JPH07183236A - プラズマｃｖｄ法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 膜堆積に寄与する反応種の生成を妨げず、ダ
ストパーティクル発生の原因となる反応種の生成を抑制
することにより、成膜速度を著しく低下させることな
く、或いは向上させて成膜でき、且つ、ダストパーティ
クル発生を抑制してそれだけ高品質の膜を形成できるプ
ラズマＣＶＤ法及び装置を提供する。 【構成】 成膜用原料ガスをプラズマ化し、このプラズ
マのもとで被成膜基体Ｓ１上に膜を形成するプラズマＣ
ＶＤ法及び装置において、原料ガスのプラズマ化を、周
波数が１０ＭＨｚから２００ＭＨｚの範囲の基本高周波
電力にこの周波数の１０００分の１から１０分の１の範
囲における変調周波数で振幅変調を施した状態の高周波
電力の印加により、或いはさらに該振幅変調周波数の１
００倍未満で１００分の１より高い変調周波数で第２の
振幅変調も施した状態の高周波電力の印加により行うプ
ラズマＣＶＤ法及び装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は成膜用原料ガスをプラズ
マ化し、該プラズマのもとで被成膜基体上に膜形成を行
うプラズマＣＶＤ法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマＣＶＤは、薄膜トランジスタの
製造、半導体利用の各種センサ等の各種半導体デバイス
の製造、アモルファスシリコン太陽電池、液晶表示装置
等に用いられる各種薄膜デバイスの製造などに広く利用
されている。プラズマＣＶＤ装置は各種タイプのものが
知られている。

【０００３】その代表例として図７に示す平行平板型の
プラズマＣＶＤ装置について説明すると、この装置は成
膜室として用いる真空容器１を有し、その中に被成膜基
体Ｓ２を設置する基体ホルダを兼ねる電極２及びこの電
極に対向する電極３が設けられている。電極２は、通
常、接地電極とされ、また、この上に設置される基体Ｓ
２を成膜温度に加熱するヒータ２１を付設してある。な
お、輻射熱で基体Ｓ２を加熱するときは、ヒータ２１は
電極２から分離される。

【０００４】電極３は、電極２との間に導入される成膜
用ガスに高周波電力や直流電力を印加してプラズマ化さ
せるための電力印加電極で、ここではマッチングボック
ス４を介して高周波電源１０を接続してある。真空容器
１には、さらに、弁６を介して排気装置７を接続してあ
るとともに、成膜用ガスのガス供給部８を配管接続して
ある。ガス供給部８には、１又は２以上のマスフローコ
ントローラ８１１、８１２・・・・及び弁８２１、８２
２・・・・を介して、成膜用ガスを供給するガス源８３
１、８３２・・・・が含まれている。

【０００５】この平行平板型プラズマＣＶＤ装置による
と、成膜対象基体Ｓ２が図示しない基体搬送装置により
容器１内に搬入されて電極２上に設置され、該容器１内
が弁６の操作と排気装置７の運転にて所定の真空度とさ
れ、ガス供給部８から成膜用ガスが導入される。また、
高周波電極３に、電源１０から高周波電力が印加され、
それによって導入されたガスがプラズマ化され、このプ
ラズマの下で基体Ｓ２表面に所望の膜が形成される。

【０００６】このようなプラズマＣＶＤにおいては、形
成される膜の膜質低下、悪化を防止する目的で、膜形成
対象であるデバイス基板等の基体やそこに形成される膜
にダストパーティクルが付着、混入等することを防止す
るために、プラズマＣＶＤ装置の成膜室への基体搬送系
や成膜室における基体の配置、各部材の材質等をダスト
パーティクルの発生が少なくなるように工夫している。
また、成膜条件を工夫したり、前記装置の運転の合間に
成膜室内、電極及び基体搬送系等を清掃することが一般
的に行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラズ
マＣＶＤにより、例えば原料ガスとしてモノシラン（Ｓ
ｉＨ₄ ）を用いて基体上に水素化アモルファスシリコン
（以下、「ａ−Ｓｉ：Ｈ」ということがある。）膜を形
成すると、従来のプラズマＣＶＤ法ではいくらダスト発
生の少ない条件を設定しても、成膜中にダストパーティ
クルが基体に付着したり、ダストパーティクルが形成さ
れる膜に付着したり、混入したりする。また、従来のプ
ラズマＣＶＤによる成膜法では成膜速度を大きくする程
ダスト発生量が多くなるため、ダスト発生量を低減させ
るためには成膜速度を低下させなければならない。

