JP2002327276A - Method and device for uniformizing high frequency plasma over large area in plasma cvd apparatus - Google Patents

Method and device for uniformizing high frequency plasma over large area in plasma cvd apparatus

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JP2002327276A
JP2002327276A JP2001133830A JP2001133830A JP2002327276A JP 2002327276 A JP2002327276 A JP 2002327276A JP 2001133830 A JP2001133830 A JP 2001133830A JP 2001133830 A JP2001133830 A JP 2001133830A JP 2002327276 A JP2002327276 A JP 2002327276A
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康弘 山内
Yoshiaki Takeuchi
良昭 竹内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for uniformizing generation of high frequency plasma over a large area in a plasma CVD apparatus using very high frequency(VHF). SOLUTION: This device comprises the first and second power feeding parts in both endpoints of a discharge electrode of the plasma CVD apparatus. The method is characterized by repeating alternately the cycle of feeding the same frequency of high frequency power to the first and the second feeding parts, and the cycle of feeding the different frequency of high frequency power to each of the parts, to uniformize the plasma generating condition per average time over a large area, due to differently generating plasma in each cycle.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池や薄膜ト
ランジスタなどに用いられるアモルファスシリコン、微
結晶シリコン、多結晶薄膜シリコン、窒化シリコンなど
の半導体の製膜や半導体膜のエッチング、及び、これら
製膜によってチェンバ内に堆積したアモルファスシリコ
ン(a−Si)のNFガスのプラズマによるフッ素ラ
ジカルクリーニング(セルフクリーニング)などに用い
られるプラズマ化学蒸着装置(Plasma Chem
ical Vapour Deposition)にお
ける、高周波プラズマの大面積均一化方法及び装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the production of amorphous silicon, microcrystalline silicon, polycrystalline thin film silicon, silicon nitride, and other semiconductors used in solar cells and thin film transistors, and the etching of semiconductor films, and the production of these films. Plasma chemical vapor deposition apparatus (Plasma Chem) used for fluorine radical cleaning (self-cleaning) of NF 3 gas of amorphous silicon (a-Si) deposited in a chamber by plasma.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for uniformizing a large area of a high-frequency plasma in an electrical vapor deposition.

【0002】[0002]

【従来の技術】太陽電池や薄膜トランジスタなどに用い
られるアモルファスシリコン(以下a−Siと称す
る)、微結晶シリコン、多結晶薄膜シリコン、窒化シリ
コンなどの半導体の製膜や半導体膜のエッチングを行っ
たり、これら製膜によってチェンバ内に堆積したシリコ
ンをNFガスでセルフクリーニングするために用いら
れるプラズマ化学蒸着装置における高周波プラズマ発生
装置には、平行平板型電極を用いたものと、ラダー型電
極を用いたものの2種類がある。
2. Description of the Related Art The formation of semiconductors such as amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si), microcrystalline silicon, polycrystalline thin film silicon, and silicon nitride used for solar cells and thin film transistors, and etching of semiconductor films, The high frequency plasma generator in the plasma chemical vapor deposition apparatus used for self-cleaning the silicon deposited in the chamber by the NF 3 gas by these film formation uses a parallel plate type electrode and a ladder type electrode. There are two types of things.

【0003】図6は平行平板型電極を用いた装置の一構
成例で、プラズマ化学蒸着装置1内に基板加熱支持手段
6を設置して電気的に接地し、この基板加熱支持手段6
と対向させてたとえば20mm離した位置に平板電極6
0を設置する。そして平板電極60に、外部の高周波電
源61をインピーダンス整合器62、および同軸ケーブ
ル63を介して接続し、さらに基板加熱支持手段6と対
向する面と反対側に不要なプラズマが生成しないように
アースシールド5を設置する。
FIG. 6 shows an example of an apparatus using a parallel plate type electrode. A substrate heating and supporting means 6 is installed in a plasma chemical vapor deposition apparatus 1 and is electrically grounded.
The plate electrode 6 is placed at a position, for example, 20 mm away from the plate electrode 6.
Set 0. An external high-frequency power supply 61 is connected to the plate electrode 60 via an impedance matching unit 62 and a coaxial cable 63. Further, the plate electrode 60 is grounded so that unnecessary plasma is not generated on the side opposite to the surface facing the substrate heating and supporting means 6. Install the shield 5.

【0004】そして、たとえば200℃に設定した基板
加熱支持手段6上にa−Si薄膜を製膜する基板7を設
置し、ガス導入管64からシラン(SiH)ガスをた
とえば流速50sccmで導入し、真空排気管65に接
続した図示しない真空ポンプ系の排気速度を調整するこ
とで、プラズマ化学蒸着装置1内の圧力をたとえば10
0mTorrに調節する。そして、高周波電力が効率良
くプラズマ発生部に供給されるようにインピーダンス整
合器62を調整して高周波電源61から高周波電力を供
給すると、基板7と平板電極60の間にプラズマ66が
発生し、このプラズマ66の中でSiHが分解して基
板7表面にa−Si模が製膜される。そのため、たとえ
ば10分間程度この状態で製膜を行うことにより、必要
な厚さのa−Si膜が製膜される。
Then, a substrate 7 for forming an a-Si thin film is placed on the substrate heating and supporting means 6 set at, for example, 200 ° C., and a silane (SiH 4 ) gas is introduced from the gas introduction pipe 64 at a flow rate of 50 sccm, for example. By adjusting the evacuation speed of a vacuum pump system (not shown) connected to the evacuation pipe 65, the pressure in the plasma
Adjust to 0 mTorr. When the impedance matching unit 62 is adjusted so that the high-frequency power is efficiently supplied to the plasma generating unit and the high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply 61, plasma 66 is generated between the substrate 7 and the plate electrode 60. The SiH 4 is decomposed in the plasma 66 to form an a-Si film on the surface of the substrate 7. Therefore, for example, by forming a film in this state for about 10 minutes, an a-Si film having a required thickness is formed.

【0005】図7はラダー型電極70を用いた装置の一
構成例を示し、図8は、ラダー型電極70の構造がよく
分かるように図7のA方向から描いた図である。ラダー
型電極については、たとえば特開平4−236781号
公報に詳細に述べられ、またラダー型電極を発展させた
電極形状として、複数の電極棒を平行に並べた電極群を
2つ直行させて配置させた網目状の電極を用いた構造が
特開平11−111622号公報に報告されている。
FIG. 7 shows an example of the configuration of a device using the ladder-type electrode 70, and FIG. 8 is a diagram drawn from the direction A in FIG. 7 so that the structure of the ladder-type electrode 70 can be clearly understood. The ladder-type electrode is described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-236781. As an electrode shape developed from the ladder-type electrode, two electrode groups in which a plurality of electrode rods are arranged in parallel are arranged in a straight line. A structure using a reticulated electrode is reported in JP-A-11-111622.

【0006】この図7における高周波プラズマ発生装置
においては、プラズマ化学蒸着装置1内に基板加熱支持
手段6(図8には図示していない)を設置して電気的に
接地し、基板加熱支持手段6と対向してたとえば20m
m離した位置にラダー型電極70を設置する。ラダー型
電極70には、外部の高周波電源61をインピーダンス
整合器62および同軸ケーブル63を介して接続し、基
板加熱支持手段6と対向する面と反対側に不要なプラズ
マが生成しないようにアースシールド5が設置してあ
る。
In the high-frequency plasma generator shown in FIG. 7, a substrate heating and supporting means 6 (not shown in FIG. 8) is installed in the plasma chemical vapor deposition apparatus 1 and is electrically grounded. 20m opposite to 6
A ladder-type electrode 70 is set at a position separated by m. An external high-frequency power supply 61 is connected to the ladder-type electrode 70 via an impedance matching unit 62 and a coaxial cable 63, and an earth shield is provided so that unnecessary plasma is not generated on the side opposite to the surface facing the substrate heating and supporting means 6. 5 are installed.

【0007】そして、たとえば200℃に設定した基板
加熱支持手段6上にa−Si膜を製膜する基板7を設置
し、ガス供給管からシラン(SiH)ガスをたとえば
流速50sccmで導入する。そしてプラズマ化学蒸着
装置1内の圧力を、図示しない真空排気管に接続した真
空ポンプ系の排気速度でたとえば100mTorrに調
整する。この状態で高周波電力をラダー型電極70に供
給すると、基板7とラダー型電極70の間にプラズマ7
1が発生するから、高周波電力が効率良くプラズマ71
の発生部に供給されるようにインピーダンス整合器5を
調整する。するとプラズマ71中ではシラン(Si
)が分解し、基板7にa−Si膜が製膜されるか
ら、たとえば10分程度この状態で製膜を行うことによ
り、必重な厚さのa−Si膜が製膜される。
Then, a substrate 7 for forming an a-Si film is placed on the substrate heating and supporting means 6 set at, for example, 200 ° C., and silane (SiH 4 ) gas is introduced at a flow rate of 50 sccm from a gas supply pipe. Then, the pressure in the plasma chemical vapor deposition apparatus 1 is adjusted to, for example, 100 mTorr by the exhaust speed of a vacuum pump system connected to a vacuum exhaust pipe (not shown). When high-frequency power is supplied to the ladder-type electrode 70 in this state, the plasma 7 is generated between the substrate 7 and the ladder-type electrode 70.
1 is generated, the high-frequency power is efficiently supplied to the plasma 71.
The impedance matching device 5 is adjusted so as to be supplied to the generating section. Then, in the plasma 71, silane (Si
H 4 ) is decomposed, and an a-Si film is formed on the substrate 7. For example, by forming the film in this state for about 10 minutes, an a-Si film having a necessary thickness is formed. .

