JPH06177050A - Ｃｖｄ装置 - Google Patents
Ｃｖｄ装置Info
- Publication number
- JPH06177050A JPH06177050A JP33053292A JP33053292A JPH06177050A JP H06177050 A JPH06177050 A JP H06177050A JP 33053292 A JP33053292 A JP 33053292A JP 33053292 A JP33053292 A JP 33053292A JP H06177050 A JPH06177050 A JP H06177050A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- magnetic field
- plasma
- cvd apparatus
- chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【構成】 プラズマ生成手段を有するプラズマ生成室２
と、プラズマ生成室に連通する処理室４とを有し、該プ
ラズマ生成室を処理室に対し負電位にバイアスし、電子
ビームを引き出す事により処理室に生成したプラズマを
用いたＣＶＤ装置において、処理室に設置した基板直上
の磁場強度が高く、基板から離れるにしたがって低下す
るように配置し、荷電粒子の基板方向への速度が充分減
速し、基板直上で成膜物に対して荷電粒子の衝突による
イオンダメージの影響が回避できるうに制御する磁気回
路を有するプラズマＣＶＤ装置である。 【効果】 基板に入射するイオンの速度を磁場を印加に
より低減し、イオンダメージを防止する事により、動作
圧力の低下を実現し、大面積化、均一でかつ純度の高い
膜を形成することができる。
と、プラズマ生成室に連通する処理室４とを有し、該プ
ラズマ生成室を処理室に対し負電位にバイアスし、電子
ビームを引き出す事により処理室に生成したプラズマを
用いたＣＶＤ装置において、処理室に設置した基板直上
の磁場強度が高く、基板から離れるにしたがって低下す
るように配置し、荷電粒子の基板方向への速度が充分減
速し、基板直上で成膜物に対して荷電粒子の衝突による
イオンダメージの影響が回避できるうに制御する磁気回
路を有するプラズマＣＶＤ装置である。 【効果】 基板に入射するイオンの速度を磁場を印加に
より低減し、イオンダメージを防止する事により、動作
圧力の低下を実現し、大面積化、均一でかつ純度の高い
膜を形成することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマＣＶＤ（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装
置に関し、特にイオンによるダメージが少なくかつ大面
積のプラズマ処理が可能なＣＶＤ装置に関する。
ｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装
置に関し、特にイオンによるダメージが少なくかつ大面
積のプラズマ処理が可能なＣＶＤ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンド薄膜やアモルファスＳｉ薄
膜の形成には、プラズマＣＶＤが用いられている。
膜の形成には、プラズマＣＶＤが用いられている。
【０００３】プラズマＣＶＤやプラズマエッチング等の
プラズマ処理におけるプラズマ生成源としては、たとえ
ば特開昭６４ー６５８４３号公報に開示されているよう
な有磁場マイクロ波プラズマ生成、特にエレクトロン・
サイクロトロン・レゾナンス（ＥＣＲ）を利用したプラ
ズマ生成手段や、この他高周波誘導加熱や直流プラズマ
等を利用したプラズマ生成手段などが挙げられる。これ
らのうち、高密度のプラズマが得られて処理速度が高い
事から、ＥＣＲ等の有磁場マイクロ波を用いるものが注
目されている。
プラズマ処理におけるプラズマ生成源としては、たとえ
ば特開昭６４ー６５８４３号公報に開示されているよう
な有磁場マイクロ波プラズマ生成、特にエレクトロン・
サイクロトロン・レゾナンス（ＥＣＲ）を利用したプラ
ズマ生成手段や、この他高周波誘導加熱や直流プラズマ
等を利用したプラズマ生成手段などが挙げられる。これ
らのうち、高密度のプラズマが得られて処理速度が高い
事から、ＥＣＲ等の有磁場マイクロ波を用いるものが注
目されている。
【０００４】ＥＣＲプラズマ生成装置は、電界と磁界の
相互作用により共鳴的に電子を加速し、この電子の衝突
によりガスをプラズマ化するものである。また、このよ
うにして生成したプラズマからイオン引き出し等の制御
電極により所望のイオンを取り出す方法も知られている
（特開昭６０ー１０３０９９号公報）。
相互作用により共鳴的に電子を加速し、この電子の衝突
によりガスをプラズマ化するものである。また、このよ
うにして生成したプラズマからイオン引き出し等の制御
電極により所望のイオンを取り出す方法も知られている
（特開昭６０ー１０３０９９号公報）。
【０００５】プラズマＣＶＤは、このようにして生成し
