JPH0827577A - 電子ビーム励起プラズマ成膜装置 - Google Patents
電子ビーム励起プラズマ成膜装置Info
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- JPH0827577A JPH0827577A JP14680694A JP14680694A JPH0827577A JP H0827577 A JPH0827577 A JP H0827577A JP 14680694 A JP14680694 A JP 14680694A JP 14680694 A JP14680694 A JP 14680694A JP H0827577 A JPH0827577 A JP H0827577A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 原料ガスの種類が変化したり、混合ガスを用
いる場合でも、成膜速度の低下を防ぎ、成膜組成の均質
化を図ることができる電子ビーム励起プラズマ成膜装置
を提供する。 【構成】 電子ビーム励起プラズマ成膜装置１は、高い
エネルギーを持つ電子ビームを発生する電子ビーム発生
装置２ａと、低いエネルギーを持つ電子ビームを発生す
る電子ビーム発生装置２ｂと、電子ビーム励起によって
プラズマを発生するプラズマ反応装置３とを備える。高
いエネルギーの電子ビームが入射すると、電離または解
離に高い活性化エネルギーを必要とするガス分子から成
るプラズマＰＢａを効率良く生成する。低いエネルギー
の電子ビームが入射すると、低い活性化エネルギーのガ
ス分子から成るプラズマＰＢｂを効率良く生成する。各
プラズマＰＢａ，ＰＢｂは、試料Ｓ上で化学的気相成長
を行って、多元素薄膜を成膜する。
いる場合でも、成膜速度の低下を防ぎ、成膜組成の均質
化を図ることができる電子ビーム励起プラズマ成膜装置
を提供する。 【構成】 電子ビーム励起プラズマ成膜装置１は、高い
エネルギーを持つ電子ビームを発生する電子ビーム発生
装置２ａと、低いエネルギーを持つ電子ビームを発生す
る電子ビーム発生装置２ｂと、電子ビーム励起によって
プラズマを発生するプラズマ反応装置３とを備える。高
いエネルギーの電子ビームが入射すると、電離または解
離に高い活性化エネルギーを必要とするガス分子から成
るプラズマＰＢａを効率良く生成する。低いエネルギー
の電子ビームが入射すると、低い活性化エネルギーのガ
ス分子から成るプラズマＰＢｂを効率良く生成する。各
プラズマＰＢａ，ＰＢｂは、試料Ｓ上で化学的気相成長
を行って、多元素薄膜を成膜する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子ビームによって励
起されるプラズマを利用して、試料上で化学的気相成長
を行う電子ビーム励起プラズマ成膜装置に関する。
起されるプラズマを利用して、試料上で化学的気相成長
を行う電子ビーム励起プラズマ成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のプラズマＣＶＤ（化学的気相成
長）装置において、真空容器内にモノシランなどの原料
ガスを導入して、放電などによってプラズマを発生させ
て原料ガスをイオンやラジカルに活性化させ、シリコン
ウェハ等の試料表面に化学的気相成長を行って所望の薄
膜を堆積させている。
長）装置において、真空容器内にモノシランなどの原料
ガスを導入して、放電などによってプラズマを発生させ
て原料ガスをイオンやラジカルに活性化させ、シリコン
ウェハ等の試料表面に化学的気相成長を行って所望の薄
膜を堆積させている。
【０００３】一方、電子加速型プラズマによる高融点金
属イオンプレーテング装置が特開昭５９−４７３８０号
公報に開示されている。また、圧力勾配型放電によるプ
ラズマＣＶＤ装置が特開平１−２５２７８１号公報に開
示されている。
属イオンプレーテング装置が特開昭５９−４７３８０号
公報に開示されている。また、圧力勾配型放電によるプ
ラズマＣＶＤ装置が特開平１−２５２７８１号公報に開
示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のプラズマＣＶＤ
装置では、電子のエネルギーを制御することが困難であ
り、原料ガスのプラズマ中のイオン密度を任意の値に制
御することができない。すなわち、プラズマが発生する
場所と同じ場所で電子を発生し加速させているため、電
子が徐々に加速されていく過程で、活性化エネルギーの
低いガスが優先的に電離されてしまい、活性化エネルギ
ーの高いガスが電離され難い傾向にある。
装置では、電子のエネルギーを制御することが困難であ
り、原料ガスのプラズマ中のイオン密度を任意の値に制
御することができない。すなわち、プラズマが発生する
場所と同じ場所で電子を発生し加速させているため、電
子が徐々に加速されていく過程で、活性化エネルギーの
低いガスが優先的に電離されてしまい、活性化エネルギ
ーの高いガスが電離され難い傾向にある。
【０００５】また、ＣＶＤ装置に導入する原料ガスの種
類が変わると、ガス分子の活性化エネルギーが変化する
ため、それに対応して電子のエネルギーを変化させる必
要がある。また、原料ガスが複数種の分子から成る混合
ガスである場合、電子のエネルギーに合致するガス分子
が効率的に分解されるが、合致しないガス分子の分解速
度は遅くなって、成膜組成がガス組成と一致しなくな
る。
類が変わると、ガス分子の活性化エネルギーが変化する
ため、それに対応して電子のエネルギーを変化させる必
要がある。また、原料ガスが複数種の分子から成る混合
ガスである場合、電子のエネルギーに合致するガス分子
が効率的に分解されるが、合致しないガス分子の分解速
度は遅くなって、成膜組成がガス組成と一致しなくな
る。
【０００６】本発明の目的は、原料ガスの種類が変化し
たり、混合ガスを用いる場合でも、成膜速度の低下を防
ぎ、成膜組成の均質化を図ることができる電子ビーム励
起プラズマ成膜装置を提供することである。
たり、混合ガスを用いる場合でも、成膜速度の低下を防
ぎ、成膜組成の均質化を図ることができる電子ビーム励
起プラズマ成膜装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、電子ビームに
よって励起されるプラズマを利用して、試料上で化学的
気相成長を行う電子ビーム励起プラズマ成膜装置におい
て、エネルギーが相異なる複数の電子ビームを発生する
ための複数の電子ビーム発生手段を備えることを特徴と
する電子ビーム励起プラズマ成膜装置である。
よって励起されるプラズマを利用して、試料上で化学的
気相成長を行う電子ビーム励起プラズマ成膜装置におい
て、エネルギーが相異なる複数の電子ビームを発生する
ための複数の電子ビーム発生手段を備えることを特徴と
する電子ビーム励起プラズマ成膜装置である。
【０００８】また本発明は、各電子ビーム発生手段のビ
ーム出射口近傍に、各電子ビームのエネルギーに対応す
る活性化エネルギーを持つガスを供給するためのガス供
給手段を備えることを特徴とする。
ーム出射口近傍に、各電子ビームのエネルギーに対応す
る活性化エネルギーを持つガスを供給するためのガス供
給手段を備えることを特徴とする。
【０００９】また本発明は、電子ビームによって励起さ
れるプラズマを利用して、試料上で化学的気相成長を行
う電子ビーム励起プラズマ成膜装置において、電子ビー
ムを発生するための複数の電子ビーム発生手段を備え、
さらに各電子ビーム発生手段は、電子ビームを加速する
ための加速電極を備え、各加速電極から試料までの距離
がそれぞれ異なるように配置されることを特徴とする電
子ビーム励起プラズマ成膜装置である。
れるプラズマを利用して、試料上で化学的気相成長を行
う電子ビーム励起プラズマ成膜装置において、電子ビー
ムを発生するための複数の電子ビーム発生手段を備え、
さらに各電子ビーム発生手段は、電子ビームを加速する
ための加速電極を備え、各加速電極から試料までの距離
がそれぞれ異なるように配置されることを特徴とする電
子ビーム励起プラズマ成膜装置である。
【００１０】また本発明は、電子ビームによって励起さ
れるプラズマを利用して、試料上で化学的気相成長を行
う電子ビーム励起プラズマ成膜装置において、電子ビー
ムを発生するための複数の電子ビーム発生手段を備え、
さらに各電子ビーム発生手段は、電子ビームを加速する
ための加速電極を備え、さらに各加速電極と試料の間に
はガス圧力調整用のオリフィスを設け、各加速電極から
各オリフィスまでのガス圧がそれぞれ異なるようにオリ
フィス開度を調整する機構が配置されていることを特徴
とする電子ビーム励起プラズマ成膜装置である。
れるプラズマを利用して、試料上で化学的気相成長を行
う電子ビーム励起プラズマ成膜装置において、電子ビー
ムを発生するための複数の電子ビーム発生手段を備え、
さらに各電子ビーム発生手段は、電子ビームを加速する
ための加速電極を備え、さらに各加速電極と試料の間に
