JPH06314660A - Method and apparatus for forming thin film - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To form a film having excellent quality at a low temperature and to control film quality and a film thickness distribution by applying a negative DC pulse bias to a substrate, and varying at least one of its pulse width, an amplitude and timing of an RF supply pulse to form the film. CONSTITUTION:Reaction gas to become a material of a thin film is introduced into a reaction furnace 53, an RF voltage is applied between electrodes 54 and 55 installed in the furnace 53 to generate plasma thereby to decompose reaction gas, a chemical reaction is generated on a substrate 62 installed in the furnace 53, and a thin film is deposited on the substrate 62. In this case, a negative DC pulse bias is applied to the substrate 62, at least one of pulse width, amplitude of the pulse bias and timing with an RF supply pulse to form a film. For example, when TiCl4, H2, Ar, N2 are used as reaction gases to form a TiN film, negative pulse bias is applied only during a period in which Ti ion density is high.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、原料ガスをプラズマ
により分解・反応させ、例えば金型等の表面へ薄膜を低
温成膜する薄膜形成法及びその装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film forming method and apparatus for decomposing and reacting a raw material gas with plasma to form a thin film on a surface of a mold or the like at a low temperature.

【０００２】[0002]

【従来の技術】プラズマＣＶＤによる薄膜形成法は、プ
ラズマによる原料ガスの分解が気相中で行われるため、
通常の熱ＣＶＤと比較して低温成膜が可能であり、半導
体や金型等の表面への薄膜形成に用いられている。この
プラズマＣＶＤ法においては、通常連続放電を用いるこ
とが多いが、最近は放電をパルス化したパルスプラズマ
ＣＶＤ法も用いられている。図２６は特開平４−１８０
５６９号公報に示された従来のパルスプラズマＣＶＤ法
による薄膜形成装置を示す図である。図において動作を
説明すると、このプラズマＣＶＤ装置１０では、プラズ
マ放電用の電源としてパルスＤＣ電源１１が使用されて
いる。このパルスＤＣ電源１１は反応室１２内の電極１
３と接続されている。この反応室１２には、ガス供給系
１４が接続され、反応室１２内のガス吹出口１５から内
部に反応ガスが供給されると共に、排気系１６が接続さ
れ反応室１２内を所定の圧力に保持できるようになって
いる。そして、反応室１２内の電極１３上に成膜すべき
基体１７を設置し、パルスＤＣ電源１１による放電によ
って成膜すべき材料を含む反応ガスを解離・電離させて
プラズマ化し原料を活性化すると共に、基体１７の表面
での化学反応を利用して基体１７に薄膜を形成するよう
になっている。2. Description of the Related Art In a thin film forming method by plasma CVD, decomposition of a raw material gas by plasma is performed in a gas phase.
It is possible to form a film at a low temperature as compared with ordinary thermal CVD, and it is used for forming a thin film on the surface of a semiconductor, a mold or the like. In this plasma CVD method, usually continuous discharge is often used, but recently, pulse plasma CVD method in which discharge is pulsed is also used. FIG. 26 shows Japanese Patent Laid-Open No. 4-180.
It is a figure which shows the thin film forming apparatus by the conventional pulse plasma CVD method shown by Unexamined-Japanese-Patent No. 569. The operation will be described with reference to the drawing. In this plasma CVD apparatus 10, a pulse DC power supply 11 is used as a power supply for plasma discharge. This pulse DC power supply 11 is used for the electrode 1 in the reaction chamber 12.
It is connected with 3. A gas supply system 14 is connected to the reaction chamber 12, a reaction gas is supplied to the inside from a gas outlet 15 in the reaction chamber 12, and an exhaust system 16 is connected to bring the inside of the reaction chamber 12 to a predetermined pressure. It can be held. Then, the substrate 17 to be film-formed is placed on the electrode 13 in the reaction chamber 12, and the reaction gas containing the material to be film-formed is dissociated and ionized by the discharge by the pulse DC power supply 11 to generate plasma and activate the raw material. At the same time, a thin film is formed on the base 17 by utilizing a chemical reaction on the surface of the base 17.

【０００３】ここで用いるパルスＤＣ放電電源１１は、
図２７に示すような正、負の矩形の電圧を出力すること
ができ、また制御装置１８によりパルス幅：ａ、パルス
高さ：Ｖ、周波数：ｆが可変であり、これらを操作する
ことにより成膜される膜の膜質、構造等を制御してい
る。The pulse DC discharge power supply 11 used here is
It is possible to output positive and negative rectangular voltages as shown in FIG. 27, and the pulse width: a, pulse height: V, frequency: f are variable by the control device 18, and by operating these. The film quality, structure, etc. of the film to be formed are controlled.

【０００４】また、特開昭６２−５０４７２号公報にお
いてもパルスプラズマＣＶＤ法が用いられている。図２
８はここで用いられた１装置図である。図において、放
電電極２１とアース電極２０間でＲＦ放電をパルス的に
行い、上記アース電極上に設置された基体２２上に所望
の薄膜を堆積させる。In Japanese Patent Laid-Open No. 62-50472, the pulse plasma CVD method is also used. Figure 2
8 is a diagram of one device used here. In the figure, a pulsed RF discharge is performed between the discharge electrode 21 and the ground electrode 20 to deposit a desired thin film on the substrate 22 placed on the ground electrode.

【０００５】図２９はその際用いられるＲＦ電力と反応
ガスの供給パターンを示している。ここでは反応ガスも
パルス供給しており、Ｎ₂ 、ＳｉＨ₄ 、Ａｒをそれぞれ
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のように供給している。このガ
ス供給にあわせてＲＦ電力を（ａ）のように投入し、パ
ルス的に放電を発生させている。ここでＡｒは、Ｎ₂、
ＳｉＨ₄ のガス交換を促進するために供給されている。
また、文献“スィンソリッド フィルムズ １９１号
１３５頁（１９９０年）”（Thin Solid Films １９１
（１９９０）１３５）においてもこのパルスプラズマＣ
ＶＤ法が用いられており、Trimethyl Aluminium （ＴＭ
Ａ）、Ａｒ、Ｈ₂ によりＡ１膜が形成されている。炭素
系の材料ガスを用いる場合、膜中に炭素が不純物して残
る問題があった。ここでは、ＴＭＡを供給・分解した
後、水素プラズマを用いてＣＨ_４として炭素を除去し、
問題の解決を図っている。FIG. 29 shows a supply pattern of RF power and reaction gas used at that time. Here, the reactive gas is also pulse-supplied, and N ₂ , SiH ₄ , and Ar are supplied as shown in (b), (c), and (d), respectively. In accordance with this gas supply, RF power is applied as shown in (a) to generate a pulsed discharge. Where Ar is N ₂ ,
It is supplied to promote the gas exchange of SiH ₄ .
In addition, the document “Shin Solid Films No. 191”
135 pages (1990) "(Thin Solid Films 191
(1990) 135), this pulsed plasma C
The VD method is used, and Trimethyl Aluminum (TM
A) film is formed by A), Ar, and H ₂ . When a carbon-based material gas is used, there is a problem that carbon remains as impurities in the film. Here, after supplying and decomposing TMA, hydrogen plasma is used to remove carbon as CH ₄ ,
We are trying to solve the problem.

【０００６】一方、金型材としては、その目的に応じ、
すなわち納期・加工精度等を考慮して、Ｓ５５Ｃ、ＳＫ
Ｄ−１１、ＳＵＳ等の材料が用いられてきた。金型の製
造工期は金型の加工性により左右され、金型の加工には
多大な時間と労力を要するため、加工性の良い材料の出
現が期待されていた。特に、成形温度が２００℃以下の
低温で使用されるモールド用簡易金型に対しては、加工
性がよく、短納期化、軽量化が実現でき、トータルとし
てのコストも低減可能な材料であるアルミニウムまたは
アルミニウム合金を用いた金型が普及している。On the other hand, as a mold material, depending on its purpose,
In other words, S55C, SK in consideration of delivery time, processing accuracy, etc.
Materials such as D-11 and SUS have been used. Since the manufacturing period of the mold depends on the workability of the mold, and it takes a lot of time and labor to process the mold, it has been expected that a material having good workability will appear. In particular, it is a material that has good workability, can achieve short lead times and weight reduction, and can reduce the total cost for a simple mold for molding used at a low molding temperature of 200 ° C or lower. A mold using aluminum or an aluminum alloy is widely used.

【０００７】しかし、アルミニウムまたはアルミニウム
合金は硬度が低く（高いものでＨｖが２００程度）耐摩
耗性に乏しいため、金型の寿命が短くなり易いという欠
点があり、またガラス入の樹脂には耐摩耗性の観点から
不適当であるという欠点もあり、適用範囲が限定されて
いた。これに対し本出願人は、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金により製造された金型の表面硬さを向上さ
せる表面処理方法についての発明を出願し（例えば、特
開平３−２６７３５８号公報、特開平４−１６１３０８
号公報、特開平４−２６３０６１号公報等参照）、アル
ミニウムまたはアルミニウム合金の強度不足による問題
の一解決例を示した。本出願人の解決例として、高出力
ＲＦパルス放電により断続的に導入された反応ガスを分
解して膜を形成する手法（以下、高出力パルスプラズマ
ＣＶＤと称する）を利用しているが、膜の高品質化に係
わる点、すなわち組成制御や均一成膜等については言及
していない。However, aluminum or an aluminum alloy has a low hardness (high value, Hv is about 200) and poor wear resistance, so that it has a drawback that the life of the mold is apt to be shortened, and the resin containing glass is resistant to it. There is also a drawback that it is unsuitable from the viewpoint of wear resistance, and its application range is limited. On the other hand, the applicant of the present invention has filed an invention of a surface treatment method for improving the surface hardness of a mold made of aluminum or an aluminum alloy (for example, JP-A-3-267358 and JP-A-4-161308).
Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 4-263061), and a solution example of a problem due to insufficient strength of aluminum or aluminum alloy. As a solution example of the applicant, a method of decomposing a reaction gas intermittently introduced by high-power RF pulse discharge to form a film (hereinafter, referred to as high-power pulse plasma CVD) is used. No mention is made of points relating to the improvement of the quality, that is, composition control, uniform film formation and the like.

【０００８】図３０は従来の高出力パルスプラズマＣＶ
Ｄ装置を示す構成図であり、図において、３１はチャン
バ、３２，３３は電極、３４はＲＦ電源、３５はマッチ
ングボックス、３６はパルスジェネレータ、３７は真空
計、３８は反応ガスボンベまたはシリンダ、３９はマス
フロコントローラ（流量制御装置）、４０はバッファタ
ンク、４１は例えばピエゾバルブからなる高速応答バル
ブ、４２は基板である。FIG. 30 shows a conventional high-power pulse plasma CV.
FIG. 1 is a configuration diagram showing an apparatus D, in which 31 is a chamber, 32 and 33 are electrodes, 34 is an RF power source, 35 is a matching box, 36 is a pulse generator, 37 is a vacuum gauge, 38 is a reaction gas cylinder or cylinder, 39 Is a mass flow controller (flow rate control device), 40 is a buffer tank, 41 is a high-speed response valve such as a piezo valve, and 42 is a substrate.

【０００９】次に動作について説明する。このＣＶＤ装
置では、反応ガスボンベまたはシリンダ３８から供給さ
れた反応ガスはマスフロコントローラ３９により、各々
のガス流量が設定され、一旦バッファタンク４０に貯め
られ、高速応答バルブ４１を介して真空排気されたチャ
ンバ３１内に導入される。導入された反応ガスがチャン
バ３１内に拡散すると、電源３４より供給され、マッチ
ングボックス３５を介してチャンバ３１内に投入され、
電極３２，３３間に印加されたＲＦパワーにより、反応
ガスはプラズマ化され分解し、基板４２上に所望の膜が
形成される。反応ガスが導入される高速応答バルブ４１
とＲＦパワーの投入はパルスジェネレータ３６により同
期される。なお、導入された反応ガスは真空計３７によ
り圧力モニタされる。また、必要に応じて、文献“ヴァ
キュウム，３８巻８−１０号，６２７−６３１頁（１９
８８年）”（Ｖａｃｕｕｍ，ｖｏｌ３８，Ｎｏ．８−１
０（１９８８），６２７−６３１）のように、基板冷却
のために、電極３２，３３に水冷管を設けることがあ
る。Next, the operation will be described. In this CVD apparatus, the reaction gas supplied from the reaction gas cylinder or the cylinder 38 is set to a gas flow rate by the mass flow controller 39, temporarily stored in the buffer tank 40, and then evacuated via the high-speed response valve 41. It is introduced into the chamber 31. When the introduced reaction gas diffuses into the chamber 31, it is supplied from the power source 34 and is introduced into the chamber 31 through the matching box 35,
By the RF power applied between the electrodes 32 and 33, the reaction gas is turned into plasma and decomposed, and a desired film is formed on the substrate 42. Fast response valve 41 into which reaction gas is introduced
And the input of RF power is synchronized by the pulse generator 36. The pressure of the introduced reaction gas is monitored by the vacuum gauge 37. In addition, if necessary, the reference “Vacuum, 38, 8-10, 627-631 (19
1988) "(Vacuum, vol38, No. 8-1
0 (1988), 627-631), water cooling tubes may be provided on the electrodes 32 and 33 for cooling the substrate.

【００１０】図３１に具体的な操作例を示す。この図は
成膜の際のガス導入、ＲＦ放電のシーケンスを示すもの
で、例えば、Ｓｉ_３ Ｎ₄ 膜を形成する場合、原料ガス
として、ＳｉＨ₄ （シラン）とＮ₂ （窒素）を用いる。
放電を安定化させるためにＡｒガスを加えることもある
が、直接的に反応には関与せず、放電のエネルギーロス
を引き起こすこともない。ＳｉＨ₄ とＮ₂ の流量は、所
望する成膜速度と分解効率、組成比Ｓｉ：Ｎ＝３：４か
ら単位時間当りチャンバ中に供給されるべき必要量を算
定しこれにより決定される。これにはチャンバの大き
さ、処理面積も関係する。ガスが供給されてから、ＲＦ
パワーが投入されるまでの時間は、ガスがチャンバ中に
拡散するのに必要な時間から決定し、全体の周期Ｔはガ
スがチャンバ中を通過し、チャンバ中のガスが完全交換
するのに必要な時間から決定する。放電のパルス幅は、
導入された原料ガスが分解に要する時間により決定され
る。以上により基板上には、膜厚が均一で、組成の制御
された膜が形成される。また、図３２は特開昭６２−５
０４７２号公報に示されたガス導入のシーケンスの一例
であり、この場合においても膜厚が均一で組成の制御さ
れたＳｉＮ膜を形成することができる。FIG. 31 shows a specific operation example. This figure shows the sequence of gas introduction and RF discharge during film formation. For example, when forming a Si ₃ N ₄ film, SiH ₄ (silane) and N ₂ (nitrogen) are used as source gases.
Ar gas may be added to stabilize the discharge, but it does not directly participate in the reaction and does not cause energy loss in the discharge. The flow rates of SiH ₄ and N ₂ are determined by calculating the required film formation rate and decomposition efficiency, and the necessary amount to be supplied into the chamber per unit time from the composition ratio Si: N = 3: 4. This is related to the size of the chamber and the processing area. RF after gas is supplied
The time until power is turned on is determined by the time required for the gas to diffuse into the chamber, and the total period T is required for the gas to pass through the chamber and for the gas in the chamber to be completely exchanged. Decide from a good time. The pulse width of the discharge is
It is determined by the time required for the introduced raw material gas to decompose. As described above, a film having a uniform film thickness and a controlled composition is formed on the substrate. Further, FIG. 32 is disclosed in JP-A-62-5.
This is an example of a gas introduction sequence disclosed in Japanese Patent No. 0472, and even in this case, a SiN film having a uniform film thickness and a controlled composition can be formed.

【００１１】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、パルスプラ
ズマＣＶＤ法を用いた薄膜形成においては、放電のパル
ス化による平均投入電力の低減、高尖頭値化による反応
ガスの分解促進等により低温成膜が可能になると言われ
ているにもかかわらず、薄膜の種類によっては、十分低
温で成膜できないものがあった。特に塩素系の反応物を
用いた系では、低温成膜時にＣｌが抜けなかった。ま
た、プラズマにより活性化されたＨは炭素引き抜きに用
いられていたものの、Ｃｌ引き抜きには用いられていな
い。また、パルス放電では定常放電とは異なり、毎回放
電を立ち上げるため、平衡状態に達するまでに多種のイ
オンが発生し、そのイオン密度の時間変化も大きいにも
拘らず、こうした現象を考慮した薄膜形成の制御はなさ
れていない。さらに、パルス放電を用いる際、安定した
放電が発生しにくいという問題点があった。By the way, in the thin film formation using the pulse plasma CVD method, the low-temperature film formation is performed by reducing the average applied power by pulsing the discharge and promoting the decomposition of the reaction gas by increasing the peak value. However, some thin films cannot be formed at a sufficiently low temperature. Particularly, in the system using the chlorine-based reactant, Cl did not escape during the low temperature film formation. Further, H activated by plasma has been used for carbon extraction, but not for Cl extraction. In addition, unlike the steady discharge in pulse discharge, since discharge is started every time, various ions are generated until the equilibrium state is reached, and despite the large change in ion density over time, a thin film that considers these phenomena is taken into consideration. The formation is not controlled. Furthermore, there is a problem in that stable discharge is unlikely to occur when using pulse discharge.

【００１２】また、高出力パルスプラズマＣＶＤ装置を
用いた成膜方法では、導入されたガスを十分に分解でき
るだけのＲＦパワーやそのパルス幅が確保できればよい
が、大面積に処理しようとしてチャンバを大型化したり
ポンプの排気能力に限界があり、放電開始電圧を維持で
きる圧力調整が難しかったりする場合、ＲＦ電源の能力
にも限界があるため、プロセスとしてパワー不足あるい
はパワー密度不足、パルス幅不足等の問題が生じる。そ
のため、組成制御や不純物の除去に対する具体策がなさ
れず、設計通りの膜を成膜することが難しいという問題
点があった。また、膜厚分布の均一化に対しても同様
で、大面積化に対してはガスがチャンバ中で拡散したタ
イミングを算定してＲＦ放電を生じさせる方法にも限界
があり、さらにチャンバ中にガスが導入される際、バッ
ファタンクの圧力とピエゾバルブの開放時間により各々
のガスの流速が異なるためガスの種類によりチャンバ内
での分布も異なり、これが膜質の不均一あるいは膜厚の
不均一な分布を引き起こす要因となっていた。Further, in the film forming method using the high power pulse plasma CVD apparatus, it is sufficient to secure the RF power and its pulse width sufficient to decompose the introduced gas, but a large chamber is required to process a large area. If the discharge capacity of the pump is limited or the pressure adjustment that can maintain the discharge start voltage is difficult due to the limited exhaust capacity of the pump, the capability of the RF power source is also limited. The problem arises. Therefore, there is a problem that it is difficult to form a film as designed, because no specific measures are taken for composition control and removal of impurities. In addition, the same applies to uniforming the film thickness distribution, and there is a limit to the method of generating the RF discharge by calculating the timing of gas diffusion in the chamber for increasing the area. When the gas is introduced, the flow rate of each gas varies depending on the pressure of the buffer tank and the opening time of the piezo valve, so the distribution in the chamber also differs depending on the type of gas, which results in uneven film quality or uneven film thickness. Was a factor that caused.

