JPH0978244A

JPH0978244A - プラズマｃｖｄ方法

Info

Publication number: JPH0978244A
Application number: JP23029495A
Authority: JP
Inventors: Nobumasa Suzuki; 伸昌鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1997-03-25

Abstract

(57)【要約】【課題】窓曇りが問題にならない光アシスト方法によ
るプラズマＣＶＤ方法。【解決手段】紫外光発光性ガスの存在下ＣＶＤ方法を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマＣＶＤ方
法に関する。更に詳しくは、本発明は、低温で高品質膜
を高速に形成するために、プラズマにイオン入射以外の
表面励起効果をもたせたプラズマＣＶＤ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマＣＶＤ方法による成膜は例えば
次のように行われる。即ち、プラズマＣＶＤ装置のプラ
ズマ発生室及び成膜室内にガスを導入し、同時にマイク
ロ波、高周波、直流電力などの電気エネルギーを投入し
てプラズマ発生室内にプラズマを発生させガスを励起、
分解して、成膜室内に配された基体上に堆積膜を形成す
る。

【０００３】プラズマＣＶＤ方法においては、ガスの励
起源としてプラズマを使用することから、ガス分子を低
温でも効率的に励起、分解することができる。特にマイ
クロ波を用いたプラズマＣＶＤ方法では、ガスの電離効
率、励起効率及び分解効率が高く、高密度のプラズマを
比較的容易に形成し得ること、低温で高品質な薄膜を高
速に形成できることといった利点がある。

【０００４】マイクロ波プラズマＣＶＤ方法の例とし
て、近年、マイクロ波の均一で効率的な導入装置として
複数のスロットが内側面に形成された環状導波管を用い
た方法が提案されている（特許出願番号Ｈ３−２９３０
１０）。このマイクロ波プラズマＣＶＤ方法に用いる装
置を図１に示す。１０１はプラズマ発生室、１０２はプ
ラズマ発生室１０１を形成する石英管、１０３はマイク
ロ波をプラズマ発生室１０１に導入するための環状マル
チスロット導波管、１０４はプラズマ発生用ガス導入手
段、１１１はプラズマ発生室１０１に連結した成膜室、
１１２は被覆する基体、１１３は基体１１２の支持体、
１１４は基体１１２を加熱するヒータ、１１５は成膜用
ガス導入手段、１１６は排気である。プラズマの発生及
び成膜は以下のようにして行なう。排気系（不図示）を
介してプラズマ発生室１０１内及び成膜室１１１内を真
空に排気する。続いてプラズマ発生用ガスをガス導入手
段１０４を介して所定の流量でプラズマ発生室１０１内
に導入する。次に排気系（不図示）に設けられたコンダ
クタンスバルブ（不図示）を調整し、プラズマ発生室１
０１内を所定の圧力に保持する。マイクロ波電源（不図
示）より所望の電力を環状マルチスロット導波管１０３
を介してプラズマ発生室１０１内に供給する。電子がマ
イクロ波電界により加速され、プラズマ発生室１０１内
に高密度プラズマが発生する。この時に成膜用ガス導入
手段１１５を介して成膜用ガスを成膜室１１１内に導入
しておくと成膜用ガスは発生した高密度プラズマにより
励起され、支持体１１３上に載置された被覆しようとす
る基体１１２の表面に成膜される。この際用途に応じ
て、プラズマ発生用ガス導入手段１０４から成膜用ガス
を導入しても良い。

【０００５】このようなマイクロ波プラズマＣＶＤ方法
を用いることにより、大口径空間に均一な電子温度３ｅ
Ｖ以下、電子密度１０¹²／ｃｍ³ 台の低温高密度プラズ
マが発生でき、原料ガスを十分に反応させ活性状態で基
板に供給できるので、低温でも高品質な薄膜が高速に形
成できる。