【０００８】なお、ＳｉＨ₄ を原料ガスとして用いａ−
Ｓｉ：Ｈ膜を形成する場合を例にとると、該ガスがプラ
ズマ化されることにより基体上への膜堆積が行われると
同時に、気相中の反応により高次シランが生成し、この
高次シランが重合してダストが発生する。そこで本発明
は、膜堆積に寄与する反応種の生成を妨げず、ダストパ
ーティクル発生の原因となる反応種の生成を抑制するこ
とにより、成膜速度を著しく低下させることなく、或い
は向上させて成膜でき、且つ、ダストパーティクル発生
を抑制してそれだけ高品質の膜を形成できるプラズマＣ
ＶＤ法及び装置を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決すべく研究を重ね、プラズマＣＶＤにおいては、電力
印加時間の間隔を制御することにより、膜堆積に寄与す
る反応種と、ダストパーティクル発生の原因となる反応
種との生成割合を制御でき、例えば、成膜用原料ガスを
プラズマ化させるために印加する高周波電力の基本周波
数が１３．５６ＭＨｚである場合、該電力に１０ＫＨｚ
（基本周波数のほぼ１０００分の１）より高い適度の変
調周波数で振幅変調を施すことにより、変調を加えない
従来の連続放電による場合に比べ大幅にダスト発生量を
低減させることができ、成膜速度についても著しい低下
を招かないか、或いは向上させることができることを見
出した。一方、前記変調周波数を１０ＫＨｚより低くし
ていくと、成膜速度の点で好ましくなかった。本発明者
はこの知見に基づきさらに研究を進めて本発明を完成し
た。

【００１０】すなわち本発明は、成膜用原料ガスをプラ
ズマ化し、該プラズマのもとで被成膜基体上に膜を形成
するプラズマＣＶＤ法において、前記原料ガスのプラズ
マ化を、周波数が１０ＭＨｚから２００ＭＨｚの範囲の
基本高周波電力に該周波数の１０００分の１から１０分
の１程度の範囲における変調周波数で振幅変調を施した
状態の高周波電力の印加により行うことを特徴とするプ
ラズマＣＶＤ法、及び成膜用原料ガス供給手段から成膜
室に供給される原料ガスに高周波電力印加手段にて高周
波電力を印加することで該ガスをプラズマ化し、該プラ
ズマのもとで該成膜室に配置した被成膜基体上に膜を形
成するプラズマＣＶＤ装置において、前記高周波電力印
加手段が、周波数１０ＭＨｚから２００ＭＨｚの範囲の
基本高周波電力に該周波数の１０００分の１から１０分
の１の範囲における変調周波数で振幅変調を施した状態
の高周波電力を印加するものであるプラズマＣＶＤ装置
を提供するものである。

【００１１】このプラズマＣＶＤ法及び装置において、
変調前の基本高周波電力の波形は、サイン波、矩形波、
のこぎり波、三角波等であることが考えられる。また、
変調前の基本高周波電力には、周波数が１０ＭＨｚから
２００ＭＨｚの範囲のものを採用するが、これは周波数
が１０ＭＨｚより低い場合、効率の良いプラズマ生成が
不可能であり、２００ＭＨｚより高い場合、変調を加え
たとしても従来方法及び装置によるよりプラズマ生成の
効率が向上せず、また電源コストが増大する。

【００１２】前記変調周波数は１０ＭＨｚから２００Ｍ
Ｈｚの範囲の基本高周波電力の該周波数の１０００分の
１から１０分の１の範囲で設定するが、該基本高周波電
力の周波数の１０００分の１より低くする場合、プラズ
マを発生させる電力印加の振幅変調の割合が少ないた
め、膜堆積に寄与する反応種を生成させることとダスト
発生の原因となる反応種生成を抑制することとをほぼ並
行して行うことが困難である。また、変調周波数を基本
周波数の１０分の１より高くする場合、安定したプラズ
マを発生させることが困難となる。

