JP2000058465A - Plasma chemical vapor deposition equipment - Google Patents

Plasma chemical vapor deposition equipment

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JP2000058465A JP11149233A JP14923399A JP2000058465A JP 2000058465 A JP2000058465 A JP 2000058465A JP 11149233 A JP11149233 A JP 11149233A JP 14923399 A JP14923399 A JP 14923399A JP 2000058465 A JP2000058465 A JP 2000058465A
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power supply
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浩 真島
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良昭 竹内
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable making distribution of film thickness markedly uniform as compared with the conventional case, when high frequency power is supplied by supplying power to an electrode with a multipoint power supplying system. SOLUTION: An anode electrode 23 which involves a heater and retains a substrate 29, and a plurality of cathode electrodes 22a-22h which are arranged facing the anode electrode 23 are installed, and a multipoint power supplying system is realized by supplying electric power to the respective cathode electrodes 22a-22h via a power distributor 60 or the like. High frequency power, whose frequency is at least 30 MHz and at most 200 MHz, is supplied from a high frequency power source 24 and glow discharge is generated with the supplied power. Thereby an amorphous thin film or a fine crystal thin film or a polycrystalline thin film is formed on the surface of the substrate 29.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ化学蒸着装
置に関し、アモルファスシリコン太陽電池、薄膜半導
体、光センサ、半導体保護膜等の各種電子デバイスに使
用される薄膜の製造に適用されるプラズマ化学蒸着装置
(以下、プラズマCVD装置と呼ぶ。)として有用なも
のである。 【0002】 【従来の技術】アモルファスシリコン(以下、a−Si
と記す)薄膜や窒化シリコン(以下、SiNxと記す)
薄膜を製造するために、従来より用いられているプラズ
マCVD装置の構成について、2つの代表的例について
説明する。即ち、放電発生に用いる電極として、放電用
はしご型電極即ちラダーインダクタンス電極あるいはラ
ダーアンテナ型電極とも呼ばれる電極を用いる方法、及
び平行平板電極を用いる方法について説明する。 【0003】まず、はしご型電極を用いる方法について
は、特開平4−236781号にはしご状平面形コイル
電極として各種形状の電極を用いたプラズマCVD装置
が開示されている。本方法の代表例について図9を用い
て説明する。図中の付番1は反応容器であり、この反応
容器1内に放電用はしご型電極2と基板加熱用ヒータ3
とが平行に配置されている。前記放電用はしご型電極2
には、高周波電源4からインピーダンス整合器5を介し
て例えば13.56MHzの高周波電力が供給される。
前記放電用はしご型電極2は、図10に示すように一端
がインピーダンス整合器5を介して高周波電源4に接続
されており、他端はアース線7に接続され、反応容器1
とともに接地されている。 【0004】放電用はしご型電極2に供給された高周波
電力は、反応容器1とともに接地された基板加熱用ヒー
タ3と放電用はしご型電極2との間にグロー放電プラズ
マを発生させ、放電空間経由で反応容器1の壁へ、また
放電用はしご型電極2のアース線7を介してアースへ流
れる。なお、このアース線7には同軸ケーブルが用いら
れている。 【0005】前記反応容器1内には、図示しないボンベ
から反応ガス導入管8を通して、例えばモノシランと水
素との混合ガスが供給される。供給された反応ガスは、
放電用はしご電極2により発生したグロー放電プラズマ
により分解され、基板加熱用ヒータ3上に保持され、所
定の温度に加熱された基板9上に堆積する。また、反応
容器1内のガスは、排気管10を通して真空ポンプ11
により排気される。 【0006】以下、上記装置を用いて薄膜を製造する場
合について説明する。まず、真空ポンプ11を駆動して
反応容器1内を排気した後、反応ガス導入管8を通し
て、例えば、モノシランと水素との混合ガスを供給し、
反応容器1内の圧力を0.05〜0.5Torrに保
つ。 【0007】この状態で、高周波電源4から放電用はし
ご型電極2に高周波電力を印加すると、グロー放電プラ
ズマが発生する。反応ガスは、放電用はしご型電極2と
基板加熱用ヒータ3間に生じるグロー放電プラズマによ
って分解され、この結果SiH3 ,SiH2 などのSi
を含むラジカルが発生し、基板9表面に付着してa−S
i薄膜が形成される。 【0008】次に、平行平板電極を用いる方法について
図11を参照して説明する。図中の付番21は反応容器
であり、この反応容器21内に高周波電極、即ちカソー
ド電極22と基板加熱用ヒータ23とが平行に配置され
ている。前記高周波電極22には、高周波電源24から
インピーダンス整合器25を介して例えば13.56M
Hzの高周波電力が供給される。基板加熱用ヒータ23
は、反応容器21とともに接地されて接地電極、即ちア
ノード電極となっている。従って、高周波電極22と基
板加熱用ヒータ23との間でグロー放電プラズマが発生
する。 【0009】前記反応容器21内には図示しないボンベ
から反応ガス導入管26を通して例えばモノシランと水
素との混合ガスが供給される。反応容器21内のガス
は、排気管27を通して真空ポンプ28により排気され
る。基板29は、基板加熱用ヒータ23上に保持され、
所定の温度に加熱される。 【0010】こうした装置を用いて、以下のようにして
薄膜を製造する。まず、真空ポンプ28を駆動して反応
容器21内を排気する。次に、反応ガス導入管26を通
して例えばモノシランと水素との混合ガスを供給して反
応容器21内の圧力を0.05〜0.5Torrに保
ち、高周波電源24から高周波電極22に電圧を印加す
ると、グロー放電プラズマが発生する。 【0011】反応ガス導入管26から供給されたガスの
うち、モノシランガスは高周波電極22〜基板加熱用ヒ
ータ23間に生じるグロー放電プラズマによって分解さ
れる。この結果、SiH3 ,SiH2 などのSiを含む
ラジカルが発生し、基板29の表面に付着して、a−S
i薄膜が形成される。 【0012】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術、即ちはしご型電極を用いる方法及び平行平板電極を
用いる方法は、いずれも次のような問題を有している。 【0013】(1) 図9において、放電用はしご型電極2
近傍に発生した電界により反応ガス、例えばSiH4
Si,SiH,SiH2 ,SiH3 ,H,H2 等に分解
され、基板9の表面にa−Si膜を形成する。しかしな
がら、a−Si膜形成の高速化を図るため、高周波電源
の周波数を現状の13.56MHzより、30MHzな
いし150MHzへ高くすると、放電用はしご型電極2
近傍の電界分布が一様性がくずれ、その結果として、a
−Si膜の膜厚分布が極端に悪くなる。図12は、基板
面積30cm×30cmでのプラズマ電源周波数と膜厚
分布の関係を示す。膜厚分布の一様性(±10%以内)
を確保できる基板の大きさ即ち面積は5cm×5cmな
いし20cm×20cm程度である。 【0014】放電用はしご型電極を用いる方法による高
周波電源4の高周波数化が困難な理由は次の通りであ
る。図13に示すように、放電用はしご型電極の構造に
起因したインピーダンスの不均一性が存在するために、
プラズマ発光の強い部分が局部的になる。例えば、上記
電極の周辺部に強いプラズマが発生し、中央部には発生
しない。特に60MHz以上の高周波数化に伴なってそ
の減少は顕著になる。 【0015】従って、量産性向上や低コスト化に必要な
大面積基板に関するプラズマ電源の高周波数化による成
膜速度の向上は非常に困難で、不可能視されている。な
お、a−Siの成膜速度はプラズマ電源周波数の2乗に
比例するので、関連技術分野の学会においても研究が活
発化しているが、大面積化への成功例はまだない。 【0016】(2) 図11において、高周波電極22と基
板加熱用ヒータ23との間に発生する電界により、反応
ガス、例えばSiH4 はSi,SiH,SiH2 ,Si
3,H,H2 等に分解され、基板29の表面にa−S
i膜を形成する。しかしながら、a−Si膜形成の高速
化を図るため、高周波電源24の周波数を現状の13.
