JP2001220678A - Plasma cvd system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマCVDに
より薄膜形成を行うための装置に関する。The present invention relates to an apparatus for forming a thin film by plasma CVD.
【0002】[0002]
【従来の技術】Si薄膜やDLC(Diamond Like Carbo
n)薄膜の形成には、プラズマCVDが利用されてい
る。プラズマCVDは、反応ガスをプラズマ化し、この
プラズマ中のイオン、ラジカル等の活性種を、基板の表
面に堆積させることにより薄膜形成を行う方法である。2. Description of the Related Art Si thin films and DLC (Diamond Like Carbo)
n) Plasma CVD is used to form a thin film. Plasma CVD is a method of forming a thin film by converting a reaction gas into plasma and depositing active species such as ions and radicals in the plasma on the surface of a substrate.
【0003】プラズマCVDに用いるプラズマ発生源と
しては、例えば、100kHz〜200MHzの周波数を用い
た容量結合型高周波プラズマ源や、特開昭64−658
43号公報に開示されているようなエレクトロン・サイ
クロトロン・レゾナンス(ECR)を利用したものがあ
る。このうち容量結合型高周波プラズマ源は、大面積処
理および安定放電が可能で、かつ、ECRプラズマ発生
源に比べ安価に製造できる。As a plasma generation source used for plasma CVD, for example, a capacitively-coupled high-frequency plasma source using a frequency of 100 kHz to 200 MHz or JP-A-64-658 is known.
There is a device utilizing electron cyclotron resonance (ECR) as disclosed in Japanese Patent Publication No. 43-43. Among them, the capacitively-coupled high-frequency plasma source can perform large-area processing and stable discharge, and can be manufactured at a lower cost than an ECR plasma source.
【0004】容量結合型高周波プラズマ処理装置は、高
周波電極と接地電極との間にプラズマを発生させる方式
であり、結合コンデンサを介して高周波電極に高周波電
圧を印加する。このとき、自己バイアス効果により平均
的に負の深いバイアスが形成されるので、高周波電極は
陰極として機能する。そして、高周波電極と接地電極と
の間には、グロー領域が生じる。本明細書では、高周波
電極を陰極と呼び、接地電極を陽極と呼ぶ。The capacitively coupled high-frequency plasma processing apparatus generates plasma between a high-frequency electrode and a ground electrode, and applies a high-frequency voltage to the high-frequency electrode via a coupling capacitor. At this time, a deep negative bias is formed on average by the self-bias effect, so that the high-frequency electrode functions as a cathode. Then, a glow region is generated between the high-frequency electrode and the ground electrode. In this specification, the high-frequency electrode is called a cathode, and the ground electrode is called an anode.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】プラズマCVDでは、
プラズマ空間の基板近傍で発生した活性種が基板表面に
付着することで薄膜が形成される。しかし、同様なメカ
ニズムにより陰極表面にも薄膜が形成されてしまい、そ
の厚さは処理時間に比例して増大する。陰極表面に形成
された膜は、ある程度の厚さになると剥離してフレーク
状となり、その一部が基板表面に付着してしまう。その
ため、基板表面に形成される薄膜にピンホール等の欠陥
が生じてしまう。このような欠陥の発生を防ぐために、
陰極表面を定期的にクリーニングする必要がある。Si
薄膜の形成に用いるプラズマCVD装置では、四フッ化
炭素や三フッ化窒素等のガスを用いてプラズマを発生さ
せ、いわゆるドライエッチングによりクリーニングする
ことが一般的である。SUMMARY OF THE INVENTION In plasma CVD,
The active species generated near the substrate in the plasma space adhere to the surface of the substrate to form a thin film. However, a thin film is formed on the cathode surface by the same mechanism, and the thickness increases in proportion to the processing time. When the film formed on the cathode surface has a certain thickness, it is peeled off and becomes a flake shape, and a part thereof adheres to the substrate surface. Therefore, defects such as pinholes occur in the thin film formed on the substrate surface. To prevent such defects from occurring,
It is necessary to periodically clean the cathode surface. Si
In a plasma CVD apparatus used for forming a thin film, plasma is generally generated using a gas such as carbon tetrafluoride or nitrogen trifluoride, and cleaning is performed by so-called dry etching.
【0006】しかし、クリーニングはプラズマCVD装
置の稼働率を低下させるため、クリーニングの頻度は可
能な限り低くする必要がある。However, since cleaning lowers the operation rate of the plasma CVD apparatus, it is necessary to reduce the frequency of cleaning as much as possible.
