JP2006173372A - Plasma source, surface wave excitation plasma cvd device equipped therewith and depositing method - Google Patents

Plasma source, surface wave excitation plasma cvd device equipped therewith and depositing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface wave excitation plasma CVD device in which, even if a concentration distribution of material gas is non-uniform, a thin film of a uniform film thickness and film quality can be formed. <P>SOLUTION: The surface wave excitation plasma CVD device 100 comprises a chamber 1, dielectric blocks 4a to 4d, an exhaust pipe 5, a substrate stage 6, a material gas introducing system 7, a discharge gas introducing system 8 and a plasma source 10. The plasma source 10 comprises four microwave waveguides 2a to 2d, and four sets of microwave generators 3a to 3d connected electrically to the microwave waveguides, respectively. These four pairs are plasma source elementary substances 10a to 10d, and the assembled plasma source elementary substances 10a to 10d constitute a set of plasma source 10. Microwave power generated by the plasma source elementary substances 10a to 10d is changed in accordance with the concentration distribution of material gas G1 introduced into the chamber 1 by the material gas introducing system 7, whereby the thin film of the uniform film thickness and film quality is formed on a substrate S of a large area. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、表面波励起プラズマを利用して被処理基板を処理する表面波励起プラズマCVD装置に関する。   The present invention relates to a surface wave excited plasma CVD apparatus that processes a substrate to be processed using surface wave excited plasma.

高密度のプラズマを生成できるプラズマ処理装置としては、表面波励起プラズマを利用する装置が知られている。この装置は、導波管内を伝播するマイクロ波を誘電体窓(マイクロ波導入窓)を通してプラズマ生成室内に導入し、誘電体窓の表面に生じた表面波によってプラズマ生成室内の媒質ガス(プロセスガス)を励起し、表面波励起プラズマを生成する。従来、プラズマ生成室の上面に3本の導波管を並列配置し、3本の導波管の各々にマイクロ波発振器を接続し、大面積の均一なプラズマ生成を図った装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a plasma processing apparatus capable of generating high-density plasma, an apparatus using surface wave excitation plasma is known. This device introduces microwaves propagating in a waveguide into a plasma generation chamber through a dielectric window (microwave introduction window), and a medium gas (process gas) in the plasma generation chamber by surface waves generated on the surface of the dielectric window. ) To generate surface wave excitation plasma. Conventionally, an apparatus has been known in which three waveguides are arranged in parallel on the upper surface of a plasma generation chamber, and a microwave oscillator is connected to each of the three waveguides to generate a large plasma uniformly. (For example, refer to Patent Document 1).

特開平10−22098号公報(第5頁、図2)Japanese Patent Laid-Open No. 10-22098 (5th page, FIG. 2)

表面波励起プラズマCVD装置では、高密度プラズマを生成するためのプロセスガスと薄膜の成分元素を含む材料ガスの両者を成膜チャンバー内に導入する必要がある。通常、成膜チャンバー内の上方には誘電体窓が配置され、材料ガスは成膜チャンバーの側面から導入されている。そのため、誘電体窓の外周部と中央部では材料ガスの濃度分布が不均一となる傾向がある。上記の特許文献1の装置では、大面積の均一なプラズマを生成できたとしても、材料ガスの濃度分布が異なるため、プラズマによって乖離される成分元素の量がプラズマの場所によって異なり、特に大面積の基板に対しては均一な膜厚が得られないという問題がある。   In a surface wave excitation plasma CVD apparatus, it is necessary to introduce both a process gas for generating high-density plasma and a material gas containing a constituent element of a thin film into a film forming chamber. Usually, a dielectric window is disposed above the film forming chamber, and the material gas is introduced from the side surface of the film forming chamber. Therefore, the concentration distribution of the material gas tends to be nonuniform at the outer peripheral portion and the central portion of the dielectric window. In the apparatus of Patent Document 1 described above, even if a uniform plasma having a large area can be generated, the concentration distribution of the material gas is different, so the amount of component elements separated by the plasma differs depending on the location of the plasma. There is a problem that a uniform film thickness cannot be obtained with respect to this substrate.