【0008】この図7の構成例は図6の構成例と比較
し、第一に電極として平板電極を用いずに円形断面の電
極捧を梯子型に組んだラダー型と呼ばれる電極を用いて
いるため、電極棒の間を原料のシラン(SiH)ガス
が自由に流れて原料供給が均一に行われ、第二に給電を
電極の1箇所に行うのではなく、72で示した複数(こ
こでは4点)箇所で行うことで、プラズマが均一に発生
できるようになっている。
The configuration example of FIG. 7 is different from the configuration example of FIG. 6 in that, first, a ladder-type electrode is used in which electrodes having a circular cross section are assembled in a ladder shape without using a flat electrode. Therefore, the raw material silane (SiH 4 ) gas flows freely between the electrode rods, and the raw material is supplied uniformly. (4 points), plasma can be generated uniformly.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このようにプラズマ化
学蒸着装置における高周波プラズマ発生装置は構成され
ているが、現在、上記技術を用いて作製される太陽電池
用薄膜半導体、フラットパネルディスプレイ用薄膜トラ
ンジスタなどは、大面積(例えば1.5×1.2m程
度)・高速製膜による低コスト化、および、低欠陥密
度、高結晶化率などの高品質化が求められ、また、この
ような大面積の製膜によってチェンバ内に堆積したa−
SiのNFガスによるセルフクリーニングも、製膜と
同様大面積・高速化が要求されている。
As described above, a high-frequency plasma generator in a plasma chemical vapor deposition apparatus has been constructed. At present, a thin-film semiconductor for a solar cell, a thin-film transistor for a flat panel display, and the like manufactured by using the above-mentioned technology. Requires large area (for example, about 1.5 × 1.2 m), low cost by high-speed film formation, and high quality such as low defect density and high crystallization rate. A- deposited in the chamber by
The self-cleaning by NF 3 gas of Si is also required to have a large area and a high speed as in the case of film formation.

【0010】そしてこれら要求を満たす新しいプラズマ
生成方法として、高周波電源の高高周波化(30〜80
0MHz)がある。前記高高周波化により製膜速度の高
速化と高品質化が両立されることが、たとえば文献Ma
t.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.4
24,pp.9,1997に記されている。特に、a−
Siに代る新しい薄膜として注目されている微結晶Si
薄膜の高速高品質製膜に、この高高周波が適しているこ
とが最近分かってきている。
As a new plasma generation method that satisfies these requirements, a high-frequency power supply (30-80
0 MHz). The fact that high film forming speed and high quality can be achieved at the same time by the high frequency is described in, for example, the document Ma.
t. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 4
24, pp. 9, 1997. In particular, a-
Microcrystalline Si attracts attention as a new thin film replacing Si
It has recently been found that this high frequency is suitable for high-speed, high-quality film formation of thin films.

【0011】ところがこの高高周波による製膜は、均一
大面積製膜が難しいという欠点がある。これは、高高周
波の波長が電極サイズと同程度のオーダーであることか
ら、電極端などで生じる反射波を主因とする電極上定在
波の発生、浮遊インダクタンス・キャパシタンスの存在
による電圧分布への影響、プラズマと高周波との相互干
渉などでプラズマが不均一となり、結果、製膜が不均一
になるためである。そのため、製膜における膜厚分布
が、中央部において薄く不均一になるという結果が生じ
る。また、セルフクリーニングに用いるNFプラズマ
は、NFガスが負性ガス(電子を付着しやすい性質)
であるため、プラズマ自体が非常に不安定であると共
に、ガス流れ(下流側にプラズマ発生)や電極間隔の相
違によって分布が不均一になる。
However, this high-frequency film formation has a drawback that it is difficult to form a uniform large-area film. This is because the high-frequency wavelength is on the order of the size of the electrode, so that a standing wave on the electrode mainly due to a reflected wave generated at the electrode end, etc., and a voltage distribution due to the presence of stray inductance and capacitance. This is because the plasma becomes non-uniform due to the influence, mutual interference between the plasma and the high frequency, and as a result, the film formation becomes non-uniform. As a result, the film thickness distribution in the film formation becomes thin and non-uniform at the central portion. The NF 3 plasma used for self-cleaning is such that NF 3 gas is a negative gas (the property that electrons are easily attached).
Therefore, the plasma itself is very unstable, and the distribution becomes non-uniform due to a difference in gas flow (plasma generation on the downstream side) and an electrode interval.

【0012】このうち、平行平板電極を用いた場合の代
表例として示した図6の構成例においては、電極サイズ
が30cm×30cmを越え、または、周波数が30M
Hzを越えると、上記定在波の影響が顕著となり、半導
体製膜上最低限必要な製膜膜厚均一性±10%の達成が
困難になる。
[0012] Of these, in the configuration example of FIG. 6 shown as a typical example in the case of using parallel plate electrodes, the electrode size exceeds 30 cm x 30 cm, or the frequency is 30M.
When the frequency exceeds Hz, the effect of the standing wave becomes remarkable, and it is difficult to achieve the minimum required film thickness uniformity of ± 10% on the semiconductor film.

【0013】一方、ラダー型電極を用いた場合の代表例
としてあげた図7、図8は、ラダー型電極を用いている
ことに加え、1点給電では顕著に生じてしまう定在波
を、4点に給電することにより低減したことを特徴とす
るものである。しかしながら、この場合でも、電極サイ
ズが30cmを越え、または、周波数が80MHzを越
えると均一な製膜の実現が難しくなってくる。
On the other hand, FIGS. 7 and 8 show typical examples in the case of using a ladder-type electrode. In addition to the use of the ladder-type electrode, standing waves which are remarkably generated by one-point feeding are shown in FIG. It is characterized in that it is reduced by supplying power to four points. However, even in this case, if the electrode size exceeds 30 cm or the frequency exceeds 80 MHz, it becomes difficult to realize uniform film formation.

【0014】以上のような問題は学会でも注目され、こ
れまでに例えば文献Mat.Res.Soc.Sym
p.Proc.Vol.377,pp.27,1995
に記されているように、平行平板の給電側と反対側にロ
スのないリアクタンス(コイル)を接続することが提案
されている。これは、定在波の電極端からの反射条件を
変えることで、定在波の波形の中で分布が比較的平らな
部分、たとえば正弦波の極大付近を電極上に発生させ
て、電極に生じる電圧分布を少なくするものである。し
かしながら、この方法は定在波を根本から無くすのでは
なく、正弦波のうち平らな部分が電極上に発生するよう
にするだけであるため、均一部分が得られるのは波長の
1/8程度までであり、それを越える範囲の均一化は原
理的に不可能である。
[0014] The above-mentioned problems have attracted attention in academic societies. Res. Soc. Sym
p. Proc. Vol. 377, pp. 27, 1995
It is proposed to connect a lossless reactance (coil) to the side opposite to the power supply side of the parallel plate as described in (1). This is because, by changing the reflection condition of the standing wave from the electrode end, a relatively flat distribution in the standing wave waveform, for example, the vicinity of the maximum of the sine wave, is generated on the electrode, This is to reduce the generated voltage distribution. However, this method does not eliminate the standing wave from the root but only causes a flat portion of the sine wave to be generated on the electrode, so that a uniform portion can be obtained only about 1/8 of the wavelength. It is impossible in principle to make the range uniform beyond that.

【0015】また、大面積で均一なプラズマを発生する
ための技術として、特開2000−3878号公報、特
開2000−58465号公報、特開2000−323
297号公報、特開2001−7028号公報などに示
された技術があるが、これらは最大80cm×80cm
程度の電極に対応しているだけであり、本発明が目指し
ているような1.5m×1.2mというような大面積に
は対応できない。そのため、プラズマ化学蒸着装置にお
いて高高周波を用いてプラズマを発生させる場合、従来
の技術では、1m×1mを越えるような非常に大きな基
板を対象として、大面積で均一なプラズマを発生し、均
一処理を行うことはできなかった。
As techniques for generating uniform plasma over a large area, JP-A-2000-3878, JP-A-2000-58465, and JP-A-2000-323.
No. 297, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-7028 and the like, but these are maximum 80 cm × 80 cm.
It corresponds only to a small number of electrodes, and cannot correspond to a large area of 1.5 m × 1.2 m as aimed by the present invention. Therefore, when plasma is generated using a high frequency in a plasma chemical vapor deposition apparatus, a conventional technique generates a large-area, uniform plasma for a very large substrate exceeding 1 m × 1 m, and performs uniform processing. Could not do.

【0016】なお、本発明の類似技術として、2つの異
なる高周波を2つの放電電極にそれぞれ供給する技術が
あり、たとえば、M.Noisan,J.Pellet
ier,ed.,”Microwave Excite
d Plasmas”、Technology,4,s
econd impression,pp.401,E
lsevier Science B.V.1999に
詳述されている。
As a similar technique of the present invention, there is a technique for supplying two different high-frequency waves to two discharge electrodes, respectively. Noisan, J .; Pellet
ier, ed. , "Microwave Excite
d Plasmas ", Technology, 4, s
econd impression, pp. 401, E
lsevier Science B. V. 1999.

【0017】しかし、この技術の目的は、1つの高周波
をプラズマ生成のために、他方の高周波を絶縁性基板の
表面バイアス電圧制御のために用い、基板への活性イオ
ン等の流入量、および入射エネルギーを制御することで
あり、本発明のように1m×1mを越えるような非常に
大きな基板を対象として大面積において均一なプラズマ
を発生し、均一処理を行う目的とは全く異なるものであ
る。
However, the purpose of this technique is to use one high frequency for generating plasma and the other high frequency for controlling the surface bias voltage of the insulating substrate, and to detect the amount of active ions and the like flowing into the substrate and the incidence. The purpose of this is to control the energy, which is completely different from the purpose of generating uniform plasma over a large area for a very large substrate exceeding 1 m × 1 m as in the present invention and performing uniform processing.

【0018】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、高高周波(VHF)を利用するプラ
ズマ化学蒸着装置において、大面積でプラズマ発生状況
が均一となるようなプラズマ化学蒸着装置における高周
波プラズマの大面積均一化方法及び装置を提供すること
が課題である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. In a plasma chemical vapor deposition apparatus utilizing high frequency (VHF), plasma chemical vapor deposition has a large area and a uniform plasma generation state. It is an object to provide a method and an apparatus for uniformizing a large area of high-frequency plasma in the apparatus.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明においては、放電電極の両端部にそれぞれ第1と
第2の給電部を設け、その第1と第2の給電部に同一周
波数の高周波を給電するサイクルと、異なった周波数の
高周波を給電するサイクルを交互に実施し、各サイクル
で発生する異なる発生状況のプラズマにより、時間平均
でみたとき、プラズマの発生状況が大面積で均一となる
ようにした。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, first and second power supply portions are provided at both ends of a discharge electrode, and the first and second power supply portions have the same frequency. The cycle of supplying high frequency power and the cycle of supplying high frequency power of different frequencies are alternately performed, and the plasma generation status in each cycle is different and the plasma generation status is uniform over a large area when viewed on a time average. It was made to become.

