JPH0463284A - マイクロ波プラズマｃｖｄ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は改善されたマイクロ波プラズマＣＶＤ装置に関
する。より詳しくは、本発明は特に堆積膜形成に好適な
改善されたマイクロ波プラズマＣＶＤ装置に関する。

〔従来技術の説明〕

プラズマＣＶＤ法とは、特定の物質をプラズマ化して活
性の強いラジカルとし、このラジカルを基体に接触させ
て基体上に、堆積膜形成を施す方法をいい、プラズマＣ
ＶＤ装置とは、該プラズマＣＶＤ法の実施に用いられる
装置をいう。

従来、こうしたプラズマＣＶＤ装置は、原料ガス導入口
と排気口とを有する真空容器で形成されたプラズマＣＶ
Ｄ室と、該プラズマＣＶＤ室に供給される原料ガスをプ
ラズマ化するエネルギーを供給するｔ磁波等を供給する
装置とからなっている。

ところで、プラズマＣＶＤ法は前述のラジカルの強い活
性に依拠するものであり、ラジカルの密度や被処理体の
温度等を適宜選択することにより、所望の堆積膜形成を
行うが、プラズマＣＶＤ法において重要なことはラジカ
ルの効率的生成である。

従来、プラズマ化工フルギーを与える媒体としては、１
３．５６ＭＨｚ程度の高周波が使用されていたが、近年
、２．４５ＧＨ２程度のマイクロ波を用いることにより
、高密度プラズマを効率的に生成することができ、同時
に被処理体を加熱することも可能であることが判明し、
マイクロ波を用いたプラズマＣＶＤ法が注目され、その
ための装置もいくつか提案されている。

例えば、半導体デバイス、電子写真用怒光体、画像人力
用センサー、撮像デバイス、光起電力素子、その他の各
種エレクトロニクス素子、光学素子等に用いる素子部材
としてのアモルファスシリコン（以下、ｒＡ−３ｉＪと
記す、）やポリ・シリコン（ｒｐ−３ｉＪと記す、）或
いは５ｉＯ２ＳｉＮ等の堆積膜をマイクロ波を用いたプ
ラズマＣＶＤ法（以下、ｒＭＷ−ＰＣＶＤ法」と記す、
）により形成する方法及びそのための装置が提案されて
いる。

ところでそうした従来のＭＷ−ＰＣＶＤ装置は、次の２
つのタイプに大別することができる。

即ちその１つのタイプは特公昭５８−　４９２９５号公
報、特公昭５９−４３９９１号公報、実公昭６２−３６
２４０号公報等にみられるタイプのものであって、方形
または同軸導波管にガス管を貫入させるか或いは接触さ
せてプラズマを生起せしめる方式のものである。〔以下
この方式を、“方式ＩＭＷ−ＰＣＶＤ装置”という。〕 他のタイプは、特開昭５７−１３３６３６号公報等にみ
られるタイプのものであって、空洞共振器中で電子サイ
クロトロン共鳴（Ｅ　ＣＲ）を惹起せしめ、発散磁界で
プラズマを引き出す方式のものである。〔以下この方式
を、°方式２ＭＷＰＣＶＤ装置”という、〕 方式ＩＭＷ−ＰＣＶＤ装置については、第３（Ａ）図に
示されるものを代表的なものとして挙げることができる
（実公昭６２−３６２４０号公報）。

第３（Ａ）ｒｆ！Ｊにおいて、３０１はマイクロ波発振
器、３０２はアイソレータ、３０３はパワーモニター、
３０３ａは指針計、３０４は整合器、３０５はプラズマ
発生炉、３０５ａは遮蔽筒、３０６は摺動短絡板、３０
７は反応器、３０７ａはガス輸送管、３０７ｂは排気管
、３０７ｃはプラズマ発生管、３０８は排気装置、３０
９はパ。