56MHzより、30MHzないし200MHzへ高く
すると、高周波電極22と基板加熱用ヒータ23間に発
生する電界分布の一様性がくずれ、その結果として、a
−Si膜の膜厚分布が極端に悪くなる。図12は、基板
面積30cm×30cmでのプラズマ電源周波数と膜厚
分布(平均膜厚からのずれ)の関係を示す特性図であ
る。膜厚分布の一様性(±10%以内)が確保できる基
板の大きさ即ち面積は、5cm×5cmないし20cm
×20cm程度である。 【0017】平行平板電極を用いる方法による高周波電
源24の高周波数化が困難な理由は、次の通りである。
平行平板型電極は、電極周辺部と中央部の電気特性が異
なるため、図14(A)に示すように電極周辺部に強い
プラズマが発生するか、あるいは図14(B)に示すよ
うに中央部分のみに強いプラズマが発生するという現象
がある。 【0018】したがって、量産性向上や低コスト化に必
要な大面積基板に関するプラズマ電源の高周波数化によ
る成膜速度の向上は、非常に困難で、不可能視されてい
る。なお、a−Siの成膜速度はプラズマ電源周波数の
2乗に比例するので、関連技術分野の学会においても研
究が活発化しているが、大面積化への成功例はまだ無
い。 【0019】本発明は、上記従来技術に鑑み、電極に対
する給電を多点給電方式とすることにより、供給電力の
高周波化を図った場合でも、従来に比べて格段に膜厚分
布の均一化を図り得るプラズマ化学蒸着装置を提供する
ことを目的とする。 【0020】また、本発明は、電極に周波数30MHz
乃至200MHzのグロー放電発生用電力を供給する複
数の供給点と前記電力分配器間に、これらに夫々電気的
に接続するインピーダンス変換器を配置した構成とする
ことにより、さらに優れた膜厚分布が得られるプラズマ
化学蒸着装置を提供することを目的とする。 【0021】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。 【0022】1)反応容器と、この反応容器に反応ガス
を導入する手段と、前記反応ガスを前記反応容器内から
排出する手段と、前記反応容器内に配置され、被処理物
を支持するヒータ内蔵アノード電極と、このアノード電
極に対向して設置された複数個のカソード電極と、この
カソード電極に周波数30MHzないし200MHzの
グロー放電発生用電力を供給する電源とを有し、この電
源から供給された電力によりグロー放電を発生し、前記
被処理物表面上に非晶質薄膜あるいは微結晶薄膜あるい
は多結晶薄膜を形成するプラズマ化学蒸着装置におい
て、前記各カソード電極へ高周波電力を供給する複数の
真空用給電線と、各真空用給電線を介して前記各カソー
ド電極に接続され前記給電電力を均等に分配する電力分
配器とを具備すること。 【0023】2)反応容器と、この反応容器に反応ガス
を導入する手段と、前記反応ガスを前記反応容器内から
排出する手段と、前記反応容器内に配置され、被処理物
を支持するヒータ内蔵アノード電極と、このアノード電
極に対向して設置されたカソード電極と、このカソード
電極に周波数30MHzないし200MHzのグロー放
電発生用電力を供給する電源とを有し、この電源から供
給された電力によりグロー放電を発生し、前記被処理物
表面上に非晶質薄膜あるいは微結晶薄膜あるいは多結晶
薄膜を形成するプラズマ化学蒸着装置において、前記カ
ソード電極へ高周波数電力を供給する複数の真空用給電
線と、各真空用給電線を介して前記カソード電極に接続
され前記給電電力を均等に分配する電力分配器と、前記
カソード電極と電力分配器間に配設され、これらに電気
的に接続する複数のインピーダンス変換器とを有するこ
と。 【0024】3)上記2)に記載する発明において、イ
ンピーダンス変換器は、磁性体に導線を2本巻きつけて
形成したトランスとコンデンサとを組み合わせた伝送線
路トランス方式のものとしたこと。 【0025】4)上記2)に記載する発明において、イ
ンピーダンス変換器は、コイルの両端に可変コンデンサ
を並列に接続し、全体としてπ型に形成したπ回路方式
のものとしたこと。 【0026】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。 【0027】図1は本発明の第1の実施の形態に係るプ
ラズマCVD装置の全体図である。同図に示すように、
反応容器21内には、被処理物としての基板29を支持
する一方、該基板29を支持し、温度を制御する基板加
熱用ヒータを内蔵したアノード電極23が配置されてい
る。また、この反応容器21内には、基板加熱用ヒータ
23と平行でかつ30mm乃至50mm離れた面内にグ
ロー放電プラズマを発生させるためのSUS304製の
複数の高周波電極、即ちカソード電極22a乃至22h
が配置されている。図では上側のカソード電極22a乃
至22dのみが明示されているが、各カソード電極22
a乃至22dの下方には同様の4枚のカソード電極22
e乃至22hが配置されており、合計8枚でカソード電
極22a乃至22hを形成している。 【0028】前記反応容器21内には、反応ガスを各カ
ソード電極22a乃至22hと基板加熱用ヒータ23の
間に導入する反応ガス導入管37,38,39が配置さ
れている。前記反応容器21には、反応容器21内の反
応ガスなどのガスを排気する排気管27を介して真空ポ
ンプ28が接続されている。前記反応容器21内にはア
ースシールド40a乃至40hが配置されている。これ
らのアースシールド40a乃至40hは不必要な部分で
の放電を抑制する。なお、反応容器21内の圧力は、図
示しない圧力計によりモニタされ、前記真空ポンプ28
の排気量を調整することにより制御される。 【0029】各カソード電極22a乃至22hとアノー
ド電極23でSiH4 プラズマを発生すると、そのプラ
ズマ中に存在するSiH3 ,SiH2 ,SiHなどのラ
ジカルが拡散現象により拡散し、基板29表面に吸着さ
れることにより、a−Si膜あるいは微結晶Siあるい
は薄膜多結晶Siが堆積する。なお、a−Si膜あるい
は微結晶Siあるいは薄膜多結晶Siは、成膜条件の中
の、SiH4 ,H2 の原料比、圧力及びプラズマ発生用
電力を適正化することで成膜できる公知の技術であるの
で、ここではSiH4 ガスを用いたa−Si成膜を例に
とり説明する。当然ながら、微結晶Si及び薄膜多結晶
Siを成膜することも可能である。 【0030】各カソード電極22a乃至22hには、後
に詳述する真空用同軸ケーブル43a乃至43h、イン
ピーダンス変換器61a乃至61h、電力分配器60、
インピーダンス整合器25を介して高周波電源24が接
続されている。 【0031】図2は図1に示す装置の電極及び電源部を
抽出して示す電気配線系統図である。同図に示すよう
に、本形態においては、8枚(この枚数には特別な限定
はない。)のカソード電極22a乃至22hの夫々に高
周波電力を独立に供給する多点給電方式を採用してい
る。すなわち、本形態のプラズマCVD装置において
は、例えば周波数70MHzの電力を、高周波電源24
よりインピーダンス整合器25、電力分配器60、真空
用給電線としての真空用同軸ケーブル41a乃至41
h、インピーダンス変換器61a乃至61h、電流導入
端子42a乃至42d及び真空用同軸ケーブル43a乃
至43hを介して、上記カソード電極22a乃至22h
に溶着された8個の電力供給端子44乃至51へそれぞ
れ供給する。 【0032】前記電力分配器60は、図3に示すよう
に、電力2分配器62及び2個の電力4分配器63,6
4により構成され、入力された高周波電力を均等に8分
割する機能を持っている。この電力分配器60は、一般
に用いられている高周波数用電力分配器を用いることも
できるが、30MHz乃至200MHzの高周波数用ト
ランスと抵抗とコンデンサとを組み合わせて構成するこ
ともできる。この場合、当該CVD装置に適用して好適
なものとなる。 【0033】前記インピーダンス変換器61a乃至61
hは、電力分配器60と真空用同軸ケーブル43a乃至
43hとカソード電極22a乃至22hのインピーダン
スの整合をとるために、図4に示すようなフェライト製
環状体65に絶縁被覆導線を2本、トランス巻線比が1