【０００６】しかしながら、図１に示したような高密度
プラズマを利用する最新のマイクロ波プラズマＣＶＤ方
法を用いて、室温に近い低温で薄膜を形成する場合で
も、用途によっては、形成された薄膜は緻密性が充分で
ない場合がある。緻密性の改善方法としては、基体に付
着した中間体に吸収される紫外光を基体に照射する光ア
シストプラズマＣＶＤ方法が知られているが、形成する
薄膜によっては光導入窓上への膜付着により窓の透過率
が低下し、光が導入できなくなり有効に実施することが
できなくなる問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の主たる
目的は、上述したような従来のプラズマＣＶＤ方法にお
ける問題点を解決し、低温で高品質の膜を高速に形成す
るために、窓曇りが問題にならない光アシスト方法によ
るプラズマＣＶＤ方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、従
来のマイクロ波プラズマＣＶＤ方法における前記の問題
点を解決し、上記の目的を達成するべく鋭意努力した結
果、要約すれば、ＣＶＤ法においてプラズマ中に紫外光
を発光するガスを添加することによって、即ちプラズマ
に光アシスト用光源としての機能を持たせることによ
り、光源と基体の間に窓などの遮蔽物を設けずに光アシ
ストを可能にし、低温で高品質膜を高速に形成できると
いう知見を得た。

【０００９】本発明のプラズマＣＶＤ方法を図１を用い
て説明する。

【００１０】プラズマの発生及び成膜は以下のようにし
て行う。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室１０
１内及び成膜室１１１内を真空排気する。続いて、紫外
光発光性ガスを単独でもしくはプラズマ発生用のガスを
添加して、ガス導入手段１０４を介して所定の流量でプ
ラズマ発生室１０１内に導入する。次に排気系（不図
示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調
整し、プラズマ発生室１０１内及び成膜室１１１内を所
定の圧力に保持する。マイクロ波電源（不図示）より所
望の電力を環状マルチスロット導波管１０３を介してプ
ラズマ発生室１０１内に供給することによりプラズマ発
生室１０１内にプラズマが発生する。この時に成膜用ガ
ス導入手段１１５を介して成膜用ガスを成膜室１１１内
に導入しておくと発生した高密度プラズマにより成膜用
ガスは励起・分解され、支持体１１３上に載置された被
覆する基体１１２の表面上に付着する。紫外光発光性ガ
スはプラズマで励起され、発光した紫外光を基体の表面
に付着した中間体が吸収して揮発性成分などを脱離し、
高品質な膜が形成される。この際用途に応じて、プラズ
マ発生用ガス導入手段１０４から成膜用ガスを導入して
も良い。

【００１１】プラズマに紫外光発光性のガスを添加し、
プラズマに紫外光源としての機能を兼備させることによ
り、窓の曇りの問題なく基体表面の光アシストができ、
低温で高品質な膜を高速に形成することが可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のプラズマＣＶＤ方法にお
いて用いられる紫外光発光用のガスは、紫外光ランプや
レーザに用いられる。Ｈｇ（蒸気）、Ｄ₂ ，Ａｒ，Ｋ
ｒ，Ｘｅ．Ａｒ＋Ｆ₂ ，Ｋｒ＋Ｆ₂ ，Ｘｅ＋Ｃｌ，Ｆ₂
などが適用可能であるが、その他でも基体に付着した反
応中間体に吸収される紫外光を発光するものなら適用可
能である。

【００１３】本発明のプラズマＣＶＤ方法において用い
られるプラズマ発生用電源の周波数については、直流で
も構わないが、５０ｋＨｚから８００ＭＨｚの範囲の高
周波でも、０．８〜２０ＧＨｚのマイクロ波でも使用可
能であるが、高エネルギー電子をより多く発生できるも
のがより良い。

【００１４】本発明のプラズマＣＶＤ方法におけるプラ
ズマ発生室内または成膜室内の圧力は、好ましくは０．
５ｍＴｏｒｒ乃至０．５Ｔｏｒｒの範囲から選択するこ
とができる。

【００１５】本発明のプラズマＣＶＤ方法により形成さ
れる堆積膜は、使用するガスを適宜選択することによ
り、Ｓｉ₃ Ｎ₄ ，ＳｉＯ₂ ，Ｔａ₂ Ｏ₅ ，ＴｉＯ₂ ，Ｔ
ｉＮ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＡｌＮ，ＭｇＦ₂ などの絶縁膜、ａ
−Ｓｉ，ｐｏｌｙ−Ｓｉ，ＳｉＣ，ＧａＡｓなどの半導
体膜、Ａｌ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｔａなどの金属膜など、
各種の堆積膜を高品質かつ高速に形成することが可能で
ある。