キン、３１０は蓋、３１１は基板、３１２はガス導入パ
イプ、３１３は真空計をそれぞれ表している。第３　（
Ｂ）図は、第３　（Ａ）図の部分拡大間である。

即ち、方式ＩＭＷ−ＰＣＶＤ装置は、第３図に示される
ように、真空系、排気系、マイクロ波導入系で構成され
るものである。

第３　（Ａ）および（Ｂ）図にあって、真空系は、反応
器３０７と、ガス輸送管３０７ａを介して接続した内径
４０鶴程度のマイクロ波透過性のプラズマ発生管３０７
ｃ　（例えば石英管）或いは窓とで構成されている。前
記石英管３０７ｃ　（或いは窓）は第１のガス導入パイ
プ３１２と接続し、同時にマイクロ波導波管と直交して
いる。そして反応器３０７内には、第２のガス導入パイ
プ（図示せず）が接続され、導入されたガス（シランガ
ス）は排気系（３０７ｂ、３０Ｂ）により排気されるよ
うにされている。当該装置にあっては、第１のガス導入
パイプから導入されたガス（０□ガス又はＮ、ガス）は
、マイクロ波放電によりプラズマ化される。マイクロ波
工ふルギーによる放電に際しては、摺動短絡板（−プラ
ンジャー）３０６を動かしてマイクロ波入力インピーダ
ンスの整合をとり得るようにされている。かくして生成
するプラズマ中のラジカルが前記の第２のガス導入パイ
プを介して導入されるシランガスと反応し、基板３１１
上にＳｉＣ２またはＳｉＮ等の膜形成がなされるところ
となる。

方式２ＭＷ−ＰＣＶＤ装置にフいては、第４図に示され
るものを代表的なものとして挙げることができる（特開
昭５７１３３６３６号公報）。

第４図において、４０１はプラズマ化室、４０２は堆積
室、４０３はマイクロ波導入窓、４０４はマイクロ波矩
形導波管、４０５は水冷パイプ、４０６は第１ガス導入
パイプ、４０９はプラズマ引出し窓、４１１は基板、４
１３は電磁石（［気コイル＞−４１４は可動端面板、４
１５は円筒、４１６はチョーク構造の折返し溝、４１７
は絞り　（アイリス）、４１８は高透磁率材料製環状部
材、４１９は高透磁率材料製外国、４２０は冷却試料台
をそれぞれ表している。この装置は、電磁石４１３を使
用する以外、他の系構成、形態は上記の方式ＩＭＷ−Ｐ
ＣＶＤ装置の場合と同様である。即ち真空系は、円筒形
状のプラズマ化室４０１とそれに接続された堆積室４０
２とで構成され、前記プラズマ化室にはマイクロ波導入
窓４０３が該室内に真空に保持されるようにして設けら
れている。プラズマ化室４０１には、第１のガス導入パ
イプ４０６及びマイクロ波矩形導波管４０４が接続され
、該プラズマ化室はその外周に設けられた水冷パイプ４
０５を介して水冷されるようにされている。また、第４
図に図示の装置にあっては、プラズマ化室４０１と同心
状になるようにｉｔＭ！１石４１３が配置されていて、
その磁力線の方向は、マイクロ波の進行方向と同しであ
り、この磁場とマイクロ波の電場を直交させて電子サイ
クロトロン運動がなされるようにされている。

このため、プラズマ化室４０１はＴＥｘｔ　　（ｔ：自
然数）モードの空洞共振器となるように設計されている
。また堆積室４０２には、第２のガス導入パイプと排気
系とが接続されていて、該堆積室内のガスは前記排気系
を介して排気される。

第４図の装置ｍ成で代表される方式２ＭＷＰＣＶＤ装置
にあっては、第１のガス導入パイプ４０６を介して導入
されるガス（Ｈ２ガス）がマイクロ波エネルギーによる
放電に付されてプラズマ化される。そして８７５ガウス
の磁場のとき、マイクロ波エネルギーの反射波はほとん
どゼロになる。もっとも当該装置では、チョーク構造を
持つ空洞共振器の端面板４１４を真空中で移動させ、ガ
ス種、ガス圧、導入するマイクロ波電力によって空洞共
振器の条件を満たせるようにされている。上記の水素プ
ラズマは、電子サイクロトロン運動を行いながら磁力線
の方向に沿って輸送され、該プラズマ中のラジカルが、
第２のガス導入パイプを介して導入されるガス（シラン
ガス）と反応し、基Ｆｉ、４１１上にＡ−５ｉの膜形成
がなされるところとなる。