【００１３】前記本発明の課題、換言すれば本発明の目
的をより確実に達成するため、本発明に係る前記プラズ
マＣＶＤ法において、前記成膜用原料ガスのプラズマ化
を、前記基本高周波電力に前記振幅変調（第１の振幅変
調）を施し、さらに該変調周波数の１００倍未満で１０
０分の１より高い変調周波数で第２の振幅変調を施した
状態の高周波電力の印加により行ってもよい。そして、
本発明に係る前記プラズマＣＶＤ装置においても、前記
高周波電力印加手段を、前記基本高周波電力に前記振幅
変調（第１の振幅変調）を施し、さらに該変調周波数の
１００倍未満で１００分の１より高い変調周波数で第２
の振幅変調を施した状態の高周波電力を印加するものと
してもよい。

【００１４】第２の振幅変調の周波数が前記第１変調周
波数の１００倍以上になると、該第２振幅変調による十
分な効果が得られない。また１００分の１以下では成膜
速度が低下する。なお前記第１及び第２の各「振幅変
調」は勿論のこと、以下の説明及び特許請求の範囲にお
いて、「振幅変調」は、電力印加のオン・オフによるパ
ルス変調、パルス状の変調をも含む概念である。

【００１５】前記第１振幅変調における変調周波数は既
述のとおり基本高周波電力周波数の１０００分の１から
１０分の１の範囲で設定するが、より望ましくは基本高
周波電力周波数の２７０分の１から６８分の１の範囲
（基本高周波電力周波数が１３．５６ＭＨｚのときは略
５０ｋＨｚから略２００ｋＨｚの範囲）、さらに望まし
くは２７０分の１から１３５分の１の範囲、例えば略２
００分の１（基本高周波電力周波数が１３．５６ＭＨｚ
のときは略５０ｋＨｚから略１００ｋＨｚの範囲、例え
ば６８ｋＨｚ又はその付近）である。

【００１６】また、前記各振幅変調は、それには限定さ
れないが、代表例として、パーティクルの発生を効果的
に抑制するうえで電力印加のオンオフを伴う変調（換言
すればパルス変調又はパルス状の変調）を挙げることが
できる。この場合デューティ比、即ち変調波の１周期に
占める電力印加のオン時間の割合（オン／オン＋オフ）
は、任意の値に定めることができが、それには限定され
ないが代表的には５０％程度が考えられ、この場合、ダ
ストパーティクル発生量の低減と、成膜速度の著しい低
下を伴わない、或いは成膜速度が向上する成膜が程よく
行われる。

【００１７】また、振幅変調した状態のガスプラズマ化
用の高周波電力は、代表的には、その原形を所望の高周
波信号を発生させ得る、例えばファンクションジエネレ
ータと一般に称されているもののような、高周波信号発
生器により作り、これを増幅器で増幅して得ることが考
えられるが、周波数が１０ＭＨｚから２００ＭＨｚの範
囲の基本高周波電力を生成し、これに振幅変調を施して
得ること等も考えられ、この点について特に制限はな
い。

【００１８】以上の本発明に係るプラズマＣＶＤ法及び
装置を採用して成膜することにより効果的にダスト発生
の低減と成膜速度の著しい低下の回避或いは向上が達成
される膜として、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ）膜、水素化アモルファス窒化シリコン（以下
「ａ−ＳｉＮ：Ｈ」ということもある。）膜、水素化ア
モルファス酸化シリコン膜を例示することができる。こ
れらの膜形成を行うとき、前記第１の変調周波数とし
て、それには限定されないが、望ましくは基本高周波電
力周波数の２７０分の１から６８分の１の範囲のもの、
さらに望ましくは２７０分の１から１３５分の１の範囲
のもの、代表的には略２００分の１のものを挙げること
ができる。

