JP2009127063A - Apparatus and method for forming thin film - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for forming a thin film which can suppress the generation of particles even when a gap between a rotating electrode and a substrate is set wider than a conventional gap and can form a high quality thin film containing substantially no particles at a high film-forming rate. <P>SOLUTION: In the apparatus for forming a thin film, electric power is fed to a cylindrical rotating electrode having a rotation center axis parallel to a film-forming target substrate to produce plasma in a gap between the rotating electrode and the film-forming target substrate, and the produced plasma is used to cause chemical reaction of a reactant gas which is fed to form a thin film on the film-forming target substrate. In order to form a flow of an inert gas which is dragged by the surface of the rotating electrode by the rotation thereof and moves along the surface of the rotating electrode in the plasma production region in the gap, there are provided an inert gas feeding means for feeding the inert gas to the surface of the rotating electrode and a reactant gas feeding means for feeding the reactant gas to a space between the flow of the inert gas and the film-forming target substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、成膜対象基板と回転電極との間隙にプラズマを生成し、生成したプラズマを用いて、供給された反応ガスの化学反応により成膜対象基板に薄膜を形成する薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関する。   The present invention relates to a thin film forming apparatus and a thin film forming a thin film on a film formation target substrate by generating a plasma in a gap between the film formation target substrate and a rotating electrode and using the generated plasma by a chemical reaction of a supplied reaction gas. It relates to a forming method.

近年、ドラム状の回転電極に高周波電力又は直流電力を印加することにより、ドラム状の回転電極表面と成膜対象基板との間隙にプラズマを生成し、この生成したプラズマを用いて、供給された反応ガスを活性化させて基板上に薄膜を形成する、回転電極型のプラズマCVD装置及び方法が開示されている。   In recent years, by applying high-frequency power or DC power to the drum-shaped rotating electrode, plasma is generated in the gap between the surface of the drum-shaped rotating electrode and the deposition target substrate, and the generated plasma is used to supply the plasma. A rotating electrode type plasma CVD apparatus and method are disclosed in which a reactive gas is activated to form a thin film on a substrate.

このような回転電極型のプラズマCVD装置では、回転電極が回転することによって、回転電極の周囲の反応ガスが回転電極に引きずられて移動し、回転電極表面と成膜対象基板との間隙のプラズマ生成領域に供給される反応ガスの流れが生成される。回転電極型のプラズマCVD装置では、この反応ガスの流れを、回転電極の回転によって制御することができる。このような回転電極型のプラズマCVD装置では、比較的高い圧力条件下であっても(例えば、回転電極が配置される容器内が大気圧に近い状態であっても)、回転電極と成膜対象基板との間隙のプラズマ生成領域に、反応ガスを常に供給することができる。このため、回転電極型のプラズマCVD装置によれば、プラズマ生成領域において反応ガスを高い効率で反応させて、成膜対象基板表面に、薄膜を高速で形成することができる。   In such a rotating electrode type plasma CVD apparatus, when the rotating electrode rotates, the reaction gas around the rotating electrode moves while being dragged to the rotating electrode, and plasma in the gap between the rotating electrode surface and the deposition target substrate. A flow of reactive gas supplied to the production zone is produced. In the rotating electrode type plasma CVD apparatus, the flow of the reaction gas can be controlled by the rotation of the rotating electrode. In such a rotating electrode type plasma CVD apparatus, the film is formed with the rotating electrode even under relatively high pressure conditions (for example, the inside of the container in which the rotating electrode is disposed is close to atmospheric pressure). The reactive gas can always be supplied to the plasma generation region in the gap with the target substrate. For this reason, according to the rotary electrode type plasma CVD apparatus, the reactive gas can be reacted with high efficiency in the plasma generation region, and a thin film can be formed on the surface of the film formation target substrate at high speed.

このような回転電極型のCVD装置でも、CVD装置における成膜処理において通常問題となる、反応ガスの反応生成物のうち、膜として基板上に形成されず、空間で固体化した生成物(いわゆるパーティクル)は発生する。パーティクルは、成膜処理の最中に成膜対象基板の表面に降り積もることにより薄膜内に混入し、また、成膜の最中において(成膜反応過程で)薄膜内に混入してしまい、形成する薄膜の膜質を顕著に劣化させてしまう。また、例えば、パーティクルが回転電極表面に付着することで、回転電極表面の形状や、回転電極と成膜対象基板との間隙に発生する電界を変化させてしまい、結果として、連続した成膜の最中であっても、成膜条件(成膜速度など)が変化してしまう。また、回転電極表面に付着したパーティクルが、回転電極表面から剥離して、薄膜に混入してしまうこともある。また、回転電極表面にパーティクルが付着することに限らず、回転電極が配置された容器内にパーティクルが飛散することで、容器内が汚染されてしまい、装置のクリーニング処理を頻繁に行う必要が生じ、余分なコスト(手間や時間)が発生するといった問題も引き起こす。特に、回転電極型のCVD装置では、間隙のプラズマ生成領域に比較的大量の反応ガスを供給することができるため、比較的大量の反応ガスを供給して高速成膜を行なった場合など、プラズマ生成領域において反応ガスの反応が急激に起き、パーティクルが比較的発生しやすい。   Even in such a rotary electrode type CVD apparatus, among reaction products of reaction gas, which is usually a problem in the film forming process in the CVD apparatus, a product that is not formed as a film on a substrate but is solidified in a space (so-called Particles) are generated. Particles are mixed into the thin film by falling on the surface of the film formation target substrate during the film formation process, and mixed into the thin film during film formation (during the film formation reaction). The film quality of the thin film will deteriorate significantly. In addition, for example, particles adhering to the surface of the rotating electrode change the shape of the surface of the rotating electrode and the electric field generated in the gap between the rotating electrode and the deposition target substrate, resulting in continuous film formation. Even during the process, the film forming conditions (film forming speed, etc.) change. In addition, particles adhering to the surface of the rotating electrode may be separated from the surface of the rotating electrode and mixed into the thin film. In addition to particles adhering to the surface of the rotating electrode, the particles are scattered in the container in which the rotating electrode is disposed, so that the container is contaminated and the apparatus needs to be frequently cleaned. This also causes problems such as extra costs (labor and time). In particular, in a rotating electrode type CVD apparatus, since a relatively large amount of reaction gas can be supplied to the plasma generation region in the gap, plasma is formed when a relatively large amount of reaction gas is supplied to perform high-speed film formation. Reaction of the reaction gas occurs rapidly in the generation region, and particles are relatively easily generated.

下記特許文献1では、回転電極と対向電極との間隙にプラズマを発生させて、回転電極の表面を覆うように載置された基材の表面に薄膜を形成するCVD装置であって、成膜中に発生して回転電極と対向する対向電極に付着するパーティクルの問題を解決することを目的とした、プラズマ放電処理装置が提案されている。下記特許文献1記載のプラズマ放電処理装置では、対向電極へのパーティクルの付着を防止するために、回転電極の表面に沿って流れる反応ガスの流れに加えて、対向電極の表面に沿って流れる希ガスの流れ(非反応性のガスの流れ)を生成した状態で、回転電極と対向電極との間隙にプラズマを発生させている。下記特許文献1では、基材表面に反応ガスの流れを生成し、対向電極には希ガスの流れを生成している(対向電極を希ガスで覆っている)ので、長時間プラズマ放電処理しても、反応性ガスからの生成物は対向電極表面にはほとんど蓄積せず、対向電極表面が汚れることがないとされている。   In the following Patent Document 1, a CVD apparatus for generating a plasma in a gap between a rotating electrode and a counter electrode to form a thin film on the surface of a substrate placed so as to cover the surface of the rotating electrode, There has been proposed a plasma discharge processing apparatus aimed at solving the problem of particles generated inside and adhering to a counter electrode facing a rotating electrode. In the plasma discharge processing apparatus described in Patent Document 1 below, in order to prevent particles from adhering to the counter electrode, in addition to the flow of the reactive gas flowing along the surface of the rotating electrode, a rare gas flowing along the surface of the counter electrode is used. In a state where a gas flow (non-reactive gas flow) is generated, plasma is generated in the gap between the rotating electrode and the counter electrode. In the following Patent Document 1, a reactive gas flow is generated on the surface of the substrate, and a rare gas flow is generated on the counter electrode (the counter electrode is covered with the rare gas). However, the product from the reactive gas hardly accumulates on the surface of the counter electrode, and the counter electrode surface is not contaminated.

また、下記特許文献2では、回転電極の回転によって反応ガスの流れを制御する回転電極型のCVD装置であって、成膜中に発生して回転電極の表面に付着するパーティクルの問題を解決することを目的としたプラズマ処理装置が提案されている。図8は、下記特許文献2に記載されたプラズマ処理装置の主要な実施形態について説明する概略側面図である。特許文献2に記載のプラズマ処理装置100は、基板搬送台102(特許文献2の明細書中において記載されているが、図示はされていない)と、回転電極106とを備えている。回転電極106は、基板搬送台102に載置された成膜対象基板104と僅かな間隙D’(例えば200μm)を開けて対向するように配置されている。さらに、回転電極106の回転方向下流側である回転電極106の側方には、回転電極106の表面にガスを噴き付ける、分離ガス噴出口(ノズル)108が設けられている。そして、分離ガス噴出口108の下方には、回転電極106の周囲のパーティクルを吸引するための吸引手段を構成する、ガス回収口(ダクト)110が設けられている。   Further, in Patent Document 2 below, a rotary electrode type CVD apparatus that controls the flow of a reaction gas by the rotation of a rotary electrode solves the problem of particles generated during film formation and adhering to the surface of the rotary electrode. A plasma processing apparatus for this purpose has been proposed. FIG. 8 is a schematic side view illustrating a main embodiment of the plasma processing apparatus described in Patent Document 2 below. The plasma processing apparatus 100 described in Patent Document 2 includes a substrate transfer table 102 (which is described in the specification of Patent Document 2, but is not illustrated) and a rotating electrode 106. The rotating electrode 106 is disposed so as to face the deposition target substrate 104 placed on the substrate transport table 102 with a slight gap D ′ (for example, 200 μm). Further, a separation gas jetting nozzle (nozzle) 108 that jets gas to the surface of the rotating electrode 106 is provided on the side of the rotating electrode 106 that is downstream of the rotating electrode 106 in the rotation direction. A gas recovery port (duct) 110 constituting a suction means for sucking particles around the rotary electrode 106 is provided below the separation gas jetting port 108.

特許文献2記載のプラズマ処理装置100では、基板搬送台102に成膜対象基板104が載置された状態で、図示しない反応ガス供給源から反応ガスを回転電極106の近傍に導入し、さらに、図示しない電源から高周波電力または直流電力を、回転電極106に印加した状態で、回転電極106を回転させる。回転電極106の回転によって、導入された反応ガスは、回転電極106と成膜対象基板104との間隙のプラズマ生成領域112に導かれる。そして、印加された電力によってプラズマ発生領域112にプラズマが発生し、基板搬送台102上の成膜対象基板104に、例えば成膜などのプラズマ処理を実施する。特許文献2記載のプラズマ処理装置100では、このようなプラズマ処理を実施する際、分離ガス噴出口108から回転電極106の表面の表面に向けてガスを噴き付け、回転電極106の表面に付着したパーティクルを、回転電極の表面から強制的に引き剥がしている。そして、ガス回収口110から、プラズマ発生領域112で発生して気相に浮いているパーティクルとともに、回転電極106の表面から強制的に引き剥がされたパーティクル等を吸引除去している。特許文献2記載のプラズマ処理装置100では、このようにして、回転電極表面に付着したパーティクル等を効果的に除去することができるとしている。   In the plasma processing apparatus 100 described in Patent Document 2, a reaction gas is introduced from the reaction gas supply source (not shown) to the vicinity of the rotating electrode 106 in a state where the film formation target substrate 104 is placed on the substrate transport table 102, The rotating electrode 106 is rotated while high frequency power or DC power is applied to the rotating electrode 106 from a power source (not shown). The introduced reactive gas is guided to the plasma generation region 112 in the gap between the rotary electrode 106 and the deposition target substrate 104 by the rotation of the rotary electrode 106. Then, plasma is generated in the plasma generation region 112 by the applied electric power, and plasma processing such as film formation is performed on the film formation target substrate 104 on the substrate transfer table 102. In the plasma processing apparatus 100 described in Patent Document 2, when such plasma processing is performed, gas is sprayed from the separation gas outlet 108 toward the surface of the rotating electrode 106 and adhered to the surface of the rotating electrode 106. The particles are forcibly separated from the surface of the rotating electrode. From the gas recovery port 110, particles generated in the plasma generation region 112 and floating in the gas phase, as well as particles that are forcibly removed from the surface of the rotating electrode 106, are removed by suction. In the plasma processing apparatus 100 described in Patent Document 2, particles and the like attached to the rotating electrode surface can be effectively removed in this manner.

特開2003−166063号公報JP 2003-166063 A 特開2004−241510号公報JP 2004-241510 A

ところで、回転電極型のCVD装置では、回転電極と基板との間の間隙が狭くなった部分にプラズマを生成し、この生成したプラズマを用いて反応ガスを反応させて薄膜を形成するので、薄膜が形成される領域は、回転電極と基板との間の間隙が最も狭くなった部分の近傍に限られる。そのため、板状の基板の表面に薄膜を形成する場合は、回転電極型のCVD装置では、回転電極に対して基板を相対的に移動搬送させながら、薄膜を形成する必要がある。   By the way, in the rotary electrode type CVD apparatus, plasma is generated in a portion where the gap between the rotary electrode and the substrate is narrowed, and a reactive gas is reacted using the generated plasma to form a thin film. The region where the is formed is limited to the vicinity of the portion where the gap between the rotating electrode and the substrate is the narrowest. Therefore, when a thin film is formed on the surface of a plate-shaped substrate, it is necessary to form the thin film while moving and transporting the substrate relative to the rotating electrode in the rotating electrode type CVD apparatus.

ここで、特許文献1記載のプラズマ放電処理装置は、回転電極表面に載置可能なフィルム状の基材については、表面に薄膜を形成することが可能であるが、板状の基材については、そもそも薄膜を形成することもできない。また、このように回転電極表面に載置したフィルム状の基材の表面に薄膜を形成する場合、プラズマ生成領域に対する基材表面の相対移動速度は、基材表面に所望の厚さの薄膜を形成することができる程度に、充分遅い必要がある。すなわち、特許文献1記載のプラズマ放電処理装置では、回転電極表面の移動速度、すなわち回転電極の回転速度は遅い。このように遅い回転速度の回転電極では、回転電極の表面に沿って流れる反応ガスや、対向電極の表面に沿って流れる希ガスの流れのいずれについても、回転電極の回転によって形成・制御することはできない。実際、特許文献1記載のプラズマ放電処理装置では、特許文献1の、例えば段落[0041]〜[0043]に記載されているように、ガスの流速を調整することで、反応ガスと希ガスの2つの層流を形成している。しかし、ガスの流速を調整することで、反応ガスと希ガスの2つの層流を形成することは難しく、乱流が生じ易い。そして、特許文献1の、例えば段落[0026]にも記載されているように、ひとたび乱流が生じれば、対向電極に付着するパーティクルを防止することさえできない。このように、特許文献1記載のプラズマ放電処理装置では、板状の基材(すなわち基板)には薄膜を形成することもできず、対向電極の表面に付着するパーティクルを大幅に低減することもできない。しかも、特許文献1記載のプラズマ放電処理装置では、基材表面に付着するパーティクルを防止するための手段について、何ら示唆もされていない。   Here, the plasma discharge treatment apparatus described in Patent Document 1 can form a thin film on the surface of a film-like substrate that can be placed on the surface of the rotating electrode. In the first place, a thin film cannot be formed. In addition, when a thin film is formed on the surface of the film-like substrate placed on the surface of the rotating electrode in this way, the relative movement speed of the substrate surface with respect to the plasma generation region is such that a thin film having a desired thickness is formed on the substrate surface. It needs to be slow enough so that it can be formed. That is, in the plasma discharge processing apparatus described in Patent Document 1, the moving speed of the rotating electrode surface, that is, the rotating speed of the rotating electrode is slow. With a rotating electrode with such a low rotational speed, both the reactive gas flowing along the surface of the rotating electrode and the flow of the rare gas flowing along the surface of the counter electrode are formed and controlled by the rotation of the rotating electrode. I can't. In fact, in the plasma discharge processing apparatus described in Patent Document 1, as described in Patent Document 1, for example, in paragraphs [0041] to [0043], by adjusting the gas flow velocity, Two laminar flows are formed. However, by adjusting the gas flow rate, it is difficult to form two laminar flows of the reaction gas and the rare gas, and turbulent flow is likely to occur. As described in, for example, paragraph [0026] of Patent Document 1, once turbulent flow is generated, particles adhering to the counter electrode cannot be prevented. Thus, in the plasma discharge processing apparatus described in Patent Document 1, it is not possible to form a thin film on a plate-like base material (that is, a substrate), and it is possible to significantly reduce particles adhering to the surface of the counter electrode. Can not. Moreover, the plasma discharge processing apparatus described in Patent Document 1 does not suggest any means for preventing particles adhering to the substrate surface.

一方、特許文献2記載のプラズマ処理装置100では、成膜対象基板104を、基板搬送台102とともに、回転電極106の回転軸と直交する方向に走査することによって、成膜対象基板104の表面全体をプラズマ処理している。特許文献2記載のプラズマ処理装置100のような回転電極型のCVD装置では、基板搬送台やモータ等の駆動手段を介して、成膜対象基板の移動搬送を制御している。   On the other hand, in the plasma processing apparatus 100 described in Patent Document 2, the entire surface of the film formation target substrate 104 is scanned by scanning the film formation target substrate 104 together with the substrate transfer table 102 in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotary electrode 106. The plasma treatment. In a rotary electrode type CVD apparatus such as the plasma processing apparatus 100 described in Patent Document 2, the movement and transfer of a film formation target substrate is controlled via a driving means such as a substrate transfer table and a motor.

ここで、特許文献2記載のプラズマ処理装置は、基板搬送台102と同程度か、基板搬送台102よりも小さい面積の成膜対象基板104に対して、基板一枚毎に処理を行う装置である(いわゆるバッチ式の装置である)。このように、基板搬送台102自体を、比較的小さい基板104の範囲にわたって移動させる場合には、基板104と回転電極106との間の間隙D’の変動を抑制することは比較的容易であるといえ、成膜対象基板104と回転電極106と間隙D’を、非常に狭く(例えば、特許文献2では200μm)しておくことも可能ではある。   Here, the plasma processing apparatus described in Patent Document 2 is an apparatus that performs processing for each substrate on a deposition target substrate 104 having an area similar to or smaller than that of the substrate transfer table 102. There is a so-called batch-type device. As described above, when the substrate transport table 102 itself is moved over the range of the relatively small substrate 104, it is relatively easy to suppress the fluctuation of the gap D ′ between the substrate 104 and the rotating electrode 106. However, the film formation target substrate 104, the rotating electrode 106, and the gap D ′ can be very narrow (for example, 200 μm in Patent Document 2).

