JP2016015429A - Flange for plasma cavity, plasma cavity, and plasma cvd apparatus - Google Patents

Flange for plasma cavity, plasma cavity, and plasma cvd apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2016015429A
JP2016015429A JP2014137415A JP2014137415A JP2016015429A JP 2016015429 A JP2016015429 A JP 2016015429A JP 2014137415 A JP2014137415 A JP 2014137415A JP 2014137415 A JP2014137415 A JP 2014137415A JP 2016015429 A JP2016015429 A JP 2016015429A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
flange
plasma cavity
center
phosphorus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014137415A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6341565B2 (en
Inventor
小泉 聡
Satoshi Koizumi
聡 小泉
亮太 大谷
Ryota Otani
亮太 大谷
山本 卓
Taku Yamamoto
卓 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute for Materials Science
Original Assignee
National Institute for Materials Science
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute for Materials Science filed Critical National Institute for Materials Science
Priority to JP2014137415A priority Critical patent/JP6341565B2/en
Publication of JP2016015429A publication Critical patent/JP2016015429A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6341565B2 publication Critical patent/JP6341565B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flange for a plasma cavity capable of effectively introducing phosphorus (P) in a material gas into a diamond film, a plasma cavity, and a plasma CVD apparatus.SOLUTION: The flange for a plasma cavity of a substantially disc shape whose outer peripheral side face part is of a micro wave reflection shape is provided with a gas exhaust region of a ring shape in a plan view so as to surround a substrate arrangement region. In the gas exhaust region, 6 or more holes of a circular shape in a plan view are provided. Diameters of the holes are equal to or less than 6 mm, and are provided in point symmetry to a substrate center point. Intervals between the centers of the neighboring holes are equal to or larger than 5.5 mm.

Description

本発明は、プラズマキャビティ用フランジ、プラズマキャビティ及びプラズマCVD装置に関する。 The present invention relates to a flange for a plasma cavity, a plasma cavity, and a plasma CVD apparatus.

近年、ダイヤモンドは、トランジスタ、深紫外発光・受光素子、電子エミッタなどの各種電子デバイスの材料として注目されている。特に、高電圧で安定であるのでパワー半導体の材料として注目されている。   In recent years, diamond has attracted attention as a material for various electronic devices such as transistors, deep ultraviolet light emitting / receiving elements, and electron emitters. In particular, it is attracting attention as a power semiconductor material because it is stable at high voltage.

ダイヤモンドに不純物をドープして、p型又はn型のダイヤモンド半導体を作成することが検討されている。例えば、p型ダイヤモンド半導体(特許文献1〜3)、n型ダイヤモンド半導体(特許文献4〜6)の報告がある。p型及びn型のダイヤモンド半導体を組み合わせることにより、ダイヤモンドのみからなるpnデバイスやpinデバイスを作製できる。 It has been studied to prepare a p-type or n-type diamond semiconductor by doping impurities into diamond. For example, there are reports of p-type diamond semiconductors (Patent Documents 1 to 3) and n-type diamond semiconductors (Patent Documents 4 to 6). By combining p-type and n-type diamond semiconductors, a pn device or a pin device made of only diamond can be produced.

通常、プラズマCVD法を用い、ダイヤモンドを気相成長させる際に、n型又はp型不純物のドープ量を制御して、n型又はp型ダイヤモンドを作製する。
この方法では、ホウ素(B)のようなp型不純物をダイヤモンドにドープすることは容易であるが、リン(P)のようなn型不純物をダイヤモンドにドープすることは困難であった。
Usually, plasma CVD is used to produce n-type or p-type diamond by controlling the doping amount of n-type or p-type impurities when vapor-depositing diamond.
In this method, it is easy to dope a p-type impurity such as boron (B) into diamond, but it is difficult to dope an n-type impurity such as phosphorus (P) into diamond.

ドープできなかった原料ガス中のリン(P)は、装置のチャンバー内部壁面に付着しまい、チャンバー内を汚した。この汚れは、ダイヤモンド半導体の純度を悪化させ、半導体特性を劣化させた。そのため、チャンバー内部壁面の汚れを完全に除去する清掃工程を要し、生産プロセスを悪化させた。 Phosphorus (P) in the raw material gas that could not be doped adhered to the inner wall surface of the chamber of the apparatus and contaminated the chamber. This contamination deteriorated the purity of the diamond semiconductor and deteriorated the semiconductor characteristics. Therefore, a cleaning process for completely removing the dirt on the inner wall surface of the chamber was required, which deteriorated the production process.

プラズマCVD装置については、低または中電流型の注入装置を用いる高エネルギーの注入方法およびこれに対応する装置が開示されている。プラズマキャビティと固定フランジを備える構成であるが、しかし、この構成でも、上記課題を解決できない(特許文献7)。 As for the plasma CVD apparatus, a high energy injection method using a low or medium current type injection apparatus and an apparatus corresponding thereto are disclosed. Although it is a structure provided with a plasma cavity and a fixed flange, the said subject cannot be solved even with this structure (patent document 7).

特開2013−67541号公報JP 2013-67541 A 特開2011−225440号公報JP 2011-225440 A 特開2006−173313号公報JP 2006-173313 A 特開2013−67541号公報JP 2013-67541 A 特開2011−225440号公報JP 2011-225440 A 特開2011−176360号公報JP2011-176360A 特表平8−511658号公報Japanese National Patent Publication No. 8-511658

本発明は、原料ガス中のリン(P)をダイヤモンド膜内に高効率で導入可能なプラズマキャビティ用フランジ、プラズマキャビティ及びプラズマCVD装置を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a flange for a plasma cavity, a plasma cavity, and a plasma CVD apparatus that can introduce phosphorus (P) in a source gas into a diamond film with high efficiency.

本発明者は、上記事情を鑑みて、試行錯誤することにより、プラズマキャビティ内のガスの流れに着目し、基板を配置するフランジであって、プラズマキャビティの下部に配置するものに、フランジ平面視中心の基板配置領域をなるべく密接して取り囲むようにリング状のガス排出領域を形成し、ガス排出領域において複数の平面視円形状の孔部を形成することにより、プラズマキャビティ上部から基板に向けて噴出されたガスが、基板表面にあたってから、孔部から、速やかにプラズマキャビティ外部へ排出され、基板上にダイヤモンドが成膜されるときに、原料ガス内のリン(P)が効率よく膜内に取り込まれること、また、隣接する孔部の中心点間隔が少なくとも5.5mm以上とされているので、フランジの剛直性を確保して、基板を安定に保つことができ、膜の均一性を向上させることができことから、原料ガス内のリン(P)を効率よくダイヤモンドにドープすることを可能であり、低抵抗化したn型ダイヤモンド層を形成して、高効率のダイヤモンド半導体電子デバイスを作製できることを見出して、本発明を完成した。
本発明は、以下の構成を有する。
In view of the above circumstances, the present inventor paid attention to the gas flow in the plasma cavity by trial and error, and the flange on which the substrate is disposed, which is disposed below the plasma cavity. A ring-shaped gas discharge region is formed so as to surround the central substrate arrangement region as closely as possible, and a plurality of circular holes in plan view are formed in the gas discharge region, so that the plasma cavity is directed toward the substrate from above. When the ejected gas hits the surface of the substrate, it is quickly discharged from the hole to the outside of the plasma cavity, and when diamond is formed on the substrate, phosphorus (P) in the source gas efficiently enters the film. In addition, since the interval between the center points of adjacent holes is at least 5.5 mm or more, the rigidity of the flange is ensured, and the substrate Since the film can be kept stable and the uniformity of the film can be improved, phosphorus (P) in the source gas can be efficiently doped into diamond, and an n-type diamond layer with reduced resistance can be obtained. The present invention has been completed by finding that it can be formed to produce a highly efficient diamond semiconductor electronic device.
The present invention has the following configuration.

(1) 略円板状のプラズマキャビティ用フランジであって、外周側面部が、2枚の円板部材が空間部を介して対面配置されたマイクロ波反射形状とされており、一の円板部材の平面視中心を基板中心点とする平面視円状領域が基板配置領域とされており、前記基板配置領域を囲むように平面視リング状のガス排出領域が設けられており、前記ガス排出領域内に6以上の平面視円状の孔部が設けられており、前記孔部の直径は6mm以下であり、基板中心点に対して点対称に設けられており、かつ、隣接する孔部の中心点間隔が少なくとも5.5mm以上とされていることを特徴とするプラズマキャビティ用フランジ。 (1) A substantially disc-shaped flange for a plasma cavity, the outer peripheral side surface portion of which is a microwave reflecting shape in which two disc members are arranged to face each other through a space portion. A circular area in plan view with the center in plan view of the member as the substrate center point is a substrate arrangement area, and a gas discharge area in a ring shape in plan view is provided so as to surround the substrate arrangement area. 6 or more circular holes in plan view are provided in the region, the diameter of the hole is 6 mm or less, provided symmetrically with respect to the center point of the substrate, and adjacent holes The plasma cavity flange is characterized in that the distance between the center points is at least 5.5 mm.