はガス圧力調整用のオリフィスを設け、各加速電極から
各オリフィスまでのガス圧がそれぞれ異なるようにオリ
フィス開度を調整する機構が配置されていることを特徴
とする電子ビーム励起プラズマ成膜装置である。
【００１１】また本発明は、電子ビームによって励起さ
れるプラズマを利用して、試料上で化学的気相成長を行
う電子ビーム励起プラズマ成膜装置において、電子ビー
ムを発生するための電子ビーム発生手段に、電子ビーム
に電界を印加して加速するための加速電極が設けられ、
該電界の強度が脈流状またはパルス状に時間変化するこ
とを特徴とする電子ビーム励起プラズマ成膜装置であ
る。
れるプラズマを利用して、試料上で化学的気相成長を行
う電子ビーム励起プラズマ成膜装置において、電子ビー
ムを発生するための電子ビーム発生手段に、電子ビーム
に電界を印加して加速するための加速電極が設けられ、
該電界の強度が脈流状またはパルス状に時間変化するこ
とを特徴とする電子ビーム励起プラズマ成膜装置であ
る。
【００１２】また本発明は、電子ビームによって混合ガ
スを励起し、プラズマを生成して、試料上で化学的気相
成長を行う電子ビーム励起プラズマ成膜装置において、
電子ビームを発生するための電子ビーム発生手段に、電
子ビームに電界を印加して加速するための加速電極が設
けられ、該電界の強度がパルス的に時間変化し、その電
界強度が混合ガスを構成する各ガスの電子衝突断面積の
最大値に対応する電子エネルギーに設定されていること
を特徴とする電子ビーム励起プラズマ成膜装置である。
スを励起し、プラズマを生成して、試料上で化学的気相
成長を行う電子ビーム励起プラズマ成膜装置において、
電子ビームを発生するための電子ビーム発生手段に、電
子ビームに電界を印加して加速するための加速電極が設
けられ、該電界の強度がパルス的に時間変化し、その電
界強度が混合ガスを構成する各ガスの電子衝突断面積の
最大値に対応する電子エネルギーに設定されていること
を特徴とする電子ビーム励起プラズマ成膜装置である。
【００１３】また本発明は、電子ビームによって励起さ
れるプラズマを利用して、試料上で化学的気相成長を行
う電子ビーム励起プラズマ成膜装置において、電子ビー
ムを発生するための電子ビーム発生手段に、電子ビーム
に電界を印加して加速するための加速電極が設けられ、
さらに前記加速電極に印加される電圧を切換えるための
電圧切換手段が設けられることを特徴とする電子ビーム
励起プラズマ成膜装置である。
れるプラズマを利用して、試料上で化学的気相成長を行
う電子ビーム励起プラズマ成膜装置において、電子ビー
ムを発生するための電子ビーム発生手段に、電子ビーム
に電界を印加して加速するための加速電極が設けられ、
さらに前記加速電極に印加される電圧を切換えるための
電圧切換手段が設けられることを特徴とする電子ビーム
励起プラズマ成膜装置である。
【００１４】
【作用】本発明に従えば、各電子ビーム発生手段は相異
なるエネルギーを持つ電子ビームを発生することによっ
て、原料ガスの種類が変化したり、混合ガスを用いる場
合でも、成膜対象となる原料ガスをイオン化またはラジ
カル化するのに必要な活性化エネルギーと電子ビームの
エネルギーとを合致させることが可能になり、成膜速度
の向上および成膜組成の均質化を図ることができる。
なるエネルギーを持つ電子ビームを発生することによっ
て、原料ガスの種類が変化したり、混合ガスを用いる場
合でも、成膜対象となる原料ガスをイオン化またはラジ
カル化するのに必要な活性化エネルギーと電子ビームの
エネルギーとを合致させることが可能になり、成膜速度
の向上および成膜組成の均質化を図ることができる。
【００１５】また、各電子ビーム発生手段のビーム出射
口近傍に、各電子ビームのエネルギーに対応する活性化
エネルギーを持つガスを供給するためのガス供給手段を
備えることによって、ガスの分解効率がより向上する。
口近傍に、各電子ビームのエネルギーに対応する活性化
エネルギーを持つガスを供給するためのガス供給手段を
備えることによって、ガスの分解効率がより向上する。
【００１６】また本発明に従えば、各電子ビーム発生手
段は、電子ビームを加速するための加速電極を備え、各
加速電極から試料までの距離がそれぞれ異なるように配
置されることによって、加速電極から試料までの距離が
長い領域において、電子ビームによって励起されたラジ
カルのうち寿命が長いものだけが試料に到達して、寿命
が短いものは途中で淘汰される。したがって、ラジカル
寿命の長短に応じて、成膜成分を選択することが可能に
なる。
段は、電子ビームを加速するための加速電極を備え、各
加速電極から試料までの距離がそれぞれ異なるように配
置されることによって、加速電極から試料までの距離が
長い領域において、電子ビームによって励起されたラジ
カルのうち寿命が長いものだけが試料に到達して、寿命
が短いものは途中で淘汰される。したがって、ラジカル
寿命の長短に応じて、成膜成分を選択することが可能に
なる。
【００１７】また本発明に従えば、各電子ビーム発生手
段は、電子ビームを加速するための加速電極を備え、さ
らに各加速電極と試料の間にはガス圧力調整用のオリフ
ィスを設け、各加速電極から各オリフィスまでのガス圧
がそれぞれ異なるようにオリフィス開度を調整する機構
が配置されることによって、上述の加速電極から試料の
距離を変えるのと同様な効果を発揮する。すなわち加速
電極からオリフィスまでのガス圧が高い領域において、
電子ビームによって励起されたラジカルのうち寿命の長
いものだけがオリフィスを通過し、試料に到達して、寿
命の短いものは通過できずに途中で淘汰される。したが
って、ラジカル寿命の長短に応じて、成膜成分を選択す
ることが可能になる。
段は、電子ビームを加速するための加速電極を備え、さ
らに各加速電極と試料の間にはガス圧力調整用のオリフ
ィスを設け、各加速電極から各オリフィスまでのガス圧
がそれぞれ異なるようにオリフィス開度を調整する機構
が配置されることによって、上述の加速電極から試料の
距離を変えるのと同様な効果を発揮する。すなわち加速
電極からオリフィスまでのガス圧が高い領域において、
電子ビームによって励起されたラジカルのうち寿命の長
いものだけがオリフィスを通過し、試料に到達して、寿
命の短いものは通過できずに途中で淘汰される。したが
って、ラジカル寿命の長短に応じて、成膜成分を選択す
ることが可能になる。
【００１８】また本発明に従えば、電子ビーム発生手段
には、電子ビームに電界を印加して加速するための加速
電極が設けられ、該電界の強度が脈流状またはパルス状
に時間変化することによって、電子ビームのエネルギー
を時間変化させることが可能になる。したがって、原料
ガスの種類が変化したり、混合ガスを用いる場合でも、
成膜対象となる原料ガスの活性化エネルギーと電子ビー
ムのエネルギーとを広範囲で合致させることが可能にな
り、成膜速度の向上および成膜組成の均質化を図ること
ができる。
には、電子ビームに電界を印加して加速するための加速
電極が設けられ、該電界の強度が脈流状またはパルス状
に時間変化することによって、電子ビームのエネルギー
を時間変化させることが可能になる。したがって、原料
ガスの種類が変化したり、混合ガスを用いる場合でも、
成膜対象となる原料ガスの活性化エネルギーと電子ビー
ムのエネルギーとを広範囲で合致させることが可能にな
り、成膜速度の向上および成膜組成の均質化を図ること
ができる。
【００１９】また本発明に従えば、電子ビーム発生手段
には、電子ビームに電界を印加して加速するための加速
電極が設けられ、さらに前記加速電極に印加される電圧
を切換えるための電圧切換手段が設けられることによっ
て、電子ビームのエネルギーを任意に設定することがで
きる。したがって、成膜対象となる原料ガスとの最適化
が可能になり、さらに原料ガスの切換に併せて加速電極
の印加電圧を切換えることによって、試料上に多層膜を
形成することができる。
には、電子ビームに電界を印加して加速するための加速
電極が設けられ、さらに前記加速電極に印加される電圧
を切換えるための電圧切換手段が設けられることによっ
て、電子ビームのエネルギーを任意に設定することがで
きる。したがって、成膜対象となる原料ガスとの最適化
が可能になり、さらに原料ガスの切換に併せて加速電極
の印加電圧を切換えることによって、試料上に多層膜を
形成することができる。
【００２０】
【実施例】図１は、本発明に係る電子ビーム励起プラズ
マ成膜装置の原理を示す断面図である。電子ビーム励起
プラズマ成膜装置１は、電子ビームを発生するための電
子ビーム発生装置２と、電子ビーム励起によってプラズ
マを発生するためのプラズマ反応装置３とを備える。
マ成膜装置の原理を示す断面図である。電子ビーム励起
プラズマ成膜装置１は、電子ビームを発生するための電
子ビーム発生装置２と、電子ビーム励起によってプラズ
マを発生するためのプラズマ反応装置３とを備える。
【００２１】電子ビーム発生装置２は、円筒状の真空容