対4となるように巻きつけて製作されたものを用いた。
その等価回路は図5に示す通りである。同図に示すよう
に、当該インピーダンス変換器61a乃至61hは、ト
ランスとコンデンサとを組み合わせた、伝送線路トラン
ス方式である。 【0034】次に、上記構成のプラズマCVD装置を用
いてa−Si膜を製作する方法について説明する。ま
ず、真空ポンプ28を稼働させて、反応容器21内を排
気し、到達真空度を2〜3×10-7Torrとする。つ
づいて、反応ガス導入管37より反応ガス、例えばSi
4 ガスを500〜800SCCM程度の流量で供給す
る。この後、反応容器21内の圧力を0.05〜0.5
Torrに保ちながら、高周波電源24からインピーダ
ンス整合器25、電力分配器60、インピーダンス変換
器61a乃至61h及び真空用同軸ケーブル43a乃至
43hを介して、カソード電極22a乃至22hに高周
波数、例えば70MHzの電力を供給する。その結果、
カソード電極22a〜22hと基板加熱ヒータ23の間
にSiH4のグロー放電プラズマが発生する。このプラ
ズマは、SiH4 ガスを分解し、基板29の表面にa−
Si膜を形成する。但し、成膜速度は高周波電源24の
周波数及び出力にも依存するが、0.5〜3nm/s程
度である。 【0035】下記表1は、図1、図2に示したカソード
電極22a乃至22hを用いて高周波電源24の周波数
を70MHzとし、面積40cm×80cmのガラス基
板(商品名:コーニング#7059、コーニング社製
造)にa−Si膜を成膜した結果を示す。ここで、成膜
条件は、SiH4 ガス流量800SCCM、圧力0.3
Torr、高周波電力700Wであった。 【0036】 【表1】 (電源周波数70MHz、基板面積40cm×80c
m) 表1に示されるデータから、電源周波数70MHz,基
板面積40cm×80cmで、インピーダンス変換器が
無い場合、膜厚分布±14%、インピーダンス変換器が
ある場合、膜厚分布±10%と、従来装置では実現でき
なかった良好な結果が得られていることが判る。 【0037】なお、a−Si太陽電池、薄膜トランジス
タ及び感光ドラムなどの製造では、膜厚分布としては±
10%以内であれば性能上問題はない。 【0038】上記実施例によれば、高周波電極、即ちカ
ソード電極22a乃至22hをサイズ22cm×22c
m程度に分割し、それらを複数個同一面内に設置し、電
力を夫々別々に真空用同軸ケーブル43a乃至43h、
インピーダンス変換器61a乃至61h、電力分配器6
0及びインピーダンス整合器25を介して、高周波電源
24から供給するようにしたことで、従来技術では困難
視されていた70MHzの高周波電力を用いても、従来
の装置及び方法に比べ、著しく良好な膜厚分布を得るこ
とが可能になった。特に、高周波電源24の周波数70
MHzの場合、基板サイズ40cm×80cmにて、膜
厚分布±10%を実現できた。このことは、a−Si太
陽電池、薄膜トランジスタ(TFT)駆動液晶ディスプ
レイ及びa−Si感光体等の製造分野での生産性向上及
び低コスト化に係る工業的価値が著しく大きいことを意
味している。 【0039】ちなみに、従来のプラズマ蒸着装置では、
30MHz以上での高周波電源を用いると、膜厚分布が
著しく悪く、30cm×30cm乃至50cm×50c
m程度以上の大面積基板では実用化されていなかった。 【0040】上述の如く、上記第1の実施の形態におい
ては、インピーダンス変換器61a乃至61hとして図
4及び図5に示す伝送線路トランス方式のものを用いて
いる。この場合、高周波電源24の出力周波数が70M
Hz程度の場合には、従来に比べ極めて良好な成膜状態
を実現することができるが、電源周波数をさらに上昇さ
せた場合、120MHz程度の周波数で生成されるプラ
ズマが不安定になることが分かった。そこで、120M
Hz程度以上の高周波数領域でもプラスマの安定化を図
り、良好な成膜状態を得るべく、実験を重ねた結果、イ
ンピーダンス変換器61a乃至61hにπ回路方式を採
用することにより、所望の特性が得られることが分かっ
た。このπ回路方式のインピーダンス変換器とは、その
等価回路を図7に示すように、コイルの両端に可変コン
デンサを並列に接続し、全体としてπ型に形成したイン
ピーダンス変換器である。 【0041】図7は入力パワー150Wあたりの反射パ
ワーを、伝送線路トランス方式のインピーダンス変換器
を用いた場合と、π回路方式のインピーダンス変換器を
用いた場合のCVD装置で計測した結果を示す特性図で
ある。同図の横軸は電源周波数、縦軸は反射パワーであ
る。同図を参照すれば、伝送線路トランス方式の場合、
電源周波数が100MHzを越えたあたりから反射パワ
ーが急激に増加しているのに対し、π回路方式では20
0MHzを越えても反射パワーは十分小さいことが分か
る。ちなみに、反射パワーが小さい方が電力が効率よく
負荷へ供給されていることを意味している。 【0042】上記第1の実施の形態においては、8枚に
分割したカソード電極22a乃至22hでカソード電極
を形成することにより多点給電方式を実現したが、これ
に限定するものではない。はしご型電極を用いてカソー
ド電極を形成した場合でも多点給電方式を実現すること
ができ、この場合でも第1の実施の形態における分割形
のカソード電極22a乃至22hと同様の作用・効果を
得ることができる。 【0043】そこで、はしご型電極を用いたCVD装置
を本発明の第2の実施の形態として説明しておく。図8
ははしご型電極を用いたCVD装置における電極及び電
源部を抽出して示す電気配線系統図である。同図は第1
の実施の形態の図2に対応するものであり、電極部を除
き、他の構成は図2に示す電気配線系統図と同様であ
る。そこで、図2と同一部分には同一番号を付し、重複
する説明は省略する。 【0044】図8に示すように、本形態におけるはしご
型電極70には、その上辺及び下辺の対応する位置で8
個の電力供給端子71乃至78が分散して配設してあ
り、各電力供給端子71乃至78に、インピーダンス整
合器25、電力分配器60、インピーダンス変換器61
a乃至61h及び真空用同軸ケーブル43a乃至43h
等を介して高周波電源24からの高周波電力をそれぞれ
供給するようになっている。ここで、インピーダンス変
換器61a乃至61hは、図5に示す伝送線路トランス
方式又は図6に示すπ回路方式の何れをものでも良い。
この点で、第1の実施の形態と何ら変わるものではな
い。同様の理由で、120MHz程度以上の高周波電力
の場合には、π回路方式のものが好適である。 【0045】かかる第2の実施の形態においても、第1
の実施の形態と同様の態様でa−Si膜を製作すること
ができる。この場合の成膜状態も同様である。 【0046】上述の第1及び第2の実施の形態は、カソ
ード電極を、複数に分割した小電極の集合体として構成
した場合(第1の実施の形態)、及びはしご型電極とし
て構成した場合(第2の実施の形態)に関するものであ
るが、当該カソード電極は、勿論これらに限定する必要
はない。要は、多点給電方式の電源部からカソード電極
の複数の点に給電することができるようにしたものであ
れば電極の種類に特別な限定はない。 【0047】 【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、本発明によれば、放電用高周波電極、即ちカソー
ド電極を、複数個の小面積電極に分割して各小面積電極
を一平面内に配置するか、又は複数の給電点を有するは
しご型電極を用いて多点給電方式とし、夫々のカソード
電極にインピーダンス整合器、電力分配器、インピーダ
ンス変換器、電流導入端子及び真空用同軸ケーブルを介
して30MHz乃至200MHzの高周波電源が出力す
る高周波電力を供給することにより、従来技術に比べ、
著しく均一性が向上した良好な膜厚分布が得られるとい
う効果を奏する。 【0048】上述の如き効果は、a−Si薄膜応用に限
らず、30MHz乃至200MHz級の高周波電源を用
いるプラズマCVD技術が、微結晶Si及び薄膜多結晶
Siの製造方法としての用途があることから、太陽電
池、薄膜トランジスタ及び感光ドラムなどの産業上の利
用価値は著しく大きい。 【0049】また、インピーダンス変換器を設けた場合
