (b), the energy of the ion beam incident on the surface of the article to be formed can be controlled by controlling the potential of the plasma. ,At this time,
A film having good crystallinity can be formed more efficiently. In the apparatus (b), it is conceivable to connect a filter, a DC bias applying unit, or the like as the plasma potential control unit to an electrode (usually a microwave electrode) closer to the article on which the film is to be formed. When a filter, a DC bias applying means, and the like are connected to the electrode closer to the article, the potential of the plasma near the article can be controlled, and ions and energy from the plasma reaching the article can be controlled. Can be controlled appropriately.

【００２４】なお、前記〜の成膜方法及び（ａ）〜
（ｃ）の成膜装置において成膜原料ガスをプラズマ化す
るための高周波電力及びマイクロ波電力は、プラズマ化
の開始及びその後の成膜処理の間、両者を同時に共に用
いてもよいが、その他の用い方を採用してもよい。例え
ば、プラズマを点灯させる電力供給開始時はプラズマを
点灯させやすい高周波電力をマイクロ波電力と併用し、
その後の成膜中はマイクロ波電力だけ用いるというよう
な用い方をしてもよく、高周波電力及びマイクロ波電力
のそれぞれの利点を活かした様々の用い方が本発明に含
まれる。The above-mentioned film forming method and (a)-
The high-frequency power and the microwave power for converting the film-forming raw material gas into plasma in the film-forming apparatus (c) may be used simultaneously during the start of plasma-forming and the subsequent film-forming process. May be adopted. For example, at the start of power supply to turn on the plasma, high-frequency power that makes it easy to turn on the plasma is used together with microwave power,
During the subsequent film formation, a method of using only the microwave power may be used, and various uses of each of the advantages of the high frequency power and the microwave power are included in the present invention.

【００２５】また、前記〜の成膜方法及び（ａ）〜
（ｃ）の成膜装置において、原料ガス供給手段及び供給
される原料ガスをプラズマ化するプラズマ励起用電力供
給手段を共に制御することで、換言すれば原料ガスの供
給量及び該ガスをプラズマ化させる電力の大小や量を制
御することで、前記プラズマからのイオンが前記被成膜
物品表面に入射しないようにすること、前記プラズマか
ら前記被成膜物品表面に入射するイオンのエネルギを０
ｅＶより大きく５００ｅＶ以下とすること、又は、前記
プラズマを前記被成膜物品の表面近傍又は該物品周縁部
近傍に限定的に形成し、前記被成膜物品表面に前記プラ
ズマから低エネルギのラジカル種を優先的に拡散させる
ことができる。Further, the above-mentioned film forming method and (a)
In the film forming apparatus of (c), by controlling both the source gas supply unit and the plasma excitation power supply unit for converting the supplied source gas into plasma, in other words, the supply amount of the source gas and the conversion of the gas into plasma By controlling the magnitude and amount of power to be applied, ions from the plasma are prevented from being incident on the surface of the article to be formed, and the energy of ions that are incident on the surface of the article from the plasma is reduced to 0.
eV to 500 eV or less, or the plasma is formed only in the vicinity of the surface of the article to be deposited or in the vicinity of the periphery of the article, and low-energy radical species from the plasma are formed on the surface of the article to be deposited. Can be preferentially spread.

【００２６】なお、ラジカル種の密度は、プラズマ励起
に用いる電力の周波数を調整すること等により制御する
ことができる。また、前記〜の成膜方法及び（ａ）
〜（ｃ）の成膜装置において、前記イオンビームのイオ
ン種として、不活性ガス（ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオ
ン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、クリプトン
（Ｋｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等）、反応性ガス
（水素（Ｈ₂ ）ガス、フッ素（Ｆ₂ ）ガス、フッ化水素
（ＨＦ）ガス等）及び膜構成元素含有ガスのうち少なく
とも一種のガスを用いることができる。The density of radical species can be controlled by adjusting the frequency of the power used for exciting the plasma. In addition, the film forming method of (1) and (a)
In the film forming apparatus of (a) to (c), as an ion species of the ion beam, an inert gas (helium (He) gas, neon (Ne) gas, argon (Ar) gas, krypton (Kr) gas, xenon (Xe) is used. Gas or the like), a reactive gas (hydrogen (H ₂ ) gas, fluorine (F ₂ ) gas, hydrogen fluoride (HF) gas, or the like) or a gas containing a film constituent element can be used.

【００２７】前記不活性ガスイオンを照射するときに
は、結晶化のための物理的励起制御が可能となる。ま
た、前記反応性ガス及び前記膜構成元素含有ガスのうち
水素（Ｈ）又は（及び）フッ素（Ｆ）を含むものを用い
るときには、水素原子、フッ素原子が膜中のアモルファ
ス相の原子と結合してこれを気化し、膜の結晶化が促進
されるとともに、ダングリングボンド（結晶性シリコン
膜を形成する場合はシリコン−シリコンネットワーク中
のダングリングボンド）や膜中欠陥が低減され、一層良
質な結晶性を有する膜を形成することができる。When irradiating with the inert gas ions, physical excitation control for crystallization can be performed. When a gas containing hydrogen (H) or (and) fluorine (F) among the reactive gas and the film-constituting element-containing gas is used, hydrogen atoms and fluorine atoms bond with atoms in an amorphous phase in the film. This evaporates and promotes the crystallization of the film, and reduces dangling bonds (dangling bonds in a silicon-silicon network in the case of forming a crystalline silicon film) and defects in the film, resulting in higher quality. A film having crystallinity can be formed.

【００２８】また、前記〜の成膜方法及び（ａ）〜
（ｃ）の成膜装置において、イオン種によっても異なる
が、前記イオンビームを被成膜物品に対し１０ｅＶ〜１
００ｅＶ程度、より好ましくは２０ｅＶ〜１００ｅＶ程
度の低エネルギで照射することが考えられ、このとき、
イオンビームを基板に照射することによる表面励起、結
晶性向上、結晶配向制御等の効果を妨げることなく一層
良質な結晶性を有する膜を形成することができる。Further, the above-mentioned film forming method and (a)
In the film forming apparatus (c), the ion beam is applied to the object to be film-formed at 10 eV to 1 e, depending on the ion species.
Irradiation at a low energy of about 00 eV, more preferably about 20 eV to 100 eV is considered.
By irradiating the substrate with the ion beam, it is possible to form a film having better crystallinity without hindering effects such as surface excitation, improvement of crystallinity, and control of crystal orientation.

【００２９】また、前記〜の成膜方法及び（ａ）〜
（ｃ）の成膜装置において、前記プラズマの原料ガスと
して、膜構成元素含有ガス又は膜構成元素含有ガスのう
ち少なくとも一種のガスと前記のイオン原料ガスとして
例示した反応性ガスのうち少なくとも一種のガスとを用
いることができる。なお、イオン源内からイオンの原料
ガスが成膜を行う容器内に拡散してくるため、イオンビ
ーム照射に用いるイオンの原料ガスとして膜構成元素含
有ガスを用いるときには、プラズマの原料ガスとして別
途膜構成元素含有ガスを成膜容器内に導入することを省
略することができることもある。Further, the above-mentioned film forming method and (a)
In the film forming apparatus of (c), as the source gas of the plasma, at least one kind of gas among the film constituent element-containing gas or the film constituent element-containing gas and at least one kind of the reactive gas exemplified as the above-mentioned ion source gas. Gas can be used. Since the source gas of the ions diffuses from the ion source into the container where the film is formed, when the gas containing the film constituent element is used as the source gas of the ions used for the ion beam irradiation, the film constituent gas is separately used as the source gas of the plasma. In some cases, introduction of the element-containing gas into the film formation container can be omitted.

【００３０】前記膜構成元素含有ガスとして、シリコン
系ガス（モノシラン（ＳｉＨ₄ ）ガス、ジシラン（Ｓｉ
₂ Ｈ₆ ）ガス等の水素化シリコンガス、四フッ化シリコ
ン（ＳｉＦ₄ ）ガス等のフッ化シリコンガス、四塩化シ
リコン（ＳｉＣｌ₄ ）ガス等の塩化シリコンガス等）を
用いるときは、結晶性シリコン膜を形成することができ
る。As the film constituent element-containing gas, a silicon-based gas (monosilane (SiH ₄ ) gas, disilane (Si
_{When a} silicon hydride gas such as ₂ H ₆ ) gas, a silicon fluoride gas such as silicon tetrafluoride (SiF ₄ ) gas, or a silicon chloride gas such as silicon tetrachloride (SiCl ₄ ) gas is used, A silicon film can be formed.

【００３１】また、前記〜の成膜方法及び前記
（ａ）〜（ｃ）の成膜装置においては、膜の種類によっ
ても異なるが、被成膜物品の温度を室温〜６００℃程度
にすることができ、従来に比べてこのような低温下でも
良質な結晶性を有する膜を得ることができる。なお、室
温より低温にするときには、形成される膜中にアモルフ
ァス成分が増加し結晶性が低くなる。In the film forming method of (1) and the film forming apparatus of (a) to (c), the temperature of the article to be formed is set to about room temperature to about 600 ° C., although it differs depending on the kind of the film. Thus, a film having good crystallinity can be obtained even at such a low temperature as compared with the related art. When the temperature is lower than room temperature, amorphous components increase in the formed film, and the crystallinity decreases.

【００３２】さらに、前記〜の成膜方法及び前記
（ａ）〜（ｃ）の成膜装置においては、より結晶性を高
める必要がある場合には、膜の種類によっても異なる
が、得られた結晶性膜に後処理として、３００℃〜６０
０℃程度の熱処理を施すことができる。また、このよう
に、結晶化のために行われる従来の後処理より加熱温度
を低くすることができるとともに、加熱時間も短くする
ことができる。例えば、前記〜の方法及び前記
（ａ）〜（ｃ）の装置により結晶性シリコン膜を形成す
る場合、得られるシリコン膜中の水素濃度は１×１０²¹
ｃｍ^-3以下という通常のＣＶＤ法により得られるシリコ
ン膜より約２桁低い値にできるため、このように低値と
して上述の３００℃〜６００℃程度の熱処理を行い、ボ
イドの少ない一層良質な結晶性を有するシリコン膜を形
成することができる。Further, in the film forming method of the above (1) and the film forming apparatus of the above (a) to (c), when it is necessary to further increase the crystallinity, it is obtained depending on the type of the film. 300 ° C. to 60 ° C. as post-treatment for the crystalline film
Heat treatment at about 0 ° C. can be performed. In addition, as described above, the heating temperature can be lower than in the conventional post-treatment performed for crystallization, and the heating time can be shortened. For example, when a crystalline silicon film is formed by the above-mentioned method and the apparatuses (a) to (c), the hydrogen concentration in the obtained silicon film is 1 × 10 ^21.
cm ^-3 or less, which is about two orders of magnitude lower than that of a silicon film obtained by a normal CVD method. A silicon film having a property can be formed.