しかし、例えば、特許文献2のプラズマ処理装置100において、基板搬送台102の大きさに比べて走査方向に十分に長い基板に対してプラズマ処理を行う場合など、基板搬送台102に代えて、例えば、図9に示すようなローラー型の基板搬送手段202などを用いる必要がある。このような装置では、回転中の各ローラ204に順次基板が接触し、複数のローラ204と接触した状態で基板が移動するので、基板に振動が発生し易く、回転電極と基板との間の間隙D’も変動し易い。また、基板が大きいほど、プラズマ生成領域から大きく離れた位置で振動が生じた場合でも、回転電極と基板との間の間隙D’は変動してしまう。特に、比較的大きな基板表面に対して、途切れることなく連続して処理を行う装置(いわゆるインライン型の装置)では、基板104と回転電極106との間の間隙D’の変動を抑制することは非常に困難である。このため、回転電極型のCVD装置を用いて、比較的大きな基板に対して成膜などの処理を行う場合など、成膜対象基板と回転電極との間隙は、比較的大きくしておく必要が生じる。   However, for example, in the plasma processing apparatus 100 of Patent Document 2, when plasma processing is performed on a substrate that is sufficiently long in the scanning direction compared to the size of the substrate transport table 102, instead of the substrate transport table 102, for example, It is necessary to use a roller-type substrate conveying means 202 as shown in FIG. In such an apparatus, the substrate sequentially contacts each rotating roller 204, and the substrate moves while being in contact with the plurality of rollers 204. Therefore, the substrate is likely to vibrate, and between the rotating electrode and the substrate. The gap D ′ is also likely to vary. Further, the larger the substrate, the more the gap D ′ between the rotating electrode and the substrate fluctuates even when vibration occurs at a position far away from the plasma generation region. In particular, in an apparatus that continuously processes a relatively large substrate surface without interruption (a so-called inline apparatus), it is possible to suppress fluctuations in the gap D ′ between the substrate 104 and the rotating electrode 106. It is very difficult. For this reason, the gap between the film formation target substrate and the rotating electrode needs to be relatively large, for example, when a process such as film formation is performed on a relatively large substrate using a rotating electrode type CVD apparatus. Arise.

しかし、回転電極と基板との間隙を大きくした場合、当然、プラズマ生成領域も広くなる。このため、反応ガスが、広くなった気相中でプラズマにより大量に反応し、気相中でパーティクルが大量に発生してしまう。大量に発生したパーティクルは、プラズマ生成領域において、基板に降り積もって薄膜に付着してしまい、良質の薄膜を形成することができないといった問題が生じる。また、プラズマ生成領域が大きくなり、プラズマ生成領域中の反応ガスの濃度が比較的薄くなってしまうので、特に成膜対象基板表面近傍における反応ガス濃度が低くなってしまう。このように、成膜成膜対象基板表面近傍における反応ガス濃度が低くなった結果、薄膜の形成速度が低くなってしまうといった問題も生じる。特許文献2記載のプラズマ処理装置100では、回転電極106と成膜対象基板104との間隙D’を大きくした場合、このような、薄膜形成速度の低下の問題や、気相中で発生するパーティクルの増加の問題について、いずれも解決することはできない。このため、特許文献2記載のプラズマ処理装置100では、回転電極106と成膜対象基板104との間隙D’を大きくすることができず、比較的大きな基板は処理することができない。   However, when the gap between the rotating electrode and the substrate is increased, the plasma generation region naturally becomes wider. For this reason, the reaction gas reacts in a large amount by plasma in the widened gas phase, and a large amount of particles are generated in the gas phase. In the plasma generation region, a large amount of generated particles accumulate on the substrate and adhere to the thin film, resulting in a problem that a high-quality thin film cannot be formed. In addition, since the plasma generation region becomes large and the concentration of the reactive gas in the plasma generation region becomes relatively thin, the reactive gas concentration particularly near the surface of the film formation target substrate becomes low. As described above, the reaction gas concentration in the vicinity of the surface of the film formation target substrate is lowered, resulting in a problem that the formation speed of the thin film is lowered. In the plasma processing apparatus 100 described in Patent Document 2, when the gap D ′ between the rotating electrode 106 and the film formation target substrate 104 is increased, such a problem of a decrease in the thin film formation rate and particles generated in the gas phase are caused. Neither of these problems can be solved. For this reason, in the plasma processing apparatus 100 described in Patent Document 2, the gap D ′ between the rotating electrode 106 and the deposition target substrate 104 cannot be increased, and a relatively large substrate cannot be processed.

そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、回転電極と基板との間の間隙を従来に比べて広く設定しても、上記パーティクルの発生を抑制することができ、しかも、パーティクルの混入がほとんどない高品質の薄膜を、高い成膜速度で成膜することができる薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することを目的とする。   Therefore, in order to solve the above problems, the present invention can suppress the generation of the particles even if the gap between the rotating electrode and the substrate is set wider than the conventional one. It is an object of the present invention to provide a thin film forming apparatus and a thin film forming method capable of forming a high-quality thin film with little contamination at a high film formation rate.

上記課題を解決するために、本発明は、成膜対象基板に対して回転中心軸が平行な円筒状の回転電極に電力を供給することで、この回転電極と前記成膜対象基板との間隙にプラズマを生成し、生成したプラズマを用いて、供給された反応ガスの化学反応により前記成膜対象基板に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、前記回転電極を前記回転中心軸の周りに回転させる駆動手段と、前記回転電極の回転により前記回転電極の表面に引きずられて前記回転電極の表面に沿って移動する不活性ガスの流れを形成するために、前記回転電極の表面に前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、前記不活性ガスの流れと前記成膜対象基板との間に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、を有することを特徴とする薄膜形成装置を提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention supplies power to a cylindrical rotary electrode whose rotation center axis is parallel to the film formation target substrate, so that the gap between the rotation electrode and the film formation target substrate is reduced. A thin film forming apparatus that forms a thin film on the film formation target substrate by a chemical reaction of a supplied reactive gas using the generated plasma, and the rotating electrode is placed around the rotation center axis A driving means for rotating, and an inert gas flow that moves along the surface of the rotating electrode by being dragged to the surface of the rotating electrode by the rotation of the rotating electrode; A thin film forming apparatus comprising: an inert gas supply means for supplying an active gas; and a reaction gas supply means for supplying a reaction gas between the flow of the inert gas and the film formation target substrate. provide.

なお、前記不活性ガス供給手段は、前記回転電極の表面のうち、少なくとも、前記プラズマ生成領域に対して前記回転電極の回転方向上流側の、前記プラズマ生成領域の近傍に対応する領域に、前記不活性ガスを供給することが好ましい。   In addition, the inert gas supply means is provided in a region corresponding to the vicinity of the plasma generation region at least on the upstream side in the rotation direction of the rotation electrode with respect to the plasma generation region, on the surface of the rotation electrode. It is preferable to supply an inert gas.

また、前記不活性ガス供給手段は、前記プラズマ生成領域を含む前記プラズマ生成領域近傍に対応する部分の壁が開放された、前記回転電極を囲む容器と、前記容器の開放部分まで前記不活性ガスが到達して、前記回転電極の表面の、前記プラズマ生成領域の近傍に対応する領域に前記不活性ガスが供給されるよう、前記容器内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、を有して構成されていることが好ましい。   Further, the inert gas supply means includes a container surrounding the rotating electrode in which a wall of a portion corresponding to the vicinity of the plasma generation region including the plasma generation region is opened, and the inert gas up to an open portion of the container. An inert gas introducing means for introducing the inert gas into the container so that the inert gas is supplied to a region corresponding to the vicinity of the plasma generation region on the surface of the rotating electrode. It is preferable that it is comprised.

また、前記反応ガス供給手段は、前記プラズマ生成領域の近傍に設けられた反応ガス供給口を有し、前記反応ガス供給口から前記成膜対象基板表面に向けて前記反応ガスを流出させることで、前記プラズマ生成領域に、前記不活性ガスの流れと略同一の向きに流れる、前記成膜対象基板の表面に沿った前記反応ガスの流れを生成することが好ましい。   The reactive gas supply means includes a reactive gas supply port provided in the vicinity of the plasma generation region, and the reactive gas is caused to flow out from the reactive gas supply port toward the film formation target substrate surface. Preferably, the reactive gas flow along the surface of the film formation target substrate is generated in the plasma generation region and flows in substantially the same direction as the inert gas flow.

また、前記成膜対象基板の表面に沿って前記プラズマ生成領域を通過した前記反応ガス、および、前記プラズマによって生じた前記反応ガスの反応生成物を、前記プラズマ生成領域の近傍から吸引除去するガス回収手段を有することが好ましい。   A gas that sucks and removes the reaction gas that has passed through the plasma generation region along the surface of the film formation target substrate and the reaction product of the reaction gas generated by the plasma from the vicinity of the plasma generation region. It is preferable to have a recovery means.

また、前記ガス回収手段のガス吸引口は、前記プラズマ生成領域に対して前記回転電極の回転方向下流側の、前記プラズマ生成領域の近傍に配置されていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the gas suction port of the gas recovery means is disposed in the vicinity of the plasma generation region on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode with respect to the plasma generation region.

また、前記プラズマによって生じた前記反応ガスの反応生成物を、前記回転電極表面に沿った前記不活性ガスの流れから分離させるために、前記回転電極表面に沿って前記プラズマ生成領域を通過した前記不活性ガスの流れに対して分離用ガスを噴きつける、分離ガス噴出手段を有することが好ましい。   In addition, in order to separate the reaction product of the reaction gas generated by the plasma from the flow of the inert gas along the surface of the rotating electrode, the plasma gas passes through the plasma generation region along the surface of the rotating electrode. It is preferable to have a separation gas ejection means for ejecting a separation gas to the flow of the inert gas.

また、前記分離用ガスは、前記不活性ガスと同種のガスであり、前記分離ガス噴出手段は、前記分離用ガスの一部のガス成分が、前記プラズマ生成領域を通過した前記不活性ガスの流れに対して噴きつけられた後、前記回転電極の回転によって前記回転電極の表面に沿って移動する前記不活性ガスの流れに取り込まれるよう、前記分離ガスを噴きつけることが好ましい。   Further, the separation gas is the same kind of gas as the inert gas, and the separation gas jetting means is configured such that a part of the gas component of the separation gas contains the inert gas that has passed through the plasma generation region. It is preferable that the separation gas is sprayed so as to be taken into the flow of the inert gas moving along the surface of the rotating electrode by the rotation of the rotating electrode after being sprayed against the flow.

なお、前記分離ガス噴出手段の分離用ガス噴出口は、前記プラズマ生成領域に対して前記回転電極の回転方向下流側の、前記プラズマ生成領域の近傍に配置されていることが好ましい。   In addition, it is preferable that the separation gas ejection port of the separation gas ejection means is disposed in the vicinity of the plasma generation region on the downstream side in the rotation direction of the rotating electrode with respect to the plasma generation region.

さらに、前記成膜対象基板の前記表面に沿って前記プラズマ生成領域を通過した前記反応ガス及び前記プラズマによって生じた前記反応ガスの反応生成物を、前記プラズマ生成領域の近傍から吸引除去するガス回収手段を有し、前記ガス回収手段は、前記分離ガス噴出手段によって前記不活性ガスの流れから分離された前記反応ガスの反応生成物も、前記プラズマ生成領域の近傍から吸引除去することが好ましい。   Further, gas recovery for sucking and removing the reaction gas that has passed through the plasma generation region along the surface of the film formation target substrate and the reaction product of the reaction gas generated by the plasma from the vicinity of the plasma generation region. Preferably, the gas recovery means suctions and removes the reaction product of the reaction gas separated from the flow of the inert gas by the separation gas ejection means from the vicinity of the plasma generation region.

また、前記ガス回収手段は、前記回転電極に沿った前記不活性ガスの流れに対して前記分離ガス噴出手段から噴きつけられた前記分離ガスの一部、および、前記回転電極に沿った前記不活性ガスの流れから分離した前記不活性ガスの一部も、前記プラズマ生成領域の近傍から吸引除去することが好ましい。   Further, the gas recovery means includes a part of the separation gas sprayed from the separation gas ejection means with respect to the flow of the inert gas along the rotating electrode, and the inert gas along the rotating electrode. It is preferable that part of the inert gas separated from the flow of the active gas is also removed by suction from the vicinity of the plasma generation region.

なお、前記ガス回収手段のガス吸引口は、前記プラズマ生成領域に対して前記回転電極の回転駆動方向下流側の、前記プラズマ生成領域の近傍に配置されていることが好ましい。
また、前記プラズマ生成領域の近傍において前記反応ガスの流れと接して、前記反応ガスの流れを整える整流ガス層を形成するための整流ガス層形成手段を有することが好ましい。
The gas suction port of the gas recovery means is preferably disposed in the vicinity of the plasma generation region on the downstream side in the rotational drive direction of the rotary electrode with respect to the plasma generation region.
It is preferable that a rectifying gas layer forming means for forming a rectifying gas layer for adjusting the flow of the reaction gas in contact with the flow of the reaction gas in the vicinity of the plasma generation region.

本発明は、さらに、成膜対象基板に対して回転中心軸が平行な円筒状の回転電極に電力を供給することによって生成するプラズマを用いて、前記成膜対象基板に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、前記回転電極を前記回転中心軸の周りに回転させる工程と、前記回転電極の回転により前記回転電極の表面に引きずられて、前記回転電極の表面に沿って移動する不活性ガスの流れを形成するために、前記回転電極の表面に前記不活性ガスを供給する工程と、前記不活性ガスの流れと前記成膜対象基板との間に反応ガスを供給する工程と、を有することを特徴とする薄膜形成方法を提供する。   The present invention further provides thin film formation for forming a thin film on the film formation target substrate using plasma generated by supplying power to a cylindrical rotating electrode having a rotation center axis parallel to the film formation target substrate. A method of rotating the rotating electrode around the rotation center axis, and an inert gas that is dragged to the surface of the rotating electrode by the rotation of the rotating electrode and moves along the surface of the rotating electrode A step of supplying the inert gas to the surface of the rotating electrode, and a step of supplying a reactive gas between the flow of the inert gas and the deposition target substrate. A thin film forming method is provided.

本発明の薄膜形成装置及び薄膜形成方法では、回転電極の回転により回転電極の表面に引きずられて、回転電極と基板との間隙のプラズマ生成領域を回転電極の表面に沿って移動する、不活性ガスの流れを形成するので、回転電極へパーティクルが付着することを大幅に低減することができる。また、プラズマ生成領域において、反応ガスを基板表面部分にのみ供給することができるので、プラズマ生成領域における気相部分での反応を抑制し、余分な反応生成物すなわちパーティクルの発生自体を抑制することができる。また、形成された不活性ガスの流れによって、プラズマ生成領域における反応ガスが供給される空間(基板表面と接する側の空間部分)の大きさを小さくする。これにより、プラズマ生成領域における、基板表面部分での反応ガスの濃度を向上させ、ひいては基板表面への成膜の速度も向上させることができる。このため、本発明の薄膜形成装置及び薄膜形成方法では、回転電極と基板との間の間隙を従来に比べて広く設定しても、パーティクルの発生を抑制することができ、しかも、パーティクルの混入がほとんどない高品質の薄膜を、高い成膜速度で成膜することができる。   In the thin film forming apparatus and the thin film forming method of the present invention, the rotation electrode is dragged to the surface of the rotating electrode, and the plasma generation region in the gap between the rotating electrode and the substrate moves along the surface of the rotating electrode. Since the gas flow is formed, the adhesion of particles to the rotating electrode can be greatly reduced. In addition, since the reaction gas can be supplied only to the substrate surface portion in the plasma generation region, the reaction in the gas phase portion in the plasma generation region can be suppressed, and the generation of extra reaction products, that is, particles themselves can be suppressed. Can do. Further, the size of the space (the space portion on the side in contact with the substrate surface) where the reaction gas is supplied in the plasma generation region is reduced by the flow of the formed inert gas. As a result, the concentration of the reactive gas at the substrate surface portion in the plasma generation region can be improved, and as a result, the film formation rate on the substrate surface can be improved. For this reason, in the thin film forming apparatus and the thin film forming method of the present invention, even when the gap between the rotating electrode and the substrate is set wider than in the past, the generation of particles can be suppressed, and the mixing of particles can be prevented. It is possible to form a high-quality thin film with almost no film at a high film formation rate.

また、プラズマ生成領域の近傍に設けられた反応ガス供給口から、基板表面に向けて反応ガスを流出させることにより、プラズマ生成領域に、不活性ガスの流れと略同一の向きに流れる、成膜対象基板の表面に沿った反応ガスの流れを生成し、反応ガスと不活性ガスとが略同一方向に流れる2層の安定した流れを、プラズマ生成領域に形成することができる。この2層の安定した流れにより、パーティクルの発生を抑制する一方、発生したパーティクルをプラズマ生成領域から不活性ガスの流れに沿って除去するとともに、基板表面へ反応ガスを安定的に供給する。このため、安定した条件で基板表面に薄膜を成膜することができる。   In addition, a film is formed that flows in the plasma generation region in substantially the same direction as the flow of the inert gas by flowing the reaction gas toward the substrate surface from the reaction gas supply port provided in the vicinity of the plasma generation region. A flow of reactive gas along the surface of the target substrate is generated, and a two-layer stable flow in which the reactive gas and the inert gas flow in substantially the same direction can be formed in the plasma generation region. While the generation of particles is suppressed by the stable flow of the two layers, the generated particles are removed from the plasma generation region along the flow of the inert gas, and the reaction gas is stably supplied to the substrate surface. For this reason, a thin film can be formed on the substrate surface under stable conditions.

また、回転電極表面に沿ってプラズマ生成領域を通過した不活性ガスの流れに対して分離用ガスを噴きつけ、パーティクルを、回転電極表面に沿った不活性ガスの流れから分離させる。これにより、成膜装置の内部への侵入を抑え、特に回転電極表面へのパーティクルの付着を大幅に低減することができ、パーティクルの混入がほとんどない高品質の薄膜を、安定した成膜条件で成膜することができる。   Further, a separation gas is sprayed on the flow of the inert gas that has passed through the plasma generation region along the surface of the rotating electrode, and the particles are separated from the flow of the inert gas along the surface of the rotating electrode. As a result, penetration into the inside of the film deposition system can be suppressed, and in particular, adhesion of particles to the surface of the rotating electrode can be greatly reduced, and a high-quality thin film with almost no particle contamination can be obtained under stable film deposition conditions. A film can be formed.