(2) 円板平面中心から22mm以上24mm以下の同心円上に孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられていることを特徴とする(1)に記載のプラズマキャビティ用フランジ。
(3) 円板平面中心から19mm以上20mm以下の同心円上にも孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられていることを特徴とする(1)又は(2)に記載のプラズマキャビティ用フランジ。
(4) 円板平面中心から27mm以上29mm以下の同心円上にも孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられていることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のプラズマキャビティ用フランジ。
(2) The plasma cavity flange according to (1), wherein a plurality of holes are provided so that the center of the hole is positioned on a concentric circle of 22 mm or more and 24 mm or less from the center of the disk plane.
(3) The plasma according to (1) or (2), wherein a plurality of holes are provided so that the hole center is located on a concentric circle of 19 mm or more and 20 mm or less from the center of the disk plane. Flange for cavity.
(4) In any one of (1) to (3), a plurality of holes are provided so that the center of the hole is located on a concentric circle not less than 27 mm and not more than 29 mm from the center of the disk plane. The flange for a plasma cavity as described.

(5) 円筒容器を有するプラズマキャビティであって、前記円筒容器の一端側の開口部が石英窓板でふさがれており、前記開口部の近傍に噴射口が設けられており、前記円筒容器の他端側の開口部に、一の円板部材の一面が前記円筒容器の軸方向と垂直となるように、かつ、前記円筒容器の内壁から外周側面部を離間して、(1)〜(4)のいずれかに記載のプラズマキャビティ用フランジが配置されていることを特徴とするプラズマキャビティ。 (5) A plasma cavity having a cylindrical container, wherein an opening on one end side of the cylindrical container is blocked by a quartz window plate, and an injection port is provided in the vicinity of the opening. (1) to (1) to (1) to (1) to the opening on the other end side so that one surface of one disk member is perpendicular to the axial direction of the cylindrical container and the outer peripheral side surface is separated from the inner wall of the cylindrical container. 4) A plasma cavity, wherein the plasma cavity flange according to any one of 4) is disposed.

(6) 開口部を備えた成膜用チャンバーと、前記開口部を塞ぐ蓋板と、前記蓋板に取り付けたガス導入管と、前記蓋板の一面と円筒容器の軸方向を垂直にし、前記蓋板に石英窓板を嵌合させ、前記蓋板に取り付けた(5)に記載のプラズマキャビティと、前記石英窓板に一端側を接続したマイクロ波導入管と、前記マイクロ波導入管の他端側に接続したマイクロ波発生装置と、前記成膜用チャンバーの開口部の反対側の近傍に取り付けたガス排気管と、を有することを特徴とするプラズマCVD装置。 (6) A film forming chamber having an opening, a lid plate that closes the opening, a gas introduction pipe attached to the lid plate, one surface of the lid plate and the axial direction of the cylindrical container are perpendicular to each other, A quartz window plate is fitted to the lid plate and attached to the lid plate, the plasma cavity according to (5), a microwave introduction tube having one end connected to the quartz window plate, and the microwave introduction tube A plasma CVD apparatus, comprising: a microwave generator connected to an end side; and a gas exhaust pipe attached in the vicinity of the opposite side of the opening of the film forming chamber.

本発明のプラズマキャビティ用フランジは、略円板状のプラズマキャビティ用フランジであって、外周側面部が、2枚の円板部材が空間部を介して対面配置されたマイクロ波反射形状とされており、一の円板部材の平面視中心を基板中心点とする平面視円状領域が基板配置領域とされており、前記基板配置領域を囲むように平面視リング状のガス排出領域が設けられており、前記ガス排出領域内に6以上の平面視円状の孔部が設けられており、前記孔部の直径は6mm以下であり、基板中心点に対して点対称に設けられており、かつ、隣接する孔部の中心点間隔が少なくとも5.5mm以上とされている構成なので、原料ガス中のリン(P)を高効率でダイヤモンド膜内に導入できる。 The flange for a plasma cavity according to the present invention is a substantially disk-shaped flange for a plasma cavity, and has an outer peripheral side surface formed into a microwave reflection shape in which two disk members are arranged facing each other through a space portion. A planar view circular region having the center of the planar view of one disk member as a substrate center point is a substrate placement region, and a ring-shaped gas discharge region in plan view is provided so as to surround the substrate placement region. 6 or more circular holes in plan view are provided in the gas discharge region, the diameter of the holes is 6 mm or less, and is provided point-symmetrically with respect to the substrate center point; And since it is the structure by which the center point space | interval of the adjacent hole part is made into at least 5.5 mm or more, the phosphorus (P) in source gas can be introduce | transduced in a diamond film with high efficiency.

本発明のプラズマキャビティは、円筒容器を有するプラズマキャビティであって、前記円筒容器の一端側の開口部が石英窓板でふさがれており、前記開口部の近傍に噴射口が設けられており、前記円筒容器の他端側の開口部に、一の円板部材の一面が前記円筒容器の軸方向と垂直となるように、かつ、前記円筒容器の内壁から外周側面部を離間して、先に記載のプラズマキャビティ用フランジが配置されている構成なので、原料ガス中のリン(P)を高効率でダイヤモンド膜内に導入できる。 The plasma cavity of the present invention is a plasma cavity having a cylindrical container, the opening on one end side of the cylindrical container is blocked by a quartz window plate, and an injection port is provided in the vicinity of the opening, In the opening on the other end side of the cylindrical container, the outer peripheral side surface part is spaced apart from the inner wall of the cylindrical container so that one surface of one disk member is perpendicular to the axial direction of the cylindrical container. Therefore, the phosphorus (P) in the raw material gas can be introduced into the diamond film with high efficiency.

本発明のプラズマCVD装置は、開口部を備えた成膜用チャンバーと、前記開口部を塞ぐ蓋板と、蓋板に取り付けたガス導入管と、前記蓋板の一面と前記円筒容器の軸方向を垂直にし、前記蓋板に石英窓板を嵌合させ、前記蓋板に取り付けた先に記載のプラズマキャビティと、前記石英窓板に一端側を接続したマイクロ波導入管と、前記マイクロ波導入管の他端側に接続したマイクロ波発生装置と、前記成膜用チャンバーの開口部の反対側の近傍に取り付けたガス排気管と、を有する構成なので、原料ガス中のリン(P)を高効率でダイヤモンド膜内に導入できる。 The plasma CVD apparatus of the present invention includes a film forming chamber having an opening, a lid plate that closes the opening, a gas introduction pipe attached to the lid plate, one surface of the lid plate, and an axial direction of the cylindrical container The quartz cavity is fitted to the lid plate, the plasma cavity is attached to the lid plate, the microwave introduction tube having one end connected to the quartz window plate, and the microwave introduction Since the microwave generator connected to the other end of the tube and the gas exhaust pipe attached in the vicinity of the opposite side of the opening of the film forming chamber, phosphorus (P) in the source gas is increased. It can be efficiently introduced into the diamond film.