【００１６】本発明のプラズマＣＶＤ方法により成膜す
る基体は、半導体であっても、導電性のものであって
も、あるいは電気絶縁性のものであってもよいが、耐熱
性の低いプラスチックなどの基体の場合、特に効果を発
揮する。

【００１７】導電性基体としては、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，
Ａｌ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｐｂ
などの金属またはこれらの合金、例えば真鍮、ステンレ
ス鋼などが挙げられる。

【００１８】絶縁性基体としては、ＳｉＯ₂ 系の石英や
各種ガラス、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＬｉＦ，
ＣａＦ₂ ，ＢａＦ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＡｌＮ，ＭｇＯなど
の無機物、ポリエチレン、ポリエステル、ポリカーボネ
ート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩
化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリア
ミド、ポリイミドなどのポリマーのフィルム、シートな
どが挙げられる。

【００１９】本発明のプラズマＣＶＤ方法において薄膜
形成用ガスとしては、プラズマＣＶＤ法で一般に公知の
ガスが使用できる。プラズマの作用で容易に分解され単
独でも堆積し得るガスは、化学量論的組成の達成やプラ
ズマ発生室内の膜付着防止のため成膜室内の成膜用ガス
導入手段などを介して成膜室内へ導入することが望まし
い。また、プラズマの作用で容易には分解されにくく単
独では堆積が難しいガスは、プラズマ発生室内のプラズ
マ発生用ガス導入手段を介してプラズマ発生室内へ導入
することが望ましい。

【００２０】ｓ−Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ，ＳｉＣなどの
Ｓｉ系半導体薄膜を形成する場合の成膜用ガス導入手段
を介して導入するＳｉ原子を含有する原料としては、Ｓ
ｉＨ ₄ 、Ｓｉ₂ Ｈ₆ などの無機シラン類、テトラエチル
シラン（ＴＥＳ）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）、ジ
メチルシラン（ＤＭＳ）などの有機シラン類、ＳｉＦ
₄ ，Ｓｉ₂ Ｆ₆ ，ＳｉＨＦ₃ ，ＳｉＨ₂ Ｆ₂ ，ＳｉＣｌ
₄ ，Ｓｉ₂ Ｃｌ₆ ，ＳｉＨＣｌ₃ ，ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ，Ｓ
ｉＨ₃ Ｃｌ，ＳｉＣｌ₂ Ｆ₂ などのハロシラン類など、
常温常圧でガス状態であるものまたは容易にガス化し得
るものが挙げられる。また、この場合のプラズマ発生用
ガス導入口を介して導入するプラズマ発生用ガスとして
は、Ｈ₂ ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｒｎが挙げ
られる。

【００２１】Ｓｉ₃ Ｎ₄ ，ＳｉＯ₂ などのＳｉ化合物系
薄膜を形成する場合の成膜用ガス導入手段を介して導入
するＳｉ原子を含有する原料としては、ＳｉＨ₄ ，Ｓｉ
₂ Ｈ ₆ などの無機シラン類、テトラエトキシシラン（Ｔ
ＥＯＳ）、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、オクタ
メチルシクロテトラシラン（ＯＭＣＴＳ）などの有機シ
ラン類、ＳｉＦ₄ ，Ｓｉ₂ Ｆ₆ ，ＳｉＨＦ₃ ，ＳｉＨ₂
Ｆ₂ ，ＳｉＣｌ₄ ，Ｓｉ₂ Ｃｌ₆ ，ＳｉＨＣｌ₃ ，Ｓｉ
Ｈ₂ Ｃｌ₂ ，ＳｉＨ₃ Ｃｌ，ＳｉＣｌ₂ Ｆ₂ などのハロ
シラン類など、常温常圧でガス状態であるものまたは容
易にガス化し得るものが挙げられる。また、この場合の
プラズマ発生用ガスとして導入する原料としては、Ｎ
₂ ，ＮＨ₃ ，Ｎ₂ Ｈ₄ ，ヘキサメチルジシラザン（ＨＭ
ＤＳ），Ｏ ₂ ，Ｏ₃ ，Ｈ₂ Ｏ，ＮＯ，Ｎ₂ Ｏ，ＮＯ₂ な
どが挙げられる。

