JPH0541705B2 - - Google Patents

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JPH0541705B2
JPH0541705B2 JP61253502A JP25350286A JPH0541705B2 JP H0541705 B2 JPH0541705 B2 JP H0541705B2 JP 61253502 A JP61253502 A JP 61253502A JP 25350286 A JP25350286 A JP 25350286A JP H0541705 B2 JPH0541705 B2 JP H0541705B2
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electrode
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electrodes
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plasma
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Solems SA
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • 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
    • C23C16/50—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
    • C23C16/515—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 pulsed discharges

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Description

【発明の詳細な説明】 〔利用分野〕 本発明はプラズマを使用して化学蒸気を堆積さ
せて薄膜を形成するための方法および装置を目的
としている。
〔先行技術〕
このタイプの装置は、多種の材料を、１つ又は
複数のキヤリアガスで稀釈された又は稀釈されて
いない１つ又は複数の反応ガスを低圧容器体中で
分解させて薄膜状に堆積させる。この分解はガス
中の放電によつて誘発される。
詳述すると、プラズマの助けによつて化学蒸気
を堆積させて薄膜を形成するためのこのような装
置は、少なくとも１つの反応ガスが入つている低
圧容器体と、薄膜の支持板の形をしている少なく
とも２個の基板と、プラズマの発生板の形にバイ
アスされた少なくとも１個の電極とから成り、こ
の電極は前記両基板間に配置され、両基板は中間
スペースにより互いに離されて実質上平行に配置
される。色々な作業がこの種の装置で行なわれて
きた。その技術は特に、低圧容器体の中に、反応
ガスの分解後薄膜が堆積する支持板（基板と呼ば
れる）と、この基板に対向してバイアスされ且配
置されていて、高周波源に接続されている中実板
とが配設されている装置を提案している。この基
板と容器体は一般に接地されている。然しなが
ら、この種の装置の効率、即ち、使用された材料
の量に対する、基板へ効果的に堆積した材料の量
と、エネルギー効率とがかなり小さくて、しかも
これらは装置の形に依存する。
更に、この装置は容易に保守ができるように考
案されなければならない。何故ならば、電極と装
置の他の壁が、厚みを増す堆積物によつて被覆さ
れるのが普通であり、これをプラズマエツチング
方法（酸洗い）やオペレータを介在させて規則的
に除去する必要があるからである。実際、反応ガ
スの分解によつて形成される薄膜は従来装置の殆
んどの場合、基板だけではなく、容器全体にも堆
積する。
〔発明の概要〕
本発明は前述の欠点を解決することを目的とし
ている。
このため、本発明に従つて、プラズマ発生電極
は穴構造を有している。
このように装置は非常に小型で、しかも装置の
容積と堆積表面との比率が非常に良好である。更
に、この形状によつて非常に均一性のよい堆積が
得られると共に、材料の本質分が基板、即ち、薄
膜の支持板には効果的に堆積するが装置の他の壁
や電極には堆積しない。電極は数千の細かなグリ
ツド形にするか、穴あき構造の板の形にするのが
効果的である。
細かな穴構造は、特に、高い電力が印加される
のが一般的である為に急速に破損して装置の良好
な機能を損うと考えられる。然しそうではない。
このような形状の電極は反対に、反応ガス媒質内
で電波の伝達を損うことなく、装置の効率を実質
的に改良することができる。
本発明は更に、ポンプ作用によるガスの循環方
法によつて汚染問題がかなり制限されるような装
置の使用法にも適用される。この汚染は特に残留
の不純物と、容器体を被覆しているチヤンバ内の
拡散堆積による。
更に、本発明の方法の特徴は、電極と基板を入
れた容器体を密封チヤンバの中に配置し、その
後、その密封チヤンバの中の真空度を容器体より
も高くすることである。
本発明及びその特徴と効果は添付図面に関連し
た以下の説明からもつと明瞭となるであろう。
〔実施例〕
先ず第１図において、この装置は全体が１で示