【００１３】一方、従来のプラズマＣＶＤ法において
は、組成制御法として、ガス流量・流量比を制御する、
不純物引き抜き効果のあるガスを添加する等の方法をと
っている。この手法をパルスプラズマＣＶＤ法に適用し
ようとすると、ガス流量・流量比を制御する場合、前述
したように、ＲＦ電源能力の問題からＲＦ放電の１パル
ス当りのエネルギーで分解できる反応ガス量には限界が
あるので、成膜速度が低下する。また、不純物引き抜き
効果のあるガスを添加する手法を用いる場合、例えば、
文献“スィン ソリッド フィルムズ １９１号 １３
５−１４５頁（１９９０）”（Thin Solid Films，１９
１（１９９０）１３５−１４５）中のＦｉｇ．５やＦｉ
ｇ．６に記載されているように水素のパルス的導入回数
をふやすことにより炭素の含有量を低減し、抵抗値を低
減する効果が認められている。しかし、このようなメイ
ンのパルス放電の後の水素ガスの放電を繰り返し行う場
合、水素ガス単独では放電開始、また維持させにくい等
の問題点があった。On the other hand, in the conventional plasma CVD method, a gas flow rate / flow rate ratio is controlled as a composition control method.
A method such as adding a gas having an effect of extracting impurities is adopted. When this method is applied to the pulse plasma CVD method, when the gas flow rate / flow rate ratio is controlled, as described above, the amount of reaction gas that can be decomposed by the energy per pulse of RF discharge is limited due to the problem of RF power source capacity. Since there is a limit, the film formation rate decreases. Also, when using a method of adding a gas having an effect of extracting impurities, for example,
Reference "Shin Solid Films 191 No. 13"
Pp. 5-145 (1990) "(Thin Solid Films, 19
1 (1990) 135-145). 5 and Fi
g. As described in 6, the effect of reducing the carbon content by reducing the number of pulsed introductions of hydrogen and the resistance value is recognized. However, when the hydrogen gas is repeatedly discharged after such a main pulse discharge, there is a problem that it is difficult to start and maintain the discharge with hydrogen gas alone.

【００１４】また、従来のプラズマＣＶＤ法において
は、膜厚の均一化として、反応ガス導入ガスノズルまた
は導入口を工夫し、ガスをシャワー状に供給できるよう
にする（例えば、実開平２−１３１５５０号公報「プラ
ズマＣＶＤ装置の電極構造」参照のこと）、あるいは反
応チャンバ内の処理圧を低下させ拡散を促進させる、基
板温度を上昇させる、基板保持台に回転機構を設ける等
の手法が採られていた。しかし、この手法をパルスプラ
ズマＣＶＤ法に適用しようとすると、ガスノズルや電極
構造を改造してもガスを断続的に供給する効果がなくな
るという問題点があった。一般に反応チャンバ内の処理
圧はパルスプラズマＣＶＤ法の方が通常のプラズマＣＶ
Ｄ法よりも元々低いので、基板温度を上昇させるとアル
ミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材に損傷が
生じ易く、基板保持台に回転機構を設けると発塵の原因
となる等の問題点があった。Further, in the conventional plasma CVD method, as a uniform film thickness, a reaction gas introduction gas nozzle or an introduction port is devised so that the gas can be supplied in a shower shape (for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-131550). (See "Electrode Structure of Plasma CVD Apparatus"), or methods such as lowering the processing pressure in the reaction chamber to promote diffusion, raising the substrate temperature, and providing a rotation mechanism on the substrate holder. It was However, when this method is applied to the pulse plasma CVD method, there is a problem that the effect of intermittently supplying gas is lost even if the gas nozzle or the electrode structure is modified. Generally, the processing pressure in the reaction chamber is higher than that in the ordinary plasma CV in the pulse plasma CVD method.
Since the temperature is lower than that of the D method, the base material made of aluminum or aluminum alloy is likely to be damaged when the substrate temperature is raised, and there is a problem that dust is generated when the rotating mechanism is provided on the substrate holding table. .

【００１５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、品質の優れた膜を低温で形成す
るとともに、膜質及び膜厚分布を制御することができる
薄膜形成法及びその装置を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and a thin film forming method capable of forming a film of excellent quality at a low temperature and controlling the film quality and the film thickness distribution, and the method thereof. The purpose is to provide a device.

【００１６】[0016]

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る薄
膜形成法は、基板に負のＤＣパルスバイアスを印加し、
このＤＣパルスバイアスのパルス幅、振幅、およびＲＦ
供給パルスとのタイミングのうち少なくとも１つを変化
させて成膜を行うものである。A thin film forming method according to the invention of claim 1 applies a negative DC pulse bias to a substrate,
The pulse width, amplitude, and RF of this DC pulse bias
The film formation is performed by changing at least one of the timings of the supply pulse.

【００１７】また、請求項２の発明に係る薄膜形成法
は、反応ガスの１つとして塩化物を用い、上記塩化物の
供給・分解過程と、塩化物を供給しないでプラズマ中で
活性化された水素により塩素を引き抜く過程とを備える
ものである。In the thin film forming method according to the second aspect of the present invention, chloride is used as one of the reaction gases, and the chloride supply / decomposition process is performed in plasma without supplying chloride. And a process of extracting chlorine with hydrogen.

【００１８】また、請求項３の発明に係る薄膜形成法
は、請求項２の塩素引き抜き過程と共に塩化物を供給し
ないで所望の組成を得るための膜合成過程を備えるもの
である。Further, the thin film forming method according to the invention of claim 3 comprises the step of synthesizing a film for obtaining a desired composition without supplying chloride, together with the step of extracting chlorine according to claim 2.

【００１９】また、請求項４の発明に係る薄膜形成法
は、放電安定化用のＡｒガスを少なくともＲＦ電圧印加
時に存在するように供給し、かつ反応炉内が激しく圧力
変化しないように供給量を徐々に変化させるものであ
る。Further, in the thin film forming method according to the invention of claim 4, the Ar gas for discharge stabilization is supplied so as to exist at least at the time of applying the RF voltage, and the supply amount so that the pressure in the reaction furnace does not change drastically. Is gradually changed.

【００２０】また、請求項５の発明に係る薄膜形成法
は、通常のパルス放電の間に、このパルス放電より短い
周期でＡｒのみのパルスプラズマを発生させるものであ
る。In the thin film forming method according to the invention of claim 5, during normal pulse discharge, pulse plasma of Ar alone is generated in a cycle shorter than the pulse discharge.

【００２１】また、請求項６の発明に係る薄膜形成法
は、複数の反応ガスのうち、解離エネルギーの高いガス
の１周期当りの断続的導入回数を解離エネルギーの低い
ガスより多くし、ガスの分解を促進させるものである。Further, in the thin film forming method according to the invention of claim 6, among a plurality of reaction gases, the number of intermittent introduction of a gas having a high dissociation energy per cycle is set to be larger than that of a gas having a low dissociation energy, and It promotes decomposition.

【００２２】また、請求項７の発明に係る薄膜形成法
は、複数の反応ガスを分解・プラズマ化する際に、解離
エネルギーの高いガスを分解するのを助け、かつ膜中不
純物を除去する作用を有する補助ガスを解離エネルギー
の高いガスと同時に導入し、該解離エネルギーの高いガ
スの分解を促進させ、次いでこの補助ガスを分解・プラ
ズマ化し活性化させて膜中の不純物を除去するものであ
る。Further, the thin film forming method according to the invention of claim 7 has the function of assisting in decomposing a gas having a high dissociation energy and decomposing impurities in the film when decomposing and converting a plurality of reaction gases into plasma. Is introduced at the same time as a gas having a high dissociation energy to accelerate the decomposition of the gas having a high dissociation energy, and then the auxiliary gas is decomposed / plasma-activated to remove impurities in the film. .

【００２３】また、請求項８の発明に係る薄膜形成法
は、複数の反応ガスのうち２種以上の反応ガスを予め混
合した後にこの混合ガスを反応炉内に導入するものであ
る。In the thin film forming method according to the invention of claim 8, two or more kinds of reaction gases among a plurality of reaction gases are mixed in advance and then the mixed gas is introduced into the reaction furnace.

【００２４】また、請求項９の発明に係る薄膜形成法
は、複数の反応ガスのうち、単独で導入する反応ガスを
予め活性化した後に反応炉内に導入するものである。Further, in the thin film forming method according to the ninth aspect of the present invention, among a plurality of reaction gases, the reaction gas to be introduced alone is previously activated and then introduced into the reaction furnace.

【００２５】また、請求項１０の発明に係る薄膜形成法
は、成膜中の膜厚分布に応じて上記複数の反応ガスを選
択導入し、これら選択された反応ガスの各々の導入時期
に同期してＲＦ放電を生じさせ、これらの反応ガスを分
解するものである。According to the thin film forming method of the tenth aspect of the present invention, the plurality of reaction gases are selectively introduced according to the film thickness distribution during film formation, and the introduction timing of each of the selected reaction gases is synchronized. Then, RF discharge is generated to decompose these reaction gases.

【００２６】また、請求項１１の発明に係る薄膜形成装
置は、電極間に絶縁物から構成される支持体により支持
され、反応ガスの分解生成物を通過させる穴が形成され
た板を設置し、この分解生成物を穴を通過させた後に基
板上に堆積させ膜とするものである。Further, the thin film forming apparatus according to the invention of claim 11 is provided with a plate supported between the electrodes by a support made of an insulating material and having a hole formed therein for allowing a decomposition product of the reaction gas to pass therethrough. The decomposition product is passed through the hole and then deposited on the substrate to form a film.

【００２７】また、請求項１２の発明に係る薄膜形成装
置は、複数の反応ガス導入管各々に分岐管を設け、これ
ら分岐管と反応炉との間にこれら分岐管各々から導入さ
れる反応ガスを混合し均一な混合ガスとする混合室を設
けたものである。According to the twelfth aspect of the present invention, a thin film forming apparatus is provided with a branch pipe in each of a plurality of reaction gas introduction pipes, and a reaction gas introduced from each of the branch pipes between the branch pipe and the reaction furnace. It is provided with a mixing chamber for mixing and making a uniform mixed gas.

【００２８】また、請求項１３の発明に係る薄膜形成装
置は、反応ガス導入管各々の反応炉側及び混合室と反応
炉との間それぞれに断続開閉可能な開閉機構を設け、こ
れら開閉機構に、これら開閉機構の開閉を制御するため
の制御手段を設けたものである。Further, in the thin film forming apparatus according to the thirteenth aspect of the present invention, an opening / closing mechanism capable of intermittent opening / closing is provided on the reaction furnace side of each reaction gas introducing pipe and between the mixing chamber and the reaction furnace. A control means for controlling the opening / closing of these opening / closing mechanisms is provided.

【００２９】また、請求項１４の発明に係る薄膜形成装
置は、反応ガス導入管各々の反応炉側に、反応ガスを活
性化するためのガス活性手段を設けたものである。Further, in the thin film forming apparatus according to the fourteenth aspect of the present invention, the gas activating means for activating the reaction gas is provided on the reaction furnace side of each reaction gas introducing pipe.

【００３０】また、請求項１５の発明に係る薄膜形成装
置は、反応ガス導入管各々に、複数の分岐管のいずれか
を選択する分岐管選択手段を設け、これら分岐管選択手
段の複数の分岐管各々に、これら分岐管により導入され
る反応ガスを混合する混合室を設けたものである。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the thin film forming apparatus, each reaction gas introducing pipe is provided with branch pipe selecting means for selecting one of a plurality of branch pipes, and the plurality of branch pipe selecting means are provided. Each of the tubes is provided with a mixing chamber for mixing the reaction gas introduced by these branch tubes.

【００３１】また、請求項１６の発明に係る薄膜形成装
置は、複数の混合室と反応炉との間各々に断続開閉可能
な開閉機構を設け、これら開閉機構に該開閉機構の開閉
を制御する制御手段を設けたものである。Further, in the thin film forming apparatus according to the sixteenth aspect of the present invention, an opening / closing mechanism capable of intermittent opening / closing is provided between each of the plurality of mixing chambers and the reaction furnace, and opening / closing of the opening / closing mechanism is controlled by these opening / closing mechanisms. A control means is provided.

【００３２】また、請求項１７の発明に係る薄膜形成装
置は、反応炉内に成膜中の膜厚分布を測定するための膜
厚分布測定手段を設け、前記制御手段に、膜厚分布に応
じて導入する反応ガスを選択し、導入される各反応ガス
または各混合反応ガスのいずれかの導入時期に同期して
各々ＲＦ放電を生じさせるＲＦ放電制御手段を設けたも
のである。In the thin film forming apparatus according to the seventeenth aspect of the present invention, a film thickness distribution measuring means for measuring the film thickness distribution during film formation is provided in the reaction furnace, and the control means is provided with the film thickness distribution measuring means. According to the present invention, an RF discharge control means is provided for selecting a reaction gas to be introduced in accordance with the reaction gas and for causing each of the reaction gases to be introduced or each mixed reaction gas to generate an RF discharge in synchronization with the introduction timing.

【００３３】[0033]

【作用】請求項１の発明における薄膜形成法は、基板に
負のＤＣパルスバイアスを印加し、このＤＣパルスバイ
アスのパルス幅、振幅、およびＲＦ供給パルスとのタイ
ミングのうち少なくとも１つを変化させて成膜を行うの
で、発生する各種イオンから成膜に効果のあるイオンを
選択して成膜できることから、膜質の制御が可能となり
高品質の膜を低温で形成することができる。According to the thin film forming method of the present invention, a negative DC pulse bias is applied to the substrate, and at least one of the pulse width, the amplitude and the timing of the RF supply pulse of the DC pulse bias is changed. Since the film formation is performed by selecting the ions effective for film formation from the various generated ions, the film quality can be controlled and a high quality film can be formed at a low temperature.

【００３４】また、請求項２の発明における薄膜形成法
は、反応ガスの１つとして塩化物を用い、上記塩化物の
供給・分解過程と、塩化物を供給しないでプラズマ中で
活性化された水素により塩素を引き抜く過程とを備える
ので、塩化物が未分解のまま堆積することを防止し、低
温でＣｌ量の少ない膜を得ることができる。In the thin film forming method according to the second aspect of the present invention, chloride is used as one of the reaction gases, and the chloride is supplied / decomposed and activated in plasma without supplying chloride. Since a process of extracting chlorine with hydrogen is provided, it is possible to prevent chloride from depositing in an undecomposed state, and to obtain a film with a small amount of Cl at low temperature.

【００３５】また、請求項３の発明における薄膜形成法
は、請求項２の塩素引き抜き過程と共に塩化物を供給し
ないで所望の組成を得るための膜合成過程を備えるの
で、低温でＣｌ量の少ない高品質な合成膜を得ることが
できる。Further, since the thin film forming method in the invention of claim 3 comprises the chlorine extraction process of claim 2 and a film synthesizing process for obtaining a desired composition without supplying a chloride, the amount of Cl is small at a low temperature. A high quality synthetic film can be obtained.

【００３６】また、請求項４の発明における薄膜形成法
は、放電安定化用のＡｒガスを少なくともＲＦ電圧印加
時に存在するように供給し、かつ反応炉内が激しく圧力
変化しないように供給量を徐々に変化させるので、ＲＦ
電力や反応ガスの供給パルス周期を長くしても、安定な
放電が得られ成膜が行える。Further, in the thin film forming method according to the invention of claim 4, the Ar gas for discharge stabilization is supplied so as to exist at least when the RF voltage is applied, and the supply amount is adjusted so that the pressure in the reaction furnace does not change drastically. RF gradually changes
Stable discharge can be obtained and film formation can be performed even if the power or reaction gas supply pulse period is lengthened.

【００３７】また、請求項５の発明における薄膜形成法
は、通常のパルス放電の間に、このパルス放電より短い
周期でＡｒのみのパルスプラズマを発生させるので、Ｒ
Ｆ電力や反応ガスの供給パルス周期を長くしても、安定
な放電が得られ成膜が行える。Further, in the thin film forming method according to the fifth aspect of the present invention, during normal pulse discharge, pulse plasma of only Ar is generated in a period shorter than this pulse discharge.
Stable discharge can be obtained and film formation can be performed even if the pulse cycle of F power or reaction gas is extended.

【００３８】また、請求項６の発明における薄膜形成法
は、複数の反応ガスのうち、解離エネルギーの高いガス
の１周期当りの断続的導入回数を解離エネルギーの低い
ガスより多くするので、ＲＦ放電の１パルス当りのエネ
ルギーで分解できるガス量に限界があった場合において
も、解離エネルギーの高いガスの導入量をＲＦ放電の１
パルス当りのエネルギーで分解できる量に制御すること
により、簡便に組成制御を行うことが可能となる。従っ
て、化学量論的組成に近い薄膜を形成することが可能と
なる。In the thin film forming method according to the sixth aspect of the present invention, the number of intermittent introductions of a gas having a high dissociation energy per cycle among a plurality of reaction gases is made larger than that of a gas having a low dissociation energy. Even if there is a limit to the amount of gas that can be decomposed with the energy per pulse of, the introduction amount of gas with high dissociation energy is set to 1 of RF discharge.
By controlling the amount that can be decomposed by the energy per pulse, it becomes possible to easily control the composition. Therefore, it becomes possible to form a thin film having a stoichiometric composition.

【００３９】また、請求項７の発明における薄膜形成法
は、複数の反応ガスを分解・プラズマ化する際に、解離
エネルギーの高いガスを分解するのを助け、かつ膜中不
純物を除去する働きを有する補助ガスを解離エネルギー
の高いガスと同時に導入するので、ＲＦ放電により補助
ガスが分解し、生成した活性なラジカルが解離エネルギ
ーの高いガスの分解を促進させ、また、第３体効果によ
り衝突頻度が向上し解離エネルギーの高いガスの分解を
促進させる。また、この補助ガスをＲＦ放電により分解
・プラズマ化し活性化することにより、膜中の不純物を
効果的に除去する。Further, the thin film forming method according to the invention of claim 7 has the function of assisting in decomposing a gas having a high dissociation energy and decomposing impurities in the film when decomposing and converting a plurality of reaction gases into plasma. Since the auxiliary gas that it has is introduced at the same time as the gas with high dissociation energy, the auxiliary gas is decomposed by the RF discharge, the active radicals generated accelerate the decomposition of the gas with high dissociation energy, and the collision frequency is due to the third body effect. And promote the decomposition of gas with high dissociation energy. Further, by decomposing / plasmaing this auxiliary gas by RF discharge and activating it, impurities in the film are effectively removed.