器４内に、カソード５と、補助電極６と、放電電極７
と、加速電極８とを備える。カソード５と補助電極６と
の間にはカソード領域２０が形成され、補助電極６と放
電電極７との間には放電領域２１が形成され、放電電極
７と加速電極８との間には加速領域２２が形成される。
補助電極６、放電電極７および加速電極８は軸方向に対
して垂直な円板形状を成し、各電極の中央部には隣接領
域を連通するための連通孔が形設される。
器４内に、カソード５と、補助電極６と、放電電極７
と、加速電極８とを備える。カソード５と補助電極６と
の間にはカソード領域２０が形成され、補助電極６と放
電電極７との間には放電領域２１が形成され、放電電極
７と加速電極８との間には加速領域２２が形成される。
補助電極６、放電電極７および加速電極８は軸方向に対
して垂直な円板形状を成し、各電極の中央部には隣接領
域を連通するための連通孔が形設される。
【００２２】カソード５の両端には電源１１が接続さ
れ、カソード５のフィラメントを通電することによっ
て、周囲に熱電子を放出する。カソード５の一端と放電
電極７との間には放電用電源１３が接続され、真空容器
４内のカソード５と放電電極７との間で放電させるとプ
ラズマＰＡが発生する。放電用電源１３と放電電極７の
接続線と補助電極６との間にはスイッチ１２が接続され
放電開始を補助している。放電電極７と加速電極８との
間には加速電源１４が接続され、放電電極７に対して正
の電位を加速電極８に印加することによって、プラズマ
ＰＡから電子だけが引出されて加速され、電子ビームＥ
Ｂを発生する。
れ、カソード５のフィラメントを通電することによっ
て、周囲に熱電子を放出する。カソード５の一端と放電
電極７との間には放電用電源１３が接続され、真空容器
４内のカソード５と放電電極７との間で放電させるとプ
ラズマＰＡが発生する。放電用電源１３と放電電極７の
接続線と補助電極６との間にはスイッチ１２が接続され
放電開始を補助している。放電電極７と加速電極８との
間には加速電源１４が接続され、放電電極７に対して正
の電位を加速電極８に印加することによって、プラズマ
ＰＡから電子だけが引出されて加速され、電子ビームＥ
Ｂを発生する。
【００２３】真空容器４にはガスの供給ポート９が形設
され、カソード領域２０にアルゴンガス等の不活性ガス
がプラズマ種として所定流量で供給される。カソード領
域２０に供給された不活性ガスは、補助電極６の連通孔
を通って放電領域２１に流入し、さらに放電電極７の連
通孔を通って加速領域２２に流入し、さらに加速領域２
２に形成された排気ポート１０を介して外部の排気装置
へ排出される。
され、カソード領域２０にアルゴンガス等の不活性ガス
がプラズマ種として所定流量で供給される。カソード領
域２０に供給された不活性ガスは、補助電極６の連通孔
を通って放電領域２１に流入し、さらに放電電極７の連
通孔を通って加速領域２２に流入し、さらに加速領域２
２に形成された排気ポート１０を介して外部の排気装置
へ排出される。
【００２４】放電電極７および加速電極８の周囲には、
真空容器４の軸方向に沿った磁場を発生するためのコイ
ル１５，１６が配置され、電子ビームＥＢを収束する役
割を果たす。
真空容器４の軸方向に沿った磁場を発生するためのコイ
ル１５，１６が配置され、電子ビームＥＢを収束する役
割を果たす。
【００２５】一方、プラズマ反応装置３は、円筒状の真
空容器３１と、電子ビーム発生装置２に対向して設けら
れ、試料Ｓを支持するための試料テーブル３５とを備え
る。真空容器３１には、モノシラン等の原料ガスを供給
するための供給口３２と、容器内のガスを排気するため
の排気口３３が形設される。試料テーブル３５は、必要
に応じて回転軸３６によって所定角速度で回転駆動さ
れ、試料Ｓ上の反応ばらつきを均一化している。真空容
器３１の内周面近傍には、複数の多極磁石３４が設置さ
れる。また、真空容器３１の外周面近傍には、容器軸方
向に沿った磁場を発生する逆磁場コイル３７が設置され
る。
空容器３１と、電子ビーム発生装置２に対向して設けら
れ、試料Ｓを支持するための試料テーブル３５とを備え
る。真空容器３１には、モノシラン等の原料ガスを供給
するための供給口３２と、容器内のガスを排気するため
の排気口３３が形設される。試料テーブル３５は、必要
に応じて回転軸３６によって所定角速度で回転駆動さ
れ、試料Ｓ上の反応ばらつきを均一化している。真空容
器３１の内周面近傍には、複数の多極磁石３４が設置さ
れる。また、真空容器３１の外周面近傍には、容器軸方
向に沿った磁場を発生する逆磁場コイル３７が設置され
る。
【００２６】電子ビーム発生装置２で発生した電子ビー
ムＥＢがプラズマ反応装置３内に導入されると、真空容
器３１内に導入されたガス分子に衝突してプラズマＰＢ
を生成する。また、反応ガスがモノシランなど分解性で
あれば、プラズマＰＢによって原子または分子に分解し
て、試料Ｓに到達すると表面上に膜が堆積する。この場
合、異種類の原料ガスを供給口３２から交互に供給すれ
ば、異種材の膜が交互に堆積する。
ムＥＢがプラズマ反応装置３内に導入されると、真空容
器３１内に導入されたガス分子に衝突してプラズマＰＢ
を生成する。また、反応ガスがモノシランなど分解性で
あれば、プラズマＰＢによって原子または分子に分解し
て、試料Ｓに到達すると表面上に膜が堆積する。この場
合、異種類の原料ガスを供給口３２から交互に供給すれ
ば、異種材の膜が交互に堆積する。
【００２７】こうして電子ビームＥＢによってプラズマ
ＰＢを発生させて、反応ガスを活性化することによっ
て、試料Ｓ上で化学的気相成長を行うことができる。
ＰＢを発生させて、反応ガスを活性化することによっ
て、試料Ｓ上で化学的気相成長を行うことができる。
【００２８】図２は、図１中Ａ−Ａ線に沿った矢視図で
ある。円筒状の真空容器３１の内周面近傍には、複数の
多極磁石３４が円周方向に等間隔で設置され、多極磁石
３４のＮ極とＳ極は容器半径方向に沿って配置され、隣
接する多極磁石３４の極性は交互に反転している。この
ような配置によって、真空容器３１の中央付近で発生し
たプラズマＰＢを内側へ閉じ込めることができる。
ある。円筒状の真空容器３１の内周面近傍には、複数の
多極磁石３４が円周方向に等間隔で設置され、多極磁石
３４のＮ極とＳ極は容器半径方向に沿って配置され、隣
接する多極磁石３４の極性は交互に反転している。この
ような配置によって、真空容器３１の中央付近で発生し
たプラズマＰＢを内側へ閉じ込めることができる。
【００２９】図３は、コイル１５，１６および逆磁場コ
イル３７によって形成される磁場の分布図である。コイ
ル１５，１６は軸方向に沿って図中右方向の磁場を形成
している。コイル１５，１６の中心付近を通過する電子
は、磁力線に巻付くように螺旋運動しながらガイドされ
軸方向に進行するため、拡散して壁面で衝突、ロスする
ことが少なく、効率良く輸送される。
イル３７によって形成される磁場の分布図である。コイ
ル１５，１６は軸方向に沿って図中右方向の磁場を形成
している。コイル１５，１６の中心付近を通過する電子
は、磁力線に巻付くように螺旋運動しながらガイドされ
軸方向に進行するため、拡散して壁面で衝突、ロスする
ことが少なく、効率良く輸送される。
【００３０】一方、逆磁場コイル３７は軸方向に沿って
図中左方向の磁場を形成している。そのためコイル１
５，１６の磁力線と逆磁場コイル３７の磁力線とが反発
して、コイル１６を出た直後の磁力線は急激に拡がるよ
うになる。したがって、コイル１５，１６で収束された
電子ビームは、磁力線に沿って急激に拡大して、プラズ
マ反応装置３内にほぼ均一に電子が拡散するようにな
り、プラズマＰＢを広い空間に発生することが可能にな
る。
図中左方向の磁場を形成している。そのためコイル１
５，１６の磁力線と逆磁場コイル３７の磁力線とが反発
して、コイル１６を出た直後の磁力線は急激に拡がるよ
うになる。したがって、コイル１５，１６で収束された
電子ビームは、磁力線に沿って急激に拡大して、プラズ
マ反応装置３内にほぼ均一に電子が拡散するようにな
り、プラズマＰＢを広い空間に発生することが可能にな
る。
【００３１】図４は、本発明の第１実施例を示す概略構
成図である。この電子ビーム励起プラズマ成膜装置１
は、高いエネルギーを持つ電子ビームを発生するための
電子ビーム発生装置２ａと、低いエネルギーを持つ電子
ビームを発生するための電子ビーム発生装置２ｂと、電
子ビーム励起によってプラズマを発生するためのプラズ
マ反応装置３とを備える。
成図である。この電子ビーム励起プラズマ成膜装置１
は、高いエネルギーを持つ電子ビームを発生するための
電子ビーム発生装置２ａと、低いエネルギーを持つ電子
ビームを発生するための電子ビーム発生装置２ｂと、電
子ビーム励起によってプラズマを発生するためのプラズ
マ反応装置３とを備える。
【００３２】各電子ビーム発生装置２ａ，２ｂは、図１
と同様に、カソード５ａ，５ｂと、補助電極６ａ，６ｂ
