JPS6339668B2 - - Google Patents
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- JPS6339668B2 JPS6339668B2 JP7695883A JP7695883A JPS6339668B2 JP S6339668 B2 JPS6339668 B2 JP S6339668B2 JP 7695883 A JP7695883 A JP 7695883A JP 7695883 A JP7695883 A JP 7695883A JP S6339668 B2 JPS6339668 B2 JP S6339668B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/452—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/513—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using plasma jets
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、薄膜形成装置、特にその基板に堆
積される堆積物の発生源に関するものである。
積される堆積物の発生源に関するものである。
従来、基板を比較的低温に保つて薄膜を形成す
る装置として第１図に示す真空蒸着装置があつ
た。図において、１は内部が真空に保たれている
真空室、例えば真空チエンバー、２は基板３を保
持するための基板ホルダー、４は真空チエンバー
１を真空状態に保つための真空ポンプである。５
は蒸発源であり、被堆積物７を入れたるつぼ６及
び加熱装置（図示せず）により構成されており、
るつぼ６を抵抗加熱又は電子線照射によつて加熱
するか、あるいは被堆積物７のみを電子線照射加
熱し、被堆積物７を蒸発させ、基板３上に堆積物
を付着させて、薄膜の形成を行なう。
る装置として第１図に示す真空蒸着装置があつ
た。図において、１は内部が真空に保たれている
真空室、例えば真空チエンバー、２は基板３を保
持するための基板ホルダー、４は真空チエンバー
１を真空状態に保つための真空ポンプである。５
は蒸発源であり、被堆積物７を入れたるつぼ６及
び加熱装置（図示せず）により構成されており、
るつぼ６を抵抗加熱又は電子線照射によつて加熱
するか、あるいは被堆積物７のみを電子線照射加
熱し、被堆積物７を蒸発させ、基板３上に堆積物
を付着させて、薄膜の形成を行なう。
又、真空蒸着装置に類似した装置として分子線
エピタキシー（MBE）装置や、イオンクラスタ
ービーム（ICB）装置がある。MBE装置は、超
高真空中において複数個の被堆積物質を精密に制
御して、その分子線を基板に照射するような蒸発
源を備えている。一方、ICB装置はるつぼ内の被
堆積物の蒸気をるつぼにあけた小さな穴より急激
に噴出させてクラスターを形成し、さらにイオン
化することにより、クラスターイオンビームを形
成できるような蒸発源を備えている。これらの薄
膜形成装置においては、被堆積物を加熱して蒸発
させ、その蒸気を発生させるという共通点があ
る。従つて、被堆積物が高融点物質の場合には蒸
発源を例えば1000℃〜2000℃のような非常に高い
温度に保持しなければならず、このため、周辺部
からのガス放出等によつて汚染したり、るつぼと
被堆積物質との反応が起つたりして、形成した薄
膜の質の低下が生じたり、又薄膜形成における条
件の制御性が困難である等の欠点があつた。
エピタキシー（MBE）装置や、イオンクラスタ
ービーム（ICB）装置がある。MBE装置は、超
高真空中において複数個の被堆積物質を精密に制
御して、その分子線を基板に照射するような蒸発
源を備えている。一方、ICB装置はるつぼ内の被
堆積物の蒸気をるつぼにあけた小さな穴より急激
に噴出させてクラスターを形成し、さらにイオン
化することにより、クラスターイオンビームを形
成できるような蒸発源を備えている。これらの薄
膜形成装置においては、被堆積物を加熱して蒸発
させ、その蒸気を発生させるという共通点があ
る。従つて、被堆積物が高融点物質の場合には蒸
発源を例えば1000℃〜2000℃のような非常に高い
温度に保持しなければならず、このため、周辺部
からのガス放出等によつて汚染したり、るつぼと
被堆積物質との反応が起つたりして、形成した薄
膜の質の低下が生じたり、又薄膜形成における条
件の制御性が困難である等の欠点があつた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、薄膜形成装置に、
真空室、この真空室内に配置され堆積物が堆積さ
れる基板、プラズマ励起により堆積物の活性化気
体を発生し、これを上記真空室に細孔より噴出さ
せて上記基板上に照射させ、上記基板上に薄膜を
形成させる活性化気体発生装置、及び活性化気体
中のイオン又は電子が細孔より噴出することを電
磁界によつて防止する防止装置を備えることによ
り、蒸発源の温度の低温化を図ることで周辺部か