(1)本発明の請求項1に係るプラズマソースは、マイクロ波の伝搬する方向に沿って並列配置される複数のマイクロ波導波管と、複数のマイクロ波導波管毎に設けられ、各々のマイクロ波導波管へマイクロ波を出力する複数のマイクロ波発生装置とを備え、複数のマイクロ波発生装置は、マイクロ波のパワーを独立に可変であることを特徴とする。
(2)請求項2に係る発明の表面波励起プラズマCVD装置は、請求項1のプラズマソースと、プラズマソースからマイクロ波を導入して表面波を形成し、表面波エネルギーにより成膜チャンバー内にプラズマを生成する誘電体部材と、成膜チャンバー内へ材料ガスを導入する材料ガス導入手段と、成膜チャンバー内へ放電ガスを導入する放電ガス導入手段とを備えることを特徴とする。
(3)請求項3に係る発明は、請求項2の表面波励起プラズマCVD装置において、誘電体部材は、複数のマイクロ波導波管に対応して複数に分割された誘電体ブロックであり、誘電体ブロックの境界に、誘電体ブロックの各々に形成された表面波を反射させる金属板が配設されていることを特徴とする。
(4)請求項4に係る発明は、請求項2または3の表面波励起プラズマCVD装置を用いて成膜する方法であって、成膜チャンバー内の材料ガスの濃度分布に応じて、材料ガスの濃度が高い領域ではマイクロ波パワーを大きくし、材料ガスの濃度が低い領域ではマイクロ波パワーを小さくして成膜することを特徴とする。
(1) A plasma source according to claim 1 of the present invention is provided with a plurality of microwave waveguides arranged in parallel along the direction of propagation of microwaves, and for each of the plurality of microwave waveguides. And a plurality of microwave generators that output microwaves to the wave waveguide, wherein the plurality of microwave generators are capable of independently changing the power of the microwaves.
(2) A surface wave excitation plasma CVD apparatus according to a second aspect of the present invention is the plasma source according to the first aspect, and a surface wave is formed by introducing a microwave from the plasma source, and the surface wave energy is generated in the film forming chamber. It comprises a dielectric member for generating plasma, a material gas introducing means for introducing a material gas into the film forming chamber, and a discharge gas introducing means for introducing a discharge gas into the film forming chamber.
(3) The invention according to claim 3 is the surface wave excitation plasma CVD apparatus according to claim 2, wherein the dielectric member is a dielectric block divided into a plurality corresponding to a plurality of microwave waveguides. A metal plate that reflects surface waves formed on each of the dielectric blocks is disposed at the boundary of the body block.
(4) The invention according to claim 4 is a method of forming a film using the surface wave excitation plasma CVD apparatus according to claim 2 or 3, wherein the material gas is in accordance with the concentration distribution of the material gas in the film forming chamber. The film is characterized in that the microwave power is increased in the region where the concentration is high and the microwave power is decreased in the region where the concentration of the material gas is low.

本発明によれば、マイクロ波導波管とマイクロ波発生装置のセットを複数設けて、それぞれのマイクロ波発生装置のマイクロ波パワーを独立に可変としたので、材料ガスの濃度分布が不均一であっても均一な膜厚の薄膜を形成することができる。   According to the present invention, a plurality of sets of microwave waveguides and microwave generators are provided, and the microwave power of each microwave generator is made variable independently, so that the concentration distribution of the material gas is not uniform. However, a thin film having a uniform thickness can be formed.

以下、本発明の実施の形態による表面波励起プラズマ(Surface Wave Plasma)CVD装置(以下、SWP−CVD装置と略す)について図1〜3を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態によるSWP−CVD装置の概略を模式的に示す全体構成図であり、3次元直交座標で方向を表す。   Hereinafter, a surface wave plasma CVD apparatus (hereinafter abbreviated as SWP-CVD apparatus) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram schematically showing an outline of a SWP-CVD apparatus according to an embodiment of the present invention, and represents directions in three-dimensional orthogonal coordinates.