たプラズマ中のイオン、ラジカル等の電離・解離種を基
板上に堆積させる事により成膜を行うものである。また
特開昭６４ー６５８４３号公報に示されているように、
このプラズマから電子を引き出し、引き出された電子を
原料ガスに衝突させてプラズマ化し、発生したイオン、
ラジカルなどを基板に堆積させる事もできる。
たプラズマ中のイオン、ラジカル等の電離・解離種を基
板上に堆積させる事により成膜を行うものである。また
特開昭６４ー６５８４３号公報に示されているように、
このプラズマから電子を引き出し、引き出された電子を
原料ガスに衝突させてプラズマ化し、発生したイオン、
ラジカルなどを基板に堆積させる事もできる。
【０００６】ところで、プラズマＣＶＤを行う際、イオ
ンによる堆積物および基板へのダメージが問題になる。
この回避方法として基板に正バイアス電圧を印加する方
法があるが、基板の面積を大きくすると基板電位（Ｖ
ｓ）の印加によりプラズマ電位（Ｖｐ）も増加し、効果
的にＶｓ−Ｖｆの電位を正に制御する事ができず、その
結果イオンダメージを回避する事ができない。
ンによる堆積物および基板へのダメージが問題になる。
この回避方法として基板に正バイアス電圧を印加する方
法があるが、基板の面積を大きくすると基板電位（Ｖ
ｓ）の印加によりプラズマ電位（Ｖｐ）も増加し、効果
的にＶｓ−Ｖｆの電位を正に制御する事ができず、その
結果イオンダメージを回避する事ができない。
【０００７】実際、ダイヤモンドのプラズマＣＶＤで
は、通常１０〜１０2Torrの動作圧力が必要であり、１
０-2torr以下ではダイヤモンド薄膜の作成が困難である
とされている。この理由としてイオンダメージによるダ
イヤモンド構造の破壊が考えられている。これを回避す
るためには圧力を上げて、プラズマ中での粒子間の衝突
頻度を増加させれば良い。しかし、１０〜１０2Torrの
高気圧放電では、生成されるプラズマは局在化してしま
い、大面積のプラズマ処理は不可能となる。
は、通常１０〜１０2Torrの動作圧力が必要であり、１
０-2torr以下ではダイヤモンド薄膜の作成が困難である
とされている。この理由としてイオンダメージによるダ
イヤモンド構造の破壊が考えられている。これを回避す
るためには圧力を上げて、プラズマ中での粒子間の衝突
頻度を増加させれば良い。しかし、１０〜１０2Torrの
高気圧放電では、生成されるプラズマは局在化してしま
い、大面積のプラズマ処理は不可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、イオ
ンダメージを効果的に低減し大面積にかつ均一に成膜を
行う事のできるプラズマＣＶＤ装置を提供する事であ
る。
ンダメージを効果的に低減し大面積にかつ均一に成膜を
行う事のできるプラズマＣＶＤ装置を提供する事であ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（６）の本発明により達成される。
（１）〜（６）の本発明により達成される。
【００１０】（１）プラズマ生成手段を有するプラズマ
生成室と、プラズマ生成室に連通する処理室とを有し、
該プラズマ生成室を処理室に対し負電位にバイアスし、
電子ビームを引き出す事により処理室に生成したプラズ
マを用いたＣＶＤ装置において、処理室に設置した基板
直上の磁場強度が高く、基板から離れるにしたがって低
下するように配置し、荷電粒子の基板方向への速度が充
分減速し、基板直上で成膜物に対して荷電粒子の衝突に
よる影響が回避できるように制御する磁気回路を有する
ＣＶＤ装置。
生成室と、プラズマ生成室に連通する処理室とを有し、
該プラズマ生成室を処理室に対し負電位にバイアスし、
電子ビームを引き出す事により処理室に生成したプラズ
マを用いたＣＶＤ装置において、処理室に設置した基板
直上の磁場強度が高く、基板から離れるにしたがって低
下するように配置し、荷電粒子の基板方向への速度が充
分減速し、基板直上で成膜物に対して荷電粒子の衝突に
よる影響が回避できるように制御する磁気回路を有する
ＣＶＤ装置。
【００１１】（２）前記プラズマ生成手段が、エレクト
ロン・サイクロトロン・レゾナンス型のプラズマ生成手
段である上記１のＣＶＤ装置。
ロン・サイクロトロン・レゾナンス型のプラズマ生成手
段である上記１のＣＶＤ装置。
【００１２】（３）処理室の周囲に磁石を有し、電子ビ
ームによって生成したプラズマを閉じこめる磁気回路を
有する上記１または２のＣＶＤ装置。
ームによって生成したプラズマを閉じこめる磁気回路を
有する上記１または２のＣＶＤ装置。
【００１３】（４）基板付近の磁場ベクトルの向きが基
板面と直交している上記１ないし３のいずれかのＣＶＤ
装置。
板面と直交している上記１ないし３のいずれかのＣＶＤ
装置。
【００１４】（５）基板付近の磁場ベクトルの基板面と
垂直方向の成分が、基板表面からプラズマ生成室側に向
かう事を特徴とする上記１ないし４のいずれかのＣＶＤ
装置。
垂直方向の成分が、基板表面からプラズマ生成室側に向
かう事を特徴とする上記１ないし４のいずれかのＣＶＤ