また、プラズマ生成領域を通過した反応ガスとともに、反応ガスに含まれる、プラズマによって生じた反応ガスの反応生成物を、プラズマ生成領域の近傍から吸引除去することにより、回転電極表面へのパーティクルの付着をさらに大幅に低減することができ、パーティクルの混入がほとんどない高品質の薄膜を、さらに安定した成膜条件で成膜することができる。   In addition to the reaction gas that has passed through the plasma generation region, the reaction product of the reaction gas produced by the plasma contained in the reaction gas is removed by suction from the vicinity of the plasma generation region, so that particles adhere to the surface of the rotating electrode. Can be significantly reduced, and a high-quality thin film almost free of particles can be formed under more stable film formation conditions.

また、プラズマ生成領域の近傍において反応ガスの流れと接して、反応ガスの流れを整える整流ガス層を形成するので、プラズマ生成領域内またはその近傍における、反応ガスや不活性ガスの渦の発生を防止することができる。これにより、パーティクルの混入がほとんどない高品質の薄膜を、さらに安定した成膜条件で成膜することができる。   In addition, since a rectifying gas layer is formed in contact with the flow of the reactive gas in the vicinity of the plasma generation region to regulate the flow of the reactive gas, the vortex of the reactive gas or the inert gas is generated in or near the plasma generation region. Can be prevented. This makes it possible to form a high-quality thin film with almost no particle contamination under more stable film formation conditions.

以下、本発明の薄膜形成装置及び薄膜形成方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。   Hereinafter, the thin film forming apparatus and the thin film forming method of the present invention will be described in detail based on the preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

まず、本発明の薄膜形成装置の一例の概略の構成について説明する。図1は、本発明の薄膜形成装置の一例である、薄膜形成装置10(装置10)について説明する概略構成図である。装置10は、基板Sに対して回転中心軸14が平行な円筒状の回転電極12に電力を供給することで、この回転電極12と基板Sとの間隙の、プラズマ生成領域Pにプラズマを生成し、生成したプラズマを用いて、供給された反応ガスGの化学反応により基板Sに薄膜を形成する、いわゆるプラズマCVD装置である。装置10は、圧力が900hPa以上で大気圧に近い圧力雰囲気中でプラズマを生成し、基板Sの表面に薄膜を形成する。以下、装置10を用い、透明なガラス基板である基板Sの表面に、酸化ケイ素(SiO)膜を形成する場合について、説明する。 First, a schematic configuration of an example of the thin film forming apparatus of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a thin film forming apparatus 10 (apparatus 10) which is an example of the thin film forming apparatus of the present invention. The apparatus 10 generates power in the plasma generation region P in the gap between the rotating electrode 12 and the substrate S by supplying power to the cylindrical rotating electrode 12 whose rotation center axis 14 is parallel to the substrate S. A so-called plasma CVD apparatus in which a thin film is formed on the substrate S by a chemical reaction of the supplied reaction gas G using the generated plasma. The apparatus 10 generates plasma in a pressure atmosphere close to atmospheric pressure at a pressure of 900 hPa or more, and forms a thin film on the surface of the substrate S. Hereinafter, a case where a silicon oxide (SiO 2 ) film is formed on the surface of the substrate S, which is a transparent glass substrate, using the apparatus 10 will be described.

装置10は、回転電極12、対向電極16、電極駆動手段20、電源22、基板搬送手段30、不活性ガス供給手段40、反応ガス供給手段50、分離ガス噴出手段60、ガス回収手段70、整流ガス層形成手段80、および制御手段90を有して構成されている。   The apparatus 10 includes a rotating electrode 12, a counter electrode 16, an electrode driving unit 20, a power source 22, a substrate transport unit 30, an inert gas supply unit 40, a reactive gas supply unit 50, a separation gas ejection unit 60, a gas recovery unit 70, and a rectification. The gas layer forming means 80 and the control means 90 are provided.

回転電極12は、基板に対して平行な回転中心軸14を備え、表面が滑らかな金属製円筒状回転体で構成されている。回転電極12は、例えば駆動モータからなる電極駆動手段20と接続されて、回転中心軸14を中心に回転する。また、回転電極12は電源22と接続されている。回転電極12の下側には、対向電極16が設けられている。電源22は、回転電極12と対向電極16との間の空間にプラズマを生成するための電力を、回転電極12と対向電極16に供給する(図1において、対向電極16への配線は図示されていない)。成膜対象基板である基板Sは、基板搬送手段30によって、回転電極12と対向電極16との間の空間を、図1において右側から左側に、基板Sの表面に沿った方向に移動する(必要に応じて、その逆方向の移動を行い、あるいは往復の移動を複数回行ってもよい)。   The rotating electrode 12 includes a rotation center axis 14 parallel to the substrate, and is formed of a metal cylindrical rotating body having a smooth surface. The rotating electrode 12 is connected to electrode driving means 20 made of, for example, a driving motor, and rotates around the rotation center axis 14. The rotating electrode 12 is connected to a power source 22. A counter electrode 16 is provided below the rotating electrode 12. The power source 22 supplies power for generating plasma in the space between the rotating electrode 12 and the counter electrode 16 to the rotating electrode 12 and the counter electrode 16 (in FIG. 1, wiring to the counter electrode 16 is illustrated. Not) The substrate S, which is the film formation target substrate, is moved by the substrate transport means 30 in the direction along the surface of the substrate S from the right side to the left side in FIG. If necessary, the movement in the opposite direction may be performed, or the reciprocating movement may be performed a plurality of times).

装置10は、回転電極12の回転により回転電極12の表面に引きずられて、回転電極12の表面に沿って移動する不活性ガスNの流れを、プラズマ生成領域Pに導く機能を有している。装置10は、この特徴的な機能によって、回転電極12の表面へのパーティクルの付着を低減し、また、プラズマ生成領域Pにおける反応ガスGの流れの空間を制限する。後に詳述するが、このような回転電極12の表面に沿って移動する不活性ガスNの流れによって、成膜反応中の余分な反応生成物すなわちパーティクルの発生自体を抑制し、パーティクルの混入がほとんどない高品質の薄膜を、高い成膜速度で成膜するといった効果が得られる。装置10では、主に、回転電極12を駆動する電極駆動手段20、および不活性ガス供給手段40の動作によって、不活性ガスNの流れが形成される。不活性ガス供給手段40は、回転電極12の表面に不活性ガスNを供給する手段である。また、反応ガス供給手段50は、不活性ガスNの流れと基板Sとの間に反応ガスGを供給する手段である。   The apparatus 10 has a function of guiding the flow of the inert gas N that is dragged to the surface of the rotating electrode 12 by the rotation of the rotating electrode 12 and moves along the surface of the rotating electrode 12 to the plasma generation region P. . The device 10 reduces the adhesion of particles to the surface of the rotating electrode 12 by this characteristic function, and restricts the flow space of the reaction gas G in the plasma generation region P. As will be described in detail later, the flow of the inert gas N that moves along the surface of the rotating electrode 12 suppresses the generation of extra reaction products, that is, particles themselves during the film formation reaction, thereby preventing the mixing of particles. The effect of forming a high-quality thin film with almost no film at a high film formation speed can be obtained. In the apparatus 10, the flow of the inert gas N is mainly formed by the operation of the electrode driving means 20 that drives the rotary electrode 12 and the inert gas supply means 40. The inert gas supply means 40 is a means for supplying the inert gas N to the surface of the rotating electrode 12. The reactive gas supply means 50 is a means for supplying the reactive gas G between the flow of the inert gas N and the substrate S.

ここで、不活性ガスNは、プラズマ生成領域Pに発生したプラズマに曝されても、当該ガスの分子のみでは余分な反応生成物を生じない、非反応性のガスである。不活性ガスNとしては、例えば希ガスや反応性の低いガスを用いればよい。本実施形態の装置10では、このような不活性ガスNとして窒素(N)を用いる。また、反応ガスGは、プラズマ生成領域Pに発生したプラズマに曝されることで、当該ガスの分子が反応して、基板Sの表面に薄膜を形成するためのガス(必要に応じて、1種類のガスでも、複数のガスの混合でもよい)である。例えばSiO2薄膜を基板S上に形成する場合、原料ガスであるTEOS(テトラエトキシシラン;正珪酸四エチル)ガスと、成膜反応に寄与する酸化ガスである酸素(O)ガスと、キャリアガスである窒素(N)ガスとの混合ガスを、反応ガスGとして供給すればよい。ここで、キャリアガスとは、反応そのものに寄与しないが、成膜反応に寄与するガス濃度調整、体積調整等をするガスのことであり、不活性ガスNと同種のものが混合されていても、反応ガスという。 Here, the inert gas N is a non-reactive gas that does not generate an excessive reaction product with only the gas molecules even when exposed to the plasma generated in the plasma generation region P. As the inert gas N, for example, a rare gas or a low reactive gas may be used. In the apparatus 10 of the present embodiment, nitrogen (N 2 ) is used as such an inert gas N. In addition, the reactive gas G is exposed to plasma generated in the plasma generation region P, whereby the gas molecules react to form a thin film on the surface of the substrate S (if necessary, 1 It may be a kind of gas or a mixture of a plurality of gases). For example, when an SiO 2 thin film is formed on the substrate S, TEOS (tetraethoxysilane; tetraethyl silicate) as a raw material gas, oxygen (O 2 ) gas as an oxidizing gas that contributes to a film forming reaction, and a carrier a mixed gas of nitrogen (N 2) gas is a gas, may be supplied as the reaction gas G. Here, the carrier gas is a gas that does not contribute to the reaction itself, but adjusts the gas concentration, adjusts the volume, etc. that contributes to the film formation reaction. Even if the same kind of the inert gas N is mixed. The reaction gas.

装置10は、また、プラズマによって生じたパーティクルを、回転電極12の表面に沿った不活性ガスの流れから分離させて、少なくとも回転電極12の近傍から除去するといった機能も有している。装置10では、このような特徴的な機能によって、回転電極12表面や装置10内のその他の部分へのパーティクルの付着を防止するといった効果を奏する。装置10は、主に、分離ガス噴出手段60およびガス回収手段70の動作によって、プラズマによって生じたパーティクルを、回転電極12の表面に沿った不活性ガスの流れから分離させて、少なくとも回転電極12の近傍から除去する。分離ガス噴出手段60は、回転電極表面12に沿ってプラズマ生成領域Pを通過した不活性ガスNの流れに対して分離用ガスを噴きつける手段である。ガス回収手段70は、プラズマ生成領域Pを通過した反応ガスGとともに、反応ガスGに含まれるパーティクルを、プラズマ生成領域Pの近傍から吸引除去するとともに、分離ガス噴出手段60によって不活性ガスNの流れから分離されたパーティクルも、プラズマ生成領域Pの近傍から吸引除去する手段である。   The device 10 also has a function of separating particles generated by plasma from the flow of an inert gas along the surface of the rotating electrode 12 and removing at least from the vicinity of the rotating electrode 12. The device 10 has an effect of preventing the adhesion of particles to the surface of the rotary electrode 12 and other parts in the device 10 by such a characteristic function. The apparatus 10 separates particles generated by plasma from the flow of inert gas along the surface of the rotating electrode 12 mainly by the operation of the separation gas jetting means 60 and the gas recovery means 70, and at least the rotating electrode 12. Remove from the vicinity of. The separation gas ejection means 60 is a means for ejecting a separation gas to the flow of the inert gas N that has passed through the plasma generation region P along the rotary electrode surface 12. The gas recovery means 70 sucks and removes particles contained in the reaction gas G together with the reaction gas G that has passed through the plasma generation region P from the vicinity of the plasma generation region P. The particles separated from the flow are also means for sucking and removing from the vicinity of the plasma generation region P.

また、プラズマ生成領域Pの近傍において反応ガスGの流れと接して、少なくとも反応ガスGの流れを整える整流ガス層Rを形成する機能も装置10は有している。装置10では、このような特徴的な機能によって、プラズマ生成領域P内またはその近傍において、反応ガスGや不活性ガスNが渦状の流れを形成することを防止し、その結果渦状の流れが原因で発生するパーティクルを低減するといった効果を奏する。装置10は、整流ガス層形成手段80の作用によって、少なくとも反応ガスGの流れを整える整流ガス層Rを形成する。本実施形態の装置10では、分離ガスおよび整流ガスとして、不活性ガスNと同種のガス、すなわち窒素ガス(N)を用いる。なお、本明細書においては、それぞれ同種のガスであっても、不活性ガスとして供給されるガスを不活性ガス、分離ガスとして導入されるガスを分離ガス、整流ガスとして導入されるガスを整流ガスとして、それぞれ区別して記載している。 Further, the apparatus 10 also has a function of forming a rectifying gas layer R that adjusts at least the flow of the reaction gas G in contact with the flow of the reaction gas G in the vicinity of the plasma generation region P. In the apparatus 10, such a characteristic function prevents the reactive gas G and the inert gas N from forming a vortex flow in or near the plasma generation region P. As a result, the vortex flow is the cause. This produces the effect of reducing particles generated in the process. The apparatus 10 forms the rectifying gas layer R that regulates at least the flow of the reaction gas G by the action of the rectifying gas layer forming means 80. In the apparatus 10 of the present embodiment, a gas of the same type as the inert gas N, that is, nitrogen gas (N 2 ) is used as the separation gas and the rectifying gas. In this specification, even if the same type of gas is used, the gas supplied as the inert gas is the inert gas, the gas introduced as the separation gas is the separation gas, and the gas introduced as the rectification gas is rectified. Each gas is described separately.

上記各手段は、制御手段90に接続されている。制御手段90は、オペレータからの入力を受け付けて、受け付けた入力内容に応じて、例えば、反応ガスGの流れや不活性ガスNの流れが所望の状態となり、高速で安定した成膜が実現できるよう、各手段の動作それぞれを制御可能となっている。   Each of the above means is connected to the control means 90. The control unit 90 receives an input from the operator, and according to the received input content, for example, the flow of the reactive gas G and the flow of the inert gas N are in a desired state, so that stable film formation can be realized at high speed. Thus, each operation of each means can be controlled.

図2〜図4は、図1に概略的に示した装置10の各手段の具体的な構成および機能について説明する図であり、図2は装置10の概略斜視断面図であり、図3は装置10の概略側断面図である。また、図4は、装置の一部、詳しくはプラズマ生成領域Pとその周辺部分を拡大した側断面図である。以下、図2〜図4を参照して、各手段の機能の詳細について説明する。なお、図3および図4中の白抜き矢印は、原料ガスであるTEOSガスを含む反応ガスGの流れを示している。また、図3および図4中の着色した矢印は、窒素ガス(不活性ガスN、分離ガス、整流ガスそれぞれ)の流れを示している。   2 to 4 are diagrams for explaining specific configurations and functions of the respective units of the device 10 schematically shown in FIG. 1, FIG. 2 is a schematic perspective sectional view of the device 10, and FIG. FIG. 2 is a schematic side sectional view of the device 10. FIG. 4 is an enlarged side sectional view of a part of the apparatus, specifically, the plasma generation region P and its peripheral portion. Hereinafter, the function of each unit will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4 indicate the flow of the reaction gas G containing the TEOS gas that is the raw material gas. 3 and 4 indicate the flow of nitrogen gas (inert gas N, separation gas, and rectifying gas, respectively).

回転電極12は、例えば、直径200mmの円筒形状の電極であり、対向電極16と所定の距離離間して配置されている。基板搬送手段30は、図示しない駆動手段と接続された複数のローラ32を備えて構成された公知のローラ型基板搬送手段である。基板Sは、回転中の各ローラ32に順次接触して、複数のローラ32と接触した状態で移動される。基板Sは、図2中の左右方向に充分長いガラス基板であり、基板搬送手段30によって、回転電極12と対向電極16との間の空間を、図2中右側から左側に移動する。装置10は、このように、一方向に充分に長い基板や、複数の基板に対して途切れることなく連続して処理を行う装置(いわゆるインライン型の装置)である。このようなインライン型の装置では、搬送方向に十分に長い基板の任意の場所で発生した振動が回転電極と基板との間の間隙D(図2参照)へ伝達され易く、間隔Dは変動し易い。装置10では、回転電極12と基板Sの表面の間隙Dが、例えば5mmと比較的大きく設定されており、このような振動が生じたとしても、基板Sと対向電極とが接触することはない。充分に長い基板Sに生じる振動に関わらず、この基板S表面に安定して薄膜を形成するためには、間隙Dは2mm以上、特に3mm以上が好ましく、6mm以下、特に5mm以下であることが好ましい。   The rotating electrode 12 is, for example, a cylindrical electrode having a diameter of 200 mm, and is disposed at a predetermined distance from the counter electrode 16. The substrate transfer means 30 is a known roller type substrate transfer means configured to include a plurality of rollers 32 connected to a drive means (not shown). The substrate S is sequentially brought into contact with the rotating rollers 32 and moved in contact with the plurality of rollers 32. The substrate S is a glass substrate that is sufficiently long in the left-right direction in FIG. 2, and the space between the rotating electrode 12 and the counter electrode 16 is moved from the right side to the left side in FIG. As described above, the apparatus 10 is an apparatus (so-called inline type apparatus) that continuously processes a substrate that is sufficiently long in one direction or a plurality of substrates without interruption. In such an in-line type apparatus, vibration generated at an arbitrary place on the substrate that is sufficiently long in the transport direction is easily transmitted to the gap D (see FIG. 2) between the rotating electrode and the substrate, and the distance D varies. easy. In the apparatus 10, the gap D between the rotating electrode 12 and the surface of the substrate S is set to be relatively large, for example, 5 mm, and even if such vibration occurs, the substrate S and the counter electrode do not come into contact with each other. . In order to stably form a thin film on the surface of the substrate S regardless of vibrations generated in a sufficiently long substrate S, the gap D is preferably 2 mm or more, particularly 3 mm or more, and 6 mm or less, particularly 5 mm or less. preferable.

回転電極12は、周囲が壁面で囲まれた反応室42を構成する容器43内に配置されており、電極駆動手段20(図2〜4においては図示せず)によって、反応室42内において回転駆動している。電極駆動手段20は、制御手段90に制御されて、回転電極12の表面の移動速度(周速度)が所定の速度(例えば13m/s)となるよう、回転電極12を回転駆動させる。   The rotating electrode 12 is disposed in a container 43 constituting a reaction chamber 42 surrounded by a wall surface, and is rotated in the reaction chamber 42 by the electrode driving means 20 (not shown in FIGS. 2 to 4). Driving. The electrode driving unit 20 is controlled by the control unit 90 to rotate the rotating electrode 12 so that the moving speed (circumferential speed) of the surface of the rotating electrode 12 becomes a predetermined speed (for example, 13 m / s).