図1を参照すると、SWP−CVD装置100は、チャンバー1、誘電体ブロック4a〜4d、排気管5、基板ステージ6、材料ガス導入系7、放電ガス導入系8およびプラズマソース10を備える。チャンバー1は、その内部空間に生成するプラズマPを利用して、基板ステージ6に保持された基板Sの表面に成膜するための密閉容器である。   Referring to FIG. 1, the SWP-CVD apparatus 100 includes a chamber 1, dielectric blocks 4 a to 4 d, an exhaust pipe 5, a substrate stage 6, a material gas introduction system 7, a discharge gas introduction system 8, and a plasma source 10. The chamber 1 is a sealed container for forming a film on the surface of the substrate S held on the substrate stage 6 by using the plasma P generated in the internal space.

プラズマソース10の構成を説明する。4本のマイクロ波導波管2a〜2dは、いずれも寸法、形状、規格などが同じ導波管であり、チャンバー1の上側にほぼ等間隔で並列に載置されている。4台のマイクロ波発生装置3a〜3dも、寸法、形状、規格が同じであり、4本のマイクロ波導波管2a〜2dにそれぞれ電気的に接続されている。つまり、マイクロ波導波管2a〜2dとマイクロ波発生装置3a〜3dがそれぞれ対をなし、これらの4つの対がプラズマソース単体10a〜10dであり、プラズマソース単体10a〜10dが集合して1台のプラズマソース10を構成している。なお、図1では、マイクロ波導波管2a〜2dとマイクロ波発生装置3a〜3dの接続状態を模式的に示しているだけであり、位置関係については、図3(a)により後述する。   The configuration of the plasma source 10 will be described. All of the four microwave waveguides 2 a to 2 d are waveguides having the same size, shape, standard, etc., and are placed on the upper side of the chamber 1 in parallel at substantially equal intervals. The four microwave generators 3a to 3d have the same dimensions, shapes, and standards, and are electrically connected to the four microwave waveguides 2a to 2d, respectively. In other words, the microwave waveguides 2a to 2d and the microwave generators 3a to 3d make a pair, and these four pairs are the plasma source units 10a to 10d, and the plasma source units 10a to 10d are assembled to form one unit. The plasma source 10 is configured. Note that FIG. 1 only schematically shows the connection state between the microwave waveguides 2a to 2d and the microwave generators 3a to 3d, and the positional relationship will be described later with reference to FIG.

4個の誘電体ブロック4a〜4dは、いずれも寸法、形状、材質などが同じブロックであり、それぞれマイクロ波導波管2a〜2dの底板に接してチャンバー1内に気密空間を形成するように、チャンバー1に取り付けられている。4個の誘電体ブロック4a〜4dは、それぞれ4本のマイクロ波導波管2a〜2dに対応する位置に設けられている。チャンバー1の下面に配管された排気管5は、不図示の真空ポンプに接続されている。基板ステージ6は、誘電体ブロック4a〜4dとの距離を可変とするように、不図示の昇降機構により昇降可能に構成されている。   Each of the four dielectric blocks 4a to 4d is a block having the same size, shape, material, etc., and forms an airtight space in the chamber 1 in contact with the bottom plates of the microwave waveguides 2a to 2d, respectively. It is attached to the chamber 1. The four dielectric blocks 4a to 4d are provided at positions corresponding to the four microwave waveguides 2a to 2d, respectively. The exhaust pipe 5 piped on the lower surface of the chamber 1 is connected to a vacuum pump (not shown). The substrate stage 6 is configured to be movable up and down by a lifting mechanism (not shown) so that the distance from the dielectric blocks 4a to 4d is variable.

材料ガス導入系7は、成膜される薄膜の成分元素を含む材料ガスG1をチャンバー1内へ導入する。すなわち、材料ガスG1は、シャワーヘッド7aによりチャンバー1の外周側および中央付近から誘電体ブロック4a〜4dの下面とほぼ平行方向(y方向)に放出される。材料ガスG1は、例えばSiH,NH,TEOS(Tetra Ethyl Ortho-Silicate:Si(OC)などである。 The material gas introduction system 7 introduces a material gas G1 containing a component element of a thin film to be formed into the chamber 1. That is, the material gas G1 is released from the shower head 7a from the outer peripheral side and the center of the chamber 1 in a direction substantially parallel to the lower surfaces of the dielectric blocks 4a to 4d (y direction). The material gas G1 is, for example, SiH 4 , NH 3 , TEOS (Tetra Ethyl Ortho-Silicate: Si (OC 2 H 3 ) 4 ), or the like.