らの汚染を防ぎ、良質な薄膜を形成する薄膜形成
装置を提供することを目的としている。
去するためになされたもので、薄膜形成装置に、
真空室、この真空室内に配置され堆積物が堆積さ
れる基板、プラズマ励起により堆積物の活性化気
体を発生し、これを上記真空室に細孔より噴出さ
せて上記基板上に照射させ、上記基板上に薄膜を
形成させる活性化気体発生装置、及び活性化気体
中のイオン又は電子が細孔より噴出することを電
磁界によつて防止する防止装置を備えることによ
り、蒸発源の温度の低温化を図ることで周辺部か
らの汚染を防ぎ、良質な薄膜を形成する薄膜形成
装置を提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。
る。
第２図について、８は被堆積物の原料ガスを供
給するためのガス導入機構、９は活性化気体発生
装置であり、１０はイオン、電子が真空室１へ噴
出するのを電磁界によつて防止するための防止装
置で例えば電磁石、１１，１２はプラズマ発生用
の電圧印加のための電極である。また真空室１へ
被堆積物を噴出するために細孔１３が形成されて
おり、これはノズルを用いることもできる。１４
は真空室１と活性化気体発生装置９との間の差動
排気のために設けられた真空ポンプである。
給するためのガス導入機構、９は活性化気体発生
装置であり、１０はイオン、電子が真空室１へ噴
出するのを電磁界によつて防止するための防止装
置で例えば電磁石、１１，１２はプラズマ発生用
の電圧印加のための電極である。また真空室１へ
被堆積物を噴出するために細孔１３が形成されて
おり、これはノズルを用いることもできる。１４
は真空室１と活性化気体発生装置９との間の差動
排気のために設けられた真空ポンプである。
次に例えばシリコンの薄膜を形成する場合の動
作について説明する。ガス導入機構８により、被
堆積物元素すなわちSiを含む化合物気体、例えば
シラン（SiH4）を約百パスカル程度の圧力にな
るように活性化気体発生装置９に導入し、プラズ
マ発生用電極１１，１２に電圧を印加して、両電
極１１，１２間にグロー放電を生じさせてプラズ
マを発生させる。この時、細孔１３に近い電極１
１が陽極になるようにし、細孔１３側へ進む陽イ
オンをできるだけ少なくしておく。シランガスは
プラズマによつて分解され、活性化した分子種
（SiH）*，（SiH2）*，（Si）*（＊は活性化した分子
を示す）や、イオン（SiH）+，（SiH2）+，…、電
子等が生じる。これらの分子種などは細孔１３か
ら約10-3パスカル程度に制御されている真空室１
中の基板３に向つて噴出される。この時電極１
１，１２と細孔１３との間に設けたた電磁石１０
によつて、プラズマ中のイオン及び電子は細孔１
３より噴出するのを防止され、中性粒子のみが細
孔１３より噴出して基板３上に薄膜が形成され
る。この発明における蒸発源の温度は室温から
500℃程度となり、従来と比べて低温化を計るこ
とができる。
作について説明する。ガス導入機構８により、被
堆積物元素すなわちSiを含む化合物気体、例えば
シラン（SiH4）を約百パスカル程度の圧力にな
るように活性化気体発生装置９に導入し、プラズ
マ発生用電極１１，１２に電圧を印加して、両電
極１１，１２間にグロー放電を生じさせてプラズ
マを発生させる。この時、細孔１３に近い電極１
１が陽極になるようにし、細孔１３側へ進む陽イ
オンをできるだけ少なくしておく。シランガスは
プラズマによつて分解され、活性化した分子種
（SiH）*，（SiH2）*，（Si）*（＊は活性化した分子
を示す）や、イオン（SiH）+，（SiH2）+，…、電
子等が生じる。これらの分子種などは細孔１３か
ら約10-3パスカル程度に制御されている真空室１
中の基板３に向つて噴出される。この時電極１
１，１２と細孔１３との間に設けたた電磁石１０
によつて、プラズマ中のイオン及び電子は細孔１
３より噴出するのを防止され、中性粒子のみが細
孔１３より噴出して基板３上に薄膜が形成され
る。この発明における蒸発源の温度は室温から
500℃程度となり、従来と比べて低温化を計るこ
とができる。
また、噴出する粒子線の量の制御は、活性化気
体発生装置９内の圧力を、ガス導入機構８及び差
動排気用真空ポンプ１４を調節することにより、
変化させて行なうことが可能であり、さらに活性
化率は、プラズマ放電の条件により調節できる。
また、生成膜中の水素の含有量は基板３の温度に
よつて制御できる。例えば具体的な数値の一例を
示すと次のようになる。アルゴンガスで希釈した
５％シランガスを用いて、５×15mm2の矩形状Si基
板上にSiの薄膜成長を行なつた。気体発生装置９
の外形は直径８cm、高さ15cmの円筒形でステンレ
ス製のものを用いた。電極１１，１２はそれぞれ
直径５cm、厚さ0.5mmの円板で、直径８mmの穴が
３個設けられているものを用いた。電極１１，１
２の間隔は５cm、また電極１１と細孔１３の間隔
は５cmで、これらが基板３と平行になるように配
置されている。また、細孔１３の径は２mm、細孔