本発明の実施形態であるプラズマCVD装置の一例を示す概略図であって、全体概略図(a)及び蓋板の内部構造図(b)である。It is the schematic which shows an example of the plasma CVD apparatus which is embodiment of this invention, Comprising: It is the whole schematic diagram (a) and the internal structure figure (b) of a cover plate. 本発明の実施形態であるプラズマキャビティの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the plasma cavity which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジの一例を示す概略図であって、平面図(a)と、側面図(b)である。It is the schematic which shows an example of the flange for plasma cavities which is embodiment of this invention, Comprising: It is a top view (a) and a side view (b). プラズマキャビティ内の原料ガスの流れの一例を示す説明図であって、本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジを用いた場合(a)と、従来のフランジを用いた場合(b)である。It is explanatory drawing which shows an example of the flow of the source gas in a plasma cavity, Comprising: When the flange for plasma cavities which is embodiment of this invention is used (a), and the case where a conventional flange is used (b) . 本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジの別の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of the flange for plasma cavities which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジの別の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of the flange for plasma cavities which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジの別の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of the flange for plasma cavities which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジの別の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of the flange for plasma cavities which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジの更に別の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of the flange for plasma cavities which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジの更に別の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of the flange for plasma cavities which is embodiment of this invention. 作製した実施例1のステージ(チョークフランジ)の平面図である。It is a top view of the produced stage (choke flange) of Example 1. FIG. 得られたダイヤモンド薄膜のSIMS測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the SIMS measurement result of the obtained diamond thin film. 実施例2のステージの平面図である。6 is a plan view of a stage of Example 2. FIG. 得られたダイヤモンド薄膜のSIMS測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the SIMS measurement result of the obtained diamond thin film. リンドープダイヤモンド薄膜中のリン濃度と原料ガス中のPH濃度の関係を示すグラフである。It is a graph showing a PH 3 concentration relationship of the phosphorus-doped diamond phosphorus concentration and the raw material gas in the film. 比較例1のステージ(チョークフランジ)の平面図である。6 is a plan view of a stage (choke flange) of Comparative Example 1. FIG. 得られたダイヤモンド薄膜のSIMS測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the SIMS measurement result of the obtained diamond thin film. 貫通孔の列数とリン(P)取り込み効率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the row number of a through-hole, and phosphorus (P) taking-in efficiency.

(プラズマCVD装置)
まず、本発明の実施形態であるプラズマCVD装置について説明する。
図1は、本発明の実施形態であるプラズマCVD装置の一例を示す概略図であって、全体概略図(a)及び蓋板の内部構造図(b)である。
本発明の実施形態であるプラズマCVD装置1は、エンドランチ型マイクロ波プラズマCVD装置である。
図1(a)に示すように、本発明の実施形態であるプラズマCVD装置1は、開口部28aを備えた成膜用チャンバー28と、開口部28aを塞ぐ蓋板18と、蓋板18に取り付けたガス導入管(Gas inlet)17と、蓋板18の一面と円筒容器30の軸方向を垂直にし、蓋板18に石英窓板(Quartz window)36を嵌合させ、蓋板18に取り付けたプラズマキャビティ(Plasma cavity)29と、石英窓板36に一端側を接続したマイクロ波導入管15と、マイクロ波導入管15の他端側に接続したマイクロ波発生装置(Microwave generator)11と、前記成膜用チャンバーの開口部の反対側の近傍に取り付けたガス排気管と、を有する。
(Plasma CVD equipment)
First, a plasma CVD apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a plasma CVD apparatus according to an embodiment of the present invention, which is an overall schematic diagram (a) and an internal structure diagram (b) of a cover plate.
A plasma CVD apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is an end launch microwave plasma CVD apparatus.
As shown in FIG. 1A, a plasma CVD apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a film forming chamber 28 provided with an opening 28a, a cover plate 18 that closes the opening 28a, and a cover plate 18. The attached gas introduction pipe (Gas inlet) 17, the one surface of the cover plate 18 and the axial direction of the cylindrical container 30 are perpendicular to each other, and a quartz window plate (Quartz window) 36 is fitted to the cover plate 18 and attached to the cover plate 18. A plasma cavity 29, a microwave introduction tube 15 connected at one end to the quartz window plate 36, a microwave generator 11 connected to the other end of the microwave introduction tube 15, and A gas exhaust pipe attached in the vicinity of the opposite side of the opening of the film forming chamber.

成膜用チャンバー28は、開口部28aと連通する空洞部28cを有している。空洞部28c内にプラズマキャビティ29が保持されている。
成膜用チャンバー28の空洞部28cには、ゲートバルブ(Gate valve)25を介して、ロードロックチャンバー19が接続されている。
The film forming chamber 28 has a hollow portion 28c communicating with the opening 28a. A plasma cavity 29 is held in the cavity 28c.
A load lock chamber 19 is connected to the cavity 28 c of the film forming chamber 28 via a gate valve 25.

ゲートバルブ25を閉じた状態で、ガス排気管に接続されたターボ分子ポンプ(図示略)により、内部を排気することにより、内部を到達真空度2×1010Torr程度に減圧可能とされている。ロードロックチャンバー19にも、別の排気管(Exhaust)26を介して、ターボ分子ポンプ(図示略)により、到達真空度2×1010Torr程度に減圧可能とされている。 With the gate valve 25 closed, the inside is evacuated by a turbo molecular pump (not shown) connected to the gas exhaust pipe, so that the inside can be depressurized to about 2 × 10 10 Torr. . The load lock chamber 19 can also be reduced in pressure to about 2 × 10 10 Torr by a turbo molecular pump (not shown) through another exhaust pipe (Exhaust) 26.

プラズマキャビティ用フランジ31には基板ホルダー(Sample holder)33が設置され、基板ホルダー33に基板(Substrate)34が配置可能とされている。 A substrate holder 33 is installed on the plasma cavity flange 31, and a substrate 34 can be disposed on the substrate holder 33.

ロードロックチャンバー19には、水平方向に移動可能な水平移動棒(Transfer rod)27が取り付けられている。
また、プラズマキャビティ用フランジ31は垂直方向に移動(Liner motion)自在な垂直移動棒32で支えられている。
A horizontal movement rod (Transfer rod) 27 that is movable in the horizontal direction is attached to the load lock chamber 19.
Further, the plasma cavity flange 31 is supported by a vertical moving rod 32 that is movable in a vertical direction (Liner motion).

垂直移動棒32により、プラズマキャビティ用フランジ31を下げた状態で、ゲートバルブ25を開け、水平移動棒27に取り付けた基板を水平方向に移動して、プラズマキャビティ用フランジ31上の基板ホルダー33に設置することができる。その後、水平移動棒27を引き戻し、ゲートバルブを閉め、垂直移動棒32を上げることにより、基板をプラズマキャビティ内の所定の位置に配置できる。 The gate valve 25 is opened in a state where the plasma cavity flange 31 is lowered by the vertical moving rod 32, and the substrate attached to the horizontal moving rod 27 is moved in the horizontal direction to the substrate holder 33 on the plasma cavity flange 31. Can be installed. Thereafter, the substrate can be placed at a predetermined position in the plasma cavity by pulling back the horizontal moving rod 27, closing the gate valve, and raising the vertical moving rod 32.

図1(b)に示すように、ガス導入管17は、噴射口37が8つ設けられたリング状の管17cに接続されている。基板方向に向けた原料ガスの噴射口37が8つ等間隔で点対称となるように設けられている。これにより、原料ガスを基板方向に向けて噴射することができる。噴射された原料ガスは、原料ガスはプラズマキャビティ29内を通過し、成膜用チャンバー28の空洞部28cからガス排気管23を介して外部に排気される。 As shown in FIG. 1B, the gas introduction pipe 17 is connected to a ring-shaped pipe 17c provided with eight injection ports 37. Eight source gas injection ports 37 directed in the substrate direction are provided so as to be point symmetric at equal intervals. Thereby, source gas can be injected toward a substrate direction. The injected source gas passes through the plasma cavity 29 and is exhausted to the outside through the gas exhaust pipe 23 from the cavity 28 c of the film forming chamber 28.

原料ガスがガス導入管17を通ってリング状の管17cへと入る。このリング状の管17cは蓋板18の中に、蓋板18の円周に沿うように完全に内蔵されている。このリング状の管17cから、キャビティ円筒30の内壁に8つの導入ラインがさらに伸びていて、キャビティ内壁に8つの噴射口37を形成している。 The source gas passes through the gas introduction pipe 17 and enters the ring-shaped pipe 17c. The ring-shaped tube 17c is completely built in the cover plate 18 along the circumference of the cover plate 18. From this ring-shaped tube 17c, eight introduction lines are further extended to the inner wall of the cavity cylinder 30 to form eight injection ports 37 on the inner wall of the cavity.

マイクロ波導入管15には、TE−TMモード変換器が設けられている。マイクロ波発生装置11で発生させたマイクロ波は、チューナー12で制御されて、マイクロ波導入管15内を移動し、マイクロ波のTEモードをTMモードに変換し、石英窓部36を通過して、プラズマキャビティ29内に導入される。これにより、プラズマキャビティ29内でプラズマ(Plasma)35を発生させることができる。 The microwave introduction tube 15 is provided with a TE-TM mode converter. The microwave generated by the microwave generator 11 is controlled by the tuner 12 and moves in the microwave introduction tube 15 to convert the TE mode of the microwave into the TM mode, and passes through the quartz window 36. And introduced into the plasma cavity 29. Thereby, plasma 35 can be generated in the plasma cavity 29.