放電ガス導入系8は、プラズマPを生成するための放電ガスG2をチャンバー1内へ導入する。すなわち、放電ガスG2は、チャンバー1の上部から誘電体ブロック4a〜4dを上下に貫通する複数のガス噴出口8aを通して下方向(−z方向)に放出される。放電ガスG2は、例えばN,O,H等の反応性活性種の原料となるガスおよびAr等の希ガスである。 The discharge gas introduction system 8 introduces a discharge gas G2 for generating plasma P into the chamber 1. That is, the discharge gas G2 is discharged downward (−z direction) from the upper part of the chamber 1 through a plurality of gas ejection ports 8a that vertically penetrate the dielectric blocks 4a to 4d. The discharge gas G2 is a gas that is a raw material for reactive active species such as N 2 , O 2 , and H 2 and a rare gas such as Ar.

図2および図3を参照しながら、プラズマソース10および誘電体ブロック4a〜4dの構造と配置を説明する。
図2は、本発明の実施の形態によるSWP−CVD装置の詳細を説明する縦断面図である。図3(a)は、図2のI−I断面を示し、マイクロ波導波管2a〜2dをx−y平面で切断した図である。図3(b)は、図2のII−II断面であり、誘電体ブロック4a〜4dをx−y平面で切断した図である。図2,3においては、図1と同じ構成部品には同一符号を付し、3次元直交座標で方向を表す。
The structure and arrangement of the plasma source 10 and the dielectric blocks 4a to 4d will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view illustrating details of the SWP-CVD apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 3A shows a cross section taken along the line II in FIG. 2, and is a view in which the microwave waveguides 2a to 2d are cut along the xy plane. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 2, and is a diagram in which the dielectric blocks 4a to 4d are cut along the xy plane. 2 and 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and directions are represented by three-dimensional orthogonal coordinates.

図2および図3(a)を参照し、プラズマソース単体10aについて説明すると、マイクロ波導波管2aは、x方向に延在し、x方向がマイクロ波Mの進行方向である。マイクロ波導波管2aの底板には、複数個のスロットアンテナ21がx方向に沿って2列に設けられている。マイクロ波発生装置3aは、高圧電源11aとマイクロ波発振器12aを有し、例えば周波数2.45GHzのマイクロ波を発振してマイクロ波導波管2aの端面へ出力するように構成されている。高圧電源11aの電圧を変えることにより発振するマイクロ波パワーの出力を変えることができる。例えば、各プラズマソース単体でマイクロ波パワーを10〜50%の範囲で差をつけることができる。上記の構造、構成は、プラズマソース単体10b〜10dについても同じである。   The plasma source unit 10a will be described with reference to FIGS. 2 and 3A. The microwave waveguide 2a extends in the x direction, and the x direction is the traveling direction of the microwave M. A plurality of slot antennas 21 are provided in two rows along the x direction on the bottom plate of the microwave waveguide 2a. The microwave generator 3a includes a high voltage power source 11a and a microwave oscillator 12a, and is configured to oscillate microwaves having a frequency of 2.45 GHz, for example, and output the microwaves to the end face of the microwave waveguide 2a. The output of the oscillating microwave power can be changed by changing the voltage of the high voltage power supply 11a. For example, it is possible to make a difference between 10 to 50% of the microwave power for each plasma source alone. The above-described structure and configuration are the same for the plasma source units 10b to 10d.