【００４０】また、請求項８の発明における薄膜形成法
は、複数の反応ガスのうち、２種以上の反応ガスを予め
混合した後に反応炉内に導入するので、反応炉内におけ
るこれらの反応ガスの分布がほぼ均一となり、基板上に
形成される膜の組成が均一となる。Further, in the thin film forming method according to the invention of claim 8, two or more kinds of reaction gases among a plurality of reaction gases are mixed in advance and then introduced into the reaction furnace. Therefore, these reaction gases in the reaction furnace are mixed. Becomes almost uniform, and the composition of the film formed on the substrate becomes uniform.

【００４１】また、請求項９の発明における薄膜形成法
は、単独で導入する反応ガスを予め活性化した後に反応
炉内に導入するので、このガスの導入に対してはＲＦ放
電を生じさせる必要がなく、平均パワーを抑制すること
ができ、一層低温化を進めることが可能となる。また、
このガスは活性化されているので不純物の堆積を抑制す
ることが可能となる。In the thin film forming method according to the ninth aspect of the present invention, since the reaction gas to be introduced alone is previously activated and then introduced into the reaction furnace, it is necessary to cause RF discharge for the introduction of this gas. In addition, the average power can be suppressed and the temperature can be further lowered. Also,
Since this gas is activated, it is possible to suppress the accumulation of impurities.

【００４２】また、請求項１０の発明における薄膜形成
法は、成膜中の膜厚分布に応じて複数の反応ガスを選択
導入し、これら反応ガスの各々の導入時期に同期してＲ
Ｆ放電を生じさせるので、反応炉内のガス導入口から排
気口に至る反応ガスの分布を制御し、膜厚の分布が均一
化する。従って、より精度の高い膜厚及び膜質の均一化
を図ることが可能になる。In the thin film forming method according to the tenth aspect of the present invention, a plurality of reaction gases are selectively introduced in accordance with the film thickness distribution during film formation, and R is synchronized with the introduction timing of each of these reaction gases.
Since F discharge is generated, the distribution of the reaction gas from the gas introduction port to the exhaust port in the reaction furnace is controlled, and the film thickness distribution is made uniform. Therefore, it is possible to make the film thickness and film quality uniform with higher accuracy.

【００４３】また、請求項１１の発明における薄膜形成
装置は、電極間に絶縁物からなる支持体により支持さ
れ、穴が形成された板を設置したので、プラズマにより
分解した反応ガスの分解物を穴を有する板を通過させる
ことにより、付着確率の高い物質をこの板に付着させて
分解物から除去し、膜厚及び膜質の均一な薄膜が得られ
る。In the thin film forming apparatus according to the invention of claim 11, since a plate having holes formed therein is supported between electrodes by a support made of an insulating material, decomposed products of the reaction gas decomposed by plasma are By passing through a plate having holes, a substance having a high sticking probability is attached to this plate and removed from the decomposed product, and a thin film having a uniform film thickness and film quality is obtained.

【００４４】また、請求項１２の発明における薄膜形成
装置は、複数の反応ガス導入管各々に分岐管を設け、こ
れら分岐管と反応炉との間に反応ガスを混合する混合室
を設けたので、反応炉内の複数の反応ガス各々の分布が
均一となり、膜厚及び膜質の均一な薄膜が得られる。In the thin film forming apparatus according to the invention of claim 12, a plurality of reaction gas introducing pipes are provided with branch pipes, respectively, and a mixing chamber for mixing the reaction gas is provided between the branch pipes and the reaction furnace. The distribution of each of the plurality of reaction gases in the reaction furnace becomes uniform, and a thin film having a uniform film thickness and film quality can be obtained.

【００４５】また、請求項１３の発明における薄膜形成
装置は、複数の反応ガス導入管各々の反応炉側及び混合
室と反応炉との間各々に断続開閉可能な開閉機構を設
け、これら開閉機構に開閉を制御する制御手段を設けた
ので、反応炉内への反応ガスの導入量を制御することが
でき、反応炉内の反応ガスの経時的な組成変動が小さく
なる。従って、膜厚及び膜質が一層均一な薄膜が得られ
る。In the thin film forming apparatus according to the thirteenth aspect of the present invention, an opening / closing mechanism capable of intermittent opening / closing is provided on the reaction furnace side of each of the plurality of reaction gas introducing pipes and between the mixing chamber and the reaction furnace. Since the control means for controlling the opening and closing is provided in the reactor, the amount of the reaction gas introduced into the reaction furnace can be controlled, and the compositional variation of the reaction gas in the reaction furnace over time becomes small. Therefore, a thin film having a more uniform film thickness and film quality can be obtained.

【００４６】また、請求項１４の発明における薄膜形成
装置は、複数の反応ガス導入管各々の反応炉側に、反応
ガスを活性化するガス活性手段を設けたので、ＲＦ放電
を生じさせることなく反応ガスを活性化し、平均パワー
を抑制することが可能になる。Further, in the thin film forming apparatus of the fourteenth aspect of the invention, since the gas activating means for activating the reaction gas is provided on the reaction furnace side of each of the plurality of reaction gas introducing pipes, RF discharge is not generated. It becomes possible to activate the reaction gas and suppress the average power.

【００４７】また、請求項１５の発明における薄膜形成
装置は、複数の反応ガス導入管各々に、複数の分岐管の
いずれかを選択する分岐管選択手段を設け、これら分岐
管選択手段の複数の分岐管各々に複数の反応ガスを混合
する混合室を設けたので、反応炉内の複数の反応ガス各
々の分布が均一となり、膜厚及び膜質の均一な薄膜が得
られる。しかも、複数の混合室を適宜用いることにより
反応炉内の反応ガス各々の分布がさらに均一化され、薄
膜の均一性が向上する。According to the thin film forming apparatus of the fifteenth aspect of the present invention, each of the plurality of reaction gas introducing pipes is provided with branch pipe selecting means for selecting one of the plurality of branch pipes. Since each of the branch pipes is provided with a mixing chamber for mixing a plurality of reaction gases, the distribution of each of the plurality of reaction gases in the reaction furnace becomes uniform, and a thin film having a uniform film thickness and film quality can be obtained. Moreover, by appropriately using a plurality of mixing chambers, the distribution of each reaction gas in the reaction furnace can be made more uniform, and the uniformity of the thin film can be improved.

【００４８】また、請求項１６の発明における薄膜形成
装置は、複数の混合室と反応炉との間各々に断続開閉可
能な開閉機構を設け、これら開閉機構に開閉を制御する
制御手段を設けたので、反応炉内への反応ガスの導入量
を制御することができ、反応炉内の反応ガスの経時的な
組成変動がさらに小さくなる。従って、膜厚及び膜質が
さらに均一な薄膜が得られる。Further, in the thin film forming apparatus of the sixteenth aspect of the present invention, an opening / closing mechanism capable of intermittent opening / closing is provided between each of the plurality of mixing chambers and the reaction furnace, and a control means for controlling the opening / closing is provided in these opening / closing mechanisms. Therefore, the amount of the reaction gas introduced into the reaction furnace can be controlled, and the time-dependent compositional variation of the reaction gas in the reaction furnace is further reduced. Therefore, a thin film having a more uniform film thickness and quality can be obtained.

【００４９】また、請求項１７の発明に係る薄膜形成装
置は、反応炉内に成膜中の膜厚分布を測定する膜厚分布
測定手段を設け、上記制御手段に、膜厚分布に応じて導
入する反応ガスを選択し、導入される各反応ガスまたは
各混合反応ガスの導入時期に同期して各々ＲＦ放電を生
じさせるＲＦ放電制御手段を設けたので、反応炉内にお
ける複数の反応ガス各々の分布を均一化するとともに、
膜厚分布に応じて導入する反応ガスを選択し、分布の均
一化を図る。さらに、反応ガス導入に同期したＲＦ放電
のタイミングを制御することで導入口から排気口への分
布を制御することができ、より精度の高い膜厚及び均一
な膜質の薄膜が得られる。According to the seventeenth aspect of the present invention, in the thin film forming apparatus, a film thickness distribution measuring means for measuring the film thickness distribution during film formation is provided in the reaction furnace, and the control means responds to the film thickness distribution. Since the RF discharge control means for selecting the reaction gas to be introduced and causing the respective RF discharges in synchronization with the introduction timing of each reaction gas or each mixed reaction gas to be introduced is provided, each of the plurality of reaction gases in the reaction furnace is provided. While making the distribution of
The reaction gas to be introduced is selected according to the film thickness distribution, and the distribution is made uniform. Furthermore, by controlling the timing of the RF discharge synchronized with the introduction of the reaction gas, the distribution from the introduction port to the exhaust port can be controlled, and a more precise film thickness and a uniform thin film can be obtained.

【００５０】[0050]

【実施例】【Example】

実施例１．以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図２は、この発明の薄膜形成法が適用されるパルス
プラズマＣＶＤ装置の概略構成図である。このプラズマ
ＣＶＤ装置では、放電電源として周期、パルス幅、振幅
が可変なパルスＲＦ電源５１を用いる。次に動作につい
て説明する。このＲＦ電源５１からでたＲＦ電圧は整合
回路５２を通り、反応炉５３内に設置された容量性放電
電極５４，５５に送られる。反応ガスは、各反応ガス導
入管５６に取り付けられた流量計５７を通してバッファ
タンク５８に蓄えられた後、ピエゾーバルブ５９を電気
信号でパルス的に開くことによりパルス的にガス導入口
６０から供給される。その際、電気信号を操作すること
により、供給する反応ガスの供給時間およびＲＦに対す
るタイミングが操作できる。基板６２はＲＦ電極５４と
は絶縁されている試料台６３に設置される。この基板６
２に、接地された反応炉５３に対して、負のパルスバイ
アスを基板バイアス電源６４により印加する。このパル
スバイアスは、そのパルス幅、振幅およびＲＦパルスに
対するタイミングの操作が可能である。Example 1. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a pulse plasma CVD apparatus to which the thin film forming method of the present invention is applied. In this plasma CVD apparatus, a pulse RF power supply 51 having a variable cycle, pulse width and amplitude is used as a discharge power supply. Next, the operation will be described. The RF voltage generated from the RF power source 51 passes through the matching circuit 52 and is sent to the capacitive discharge electrodes 54 and 55 installed in the reaction furnace 53. The reaction gas is stored in the buffer tank 58 through the flowmeter 57 attached to each reaction gas introduction pipe 56, and then is supplied from the gas introduction port 60 in a pulsed manner by opening the piezo valve 59 in a pulsed manner with an electric signal. . At this time, by operating the electric signal, the supply time of the reaction gas to be supplied and the timing with respect to RF can be operated. The substrate 62 is placed on a sample table 63 that is insulated from the RF electrode 54. This board 6
2, a negative pulse bias is applied by the substrate bias power source 64 to the grounded reaction furnace 53. This pulse bias allows manipulation of its pulse width, amplitude and timing for the RF pulse.

【００５１】反応炉５３内に反応ガスをパルス供給しな
がら、ＲＦ電圧をパルスＲＦ電源５１により放電電極５
４，５５間に印加してプラズマを生成し、基板６２上に
薄膜を形成する。その際、発生したイオン密度の時間変
化を例えば発光分光法により計測し、成膜に効果のある
イオン密度が高い期間だけ負のＤＣバイアスを印加する
ようパルスの形状を操作して成膜を行う。While the reactive gas is being pulse-supplied into the reaction furnace 53, the RF voltage is supplied by the pulse RF power source 51 to the discharge electrode 5.
A thin film is formed on the substrate 62 by applying between 4 and 55 to generate plasma. At that time, the time change of the generated ion density is measured by, for example, emission spectroscopy, and the film is formed by operating the pulse shape so as to apply the negative DC bias only during the period when the ion density effective for film formation is high. .

【００５２】請求項１の発明の一実施例として、例えば
Ｈ₂ をキャリアガスとしてバブリングすることによって
得られるＴｉＣｌ₄ と、Ｈ₂ 、Ａｒ、Ｎ₂ を反応ガスと
してＴｉＮ膜を形成することを考える。図１はこの時の
ＲＦパルスとイオン密度の変化を示したものである。反
応ガスをパルス的に供給し、図１のＲＦパルス７１の幅
を１００μｓ〜１ｍｓとする場合、ＴｉＣｌ₄ の分解の
時定数が大きいため、Ｔｉ⁺ とＮ₂ ⁺のイオン密度の時間
変化はそれぞれ図１の曲線７２，７３のようになる。こ
こで、基板に対してＴｉイオン密度が高い期間のみ、図
１の７４の形状で振幅が５０〜５００Ｖの負のパルスバ
イアスを印加してイオンを引き出して成膜を行う。As an embodiment of the invention of claim 1, it is considered to form a TiN film by using TiCl ₄ obtained by bubbling H ₂ as a carrier gas and H ₂ , Ar and N ₂ as a reaction gas. . FIG. 1 shows changes in the RF pulse and the ion density at this time. When the reaction gas is supplied in a pulsed manner and the width of the RF pulse 71 in FIG. 1 is 100 μs to 1 ms, the time constant of the decomposition of TiCl ₄ is large, so that the time changes of the ion densities of Ti ⁺ and N ₂ ⁺ are respectively It becomes like the curves 72 and 73 of FIG. Here, only during a period when the Ti ion density is high with respect to the substrate, a negative pulse bias having an amplitude of 50 to 500 V is applied in the shape of FIG.

【００５３】この結果、ＴｉＣｌ₄ から分解されたＴｉ
イオンやＮ₂ 、Ｎイオンがバイアスによって多く引き出
されるため、膜中に含まれるＣｌ量が低減され、低温で
良質のＴｉＮ膜が得られる。As a result, Ti decomposed from TiCl ₄
Since a large amount of ions, N ₂ and N ions are extracted by the bias, the amount of Cl contained in the film is reduced, and a good quality TiN film can be obtained at low temperature.

【００５４】実施例２．次に請求項１の発明の他の実施
例について説明する。従来はバイアス印加時にイオンの
エネルギーが高すぎると得られた膜がイオン衝撃により
ダメージを受けるという問題があった。その反面、付着
力の高い膜を得るためにはある程度のイオンエネルギー
が必要とされていた。そこで、実施例１における負バイ
アス７４の振幅を変化させて、基板に到達するイオンの
エネルギーを操作しながら成膜を行う。例えば、成膜開
始後は４００〜６００Ｖとして付着力の高い膜を形成す
る。この状態で１０〜３０分成膜後、負バイアスの振幅
を５０〜１００Ｖと小さくして、膜へのダメージを抑え
て成膜を行う。この結果、形成された膜にダメージを与
えることなく、付着力の高い膜を得ることができる。Example 2. Next, another embodiment of the invention of claim 1 will be described. Conventionally, there was a problem that the film obtained was damaged by ion bombardment when the energy of the ions was too high when a bias was applied. On the other hand, a certain amount of ion energy was required to obtain a film having high adhesion. Therefore, the amplitude of the negative bias 74 in the first embodiment is changed, and the film formation is performed while manipulating the energy of the ions reaching the substrate. For example, after starting the film formation, a film having a high adhesive force is formed at 400 to 600V. In this state, after forming the film for 10 to 30 minutes, the amplitude of the negative bias is reduced to 50 to 100 V to suppress the damage to the film and form the film. As a result, a film having high adhesiveness can be obtained without damaging the formed film.

【００５５】実施例３．請求項１の発明のさらに他の実
施例として、例えば、反応ガスとしてＳｉＨ₄およびＡ
ｒ等の不活性ガスを用いて、α−ＳｉＨ膜を形成するこ
とを考える。従来から未結合Ｈが混在するという問題が
あり、この低減が必要である。ここでは実施例１と同様
に、ＲＦ，反応ガス共にパルス供給し、発生するイオン
密度を発光分光法により測定する。ＳｉＨ₄ とＡｒの流
量比を１／２〜１／３とし、ＲＦパワーは４０〜５０ｋ
Ｗとする。高いピークパワーを用いるためＳｉＨ₄ の分
解が進み、ＳｉＨイオンの時間変化は図３の７５のよう
になる。ここではＳｉＨ₄が完全に分解されないよう
に、ＲＦのパルス幅を７１のようにＳｉＨイオン密度が
最大になる時点までに設定する。そして、ＳｉＨイオン
密度の多い期間だけ負のパルスバイアス７４を印加し
て、ＳｉＨイオンを基板に引き出して成膜を行う。この
結果、膜組成の制御された未結合Ｈの少ない良質のα−
ＳｉＨ膜が得られるようになった。Example 3. As still another embodiment of the invention of claim 1, for example, SiH ₄ and A are used as reaction gases.
Consider forming an α-SiH film using an inert gas such as r. Conventionally, there is a problem that unbonded H is mixed, and this reduction is necessary. Here, as in Example 1, both RF and reactive gas are pulse-supplied, and the density of generated ions is measured by emission spectroscopy. The flow rate ratio of SiH ₄ and Ar is 1/2 to 1/3, and the RF power is 40 to 50k.
W. Since high peak power is used, the decomposition of SiH ₄ progresses, and the time change of SiH ions becomes as shown by 75 in FIG. Here, the RF pulse width is set up to the point where the SiH ion density becomes maximum, as in 71, so that SiH ₄ is not completely decomposed. Then, the negative pulse bias 74 is applied only during the period when the SiH ion density is high, and SiH ions are extracted to the substrate to form a film. As a result, it is possible to obtain a high-quality α-
A SiH film has come to be obtained.