【0020】そして、請求項1は方法発明であって、プ
ラズマ化学蒸着装置の放電電極へ高周波を給電してプラ
ズマを発生させるようにしたプラズマ化学蒸着装置にお
ける高周波プラズマの大面積均一化方法であって、前記
放電電極両端部に第1と第2の給電部を設け、該第1と
第2の給電部に同一周波数の高周波を給電する第1のサ
イクルと、異なった周波数の高周波を給電する第2のサ
イクルを交互に実施し、各サイクルにおける異なる発生
状況のプラズマにより、時間平均でみたとき、プラズマ
の発生状況が大面積で均一となるようにしたことを特徴
とする。
A first aspect of the present invention is a method, which is a method for uniformizing a large area of a high-frequency plasma in a plasma chemical vapor deposition apparatus in which a high frequency is supplied to a discharge electrode of the plasma chemical vapor deposition apparatus to generate plasma. A first cycle in which high-frequency power of the same frequency is supplied to the first and second power-supplying parts, and a high-frequency power of a different frequency is supplied to the first and second power-supplying parts. The second cycle is performed alternately, and the plasma generation state is made uniform over a large area when viewed on a time average with plasma in different generation states in each cycle.

【0021】そして、この方法発明を実施するための装
置発明である請求項12に記載された発明は、放電電極
に設けた第1と第2の給電部に高周波を給電してプラズ
マを発生させるプラズマ化学蒸着装置における高周波プ
ラズマの大面積均一化装置であって、第1の周波数の高
周波を発振する第1の発振器と、第2の周波数の高周波
を発振する第2の発振器と、前記第1の発振器からの高
周波を受けて前記放電電極の第1の給電部に第1の周波
数の高周波を給電する高周波電源Aと、前記第1と第2
の発振器からの高周波を受けて適宜なサイクルで切り替
えて出力する周波数切り替え手段と、該周波数切り替え
手段からの出力を受けて前記放電電極の第2の給電部に
給電する高周波電源Bとからなり、前記高周波電源Bか
らの第2の給電部への給電周波数を前記周波数切り替え
手段で切り替えることにより、各切り替えサイクルの周
波数差でプラズマ発生状況を異ならせ、時間平均でみた
とき、プラズマの発生状況が大面積で均一となるように
したことを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the invention, which is an apparatus for practicing this method, a high frequency power is supplied to the first and second power supply portions provided on the discharge electrode to generate plasma. A large-area uniformizing device for high-frequency plasma in a plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus, comprising: a first oscillator that oscillates a high frequency of a first frequency; a second oscillator that oscillates a high frequency of a second frequency; A high-frequency power source A for receiving a high frequency from the oscillator of the first embodiment and supplying a high-frequency power of a first frequency to a first power supply unit of the discharge electrode;
Frequency switching means for receiving a high frequency from the oscillator and switching and outputting in an appropriate cycle, and a high-frequency power supply B for receiving an output from the frequency switching means and supplying power to the second power supply unit of the discharge electrode, By switching the power supply frequency from the high-frequency power supply B to the second power supply unit by the frequency switching unit, the plasma generation status is made different depending on the frequency difference of each switching cycle. It is characterized by being uniform over a large area.

【0022】このように、同一周波数の高周波を給電す
るサイクルと、異なった周波数の高周波を給電するサイ
クルを交互に実施することにより、同一周波数の高周波
を放電電極に給電したときは電極の両側から来た波が中
央部で共鳴してプラズマ密度が高くなり、一方、異なっ
た周波数の電力を給電したときは電極の両側から来た波
が中央部でお互いにうち消し有ってプラズマ密度が低く
なるから、このサイクルを交互に実施すると時間平均で
みたとき、プラズマの発生状況、すなわち放電電極上の
定在波分布が大面積で均一となり、大面積基板における
膜厚分布均一化とセルフクリーニングにおけるプラズマ
分布の均一化が実現できる。
As described above, by alternately performing the cycle of supplying the high frequency of the same frequency and the cycle of supplying the high frequency of the different frequency, when the high frequency of the same frequency is supplied to the discharge electrode, both sides of the electrode are used. The incoming waves resonate in the center and the plasma density increases, while when power of different frequency is supplied, the waves coming from both sides of the electrode cancel each other out in the center and the plasma density decreases. Therefore, when this cycle is performed alternately, when viewed on a time average, the state of plasma generation, that is, the standing wave distribution on the discharge electrode becomes uniform over a large area, and the film thickness distribution uniformity on a large area substrate and self-cleaning The plasma distribution can be made uniform.

【0023】そして請求項2に記載した方法発明、及び
この方法発明を実施するための請求項13に記載した発
明は、前記第2のサイクルにおける一つの周波数を時間
的に変動させ、プラズマ発生状況を意図的に変化させて
時間平均でみたとき、プラズマの発生状況が大面積で均
一となるようにしたこと、及び、前記第2の発振器は、
発振周波数を可変に構成したことを特徴とする。
According to the method invention described in claim 2 and the invention described in claim 13 for carrying out the method invention, one frequency in the second cycle is temporally changed, and the plasma generation state is changed. Is intentionally changed, and when viewed on a time average, the state of plasma generation is made uniform over a large area, and the second oscillator comprises:
The oscillation frequency is variable.

【0024】このように、異なった周波数の高周波を給
電する前記第2のサイクルで片方の周波数を時間的に変
動させると、その変動に応じてプラズマ発生状況が変化
するから、プラズマ密度をさらに平均化することができ
る。
As described above, when one frequency is varied with time in the second cycle in which high-frequency powers having different frequencies are supplied, the plasma generation state changes in accordance with the variation, so that the plasma density is further averaged. Can be

【0025】そしてこの異なった周波数のサイクルにお
ける一つの周波数は、請求項3に記載したように、前記
第2のサイクルにおける一つの周波数は、前記第1のサ
イクルにおける高周波の周波数と同じとし、またこの第
1と第2のサイクルは、請求項4に記載したように、前
記第1と第2のサイクルは、1Hzから10MHzのサ
イクルで行うことが好ましい。
The one frequency in the cycle of the different frequency is, as described in claim 3, the one frequency in the second cycle is the same as the high frequency in the first cycle, and Preferably, the first and second cycles are performed at a frequency of 1 Hz to 10 MHz, as described in claim 4.

【0026】また第1のサイクルと第2のサイクルの時
間比は、請求項5、及び請求項14に記載したように、
前記第1のサイクルと第2のサイクルの時間比を、用い
るガスの圧力、ガスの種類で変化させること、及び、前
記周波数切り替え手段が切り替える第1と第2の周波数
の時間比を、用いるガスの圧力、ガスの種類で変化させ
る手段を有することを特徴とする。
Further, the time ratio between the first cycle and the second cycle is as follows.
The time ratio between the first cycle and the second cycle is changed depending on the pressure of the gas to be used and the type of gas, and the time ratio between the first and second frequencies switched by the frequency switching means is used as the gas to be used. And means for changing the pressure and the type of gas.

【0027】このように、第1のサイクルと第2のサイ
クルの時間比を用いるガスの圧力、ガスの種類で変化さ
せることにより、例えばガス条件によっては同じデュー
ティ比であってもプラズマの発生状況が異なってくるこ
とがあるが、このような場合でも何らハードをいじるこ
となく対応することができ、さらにプラズマ密度を均一
化することが可能となる。
As described above, by changing the time ratio between the first cycle and the second cycle depending on the gas pressure and the kind of gas to be used, for example, depending on the gas conditions, even if the duty ratio is the same, the plasma generation state May be different, but even in such a case, it is possible to cope with it without modifying any hardware, and it is possible to make the plasma density uniform.

【0028】また、請求項6、及び請求項15に記載し
た発明は、前記第1のサイクルにおける第1、または第
2の給電部へ給電するどちらかの周波数の高周波を位相
変調し、他方の給電部に給電する高周波とは位相をずら
せてプラズマの発生状況を変化させ、時間平均でみたと
き、プラズマの発生状況が大面積で均一となるようにし
たこと、及び、前記第1の発振器から前記高周波電源
A、または前記周波数切り替え手段へのどちらかに供給
する高周波の位相を変調する位相変調手段を有すること
を特徴とする。
According to the invention described in claim 6 and claim 15, the high frequency of one of the frequencies to be supplied to the first or second power supply unit in the first cycle is phase-modulated, and the other is subjected to phase modulation. The phase of the high-frequency power supplied to the power supply unit is shifted to change the state of plasma generation, and when viewed on a time average, the state of plasma generation is made uniform over a large area, and from the first oscillator A phase modulating means for modulating a phase of a high frequency supplied to either the high frequency power supply A or the frequency switching means is provided.

【0029】このように、同一周波数の高周波を給電部
に給電するとき、どちらかの高周波の位相を他方とずら
すことにより、同一周波数を放電電極給電したときにで
きた放電電極中央部のプラズマ密度の高い部分を移動さ
せることができ、時間平均で均一化させることができ
る。
As described above, when a high-frequency power of the same frequency is supplied to the power supply unit, the phase of one of the high-frequency waves is shifted from the other, so that the plasma density at the center of the discharge electrode formed when the same frequency is supplied to the discharge electrode. Can be moved, and can be made uniform over time.

【0030】そして請求項7、及び請求項16に記載し
た発明は、前記放電電極の給電部へ直流バイアスを印加
し、発生するプラズマ密度を大面積で均一化させたこ
と、及び、前記放電電極の給電部へ直流バイアスを印加
する手段を設けたことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, a DC bias is applied to a power supply portion of the discharge electrode so that the density of generated plasma is made uniform over a large area. A means for applying a DC bias to the power supply unit.

【0031】このように放電電極の給電部へ直流バイア
スを印加することにより、放電電極のシースキャパシタ
ンスを減少させることができ、定在波波長を増加させて
プラズマ密度を平均化させることができる。
By applying a DC bias to the power supply portion of the discharge electrode, the sheath capacitance of the discharge electrode can be reduced, and the standing wave wavelength can be increased to average the plasma density.

【0032】そして請求項8、及び請求項17に記載し
た発明は、前記第1と第2の給電部への給電ケーブル軸
方向を放電電極軸方向と一致させ、電流リターン距離を
最小化して給電部での電力ロスを低減し、プラズマ領域
の拡大を図ったこと、及び、前記放電電極の給電部への
給電用ケーブルの軸方向を、放電電極軸方向と一致させ
て取付けたことを特徴とする。
According to the invention described in claims 8 and 17, the power supply cable to the first and second power supply portions is made to coincide with the discharge electrode axial direction to minimize the current return distance and supply power. The power loss in the section is reduced, the plasma area is enlarged, and the axial direction of the power supply cable to the power supply section of the discharge electrode is attached so as to match the axial direction of the discharge electrode. I do.