【0007】本発明の目的は、プラズマCVD装置の稼
働率を向上させることである。An object of the present invention is to improve the operation rate of a plasma CVD apparatus.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的は、下記(1)
〜(3)の本発明により達成される。 (1) 陰極に高周波電力または直流電力を印加するこ
とにより、陰極に対向して配置した基板との間にプラズ
マを発生させ、このプラズマを利用して、基板上への薄
膜の堆積を行うプラズマCVD装置であって、陰極表面
の近傍において、プラズマに曝されたときにそれ単体で
は膜を形成しないガスを相対的に高濃度で存在させるこ
とにより、前記近傍における反応ガス濃度を相対的に低
くするプラズマCVD装置。 (2) 陰極の表面を多孔質体から構成し、前記多孔質
体から、プラズマに曝されたときにそれ単体では膜を形
成しないガスを噴出させる上記(1)のプラズマCVD
装置。 (3) 前記多孔質体から噴出されるガスが加熱された
ものである上記(2)のプラズマCVD装置。The above object is achieved by the following (1).
This is achieved by the present invention of (3). (1) Plasma is generated by applying high-frequency power or DC power to a cathode to generate a plasma between the substrate and a substrate disposed opposite to the cathode, and using the plasma to deposit a thin film on the substrate. In the CVD apparatus, in the vicinity of the cathode surface, a gas that does not form a film by itself when exposed to plasma is present at a relatively high concentration, so that the reaction gas concentration in the vicinity is relatively low. Plasma CVD apparatus. (2) The plasma CVD according to (1), wherein the surface of the cathode is formed of a porous material, and a gas that does not form a film by itself when ejected from the porous material is exposed from the porous material.
apparatus. (3) The plasma CVD apparatus according to (2), wherein the gas ejected from the porous body is heated.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】図1に、本発明のプラズマCVD
装置の構成例を示す。図1には、プラズマCVD装置の
反応室(真空槽)内部を示してあり、反応室の壁面は図
示を省略してある。この装置では、陰極2と、陽極とし
て機能する基板ホルダ31とが対向して配置され、基板
ホルダ31の表面には基板3が設置されている。陰極2
には、結合コンデンサ4を介して高周波電源5が接続さ
れ、基板ホルダ31は接地されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a plasma CVD of the present invention.
1 shows a configuration example of an apparatus. FIG. 1 shows the inside of a reaction chamber (vacuum tank) of a plasma CVD apparatus, and the wall surface of the reaction chamber is not shown. In this apparatus, a cathode 2 and a substrate holder 31 functioning as an anode are arranged to face each other, and a substrate 3 is placed on the surface of the substrate holder 31. Cathode 2
Is connected to a high frequency power supply 5 via a coupling capacitor 4, and the substrate holder 31 is grounded.
【0010】本発明では、プラズマに曝されたときにそ
れ単体では膜を形成しないガスを、陰極2表面の近傍に
おいて相対的に高濃度で存在させる。そのため、図1に
示す装置では、陰極2を、陰極本体21と、空隙を介し
て陰極本体21表面を被覆する多孔質体22とから構成
している。陰極本体21の裏面側(図中下側)から陰極
本体21と多孔質体22との間の空隙に導入されたガス
(プラズマに曝されたときにそれ単体では膜を形成しな
いガス)は、多孔質体22に設けられた貫通孔を通して
陰極2表面から噴き出す。一方、陰極2と基板3との間
に供給された反応ガスは、プラズマ6によって活性種を
生じ、これが基板3表面に付着して膜化する。このと
き、従来のプラズマCVD装置では、陰極2の表面にも
活性種が付着して膜化してしまっていたが、本発明では
陰極2表面への活性種の付着が大幅に減少する。本発明
では、陰極2表面から、プラズマに曝されたときにそれ
単体では膜を形成しないガスを噴き出すので、このガス
の濃度が陰極2近傍において基板3近傍よりも相対的に
高くなる。そのため、陰極2の表面近傍における反応ガ
ス濃度が低くなり、また、表面近傍に活性種が接近でき
なくなる。その結果、陰極2表面近傍における反応ガス
の濃度が、基板3近傍に比べ相対的に低くなるので、陰
極2表面への活性種の付着が大幅に減少する。そのた
め、陰極2のクリーニング頻度を著しく低くすることが
できるので、プラズマCVD装置の稼働率が大幅に向上
する。In the present invention, a gas which does not form a film by itself when exposed to plasma is present at a relatively high concentration near the surface of the cathode 2. Therefore, in the device shown in FIG. 1, the cathode 2 is composed of the cathode body 21 and the porous body 22 that covers the surface of the cathode body 21 through the gap. The gas introduced from the back side (the lower side in the figure) of the cathode main body 21 into the gap between the cathode main body 21 and the porous body 22 (the gas that does not form a film by itself when exposed to plasma) The gas is ejected from the surface of the cathode 2 through a through hole provided in the porous body 22. On the other hand, the reactive gas supplied between the cathode 2 