【００１９】

【作用】以上説明した本発明のプラズマＣＶＤ法及び装
置によると、プラズマ生成電力として、周波数１０ＭＨ
ｚから２００ＭＨｚの範囲の基本高周波電力を該電力の
周波数の１０００分の１から１０分の１の範囲の変調周
波数で振幅変調した状態の電力を採用することにより、
ダストパーティクル発生の原因となる反応種の生成が低
減する一方、成膜に寄与する反応種の生成は妨げられ
ず、かかる変調を加えない場合に比べて、十分満足でき
る程度にダスト発生が低減し、それにより欠陥の少ない
良質の膜を形成することができ、且つ、成膜速度を著し
く低下させないで、或いは向上させて成膜することがで
きる。

【００２０】パーティクルの抑制及び成膜速度の点につ
いて例を挙げると、例えばａ−Ｓｉ：Ｈ膜又はａ−Ｓｉ
Ｎ：Ｈ膜等のように一般的にはモノシラン（ＳｉＨ₄ ）
を成膜用ガスとして用いる膜を形成するとき、ＳｉＨ₄
の分解により生成するラジカルのうち主にダスト発生の
原因となるＳｉＨラジカル及びＳｉＨ₂ ラジカルの生成
が低減する一方、成膜に寄与するＳｉＨ₃ ラジカルの生
成は大幅には妨げられることがないので、変調を加えな
い場合に比べて、ダスト発生が低減し、且つ、成膜速度
を著しく低下させないで、或いは向上させて成膜するこ
とができる。

【００２１】前記第１及び第２の振幅変調を施した状態
の高周波電力を採用するときは、一層確実にパーティク
ルの発生が抑制され、膜質が向上する。また、成膜速度
も前記第１振幅変調のみの場合に比べて向上する。この
成膜速度の向上は、第２の振幅変調によりプラズマ中の
電子温度が一層上昇し、それだけガス分解が促進される
からではないかと考えられる。

【００２２】

【実施例】図１は本発明方法実施に用いる平行平板型Ｒ
Ｆ（radio frequency)プラズマＣＶＤ装置の１例の概略
構成を示している。この装置は図７に示す従来装置にお
いて、高周波電源１０に代えて高周波電源５が設けら
れ、これがマッチングボックス５３を介して高周波電極
３に接続されているものである。高周波電源５はＲＦア
ンプ（ここでは広帯域信号増幅器）５１及びこれに接続
された波形合成器（ここでは高周波任意波形発生器）５
２を含んでいる。高周波電力印加のオン、オフ及びオン
時間、オフ時間の設定、制御は任意波形発生器５２で行
われ、投入電力の大きさの制御はＲＦアンプ５１で行わ
れる。

【００２３】その他の構成は図７に示す従来装置と同様
である。該従来装置における部品と同部品については図
７におけると同じ参照符号を付してある。なお、ガス供
給部８はここでは成膜室として用いる真空容器１に直接
配管接続されているが、ガスノズルを兼ねる高周波電極
に接続されて、該ノズルに設けられた多数の孔から成膜
用ガスをシャワー状に真空容器１内に供給できるもので
あってもよい。

【００２４】この平行平板型プラズマＣＶＤ装置による
と、被成膜基体Ｓ１が図示しない基体搬送装置により容
器１内に搬入されて接地電極２上に設置され、該容器１
内が弁６の操作と排気装置７の運転にて所定の真空度と
されるとともにガス供給部８から成膜用ガスが導入され
る。また、高周波電極３に、任意波形発生器５２で形成
された波形がアンプ（増幅器）５１で増幅されて印加さ
れ、それによって導入されたガスがプラズマ化され、こ
のプラズマの下で基体Ｓ１表面に所望の膜が形成され
る。

【００２５】この実施例では電源５から電極３へ印加さ
れる高周波電力は、周波数１０ＭＨｚから２００ＭＨｚ
の範囲の予め定めた基本高周波電力にその周波数の１０
００分の１から１０分の１の範囲の予め定めた変調周波
数でパルス変調を施した状態のものである。電源５はそ
のような電力を印加できるように設定されている。電力
印加パターンは、図２（Ｂ）に示すパターンであり、こ
れは従来印加されていた一定の周波数及び振幅で連続す
る高周波電力と同様の、図２（Ａ）に示す基本高周波電
力をデューティサイクル５０％でパルス変調したもので
ある。