装置。
【００１５】（６）磁気回路がミラー型磁場によって形
成されている上記１ないし４のいずれかのＣＶＤ装置。
成されている上記１ないし４のいずれかのＣＶＤ装置。
【００１６】
【作用および効果】磁場の強さ（Ｂ）が基板から離れる
に従い減少する場合、基板に向かって運動するイオン
（質量；Ｍ）は、磁場の増加に伴い、磁場と垂直方向の
速度（ｖ1）が増加する。
に従い減少する場合、基板に向かって運動するイオン
（質量；Ｍ）は、磁場の増加に伴い、磁場と垂直方向の
速度（ｖ1）が増加する。
【００１７】これは、下式で表される第１断熱不変量で
ある磁気モーメント（μ）及びイオンの全運動エネルギ
ー（Ｍｖ2／２）が保存されるためである。
ある磁気モーメント（μ）及びイオンの全運動エネルギ
ー（Ｍｖ2／２）が保存されるためである。
【００１８】μ＝Ｍｖ1 2／２Ｂ Ｍｖ2／２＝Ｍ（ｖ1 2＋ｖ2 2）／２ このため、磁場ベクトルと平行なイオンの速度（ｖ2）
は減少する。このことから、基板直上の磁界強度および
分布を成膜条件によって適便制御する事により、基板へ
入射するイオンの基板垂直方向速度を減少させる事がで
き、その結果イオンダメージは減少する。
は減少する。このことから、基板直上の磁界強度および
分布を成膜条件によって適便制御する事により、基板へ
入射するイオンの基板垂直方向速度を減少させる事がで
き、その結果イオンダメージは減少する。
【００１９】プラズマＣＶＤでは、０．１Torr台での成
膜はプラズマ中で、イオン化した原料ガスが２次イオン
を形成し、原料ガスと異なった多原子分子のイオンやラ
ジカルを生成するため、原料ガスによる反応活性種の制
御が困難になる。またこれらの２次イオンの中には、成
膜反応を阻害する反応活性種も存在し、結晶構造が低下
したり、不純物を多量に含む膜になる。
膜はプラズマ中で、イオン化した原料ガスが２次イオン
を形成し、原料ガスと異なった多原子分子のイオンやラ
ジカルを生成するため、原料ガスによる反応活性種の制
御が困難になる。またこれらの２次イオンの中には、成
膜反応を阻害する反応活性種も存在し、結晶構造が低下
したり、不純物を多量に含む膜になる。
【００２０】一方圧力を１０-2Torr以下にすると、プラ
ズマによって生成するイオン種は１次イオンがほとんど
であり、上記弊害は除去されるが、低気圧放電では、イ
オンの平均自由行程が長く、プラズマ中で中性種との衝
突が少ないことから、イオンは減速されず、成膜物のイ
オンダメージが問題になる。たとえば、ダイヤモンド薄
膜のように、真空度１０-2Torr以下での成膜が困難な材
料では、その原因として高速イオンによる膜のダメージ
が考えられるが、上記の磁気回路を装置に付与する事に
より、１０-2Torr以下でイオンダメージが回避でき、純
度が高くかつ大面積のダイヤモンド薄膜の作成が可能と
なった。
ズマによって生成するイオン種は１次イオンがほとんど
であり、上記弊害は除去されるが、低気圧放電では、イ
オンの平均自由行程が長く、プラズマ中で中性種との衝
突が少ないことから、イオンは減速されず、成膜物のイ
オンダメージが問題になる。たとえば、ダイヤモンド薄
膜のように、真空度１０-2Torr以下での成膜が困難な材
料では、その原因として高速イオンによる膜のダメージ
が考えられるが、上記の磁気回路を装置に付与する事に
より、１０-2Torr以下でイオンダメージが回避でき、純
度が高くかつ大面積のダイヤモンド薄膜の作成が可能と
なった。
【００２１】このように、特に１０-2Torr以下の真空中
でのＣＶＤにおいて、成膜の難しいダイヤモンド，Ｓｉ
Ｃ、ｃ−ＢＮなどを成膜するのに有効であることがわか
った。
でのＣＶＤにおいて、成膜の難しいダイヤモンド，Ｓｉ
Ｃ、ｃ−ＢＮなどを成膜するのに有効であることがわか
った。
【００２２】
【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。図１〜図３について説明する。図１には、
本発明の好適実施例が示される。
に説明する。図１〜図３について説明する。図１には、
本発明の好適実施例が示される。
【００２３】図１において、ＣＶＤ処理装置１は、プラ
ズマ生成手段を有するプラズマ生成室２と、前記プラズ
マ生成室の連通する処理室４とを有する。ここでプラズ
マ生成室と処理室とは、電気的に絶縁するため絶縁体２
１を介して接続されている。
ズマ生成手段を有するプラズマ生成室２と、前記プラズ
マ生成室の連通する処理室４とを有する。ここでプラズ
マ生成室と処理室とは、電気的に絶縁するため絶縁体２
１を介して接続されている。
【００２４】プラズマ生成室２には、マイクロ波電源
（図示せず）と接続された導波管２２が絶縁物であるマ
イクロ波導入窓２３を介して設けられており、また、プ
ラズマ生成室の外周には電磁石２４が設けられており、
これらがエレクトロン・サイクロトロン・レゾナンス
（以下、ＥＣＲと略称する。）型プラズマ生成手段を構
成している。
（図示せず）と接続された導波管２２が絶縁物であるマ
イクロ波導入窓２３を介して設けられており、また、プ