しかしながら上記従来の方式ＩＭＷ−ＰＣＶＤ装置にし
ろまた方式２ＭＷ−ＰＣＶＤ装置にしろ下注する解決を
要する問題点が存在する。

即ち、方式ＩＭＷ−ＰＣＶＤ装買については、安定した
放電を得るについては、（ｉ）ＩＴｏｒｒ以上に内圧を
制御する必要があること、（ｉｉ　）ガス輸送管中でラ
ジカルが失活するため成膜堆積速度が遅いこと、そして
（ｉｉｉ　）投入するマイクロ波電力を上げて膜堆積速
度を早めようとすると、石英管と導波管のクロス部に電
界が集中して石英管がスバ、タリングされるところとな
り、該スパフタリングにより粒子が生しそれら粒子が堆
積する膜中にとり込まれ、得られる膜は電気特性につい
て欠陥のあるものになってしまうこと等の問題点がある
。

また、方ｉ２ＭＷ−ＰＣＶＤ装置１１ニツイテハ、前述
のラジカル失活そしてスパフタリングに係る問題点はな
いものの、下注するような解決を要する問題点が存在す
る。

即ち、（ｉｖ　）成膜は１０−’Ｔｏｒｒ程度の内圧（
即ち、ラジカルの平均自由行程が約１ｍ）の条件で行わ
れるため、Ｈ２ガスとシランガスを用いてのＡ−３ｉ膜
の形成では、基板上よりはむしろマイクロ波導入窓側に
Ａ−３ｉ＃が堆積し易くなり、その結果空洞共振器内に
もＡ−３ｉ膜が付着するところとなって放電維持及び放
電開始が次第に困難になること、（ｖ）以上のようにし
てマイクロ波導入窓上に堆積したＡ−３ｉ膜はやがて剥
離するところとなって、基板上或いは堆積中の膜上に付
着し、得られる堆積膜の品質を低下させてしまうこと、
（ｖｉ）こうしたことがら成膜を行う度にチャンバー（
堆積室）内の清掃を行う必要があること、（ｖｉ）した
がって装置の稼動率が低いこと等の問題点がある。

これらの問題点の他、方式２ＭＷ−ＰＣＶＤ装置につい
ては、マイクロ波導入窓（３）と導波管（４）が締結・
固定されているため、空洞共振器長を変えるについては
真空中で端面板（１６）を動かすことにより行われると
ころ、作業効率が悪いという問題が更に存在する。

〔発明の目的〕

本発明は、従来のマイクロ波プラズマＣＶ　Ｄ　ｇｌ（
ＭＷ−ＰＣＶＤ装置）に係る前述の各種問題点を排除し
た、稼動率及び作業効率がよく、そして良質のＡ−３ｉ
等の堆積膜を常時安定して製造できる改善されたＭＷ−
ＰＣＶＤ装置を提供することを主たる目的とするもので
ある。

本発明の他の目的は、ＥＣＲ方式のような大型のｓｔ磁
石を用いることなくして、マイクロ波の伝播モードを適
宜選択することにより大面積基体への均一にして均質な
所望の堆積膜の形成を可能にする改善されたＭＷ−ＰＣ
ＶＤ装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、ガスの電離断面積にかかわり
なくしてマイクロ波エネルギーによる放電についてマイ
クロ波入力インピーダンスの整合が常にとれ、マイクロ
波エネルギーが有効に利用されて所望の堆積膜の多量生
産を可能にする、改善されたＭＷ−Ｐ　ＣＶ　Ｄ装置を
提供することにあ〔発明の構成・効果〕 本発明者らは、従来のＭＷ−Ｐ　ＣＶ　Ｄ装置に係る前
述の各種問題点を排除して前記目的を達成すべく鋭意研
究を重ねた。その結果、（イ）ＥＣＲ法による磁場勾配
でなく、圧力勾配を利用することでガスの逆拡散を抑制
する手段を講じる、（ロ）成膜室をプラズマ密度に依存
することなくしてマイクロ波を整合させて空洞共振器と
して動作する構造にする、（ハ）該空洞共振器内にヘル
ジャーを貫入させる、の（イ）乃至（ハ）の装置構成を
とることにより従来のＭＷ−ＰＣＶＤ装置に係る前述の
各種問題点を排除して前記本発明の目的を所望どおりに
達成できる知見を得た。