【００５６】実施例４．請求項２の発明の一実施例とし
て、例えば、ＴｉＣｌ₄ 、Ｈ₂ 、Ａｒを用いて、Ｔｉ膜
を形成することを考える。この場合のＲＦ電力、反応ガ
スの供給パターンを図４に示す。ここでは、Ａｒは放電
の安定化のために用いている。ＴｉＣｌ₄ １０２を１０
〜４０ｓｃｃｍのＨ₂ キャリアガスを用いて２０〜２５
ｍｓ間のパルス供給する。他のＨ₂ １０４、Ａｒ１０５
はそれぞれ４００〜８００ｓｃｃｍ、９０〜２００ｓｃ
ｃｍの流量でＴｉＣｌ₄ と同じタイミングで５〜１０ｍ
ｓ間供給する。このガス供給開始時間から１５〜２５ｍ
ｓ遅れて、パルス幅１００〜１５０μｓとした４０〜５
０ｋＷのＲＦ電力１０１を投入し、パルスプラズマを発
生させる。このパルスプラズマを２、３回繰り返し発生
させることによりＴｉＣｌ₄ の供給・分解過程を実施し
た後、さらにＴｉＣｌ₄ を供給しないパルスプラズマを
２０〜３０ｍｓの周期で８〜２０個発生させ、Ｃｌ引き
抜き過程を実施する。この２つのパルスパターンの繰り
返しによりＴｉ膜の形成を行う。この結果、純度の高い
Ｔｉ膜が低温で形成できる。Example 4. As an embodiment of the invention of claim ₂ , it is considered to form a Ti film by using, for example, TiCl ₄ , H ₂ and Ar. The RF power and reactive gas supply patterns in this case are shown in FIG. Here, Ar is used to stabilize the discharge. TiCl ₄ 102 to 10
With H ₂ carrier gas ～40Sccm 20-25
Supply pulse for ms. Other H ₂ 104, Ar 105
Are 400 to 800 sccm and 90 to 200 sc respectively
5-10m at the same timing as TiCl ₄ at a flow rate of cm
supply for s. 15-25m from this gas supply start time
40 to 5 with a pulse width of 100 to 150 μs delayed by s
RF power 101 of 0 kW is applied to generate pulse plasma. After the TiCl ₄ supply / decomposition process is performed by repeatedly generating this pulsed plasma a few times, 8 to 20 pulsed plasmas that do not supply TiCl ₄ are further generated at a cycle of 20 to 30 ms, and the Cl extraction process is performed. Carry out. A Ti film is formed by repeating these two pulse patterns. As a result, a Ti film having high purity can be formed at a low temperature.

【００５７】実施例５．請求項２の発明の他の実施例と
して、実施例４と同じ反応ガスを用いて、Ｔｉ膜を形成
することを考える。図５のように、ＴｉＣｌ₄ １０２の
みをパルス供給し、ＲＦ電力１０１および他の反応ガス
Ｈ₂ １０４、Ａｒ１０５は定常的に供給してＴｉ膜の形
成を行う。この場合は、ＲＦパワーは１００〜１０００
Ｗのものを用い、ガス流量は実施例４と同じものを用い
る。この結果、低ＲＦ電力でＣｌの少ないＴｉ膜が低温
で形成できる。Example 5. As another embodiment of the invention of claim 2, it is considered to form a Ti film by using the same reaction gas as in the fourth embodiment. As shown in FIG. 5, only TiCl ₄ 102 is pulse-supplied, and RF power 101, other reactive gas H ₂ 104, and Ar 105 are constantly supplied to form a Ti film. In this case, the RF power is 100 to 1000
W gas is used and the gas flow rate is the same as that in the fourth embodiment. As a result, a Ti film with low RF power and little Cl can be formed at a low temperature.

【００５８】実施例６．請求項２の発明のさらに他の実
施例として、反応ガスとして、ＡｌＣｌ₃ 、Ｈ₂ 、Ａｒ
を用いて実施例４と同様の方法によりＡｌ膜を形成す
る。この結果、高純度のＡｌ膜が低温で形成できる。Example 6. As still another embodiment of the invention of claim 2, as a reaction gas, AlCl ₃ , H ₂ , Ar
An Al film is formed by using the same method as in Example 4. As a result, a high-purity Al film can be formed at a low temperature.

【００５９】実施例７．請求項３の発明の一実施例とし
て、例えば、塩化物としてＴｉＣｌ₄ を用いて、ＴｉＮ
膜を形成することを考える。反応室としては図２８のよ
うな従来のものを用いる。図６は他にＮ₂ 、Ｈ₂ 、Ａｒ
を用いる場合のＲＦ電力と反応ガスの供給パターンを示
したものである。Ａｒは放電の安定化のために用いてい
る。ＴｉＣｌ₄ １０２を１０〜４０ｓｃｃｍのＨ₂ キャ
リアガスを用いて２０〜２５ｍｓ間のパルス供給する。
他のＮ₂ １０３、Ｈ₂ １０４、Ａｒ１０５はそれぞれ５
０〜２００ｓｃｃｍ、４００〜８００ｓｃｃｍ、９０〜
２００ｓｃｃｍの流量でＴｉＣｌ₄ と同じタイミングで
５〜１０ｍｓ間供給する。このガス供給開始時間から１
５〜２５ｍｓ遅れてパルス幅１００〜１５０μｓとした
ピークパワー４０〜５０ｋＷのパルスＲＦ電力１０１を
投入し、パルスプラズマを発生させる。このパルスプラ
ズマを２、３回繰り返してＴｉＣｌ₄ 供給・分解過程を
実施した後、さらにＴｉＣｌ₄ を供給しないパルスプラ
ズマを２０〜３０ｍｓの周期で８〜２０個発生させ、窒
化およびＣｌ引き抜き過程を実施する。この２つのパル
スパターンの繰り返しによりＴｉＮ膜の形成を行う。な
お、Ｎ₂ パルス数については常に供給しなくてもよく、
必要に応じて変化させる。この結果、未分解のＴｉＣｌ
_X から塩素を引き抜くことができ、低温でＣｌ量の少な
い高品質なＴｉＮ膜が得られる。Example 7. As an embodiment of the invention of claim 3, for example, TiCl ₄ is used as a chloride,
Consider forming a film. As the reaction chamber, a conventional one as shown in FIG. 28 is used. FIG. 6 also shows N ₂ , H ₂ and Ar.
3 shows a supply pattern of RF power and a reaction gas when using a. Ar is used to stabilize the discharge. Pulses supplied between 20~25ms using TiCl ₄ 102 and H ₂ carrier gas 10～40Sccm.
The other N ₂ 103, H ₂ 104, and Ar 105 are each 5
0-200sccm, 400-800sccm, 90-
It is supplied at a flow rate of 200 sccm for ₅ to 10 ms at the same timing as TiCl ₄ . 1 from this gas supply start time
Pulsed RF power 101 having a peak power of 40 to 50 kW and a pulse width of 100 to 150 μs with a delay of 5 to 25 ms is input to generate pulsed plasma. After repeating this pulse plasma two or three times to perform the TiCl ₄ supply / decomposition process, 8 to 20 pulse plasmas that do not supply TiCl ₄ are further generated at a cycle of 20 to 30 ms to perform the nitriding and Cl extraction processes. To do. A TiN film is formed by repeating these two pulse patterns. Note that the N ₂ pulse number need not always be supplied,
Change as needed. As a result, undecomposed TiCl
Chlorine can be extracted from _X, and a high-quality TiN film containing a small amount of Cl can be obtained at low temperature.

【００６０】実施例８．請求項３の発明の他の実施例と
して、実施例７と同じ反応ガスを用いて、ＴｉＮ膜を形
成する場合、図７のように、ＴｉＣｌ₄ １０２のみをパ
ルス供給し、ＲＦ電力１０１および他の反応ガスＮ₂ １
０３、Ｈ₂ １０４、Ａｒ１０５は定常的に供給する。こ
の場合は、ＲＦ電力１０１は１００〜１０００Ｗのもの
を用い、ガス流量は実施例７と同じものとする。この結
果、低ＲＦパワーでＣｌの少ないＴｉＮ膜が低温で形成
できる。Example 8. As another embodiment of the invention of claim 3, when a TiN film is formed using the same reaction gas as in the embodiment 7, as shown in FIG. 7, only TiCl ₄ 102 is pulse-supplied and the RF power 101 and other Reaction gas N ₂ 1
03, H ₂ 104, and Ar 105 are constantly supplied. In this case, the RF power 101 is 100 to 1000 W, and the gas flow rate is the same as that in the seventh embodiment. As a result, a TiN film with low RF power and little Cl can be formed at a low temperature.

【００６１】実施例９．請求項３の発明のさらに他の実
施例として、例えば、反応ガスとしてＡｌＣｌ₃ 、Ｎ
₂ 、Ｈ₂ 、Ａｒを用いて、実施例７と同様の成膜を行
う。この結果、Ｃｌの少ない高品質のＡｌＮ膜が得られ
る。Example 9. As still another embodiment of the invention of claim 3, for example, AlCl ₃ , N as a reaction gas,
The same film formation as in Example 7 is performed using ₂ , H ₂ , and Ar. As a result, a high-quality AlN film containing less Cl can be obtained.

【００６２】実施例１０．次に請求項４の発明について
説明する。図２８，２９を用いて従来例で説明した特開
昭６２−５０４７２号公報においては、Ａｒガスは反応
ガスの交換促進のために用いており、ＲＦ投入直後にＡ
ｒガスを供給している。ここでは、Ａｒガスを放電安定
化のために用い、Ａｒガス供給直後にＲＦを投入してＡ
ｒプラズマを発生させる。特にパルスプラズマ周期が１
００ｍｓを越える場合、反応室内のガス圧変化が激しい
ため、放電が不安定になることがあった。Example 10. Next, the invention of claim 4 will be described. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-50472, which is described in the conventional example with reference to FIGS. 28 and 29, Ar gas is used for promoting the exchange of the reaction gas.
Supplying r gas. Here, Ar gas is used for discharge stabilization, and RF is supplied immediately after Ar gas is supplied to
r Plasma is generated. Especially, the pulse plasma period is 1
When it exceeds 00 ms, the gas pressure in the reaction chamber changes drastically, and the discharge may become unstable.

【００６３】そこで、パルスプラズマ法において、図８
のようなガス供給を行う。つまり反応室内の圧力変化を
緩やかにするためＡｒ供給１０５のみを穏やかに変化さ
せ、Ａｒの供給は止めることなく少量供給し続ける。他
のガスは実施例７と同様に供給する。こうしたことによ
り、反応室内の圧力変化を緩やかにする。なお、この形
状はＲＦ電力と反応ガスの供給周期の変化にあわせ、最
適のものを選択する必要がある。この結果、放電の安定
化を図ることができ、ＲＦや反応ガスの供給周期によら
ず、安定した放電のもとで成膜が行えるようになった。Therefore, in the pulse plasma method, as shown in FIG.
Gas supply such as. In other words, only the Ar supply 105 is gently changed in order to moderate the pressure change in the reaction chamber, and a small amount of Ar is continuously supplied without stopping. Other gases are supplied as in Example 7. As a result, the pressure change in the reaction chamber is moderated. In addition, it is necessary to select an optimum shape for this shape in accordance with changes in the RF power and the reaction gas supply cycle. As a result, the discharge can be stabilized, and the film can be formed under the stable discharge regardless of the RF or reaction gas supply cycle.

【００６４】実施例１１．次に請求項４の発明の他の実
施例について説明する。実施例１０において、図９のよ
うに、ＲＦ電力１０１、ＴｉＣｌ₄ １０２、Ｎ₂ １０
３、Ｈ₂ １０４はパルス供給し、Ａｒ１０５だけを定常
的に供給することにより成膜を行う。この結果、放電の
安定化を図ることができ、ＲＦや反応ガスの供給周期に
よらず、安定した放電のもとで成膜が行えるようになっ
た。Example 11. Next, another embodiment of the invention of claim 4 will be described. In Example 10, as shown in FIG. 9, RF power 101, TiCl ₄ 102, N ₂ 10
3, H ₂ 104 is pulse-supplied, and only Ar 105 is constantly supplied to form a film. As a result, the discharge can be stabilized, and the film can be formed under the stable discharge regardless of the RF or reaction gas supply cycle.

【００６５】実施例１２．次に請求項５の発明の一実施
例として、同じく、ＲＦパルスの供給周期が短い場合に
放電が不安定になるという問題に対し、図１０のような
反応パターンを考える。つまり、ＴｉＣｌ₄ １０２、Ｎ
₂ １０３、Ｈ₂ １０４、Ａｒ１０５を１００ｍｓ以上の
供給周期でパルス供給した場合、放電の安定化のために
さらに短い周期でＡｒ１０５とＲＦ電力１０１をその周
期が２０〜３０ｍｓになるように数個発生させる。この
結果、放電の安定化を図ることができ、ＲＦや反応ガス
の供給周期によらず、安定した放電のもとで成膜が行え
るようになった。Example 12 Next, as an embodiment of the invention of claim 5, similarly, a reaction pattern as shown in FIG. 10 will be considered for the problem that the discharge becomes unstable when the supply period of the RF pulse is short. That is, TiCl ₄ 102, N
_{When 2} 103, H ₂ 104, and Ar 105 are pulse-supplied at a supply cycle of 100 ms or more, several pieces of Ar 105 and RF power 101 are generated with a cycle of 20 to 30 ms in order to stabilize discharge. Let As a result, the discharge can be stabilized, and the film can be formed under the stable discharge regardless of the RF or reaction gas supply cycle.

【００６６】実施例１３．次に請求項６の一実施例とし
て、例えば、主原料ガスとしてＳｉＨ₄ （シラン）とＮ
₂ （窒素）を用いＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を形成する方法についえ
説明する。図１１は高出力パルスプラズマＣＶＤ装置の
概略を示す構成図である。このプラズマＣＶＤ装置で
は、排気装置により真空排気されたチャンバ（反応炉）
２０１の中に、ボンベあるいはシリンダ２０８から供給
された反応ガス（ここでは主原料ガスのＳｉＨ₄ 、Ｎ₂
にＨ₂ 、Ａｒを加えた４種のガスを用いる）は流量制御
装置（マスフロコントローラ）２０９により、各々のガ
ス流量が設定され、一旦バッファタンク２１０に貯めら
れ、高速応答のバルブ（例えば、ピエゾバルブ）２１１
を介して一気に導入される。導入された反応ガスがチャ
ンバ２０１内に拡散されると、ＲＦ電源２０３より供給
され、マッチングボックス２０４を介してチャンバ２０
１内に投入され、電極２０２および２０５の間に印加さ
れたＲＦ電力により、反応ガスはプラズマ化され分解
し、基板２０６上に所望の膜が形成される。反応ガスが
導入される高速応答のバルブ２１１とＲＦパワーの投入
はパルスジェネレータ２１２により同期されている。な
お、導入された反応ガスは真空計２０７により圧力モニ
タされる。また、必要に応じて、電極２０２及び２０５
に水冷管を設け、基板冷却を行う。Example 13. Next, as an embodiment of claim 6, for example, SiH ₄ (silane) and N are used as main raw material gases.
A method of forming a Si ₃ N ₄ film using ₂ (nitrogen) will be described. FIG. 11 is a block diagram showing the outline of a high power pulse plasma CVD apparatus. In this plasma CVD apparatus, a chamber (reaction furnace) evacuated by an exhaust device
The reaction gas supplied from the cylinder or the cylinder 208 into the inside 201 (here, SiH ₄ and N ₂ which are the main source gases).
The gas flow rate of each of the four types of gases including H ₂ and Ar is used by the flow rate control device (mass flow controller) 209, and the gas is temporarily stored in the buffer tank 210. Piezo valve) 211
Is introduced all at once. When the introduced reaction gas is diffused in the chamber 201, the reaction gas is supplied from the RF power source 203 and is supplied to the chamber 20 via the matching box 204.
The reaction gas is plasmatized and decomposed by the RF power applied into the electrode 1 and applied between the electrodes 202 and 205, and a desired film is formed on the substrate 206. The fast response valve 211 into which the reaction gas is introduced and the input of RF power are synchronized by the pulse generator 212. The pressure of the introduced reaction gas is monitored by a vacuum gauge 207. Also, if necessary, the electrodes 202 and 205
A water cooling tube is installed on the substrate to cool the substrate.

【００６７】次に動作について説明する。図１２に具体
的な操作例を示す。例えば、Ｓｉ₃Ｎ₄ 膜を形成する場
合、主原料ガスとして、ＳｉＨ₄ （シラン）とＮ₂ （窒
素）を用いる。放電を安定化させるためにＡｒガスを加
えることもあるが、このＡｒガスは直接的に反応に関与
せず、放電のエネルギーロスを引き起こすこともない。
ＳｉＨ₄ とＮ₂ の流量は、所望する成膜速度と分解効
率、組成比Ｓｉ：Ｎ＝３：４から単位時間当りチャンバ
２０１中に供給されるべき必要量を算定し、これにより
決定される。これにはチャンバ２０１の大きさ、処理面
積も関係する。ガスが供給されてからＲＦ電力が投入さ
れるまでの時間は、ガスがチャンバ２０１中に拡散する
のに必要な時間から決定され、全体の周期Ｔはガスがチ
ャンバ２０１中を通過し、チャンバ２０１中のガスが完
全交換するのに必要な時間から決定される。放電のパル
ス幅は、導入された原料ガスが分解に要する時間により
決定される。Next, the operation will be described. FIG. 12 shows a specific operation example. For example, when forming a Si ₃ N ₄ film, SiH ₄ (silane) and N ₂ (nitrogen) are used as main raw material gases. Ar gas may be added to stabilize the discharge, but this Ar gas does not directly participate in the reaction and does not cause energy loss in the discharge.
The flow rates of SiH ₄ and N ₂ are determined by calculating the required amount to be supplied into the chamber 201 per unit time from the desired film formation rate and decomposition efficiency and the composition ratio Si: N = 3: 4. . This is related to the size of the chamber 201 and the processing area. The time from when the gas is supplied to when the RF power is turned on is determined from the time required for the gas to diffuse into the chamber 201, and the entire period T is such that the gas passes through the chamber 201 and the chamber 201. It is determined from the time required for complete exchange of the gas inside. The pulse width of the discharge is determined by the time required for the introduced raw material gas to decompose.

【００６８】ところが、主原料ガスであるＳｉＨ₄ （シ
ラン）は電子解離エネルギーが各々約４〜８（８は全解
離）ｅＶ、またＮ₂ （窒素）は２４ｅＶと大きく異なる
ため、Ｎ₂ の分解率が小さく特にＳｉＨ₄ とＮ₂ を同時
に導入して放電を生じさせると、分解エネルギーの小さ
いＳｉＨ₄ から選択的に分解されるためにＮの不足した
膜となり、組成制御されたＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を形成すること
が難しい。そこで図１２に示すように、不足分のＮを補
うために、Ｎ₂ の導入とこれを分解するためのＲＦ放電
の回数を多くし、組成制御を行う。図１２は上記考えに
基づき、決定されたパラメータで成膜を実施するときの
ガス導入、ＲＦ放電のシーケンスを示す。ここで設定値
の例を示すと、ＲＦ出力４０〜５０ｋＷ、パルス幅τ：
１００〜２００μｓ、ピエゾバルブ開口時間ｔ：５〜数
１０ｍｓ、周期Ｔ₁ ：３０〜１００ｍｓ、ガス流量：Ｓ
ｉＨ₄ ／Ｎ₂ ：５０ｓｃｃｍ、Ｎ₂ ：３００ｓｃｃｍ、
Ｈ₂ ：３００ｓｃｃｍである。[0068] However, the main raw material gas in which SiH ₄ (silane) about 4-8 each electron dissociation energy (8 total dissociation) eV, also N ₂ (nitrogen) differs as large as 24 eV, the decomposition of N ₂ When SiH ₄ and N ₂ are simultaneously introduced at a low rate to cause discharge, a film lacking N due to selective decomposition from SiH _{4 having} a small decomposition energy is formed, and a composition-controlled Si ₃ N ₄ film is formed. It is difficult to form a film. Therefore, as shown in FIG. 12, in order to make up for the shortage of N, the number of times N ₂ is introduced and the number of RF discharges for decomposing it is increased to control the composition. FIG. 12 shows a sequence of gas introduction and RF discharge when performing film formation with the parameters determined based on the above idea. Here, an example of setting values is shown: RF output 40 to 50 kW, pulse width τ:
100 to 200 μs, piezo valve opening time t: 5 to several tens of ms, cycle T ₁ : 30 to 100 ms, gas flow rate: S
iH ₄ / N ₂ : 50 sccm, N ₂ : 300 sccm,
H ₂ : 300 sccm.