ラズマ生成室の外周には電磁石２４が設けられており、
これらがエレクトロン・サイクロトロン・レゾナンス
（以下、ＥＣＲと略称する。）型プラズマ生成手段を構
成している。
【００２５】処理室４内には、真空排気口１１が設けら
れ、所定の動作圧力とする事ができるとともに、基板ホ
ルダ５が移動可能に設けられており、所定の基板温度に
加熱した状態で、処理室４内の所定の位置に設置でき
る。また、プラズマ生成室２から電子ビームを引き出す
ための電極４２が、絶縁体４３を介して処理室内に設置
されている。さらに処理室４の外周には電磁石４１ａ、
４１ｂが設けられており、この電磁石に通電する電流値
および基板移動機構によって、基板直上の磁界強度が最
も高く、基板からプラズマ生成室に向かい減少する磁場
配位を実現している。
れ、所定の動作圧力とする事ができるとともに、基板ホ
ルダ５が移動可能に設けられており、所定の基板温度に
加熱した状態で、処理室４内の所定の位置に設置でき
る。また、プラズマ生成室２から電子ビームを引き出す
ための電極４２が、絶縁体４３を介して処理室内に設置
されている。さらに処理室４の外周には電磁石４１ａ、
４１ｂが設けられており、この電磁石に通電する電流値
および基板移動機構によって、基板直上の磁界強度が最
も高く、基板からプラズマ生成室に向かい減少する磁場
配位を実現している。
【００２６】ＣＶＤ装置により基板の処理を行うに際し
ては、図示していない油回転ポンプ等により装置内の気
体を排気して低真空状態とし、さらに、図示しないター
ボ分子ポンプ等によって装置内を１０-6〜１０-7Torr程
度の高真空に維持する。 ついで、原料ガス導入口３か
ら処理室４内に反応ガスを導入する。この原料ガスは、
拡散によりプラズマ生成室２内に流入する。
ては、図示していない油回転ポンプ等により装置内の気
体を排気して低真空状態とし、さらに、図示しないター
ボ分子ポンプ等によって装置内を１０-6〜１０-7Torr程
度の高真空に維持する。 ついで、原料ガス導入口３か
ら処理室４内に反応ガスを導入する。この原料ガスは、
拡散によりプラズマ生成室２内に流入する。
【００２７】プラズマ生成室２では、マイクロ波導入窓
２３からマイクロ波が導入される。
２３からマイクロ波が導入される。
【００２８】このとき、プラズマ生成室内部には電磁石
２４によりＥＣＲ条件を満たす磁界（周波数２．４５GH
zに対して磁界強度８７５Gauss）が付与されているた
め、プラズマ生成室２内の電子は、電子サイクロトロン
共鳴現象により電磁波のエネルギーを吸収しプラズマを
生成する。
２４によりＥＣＲ条件を満たす磁界（周波数２．４５GH
zに対して磁界強度８７５Gauss）が付与されているた
め、プラズマ生成室２内の電子は、電子サイクロトロン
共鳴現象により電磁波のエネルギーを吸収しプラズマを
生成する。
【００２９】絶縁体２１と絶縁体であるマイクロ波導入
窓２３は、プラズマ生成室を他の部分と電気的に絶縁す
る作用を有し、このことにより、プラズマ生成室と電子
ビーム引き出し用電極４２との間に直流電源７により電
圧を印加し、プラズマ生成室２内に生成されたプラズマ
から電子ビームを選択的に引き出し加速する事ができ
る。この直流電源は印加電圧を変更可能に構成する事が
好ましい。これにより引き出される電子のエネルギーを
制御する事ができ、処理室４内において所望のプラズマ
を得る事ができる。
窓２３は、プラズマ生成室を他の部分と電気的に絶縁す
る作用を有し、このことにより、プラズマ生成室と電子
ビーム引き出し用電極４２との間に直流電源７により電
圧を印加し、プラズマ生成室２内に生成されたプラズマ
から電子ビームを選択的に引き出し加速する事ができ
る。この直流電源は印加電圧を変更可能に構成する事が
好ましい。これにより引き出される電子のエネルギーを
制御する事ができ、処理室４内において所望のプラズマ
を得る事ができる。
【００３０】このプラズマ生成室から引き出された電子
は、指向性を有する電子ビームとなって処理室４内に流
入する。この電子ビームの加速電圧を、原料ガスの電離
断面積が最大となる値（通常１００V〜１５０V）に設定
することにより、処理室内に低圧力で高密度プラズマを
形成する。図４に圧力とイオン電流の関係を示す。図か
ら明らかなように、臨界圧力を越えると非弾性衝突に伴
うイオン電流値が大幅に増加し、高密度プラズマが得ら
れていることがわかる。
は、指向性を有する電子ビームとなって処理室４内に流
入する。この電子ビームの加速電圧を、原料ガスの電離
断面積が最大となる値（通常１００V〜１５０V）に設定
することにより、処理室内に低圧力で高密度プラズマを
形成する。図４に圧力とイオン電流の関係を示す。図か
ら明らかなように、臨界圧力を越えると非弾性衝突に伴
うイオン電流値が大幅に増加し、高密度プラズマが得ら
れていることがわかる。
【００３１】従来のプラズマＣＶＤでは、０．１Torr台
での成膜はプラズマ中で、イオン化した原料ガスが２次
イオンを形成し、原料ガスと異なった多原子分子のイオ
ンやラジカルを生成するため、原料ガスによる反応活性