されており、供給管８から反応ガスが供給される
容器体２から成る。この反応ガスは容器体の長手
方向の前端１２に設けられた開口を通つて容器体
の中に効果的に導入される。
容器体２は全体の形が中空の平行六面体をして
おり、長手方向の前端１２は第１絞り１０を残し
て閉鎖され、長手方向の後端１３は第２絞り１１
を残して閉鎖されている。容器体２の中のガスは
後端１３から排出管９を通つて排出される。この
図面でAVとARは夫々、矢印で図示したような
装置内のガスの流れを示す容器体の前側と後側と
を示している。
図示した例では、２個の薄膜支持板即ち基板
４，５が容器体２の側壁に実質上、互いに平行に
配置されている。基板４，５は各々、それらの背
面、即ち、反応ガスによつて薄膜が形成されない
面に、対向電極６，７を有している。基板４，５
に材料の本質分を効果的に堆積させるために、容
器体２は前記基板間に形成された空間部１４のほ
ぼ中央に電極３を有している。この電極３は全体
がほぼ平板形で穴あき構造をしており、反応ガス
媒質の循環通路が形成されている。グリツド形電
極が適している。
対向電極６，７もグリツド形電極でよい。
第６図では、容器体２は容積がこの容器体より
も大きくて、その内部の圧力がこの容器体の圧力
よりも小さな密封チヤンバ１５の中に配置されて
いる。チヤンバ１５の低圧ガスは導管１６から矢
印の方向に排出される。
第１図の原理を概略図示している第２図におい
て、基板は対向電極６，７を介して接地されてお
り、中央電極３はプラズマ発生電力を受ける。印
加される電圧は直流でも交流（即ちパルス交流）
でもよい。基板間の距離は使用法によつて変わり
うるが、基板間の空間が、装置の長手と幅のサイ
ズにおよそ近いか、小さい時にのみ、システムは
その主要効果を保つ。更に、反応媒質が電極を通
る「透過性」又は多孔性が大きければ大きい程、
即ち、その構造に設けられた空間が大きければ大
きい程、物質堆積の効率は大きくなる。然しなが
ら、この電極の透過性は得られる堆積や保持され
た環境によつて変わる。極端な場合は中実板（本
発明では一般にこれは使用されない）から軽量フ
レームに数本の線をグリツド形に張つたもの、即
ちグリツドまである。
プラズマ発生放電が直流、又は場合によつては
交流ゼネレータによつて供給される場合には、基
板４，５が導電体であつて第２電極の働きをしな
ければならず、或いは、基板が絶縁体、即ち加速
粒子による基板の衝撃を避けたい場合には、３個
のグリツド形電極３，２３，３３を使用するのが
効果的である。
中央電極３は他の２個の電極２３と３３に対し
てバイアスされており、第３図に図示した様に電
極２３と３３との間に電圧V1が設定される。
バイアスが高周波数、交流電圧で与えられる場
合には、２個の電極３と２３を使用し第４図に図
示したように両電極間に電圧V2を設定すること
ができる。
放電が交流電圧で供給されるその他の場合に
は、もう１つの電極を基板４，５によつて固定し
たり、或いは基板がプレート即ちグリツドによつ
て絶縁される場合には、対向電極を基板の後方面
に直接配置することができる。
上述した種々の作用タイプは、多くの場合に望
ましくないイオン衝撃の大きさを制限する傾向に
あるが、イオン衝撃が望まれる材料がある（光学
的にコヒーレントな層等のアモルフアスカーボ
ン）。このような場合には、本発明に従つて、穴
構造のような展開表面の大きな電極板を使用する
だけで十分である。
基板と堆積膜とが導電性の場合には、このよう
な衝撃を得るために、それらを他の電極に対して
バイアスすることができる。さもなければ、基板
の後方に配置された２個の対向電極を高周波電源
の端子に非対称に接続してもよい（第５図）。従
つて電圧V3が発生し、特に交流ゼネレータによ
つて電極にプラズマ発生放電が供給される。
本発明に従つて、種々の材料は、１つ又は複数
のキヤリヤガスで稀釈された又は稀釈されていな
い１つ又は複数の反応ガスが低圧容器体の中で分
解して薄膜状に堆積される。得られた半導体はド
ープ剤キヤリヤのガス混合体に添加によりドープ
することができる。材料の特性は一般に反応媒質
の純度と、薄膜がその堆積中に受けるイオン衝撃
（イオン束、エネルギー）とに大きく依存してい
る。
ここに材料とゼネレータガスのいくつかの例を
あげる： 半導体 ガス 水素化アモルフアスシリコン SiH4，Si2H6 AsGa Ga（CH3）3，AsH3 種々の合金 CH4，SiH4，GeH4，SiF4 絶縁層 Si酸化物 SiH4，O2，N2Ｏ 窒化シリコン SiH4，N2，NH3 ポリマー 単量ガス 導電体 金属 有機金属化合物 第１図と第６図を参照すると、反応ガスは容器
体２内に注入され、分配器とも呼ばれて容器体の
中にガスを均一に分配する第１絞り１０に送られ
る。堆積プラズマに当たつた後、導管９から排出
されるガスはその圧力を調節する第２絞り１１に
達する。ガスの排出は一般にポンプによつて行な
われる。
更に、容器体２を内蔵していて圧力が非常に低
いチヤンバ１５は、基体に堆積した材料が「寄
生」不純物で汚染される問題をかなり制限する。
容器体からチヤンバへのガスの流出、並びにチ
ヤンバと、容器体の外壁と、加熱装置とチヤンバ
内にあるその他の機構からの排気は一般に真空ポ
ンプで行なわれ、このポンプはチヤンバ内の残留
圧を容器体の圧力よりも極めて低いレベルに保持