【００６９】以上の方法により、基板上には組成の制御
された膜が形成される。この効果を図１３に示す。図に
より、Ｎ₂ の導入回数を多くすることによりＳｉ／Ｎが
３／４に近づくことが分かる。By the above method, a film having a controlled composition is formed on the substrate. This effect is shown in FIG. From the figure, it can be seen that Si / N approaches 3/4 by increasing the number of introductions of N ₂ .

【００７０】以上説明したように、この実施例の薄膜形
成法によれば、解離エネルギーの高いガスの導入とこれ
を分解するためのＲＦ放電の回数を多くしたので、簡便
に組成制御を行うことができ、従って化学量論的組成に
近い薄膜を形成することができる。As described above, according to the thin film forming method of this embodiment, the number of RF discharges for introducing a gas having a high dissociation energy and for decomposing the gas is increased, so that the composition control can be performed easily. Therefore, a thin film having a stoichiometric composition can be formed.

【００７１】実施例１４．次に請求項６の別の実施例に
ついて説明する。主原料ガスとしてＴｉＣｌ₄ （四塩化
チタン）とＮ₂ （窒素）を用いＴｉＮ膜を形成する例に
ついて説明する。装置は図１１に示したものを用いる
が、ＴｉＣｌ₄ は液体のためキャリアガスを必要としＴ
ｉＣｌ₄ の貯められたバッファタンク２１０からチャン
バ２０１までの配管は例えば６０℃に加熱される。また
チャンバ２０１の周囲も例えば同じ６０℃に加熱され
る。Example 14 Next, another embodiment of claim 6 will be described. An example of forming a TiN film using TiCl ₄ (titanium tetrachloride) and N ₂ (nitrogen) as main raw material gases will be described. The apparatus shown in FIG. 11 is used, but TiCl ₄ is a liquid and requires a carrier gas.
The piping from the buffer tank 210 storing iCl ₄ to the chamber 201 is heated to 60 ° C., for example. Further, the circumference of the chamber 201 is also heated to, for example, 60 ° C.

【００７２】ＴｉＣｌ₄ の電子解離エネルギーは約４ｅ
Ｖで、実施例１３のＳｉＨ₄ とほぼ同じである。そのた
め、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜形成時と同様に組成制御が難しくＮ不
足となる。そこで実施例１３と同じく、不足分のＮを補
うために、Ｎ₂ の導入とこれを分解するためのＲＦ放電
の回数を多くし、組成制御を行う。図１２において、Ｓ
ｉＨ₄ をＴｉＣｌ₄ ／Ｈ₂ （キャリアガス）と入れ替え
れば、ガス導入、ＲＦ放電のシーケンスとなる。Ｎ₂ の
導入とこれを分解するためのＲＦ放電の回数を多くする
ことで、ＴｉＮの組成比が１：１に近づくことが確認さ
れた。以上により、化学量論的組成に近い薄膜を形成す
ることができる。The electron dissociation energy of TiCl ₄ is about 4e.
At V, it is almost the same as SiH _{4 of} Example 13. Therefore, it is difficult to control the composition as in the case of forming the Si ₃ N ₄ film, and N is insufficient. Therefore, in the same manner as in Example 13, in order to supplement the shortage of N, the number of introductions of N ₂ and the number of RF discharges for decomposing the N ₂ are increased to control the composition. In FIG. 12, S
If iH ₄ is replaced with TiCl ₄ / H ₂ (carrier gas), a sequence of gas introduction and RF discharge is obtained. It was confirmed that the composition ratio of TiN approaches 1: 1 by introducing N ₂ and increasing the number of RF discharges for decomposing it. As described above, a thin film having a stoichiometric composition can be formed.

【００７３】実施例１５．次に請求項６の別の実施例に
ついて説明する。主原料ガスとしてＴｉＣｌ₄ （四塩化
チタン）とＣＨ₄ （メタン）を用いＴｉＣ膜を形成する
例について説明する。装置は図１１と同様であるが、実
施例１４と同様ＴｉＣｌ₄ を用いるため、キャリアガス
を必要としＴｉＣｌ₄ の貯められたバッファタンク２１
０からチャンバ２０１までの配管は例えば６０℃に加熱
される。またチャンバ２０１の周囲も例えば同じ６０℃
に加熱される。Example 15. Next, another embodiment of claim 6 will be described. An example of forming a TiC film using TiCl ₄ (titanium tetrachloride) and CH ₄ (methane) as main raw material gases will be described. The apparatus is the same as that in FIG. 11, but since TiCl ₄ is used as in Example 14, a carrier gas is required and a buffer tank 21 in which TiCl ₄ is stored is used.
The piping from 0 to the chamber 201 is heated to 60 ° C., for example. Also, the circumference of the chamber 201 is the same, for example, 60 ° C
To be heated.

【００７４】ＴｉＣｌ₄ の電子解離エネルギーは約４ｅ
Ｖで、ＣＨ₄ （メタン）は８ｅＶ（全解離エネルギー）
でＣＨ₄ の分解はＴｉＣｌ₄ より効率が低い。そのた
め、組成制御が難しくＴｉＣ膜形成時にＣ不足となる。
そこで実施例１３、１４と同様、不足分のＣを補うため
に、ＣＨ₄ の導入とこれを分解するためのＲＦ放電の回
数を多くし、組成制御を行う。図１２において、ＳｉＨ
₄ をＴｉＣｌ₄ ／Ｈ₂ （キャリアガス）と、Ｎ₂ をＣＨ
₄ と入れ替えたものが、ガス導入、ＲＦ放電のシーケン
スとなる。ＣＨ₄ の導入とこれを分解するためのＲＦ放
電の回数を多くすることで、ＴｉＣの組成比が１：１に
近づくことが確認された。以上により、化学量論的組成
に近い薄膜を形成することができる。The electron dissociation energy of TiCl ₄ is about 4e.
At V, CH ₄ (methane) is 8 eV (total dissociation energy)
Therefore, the decomposition of CH ₄ is less efficient than TiCl ₄ . Therefore, it is difficult to control the composition, and C is insufficient when the TiC film is formed.
Therefore, as in Examples 13 and 14, the composition is controlled by increasing the number of times of CH ₄ introduction and RF discharge for decomposing the CH ₄ in order to supplement the shortage of C. In FIG. 12, SiH
₄ for TiCl ₄ / H ₂ (carrier gas) and N ₂ for CH
What was replaced with ₄ is the sequence of gas introduction and RF discharge. It was confirmed that the composition ratio of TiC approaches 1: 1 by introducing CH ₄ and increasing the number of RF discharges for decomposing it. As described above, a thin film having a stoichiometric composition can be formed.

【００７５】実施例１６．次に請求項７の一実施例とし
て、例えば主原料ガスとしてＳｉＨ₄ （シラン）とＮ₂
（窒素）を用いＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を形成することについて説
明する。装置は図１１に示した高出力パルスプラズマＣ
ＶＤ装置を用いる。Example 16. Next, as an embodiment of claim 7, for example, SiH ₄ (silane) and N ₂ are used as main raw material gases.
The formation of the Si ₃ N ₄ film using (nitrogen) will be described. The apparatus is the high-power pulse plasma C shown in FIG.
A VD device is used.

【００７６】具体的な操作パラメータの設定も実施例１
４と同様、以下の通りである。例えば、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜を
形成する場合、主原料ガスとして、ＳｉＨ₄ （シラン）
とＮ₂ （窒素）を用いる。放電を安定化させるためにＡ
ｒガスを加えることもあるが、直接的に反応には関与せ
ず、放電のエネルギーロスを引き起こすこともない。Ｓ
ｉＨ₄ とＮ₂ の流量は、所望する成膜速度と分解効率、
組成比Ｓｉ：Ｎ＝３：４から単位時間当りチャンバ２０
１中に供給されるべき必要量が算定され、決定される。
これにはチャンバ２０１の大きさ、処理面積も関係す
る。ガスが供給されてから、ＲＦ電力が投入されるまで
の時間は、ガスがチャンバ２０１中に拡散するのに必要
な時間から決定され、全体の周期Ｔはガスがチャンバ２
０１中を通過し、チャンバ２０１中のガスが完全交換す
るのに必要な時間から決定される。放電のパルス幅は、
導入された原料ガスが分解に要する時間により決定され
る。Example 1 is also used to set concrete operation parameters.
Similar to No. 4, it is as follows. For example, when forming a Si ₃ N ₄ film, SiH ₄ (silane) is used as the main raw material gas.
And N ₂ (nitrogen) are used. A to stabilize the discharge
Although r gas may be added, it does not directly participate in the reaction and does not cause energy loss in discharge. S
The flow rates of iH ₄ and N ₂ depend on the desired deposition rate and decomposition efficiency,
From composition ratio Si: N = 3: 4 to chamber 20 per unit time
The required amount to be supplied during 1 is calculated and determined.
This is related to the size of the chamber 201 and the processing area. The time from when the gas is supplied to when the RF power is turned on is determined from the time required for the gas to diffuse into the chamber 201, and the total period T is the time when the gas is supplied to the chamber 2
01 through the time required to completely exchange the gas in chamber 201. The pulse width of the discharge is
It is determined by the time required for the introduced raw material gas to decompose.

【００７７】ところが、主原料ガスであるＳｉＨ₄ （シ
ラン）とＮ₂ （窒素）は電子解離エネルギーが各々約４
〜８（８は全解離）ｅＶと２４ｅＶと大きく異なるた
め、Ｎ₂ の分解率が小さく特にＳｉＨ₄ とＮ₂ を同時に
導入して放電を生じさせると、分解エネルギーの小さい
ＳｉＨ₄ から選択的に分解され、Ｎの不足した膜とな
り、組成制御されたＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を形成することが難し
い。また、ＳｉＨ₄ はチャンバ中の残留Ｏ（酸素）と結
合しやすく膜中に酸素を取り込み易いため、一層組成制
御が難しいものとなっている。そこで、図１４に示すよ
うに、不足分のＮを補うために、Ｎ₂ の導入時にはＨ₂
を同時に導入する。Ｈ₂ の解離エネルギーは約８ｅＶで
Ｎ₂ よりも解離し易く、解離された活性なＨとＮ₂ の反
応によりＮ₂を分解する。これによりＮ不足は解消され
組成制御が可能となる。さらにＮ₂ の導入とは別にＨ₂
の導入、ＲＦ放電の投入シーケンスにより、活性なＨは
膜中の酸素を取り除く働きをし、膜中不純物（Ｏ）の抑
制効果も得ることが可能となる。図１４は上記考えに基
づき、決定されたパラメータで成膜を実施するときのガ
ス導入、ＲＦ放電のシーケンスを示す。However, the main raw material gases, SiH ₄ (silane) and N ₂ (nitrogen), have electron dissociation energies of about 4 and 4 respectively.
~ 8 (8 is total dissociation) eV and 24 eV are very different, so that the decomposition rate of N ₂ is small and particularly when SiH ₄ and N ₂ are introduced at the same time to generate discharge, SiH _{4 with} a small decomposition energy is selectively selected. It is decomposed into a film lacking N, and it is difficult to form a composition-controlled Si ₃ N ₄ film. In addition, SiH ₄ is likely to combine with residual O (oxygen) in the chamber and easily take oxygen into the film, so that composition control becomes more difficult. Therefore, as shown in FIG. 14, in order to make up for the shortage of N, H ₂ is introduced when N ₂ is introduced.
Are introduced at the same time. Dissociation energy of H ₂ is easily dissociated than N ₂ at about 8 eV, decomposing N ₂ by reaction of dissociated active H and N _2. This eliminates the N deficiency and enables composition control. In addition to the introduction of N ₂ , H ₂
By the introduction sequence of H.sub.2 and the sequence of RF discharge, active H acts to remove oxygen in the film, and it is possible to obtain the effect of suppressing impurities (O) in the film. FIG. 14 shows a sequence of gas introduction and RF discharge when performing film formation with the parameters determined based on the above idea.

【００７８】以上の方法により、基板２０６上に組成が
制御され、酸素の混入が抑制されたた膜を形成すること
ができる。この効果を図１５に示す。Ｎ₂ の導入と同時
にＨ₂ の導入とこれに同期したＲＦ放電、さらに別にＨ
₂ の導入とこれに同期したＲＦ放電を行うことによりＳ
ｉ／Ｎが３／４に近づき、酸素の混入率を低下させるこ
とができる。さらに、Ｈ₂ の単独の導入シーケンスがあ
るが、Ｈ₂ はＮ₂ の分解補助ガスとしても導入され、チ
ャンバ２０１中にＨ₂ ガスが他のガスと導入され、放電
されるシーケンスが前後に配置されているので、ＲＦ放
電を安定させることができ、Ｈ₂ 単独導入回数の割合が
極端に大きく増加しない限り放電を安定させ、プロセス
も安定し、高品質の膜を形成することができる。By the method described above, a film whose composition is controlled and in which oxygen is suppressed can be formed on the substrate 206. This effect is shown in FIG. At the same time as the introduction of N _2, the introduction of H ₂ and the RF discharge synchronized with this, and further H
_By introducing ₂ and RF discharge synchronized with this, S
The i / N approaches 3/4, and the mixing ratio of oxygen can be reduced. Furthermore, there is a single introduction sequence of H _2, H ₂ is also introduced as a decomposition assist gas N _2, H ₂ gas is introduced with other gases into the chamber 201, the sequence being discharged arranged one behind since it is, it is possible to stabilize the RF discharge, H ₂ alone stabilize the rate of introduction count discharge unless increased extremely large, the process is also stable, it is possible to form a high-quality films.

【００７９】実施例１７．次に請求項７の別の実施例と
して、例えば、主原料ガスとしてＴｉＣｌ₄ （四塩化チ
タン）とＣＨ₄ （メタン）を用いＴｉＣ膜を形成するこ
とについて説明する。装置は図１１に示したものを用い
るが、実施例１４と同様ＴｉＣｌ₄ を用いるため、キャ
リアガスを必要としＴｉＣｌ₄ の貯められたバッファタ
ンク２１０からチャンバ２０１までの配管は例えば６０
℃に加熱される。またチャンバの周囲も例えば同じ６０
℃に加熱される。Example 17 Next, as another embodiment of claim 7, the formation of a TiC film using TiCl ₄ (titanium tetrachloride) and CH ₄ (methane) as main source gases will be described. Although the apparatus shown in FIG. 11 is used, TiCl ₄ is used as in Example 14, so that a carrier gas is required and the piping from the buffer tank 210 storing TiCl ₄ to the chamber 201 is, for example, 60.
Heated to ℃. The circumference of the chamber is the same, for example, 60
Heated to ℃.

【００８０】ＴｉＣｌ₄ の電子解離エネルギーは約４ｅ
Ｖで、ＣＨ₄ （メタン）は８ｅＶ（全解離エネルギー）
でＣＨ₄ の分解はＴｉＣｌ₄ より効率が低い。そのた
め、組成制御が難しくＴｉＣ膜形成時にＣ不足となる。
また、ＴｉＣｌ₄ もＳｉＨ₄ と同様、チャンバ中の残留
Ｏ酸素と結合しやすく膜中に酸素を取り込み易いため、
一層組成制御が難しいものとなっている。そこで実施例
１６と同様、不足分のＣを補うために、ＣＨ₄ の導入時
にＨ₂ を同時に導入する。Ｈ₂ の解離エネルギーは約８
ｅＶでＣＨ₄ とほぼ同じであるが、Ｈ₂ あるいは解離さ
れた活性なＨの存在によりＣＨ₄ の分解反応は促進され
る。これによりＣ不足は解消され組成制御が可能とな
る。さらにＣＨ₄ の導入とは別にＨ₂ の導入、ＲＦ放電
の投入シーケンスにより、活性なＨは膜中の酸素を取り
除く働きをし、膜中不純物（Ｏ）の抑制効果も得ること
が可能となる。図１４において、ＳｉＨ₄ をＴｉＣｌ₄
／Ｈ₂（キャリアガス）に、Ｎ₂ をＣＨ₄ に読み替えた
ものが、ガス導入、ＲＦ放電のシーケンスとなる。ＣＨ
₄ の導入と同時にＨ₂ の導入とこれに同期したＲＦ放
電、さらに別にＨ₂ の導入とこれに同期したＲＦ放電を
行うことによりＴｉＣの組成比が１：１に近づき、酸素
の混入率が低下していることが確認された。以上によ
り、ＣＨ₄ の分解を促進させることができ、膜中の不純
物（Ｏ）を抑制することができる。The electron dissociation energy of TiCl ₄ is about 4e.
At V, CH ₄ (methane) is 8 eV (total dissociation energy)
Therefore, the decomposition of CH ₄ is less efficient than TiCl ₄ . Therefore, it is difficult to control the composition, and C is insufficient when the TiC film is formed.
Further, TiCl ₄ is similar to SiH _{4 in} that it easily binds to residual O 2 oxygen in the chamber and easily takes in oxygen into the film.
It is more difficult to control the composition. Therefore, as in Example 16, H ₂ is introduced at the same time as CH ₄ is introduced in order to supplement the shortage of C. The dissociation energy of H ₂ is about 8
Although it is almost the same as CH _{4 at} eV, the decomposition reaction of CH ₄ is promoted by the presence of H ₂ or dissociated active H. As a result, the lack of C is eliminated and composition control becomes possible. In addition to the introduction of CH ₄ , the introduction sequence of H ₂ and RF discharge makes active H function to remove oxygen in the film, and the effect of suppressing impurities (O) in the film can be obtained. . In FIG. 14, SiH ₄ is replaced with TiCl ₄
/ H ₂ (carrier gas) with N ₂ replaced with CH ₄ is the sequence of gas introduction and RF discharge. CH
_By introducing H ₂ and RF discharge in synchronism with this at the same time as introducing ₄ , and further introducing H ₂ and RF discharge in synchronism with this, the composition ratio of TiC approaches 1: 1 and the oxygen mixing ratio is increased. It was confirmed that it was falling. As described above, the decomposition of CH ₄ can be promoted and the impurities (O) in the film can be suppressed.