本発明は該知見に基づいて完成に至ったものであり、そ
の骨子は密封された真空容器と、該真空容器内を排気す
る手段及び該真空容器内にマイクロ波立体回路を介して
マイクロ波を導入しマイクロ波プラズマを生成する手段
とからなるマイクロ波プラズマ処理装置であって、前記
マイクロ波立体回路中に円筒空洞共振器を設けたことを
特徴とするマイクロ波プラズマＣＶＤ装置（ＭＷＰＣＶ
Ｄ装置）にある。

ところで、本発明のＭＷ−ＰＣＶＤ装置について上記（
イ）の点の装置構成は、次のようにして達成される。す
なわち空洞共振器の構造を採用し、前記空洞共振器の端
面板を多孔板とすることで真空容器を空洞共振器内部と
成膜室の２つに分割し、空洞共振器内部となっている真
空容器側に原料ガス（例、シランガス等）以外のガス（
例、Ｈｚガス、Ａｒガス等）を流して空洞共振器内部と
なっている真空容器の圧力を成膜室の圧力より高めるこ
とによって圧力勾配が形成される。即ちかくなる（イ）
の装置構成をとることにより、１Ｏ−３Ｔ　ｏｒｒ乃至
Ｉ　Ｔｏｒｒの内圧での放電が可能になり、この内圧領
域では生成するプラズマ中のラジカルの平均自由行程が
短く同時に圧力勾配によりガスの流れが規制されるので
、材料ガスの逆拡散は効率的に抑制される。

上記（ロ）の点の装置構成は、マイクロ波の位相・振幅
に応して適宜調整できる２つの整合回路を設けることに
より達成できる。なお、該整合回路と空洞共振器の間に
は定在波のエネルギーが蓄積するところとなるので、該
間隔を可及的に短縮することが望ましい。このところの
特に望ましい態様では、整合回路と空洞共振器を一体化
させ、２つの整合回路の中の少なくとも一方を空洞長可
変プランジャーにする。

ところで上述の反射マイクロ波の位相・振幅は、主とし
て、プラズマ密度とマイクロ波の給電回路の形状に依存
する。

即ちプラズマ密度については、ガス種・ガス圧或いは導
入するマイクロ波電力によって変化し、このときプラズ
マの複素屈折率ｎ−１ｋ　（Ｑ＜ｎ＜ｌ、には吸収係数
）も変化する。従って、常に空洞共振器として動作させ
るには、ｎ、にの効果を打消す必要がある。

ｎの効果を打消すには、空洞内径を変化させることが難
しいので空洞内径がｎ倍（０＜ｎ＜１）細（なった分を
空洞共振器長（Ｌ）を伸ばして打消せばよい。

共振周波数（ｆ　＝２．４５ＧＨｚ　）　、共振ｒｓｔ
モード（Ｔ　Ｍ　ｒｓ　ｔまたはＴＥｒｓｔ）及び空洞
内径（ｎ　Ｄ）が決まれば新たな空洞長の空気換算値（
Ｌ′）は次式で求まる。

ＴＭｒｓｔモードの場合 式中ｙｒ＠はヘノセル間数Ｊｒ（ｙ）＝０の根であり、
Ｃは光速である。

同様にＴＥｒｓｔモードの場合 式中ｙア、′はベンセル関数Ｊ、Ｄ）の−次微分Ｊ、’
（ｙ）＝０の根であり、Ｃは光速である。

式ｆｉ＋および（１）′からしても明らかなように、ｎ
の変化量に応して空洞共振器長りを調整することにより
ｎの効果を打消すことができる。

また、ｋの効果、即ち、反射波の振幅と位相遅れδを打
ち消すについては、さらにスライド式絞りまたはＥ−Ｈ
チューナー、スリースタブチューナー等を調整すること
により行われる。

一方、マイクロ波の給電回路の形状により生ずる反射波
も、２種の整合回路を使用することにより効率的に整合
できる。

上記（ハ）の点の装置構成は、第１図に示すように方形
導波管と円筒空洞共振器の軸が直交するように締結する
ことにより達成できる。かくすることにより、空洞共振
器長を変化させる場合に導波管が邪魔になることはない
、そして、大気中であっても空洞共振器長を変えること
ができ、作業効率も良好になる。