するようにサイズ決めされている。
第６図は容器体の形に適した密封チヤンバを示
している。
図示して説明してきた実施例に種々の変形を施
すことができる。
例えば、効率と、必要な堆積とに応じて通路の
孔の大きさが決められている有孔平板の形をした
１個、又は複数個の電極を配設することができ
る。
更に、第２図の例では単一の電極３しか図示さ
れていない。然しながら、第３図又は第４図に図
示したように複数個の電極を配設してもよい。特
に第４図のように、プラズマ発生放電を受ける反
対極性の２個の電極３，２３を、接地した２個の
基板４，５間に配設してもよい。
【図面の簡単な説明】
第１図は特に基板と電極を有する容器体の概略
断面図、第２図は２個の電極と２個の基板と１個
の中央電極とを有する装置の概略図、第３図は２
個の基板と３個の電極とを有する装置の概略図、
第４図は２個の基板と２個の電極を有する装置の
概略図、第５図は２個の対向電極と２個の基板と
１個の中央電極を有する装置の概略図、第６図は
第１図の容器体を密封チヤンバの中に配置したと
ころを示す図である。 １……装置、２……容器体、４，５……基板、
３，６，７，２３，３３……電極、８……供給
管、９……排出管、１０，１１……絞り、１２…
…前端、１３……後端、１４……空間部、１５…
…密封チヤンバ、１６……排出管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１つの反応ガスを囲んでいる気密
    でない容器体と、薄膜の支持板としての少なくと
    も１つの基板と、バイアスされた少なくとも１つ
    のプラズマ発生用の電極とを用いて行う、プラズ
    マを使用した化学蒸気堆積による薄膜形成方法で
    あつて、 前記容器体を密封チヤンバにおく過程と、 反応ガスが循環する前記容器体の圧力よりも低
    い圧力に、前記密封チヤンバを保持する過程とを
    含む薄膜形成方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の方法であつ
    て、前記電極がグリツドの形をしていることを特
    徴とする方法。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
    方法であつて、２つの基板と、これらの基板の間
    にほぼ平行に配設された３つの電極とが用いら
    れ、中央の電極は、電圧が印加されている他の２
    つの電極に対してバイアスされていることを特徴
    とする方法。 ４ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
    方法であつて、 ２つの電極と２つの基板とが用いられ、 前記２つの電極は接地されている２つの前記基
    板の間にほぼ平行に配設され、 前記２つの電極の間に電圧が印加されている ことを特徴とする方法。 ５ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
    方法であつて、 １つの電極と、その電極を挟んでほぼ平行に配
    設された２つの基板とが用いられ、 前記基板それぞれには、前記１つの電極とは反
    対の側に対向電極が設けられ、 これらの対向電極は、それらの間に電圧を発生
    させるために、高周波源に接続され、 前記１つの電極は交流電源から付勢されている ことを特徴とする方法。 ６ 特許請求の範囲第１項ないし第５項の何れか
    １項に記載の方法であつて、 前記容器体への前記反応ガスの導入および排出
    それぞれのための、前記容器体の長手方向の前端
    および後端それぞれに向けて、前記反応ガスの通
    路の寸法が絞られていることを特徴とする方法。 ７ プラズマを使用した化学蒸気堆積による薄膜
    形成装置であつて： 密封チヤンバを備え； 薄膜の支持板としての少なくとも２つの基板に
    して、ほぼ平行に離間した少なくとも２つの基板
    と、これらの基板の間に配設されて前記基板に薄
    膜を堆積させるために反応ガスを分解させる、バ
    イアスされた少なくとも１つのプラズマ発生用の
    電極とを有し、前記密封チヤンバの中に置かれて
    いる気密でない容器体を備え； 反応ガスを前記気密でない容器体へプラズマに
    よる堆積のために供給する手段を備え； プラズマによる堆積の後に残留の反応ガスを前
    記気密でない容器体から排出する手段を備え； 前記密封チヤンバの圧力を前記気密でない容器
    体の圧力よりも低く保持し、前記気密でない容器
    体から前記密封チヤンバへ逃げるガスを排出する
    ようにする、前記密封チヤンバに結合された手段
    を備えている ことを特徴とする薄膜形成装置。
JP61253502A 1985-10-25 1986-10-24 プラズマを使用した化学蒸気堆積による薄膜形成方法および装置 Granted JPS62103372A (ja)

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FR8515910 1985-10-25

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