【００８１】実施例１８．次に請求項１１の一実施例を
図を用いて説明する。図１６はこの発明の一実施例の高
出力パルスプラズマＣＶＤ装置を示したもので、実施例
１３の高出力パルスプラズマＣＶＤ装置に、絶縁体に支
持された多孔板２１３を電極２０２，２０５間に配置し
ている。多孔板２１３の材質は絶縁体からなるものであ
っても、導電体で絶縁体で支持されたものであってもよ
い。また、金属板に絶縁物をコーティングしたものであ
ってもよい。Example 18 Next, an embodiment of claim 11 will be described with reference to the drawings. FIG. 16 shows a high power pulse plasma CVD apparatus according to an embodiment of the present invention. In the high power pulse plasma CVD apparatus of the thirteenth embodiment, a porous plate 213 supported by an insulator is provided between electrodes 202 and 205. It is arranged. The material of the porous plate 213 may be an insulator or may be a conductor supported by an insulator. Alternatively, a metal plate coated with an insulator may be used.

【００８２】図１７に本実施例の多孔板２１３の一例を
示すが、多孔板２１３の有する穴２１４は、穴径を処理
圧力における分子の平均自由工程と同等以下とする。図
１６に示す本装置の場合、０．０１≦Ｐ≦１Ｔｏｒｒで
あるから、分子の平均自由工程は数１００μｍとなり、
穴２１４の径は１ｍｍ以下となる。板厚ｌは特に限定し
ないが、穴径ｄに対し、ｌ／ｄ＞２程度が望ましい。FIG. 17 shows an example of the perforated plate 213 of this embodiment. The holes 214 of the perforated plate 213 have a hole diameter equal to or smaller than the mean free path of molecules at the processing pressure. In the case of the present apparatus shown in FIG. 16, since 0.01 ≦ P ≦ 1 Torr, the mean free path of the molecule is several 100 μm,
The diameter of the hole 214 is 1 mm or less. Although the plate thickness 1 is not particularly limited, it is desirable that 1 / d> 2 with respect to the hole diameter d.

【００８３】ここで、例えば、主原料ガスとしてＳｉＨ
₄ とＮ₂ を用いてＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を形成する場合について
説明する。上述した実施例１３，１５と同様の操作に従
って成膜を行う時、放電による分解物は、本実施例によ
る多孔板２１３の穴２１４を通過して基板２０６上に到
達し、膜が形成される。ＳｉＨ₄ の分解物は例えば、Ｓ
ｉ、ＳｉＨ、ＳｉＨ₂ 、ＳｉＨ₃ であるが、分解物によ
って付着確率（β）は異なり、β_SiH3〜０．１、β_SiH2
＝１０^-2〜１０^-3である。従って、分解物が多孔板２１
３を通過する際、穴２１４の径をその処理圧力における
分子の平均自由工程程度以下にしておけば、多孔板２１
３の表面あるいは穴２１４の側壁に少なくとも１回は衝
突するが、付着確率が高いものはこの衝突が繰り返され
ると、付着が進み、多孔板２１３を通過できるのは付着
確率の小さなものにほぼ限定される。この通過した付着
確率の小さな分解物は、被処理物の基板２０６表面にお
いても衝突、一部付着、一部反射を繰り返して膜形成に
至るので、均一な膜を形成することができる。Here, for example, SiH is used as the main raw material gas.
A case of forming a Si ₃ N ₄ film using ₄ and N ₂ will be described. When a film is formed according to the same operation as in Examples 13 and 15 described above, the decomposed product due to discharge passes through the holes 214 of the porous plate 213 according to this example and reaches the substrate 206 to form a film. . The decomposed product of SiH ₄ is, for example, S
i, SiH, SiH ₂ , and SiH ₃ , but the sticking probability (β) differs depending on the decomposition product, and β _{SiH3 to} 0.1, β _SiH2
= 10 ^-2 to 10 ^-3 . Therefore, the decomposed product is the perforated plate 21.
If the diameter of the hole 214 is set to be equal to or less than the mean free path of molecules at the processing pressure when passing through the porous plate 21,
No. 3 or the side wall of the hole 214 collides at least once, but if the adhesion probability is high, if the collision is repeated, the adhesion proceeds, and the particles that can pass through the perforated plate 213 are almost limited to those having the small adhesion probability. To be done. The decomposed product having a small sticking probability that has passed therethrough repeatedly collides, partially adheres, and partially reflects even on the surface of the substrate 206 of the object to be processed to form a film, so that a uniform film can be formed.

【００８４】実施例１９．次に請求項１１の別の実施例
を図について説明する。図１８は本実施例の多孔板２１
３の一例を示したものであり、上記実施例１８における
多孔板２１３の条件を満足するようであれば、図１８の
ように薄い板を一定間隔を有して多層に配置しても同様
な効果が得られる。Example 19 Next, another embodiment of claim 11 will be described with reference to the drawings. FIG. 18 shows a perforated plate 21 of this embodiment.
No. 3 is shown, and if the conditions of the perforated plate 213 in the above-mentioned Example 18 are satisfied, even if thin plates are arranged in multiple layers at regular intervals as shown in FIG. The effect is obtained.

【００８５】実施例２０．次に請求項１１の別の実施例
を図について説明する。被処理物（基板）２１６がウエ
ハのような基板２０６と異なり電極２０２，２０５方向
に凹凸が形成されている場合、図１９または図２０に示
すように被処理物２１６の凸部では開口率を小さくし
（穴径を小さくし）凹部では開口率を大きく（穴径を大
きく）する、あるいは被処理物２１６の凸部では多孔板
２１３の厚さを厚くし、凸部では薄くする等の方法で、
分解物の多孔板通過における衝突頻度を制御することに
より付着確率の小さな分解物のみ通過させることがで
き、３次元形状の均一性を確保することができる。Example 20. Next, another embodiment of claim 11 will be described with reference to the drawings. When the object to be processed (substrate) 216 is different from the substrate 206 such as a wafer and unevenness is formed in the direction of the electrodes 202 and 205, as shown in FIG. 19 or FIG. A method in which the aperture ratio is made smaller (the hole diameter is made smaller) and the aperture ratio is made larger (the hole diameter is made larger), or the perforated plate 213 is made thicker at the convex portion of the object 216 and thinned at the convex portion, and the like. so,
By controlling the frequency of collision of the decomposed products in passing through the perforated plate, only the decomposed products having a small sticking probability can be passed and the uniformity of the three-dimensional shape can be ensured.

【００８６】実施例２１．次に請求項１３の一実施例を
図について説明する。図２１はこの発明の一実施例を示
したものであり、図１１に示した実施例１３の高出力パ
ルスプラズマＣＶＤ装置の複数のガスの導入口を変更し
たものである。図において、２２１は複数のガスを導入
する際に予め混合しておくための予混合タンク、２２２
は例えばピエゾバルブ等から構成されたもので予混合タ
ンクからのガスをチャンバ内へ一気に導入するための高
速応答のバルブ（開閉機構）、２２３は単独導入と混合
導入を制御するためのパルスジェネレータ２１２に制御
された３方向バルブである。Example 21. Next, an embodiment of claim 13 will be described with reference to the drawings. FIG. 21 shows an embodiment of the present invention, in which a plurality of gas inlets of the high power pulse plasma CVD apparatus of the embodiment 13 shown in FIG. 11 are changed. In the figure, reference numeral 221 denotes a premix tank 222 for premixing a plurality of gases when they are introduced.
Is composed of, for example, a piezo valve, and is a high-speed response valve (opening / closing mechanism) for introducing gas from the premix tank into the chamber all at once. 223 is a pulse generator 212 for controlling individual introduction and mixture introduction. It is a controlled three-way valve.

【００８７】図２２はこの実施例のプラズマＣＶＤ装置
の操作例を示すもので、図中の例、中の予は予混合
タンクからの導入を、単は単独で導入する経路によるこ
とを示す。図中の例に示すように、ＳｉＨ₄ 、Ｈ₂ 、
Ｎ₂ （Ａｒが入る場合もある）のいずれか２種以上を導
入する際は、予混合タンクを通して導入し、単独で導入
する際は単独導入口から導入する。また図中の例に示
すように、ＳｉＨ₄ 、Ｈ₂ 、Ｎ₂ （Ａｒが入る場合もあ
る）のいずれか２種以上を導入する際は、予混合タンク
２２１を通して導入するが、単独で導入する際は単独導
入口以外に予混合タンク２２１を通して導入してもよ
い。このように予混合タンク２２１とこれに直結した高
速バルブ２２２を設けたので、各々のガスの導入口の位
置に依存する膜厚分布が解消され、膜厚の均一化または
膜質の均一化を図ることができる。FIG. 22 shows an example of the operation of the plasma CVD apparatus of this embodiment. In the example in the figure, “pre” indicates that the introduction from the premix tank is based on the single introduction route. As shown in the example in the figure, SiH ₄ , H ₂ ,
When introducing any two or more kinds of N ₂ (Ar may enter), they are introduced through a premix tank, and when they are individually introduced, they are introduced through a single inlet. As shown in the example in the figure, when introducing any two or more of SiH ₄ , H ₂ , and N ₂ (Ar may enter), they are introduced through the premix tank 221, but they are introduced independently. In doing so, it may be introduced through the premix tank 221 other than the single inlet. Since the premix tank 221 and the high-speed valve 222 directly connected to the premix tank 221 are provided in this manner, the film thickness distribution depending on the position of each gas inlet is eliminated, and the film thickness or film quality is made uniform. be able to.

【００８８】実施例２２．次に請求項１３の別の実施例
を図について説明する。上記実施例２１はＳｉ₃Ｎ₄ 膜
形成について示したが、ＴｉＣ膜形成についても、同様
な効果が認められた。Example 22. Next, another embodiment of claim 13 will be described with reference to the drawings. Although the above-mentioned Example 21 shows the formation of the Si ₃ N ₄ film, the same effect was observed in the formation of the TiC film.

【００８９】実施例２３．次に請求項１４の一実施例を
図について説明する。図２３は図２１に示した高出力パ
ルスプラズマＣＶＤ装置の単独でガスを導入する導入口
に、ガス活性装置を配置したもので、図において、２３
１はガスを活性化するための、ＭＷ（マイクロ波）放電
装置（ガス活性手段）、２３２はマイクロ波電源、２３
３はマイクロ波を伝送するための導波管である。Example 23. Next, an embodiment of claim 14 will be described with reference to the drawings. FIG. 23 shows a high-power pulse plasma CVD apparatus shown in FIG. 21 in which a gas activating device is arranged at the inlet for introducing gas independently.
Reference numeral 1 is a MW (microwave) discharge device (gas activation means) for activating gas, 232 is a microwave power source, and 23
Reference numeral 3 is a waveguide for transmitting microwaves.

【００９０】この装置では、図２２中の例においてＨ
₂ ガスを単独で導入する際に、ＭＷ放電装置２３１によ
りマイクロ波放電を発生させてＨ₂ を活性化した後にチ
ャンバ２０１内に導入することによって、膜中の不純物
を低減させることができ、さらに、例えばＲＦ放電τ₂
を省略することができ、平均パワーを低下させ低温化に
寄与することができる。In this apparatus, H in the example in FIG.
_{When the two} gases are independently introduced, microwave discharge is generated by the MW discharge device 231 to activate H ₂ and then introduced into the chamber 201, whereby impurities in the film can be reduced. , For example RF discharge τ ₂
Can be omitted, and the average power can be reduced to contribute to lowering the temperature.

【００９１】実施例２４．次に請求項１４の別の実施例
について説明する。この装置は図２３においてガスを活
性化するためのＭＷ（マイクロ波）放電装置２３１を紫
外光ランプや紫外レーザ等の光励起装置に変更したもの
である。本構成の装置においても実施例２３と同様に、
Ｈ₂ は光励起により活性化され、膜中の不純物低減を図
ることができ、さらに、例えばＲＦ放電τ₂ を省略する
ことができ、平均パワーを低下させ低温化に寄与するこ
とができる。Example 24. Next, another embodiment of claim 14 will be described. In this device, the MW (microwave) discharge device 231 for activating the gas in FIG. 23 is replaced with an optical excitation device such as an ultraviolet lamp or an ultraviolet laser. Also in the apparatus of this configuration, as in Example 23,
H ₂ is activated by photoexcitation, so that impurities in the film can be reduced, and further, for example, RF discharge τ ₂ can be omitted and average power can be reduced to contribute to lowering the temperature.

【００９２】実施例２５．次に請求項１４の別の実施例
について説明する。この装置は図２３においてガスを活
性化するためのＭＷ（マイクロ波）放電装置２３１をＤ
Ｃ電源によるグリッド電極構成に変更したもので、導入
管を一部改造してイオン化室としている。この場合、イ
オン化室は高速バルブの後段に配置される。本構成の装
置においても実施例２３と同様に、Ｈ₂ は導入される際
にイオン化され、活性化されるため、膜中の不純物低減
を図ることができ、さらに、例えばＲＦ放電τ₂ を省略
することができ、平均パワーを低下させ低温化に寄与す
ることができる。Example 25. Next, another embodiment of claim 14 will be described. This device is equipped with a MW (microwave) discharge device 231 for activating gas in FIG.
The grid electrode configuration was changed by the C power source, and the introduction tube was partially modified to form the ionization chamber. In this case, the ionization chamber is located after the high speed valve. Also in the apparatus of this configuration, as in Example 23, H ₂ is ionized and activated when being introduced, so that impurities in the film can be reduced, and, for example, RF discharge τ ₂ is omitted. It is possible to reduce the average power and contribute to lowering the temperature.

【００９３】実施例２６．次に請求項１６及び１７の一
実施例を図について説明する。図２４は図１１または図
２１に示した高出力パルスプラズマＣＶＤ装置の複数の
ガスの導入口を変更したものである。図においては、マ
ッチングボックス等の一部を省略し、装置上方からの配
置を示している。ここで、２２１は複数のガスを導入す
る際に予め混合しておくための予混合タンク、２２２は
例えばピエゾバルブ等から構成され、予混合タンクから
のガスをチャンバ２０１へ一気に導入するための高速応
答のバルブ、２４１は複数の導入口２４２のいずれかを
選択制御するためにパルスジェネレータ２１２に制御さ
れた多方向バルブ（分岐管選択手段）、２４３は例えば
エリプソメトリやＦＴ−ＩＲから構成され、成膜中にチ
ャンバ２０１内の膜厚分布を測定するための膜厚計（膜
厚分布測定手段）、２４４は膜厚計２４３により得られ
た情報をもとに多方向バルブ２４１を制御するための、
またＲＦ放電のタイミングを制御するための情報をパル
スジェネレータ２１２に入力するための制御装置（ＲＦ
放電制御手段）である。Example 26. Next, an embodiment of claims 16 and 17 will be described with reference to the drawings. FIG. 24 shows a modification of the high-power pulse plasma CVD apparatus shown in FIG. 11 or FIG. In the figure, a part of the matching box and the like is omitted and the arrangement from above the apparatus is shown. Here, 221 is a premix tank for premixing when introducing a plurality of gases, 222 is composed of, for example, a piezo valve, and a high-speed response for introducing the gas from the premix tank into the chamber 201 at once. , 241 is a multi-directional valve (branch pipe selecting means) controlled by the pulse generator 212 to selectively control any of the plurality of inlets 242, and 243 is composed of, for example, ellipsometry or FT-IR. A film thickness meter (film thickness distribution measuring means) 244 for measuring the film thickness distribution in the chamber 201 in the film is used for controlling the multi-directional valve 241 based on the information obtained by the film thickness meter 243. ,
Further, a control device for inputting information for controlling the timing of RF discharge to the pulse generator 212 (RF
Discharge control means).

【００９４】図２５は、例えば図２４において、ある成
膜条件下で成膜した薄膜のｘ−ｙ方向における膜厚分布
を示したものである。図中、ａ，ｂ，ｃは導入口２４２
Ａ，２４２Ｂ，２４２Ｃ各々からガスを導入した場合の
膜厚分布である。これら導入口による分布特性（分布の
導入口依存性）等の情報は予め制御装置２４４に貯えら
れている。ここでは、成膜中に膜厚計２４３により得ら
れた情報が制御装置２４４に入力されると、制御装置２
４４は膜厚分布が改善されるよう導入口２４２を選択制
御する。このようにｉｎ−ｓｉｔｕ膜厚計測と予混合タ
ンク２２１とこれに直結した高速応答のバルブ２２２を
設けた導入口２４２を複数配置し、これを制御すること
によりガスの導入口の位置に依存する膜厚分布を解消す
ることができ、特に２次元の面内膜厚分布の均一化また
は膜質の均一化を図ることができる。FIG. 25 shows the film thickness distribution in the xy direction of the thin film formed under a certain film forming condition in FIG. 24, for example. In the figure, a, b, and c are inlet ports 242.
It is a film thickness distribution at the time of introducing gas from each of A, 242B, and 242C. Information such as distribution characteristics (dependence of distribution on the inlet) of the inlets is stored in the control device 244 in advance. Here, when the information obtained by the film thickness meter 243 is input to the controller 244 during film formation, the controller 2
Reference numeral 44 selectively controls the inlet 242 so that the film thickness distribution is improved. As described above, a plurality of inlets 242 provided with the in-situ film thickness measurement / premixing tank 221 and the fast response valve 222 directly connected thereto are arranged, and by controlling these, it depends on the position of the gas inlet. The film thickness distribution can be eliminated, and in particular, the two-dimensional in-plane film thickness distribution can be made uniform or the film quality can be made uniform.

【００９５】実施例２７．次に請求項１６及び１７の別
の実施例について説明する。図２５においてガス導入か
らＲＦ放電までの時間（ＲＦのタイミング）を変えると
ガスの拡散状況により分布が変化する。例えばｂにおい
てＲＦのタイミングを遅らせるとｂ′（点線）のように
分布が変化する。ここでは、成膜中に膜厚計２４３によ
り得られた情報が制御装置２４４に入力されると、制御
装置２４４は膜厚分布が改善されるよう導入口２４２を
選択制御する。ここで、導入口２４２選択で改善されな
い膜厚分布については、また、さらに高精度に均一化を
図る場合については、膜厚計２４３により得られた情報
が制御装置２４４に入力されると、制御装置２４４は分
布が改善されるよう導入口２４２を選択制御すると同時
にＲＦのタイミングを取ることにより、より一層２次元
の面内膜厚分布の均一化または膜質の均一化が図れる。Example 27. Next, another embodiment of claims 16 and 17 will be described. In FIG. 25, when the time from the gas introduction to the RF discharge (RF timing) is changed, the distribution changes depending on the gas diffusion state. For example, if the RF timing is delayed in b, the distribution changes as shown in b '(dotted line). Here, when the information obtained by the film thickness meter 243 is input to the control device 244 during film formation, the control device 244 selectively controls the introduction port 242 so that the film thickness distribution is improved. Here, regarding the film thickness distribution that is not improved by the selection of the inlet 242, or in the case of aiming for more uniform uniformity, when the information obtained by the film thickness meter 243 is input to the control device 244, control is performed. The apparatus 244 further controls the introduction port 242 so that the distribution is improved and, at the same time, adjusts the RF timing to further uniformize the two-dimensional in-plane film thickness distribution or the film quality.