以下、本発明によるＭＷ−ＰＣＶＤ装置を図示の装置例
により詳しく説明するが、本発明はそれらにより何ら限
定されるものではない。

責１糎上 簡単のため、円筒空洞共振器を用いた場合に限って説明
することとする。その場合の装置例を第１図の模式的透
視略図に示す。

第１回において、２１は方形導波管、２２は円筒空洞共
振器、２３は空洞共振器長可変プランジャー、２４は円
筒面スライド式絞り、２５はマイクロ波透過性のベルジ
ャー、２６はマイクロ波反射部材、２７は堆積室、２８
は基板、２９は基板サセプタ、そして３０．３１は、ガ
ス導入パイプをそれぞれ示す。

第１図に図示の本発明のＭＷ−ＰＣＶＤ装置は、要する
に空洞共振器型マイクロ波プラズマＣＶＤ装置であり、
マイクロ波発振器（図示せず）、マイクロ波立体回路（
図示せず）、空洞共振器、マイクロ波透過性のベルジャ
ーで構成されたプラズマ他室ガス導入パイプ（３０，３
１）とガス排出口３２とを具備した堆積室とで構成され
る。

第１図において、円筒空洞共振器２２の材質は、マイク
ロ波の表面を流によるオーム損を少なくするため、電気
抵抗率の小さいものを使用することが好ましい。また、
空洞長可変プランジャー２３が版台しながら動くので摩
耗にも強（なければならない。従って、銅、真ちψう、
或いは銀、銅または金メツキしたステンレス鋼等の材質
のものか望ましい。中でも、銀メツキしたステンレス鋼
が最適である。

この円筒空洞共振器２２は、その回転軸と方形導波管中
心軸とが直交するように締結されており、方形導波管２
１のＨｌｏ（ＴＥｌ。）モードを円形導波管のＥＯ，（
ＴＭ、、）モードへ変換している。

Ｅ、、（ＴＭ、、）モーｌ゛への変換の場合、放電中二
こプランジャーからｍ／２λｇ　　（ｍは整数、λｇは
管内波長）付近の位！で締結して最も書結合となるよう
にする。また、円筒空洞共振器２２を径方向に大きくす
る場合、Ｅ　＠　Ｉ　（Ｔ　Ｍ　０１　）モードに限ら
ず、他のモード、例えばＥ、、（ＴＭ、、）Ｅｔ、（Ｔ
Ｍ□）等でも良い。

この空洞共振器２２は、２つの整合回路と一体化されて
おり、１つは空洞共振器長可変プランジャー２３、もう
１つはスライド式絞り２４である。

スライド式絞りのかわりにＥ−Ｈチューナー、スリース
タブチューナー等を用いてもよい。

また、空洞共振器長可変プランジャー２３は、空洞共振
器２２の軸に沿って移動可能であり、例えば、モーター
３６で駆動すればよい。前記プランジャー２３と空洞共
振器２２の間の異常放電を防くためりん青銅製のばね材
で接触を良好にしている。

スライド式絞り２４は、方形導波管２１と空洞共振器２
２のクロス部に左右一対配置する。２つの絞りは各々独
立にスライドできる構造になっている。この絞りと空洞
共振器２２とは、前記プランジャーの場合と同様の接触
方法をとっている。

前述の空洞共振器２２　（例えば、内径φ１２０ｆｉ）
の中には、マイクロ波透過性のベルジャー２５が貫入し
ている。このベルジヤ−２５は、堆積室２７と接続して
おり、ベルジャ−のフランジ面には真空封止用のＯリン
グ（又は金属シール材）とマイクロ波反射部材２６が設
置されていて、これによりマイクロ波は反射され、ガス
はへルジャ−２５と堆積室２７間を往来できるようにな
っている。