【００３３】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明に係る成膜装置の
１例の概略構成を示す図である。この装置は、プラズマ
生成室Ｃを有し、室Ｃには真空排気部１８が接続される
とともに、原料ガス供給部１２が接続されている。原料
ガス供給部１２には原料ガス源、マスフローコントロー
ラ等が含まれるが、これらについては図示を省略してい
る。また室Ｃ内には被成膜物品保持部材１１が設置さ
れ、保持部材１１は被成膜物品１０を搬入搬出すべく図
示しない駆動部により水平往復動可能で、室Ｃ内では被
成膜物品加熱用ヒータ９上に配置される。また、保持部
材１１に保持される被成膜物品１０周縁部に対向する位
置には、対向電極として、該物品側からリング状マイク
ロ波電極３０ａ及びリング状高周波電極１４ａが設置さ
れる。該電極３０ａの開口部は図１中１５ｂで、該電極
１４ａの開口部は図１中１５ａで示してある。電極３０
ａにはマイクロ波電源３１が接続されており、電極１４
ａには整合器１６を介して高周波電源１７が接続されて
いる。また、対向電極３０ａ、１４ａを間にして保持部
材１１に対向する位置にはイオン源２が設けられてい
る。イオン源２にはイオン源用ガス供給部１が接続され
ているとともに、ガスプラズマ化のために整合器２２を
介して高周波電源２３が接続されている。なお、ガス供
給部１にもガス源等が含まれるが、これらは図示を省略
している。また、イオン源２は、イオンを引き出すため
のここでは３枚の電極（プラズマ生成室側から加速電
極、減速電極、接地電極）からなるレンズ電極系２１を
有している。レンズ電極系２１とイオン源２との間には
加速電源２４及び減速電源２５が接続されている。な
お、イオン源２の励起方法はここでは高周波型を示して
いるが、この他フィラメント型、マイクロ波型等を採用
できる。また、レンズ電極系は３枚電極構造に限定され
ず他の枚数の電極からなるものでよい。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a film forming apparatus according to the present invention. This apparatus has a plasma generation chamber C, and a vacuum exhaust unit 18 is connected to the chamber C, and a source gas supply unit 12 is connected to the chamber C. The source gas supply unit 12 includes a source gas source, a mass flow controller, and the like, but these are not shown. Further, a deposition object holding member 11 is installed in the chamber C, and the holding member 11 can be reciprocated horizontally by a driving unit (not shown) to carry in and out the deposition object 10. It is arranged on the heater 9 for heating. Further, a ring-shaped microwave electrode 30a and a ring-shaped high-frequency electrode 14a are provided as counter electrodes at positions facing the peripheral portion of the article 10 held by the holding member 11 from the article side. The opening of the electrode 30a is indicated by 15b in FIG. 1, and the opening of the electrode 14a is indicated by 15a in FIG. Electrode 30
a, a microwave power supply 31 is connected to the
A high frequency power supply 17 is connected to a through a matching unit 16. The ion source 2 is provided at a position facing the holding member 11 with the counter electrodes 30a and 14a therebetween. The ion source 2 is connected to the ion source gas supply unit 1 and a high-frequency power source 23 via a matching unit 22 for gas plasma conversion. The gas supply unit 1 also includes a gas source and the like, but these are not shown. Further, the ion source 2 has a lens electrode system 21 composed of three electrodes (an acceleration electrode, a deceleration electrode, and a ground electrode from the plasma generation chamber side) for extracting ions. An acceleration power supply 24 and a deceleration power supply 25 are connected between the lens electrode system 21 and the ion source 2. In addition, although the high frequency type is shown here as the excitation method of the ion source 2, a filament type, a microwave type, or the like can be adopted. Further, the lens electrode system is not limited to the three-electrode structure, and may be composed of another number of electrodes.

【００３４】この装置を用いて本発明方法を実施するに
あたっては、被成膜物品１０を保持部材１１により保持
してプラズマ生成室Ｃ内に搬入しヒータ９上の所定の成
膜位置に設置するとともに、室Ｃ内を真空排気部１８の
運転にて所定真空度とする。次いで、原料ガス供給部１
２からプラズマ生成室Ｃ内に成膜原料ガスを導入すると
ともに、整合器１６を介して高周波電源１７からリング
状高周波電極１４ａに高周波電力を供給すると同時に、
マイクロ波電源３１からリング状マイクロ波電極３０ａ
にマイクロ波電力を供給して前記導入したガスをプラズ
マ化し、図中１３で示す位置、すなわちリング状高周波
電極１４ａ及びリング状マイクロ波電極３０ａに沿う被
成膜物品１０の周縁部の近傍位置にプラズマを形成す
る。成膜原料ガスとしては、膜構成元素含有ガスまたは
これに加えて反応性ガスを用いることができる。In carrying out the method of the present invention using this apparatus, the article 10 to be film-formed is held by the holding member 11, carried into the plasma generation chamber C, and set at a predetermined film-forming position on the heater 9. At the same time, the inside of the chamber C is set to a predetermined degree of vacuum by the operation of the evacuation unit 18. Next, the raw material gas supply unit 1
2, a film-forming source gas is introduced into the plasma generation chamber C, and at the same time high-frequency power is supplied from the high-frequency power source 17 to the ring-shaped high-frequency electrode 14a via the matching unit 16,
Ring-shaped microwave electrode 30a from microwave power supply 31
The introduced gas is turned into plasma by supplying microwave power to the substrate, and at a position indicated by 13 in the drawing, that is, at a position near the periphery of the film-forming article 10 along the ring-shaped high-frequency electrode 14a and the ring-shaped microwave electrode 30a. Form a plasma. As the film forming raw material gas, a film constituent element-containing gas or a reactive gas can be used in addition thereto.

【００３５】また、イオン源２にイオン源用ガス供給部
１からイオンの原料ガスを導入し、これに整合器２２を
介して電源２３から高周波電力を供給して、図中８で示
すイオン源内の位置にプラズマを発生させ、レンズ電極
系２１に電源２４、２５により適当な電圧を印加するこ
とによりプラズマ８から加速エネルギ１０ｅＶ〜５００
ｅＶ、より好ましくは２０ｅＶ〜３００ｅＶでイオンを
引き出し、リング状対向電極１４ａ、３０ａの開口部１
５ａ、１５ｂを通して被成膜物品１０に該イオンビーム
を照射する。イオンの原料ガスとしては不活性ガス、反
応性ガス及び膜構成元素含有ガスのうち少なくとも一種
のガスのイオンを用いる。An ion source gas is introduced into the ion source 2 from the ion source gas supply unit 1, and high-frequency power is supplied to the ion source 2 from a power source 23 via a matching unit 22. Is generated from the plasma 8 by applying an appropriate voltage to the lens electrode system 21 by the power supplies 24 and 25 to accelerate the energy from 10 eV to 500 eV.
eV, more preferably 20 eV to 300 eV, to extract ions, and to form openings 1 of the ring-shaped opposed electrodes 14a and 30a.
The film-forming article 10 is irradiated with the ion beam through 5a and 15b. As an ion source gas, ions of at least one of an inert gas, a reactive gas, and a gas containing a film constituent element are used.

【００３６】これにより、被成膜物品１０上に所定の結
晶性膜が形成される。なお、成膜中は、被成膜物品１０
表面近傍の真空度が１×１０^-3Ｔｏｒｒ〜１×１０^-8Ｔ
ｏｒｒの範囲内になるようにプラズマ生成室内の真空度
を調整する。また、被成膜物品１０の温度はヒータ９に
よりＲＴ（室温）〜６００℃に保つ。以上説明した方法
及び装置によると、被成膜物品１０表面近傍の真空度が
低く、且つ、プラズマ１３は主に物品１０の周縁部に対
向する位置に形成されるため、プラズマ中の高速イオン
及び高速電子の物品１０への入射量が少なく、しかも直
接入射が抑制され、結晶成長面にダメージを与えず欠陥
の少ない良質の膜の成長が促される。また、物品１０に
イオンビームを照射し、その物品上での照射のエネルギ
は途中のエネルギロスがあって１００ｅＶ以下の低レベ
ルに制御されていることにより、イオンビーム照射によ
る表面励起、結晶性向上、結晶配向制御等の効果が妨げ
られず膜構成原子のマイグレーションが促進されて、物
品１０上に良質な結晶性を有する膜が形成される。Thus, a predetermined crystalline film is formed on the article 10 to be formed. During the film formation, the film-forming article 10
The degree of vacuum near the surface is 1 × 10 ⁻³ Torr to 1 × 10 ⁻⁸ T
The degree of vacuum in the plasma generation chamber is adjusted so as to fall within the range of orr. The temperature of the article 10 is maintained at RT (room temperature) to 600 ° C. by the heater 9. According to the method and the apparatus described above, the degree of vacuum in the vicinity of the surface of the article 10 is low, and the plasma 13 is mainly formed at a position facing the peripheral edge of the article 10. The amount of high-speed electrons incident on the article 10 is small, and the direct incidence is suppressed, and the growth of a high-quality film with few defects without damaging the crystal growth surface is promoted. In addition, the article 10 is irradiated with an ion beam, and the energy of irradiation on the article is controlled to a low level of 100 eV or less due to energy loss on the way, so that surface excitation by ion beam irradiation and improvement in crystallinity are achieved. In addition, the effect of controlling the crystal orientation is not hindered, and the migration of atoms constituting the film is promoted, so that a film having good crystallinity is formed on the article 10.