種の制御が困難になる。またこれらの２次イオンは、成
膜反応を阻害する反応活性種がつくられ、結晶構造が低
下したり、不純物を多量に含む膜になる。
での成膜はプラズマ中で、イオン化した原料ガスが２次
イオンを形成し、原料ガスと異なった多原子分子のイオ
ンやラジカルを生成するため、原料ガスによる反応活性
種の制御が困難になる。またこれらの２次イオンは、成
膜反応を阻害する反応活性種がつくられ、結晶構造が低
下したり、不純物を多量に含む膜になる。
【００３２】一方従来のＣＶＤ装置において圧力を１０
-2Torr以下にすると、プラズマによって生成するイオン
種は１次イオンがほとんどであり、上記弊害は除去され
るが、荷電粒子の平均自由行程長いため、成膜物のダメ
ージが問題になる。すなわち、圧力が１０-2Torrと低い
ことから、プラズマ中で荷電粒子と原料ガスなどの中性
種との衝突がほとんど起こらず、その結果荷電粒子は減
速されずに基板表面に到達する。特にイオンはその質量
が電子と較べて大きいため、成膜物はダメージ（イオン
ダメージ）を受け、結晶性が低下する。
-2Torr以下にすると、プラズマによって生成するイオン
種は１次イオンがほとんどであり、上記弊害は除去され
るが、荷電粒子の平均自由行程長いため、成膜物のダメ
ージが問題になる。すなわち、圧力が１０-2Torrと低い
ことから、プラズマ中で荷電粒子と原料ガスなどの中性
種との衝突がほとんど起こらず、その結果荷電粒子は減
速されずに基板表面に到達する。特にイオンはその質量
が電子と較べて大きいため、成膜物はダメージ（イオン
ダメージ）を受け、結晶性が低下する。
【００３３】本発明では、このような問題点を解決する
ことを目的とし、基板に向かって運動するイオンの基板
方向の速度を減少させるため、基板直上の磁場の強さを
強くし基板から離れるに従い減少させる電磁石４１を配
置している。一般に動作圧力によって基板に入射するイ
オンの速度が異なるため、電磁石４１に流す電流及び、
基板６の位置を変化させることによって最適条件を設定
するが、通常基板の表面近傍の磁場強度としては０．２
〜３．０kGauss程度である。
ことを目的とし、基板に向かって運動するイオンの基板
方向の速度を減少させるため、基板直上の磁場の強さを
強くし基板から離れるに従い減少させる電磁石４１を配
置している。一般に動作圧力によって基板に入射するイ
オンの速度が異なるため、電磁石４１に流す電流及び、
基板６の位置を変化させることによって最適条件を設定
するが、通常基板の表面近傍の磁場強度としては０．２
〜３．０kGauss程度である。
【００３４】図１、図２に示す様に、電磁石４１ａ、４
１ｂは１対で用いることにより、基板近傍の磁場の向き
を基板に対してほぼ直角に揃えることができるが、広い
面積にわたり均一な結晶性を有する薄膜を得ることが可
能となる。一方この電磁石は、図３に示す様に、基板近
傍の磁界強度を充分大きく取ることができれば、１台で
もよい。
１ｂは１対で用いることにより、基板近傍の磁場の向き
を基板に対してほぼ直角に揃えることができるが、広い
面積にわたり均一な結晶性を有する薄膜を得ることが可
能となる。一方この電磁石は、図３に示す様に、基板近
傍の磁界強度を充分大きく取ることができれば、１台で
もよい。
【００３５】また図５、図６に、図１の装置における中
心軸上の磁場強度の計算結果を示す。図において、左側
の磁場はＥＣＲプラズマを生成するために生じた磁場あ
り、右側の磁場は、イオンダメージを軽減するために発
生させた磁場である。また図５、図６は各々イオンダメ
ージを軽減するためには発生させた磁場の向きがＥＣＲ
の磁場の向きと同方向の場合（以降、ミラー型磁場と呼
ぶ）、逆方向の場合について示した。図から明らかなよ
うにいずれの場合もイオンダメージを軽減する効果の指
標である、最大磁場強度（Ｂｍａｘ）と最小磁場強度
（Ｂｍｉｎ）の比（（Ｂｍａｘ−Ｂｍｉｎ）／Ｂｎｉ
ｎ）を大きくとることができ、有効であることがわか
る。
心軸上の磁場強度の計算結果を示す。図において、左側
の磁場はＥＣＲプラズマを生成するために生じた磁場あ
り、右側の磁場は、イオンダメージを軽減するために発
生させた磁場である。また図５、図６は各々イオンダメ
ージを軽減するためには発生させた磁場の向きがＥＣＲ
の磁場の向きと同方向の場合（以降、ミラー型磁場と呼
ぶ）、逆方向の場合について示した。図から明らかなよ
うにいずれの場合もイオンダメージを軽減する効果の指
標である、最大磁場強度（Ｂｍａｘ）と最小磁場強度
（Ｂｍｉｎ）の比（（Ｂｍａｘ−Ｂｍｉｎ）／Ｂｎｉ
ｎ）を大きくとることができ、有効であることがわか
る。
【００３６】さらに、より低圧で処理室内に高密度プラ
ズマを得るためには、電子ビームによって生成したプラ
ズマを閉じ込める必要がある。このために、図７に示す
磁場配位を有する磁石４４（図２；以後この磁石をマル
チカスプ型磁石と呼ぶ）を設置すれば良い。このことに
より図４に示す様に約１桁低い圧力から高密度プラズマ
が得られることがわかる。このマルチカスプ型磁石は、
プラズマに対する壁面の等価面積を減少し、プラズマの