このベルジヤ−２５は石英（３１０ｇ　）　、アルミナ
・セラミックス（Ａｚ、ｏ３）　、窒化ボロン（ＢＮ）
、窒化珪素（ＳｉＮ）のいずれかの材質でできている。

また、マイクロ波反射部材２６は、銀、銅または金メツ
キ（特に銀メツキが最適である）された金属に多数の孔
が穿孔された多孔板であり、例えば、開孔率６０％のφ
６鶴の円孔のあいた厚さ０．８ｆｉのアルミニウム製多
孔板いわゆるパンチングボードである。この多孔板は異
常放電を抑制するため、堆積膜２７にビスで締結されて
いる。このような多孔板の代用として、エキスバンド・
メタルを使用しても良い。

堆積室２７内には基板２日、基板サセプタ２９及び２本
のガス導入パイプ３０．３１があり、そのうちの】本（
３０）は、マイクロ波反射部材２６を貫通し、その先端
がベルジヤ−２５の内部に開放されており、もう１本（
３１）は、その先端がリング状で、多数のノズル孔より
ガスが噴出するようになっていて、ベルジヤ−２５と基
板サセプタ２９の間に設置されている。

堆積室２７は不図示の排気ポンプに接続していて、これ
により排気が行われる。

以上の説明した本発明のＭＷ−ＰＣＶＤ装置を作動する
に当たっては、先ず、作動に先立って、初期放電が起こ
り易くなるように、空洞共振器長をｍ／　２Ｘλ　（ｍ
：自然数）より若干短く設定しておく。このところは、
具体的には、ベルジャ−２５が内蔵された状態で空洞共
振器となるように、予め茅ノドワーク・アナライザー（
ヒユーレット・パノカード社製）で測定して短くする方
法を決めて行われる。

即ち、ベルジャ−が例えば肉厚３１ｍ、径φ７０鵡、高
さ１００韮のサイズ及び肉厚３ｆｉ、径φ１１０ｍ、高
さ１００簡のサイズのものである場合、短縮距離は各々
３鶴及び４ｆｉであり、空洞共振器長は２９１鶴及び２
９０■である。

以上のように準備した後装置を作動させる。そうすると
、不図示のマイクロ波発振器から投入されたマイクロ波
電力は導波管２１を介して空洞共振器２２内で増幅され
、ガス導入バイブ３０からベルジャ−２５内に導入され
た水素ガス或いは水素・アルゴン混合ガスがマイクロ波
プラズマとなる。しかしながら放電後はマイクロ波の反
射が嘗激に増えるのでマイクロ波立体回路中に組込まれ
たパワー・モニターの反射電力を減らすよう空洞共振器
長可変プランジャー及びスライド式絞りを調節する。

本装置例において、ペルジャーとして肉厚３鶴、径φ７
０＋ｎ、高さ１００ｆｉの石英ベルジャーを使用して水
素プラズマを生起せさせる場合、マイクロ波の反射を１
０％未満にするための２つの整合回路の配置例を表１に
示す。

なお、表１に示すところは、放電前に空洞共振器長を２
９０鶴、スライド式絞り開口部を全開（口；９６Ｘ２７
ｍ）にセントして放電後の２つの整合回路の配置を表し
たものである。絞りは左右対称に動かした場合の開口部
の横寸法（１０〜９６鶴）を記し、縦は２７簡に固定し
た場合である。

表　　　１ 圧力、マイクロ波電力に応した整合回路の配置絞り全開 尚、本装置例ではマイクロ波発振器は連続発振であり、
マイクロ波のｋａのリップル率が２００Ｗ〜５００Ｗの
範囲で１０％以内のものが使用される。そして、−度プ
ラズマが生起されるとマイクロ波の電力は１０％以内の
ゆらぎでプラズマに連続的に投入されるため、定常状態
へ移行する。

従って、本装置例の場合、放電前及び定常状態となった
放を後の各々の段階でマイクロ波の入力インピーダンス
が整合するよう調整する。そうした調整は、空洞共振器
長とスライド式絞りを放電前後に夫々１回ずつ行えば充
分である。

以上に述べた本発明のＭＷ−ＰＣＶＤ装置を使用してＡ
−５ｉ膜等の堆積膜を形成する場合、従来のＭＷ　−Ｐ
　ＣＶ　ｏ＝ｚに見られる系内ガスの逆拡散の生起の問
題は使用ガスの流量比をコントロールするだけで簡単に
解消できて、所望の堆積膜を効率的に形成することがで
きる。