放射温度計(Radiation thermometer)14では、プリズム(Prism)13及び石英窓部36を介して、プラズマキャビティ29内のプラズマ35の様子を観測できる。 A radiation thermometer (Radiation thermometer) 14 can observe the state of the plasma 35 in the plasma cavity 29 via the prism 13 and the quartz window 36.

(プラズマキャビティ)
次に、本発明の実施形態であるプラズマキャビティについて説明する。
図2は、本発明の実施形態であるプラズマキャビティの一例を示す概略図である。
図2に示すように、本発明の実施形態であるプラズマキャビティ29は、円筒容器30を有するプラズマキャビティであって、円筒容器30の一端側の開口部が石英窓板36でふさがれており、前記開口部の近傍に噴射口37が設けられており、円筒容器30の他端側の開口部に、一の円板部材の一面が前記円筒容器30の軸方向と垂直となるように、かつ、円筒容器30の内壁から外周側面部を離間して、プラズマキャビティ用フランジ31が配置されている。
(Plasma cavity)
Next, the plasma cavity which is an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a plasma cavity according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the plasma cavity 29 according to the embodiment of the present invention is a plasma cavity having a cylindrical container 30, and an opening on one end side of the cylindrical container 30 is blocked by a quartz window plate 36. An injection port 37 is provided in the vicinity of the opening, so that one surface of one disk member is perpendicular to the axial direction of the cylindrical container 30 in the opening on the other end side of the cylindrical container 30 and A plasma cavity flange 31 is arranged with the outer peripheral side face away from the inner wall of the cylindrical container 30.

(プラズマキャビティ用フランジ)
まず、本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジについて説明する。
図3は、本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジの一例を示す概略図であって、平面図(a)と、側面図(b)である。
図3(b)に示すように、本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジ31は、略円板状のプラズマキャビティ用フランジである。外周側面部41が、2枚の円板部材41a、41bが空間部を介して対面配置されたマイクロ波反射形状とされている。プラズマキャビティ用フランジ31は、垂直移動棒32で支えられており、上下移動自在とされている。
(Plasma cavity flange)
First, a plasma cavity flange according to an embodiment of the present invention will be described.
Drawing 3 is a schematic diagram showing an example of a flange for plasma cavities which is an embodiment of the present invention, and is a top view (a) and a side view (b).
As shown in FIG.3 (b), the flange 31 for plasma cavities which is embodiment of this invention is a flange for plasma cavities of a substantially disc shape. The outer peripheral side surface portion 41 has a microwave reflection shape in which two disk members 41a and 41b are arranged to face each other through a space portion. The plasma cavity flange 31 is supported by a vertical moving rod 32 and is movable up and down.

図3(a)に示すように、一の円板部材41aの平面視中心を基板中心点Oとする平面視円状領域が基板配置領域43とされており、基板配置領域43を囲むように平面視リング状のガス排出領域44が設けられている。基板配置領域43に基板ホルダー33が設置される。 As shown in FIG. 3A, a planar view circular region having the center in plan view of one disk member 41 a as the substrate center point O is a substrate placement region 43, and surrounds the substrate placement region 43. A gas discharge region 44 having a ring shape in plan view is provided. A substrate holder 33 is installed in the substrate placement region 43.

ガス排出領域44内に6以上の平面視円状の孔部45が設けられている。
孔部45の直径は6mm以下である。これにより、マイクロ波をプラズマキャビティ内に閉じ込めることができる。6mm超とすると、マイクロ波を閉じ込められない場合が生じる。
Six or more circular holes 45 in plan view are provided in the gas discharge region 44.
The diameter of the hole 45 is 6 mm or less. Thereby, the microwave can be confined in the plasma cavity. If it exceeds 6 mm, the microwave may not be confined.

孔部45は、基板中心点Oに対して点対称に設けられている。これにより、基板正面にあたり、外部に排出されるガスの流れを等方的にでき、リン(P)を面内で均一にドープできる。点対象としない場合は、Pの面内分布が不均一となる場合が生じる。 The hole 45 is provided point-symmetrically with respect to the substrate center point O. Thereby, it is possible to make isotropic flow of the gas discharged to the outside in front of the substrate and to uniformly dope phosphorus (P) in the plane. When not subject to a point object, the in-plane distribution of P may be non-uniform.

また、隣接する孔部45の中心点間隔d45が少なくとも7.5mm以上とされている。これにより、フランジの剛直性を確保して、基板を安定に保つことができ、膜の均一性を向上させることができる。
例えば、円板平面中心から19mm以上20mm以下の同心円上に孔部中心が位置するように、22.5°間隔で、16個の孔部45を等間隔で設ける。
Further, the center point interval d45 between the adjacent holes 45 is at least 7.5 mm or more. Thereby, the rigidity of the flange can be ensured, the substrate can be kept stable, and the uniformity of the film can be improved.
For example, 16 hole portions 45 are provided at equal intervals of 22.5 ° so that the center of the hole portion is located on a concentric circle of 19 mm or more and 20 mm or less from the center of the disk plane.

以上の構成により、マイクロ波を効率よく閉じ込めることができる。また、原料ガス内のリン(P)を効率よく膜内に取り込むことができる。また、フランジの剛直性を確保して、基板34を安定に保つことができ、ダイヤモンド膜の均一性を向上させることができる。 With the above configuration, microwaves can be confined efficiently. Further, phosphorus (P) in the source gas can be efficiently taken into the film. Further, the rigidity of the flange can be secured, the substrate 34 can be kept stable, and the uniformity of the diamond film can be improved.

図4は、プラズマキャビティ内の原料ガスの流れの一例を示す説明図であって、本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジを用いた場合(a)と、従来のフランジを用いた場合(b)である。
プラズマキャビティ29の複数の噴射口37から噴出させた原料ガスGはプラズマ35と反応し、基板34上に堆積してダイヤモンド膜を形成する。このとき、反応に関与しなかった原料ガスGは、プラズマキャビティ用フランジ31に設けられた孔部45から効率的に排出される。このように原料ガスGの流れを制御することにより、不純物を効率よく取り込んでダイヤモンド薄膜を形成できる。なお、プラズマキャビティ用フランジ31の外周側面部の隙間からもわずかに原料ガスGは排出されるが、原料ガスGの流れにほとんど影響しない。
FIG. 4 is an explanatory view showing an example of the flow of the source gas in the plasma cavity. When the flange for plasma cavity according to the embodiment of the present invention is used (a) and when the conventional flange is used ( b).
The source gas G ejected from the plurality of ejection ports 37 of the plasma cavity 29 reacts with the plasma 35 and is deposited on the substrate 34 to form a diamond film. At this time, the raw material gas G not involved in the reaction is efficiently discharged from the hole 45 provided in the flange 31 for the plasma cavity. By controlling the flow of the source gas G in this way, it is possible to efficiently take in impurities and form a diamond thin film. Note that the source gas G is slightly discharged also from the gap between the outer peripheral side surfaces of the plasma cavity flange 31, but the flow of the source gas G is hardly affected.

比較のために、孔部を形成していない従来のフランジを用いた場合の原料ガスGの流れを説明する。原料ガスGは基板34方向に噴出されるが、プラズマ35と反応した後、原料ガスGは壁面方向に流れ、フランジの外周側面部の隙間からのみ排出される。このため、基板34上に原料ガスGを効率よく流すことができず、基板成長が遅くなるとともに、不純物の取り込み効率も低くなる。 For comparison, the flow of the source gas G when using a conventional flange in which no hole is formed will be described. The source gas G is ejected in the direction of the substrate 34, but after reacting with the plasma 35, the source gas G flows in the direction of the wall surface and is discharged only from the gaps on the outer peripheral side surface of the flange. For this reason, the source gas G cannot be efficiently flowed over the substrate 34, the substrate growth is slowed, and the impurity incorporation efficiency is also lowered.