and the substrate 3 generates active species due to the plasma 6 and adheres to the surface of the substrate 3 to form a film. At this time, in the conventional plasma CVD apparatus, the active species also adhered to the surface of the cathode 2 to form a film, but in the present invention, the adhesion of the active species to the surface of the cathode 2 is greatly reduced. In the present invention, a gas that does not form a film by itself when it is exposed to plasma is ejected from the surface of the cathode 2, so that the concentration of this gas is relatively higher in the vicinity of the cathode 2 than in the vicinity of the substrate 3. Therefore, the concentration of the reaction gas near the surface of the cathode 2 becomes low, and the active species cannot approach the vicinity of the surface. As a result, the concentration of the reactive gas in the vicinity of the surface of the cathode 2 becomes relatively lower than that in the vicinity of the substrate 3, so that the attachment of active species to the surface of the cathode 2 is greatly reduced. Therefore, the frequency of cleaning the cathode 2 can be significantly reduced, so that the operation rate of the plasma CVD apparatus is greatly improved.
【0011】なお、図1に示す構成のほか、従来と同様
に貫通孔をもたない陰極を用い、単体では膜を形成しな
いガスを陰極表面に吹き付けたり、陰極表面近傍におい
て、単体では膜を形成しないガスの流れを陰極表面とほ
ぼ平行に形成したりすることによっても、陰極表面近傍
における反応ガス濃度を低くすることができる。ただ
し、単体では膜を形成しないガスの濃度の均一性を良好
にできることから、図1に示す構成とすることが最も好
ましい。In addition to the configuration shown in FIG. 1, a cathode having no through-hole is used as in the prior art, and a gas which does not form a film by itself is sprayed on the surface of the cathode. By forming a gas flow not to be formed substantially parallel to the cathode surface, the concentration of the reaction gas in the vicinity of the cathode surface can be reduced. However, the structure shown in FIG. 1 is most preferable because the uniformity of the concentration of the gas that does not form a film by itself can be improved.
【0012】陰極2と基板3との間に供給する反応ガス
は、反応ガスと単体では膜化しないガスとの混合物であ
ってもよい。また、図1では基板3を板状体として示し
てあるが、可撓性フィルムを巻回した長尺の基板を用い
てもよい。The reaction gas supplied between the cathode 2 and the substrate 3 may be a mixture of the reaction gas and a gas that does not form a film by itself. Although the substrate 3 is shown as a plate-like body in FIG. 1, a long substrate wound with a flexible film may be used.
【0013】ところで、特開平8−209349号公報
には、上下の電極に高周波電力を印加してプラズマを発
生させることにより、被処理基板の表面に薄膜を形成す
るプラズマCVD装置において、上電極を中空とし、こ
の上電極の下面に、多孔質金属板からなるシャワー板を
設け、前記中空部に導入した反応ガスを前記シャワー板
を介して上下の電極間に供給する構成が記載されてい
る。同公報に記載されたCVD装置は、電極に多孔質金
属板を設ける点で本発明の装置に類似する。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-209349 discloses a plasma CVD apparatus for forming a thin film on the surface of a substrate to be processed by applying high-frequency power to upper and lower electrodes to generate plasma. It describes a configuration in which a shower plate made of a porous metal plate is provided on the lower surface of the upper electrode and a reaction gas introduced into the hollow portion is supplied between upper and lower electrodes via the shower plate. The CVD apparatus described in the publication is similar to the apparatus of the present invention in that a porous metal plate is provided on an electrode.
【0014】また、特開平10−242134号公報に
は、高周波電極にガス流出孔を設けたプラズマCVD装
置が記載されている。同公報記載のプラズマCVD装置
は、高周波電極(陰極)にガス流出孔を設ける点で本発
明の装置に類似する。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-242134 describes a plasma CVD apparatus having a high-frequency electrode provided with a gas outflow hole. The plasma CVD apparatus described in the publication is similar to the apparatus of the present invention in that a gas outflow hole is provided in a high-frequency electrode (cathode).