と、放電電極７ａ，７ｂと、加速電極８ａ，８ｂとを備
え、カソード５ａ，５ｂと放電電極７ａ，７ｂとの間の
各領域で放電によるプラズマを発生させる。電子ビーム
発生装置２ａでは、放電電極７ａに対する加速電極８ａ
の印加電圧を高く設定することによって、高いエネルギ
ーを持つ電子ビームを発生させる。電子ビーム発生装置
２ｂでは、放電電極７ｂに対する加速電極８ｂの印加電
圧を低く設定することによって、低いエネルギーを持つ
電子ビームを発生する。
と同様に、カソード５ａ，５ｂと、補助電極６ａ，６ｂ
と、放電電極７ａ，７ｂと、加速電極８ａ，８ｂとを備
え、カソード５ａ，５ｂと放電電極７ａ，７ｂとの間の
各領域で放電によるプラズマを発生させる。電子ビーム
発生装置２ａでは、放電電極７ａに対する加速電極８ａ
の印加電圧を高く設定することによって、高いエネルギ
ーを持つ電子ビームを発生させる。電子ビーム発生装置
２ｂでは、放電電極７ｂに対する加速電極８ｂの印加電
圧を低く設定することによって、低いエネルギーを持つ
電子ビームを発生する。
【００３３】一方、プラズマ反応装置３は、図１と同様
に、円筒状の真空容器３１と、各電子ビーム発生装置２
ａ，２ｂに対向して設けられ、試料Ｓを支持するための
試料テーブル３５とを備える。真空容器３１には、モノ
シランＳｉＨ4 やモノゲルマンＧｅＨ4 等の原料ガスを
供給するための供給口３２と、容器内のガスを排気する
排気口３３が形設される。
に、円筒状の真空容器３１と、各電子ビーム発生装置２
ａ，２ｂに対向して設けられ、試料Ｓを支持するための
試料テーブル３５とを備える。真空容器３１には、モノ
シランＳｉＨ4 やモノゲルマンＧｅＨ4 等の原料ガスを
供給するための供給口３２と、容器内のガスを排気する
排気口３３が形設される。
【００３４】電子ビーム発生装置２ａから高いエネルギ
ーを持つ電子ビームが入射すると、真空容器３１内に導
入されたガス分子に衝突して、そのうち高い活性化エネ
ルギーを持つガス分子、たとえばモノゲルマン等がイオ
ン化またはラジカル化したプラズマＰＢａを効率良く生
成する。また、電子ビーム発生装置２ｂから低いエネル
ギーを持つ電子ビームが入射すると、真空容器３１内に
導入されたガス分子に衝突して、そのうち低い活性化エ
ネルギーを持つガス分子、たとえばモノシラン等がイオ
ン化またはラジカル化したプラズマＰＢｂを効率良く生
成する。各プラズマＰＢａ，ＰＢｂは、試料Ｓ上で化学
的気相成長を行って、たとえばアモルファスＳｉＧｅ等
を成膜する。
ーを持つ電子ビームが入射すると、真空容器３１内に導
入されたガス分子に衝突して、そのうち高い活性化エネ
ルギーを持つガス分子、たとえばモノゲルマン等がイオ
ン化またはラジカル化したプラズマＰＢａを効率良く生
成する。また、電子ビーム発生装置２ｂから低いエネル
ギーを持つ電子ビームが入射すると、真空容器３１内に
導入されたガス分子に衝突して、そのうち低い活性化エ
ネルギーを持つガス分子、たとえばモノシラン等がイオ
ン化またはラジカル化したプラズマＰＢｂを効率良く生
成する。各プラズマＰＢａ，ＰＢｂは、試料Ｓ上で化学
的気相成長を行って、たとえばアモルファスＳｉＧｅ等
を成膜する。
【００３５】こうしてエネルギーの異なる複数の電子ビ
ームによって、組成が異なる複数種のプラズマＰＢａ，
ＰＢｂを効率良く発生させことが可能になり、混合ガス
を使用することによって多元素薄膜を高速で生成するこ
とができ、また混合ガスの組成比率を変えることによっ
て成膜の組成比率を制御できる。なお、プラズマＰＢ
ａ，ＰＢｂの分布むらを解消するため、各電子ビームが
試料Ｓの中央付近に向くように、各電子ビーム発生装置
２ａ，２ｂを少し傾斜させるのが好ましい。
ームによって、組成が異なる複数種のプラズマＰＢａ，
ＰＢｂを効率良く発生させことが可能になり、混合ガス
を使用することによって多元素薄膜を高速で生成するこ
とができ、また混合ガスの組成比率を変えることによっ
て成膜の組成比率を制御できる。なお、プラズマＰＢ
ａ，ＰＢｂの分布むらを解消するため、各電子ビームが
試料Ｓの中央付近に向くように、各電子ビーム発生装置
２ａ，２ｂを少し傾斜させるのが好ましい。
【００３６】また本実施例および以下の実施例におい
て、各電極を接続する電源回路、磁場発生機構、試料回
転機構等は、図１と同様であるため、重複説明を省略す
る。
て、各電極を接続する電源回路、磁場発生機構、試料回
転機構等は、図１と同様であるため、重複説明を省略す
る。
【００３７】また以上の説明では、２つの電子ビーム発
生手段を設置する例を示したが、３つ以上の電子ビーム
発生手段を設けることも可能である。
生手段を設置する例を示したが、３つ以上の電子ビーム
発生手段を設けることも可能である。
【００３８】図５は、本発明の第２実施例を示す概略構
成図である。この電子ビーム励起プラズマ成膜装置１
は、図４と同様に、高いエネルギーを持つ電子ビームを
発生するための電子ビーム発生装置２ａと、低いエネル
ギーを持つ電子ビームを発生するための電子ビーム発生
装置２ｂと、電子ビーム励起によってプラズマを発生す
るためのプラズマ反応装置３とを備える。
成図である。この電子ビーム励起プラズマ成膜装置１
は、図４と同様に、高いエネルギーを持つ電子ビームを
発生するための電子ビーム発生装置２ａと、低いエネル
ギーを持つ電子ビームを発生するための電子ビーム発生
装置２ｂと、電子ビーム励起によってプラズマを発生す
るためのプラズマ反応装置３とを備える。
【００３９】各電子ビーム発生装置２ａ，２ｂは、図１
と同様に、カソード５ａ，５ｂと、補助電極６ａ，６ｂ
と、放電電極７ａ，７ｂと、加速電極８ａ，８ｂとを備
え、カソード５ａ，５ｂと放電電極７ａ，７ｂとの間の
各領域で放電によるプラズマを発生させる。電子ビーム
発生装置２ａでは、放電電極７ａに対する加速電極８ａ
の印加電圧を高く設定することによって、高いエネルギ
ーを持つ電子ビームを発生させる。電子ビーム発生装置
２ｂでは、放電電極７ｂに対する加速電極８ｂの印加電
圧を低く設定することによって、低いエネルギーを持つ
電子ビームを発生する。
と同様に、カソード５ａ，５ｂと、補助電極６ａ，６ｂ
と、放電電極７ａ，７ｂと、加速電極８ａ，８ｂとを備
え、カソード５ａ，５ｂと放電電極７ａ，７ｂとの間の
各領域で放電によるプラズマを発生させる。電子ビーム
発生装置２ａでは、放電電極７ａに対する加速電極８ａ
の印加電圧を高く設定することによって、高いエネルギ
ーを持つ電子ビームを発生させる。電子ビーム発生装置
２ｂでは、放電電極７ｂに対する加速電極８ｂの印加電
圧を低く設定することによって、低いエネルギーを持つ
電子ビームを発生する。
【００４０】一方、プラズマ反応装置３は、図１と同様
に、円筒状の真空容器３１と、各電子ビーム発生装置２
ａ，２ｂに対向して設けられ、試料Ｓを支持するための
試料テーブル３５とを備える。真空容器３１には、高い
活性化エネルギーを持つ原料ガスを供給するための供給
口３２ａが電子ビーム発生装置２ａのビーム出射口近傍
に設けられ、低い活性化エネルギーを持つ原料ガスを供
給するための供給口３２ｂが電子ビーム発生装置２ｂの
ビーム出射口近傍に設けられる。また、試料テーブル３
５の直下部に、容器内のガスを排気する排気口３３が形
設される。
に、円筒状の真空容器３１と、各電子ビーム発生装置２
ａ，２ｂに対向して設けられ、試料Ｓを支持するための
試料テーブル３５とを備える。真空容器３１には、高い
活性化エネルギーを持つ原料ガスを供給するための供給
口３２ａが電子ビーム発生装置２ａのビーム出射口近傍
に設けられ、低い活性化エネルギーを持つ原料ガスを供
給するための供給口３２ｂが電子ビーム発生装置２ｂの
ビーム出射口近傍に設けられる。また、試料テーブル３
５の直下部に、容器内のガスを排気する排気口３３が形
設される。
【００４１】電子ビーム発生装置２ａから高いエネルギ
ーを持つ電子ビームが入射すると、供給口３２ａから導
入されたガス分子に衝突して、高い活性化エネルギーで
イオン化またはラジカル化したプラズマＰＢａを生成す
る。また、電子ビーム発生装置２ｂから低いエネルギー
を持つ電子ビームが入射すると、供給口３２ｂから導入
されたガス分子に衝突して、低い活性化エネルギーでイ
オン化またはラジカル化したプラズマＰＢｂを生成す
る。なお、プラズマＰＢａ，ＰＢｂ同士の混合を防ぐた
めに、真空容器３１内を二分するように隔壁３８が設け
られる。各プラズマＰＢａ，ＰＢｂは、試料Ｓ上で化学
的気相成長を行って、たとえばアモルファスＳｉＧｅ等
を成膜する。
ーを持つ電子ビームが入射すると、供給口３２ａから導
入されたガス分子に衝突して、高い活性化エネルギーで
イオン化またはラジカル化したプラズマＰＢａを生成す
る。また、電子ビーム発生装置２ｂから低いエネルギー
を持つ電子ビームが入射すると、供給口３２ｂから導入
されたガス分子に衝突して、低い活性化エネルギーでイ
オン化またはラジカル化したプラズマＰＢｂを生成す
る。なお、プラズマＰＢａ，ＰＢｂ同士の混合を防ぐた