図5は、本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジの別の一例を示す概略図である。
円板平面中心から22mm以上24mm以下の同心円上に孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられている。
基板配置領域53を囲むように平面視リング状のガス排出領域54が設けられ、ガス排出領域54内に6以上の平面視円状の孔部55が設けられる構成により、マイクロ波を効率よく閉じ込めることができる。また、原料ガス内のリン(P)を効率よく膜内に取り込むことができる。
また、隣接する孔部55の中心点間隔d55が少なくとも8.9mm以上とされている。フランジの剛直性を確保して、基板を安定に保つことができ、ダイヤモンド膜の均一性を向上させることができる。
FIG. 5 is a schematic view showing another example of a flange for a plasma cavity which is an embodiment of the present invention.
A plurality of holes are provided so that the hole center is located on a concentric circle of 22 mm or more and 24 mm or less from the center of the disk plane.
A gas discharge region 54 having a ring shape in plan view is provided so as to surround the substrate arrangement region 53, and microwaves are confined efficiently by a configuration in which six or more hole portions 55 having a circular shape in plan view are provided in the gas discharge region 54. be able to. Further, phosphorus (P) in the source gas can be efficiently taken into the film.
Further, the center point interval d55 between the adjacent holes 55 is at least 8.9 mm. The rigidity of the flange can be secured, the substrate can be kept stable, and the uniformity of the diamond film can be improved.

図6は、本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジの別の一例を示す概略図である。
円板平面中心から27mm以上29mm以下の同心円上にも孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられている。
基板配置領域63を囲むように平面視リング状のガス排出領域64が設けられ、ガス排出領域64内に6以上の平面視円状の孔部65が設けられる構成により、マイクロ波を効率よく閉じ込めることができる。また、原料ガス内のリン(P)を効率よく膜内に取り込むことができる。
また、隣接する孔部65の中心点間隔d65が少なくとも10.9mm以上とされている。フランジの剛直性を確保して、基板を安定に保つことができ、ダイヤモンド膜の均一性を向上させることができる。
FIG. 6 is a schematic view showing another example of a flange for a plasma cavity which is an embodiment of the present invention.
A plurality of holes are provided so that the hole center is also located on a concentric circle of 27 mm or more and 29 mm or less from the center of the disk plane.
A gas discharge region 64 having a ring shape in plan view is provided so as to surround the substrate arrangement region 63, and microwaves are efficiently confined by a configuration in which six or more hole portions 65 having a circular shape in plan view are provided in the gas discharge region 64. be able to. Further, phosphorus (P) in the source gas can be efficiently taken into the film.
Further, the center point interval d65 between the adjacent holes 65 is at least 10.9 mm. The rigidity of the flange can be secured, the substrate can be kept stable, and the uniformity of the diamond film can be improved.

図7は、本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジの別の一例を示す概略図である。
円板平面中心から19mm以上20mm以下の同心円上に孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられ、かつ、円板平面中心から22mm以上24mm以下の同心円上に孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられている。
基板配置領域73を囲むように平面視リング状のガス排出領域74が設けられ、ガス排出領域74内に6以上の平面視円状の孔部75が設けられる構成により、マイクロ波を効率よく閉じ込めることができる。
また、隣接する孔部75の中心点間隔d75が少なくとも5.5mm以上とされている。原料ガス内のリン(P)を効率よく膜内に取り込むことができる。また、フランジの剛直性を確保して、基板を安定に保つことができ、ダイヤモンド膜の均一性を向上させることができる。
FIG. 7 is a schematic view showing another example of a flange for a plasma cavity which is an embodiment of the present invention.
A plurality of holes are provided so that the hole center is located on a concentric circle of 19 mm or more and 20 mm or less from the center of the disk plane, and the hole center is located on a concentric circle of 22 mm or more and 24 mm or less from the center of the disk plane. A plurality of holes are provided as described above.
A gas discharge region 74 having a ring shape in plan view is provided so as to surround the substrate arrangement region 73, and the microwave is efficiently confined by a configuration in which six or more hole portions 75 having a circular shape in plan view are provided in the gas discharge region 74. be able to.
Further, the center point interval d75 between the adjacent holes 75 is at least 5.5 mm or more. Phosphorus (P) in the source gas can be efficiently taken into the film. Further, the rigidity of the flange can be secured, the substrate can be kept stable, and the uniformity of the diamond film can be improved.

図8は、本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジの別の一例を示す概略図である。
円板平面中心から19mm以上20mm以下の同心円上に孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられ、かつ、円板平面中心から27mm以上29mm以下の同心円上に孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられている。
基板配置領域83を囲むように平面視リング状のガス排出領域84が設けられ、ガス排出領域84内に6以上の平面視円状の孔部85が設けられる構成により、マイクロ波を効率よく閉じ込めることができる。
また、隣接する孔部85の中心点間隔d85が少なくとも7.5mm以上とされている。原料ガス内のリン(P)を効率よく膜内に取り込むことができる。また、フランジの剛直性を確保して、基板を安定に保つことができ、ダイヤモンド膜の均一性を向上させることができる。
FIG. 8 is a schematic view showing another example of a flange for a plasma cavity which is an embodiment of the present invention.
A plurality of holes are provided so that the hole center is located on a concentric circle of 19 mm or more and 20 mm or less from the center of the disk plane, and the hole center is located on a concentric circle of 27 mm or more and 29 mm or less from the center of the disk plane. A plurality of holes are provided as described above.
A gas discharge region 84 having a ring shape in plan view is provided so as to surround the substrate arrangement region 83, and the microwave is efficiently confined by a configuration in which six or more holes 85 having a circular shape in plan view are provided in the gas discharge region 84. be able to.
Further, the center point interval d85 between the adjacent holes 85 is at least 7.5 mm or more. Phosphorus (P) in the source gas can be efficiently taken into the film. Further, the rigidity of the flange can be secured, the substrate can be kept stable, and the uniformity of the diamond film can be improved.

図9は、本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジの別の一例を示す概略図である。
円板平面中心から22mm以上24mm以下の同心円上に孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられ、かつ、円板平面中心から27mm以上29mm以下の同心円上に孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられている。
基板配置領域93を囲むように平面視リング状のガス排出領域94が設けられ、ガス排出領域94内に6以上の平面視円状の孔部95が設けられる構成により、マイクロ波を効率よく閉じ込めることができる。
また、隣接する孔部95の中心点間隔d95が少なくとも7.0mm以上とされている。原料ガス内のリン(P)を効率よく膜内に取り込むことができる。また、フランジの剛直性を確保して、基板を安定に保つことができ、ダイヤモンド膜の均一性を向上させることができる。
FIG. 9 is a schematic view showing another example of a flange for a plasma cavity which is an embodiment of the present invention.
A plurality of holes are provided so that the hole center is located on a concentric circle of 22 mm or more and 24 mm or less from the center of the disk plane, and the hole center is located on a concentric circle of 27 mm or more and 29 mm or less from the center of the disk plane. A plurality of holes are provided as described above.
A gas discharge region 94 having a ring shape in plan view is provided so as to surround the substrate arrangement region 93, and the microwave is efficiently confined by a configuration in which six or more hole portions 95 having a circular shape in plan view are provided in the gas discharge region 94. be able to.
Further, the center point interval d95 between the adjacent holes 95 is at least 7.0 mm or more. Phosphorus (P) in the source gas can be efficiently taken into the film. Further, the rigidity of the flange can be secured, the substrate can be kept stable, and the uniformity of the diamond film can be improved.

図10は、本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジの更に別の一例を示す概略図である。
円板平面中心から19mm以上20mm以下の同心円上に孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられ、円板平面中心から22mm以上24mm以下の同心円上に孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられ、かつ、円板平面中心から27mm以上29mm以下の同心円上に孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられている。
基板配置領域103を囲むように平面視リング状のガス排出領域104が設けられ、ガス排出領域104内に6以上の平面視円状の孔部105が設けられる構成により、マイクロ波を効率よく閉じ込めることができる。
また、隣接する孔部105の中心点間隔d105が少なくとも5.5mm以上とされている。原料ガス内のリン(P)を効率よく膜内に取り込むことができる。また、フランジの剛直性を確保して、基板を安定に保つことができ、ダイヤモンド膜の均一性を向上させることができる。
FIG. 10 is a schematic view showing still another example of the plasma cavity flange according to the embodiment of the present invention.
A plurality of holes are provided so that the hole center is located on a concentric circle of 19 mm or more and 20 mm or less from the center of the disk plane, and the center of the hole is positioned on a concentric circle of 22 mm or more and 24 mm or less from the center of the disk plane. The plurality of hole portions are provided, and the plurality of hole portions are provided so that the center of the hole portion is located on a concentric circle of 27 mm or more and 29 mm or less from the center of the disk plane.
A gas discharge region 104 having a ring shape in plan view is provided so as to surround the substrate arrangement region 103, and the microwave is efficiently confined by a configuration in which six or more hole portions 105 having a circular shape in plan view are provided in the gas discharge region 104. be able to.
Further, the center point interval d105 between adjacent hole portions 105 is at least 5.5 mm or more. Phosphorus (P) in the source gas can be efficiently taken into the film. Further, the rigidity of the flange can be secured, the substrate can be kept stable, and the uniformity of the diamond film can be improved.