【0033】このように給電部への給電ケーブル軸方向
を放電電極軸方向と一致させることにより、給電パワー
がスムーズに放電電極に入ってゆき、電流リターン距離
を最小化し、給電部での電力ロスを低減してプラズマ領
域の拡大を図ることができる。
As described above, by making the axial direction of the power supply cable to the power supply unit coincide with the axial direction of the discharge electrode, the power supply power smoothly enters the discharge electrode, the current return distance is minimized, and the power loss in the power supply unit is reduced. And the plasma region can be expanded.

【0034】そして請求項9に記載した発明は、前記プ
ラズマ化学蒸着装置内に、プラズマ化学蒸着による製膜
の速度、及びプラズマ化学蒸着装置のセルフクリーニン
グ速度等の条件を満たす範囲でプラズマが均一になりや
すいガスを入れたことを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the plasma chemical vapor deposition apparatus, plasma is uniformly formed within a range satisfying conditions such as a film forming speed by plasma chemical vapor deposition and a self-cleaning speed of the plasma chemical vapor deposition apparatus. It is characterized by containing a gas that tends to be easily formed.

【0035】このようにプラズマが均一になりやすいガ
スを入れることで、さらにプラズマ発生状況が均一にな
り、このガスは請求項10に記載したように、N、A
r、Kr、Xe等の不活性ガスであることが好ましい。
By introducing a gas which tends to make the plasma uniform, the state of plasma generation is made more uniform, and this gas is made of N 2 , A
An inert gas such as r, Kr, or Xe is preferable.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】本発明においては、例えば電極サ
イズ1.5m×1.2m、ガス圧12〜20Pa(90
〜150mTorr)、高周波電源周波数60MHz級
のプラズマ化学蒸着装置を目指し、上記課題を解決する
ための手段に記載したように、プラズマ化学蒸着装置に
おける放電電極の両端部にそれぞれ第1と第2の給電部
を設け、その給電部に同一周波数の高周波を給電するサ
イクルと、異なった周波数の高周波を給電するサイクル
を交互に実施し、各サイクルにおける異なる発生状況の
プラズマにより、時間平均でみたとき、プラズマの発生
状況、すなわち放電電極上の定在波分布が大面積で均一
となるようにした。そしてさらに本発明においては、プ
ラズマ発生状況を時間平均で均一化するため、次の6つ
のことを実施できるようにしたことを特徴とするもので
ある。 1.異なる周波数の発振周波数を、時間的に変動させ
る。 2.ガス圧やガス種などのガス条件に応じ、第1と第2
の給電部へ同一周波数を給電する時間と、異なった周波
数を給電する時間の比、すなわちデューティ比を変化さ
せる。 3.第1と第2の給電部へ同一周波数を給電する際、ど
ちらかの給電部に給電する高周波の位相を他方の給電部
に給電する高周波の位相とずらす。 4.放電電極の給電部に、DCバイアス電圧を印加す
る。 5.給電用ケーブルの出口における軸方向を、第1と第
2の給電部を結ぶ方向(軸方向)と同一とする。 6.製膜速度、セルフクリーニング速度等の条件を満た
す範囲で均一なプラズマを発生しやすいN、Ar、K
r、Xe等の不活性ガスを適正比注入する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, for example, an electrode size of 1.5 mx 1.2 m and a gas pressure of 12 to 20 Pa (90
Aiming at a plasma chemical vapor deposition apparatus with a high frequency power supply frequency of 60 MHz class, as described in Means for Solving the Problems, the first and second power supplies are applied to both ends of the discharge electrode in the plasma chemical vapor deposition apparatus, respectively. A cycle in which high-frequency power of the same frequency is supplied to the power supply section and a cycle in which high-frequency power of a different frequency is supplied to the power supply section are alternately performed. , That is, the distribution of standing waves on the discharge electrode was made uniform over a large area. Further, the present invention is characterized in that the following six things can be performed in order to make the plasma generation state uniform on a time average. 1. Oscillation frequencies of different frequencies are temporally varied. 2. First and second depending on gas conditions such as gas pressure and gas type
The ratio of the time for supplying the same frequency to the power supply unit and the time for supplying a different frequency, that is, the duty ratio is changed. 3. When the same frequency is supplied to the first and second power supply units, the phase of the high frequency power supplied to one of the power supply units is shifted from the phase of the high frequency power supplied to the other power supply unit. 4. A DC bias voltage is applied to a power supply section of the discharge electrode. 5. The axial direction at the outlet of the power supply cable is the same as the direction (axial direction) connecting the first and second power supply units. 6. N 2 , Ar, K that easily generate uniform plasma within a range that satisfies conditions such as a film forming speed and a self-cleaning speed.
An inert gas such as r or Xe is injected at an appropriate ratio.

【0037】以下、図面に基づいて本発明の実施の形態
を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記
載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配
置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範
囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に
過ぎない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to them unless otherwise specified. This is just an example.

【0038】最初に本発明のプラズマ化学蒸着装置にお
ける高周波プラズマの大面積均一化装置について説明
し、その後高周波プラズマの大面積均一化方法について
説明する。図1は、本発明になるプラズマ化学蒸着装置
における高周波プラズマの大面積均一化装置の一実施例
概略ブロック図、図2は放電電極をラダー型で構成した
場合を説明するための図、図3は給電用ケーブルの出口
における軸方向を、第1と第2の給電部を結ぶ方向(軸
方向)と同一とする場合の構成図、図4は放電電極の給
電部に、同一周波数の高周波と異なった周波数の高周波
を0:10から9:1までの10種の比率で給電したと
きのプラズマ発生状況の説明図、図5は給電部へ同一周
波数を給電する際、一方の高周波の位相を他方の位相と
ずらした場合の説明図である。
First, an apparatus for uniformizing large-area high-frequency plasma in the plasma chemical vapor deposition apparatus of the present invention will be described, and then a method for uniformizing large-area high-frequency plasma will be described. FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of a large-area homogenizing apparatus for high-frequency plasma in a plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a view for explaining a case where a discharge electrode is formed in a ladder type. FIG. 4 is a configuration diagram when the axial direction at the outlet of the power supply cable is the same as the direction (axial direction) connecting the first and second power supply units. FIG. FIG. 5 is an explanatory view of a plasma generation situation when high frequencies of different frequencies are supplied at ten different ratios from 0:10 to 9: 1. FIG. 5 shows the phase of one high frequency when the same frequency is supplied to the power supply unit. It is explanatory drawing at the time of deviating from the other phase.

【0039】図1において、1は内部が気密に作られた
プラズマ化学蒸着装置、2は放電電極、3、4は放電電
極2へ高周波を給電するための第1と第2の給電部、5
は不要なプラズマが生成しないように設けたアースシー
ルド、6は放電電極2から例えば20〜34mm程度離
して設置し、基板7を保持、加熱するための図示してい
ない機構と加熱するためのヒータを内蔵している加熱支
持手段、8は図示しないガス供給源に連通し、例えば製
膜のためのシラン(SiH)ガスやセルフクリーニン
グのためのNFガスなどの反応ガス9を導入するため
のガス導入管、10は排気管、11はプラズマ化学蒸着
装置1内の内圧を1×10−6Torr程度まで真空排
気可能な真空ポンプ、12、13は第1と第2の高周波
電源A、Bを構成するRFアンプ、14は例えば60M
Hzの高周波(RF)を発振して高周波電源(RFアン
プ)Aと切り替えスイッチ16に送ると共に、どちらか
の高周波を位相変調することができるフェーズシフター
を有した第1の高周波(RF)発振器、15は例えば5
8.5MHzの高周波(RF)を発振すると共に、この
周波数を例えば58.5MHzから59.9MHz、あ
るいは60.1MHzから61.5MHzのように変動
可能に構成した第2の高周波(RF)発振器、16は第
1と第2の高周波発振器14、15からの高周波を受
け、これを切り替えて高周波電源B13に供給する切り
替えスイッチ、17は、切り替えスイッチ16による第
1と第2の高周波発振器14、15からの高周波の切り
替えに際し、これらの高周波の時間割合、すなわちデュ
ーティ比を変化させるファンクションジェネレータ、1
8は電流のリターン路である。また図3において、20
は図1における放電電極2をラダー型電極で構成した場
合の1つの電極を示したもの、21、22は高周波を放
電電極2(20)に給電する給電用ケーブル、23はD
Cバイアス電源である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus in which the inside is hermetically sealed, 2 denotes a discharge electrode, and 3 and 4 denote first and second power supply portions for supplying high frequency to the discharge electrode 2.
Is a ground shield provided so as not to generate unnecessary plasma. 6 is installed at a distance of, for example, about 20 to 34 mm from the discharge electrode 2. A mechanism (not shown) for holding and heating the substrate 7 and a heater for heating are provided. Is connected to a gas supply source (not shown) to introduce a reactive gas 9 such as a silane (SiH 4 ) gas for film formation or an NF 3 gas for self-cleaning. , A vacuum pump capable of evacuating the internal pressure of the plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus 1 to about 1 × 10 −6 Torr; 12, 13 a first and a second high-frequency power source A; RF amplifier constituting B, for example, 60M
A first high-frequency (RF) oscillator having a phase shifter capable of oscillating and transmitting a high-frequency (RF) of 1 Hz to a high-frequency power supply (RF amplifier) A and a changeover switch 16 and phase-modulating either high-frequency. 15 is 5
A second high-frequency (RF) oscillator configured to oscillate a radio frequency (RF) of 8.5 MHz and to be able to vary this frequency from 58.5 MHz to 59.9 MHz, or from 60.1 MHz to 61.5 MHz, A switch 16 receives the high frequency from the first and second high-frequency oscillators 14 and 15 and switches the same to supply the high-frequency power to the high-frequency power supply B13. A reference numeral 17 denotes the first and second high-frequency oscillators 14 and 15 by the switch 16. When switching the high frequency from the function generator, a function generator that changes the time ratio of these high frequencies, that is, the duty ratio,
Reference numeral 8 denotes a current return path. Also, in FIG.
1 shows one electrode when the discharge electrode 2 in FIG. 1 is constituted by a ladder type electrode, 21 and 22 are power supply cables for supplying high frequency to the discharge electrode 2 (20), and 23 is D
This is a C bias power supply.