めに、真空容器３１内を二分するように隔壁３８が設け
られる。各プラズマＰＢａ，ＰＢｂは、試料Ｓ上で化学
的気相成長を行って、たとえばアモルファスＳｉＧｅ等
を成膜する。
【００４２】こうしてエネルギーの異なる複数の電子ビ
ームによって、組成が異なる複数種のプラズマＰＢａ，
ＰＢｂを発生させことが可能になり、さらに各電子ビー
ムの出射口近傍に電子エネルギーに合致する活性化エネ
ルギーを持つガスを供給するため、ガスの電離効率をよ
り向上できる。また、混合ガスを使用することによって
多元素薄膜を生成することができ、また混合ガスの組成
比率を変えることによって成膜の組成比率を制御でき
る。
ームによって、組成が異なる複数種のプラズマＰＢａ，
ＰＢｂを発生させことが可能になり、さらに各電子ビー
ムの出射口近傍に電子エネルギーに合致する活性化エネ
ルギーを持つガスを供給するため、ガスの電離効率をよ
り向上できる。また、混合ガスを使用することによって
多元素薄膜を生成することができ、また混合ガスの組成
比率を変えることによって成膜の組成比率を制御でき
る。
【００４３】なお、以上の説明では２つの電子ビーム発
生手段を設置する例を示したが、３つ以上の電子ビーム
発生手段を設けることも可能である。
生手段を設置する例を示したが、３つ以上の電子ビーム
発生手段を設けることも可能である。
【００４４】図６は、本発明の第３実施例を示す概略構
成図である。この電子ビーム励起プラズマ成膜装置１
は、図５と同様に、所定エネルギーを持つ電子ビームを
発生するための電子ビーム発生装置２ａと、所定エネル
ギーを持つ電子ビームを発生するための電子ビーム発生
装置２ｂと、電子ビーム励起によってプラズマを発生す
るためのプラズマ反応装置３とを備える。
成図である。この電子ビーム励起プラズマ成膜装置１
は、図５と同様に、所定エネルギーを持つ電子ビームを
発生するための電子ビーム発生装置２ａと、所定エネル
ギーを持つ電子ビームを発生するための電子ビーム発生
装置２ｂと、電子ビーム励起によってプラズマを発生す
るためのプラズマ反応装置３とを備える。
【００４５】各電子ビーム発生装置２ａ，２ｂは、図５
と同様に、カソード５ａ，５ｂと、補助電極６ａ，６ｂ
と、放電電極７ａ，７ｂと、加速電極８ａ，８ｂとを備
え、カソード５ａ，５ｂと放電電極７ａ，７ｂとの間の
各領域で放電によるプラズマを発生させる。各電子ビー
ム発生装置２ａ，２ｂでは、放電電極７ａ，７ｂに対す
る加速電極８ａ，８ｂの印加電圧を制御することによっ
て、所望のエネルギーを持つ電子ビームを発生できる。
また、電子ビーム発生装置２ａの加速電極８ａからプラ
ズマ反応装置３内の試料Ｓまでの距離より、電子ビーム
発生装置２ｂの加速電極８ｂから試料Ｓまでの距離の方
が長くなるように設定される。
と同様に、カソード５ａ，５ｂと、補助電極６ａ，６ｂ
と、放電電極７ａ，７ｂと、加速電極８ａ，８ｂとを備
え、カソード５ａ，５ｂと放電電極７ａ，７ｂとの間の
各領域で放電によるプラズマを発生させる。各電子ビー
ム発生装置２ａ，２ｂでは、放電電極７ａ，７ｂに対す
る加速電極８ａ，８ｂの印加電圧を制御することによっ
て、所望のエネルギーを持つ電子ビームを発生できる。
また、電子ビーム発生装置２ａの加速電極８ａからプラ
ズマ反応装置３内の試料Ｓまでの距離より、電子ビーム
発生装置２ｂの加速電極８ｂから試料Ｓまでの距離の方
が長くなるように設定される。
【００４６】一方、プラズマ反応装置３は、図５と同様
に、円筒状の真空容器３１と、各電子ビーム発生装置２
ａ，２ｂに対向して設けられ、試料Ｓを支持するための
試料テーブル３５とを備える。真空容器３１には、所定
の活性化エネルギーを持つ原料ガスを供給するための供
給口３２ａが電子ビーム発生装置２ａのビーム出射口近
傍に設けられ、所定の活性化エネルギーを持つ原料ガス
を供給するための供給口３２ｂが電子ビーム発生装置２
ｂのビーム出射口近傍に設けられる。また、試料テーブ
ル３５の直下部に、容器内ガスを排気する排気口３３が
形設される。
に、円筒状の真空容器３１と、各電子ビーム発生装置２
ａ，２ｂに対向して設けられ、試料Ｓを支持するための
試料テーブル３５とを備える。真空容器３１には、所定
の活性化エネルギーを持つ原料ガスを供給するための供
給口３２ａが電子ビーム発生装置２ａのビーム出射口近
傍に設けられ、所定の活性化エネルギーを持つ原料ガス
を供給するための供給口３２ｂが電子ビーム発生装置２
ｂのビーム出射口近傍に設けられる。また、試料テーブ
ル３５の直下部に、容器内ガスを排気する排気口３３が
形設される。
【００４７】電子ビーム発生装置２ａから所定のエネル
ギーを持つ電子ビームが入射すると、供給口３２ａから
導入されたガス分子に衝突して、イオン化またはラジカ
ル化したプラズマＰＢａを生成する。また、電子ビーム
発生装置２ｂから所定のエネルギーを持つ電子ビームが
入射すると、供給口３２ｂから導入されたガス分子に衝
突して、イオン化またはラジカル化したプラズマＰＢｂ
を生成する。なお、プラズマＰＢａ，ＰＢｂ同士の混合
を防ぐために、真空容器３１内を二分するように隔壁３
８が設けられる。
ギーを持つ電子ビームが入射すると、供給口３２ａから
導入されたガス分子に衝突して、イオン化またはラジカ
ル化したプラズマＰＢａを生成する。また、電子ビーム
発生装置２ｂから所定のエネルギーを持つ電子ビームが
入射すると、供給口３２ｂから導入されたガス分子に衝
突して、イオン化またはラジカル化したプラズマＰＢｂ
を生成する。なお、プラズマＰＢａ，ＰＢｂ同士の混合
を防ぐために、真空容器３１内を二分するように隔壁３
８が設けられる。
【００４８】電子ビーム発生装置２ｂの加速電極８ｂか
ら試料Ｓまでの距離が長いため、プラズマＰＢｂの発生
位置は試料Ｓから遠くなり、電子ビームによって励起さ
れたラジカルのうち寿命が長いものだけが試料Ｓに到達
して、寿命が短いものは途中で淘汰される。一方、プラ
ズマＰＢａの発生位置は試料Ｓから近いため、寿命が短
いラジカルも試料Ｓに到達できる。したがって、ラジカ
ル寿命の長短に応じて、成膜成分を選択することが可能
になる。
ら試料Ｓまでの距離が長いため、プラズマＰＢｂの発生
位置は試料Ｓから遠くなり、電子ビームによって励起さ
れたラジカルのうち寿命が長いものだけが試料Ｓに到達
して、寿命が短いものは途中で淘汰される。一方、プラ
ズマＰＢａの発生位置は試料Ｓから近いため、寿命が短
いラジカルも試料Ｓに到達できる。したがって、ラジカ
ル寿命の長短に応じて、成膜成分を選択することが可能
になる。
【００４９】なお、以上の説明では２つの電子ビーム発
生手段を設置する例を示したが、３つ以上の電子ビーム
発生手段を設けることも可能である。
生手段を設置する例を示したが、３つ以上の電子ビーム
発生手段を設けることも可能である。
【００５０】図７は、本発明の第４実施例を示す概略図
である。この電子ビーム励起プラズマ成膜装置１は図６
と同様に、所定エネルギーを持つ電子ビームを発生する
ための電子ビーム発生装置２ａと所定エネルギーを持つ
電子ビームを発生するための電子ビーム発生装置２ｂ
と、電子ビーム励起によってプラズマを発生するための
プラズマ反応装置３とを備える。
である。この電子ビーム励起プラズマ成膜装置１は図６
と同様に、所定エネルギーを持つ電子ビームを発生する
ための電子ビーム発生装置２ａと所定エネルギーを持つ
電子ビームを発生するための電子ビーム発生装置２ｂ
と、電子ビーム励起によってプラズマを発生するための
プラズマ反応装置３とを備える。
【００５１】各電子ビーム発生装置２ａ，２ｂは、図６
と同様に、カソード５ａ，５ｂと補助電極６ａ，６ｂ
と、放電電極７ａ，７ｂと、加速電極８ａ，８ｂとを備
え、カソード５ａ，５ｂと放電電極７ａ，７ｂとの間の
各領域で放電によるプラズマを発生させる、各電子ビー
ム発生装置２ａ，２ｂでは、放電電極７ａ，７ｂに対す
る加速電極８ａ，８ｂの印加電圧を制御することによっ
て、所望のエネルギーをもつ電子ビームを発生できる。
と同様に、カソード５ａ，５ｂと補助電極６ａ，６ｂ
と、放電電極７ａ，７ｂと、加速電極８ａ，８ｂとを備
え、カソード５ａ，５ｂと放電電極７ａ，７ｂとの間の
各領域で放電によるプラズマを発生させる、各電子ビー
ム発生装置２ａ，２ｂでは、放電電極７ａ，７ｂに対す
る加速電極８ａ，８ｂの印加電圧を制御することによっ
て、所望のエネルギーをもつ電子ビームを発生できる。
【００５２】一方、プラズマ反応装置３は、図６と同様
に、円筒状の真空容器３１と、各電子ビーム発生装置２
ａ，２ｂに対向して設けられ、試料Ｓを支持するための
材料テーブル３５とを備える。真空容器３１には、所定
の活性化エネルギーをもつ原料ガスを供給するための供
給口３２ａが電子ビーム発生装置２ａのビーム出射口近
傍に設けられ、所定の活性化エネルギーをもつ原料ガス
を供給するための供給口３２ｂが電子ビーム発生装置２
ｂのビーム出射口近傍に設けられる。
に、円筒状の真空容器３１と、各電子ビーム発生装置２