には、さらに膜厚分布の均一化を図ることができる。し
かも、このとき120MHz程度以上の高周波領域で
は、π回路方式のインピーダンス変換器を用いることに
より、安定なプラズマを生成させることができ、従来は
不可能とされていた高周波領域での所望の薄膜を高効率
で形成することが可能になる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma chemical vapor deposition apparatus, and a thin film used for various electronic devices such as an amorphous silicon solar cell, a thin film semiconductor, an optical sensor, and a semiconductor protective film. It is useful as a plasma chemical vapor deposition apparatus (hereinafter, referred to as a plasma CVD apparatus) applied to the production of GaN. [0002] Amorphous silicon (hereinafter a-Si)
Thin film) or silicon nitride (hereinafter, referred to as SiNx)
Two typical examples of the configuration of a plasma CVD apparatus conventionally used for producing a thin film will be described. That is, a method using a ladder-type electrode for discharge, that is, an electrode also called a ladder inductance electrode or a ladder antenna type electrode, and a method using a parallel plate electrode will be described. First, as for a method using a ladder-type electrode, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-236681 discloses a plasma CVD apparatus using electrodes of various shapes as a ladder-like planar coil electrode. A representative example of this method will be described with reference to FIG. Reference numeral 1 in the drawing denotes a reaction vessel, in which a discharge ladder electrode 2 and a substrate heating heater 3 are provided.
And are arranged in parallel. The discharge ladder electrode 2
, A high frequency power of 13.56 MHz, for example, is supplied from a high frequency power supply 4 via an impedance matching unit 5.
As shown in FIG. 10, one end of the discharge ladder electrode 2 is connected to the high-frequency power supply 4 via the impedance matching device 5, and the other end is connected to the ground wire 7.
And grounded. The high-frequency power supplied to the discharge ladder electrode 2 generates a glow discharge plasma between the substrate heating heater 3 and the discharge ladder electrode 2 which are grounded together with the reaction vessel 1, and passes through the discharge space. Flows to the wall of the reaction vessel 1 and to the ground via the ground wire 7 of the ladder electrode 2 for discharge. Note that a coaxial cable is used for the ground wire 7. In the reaction vessel 1, a mixed gas of, for example, monosilane and hydrogen is supplied from a cylinder (not shown) through a reaction gas introduction pipe 8. The supplied reaction gas is
It is decomposed by the glow discharge plasma generated by the discharge ladder electrode 2, held on the substrate heating heater 3, and deposited on the substrate 9 heated to a predetermined temperature. The gas in the reaction vessel 1 is passed through an exhaust pipe 10 and a
Exhausted by Hereinafter, a case where a thin film is manufactured using the above apparatus will be described. First, after the inside of the reaction vessel 1 is evacuated by driving the vacuum pump 11, a mixed gas of, for example, monosilane and hydrogen is supplied through the reaction gas introduction pipe 8,
The pressure in the reaction vessel 1 is maintained at 0.05 to 0.5 Torr. In this state, when high-frequency power is applied from the high-frequency power supply 4 to the discharge ladder electrode 2, glow discharge plasma is generated. The reaction gas is decomposed by a glow discharge plasma generated between the discharge ladder electrode 2 and the substrate heating heater 3, and as a result, Si gas such as SiH 3 or SiH 2 is formed.