上述の不活性ガス供給手段40は、この容器43と不活性ガス導入手段45(図3参照)とを有して構成されている。容器43は、壁面に、不活性ガス導入口41と開放口44とを備えている。不活性ガス導入口41は、容器43の図2中上側の壁に設けられている。また、開放口44は、容器43の、回転電極12と基板Sとの間隙のプラズマ生成領域Pに対応する部分に設けられている。容器43の開放口44は、容器43の側壁端部42aおよび42bと、回転電極12の表面とが、それぞれ一定の距離を保って離間するよう形成されている。例えば、容器43の側壁端部42bと回転電極12の表面との距離(後述する不活性ガス返流口44bの幅)は、例えば、約1.2mmに設定されている。   The inert gas supply means 40 described above includes the container 43 and an inert gas introduction means 45 (see FIG. 3). The container 43 includes an inert gas inlet 41 and an opening 44 on the wall surface. The inert gas inlet 41 is provided on the upper wall of the container 43 in FIG. The opening 44 is provided in a portion of the container 43 corresponding to the plasma generation region P in the gap between the rotating electrode 12 and the substrate S. The opening 44 of the container 43 is formed such that the side wall ends 42a and 42b of the container 43 and the surface of the rotary electrode 12 are spaced apart from each other while maintaining a certain distance. For example, the distance between the side wall end 42b of the container 43 and the surface of the rotating electrode 12 (the width of an inert gas return port 44b described later) is set to about 1.2 mm, for example.

不活性ガス導入口41には、不活性ガス導入手段45が接続されている。不活性ガス導入手段45は、不活性ガス導入口41と接続された図示しないガス導入パイプ、ガス導入パイプと接続された図示しない不活性ガスボンベ、さらに、ガス導入パイプに設けられた図示しない公知のマスフローコントローラー等からなるガス流量調整手段を有して構成されている。不活性ガス導入手段45は、上述の制御手段90と接続されている。不活性ガス導入手段45は、制御手段90によって、特にガス流量調整手段の動作が制御されて、所望のガス流量で、不活性ガス導入口41を介して反応室42内に不活性ガスNを流入させる。   An inert gas introduction means 45 is connected to the inert gas introduction port 41. The inert gas introduction means 45 includes a gas introduction pipe (not shown) connected to the inert gas introduction port 41, an inert gas cylinder (not shown) connected to the gas introduction pipe, and a publicly known (not shown) provided in the gas introduction pipe. It has a gas flow rate adjusting means including a mass flow controller. The inert gas introduction means 45 is connected to the control means 90 described above. The inert gas introduction means 45 controls the operation of the gas flow rate adjustment means by the control means 90, and supplies the inert gas N into the reaction chamber 42 through the inert gas introduction port 41 at a desired gas flow rate. Let it flow.

この不活性ガス導入口41は、基板Sの表面に垂直で回転電極12の回転中心軸14を通る平面Cの近傍に、かつ、右回りで回転する回転電極をもつ図2の装置において平面Cより右側に設けられている。以下、本明細書においては、この平面C、及び右回りの回転電極における回転方向を基準として位置関係を表すものとする。平面Cによって回転電極を2分したときに、回転する回転電極の円周表面がプラズマ生成量域Pへ向かう側を“平面Cの右側”と呼ぶこととし、図2では平面Cの右側とは、平面Cを基準として、平面Cに垂直方向で基板Sに平行な方向に向かう側とする。また、回転電極の円周表面に沿った方向に対しては、円周表面に沿って回転電極の回転方向の逆方向を“回転方向の上流側”の方向もしくは単に“回転上流側”の方向とよび、円周表面に沿って回転電極の回転方向と順方向を“回転方向の下流流側”の方向もしくは単に“回転下流側”の方向と呼ぶ。
不活性ガス導入口41が、このように平面Cの右側に設けられているので、不活性ガス導入口41から流入した不活性ガスNは、回転電極12の回転方向に沿った速度成分を有している。これにより、不活性ガス導入口41から流入した不活性ガスNは、回転電極12の表面に沿って、反応室42内をスムーズに移動することができ、反応室42の開放口44まで不活性ガスNがスムーズに到達する。このように、不活性ガスNは、回転電極12の表面の、プラズマ生成領域Pの近傍に対応する領域にスムーズに供給される。不活性ガス導入口41は、例えば、平面Cから平面Cの右側に、例えば約7mm離間した位置に設けられており、不活性ガス導入口の幅(図2中左右方向の幅)は、例えば約3mmとなっている。なお、回転電極12の表面と、容器43の図中上側の内壁面との距離は、最も狭い部分で約1.0mmとなっている。
The inert gas introduction port 41 is formed in the plane C in the apparatus of FIG. It is provided on the right side. Hereinafter, in this specification, the positional relationship is expressed with reference to the plane C and the rotation direction of the clockwise rotation electrode. When the rotating electrode is divided into two by the plane C, the side where the circumferential surface of the rotating electrode is directed to the plasma generation amount region P is referred to as “the right side of the plane C”. In FIG. , With the plane C as a reference, the side is perpendicular to the plane C and parallel to the substrate S. Also, with respect to the direction along the circumferential surface of the rotating electrode, the direction opposite to the rotating direction of the rotating electrode along the circumferential surface is the “upstream side of rotation” direction or simply the “upstream side of rotation” direction. In other words, the rotational direction and forward direction of the rotating electrode along the circumferential surface are referred to as the “downstream side in the rotational direction” direction or simply the “downstream side in the rotational direction”.
Since the inert gas inlet 41 is thus provided on the right side of the plane C, the inert gas N flowing from the inert gas inlet 41 has a velocity component along the rotation direction of the rotary electrode 12. is doing. As a result, the inert gas N flowing from the inert gas inlet 41 can smoothly move in the reaction chamber 42 along the surface of the rotating electrode 12, and is inert to the opening 44 of the reaction chamber 42. Gas N arrives smoothly. As described above, the inert gas N is smoothly supplied to the region corresponding to the vicinity of the plasma generation region P on the surface of the rotating electrode 12. The inert gas inlet 41 is provided, for example, on the right side of the plane C from the plane C at a position separated by, for example, about 7 mm. The width of the inert gas inlet (the width in the left-right direction in FIG. 2) is, for example, It is about 3 mm. The distance between the surface of the rotating electrode 12 and the inner wall surface on the upper side of the container 43 in the drawing is about 1.0 mm at the narrowest portion.

上述のように、容器43の開放口44は、側壁端部42aおよび42bと、回転電極12の表面とが、それぞれ一定の距離を保って離間するよう形成されている。すなわち、開放口44の回転上流側には、回転電極12と側壁端部42aとの間隙である不活性ガス供給口44aが形成され、開放口44の回転下流側には、回転電極12と側壁端部42bとの間隙である不活性ガス返流口44bが形成されている。不活性ガス導入口41から流入した不活性ガスNは、反応室42内を、回転電極12の表面に沿ってスムーズに移動し、この反応ガス供給口44aから回転電極12の表面の、プラズマ生成領域Pの近傍に対応する領域に供給される。特に、回転電極12が回転している状態では、反応室42内の不活性ガスNは、回転電極12の表面に引きずられて移動し、不活性ガス供給口44aに安定して供給され続ける。   As described above, the opening 44 of the container 43 is formed such that the side wall ends 42a and 42b and the surface of the rotary electrode 12 are spaced apart from each other while maintaining a certain distance. That is, an inert gas supply port 44a that is a gap between the rotating electrode 12 and the side wall end portion 42a is formed on the upstream side of the opening 44, and on the downstream side of the opening 44, the rotating electrode 12 and the side wall are formed. An inert gas return port 44b which is a gap with the end portion 42b is formed. The inert gas N flowing from the inert gas introduction port 41 moves smoothly along the surface of the rotary electrode 12 in the reaction chamber 42, and plasma is generated from the reaction gas supply port 44 a to the surface of the rotary electrode 12. It is supplied to a region corresponding to the vicinity of the region P. In particular, in a state where the rotating electrode 12 is rotating, the inert gas N in the reaction chamber 42 is dragged and moved to the surface of the rotating electrode 12 and is stably supplied to the inert gas supply port 44a.

不活性ガス供給手段40によって、反応室42内に不活性ガスNが供給されると、不活性ガスNは最終的に不活性ガス供給口44aから流出する。不活性ガス供給口44aに不活性ガスNが供給され、回転電極12が回転駆動されていると、供給された不活性ガスNは、回転電極12の回転によって回転電極12の表面に引きずられて移動して、プラズマ生成領域Pを、回転電極12の表面に沿って移動する不活性ガスNの流れが形成される。なお、反応室42の図2中右側の内壁面は、図面右から左に向かって傾斜(つまり、反応室のプラズマ生成領域の上流側の壁面下部は回転電極側に傾斜)しており、このように壁面を傾斜させたることが好ましい。このような内壁面の傾斜により、回転電極12の表面のプラズマ生成領域Pの近傍に対応する領域に、より効率的に不活性ガスNが供給される他、回転電極12の表面に沿って移動する不活性ガスNの流れが、より安定して形成されるといった効果を奏する。   When the inert gas N is supplied into the reaction chamber 42 by the inert gas supply means 40, the inert gas N finally flows out from the inert gas supply port 44a. When the inert gas N is supplied to the inert gas supply port 44 a and the rotary electrode 12 is driven to rotate, the supplied inert gas N is dragged to the surface of the rotary electrode 12 by the rotation of the rotary electrode 12. The flow of the inert gas N which moves and moves along the surface of the rotating electrode 12 in the plasma generation region P is formed. The inner wall surface on the right side of the reaction chamber 42 in FIG. 2 is inclined from the right to the left in the drawing (that is, the lower wall surface on the upstream side of the plasma generation region of the reaction chamber is inclined toward the rotating electrode). It is preferable to incline the wall surface. Due to the inclination of the inner wall surface, the inert gas N is more efficiently supplied to the region corresponding to the vicinity of the plasma generation region P on the surface of the rotating electrode 12 and moves along the surface of the rotating electrode 12. This produces an effect that the flow of the inert gas N is more stably formed.

反応ガス供給手段50は、平面Cの右側の、プラズマ生成領域Pの近傍に設けられた反応ガス供給口52、反応ガス配管54と、反応ガス導入手段55(図3参照)とを有して構成されている。反応ガス配管54は、容器43の図2中右側の壁に沿って設けられている。反応ガス供給口52は、この反応ガス配管54の開口端であり、不活性ガス供給口44aの近傍の、平面Cの右側方向に配置されている。反応ガス配管54には、反応ガス導入手段55が接続されている。反応ガス導入手段55は、反応ガス配管54と接続された図示しない反応ガスボンベ(TEOSガスボンベ、酸素ガスボンベ、窒素ガスボンベ[図示しない不活性ガスボンベと共通でよい])や、液体状原料であるTEOSを気体化して供給するための液体ソース供給機構や、各ガスボンベそれぞれに対応して設けられた、図示しない公知のマスフローコントローラー等からなるガス流量調整手段などを有して構成されている。反応ガス導入手段55は、上述の制御手段90と接続されている。反応ガス導入手段55は、制御手段90によって、特にガス流量調整手段の動作が制御されて、所望のガス流量で、反応ガス配管54に反応ガスGを流入させる。   The reactive gas supply means 50 has a reactive gas supply port 52, a reactive gas pipe 54, and a reactive gas introduction means 55 (see FIG. 3) provided in the vicinity of the plasma generation region P on the right side of the plane C. It is configured. The reaction gas pipe 54 is provided along the right wall of the container 43 in FIG. The reactive gas supply port 52 is an open end of the reactive gas pipe 54 and is arranged in the right direction of the plane C in the vicinity of the inert gas supply port 44a. Reactive gas introduction means 55 is connected to the reactive gas pipe 54. The reaction gas introduction means 55 gasses a reaction gas cylinder (not shown) connected to the reaction gas pipe 54 (TEOS gas cylinder, oxygen gas cylinder, nitrogen gas cylinder [may be shared with an inert gas cylinder (not shown))] or TEOS which is a liquid raw material. A liquid source supply mechanism for generating and supplying the gas, and a gas flow rate adjusting means including a known mass flow controller (not shown) provided corresponding to each gas cylinder. The reactive gas introduction unit 55 is connected to the control unit 90 described above. The reaction gas introducing means 55 causes the reaction gas G to flow into the reaction gas pipe 54 at a desired gas flow rate, particularly by controlling the operation of the gas flow rate adjusting means by the control means 90.

反応ガス配管54に流入された反応ガスGは、反応ガス供給口52から基板Sの表面に向けて流出される。反応ガス供給口52は、不活性ガス供給口44aの近傍の、不活性ガス供給口44aよりも平面Cの右側方向に配置されており、不活性ガスNの流れと基板Sとの間に反応ガスGが流出される。このように反応ガス供給口52から、基板S表面に向けて、不活性ガスNの流れと基板Sとの間に反応ガスGが流出されると、プラズマ生成領域Pには、不活性ガスNの流れと略同一の向きに流れる、基板Sの表面に沿った反応ガスGの流れが生成される。回転電極12が回転駆動されると、回転電極12の表面に沿った不活性ガスNの流れが形成され、この不活性ガスNの流れによって、反応ガスGの流れが安定化される。また、後述するように、ガス回収手段70では、後述のガス回収口72から、プラズマ生成領域Pを通過した反応ガスGを吸引しており、この吸引の効果によっても反応ガスGの流れが安定化される(図4参照)。なお、反応ガス配管54は、反応室42の壁面の傾斜に沿って、図面右側から左側に向かって傾斜している。このように壁面を傾斜させることが好ましい。このような傾斜により、反応ガス供給口52から基板S表面に向けて、基板表面に沿った速度成分を有するように反応ガスGを流出させて、基板Sの表面に沿った反応ガスGの流れを、より安定して形成することができるといった効果を奏する。   The reactive gas G that has flowed into the reactive gas pipe 54 flows out from the reactive gas supply port 52 toward the surface of the substrate S. The reactive gas supply port 52 is disposed on the right side of the plane C near the inert gas supply port 44a and closer to the right side of the plane C than the inert gas supply port 44a, and reacts between the flow of the inert gas N and the substrate S. Gas G flows out. As described above, when the reaction gas G flows out from the reaction gas supply port 52 toward the surface of the substrate S between the flow of the inert gas N and the substrate S, the inert gas N enters the plasma generation region P. A flow of the reactive gas G is generated along the surface of the substrate S that flows in substantially the same direction as the flow of. When the rotary electrode 12 is driven to rotate, a flow of the inert gas N is formed along the surface of the rotary electrode 12, and the flow of the reactive gas G is stabilized by the flow of the inert gas N. Further, as will be described later, in the gas recovery means 70, the reaction gas G that has passed through the plasma generation region P is sucked from a gas recovery port 72 described later, and the flow of the reaction gas G is also stabilized by this suction effect. (See FIG. 4). The reaction gas pipe 54 is inclined from the right side of the drawing toward the left side along the inclination of the wall surface of the reaction chamber 42. Thus, it is preferable to incline the wall surface. By such an inclination, the reactive gas G flows out from the reactive gas supply port 52 toward the surface of the substrate S so as to have a velocity component along the surface of the substrate, and the flow of the reactive gas G along the surface of the substrate S. Can be formed more stably.

このように、プラズマ生成領域Pにおいて回転電極12の表面に沿って移動する、不活性ガスNの流れを形成することで、回転電極へパーティクルが付着することを大幅に低減することができる。また、形成された不活性ガスNの流れによって、プラズマ生成領域における、反応ガスGが供給される空間(基板表面と接する側の空間部分)を小さくする。これにより、プラズマ生成領域Pにおける、基板表面部分での反応ガスGの濃度(より詳しくは、反応ガスGに含まれる原料ガス[本実施形態ではTEOSガス]の濃度)を高め、ひいては基板S表面への成膜の速度を向上させることができる。また、プラズマ生成領域Pにおいて、反応ガスGを基板Sの表面部分にのみ供給することができるので、プラズマ生成領域Pにおける気相部分での反応を抑制し、余分な反応生成物すなわちパーティクルの発生自体を抑制することができる。   Thus, by forming the flow of the inert gas N that moves along the surface of the rotating electrode 12 in the plasma generation region P, it is possible to greatly reduce the adhesion of particles to the rotating electrode. In addition, the flow of the inert gas N thus formed reduces the space (the space portion on the side in contact with the substrate surface) where the reaction gas G is supplied in the plasma generation region. As a result, the concentration of the reaction gas G at the substrate surface portion in the plasma generation region P (more specifically, the concentration of the raw material gas [TEOS gas in this embodiment] contained in the reaction gas G) is increased. The film forming speed can be improved. In addition, since the reactive gas G can be supplied only to the surface portion of the substrate S in the plasma generation region P, the reaction in the gas phase portion in the plasma generation region P is suppressed and generation of extra reaction products, that is, particles. It can suppress itself.

また、プラズマ生成領域Pの近傍に設けられた反応ガス供給口52から、基板Sの表面に向けて反応ガスGを流出させることで、プラズマ生成領域Pに、不活性ガスNの流れと略同一の向きに流れる成膜対象基板の表面に沿った反応ガスGの流れを生成し、反応ガスGと不活性ガスNとが略同一方向に流れる2層の安定した流れを、プラズマ生成領域Pに形成することができる。この2層の安定した流れにより、パーティクルの発生を抑制しつつ、プラズマ生成領域Pからパーティクルを除去するとともに、基板Sの表面へ反応ガスGを安定して供給して、基板Sの表面に薄膜を安定した条件で成膜することができる。   In addition, the reaction gas G flows out from the reaction gas supply port 52 provided in the vicinity of the plasma generation region P toward the surface of the substrate S, so that the flow of the inert gas N is substantially the same as that in the plasma generation region P. The flow of the reactive gas G along the surface of the film formation target substrate flowing in the direction of the flow is generated, and the two-layer stable flow in which the reactive gas G and the inert gas N flow in substantially the same direction is generated in the plasma generation region P. Can be formed. The stable flow of the two layers removes particles from the plasma generation region P while suppressing the generation of particles, and stably supplies the reaction gas G to the surface of the substrate S, thereby forming a thin film on the surface of the substrate S. Can be formed under stable conditions.

本明細書において、反応ガスGと不活性ガスNとが略同一方向に流れ、2層の安定した流れを形成している状態とは、それぞれが層流として一方向に流れている状態であってもよく、また、少なくともいずれか1つのガスが乱流として流れている状態であっても構わない。不活性ガスNの流れは、回転電極12の回転によって回転電極12の表面に引きずられて生じる粘性流であり、通常、回転電極12の表面では不活性ガスNの濃度が充分高く、回転電極12の表面から離れるにしたがって、不活性ガスNの濃度は徐々に低くなる。本発明の薄膜形成装置では、このように、回転電極の回転によって、回転電極の表面に沿った不活性ガスNの流れを形成するので、回転電極の表面には充分高い濃度の不活性ガスNの流れが形成される。そして、この状態で、不活性ガスNの流れと成膜対象基板との間に反応ガスGを供給するので、回転電極12の表面近傍における反応ガスGの濃度、より詳しくは反応ガスGに含まれる原料ガス[本実施形態ではTEOSガス]の濃度は、充分に小さく、しかも安定して保たれる。このため、装置10では、プラズマ生成領域Pの回転電極12の表面近傍、すなわちプラズマ生成領域Pの気相部分において、パーティクルがほとんど発生しない。   In this specification, the state in which the reaction gas G and the inert gas N flow in substantially the same direction and form a two-layer stable flow is a state in which each flows in one direction as a laminar flow. Alternatively, at least one of the gases may flow as a turbulent flow. The flow of the inert gas N is a viscous flow generated by being dragged to the surface of the rotating electrode 12 by the rotation of the rotating electrode 12. Normally, the concentration of the inert gas N is sufficiently high on the surface of the rotating electrode 12. As the distance from the surface increases, the concentration of the inert gas N gradually decreases. In the thin film forming apparatus of the present invention, the flow of the inert gas N along the surface of the rotating electrode is formed by the rotation of the rotating electrode as described above, so that the inert gas N having a sufficiently high concentration is formed on the surface of the rotating electrode. Is formed. In this state, since the reactive gas G is supplied between the flow of the inert gas N and the film formation target substrate, the concentration of the reactive gas G in the vicinity of the surface of the rotating electrode 12, more specifically, included in the reactive gas G. The concentration of the raw material gas [TEOS gas in this embodiment] is sufficiently small and kept stable. For this reason, in the apparatus 10, almost no particles are generated in the vicinity of the surface of the rotating electrode 12 in the plasma generation region P, that is, in the gas phase portion of the plasma generation region P.