【００３７】また、成膜用原料ガスのプラズマ化を、高
周波電極１４ａへの高周波電力の供給のみにより行う場
合は、これにより形成される高周波電界がプラズマに与
えるエネルギ分布がやや広範囲になること、及び、発生
するプラズマ密度がやや低いことから、得られる膜の結
晶性がやや低く、また成膜速度が若干遅い傾向にある
が、高周波電極１４ａへの高周波電力の供給とマイクロ
波電極３０ａへのマイクロ波電力の供給を同時に行って
原料ガスをプラズマ化することにより、プラズマ１３に
与えるエネルギ分布が狭くなって主に結晶化に必要な活
性種を励起させることができるとともに、発生するプラ
ズマ１３の密度を増大させることができ、これにより得
られる膜の結晶性及び成膜速度を向上させることができ
る。また、得られる膜の被成膜物品１０との界面部分の
結晶性を向上させることができることから、極薄膜の場
合にも該膜を結晶性良好なものにすることができる。さ
らに、高周波電力及びマイクロ波電力を同時に供給する
ことにより、プラズマ１３の点灯及び維持が容易にな
り、成膜を安定して行うことができる。When the raw material gas for film formation is turned into plasma only by supplying high-frequency power to the high-frequency electrode 14a, the energy distribution applied to the plasma by the high-frequency electric field formed by this becomes rather wide. Also, since the generated plasma density is rather low, the crystallinity of the obtained film tends to be slightly low, and the film formation rate tends to be slightly slow. However, the supply of high-frequency power to the high-frequency electrode 14a and the supply of high-frequency power to the microwave electrode 30a By simultaneously supplying the microwave power and turning the raw material gas into plasma, the energy distribution given to the plasma 13 is narrowed, so that it is possible to mainly excite active species necessary for crystallization and to generate the plasma 13. The density can be increased, and thereby the crystallinity and the deposition rate of the obtained film can be improved. In addition, since the crystallinity of the obtained film at the interface with the film-forming article 10 can be improved, the film can have good crystallinity even in the case of an extremely thin film. Further, by simultaneously supplying the high frequency power and the microwave power, the lighting and maintenance of the plasma 13 are facilitated, and the film formation can be performed stably.

【００３８】また、成膜中は膜を結晶化させるために物
品１０の温度を６００℃より高くする必要はない。この
ことから、例えば液晶表示装置用のガラス基板として比
較的低融点の安価なガラスを用い、その上にＴＦＴ用等
の結晶性シリコン膜を形成することもできる。また、１
工程で結晶性膜が得られるため、成膜後の熱処理を省略
することができ、生産性が良好である。さらに結晶性を
向上させる必要があるために熱処理を加える場合にも、
３００℃〜６００℃という従来より低温で、しかも加熱
時間も従来（２０時間以上）より短くすることができ
る。Further, during film formation, the temperature of the article 10 does not need to be higher than 600 ° C. in order to crystallize the film. For this reason, for example, an inexpensive glass having a relatively low melting point can be used as a glass substrate for a liquid crystal display device, and a crystalline silicon film for a TFT or the like can be formed thereon. Also, 1
Since a crystalline film is obtained in the step, heat treatment after film formation can be omitted, and productivity is good. Even if heat treatment is applied because it is necessary to further improve crystallinity,
The temperature is lower than the conventional temperature of 300 ° C. to 600 ° C., and the heating time can be shorter than the conventional one (20 hours or more).

【００３９】また、１×１０^-3Ｔｏｒｒ〜１×１０^-8Ｔ
ｏｒｒという高真空度下で原料ガスをプラズマ化させる
ため、気相反応が抑制されて不要なパーティクルの生成
が抑制され、被成膜物品１０への不純物の付着が抑制さ
れて良質な結晶性膜が得られる。また、前記のとおり高
真空下で原料ガスをプラズマ化するため、成膜に寄与す
るラジカルの拡散域が広くなり、大面積の被成膜物品１
０上にも良質な結晶性膜を形成することができる。さら
にプラズマ生成室Ｃ内面等への膜付着が少なく、従って
室Ｃ内のクリーニングの頻度が少なくて済む。Further, 1 × 10 ⁻³ Torr to 1 × 10 ⁻⁸ T
Since the raw material gas is turned into plasma under a high degree of vacuum of orr, the gas phase reaction is suppressed, the generation of unnecessary particles is suppressed, and the attachment of impurities to the film-forming article 10 is suppressed, and a high quality crystalline film is formed. Is obtained. In addition, since the source gas is converted into plasma under high vacuum as described above, the diffusion region of radicals contributing to film formation is widened, and a large-area film-formed article 1 is formed.
A good quality crystalline film can be formed on the surface of the substrate. Further, film deposition on the inner surface of the plasma generation chamber C and the like is small, so that the frequency of cleaning in the chamber C can be reduced.

【００４０】なお、以上の装置及び方法では、成膜原料
ガスのプラズマ化を高周波電力及びマイクロ波電力の両
者の投入により行っているが、支障ないのであれば、プ
ラズマ化開始にあたっては高周波電力及びマイクロ波電
力を同時に投入してプラズマの点灯、それに続くプラズ
マの維持を行いやすいようにし、その後の成膜処理では
高周波電力の投入を停止してマイクロ波電力のみ投入す
ること等もできる。この点については後述する方法及び
装置についても同様である。In the above-described apparatus and method, the plasma of the film forming raw material gas is formed by inputting both high frequency power and microwave power. At the same time, the microwave power can be supplied simultaneously to facilitate the lighting of the plasma and the subsequent maintenance of the plasma. In the subsequent film forming process, the supply of the high frequency power can be stopped and only the microwave power can be supplied. This applies to a method and an apparatus described later.

【００４１】また、図２は本発明に係る成膜装置の他の
例の概略構成を示す図である。この装置は、図１に示す
装置において、リング状マイクロ波電極３０ａに代えて
円筒状マイクロ波電極３０ｂを採用し、またリング状高
周波電極１４ａに代えて円筒状高周波電極１４ｂを採用
したものである。その他の構成及び成膜動作は図１の装
置と同様であり、同じ部品には同じ参照符号を付してあ
る。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of another example of the film forming apparatus according to the present invention. This device employs a cylindrical microwave electrode 30b in place of the ring-shaped microwave electrode 30a and a cylindrical high-frequency electrode 14b in place of the ring-shaped high-frequency electrode 14a in the device shown in FIG. . Other configurations and film forming operations are the same as those of the apparatus of FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals.

【００４２】この装置によると、プラズマ１３は、筒状
電極１４ｂ及び３０ｂに沿った部分すなわち被成膜物品
１０の周縁部に対向する位置に形成され、図１に示す装
置と同様の効果が得られる。また、図３は本発明に係る
成膜装置のさらに他の例の概略構成を示す図である。こ
の装置は、図１に示す装置において、リング状マイクロ
波電極３０ａに代えてコイル状マイクロ波電極３０ｃを
採用し、またリング状高周波電極１４ａに代えてコイル
状高周波電極１４ｃを採用したものである。その他の構
成及び成膜動作は図１の装置と同様であり、同じ部品に
は同じ参照符号を付してある。According to this apparatus, the plasma 13 is formed at a portion along the cylindrical electrodes 14b and 30b, that is, at a position facing the peripheral edge of the article 10 to be formed, and the same effect as the apparatus shown in FIG. Can be FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of still another example of the film forming apparatus according to the present invention. This device employs a coiled microwave electrode 30c instead of the ring-shaped microwave electrode 30a in the device shown in FIG. 1, and employs a coiled high-frequency electrode 14c instead of the ring-shaped high-frequency electrode 14a. . Other configurations and film forming operations are the same as those of the apparatus of FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals.

【００４３】この装置によると、プラズマ１３は、コイ
ル状電極１４ｃ及び３０ｃに沿った部分すなわち被成膜
物品１０の周縁部に対向する位置に形成され、図１に示
す装置と同様の効果が得られる。なお、図１〜図３の装
置において、マイクロ波電極及び高周波電極の両対向電
極の外周からプラズマ安定維持のための磁場を入れる磁
石１００（図中二点鎖線で示す）を設けてもよい。According to this apparatus, the plasma 13 is formed at a portion along the coiled electrodes 14c and 30c, that is, at a position facing the peripheral edge of the article 10 to be formed, and the same effect as the apparatus shown in FIG. Can be In the apparatus shown in FIGS. 1 to 3, a magnet 100 (indicated by a two-dot chain line in the drawings) for applying a magnetic field for maintaining plasma stability may be provided from the outer periphery of both the microwave electrode and the high-frequency electrode.

【００４４】また、図４は本発明に係る成膜装置のさら
に他の例の概略構成を示す図である。この装置は図１に
示す装置において、リング状マイクロ波電極３０ａに代
えてリジタノコイル型電極３０ｄを採用し、またリング
状高周波電極１４ａに代えて円筒状高周波電極１４ｂを
採用したものである。リジタノコイル型電極３０ｄはそ
の外周部には電磁石コイル１９ａを有している。なお、
ここでは電磁石コイルを採用しているが、永久磁石を採
用しても構わない。その他の構成は図１に示す装置と同
様であり、同じ部品には同じ参照符号を付してある。FIG. 4 is a view showing a schematic configuration of still another example of the film forming apparatus according to the present invention. This apparatus is different from the apparatus shown in FIG. 1 in that a ring-shaped microwave electrode 30a is replaced with a rigid-coil electrode 30d, and a ring-shaped high-frequency electrode 14a is replaced with a cylindrical high-frequency electrode 14b. The lidano coil-type electrode 30d has an electromagnet coil 19a on the outer periphery. In addition,
Here, an electromagnet coil is used, but a permanent magnet may be used. Other configurations are the same as those of the apparatus shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals.