１成膜例を以下に示す。

底！■ 上述の装置例１に述べた本発明のＭＷ−ＰＣＶＤ装置を
使用して石英基板上にＡ−５ｉ：Ｈ：Ｆ膜を表２に示す
成膜条件で堆積した。

表２に示したように成膜用原料ガスとしてＳ　ｉＦ　ａ
ガスを使用し、プラズマ発生用原料ガスとしてＨ，ガス
とＡｒガスを使用した。

成膜中での上述の従来のＭＷ−ＰＣＶＤ装置に見られる
系内ガスの逆拡散の問題は、５ｉＦｎガスと他の使用ガ
ス（Ｉ（ｚガス＋Ａｒガス）との流量比を１：１０以上
にコントロールすることにより未然に防止することがで
きた。

表　　　　２ かくしてた得られたＡ−５ｉ：Ｈ：Ｆ膜を公知の評価方
法により評価したところ、以下の緒特性を有して実用価
値の高いものであることがわかった。

即ち、 光導電率σＰ　＝３．５　Ｘ　１０”　［Ω−’ｄ−’
］暗導電率σ、＝］、２Ｘ１０−Ｉｏ［Ω−１〔１］Ｅ
ｇｏｐｔ（光学的バンドギ＋７ブ）＝　１．８６　　［
ｅＶ］Ｅａ　（活性化エネルギー）＝　０．７３　［ｅ
Ｖ］装ｍ 前記装置例１では、方形導波管２１のＥ面が円筒空洞共
振器２２の回転軸に直交して締結したものである。

一方、第２図に示す本装置例では、方形導波管のＨ面が
前記回転軸に直交して締結したものである。そして下達
するところを除き他の装置構成も装置例１の場合と同様
である。即ち、円筒空洞共振器について、装置例１では
ＴＭＯ，（Ｅａ、）モードで励振させているが、本装置
例ではＴＥｏ＋（Ｈｏｔ）モードで励振させている。こ
のことにより、マイクロ波のモードによる適正内径が装
置例１に比べて本装置例の場合の方がより大きいので、
大型基体上に成膜するのに適している。

方形導波管２１を円筒空洞共振器２２の締結は放電中に
プランジャーから（２ｍ＋１）／４λｇ（ｍは整数、λ
ｇは管内波長）付近の位！で行えば最も密な結合になり
、スライド式絞り（図示せず）またはＥ−Ｈチューナー
やスリースタブチューナー等のチューナー（図示せず）
を使用すればインピーダンス整合がとれ、マイクロ波電
力を無反射にできる。

さらに大型化を行いたければＴＥ６．（Ｈ，、）モート
以外のモード、例えばＴ　Ｅ　＋□（Ｈｌりモード、Ｔ
　Ｅ　０２　（Ｈｏｘ）モード等にすればよい。

また、以上述べたような単一モードに限らず、マルチモ
ード化したもの、例えばＴ　Ｅ　ｏ　Ｉ（Ｈｏ　ｌ）”
ＴＭｚ　（Ｅｚ）モード（縮退モートであり、Ｄ＞１０
０Ｉｎでデュアルモードになる）、ＴＥ！（Ｈｚ＋）＋
ＴＥ＋ｚ　（Ｈｌｇ）モード（Ｄ＝２３０ｍ等それぞれ
のモードの管内波長の１／２の整数倍が一致する内径の
場合、デュアルモード円筒空洞共振器になる）等を用い
てもよい。