【0040】このうち第1の高周波発振器14は、前記
したように例えば60MHzの高周波を発振してこれを
高周波電源A12、切り替えスイッチ16に送り、第2
の高周波発振器15は例えば58.5MHzの高周波を
発振して切り替えスイッチ16に送る。そしてこの切り
替えスイッチ16は、第1の高周波発振器14から送ら
れてきた60MHzと第2の高周波発振器15から送ら
れてきた58.5MHzの高周波を一定サイクルで切り
替え、高周波電源B13に送る。そのため高周波電源A
12は、60MHzの高周波を第1の給電部3に給電
し、高周波電源B13は、一定サイクルで切り替わる6
0MHzと58.5MHzの高周波を第2の給電部4に
給電する。
The first high-frequency oscillator 14 oscillates a high frequency of, for example, 60 MHz as described above and sends it to the high-frequency power source A12 and the changeover switch 16, and
The high frequency oscillator 15 oscillates a high frequency of, for example, 58.5 MHz and sends it to the changeover switch 16. The changeover switch 16 switches between a high frequency of 60 MHz transmitted from the first high-frequency oscillator 14 and a high frequency of 58.5 MHz transmitted from the second high-frequency oscillator 15 in a fixed cycle, and transmits the high-frequency power to the high-frequency power supply B13. Therefore, high frequency power supply A
Numeral 12 supplies a high frequency of 60 MHz to the first power supply unit 3, and the high frequency power supply B13 switches at a constant cycle.
The high frequency of 0 MHz and 58.5 MHz is supplied to the second power supply unit 4.

【0041】そして、この切り替えスイッチ16による
第1の高周波発振器14から送られてきた60MHzと
第2の高周波発振器15から送られてきた58.5MH
zの高周波の切り替えは、ガス圧やガス種などのガス条
件に応じたファンクションジェネレータ17からの信号
で、その時間割合、すなわちデューティ比を変化できる
ようになっている。また第1の高周波発振器14は、内
部にフェーズシフターを有し、高周波電源A12、また
は切り替えスイッチ16のいずれかに送る高周波を、他
方に送る高周波とは位相をずらせられるようにしてあ
り、更に第2の高周波発振器15は、その発振周波数を
例えば58.5MHzから59.9MHz、あるいは6
0.1MHzから61.5MHzのように変動可能に構
成してある。
Then, 60 MHz transmitted from the first high-frequency oscillator 14 and 58.5 MH transmitted from the second high-frequency oscillator 15 by the changeover switch 16
The switching of the high frequency of z can change the time ratio, that is, the duty ratio, by a signal from the function generator 17 according to gas conditions such as gas pressure and gas type. The first high-frequency oscillator 14 has a phase shifter inside so that the high-frequency wave sent to either the high-frequency power source A12 or the changeover switch 16 can be out of phase with the high-frequency wave sent to the other. The high-frequency oscillator 15 has an oscillation frequency of, for example, 58.5 MHz to 59.9 MHz, or 6
It is configured to be variable from 0.1 MHz to 61.5 MHz.

【0042】一方プラズマ化学蒸着装置1の放電電極2
は、図2に示したように例えばラダー型に構成され、第
1の給電部3、第2の給電部4は、図のように放電電極
2の両端部に黒丸で示した例えば8ポイントずつで構成
する。そしてこの放電電極2の給電部3、または4へ高
周波を給電する給電用ケーブルは、放電用ラダー型電極
の1つを20として示した図3における21、22のよ
うに、出口の軸方向をラダー型電極20の第1と第2の
給電部3、4を結ぶ方向(軸方向)と一致させて接続
し、またこの放電電極2(20)には、DCバイアス電
源23からDCバイアスを印加してある。なお、以上の
説明では放電電極2をラダー型とし、給電部3、4を8
ポイントずつとして説明したが、本発明はラダー型電極
に限らず平板型電極においても応用可能であり、また給
電ポイントも8ポイントのみに限らず、4ポイント、1
6ポイントなど、必要に応じてポイント数を設定でき
る。
On the other hand, the discharge electrode 2 of the plasma chemical vapor deposition apparatus 1
Is configured, for example, in a ladder type as shown in FIG. 2, and the first power supply unit 3 and the second power supply unit 4 each have, for example, 8 points indicated by black circles at both ends of the discharge electrode 2 as shown in the figure. It consists of. The power supply cable for supplying high frequency power to the power supply section 3 or 4 of the discharge electrode 2 has an axial direction of the outlet as shown at 21 and 22 in FIG. The ladder-type electrode 20 is connected so as to coincide with the direction (axial direction) connecting the first and second power supply portions 3 and 4, and a DC bias is applied to the discharge electrode 2 (20) from a DC bias power supply 23. I have. In the above description, the discharge electrode 2 is of a ladder type, and
Although the description has been made on the point-by-point basis, the present invention is applicable not only to the ladder-type electrode but also to the flat-plate type electrode.
The number of points can be set as required, such as 6 points.

【0043】このように、放電電極2の給電部3、また
は4へ高周波を給電する給電用ケーブル21、22の出
口軸方向を放電用ラダー型電極20の軸方向と一致させ
て接続すると、給電パワーがスムーズにラダー型電極2
0に入ってゆき、電流リターン距離が最小化されて給電
部での電力ロスが低減し、プラズマ領域の拡大を図るこ
とができる。なお、この給電用ケーブル21、22は同
軸ケーブル、平行平板、平行線など、どのような形状の
ものでも良い。
As described above, when the outlet axes of the power supply cables 21 and 22 for supplying high frequency power to the power supply section 3 or 4 of the discharge electrode 2 are connected so as to coincide with the axial direction of the discharge ladder electrode 20, the power supply is performed. Ladder type electrode 2 with smooth power
As the value approaches 0, the current return distance is minimized, the power loss in the power supply unit is reduced, and the plasma region can be expanded. The power supply cables 21 and 22 may have any shape such as a coaxial cable, a parallel plate, and a parallel wire.

【0044】また、この放電電極2にDCバイアス電源
23からDCバイアスを印加すると放電電極2のシース
キャパシタンスを減少させることができ、電圧分布が均
一化の方向に向かって定在波波長を増加させ、プラズマ
密度を平均化させることができる。シースキャパシタン
スというのは、プラズマが生成される過程でラダー型電
極20の周りにシースと呼ばれる電子の集まりができ、
この電子の集まりで一種の絶縁を保ったような状態が生
じて直流的な電流が流れず、あたかもコンデンサが電極
の周りにあるような状態になることをいい、負のDCバ
イアスをかけてやると電子が拡散し、このシースキャパ
シタンスを減少させることができる。そのため定在波の
波長間隔が大きくなり、プラズマの均一化を図ることが
できる。
When a DC bias is applied to the discharge electrode 2 from the DC bias power supply 23, the sheath capacitance of the discharge electrode 2 can be reduced, and the standing wave wavelength increases in the direction of uniform voltage distribution. In addition, the plasma density can be averaged. The sheath capacitance means that a collection of electrons called a sheath is formed around the ladder electrode 20 in the process of generating plasma,
This collection of electrons creates a state where a kind of insulation is maintained and no DC current flows, as if a capacitor were around the electrodes, and a negative DC bias was applied. And the electrons are diffused, and this sheath capacitance can be reduced. Therefore, the wavelength interval of the standing wave is increased, and the plasma can be made uniform.

【0045】このように構成した本発明のプラズマ化学
蒸着装置1を用い、a−Si、微結晶シリコン、多結晶
薄膜シリコン、窒化シリコンなどの半導体の製膜や、こ
れらの製膜によってチェンバ内に堆積したa−SiのN
ガスによるセルフクリーニングなどを行う場合、例
えば製膜においては、200℃に設定した加熱支持手段
6に基板7を取り付け、ガス導入管8からシラン(Si
)ガスなどの反応ガス9をたとえば流速50scc
mで導入し、排気管10に接続した真空ポンプ11の排
気速度を調整することで、プラズマ化学蒸着装置1内の
圧力をたとえば100mTorrに調節する。
Using the thus-configured plasma chemical vapor deposition apparatus 1 of the present invention, semiconductor films such as a-Si, microcrystalline silicon, polycrystalline thin film silicon, and silicon nitride are formed, and these films are formed in a chamber. N of deposited a-Si
When performing self-cleaning with F 3 gas, for example, in film formation, the substrate 7 is attached to the heating support means 6 set to 200 ° C., and silane (Si
The reaction gas 9 such as H 4 ) gas is supplied at a flow rate of 50 scc, for example.
The pressure in the plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus 1 is adjusted to, for example, 100 mTorr by adjusting the evacuation speed of the vacuum pump 11 connected to the evacuation pipe 10.

【0046】そして、第1の高周波発振器14からは例
えば60MHzの高周波を、第2の高周波発振器15か
らは例えば58.5MHzの高周波を、それぞれ高周波
電源A12、切り替えスイッチ16に送る。そしてこの
切り替えスイッチ16により、第1の高周波発振器14
から送られてきた60MHzと第2の高周波発振器15
から送られてきた58.5MHzの高周波を一定サイク
ルで切り替え、高周波電源B13に送る。すると高周波
電源A12は、60MHzの高周波を第1の給電部3に
給電し、高周波電源B13は、一定サイクルで切り替わ
る60MHzと58.5MHzの高周波を第2の給電部
4に給電する。
Then, a high frequency of, for example, 60 MHz is sent from the first high frequency oscillator 14 and a high frequency of, for example, 58.5 MHz is sent from the second high frequency oscillator 15 to the high frequency power supply A12 and the changeover switch 16, respectively. The changeover switch 16 controls the first high-frequency oscillator 14
60MHz and second high-frequency oscillator 15 sent from
The high-frequency power of 58.5 MHz transmitted from the power supply is switched at a constant cycle and transmitted to the high-frequency power source B13. Then, the high-frequency power supply A12 supplies a high-frequency power of 60 MHz to the first power supply unit 3, and the high-frequency power supply B13 supplies a high-frequency power of 60 MHz and 58.5 MHz that is switched in a constant cycle to the second power supply unit 4.