Is generated and adheres to the surface of the substrate 9 to cause a-S
An i thin film is formed. Next, a method using parallel plate electrodes will be described with reference to FIG. Reference numeral 21 in the figure denotes a reaction vessel, in which a high-frequency electrode, that is, a cathode electrode 22, and a substrate heating heater 23 are arranged in parallel. The high-frequency electrode 22 is connected to a high-frequency power source 24 via an impedance matching unit 25 at, for example, 13.56M.
Hz high frequency power is supplied. Substrate heating heater 23
Are grounded together with the reaction vessel 21 to form a ground electrode, that is, an anode electrode. Therefore, glow discharge plasma is generated between the high-frequency electrode 22 and the substrate heating heater 23. A mixed gas of, for example, monosilane and hydrogen is supplied into the reaction vessel 21 through a reaction gas introduction pipe 26 from a cylinder (not shown). The gas in the reaction vessel 21 is exhausted by a vacuum pump 28 through an exhaust pipe 27. The substrate 29 is held on the substrate heating heater 23,
It is heated to a predetermined temperature. Using such an apparatus, a thin film is manufactured as follows. First, the inside of the reaction vessel 21 is evacuated by driving the vacuum pump 28. Next, a mixed gas of, for example, monosilane and hydrogen is supplied through the reaction gas introduction pipe 26 to maintain the pressure in the reaction vessel 21 at 0.05 to 0.5 Torr, and a voltage is applied from the high frequency power supply 24 to the high frequency electrode 22. Then, glow discharge plasma is generated. Among the gases supplied from the reaction gas introduction pipe 26, the monosilane gas is decomposed by glow discharge plasma generated between the high-frequency electrode 22 and the heater 23 for heating the substrate. As a result, radicals containing Si, such as SiH 3 and SiH 2, are generated and adhere to the surface of the substrate 29 to form a-S
An i thin film is formed. However, the conventional techniques, that is, the method using a ladder-type electrode and the method using a parallel plate electrode all have the following problems. (1) In FIG. 9, a ladder electrode 2 for discharge is used.
The reaction gas, for example, SiH 4 is decomposed into Si, SiH, SiH 2 , SiH 3 , H, H 2, etc. by the electric field generated in the vicinity, and forms an a-Si film on the surface of the substrate 9. However, if the frequency of the high-frequency power supply is increased from the current 13.56 MHz to 30 MHz to 150 MHz in order to speed up the formation of the a-Si film, the discharge ladder electrode 2
The uniformity of the electric field distribution in the vicinity is lost, and as a result, a
-The thickness distribution of the Si film becomes extremely poor. FIG. 12 shows the relationship between the plasma power supply frequency and the film thickness distribution when the substrate area is 30 cm × 30 cm. Uniformity of film thickness distribution (within ± 10%)
Is about 5 cm × 5 cm to 20 cm × 20 cm. The reason why it is difficult to increase the frequency of the high-frequency power supply 4 by using a discharge ladder electrode is as follows. As shown in FIG. 13, because of the non-uniformity of impedance due to the structure of the ladder electrode for discharge,
A portion where plasma emission is strong becomes local. For example, strong plasma is generated at the periphery of the electrode, but not at the center. In particular, the decrease becomes remarkable as the frequency becomes higher than 60 MHz. Therefore, it is extremely difficult and impossible to improve the film forming speed by increasing the frequency of the plasma power supply for a large-area substrate necessary for improving mass productivity and reducing cost. Since the deposition rate of a-Si is proportional to the square of the frequency of the plasma power supply, research has been actively conducted at academic conferences in related technical fields, but there has been no successful example of increasing the area. (2) In FIG. 11, a reaction gas, for example, SiH 4 is converted into Si, SiH, SiH 2 , SiH by an electric field generated between the high-frequency electrode 22 and the heater 23 for heating the substrate.
It is decomposed into H 3 , H, H 2, etc., and a-S
An i film is formed. However, the frequency of the high-frequency power supply 24 is set to 13.
When the frequency is increased from 56 MHz to 30 MHz to 200 MHz, the uniformity of the electric field distribution generated between the high-frequency electrode 22 and the substrate heating heater 23 is lost, and as a result, a
-The thickness distribution of the Si film becomes extremely poor. FIG. 12 is a characteristic diagram showing the relationship between the plasma power supply frequency and the film thickness distribution (deviation from the average film thickness) when the substrate area is 30 cm × 30 cm. The size, that is, the area of the substrate that can ensure the uniformity of the film thickness distribution (within ± 10%), that is, 5 cm × 5 cm to 20 cm
About 20 cm. The reason why it is difficult to increase the frequency of the high-frequency power supply 24 by the method using parallel plate electrodes is as follows.
Since the parallel plate type electrode has different electric characteristics between the electrode peripheral portion and the central portion, a strong plasma is generated at the electrode peripheral portion as shown in FIG. 14 (A), or the central portion as shown in FIG. 14 (B). There is a phenomenon that strong plasma is generated only in the portion. Therefore, it is extremely difficult and impossible to improve the film forming speed by increasing the frequency of the plasma power supply for a large-area substrate necessary for improving mass productivity and reducing costs. Since the deposition rate of a-Si is proportional to the square of the frequency of the plasma power supply, research has been actively conducted in academic societies in related technical fields, but there has been no successful example of increasing the area. In view of the above prior art, the present invention uses a multi-point power supply system for the electrodes to achieve a much more uniform film thickness distribution as compared with the related art even when the supply power is increased. An object of the present invention is to provide a plasma chemical vapor deposition apparatus that can be achieved. In the present invention, the electrode has a frequency of 30 MHz.
A plurality of supply points for supplying power for generating glow discharge of 200 to 200 MHz and the power distributor, and a configuration in which impedance converters electrically connected to the power distributors are arranged, respectively, to achieve a more excellent film thickness distribution. It is an object to provide a plasma chemical vapor deposition device obtained. The structure of the present invention that achieves the above object has the following features. 1) A reaction vessel, means for introducing a reaction gas into the reaction vessel, means for discharging the reaction gas from the inside of the reaction vessel, and a heater arranged in the reaction vessel and supporting an object to be processed It has a built-in anode electrode, a plurality of cathode electrodes placed opposite to the anode electrode, and a power supply for supplying power for generating glow discharge having a frequency of 30 MHz to 200 MHz to the cathode electrode. In a plasma chemical vapor deposition apparatus that generates a glow discharge by the applied power and forms an amorphous thin film, a microcrystalline thin film, or a polycrystalline thin film on the surface of the object to be processed, a plurality of vacuums for supplying high-frequency power to the respective cathode electrodes are provided. Power supply line, and a power distributor connected to each of the cathode electrodes via each vacuum power supply line to evenly distribute the power supply. . 2) A reaction vessel, means for introducing a reaction gas into the reaction vessel, means for discharging the reaction gas from the inside of the reaction vessel, and a heater arranged in the reaction vessel and supporting the object to be processed It has a built-in anode electrode, a cathode electrode disposed opposite to the anode electrode, and a power supply for supplying power for generating glow discharge having a frequency of 30 MHz to 200 MHz to the cathode electrode. The power supplied from the power supply In a plasma chemical vapor deposition apparatus that generates a glow discharge and forms an amorphous thin film, a microcrystalline thin film, or a polycrystalline thin film on the surface of the object to be processed, a plurality of vacuum power supply lines for supplying high-frequency power to the cathode electrode A power distributor connected to the cathode electrode via each vacuum power supply line to evenly distribute the power supply; Disposed between the distributor, these have a plurality of the impedance converter which is electrically connected. 3) In the invention described in 2) above, the impedance converter is a transmission line transformer system in which a transformer formed by winding two conductors around a magnetic material and a capacitor are combined. 4) In the invention described in 2) above, the impedance converter is of a π circuit type in which variable capacitors are connected in parallel to both ends of a coil and formed as a π type as a whole. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall view of a plasma CVD apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure,
In the reaction vessel 21, an anode electrode 23 which supports a substrate 29 as an object to be processed, supports the substrate 29, and has a built-in substrate heating heater for controlling the temperature is arranged. In the reaction vessel 21, a plurality of high-frequency electrodes made of SUS304 for generating glow discharge plasma in a plane parallel to the substrate heating heater 23 and at a distance of 30 mm to 50 mm, that is, cathode electrodes 22a to 22h
Is arranged. Although only the upper cathode electrodes 22a to 22d are clearly shown in FIG.