【００４５】この装置を用いて本発明方法を実施するに
あたっては、図１の装置によると同様にして成膜を行
い、但し、リジタノコイル型電極３０ｄへのマイクロ波
電力の供給は電磁石コイル１９ａにより磁場を形成した
状態で行う。プラズマ１３は、リジタノコイル型電極３
０ｄ及び円筒状高周波電極１４ｂに沿った部分すなわち
被成膜物品１０の周縁部に対向する位置に形成される。In carrying out the method of the present invention using this apparatus, film formation is carried out in the same manner as in the apparatus shown in FIG. 1, except that microwave power is supplied to the rigid coil type electrode 30d by the electromagnetic coil 19a. Is carried out in a state where is formed. The plasma 13 is applied to the lidano coil-type electrode 3.
0d and a portion along the cylindrical high-frequency electrode 14b, that is, a position facing the peripheral portion of the article 10 to be film-formed.

【００４６】この装置によると、図１に示す装置を用い
た場合と同様の効果が得られる。さらにリジタノコイル
型電極３０ｄを採用することで、マイクロ波の周波数に
無関係にコイルの直径を大きくすることができるため、
大口径のプラズマを形成することができ、大面積の被成
膜物品上にも容易に成膜を行うことができる。また、図
５は本発明に係る成膜装置のさらに他の例の概略構成を
示す図である。この装置は図１に示す装置において、リ
ング状マイクロ波電極３０ａに代えてリング状のマイク
ロ波導入用アンテナ３０ｅを採用し、リング状高周波電
極１４ａに代えて円筒状高周波電極１４ｂを採用したも
のである。さらに、プラズマ生成室Ｃ外の、アンテナ３
０ｅの外周部に対向する位置には、低圧下でプラズマを
安定維持するためにプラズマ密度を高くするような磁場
を形成できる電磁石コイル１９ｂが設けられている。な
お、ここでは電磁石コイルを採用しているが、永久磁石
を採用しても構わない。その他の構成は図１に示す装置
と同様であり、同じ部品には同じ参照符号を付してあ
る。According to this apparatus, the same effect as that obtained by using the apparatus shown in FIG. 1 can be obtained. Furthermore, by adopting the Rigidano coil type electrode 30d, the diameter of the coil can be increased irrespective of the frequency of the microwave,
A large-diameter plasma can be formed, and a film can be easily formed on a large-area article to be formed. FIG. 5 is a view showing a schematic configuration of still another example of the film forming apparatus according to the present invention. This device is different from the device shown in FIG. 1 in that a ring-shaped microwave introducing antenna 30e is used instead of the ring-shaped microwave electrode 30a, and a cylindrical high-frequency electrode 14b is used instead of the ring-shaped high-frequency electrode 14a. is there. Further, the antenna 3 outside the plasma generation chamber C
An electromagnet coil 19b that can form a magnetic field that increases the plasma density in order to stably maintain the plasma under low pressure is provided at a position facing the outer peripheral portion of 0e. Although an electromagnet coil is employed here, a permanent magnet may be employed. Other configurations are the same as those of the apparatus shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals.

【００４７】この装置を用いて本発明方法を実施するに
あたっては、図１の装置によると同様にし、但し、リン
グ状のマイクロ波導入用アンテナ３０ｅへのマイクロ波
電力の供給は電磁石コイル１９ｂにより磁場を形成した
状態で行う。プラズマ１３は、リング状アンテナ３０ｅ
及び円筒状高周波電極１４ｂに沿った部分すなわち被成
膜物品１０の周縁部に対向する位置に形成される。When the method of the present invention is carried out using this apparatus, the method is the same as that of the apparatus shown in FIG. 1, except that microwave power is supplied to the ring-shaped microwave introducing antenna 30e by the electromagnetic coil 19b. Is carried out in a state where is formed. The plasma 13 has a ring-shaped antenna 30e.
In addition, it is formed at a portion along the cylindrical high-frequency electrode 14b, that is, at a position facing the peripheral edge of the article 10 to be film-formed.

【００４８】この装置によると図１に示す装置と同様の
効果が得られる。なお、ここでは、マイクロ波電極の構
造と高周波電極の構造の組み合わせとして図１〜図５の
組み合わせのみを示したが、マイクロ波電極としてリン
グ状電極３０ａ、筒状電極３０ｂ、コイル状電極３０
ｃ、リジタノコイル型電極３０ｄ及びリング状マイクロ
波導入用アンテナ３０ｅのうちの任意の電極を備え、高
周波電極としてリング状電極１４ａ、筒状電極１４ｂ及
びコイル状電極１４ｃのうちの任意の電極を備えた成膜
装置とすることができる。マイクロ波電極がリング状電
極３０ａ、筒状電極３０ｂ、コイル状電極３０ｃのうち
のいずれかであるときは、マイクロ波電極及び高周波電
極の両対向電極の外周からプラズマ安定維持のための磁
場を入れる磁石を設けてもよい。According to this apparatus, the same effect as that of the apparatus shown in FIG. 1 can be obtained. Here, only the combinations shown in FIGS. 1 to 5 are shown as combinations of the structure of the microwave electrode and the structure of the high-frequency electrode, but the ring-shaped electrode 30a, the cylindrical electrode 30b, and the coil-shaped electrode 30 are used as the microwave electrode.
c, provided with any one of the Rigidano coil type electrode 30d and the ring-shaped microwave introducing antenna 30e, and provided with any one of the ring-shaped electrode 14a, the cylindrical electrode 14b, and the coil-shaped electrode 14c as the high-frequency electrode. It can be a film forming apparatus. When the microwave electrode is any one of the ring-shaped electrode 30a, the cylindrical electrode 30b, and the coil-shaped electrode 30c, a magnetic field for maintaining a stable plasma is applied from the outer periphery of both the microwave electrode and the high-frequency electrode. A magnet may be provided.

【００４９】また、図６は本発明に係る成膜装置のさら
に他の例の概略構成を示す図である。この装置は、図１
に示す装置において、リング状マイクロ波電極３０ａ
に、マイクロ波電源３１に並列してマイクロ波フィルタ
Ｆ及び直流バイアス電源Ｂからなる直列回路を接続した
ものである。その他の構成は図１の装置と同様であり、
同じ部品には同じ参照符号を付してある。FIG. 6 is a view showing a schematic configuration of still another example of the film forming apparatus according to the present invention. This device is shown in FIG.
In the device shown in FIG.
And a series circuit comprising a microwave filter F and a DC bias power supply B connected in parallel with the microwave power supply 31. Other configurations are the same as those of the apparatus of FIG.
Identical parts are provided with the same reference symbols.

【００５０】この装置を用いて本発明方法を実施するに
あたっては、図１に示す装置によると同様にし、但し、
プラズマ励起のためにリング状マイクロ波電極３０ａに
マイクロ波電源３１よりマイクロ波電力を供給する際、
これに加えてマイクロ波フィルタＦを介してバイアス電
源Ｂより正の直流バイアスを印加する。これにより、プ
ラズマポテンシャルを正に持ち上げ、該プラズマ中を通
過するイオンのエネルギを減じ、被成膜物品１０に十分
な量の低エネルギのイオンを照射することができる。ま
た、マイクロ波フィルタＦ及びバイアス電源Ｂを採用し
ない場合には通常困難である１００ｅＶ以下の低エネル
ギのイオンビームの照射をエネルギ精度よく行うことが
でき、良質な結晶性を有する膜を効率良く形成すること
ができる。その他は図１に示す装置を用いた場合と同様
の効果が得られる。In practicing the method of the present invention using this apparatus, the method is the same as that of the apparatus shown in FIG. 1, except that
When microwave power is supplied from the microwave power supply 31 to the ring-shaped microwave electrode 30a for plasma excitation,
In addition, a positive DC bias is applied from a bias power source B via a microwave filter F. Thereby, the plasma potential is raised to a positive value, the energy of ions passing through the plasma is reduced, and the film-forming article 10 can be irradiated with a sufficient amount of low-energy ions. Further, irradiation of a low energy ion beam of 100 eV or less, which is normally difficult when the microwave filter F and the bias power supply B are not employed, can be performed with high energy accuracy, and a film having good crystallinity can be efficiently formed. can do. Otherwise, the same effects as in the case of using the apparatus shown in FIG. 1 can be obtained.

【００５１】なお、図２〜図５の装置、及びマイクロ波
電極と高周波電極の組み合わせがこれらと異なる前述の
各装置においても、このようにマイクロ波フィルタＦ及
びバイアス電源Ｂを用いることができ、これによりプラ
ズマポテンシャルを制御することで被成膜物品に照射さ
れるイオンビームのエネルギを低レベルに制御すること
ができる。It should be noted that the microwave filter F and the bias power source B can be used in the devices shown in FIGS. 2 to 5 and the above-described devices in which the combination of the microwave electrode and the high-frequency electrode is different. Thus, by controlling the plasma potential, the energy of the ion beam irradiated to the article to be formed can be controlled to a low level.

【００５２】次に、本発明に係る成膜装置のさらに他の
例を図７を参照して説明する。この装置は、成膜室Ｃ´
を有し、その内部に高周波電極１４及びこれに対向する
接地電極１１´を設置してあり、電極１１´は被成膜物
品１０を支持するホルダを兼ねており、内部に物品加熱
用ヒータ９´を内蔵している。成膜室Ｃ´は真空排気部
１８´により所望の真空度に排気でき、ガス供給部１２
´から成膜用原料ガスを供給できる。Next, still another example of the film forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. This apparatus includes a film forming chamber C ′
A high-frequency electrode 14 and a ground electrode 11 ′ facing the high-frequency electrode 14 are provided inside the electrode 11, and the electrode 11 ′ also serves as a holder for supporting the article 10 to be film-formed, and inside the heater 9 for heating the article. ´ built-in. The film forming chamber C ′ can be evacuated to a desired degree of vacuum by a vacuum evacuation unit 18 ′.
'Can supply a source gas for film formation.