【００２２】Ａｌ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｔａなどの金属薄
膜を形成する場合に、成膜用ガス導入手段を介して導入
する金属原子を含有する原料としては、トリメチルアル
ミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥ
Ａｌ），トリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡｌ），
ジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡｌＨ）、タ
ングステンカルボニル（（Ｗ（ＣＯ）₆ ）、モリブデン
カルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）₆ ）、トリメチルガリウム
（ＴＭＧａ），トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）などの
有機金属、ＡｌＣｌ₃ ，ＷＦ₆ ，ＴｉＣｌ₃ ，ＴａＣｌ
₅ などのハロゲン化金属などが挙げられる。また、この
場合のプラズマ発生用ガス導入手段を介して導入するプ
ラズマ発生用ガスとしては、Ｈ₂ ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ，
Ｋｒ，Ｘｅ，Ｒｎが挙げられる。

【００２３】Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＡｌＮ，Ｔａ₂ Ｏ₅ ，ＴｉＯ
₂ ，ＴｉＮ，ＷＯ₃ などの金属化合物薄膜を形成する場
合に成膜用ガス導入手段を介して導入する金属原子を含
有する原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ
ｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）、トリイソ
ブチルアルミニウム（ＴＩＢＡｌ）、ジメチルアルミニ
ウムハイドライド（ＤＭＡｌＨ），タングステンカルボ
ニル（Ｗ（ＣＯ）₆ ）、モリブデンカルボニル（Ｍｏ
（ＣＯ）₆ ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリ
エチルガリウム（ＴＥＧａ）などの有機金属、ＡｌＣｌ
₃ ，ＷＦ₆ ，ＴｉＣｌ₃ ，ＴａＣｌ₅ などのハロゲン化
金属などが挙げられる。また、この場合のプラズマ発生
用ガス導入手段を介して導入する原料ガスとしては、Ｏ
₂ ，Ｏ₃ ，Ｈ₂ Ｏ，ＮＯ，Ｎ₂ Ｏ，ＮＯ₂ ，Ｎ₂ ，ＮＨ
₃ ，Ｎ₂ Ｈ₄ ，ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）な
どが挙げられる。

【００２４】また本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ方
法は表面改質にも適用できる。その場合、使用するガス
を適宜選択することにより例えば基体もしくは表面層と
してＳｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｔａなどを使用してこれ
ら基体もしくは表面層の酸化処理あるいは窒化処理更に
はＢ，Ａｓ，Ｐなどのドーピング処理などが可能であ
る。更に本発明において採用する成膜技術はクリーニン
グ方法にも適用できる。その場合酸化物あるいは有機物
や重金属などのクリーニングに使用することもできる。

【００２５】基体を酸化表面成膜する場合にプラズマ発
生用ガス導入手段を介して導入する酸化性ガスとして
は、Ｏ₂ ，Ｏ₃ ，Ｈ₂ Ｏ，ＮＯ，Ｎ₂ Ｏ，ＮＯ₂ などが
挙げられる。また、基体を窒化表面処理する場合のプラ
ズマ発生用ガス導入手段を介して導入する窒化性ガスと
しては、Ｎ₂ ，ＮＨ₃ ，Ｎ₂ Ｈ₄ ，ヘキサメチルジシラ
ザン（ＨＭＤＳ）などが挙げられる。この場合成膜しな
いので、成膜用ガス導入手段を介して原料ガスは導入し
ない、またはプラズマ発生用ガス導入手段を介して導入
するガスと同様のガスを導入する。