a to 22d, four similar cathode electrodes 22 are provided.
e to 22h are arranged, and a total of eight sheets form the cathode electrodes 22a to 22h. In the reaction vessel 21, reaction gas introduction pipes 37, 38, and 39 for introducing a reaction gas between the cathode electrodes 22a to 22h and the substrate heating heater 23 are arranged. A vacuum pump 28 is connected to the reaction vessel 21 via an exhaust pipe 27 for exhausting a gas such as a reaction gas in the reaction vessel 21. Earth shields 40a to 40h are arranged in the reaction vessel 21. These earth shields 40a to 40h suppress discharge at unnecessary portions. The pressure in the reaction vessel 21 is monitored by a pressure gauge (not shown),
Is controlled by adjusting the displacement of the exhaust gas. When SiH 4 plasma is generated at each of the cathode electrodes 22 a to 22 h and the anode electrode 23, radicals such as SiH 3 , SiH 2 , and SiH existing in the plasma are diffused by a diffusion phenomenon and adsorbed on the surface of the substrate 29. As a result, an a-Si film, microcrystalline Si, or thin-film polycrystalline Si is deposited. A known a-Si film, microcrystalline Si, or thin-film polycrystalline Si can be formed by optimizing the ratio of SiH 4 and H 2 raw materials, the pressure, and the power for plasma generation in the film forming conditions. Since this is a technique, an a-Si film formation using a SiH 4 gas will be described here as an example. Of course, it is also possible to form microcrystalline Si and thin-film polycrystalline Si. Each of the cathode electrodes 22a to 22h has a coaxial cable for vacuum 43a to 43h, an impedance converter 61a to 61h, a power distributor 60,
A high frequency power supply 24 is connected via an impedance matching device 25. FIG. 2 is an electrical wiring diagram showing the electrodes and power supply of the apparatus shown in FIG. As shown in the figure, in the present embodiment, a multi-point power supply system is employed in which high-frequency power is independently supplied to each of eight cathode electrodes 22a to 22h (this number is not particularly limited). I have. That is, in the plasma CVD apparatus of the present embodiment, for example, power of a frequency of 70 MHz is
The impedance matching unit 25, the power distributor 60, and the vacuum coaxial cables 41a to 41 as a vacuum power supply line
h, the impedance converters 61a to 61h, the current introduction terminals 42a to 42d, and the cathode electrodes 22a to 22h via the vacuum coaxial cables 43a to 43h.
To the eight power supply terminals 44 to 51 welded to the power supply terminals. As shown in FIG. 3, the power distributor 60 includes a power two distributor 62 and two power four distributors 63 and 6.
4 and has a function of equally dividing the input high-frequency power into eight. The power divider 60 may be a commonly used high frequency power divider, but may also be configured by combining a 30 MHz to 200 MHz high frequency transformer, a resistor, and a capacitor. In this case, it is suitable for application to the CVD apparatus. The impedance converters 61a to 61
In order to match the impedance of the power distributor 60, the vacuum coaxial cables 43a to 43h, and the cathode electrodes 22a to 22h, two insulated conductors are provided on a ferrite annular body 65 as shown in FIG. Turn ratio is 1
What was wound and manufactured so that it might become pair 4 was used.
The equivalent circuit is as shown in FIG. As shown in the figure, the impedance converters 61a to 61h are of a transmission line transformer type combining a transformer and a capacitor. Next, a method for manufacturing an a-Si film using the plasma CVD apparatus having the above-described configuration will be described. First, the vacuum pump 28 is operated to evacuate the inside of the reaction vessel 21 and the ultimate vacuum is set to 2-3 × 10 −7 Torr. Subsequently, a reaction gas such as Si
H 4 gas is supplied at a flow rate of about 500 to 800 SCCM. Thereafter, the pressure inside the reaction vessel 21 is set to 0.05 to 0.5.
While maintaining at Torr, high frequency power, for example, 70 MHz, is applied to the cathode electrodes 22a to 22h from the high frequency power supply 24 via the impedance matching unit 25, the power distributor 60, the impedance converters 61a to 61h, and the vacuum coaxial cables 43a to 43h. Supply. as a result,
Glow discharge plasma of SiH 4 is generated between the cathode electrodes 22 a to 22 h and the substrate heater 23. This plasma decomposes the SiH 4 gas, and a-
An Si film is formed. However, the deposition rate depends on the frequency and output of the high frequency power supply 24, but is about 0.5 to 3 nm / s. Table 1 below shows that the frequency of the high-frequency power supply 24 is 70 MHz using the cathode electrodes 22a to 22h shown in FIGS. 1 and 2, and a glass substrate having an area of 40 cm × 80 cm (trade name: Corning # 7059, Corning Corporation) Production) shows the result of forming an a-Si film. Here, the film forming conditions are as follows: SiH 4 gas flow rate 800 SCCM, pressure 0.3
Torr, 700 W of high frequency power. [Table 1] (Power frequency 70MHz, board area 40cm × 80c
m) From the data shown in Table 1, the power supply frequency is 70 MHz, the substrate area is 40 cm × 80 cm, the thickness distribution is ± 14% when there is no impedance converter, and the film thickness distribution is ± 10% when there is an impedance converter. It can be seen that good results that could not be achieved with the conventional device were obtained. In the production of a-Si solar cells, thin film transistors, photosensitive drums, etc., the film thickness distribution is ±
If it is within 10%, there is no problem in performance. According to the above embodiment, the high-frequency electrodes, that is, the cathode electrodes 22a to 22h are formed in a size of 22 cm × 22c.
m, a plurality of them are installed on the same plane, and the power is separately supplied to the vacuum coaxial cables 43a to 43h, respectively.