図2および図3(b)を参照すると、誘電体ブロック4aもマイクロ波導波管2aと同様にx方向に延在し、スロットアンテナ21を介してマイクロ波Mを導入する。誘電体ブロック4aには、放電ガスG2をチャンバー1内に放出する複数のガス噴出口8aが形成されている。上記の構造は、誘電体ブロック4b〜4dについても同じである。また、誘電体板ブロック4a〜4d同士の間隙、誘電体板ブロック4aの左側面および誘電体板ブロック4dの右側面には、合計5枚のx方向に延在する帯状の金属板9が設けられている。帯状の金属板9は、例えばステンレス鋼製であり、その幅(z方向の寸法)は、誘電体ブロック4b〜4dの厚さにほぼ等しい。   Referring to FIGS. 2 and 3B, the dielectric block 4a also extends in the x direction similarly to the microwave waveguide 2a, and introduces the microwave M through the slot antenna 21. FIG. The dielectric block 4a is formed with a plurality of gas jets 8a for discharging the discharge gas G2 into the chamber 1. The above structure is the same for the dielectric blocks 4b to 4d. A total of five strip-shaped metal plates 9 extending in the x direction are provided on the gap between the dielectric plate blocks 4a to 4d, the left side surface of the dielectric plate block 4a, and the right side surface of the dielectric plate block 4d. It has been. The strip-shaped metal plate 9 is made of, for example, stainless steel, and the width (dimension in the z direction) is substantially equal to the thickness of the dielectric blocks 4b to 4d.

次に、SWP−CVD装置100の作用・効果について説明する。材料ガスG1は、材料ガス導入システム7によりチャンバー1内に導入され、放電ガスG2は、放電ガス導入システム8によりチャンバー1内に導入され、ガス導入を行いながら排気管4を通して不図示の真空ポンプにより排気することにより、チャンバー1内の圧力は0.1〜50Pa程度の所定圧力に保持される。   Next, operations and effects of the SWP-CVD apparatus 100 will be described. The material gas G1 is introduced into the chamber 1 by the material gas introduction system 7, and the discharge gas G2 is introduced into the chamber 1 by the discharge gas introduction system 8, and a vacuum pump (not shown) is passed through the exhaust pipe 4 while introducing the gas. By evacuating, the pressure in the chamber 1 is maintained at a predetermined pressure of about 0.1 to 50 Pa.

マイクロ波発生装置3a〜3dは、各々が発振したマイクロ波Mをそれぞれマイクロ波導波管2a〜2dに出力する。各々のマイクロ波Mは、マイクロ波導波管2a〜2dの内部を+x方向に進行しながらマイクロ波導波管2a〜2dの内部領域に拡がり、図3(a)に示されるように、4つのマイクロ波電力ゾーン20A〜20Bを形成する。   The microwave generators 3a to 3d output the microwaves M that are oscillated to the microwave waveguides 2a to 2d, respectively. Each microwave M spreads in the internal region of the microwave waveguides 2a to 2d while traveling in the + x direction inside the microwave waveguides 2a to 2d. As shown in FIG. Wave power zones 20A-20B are formed.

各々のマイクロ波Mは、上述した複数個のスロットアンテナ21を通ってそれぞれ誘電体ブロック4a〜4dに入射する。今、誘電体ブロック4aに注目すると、プラズマソース単体10aからのマイクロ波電力により、チャンバー1内の放電ガスG2が電離、解離されてプラズマPが生成する。プラズマPの電子密度が表面波発生の臨界密度を越えると、マイクロ波Mは表面波SWとなってプラズマPと誘電体ブロック4aとの境界面に沿って伝播し、誘電体ブロック4aの全域に拡がる。その結果、誘電体ブロック4aの面積に対応する領域にプラズマPが生成する。上記の現象が誘電体ブロック4b〜4dについても生じ、図3(b)に示されるように、4つの誘電体ブロック4a〜4dに対応する領域にそれぞれプラズマ放電ゾーン40A〜40Dを形成する。   Each microwave M enters the dielectric blocks 4a to 4d through the plurality of slot antennas 21 described above. Now, paying attention to the dielectric block 4a, the discharge gas G2 in the chamber 1 is ionized and dissociated by the microwave power from the single plasma source 10a, and the plasma P is generated. When the electron density of the plasma P exceeds the critical density of surface wave generation, the microwave M becomes a surface wave SW, propagates along the boundary surface between the plasma P and the dielectric block 4a, and spreads over the entire area of the dielectric block 4a. spread. As a result, plasma P is generated in a region corresponding to the area of the dielectric block 4a. The above phenomenon also occurs in the dielectric blocks 4b to 4d, and as shown in FIG. 3B, plasma discharge zones 40A to 40D are formed in regions corresponding to the four dielectric blocks 4a to 4d, respectively.