【００２６】これによりダストパーティクル発生の原因
となる反応種の生成が低減する一方、成膜に寄与する反
応種の生成が妨げられることがなく、相対的に増加する
ため、パルス変調を加えない場合に比べて、ダストパー
ティクル発生が低減し、それにより膜質が向上し、さら
に成膜速度は大幅に低下せず、或いは向上する。また、
膜厚の面内均一性も向上する。

【００２７】次にこのプラズマＣＶＤ装置による水素化
アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、水素化窒化
シリコン膜（ａ−ＳｉＮ：Ｈ) 形成の例について説明す
る。併せて比較例について説明する。 例１（ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の形成） ・成膜条件 基体Ｓ１ ：１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ１ｍｍ
のガラス基板 電極２、３ ：３６０ｍｍ×３６０ｍｍ 成膜温度 ：２１０℃ 成膜ガス圧 ：０．３５Ｔｏｒｒ 基本高周波電力：１３．５６ＭＨｚ（サイン波）、電圧
Ｖ_P-P １４６(V) 変調方式 ：パルス変調（デューティ５０％） 変調周波数 ：１００Ｈｚ、１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、
２０ｋＨｚ、４８ｋＨｚ、６８ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、
２００ｋＨｚ、３００ｋＨｚ、１０００ｋＨｚのそれぞ
れを採用。

【００２８】成膜用ガス ：モノシラン（ＳｉＨ₄ ）
２００ｓｃｃｍ ：水素（Ｈ₂ ） ２００ｓｃｃｍ ・膜厚 ：１０００Å 例２（ａ−ＳｉＮ：Ｈ膜の形成） ・成膜条件 基体 ：１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ１ｍｍ
のガラス基板 電極２、３ ：３６０ｍｍ×３６０ｍｍ 成膜温度 ：２５０℃ 成膜ガス圧 ：０．８Ｔｏｒｒ 基本高周波電力：１３．５６ＭＨｚ（サイン波） 電圧
Ｖ_P-P １４６(V) 変調方式 ：パルス変調（デューティ５０％） 変調周波数 ：１００Ｈｚ、１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、
２０ｋＨｚ、４８ｋＨｚ、６８ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、
２００ｋＨｚ、３００ｋＨｚ、１０００ｋＨｚのそれぞ
れを採用。

【００２９】成膜用ガス ：モノシラン（ＳｉＨ₄ ）
５０ｓｃｃｍ ：アンモニア（ＮＨ₃ ） ４００ｓｃｃｍ ・膜厚 ：３０００Å 比較例１（ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の形成） 例１における変調前の基本となる高周波電力を連続して
印加したものであり、基体、電極、成膜温度、成膜ガス
圧、電圧及び成膜ガスの条件は例１と同様である。この
条件で、１０００Åの膜厚のａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成し
た。 比較例２（ａ−ＳｉＮ：Ｈ膜の形成） 例２における変調前の基本となる高周波電力を連続して
印加したものであり、基体、電極、成膜温度、成膜ガス
圧、電圧及び成膜ガスの条件は例２と同様である。この
条件で、３０００Åの膜厚のａ−ＳｉＮ：Ｈ膜を形成し
た。例１及び比較例１の成膜におけるダストパーティク
ル発生量、成膜速度について図３に示す。パーティクル
発生量はそれ自体すでに知られているアルゴンレーザに
よるレーザ散乱法により測定した。図３において縦軸に
おける「検出電流（アンペア) 」は、かかる測定による
パーティクル発生量を示す電流値である。この図３か
ら、例１のように変調高周波電力を採用すると連続高周
波電力（ＣＷ−モード：Ｖ_P-P １４６(V) ）を採用する
場合より、著しくパーティクル発生が抑制されることが
判る。また、パーティクル発生を抑制しつつ成膜速度
を、連続高周波電力を採用する場合より著しく低下させ
ないで、或いは向上させることができる変調周波数は、
この例では、基本高周波電力周波数（１３．５６ＭＨ
ｚ）の略２７０分の１から略６８分の１の範囲（略５０
ｋＨｚから略２００ｋＨｚの範囲）であることが判る。
また、パーティクル発生を抑制しつつ成膜速度を向上さ
せ得ると考えられる変調周波数は、基本高周波電力周波
数（１３．５６ＭＨｚ）の略２７０分の１から略１３５
分の１の範囲（略５０ｋＨｚから略１００ｋＨｚの範
囲）、より望ましくは６８ｋＨｚ又はその付近であるこ
とが判る。