本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジ31、51、61、71、81、91、101は、略円板状のプラズマキャビティ用フランジであって、外周側面部41が、2枚の円板部材41a、41bが空間部を介して対面配置されたマイクロ波反射形状とされており、一の円板部材41aの平面視中心を基板中心点とする平面視円状領域が基板配置領域43、53、63、73、83、93、103とされており、前記基板配置領域を囲むように平面視リング状のガス排出領域44、54、64、74、84、94、104が設けられており、前記ガス排出領域内に6以上の平面視円状の孔部45、55、65、75、85、95、105が設けられており、前記孔部の直径は6mm以下であり、基板中心点Oに対して点対称に設けられており、かつ、隣接する孔部の中心点間隔d45、d55、d65、d75、d85、d95、d105が少なくとも5.5mm以上とされている構成なので、基板表面を通過するガスの流れを多くするように制御でき、原料ガス中のリン(P)を高効率でダイヤモンド膜内に導入できる。 The plasma cavity flanges 31, 51, 61, 71, 81, 91, 101 according to the embodiment of the present invention are substantially disk-shaped flanges for plasma cavities, and the outer peripheral side surface 41 has two disks. The members 41a and 41b have a microwave reflection shape arranged facing each other through a space portion, and a planar view circular region having the center of the planar view of one disk member 41a as a substrate center point is a substrate placement region 43, 53, 63, 73, 83, 93, 103, and gas discharge areas 44, 54, 64, 74, 84, 94, 104 in a ring shape in plan view are provided so as to surround the substrate arrangement area. 6 or more circular holes 45, 55, 65, 75, 85, 95, 105 in plan view are provided in the gas discharge region, and the diameter of the holes is 6 mm or less, and the substrate center point Symmetric with respect to O And the center point distances d45, d55, d65, d75, d85, d95, and d105 between adjacent holes are at least 5.5 mm or more, so the flow of gas passing through the substrate surface is reduced. It can be controlled to increase, and phosphorus (P) in the source gas can be introduced into the diamond film with high efficiency.

本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジ51、71、91、101は、円板平面中心から22mm以上24mm以下の同心円上に孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられている構成なので、原料ガス中のリン(P)を高効率でダイヤモンド膜内に導入できる。 The plasma cavity flanges 51, 71, 91, 101 according to the embodiment of the present invention are provided with a plurality of holes so that the hole centers are located concentrically between 22 mm and 24 mm from the center of the disk plane. Due to the configuration, phosphorus (P) in the source gas can be introduced into the diamond film with high efficiency.

本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジ31、71、81、101は、円板平面中心から19mm以上20mm以下の同心円上にも孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられている構成なので、原料ガス中のリン(P)を高効率でダイヤモンド膜内に導入できる。 The plasma cavity flanges 31, 71, 81, 101 according to the embodiment of the present invention are provided with a plurality of holes so that the hole centers are also located on concentric circles of 19 mm or more and 20 mm or less from the center of the disk plane. Therefore, phosphorus (P) in the source gas can be introduced into the diamond film with high efficiency.

本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジ61、81、91、101は、円板平面中心から27mm以上29mm以下の同心円上にも孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられている構成なので、原料ガス中のリン(P)を高効率でダイヤモンド膜内に導入できる。 The plasma cavity flanges 61, 81, 91, 101 according to the embodiment of the present invention are provided with a plurality of holes so that the hole center is also located on a concentric circle of 27 mm to 29 mm from the center of the disk plane. Therefore, phosphorus (P) in the source gas can be introduced into the diamond film with high efficiency.

本発明の実施形態であるプラズマキャビティ29は、円筒容器30を有するプラズマキャビティであって、前記円筒容器の一端側の開口部が石英窓板36でふさがれており、前記開口部の近傍に噴射口37が設けられており、前記円筒容器の他端側の開口部に、一の円板部材41aの一面が前記円筒容器の軸方向と垂直となるように、かつ、前記円筒容器の内壁から外周側面部41を離間して、先に記載のプラズマキャビティ用フランジ31が配置されている構成なので、基板表面を通過するガスの流れを多くするように制御でき、原料ガス中のリン(P)を高効率でダイヤモンド膜内に導入できる。 The plasma cavity 29 according to the embodiment of the present invention is a plasma cavity having a cylindrical container 30, and an opening on one end side of the cylindrical container is blocked by a quartz window plate 36, and is injected near the opening. An opening 37 is provided, and an opening on the other end side of the cylindrical container is provided so that one surface of one disk member 41a is perpendicular to the axial direction of the cylindrical container and from the inner wall of the cylindrical container Since the plasma cavity flange 31 described above is disposed with the outer peripheral side surface portion 41 spaced apart, it can be controlled to increase the flow of gas passing through the substrate surface, and phosphorus (P) in the source gas can be controlled. Can be introduced into the diamond film with high efficiency.

本発明の実施形態であるプラズマCVD装置1は、開口部28aを備えた成膜用チャンバー28と、前記開口部を塞ぐ蓋板18と、蓋板に取り付けたガス導入管17と、前記蓋板の一面と円筒容器30の軸方向を垂直にし、前記蓋板に石英窓板36を嵌合させ、前記蓋板に取り付けたプラズマキャビティ29と、前記石英窓板に一端側を接続したマイクロ波導入管15と、前記マイクロ波導入管の他端側に接続したマイクロ波発生装置11と、前記成膜用チャンバーの開口部の反対側の近傍に取り付けたガス排気管23と、を有する構成なので、基板表面を通過するガスの流れを多くするように制御でき、原料ガス中のリン(P)を高効率でダイヤモンド膜内に導入できる。 A plasma CVD apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a film forming chamber 28 provided with an opening 28a, a cover plate 18 that closes the opening, a gas introduction pipe 17 attached to the cover plate, and the cover plate. A microwave window 36 is fitted with a quartz window plate 36 fitted to the lid plate, and one end side of the quartz window plate is connected to the quartz window plate. Since the microwave generator 11 connected to the other end of the microwave introduction tube and the gas exhaust pipe 23 attached in the vicinity of the opposite side of the opening of the film forming chamber, The flow of gas passing through the substrate surface can be controlled to increase, and phosphorus (P) in the source gas can be introduced into the diamond film with high efficiency.

本発明の実施形態であるプラズマキャビティ用フランジ、プラズマキャビティ及びプラズマCVD装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。本実施形態の具体例を以下の実施例で示す。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The flange for a plasma cavity, the plasma cavity, and the plasma CVD apparatus according to the embodiment of the present invention are not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications within the scope of the technical idea of the present invention. it can. Specific examples of this embodiment are shown in the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
<ステージ(チョークフランジ)作製>
まず、実施例1のステージ(チョークフランジ)を作製した。ステージ(チョークフランジ)の円板平面中心から23mmの同心円上の位置に、中心点で点対象となるように、直径6mmの貫通穴を、貫通穴:間隙面積比=1:1となるように、16個開けて、実施例1のステージ(チョークフランジ)を作製した。間隙面積は、外周側面部と円筒内壁との平面視間隙の面積である。
図11は、作製した実施例1のステージ(チョークフランジ)の平面図である。
(Example 1)
<Stage (choke flange) production>
First, the stage (choke flange) of Example 1 was produced. At a position on a concentric circle of 23 mm from the center of the disk plane of the stage (choke flange), a through hole having a diameter of 6 mm is set to be a point object at the center point so that the through hole: gap area ratio = 1: 1. 16 were opened to produce the stage (choke flange) of Example 1. The gap area is the area of the gap in plan view between the outer peripheral side surface portion and the cylindrical inner wall.
FIG. 11 is a plan view of the produced stage (choke flange) of Example 1. FIG.

<リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の作製>
以下のようにして、リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の作製を行った。
まず、本発明の実施形態で示した独自のエンドランチ型マイクロ波プラズマCVD装置のチャンバー内部のプラズマキャビティの下部に実施例1のステージを配置した。
次に、ターボ分子ポンプにより、チャンバー内部を排気して、到達真空度2×1010Torr程度に減圧した。
次に、垂直移動棒により、実施例1のステージを下げた。
次に、ゲートバルブを開け、ロードロックチャンバーに入れたIb型ダイヤモンド{111}基板を、水平移動棒により、ステージ(チョークフランジ)の基板配置部にセットした。
次に、実施例1のステージを上げ、プラズマキャビティ内の所定の位置に基板を配置した。
<Preparation of phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film>
A phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film was prepared as follows.
First, the stage of Example 1 was placed under the plasma cavity inside the chamber of the unique end launch type microwave plasma CVD apparatus shown in the embodiment of the present invention.
Next, the inside of the chamber was evacuated by a turbo molecular pump, and the pressure was reduced to about 2 × 10 10 Torr.
Next, the stage of Example 1 was lowered by the vertical movement bar.
Next, the gate valve was opened, and the Ib type diamond {111} substrate placed in the load lock chamber was set on the substrate placement portion of the stage (choke flange) with a horizontal moving rod.
Next, the stage of Example 1 was raised and the substrate was placed at a predetermined position in the plasma cavity.

次に、プラズマキャビティ上部に8箇所、等方的に配置された直径2mmのポートから、原料ガスを圧力100Torrで、メタン濃度CH/Hは0.05%、H希釈PH(希釈率PH/H濃度比100ppm)を用い、原料ガス中におけるリン濃度(PH/CH濃度比)は100ppmとして、原料ガスを導入し、下部から排出した。 Next, from a port having a diameter of 2 mm, which is isotropically disposed at eight locations on the plasma cavity, the raw material gas is at a pressure of 100 Torr, the methane concentration CH 4 / H 2 is 0.05%, and the H 2 dilution PH 3 (dilution) The rate PH 3 / H 2 concentration ratio 100 ppm) was used, the phosphorus concentration in the source gas (PH 3 / CH 4 concentration ratio) was set to 100 ppm, and the source gas was introduced and discharged from the lower part.

次に、マイクロ波を出射して、プラズマキャビティ内にプラズマを発生させ、基板温度を915−930oCとなるようにマイクロ波出力を調整して基板表面にリンドープダイヤモンド薄膜の合成を行った。 Next, microwaves were emitted to generate plasma in the plasma cavity, and the microwave output was adjusted so that the substrate temperature was 915 to 930 ° C., and a phosphorus-doped diamond thin film was synthesized on the substrate surface.

図12は、得られたダイヤモンド薄膜のSIMS測定結果を示すグラフである。図12から、ダイヤモンドへのリン(P)濃度は、8×1016cm−3となった。
チョークフランジ・キャビティ内壁の間隙だけでなく、貫通孔もガスを排出させたので、原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は0.47%となった。
FIG. 12 is a graph showing the SIMS measurement results of the obtained diamond thin film. From FIG. 12, the phosphorus (P) concentration in diamond was 8 × 10 16 cm −3 .
Since gas was discharged not only through the gap between the inner wall of the choke flange and the cavity, but also through the through-hole, the efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was 0.47%.

(実施例2)
<ステージ(チョークフランジ)作製>
次に、実施例2のステージ(チョークフランジ)を作製した。
まず、ステージ(チョークフランジ)の円板平面中心から23mmの同心円上の位置に、基板中心点で点対象となるように、直径6mmの貫通穴を16個開けた。
次に、円板平面中心から19.25mmの同心円上の位置に、基板中心点で点対象となるように、直径4mmの貫通穴を16個開けた。
次に、円板平面中心から23mmの同心円上の位置に、基板中心点で点対象となるように、直径6mmの貫通穴を、16個開けた。
貫通穴の合計面積:間隙面積比=2:1となるようにした。
以上により、実施例2のステージ(チョークフランジ)を作製した。
図13は、実施例2のステージの平面図である。
(Example 2)
<Stage (choke flange) production>
Next, the stage (choke flange) of Example 2 was produced.
First, 16 through-holes having a diameter of 6 mm were formed at positions on a concentric circle 23 mm from the center of the disk plane of the stage (choke flange) so as to be pointed at the center point of the substrate.
Next, 16 through-holes with a diameter of 4 mm were formed at positions on a concentric circle of 19.25 mm from the center of the disk so as to be pointed at the center point of the substrate.
Next, 16 through-holes with a diameter of 6 mm were formed at positions on a concentric circle of 23 mm from the center of the disk so as to be pointed at the center point of the substrate.
The total area of the through holes: gap area ratio = 2: 1.
Thus, the stage (choke flange) of Example 2 was produced.
FIG. 13 is a plan view of the stage of the second embodiment.

<リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の作製>
次に、実施例2のステージを用いた他は実施例1と同様にして、リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の合成を行った。
<Preparation of phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film>
Next, a phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film was synthesized in the same manner as in Example 1 except that the stage of Example 2 was used.

図14は、得られたダイヤモンド薄膜のSIMS測定結果を示すグラフである。図14から、ダイヤモンドへのリン(P)濃度は、8.5×1017cm−3となった。
チョークフランジ・キャビティ内壁の間隙だけでなく、貫通孔もガスを排出させたので、原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は5%となった。
FIG. 14 is a graph showing SIMS measurement results of the obtained diamond thin film. From FIG. 14, the phosphorus (P) concentration in the diamond was 8.5 × 10 17 cm −3 .
Since the gas was discharged not only through the gap between the choke flange and the inner wall of the cavity, but also through the through hole, the efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was 5%.

(実施例2−2)
次に、CHガス中のPH濃度を400ppmとした他は実施例2と同様にして、リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の合成を行った。SIMS測定から、ダイヤモンド薄膜中のリン(P)濃度は、2.3×1018cm−3となった。原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は3.27%であった。
(Example 2-2)
Next, a phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film was synthesized in the same manner as in Example 2 except that the PH 3 concentration in CH 4 gas was 400 ppm. From the SIMS measurement, the phosphorus (P) concentration in the diamond thin film was 2.3 × 10 18 cm −3 . The efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was 3.27%.

(実施例2−3)
次に、CHガス中のPH濃度を400ppmとした他は実施例2と同様にして、リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の合成を行った。SIMS測定から、ダイヤモンド薄膜中のリン(P)濃度は、7.1×1018cm−3となった。原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は10.1%であった。
(Example 2-3)
Next, a phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film was synthesized in the same manner as in Example 2 except that the PH 3 concentration in CH 4 gas was 400 ppm. From the SIMS measurement, the phosphorus (P) concentration in the diamond thin film was 7.1 × 10 18 cm −3 . The efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was 10.1%.

(実施例2−4)
次に、CHガス中のPH濃度を1000ppmとした他は実施例2と同様にして、リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の合成を行った。SIMS測定から、ダイヤモンド薄膜中のリン(P)濃度は、1.1×1019cm−3となった。原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は6.25%であった。
(Example 2-4)
Next, a phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film was synthesized in the same manner as in Example 2 except that the PH 3 concentration in the CH 4 gas was 1000 ppm. From the SIMS measurement, the phosphorus (P) concentration in the diamond thin film was 1.1 × 10 19 cm −3 . The efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was 6.25%.

(実施例2−5)
次に、CHガス中のPH濃度を1000ppmとした他は実施例2と同様にして、リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の合成を行った。SIMS測定から、ダイヤモンド薄膜中のリン(P)濃度は、1.4×1019cm−3となった。原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は7.95%であった。
(Example 2-5)
Next, a phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film was synthesized in the same manner as in Example 2 except that the PH 3 concentration in the CH 4 gas was 1000 ppm. From the SIMS measurement, the phosphorus (P) concentration in the diamond thin film was 1.4 × 10 19 cm −3 . The efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was 7.95%.

(実施例2−6)
次に、CHガス中のPH濃度を4000ppmとした他は実施例2と同様にして、リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の合成を行った。SIMS測定から、ダイヤモンド薄膜中のリン(P)濃度は、5.4×1019cm−3となった。原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は7.67%であった。
(Example 2-6)
Next, a phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film was synthesized in the same manner as in Example 2 except that the PH 3 concentration in CH 4 gas was set to 4000 ppm. From the SIMS measurement, the phosphorus (P) concentration in the diamond thin film was 5.4 × 10 19 cm −3 . The efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was 7.67%.

(実施例2−7)
次に、CHガス中のPH濃度を4000ppmとした他は実施例2と同様にして、リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の合成を行った。SIMS測定から、ダイヤモンド薄膜中のリン(P)濃度は、7.4×1019cm−3となった。原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は10.5%であった。
(Example 2-7)
Next, a phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film was synthesized in the same manner as in Example 2 except that the PH 3 concentration in CH 4 gas was set to 4000 ppm. From the SIMS measurement, the phosphorus (P) concentration in the diamond thin film was 7.4 × 10 19 cm −3 . The efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was 10.5%.