処理室壁面での損失を低減するのが目的であるから特に
制限はないが、基板面内の均一性を考慮すると、磁石の
個数及び磁場強度は、基板面積、動作圧力等によって選
ぶ必要がある。
ズマを得るためには、電子ビームによって生成したプラ
ズマを閉じ込める必要がある。このために、図７に示す
磁場配位を有する磁石４４（図２；以後この磁石をマル
チカスプ型磁石と呼ぶ）を設置すれば良い。このことに
より図４に示す様に約１桁低い圧力から高密度プラズマ
が得られることがわかる。このマルチカスプ型磁石は、
プラズマに対する壁面の等価面積を減少し、プラズマの
処理室壁面での損失を低減するのが目的であるから特に
制限はないが、基板面内の均一性を考慮すると、磁石の
個数及び磁場強度は、基板面積、動作圧力等によって選
ぶ必要がある。
【００３７】本発明が適用されるプラズマＣＶＤに制限
はなく、ダイヤモンド、アモルファス状のシリコン、Ｓ
ｉＣ、カーボン、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ等、多結晶状のシ
リコン、ダイヤモンド、ＳｉＣ、ｃ−ＢＮ等、単結晶状
のシリコン、ＳｉＣ，ダイヤモンド、ｃ−ＢＮ等のいず
れの成膜にも本発明は有効である。
はなく、ダイヤモンド、アモルファス状のシリコン、Ｓ
ｉＣ、カーボン、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ等、多結晶状のシ
リコン、ダイヤモンド、ＳｉＣ、ｃ−ＢＮ等、単結晶状
のシリコン、ＳｉＣ，ダイヤモンド、ｃ−ＢＮ等のいず
れの成膜にも本発明は有効である。
【００３８】これらの制膜に際して、基板温度等の各種
条件に特に制限はなく、目的に応じて適宜決定すれば良
い。これらのプラズマＣＶＤにおいて用いる原料ガス
は、ダイヤモンド成膜に用いる炭化水素及び水素、アモ
ルファスＳｉ成膜に用いるシランガス等、通常の反応性
ガスであってよく、特に制限はない。
条件に特に制限はなく、目的に応じて適宜決定すれば良
い。これらのプラズマＣＶＤにおいて用いる原料ガス
は、ダイヤモンド成膜に用いる炭化水素及び水素、アモ
ルファスＳｉ成膜に用いるシランガス等、通常の反応性
ガスであってよく、特に制限はない。
【００３９】
【実施例】図１に示されるようなＣＶＤ処理装置１を用
いて、ダイヤモンド薄膜の成膜を行った。すなわち基板
ホルダ５に基板をセットし、図１の状態にした。基板と
しては、Ｓｉ（１００）を用いた。ついで系内を１×１
０-5Torrに排気し、基板温度を６００℃に上昇させ、さ
らに排気を行った。
いて、ダイヤモンド薄膜の成膜を行った。すなわち基板
ホルダ５に基板をセットし、図１の状態にした。基板と
しては、Ｓｉ（１００）を用いた。ついで系内を１×１
０-5Torrに排気し、基板温度を６００℃に上昇させ、さ
らに排気を行った。
【００４０】圧力が１×１０-6Torrに到達後、原料ガス
を原料ガス導入口７から導入した。
を原料ガス導入口７から導入した。
【００４１】原料ガスは容量比でＣＨ4／Ｈ2＝１／９
９，流量ＣＨ4：１sccm、Ｈ2：９９sccmである。その
後、自動圧力制御装置（ＡＰＣ）により、反応圧力 ３
×１０-3Torrに設定した。
９，流量ＣＨ4：１sccm、Ｈ2：９９sccmである。その
後、自動圧力制御装置（ＡＰＣ）により、反応圧力 ３
×１０-3Torrに設定した。
【００４２】またイオンダメージを軽減するための電磁
石４２ａ、４２ｂは、図５に示す基板表面近傍で磁場強
度が強く、基板から離れるに従い弱くなるように電磁石
の電流値を変化させた。本条件では、図中に示したＢｍ
ａｘとＢｍｉｎの比（（Ｂｍａｘ−Ｂｍｉｎ）／Ｂｍａ
ｘ）を〜１となるように調整した。無論この値は、成膜
物および圧力などの条件によって適宜調整されるもので
ある。また基板の位置は、磁場強度が極大を示すＢｍａ
ｘに設定した。
石４２ａ、４２ｂは、図５に示す基板表面近傍で磁場強
度が強く、基板から離れるに従い弱くなるように電磁石
の電流値を変化させた。本条件では、図中に示したＢｍ
ａｘとＢｍｉｎの比（（Ｂｍａｘ−Ｂｍｉｎ）／Ｂｍａ
ｘ）を〜１となるように調整した。無論この値は、成膜
物および圧力などの条件によって適宜調整されるもので
ある。また基板の位置は、磁場強度が極大を示すＢｍａ
ｘに設定した。
【００４３】次にプラズマ生成室２に、２．４５GHz，
５００Wのマイクロ波を投入し、ＥＣＲプラズマを発生
させた。ついで、プラズマ生成室２の外壁と電子ビーム
引き出し用電極４２との間に、プラズマ生成室の外壁が
負電位、電子ビーム引き出し用電極が正電位となるよう
直流電源により１００Vの電圧を印加した。その結果処
理室４内に一様にプラズマが発生した。このとき基板温
度は６００℃に加熱保持している。
５００Wのマイクロ波を投入し、ＥＣＲプラズマを発生
させた。ついで、プラズマ生成室２の外壁と電子ビーム
引き出し用電極４２との間に、プラズマ生成室の外壁が
負電位、電子ビーム引き出し用電極が正電位となるよう
直流電源により１００Vの電圧を印加した。その結果処
理室４内に一様にプラズマが発生した。このとき基板温