4つの誘電体ブロック4a〜4dには、上述した5枚の帯状の金属板9が設けられているので、各々の誘電体ブロックの表面を伝播する表面波SWは、金属板9で反射し、隣接する表面波SWと相互に干渉することを防止できる。そして、結果的には、4つの誘電体ブロック4a〜4dの全面にわたって一体となったプラズマPが生成する。実用的な薄膜形成領域は、プラズマPの面積程度であり、このプラズマPの領域では、材料ガスG1が分解したり化学反応を起こし、プラズマPに接触または近接させて基板Sを保持することにより、基板Sの表面に薄膜が形成される。   Since the four dielectric blocks 4a to 4d are provided with the five strip-shaped metal plates 9 described above, the surface wave SW propagating on the surface of each dielectric block is reflected by the metal plate 9, Interference with adjacent surface waves SW can be prevented. As a result, an integrated plasma P is generated over the entire surface of the four dielectric blocks 4a to 4d. A practical thin film formation region is about the area of the plasma P. In the region of the plasma P, the material gas G1 decomposes or undergoes a chemical reaction, and the substrate S is held in contact with or close to the plasma P. A thin film is formed on the surface of the substrate S.

このように構成されているSWP−CVD装置100を用いて、大面積の基板SにSiN薄膜を成膜する場合を説明する。
材料ガスG1としてSiHを材料ガス導入系7によりチャンバー1内へ導入し、放電ガスG2としてNを放電ガス導入系8によりチャンバー1内へ導入し、チャンバー1内を1Paに保持する。そして、チャンバー1の上面の外周側に位置するマイクロ波発生装置3aと3dのマイクロ波パワーを2.25kW、中央付近に位置するマイクロ波発生装置3bと3cのマイクロ波パワーを1.5kWに設定する。これは、前述したように、材料ガスG1をチャンバー1の外周側および中央付近から導入しているが、チャンバー1内の外周側の方が中央付近よりもガス濃度が高くなっており、乖離反応を促進するために、外周側の方がより大きなパワーを必要とされるからである。
A case will be described in which a SiN thin film is formed on a large-area substrate S using the SWP-CVD apparatus 100 configured as described above.
SiH 4 is introduced into the chamber 1 as the material gas G1 by the material gas introduction system 7, and N 2 is introduced as the discharge gas G2 into the chamber 1 by the discharge gas introduction system 8, and the inside of the chamber 1 is held at 1 Pa. The microwave power of the microwave generators 3a and 3d located on the outer peripheral side of the upper surface of the chamber 1 is set to 2.25 kW, and the microwave power of the microwave generators 3b and 3c located near the center is set to 1.5 kW. To do. As described above, the material gas G1 is introduced from the outer peripheral side of the chamber 1 and the vicinity of the center, but the gas concentration is higher on the outer peripheral side of the chamber 1 than in the vicinity of the center. This is because more power is required on the outer peripheral side in order to promote the above.

上記の条件で形成されたSiN薄膜の膜厚分布は±5%であった。一方、マイクロ波発生装置3a〜3dのマイクロ波パワーを一律とし、他の条件は変更せずにSiN薄膜を成膜した場合は、SiN薄膜の膜厚分布は±20%であった。また、前者の方が後者よりも薄膜の膜質(結晶性、屈折率、内部応力など)の均一性も高かった。   The film thickness distribution of the SiN thin film formed under the above conditions was ± 5%. On the other hand, when the microwave power of the microwave generators 3a to 3d was made uniform and the SiN thin film was formed without changing other conditions, the thickness distribution of the SiN thin film was ± 20%. In addition, the former was more uniform in film quality (crystallinity, refractive index, internal stress, etc.) than the latter.