１３と基板３の間隔は４cmである。電極１１と細
孔１３の間には真空外部から100Gの磁界が印加
できる電磁石１０が設置されている。プラズマ発
生条件として、気体発生装置９内の圧力を20Pa
とし、この時の真空室１内圧力は１×10-2Pa、
放電電圧は600Vである。第３図はこの時の成長
速度（μm／min）を基板温度の逆数（K-1）に対
してプロツトした特性図である。基板温度550℃
以上でエピタキシヤル成長が起り、420℃では柱
状構造を有する多結晶が形成される。基板温度
650℃における成長速度は0.3μm／minとなる。図
中の直線の傾きから求める薄膜形成反応の活性化
エネルギーは0.8eVである。この値は熱CVD法に
よるエピタキシヤルSi薄膜成長の活性化エネルギ
ー1.9eVと比較すると２分の１以下である。この
ことは、実際に励起分子線が基板３上に飛来して
おり、励起状態にあるため膜形成の表面反応を促
進する役割を果していることを示唆している。こ
の実施例では細孔１３の径を２mmにした場合につ
いてであるが、これを４mmにした場合、膜成長は
起こらなかつた。これは、この時の真空室１の圧
力が10-2Torrとなつて平均自由行程が１cm以下
となり、活性化気体が基板３上に到達できなくな
るためと考えられる。
体発生装置９内の圧力を、ガス導入機構８及び差
動排気用真空ポンプ１４を調節することにより、
変化させて行なうことが可能であり、さらに活性
化率は、プラズマ放電の条件により調節できる。
また、生成膜中の水素の含有量は基板３の温度に
よつて制御できる。例えば具体的な数値の一例を
示すと次のようになる。アルゴンガスで希釈した
５％シランガスを用いて、５×15mm2の矩形状Si基
板上にSiの薄膜成長を行なつた。気体発生装置９
の外形は直径８cm、高さ15cmの円筒形でステンレ
ス製のものを用いた。電極１１，１２はそれぞれ
直径５cm、厚さ0.5mmの円板で、直径８mmの穴が
３個設けられているものを用いた。電極１１，１
２の間隔は５cm、また電極１１と細孔１３の間隔
は５cmで、これらが基板３と平行になるように配
置されている。また、細孔１３の径は２mm、細孔
１３と基板３の間隔は４cmである。電極１１と細
孔１３の間には真空外部から100Gの磁界が印加
できる電磁石１０が設置されている。プラズマ発
生条件として、気体発生装置９内の圧力を20Pa
とし、この時の真空室１内圧力は１×10-2Pa、
放電電圧は600Vである。第３図はこの時の成長
速度（μm／min）を基板温度の逆数（K-1）に対
してプロツトした特性図である。基板温度550℃
以上でエピタキシヤル成長が起り、420℃では柱
状構造を有する多結晶が形成される。基板温度
650℃における成長速度は0.3μm／minとなる。図
中の直線の傾きから求める薄膜形成反応の活性化
エネルギーは0.8eVである。この値は熱CVD法に
よるエピタキシヤルSi薄膜成長の活性化エネルギ
ー1.9eVと比較すると２分の１以下である。この
ことは、実際に励起分子線が基板３上に飛来して
おり、励起状態にあるため膜形成の表面反応を促
進する役割を果していることを示唆している。こ
の実施例では細孔１３の径を２mmにした場合につ
いてであるが、これを４mmにした場合、膜成長は
起こらなかつた。これは、この時の真空室１の圧
力が10-2Torrとなつて平均自由行程が１cm以下
となり、活性化気体が基板３上に到達できなくな
るためと考えられる。
以上のように、被堆積物の原料ガスを、プラズ
マ放電により分解、活性化し、これを高真空中の
基板３上に噴出することにより薄膜を形成するこ
とができる。
マ放電により分解、活性化し、これを高真空中の
基板３上に噴出することにより薄膜を形成するこ
とができる。
なお、プラズマを発生させるグロー放電のため
の電極１１，１２は、上記実施例では、ガスの流
れと電場とが平行になるように設置したが、電場
とガスの流れが垂直になるように設置してもよ
い。又、グロー放電は、直流電圧を印加するかわ
りに、交流を用いた高周波グロー放電など、他の
プラズマ放電を用いてもよい。
の電極１１，１２は、上記実施例では、ガスの流
れと電場とが平行になるように設置したが、電場
とガスの流れが垂直になるように設置してもよ
い。又、グロー放電は、直流電圧を印加するかわ
りに、交流を用いた高周波グロー放電など、他の
プラズマ放電を用いてもよい。
高周波放電を利用する場合には、電極１１，１
２を使わず、外部よりインダクタンス結合により
グロー放電を生じさせてもよい。
２を使わず、外部よりインダクタンス結合により
グロー放電を生じさせてもよい。
以上のように、この発明によれば、薄膜形成装
置に、真空室、この真空室内に配置され堆積物が
堆積される基板、プラズマ励起により堆積物の活
性化気体を発生し、これを上記真空室に細孔より
噴出させて上記基板上に照射させ、上記基板上に
薄膜を形成する活性化気体発生装置、及び活性化
気体中のイオン又は電子が細孔より噴出すること
を電磁界によつて防止する防止装置を備えること