〔発明の効果の概要〕

以上説明したように、本発明のＭＷ−ＰＣＶＤ装置によ
れば、従来のＭＷ−ＰＣＶＤに見られる各種の問題点が
ことごとく解決され、装置の稼動率及び作業効率が著し
く向上し、Ａ−３ｉデバイス等の製造コストを下げるこ
とができることの他、得られるデバイスについて性能上
のばらつきがなくなる等の効果が奏される。また、ＥＣ
Ｒ方式のような大型の電磁石を使用しないのでマイクロ
波の伝播モードを選べば容易に大面積化できるという効
果も奏される。更に、空洞共振器端から結合孔までの距
離を変化させることができるので、ガスの電離断面積に
よらずに常にマイクロ波入力インピーダンスの整合がと
れ、マイクロ波電力が有効に引用され且つ使用ガスも極
めて高効率で利用される効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の典
型的−例を模式的に示す透視略図であり、第２図は、本
発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の他の例を示す透
視略図である。 第３図及び第４図は、従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ
装置の説明図又は断面略図である。 第１図及び第２図るこついて、２１・・・方形導波管、
２２・・・空洞共振器、２３・・・空洞共振器長可変プ
ランジャー、２４・・・スライド式絞り、２５・・・マ
イクロ波透過性のベルジャー、２６・・・マイクロ波反
射部材、２７・・・堆積室、２日・・・基板、２９・・
・基板サセプタ、３０．３１・・・ガス導入パイプ、３
２・・・ガス排出口、３６・・・モーター、３７・・・
電界、３８・・・磁界。 第３図について、３０１・・・マイクロ波発振器、３０
２・・・アイソレーター、３０３・・・パワーモニタ、
３０３ａ・・・指針計、３０４・・・整合器、３０５・
・・プラズマ発生炉、３０５ａ・・・遮蔽筒、３０６・
・摺動短絡板、３０７・・・反応器、３０７ａ・・・ガ
ス輸送管、３０７ｂ・・・排気管、３０７Ｃ・・・プラ
ズマ発生管、３０Ｂ・・・排気装置、３０９・・・パツ
キン、３１０・・・蓋、３］１・・・基板、３１２・・
・ガス導入パイプ、３１３・・・真空計。 第４図について、４０１・・・プラズマ化室、４０２・
・・堆積室、４０３・・・マイクロ波導入窓、４０４・
・・マイクロ波矩形導波管、４０５・・・水冷パイプ、
４０６・・・第１ガス導入パイプ、４０９・・・プラズ
マ引出し窓、４１１・・・基板、４１３・・・電磁石（
磁気コイル）、４１４・・・可動端面板、４１５・・・
円筒、４１６・・・チッーク構造の折返し溝、４１７・
−・絞り（アイリス）、４１８・・・高透磁率材料製環
状部材、４１９・・・高１ｓｉｆｆ率材料製外匡、４２
０・・・冷却試料台。 特許 出 願 人 キャノン株式会社 第３（Ａ）図 第３（Ｂ）図 第 図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）密封された真空容器と、該真空容器内に基体を保
   持する手段、該真空容器内に原料ガスを供給する手段、
   該真空容器内を排気する手段、及び該真空容器内にマイ
   クロ波立体回路を介してマイクロ波を導入し、マイクロ
   波プラズマを生成する手段とからなるマイクロ波プラズ
   マＣＶＤ装置であって、前記マイクロ波立体回路中に円
   筒空洞共振器を設けたことを特徴とするマイクロ波プラ
   ズマＣＶＤ装置。
2. （２）前記円筒空洞共振器の軸と、該円筒空洞共振器に
   マイクロ波を投入する方形導波管が直交するように締結
   することを特徴とする請求項（１）記載のマイクロ波プ
   ラズマＣＶＤ装置。
3. （３）前記円筒空洞共振器のモードをＴＭｒｓｔ（ｒ，
   ｓ，ｔは０または正の整数）モードとすることを特徴と
   する請求項（２）記載のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置
   。
4. （４）前記円筒空洞共振器のモードをＴＥｒｓｔ（ｒ，
   ｓ，ｔは０または正の整数）モードとすることを特徴と
   する請求項（２）記載のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置
   。
5. （５）前記円筒空洞共振器のモードをマルチモードとす
   ることを特徴とする請求項（２）記載のマイクロ波プラ
   ズマＣＶＤ装置。
6. （６）前記円筒空洞共振器内にマイクロ波透過性で放電
   空間を形成するためのベルジャーを貫入してなることを
   特徴とする請求項（２）記載のマイクロ波プラズマＣＶ
   Ｄ装置。
7. （７）前記円筒空洞共振器と前記ＴＥ＿１＿０モード方
   形導波管との締結位置が放電中にマイクロ波の結合が最
   も密な位置にあることを特徴とする請求項（２）記載の
   マイクロ波プラズマＣＶＤ装置。