以上説明したように、本実施の形態のSWP−CVD装置100によれば、4台のプラズマソース単体10b〜10dを備え、材料ガスG1のガス濃度分布に応じてマイクロ波発生装置3a〜3dのマイクロ波パワーを独立に変えることができるので、大面積の基板Sに均一な膜厚、膜質の薄膜を形成することができる。換言すれば、材料ガスG1のガス濃度分布が不均一であっても、それに応じてマイクロ波パワーを変えることによって均一な膜厚、膜質の薄膜を形成することができる。   As described above, according to the SWP-CVD apparatus 100 of the present embodiment, the four plasma source units 10b to 10d are provided, and the microwave generators 3a to 3d are provided according to the gas concentration distribution of the material gas G1. Since the microwave power can be changed independently, a thin film having a uniform film thickness and quality can be formed on the substrate S having a large area. In other words, even if the gas concentration distribution of the material gas G1 is not uniform, a thin film having a uniform film thickness and quality can be formed by changing the microwave power accordingly.

また、誘電体ブロック4a〜4dに帯状の金属板9を設けることにより、各々の誘電体ブロックの表面を伝播する表面波SWが相互に干渉することを防止できるので、マイクロ波発生装置3a〜3dによるマイクロ波パワーの変化を表面波SWの形成に正確に反映させることができる。
さらに、4台のプラズマソース単体10b〜10dを備え、これらを同時に使用するので、最大出力の小さい小型のマイクロ波発生装置3a〜3dを使用できる。
Further, by providing the strip-shaped metal plate 9 to the dielectric blocks 4a to 4d, it is possible to prevent the surface waves SW propagating through the surfaces of the respective dielectric blocks from interfering with each other, and therefore the microwave generators 3a to 3d. It is possible to accurately reflect the change in microwave power due to the formation of the surface wave SW.
Furthermore, since four plasma source units 10b to 10d are provided and used simultaneously, small microwave generators 3a to 3d having a small maximum output can be used.

以上説明した本実施の形態によるSWP−CVD装置100によれば、例えば1m×1mの大面積の基板Sに均一な膜厚、膜質の薄膜を形成することができる。SWP−CVD装置100を用いて、近年大面積化が要望されている有機ELの保護膜(SiN,SiO,SiON)、太陽電池の反射防止膜(SiN)の成膜が可能であり、また、TFTのゲート酸化膜および層間絶縁膜(SiO)などの成膜も可能である。 According to the SWP-CVD apparatus 100 according to the present embodiment described above, a thin film having a uniform film thickness and quality can be formed on the substrate S having a large area of 1 m × 1 m, for example. Using the SWP-CVD apparatus 100, it is possible to form an organic EL protective film (SiN x , SiO x , SiON) and an antireflection film (SiN) for solar cells, which have recently been required to have a large area, Further, a gate oxide film and an interlayer insulating film (SiO 2 ) of the TFT can be formed.

本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されず、例えば、本実施の形態では、SWP−CVD装置100に4台のプラズマソース単体10a〜10dを備えたが、3台でもよいし、5台以上でもよい。台数を増やすと、大面積の基板に対応する大面積のプラズマ放電エリアを確保できる。また、誘電体ブロック4a〜4dの各々を、マイクロ波Mの進行方向と直角に切断して、1枚の誘電体ブロックをさらに小ブロックに分割して用いることもできる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment as long as the characteristics are not impaired. For example, in the present embodiment, the SWP-CVD apparatus 100 includes four plasma source units 10a to 10d. Three may be sufficient and five or more may be sufficient. When the number is increased, a large-area plasma discharge area corresponding to a large-area substrate can be secured. Alternatively, each of the dielectric blocks 4a to 4d can be cut at right angles to the traveling direction of the microwave M, and one dielectric block can be further divided into small blocks.

本発明の実施の形態に係るSWP−CVD装置の概略を模式的に示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram schematically showing an outline of an SWP-CVD apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係るSWP−CVD装置の詳細を説明する縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view explaining the detail of the SWP-CVD apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図3(a)は、図2のI−I断面を示し、マイクロ波導波管2a〜2dをx−y平面で切断した図である。図3(b)は、図2のII−II断面であり、誘電体ブロック4a〜4dをx−y平面で切断した図である。FIG. 3A shows a cross section taken along the line II in FIG. 2, and is a view in which the microwave waveguides 2a to 2d are cut along the xy plane. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 2, and is a diagram in which the dielectric blocks 4a to 4d are cut along the xy plane.