により、細孔を通して真空室に活性化気体を噴出
するので、真空室において所望の真空が保たれ、
しかも高温にもとずく周辺からの汚染がなくなる
ので、良好な薄膜を形成することのできる薄膜形
成装置を提供することができる効果がある。
置に、真空室、この真空室内に配置され堆積物が
堆積される基板、プラズマ励起により堆積物の活
性化気体を発生し、これを上記真空室に細孔より
噴出させて上記基板上に照射させ、上記基板上に
薄膜を形成する活性化気体発生装置、及び活性化
気体中のイオン又は電子が細孔より噴出すること
を電磁界によつて防止する防止装置を備えること
により、細孔を通して真空室に活性化気体を噴出
するので、真空室において所望の真空が保たれ、
しかも高温にもとずく周辺からの汚染がなくなる
ので、良好な薄膜を形成することのできる薄膜形
成装置を提供することができる効果がある。
第１図は従来の真空蒸着装置を示す構成図、第
２図はこの発明の一実施例を示す構成図、第３図
は、この発明に係わり、成長速度（μm／min）
を基板温度の逆数（K-1）に対してプロツトした
特性図である。 図において、１……真空室、３……基板、９…
…活性化気体発生装置、１０……防止装置、１３
……細孔を示す。なお、図中、同一符号は同一又
は相当部分を示す。
２図はこの発明の一実施例を示す構成図、第３図
は、この発明に係わり、成長速度（μm／min）
を基板温度の逆数（K-1）に対してプロツトした
特性図である。 図において、１……真空室、３……基板、９…
…活性化気体発生装置、１０……防止装置、１３
……細孔を示す。なお、図中、同一符号は同一又
は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 真空室、この真空室内に配置され堆積物が堆
積される基板、プラズマ励起により堆積物の活性
化気体を発生し、これを上記真空室に細孔より噴
出させて上記基板上に照射させ、上記基板上に薄
膜を形成させる活性化気体発生装置、及び上記活
性化気体中のイオン又は電子が上記細孔より噴出
することを電磁界によつて防止する防止装置を備
えた薄膜形成装置。 ２ 活性化気体発生装置は直流グロー放電によつ
て活性化気体を発生させるようにした特許請求の
範囲第１項記載の薄膜形成装置。 ３ 活性化気体発生装置は高周波グロー放電によ
つて活性化気体を発生させるようにした特許請求
の範囲第１項又は第２項記載の薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7695883A JPS59200753A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7695883A JPS59200753A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59200753A JPS59200753A (ja) | 1984-11-14 |
| JPS6339668B2 true JPS6339668B2 (ja) | 1988-08-05 |
Family
ID=13620291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7695883A Granted JPS59200753A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59200753A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61130487A (ja) * | 1984-11-29 | 1986-06-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ・インジエクシヨン・ｃｖｄ装置 |
| DE3628443C1 (de) * | 1986-08-21 | 1988-02-11 | Dornier System Gmbh | Verfahren zur Erzeugung amorpher Schichten |
| JPH06200376A (ja) * | 1992-05-25 | 1994-07-19 | Fujitsu Ltd | 金薄膜気相成長方法 |
| FR2713388B1 (fr) * | 1993-12-03 | 1996-01-26 | Europ Composants Electron | Procédé de fabrication de condensateur et condensateur issu d'un tel procédé. |
-
1983
- 1983-04-30 JP JP7695883A patent/JPS59200753A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59200753A (ja) | 1984-11-14 |
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