【００２６】基体表面の有機物をクリーニングする場合
にプラズマ発生用ガス導入手段から導入するクリーニン
グ用ガスとしては、Ｏ₂ 、Ｏ₃ ，Ｈ₂ Ｏ，ＮＯ，Ｎ₂
Ｏ，ＮＯ₂ などが挙げられる。また、基体表面の無機物
をクリーニングする場合にプラズマ発生用ガス導入手段
から導入するクリーニング用ガスとしては、Ｆ₂ ，ＣＦ
₄ ，ＣＨ₂ Ｆ₂ ，Ｃ₂ Ｆ₆ ，ＣＦ₂ Ｃｌ₂ ，ＳＦ₆ ，Ｎ
Ｆ₃ などが挙げられる。この場合成膜しないので、成膜
用ガス導入手段を介して原料ガスは導入しない、または
プラズマ発生用ガス導入手段を介して導入するガスと同
様のガスを導入する。

【００２７】

【実施例】以下実施例を挙げて本発明のプラズマＣＶＤ
方法をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例
に限定されるものではない。（実施例１）図１に示したマイクロ波プラズマＣＶＤ装
置を使用し、光磁気ディスク用窒化シリコン膜の形成を
行った。

【００２８】基体１１２としては、１．２μｍ幅グルー
プ付きのポリカーボネート（ＰＣ）基板（φ３．５イン
チ）を使用した。まず、ＰＣ基板を基体１１２として基
体支持台１１３上に設置した後、排気系（不図示）を介
してプラズマ発生室１０１及び成膜室１１１内を真空排
気し、１０^-6Ｔｏｒｒの値まで減圧させた。水銀バブラ
を通した窒素ガスを１００ｓｃｃｍ、アルゴンガスを２
００ｓｃｃｍ、プラズマ発生用ガス導入手段１０４を介
してプラズマ発生室１０１内に導入した。同時に、成膜
用ガス導入手段１１５を介してモノシランガスを１５０
ｓｃｃｍの流量で成膜室１１１内に導入した。次いで、
排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ
（不図示）を調整し、成膜室１１１内を１０ｍＴｏｒｒ
に保持した。プラズマ発生室１０１内に、２．４５ＧＨ
ｚのマイクロ波電源より１．８ｋＷの電力を環状導波管
１０３を介して供給した。かくして、プラズマ発生室１
０１内にプラズマを発生させた。この際、プラズマ発生
用ガス導入手段１０４を介して導入された窒素ガスはプ
ラズマ発生室１０１内で励起、分解されて活性種とな
り、基体１１２の方向に輸送され、成膜用ガス導入手段
１１５を介して導入されたモノシランガスと反応し、窒
化シリコン膜が基体１１２上に１２秒の間に１００ｎｍ
の厚さで形成された。成膜後、屈折率などの膜質につい
て評価した。

【００２９】得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、４
８０ｎｍ／ｍｉｎと極めて大きく、膜質も屈折率２．
２、密着性・耐久性良好な極めて良質な膜であることが
確認された。また密度は２．９ｇ／ｃｍ³ であり、水銀
を添加しない場合（２．７ｇ／ｃｍ³ ）よりも緻密な膜
が形成された。（実施例２）図１に示したプラズマＣＶＤ装置を使用
し、プラスチックレンズ反射防止用酸化シリコン膜及び
窒化シリコン膜の形成を行った。

【００３０】基体１１２としては、直径５０ｍｍプラス
チック凸レンズを使用した。レンズを基体１１２として
基体支持台１１３上に設置した後、排気系（不図示）を
介してプラズマ発生室１０１及び成膜室１１１内を真空
排気し、１０^-6Ｔｏｒｒの値まで減圧させた。プラズマ
発生用ガス導入手段１０４を介して窒素ガスを１５０ｓ
ｃｃｍ、重水素ガスを５０ｓｃｃｍの流量でプラズマ発
生室１０１内に導入した。同時に、成膜用ガス導入手段
１１５を介してモノシランガスを１００ｓｃｃｍの流量
で成膜室１１１内に導入した。次いで、排気系（不図
示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調
整し、成膜室１１１内を１ｍＴｏｒｒに保持した。次い
で、直流電源（不図示）より電力をコイル１０６に供給
しプラズマ発生室１０１内に磁束密度８７５Ｇの均一磁
界を発生させた後、プラズマ発生室１０１内に１ＭＨｚ
の高周波供給手段１０５を介して６００Ｗの電力を供給
するとともに２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図
示）より１．２ｋＷの電力を環状マルチスロット導波管
１０３を介してプラズマ発生室１０１内に供給した。か
くして、プラズマ発生室１０１内にプラズマを発生させ
た。この際、プラズマ発生用ガス導入手段１０４を介し
て導入された窒素ガスは、プラズマ発生室１０１内で励
起、分解されて窒素原子などの活性種となり、レンズで
ある基体１１２の方向に輸送され、成膜用ガス導入手段
１１５を介して導入されたモノシランガスと反応し、窒
化シリコン膜がレンズである基体１１２上に２１ｎｍの
厚さで形成された。