【００５３】高周波電極１４には整合器１６´を介して
高周波電源１７´を接続してある。また、室Ｃ′壁のプ
ラズマ生成領域対応位置にはマイクロ波透過用セラミッ
ク窓３１１が設けられ、窓３１１にはマイクロ波電源３
１が接続されて、該窓３１１を介して成膜室Ｃ′内にマ
イクロ波電力を供給できるようになっている。なお、こ
のようなマイクロ波導入手段のほか、室Ｃ′内へマイク
ロ波導入用アンテナを挿入しておいてもよい。また、成
膜室Ｃ´には、ホルダ１１´上の被成膜物品１０に対し
イオンビームを照射するためのイオン源２´を付設して
ある。このイオン源２´は図１に示す装置におけるイオ
ン源２と同構造、作用のものである。A high-frequency power supply 17 'is connected to the high-frequency electrode 14 via a matching unit 16'. A microwave transmitting ceramic window 311 is provided at a position corresponding to the plasma generation region on the wall of the chamber C ′.
1 is connected so that microwave power can be supplied into the film forming chamber C ′ through the window 311. Note that, in addition to such microwave introduction means, a microwave introduction antenna may be inserted into the room C ′. An ion source 2 ′ for irradiating an ion beam to the article 10 on the holder 11 ′ is provided in the film forming chamber C ′. This ion source 2 'has the same structure and operation as the ion source 2 in the apparatus shown in FIG.

【００５４】この装置を用いて本発明方法を実施するに
あたっては、被成膜物品１０を成膜室Ｃ´内に搬入して
ホルダ１１´に設置する。また、成膜室Ｃ´内を真空排
気部１８´の運転にて排気する一方、ガス供給部１２´
から成膜室内に成膜原料ガスを導入する。原料ガスの導
入を制御することで、或いは原料ガス導入と排気部１８
´による排気を制御することで、被成膜物品１０表面近
傍の真空度を１×１０ ^-3Ｔｏｒｒ〜１×１０^-8Ｔｏｒｒ
の範囲のものに維持しつつ、また、被成膜物品１０の温
度を室温〜６００℃に保ちつつ、電極１４、１１´間に
高周波電源１７´から整合器１６´を介して高周波電力
を供給すると同時にマイクロ波電源３１からマイクロ波
透過用セラミック窓３１１を介して成膜室Ｃ′内にマイ
クロ波電力を供給して成膜原料ガスをプラズマ化し、さ
らに、イオン源２´から被成膜物品１０へ向けイオンビ
ームをイオン加速エネルギ１０ｅＶ〜５００ｅＶ、さら
に好ましくは２０ｅＶ〜３００ｅＶで照射し、かくして
このプラズマ１３の下で物品１０表面に結晶性膜を形成
する。In carrying out the method of the present invention using this apparatus,
In this case, the article 10 to be deposited is carried into the deposition chamber C ′.
It is installed on the holder 11 '. Further, the inside of the film forming chamber C 'is evacuated.
The gas is exhausted by the operation of the gas supply unit 18 ', while the gas supply unit 12' is exhausted.
, A film forming material gas is introduced into the film forming chamber. Source gas introduction
By controlling the inlet or the source gas introduction and the exhaust section 18.
By controlling the exhaust by ′, it is possible to
The degree of vacuum beside is 1 × 10 ^-3Torr ~ 1 × 10^-8Torr
While maintaining the temperature in the range of
While maintaining the temperature between room temperature and 600 ° C., between the electrodes 14 and 11 ′.
High-frequency power from high-frequency power supply 17 'via matching unit 16'
And microwave power from the microwave power source 31 at the same time.
In the film forming chamber C ′ through the transmission ceramic window 311,
A microwave power is supplied to turn the film forming material gas into plasma,
In addition, the ion beam from the ion source 2 ′
The ion acceleration energy from 10 eV to 500 eV,
Preferably at 20 eV to 300 eV, and thus
A crystalline film is formed on the surface of the article 10 under the plasma 13
I do.

【００５５】この装置及び手法による膜形成では、既述
の図１から図６の各装置による膜形成の場合と同様、比
較的低温下で良質の結晶性膜を高速で形成することがで
きるのであるが、図７の装置による膜形成では、１×１
０^-3Ｔｏｒｒ〜１×１０^-8Ｔｏｒｒという高真空下でガ
スをプラズマ化させるため、気相反応が抑制されて不要
なダストパーティクルの生成が少なくなり、被成膜物品
１０表面への不純物の付着が抑制され、良質な結晶性膜
が得られる。また、高真空下でガスをプラズマ化させる
ため、膜形成に寄与するラジカルの拡散域が広がり、そ
れだけ大面積の被成膜物品上にも良質の結晶性膜を形成
することができる。さらに、成膜工程において成膜を行
う容器Ｃ´内面等への膜付着が少なく、それだけクリー
ニング等のメンテナンスが容易になる。In the film formation by this apparatus and method, a high-quality crystalline film can be formed at a relatively low temperature and at a high speed, similarly to the case of the film formation by each apparatus shown in FIGS. However, in the film formation by the apparatus of FIG.
Since the gas is turned into plasma under a high vacuum of 0 ⁻³ Torr to 1 × 10 ⁻⁸ Torr, a gas phase reaction is suppressed, and generation of unnecessary dust particles is reduced. Adhesion is suppressed and a good quality crystalline film is obtained. In addition, since the gas is converted into plasma under a high vacuum, a diffusion region of radicals contributing to film formation is widened, so that a high-quality crystalline film can be formed on a large-area article to be formed. Further, in the film forming process, the film adheres little to the inner surface of the container C 'where the film is formed, and maintenance such as cleaning becomes easy accordingly.

【００５６】次に、図１〜図７の装置を用いて結晶性シ
リコン膜を形成した本発明方法実施の具体例及びその結
果得られた結晶性シリコン膜の諸特性について説明す
る。併せて、従来の平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用
いてシリコン膜を形成した比較例１、及び図１の装置を
用い、プラズマ励起用電力として高周波電力のみを供給
してシリコン膜を形成した比較例２についても説明す
る。 実施例１（図１〜図５の装置による） 被成膜物品 無アルカリガラス基板及び シリコンウエハ＜１００＞のそれぞれ プラズマ励起用電力 周波数13.56MHzの高周波電力 周波数2.45GHz のマイクロ波電力 原料ガス ＳｉＨ₄ ５０％ Ｈ₂ ５０％ 真空度 １×１０^-4Ｔｏｒｒ イオンビームイオン種 Ｈ₂ ガスイオン 照射エネルギ １０ｅＶ〜１００ｅＶ 成膜温度 ３００℃ 成膜膜厚 １０００Å〜２０００Å 成膜速度 ２００〜３００Å／ｍｉｎ 実施例２（図６の装置による） 被成膜物品 無アルカリガラス基板及び シリコンウエハ＜１００＞のそれぞれ プラズマ励起用電力 周波数13.56MHzの高周波電力 周波数2.45GHz のマイクロ波電力 バイアス電圧 １０〜１００Ｖ 原料ガス ＳｉＨ₄ ５０％ Ｈ₂ ５０％ 真空度 １×１０^-4Ｔｏｒｒ イオンビーム イオン種 Ｈ₂ ガスイオン 照射エネルギ １０ｅＶ〜１００ｅＶ 成膜温度 ３００℃ 成膜膜厚 １０００Å〜２０００Å 成膜速度 ２００〜３００Å／ｍｉｎ 実施例３（図７の装置による） 被成膜物品 無アルカリガラス基板及び シリコンウエハ＜１００＞のそれぞれ プラズマ励起用電力 周波数13.56MHzの高周波電力 周波数2.45GHz のマイクロ波電力 原料ガス ＳｉＨ₄ ５０％ Ｈ₂ ５０％ 真空度 １×１０^-4Ｔｏｒｒ イオンビームイオン種 Ｈ₂ ガスイオン 照射エネルギ １０ｅＶ〜１００ｅＶ 成膜温度 ３００℃ 成膜膜厚 １０００Å〜２０００Å 成膜速度 ２００〜３００Å／ｍｉｎ 比較例１（平行平板型プラズマＣＶＤ装置） 被成膜物品 無アルカリガラス基板及び シリコンウエハ＜１００＞のそれぞれ プラズマ励起用電力 周波数13.56MHzの高周波電力 原料ガス ＳｉＨ₄ ５０％ Ｈ₂ ５０％ 真空度 ２×１０^-1Ｔｏｒｒ 成膜温度 ３００℃ 成膜膜厚 ２０００Å 比較例２（図１の装置） 図１の装置を用い、プラズマ励起用電力として周波数１
３．５６ＭＨｚの高周波電力のみを用いた他は、前記実
施例１と同様にして膜厚１０００Å〜２０００Åのシリ
コン膜を形成した。成膜速度は約１００Å／ｍｉｎであ
った。Next, specific examples of the method of the present invention in which a crystalline silicon film is formed using the apparatus shown in FIGS. 1 to 7 and various characteristics of the crystalline silicon film obtained as a result will be described. In addition, Comparative Example 1 in which a silicon film was formed using a conventional parallel plate type plasma CVD apparatus, and Comparative Example in which only a high frequency power was supplied as plasma excitation power using the apparatus of FIG. 2 will also be described. Example 1 (using the apparatus shown in FIGS. 1 to 5) Articles to be deposited Each of an alkali-free glass substrate and a silicon wafer <100> Plasma excitation power High frequency power of 13.56 MHz Microwave power of 2.45 GHz Source gas SiH ₄ 50% H ₂ 50% Degree of vacuum 1 × 10 ⁻⁴ Torr Ion beam ion species H ₂ gas ion Irradiation energy 10 eV to 100 eV Film formation temperature 300 ° C. Film thickness 1000Å to 2000Å Film formation speed 200 to 300Å / min. (Using the apparatus shown in FIG. 6) Articles to be deposited Each of an alkali-free glass substrate and a silicon wafer <100> Plasma excitation power High frequency power at a frequency of 13.56 MHz Microwave power at a frequency of 2.45 GHz Bias voltage 10 to 100 V Source gas SiH ₄ 50 % H ₂ 50% vacuum 1 × 10 ^-4 Torr ion beam ion species H ₂ Sion irradiation energy 10 eV to 100 eV Film forming temperature 300 ° C. Film thickness 1000 ° to 2000 ° Film forming rate 200 to 300 ° / min Example 3 (by the apparatus of FIG. 7) Film forming article Non-alkali glass substrate and silicon wafer <100> Respectively. Plasma excitation power High frequency power at 13.56 MHz Microwave power at 2.45 GHz Source gas SiH ₄ 50% H ₂ 50% Vacuum degree 1 × 10 ^-4 Torr Ion beam ion species H ₂ gas ion Irradiation energy 10 eV to 100 eV Film forming temperature 300 ° C. Film thickness 1000 ° to 2000 ° Film forming rate 200 to 300 ° / min Comparative example 1 (parallel plate type plasma CVD apparatus) Articles to be coated Each of non-alkali glass substrate and silicon wafer <100> for plasma excitation Power High-frequency power with a frequency of 13.56 MHz Raw material gas iH ₄ 50% H ₂ 50% degree of vacuum 2 × 10 ^-1 Torr deposition temperature 300 ° C. NarumakumakuAtsu 2000Å Comparative Example 2 (the apparatus of FIG. 1) using the apparatus of FIG. 1, the frequency 1 as a plasma excitation power
A silicon film having a thickness of 1,000 to 2,000 mm was formed in the same manner as in Example 1 except that only the high-frequency power of 3.56 MHz was used. The deposition rate was about 100 ° / min.