Impedance converters 61a to 61h, power distributor 6
By supplying the power from the high frequency power supply 24 via the zero and the impedance matching unit 25, even when using the high frequency power of 70 MHz, which has been considered difficult in the prior art, it is significantly better than the conventional apparatus and method. It has become possible to obtain a film thickness distribution. In particular, the frequency 70 of the high frequency power supply 24
In the case of MHz, a film thickness distribution of ± 10% was realized with a substrate size of 40 cm × 80 cm. This means that the industrial value related to improvement in productivity and cost reduction in the field of manufacturing a-Si solar cells, thin film transistor (TFT) driven liquid crystal displays, a-Si photoconductors, etc. is extremely large. . Incidentally, in the conventional plasma deposition apparatus,
When a high frequency power supply of 30 MHz or more is used, the film thickness distribution is extremely poor, and 30 cm × 30 cm to 50 cm × 50 c
It has not been put to practical use with a substrate having a large area of about m or more. As described above, in the first embodiment, the transmission line transformer type shown in FIGS. 4 and 5 is used as the impedance converters 61a to 61h. In this case, the output frequency of the high frequency power supply 24 is 70 M
In the case of about Hz, it is possible to realize an extremely favorable film formation state as compared with the conventional case, but it is found that when the power supply frequency is further increased, the plasma generated at a frequency of about 120 MHz becomes unstable. Was. So, 120M
As a result of repeated experiments in order to stabilize the plasma even in a high frequency region of about Hz or higher and obtain a good film formation state, the desired characteristics are obtained by adopting the π circuit method for the impedance converters 61a to 61h. It turned out to be obtained. As shown in FIG. 7, the π circuit type impedance converter is an impedance converter in which variable capacitors are connected in parallel to both ends of a coil to form an equivalent circuit as a whole, as shown in FIG. FIG. 7 shows the characteristics obtained by measuring the reflected power per 150 W of input power with the CVD apparatus when the impedance converter of the transmission line transformer type is used and when the impedance converter of the π circuit type is used. FIG. The horizontal axis in the figure is the power supply frequency, and the vertical axis is the reflected power. Referring to the figure, in the case of the transmission line transformer method,
The reflected power sharply increases from around the power supply frequency exceeding 100 MHz, whereas the π circuit
It can be seen that the reflected power is sufficiently small even if it exceeds 0 MHz. Incidentally, the smaller the reflected power, the more efficiently the power is supplied to the load. In the first embodiment, the multipoint power supply system is realized by forming the cathode electrodes with the cathode electrodes 22a to 22h divided into eight sheets. However, the present invention is not limited to this. Even when a cathode electrode is formed using a ladder-type electrode, a multipoint power supply system can be realized. In this case, the same operation and effect as those of the split cathode electrodes 22a to 22h in the first embodiment can be obtained. be able to. Therefore, a CVD apparatus using a ladder electrode will be described as a second embodiment of the present invention. FIG.
It is an electrical wiring system diagram which extracts and shows the electrode and power supply part in the CVD apparatus using a ladder type electrode. The figure is the first
This embodiment corresponds to FIG. 2 of the embodiment, and the other configuration is the same as that of the electric wiring system diagram shown in FIG. 2 except for an electrode portion. Therefore, the same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. As shown in FIG. 8, the ladder-shaped electrode 70 according to the present embodiment has 8
Power supply terminals 71 to 78 are dispersedly disposed, and each of the power supply terminals 71 to 78 has an impedance matching unit 25, a power distributor 60, and an impedance converter 61.
a to 61h and vacuum coaxial cables 43a to 43h
The high-frequency power from the high-frequency power supply 24 is supplied through the respective components. Here, the impedance converters 61a to 61h may be any of the transmission line transformer system shown in FIG. 5 and the π circuit system shown in FIG.
In this respect, there is no difference from the first embodiment. For the same reason, in the case of high-frequency power of about 120 MHz or more, the π circuit type is preferable. In the second embodiment as well, the first
The a-Si film can be manufactured in the same manner as in the embodiment. The same applies to the film formation state in this case. In the first and second embodiments, the cathode electrode is configured as an aggregate of a plurality of divided small electrodes (first embodiment), and the cathode electrode is configured as a ladder-type electrode. Although the present invention relates to the second embodiment, the cathode electrode need not be limited to these. The point is that there is no particular limitation on the types of electrodes as long as power can be supplied to a plurality of points of the cathode electrode from the power supply unit of the multi-point power supply system. As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, the discharge high-frequency electrode, that is, the cathode electrode is divided into a plurality of small-area electrodes, and each small-area electrode is divided into a plurality of small-area electrodes. It is arranged in one plane, or a multi-point feeding system using a ladder electrode having a plurality of feeding points, and an impedance matching device, a power distributor, an impedance converter, a current introduction terminal, and a vacuum for each cathode electrode. By supplying high-frequency power output from a high-frequency power supply of 30 MHz to 200 MHz via a coaxial cable, compared to the related art,
This has the effect of obtaining a good film thickness distribution with significantly improved uniformity. The above effects are not limited to the application of the a-Si thin film, but the plasma CVD technique using a high frequency power supply of 30 MHz to 200 MHz class has a use as a manufacturing method of microcrystalline Si and thin film polycrystalline Si. , Solar cells, thin film transistors, photosensitive drums, and the like have extremely large industrial utility values. When an impedance converter is provided, the film thickness distribution can be made more uniform. In addition, at this time, in a high frequency region of about 120 MHz or more, a stable plasma can be generated by using a π circuit type impedance converter, and a desired thin film in a high frequency region, which was conventionally impossible, can be formed. It can be formed with high efficiency.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1の実施の形態に係るプラズマCV
D装置の全体図である。 【図2】図1の装置における分割電極の各カソード電極
に高周波数電力を供給するための電気配線系統図であ
る。 【図3】図1の装置の一構成要素である電力分配器の説
明図である。 【図4】図1の装置の一構成要素である伝送線路方式の
インピーダンス変換器の説明図である。 【図5】図4の等価回路を示す回路図である。 【図6】図1の装置の一構成要素であるπ回路方式のイ
ンピーダンス変換器の説明図である。 【図7】図5に示す伝送線路方式と図6に示すπ回路方
式のインピーダンス変換器を用いた場合の供給電源周波
数に対するそれぞれの反射パワーを示す特性図である。 【図8】本発明の第2の実施の形態に係る装置における
はしご型電極に高周波数電力を供給するための電気配線
系統図である。 【図9】はしご型電極を用いた従来のプラズマCVD装
置の全体図である。 【図10】図9に示す装置におけるはしご型電極に高周
波数電力を供給するための電気配線系統図である。 【図11】平行平板電極を用いた従来のプラズマCVD
装置の全体図である。 【図12】従来装置におけるプラズマ電源周波数と膜厚
分布との関係を示す特性図である。 【図13】図9の従来装置におけるインピーダンスの不
均一性を説明するための図である。 【図14】図11の従来装置における電極周辺部と中央
部分の電気特性の相違を説明するための図。 【符号の説明】 21 反応容器 22a〜22h カソード電極 23 アノード電極 24 高周波電源 25 インピーダンス整合器 27 排気管 28 真空ポンプ 29 基板(被処理物) 37 反応ガス導入管 40a〜40h アースシールド 41a〜41h 真空用同軸ケーブル(電力供給
線) 42a〜42d 電流導入端子 60 電力分配器 61a〜61h インピーダンス変換器 70 はしご型電極
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a plasma CV according to a first embodiment of the present invention.