ａ，２ｂに対向して設けられ、試料Ｓを支持するための
材料テーブル３５とを備える。真空容器３１には、所定
の活性化エネルギーをもつ原料ガスを供給するための供
給口３２ａが電子ビーム発生装置２ａのビーム出射口近
傍に設けられ、所定の活性化エネルギーをもつ原料ガス
を供給するための供給口３２ｂが電子ビーム発生装置２
ｂのビーム出射口近傍に設けられる。
【００５３】また各原料ガス供給口と試料テーブルの間
に開度調整可能なオリフィス１１ａ，１１ｂが設けら
れ、各ビーム出射口とオリフィス間のガス圧と試料テー
ブル近傍のガス圧とが異なる値になるように設定可能に
なっている。
に開度調整可能なオリフィス１１ａ，１１ｂが設けら
れ、各ビーム出射口とオリフィス間のガス圧と試料テー
ブル近傍のガス圧とが異なる値になるように設定可能に
なっている。
【００５４】すなわち原料ガス１２ａ，１２ｂの流量が
等しければ、オリフィス１１ｂのコンダクタンスを１１
ａのコンダクタンスよりも小さく設定することにより、
加速電極８ｂとオリフィス１１ｂ間のガス圧の方が加速
電極８ａとオリフィス１１ａ間のガス圧より高くなる。
等しければ、オリフィス１１ｂのコンダクタンスを１１
ａのコンダクタンスよりも小さく設定することにより、
加速電極８ｂとオリフィス１１ｂ間のガス圧の方が加速
電極８ａとオリフィス１１ａ間のガス圧より高くなる。
【００５５】もちろんオリフィスの開度はガス量に応じ
て外部より設定可能であり、上述空間のガス圧測定系、
ガス量制御系と連動して所望のガス圧になるようにオリ
フィスの開度をフィードバック制御をすることも可能で
ある。
て外部より設定可能であり、上述空間のガス圧測定系、
ガス量制御系と連動して所望のガス圧になるようにオリ
フィスの開度をフィードバック制御をすることも可能で
ある。
【００５６】さらに、試料テーブル３５の直下部に、容
器内ガスを排気する排気口３３が形設される。
器内ガスを排気する排気口３３が形設される。
【００５７】電子ビーム発生装置２ａから所定エネルギ
ーをもつ電子ビームが入射すると、供給口３２ａから導
入されたガス分子に衝突して、イオン化またはラジカル
化したプラズマＰＢａを生成する。また、電子ビーム発
生装置２ｂから所定エネルギーをもつ電子ビームが入射
すると、供給口３２ｂから導入されたガス分子に衝突し
て、イオン化またはラジカル化したプラズマＰＢｂを生
成する。
ーをもつ電子ビームが入射すると、供給口３２ａから導
入されたガス分子に衝突して、イオン化またはラジカル
化したプラズマＰＢａを生成する。また、電子ビーム発
生装置２ｂから所定エネルギーをもつ電子ビームが入射
すると、供給口３２ｂから導入されたガス分子に衝突し
て、イオン化またはラジカル化したプラズマＰＢｂを生
成する。
【００５８】電子ビーム発生装置２ｂの加速電極８ｂか
らオリフィス１１ｂまでのガス圧が高いため、プラズマ
ＰＢｂの発生位置は試料Ｓから遠くなり、また多くのガ
ス分子と衝突するために電子ビームによって励起された
ラジカルのうち寿命の長いものだけが試料Ｓに到達し
て、寿命の短いものは途中で淘汰される。一方、プラズ
マＰＢａの発生位置は試料Ｓから近く、またガス分子と
の衝突が少ないために寿命の短いラジカルも試料Ｓに到
達できる。したがって、ラジカル寿命の長短に応じて、
成膜成分を選択することが可能になる。この方法は加速
電極と試料との距離を変えずに済むことから装置の小型
化につながり、またガス圧制御範囲を広くとれるため、
ラジカルの選択範囲が広い。
らオリフィス１１ｂまでのガス圧が高いため、プラズマ
ＰＢｂの発生位置は試料Ｓから遠くなり、また多くのガ
ス分子と衝突するために電子ビームによって励起された
ラジカルのうち寿命の長いものだけが試料Ｓに到達し
て、寿命の短いものは途中で淘汰される。一方、プラズ
マＰＢａの発生位置は試料Ｓから近く、またガス分子と
の衝突が少ないために寿命の短いラジカルも試料Ｓに到
達できる。したがって、ラジカル寿命の長短に応じて、
成膜成分を選択することが可能になる。この方法は加速
電極と試料との距離を変えずに済むことから装置の小型
化につながり、またガス圧制御範囲を広くとれるため、
ラジカルの選択範囲が広い。
【００５９】なお以上の説明では２つの電子ビーム発生
手段を設置する例を示したが３つ以上の電子ビーム発生
手段を設けることも可能である。
手段を設置する例を示したが３つ以上の電子ビーム発生
手段を設けることも可能である。
【００６０】図８は、本発明の第５実施例を示す概略構
成図である。この電子ビーム励起プラズマ成膜装置１
は、所定のエネルギーを持つ電子ビームを発生するため
の電子ビーム発生装置２と、電子ビーム励起によってプ
ラズマを発生するためのプラズマ反応装置３とを備え
る。
成図である。この電子ビーム励起プラズマ成膜装置１
は、所定のエネルギーを持つ電子ビームを発生するため
の電子ビーム発生装置２と、電子ビーム励起によってプ
ラズマを発生するためのプラズマ反応装置３とを備え
る。
【００６１】電子ビーム発生装置２は、図１と同様に、
カソード５と、補助電極６と、放電電極と、加速電極８
を備え、カソード５と放電電極７との間の各領域で放電
によるプラズマを発生させる。
カソード５と、補助電極６と、放電電極と、加速電極８
を備え、カソード５と放電電極７との間の各領域で放電
によるプラズマを発生させる。
【００６２】本実施例では、放電電極７と加速電極８と
の間にＤＣ電源１４ａおよびＡＣ電源１４ｂが直列接続
されており、放電電極７に対する加速電極８の印加電圧
が脈流状またはパルス状に時間変化している。そのた
め、放電によるプラズマから引出された電子ビームに印
加される電界も脈流状またはパルス状に時間変化するこ
とになり、電子ビームのエネルギーも時間変化する。
の間にＤＣ電源１４ａおよびＡＣ電源１４ｂが直列接続
されており、放電電極７に対する加速電極８の印加電圧
が脈流状またはパルス状に時間変化している。そのた
め、放電によるプラズマから引出された電子ビームに印
加される電界も脈流状またはパルス状に時間変化するこ
とになり、電子ビームのエネルギーも時間変化する。
【００６３】一方、プラズマ反応装置３は、図１と同様
に、円筒状の真空容器３１と、電子ビーム発生装置２に
対向して設けられ、試料Ｓを支持するための試料テーブ
ル３５とを備える。真空容器３１には、モノシランＳｉ
Ｈ4 やモノゲルマンＧｅＨ4等の原料ガスを供給するた
めの供給口３２と、容器内のガスを排気する排気口３３
が形設される。
に、円筒状の真空容器３１と、電子ビーム発生装置２に
対向して設けられ、試料Ｓを支持するための試料テーブ
ル３５とを備える。真空容器３１には、モノシランＳｉ
Ｈ4 やモノゲルマンＧｅＨ4等の原料ガスを供給するた
めの供給口３２と、容器内のガスを排気する排気口３３
が形設される。
【００６４】電子ビーム発生装置２からエネルギーが時
間変化する電子ビームが入射すると、真空容器３１内に
導入されたガス分子に衝突して、エネルギーの変動範囲
に合致する活性化エネルギーを持つガス分子がイオン化
またはラジカル化してプラズマＰＢを生成する。たとえ
ば電子ビームのエネルギーが高いときはモノゲルマン等
の高い活性化エネルギーを必要とするガス分子が効率良
く活性化するとともに、電子ビームのエネルギーが低い
ときは、モノシラン等の低い活性化エネルギーを必要と
するガス分子が効率良く活性化することになる。したが
って、いろいろな活性化エネルギーを持つガス分子によ
って生成されたプラズマＰＢは、試料Ｓ上で化学的気相
成長を効率良く行って、たとえばアモルファスＳｉＧｅ
等を成膜する。
間変化する電子ビームが入射すると、真空容器３１内に
導入されたガス分子に衝突して、エネルギーの変動範囲
に合致する活性化エネルギーを持つガス分子がイオン化
またはラジカル化してプラズマＰＢを生成する。たとえ
ば電子ビームのエネルギーが高いときはモノゲルマン等
の高い活性化エネルギーを必要とするガス分子が効率良
く活性化するとともに、電子ビームのエネルギーが低い
ときは、モノシラン等の低い活性化エネルギーを必要と
するガス分子が効率良く活性化することになる。したが
って、いろいろな活性化エネルギーを持つガス分子によ
って生成されたプラズマＰＢは、試料Ｓ上で化学的気相
成長を効率良く行って、たとえばアモルファスＳｉＧｅ
等を成膜する。
【００６５】こうして電子ビームのエネルギーを時間変
化させることによって、いろいろな活性化エネルギーを
持つガス分子を効率良くイオン化またはラジカル化させ
ることが可能になる。したがって、原料ガスの種類が変
化したり、混合ガスを用いる場合でも、成膜対象となる
原料ガスの活性化エネルギーと電子ビームのエネルギー
とを広範囲で合致させることが可能になり、成膜速度の
向上および成膜組成の均質化を図ることができる。
化させることによって、いろいろな活性化エネルギーを
持つガス分子を効率良くイオン化またはラジカル化させ
ることが可能になる。したがって、原料ガスの種類が変