【００５７】次に、前記実施例１、２、３及び比較例
１、２より得られた各シリコン膜について、フーリエ交
換赤外分光分析（ＦＴ−ＩＲ）、Ｘ線回折分析（ＸＲ
Ｄ）及びレーザラマン分光分析により水素濃度測定及び
結晶性評価を行い、ホール移動度測定を行うことでデバ
イス特性を評価した。また、後処理として熱処理を施
し、結晶構造の変化を調べた。 ・ＦＴ−ＩＲ 波数２０００ｃｍ^-1のＳｉ−Ｈ(Stretching-band) 吸収
ピーク積分強度から膜中の水素濃度を定量分析したとこ
ろ、実施例１による膜サンプル及び実施例３による膜サ
ンプルは１×１０²⁰ｃｍ^-3以下であり、また実施例２に
よる膜サンプルは８×１０¹⁹ｃｍ^-3であるのに対し、比
較例１による膜サンプルは２×１０²²ｃｍ^-3であり、比
較例２による膜サンプルは３×１０²⁰ｃｍ^-3であった。
このように本発明実施例１、２、３により得られた膜サ
ンプルは比較例１、２によるものより水素濃度が少な
く、また、バイアス電圧印加によりプラズマポテンシャ
ルを制御してイオンビーム照射を行った実施例２による
膜サンプルは実施例１、３によるものより水素濃度が少
なかった。 ・ＸＲＤ 実施例１、２、３及び比較例２による全ての膜サンプル
は、１１１面（２θ＝２８．２°）及び２２０面（２θ
＝４７．２°）からのピークが検出され、シリコン(cub
ic) の結晶性が確認された。本発明実施例１、２、３に
より得られた膜サンプルは比較例２による膜サンプルよ
りこれらのピーク強度が強かった。また、実施例２によ
る膜サンプルは実施例１及び３によるものよりピーク強
度が強かった。一方、比較例１による膜サンプルはアモ
ルファス構造であることが確認された。 ・レーザラマン分光分析 実施例１による膜サンプル及び実施例３による膜サンプ
ルは、結晶化シリコンによるピーク（ラマンシフト＝５
１５〜５２０ｃｍ^-1のピーク）を検出し、１０００Å〜
３０００Åの結晶粒が認められた。また、実施例２によ
る膜サンプルは、２０００Å〜３０００Åの結晶粒が認
められた。また、比較例２による膜サンプルは、５００
Å〜２０００Åの結晶粒が認められた。一方、比較例１
による膜サンプルはアモルファス構造によるピーク（ラ
マンシフト＝４８０ｃｍ^-1）が検出された。 ・熱処理 実施例１、２、３及び比較例により得られた各膜サンプ
ルに後処理として５００℃、８時間の真空中での熱処理
を施したところ、比較例１による膜サンプルはアモルフ
ァス構造のままで結晶化しなかったが、実施例１、２、
３及び比較例２のものでは結晶粒径が増大した。実施例
１によるものでは１０００Å〜３０００Åから２０００
Å〜４０００Åへ、実施例２によるものでは２０００Å
〜３０００Åから３０００Å〜５０００Åへ、実施例３
によるものでは１０００Å〜３０００Åから２０００Å
〜４０００Åへ、比較例２によるものでは５００Å〜２
０００Åから１０００Å〜３０００Åへ、それぞれ結晶
粒径が増大した。 ・ホール移動度 比較例１による膜サンプルが０．１ｃｍ² ／Ｖ・ｓのホ
ール移動度を示したのに対し、実施例１及び３による膜
サンプルでは結晶粒径１０００Åのもので５ｃｍ² ／Ｖ
・ｓ、結晶粒径３０００Åのもので１００ｃｍ² ／Ｖ・
ｓのホール移動度を示し、実施例２による膜サンプルで
は１００〜２００ｃｍ² ／Ｖ・ｓ、比較例２による膜サ
ンプルでは５０〜８０ｃｍ² ／Ｖ・ｓのホール移動度を
それぞれ示した。Next, each of the silicon films obtained in Examples 1, 2, and 3 and Comparative Examples 1 and 2 was subjected to Fourier exchange infrared spectroscopy (FT-IR) and X-ray diffraction analysis (XR).
Hydrogen concentration measurement and crystallinity evaluation were performed by D) and laser Raman spectroscopy, and device characteristics were evaluated by performing hole mobility measurement. Further, heat treatment was performed as a post-treatment, and changes in the crystal structure were examined. FT-IR The hydrogen concentration in the film was quantitatively analyzed from the integrated intensity of the Si-H (Stretching-band) absorption peak at a wave number of 2000 cm ^-1 , and the film sample according to Example 1 and the film sample according to Example 3 were 1 × 10 ²⁰ cm ⁻³ or less, and the film sample according to Example 2 had a density of 8 × 10 ¹⁹ cm ⁻³ , whereas the film sample according to Comparative Example 1 had a density of 2 × 10 ²² cm ⁻³ , and the film sample according to Comparative Example 2 The membrane sample was 3 × 10 ²⁰ cm ⁻³ .
As described above, the film samples obtained according to Examples 1, 2, and 3 of the present invention had a lower hydrogen concentration than those according to Comparative Examples 1 and 2, and were subjected to ion beam irradiation while controlling the plasma potential by applying a bias voltage. The membrane sample according to Example 2 had a lower hydrogen concentration than those according to Examples 1 and 3. XRD All the film samples according to Examples 1, 2, 3 and Comparative Example 2 had 111 surfaces (2θ = 28.2 °) and 220 surfaces (2θ).
= 47.2 °) was detected and silicon (cub)
ic) was confirmed to be crystalline. The film samples obtained according to Examples 1, 2, and 3 of the present invention had higher peak intensities than the film sample according to Comparative Example 2. Further, the film sample according to Example 2 had a higher peak intensity than those according to Examples 1 and 3. On the other hand, it was confirmed that the film sample according to Comparative Example 1 had an amorphous structure. Laser Raman spectroscopy The film sample according to Example 1 and the film sample according to Example 3 have peaks due to crystallized silicon (Raman shift = 5)
15 to 520 cm ^-1 peak), and
3000 ° crystal grains were observed. In the film sample according to Example 2, crystal grains of 2000 to 3000 ° were recognized. Further, the film sample according to Comparative Example 2 has 500
Crystal grains of {2000} were observed. On the other hand, Comparative Example 1
A peak (Raman shift = 480 cm ⁻¹ ) due to an amorphous structure was detected in the film sample according to the above. Heat treatment Each of the film samples obtained in Examples 1, 2, 3 and Comparative Example was subjected to a heat treatment in vacuum at 500 ° C. for 8 hours as a post-treatment. In Example 1, 2,
3 and Comparative Example 2 had an increased crystal grain size. 1000 to 3000 mm to 2000 mm according to the first embodiment.
Å to 4000４, 2000Å in the second embodiment
From 3000 to 3000 to 5000, Example 3
1000 to 3000 to 2000
To 4000 °, and 500 ° to 2 ° in Comparative Example 2.
The crystal grain size increased from 000 ° to 1000 ° to 3000 °, respectively. The Membrane samples by Hall mobility Comparative Example 1 showed a hole mobility of 0.1 cm ² / V · s hand, the film samples according to Examples 1 and 3 5 cm ² / V at those grain size 1000Å
100 cm ² / V with s and crystal grain size of 3000 mm
The film sample according to Example 2 exhibited a hole mobility of 100 to ²⁰⁰ cm ² / V · s, and the film sample according to Comparative Example 2 exhibited a hole mobility of 50 to 80 cm ² / V · s.

【００５８】以上の結果から、本発明実施例１、２、３
では平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いた比較例１に
よっては得られなかった極めて結晶性良好なシリコン膜
が３００℃という低温度下で得られたことが分かる。ま
た、本発明実施例１、２、３では、膜厚１０００Å〜２
０００Åという極薄膜であるにもかかわらず、高周波電
力のみにより原料ガスをプラズマ化した比較例２より結
晶性良好な膜を高速で形成できたことが分かる。From the above results, Examples 1, 2, and 3 of the present invention were obtained.
It can be seen that a silicon film with extremely good crystallinity, which was not obtained by Comparative Example 1 using a parallel plate type plasma CVD apparatus, was obtained at a low temperature of 300 ° C. In the first, second, and third embodiments of the present invention, the film thickness is from 1,000 to
It can be seen that a film having good crystallinity could be formed at a higher speed than Comparative Example 2 in which the raw material gas was turned into plasma only by high-frequency power, even though it was an extremely thin film of 000 °.

【００５９】なお、ここでは図１〜図７の装置について
の結果を示したが、図１〜図６の装置において高周波電
極とマイクロ波電極との組み合わせがこれらと異なる前
述の各装置についても同様の結果が得られる。Although the results for the apparatus shown in FIGS. 1 to 7 are shown here, the same applies to the above-described apparatuses in which the combination of the high-frequency electrode and the microwave electrode in the apparatus shown in FIGS. Is obtained.