【００３０】例２及び比較例２についても同様な結果が
得られた。また、膜厚の面内均一性についても別途調べ
たが、変調周波数５０〜２００ｋＨｚの範囲では、例１
及び例２の成膜による方が比較例１、比較例２による成
膜よりそれぞれ向上した。なお、本発明者による各種実
験によると、周波数１０ＭＨｚから２００ＭＨｚの範囲
の基本高周波電力を振幅変調した状態の高周波電力の印
加により成膜用ガスをプラズマ化して膜形成するプラズ
マＣＶＤ法及び装置では、パーティクル発生を抑制しつ
つ成膜速度を、連続高周波電力を採用する場合より著し
く低下させないで、或いは向上させることができる変調
周波数は、既述のとおり基本高周波電力周波数の１００
０分の１から１０分の１の範囲のものであるが、より望
ましくは略２７０分の１から略６８分の１の範囲、さら
に望ましくは略２７０分の１から略１３５分の１の範
囲、例えば２００分の１又はその付近（略２００分の
１）である。

【００３１】以上説明した実施例では、振幅変調として
電力印加のオンオフを伴うパルス変調を採用したが、例
えば、図２（Ｃ）に示すような波形の振幅変調を採用す
ることも考えられる。次に図４に示す本発明に係るプラ
ズマＣＶＤ装置による成膜について説明する。

【００３２】図４の装置は、図１に示す装置における高
周波電源５に代えて高周波電源５０を採用し、これをマ
ッチングボックス５０３を介して高周波電極３に接続し
たものである。高周波電源５０はＲＦアンプ５０１及び
これに接続された高周波信号発生器５０２を含んでい
る。他の構成は図１の装置と同じである。電源５０及び
マッチングボックス５０３からなる部分は、図５の上段
部分に示す１０ＭＨｚから２００ＭＨｚの範囲のサイン
波連続高周波電力（基本高周波電力）に、同図の中段部
分に例示される様に、該周波数の１０００分の１から１
０分の１の範囲の変調周波数及び予め定めたデューティ
サイクルで振幅変調（第１振幅変調）を施し、さらに図
５の下段部分又は図６に例示される様に、第１振幅変調
周波数の１００倍未満から１００分の１より高い範囲の
変調周波数及び所定のデューティサイクルで第２の振幅
変調を施した状態の高周波電力を電極３に印加できるよ
うに設定されている。