度は６００℃に加熱保持している。
【００４４】得られた膜に対してＸ線回折、ラマン分光
分析、走査型電子顕微鏡により分析したところ、均一な
ダイヤモンドが４インチ基板上に成膜できた。
分析、走査型電子顕微鏡により分析したところ、均一な
ダイヤモンドが４インチ基板上に成膜できた。
【００４５】また、これと比較のため、電磁石４１の電
流を印加しない場合の実験を行ったところ、グラファイ
トの膜しか得られなかった。
流を印加しない場合の実験を行ったところ、グラファイ
トの膜しか得られなかった。
【００４６】以上の結果から、本発明の効果が明かであ
る。
る。
【図１】 本発明のＣＶＤ装置の好適実施例を表す構成
図である。
図である。
【図２】 本発明のＣＶＤ装置の好適実施例を表す構成
図である。
図である。
【図３】 本発明のＣＶＤ装置の好適実施例を表す構成
図である。
図である。
【図４】 本発明のＣＶＤ装置のイオン電流と圧力の関
係、及びマルチカスプ磁場の有無によるイオン電流の変
化を示すグラフである。（ａ）はマルチカスプ磁場を有
する場合、（ｂ）は有しない場合のイオン電流と圧力の
関係を示す。
係、及びマルチカスプ磁場の有無によるイオン電流の変
化を示すグラフである。（ａ）はマルチカスプ磁場を有
する場合、（ｂ）は有しない場合のイオン電流と圧力の
関係を示す。
【図５】 本発明のイオンダメージ阻止用磁石の中心軸
上の磁場強度分布の計算例である。図は、イオンダメー
ジを軽減するために発生させた磁場の向きがＥＣＲ磁場
と同方向の場合を示す。
上の磁場強度分布の計算例である。図は、イオンダメー
ジを軽減するために発生させた磁場の向きがＥＣＲ磁場
と同方向の場合を示す。
【図６】 本発明のイオンダメージ阻止用磁石の中心軸
上の磁場強度分布の計算例である。図は、イオンダメー
ジを軽減するために発生させた磁場の向きがＥＣＲ磁場
と逆方向の場合を示す。
上の磁場強度分布の計算例である。図は、イオンダメー
ジを軽減するために発生させた磁場の向きがＥＣＲ磁場
と逆方向の場合を示す。
【図７】 １６極マルチカスプ磁石の磁場強度分布を示
す計算例である。この図は、処理室の管壁に図に示すよ
うな磁極の配置で１６極の磁石が設置されており、それ
らの形成する磁場が等磁場面を表す曲線で示されてい
る。
す計算例である。この図は、処理室の管壁に図に示すよ
うな磁極の配置で１６極の磁石が設置されており、それ
らの形成する磁場が等磁場面を表す曲線で示されてい
る。
１ ＣＶＤ装置 １１ 真空排気口 ２ プラズマ生成室 ２１ 絶縁体 ２２ 導波管 ２３ マイクロ波導入窓 ２４ 電磁石 ３ 原料ガス導入口 ４ 処理室 ４１ａ 電磁石 ４１ｂ 電磁石 ４２ 電子ビーム引き出し用電極 ４３ 絶縁体 ４４ マルチカスプ磁石 ５ 基板ホルダー ６ 基板 ７ 直流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大森 幹夫 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 プラズマ生成手段を有するプラズマ生成
室と、プラズマ生成室に連通する処理室とを有し、該プ
ラズマ生成室を処理室に対し負電位にバイアスし、電子
ビームを引き出す事により処理室に生成したプラズマを
用いたＣＶＤ装置において、処理室に設置した基板直上
の磁場強度が高く、基板から離れるにしたがって低下す
るように配置し、荷電粒子の基板方向への速度が充分減
速し、基板直上で成膜物に対して荷電粒子の衝突による
影響が回避できるように制御する磁気回路を有するＣＶ
Ｄ装置。 - 【請求項２】 前記プラズマ生成手段が、エレクトロン
・サイクロトロン・レゾナンス型のプラズマ生成手段で
ある請求項１のＣＶＤ装置。 - 【請求項３】 処理室の周囲に磁石を有し、電子ビーム
によって生成したプラズマを閉じこめる磁気回路を有す
る請求項１または２のＣＶＤ装置。 - 【請求項４】基板付近の磁場ベクトルの向きが基板面と
直交している請求項１ないし３のいずれかのＣＶＤ装
置。 - 【請求項５】基板付近の磁場ベクトルの基板面と垂直方
向の成分が、基板表面からプラズマ生成室側に向かう請
求項１ないし４のいずれかのＣＶＤ装置。 - 【請求項６】磁気回路がミラー型磁場によって形成され
ている請求項１ないし４のいずれかのＣＶＤ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33053292A JPH06177050A (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | Ｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33053292A JPH06177050A (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | Ｃｖｄ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06177050A true JPH06177050A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18233690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33053292A Pending JPH06177050A (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | Ｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06177050A (ja) |