【００６０】[0060]

【発明の効果】本発明によると、比較的低温下で生産性
良く、結晶性良好な膜を形成できる成膜方法及び装置を
提供することができる。さらに説明すると、本発明によ
ると次のような効果が得られる。 成膜用原料ガスプラズマ化のために供給する電力と
して、高周波電力に加えてマイクロ波電力を用いるた
め、極薄膜の場合にも結晶性良好な膜が得られ、且つ成
膜速度を向上させることができる。 比較的低温下で結晶性膜が得られるため、例えば低
融点ガラスのような耐熱性の低い材質からなる被成膜物
品上にも膜形成でき、被成膜物品の選択範囲が広くな
る。 １工程で良質な結晶性膜が得られるため、成膜後の
熱処理を省略することができ、生産性が良好である。 より結晶性を高める必要がある場合にも、後処理と
して行う熱処理の温度を低くすることができ、また加熱
時間も短くすることができる。 プラズマを被成膜物品周縁部の近傍に形成するとき
には、該物品への不要なダストパーティクルの付着が抑
制され、歩留りが向上する。 被成膜物品表面近傍の真空度を１×１０^-3Ｔｏｒｒ
〜１×１０^-8Ｔｏｒｒにしてプラズマを形成するときに
は、膜形成に寄与するラジカルの拡散域が広がり、大面
積の被成膜物品上にも結晶性膜を容易に形成できる。ま
た、気相反応が抑制されて不要なダストパーティクルの
生成が少なくなり、良質な結晶性を有する膜を一層効率
良く形成できるとともに、成膜を行う容器内のクリーニ
ング等のメンテナンスの負担が軽減される。 プラズマポテンシャルを制御してイオンビームの照
射エネルギを制御するときには、エネルギ１００ｅＶ以
下の低エネルギのイオンビームを大量にしかもエネルギ
精度良く照射することができ、良質な結晶性を有する膜
を一層効率良く形成することができる。According to the present invention, it is possible to provide a film forming method and apparatus capable of forming a film having good productivity and good crystallinity at a relatively low temperature. More specifically, according to the present invention, the following effects can be obtained. Since microwave power is used in addition to high-frequency power as power to be used for forming a raw material gas plasma for film formation, a film having excellent crystallinity can be obtained even in the case of an extremely thin film, and the film formation speed can be improved. Can be. Since a crystalline film can be obtained at a relatively low temperature, a film can be formed on a film-formed article made of a material having low heat resistance, such as a low-melting glass, for example, and the selection range of the film-formed article is widened. Since a high-quality crystalline film can be obtained in one step, heat treatment after film formation can be omitted, and productivity is good. Even when it is necessary to further increase the crystallinity, the temperature of the heat treatment performed as a post-treatment can be lowered, and the heating time can be shortened. When the plasma is formed in the vicinity of the peripheral portion of the article, unnecessary dust particles are prevented from adhering to the article and the yield is improved. The degree of vacuum in the vicinity of the surface of the article is 1 × 10 ⁻³ Torr
When plasma is formed at a pressure of 1 × 10 ⁻⁸ Torr, a diffusion region of radicals contributing to film formation is expanded, and a crystalline film can be easily formed on a large-area article to be formed. In addition, the generation of unnecessary dust particles is reduced by suppressing the gas phase reaction, and a film having good crystallinity can be formed more efficiently, and the burden of maintenance such as cleaning in a container where the film is formed is reduced. You. When controlling the irradiation energy of the ion beam by controlling the plasma potential, it is possible to irradiate a large amount of a low-energy ion beam having an energy of 100 eV or less with high energy accuracy, and to more efficiently form a film having good crystallinity. can do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明に係る成膜装置の１例の概略構成を示す
図である。FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an example of a film forming apparatus according to the present invention.

【図２】本発明に係る成膜装置の他の例の概略構成を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of another example of a film forming apparatus according to the present invention.

【図３】本発明に係る成膜装置のさらに他の例の概略構
成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of still another example of the film forming apparatus according to the present invention.

【図４】本発明に係る成膜装置のさらに他の例の概略構
成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of still another example of the film forming apparatus according to the present invention.

【図５】本発明に係る成膜装置のさらに他の例の概略構
成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of still another example of the film forming apparatus according to the present invention.

【図６】本発明に係る成膜装置のさらに他の例の概略構
成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of still another example of the film forming apparatus according to the present invention.

【図７】本発明に係る成膜装置のさらに他の例の概略構
成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of still another example of the film forming apparatus according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ イオン源用ガス導入口 ２、２´ イオン源 ２１ レンズ電極系 ２２、１６、１６´ 整合器 ２３、１７、１７´ 高周波電源 ２４ 加速電源 ２５ 減速電源 ３０ａ リング状マイクロ波電極 ３０ｂ 筒状マイクロ波電極 ３０ｃ コイル状マイクロ波電極 ３０ｄ リジタノコイル型電極 ３０ｅ リング状マイクロ波導入用アンテナ ３１ マイクロ波電源 ３１１ マイクロ波透過用セラミック窓 ８ イオン源内プラズマ ９、９´ 被成膜物品加熱用ヒータ １０ 被成膜物品 １１ 被成膜物品保持部材 １１´ 接地電極兼ホルダ １２、１２´ 成膜原料ガス供給部 １３ イオン原料ガスプラズマ １４ 高周波電極 １４ａ リング状高周波電極 １４ｂ 円筒状高周波電極 １４ｃ コイル状高周波電極 １５ａ リング状高周波電極１４ａの開口部 １５ｂ リング状マイクロ波電極３０ａの開口部 １８、１８´ 真空排気部 １９ａ、１９ｂ 電磁石コイル Ｆ マイクロ波フィルタ Ｂ バイアス電源 Ｃ、Ｃ´ プラズマ生成室 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas inlet for ion source 2, 2 'Ion source 21 Lens electrode system 22, 16, 16' Matcher 23, 17, 17 'High frequency power supply 24 Acceleration power supply 25 Deceleration power supply 30a Ring-shaped microwave electrode 30b Cylindrical microwave Electrode 30c Coiled microwave electrode 30d Rigidano coil type electrode 30e Ring-shaped microwave introduction antenna 31 Microwave power supply 311 Microwave transmission ceramic window 8 Plasma in ion source 9, 9 'Heater for film-deposited article heater 10 Film-deposited article DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Deposition object holding member 11 'Ground electrode and holder 12, 12' Deposition source gas supply part 13 Ion source gas plasma 14 High frequency electrode 14a Ring-shaped high frequency electrode 14b Cylindrical high frequency electrode 14c Coiled high frequency electrode 15a Ring high frequency Opening of electrode 14a 15b Ring-shaped micro Opening 18,18 'evacuator 19a of the electrode 30a, 19b electromagnets F microwave filter B bias power source C, C'plasma generating chamber

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 16/52 Ｃ２３Ｃ 16/52 (72)発明者 緒方 潔 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電 機株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−209339（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−187675（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−247380（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 C23C 16/00 - 16/56 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification symbol FI C23C 16/52 C23C 16/52 (72) Inventor Kiyoshi Ogata 47, Takanecho Umezu, Ukyo-ku, Kyoto Inside Nisshin Electric Machinery Co., Ltd. (56 References JP-A-8-209339 (JP, A) JP-A-60-187675 (JP, A) JP-A-2-247380 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷ , DB Name) C23C 14/00-14/58 C23C 16/00-16/56