【0047】すると放電電極2と基板7との間にプラズ
マが発生し、ガス導入管8から導入されたシラン(Si
)ガスなどの反応ガス9が分解し、基板7上にa−
Siが製膜されてゆく。なお、前記したNFガスによ
るプラズマ化学蒸着装置1内のセルフクリーニングも全
く同様であり、NFガスがプラズマによって分解して
フッ素ラジカルになり、クリーニングが行われる。
Then, plasma is generated between the discharge electrode 2 and the substrate 7 and silane (Si) introduced from the gas introduction pipe 8 is introduced.
The reaction gas 9 such as H 4 ) gas is decomposed and a-
Si is formed. Note that self-cleaning of the plasma chemical vapor deposition apparatus 1 according to NF 3 gas above are also quite similar, NF 3 gas is fluorine radicals decomposed by the plasma, the cleaning is performed.

【0048】そしてこのとき発生したプラズマは、第1
と第2の給電部3、4に同じ60MHzの高周波が給電
された時と、第1の給電部3に60MHzの高周波、第
2の給電部4に58.5MHzという具合に異なる周波
数の高周波が給電された時とでは、図4に示したように
その発生状況が異なる。すなわちこの図4に示したグラ
フは、前記したようにプラズマ化学蒸着装置1にシラン
(SiH)ガスなどの反応ガス9を導入し、放電電極
2の第1と第2の給電部3、4に同じ周波数(60MH
z)の高周波を給電した時間と、異なる周波数の高周波
を給電(第1の給電部3に60MHz、第2の給電部4
に58.5MHzを給電)した時間の比を0:10から
9:1までの10種でプラズマの発生状況を調べたもの
である。
The plasma generated at this time is the first plasma.
When the same high frequency of 60 MHz is supplied to the second power supply units 3 and 4, a high frequency of 60 MHz is supplied to the first power supply unit 3 and a high frequency of 58.5 MHz is supplied to the second power supply unit 4. When power is supplied, the state of occurrence differs as shown in FIG. That is, the graph shown in FIG. 4 shows that the reaction gas 9 such as silane (SiH 4 ) gas is introduced into the plasma chemical vapor deposition apparatus 1 as described above, and the first and second power supply sections 3 and 4 of the discharge electrode 2 are formed. At the same frequency (60 MHz
z) The time during which the high-frequency power was supplied and the high-frequency power of a different frequency were supplied (60 MHz to the first power supply unit 3, the second power supply unit 4).
In this example, the plasma generation status was examined for 10 types of time ratios in which power was supplied to 58.5 MHz from 0:10 to 9: 1.

【0049】この図4において、横軸は第1の給電部3
(0cm)からの距離を示し、右端(110cm)が第
2の給電部4に相当する。縦軸はプラズマの電圧相対値
で、この値が高いほどプラズマ密度が高くなる。図中a
の線は、給電した周波数が異なる場合の時間を10と
し、同一周波数を給電した場合の時間を0、すなわち給
電した周波数が異なる場合のみのプラズマ発生状況を示
し、bの線は同じく異なる周波数9に対して同じ周波数
が1の場合で、以下同様にnの線は異なる周波数1に対
して同じ周波数が9の場合である。
In FIG. 4, the horizontal axis represents the first power supply unit 3.
(0 cm), and the right end (110 cm) corresponds to the second power supply unit 4. The vertical axis indicates the relative voltage value of the plasma, and the higher the value, the higher the plasma density. A in the figure
The line of (b) shows the plasma generation situation when the time when the supplied frequency is different is 10 and the time when the same frequency is supplied is 0, that is, only when the supplied frequency is different. Is the case where the same frequency is 1, and similarly, the line of n is the case where the same frequency is 9 for the different frequency 1.

【0050】このグラフからわかるように、第1と第2
の給電部3、4に異なる周波数を給電したaでは、放電
電極2の両端部、すなわち給電部3、4付近で最もプラ
ズマ密度が高く、中央部で最もプラズマ密度が低くなっ
ている。それに対し、第1と第2の給電部3、4に同じ
周波数を給電した割合が最も高いnでは、放電電極2の
中央部で最もプラズマ密度が高く、中央部から両端の給
電部3、4に近付くに従って低くなり、給電部3、4付
近でまた多少高くなっている。そして、第1と第2の給
電部3、4に異なる周波数を給電する時間と、同一周波
数を給電する時間を5対5の同じとしたfでは、このa
とnのプラズマ発生状況が足し合わされ、放電電極2の
両端部でプラズマ密度が多少高くなっているが、中央部
の広範囲で均一なプラズマ発生状況となっている。
As can be seen from this graph, the first and second
In the case of “a” in which different power is supplied to the power supply units 3 and 4, the plasma density is highest at both ends of the discharge electrode 2, that is, near the power supply units 3 and 4, and the plasma density is lowest at the center. On the other hand, when n is the highest when the same frequency is supplied to the first and second power supply units 3 and 4, the plasma density is the highest at the center of the discharge electrode 2, and the power supply units 3 and 4 at both ends from the center. , And slightly higher near the power supply units 3 and 4. Then, when the time for supplying the first and second power supply units 3 and 4 with different frequencies and the time for supplying the same frequency with 5: 5 are the same, f
And n are added together, and the plasma density is slightly higher at both ends of the discharge electrode 2, but is uniform over a wide area at the center.

【0051】すなわちこの図4のグラフは、60MHz
という高高周波において放電電極2の両端の給電部3、
4に同一周波数の高周波を給電した場合は中央部でプラ
ズマ密度が高くなり、異なる周波数の高周波を給電した
場合は中央部の密度が低くなることを示しており、これ
を適宜なサイクルで交互に行うことで、大面積において
プラズマ発生状況を均一化できる。なおこの給電部3、
4に同一周波数と異なる周波数の高周波を交互に給電す
るサイクルは、1Hzから10MHzまでほぼ同一の効
果が得られた。
That is, the graph of FIG.
In the high frequency, the power supply portions 3 at both ends of the discharge electrode 2,
4 shows that when a high frequency of the same frequency is supplied, the plasma density increases in the central portion, and when a high frequency of a different frequency is supplied, the density of the central portion decreases, and this is alternately performed in an appropriate cycle. By doing so, the plasma generation state can be made uniform over a large area. In addition, this power supply unit 3,
In the cycle 4 in which the same frequency and a high frequency of a different frequency were alternately supplied to 4, the same effect was obtained from 1 Hz to 10 MHz.

【0052】そして本発明においては、さらに第2の高
周波発振器15の発振周波数を、例えば58.5MHz
から59.9MHz、あるいは60.1MHzから6
1.5MHzのように、時間的に変動させてやる。する
とこの周波数の変動によってプラズマ発生状況を意図的
に変えることができ、時間平均的にプラズマ密度をさら
に平均化することができる。
In the present invention, the oscillation frequency of the second high-frequency oscillator 15 is further increased to, for example, 58.5 MHz.
To 59.9MHz, or 60.1MHz to 6
It is fluctuated with time like 1.5 MHz. Then, the plasma generation state can be intentionally changed by the change in the frequency, and the plasma density can be further averaged over time.

【0053】また、第1の高周波発振器14に含まれる
フェーズシフターにより、高周波電源A12、または切
り替えスイッチ16のいずれかに送る高周波を、他方に
送る高周波に対して位相をずらしてやる。すると、例え
ば図5に50の実線で示したように、位相がずれていな
い時に放電電極2の中央部でプラズマ密度が高くなる給
電状態においては、位相をずらすことによって、プラズ
マ密度の高い位置を51、または52の破線、または一
点鎖線で示したように左右にずらすことができる。その
ため、時間平均で見るとさらに広範囲でプラズマ密度を
均一化できる。
The phase of the high-frequency wave sent to either the high-frequency power supply A12 or the changeover switch 16 is shifted by a phase shifter included in the first high-frequency oscillator 14 with respect to the high-frequency wave sent to the other. Then, as shown by a solid line 50 in FIG. 5, for example, in a power supply state in which the plasma density is high at the center of the discharge electrode 2 when the phase is not shifted, the phase is shifted so that the position where the plasma density is high is shifted. It can be shifted left and right as indicated by the broken line 51 or 52 or the dashed line. Therefore, the plasma density can be made uniform over a wider range when viewed on a time average.

【0054】また、ガス圧やガス種などのガス条件が変
化した場合は、ファンクションジェネレータ17から切
り替えスイッチ16に信号を送り、切り替えスイッチ1
6に送られてくる第1の高周波発振器14からの高周波
と、第2の高周波発振器15からの高周波の高周波電源
B13へのそれぞれの送出時間比、すなわちデューティ
比(Duty比)を図4に示したように変化させる。こ
のようにすることで、放電電極2の第1と第2の給電部
3、4における同一周波数の高周波が給電される時間
と、異なった周波数の高周波が給電される時間の比(デ
ューティ比)が変化し、それによって図4に示したよう
にプラズマの発生状況を種々変化させることができるよ
うにしてある。
When the gas conditions such as the gas pressure and the gas type change, a signal is sent from the function generator 17 to the changeover switch 16 and the changeover switch 1 is turned on.
FIG. 4 shows a transmission time ratio, that is, a duty ratio (Duty ratio) of each of the high frequency from the first high frequency oscillator 14 and the high frequency from the second high frequency oscillator 15 sent to the high frequency power supply B13. Change as shown. By doing so, the ratio (duty ratio) of the time during which high-frequency power of the same frequency is supplied to the first and second power supply units 3 and 4 of the discharge electrode 2 and the time during which high-frequency power of different frequencies is supplied. Is changed so that the state of plasma generation can be changed in various ways as shown in FIG.

【0055】これは、ガス圧、ガス種などのガス条件に
よって同じデューティ比でもプラズマの発生状況が異な
ることに対処するためのもので、放電がおきやすいガス
条件の場合、放電電極2の両端部3、4から給電した電
力は放電電極2の中央部に達する前に放電してしまい、
中央部での放電が少なくなる。そのため、図4における
aのグラフのように放電電極2の中央部でプラズマ発生
密度が低くなるから、この場合は、同一周波数の高周波
を給電する時間を長くし、逆に中央部のプラズマ密度が
高くなったときは同一周波数の高周波を給電する時間を
短くする。これによって、ガス圧、ガス種類などのガス
条件が変化しても、中央部のプラズマ密度がコントロー
ルでき、さらに均一化することが可能となる。
This is to cope with the fact that the plasma generation state differs even at the same duty ratio depending on the gas conditions such as gas pressure and gas type. The power supplied from 3, 4 is discharged before reaching the center of the discharge electrode 2,
Discharge at the center is reduced. Therefore, as shown in the graph a in FIG. 4, the plasma generation density is low at the central portion of the discharge electrode 2. In this case, the time for supplying the high frequency power of the same frequency is lengthened, and conversely, the plasma density at the central portion is reduced. When it becomes higher, the time for supplying the high frequency of the same frequency is shortened. As a result, even if the gas conditions such as the gas pressure and the gas type change, the plasma density at the central portion can be controlled and can be made more uniform.