【００３１】次に、プラズマ発生用ガス導入手段１０４
を介して酸素ガスを２００ｓｃｃｍ、重水素ガスを５０
ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生室１０１内に導入した。
同時に、成膜用ガス導入手段１１５を介してモノシラン
ガスを１００ｓｃｃｍの流量で成膜室１１１内に導入し
た。次いで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタ
ンスバルブ（不図示）を調整し、成膜室１１１内を１ｍ
Ｔｏｒｒに保持した。次いで、直流電源（不図示）より
電力をコイル１０６に供給しプラズマ発生室１０１内に
磁束密度８７５Ｇの均一磁界を発生させた後、プラズマ
発生室１０１内に１ＭＨｚの高周波供給手段１０５を介
して６００Ｗの電力を供給するとともに２．４５ＧＨｚ
のマイクロ波電源（不図示）より５００Ｗの電力を環状
導波管１０３を介してプラズマ発生室１０１内に供給し
た。かくして、プラズマ発生室１０１内にプラズマを発
生させた。この際、プラズマ発生用ガス導入手段１０４
を介して導入された酸素ガスは、プラズマ発生室１０１
内で励起、分解されて酸素原子などの活性種となり、基
体１１２の方向に輸送され、成膜用ガス導入手段１１５
を介して導入されたモノシランガスと反応し、酸化シリ
コン膜が基体１１２上に８６ｎｍの厚さで形成された。
成膜後、成膜速度、反射特性について評価した。

【００３２】得られた窒化シリコン膜及び酸化シリコン
膜の成膜速度はそれぞれ３００ｎｍ／ｍｉｎ，３６０ｎ
ｍ／ｍｉｎと良好で、膜質も５００ｎｍ付近の反射率が
０．３％と極めて良好な光学特性であることが確認され
た。（実施例３）図１に示したプラズマＣＶＤ装置を使用
し、半導体素子保護用窒化シリコン膜の形成を行った。

【００３３】基体１１２としては、Ａｌ配線パターン
（ラインアンドスペース０．５μｍ）が形成された層間
ＳｉＯ₂ 膜付きＰ型単結晶シリコン基板（面方位＜１０
０＞、抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まずこのシリコ
ン基板を基体１１２として基体支持台１１３上に設置し
た後、排気系（不図示）を介してプラズマ発生室１０１
及び成膜室１１１内を真空排気し、１０^-6Ｔｏｒｒの値
まで減圧させた。続いてヒータ（不図示）に通電し、基
体（シリコン基板）１１２を３００℃に加熱し、この温
度に保持した。水銀バブラを通した窒素ガスを５００ｓ
ｃｃｍの流量でプラズマ発生用ガス導入手段１０４を介
してプラズマ発生室１０１内に導入した。同時に、成膜
用ガス導入手段１１５を介してモノシランガスを１００
ｓｃｃｍの流量で成膜室１１１内に導入した。次いで、
排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ
（不図示）を調整し、成膜室１１１内を５ｍＴｏｒｒに
保持した。次に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不
図示）より１．２ｋＷの電力を環状マルチスロット導波
管１０３を介して供給した。かくして、プラズマ発生室
１０１内にプラズマを発生させた。この際、プラズマ発
生用ガス導入手段１０４を介して導入された窒素ガスは
プラズマ発生室１０１内で励起、分解され活性種とな
り、基体（シリコン基板）１１２の方向に輸送され、成
膜用ガス導入手段１１５を介して導入されたモノシラン
ガスと反応し、窒化シリコン膜が基体（シリコン基板）
１１２上に１．０μｍの厚さで形成した。成膜後、成膜
速度、応力などの膜質について評価した。応力は成膜前
後の基体の反り量の変化をレーザ干渉計Ｚｙｇｏ（商品
名）で測定した。