符号の説明Explanation of symbols

1:チャンバー
2a〜2d:マイクロ波導波管
3a〜3d:マイクロ波発生装置
4a〜4d:誘電体ブロック
7:材料ガス導入系
7a:シャワーヘッド
8:放電ガス導入系
8a:ガス噴出口
9:金属板
10:プラズマソース
10a〜10d:プラズマソース単体
20A〜20D:マイクロ波電力ゾーン
40A〜40D:プラズマ放電ゾーン
100:SWP−CVD装置
G1:材料ガス
G2:放電ガス
M:マイクロ波
P:プラズマ
S:基板
SW:表面波
1: Chamber 2a-2d: Microwave waveguide 3a-3d: Microwave generator 4a-4d: Dielectric block 7: Material gas introduction system 7a: Shower head 8: Discharge gas introduction system 8a: Gas outlet 9: Metal Plate 10: Plasma source 10a to 10d: Plasma source alone 20A to 20D: Microwave power zone 40A to 40D: Plasma discharge zone 100: SWP-CVD apparatus G1: Material gas G2: Discharge gas M: Microwave P: Plasma S: Substrate SW: Surface wave

Claims (4)

マイクロ波の伝搬する方向に沿って並列配置される複数のマイクロ波導波管と、
前記複数のマイクロ波導波管毎に設けられ、各々のマイクロ波導波管へマイクロ波を出力する複数のマイクロ波発生装置とを備え、
前記複数のマイクロ波発生装置は、前記マイクロ波のパワーを独立に可変であることを特徴とするプラズマソース。
A plurality of microwave waveguides arranged in parallel along the direction of propagation of microwaves;
A plurality of microwave generators provided for each of the plurality of microwave waveguides and outputting microwaves to the respective microwave waveguides;
The plasma source, wherein the microwave generators are capable of independently changing the power of the microwaves.
請求項1に記載のプラズマソースと、
前記プラズマソースから前記マイクロ波を導入して表面波を形成し、前記表面波エネルギーにより成膜チャンバー内にプラズマを生成する誘電体部材と、
前記成膜チャンバー内へ材料ガスを導入する材料ガス導入手段と、
前記成膜チャンバー内へ放電ガスを導入する放電ガス導入手段とを備えることを特徴とする表面波励起プラズマCVD装置。
A plasma source according to claim 1;
A dielectric member that introduces the microwave from the plasma source to form a surface wave, and generates plasma in the film forming chamber by the surface wave energy;
A material gas introducing means for introducing a material gas into the film forming chamber;
A surface wave excitation plasma CVD apparatus comprising discharge gas introduction means for introducing a discharge gas into the film forming chamber.
請求項2に記載の表面波励起プラズマCVD装置において、
前記誘電体部材は、前記複数のマイクロ波導波管に対応して複数に分割された誘電体ブロックであり、前記誘電体ブロックの境界に、前記誘電体ブロックの各々に形成された表面波を反射させる金属板が配設されていることを特徴とする表面波励起プラズマCVD装置。
In the surface wave excitation plasma CVD apparatus according to claim 2,
The dielectric member is a dielectric block divided into a plurality of parts corresponding to the plurality of microwave waveguides, and reflects the surface wave formed in each of the dielectric blocks at the boundary of the dielectric block A surface wave excitation plasma CVD apparatus characterized in that a metal plate is provided.
請求項2または3に記載の表面波励起プラズマCVD装置を用いて成膜する方法であって、
前記成膜チャンバー内の前記材料ガスの濃度分布に応じて、前記材料ガスの濃度が高い領域では前記マイクロ波パワーを大きくし、前記材料ガスの濃度が低い領域では前記マイクロ波パワーを小さくして成膜することを特徴とする成膜方法。
A method of forming a film using the surface wave excitation plasma CVD apparatus according to claim 2 or 3,
Depending on the concentration distribution of the material gas in the film forming chamber, the microwave power is increased in a region where the concentration of the material gas is high, and the microwave power is decreased in a region where the concentration of the material gas is low. A film forming method characterized by forming a film.
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