また、装置10において不活性ガスNや、反応ガスGにおけるキャリアガスとして窒素(N)ガスを用いれば、例えばヘリウム(He)ガスと比較して、比較的扱いやすく、また値段も低いため、成膜(薄膜形成)にかかるコストを低く抑えることができる。しかし、窒素ガスは、ヘリウムガスと比較すると、成膜反応過程において、余分な反応生成物を生じ易い傾向がある。このため、従来の回転電極型のプラズマCVD装置においては、反応生成物が比較的発生し易い状態に設定した場合、すなわち、回転電極と基板表面との間隙を例えば5mmと比較的大きく設定した場合など、窒素ガスを用いることができなかった。装置10では、回転電極12の表面に形成された不活性ガスNの流れによって、回転電極12へパーティクルが付着することを大幅に低減し、かつ、余分な反応生成物すなわちパーティクルの発生自体を抑制することができるので、不活性ガスNやキャリアガスとして比較的安価なNガスを利用しても、パーティクル発生の問題を生じることがない。本発明の薄膜形成装置を用いれば、薄膜の形成に係るコストを比較的低くすることもできる。 In addition, if nitrogen (N 2 ) gas is used as the carrier gas in the inert gas N or the reaction gas G in the apparatus 10, for example, it is relatively easy to handle and inexpensive compared to helium (He) gas. The cost for film formation (thin film formation) can be kept low. However, compared with helium gas, nitrogen gas tends to generate an extra reaction product in the film formation reaction process. For this reason, in the conventional rotating electrode type plasma CVD apparatus, when the reaction product is set to be relatively easily generated, that is, when the gap between the rotating electrode and the substrate surface is set to be relatively large, for example, 5 mm. Nitrogen gas could not be used. In the apparatus 10, the flow of the inert gas N formed on the surface of the rotating electrode 12 greatly reduces the adhesion of particles to the rotating electrode 12, and suppresses the generation of extra reaction products, that is, particles themselves. Therefore, even if a relatively inexpensive N 2 gas is used as the inert gas N or carrier gas, the problem of particle generation does not occur. If the thin film formation apparatus of this invention is used, the cost concerning formation of a thin film can also be made comparatively low.

分離ガス噴出手段60は、平面Cの左側の、プラズマ生成領域Pの近傍に設けられた分離ガス噴出口62、分離ガス配管64と、分離ガス導入手段65とを有して構成されている。分離ガス配管64は、容器43の図2中左側(平面Cの左側)の壁に沿って設けられている。分離ガス噴出口62は、この分離ガス配管64の開口端である。分離ガス噴出口62は、ガス回収手段70の後述するガス回収口72の近傍に設けられており、ガス回収口72に対して図中のより上側、すなわち回転電極12の回転方向のより下流側に配置されている。分離ガス配管64には、分離ガス導入手段65が接続されている。分離ガス導入手段65は、分離ガス配管64と接続された図示しない分離ガスボンベ(図示しない不活性ガスボンベと共通でよい)や、図示しない公知のマスフローコントローラーからなるガス流量調整手段などを有して構成されている。分離ガス導入手段65は、上述の制御手段90と接続されている。分離ガス導入手段65は、制御手段90によって、特にガス流量調整手段の動作が制御されて、所望のガス流量で、分離ガス配管64に分離ガスを流入させる。分離ガス配管64に流入した分離ガスは、分離ガス噴出口62から噴出して、回転電極12表面に沿ってプラズマ生成領域Pを通過した不活性ガスNの流れに噴き付けられる。   The separation gas ejection means 60 includes a separation gas ejection port 62, a separation gas pipe 64, and a separation gas introduction means 65 provided in the vicinity of the plasma generation region P on the left side of the plane C. The separation gas pipe 64 is provided along the wall on the left side (left side of the plane C) of the container 43 in FIG. The separation gas jet port 62 is an open end of the separation gas pipe 64. The separation gas jet port 62 is provided in the vicinity of a gas recovery port 72 (described later) of the gas recovery means 70, and is located on the upper side in the drawing relative to the gas recovery port 72, that is, on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 12. Is arranged. A separation gas introduction means 65 is connected to the separation gas pipe 64. The separation gas introduction means 65 includes a separation gas cylinder (not shown) connected to the separation gas pipe 64 (may be common with an inert gas cylinder (not shown)), a gas flow rate adjustment means including a known mass flow controller (not shown), and the like. Has been. The separation gas introduction means 65 is connected to the control means 90 described above. The separation gas introduction unit 65 causes the separation gas to flow into the separation gas pipe 64 at a desired gas flow rate, particularly by controlling the operation of the gas flow rate adjustment unit by the control unit 90. The separation gas that has flowed into the separation gas pipe 64 is ejected from the separation gas ejection port 62 and sprayed onto the flow of the inert gas N that has passed through the plasma generation region P along the surface of the rotary electrode 12.

分離ガス噴出手段60は、プラズマ生成領域Pを通過した不活性ガスNの流れに対して分離ガスを噴き付けることで、プラズマ生成領域において発生し、不活性ガスNの流れに混入した僅かなパーティクルを、回転電極表面12に沿って流れる不活性ガスNの流れから分離する(図4参照)。仮に、この分離ガス噴出手段60を有していない場合、プラズマ生成領域Pを通過した不活性ガスNの大部分は、回転電極表面12に沿って流れ続け、不活性ガス供給口44aを再度通過して、プラズマ生成領域Pに供給されることとなる。装置10では、上述のように、パーティクルの発生を大部分予防できるものであるが、微量ながらパーティクルが形成される可能性はある。特に、比較的大きい面積の基板Sに対して、長時間かけて成膜を行なった場合、形成されるパーティクルの量も無視できなくなる。分離ガス噴出手段60が、プラズマ生成領域Pを通過した不活性ガスNの流れに分離ガスを噴き付け、不活性ガスNの流れに混入したパーティクルを、回転電極表面12に沿って流れる不活性ガスNの流れから分離することで、装置10の内部、特に回転電極12の表面へのパーティクルの付着をより大幅に低減することができる。なお、分離ガス(窒素ガス)の一部のガスは、プラズマ生成領域Pを通過した不活性ガスN(窒素ガス)の流れに対して噴きつけられた後、回転電極12の回転によって回転電極12の表面に沿って移動する不活性ガスNの流れに取り込まれる。これにより、回転電極表面12に沿った不活性ガスNの流れ(窒素ガスの流れ)は、プラズマ生成領域Pより回転下流側においても安定して形成されることになる。このように、分離ガス噴出手段60を有することで、パーティクルの混入がほとんどないより高品質の薄膜を、より安定した成膜条件で成膜することができる。   The separation gas ejection means 60 sprays a separation gas against the flow of the inert gas N that has passed through the plasma generation region P, thereby generating a small number of particles generated in the plasma generation region and mixed in the flow of the inert gas N. Is separated from the flow of the inert gas N flowing along the rotating electrode surface 12 (see FIG. 4). If the separation gas ejection means 60 is not provided, most of the inert gas N that has passed through the plasma generation region P continues to flow along the surface 12 of the rotating electrode, and again passes through the inert gas supply port 44a. Then, it is supplied to the plasma generation region P. As described above, the apparatus 10 can largely prevent the generation of particles, but there is a possibility that particles may be formed with a small amount. In particular, when a film is formed over a long time on the substrate S having a relatively large area, the amount of particles formed cannot be ignored. The separation gas jetting means 60 sprays the separation gas to the flow of the inert gas N that has passed through the plasma generation region P, and the inert gas that flows along the rotating electrode surface 12 causes the particles mixed in the flow of the inert gas N to flow. By separating from the flow of N, the adhesion of particles to the inside of the apparatus 10, particularly the surface of the rotating electrode 12, can be greatly reduced. A part of the separation gas (nitrogen gas) is sprayed on the flow of the inert gas N (nitrogen gas) that has passed through the plasma generation region P, and then the rotating electrode 12 is rotated by the rotation of the rotating electrode 12. Is taken into the flow of the inert gas N moving along the surface. As a result, the flow of the inert gas N (the flow of nitrogen gas) along the rotating electrode surface 12 is stably formed even on the downstream side of the plasma generation region P. Thus, by having the separation gas jetting means 60, it is possible to form a higher quality thin film with almost no particle mixing under more stable film forming conditions.

ガス回収手段70は、回転下流側の、プラズマ生成領域Pの近傍に設けられたガス回収口72、ガス回収配管74と、ガス導出手段75とを有して構成されている。ガス回収配管74は、図2に示すように、容器43の図2中の左側(平面Cの左側)に、分離ガス配管64に沿って設けられている。ガス回収口72は、このガス回収配管74の開口端である。ガス回収口72は、分離ガス噴出口62に対して図2中のより下側、すなわちガス回収口72より回転電極12の回転方向のより上流側に配置されている。回収ガス配管74には、ガス導出手段75が接続されている。ガス導出手段75は、ガス回収配管74と接続された図示しない吸気ポンプや、図示しないガス排気量調整手段などを有して構成されている。ガス導出手段75は、上述の制御手段90と接続されている。ガス導出手段75は、制御手段90によって、特にガス排気量調整手段の動作が制御されて、所望のガス排気流量で、ガス回収配管74を介して、各種ガス(およびパーティクル)を排気する。   The gas recovery means 70 includes a gas recovery port 72, a gas recovery pipe 74, and a gas outlet means 75 provided in the vicinity of the plasma generation region P on the downstream side of the rotation. As shown in FIG. 2, the gas recovery pipe 74 is provided along the separation gas pipe 64 on the left side (left side of the plane C) of the container 43 in FIG. 2. The gas recovery port 72 is an open end of the gas recovery pipe 74. The gas recovery port 72 is disposed on the lower side in FIG. 2 with respect to the separation gas outlet 62, that is, on the upstream side of the rotation direction of the rotary electrode 12 with respect to the gas recovery port 72. Gas recovery means 75 is connected to the recovery gas pipe 74. The gas deriving means 75 includes an intake pump (not shown) connected to the gas recovery pipe 74, a gas exhaust amount adjusting means (not shown), and the like. The gas lead-out means 75 is connected to the control means 90 described above. The gas deriving means 75 exhausts various gases (and particles) through the gas recovery pipe 74 at a desired gas exhaust flow rate, particularly when the control means 90 controls the operation of the gas exhaust amount adjusting means.

ガス回収手段70は、プラズマ生成領域Pの近傍に設けられたガス回収口72から、プラズマ生成領域P近傍の各種ガスや、各種ガスに混入しているパーティクルを吸入・除去する。まず、反応ガス供給手段50によって供給されて、プラズマ生成領域Pを通過した反応ガスGとともに、反応ガスGに含まれるパーティクルを、プラズマ生成領域Pの近傍から吸引除去する。それとともに、分離ガス噴出手段60によって不活性ガスNの流れから分離されたパーティクルも、プラズマ生成領域Pの近傍から吸引除去する。また、ガス回収手段70は、分離ガス噴出口62から不活性ガスN(窒素ガス)の流れに向けて噴きつけられた分離ガス(窒素ガス)の一部、および、回転電極12に沿った不活性ガスの流れから分離した不活性ガスN(窒素ガス)の一部も、プラズマ生成領域Pの近傍から吸引除去する(図4参照)。仮に、このガス回収手段70を有していない場合、プラズマ生成領域Pにおいて発生した微量なパーティクルが、反応室42内に混入して、反応室42の内壁面や回転電極表面に微量ながら付着する虞が生じる。また、ガス回収手段70を有していない場合、プラズマ生成領域Pを通過した反応ガスGが、反応室42内に混入して、回転電極12の表面に沿って流れる不活性ガスNの流れに混入する虞もある。この場合、回転電極12のごく近傍の気相中で、パーティクルが比較的多く生成されてしまう。装置10では、ガス回収手段70によって、反応ガスGやパーティクルを、プラズマ生成領域Pの近傍から吸引除去するので、回転電極12の表面へのパーティクルの付着をさらに大幅に低減することができ、パーティクルの混入がほとんどない高品質の薄膜を、さらに安定した成膜条件で成膜することができる。   The gas recovery means 70 sucks and removes various gases in the vicinity of the plasma generation region P and particles mixed in the various gases from a gas recovery port 72 provided in the vicinity of the plasma generation region P. First, particles contained in the reaction gas G are sucked and removed from the vicinity of the plasma generation region P together with the reaction gas G supplied by the reaction gas supply means 50 and passed through the plasma generation region P. At the same time, the particles separated from the flow of the inert gas N by the separation gas jetting means 60 are also removed by suction from the vicinity of the plasma generation region P. Further, the gas recovery means 70 includes a part of the separation gas (nitrogen gas) sprayed from the separation gas outlet 62 toward the flow of the inert gas N (nitrogen gas), and the inert gas along the rotary electrode 12. Part of the inert gas N (nitrogen gas) separated from the flow of the active gas is also removed by suction from the vicinity of the plasma generation region P (see FIG. 4). If the gas recovery means 70 is not provided, a minute amount of particles generated in the plasma generation region P is mixed into the reaction chamber 42 and adheres to the inner wall surface of the reaction chamber 42 or the surface of the rotating electrode with a small amount. There is a fear. When the gas recovery means 70 is not provided, the reaction gas G that has passed through the plasma generation region P is mixed into the reaction chamber 42 and flows into the flow of the inert gas N that flows along the surface of the rotating electrode 12. There is also a risk of mixing. In this case, a relatively large number of particles are generated in the gas phase very close to the rotating electrode 12. In the apparatus 10, since the reactive gas G and particles are sucked and removed from the vicinity of the plasma generation region P by the gas recovery means 70, the adhesion of the particles to the surface of the rotating electrode 12 can be further greatly reduced. It is possible to form a high-quality thin film with almost no contamination by more stable film forming conditions.

整流ガス層形成手段80は、平面Cの右側において整流ガス層を形成するための上流側ガス層形成手段80Aと、平面Cの左側において整流ガス層を形成するための下流側ガス層形成手段80Bと、を有して構成されている。装置10は、一方向に充分に長い基板Sの表面に薄膜を形成するための装置であり、充分に大きな基板Sと、回転電極12や各種ガスの流出入口との間隙Fは、装置10および基板Sが設置される比較的大きな空間(例えば室内)の雰囲気に開放されている。整流ガス層形成手段80(上流側ガス層形成手段80Aおよび下流側ガス層形成手段80B)は、このような雰囲気からのコンタミの混入を防止し、かつ、反応ガスGや不活性ガスNの流れを整える整流ガス層Rを形成する。   The rectifying gas layer forming means 80 includes an upstream gas layer forming means 80A for forming a rectifying gas layer on the right side of the plane C and a downstream gas layer forming means 80B for forming a rectifying gas layer on the left side of the plane C. And is configured. The apparatus 10 is an apparatus for forming a thin film on the surface of a substrate S that is sufficiently long in one direction, and the gap F between the sufficiently large substrate S and the rotary electrode 12 and various gas outflow inlets is determined by the apparatus 10 and The substrate S is opened to an atmosphere of a relatively large space (for example, a room). The rectifying gas layer forming means 80 (upstream gas layer forming means 80A and downstream gas layer forming means 80B) prevents the contamination from such an atmosphere, and the flow of the reactive gas G and the inert gas N A rectifying gas layer R for adjusting the flow rate is formed.

上流側ガス層形成手段80Aは、平面Cの右側の間隙Fにおいて、プラズマ生成領域Pの近傍で反応ガスGの流れと接して、少なくとも反応ガスGの流れを整える整流ガス層Rを形成する。上流側ガス層形成手段80Aは、平面Cの右側の、プラズマ生成領域Pの近傍に設けられた整流ガス導入口82A、整流ガス導入配管84Aと、整流ガス導入・導出手段85、整流ガス導出口86Aと、整流ガス導出配管88Aとを有して構成されている。整流ガス導入口82Aは、整流ガス導入配管84Aの開口端であり、整流ガス導出口86Aは、整流ガス導出配管88Aの開口端である。整流ガス導入口82Aは、反応ガス導出口52の近傍に設けられており、反応ガス導出口52に対してより平面Cの右側方向に配置されている。また、整流ガス導出口86Aは、整流ガス導入口82Aに対してより平面Cの右側方向に配置されている。整流ガス導入・導出手段85は、整流ガス導入配管84Aを介して整流ガス導入口82Aから整流ガスを流出させるとともに、整流ガス導出口86Aから整流ガス導出配管88Aを通って整流ガスを排出させる。整流ガス導入・導出手段85は、図示しない整流ガスボンベ(図示しない不活性ガスボンベと共通でよい)や、図示しない公知のマスフローコントローラーからなるガス流量調整手段、図示しない吸気ポンプや、図示しないガス排気量調整手段などを有して構成されている。整流ガス導入・導出手段85は、上述の制御手段90と接続されている。整流ガス導入・導出手段85は、制御手段90によって、特にガス流量調整手段や、ガス排気量調整手段の動作が制御されて、整流ガス層Rにおける整流ガスの流れを調整する。下流側ガス層形成手段80Bも、上流側ガス層形成手段80Aと同様の構成になっており、平面Cの左側の間隙Fにおいて、プラズマ生成領域Pの近傍で反応ガスGの流れと接して、少なくとも反応ガスGの流れを整える整流ガス層Rを形成する。   The upstream gas layer forming means 80 </ b> A forms a rectifying gas layer R that at least regulates the flow of the reaction gas G in contact with the flow of the reaction gas G in the vicinity of the plasma generation region P in the gap F on the right side of the plane C. The upstream gas layer forming means 80A includes a rectifying gas inlet 82A, a rectifying gas introduction pipe 84A provided in the vicinity of the plasma generation region P on the right side of the plane C, a rectifying gas inlet / outlet means 85, and a rectifying gas outlet. 86A and a rectifying gas outlet pipe 88A. The rectifying gas inlet 82A is an open end of the rectifying gas inlet pipe 84A, and the rectifying gas outlet 86A is an open end of the rectifying gas outlet pipe 88A. The rectifying gas inlet 82 </ b> A is provided in the vicinity of the reaction gas outlet 52, and is arranged on the right side of the plane C with respect to the reaction gas outlet 52. Further, the rectifying gas outlet 86A is arranged on the right side of the plane C with respect to the rectifying gas inlet 82A. The rectification gas introduction / derivation means 85 causes the rectification gas to flow out from the rectification gas introduction port 82A via the rectification gas introduction pipe 84A, and discharges the rectification gas from the rectification gas introduction port 86A through the rectification gas extraction pipe 88A. The rectifying gas introduction / derivation means 85 includes a rectifying gas cylinder (not shown) (may be common to an inert gas cylinder (not shown)), a gas flow rate adjusting means including a known mass flow controller (not shown), an intake pump (not shown), and a gas exhaust amount (not shown). It has adjustment means and the like. The rectifying gas introduction / derivation means 85 is connected to the control means 90 described above. The rectifying gas introduction / derivation means 85 adjusts the flow of the rectifying gas in the rectifying gas layer R by controlling the operations of the gas flow rate adjusting means and the gas exhaust amount adjusting means by the control means 90. The downstream gas layer forming means 80B has the same configuration as the upstream gas layer forming means 80A, and is in contact with the flow of the reactive gas G in the vicinity of the plasma generation region P in the gap F on the left side of the plane C. The rectifying gas layer R that regulates at least the flow of the reaction gas G is formed.