【００３４】得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、４
６０ｎｍ／ｍｉｎと極めて大きく、膜質も応力１．１×
１０⁹ ｄｙｎ／ｃｍ² 、リーク電流１．２×１０^-10 Ａ
／ｃｍ² 、絶縁耐圧９ＭＶ／ｃｍの極めて良質な膜であ
ることが確認された。（実施例４）図１に示したプラズマＣＶＤ装置を使用
し、半導体素子層間絶縁用酸化シリコン膜の形成を行っ
た。

【００３５】基体１１２としては、Ａｌ配線パターン
（ラインアンドスペース０．５μｍ）が形成されたＳｉ
Ｏ₂ 膜付きＰ型単結晶シリコン基板（面方位＜１００
＞、抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まず、このシリコ
ン基板を基体１１２として基体支持台１１３上に設置し
た後、排気系（不図示）を介してプラズマ発生室１０１
及び成膜室１１１内を真空排気し、１０^-6Ｔｏｒｒの値
まで減圧させた。続いて照明系１２１のＫｒＣｌ^* エキ
シマランプを点灯して基体（シリコン基板）１１２表面
における光照度が２０ｍＷ／ｃｍ² となるように光を基
体（シリコン基板）１１２の表面に照射した。続いてヒ
ータ（不図示）に通電し、基体（シリコン基板）１１２
を３００℃に加熱し、この温度に保持した。プラズマ発
生用ガス導入手段１０４を介して酸素ガスを５００ｓｃ
ｃｍ、重水素ガスを１００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発
生室１０１内に導入した。同時に、成膜用ガス導入手段
１１５からテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ガスを２
００ｓｃｃｍの流量で成膜室１１１内に導入した。次い
で、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバル
ブ（不図示）を調整し、プラズマ発生室１０１内を０．
１Ｔｏｒｒ、成膜室１１１内を０．０５Ｔｏｒｒに保持
した。次に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より１．
５ｋＷの電力を環状導波管１０３を介してプラズマ発生
室１０１内に供給した。かくして、プラズマ発生室１０
１内にプラズマを発生させた。プラズマ発生用ガス導入
手段１０４を介して導入された酸素ガスはプラズマ発生
室１０１内で励起、分解されて活性種となり、基体（シ
リコン基板）１１２の方向に輸送され、成膜用ガス導入
手段１１５を介して導入されたテトラエトキシシランガ
スと反応し、酸化シリコン膜がシリコン基板１１２上に
０．８μｍの厚さで形成した。成膜後、成膜速度、均一
性、絶縁耐圧、及び段差被覆性について評価した。段差
被覆性は、Ａｌ配線パターン上に成膜した酸化シリコン
膜の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測し、段差
上の膜厚に対する段差側壁上の膜厚の比（カバーファク
タ）を求め評価した。

【００３６】得られた酸化シリコン膜の成膜速度と均一
性は１８０ｎｍ／ｍｉｎ±２．７％と良好で、膜質も絶
縁耐圧９．３ＭＶ／ｃｍ，カバーファクタ０．９であっ
て良質な膜であることが確認された。（実施例５）図１に示したプラズマＣＶＤ装置を使用
し、半導体素子ゲート絶縁用酸化シリコン膜の形成を行
った。