【００９６】[0096]

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
基板に負のＤＣパルスバイアスを印加し、このＤＣパル
スバイアスのパルス幅、振幅、およびＲＦ供給パルスと
のタイミングのうち少なくとも１つを変化させて成膜を
行うように構成したので、発生する各種イオンから成膜
に効果のあるイオンを選択して成膜できることから、膜
質の制御が可能となり高品質の膜を低温で形成できる効
果がある。As described above, according to the invention of claim 1,
Since a negative DC pulse bias is applied to the substrate and at least one of the pulse width, the amplitude, and the timing of the RF supply pulse of the DC pulse bias is changed to perform film formation, various types of generation are generated. Ions that are effective for film formation can be selected from the ions to form a film, so that the film quality can be controlled and a high-quality film can be formed at a low temperature.

【００９７】また、請求項２の発明によれば、反応ガス
の１つとして塩化物を用い、上記塩化物の供給・分解過
程と、塩化物を供給しないでプラズマ中で活性化された
水素により塩素を引き抜く過程とを備えるように構成し
たので、塩化物が未分解のまま堆積することを防止し、
低温でＣｌ量の少ない膜を得られる効果がある。According to the second aspect of the present invention, chloride is used as one of the reaction gases, and the process of supplying and decomposing the chloride and the hydrogen activated in the plasma without supplying the chloride are used. Since it is configured to have a process of extracting chlorine, it prevents chloride from accumulating in an undecomposed state,
There is an effect that a film having a small amount of Cl can be obtained at a low temperature.

【００９８】また、請求項３の発明によれば、請求項２
の塩素引き抜き過程と共に塩化物を供給しないで所望の
組成を得るための膜合成過程を備えるように構成したの
で、低温でＣｌ量の少ない高品質な合成膜を得られる効
果がある。According to the invention of claim 3, claim 2
Since it is configured so as to have a membrane synthesizing process for obtaining a desired composition without supplying a chloride together with the chlorine abstracting process, the high quality synthetic film having a small amount of Cl at a low temperature can be obtained.

【００９９】また、請求項４の発明によれば、放電安定
化用のＡｒガスを少なくともＲＦ電圧印加時に存在する
ように供給し、かつ反応炉内が激しく圧力変化しないよ
うに供給量を徐々に変化させるように構成したので、Ｒ
Ｆ電力や反応ガスの供給パルス周期を長くしても、安定
な放電が得られ成膜が行える効果がある。Further, according to the invention of claim 4, Ar gas for discharge stabilization is supplied so as to exist at least when the RF voltage is applied, and the supply amount is gradually increased so that the pressure in the reaction furnace does not change drastically. Since it is configured to change, R
Even if the supply pulse period of F power or reaction gas is lengthened, stable discharge can be obtained and film formation can be performed.

【０１００】また、請求項５の発明によれば、通常のパ
ルス放電の間に、このパルス放電より短い周期でＡｒの
みのパルスプラズマを発生させるように構成したので、
ＲＦ電力や反応ガスの供給パルス周期を長くしても、安
定な放電が得られ成膜が行える効果がある。According to the fifth aspect of the present invention, during normal pulse discharge, pulse plasma of Ar alone is generated in a cycle shorter than this pulse discharge.
Even if the supply pulse period of the RF power or the reaction gas is lengthened, stable discharge can be obtained and the film can be formed.

【０１０１】また、請求項６の発明によれば、複数の反
応ガスのうち、解離エネルギーの高いガスの１周期当り
の断続的導入回数を解離エネルギーの低いガスより多く
するように構成したので、簡便に膜の組成制御を行うこ
とができ、従って化学量論的組成に近い薄膜を形成する
ことができる効果がある。Further, according to the invention of claim 6, among the plurality of reaction gases, the number of intermittent introduction of the gas having high dissociation energy per cycle is set to be larger than that of the gas having low dissociation energy. There is an effect that the composition of the film can be easily controlled, and thus a thin film having a stoichiometric composition can be formed.

【０１０２】また、請求項７の発明によれば、複数の反
応ガスを分解・プラズマ化する際に、解離エネルギーの
高いガスを分解するのを助け、かつ膜中不純物を除去す
る働きを有する補助ガスを解離エネルギーの高いガスと
同時に導入するように構成したので、解離エネルギーの
高いガスの分解を促進させることができ、また膜中の不
純物を効果的に除去することができる効果がある。Further, according to the invention of claim 7, when decomposing / plasmaizing a plurality of reaction gases, it assists in decomposing the gas having high dissociation energy and has an auxiliary function of removing impurities in the film. Since the gas is introduced at the same time as the gas having high dissociation energy, the decomposition of the gas having high dissociation energy can be promoted, and the impurities in the film can be effectively removed.

【０１０３】また、請求項８の発明によれば、複数の反
応ガスのうち２種以上の反応ガスを予め混合した後に反
応炉内に導入するように構成したので、反応炉内におけ
るこれらの反応ガスの分布を均一にすることができ、基
板上に形成される膜の組成を均一化することができる効
果がある。Further, according to the invention of claim 8, two or more kinds of reaction gases among a plurality of reaction gases are premixed and then introduced into the reaction furnace, so that these reactions in the reaction furnace are carried out. The gas distribution can be made uniform, and the composition of the film formed on the substrate can be made uniform.

【０１０４】また、請求項９の発明によれば、複数の反
応ガスのうち、単独で導入する反応ガスを予め活性化し
た後に反応炉内に導入するように構成したので、このガ
スの導入に対してはＲＦ放電を生じさせる必要がなくな
り、平均パワーを抑制することができ、一層の低温化を
進めることができる効果がある。また、このガスは活性
化されているので、不純物の堆積を抑制する効果があ
る。Further, according to the invention of claim 9, the reaction gas to be independently introduced among the plurality of reaction gases is configured to be previously activated and then introduced into the reaction furnace. On the other hand, it is not necessary to generate an RF discharge, the average power can be suppressed, and the temperature can be further lowered. Further, since this gas is activated, it has an effect of suppressing the accumulation of impurities.

【０１０５】また、請求項１０の発明によれば、成膜中
の膜厚分布に応じて複数の反応ガスを選択導入し、これ
ら選択される反応ガスの各々の導入時期に同期してＲＦ
放電を生じさせるように構成したので、反応炉内のガス
導入口から排気口に至る反応ガスの分布を制御すること
ができ、膜厚の分布を均一にすることができる。従っ
て、より精度の高い膜厚及び膜質の均一化を図ることが
できる効果がある。According to the tenth aspect of the invention, a plurality of reaction gases are selectively introduced in accordance with the film thickness distribution during film formation, and the RF is synchronized with the introduction timing of each of the selected reaction gases.
Since the discharge is generated, it is possible to control the distribution of the reaction gas from the gas introduction port to the exhaust port in the reaction furnace, and to make the film thickness distribution uniform. Therefore, there is an effect that the film thickness and film quality can be made uniform with higher accuracy.

【０１０６】また、請求項１１の発明によれば、電極間
に、絶縁物からなる支持体により支持され、穴が形成さ
れた板を設置するように構成したので、分解物中の付着
確率の高い物質をこの板に付着させて分解物から除去す
ることができ、膜厚及び膜質の均一な薄膜が得られる効
果がある。According to the eleventh aspect of the invention, since the plate supported by the support made of an insulating material and having the holes formed therein is installed between the electrodes, the probability of attachment in the decomposed material A high substance can be attached to this plate and removed from the decomposed product, and a thin film having a uniform film thickness and film quality can be obtained.

【０１０７】また、請求項１２の発明によれば、複数の
反応ガス導入管各々に分岐管を設け、これら分岐管と反
応炉との間にこれら分岐管各々から導入される反応ガス
を混合する混合室を設けるように構成したので、反応炉
内の複数の反応ガス各々の分布を均一化することがで
き、膜厚及び膜質の均一な薄膜が得られる効果がある。According to the twelfth aspect of the invention, each of the plurality of reaction gas introducing pipes is provided with a branch pipe, and the reaction gas introduced from each of the branch pipes is mixed between the branch pipe and the reaction furnace. Since the mixing chamber is provided, the distribution of each of the plurality of reaction gases in the reaction furnace can be made uniform, and a thin film having a uniform film thickness and film quality can be obtained.

【０１０８】また、請求項１３の発明によれば、複数の
反応ガス導入管各々の反応炉側および混合室と反応炉と
の間各々に断続開閉可能な開閉機構を設け、これら開閉
機構に開閉を制御する制御手段を設けるように構成した
ので、反応炉内への反応ガスの導入量を制御することが
でき、反応炉内の反応ガスの経時的な組成変動を小さく
することができ、従って膜厚及び膜質が一層均一な薄膜
が得られる効果がある。Further, according to the invention of claim 13, an opening / closing mechanism capable of intermittent opening / closing is provided on the reaction furnace side of each of the plurality of reaction gas introducing pipes and between the mixing chamber and the reaction furnace, and the opening / closing mechanism is opened / closed. Since it is configured to provide a control means for controlling the, it is possible to control the amount of reaction gas introduced into the reaction furnace, it is possible to reduce the compositional variation of the reaction gas in the reaction furnace over time, therefore There is an effect that a thin film having a more uniform film thickness and film quality can be obtained.

【０１０９】また、請求項１４の発明によれば、複数の
反応ガス導入管各々の反応炉側に、反応ガスを活性化す
るガス活性手段を設けるように構成したので、ＲＦ放電
を生じさせることなく反応ガスを活性化することがで
き、平均パワーを抑制する効果がある。According to the fourteenth aspect of the invention, since the gas activating means for activating the reaction gas is provided on the reaction furnace side of each of the plurality of reaction gas introducing pipes, the RF discharge is generated. The reaction gas can be activated without the use of the gas, and the average power can be suppressed.

【０１１０】また、請求項１５の発明によれば、複数の
反応ガス導入管各々に、複数の分岐管のいずれかを選択
する分岐管選択手段を設け、これら分岐管選択手段の複
数の分岐管各々に複数の反応ガスを混合する混合室を設
けるように構成したので、反応炉内の複数の反応ガス各
々の分布を均一化することができ、膜厚及び膜質の均一
な薄膜が得られる効果がある。しかも、複数の混合室を
適宜用いることにより反応炉内の反応ガス各々の分布を
さらに均一化することができ、薄膜の均一性を向上させ
る効果がある。According to the fifteenth aspect of the present invention, each of the plurality of reaction gas introducing pipes is provided with branch pipe selecting means for selecting one of the plurality of branch pipes, and the plurality of branch pipes of these branch pipe selecting means are provided. Since a mixing chamber for mixing a plurality of reaction gases is provided for each, the distribution of each of the plurality of reaction gases in the reaction furnace can be made uniform, and a thin film having a uniform film thickness and film quality can be obtained. There is. Moreover, by appropriately using a plurality of mixing chambers, the distribution of each reaction gas in the reaction furnace can be further homogenized, which has the effect of improving the uniformity of the thin film.

【０１１１】また、請求項１６の発明によれば、複数の
混合室と反応炉との間各々に断続開閉可能な開閉機構を
設け、これら開閉機構に開閉を制御する制御手段を設け
るように構成したので、反応炉内への反応ガスの導入量
を制御することができ、反応炉内の反応ガスの経時的な
組成変動をさらに小さくすることができ、従って膜厚及
び膜質がさらに均一な薄膜が得られる効果がある。Further, according to the invention of claim 16, an opening / closing mechanism capable of intermittent opening / closing is provided between each of the plurality of mixing chambers and the reaction furnace, and a control means for controlling the opening / closing is provided in these opening / closing mechanisms. Therefore, the amount of the reaction gas introduced into the reaction furnace can be controlled, and the compositional variation of the reaction gas in the reaction furnace over time can be further reduced. Therefore, a thin film having a more uniform film thickness and film quality can be obtained. There is an effect that can be obtained.

【０１１２】また、請求項１７の発明によれば、反応炉
内に成膜中の膜厚分布を測定する膜厚分布測定手段を設
け、前記制御手段に、膜厚分布に応じて導入する反応ガ
スを選択し、導入される各反応ガスまたは各混合反応ガ
スの導入時期に同期して各々ＲＦ放電を生じさせるＲＦ
放電制御手段を設けるように構成したので、反応炉内に
おける複数の反応ガス各々の分布を均一化することがで
き、膜厚分布に応じて導入する反応ガスを選択し、分布
の均一化が図れる効果がある。さらに、反応ガス導入に
同期したＲＦ放電のタイミングを制御することで、導入
口から排気口への分布を制御することができ、より精度
の高い薄膜及び均一な膜質の薄膜が得られる効果があ
る。According to the seventeenth aspect of the invention, a film thickness distribution measuring means for measuring the film thickness distribution during film formation is provided in the reaction furnace, and the reaction is introduced into the control means according to the film thickness distribution. RF for selecting a gas and causing RF discharge in synchronization with the introduction timing of each reaction gas or each mixed reaction gas to be introduced
Since the discharge control means is provided, the distribution of each of the plurality of reaction gases in the reaction furnace can be made uniform, and the reaction gas to be introduced can be selected according to the film thickness distribution, and the distribution can be made uniform. effective. Further, by controlling the timing of the RF discharge synchronized with the introduction of the reaction gas, the distribution from the introduction port to the exhaust port can be controlled, and there is an effect that a more accurate thin film and a thin film having a uniform film quality can be obtained. .

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

【図１】この発明の実施例１、２における薄膜形成時の
ＲＦ電圧、イオン密度およびパルスバイアスの時間変化
を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing changes over time in RF voltage, ion density, and pulse bias during thin film formation in Examples 1 and 2 of the present invention.

【図２】この発明の実施例１〜３における薄膜形成装置
の構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a thin film forming apparatus in Examples 1 to 3 of the present invention.

【図３】この発明の実施例３における薄膜形成時のＲＦ
電圧、ＳｉＨイオン密度およびパルスバイアスの時間変
化を示す説明図である。FIG. 3 is an RF chart for forming a thin film according to a third embodiment of the present invention.
It is explanatory drawing which shows the time change of a voltage, SiH ion density, and a pulse bias.

【図４】この発明の実施例４による薄膜形成法における
ＲＦ電力と反応ガスの供給パルスパターンを示す説明図
である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing RF power and reactive gas supply pulse patterns in a thin film forming method according to a fourth embodiment of the present invention.

【図５】この発明の実施例５による薄膜形成法における
ＲＦ電力と反応ガスの供給パルスパターンを示す説明図
である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing RF power and reactive gas supply pulse patterns in a thin film forming method according to a fifth embodiment of the present invention.

【図６】この発明の実施例７による薄膜形成法における
ＲＦ電力と反応ガスの供給パルスパターンを示す説明図
である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing RF power and reactive gas supply pulse patterns in a thin film forming method according to a seventh embodiment of the present invention.

【図７】この発明の実施例８による薄膜形成法における
ＲＦ電力と反応ガスの供給パルスパターンを示す説明図
である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing RF power and reactive gas supply pulse patterns in a thin film forming method according to Example 8 of the present invention.

【図８】この発明の実施例１０による薄膜形成法におけ
るＲＦ電力と反応ガスの供給パルスパターンを示す説明
図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing RF power and reactive gas supply pulse patterns in a thin film forming method according to Example 10 of the present invention.

【図９】この発明の実施例１１による薄膜形成法におけ
るＲＦ電力と反応ガスの供給パルスパターンを示す説明
図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing RF power and reactive gas supply pulse patterns in the thin film forming method according to example 11 of the present invention.

【図１０】この発明の実施例１２による薄膜形成法にお
けるＲＦ電力と反応ガスの供給パルスパターンを示す説
明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing RF power and reactive gas supply pulse patterns in a thin film forming method according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図１１】この発明の実施例１３〜１７における薄膜形
成装置の構成の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of the configuration of a thin film forming apparatus in Examples 13 to 17 of the present invention.

【図１２】この発明の実施例１３おける薄膜形成時のＲ
Ｆ電力と反応ガスの供給パルスパターンを示す説明図で
ある。FIG. 12 shows R in forming a thin film in Example 13 of the present invention.
It is explanatory drawing which shows the supply pulse pattern of F electric power and reaction gas.

【図１３】この発明の実施例１３による薄膜形成法にお
けるＮ₂ の導入回数とＳｉとＮの組成比との関係を示す
図である。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the number of times N ₂ was introduced and the composition ratio of Si and N in the thin film forming method according to Example 13 of the present invention.

【図１４】この発明の実施例１６による薄膜形成法にお
けるＲＦ電力と反応ガスの供給パルスパターンを示す説
明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing RF power and reactive gas supply pulse patterns in a thin film forming method according to example 16 of the present invention.

【図１５】この発明の実施例１６による薄膜形成法にお
けるＨ₂ の導入回数とＳｉとＮの組成比との関係を示す
図である。FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the number of times H ₂ is introduced and the composition ratio of Si and N in the thin film forming method according to Example 16 of the present invention.

【図１６】この発明の実施例１８における薄膜形成装置
の構成の一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of the configuration of a thin film forming apparatus in Embodiment 18 of the present invention.

【図１７】この発明の実施例１８の多孔板の一例を示す
斜視図である。FIG. 17 is a perspective view showing an example of a perforated plate of Embodiment 18 of the present invention.

【図１８】この発明の実施例１９の多孔板の一例を示す
斜視図である。FIG. 18 is a perspective view showing an example of a perforated plate of Example 19 of the present invention.

【図１９】この発明の実施例２０の多孔板の一例を示す
斜視図である。FIG. 19 is a perspective view showing an example of a perforated plate of Example 20 of the present invention.

【図２０】この発明の実施例２０の多孔板の他の一例を
示す断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view showing another example of the perforated plate of Example 20 of the present invention.

【図２１】この発明の実施例２１、２２における薄膜形
成装置の構成の一例を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing an example of the configuration of a thin film forming apparatus in Examples 21 and 22 of the present invention.

【図２２】この発明の実施例２１による薄膜形成法にお
けるＲＦ電力と反応ガスの供給パルスパターンを示す説
明図である。FIG. 22 is an explanatory diagram showing RF power and reactive gas supply pulse patterns in a thin film forming method according to a twenty-first embodiment of the present invention.

【図２３】この発明の実施例２３〜２５における薄膜形
成装置の配管系統の構成の一例を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing an example of a configuration of a piping system of a thin film forming apparatus in Examples 23 to 25 of the present invention.

【図２４】この発明の実施例２６、２７における薄膜形
成装置の構成の一例を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing an example of the configuration of a thin film forming apparatus in Examples 26 and 27 of the present invention.

【図２５】この発明の実施例２６、２７による薄膜形成
法におけるチャンバ内での膜厚の分布の一例を示す図で
ある。FIG. 25 is a diagram showing an example of film thickness distribution in a chamber in a thin film forming method according to Examples 26 and 27 of the present invention.