【0056】なお、以上説明してきた方法で製膜やセル
フクリーニングを実施する際、製膜速度やセルフクリー
ニング速度等の条件を満たす範囲で、均一なプラズマを
発生しやすいN、Ar、Kr、Xe等のガスを適正比
(0.1〜25%程度)注入してやると、さらに均一な
製膜、及びセルフクリーニングが実現できる。
When performing film formation or self-cleaning by the method described above, N 2 , Ar, Kr, and N 2 , which are likely to generate uniform plasma, within a range satisfying conditions such as a film formation speed and a self-cleaning speed. If a gas such as Xe is injected at an appropriate ratio (about 0.1 to 25%), more uniform film formation and self-cleaning can be realized.

【0057】このように本発明においては、プラズマ化
学蒸着装置における放電電極の両端部設けた給電部に同
一周波数の高周波を給電するサイクルと、異なった周波
数の高周波を給電するサイクルを交互に実施すること
で、時間平均でみたとき、プラズマの発生状況を大面積
で均一とすることができ、さらに本発明においては、 1.異なる周波数の発振周波数を、時間的に変動させ
る。 2.ガス圧やガス種などのガス条件に応じ、第1と第2
の給電部へ同一周波数を給電する時間と、異なった周波
数を給電する時間の比、すなわちデューティ比を変化さ
せる。 3.第1と第2の給電部へ同一周波数を給電する際、ど
ちらかの給電部に給電する高周波の位相を他方の給電部
に給電する高周波の位相とずらす。 4.放電電極の給電部に、DCバイアス電圧を印加す
る。 5.給電用ケーブルの出口における軸方向を、第1と第
2の給電部を結ぶ方向(軸方向)と同一とする。 6.製膜速度、セルフクリーニング速度等の条件を満た
す範囲で均一なプラズマを発生しやすいN、Ar、K
r、Xe等の不活性ガスを適正比注入する。 等のことを実施することで、例えば電極サイズ1.5m
×1.2m、ガス圧12〜20Pa(90〜150mT
orr)、高周波電源周波数60MHz級のプラズマ化
学蒸着装置による製膜やセルフクリーニングを可能とし
たものである。
As described above, in the present invention, a cycle for supplying high-frequency power of the same frequency to power supply units provided at both ends of the discharge electrode in a plasma chemical vapor deposition apparatus and a cycle for supplying high-frequency power of different frequencies are alternately performed. As a result, when viewed on a time average, the plasma generation state can be made uniform over a large area. Oscillation frequencies of different frequencies are temporally varied. 2. First and second depending on gas conditions such as gas pressure and gas type
The ratio of the time for supplying the same frequency to the power supply unit and the time for supplying a different frequency, that is, the duty ratio is changed. 3. When the same frequency is supplied to the first and second power supply units, the phase of the high frequency power supplied to one of the power supply units is shifted from the phase of the high frequency power supplied to the other power supply unit. 4. A DC bias voltage is applied to the power supply section of the discharge electrode. 5. The axial direction at the outlet of the power supply cable is the same as the direction (axial direction) connecting the first and second power supply units. 6. N 2 , Ar, K that easily generate uniform plasma within a range that satisfies conditions such as a film forming speed and a self-cleaning speed.
An inert gas such as r or Xe is injected at an appropriate ratio. By performing such things as, for example, the electrode size 1.5m
× 1.2m, gas pressure 12-20Pa (90-150mT
orr), which enables film formation and self-cleaning by a plasma chemical vapor deposition apparatus having a high frequency power supply frequency of 60 MHz class.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上記載の如く本発明によるプラズマ化
学蒸着装置によれば、圧力条件、流量条件などのガス条
件が変わった場合でもハードをさわることなく、高周波
電源周波数の変動、デューティ比の変更、位相の変調、
DCバイアスの印加など、ソフト的な調整だけで常に均
一なプラズマが得られ、高速で均一な製膜、均一なセル
フクリーニングを行うことが可能となる。そのため、大
面積製膜における製膜製品の歩留まりの向上、コスト低
減という大きな成果を得ることができ、さらに、ハード
調整が少ないから初期調整が容易となってランニングコ
ストも低減できるなど、大きな効果をもたらすものであ
る。
As described above, according to the plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present invention, even when the gas conditions such as the pressure condition and the flow rate condition change, the change of the high frequency power supply frequency and the change of the duty ratio can be performed without touching the hardware. , Phase modulation,
Uniform plasma can always be obtained by only soft adjustment such as application of a DC bias, and high-speed uniform film formation and uniform self-cleaning can be performed. As a result, it is possible to obtain large results such as an improvement in the yield of a film-formed product in large-area film formation and a reduction in cost. To bring.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明になるプラズマ化学蒸着装置における
高周波プラズマの大面積均一化装置の一実施例概略ブロ
ック図である。
FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of a large-area uniformizing device for high-frequency plasma in a plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.

【図2】 放電電極をラダー型で構成した場合を説明す
るための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a case where a discharge electrode is configured in a ladder type.

【図3】 本発明における放電電極と給電用ケーブルの
接続構成を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a connection configuration between a discharge electrode and a power supply cable according to the present invention.

【図4】 放電電極の給電部に、同一周波数の高周波と
異なった周波数の高周波を高周波を0:10から9:1
までの10種の比率で給電したときのプラズマ発生状況
の説明図である。
FIG. 4 shows that a high frequency of the same frequency and a high frequency of a different frequency are applied to the power supply portion of the discharge electrode from 0:10 to 9: 1.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a plasma generation situation when power is supplied at ten different ratios up to 10;

【図5】 給電部へ同一周波数を給電する際、一方の高
周波の位相を他方の位相とずらせた場合の説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram when a phase of one high frequency is shifted from another phase when the same frequency is supplied to the power supply unit.

【図6】 従来の平行平板型電極を用いたプラズマ化学
蒸着装置の一構成例である。
FIG. 6 is a configuration example of a conventional plasma chemical vapor deposition apparatus using a parallel plate type electrode.

【図7】 従来のラダー型電極を用いたプラズマ化学蒸
着装置の一構成例である。
FIG. 7 is a configuration example of a conventional plasma chemical vapor deposition apparatus using a ladder-type electrode.

【図8】 従来のラダー型電極の構造を説明するための
図である。
FIG. 8 is a view for explaining the structure of a conventional ladder-type electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマ化学蒸着装置 2 放電電極 3 第1の給電部 4 第2の給電部 5 アースシールド 6 加熱支持手段 7 基板 8 ガス導入管 9 反応ガス9 10 排気管 11 真空ポンプ 12 高周波電源A 13 高周波電源B 14 第1の高周波発振器 15 第2の高周波発振器 16 切り替えスイッチ 17 ファンクションジェネレータ 18 電流のリターン路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma chemical vapor deposition apparatus 2 Discharge electrode 3 1st electric supply part 4 2nd electric supply part 5 Earth shield 6 Heating support means 7 Substrate 8 Gas introduction pipe 9 Reaction gas 9 10 Exhaust pipe 11 Vacuum pump 12 High frequency power supply A 13 High frequency power supply B 14 First high-frequency oscillator 15 Second high-frequency oscillator 16 Changeover switch 17 Function generator 18 Current return path

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真島 浩 長崎市深堀町五丁目717番1号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 高塚 汎 長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内 (72)発明者 山内 康弘 長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内 (72)発明者 竹内 良昭 長崎市深堀町五丁目717番1号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 笹川 英四郎 長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内 Fターム(参考) 4K030 AA16 AA18 BA29 BA30 BB03 BB04 FA03 JA12 JA18 JA19 KA20 LA16 5F045 AB04 AC01 AD06 BB02 DP01 DP09 EB02 EH01 EH02 EH13 EH20 5F051 AA05 BA12 CA16 CA21 CA23 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Majima 5-717-1 Fukahori-cho, Nagasaki-shi Inside Nagasaki Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Pan Takatsuka 1-1-1, Akunoura-cho, Nagasaki-shi Nagasaki Shipyard Co., Ltd. (72) Inventor Yasuhiro Yamauchi 1-1, Akunouramachi, Nagasaki City Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. In-house (72) Inventor Eshiro Sasakawa 1-1-1, Akunouracho, Nagasaki-shi F-term (reference) in Nagasaki Shipyard, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. EH02 EH13 EH20 5F051 AA05 BA12 CA16 CA21 CA23