整流ガス層Rにおいて、整流ガスは例えば図4に示したような流れを形成している。この整流ガス層Rによって、間隙Fから外部雰囲気の気体が流入することを防ぐことができる。また、同時に、プラズマ生成領域P内またはその近傍において、反応ガスGや不活性ガスNが渦状の流れを形成したり、乱流を形成することを防止して、プラズマ生成領域Pにおける反応ガスGの流れや不活性ガスNの流れを安定化することができる。これにより、パーティクルの混入がほとんどない高品質の薄膜を、さらに安定した成膜条件で成膜することができる。   In the rectifying gas layer R, the rectifying gas forms a flow as shown in FIG. 4, for example. The rectifying gas layer R can prevent the gas in the external atmosphere from flowing in from the gap F. At the same time, in the plasma generation region P or in the vicinity thereof, the reaction gas G and the inert gas N are prevented from forming a spiral flow or turbulent flow, and the reaction gas G in the plasma generation region P is prevented. And the flow of the inert gas N can be stabilized. This makes it possible to form a high-quality thin film with almost no particle contamination under more stable film formation conditions.

各種ガスの流れを生成するための上記各手段は、制御手段90に接続されており、制御手段90が、各手段におけるガス流量やガス排気量の程度を調整することで、各種ガスの流れを所望の状態に調整することができる。   Each of the above-mentioned means for generating various gas flows is connected to the control means 90, and the control means 90 adjusts the degree of the gas flow rate and the gas exhaust amount in each means, thereby controlling the various gas flows. It can be adjusted to a desired state.

装置10の制御手段90によって、各種ガスの流れが所望の流れとなるよう調整されている状態で、電源22を用いて、回転電極12と対向電極16との間の空間に電界を形成して、プラズマ生成領域Pにプラズマが形成されている。このように、反応ガスGが流れるプラズマ生成領域Pにプラズマが生成されることで、反応ガスGの化学反応によって、基板Sのプラズマ生成領域Pに対応する領域に、酸化ケイ素膜(SiO膜)が形成される。この際、プラズマ生成領域Pにおけるパーティクルの発生はほとんどなく、また、充分速い成膜速度で薄膜形成が進行することは上述のとおりである。装置10では、制御手段90が基板搬送手段30の動作を制御して、このようなプラズマが生成されている状態で、基板Sを図中右側から左側に基板Sの表面に沿った方向に移動させて、基板Sの表面全体に薄膜を形成する。装置10では、回転電極12と基板Sとの表面の間隙Dが、例えば5mmと比較的大きく設定されたインライン型の成膜装置であるが、充分早い成膜速度で、パーティクルの混入がほとんどない高品質の薄膜を形成することができる。
すなわち、本発明の薄膜形成方法は、回転電極12を回転中心軸の周りに回転させる工程と、回転電極12の回転により回転電極12の表面に引きずられて、回転電極の表面に沿って移動する不活性ガスNの流れを形成するために、回転電極12の表面に不活性ガスNを供給する工程と、不活性ガスNの流れと成膜対象基板Sとの間に反応ガスGを供給する工程と、を有して行われる。
An electric field is formed in the space between the rotating electrode 12 and the counter electrode 16 using the power source 22 in a state where the flow of various gases is adjusted to a desired flow by the control means 90 of the apparatus 10. In the plasma generation region P, plasma is formed. Thus, by generating plasma in the plasma generation region P through which the reaction gas G flows, a silicon oxide film (SiO 2 film) is formed in a region corresponding to the plasma generation region P of the substrate S by a chemical reaction of the reaction gas G. ) Is formed. At this time, there is almost no generation of particles in the plasma generation region P, and the thin film formation proceeds at a sufficiently high film formation rate as described above. In the apparatus 10, the control unit 90 controls the operation of the substrate transport unit 30 to move the substrate S from the right side to the left side in the direction along the surface of the substrate S in a state where such plasma is generated. Thus, a thin film is formed on the entire surface of the substrate S. The apparatus 10 is an in-line type film forming apparatus in which the gap D between the surface of the rotating electrode 12 and the substrate S is set to be relatively large, for example, 5 mm. However, at a sufficiently high film forming speed, there is almost no mixing of particles. A high-quality thin film can be formed.
That is, the thin film forming method of the present invention moves along the surface of the rotating electrode by being dragged to the surface of the rotating electrode 12 by rotating the rotating electrode 12 around the rotation center axis and rotating the rotating electrode 12. In order to form a flow of the inert gas N, a process of supplying the inert gas N to the surface of the rotating electrode 12 and a reaction gas G is supplied between the flow of the inert gas N and the deposition target substrate S. And performing the process.

以下、装置10が備える各手段の効果について、装置10を再現するモデルを用いたシミュレーションによる結果を示す。シミュレーションは、CDadapco社製、STAR−CD version3.24を用いて行なった。装置10を再現するモデルとしては、図5に示す2次元再現モデルを用いた、2次元再現モデルにおいて、回転電極12を再現する回転電極モデル12の直径は200mmとした。また、回転電極モデル12の表面と基板モデルSとの間隔は5mmとした。また図示するように、スリット幅3mmの不活性ガス導入口(モデル)41が、回転電極モデル12が設けられた容器モデル43の上側壁面に設けられているものとした。不活性ガス導入口41の中心位置は、基板モデルSの表面に垂直で回転電極の回転中心軸を通る平面から、図面右側に7mm離間した位置に設定した。また、回転中心軸を通る平面から右側には、反応ガス供給配管(モデル)54および整流ガス導入配管(モデル)82aとを再現し、各配管の幅は5mmとした。そして、回転中心軸を通る平面から左側には、分離ガス配管(モデル)64およびガス回収配管(モデル)74を再現し、各配管の幅を3mmとし、各配管同士の間隔は10mmに設定した。また、成膜対象の基板Sと、回転電極12や各種ガスの流出入口との間隙Fの端部は、大気開放されているものと設定した。 Hereinafter, the result of the simulation using the model which reproduces the apparatus 10 about the effect of each means with which the apparatus 10 is provided is shown. The simulation was performed using STAR-CD version 3.24 manufactured by CDadapco. The model reproduces the device 10, using the two-dimensional reproduction model shown in FIG. 5, in the two-dimensional reproduction model, the diameter of the rotating electrode model 12 M to reproduce the rotating electrode 12 was 200 mm. The distance between the surface and the substrate model S M rotary electrode model 12 M was 5 mm. Further, as illustrated, an inert gas inlet (model) 41 M having a slit width of 3 mm is provided on the upper wall surface of the container model 43 M provided with the rotating electrode model 12 M. The center position of the inert gas inlet 41 M from a plane passing through the axis of rotation of the rotary electrode perpendicular to the surface of the substrate model S M, was set to 7mm spaced locations in the drawing right. On the right side of a plane passing through the rotation center axis, and a reaction gas supply pipe (Model) 54 M and rectifying the gas introduction pipe (model) 82a M reproduced, the width of each pipe was 5 mm. Then, on the left side from the plane passing through the rotation center axis, the separation gas pipe (model) 64 M and the gas recovery pipe (model) 74 M are reproduced, the width of each pipe is 3 mm, and the distance between the pipes is 10 mm. Set. The end portion of the gap F M of the substrate S M of the film-forming target, the inlet and outlet opening of the rotary electrode 12 M and various gases were set to those open to the atmosphere.

以下の各シミュレーションでは、反応ガス供給配管54の端部から配管内に流入する反応ガスの流速を2.2(m/s)、整流ガス導入配管82aの端部から配管内に流入する整流ガスの流速を1.1(m/s)、分離ガス配管の端部から配管内に流入する分離ガスの流速を3.3(m/s)と、それぞれ一定値に設定した(ただし、分離ガスの速度は、後述する条件3−2では変更している)。これらの流速は、実際の装置10において、各種ガス流量調整手段やガス排気流量調整手段によって調整することができるものであり、装置10を用いて行なう実際の成膜条件に対応している。なお、反応ガスとしては、原料ガスであるTEOSガスと、キャリアガスである窒素ガスとを混合した混合ガスを仮定した。反応ガスにおける各ガスの混合比は、装置10を用いて行なう実際の成膜条件に対応した混合比(TEOSガス:窒素ガス=1:99)とし、各シミュレーションにおいて常に一定とした。 In each simulation the following, the flow rate of the reaction gas flowing into the pipe from the end of the reaction gas supply pipe 54 M 2.2 (m / s) , and flows from the end portion of the rectifying the gas introduction pipe 82a M in the pipe The flow velocity of the rectifying gas was set to 1.1 (m / s), and the flow velocity of the separation gas flowing into the pipe from the end of the separation gas pipe was set to 3.3 (m / s), which were constant values (however, The speed of the separation gas is changed under Condition 3-2 described later). These flow rates can be adjusted by various gas flow rate adjusting means and gas exhaust flow rate adjusting means in the actual apparatus 10, and correspond to actual film forming conditions performed using the apparatus 10. The reaction gas was assumed to be a mixed gas in which a source gas, TEOS gas, and a carrier gas, nitrogen gas, were mixed. The mixing ratio of each gas in the reaction gas was set to a mixing ratio (TEOS gas: nitrogen gas = 1: 99) corresponding to actual film forming conditions performed using the apparatus 10, and was always constant in each simulation.

以下の各シミュレーションでは、回転電極モデル12の表面の移動速度(回転周速度)r、不活性ガス導入口41から反応室モデル43に流出する不活性ガスの流速v1(図中下向きの流れ)、分離ガス配管64の端部から配管内に流入する分離ガスの流速v2(図中左から右向きの流れ)、をそれぞれ設定した各条件について、回転電極12と基板Sとの再接近部分における原料ガスの濃度(反応ガスに含まれるTEOSガスの濃度)勾配を計算した。再接近部分とは、再現モデルにおけるプラズマ生成領域Pに対応する部分であり、より詳しくは、基板Sの表面に垂直で回転電極12の回転中心軸を通る平面に対応する位置である。 In each simulation the following, the moving speed (peripheral speed) of the rotating electrode model 12 M surfaces of r, the inert gas flowing out into the reaction chamber model 43 M from the inert gas inlet 41 M velocity v1 (in the drawing downward flow), separating the gas pipe 64 M flow rates from the end of the separation gas flowing in the pipe of v2 (flow right from the left in the drawing), for each condition set respectively, the rotating electrode 12 M and the substrate S M The gradient of the concentration of the raw material gas (the concentration of TEOS gas contained in the reaction gas) in the reapproaching portion was calculated. The re-close portion, a portion corresponding to the plasma generation region P M in the reproduction model, and more particularly, is at a position corresponding to a plane passing through the axis of rotation of the rotating electrode 12 M perpendicular to the surface of the substrate S M .

第1のシミュレーションでは、下記表1に示すように、回転周速度rのみがそれぞれ異なる2つの条件(条件1−1、条件1−2)を設定した。
In the first simulation, as shown in Table 1 below, two conditions (condition 1-1 and condition 1-2) in which only the rotational peripheral speed r is different are set.

図6(a)および(b)は、それぞれ、条件1−1、条件1−2それぞれのシミュレーション結果を示すグラフである。条件1−2では、回転電極モデル12を回転させてはいるが、回転周速度rは著しく遅い(1.67(m/s))。このような回転周速度では、回転電極モデル12表面に引きずられて回転電極モデル12表面に沿って流れる不活性ガスの流れは、流量自体(すなわち回転に伴って移動するガスの量)も少なく、また外乱によって反応ガスが容易に混入してしまうような、不安定な流れである(例えば、上記特許文献1での、乱流が生じ易い不活性ガスの流れに対応している)。このような条件1−2でも、不活性ガス導入口41から、比較的大きな流速をもって不活性ガスが供給されているので、回転電極モデル12表面の反応ガスの濃度はある程度低減できている。しかし、その他の条件が同一で回転電極モデル12の周速度rが充分に速い条件1−1と比較すると、条件1−2では、回転電極モデル12表面の原料ガス濃度が著しく高くなっている。図6(a)および(b)、表1に示すように、条件1−1、すなわち回転電極モデル12の回転周速度rを充分速く回転させた方が、回転電極モデル12表面での反応ガスの濃度が低いことが確認できる。このような第1のシミュレーションの結果から、回転電極を充分速く回転させることで、回転電極表面に引きずられて回転電極表面に沿って流れる不活性ガスの流れがより確実に形成され、回転電極表面における反応ガス濃度を低減できることが確認できた。この結果、プラズマ生成領域の回転電極表面の気相中で発生するパーティクルの量を低減できる。そして、パーティクルが薄膜に付着することを低減できるので、良質の薄膜を形成することができる。また、同じ原料ガス量を使用する従来型の装置に比べ相対的に、成膜対象基板表面近傍における反応ガス濃度が濃くなるので、薄膜の形成速度を速くすることができる。 FIGS. 6A and 6B are graphs showing the simulation results of Condition 1-1 and Condition 1-2, respectively. In condition 1-2, the rotating electrode model 12 M is rotated, but the rotational peripheral speed r is extremely slow (1.67 (m / s)). In such a peripheral speed, the flow of the inert gas is dragged in the rotating electrode model 12 M surface flows along the rotating electrode model 12 M surface, the flow rate itself (i.e. the amount of gas which moves with rotation) also The flow is unstable and the reaction gas is easily mixed by disturbance (for example, it corresponds to the flow of inert gas in which the turbulent flow easily occurs in Patent Document 1). Such even conditions 1-2, from the inert gas inlet 41 M, because with a relatively large flow rate inert gas is supplied, the concentration of the reaction gas of the rotary electrode model 12 M surface is made somewhat reduced . However, when the peripheral velocity r of the rotating electrode model 12 M other conditions are identical to compare sufficiently fast conditions 1-1, the condition 1-2, so significantly higher raw material gas concentration of the rotating electrode model 12 M surface Yes. FIGS. 6 (a) and (b), as shown in Table 1, conditions 1-1, that is, who is rotated sufficiently fast peripheral speed r of the rotating electrode model 12 M, in the rotating electrode model 12 M surface It can be confirmed that the concentration of the reaction gas is low. From the result of the first simulation as described above, by rotating the rotating electrode sufficiently fast, the flow of the inert gas that is dragged along the rotating electrode surface and flows along the rotating electrode surface is more reliably formed. It was confirmed that the reaction gas concentration in can be reduced. As a result, the amount of particles generated in the gas phase on the surface of the rotating electrode in the plasma generation region can be reduced. And since it can reduce that a particle adheres to a thin film, a good quality thin film can be formed. In addition, since the reaction gas concentration in the vicinity of the surface of the film formation target substrate is relatively higher than that of a conventional apparatus using the same amount of source gas, the thin film formation speed can be increased.

第2のシミュレーションでは、下記表2に示すように、不活性ガス導入口41から反応室モデル43に流出する不活性ガスの流速v1のみがそれぞれ異なる2つの条件(条件2−1、条件2−2)を設定した。
In the second simulation, the following table as shown in 2, the inert gas inlet 41 only velocity v1 of the inert gas flowing out into the reaction chamber model 43 M from M are different two conditions (condition 2-1, condition 2-2) was set.

図7(a)および(b)は、それぞれ、条件2−1、条件2−2それぞれのシミュレーション結果を示すグラフである。条件2−2では、回転上流側に設けられている不活性ガス導入口41から、回転電極モデル12の回転方向に沿った速度成分を有するように、反応室にガスを流入させてはいるが、そのガス流速v1は著しく小さい(0.1(m/s))。このようなガス流速では、回転電極モデル12表面に不活性ガスが充分に供給されず、回転電極モデル12表面に引きずられて回転電極表面に沿って流れる不活性ガスの流れは、回転が速いため不活性ガスの流量は多いが、不活性ガスだけでなく原料ガスをも引き込む。このような条件2−2でも、回転電極モデル12を充分速く回転させているので、回転電極モデル12表面の原料ガスの濃度はある程度低減できている。しかし、その他の条件が同一で、不活性ガスの流速v1のみがより速い条件2−1と比較すると、条件2−2では、回転電極モデル12表面の原料ガス濃度が著しく高くなっている。図7(a)および(b)、表2に示すように、条件2−1、すなわち不活性ガスの流速v1を充分速くさせた方が(不活性ガスの流量を充分多くした方が)、回転電極モデル12表面での原料ガスの濃度が低いことが確認できる。このような第2のシミュレーションの結果から、回転上流側に設けられている不活性ガス導入口から、回転電極の回転方向に沿った速度成分を充分有する、充分な量の不活性ガスを導入することで、不活性ガス導入口から流入した不活性ガスが回転電極の表面に沿ってスムーズに移動して、プラズマ生成領域において、回転電極表面に引きずられて回転電極表面に沿って流れる不活性ガスの流れがより確実に形成され、回転電極表面における反応ガス濃度を低減できることが確認できた。この結果、プラズマ生成領域の回転電極表面の気相中で発生するパーティクルの量を低減できる。そして、パーティクルが薄膜に付着することを低減できるので、良質の薄膜を形成することができる。また、同じ原料ガス量を使用する従来型の装置に比べ相対的に、成膜対象基板表面近傍における反応ガス濃度が濃くなるので、薄膜の形成速度を速くすることができる。 FIGS. 7A and 7B are graphs showing the simulation results of conditions 2-1 and 2-2, respectively. Under condition 2-2, gas is allowed to flow into the reaction chamber from the inert gas inlet 41 M provided on the upstream side of the rotation so as to have a velocity component along the rotational direction of the rotating electrode model 12 M. However, the gas flow velocity v1 is extremely small (0.1 (m / s)). At such a gas flow rate, the inert gas is not sufficiently supplied to the surface of the rotating electrode model 12 M , and the flow of the inert gas that is dragged to the surface of the rotating electrode model 12 M and flows along the surface of the rotating electrode is rotated. Because it is fast, the flow rate of the inert gas is large, but it draws not only the inert gas but also the source gas. Such even conditions 2-2, since the rotating electrode model 12 M are fast enough rotated, the concentration of the source gas of the rotary electrode model 12 M surface is made somewhat reduced. However, other criteria are the same, when compared to the flow velocity v1 only faster condition 2-1 of the inert gas, the condition 2-2, raw material gas concentration of the rotating electrode model 12 M surface is extremely high. As shown in FIGS. 7A and 7B and Table 2, the condition 2-1, that is, the case where the flow velocity v1 of the inert gas is sufficiently increased (the flow rate of the inert gas is sufficiently increased), It can be confirmed that the concentration of the source gas on the surface of the rotating electrode model 12 M is low. From the result of the second simulation, a sufficient amount of inert gas having a sufficient speed component along the rotation direction of the rotary electrode is introduced from the inert gas inlet provided on the upstream side of the rotation. As a result, the inert gas flowing in from the inert gas inlet smoothly moves along the surface of the rotating electrode, and in the plasma generation region, the inert gas flows along the surface of the rotating electrode while being dragged by the surface of the rotating electrode. It was confirmed that the gas flow was more reliably formed and the reaction gas concentration on the surface of the rotating electrode could be reduced. As a result, the amount of particles generated in the gas phase on the surface of the rotating electrode in the plasma generation region can be reduced. And since it can reduce that a particle adheres to a thin film, a good quality thin film can be formed. In addition, since the reaction gas concentration in the vicinity of the surface of the film formation target substrate is relatively higher than that of a conventional apparatus using the same amount of source gas, the thin film formation speed can be increased.