【0015】しかし、上記各公報に記載された装置にお
いて、電極に設けた多孔質金属板やガス流出孔から噴出
させるガスは反応ガスであり、この点で本発明の装置と
は全く異なる。ただし、上記特開平8−209349号
公報には、反応ガスが多孔質金属板の微細な孔から均一
に供給されるので、上電極の下面にガスの滞留が生じる
ことがなく、反応ガス流による自浄作用で上電極に膜が
堆積されることがない旨が記載されている。しかし、反
応ガスを電極を通して供給すれば、電極への膜付着は避
けられない。However, in the devices described in the above publications, the gas ejected from the porous metal plate or the gas outlet provided in the electrode is a reaction gas, which is completely different from the device of the present invention in this point. However, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-209349, since the reaction gas is uniformly supplied from the fine holes of the porous metal plate, no gas remains on the lower surface of the upper electrode, and the reaction gas flow It describes that no film is deposited on the upper electrode by the self-cleaning action. However, if the reactant gas is supplied through the electrode, film adhesion to the electrode cannot be avoided.
【0016】本発明で用いる、プラズマに曝されたとき
にそれ単体では膜を形成しないガスとしては、一般に希
ガス(He、Ne、Ar、KrおよびXeのいずれか)
または2種以上の希ガスを含む混合ガスが挙げられる
が、例えばアモルファスシリコン膜を形成する場合に
は、水素ガスおよびこれと希ガスとの混合ガスも使用で
きる。陰極の表面から噴出させるガスの好ましい流量
は、陰極表面の面積や、反応ガスの流量などの各種条件
によって異なる。具体的な流量は実験的に決定すればよ
い。陰極の寸法は特に限定されないが、通常、面積は1
00〜10000cm2程度とされる。この程度の寸法の
陰極を用いる場合、ガス流量は、通常、10〜2000
sccmの範囲から選択すればよい。The gas used in the present invention that does not form a film by itself when exposed to plasma is generally a rare gas (any of He, Ne, Ar, Kr and Xe).
Alternatively, a mixed gas containing two or more rare gases can be used. For example, when an amorphous silicon film is formed, a hydrogen gas and a mixed gas of the hydrogen gas and the rare gas can also be used. The preferable flow rate of the gas ejected from the surface of the cathode differs depending on various conditions such as the area of the cathode surface and the flow rate of the reaction gas. The specific flow rate may be determined experimentally. Although the size of the cathode is not particularly limited, usually, the area is 1
It is about 00 to 10000 cm 2 . When a cathode having such a size is used, the gas flow rate is usually 10 to 2000
What is necessary is just to select from the range of sccm.
【0017】次に、本発明のプラズマCVD装置のより
詳細な構成について説明する。Next, a more detailed configuration of the plasma CVD apparatus of the present invention will be described.
【0018】図1において多孔質体22は、多孔質金属
板を形状加工したものであり、陰極本体21の表面にネ
ジ止めや接着等により固定されている。多孔質金属板に
は、例えばパンチングメタルを用いてもよく、金属網を
用いてもよい。これらの場合、通常、貫通孔の径は0.
3〜5mm程度であることが好ましい。貫通孔の配設密度
は、多孔質体22の機械的強度を著しく損なわない範囲
で最大となるように決定することが好ましく、例えば、
貫通孔の径に応じて4〜600個/cm2程度の範囲内から
選択することが好ましい。貫通孔の径が大きすぎたり配
設密度が低すぎたりすると、陰極2の表面近傍において
ガス高濃度領域を均一に形成することが難しくなる。一
方、上記範囲を下回る径の貫通孔を形成することは困難
である。In FIG. 1, the porous body 22 is formed by processing a porous metal plate, and is fixed to the surface of the cathode main body 21 by screwing or bonding. For the porous metal plate, for example, a punching metal may be used, or a metal net may be used. In these cases, the diameter of the through-hole is usually 0.1 mm.
It is preferably about 3 to 5 mm. The arrangement density of the through-holes is preferably determined so as to be the maximum without significantly impairing the mechanical strength of the porous body 22, for example,
It is preferable to select from a range of about 4 to 600 / cm 2 depending on the diameter of the through hole. If the diameter of the through-hole is too large or the arrangement density is too low, it becomes difficult to uniformly form a high gas concentration region near the surface of the cathode 2. On the other hand, it is difficult to form a through hole having a diameter smaller than the above range.