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマ化学蒸着装置の放電電極へ高周
波を給電してプラズマを発生させるようにしたプラズマ
化学蒸着装置における高周波プラズマの大面積均一化方
法であって、 前記放電電極両端部に第1と第2の給電部を設け、該第
1と第2の給電部に同一周波数の高周波を給電する第1
のサイクルと、異なった周波数の高周波を給電する第2
のサイクルを交互に実施し、各サイクルにおける異なる
発生状況のプラズマにより、時間平均でみたとき、プラ
ズマの発生状況が大面積で均一となるようにしたことを
特徴とするプラズマ化学蒸着装置における高周波プラズ
マの大面積均一化方法。
1. A large-area uniformizing method for high-frequency plasma in a plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus in which high-frequency power is supplied to a discharge electrode of the plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus to generate plasma. And a second power supply unit, and the first and second power supply units are supplied with a high-frequency power of the same frequency.
Cycle and the second to supply high frequency of different frequency
High frequency plasma in a plasma chemical vapor deposition apparatus characterized in that the plasma generation status is made uniform over a large area when viewed on a time-averaged basis by the plasma of different generation status in each cycle by alternately performing the above cycle. Large area uniform method.
【請求項2】 前記第2のサイクルにおける一つの周波
数を時間的に変動させ、プラズマ発生状況を意図的に変
化させて時間平均でみたとき、プラズマの発生状況が大
面積で均一となるようにしたことを特徴とする請求項1
に記載したプラズマ化学蒸着装置における高周波プラズ
マの大面積均一化方法。
2. When one frequency in the second cycle is changed over time to intentionally change the plasma generation state and time-averaged, the plasma generation state is uniform over a large area. 2. The method according to claim 1, wherein
4. A method for uniformizing a large area of high-frequency plasma in a plasma chemical vapor deposition apparatus described in 1).
【請求項3】 前記第2のサイクルにおける一つの周波
数は、前記第1のサイクルにおける高周波の周波数と同
じにしたことを特徴とする請求項1、または2に記載し
たプラズマ化学蒸着装置における高周波プラズマの大面
積均一化方法。
3. The high frequency plasma in the plasma chemical vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein one frequency in the second cycle is the same as a high frequency in the first cycle. Large area uniform method.
【請求項4】 前記第1と第2のサイクルは、1Hzか
ら10MHzのサイクルで行うことを特徴とする請求項
1、または2に記載したプラズマ化学蒸着装置における
高周波プラズマの大面積均一化方法。
4. The method according to claim 1, wherein the first and second cycles are performed in a cycle of 1 Hz to 10 MHz.
【請求項5】 前記第1のサイクルと第2のサイクルの
時間比を、用いるガスの圧力、ガスの種類で変化させる
ことを特徴とする請求項1、または2に記載したプラズ
マ化学蒸着装置における高周波プラズマの大面積均一化
方法。
5. The plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein a time ratio between the first cycle and the second cycle is changed depending on a pressure of a gas used and a kind of the gas. Large area uniformization method for high frequency plasma.
【請求項6】 前記第1のサイクルにおける第1、また
は第2の給電部へ給電するどちらかの周波数の高周波を
位相変調し、他方の給電部に給電する高周波とは位相を
ずらせてプラズマの発生状況を変化させ、時間平均でみ
たとき、プラズマの発生状況が大面積で均一となるよう
にしたことを特徴とする請求項1、または2に記載した
プラズマ化学蒸着装置における高周波プラズマの大面積
均一化方法。
6. A phase modulation of a high frequency of one of the frequencies supplied to the first and second power supply units in the first cycle, and a phase of the high frequency supplied to the other power supply unit is shifted from the phase of the high frequency power. 3. A large-area high-frequency plasma in a plasma chemical vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the state of generation of the plasma is made uniform over a large area when the state of generation is changed and viewed on a time average. Uniformization method.
【請求項7】 前記放電電極の給電部へ直流バイアスを
印加し、発生するプラズマ密度を大面積で均一化させた
ことを特徴とする請求項1、または2に記載したプラズ
マ化学蒸着装置における高周波プラズマの大面積均一化
方法。
7. A high-frequency plasma chemical vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein a direct current bias is applied to a power supply portion of the discharge electrode to make the generated plasma density uniform over a large area. A large area uniformizing method for plasma.
【請求項8】 前記第1と第2の給電部への給電ケーブ
ル軸方向を放電電極軸方向と一致させ、電流リターン距
離を最小化して給電部での電力ロスを低減し、プラズマ
領域の拡大を図ったことを特徴とする請求項1、または
2に記載したプラズマ化学蒸着装置における高周波プラ
ズマの大面積均一化方法。
8. An axial direction of a power supply cable to the first and second power supply units is made to coincide with an axial direction of a discharge electrode, a current return distance is minimized, a power loss in the power supply unit is reduced, and a plasma region is expanded. 3. The method according to claim 1, wherein the plasma chemical vapor deposition apparatus has a large-area uniform high-frequency plasma.
【請求項9】 前記プラズマ化学蒸着装置内に、プラズ
マ化学蒸着による製膜の速度、及びプラズマ化学蒸着装
置のセルフクリーニング速度等の条件を満たす範囲でプ
ラズマが均一になりやすいガスを入れたことを特徴とす
る請求項1、または2に記載したプラズマ化学蒸着装置
における高周波プラズマの大面積均一化方法。
9. A method in which a gas which tends to make plasma uniform within a range satisfying conditions such as a film forming speed by plasma enhanced chemical vapor deposition and a self-cleaning speed of the plasma enhanced chemical vapor deposition device is introduced into the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus. 3. A method for uniformizing a large area of high-frequency plasma in the plasma chemical vapor deposition apparatus according to claim 1 or 2.
【請求項10】 前記ガスは、N、Ar、Kr、Xe
等の不活性ガスであることを特徴とする請求項9に記載
したプラズマ化学蒸着装置における高周波プラズマの大
面積均一化方法。
10. The gas comprises N 2 , Ar, Kr, Xe.
The method of claim 9, wherein the gas is an inert gas such as an inert gas.
【請求項11】 前記請求項4乃至10に記載のプラズ
マ化学蒸着装置における高周波プラズマの大面積均一化
方法を2つ以上組み合わせてなることを特徴とするプラ
ズマ化学蒸着装置における高周波プラズマの大面積均一
化方法。
11. A large-area uniformity of high-frequency plasma in a plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus, characterized by combining two or more methods for uniformizing large-area high-frequency plasma in the plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus according to claim 4. Method.
【請求項12】 放電電極に設けた第1と第2の給電部
に高周波を給電してプラズマを発生させるプラズマ化学
蒸着装置における高周波プラズマの大面積均一化装置で
あって、 第1の周波数の高周波を発振する第1の発振器と、第2
の周波数の高周波を発振する第2の発振器と、前記第1
の発振器からの高周波を受けて前記放電電極の第1の給
電部に第1の周波数の高周波を給電する高周波電源A
と、前記第1と第2の発振器からの高周波を受けて適宜
なサイクルで切り替えて出力する周波数切り替え手段
と、該周波数切り替え手段からの出力を受けて前記放電
電極の第2の給電部に給電する高周波電源Bとからな
り、 前記高周波電源Bからの第2の給電部への給電周波数を
前記周波数切り替え手段で切り替えることにより、各切
り替えサイクルの周波数差でプラズマ発生状況を異なら
せ、時間平均でみたとき、プラズマの発生状況が大面積
で均一となるようにしたことを特徴とするプラズマ化学
蒸着装置における高周波プラズマの大面積均一化装置。
12. A large-area homogenizing apparatus for high-frequency plasma in a plasma chemical vapor deposition apparatus for generating high-frequency plasma by supplying high-frequency power to first and second power supply units provided on a discharge electrode, comprising: A first oscillator that oscillates a high frequency;
A second oscillator for oscillating a high frequency having a frequency of
High-frequency power supply A that receives a high frequency from the oscillator of the first embodiment and supplies a high frequency of the first frequency to the first power supply unit of the discharge electrode.
Frequency switching means for receiving high frequencies from the first and second oscillators and switching and outputting the signals in appropriate cycles; and receiving power from the frequency switching means and supplying power to a second power supply portion of the discharge electrode. By switching the power supply frequency from the high-frequency power supply B to the second power supply unit by the frequency switching means, the plasma generation state is made different depending on the frequency difference of each switching cycle, and the time average is obtained. A large-area homogenizing apparatus for high-frequency plasma in a plasma chemical vapor deposition apparatus, characterized in that, when viewed, a plasma generation state is made uniform over a large area.
【請求項13】 前記第2の発振器は、発振周波数を可
変に構成したことを特徴とする請求項12に記載したプ
ラズマ化学蒸着装置における高周波プラズマの大面積均
一化装置。
13. The large-area uniformizing apparatus for high-frequency plasma in a plasma chemical vapor deposition apparatus according to claim 12, wherein the second oscillator has a variable oscillation frequency.
【請求項14】 前記周波数切り替え手段が切り替える
第1と第2の周波数の時間比を、用いるガスの圧力、ガ
スの種類で変化させる手段を有することを特徴とする請
求項12、または13に記載したプラズマ化学蒸着装置
における高周波プラズマの大面積均一化装置。
14. The apparatus according to claim 12, further comprising means for changing a time ratio between the first and second frequencies to be switched by said frequency switching means depending on a pressure and a kind of gas to be used. Large-area homogenizer for high-frequency plasma in a plasma-enhanced chemical vapor deposition system.
【請求項15】 前記第1の発振器から前記高周波電源
A、または前記周波数切り替え手段へのどちらかに供給
する高周波の位相を変調する位相変調手段を有すること
を特徴とする請求項12、または13に記載したプラズ
マ化学蒸着装置における高周波プラズマの大面積均一化
装置。
15. A phase modulating means for modulating a phase of a high frequency power supplied from the first oscillator to either the high frequency power supply A or the frequency switching means. Large-area homogenizing apparatus for high-frequency plasma in the plasma chemical vapor deposition apparatus described in 1 above.
【請求項16】 前記放電電極の給電部へ直流バイアス
を印加する手段を設けたことを特徴とする請求項12、
または13に記載したプラズマ化学蒸着装置における高
周波プラズマの大面積均一化装置。
16. A device according to claim 12, further comprising means for applying a DC bias to a power supply section of said discharge electrode.
Or a large-area uniformizing device for high-frequency plasma in the plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus described in 13.
【請求項17】 前記放電電極の給電部への給電用ケー
ブルの軸方向を、放電電極軸方向と一致させて取付けた
ことを特徴とする請求項12、または13に記載したプ
ラズマ化学蒸着装置における高周波プラズマの大面積均
一化装置。
17. The plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus according to claim 12, wherein an axial direction of a power supply cable to a power supply section of the discharge electrode is attached so as to coincide with an axial direction of the discharge electrode. Large area homogenizer for high frequency plasma.
【請求項18】 前記第1と第2の給電部を放電電極の
両端部に設けたことを特徴とする請求項11、または1
2に記載したプラズマ化学蒸着装置における高周波プラ
ズマの大面積均一化装置。
18. The method according to claim 11, wherein the first and second power supply portions are provided at both ends of a discharge electrode.
2. A large-area homogenizing apparatus for high-frequency plasma in the plasma chemical vapor deposition apparatus described in 2.
【請求項19】 前記請求項14乃至18に記載のプラ
ズマ化学蒸着装置における高周波プラズマの大面積均一
化装置を2つ以上組み合わせてなることを特徴とするプ
ラズマ化学蒸着装置における高周波プラズマの大面積均
一化装置。
19. A large-area uniformity of high-frequency plasma in a plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus comprising a combination of two or more high-frequency plasma uniform-area apparatuses in the plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus according to claim 14. Device.
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