1 is an overall view of a D device. FIG. 2 is an electric wiring system diagram for supplying high-frequency power to each cathode electrode of the divided electrodes in the apparatus of FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram of a power distributor, which is a component of the device of FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of a transmission line type impedance converter which is a component of the device of FIG. 1; FIG. 5 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of FIG. 4; FIG. 6 is an explanatory diagram of a π circuit type impedance converter, which is one component of the device of FIG. 1; 7 is a characteristic diagram showing respective reflected powers with respect to a supply power frequency when the transmission line system shown in FIG. 5 and the π circuit system impedance converter shown in FIG. 6 are used. FIG. 8 is an electrical wiring system diagram for supplying high-frequency power to ladder electrodes in the device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 9 is an overall view of a conventional plasma CVD apparatus using a ladder electrode. FIG. 10 is an electrical wiring system diagram for supplying high-frequency power to a ladder-type electrode in the device shown in FIG. 9; FIG. 11 shows a conventional plasma CVD using parallel plate electrodes.
1 is an overall view of an apparatus. FIG. 12 is a characteristic diagram showing a relationship between a plasma power supply frequency and a film thickness distribution in a conventional apparatus. FIG. 13 is a diagram for explaining non-uniformity of impedance in the conventional device of FIG. 9; FIG. 14 is a diagram for explaining a difference in electrical characteristics between a peripheral portion and a central portion of the electrode in the conventional device of FIG. 11; [Description of Signs] 21 Reaction vessels 22a to 22h Cathode electrode 23 Anode electrode 24 High frequency power supply 25 Impedance matching device 27 Exhaust pipe 28 Vacuum pump 29 Substrate (object to be processed) 37 Reaction gas introduction pipes 40a to 40h Coaxial cable (power supply line) 42a-42d Current introduction terminal 60 Power distributor 61a-61h Impedance converter 70 Ladder type electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 反応容器と、この反応容器に反応ガスを
導入する手段と、前記反応ガスを前記反応容器内から排
出する手段と、前記反応容器内に配置され、被処理物を
支持するヒータ内蔵アノード電極と、このアノード電極
に対向して設置された複数個のカソード電極と、このカ
ソード電極に周波数30MHzないし200MHzのグ
ロー放電発生用電力を供給する電源とを有し、この電源
から供給された電力によりグロー放電を発生し、前記被
処理物表面上に非晶質薄膜あるいは微結晶薄膜あるいは
多結晶薄膜を形成するプラズマ化学蒸着装置において、 前記各カソード電極へ高周波電力を供給する複数の真空
用給電線と、各真空用給電線を介して前記各カソード電
極に接続され前記給電電力を均等に分配する電力分配器
とを具備することを特徴とするプラズマ化学蒸着装置。 【請求項2】 反応容器と、この反応容器に反応ガスを
導入する手段と、前記反応ガスを前記反応容器内から排
出する手段と、前記反応容器内に配置され、被処理物を
支持するヒータ内蔵アノード電極と、このアノード電極
に対向して設置されたカソード電極と、このカソード電
極に周波数30MHzないし200MHzのグロー放電
発生用電力を供給する電源とを有し、この電源から供給
された電力によりグロー放電を発生し、前記被処理物表
面上に非晶質薄膜あるいは微結晶薄膜あるいは多結晶薄
膜を形成するプラズマ化学蒸着装置において、 前記カソード電極へ高周波数電力を供給する複数の真空
用給電線と、各真空用給電線を介して前記カソード電極
に接続され前記給電電力を均等に分配する電力分配器
と、前記カソード電極と電力分配器間に配設され、これ
らに電気的に接続する複数のインピーダンス変換器とを
有することを特徴とするプラズマ化学蒸着装置。 【請求項3】 〔請求項2〕に記載する発明において、
インピーダンス変換器は、磁性体に導線を2本巻きつけ
て形成したトランスとコンデンサとを組み合わせた伝送
線路トランス方式のものとしたことを特徴とするプラズ
マ化学蒸着装置。 【請求項4】 〔請求項2〕に記載する発明において、
インピーダンス変換器は、コイルの両端に可変コンデン
サを並列に接続し、全体としてπ型に形成したπ回路方
式のものとしたことを特徴とするプラズマ化学蒸着装
置。
Claims: 1. A reaction vessel, means for introducing a reaction gas into the reaction vessel, means for discharging the reaction gas from the inside of the reaction vessel, and An anode electrode with a built-in heater for supporting a processed object, a plurality of cathode electrodes disposed opposite to the anode electrode, and a power supply for supplying glow discharge power at a frequency of 30 MHz to 200 MHz to the cathode electrode. A glow discharge generated by the power supplied from the power source to form an amorphous thin film, a microcrystalline thin film, or a polycrystalline thin film on the surface of the workpiece; And a plurality of vacuum power supply lines for supplying power, and a power distribution unit connected to the respective cathode electrodes via the respective vacuum power supply lines to evenly distribute the power supply. Plasma chemical vapor deposition apparatus characterized by comprising and. 2. A reaction vessel, means for introducing a reaction gas into the reaction vessel, means for discharging the reaction gas from the inside of the reaction vessel, and a heater arranged in the reaction vessel and supporting an object to be processed. It has a built-in anode electrode, a cathode electrode provided opposite to the anode electrode, and a power supply for supplying glow discharge power at a frequency of 30 MHz to 200 MHz to the cathode electrode. In a plasma chemical vapor deposition apparatus for generating a glow discharge and forming an amorphous thin film, a microcrystalline thin film, or a polycrystalline thin film on the surface of the object to be processed, a plurality of vacuum power supply lines for supplying high-frequency power to the cathode electrode A power distributor connected to the cathode electrode via each vacuum power supply line to evenly distribute the power supply; and Disposed between distribution device, a plasma chemical vapor deposition apparatus characterized by comprising a plurality of the impedance converter which is electrically connected thereto. 3. The method according to claim 2, wherein
A plasma chemical vapor deposition apparatus characterized in that the impedance converter is of a transmission line transformer type combining a transformer formed by winding two conductors around a magnetic body and a capacitor. 4. The invention according to claim 2, wherein
A plasma chemical vapor deposition apparatus characterized in that the impedance converter is of a π circuit type in which variable capacitors are connected in parallel to both ends of a coil and formed as a π type as a whole.
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