【００３３】このプラズマＣＶＤ装置によると、かかる
第１及び第２の振幅変調が施された状態の高周波電力の
印加により原料ガスがプラズマ化される結果、パーティ
クルの発生が大幅に抑制されると共に、成膜速度が一層
向上する。次にこのプラズマＣＶＤ装置による水素化ア
モルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、水素化窒化シ
リコン膜（ａ−ＳｉＮ：Ｈ) 形成の例３、４について説
明する。 例３（ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の形成） ・成膜条件 基体Ｓ１ ：１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ１ｍｍ
のガラス基板 電極２、３ ：３６０ｍｍ×３６０ｍｍ 成膜温度 ：２１０℃ 成膜ガス圧 ：０．３５Ｔｏｒｒ 基本高周波電力：１３．５６ＭＨｚ（サイン波）、電圧
Ｖ_P-P １４６(V) 変調方式 ：パルス変調 第１変調 ：変調周波数 ６８ｋＨｚ、 デューテ
ィ５０％ 第２変調 ：変調周波数 １ｋＨｚ、 デューテ
ィ５０％ 成膜用ガス ：モノシラン（ＳｉＨ₄ ） ２００ｓｃ
ｃｍ ：水素（Ｈ₂ ） ２００ｓｃｃｍ ・膜厚 ：１０００Å 例４（ａ−ＳｉＮ：Ｈ膜の形成） ・成膜条件 基体 ：１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ１ｍｍ
のガラス基板 電極２、３ ：３６０ｍｍ×３６０ｍｍ 成膜温度 ：２５０℃ 成膜ガス圧 ：０．８Ｔｏｒｒ 基本高周波電力：１３．５６ＭＨｚ（サイン波） 電圧
Ｖ_P-P １４６(V) 変調方式 ：パルス変調 第１変調 ：変調周波数 ６８ｋＨｚ、 デューテ
ィ５０％ 第２変調 ：変調周波数 １ｋＨｚ、 デューテ
ィ５０％ 成膜用ガス ：モノシラン（ＳｉＨ₄ ） ５０ｓｃｃ
ｍ ：アンモニア（ＮＨ₃ ） ４００ｓｃｃｍ ・膜厚 ：３０００Å 例３及び例４の成膜についても、前記例１及び例２の場
合と同様にレーザ散乱法によりパーティクル発生量を測
定し、また、成膜速度も測定したが、いずれも第１変調
のみを施す場合より、パーティクル発生が抑制され、成
膜速度が向上した。

【００３４】以上説明した実施例方法及び装置による成
膜においては、ダストパーティクル発生量が少ないの
で、成膜用ガスの流量及び該ガスをプラズマ化するため
に印加する電力を増加させることにより成膜速度を一層
向上させることも可能となる。また、ダストパーティク
ルの発生が少ないので、被成膜基体へのパーティクルの
付着等の不都合が少なくなり、それだけ欠陥の少ない良
質の膜を形成することができる。さらに、真空容器１内
各部へのダストパーティクルの付着も少なくなり、装置
メインテナンスの頻度を少なくすることができるため装
置の稼働率が向上し、成膜コストの低減につながる。さ
らに、従来装置を大幅に改造することなく簡単にかかる
効果が得られる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によると、膜堆積に寄与する反応
種の生成を妨げず、ダストパーティクル発生の原因とな
る反応種の生成を抑制することにより、成膜速度を著し
く低下させることなく、或いは向上させて成膜でき、且
つ、ダストパーティクル発生を抑制してそれだけ高品質
の膜を形成できるプラズマＣＶＤ法及び装置を提供する
ことができる。

【００３６】また、本発明の方法及び装置による成膜に
おいては、ダストパーティクル発生量が少ないので、成
膜用ガスの流量及び該ガスをプラズマ化するために印加
する電力を増加させることにより成膜速度を一層向上さ
せることも可能となる。また、成膜室内各部へのダスト
パーティクルの付着も少なくなり、装置メインテナンス
の頻度を少なくすることができるため装置の稼働率が向
上し、成膜コストの低減も可能となる。

【００３７】さらに従来装置を大幅に改造することなく
簡単にかかる効果が得られる。また、第２変調も施すと
きは、第１変調のみ施す場合よりもダストパーティクル
の発生が一層抑制され、成膜速度も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するプラズマＣＶＤ装置の一
例の概略構成を示す図である。

【図２】図（Ａ）は成膜用ガスのプラズマ化にあたり印
加する変調高周波電力の変調前基本高周波電力の波形の
例を概略的に示す図であり、図（Ｂ）は成膜用ガスのプ
ラズマ化にあたり印加する変調高周波電力の変調波形の
例を概略的に示す図である。

【図３】図１の装置による水素化アモルファスシリコン
膜形成におけるダストパーティクル発生量及び成膜速度
と、印加する変調高周波電力の変調周波数との関係を示
すグラフである。

【図４】本発明方法を実施するプラズマＣＶＤ装置の他
の例の概略構成を示す図である。

【図５】図４の装置において成膜用ガスのプラズマ化に
あたり印加する高周波電力の変調前基本高周波電力の波
形、該基本高周波電力に第１の振幅変調を施した状態の
変調高周波電力波形、及び該変調高周波電力にさらに第
２の振幅変調を施した状態の変調高周波電力波形の例を
概略的を示す図である。