第3のシミュレーションでは、下記表3に示すような、分離ガス配管64の端部から配管内に流入する分離ガスの流速v2のみがそれぞれ異なる2つの条件(条件3−1、条件3−2)を設定した。
In the third simulation, as shown in the following Table 3, the separation gas piping 64 M of only the flow rate of the separation gas flowing into the pipe from the end portion v2 of two respectively different conditions (Conditions 3-1, Condition 3-2 )It was set.

条件3−2では、回転下流側に設けられている分離ガス配管64から、回転電極モデル12の表面に向けて分離ガス(不活性ガス)を噴出していない。この場合、回転電極モデル12の表面には、不活性ガス導入口41からのみ不活性ガスが供給されていることになる。この場合、回転電極モデル12表面に不活性ガスが充分に供給されず、回転電極モデル12表面に引きずられて回転電極表面に沿って流れる不活性ガスの流れは、流量自体(すなわち回転に伴って移動するガスの量)が少ない。このような条件3−2でも、回転電極を充分速く回転させ、不活性ガスの流速v1を充分速くさせているので、回転電極表面の原料ガスの濃度はある程度低減できている。しかし、その他の条件が同一で、分離ガスの流速v2として充分速い条件(すなわち充分なガス流量)が与えられている条件3−1と比較すると、条件3−2では、回転電極モデル12表面の原料ガス濃度が著しく高くなっている。下記表3に示すように、条件3−1、すなわち分離ガスの流速v2を充分速くさせた方が(分離ガスの流量を充分多くした方が)、回転電極モデル12表面での原料ガスの濃度が低いことが確認できる。このような第3のシミュレーションの結果から、回転下流側に設けられている分離ガス噴出口から、充分な量の分離ガス(不活性ガス)を導入することで、分離ガスの一部が回転電極の表面に沿って移動する不活性ガスの流れに取り込まれ、回転電極表面に沿った不活性ガスの流れが回転下流側においても安定して形成され、結果として、プラズマ生成領域において、回転電極表面に引きずられて回転電極表面に沿って流れる不活性ガスの流れがより確実に形成され、回転電極表面における反応ガス濃度を低減できることが確認できた。この結果、プラズマ生成領域の回転電極表面の気相中で発生するパーティクルの量を低減できる。そして、パーティクルが薄膜に付着することを低減できるので、良質の薄膜を形成することができる。また、同じ原料ガス量を使用する従来型の装置に比べ相対的に、成膜対象基板表面近傍における反応ガス濃度が濃くなるので、薄膜の形成速度を速くすることができる。 In condition 3-2, the separation gas pipe 64 M provided in the rotational downstream side, not ejecting the separation gas (inert gas) toward the surface of the rotating electrode model 12 M. In this case, the surface of the rotating electrode model 12 M would inert gas only from the inert gas inlet 41 M is supplied. In this case, the inert gas to the rotating electrode model 12 M surface is not sufficiently supplied, the flow of the inert gas is dragged in the rotating electrode model 12 M surface flows along the rotating electrode surface, the flow rate itself (i.e. the rotation The amount of gas that moves with it is small. Even under such condition 3-2, since the rotating electrode is rotated sufficiently fast and the flow velocity v1 of the inert gas is sufficiently increased, the concentration of the raw material gas on the surface of the rotating electrode can be reduced to some extent. However, other conditions are the same, if fast enough conditions (i.e. sufficient gas flow rate) compared to the condition 3-1 is given as the flow velocity v2 separation gas, the condition 3-2, rotary electrode model 12 M surface The raw material gas concentration is significantly high. As shown in Table 3 below, Condition 3-1, that is, when the separation gas flow velocity v2 is sufficiently increased (when the separation gas flow rate is sufficiently increased), the raw material gas on the surface of the rotating electrode model 12M It can be confirmed that the concentration is low. From the result of the third simulation, by introducing a sufficient amount of separation gas (inert gas) from the separation gas jet port provided on the downstream side of the rotation, a part of the separation gas is a rotating electrode. The inert gas flow along the surface of the rotating electrode is stably formed even on the downstream side of the rotating electrode. As a result, in the plasma generation region, the surface of the rotating electrode is It was confirmed that the flow of the inert gas flowing along the surface of the rotating electrode by being dragged to the surface of the rotating electrode was more reliably formed, and the reaction gas concentration on the surface of the rotating electrode could be reduced. As a result, the amount of particles generated in the gas phase on the surface of the rotating electrode in the plasma generation region can be reduced. And since it can reduce that a particle adheres to a thin film, a good quality thin film can be formed. In addition, since the reaction gas concentration in the vicinity of the surface of the film formation target substrate is relatively higher than that of a conventional apparatus using the same amount of source gas, the thin film formation speed can be increased.

なお、本発明の薄膜形成装置で形成される薄膜の種類は特に制限されないが、酸化物膜であることが好ましく、例えば、ガラス基板に、SiO、TiO、ZnO及びSnOの群から選択される1種類以上の酸化物膜である。より好ましくは、ガラス基板に形成するSiO又はTiOの酸化物膜であることが好ましい。また、原料ガスは、TEOSの他に、金属アルコキシド、アルキル化金属、金属錯体等の有機金属化合物や金属ハロンゲン化物等を用いることができる。例えば、テトライソプロポキシチタン、テトラブトキシチタン、ジブチル錫ジアセテート、亜鉛アセチルアセトナート等を好適に用いることができる。 The type of thin film formed by the thin film forming apparatus of the present invention is not particularly limited, but is preferably an oxide film. For example, the glass substrate is selected from the group consisting of SiO 2 , TiO 2 , ZnO, and SnO 2. One or more oxide films. More preferably, it is an oxide film of SiO 2 or TiO 2 formed on a glass substrate. In addition to TEOS, an organic metal compound such as a metal alkoxide, an alkylated metal, or a metal complex, a metal halide, or the like can be used as the source gas. For example, tetraisopropoxy titanium, tetrabutoxy titanium, dibutyl tin diacetate, zinc acetylacetonate and the like can be suitably used.

本発明の薄膜形成装置は、インライン型の薄膜形成装置であることに限定されず、例えば、比較的小さな搬送ステージに載置した、比較的小さなガラス基板に対して断続的に成膜(薄膜形成)を施す、バッチ型の成膜装置であってもよい。また、ローラ型の基板搬送手段を用いたインライン型の薄膜形成装置の場合、比較的大きな基板に対して薄膜を形成することができる。このようなインライン型の薄膜形成装置として、本発明の薄膜形成装置を用いることで、回転電極と基板との間の間隙を従来に比べて広く設定しつつ、余分な反応生成物(パーティクル)の発生を抑制することができ、しかも、パーティクルの混入がほとんどない高品質の薄膜を、高い成膜速度で成膜することができる。   The thin film forming apparatus of the present invention is not limited to an in-line type thin film forming apparatus. For example, the thin film forming apparatus intermittently forms a film on a relatively small glass substrate placed on a relatively small transfer stage (thin film formation). It may be a batch type film forming apparatus. In addition, in the case of an in-line type thin film forming apparatus using a roller type substrate conveying means, a thin film can be formed on a relatively large substrate. By using the thin film forming apparatus of the present invention as such an in-line type thin film forming apparatus, the gap between the rotating electrode and the substrate is set wider than in the past, and excess reaction products (particles) are generated. It is possible to form a high-quality thin film that can be suppressed from being generated and that is hardly mixed with particles at a high film formation rate.

なお、本発明の薄膜形成装置では、不活性ガス供給手段は、上記の構成、すなわち、回転電極が内部に配置された、不活性ガス導入口と開放口とを備えた容器と、この回転電極に不活性ガスを導入する手段とを有する構成に限定されない。本発明の薄膜形成装置では、不活性ガス供給手段は、回転電極の回転により回転電極の表面に引きずられて、プラズマ生成領域を回転電極の表面に沿って移動する不活性ガスの流れを形成するために、回転電極の表面に前記不活性ガスを供給するものであればよい。ただし、装置10の不活性ガス供給手段40では、回転電極12の表面が余分な外気に曝されることなく、また、回転電極の表面に、常に新しい(余分な反応生成物などが全く混入していない)不活性ガスを供給し続けることができ、さらに、不活性ガスをプラズマ生成領域にスムーズに供給することができる。本発明の不活性ガス供給手段は、回転電極が内部に配置された、不活性ガス導入口と開放口とを備えた容器と、この回転電極に不活性ガスを導入する手段とを有することが好ましい。   In the thin film forming apparatus of the present invention, the inert gas supply means has the above-described configuration, that is, a container having an inert gas introduction port and an open port in which the rotation electrode is disposed, and the rotation electrode. It is not limited to the structure which has a means to introduce | transduce an inert gas into this. In the thin film forming apparatus of the present invention, the inert gas supply means is dragged to the surface of the rotating electrode by the rotation of the rotating electrode to form a flow of inert gas that moves in the plasma generation region along the surface of the rotating electrode. Therefore, what is necessary is just to supply the said inert gas to the surface of a rotating electrode. However, in the inert gas supply means 40 of the apparatus 10, the surface of the rotating electrode 12 is not exposed to excess outside air, and the surface of the rotating electrode is always mixed with new (excess reaction products and the like at all). The inert gas can be continuously supplied, and the inert gas can be smoothly supplied to the plasma generation region. The inert gas supply means of the present invention may include a container having an inert gas introduction port and an open port in which a rotating electrode is disposed, and means for introducing an inert gas into the rotating electrode. preferable.

なお、本発明の薄膜形成装置では、不活性ガス供給手段は、上述の構成(不活性ガス導入口41と開放口44とを備える容器43、および不活性ガス導入手段45を有する、不活性ガス供給手段40の構成)に限定されない。ただし、装置10の不活性ガス供給手段40では、不活性ガスNを充填した容器43内に回転電極12を設け、この容器43内に不活性ガス導入口41から、回転電極12の回転方向に沿った速度成分を有するように不活性ガスNを供給し、容器43の開放口44から流出可能としている。このような構成とすることで、回転電極12の表面が余分な外気に曝されることなく、また、回転電極の表面に、常に新しい(余分な反応生成物などが全く混入していない)不活性ガスを供給することができ、さらに、不活性ガスをプラズマ生成領域にスムーズに供給することができる。本発明の不活性ガス供給手段は、不活性ガス導入口と開放口とを備える容器、および不活性ガス導入手段を有することが好ましい。   In the thin film forming apparatus of the present invention, the inert gas supply means has the above-described configuration (the inert gas introduction means 45 having the container 43 having the inert gas introduction port 41 and the open port 44 and the inert gas introduction means 45. The configuration of the supply unit 40 is not limited. However, in the inert gas supply means 40 of the apparatus 10, the rotating electrode 12 is provided in the container 43 filled with the inert gas N, and the rotating electrode 12 rotates in the container 43 from the inert gas inlet 41. The inert gas N is supplied so as to have a velocity component along the line, and can flow out from the opening 44 of the container 43. With this configuration, the surface of the rotating electrode 12 is not exposed to extraneous air, and the surface of the rotating electrode is always new (no extra reaction product or the like is mixed in). An active gas can be supplied, and an inert gas can be smoothly supplied to the plasma generation region. The inert gas supply means of the present invention preferably has a container having an inert gas introduction port and an open port, and an inert gas introduction means.

また、本発明の薄膜形成装置では、反応ガス供給配管の配置や構成など、本発明の反応ガス供給手段は、上述の構成に限定されない。ただし、プラズマ生成領域に安定した反応ガスの流れを形成するために、反応ガス供給口は、プラズマ生成領域Pに対して回転上流側に設けられていることが好ましく、この反応ガス供給口から成膜対象基板に沿って反応ガスを流出させることが好ましい。   Further, in the thin film forming apparatus of the present invention, the reactive gas supply means of the present invention, such as the arrangement and configuration of the reactive gas supply piping, is not limited to the above-described configuration. However, in order to form a stable reaction gas flow in the plasma generation region, the reaction gas supply port is preferably provided upstream of the plasma generation region P, and the reaction gas supply port is formed from the reaction gas supply port. It is preferable that the reaction gas flows out along the film target substrate.

同様に、分離ガス噴出配管の配置や構成など、本発明の分離ガス噴出手段は、上述の構成に限定されない。また、ガス回収配管の配置や構成など、本発明のガス回収手段は、上述の構成に限定されない。また、整流ガス導入配管や整流ガス導出配管の配置や構成など、本発明の整流ガス層形成手段は、上述の構成に限定されない。ただし、薄膜形成装置全体の大きさをコンパクトにしつつ、回転電極やプラズマ生成領域近傍のガスの流れを安定して形成するためには、上記各手段の構成は、上記実施形態の構成であることが好ましい。   Similarly, the separation gas ejection means of the present invention, such as the arrangement and configuration of the separation gas ejection pipe, is not limited to the above-described configuration. Further, the gas recovery means of the present invention, such as the arrangement and configuration of the gas recovery piping, is not limited to the above-described configuration. Further, the rectifying gas layer forming means of the present invention, such as the arrangement and configuration of the rectifying gas introduction pipe and the rectifying gas outlet pipe, is not limited to the above-described configuration. However, in order to stably form the gas flow in the vicinity of the rotating electrode and the plasma generation region while reducing the size of the entire thin film forming apparatus, the configuration of each of the above means is the configuration of the above embodiment. Is preferred.

本発明における薄膜形成装置、及び比較例として、従来の薄膜形成装置を用いて薄膜を形成した。   As a thin film forming apparatus in the present invention and a comparative example, a thin film was formed using a conventional thin film forming apparatus.

[比較例]
従来の薄膜形成装置としては、図10に示すような薄膜形成装置を用いた。図10に示す薄膜形成装置は、回転電極304が回転することで、基板Sと回転電極304との間隙に、原料ガスと不活性ガスとが混合したガス(実施例における反応ガスに相当する)の流れを形成するものである。図10に示す従来の装置は、チャンバー302内に溜め込んだ原料ガスを、回転の力でギャップ部に引き込む形式である。
[Comparative example]
As a conventional thin film forming apparatus, a thin film forming apparatus as shown in FIG. 10 was used. In the thin film forming apparatus shown in FIG. 10, a gas in which a source gas and an inert gas are mixed in a gap between the substrate S and the rotating electrode 304 by rotating the rotating electrode 304 (corresponding to a reaction gas in the embodiment). It forms the flow of The conventional apparatus shown in FIG. 10 is of a type in which the raw material gas stored in the chamber 302 is drawn into the gap portion by the rotational force.

このような従来の装置を用い、基板Sと回転電極との間隙(ギャップ)の条件を下記表4の様に変化させて成膜を行い、薄膜表面の凹凸を表す指標としてヘイズ率を測定し、薄膜を判定した。基板Sとしてガラス基板を用い、この基板SにSiO2膜を形成させた。各条件とも、回転電極12の直径は100mmであり、回転電極の回転数は1500rpm(周速度7.9m/s)とした。また、各条件とも基板の搬送速度は3.3mm/sとし、回転電極には、周波数20kHz、電圧7000Vの直流パルスを供給した。なお、従来装置では、成膜速度はギャップに依存し、ギャップ5mmのときは成膜速度38nm・m/min、ギャップ3mmのときは成膜速度44nm・m/min、ギャップ1.5mmのときは成膜速度50nm・m/minであった。また、形成した薄膜の膜厚はギャップにより変わり、(成膜速度)/(搬送速度)で表される値となる。 Using such a conventional apparatus, film formation was performed while changing the conditions of the gap (gap) between the substrate S and the rotating electrode as shown in Table 4 below, and the haze ratio was measured as an index representing the unevenness of the thin film surface. The thin film was judged. A glass substrate was used as the substrate S, and an SiO 2 film was formed on the substrate S. Under each condition, the diameter of the rotary electrode 12 was 100 mm, and the rotation speed of the rotary electrode was 1500 rpm (circumferential speed 7.9 m / s). In each condition, the substrate conveyance speed was 3.3 mm / s, and a DC pulse having a frequency of 20 kHz and a voltage of 7000 V was supplied to the rotating electrode. In the conventional apparatus, the film forming speed depends on the gap. When the gap is 5 mm, the film forming speed is 38 nm · m / min, when the gap is 3 mm, the film forming speed is 44 nm · m / min, and when the gap is 1.5 mm. The film formation rate was 50 nm · m / min. Further, the thickness of the formed thin film varies depending on the gap, and becomes a value represented by (film formation speed) / (transport speed).

ここで、ヘイズ率は、薄膜表面の凹凸形状の指標として用いられる値であり、ひいては、薄膜に混入したパーティクルの量を表しているといえる。測定対象面の凹凸による光の拡散を利用したヘイズ率は、全光線透過率に対する拡散透過率の比率を%表示したものである。詳しくは、JIS K 7136 (2000年)、JIS K 7361(1997年)に規定されている。ヘイズ率2%以上で、一般的な人物が明らかに曇りを視認するので、ヘイズ率2%以上で膜質NGとし、ヘイズ率2%未満で膜質OKとした。下記表4に示すように、従来の装置では、ギャップが3mm以上ではヘイズ率が比較的大きく、膜質がNGとなっていた。これは、形成された薄膜に混入しているパーティクルの量が、ギャップ3mm以上では著しく多いためである。しかも、ギャップ3mm以上では、成膜速度も著しく低下していた。
Here, the haze ratio is a value used as an index of the uneven shape on the surface of the thin film, and by extension, it can be said that it represents the amount of particles mixed in the thin film. The haze ratio using light diffusion due to the unevenness of the surface to be measured is expressed as a percentage of the diffuse transmittance with respect to the total light transmittance. The details are defined in JIS K 7136 (2000) and JIS K 7361 (1997). When a haze ratio is 2% or more, a general person clearly sees cloudiness. Therefore, the film quality is NG when the haze ratio is 2% or more, and the film quality is OK when the haze ratio is less than 2%. As shown in Table 4 below, in the conventional apparatus, the haze ratio was relatively large when the gap was 3 mm or more, and the film quality was NG. This is because the amount of particles mixed in the formed thin film is remarkably large when the gap is 3 mm or more. In addition, when the gap is 3 mm or more, the film formation rate is also significantly reduced.