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 プラズマ生成室において成膜原料ガスに
電力供給して該ガスをプラズマ化し、該プラズマの下で
被成膜物品上に膜形成する方法であって、ガスプラズマ
化のための電力として高周波電力及びマイクロ波電力を
用い、該プラズマを被成膜物品の周縁部の近傍に形成す
るとともに、前記プラズマ生成室に接続されたイオン源
から該物品表面にイオンビームを照射して膜形成するこ
とを特徴とする成膜方法。1. A method for supplying electric power to a film-forming raw material gas in a plasma generation chamber to convert the gas into plasma and forming a film on an article to be formed under the plasma, the method comprising: Ion source connected to the plasma generation chamber while forming the plasma near the periphery of the article to be coated using high frequency power and microwave power as
Deposition method characterized by forming a film by irradiating an ion beam on the article surface from. 【請求項２】 プラズマ生成室において成膜原料ガスに
電力供給して該ガスをプラズマ化し、該プラズマの下で
被成膜物品上に膜形成する方法であって、ガスプラズマ
化のための電力として高周波電力及びマイクロ波電力を
用い、該物品表面近傍の真空度を１×１０^-3Ｔｏｒｒ〜
１×１０^-8Ｔｏｒｒとするとともに、前記プラズマ生成
室に接続されたイオン源から該物品表面にイオンビーム
を照射して膜形成することを特徴とする成膜方法。2. A method for supplying electric power to a film-forming raw material gas in a plasma generation chamber to convert the gas into plasma and forming a film on an article to be formed under the plasma, the method comprising: And high-frequency power and microwave power, and the degree of vacuum in the vicinity of the article surface is set to 1 × 10 ⁻³ Torr or more.
1 × 10 ⁻⁸ Torr and the plasma generation
Forming a film by irradiating the surface of the article with an ion beam from an ion source connected to a chamber . 【請求項３】 前記被成膜物品表面近傍の真空度を１×
１０^-3Ｔｏｒｒ〜１×１０^-8Ｔｏｒｒとする請求項１に
記載の成膜方法。3. The degree of vacuum in the vicinity of the surface of the article on which the film is to be formed is 1 ×.
The film forming method according to claim 1, wherein the pressure is 10 ⁻³ Torr to 1 × 10 ⁻⁸ Torr. 【請求項４】 プラズマ生成室において成膜原料ガスに
電力供給して該ガスをプラズマ化し、該プラズマの下で
被成膜物品上に膜形成する方法であって、ガスプラズマ
化のための電力として高周波電力及びマイクロ波電力を
用い、該物品表面に前記プラズマ生成室に接続されたイ
オン源からイオンビームを照射するようにし、且つ、該
プラズマのポテンシャルを制御することで前記イオン源
から該物品表面に入射するイオンビームのエネルギを制
御することを特徴とする成膜方法。4. A method for supplying electric power to a film-forming raw material gas in a plasma generation chamber to convert the gas into plasma and forming a film on an object to be film-formed under the plasma, the method comprising: High-frequency power and microwave power, and the surface of the article is connected to the plasma generation chamber.
From on source so as to irradiate the ion beam, and the ion source by controlling the potential of the plasma
Controlling the energy of an ion beam incident on the surface of the article from above . 【請求項５】 前記プラズマのポテンシャルを制御する
ことで前記イオン源から前記被成膜物品表面に入射する
イオンビームのエネルギを制御する請求項１、２又は３
に記載の成膜方法。5. The energy of the ion beam incident on the surface of the article to be formed from the ion source by controlling the potential of the plasma.
3. The film forming method according to item 1. 【請求項６】 前記プラズマからのイオンが前記被成膜
物品に入射しないようにする請求項１から５のいずれか
に記載の成膜方法。6. The film forming method according to claim 1, wherein ions from the plasma are prevented from being incident on the article to be formed. 【請求項７】 前記プラズマから前記被成膜物品に入射
するイオンのエネルギを５００ｅＶ以下とする請求項１
から５のいずれかに記載の成膜方法。7. The energy of ions incident on the article to be deposited from the plasma is 500 eV or less.
6. The film forming method according to any one of items 1 to 5. 【請求項８】 前記プラズマを前記被成膜物品の表面近
傍又は前記物品周縁部近傍に限定的に形成し、前記被成
膜物品表面に前記プラズマから低エネルギのラジカル種
を優先的に拡散させる請求項１から５のいずれかに記載
の成膜方法。8. The plasma is formed only in the vicinity of the surface of the article to be deposited or in the vicinity of the periphery of the article, and low-energy radical species are preferentially diffused from the plasma to the surface of the article to be deposited. The film forming method according to claim 1. 【請求項９】 成膜原料ガスとしてシリコン系ガスを用
い、結晶性シリコン膜を形成する請求項１から８のいず
れかに記載の成膜方法。9. The film forming method according to claim 1, wherein a crystalline silicon film is formed by using a silicon-based gas as a film forming source gas. 【請求項１０】 成膜原料ガス供給手段により供給され
る成膜原料ガスをプラズマ励起用電力供給手段による電
力供給によりプラズマ化し、支持手段に支持される被成
膜物品を該プラズマに曝して該物品上に膜形成する装置
であって、該被成膜物品にイオンビームを照射するため
の手段を備えており、該プラズマ励起用電力供給手段
は、高周波電力供給手段及びマイクロ波電力供給手段を
含み、且つ、該プラズマを該被成膜物品周縁部の近傍に
形成できるものであることを特徴とする成膜装置。10. A film-forming source gas supplied by a film-forming source gas supply unit is turned into plasma by power supply by a plasma excitation power supply unit, and a film-forming article supported by a support unit is exposed to the plasma. An apparatus for forming a film on an article, comprising means for irradiating the article to be formed with an ion beam, wherein the plasma excitation power supply means comprises a high frequency power supply means and a microwave power supply means. A film forming apparatus, wherein the plasma can be formed near the periphery of the article to be formed. 【請求項１１】 前記高周波電力供給手段に含まれる高
周波電極として、前記被成膜物品の周縁部に対向するリ
ング状電極、筒状電極及びコイル状電極のうちのいずれ
かのものを採用し、また前記マイクロ波電力供給手段に
含まれるマイクロ波電極として、前記被成膜物品の周縁
部に対向するリング状電極、筒状電極、コイル状電極、
リジタノコイル型電極及びリング状のマイクロ波導入用
アンテナのうちのいずれかのものを採用し、前記イオン
ビーム照射手段を該高周波電極の開口部及び該マイクロ
波電極の開口部を通して前記被成膜物品にイオンビーム
を照射できるものとする請求項１０に記載の成膜装置。11. A high-frequency electrode included in the high-frequency power supply means, which employs any one of a ring-shaped electrode, a cylindrical electrode, and a coil-shaped electrode facing a peripheral portion of the article on which the film is to be formed, In addition, as a microwave electrode included in the microwave power supply means, a ring-shaped electrode, a cylindrical electrode, a coil-shaped electrode facing a peripheral portion of the article to be formed,
Either a litho-tano coil-type electrode or a ring-shaped microwave introducing antenna is employed, and the ion beam irradiating means is applied to the article to be formed through the opening of the high-frequency electrode and the opening of the microwave electrode. The film forming apparatus according to claim 10, wherein the film can be irradiated with an ion beam. 【請求項１２】 前記の被成膜物品に対向する電極の外
周から磁場を入れる磁場形成手段を備えている請求項１
１に記載の成膜装置。12. A magnetic field forming means for applying a magnetic field from the outer periphery of an electrode facing said article to be deposited.
2. The film forming apparatus according to 1. 【請求項１３】 前記マイクロ波電力供給手段に含まれ
るマイクロ波電極が、前記被成膜物品支持手段と前記高
周波電力供給手段に含まれる高周波電極との間に設けら
れていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の
成膜装置。13. The method according to claim 1, wherein a microwave electrode included in the microwave power supply means is provided between the film-forming article supporting means and a high-frequency electrode included in the high-frequency power supply means. The film forming apparatus according to claim 11. 【請求項１４】 成膜原料ガス供給手段により供給され
る成膜原料ガスをプラズマ励起用電力供給手段による電
力供給によりプラズマ化し、支持手段に支持される被成
膜物品を該プラズマに曝して該物品上に膜形成する装置
であって、該被成膜物品にイオンビームを照射するため
の手段を備えており、該原料ガス供給手段は該被成膜物
品表面近傍の真空度が１×１０^-3Ｔｏｒｒ〜１×１０^-8
Ｔｏｒｒになるように該原料ガスを供給できるものであ
り、該プラズマ励起用電力供給手段は、高周波電力供給
手段及びマイクロ波電力供給手段を含むものであること
を特徴とする成膜装置。14. A film forming source gas supplied by a film forming source gas supply unit is turned into plasma by power supply by a plasma excitation power supply unit, and an article to be formed supported by a support unit is exposed to the plasma to form a plasma. An apparatus for forming a film on an article, comprising means for irradiating the article to be deposited with an ion beam, wherein the source gas supply means has a degree of vacuum of 1 × 10 near the surface of the article to be deposited. ^-3 Torr ~ 1 × 10 ^-8
The film forming apparatus is capable of supplying the source gas so as to achieve Torr, and the plasma excitation power supply means includes a high frequency power supply means and a microwave power supply means. 【請求項１５】 前記成膜原料ガス供給手段は、前記被
成膜物品表面近傍の真空度が１×１０^-3Ｔｏｒｒ〜１×
１０^-8Ｔｏｒｒになるように前記成膜原料ガスを供給で
きるものである請求項１０から１３のいずれかに記載の
成膜装置。15. The film forming raw material gas supply means, wherein the degree of vacuum in the vicinity of the surface of the article to be formed is 1 × 10 ⁻³ Torr to 1 ×.
^14. The film forming apparatus according to claim 10, wherein the film forming raw material gas can be supplied at 10 ^-8 Torr. 【請求項１６】 成膜原料ガス供給手段により供給され
る成膜原料ガスをプラズマ励起用電力供給手段による電
力供給によりプラズマ化し、支持手段に支持される被成
膜物品を該プラズマに曝して該物品上に膜形成する装置
であって、該被成膜物品にイオンビームを照射するため
の手段及び該プラズマのポテンシャルを制御するための
手段を備えており、該プラズマ励起用電力供給手段は、
高周波電力供給手段及びマイクロ波電力供給手段を含む
ものであることを特徴とする成膜装置。16. A film-forming source gas supplied by a film-forming source gas supply unit is turned into plasma by power supply by a plasma excitation power supply unit, and a film-forming article supported by a support unit is exposed to the plasma. An apparatus for forming a film on an article, comprising means for irradiating the article to be formed with an ion beam and means for controlling the potential of the plasma, wherein the power supply means for plasma excitation is
A film forming apparatus including a high-frequency power supply unit and a microwave power supply unit. 【請求項１７】 前記プラズマのポテンシャルを制御す
るための手段を備えている請求項１０から１５のいずれ
かに記載の成膜装置。17. The film forming apparatus according to claim 10, further comprising a unit for controlling a potential of said plasma. 【請求項１８】 前記原料ガス供給手段及び前記プラズ
マ励起用電力供給手段が、共に制御されて、前記プラズ
マからのイオンが前記被成膜物品表面に入射しないよう
にできるものである請求項１０から１７のいずれかに記
載の成膜装置。18. The method according to claim 10, wherein the source gas supply unit and the plasma excitation power supply unit are controlled together so that ions from the plasma do not enter the surface of the article. 18. The film forming apparatus according to any one of 17. 【請求項１９】 前記原料ガス供給手段及び前記プラズ
マ励起用電力供給手段が、共に制御されて、前記プラズ
マから前記被成膜物品表面に入射するイオンのエネルギ
を５００ｅＶ以下にできるものである請求項１０から１
７のいずれかに記載の成膜装置。19. The method according to claim 19, wherein the source gas supply unit and the plasma excitation power supply unit are both controlled so that the energy of ions incident on the surface of the article to be formed from the plasma can be reduced to 500 eV or less. 10 to 1
8. The film forming apparatus according to any one of items 7. 【請求項２０】 前記原料ガス供給手段及び前記プラズ
マ励起用電力供給手段が、共に制御されて、前記プラズ
マを前記被成膜物品の表面近傍又は前記物品周縁部近傍
に限定的に形成するとともに、前記被成膜物品表面に前
記プラズマから低エネルギのラジカル種を優先的に拡散
させることができるものである請求項１０から１７のい
ずれかに記載の成膜装置。20. The source gas supply unit and the plasma excitation power supply unit are controlled together to form the plasma only near the surface of the article to be deposited or near the periphery of the article, and The film forming apparatus according to claim 10, wherein a low-energy radical species can be preferentially diffused from the plasma on the surface of the film-forming article. 【請求項２１】 前記成膜用原料ガス供給手段が、シリ
コン系ガスを供給できるものである請求項１０から２０
のいずれかに記載の成膜装置。21. The film forming source gas supply means is capable of supplying a silicon-based gas.
A film forming apparatus according to any one of the above.