【００３７】基体１１２としては、Ｐ型単結晶シリコン
基板（面方位＜１００＞、抵抗率１０Ωｃｍ）を使用し
た。基体（シリコン基板）１１２を基体支持台１１３上
に設置した後、排気系（不図示）を介してプラズマ発生
室１０１及び成膜室１１１内を真空排気し、１０^-6Ｔｏ
ｒｒの値まで減圧させた。続いて照明系１２１のＫｒＣ
ｌ^* エキシマランプを点灯して基体（シリコン基板）１
１２表面における光照度が２０ｍＷ／ｃｍ² となるよう
に光を基体（シリコン基板）１１２の表面に照射した。
続いてヒータ（不図示）に通電し、基体（シリコン基
板）１１２を３００℃に加熱し、この温度に保持した。
プラズマ発生用ガス導入手段１０４を介して酸素ガスを
２００ｓｃｃｍ、重水素ガスを１００ｓｃｃｍの流量で
プラズマ発生室３０１内に導入した。同時に成膜用ガス
導入手段１１５を介してモノシランガスを５０ｓｃｃｍ
の流量で成膜室１１１内に導入した。次いで、排気系
（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図
示）を調整し、プラズマ発生室１０１及び成膜室１１１
内を０．０２Ｔｏｒｒに保持した。次いで、２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波電源より５００Ｗの電力を環状導波管
１０３を介してプラズマ発生室１０１内に供給した。か
くして、プラズマ発生室１０１内にプラズマを発生させ
た。この際、プラズマ発生用ガス導入手段１０４を介し
て導入された酸素ガスは、プラズマ発生室１０１内で励
起、分解されて酸素原子などの活性種となり、基体（シ
リコン基板）１１２の方向に輸送され、成膜用ガス導入
手段１１５を介して導入されたモノシランガスと反応
し、酸化シリコン膜が基体（シリコン基板）１１２上に
０．１μｍの厚さで形成された。成膜後、成膜速度、均
一性、リーク電流、絶縁耐圧、及び界面準位密度につい
て評価した。界面準位密度は容量測定器により得られた
１ＭＨｚの高周波印加の場合のＣ−Ｖ曲線より求めた。

【００３８】得られた酸化シリコン膜の成膜速度と均一
性は１１０ｎｍ／ｍｉｎ±２．３％と良好で、膜質も、
リ−ク電流４×１０^-11 Ａ／ｃｍ² 、絶縁耐圧１１ＭＶ
／ｃｍ、界面準位密度６×１０¹⁰ｃｍ^-2であって、極め
て良質な膜であることが確認された。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、プラズマ中に紫外
光を発光するガスを添加して化学蒸着を行うことによっ
て、即ちプラズマに光アシスト用光源としての機能を持
たせることにより、光源と基板との間に膜付着すると光
を透過しなくなる窓などの遮蔽物を設けずに、基板表面
の光アシストを可能にし、低温で高品質膜を高速にかつ
安定に形成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマＣＶＤ方法を説明するための
マイクロ波プラズマＣＶＤ装置の模式図である。

【符号の説明】

１０１プラズマ発生室１０２石英管１０３導波管１０４プラズマ発生用ガス導入手段１０５高周波供給手段１０６コイル１１１成膜室１１２基体１１３支持体１１４ヒータ１１５成膜用ガス導入手段１１６排気

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成膜室内に設けられた基体支持体上に被
覆する基体を設置する工程と、該成膜室内を真空に排気
する工程と、該成膜室内に反応ガスを導入し所定の圧力
に保持する工程と、該成膜室内に電気エネルギーを導入
してプラズマを発生せしめ、該基体上に薄膜を形成する
工程と含むプラズマＣＶＤ方法であって、プラズマ中で
紫外光を発光するガスをプラズマ中に導入して行うこと
を特徴とするプラズマＣＶＤ方法。
【請求項２】前記紫外光は、真空紫外光である請求項
１に記載のプラズマＣＶＤ方法。
【請求項３】前記発光ガスはＸｅである請求項１乃至
２に記載のプラズマＣＶＤ方法。
【請求項４】前記発光ガスはＡｒである請求項１乃至
２に記載のプラズマＣＶＤ方法。
【請求項５】前記発光ガスはＨｇ蒸気である請求項１
乃至２に記載のプラズマＣＶＤ方法。
【請求項６】前記発光ガスは重水素である請求項１乃
至２に記載のプラズマＣＶＤ方法。
【請求項７】前記基体はプラスチック基板である請求
項１乃至６に記載のプラズマＣＶＤ方法。