【0019】陰極2の表面近傍においてガス高濃度領域
を均一に形成するためには、貫通孔はできるだけ小さ
く、かつ、配設密度ができるだけ高いことが好ましい。
そのため、パンチングメタルや金属網を基体として、こ
の基体の表面に多孔質アルミナ等の多孔質セラミックス
からなる被覆層を設けることが好ましい。ただし、この
場合でも、ガス噴出の均一性は、基体に設けられた貫通
孔の配設密度によって制限されてしまう。In order to uniformly form a high gas concentration region near the surface of the cathode 2, it is preferable that the through holes are as small as possible and the arrangement density is as high as possible.
Therefore, it is preferable to provide a coating layer made of a porous ceramic such as porous alumina on the surface of the substrate using a punching metal or a metal net as a substrate. However, even in this case, the uniformity of gas ejection is limited by the arrangement density of the through holes provided in the base.
【0020】そこで、本発明では、多孔質体22に、多
孔質の焼結金属を用いることが好ましい。多孔質の焼結
金属は、互いに連絡しあった無数の毛細管(貫通孔)が
表面に開口している金属であり、濾過、ガス抜き、発泡
等の用途に利用されている。焼結金属を用いると、パン
チングメタルや金属網からなる基体を設ける必要がない
ため、ガス噴出に寄与する開口が陰極表面に極めて高い
密度でかつ均一に存在することになる。したがって、陰
極の表面近傍に均一なガス高濃度領域を形成することが
できる。焼結金属における毛細管の開口の直径は、通
常、10〜1000μm程度、配設密度は100〜10
0000個/cm2程度である。本発明で好ましく用いられ
る焼結金属としては、例えばステンレスや銅合金が挙げ
られる。Therefore, in the present invention, it is preferable to use a porous sintered metal for the porous body 22. The porous sintered metal is a metal in which countless capillaries (through holes) connected to each other are open on the surface, and is used for applications such as filtration, degassing, and foaming. When a sintered metal is used, there is no need to provide a base made of a punching metal or a metal net, and therefore, the openings contributing to gas ejection are present at a very high density and uniformly on the cathode surface. Therefore, a uniform high gas concentration region can be formed near the surface of the cathode. The diameter of the opening of the capillary in the sintered metal is usually about 10 to 1000 μm, and the arrangement density is 100 to 10 μm.
It is about 0000 / cm 2 . Examples of the sintered metal preferably used in the present invention include stainless steel and copper alloy.
【0021】本発明において陰極2は、図示するように
従来の陰極の表面に多孔質体22を固定するだけで形成
できる。ただし、多孔質体だけから陰極を構成してもよ
い。In the present invention, the cathode 2 can be formed only by fixing the porous body 22 to the surface of a conventional cathode as shown in the figure. However, the cathode may be composed only of the porous body.
【0022】次に、本発明の好ましい態様を説明する。
本発明では、陰極に設けた上記貫通孔から、加熱したガ
スを噴出することが好ましい。加熱ガスは分子温度が高
いため、陰極近傍への反応ガス接近を効率的に抑制する
ことができる。図2に、加熱したガスを噴出することが
可能な陰極の構成例を示す。この陰極において陰極本体
21は、鉄等の金属からなる板状体内に、ニクロム線等
からなる抵抗体23を内蔵させたブロックヒータであ
る。陰極本体21上に設けられた多孔質体22は、焼結
金属から構成される。抵抗体23への通電により陰極本
体21が発熱すると、これに接する多孔質体22が加熱
される。陰極本体21と多孔質体22との間の空間に導
入されたガスは、陰極本体21および多孔質体22の各
表面に接して加熱された後、多孔質体22の開口からプ
ラズマ生成空間に噴出する。Next, a preferred embodiment of the present invention will be described.
In the present invention, it is preferable that a heated gas is ejected from the through hole provided in the cathode. Since the heating gas has a high molecular temperature, it is possible to efficiently suppress the reaction gas from approaching the vicinity of the cathode. FIG. 2 shows a configuration example of a cathode capable of ejecting a heated gas. In this cathode, the cathode body 21 is a block heater in which a resistor 23 made of a nichrome wire or the like is built in a plate-shaped body made of a metal such as iron. The porous body 22 provided on the cathode body 21 is made of a sintered metal. When the cathode body 21 generates heat by energizing the resistor 23, the porous body 22 in contact with the cathode body 21 is heated. The gas introduced into the space between the cathode body 21 and the porous body 22 is heated while being in contact with each surface of the cathode body 21 and the porous body 22, and then from the opening of the porous body 22 to the plasma generation space. Gushing.