【図２６】従来のパルスプラズマＣＶＤ法における薄膜
形成装置の構成の一例を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing an example of a configuration of a thin film forming apparatus in a conventional pulse plasma CVD method.

【図２７】図２６で示すパルスプラズマＣＶＤ法におけ
る放電電圧波形を示す図である。27 is a diagram showing a discharge voltage waveform in the pulse plasma CVD method shown in FIG. 26.

【図２８】従来のパルスプラズマＣＶＤ法における薄膜
形成装置の構成の他の例を示す図である。FIG. 28 is a diagram showing another example of the configuration of a thin film forming apparatus in a conventional pulse plasma CVD method.

【図２９】図２８で示すパルスプラズマＣＶＤ法におけ
る放電電力と反応ガスの供給パターンを示す説明図であ
る。29 is an explanatory diagram showing a discharge power and a reaction gas supply pattern in the pulse plasma CVD method shown in FIG. 28. FIG.

【図３０】従来の高出力パルスプラズマＣＶＤ法におけ
る薄膜形成装置の構成の一例を示す図である。FIG. 30 is a diagram showing an example of a configuration of a thin film forming apparatus in a conventional high power pulse plasma CVD method.

【図３１】従来の高出力パルスプラズマＣＶＤ法におけ
るＲＦ電力と反応ガスの供給パルスパターンを示す説明
図である。FIG. 31 is an explanatory diagram showing RF power and reactive gas supply pulse patterns in a conventional high-power pulse plasma CVD method.

【図３２】従来の高出力パルスプラズマＣＶＤ法におけ
るＲＦ電力と反応ガスの供給パルスパターンの他の例を
示す説明図である。FIG. 32 is an explanatory diagram showing another example of the RF power and reactive gas supply pulse pattern in the conventional high-power pulse plasma CVD method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

５１，２０３ ＲＦ電源 ５３，２０１ チャンバ（反応炉） ５４，５５，２０２，２０５ 電極 ５６ 反応ガス導入管 ６２，２０６ 基板 ６４ 基板バイアス電源 ２１３ 多孔板 ２１４ 穴 ２１６ 被処理物（基板） ２２１ 予混合タンク ２２２ 高速応答のバルブ（開閉機構） ２３１ ＭＷ（マイクロ波）放電装置（ガス活性手段） ２４１ 多方向バルブ（分岐管選択手段） ２４２ 導入口 ２４３ 膜厚計（膜厚分布測定手段） ２４４ 制御装置（ＲＦ放電制御手段） 51,203 RF power source 53,201 Chamber (reactor) 54,55,202,205 Electrode 56 Reactive gas introduction tube 62,206 Substrate 64 Substrate bias power source 213 Perforated plate 214 Hole 216 Workpiece (substrate) 221 Premix tank 222 High-speed response valve (opening / closing mechanism) 231 MW (microwave) discharge device (gas activation means) 241 Multi-directional valve (branch tube selection means) 242 Inlet port 243 Film thickness meter (film thickness distribution measurement means) 244 Control device ( RF discharge control means)

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 反応炉内に薄膜の材料となる反応ガスを
導入し、上記反応炉内に設置された電極間にＲＦ電圧を
パルス的に印加してプラズマを生成し反応ガスを分解す
ると共に、上記反応炉内に設置された基板上で化学反応
を起こさせて上記基板に薄膜を堆積させる薄膜形成法に
おいて、上記基板に負のＤＣパルスバイアスを印加し、
このＤＣパルスバイアスのパルス幅、振幅、およびＲＦ
供給パルスとのタイミングのうち少なくとも１つを変化
させて成膜を行うことを特徴とする薄膜形成法。1. A reaction gas serving as a material for a thin film is introduced into a reaction furnace, and an RF voltage is applied in a pulsed manner between electrodes installed in the reaction furnace to generate plasma and decompose the reaction gas. In a thin film forming method of causing a chemical reaction on a substrate installed in the reaction furnace to deposit a thin film on the substrate, a negative DC pulse bias is applied to the substrate,
The pulse width, amplitude, and RF of this DC pulse bias
A thin film forming method characterized in that at least one of the timings of supply pulses is changed to form a film. 【請求項２】 反応炉内に薄膜の材料となる反応ガスを
導入し、上記反応炉内に設置された電極間にＲＦ電圧を
パルス的にあるいは定常的に印加してプラズマを生成し
反応ガスを分解すると共に、上記反応炉内に設置された
基板上で化学反応を起こさせて上記基板に薄膜を堆積さ
せる薄膜形成法において、上記反応ガスの１つとして塩
化物を用い、上記塩化物の供給・分解過程と、塩化物を
供給しないでプラズマ中で活性化された水素により塩素
を引き抜く過程とを備えることを特徴とする薄膜形成
法。2. A reaction gas that is a thin film material is introduced into a reaction furnace, and an RF voltage is pulsed or constantly applied between the electrodes installed in the reaction furnace to generate plasma. In the thin film forming method of decomposing the compound and causing a chemical reaction on the substrate installed in the reaction furnace to deposit a thin film on the substrate, chloride is used as one of the reaction gases, and A thin film forming method comprising a supply / decomposition process and a process of extracting chlorine by hydrogen activated in plasma without supplying chloride. 【請求項３】 塩素引き抜き過程と共に塩化物を供給し
ないで所望の組成を得るための膜合成過程を備えること
を特徴とする請求項第２項記載の薄膜形成法。3. The method for forming a thin film according to claim 2, further comprising a step of synthesizing a film for obtaining a desired composition without supplying a chloride together with the step of extracting chlorine. 【請求項４】 反応炉内に薄膜の材料となる反応ガスを
導入し、上記反応炉内に設置された電極間にＲＦ電圧を
パルス的に印加してプラズマを生成し反応ガスを分解す
ると共に、上記反応炉内に設置された基板上で化学反応
を起こさせて上記基板に薄膜を堆積させる薄膜形成法に
おいて、放電安定化用のＡｒガスを少なくとも上記ＲＦ
電圧印加時に存在するように供給し、かつ上記反応炉内
が激しく圧力変化しないように供給量を徐々に変化させ
ることを特徴とする薄膜形成法。4. A reaction gas serving as a material for a thin film is introduced into a reaction furnace, and an RF voltage is applied in pulses between electrodes installed in the reaction furnace to generate plasma and decompose the reaction gas. In a thin film forming method of causing a chemical reaction on a substrate installed in the reactor to deposit a thin film on the substrate, Ar gas for discharge stabilization is at least the RF.
A method for forming a thin film, characterized in that the supply is performed so as to exist when a voltage is applied, and the supply amount is gradually changed so that the pressure in the reaction furnace does not change drastically. 【請求項５】 反応炉内に薄膜の材料となる反応ガスを
導入し、上記反応炉内に設置された電極間にＲＦ電圧を
パルス的に印加してプラズマを生成し反応ガスを分解す
ると共に、上記反応炉内に設置された基板上で化学反応
を起こさせて上記基板に薄膜を堆積させる薄膜形成法に
おいて、通常のパルス放電の間に、このパルス放電より
短い周期でＡｒのみのパルスプラズマを発生させること
を特徴とする薄膜形成法。5. A reaction gas serving as a thin film material is introduced into a reaction furnace, and an RF voltage is applied in a pulsed manner between electrodes installed in the reaction furnace to generate plasma and decompose the reaction gas. In a thin film forming method of causing a chemical reaction on a substrate installed in the reaction furnace to deposit a thin film on the substrate, during normal pulse discharge, a pulse plasma of only Ar in a cycle shorter than this pulse discharge. A method for forming a thin film, which comprises: 【請求項６】 反応炉内に薄膜の材料となる複数の反応
ガスを導入し、上記反応炉内に設置された電極間にＲＦ
電圧をパルス的に印加してプラズマを生成し反応ガスを
分解すると共に、上記反応炉内に設置された基板上で化
学反応を起こさせて上記基板に薄膜を堆積させる薄膜形
成法において、上記複数の反応ガスのうち、解離エネル
ギーの高いガスの１周期当りの断続的導入回数を、解離
エネルギーの低いガスより多くすることを特徴とする薄
膜形成法。6. A plurality of reaction gases, which are thin film materials, are introduced into the reaction furnace, and RF is applied between the electrodes installed in the reaction furnace.
In the thin film forming method, in which a voltage is applied in a pulsed manner to generate plasma to decompose a reaction gas, and a chemical reaction is caused on a substrate installed in the reaction furnace to deposit a thin film on the substrate. The thin film forming method, characterized in that among the reaction gases described in (1), the gas having a high dissociation energy is introduced intermittently more frequently than the gas having a low dissociation energy. 【請求項７】 反応炉内に薄膜の材料となる複数の反応
ガスを導入し、上記反応炉内に設置された電極間にＲＦ
電圧をパルス的に印加してプラズマを生成し反応ガスを
分解すると共に、上記反応炉内に設置された基板上で化
学反応を起こさせて上記基板に薄膜を堆積させる薄膜形
成法において、上記複数の反応ガスを分解・プラズマ化
する際に、解離エネルギーの高いガスを分解するのを助
け、かつ膜中不純物を除去する働きを有する補助ガスを
解離エネルギーの高いガスと同時に導入し、該解離エネ
ルギーの高いガスの分解を促進させ、次いでこの補助ガ
スを分解・プラズマ化し活性化させて膜中の不純物を除
去することを特徴とする薄膜形成法。7. A plurality of reaction gases as thin film materials are introduced into a reaction furnace, and RF is applied between electrodes installed in the reaction furnace.
In the thin film forming method, in which a voltage is applied in a pulsed manner to generate plasma to decompose a reaction gas, and a chemical reaction is caused on a substrate installed in the reaction furnace to deposit a thin film on the substrate. At the time of decomposing / plasma the reaction gas of, the auxiliary gas having the function of helping to decompose the gas having high dissociation energy and removing impurities in the film is introduced at the same time as the gas having high dissociation energy. A method for forming a thin film, characterized in that the decomposition of a high gas is promoted, and then the auxiliary gas is decomposed, plasmaized and activated to remove impurities in the film. 【請求項８】 反応炉内に薄膜の材料となる複数の反応
ガスを導入し、上記反応炉内に設置された電極間にＲＦ
電圧をパルス的に印加してプラズマを生成し反応ガスを
分解すると共に、上記反応炉内に設置された基板上で化
学反応を起こさせて上記基板に薄膜を堆積させる薄膜形
成法において、上記複数の反応ガスのうち、２種以上の
反応ガスを予め混合した後に反応炉内に導入することを
特徴とする薄膜形成法。8. A plurality of reaction gases, which are thin film materials, are introduced into the reaction furnace, and RF is applied between the electrodes installed in the reaction furnace.
In the thin film forming method, in which a voltage is applied in a pulsed manner to generate plasma to decompose a reaction gas, and a chemical reaction is caused on a substrate installed in the reaction furnace to deposit a thin film on the substrate. 2. A method for forming a thin film, characterized in that two or more kinds of the reaction gases are mixed in advance and then introduced into the reaction furnace. 【請求項９】 反応炉内に薄膜の材料となる複数の反応
ガスを導入し、上記反応炉内に設置された電極間にＲＦ
電圧をパルス的に印加してプラズマを生成し反応ガスを
分解すると共に、上記反応炉内に設置された基板上で化
学反応を起こさせて上記基板に薄膜を堆積させる薄膜形
成法において、上記複数の反応ガスのうち、単独で導入
する反応ガスを予め活性化した後に反応炉内に導入する
ことを特徴とする薄膜形成法。9. A plurality of reaction gases, which are thin film materials, are introduced into the reaction furnace, and RF is applied between the electrodes installed in the reaction furnace.
In the thin film forming method, in which a voltage is applied in a pulsed manner to generate plasma to decompose a reaction gas, and a chemical reaction is caused on a substrate installed in the reaction furnace to deposit a thin film on the substrate. The method for forming a thin film, which comprises activating a reaction gas to be introduced independently of the other reaction gases, and then introducing the reaction gas into the reaction furnace. 【請求項１０】 反応炉内に薄膜の材料となる複数の反
応ガスを導入し、上記反応炉内に設置された電極間にＲ
Ｆ電圧をパルス的に印加してプラズマを生成し反応ガス
を分解すると共に、上記反応炉内に設置された基板上で
化学反応を起こさせて上記基板に薄膜を堆積させる薄膜
形成法において、成膜中の膜厚分布に応じて上記複数の
反応ガスを選択導入し、これら導入される反応ガスの各
々の導入時期に同期してＲＦ放電を生じさせることを特
徴とする薄膜形成法。10. A plurality of reaction gases, which are thin film materials, are introduced into a reaction furnace, and R is provided between electrodes installed in the reaction furnace.
In the thin film forming method, a F voltage is applied in a pulsed manner to generate plasma to decompose a reaction gas, and a chemical reaction is caused on a substrate installed in the reaction furnace to deposit a thin film on the substrate. A method for forming a thin film, characterized in that the plurality of reaction gases are selectively introduced in accordance with the film thickness distribution in the film, and an RF discharge is generated in synchronization with the introduction timing of each of the introduced reaction gases. 【請求項１１】 真空排気された反応炉と、該反応炉内
に反応ガスを導入する複数の反応ガス導入管と、上記反
応炉内に設置された一対の電極と、これら電極間にＲＦ
電圧をパルス的に印加するＲＦ電源と、上記反応炉内に
設置され化学反応により薄膜が堆積される基板とを備え
た薄膜形成装置において、上記電極間に、絶縁物からな
る支持体により支持された板を設置し、上記反応ガスの
分解物を通過させ上記基板上に膜を堆積させる穴を上記
板に形成したことを特徴とする薄膜形成装置。11. A reaction furnace which is evacuated, a plurality of reaction gas introduction tubes for introducing a reaction gas into the reaction furnace, a pair of electrodes installed in the reaction furnace, and an RF between these electrodes.
In a thin film forming apparatus including an RF power source for applying a voltage in a pulsed manner and a substrate installed in the reaction furnace and on which a thin film is deposited by a chemical reaction, a support made of an insulating material is supported between the electrodes. A thin plate forming apparatus, wherein a hole is formed in the plate for allowing a decomposed product of the reaction gas to pass therethrough and depositing a film on the substrate. 【請求項１２】 真空排気された反応炉と、該反応炉内
に反応ガスを導入する複数の反応ガス導入管と、上記反
応炉内に設置された一対の電極と、これら電極間にＲＦ
電圧をパルス的に印加するＲＦ電源と、上記反応炉内に
設置され化学反応により薄膜が堆積される基板とを備え
た薄膜形成装置において、上記複数の反応ガス導入管各
々に分岐管を設け、これら分岐管と反応炉との間にこれ
ら分岐管各々から導入される反応ガスを混合する混合室
を設けたことを特徴とする薄膜形成装置。12. A reaction furnace evacuated, a plurality of reaction gas introducing pipes for introducing a reaction gas into the reaction furnace, a pair of electrodes installed in the reaction furnace, and an RF between the electrodes.
In a thin film forming apparatus provided with an RF power source for applying a voltage in a pulsed manner and a substrate installed in the reaction furnace to deposit a thin film by a chemical reaction, a branch pipe is provided in each of the plurality of reaction gas introduction pipes, A thin film forming apparatus characterized in that a mixing chamber for mixing the reaction gas introduced from each of the branch pipes is provided between the branch pipes and the reaction furnace. 【請求項１３】 上記複数の反応ガス導入管各々の反応
炉側及び混合室と反応炉との間各々に断続開閉可能な開
閉機構を設け、これら開閉機構に開閉を制御する制御手
段を設けたことを特徴とする請求項第１２項記載の薄膜
形成装置。13. An opening / closing mechanism capable of intermittent opening / closing is provided on the reaction furnace side of each of the plurality of reaction gas introducing pipes and between the mixing chamber and the reaction furnace, and the opening / closing mechanism is provided with control means for controlling opening / closing. 13. The thin film forming apparatus according to claim 12, wherein: 【請求項１４】 上記複数の反応ガス導入管各々の反応
炉側側に、反応ガスを活性化するガス活性手段を設けた
ことを特徴とする請求項第１１項ないし第１３項のいず
れか１項記載の薄膜形成装置。14. The gas activating means for activating the reaction gas is provided on the reaction furnace side of each of the plurality of reaction gas introducing pipes, as claimed in any one of claims 11 to 13. The thin film forming apparatus according to the item. 【請求項１５】 真空排気された反応炉と、該反応炉内
に反応ガスを導入する複数の反応ガス導入管と、上記反
応炉内に設置された一対の電極と、これら電極間にＲＦ
電圧をパルス的に印加するＲＦ電源と、上記反応炉内に
設置され化学反応により薄膜が堆積される基板とを備え
た薄膜形成装置において、上記複数の反応ガス導入管各
々に、複数の分岐管のいずれかを選択する分岐管選択手
段を設け、これら分岐管選択手段の複数の分岐管各々
に、上記複数の反応ガスを混合する混合室を設けたこと
を特徴とする薄膜形成装置。15. A reaction furnace which is evacuated, a plurality of reaction gas introducing pipes for introducing a reaction gas into the reaction furnace, a pair of electrodes installed in the reaction furnace, and an RF between the electrodes.
In a thin film forming apparatus including an RF power source for applying a voltage in a pulsed manner and a substrate installed in the reaction furnace to deposit a thin film by a chemical reaction, a plurality of branch pipes are provided in each of the plurality of reaction gas introduction pipes. 2. A thin film forming apparatus, characterized in that branching pipe selecting means for selecting any one of the above is provided, and a mixing chamber for mixing the plurality of reaction gases is provided in each of the plurality of branching pipes of the branching pipe selecting means. 【請求項１６】 上記複数の混合室と反応炉との間各々
に断続開閉可能な開閉機構を設け、これら開閉機構に開
閉を制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項
第１５項記載の薄膜形成装置。16. The opening / closing mechanism capable of intermittent opening / closing is provided between each of the plurality of mixing chambers and the reaction furnace, and the opening / closing mechanism is provided with control means for controlling opening / closing. The thin film forming apparatus described. 【請求項１７】 上記反応炉内に成膜中の膜厚分布を測
定する膜厚分布測定手段を設け、上記制御手段に、膜厚
分布に応じて導入する反応ガスを選択し、導入される各
反応ガスまたは各混合反応ガスの導入時期に同期して各
々ＲＦ放電を生じさせるＲＦ放電制御手段を設けたこと
を特徴とする請求項第１３項または第１６項のいずれか
１項記載の薄膜形成装置。17. A film thickness distribution measuring means for measuring a film thickness distribution during film formation is provided in the reaction furnace, and a reaction gas introduced according to the film thickness distribution is selected and introduced into the control means. 17. The thin film according to claim 13 or 16, further comprising RF discharge control means for generating an RF discharge in synchronization with the introduction timing of each reaction gas or each mixed reaction gas. Forming equipment.