化したり、混合ガスを用いる場合でも、成膜対象となる
原料ガスの活性化エネルギーと電子ビームのエネルギー
とを広範囲で合致させることが可能になり、成膜速度の
向上および成膜組成の均質化を図ることができる。
【００６６】図９は、本発明の第６実施例を示す概略図
である。図９は（ａ）は原料ガスＡ，Ｂの電離衝突解離
断面積を示す。また（ｂ）は放電電極と加速電極間に印
加するパルス波形の実施例を示す。パルスの電圧強度を
各原料ガスの電子衝突電離または解離断面積の最大値を
とる電子のエネルギー値に相当する値に設定することに
より、混合ガスのプラズマ化が効率よく行われる。
である。図９は（ａ）は原料ガスＡ，Ｂの電離衝突解離
断面積を示す。また（ｂ）は放電電極と加速電極間に印
加するパルス波形の実施例を示す。パルスの電圧強度を
各原料ガスの電子衝突電離または解離断面積の最大値を
とる電子のエネルギー値に相当する値に設定することに
より、混合ガスのプラズマ化が効率よく行われる。
【００６７】図１０は、本発明の第７実施例を示す概略
構成図である。この電子ビーム励起プラズマ成膜装置１
は、所定のエネルギーを持つ電子ビームを発生するため
の電子ビーム発生装置２と、電子ビーム励起によってプ
ラズマを発生するためのプラズマ反応装置３とを備え
る。
構成図である。この電子ビーム励起プラズマ成膜装置１
は、所定のエネルギーを持つ電子ビームを発生するため
の電子ビーム発生装置２と、電子ビーム励起によってプ
ラズマを発生するためのプラズマ反応装置３とを備え
る。
【００６８】電子ビーム発生装置２は、図１と同様に、
カソード５と、補助電極６と、放電電極と、加速電極８
を備え、カソード５と放電電極７との間の各領域で放電
によるプラズマを発生させる。
カソード５と、補助電極６と、放電電極と、加速電極８
を備え、カソード５と放電電極７との間の各領域で放電
によるプラズマを発生させる。
【００６９】本実施例では、放電電極７と加速電極８と
の間に出力電圧Ｖ１のＤＣ電源１４ｃおよび出力電圧Ｖ
２のＤＣ電源１４ｄが操作スイッチ１４ｅによって切換
自在に接続されている。操作スイッチ１４ｅによって低
い電圧Ｖ１が放電電極７に印加されると、放電によるプ
ラズマから引出された電子ビームに低い電界が印加され
るため、電子ビームのエネルギーが低くなる。また、操
作スイッチ１４ｅによって高い電圧Ｖ２が放電電極７に
印加されると、電子ビームに高い電界が印加されるた
め、電子ビームのエネルギーが高くなる。
の間に出力電圧Ｖ１のＤＣ電源１４ｃおよび出力電圧Ｖ
２のＤＣ電源１４ｄが操作スイッチ１４ｅによって切換
自在に接続されている。操作スイッチ１４ｅによって低
い電圧Ｖ１が放電電極７に印加されると、放電によるプ
ラズマから引出された電子ビームに低い電界が印加され
るため、電子ビームのエネルギーが低くなる。また、操
作スイッチ１４ｅによって高い電圧Ｖ２が放電電極７に
印加されると、電子ビームに高い電界が印加されるた
め、電子ビームのエネルギーが高くなる。
【００７０】一方、プラズマ反応装置３は、図１と同様
に、円筒状の真空容器３１と、電子ビーム発生装置２に
対向して設けられ、試料Ｓを支持するための試料テーブ
ル３５とを備える。真空容器３１には、モノシランＳｉ
Ｈ4 やモノゲルマンＧｅＨ4等の原料ガスを供給するた
めの供給口３２と、容器内のガスを排気する排気口３３
が形設される。
に、円筒状の真空容器３１と、電子ビーム発生装置２に
対向して設けられ、試料Ｓを支持するための試料テーブ
ル３５とを備える。真空容器３１には、モノシランＳｉ
Ｈ4 やモノゲルマンＧｅＨ4等の原料ガスを供給するた
めの供給口３２と、容器内のガスを排気する排気口３３
が形設される。
【００７１】電子ビーム発生装置２から所定のエネルギ
ーを持つ電子ビームが入射すると、真空容器３１内に導
入されたガス分子に衝突して、該エネルギーに合致する
活性化エネルギーを持つガス分子が効率良くイオン化ま
たはラジカル化してプラズマＰＢを生成する。たとえば
電子ビームのエネルギーが高いときはモノゲルマン等の
高い活性化エネルギーを必要とするガス分子が活性化す
るとともに、電子ビームのエネルギーが低いときは、モ
ノシラン等の低い活性化エネルギーを持つガス分子が効
率良く活性化することになる。したがって、スイッチ操
作によって活性化される分子が選択されたプラズマＰＢ
は、試料Ｓ上で化学的気相成長を行って、たとえば膜組
成が交互に異なる多層膜等を成膜することができる。
ーを持つ電子ビームが入射すると、真空容器３１内に導
入されたガス分子に衝突して、該エネルギーに合致する
活性化エネルギーを持つガス分子が効率良くイオン化ま
たはラジカル化してプラズマＰＢを生成する。たとえば
電子ビームのエネルギーが高いときはモノゲルマン等の
高い活性化エネルギーを必要とするガス分子が活性化す
るとともに、電子ビームのエネルギーが低いときは、モ
ノシラン等の低い活性化エネルギーを持つガス分子が効
率良く活性化することになる。したがって、スイッチ操
作によって活性化される分子が選択されたプラズマＰＢ
は、試料Ｓ上で化学的気相成長を行って、たとえば膜組
成が交互に異なる多層膜等を成膜することができる。
【００７２】こうして電子ビームのエネルギーをスイッ
チ操作によって任意に切換えることが可能になり、いろ
いろな活性化エネルギーを持つガス分子を効率良くイオ
ン化またはラジカル化できることになる。したがって、
成膜対象となる原料ガスとの最適化が可能になり、さら
に原料ガスの切換に併せて加速電極の印加電圧を切換え
ることによって、試料上に多層膜を形成することができ
る。
チ操作によって任意に切換えることが可能になり、いろ
いろな活性化エネルギーを持つガス分子を効率良くイオ
ン化またはラジカル化できることになる。したがって、
成膜対象となる原料ガスとの最適化が可能になり、さら
に原料ガスの切換に併せて加速電極の印加電圧を切換え
ることによって、試料上に多層膜を形成することができ
る。
【００７３】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、原
料ガスの種類が変化したり、混合ガスを用いる場合で
も、成膜対象となる原料ガスをイオン化またはラジカル
化するのに必要な活性化エネルギーと電子ビームのエネ
ルギーとを合致させることが可能になり、成膜速度の向
上および成膜組成の均質化を図ることができる。
料ガスの種類が変化したり、混合ガスを用いる場合で
も、成膜対象となる原料ガスをイオン化またはラジカル
化するのに必要な活性化エネルギーと電子ビームのエネ
ルギーとを合致させることが可能になり、成膜速度の向
上および成膜組成の均質化を図ることができる。
【００７４】また、各電子ビーム発生手段のビーム出射
口近傍に、各電子ビームのエネルギーに対応する活性化
エネルギーを持つガスを供給するためのガス供給手段を
備えることによって、ガスの分解効率がより向上する。
口近傍に、各電子ビームのエネルギーに対応する活性化
エネルギーを持つガスを供給するためのガス供給手段を
備えることによって、ガスの分解効率がより向上する。
【００７５】また本発明によれば、加速電極から試料ま
での距離が長い領域において、電子ビームによって励起
されたラジカルのうち寿命が長いものだけが試料に到達
して、寿命が短いものは途中で淘汰される。したがっ
て、ラジカル寿命の長短に応じて、成膜成分を選択する
ことが可能になる。
での距離が長い領域において、電子ビームによって励起
されたラジカルのうち寿命が長いものだけが試料に到達
して、寿命が短いものは途中で淘汰される。したがっ
て、ラジカル寿命の長短に応じて、成膜成分を選択する
ことが可能になる。
【００７６】また本発明によれば、加速電極から試料ま
での間に設置したガス圧が高い領域において、効率よく
ラジカルの選別が行われる。すなわち電子ビームによっ
て励起されたラジカルのうち寿命の長いものだけが上述
領域を通過し、試料に到達し、寿命の短いものは途中で
淘汰される。したがって、ラジカル寿命の長短に応じ
て、成膜成分を選択することが可能になる。
での間に設置したガス圧が高い領域において、効率よく
ラジカルの選別が行われる。すなわち電子ビームによっ
て励起されたラジカルのうち寿命の長いものだけが上述
領域を通過し、試料に到達し、寿命の短いものは途中で
淘汰される。したがって、ラジカル寿命の長短に応じ
て、成膜成分を選択することが可能になる。
【００７７】また本発明によれば、電子ビームのエネル
ギーを時間変化させることが可能になるため、原料ガス
の種類が変化したり、混合ガスを用いる場合でも、成膜
対象となる原料ガスの活性化エネルギーと電子ビームの
エネルギーとを広範囲で合致させることが可能になり、
成膜速度の向上および成膜組成の均質化を図ることがで
きる。
ギーを時間変化させることが可能になるため、原料ガス
の種類が変化したり、混合ガスを用いる場合でも、成膜
対象となる原料ガスの活性化エネルギーと電子ビームの