【0023】ガスと接触するヒータ表面の温度は、好ま
しくは100℃以上、より好ましくは150℃以上であ
る。ヒータの表面温度が低すぎると、ガス温度が十分に
上がらず、加熱による効果が不十分となる。ヒータの表
面温度の上限は特にないが、ヒータに接触ないしヒータ
近傍に存在する部材への熱的影響を考慮すると、400
℃以下、特に350℃以下とすることが好ましい。The temperature of the heater surface in contact with the gas is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher. If the surface temperature of the heater is too low, the gas temperature will not rise sufficiently and the effect of the heating will be insufficient. Although there is no particular upper limit on the surface temperature of the heater, considering the thermal effect on the members that are in contact with or near the heater, 400
C. or lower, particularly preferably 350.degree. C. or lower.
【0024】陰極内の空間に導入されたガスの加熱を効
率的に行うためには、前記空間内において、発熱する部
材および加熱される部材のいずれかまたは両方の表面積
を大きくすればよい。図3に示す陰極は、図2に示す陰
極内の空間に、板状の多孔質体22A、22Bを設けた
構造である。陰極本体21、多孔質体22A、22Bお
よび22は、この順で重ねて配置され、それぞれの間に
は空隙が設けられている。陰極本体21の発熱により、
これと直接または間接的に接触している多孔質体22
A、22B、22は加熱される。陰極内に導入されたガ
スは、陰極本体21、多孔質体22A、22Bおよび2
2に接触した後、陰極外に噴出する。そのため、図2に
示す構造の陰極では、ガス加熱の効率が高くなる。ま
た、図2では、多孔質体の積層方向から見て多孔質体2
2Aの貫通孔と多孔質体22Bの貫通孔とが重ならない
ように、両多孔質体を配置してある。そのため、陰極内
におけるガスの滞留時間が長くなるので、ガス加熱効率
は極めて高くなる。In order to efficiently heat the gas introduced into the space in the cathode, the surface area of one or both of the heating member and the heating member may be increased in the space. The cathode shown in FIG. 3 has a structure in which plate-like porous bodies 22A and 22B are provided in the space inside the cathode shown in FIG. The cathode main body 21 and the porous bodies 22A, 22B, and 22 are arranged in this order, and a gap is provided therebetween. Due to the heat generated by the cathode body 21,
The porous body 22 which is in direct or indirect contact with this
A, 22B and 22 are heated. The gas introduced into the cathode includes a cathode body 21, porous bodies 22A, 22B and 2B.
After contacting with No. 2, it is ejected out of the cathode. Therefore, in the cathode having the structure shown in FIG. 2, the gas heating efficiency is increased. In FIG. 2, the porous body 2 is viewed from the lamination direction of the porous body.
Both porous bodies are arranged so that the through-hole of 2A and the through-hole of porous body 22B do not overlap. Therefore, the residence time of the gas in the cathode becomes longer, and the gas heating efficiency becomes extremely high.
【0025】図3に示す陰極は、図2に示す陰極内の空
間に、焼結金属からなる多孔質体22Aを設けた構造で
ある。焼結金属は、表面積(毛細管の内表面を含む)が
著しく大きいため、ガス加熱効率を著しく高くすること
ができる。The cathode shown in FIG. 3 has a structure in which a porous body 22A made of a sintered metal is provided in a space inside the cathode shown in FIG. Since the sintered metal has a remarkably large surface area (including the inner surface of the capillary), the gas heating efficiency can be significantly increased.
【0026】以上では、陰極内の空間に、多孔質体を少
なくとも1つ設けた構造を例に挙げたが、ガスに対する
接触面積を大きくするためには、例えば、ヒータに直接
または間接的に接触するフィン(放熱フィン)を、陰極
内の空間に設ける構造としてもよい。In the above, the structure in which at least one porous body is provided in the space in the cathode has been described as an example. However, in order to increase the contact area with the gas, for example, the heater is directly or indirectly contacted with the heater. Fins (radiation fins) may be provided in the space inside the cathode.