【図６】図５の中段部分に示す第１変調高周波電力にさ
らに第２の振幅変調を施した状態の変調高周波電力波形
の他の例を概略的を示す図である。

【図７】従来のプラズマＣＶＤ装置例の概略構成を示す
図である。

【符号の説明】

１ 真空容器 ２ 基体ホルダ ２１ ヒータ ３ 高周波電極 ５３、５０３、４ マッチングボックス ５、５０、１０ 高周波電源 ５１、５０１ ＲＦアンプ（ＲＦ増幅器） ５２ 波形合成器 ５０２ 高周波信号発生器 ６ 弁 ７ 排気装置 ８ 成膜用ガス供給部 Ｓ１、Ｓ２ 基体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田端 隆雄 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内 (72)発明者 前田 博司 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内 (72)発明者 桐村 浩哉 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成膜用原料ガスをプラズマ化し、該プラ
   ズマのもとで被成膜基体上に膜を形成するプラズマＣＶ
   Ｄ法において、前記原料ガスのプラズマ化を、周波数が
   １０ＭＨｚから２００ＭＨｚの範囲の基本高周波電力に
   該周波数の１０００分の１から１０分の１の範囲におけ
   る変調周波数で振幅変調を施した状態の高周波電力の印
   加により行うことを特徴とするプラズマＣＶＤ法。
2. 【請求項２】 前記変調周波数を前記基本高周波電力周
   波数の２７０分の１から６８分の１の範囲で設定する請
   求項１記載のプラズマＣＶＤ法。
3. 【請求項３】 前記変調周波数を前記基本高周波電力周
   波数の２７０分の１から１３５分の１の範囲で設定する
   請求項１記載のプラズマＣＶＤ法。
4. 【請求項４】 前記成膜用原料ガスのプラズマ化を、前
   記基本高周波電力に前記振幅変調を施し、さらに該振幅
   変調周波数の１００倍未満で１００分の１より高い変調
   周波数で第２の振幅変調を施した状態の高周波電力の印
   加により行う請求項１、２又は３記載のプラズマＣＶＤ
   法。
5. 【請求項５】 前記形成する膜が水素化アモルファスシ
   リコン膜又は水素化アモルファス窒化シリコン膜である
   請求項１から４のいずれかに記載のプラズマＣＶＤ法。
6. 【請求項６】 成膜用原料ガス供給手段から成膜室に供
   給される原料ガスに高周波電力印加手段にて高周波電力
   を印加することで該ガスをプラズマ化し、該プラズマの
   もとで該成膜室に配置した被成膜基体上に膜を形成する
   プラズマＣＶＤ装置において、前記電力印加手段が、周
   波数１０ＭＨｚから２００ＭＨｚの範囲の基本高周波電
   力に該周波数の１０００分の１から１０分の１の範囲に
   おける変調周波数で振幅変調を施した状態の高周波電力
   を印加するものであるプラズマＣＶＤ装置。
7. 【請求項７】 前記高周波電力印加手段は、前記変調周
   波数が前記基本高周波電力周波数の２７０分の１から６
   ８分の１の範囲で設定されたものである請求項６記載の
   プラズマＣＶＤ装置。
8. 【請求項８】 前記高周波電力印加手段は、前記変調周
   波数が前記基本高周波電力周波数の２７０分の１から１
   ３５分の１の範囲で設定されたものである請求項６記載
   のプラズマＣＶＤ装置。
9. 【請求項９】 前記高周波電力印加手段は、前記基本高
   周波電力に前記振幅変調を施し、さらに該振幅変調周波
   数の１００倍未満で１００分の１より高い変調周波数で
   第２の振幅変調を施した状態の高周波電力を印加するも
   のである請求項６、７又は８記載のプラズマＣＶＤ装
   置。
10. 【請求項１０】 前記原料ガス供給手段が水素化アモル
    ファスシリコン膜又は水素化アモルファス窒化シリコン
    膜形成用の原料ガスを供給するものである請求項６から
    ９のいずれかに記載のプラズマＣＶＤ装置。