エネルギーとを広範囲で合致させることが可能になり、
成膜速度の向上および成膜組成の均質化を図ることがで
きる。
【００７８】また本発明によれば、電子ビームのエネル
ギーを任意に設定できるため、成膜対象となる原料ガス
との最適化が可能になり、さらに原料ガスの切換に併せ
て加速電極の印加電圧を切換えることによって、試料上
に多層膜を形成することができる。
ギーを任意に設定できるため、成膜対象となる原料ガス
との最適化が可能になり、さらに原料ガスの切換に併せ
て加速電極の印加電圧を切換えることによって、試料上
に多層膜を形成することができる。
【図１】本発明が適用される電子ビーム励起プラズマ発
生装置の構成を示す断面図である。
生装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ線に沿った矢視図である。
【図３】コイル１５，１６および逆磁場コイル３７によ
って形成される磁場の分布図である。
って形成される磁場の分布図である。
【図４】本発明の第１実施例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第２実施例を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第３実施例を示す概略構成図である。
【図７】本発明の第４実施例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の第５実施例を示す概略構成図である。
【図９】本発明の第６実施例を示す概略図である。
【図１０】本発明の第７実施例を示す概略構成図であ
る。
る。
１ 電子ビーム励起プラズマ成膜装置 ２，２ａ，２ｂ 電子ビーム発生装置 ３ プラズマ反応装置 ４ 真空容器 ５，５ａ，５ｂ カソード ６，６ａ，６ｂ 補助電極 ７，７ａ，７ｂ 放電電極 ８，８ａ，８ｂ 加速電極 ９ 供給ポート １０ 排気ポート １１ａ，１１ｂ バリアブルオリフィス １２ａ，１２ｂ 原料ガス １５，１６ コイル ３１ 真空容器 ３２，３２ａ，３２ｂ 供給口 ３３ 排気口 ３４ 多極磁石 ３５ 試料テーブル ３７ 逆磁場コイル ３８ 隔壁
Claims (7)
- 【請求項１】 電子ビームによって励起されるプラズマ
を利用して、試料上で化学的気相成長を行う電子ビーム
励起プラズマ成膜装置において、 エネルギーが相異なる複数の電子ビームを発生するため
の複数の電子ビーム発生手段を備えることを特徴とする
電子ビーム励起プラズマ成膜装置。 - 【請求項２】 各電子ビーム発生手段のビーム出射口近
傍に、各電子ビームのエネルギーに対応する活性化エネ
ルギーを持つガスを供給するためのガス供給手段を備え
ることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム励起プラ
ズマ成膜装置。 - 【請求項３】 電子ビームによって励起されるプラズマ
を利用して、試料上で化学的気相成長を行う電子ビーム
励起プラズマ成膜装置において、 電子ビームを発生するための複数の電子ビーム発生手段
を備え、 さらに各電子ビーム発生手段は、電子ビームを加速する
ための加速電極を備え、各加速電極から試料までの距離
がそれぞれ異なるように配置されることを特徴とする電
子ビーム励起プラズマ成膜装置。 - 【請求項４】 電子ビームによって励起されるプラズマ
を利用して、試料上で化学的気相成長を行う電子ビーム
励起プラズマ成膜装置において、 電子ビームを発生するための複数の電子ビーム発生手段
を備え、 さらに各電子ビーム発生手段は、電子ビームを加速する
ための加速電極を備え、さらに各加速電極と試料の間に
はガス圧力調整用のオリフィスを設け、各加速電極から
各オリフィスまでのガス圧がそれぞれ異なるようにオリ
フィス開度を調整する機構が配置されていることを特徴
とする電子ビーム励起プラズマ成膜装置。 - 【請求項５】 電子ビームによって励起されるプラズマ
を利用して、試料上で化学的気相成長を行う電子ビーム
励起プラズマ成膜装置において、 電子ビームを発生するための電子ビーム発生手段に、電
子ビームに電界を印加して加速するための加速電極が設
けられ、該電界の強度が脈流状またはパルス状に時間変
化することを特徴とする電子ビーム励起プラズマ成膜装
置。 - 【請求項６】 電子ビームによって混合ガスを励起し、
プラズマを生成して、試料上で化学的気相成長を行う電
子ビーム励起プラズマ成膜装置において、 電子ビームを発生するための電子ビーム発生手段に、電
子ビームに電界を印加して加速するための加速電極が設
けられ、該電界の強度がパルス的に時間変化し、その電
界強度が混合ガスを構成する各ガスの電子衝突断面積の
最大値に対応する電子エネルギーに設定されていること
を特徴とする電子ビーム励起プラズマ成膜装置。 - 【請求項７】 電子ビームによって励起されるプラズマ
を利用して、試料上で化学的気相成長を行う電子ビーム
励起プラズマ成膜装置において、 電子ビームを発生するための電子ビーム発生手段に、電
子ビームに電界を印加して加速するための加速電極が設
けられ、さらに前記加速電極に印加される電圧を切換え
るための電圧切換手段が設けられることを特徴とする電
子ビーム励起プラズマ成膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14680694A JP3524957B2 (ja) | 1994-05-10 | 1994-06-28 | 電子ビーム励起プラズマ成膜装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-96501 | 1994-05-10 | ||
| JP9650194 | 1994-05-10 | ||
| JP14680694A JP3524957B2 (ja) | 1994-05-10 | 1994-06-28 | 電子ビーム励起プラズマ成膜装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003347450A Division JP3689098B2 (ja) | 1994-05-10 | 2003-10-06 | 電子ビーム励起プラズマ成膜装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0827577A true JPH0827577A (ja) | 1996-01-30 |
| JP3524957B2 JP3524957B2 (ja) | 2004-05-10 |
Family
ID=26437695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14680694A Expired - Fee Related JP3524957B2 (ja) | 1994-05-10 | 1994-06-28 | 電子ビーム励起プラズマ成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3524957B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6348158B1 (en) | 1998-07-23 | 2002-02-19 | Nec Corporation | Plasma processing with energy supplied |
| JP2014521932A (ja) * | 2011-07-15 | 2014-08-28 | オーボテック リミテッド | 電子ビーム誘導プラズマプローブを用いた電子装置の電気検査 |
-
1994
- 1994-06-28 JP JP14680694A patent/JP3524957B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6348158B1 (en) | 1998-07-23 | 2002-02-19 | Nec Corporation | Plasma processing with energy supplied |
| JP2014521932A (ja) * | 2011-07-15 | 2014-08-28 | オーボテック リミテッド | 電子ビーム誘導プラズマプローブを用いた電子装置の電気検査 |
| US9523714B2 (en) | 2011-07-15 | 2016-12-20 | Photon Dynamics, Inc. | Electrical inspection of electronic devices using electron-beam induced plasma probes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3524957B2 (ja) | 2004-05-10 |
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