【0027】なお、図1、図2において陰極内に設ける
空間の高さは特に限定されないが、通常、0.5〜5mm
程度とすることが好ましい。図3、図4において多孔質
体同士の間に設ける空間の高さも、この程度とすればよ
い。Although the height of the space provided in the cathode in FIGS. 1 and 2 is not particularly limited, it is usually 0.5 to 5 mm.
It is preferable to set the degree. The height of the space provided between the porous bodies in FIGS. 3 and 4 may be set to this level.
【0028】本発明において用いる反応ガスは特に限定
されず、形成する膜の組成に応じて適宜選択すればよ
い。例えば、Si薄膜を形成する場合には、シラン(S
iH4)、高次シランなどを用いる。また、Si薄膜の
ほか、ダイヤモンド薄膜、ダイヤモンド状炭素膜、炭化
ケイ素膜、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、酸化アルミニ
ウム膜、窒化アルミニウム膜等の形成にも本発明を利用
できる。また、プラズマ中には、上記反応ガスのほか、
希釈ガスとして希ガス、水素ガス等が供給される。The reaction gas used in the present invention is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the composition of the film to be formed. For example, when forming a Si thin film, silane (S
iH 4 ), higher order silane or the like is used. In addition to the Si thin film, the present invention can be used for forming a diamond thin film, a diamond-like carbon film, a silicon carbide film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, an aluminum nitride film, and the like. In addition, in the plasma, in addition to the above reaction gas,
A rare gas, hydrogen gas, or the like is supplied as a diluting gas.
【0029】反応容器内の圧力および反応ガスの分圧は
特に限定されず、従来のプラズマCVD装置と同様であ
ってよい。The pressure in the reaction vessel and the partial pressure of the reaction gas are not particularly limited, and may be the same as in a conventional plasma CVD apparatus.
【0030】なお、図示例は容量結合型プラズマ処理装
置であるが、本発明は直流プラズマを利用する装置にも
適用することができる。Although the illustrated example is a capacitively coupled plasma processing apparatus, the present invention can also be applied to an apparatus using DC plasma.
【0031】[0031]
【実施例】図1に示す構成のプラズマCVD装置を準備
した。陰極本体21には、通常のプラズマCVD装置に
おける陰極を利用した。また、多孔質体22には、ステ
ンレスからなる焼結金属板(厚さ2.3mm)を形状加工
したものを用いた。多孔質体22の表面に存在する毛細
管の開口は、平均径が約200μmであり、配設密度が
約1300個/cm2であった。多孔質体22は、陰極本体
21の表面を完全に被覆するようにネジ止めにより固定
した。陰極本体21の平面寸法は36cm×46cmとし、
陰極本体21表面と多孔質体22との間の距離は2mmと
した。EXAMPLE A plasma CVD apparatus having the structure shown in FIG. 1 was prepared. As the cathode main body 21, a cathode in a usual plasma CVD apparatus was used. The porous body 22 was formed by processing a sintered metal plate (thickness: 2.3 mm) made of stainless steel. The openings of the capillaries existing on the surface of the porous body 22 had an average diameter of about 200 μm and an arrangement density of about 1300 / cm 2 . The porous body 22 was fixed with screws so as to completely cover the surface of the cathode main body 21. The plane dimensions of the cathode body 21 are 36 cm x 46 cm,
The distance between the surface of the cathode main body 21 and the porous body 22 was 2 mm.
【0032】この装置において、基板3の表面近傍に、
シランガス50sccmと水素ガス500sccmとを供給し、
反応容器内の圧力を133Paとした。また、陰極本体2
1と多孔質体22との間の空間にHeガスを流量100
0sccmで導入し、毛細管を通して多孔質体22表面から
噴出させた。この状態で基板3の表面にSi膜を形成す
る処理を連続して行い、多孔質体22表面のクリーニン
グが必要となるまでの時間を調べた。比較のために、多
孔質体22を外した陰極を用い、そのほかは上記と同様
にして基板3の表面にSi膜を形成し、クリーニングが
必要となるまでの時間を調べた。その結果、本発明によ
りクリーニング間隔を延ばせることが確認できた。In this apparatus, near the surface of the substrate 3,
Supplying 50 sccm of silane gas and 500 sccm of hydrogen gas,
The pressure in the reaction vessel was set to 133 Pa. In addition, the cathode body 2
He gas is supplied to the space between
It was introduced at 0 sccm and was ejected from the surface of the porous body 22 through a capillary tube. In this state, a process of forming a Si film on the surface of the substrate 3 was continuously performed, and the time required until the surface of the porous body 22 needed to be cleaned was examined. For comparison, an Si film was formed on the surface of the substrate 3 in the same manner as described above except that the cathode from which the porous body 22 was removed was used, and the time until cleaning was required was examined. As a result, it was confirmed that the cleaning interval can be extended by the present invention.