-
1992
- 1992-12-10 JP JP33053292A patent/JPH06177050A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0300447B1 (en) | Method and apparatus for treating material by using plasma | |
| EP0570484B1 (en) | System for generating a high density plasma | |
| US6454912B1 (en) | Method and apparatus for the fabrication of ferroelectric films | |
| US5688382A (en) | Microwave plasma deposition source and method of filling high aspect-ratio features on a substrate | |
| EP0403418B1 (en) | High density plasma deposition and etching apparatus | |
| US5453305A (en) | Plasma reactor for processing substrates | |
| US6136387A (en) | Ion flow forming method and apparatus | |
| US4844775A (en) | Ion etching and chemical vapour deposition | |
| US5181986A (en) | Plasma processing apparatus | |
| CN101978095A (zh) | 同轴型微波辅助沉积与蚀刻系统 | |
| WO1992007969A1 (en) | Apparatus for depositing material into high aspect ratio holes | |
| US5726412A (en) | Linear microwave source for plasma surface treatment | |
| EP0789506B1 (en) | Apparatus for generating magnetically neutral line discharge type plasma | |
| US5366586A (en) | Plasma formation using electron cyclotron resonance and method for processing substrate by using the same | |
| Svarnas | Electron cyclotron resonance (ECR) plasmas: A topical review through representative results obtained over the last 60 years | |
| JPH06177051A (ja) | Ｃｖｄ装置 | |
| JPH06177050A (ja) | Ｃｖｄ装置 | |
| JP4554117B2 (ja) | 表面処理装置 | |
| JP3142408B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPH06188206A (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| JP2963116B2 (ja) | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 | |
| US20070119375A1 (en) | Dual large area plasma processing system | |
| JPH0530500B2 (ja) | ||
| Mišina et al. | Plasma diagnostics of low pressure microwave-enhanced dc sputtering discharge | |
| JP3367687B2 (ja) | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011002 |