[実施例1]
これに対し、図3の装置と同様の薄膜形成装置(回転電極の直径は100mm)を用い、比較例と同様の、ガラス基板Sに、SiO2膜を形成した。形成した薄膜の膜厚が上記の比較例とほぼ同等になるように、基板の搬送速度および回転電極に供給する電力を調整した。このような本発明の薄膜形成装置を用い、ギャップを下記表5の様に変化させて成膜を行い、上記比較例の場合と同様に、薄膜表面の凹凸を表す指標としてヘイズ率を測定し、薄膜を判定した。
表5に示すように、実施例では、回転電極12と基板Sとの間隙(ギャップ)Dを5mmに設定して成膜を行っても、ヘイズ率は0.5%と充分小さいものであった。また、ギャップを5mmに成膜した場合も、比各例に比べ成膜速度は充分に速いものであった。このような結果から、本発明の薄膜形成装置を用いることで、回転電極と基板との間の間隙を従来に比べて広く設定しても、余分な反応生成物(パーティクル)の発生を抑制することができ、しかも、パーティクルの混入がほとんどない高品質の薄膜を、高い成膜速度で成膜することが確認できた。
[Example 1]
On the other hand, a SiO 2 film was formed on a glass substrate S similar to the comparative example using a thin film forming apparatus (the diameter of the rotating electrode was 100 mm) similar to the apparatus of FIG. The substrate transport speed and the power supplied to the rotating electrode were adjusted so that the thickness of the formed thin film was substantially the same as that of the comparative example. Using such a thin film forming apparatus of the present invention, film formation was performed with the gap changed as shown in Table 5 below, and the haze ratio was measured as an index representing the unevenness of the thin film surface as in the case of the comparative example. The thin film was judged.
As shown in Table 5, in the example, even when the film was formed with the gap (gap) D between the rotating electrode 12 and the substrate S set to 5 mm, the haze ratio was as small as 0.5%. It was. In addition, when the gap was formed to have a thickness of 5 mm, the film formation rate was sufficiently high as compared with the specific examples. From these results, by using the thin film forming apparatus of the present invention, even if the gap between the rotating electrode and the substrate is set wider than before, the generation of extra reaction products (particles) is suppressed. In addition, it was confirmed that a high-quality thin film with little particle contamination could be formed at a high film formation rate.

[実施例2]
また、本発明の別の実施例形態として、図11に示すような薄膜形成装置を用い、比較例と同様のガラス基板Sに、SiO膜を形成した。図11に示す薄膜形成装置は、図10に示した装置に不活性ガス供給手段とガス回収手段を追加したものである。形成した薄膜の膜厚が上記比較例とほぼ同様となるように、基板の移動搬送速度および回転電極に供給する電極を調整して行い、ギャップを3mmとしたときのヘイズ率を測定した。
比較例においてヘイズ率でNGであったギャップ3mmの条件でも、実施例2では、ヘイズ率1.4%と低くでき、これよりパーティクルの発生が抑制でき、良質の薄膜を形成することができた。
[Example 2]
Further, as another embodiment of the present invention, a thin film forming apparatus as shown in FIG. 11 was used, and a SiO 2 film was formed on a glass substrate S similar to the comparative example. The thin film forming apparatus shown in FIG. 11 is obtained by adding an inert gas supply means and a gas recovery means to the apparatus shown in FIG. The haze ratio when the gap was 3 mm was measured by adjusting the moving and conveying speed of the substrate and the electrode supplied to the rotating electrode so that the thickness of the formed thin film was substantially the same as in the comparative example.
In the comparative example, even under the condition of a gap of 3 mm, which was NG in haze ratio, in Example 2, the haze ratio was as low as 1.4%, and generation of particles could be suppressed thereby, and a high-quality thin film could be formed. .

以上、本発明の薄膜形成装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態や実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。   The thin film forming apparatus of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. Of course.

本発明の薄膜形成装置の一例について説明する概略構成図である。It is a schematic block diagram explaining an example of the thin film forming apparatus of this invention. 本発明の薄膜形成装置の一例の概略斜視断面図である。It is a schematic perspective sectional view of an example of the thin film forming apparatus of the present invention. 本発明の薄膜形成装置の一例の概略側断面図である。It is a schematic sectional side view of an example of the thin film forming apparatus of this invention. 本発明の薄膜形成装置の一例の一部を拡大した側断面図である。It is the sectional side view which expanded a part of example of the thin film forming apparatus of this invention. 本発明の薄膜形成装置の一例を再現する2次元再現モデルを説明する図である。It is a figure explaining the two-dimensional reproduction model which reproduces an example of the thin film formation apparatus of this invention. (a)および(b)は、本発明の薄膜形成装置の一例を再現するモデルを用いたシミュレーションの結果を示すグラフである。(A) And (b) is a graph which shows the result of the simulation using the model which reproduces an example of the thin film formation apparatus of this invention. (a)および(b)は、本発明の薄膜形成装置の一例を再現するモデルを用いたシミュレーションの結果を示すグラフである。(A) And (b) is a graph which shows the result of the simulation using the model which reproduces an example of the thin film formation apparatus of this invention. 従来の薄膜形成装置の一例について説明する概略側面図である。It is a schematic side view explaining an example of the conventional thin film forming apparatus. 従来の薄膜形成装置の他の例について説明する概略側面図であり、従来の薄膜形成装置を用いて、比較的大型な基板に対して処理を行う場合について示している。It is a schematic side view explaining the other example of the conventional thin film formation apparatus, and has shown about the case where a process is performed with respect to a comparatively large board | substrate using the conventional thin film formation apparatus. 従来の薄膜形成装置の他の例について説明する概略側面図である。It is a schematic side view explaining the other example of the conventional thin film forming apparatus. 本発明の薄膜形成装置の他の例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the other example of the thin film forming apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 薄膜形成装置
12 回転電極
12 回転電極モデル
14 回転中心軸
16 対向電極
20 電極駆動手段
22 電源
30 基板搬送手段
32 ローラ
40 不活性ガス供給手段
41 不活性ガス導入口
41 不活性ガス導入口(モデル)
42 反応室
42a、42b 側壁端部
43 容器
43 容器モデル
44 開放口
44a 不活性ガス供給口
44b 不活性ガス返流口
45 不活性ガス導入手段
50 反応ガス供給手段
52 反応ガス供給口
54 反応ガス配管
54 反応ガス供給配管(モデル)
55 反応ガス導入手段
60 分離ガス噴出手段
62 分離ガス噴出口
64 分離ガス配管
64 分離ガス配管(モデル)
65 分離ガス導入手段
70 ガス回収手段
72 ガス回収口
74 ガス回収配管
74 ガス回収配管(モデル)
75 ガス導出手段
80 整流ガス層形成手段
80A 上流側ガス層形成手段
80B 下流側ガス層形成手段
82A、80B 整流ガス導入口
84A 整流ガス導入配管
84a 整流ガス導入配管(モデル)
85 整流ガス導入・導出手段
86A 整流ガス導出口
88A 整流ガス導出配管
90 制御手段
C 平面
F 間隙
G 反応ガス
N 不活性ガス
P プラズマ生成領域
R 整流ガス層
S 基板
基板モデル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Thin film forming apparatus 12 Rotating electrode 12 M Rotating electrode model 14 Rotation center axis | shaft 16 Counter electrode 20 Electrode drive means 22 Power supply 30 Substrate conveyance means 32 Roller 40 Inert gas supply means 41 Inert gas inlet 41 M Inert gas inlet (model)
42 Reaction chambers 42a, 42b Side wall ends 43 Container 43 M container model 44 Open port 44a Inert gas supply port 44b Inert gas return port 45 Inert gas introduction means 50 Reaction gas supply means 52 Reaction gas supply port 54 Reaction gas Piping 54 M reactive gas supply piping (model)
55 Reactive gas introduction means 60 Separation gas ejection means 62 Separation gas outlet 64 Separation gas piping 64 M separation gas piping (model)
65 Separation gas introduction means 70 Gas recovery means 72 Gas recovery port 74 Gas recovery piping 74 M gas recovery piping (model)
75 Gas derivation means 80 Rectification gas layer formation means 80A Upstream gas layer formation means 80B Downstream gas layer formation means 82A, 80B Rectification gas inlet 84A Rectification gas introduction pipe 84a M Rectification gas introduction pipe (model)
85 Commutation gas introduction / derivation means 86A Commutation gas exit port 88A Commutation gas extraction pipe 90 Control means C plane F gap G reaction gas N inert gas P plasma generation region R commutation gas layer S substrate S M substrate model

Claims (14)

成膜対象基板に対して回転中心軸が平行な円筒状の回転電極に電力を供給することで、この回転電極と前記成膜対象基板との間隙にプラズマを生成し、生成したプラズマを用いて、供給された反応ガスの化学反応により前記成膜対象基板に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記回転電極を前記回転中心軸の周りに回転させる駆動手段と、
前記回転電極の回転により前記回転電極の表面に引きずられて前記回転電極の表面に沿って移動する不活性ガスの流れを形成するために、前記回転電極の表面に前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
前記不活性ガスの流れと前記成膜対象基板との間に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、を有することを特徴とする薄膜形成装置。
By supplying power to a cylindrical rotating electrode whose rotation center axis is parallel to the film formation target substrate, plasma is generated in a gap between the rotation electrode and the film formation target substrate, and the generated plasma is used. A thin film forming apparatus for forming a thin film on the film formation target substrate by a chemical reaction of a supplied reaction gas,
Driving means for rotating the rotating electrode around the rotation center axis;
In order to form an inert gas flow that moves along the surface of the rotating electrode by being dragged to the surface of the rotating electrode by the rotation of the rotating electrode, the inert gas is supplied to the surface of the rotating electrode. Active gas supply means;
A thin film forming apparatus comprising: a reactive gas supply unit configured to supply a reactive gas between the flow of the inert gas and the deposition target substrate.
前記不活性ガス供給手段は、前記回転電極の表面のうち、少なくとも、前記プラズマ生成領域に対して前記回転電極の回転方向上流側の、前記プラズマ生成領域の近傍に対応する領域に、前記不活性ガスを供給することを特徴とする請求項1記載の薄膜形成装置。   The inert gas supply means is provided on the surface of the rotating electrode at least in the region corresponding to the vicinity of the plasma generating region on the upstream side in the rotation direction of the rotating electrode with respect to the plasma generating region. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein a gas is supplied. 前記不活性ガス供給手段は、
前記プラズマ生成領域を含む前記プラズマ生成領域近傍に対応する部分の壁が開放された、前記回転電極を囲む容器と、
前記容器の開放部分まで前記不活性ガスが到達して、前記回転電極の表面の、前記プラズマ生成領域の近傍に対応する領域に前記不活性ガスが供給されるよう、前記容器内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、を有して構成されていることを特徴とする請求項2記載の薄膜形成装置。
The inert gas supply means includes
A container surrounding the rotating electrode, wherein a wall of a portion corresponding to the vicinity of the plasma generation region including the plasma generation region is opened;
The inert gas is supplied into the container so that the inert gas reaches the open portion of the container and is supplied to a region corresponding to the vicinity of the plasma generation region on the surface of the rotating electrode. The thin film forming apparatus according to claim 2, further comprising an inert gas introduction unit that introduces.
前記反応ガス供給手段は、前記プラズマ生成領域の近傍に設けられた反応ガス供給口を有し、
前記反応ガス供給口から前記成膜対象基板表面に向けて前記反応ガスを流出させることで、前記プラズマ生成領域に、前記不活性ガスの流れと略同一の向きに流れる、前記成膜対象基板の表面に沿った前記反応ガスの流れを生成することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の薄膜形成装置。
The reactive gas supply means has a reactive gas supply port provided in the vicinity of the plasma generation region,
By flowing the reaction gas from the reaction gas supply port toward the film formation target substrate surface, the flow of the film formation target substrate flows in the plasma generation region in substantially the same direction as the flow of the inert gas. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein a flow of the reaction gas along a surface is generated.
前記成膜対象基板の表面に沿って前記プラズマ生成領域を通過した前記反応ガス、および、前記プラズマによって生じた前記反応ガスの反応生成物を、前記プラズマ生成領域の近傍から吸引除去するガス回収手段を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の薄膜形成装置。   Gas recovery means for sucking and removing the reaction gas that has passed through the plasma generation region along the surface of the film formation target substrate and the reaction product of the reaction gas generated by the plasma from the vicinity of the plasma generation region The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein: 前記ガス回収手段のガス吸引口は、前記プラズマ生成領域に対して前記回転電極の回転方向下流側の、前記プラズマ生成領域の近傍に配置されていることを特徴とする請求項5記載の薄膜形成装置。   6. The thin film formation according to claim 5, wherein the gas suction port of the gas recovery means is disposed in the vicinity of the plasma generation region on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode with respect to the plasma generation region. apparatus. 前記プラズマによって生じた前記反応ガスの反応生成物を、前記回転電極表面に沿った前記不活性ガスの流れから分離させるために、前記回転電極表面に沿って前記プラズマ生成領域を通過した前記不活性ガスの流れに対して分離用ガスを噴きつける、分離ガス噴出手段を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の薄膜形成装置。   The inert gas that has passed through the plasma generation region along the surface of the rotating electrode to separate a reaction product of the reaction gas generated by the plasma from the flow of the inert gas along the surface of the rotating electrode. 5. The thin film forming apparatus according to claim 1, further comprising separation gas ejection means for ejecting a separation gas to the gas flow. 前記分離用ガスは、前記不活性ガスと同種のガスであり、
前記分離ガス噴出手段は、
前記分離用ガスの一部のガス成分が、前記プラズマ生成領域を通過した前記不活性ガスの流れに対して噴きつけられた後、前記回転電極の回転によって前記回転電極の表面に沿って移動する前記不活性ガスの流れに取り込まれるよう、前記分離ガスを噴きつけることを特徴とする請求項7記載の薄膜形成装置。
The separation gas is the same kind of gas as the inert gas,
The separation gas ejection means includes
A part of the gas component of the separation gas is sprayed against the flow of the inert gas that has passed through the plasma generation region, and then moves along the surface of the rotating electrode by the rotation of the rotating electrode. The thin film forming apparatus according to claim 7, wherein the separation gas is sprayed so as to be taken into the flow of the inert gas.
前記分離ガス噴出手段の分離用ガス噴出口は、前記プラズマ生成領域に対して前記回転電極の回転方向下流側の、前記プラズマ生成領域の近傍に配置されていることを特徴とする請求項7または8記載の薄膜形成装置。   The separation gas ejection port of the separation gas ejection means is disposed in the vicinity of the plasma generation region on the downstream side in the rotation direction of the rotating electrode with respect to the plasma generation region. 9. The thin film forming apparatus according to 8. 前記成膜対象基板の前記表面に沿って前記プラズマ生成領域を通過した前記反応ガス及び前記プラズマによって生じた前記反応ガスの反応生成物を、前記プラズマ生成領域の近傍から吸引除去するガス回収手段を有し、
前記ガス回収手段は、前記分離ガス噴出手段によって前記不活性ガスの流れから分離された前記反応ガスの反応生成物も、前記プラズマ生成領域の近傍から吸引除去することを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の薄膜形成装置。
Gas recovery means for sucking and removing the reaction gas that has passed through the plasma generation region along the surface of the film formation target substrate and the reaction product of the reaction gas generated by the plasma from the vicinity of the plasma generation region; Have
The gas recovery means sucks and removes the reaction product of the reaction gas separated from the flow of the inert gas by the separation gas ejection means from the vicinity of the plasma generation region. The thin film forming apparatus according to any one of 9.
前記ガス回収手段は、前記回転電極に沿った前記不活性ガスの流れに対して前記分離ガス噴出手段から噴きつけられた前記分離ガスの一部、および、前記回転電極に沿った前記不活性ガスの流れから分離した前記不活性ガスの一部も、前記プラズマ生成領域の近傍から吸引除去することを特徴とする請求項10記載の薄膜形成装置。   The gas recovery means includes a part of the separation gas sprayed from the separation gas ejection means with respect to the flow of the inert gas along the rotating electrode, and the inert gas along the rotating electrode. The thin film forming apparatus according to claim 10, wherein a part of the inert gas separated from the flow is sucked and removed from the vicinity of the plasma generation region. 前記ガス回収手段のガス吸引口は、前記プラズマ生成領域に対して前記回転電極の回転駆動方向下流側の、前記プラズマ生成領域の近傍に配置されていることを特徴とする請求項10または11記載の薄膜形成装置。   12. The gas suction port of the gas recovery means is disposed in the vicinity of the plasma generation region on the downstream side in the rotational driving direction of the rotary electrode with respect to the plasma generation region. Thin film forming equipment. 前記プラズマ生成領域の近傍において前記反応ガスの流れと接して、前記反応ガスの流れを整える整流ガス層を形成するための整流ガス層形成手段を有することを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の薄膜形成装置。   13. A rectifying gas layer forming means for forming a rectifying gas layer for adjusting the flow of the reactive gas in contact with the reactive gas flow in the vicinity of the plasma generation region. A thin film forming apparatus according to claim 1. 成膜対象基板に対して回転中心軸が平行な円筒状の回転電極に電力を供給することによって生成するプラズマを用いて、前記成膜対象基板に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
前記回転電極を前記回転中心軸の周りに回転させる工程と、
前記回転電極の回転により前記回転電極の表面に引きずられて、前記回転電極の表面に沿って移動する不活性ガスの流れを形成するために、前記回転電極の表面に前記不活性ガスを供給する工程と、
前記不活性ガスの流れと前記成膜対象基板との間に反応ガスを供給する工程と、を有することを特徴とする薄膜形成方法。
A thin film forming method for forming a thin film on the film formation target substrate using plasma generated by supplying power to a cylindrical rotating electrode whose rotation center axis is parallel to the film formation target substrate,
Rotating the rotating electrode around the rotation center axis;
The inert gas is supplied to the surface of the rotating electrode to form an inert gas flow that moves along the surface of the rotating electrode by being dragged to the surface of the rotating electrode by the rotation of the rotating electrode. Process,
And a step of supplying a reactive gas between the flow of the inert gas and the substrate to be deposited.
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