【0033】なお、図2〜図4にそれぞれ示される構造
の陰極を用いて、陰極から加熱ガスを噴出させながらプ
ラズマCVDを行ったところ、多孔質体表面への膜の堆
積がさらに抑制された。When plasma CVD was performed using the cathodes having the structures shown in FIGS. 2 to 4 while ejecting a heating gas from the cathodes, deposition of a film on the surface of the porous body was further suppressed. .
【0034】[0034]
【発明の効果】本発明では、プラズマCVDを行う際
に、活性種が陰極表面に付着しにくいため、陰極のクリ
ーニングの頻度を著しく低くすることができ、その結
果、装置の稼働率を著しく向上できる。According to the present invention, when plasma CVD is performed, active species are unlikely to adhere to the surface of the cathode, so that the frequency of cleaning the cathode can be significantly reduced, and as a result, the operation rate of the apparatus is significantly improved. it can.
【図1】本発明のプラズマCVD装置の主要部を示す断
面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a main part of a plasma CVD apparatus according to the present invention.
【図2】本発明のプラズマCVD装置に用いる陰極の構
成例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a cathode used in the plasma CVD apparatus of the present invention.
【図3】本発明のプラズマCVD装置に用いる陰極の構
成例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a cathode used in the plasma CVD apparatus of the present invention.
【図4】本発明のプラズマCVD装置に用いる陰極の構
成例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a cathode used in the plasma CVD apparatus of the present invention.
2 陰極 21 陰極本体 22、22A、22B 多孔質体 23 抵抗体 3 基板 31 基板ホルダ 4 結合コンデンサ 5 高周波電源 6 プラズマ 2 Cathode 21 Cathode main body 22, 22A, 22B Porous body 23 Resistor 3 Substrate 31 Substrate holder 4 Coupling capacitor 5 High frequency power supply 6 Plasma
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 AA06 AA16 AA17 BA28 BA30 BA37 BA38 BA43 BA44 EA06 FA03 JA06 KA17 KA25 KA46 5F045 AA08 AB02 AC01 AE25 BB08 BB10 DP04 DP22 EE14 EE20 EH04 EH05 EH08 EH14 EK08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4K030 AA06 AA16 AA17 BA28 BA30 BA37 BA38 BA43 BA44 EA06 FA03 JA06 KA17 KA25 KA46 5F045 AA08 AB02 AC01 AE25 BB08 BB10 DP04 DP22 EE14 EE20 EH04 EH05 EH08 EH14 EK08
Claims (3)
することにより、陰極に対向して配置した基板との間に
プラズマを発生させ、このプラズマを利用して、基板上
への薄膜の堆積を行うプラズマCVD装置であって、 陰極表面の近傍において、プラズマに曝されたときにそ
れ単体では膜を形成しないガスを相対的に高濃度で存在
させることにより、前記近傍における反応ガス濃度を相
対的に低くするプラズマCVD装置。A high-frequency power or a direct-current power is applied to a cathode to generate plasma between the cathode and a substrate arranged opposite to the cathode, and the plasma is used to deposit a thin film on the substrate. A plasma CVD apparatus for performing, in the vicinity of a cathode surface, a relatively high concentration of a gas that does not form a film by itself when exposed to plasma, thereby relatively increasing the reaction gas concentration in the vicinity. Plasma CVD equipment to lower the temperature.
多孔質体から、プラズマに曝されたときにそれ単体では
膜を形成しないガスを噴出させる請求項1のプラズマC
VD装置。2. The plasma C according to claim 1, wherein the surface of the cathode is made of a porous material, and a gas that does not form a film by itself when exposed to plasma is ejected from the porous material.
VD device.
されたものである請求項2のプラズマCVD装置。3. The plasma CVD apparatus according to claim 2, wherein the gas ejected from said porous body is heated.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000026468A JP2001220678A (en) | 2000-02-03 | 2000-02-03 | Plasma cvd system |
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| JP2001220678A true JP2001220678A (en) | 2001-08-14 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011109076A (en) * | 2009-10-23 | 2011-06-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for manufacturing microcrystalline semiconductor and thin film transistor |
-
2000
- 2000-02-03 JP JP2000026468A patent/JP2001220678A/en not_active Withdrawn
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