(実施例2−8)
次に、CHガス中のPH濃度を100ppmとした他は実施例2と同様にして、リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の合成を行った。SIMS測定から、ダイヤモンド薄膜中のリン(P)濃度は、5.5×1017cm−3となった。原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は3.13%であった。
(Example 2-8)
Next, a phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film was synthesized in the same manner as in Example 2 except that the PH 3 concentration in CH 4 gas was 100 ppm. From the SIMS measurement, the phosphorus (P) concentration in the diamond thin film was 5.5 × 10 17 cm −3 . The efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was 3.13%.

(実施例2−9)
次に、CHガス中のPH濃度を100ppmとした他は実施例2と同様にして、リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の合成を行った。SIMS測定から、ダイヤモンド薄膜中のリン(P)濃度は、7×1017cm−3となった。原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は3.98%であった。
(Example 2-9)
Next, a phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film was synthesized in the same manner as in Example 2 except that the PH 3 concentration in CH 4 gas was 100 ppm. From the SIMS measurement, the phosphorus (P) concentration in the diamond thin film was 7 × 10 17 cm −3 . The efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was 3.98%.

(実施例2−10)
次に、CHガス中のPH濃度を1000ppmとした他は実施例2と同様にして、リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の合成を行った。SIMS測定から、ダイヤモンド薄膜中のリン(P)濃度は、5.8×1018cm−3となった。原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は3.3%であった。
(Example 2-10)
Next, a phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film was synthesized in the same manner as in Example 2 except that the PH 3 concentration in the CH 4 gas was 1000 ppm. From the SIMS measurement, the phosphorus (P) concentration in the diamond thin film was 5.8 × 10 18 cm −3 . The efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was 3.3%.

(実施例2−11)
次に、CHガス中のPH濃度を10000ppmとした他は実施例2と同様にして、リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の合成を行った。SIMS測定から、ダイヤモンド薄膜中のリン(P)濃度は、9×1019cm−3となった。原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は5.11%であった。
(Example 2-11)
Next, a phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film was synthesized in the same manner as in Example 2 except that the PH 3 concentration in CH 4 gas was 10,000 ppm. From the SIMS measurement, the phosphorus (P) concentration in the diamond thin film was 9 × 10 19 cm −3 . The efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was 5.11%.

(実施例2−12)
次に、CHガス中のPH濃度を10000ppmとした他は実施例2と同様にして、リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の合成を行った。SIMS測定から、ダイヤモンド薄膜中のリン(P)濃度は、6.5×1019cm−3となった。原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は3.69%であった。
(Example 2-12)
Next, a phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film was synthesized in the same manner as in Example 2 except that the PH 3 concentration in CH 4 gas was 10,000 ppm. From the SIMS measurement, the phosphorus (P) concentration in the diamond thin film was 6.5 × 10 19 cm −3 . The efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was 3.69%.

(実施例2−13)
次に、CHガス中のPH濃度を100ppmとした他は実施例2と同様にして、リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の合成を行った。SIMS測定から、ダイヤモンド薄膜中のリン(P)濃度は、2×1017cm−3となった。原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は1.14%であった。
(Example 2-13)
Next, a phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film was synthesized in the same manner as in Example 2 except that the PH 3 concentration in CH 4 gas was 100 ppm. From the SIMS measurement, the phosphorus (P) concentration in the diamond thin film was 2 × 10 17 cm −3 . The efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was 1.14%.

(実施例2−14)
次に、CHガス中のPH濃度を4000ppmとした他は実施例2と同様にして、リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の合成を行った。SIMS測定から、ダイヤモンド薄膜中のリン(P)濃度は、3.6×1019cm−3となった。原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は5.11%であった。
(Example 2-14)
Next, a phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film was synthesized in the same manner as in Example 2 except that the PH 3 concentration in CH 4 gas was set to 4000 ppm. From the SIMS measurement, the phosphorus (P) concentration in the diamond thin film was 3.6 × 10 19 cm −3 . The efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was 5.11%.

(実施例2−15)
次に、CHガス中のPH濃度を1000ppmとした他は実施例2と同様にして、リンドープn型ダイヤモンドCVD薄膜の合成を行った。SIMS測定から、ダイヤモンド薄膜中のリン(P)濃度は、8.8×1018cm−3となった。原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は5.18%であった。
(Example 2-15)
Next, a phosphorus-doped n-type diamond CVD thin film was synthesized in the same manner as in Example 2 except that the PH 3 concentration in the CH 4 gas was 1000 ppm. From the SIMS measurement, the phosphorus (P) concentration in the diamond thin film was 8.8 × 10 18 cm −3 . The efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was 5.18%.

図15は、(実施例2)および(実施例2−2)から(実施例2−15)をまとめたリンドープダイヤモンド薄膜中のリン濃度と原料ガス中のPH濃度の関係を示すグラフである。貫通穴:間隙面積比=2:1の場合において、ガス中のPH濃度を100ppmから10000ppmへ変化させるのに従い、ダイヤモンド膜中のリン濃度はほぼ比例して増加した。 FIG. 15 is a graph showing the relationship between the phosphorus concentration in the phosphorus-doped diamond thin film and the PH 3 concentration in the source gas, summarizing (Example 2) and (Example 2-2) to (Example 2-15). is there. In the case of the through hole: gap area ratio = 2: 1, the phosphorus concentration in the diamond film increased almost proportionally as the PH 3 concentration in the gas was changed from 100 ppm to 10,000 ppm.

(比較例1)
図16は、比較例1のステージ(チョークフランジ)の平面図である。
貫通穴なしのステージ(チョークフランジ)(比較例1)を用いた他は実施例1と同様にして、リンドープダイヤモンド薄膜の合成を行った。
(Comparative Example 1)
FIG. 16 is a plan view of the stage (choke flange) of Comparative Example 1. FIG.
A phosphorus-doped diamond thin film was synthesized in the same manner as in Example 1 except that a stage without a through hole (choke flange) (Comparative Example 1) was used.

図17は、得られたダイヤモンド薄膜のSIMS測定結果を示すグラフである。図17から、ダイヤモンドへのリン(P)濃度は、約8×1015cm−3となった。
チョークフランジ・キャビティ内壁の間隙だけでガスを排出させたので、原料ガス中のリン(P)の取り込み効率は約0.05%であった。
FIG. 17 is a graph showing the SIMS measurement results of the obtained diamond thin film. From FIG. 17, the phosphorus (P) concentration in diamond was about 8 × 10 15 cm −3 .
Since the gas was discharged only through the gap between the inner walls of the choke flange and the cavity, the efficiency of taking in phosphorus (P) in the raw material gas was about 0.05%.

次に、比較例1、実施例1、2−1のSIMS結果に基づいて、貫通孔の列数とリン(P)取り込み効率との関係を棒グラフにまとめた。
図18は、貫通孔の列数とリン(P)取り込み効率との関係を示すグラフである。
3列が高い効率を示した。すなわち、貫通孔:間隙面積比が大きいほど高い効率を示した。
Next, based on the SIMS results of Comparative Example 1 and Examples 1 and 2-1, the relationship between the number of through-hole rows and phosphorus (P) uptake efficiency was summarized in a bar graph.
FIG. 18 is a graph showing the relationship between the number of rows of through holes and phosphorus (P) uptake efficiency.
Three rows showed high efficiency. That is, the higher the through hole: gap area ratio, the higher the efficiency.

(試験例1)
有限要素法により、チャンバー内のガス流のシミュレーション実験を行った。
シミュレーション実験の結果、チョークフランジに貫通穴が存在する場合、キャビティ上部からプラズマ領域を経て基板表面に達する部分のガス流束が大きくなることが判明した。
(Test Example 1)
A simulation experiment of gas flow in the chamber was performed by the finite element method.
As a result of the simulation experiment, it was found that when the through hole exists in the choke flange, the gas flux in the portion reaching the substrate surface from the upper part of the cavity through the plasma region becomes large.

プラズマ領域を経て基板表面に達する部分のガス流束が大きくなることにより、貫通穴により上部から下部へのガス流束がスムーズになり、プラズマ熱による対流の影響を抑えながら、PH分子をプラズマ領域への供給できる。これにより、ドーパントを含む気相種の基板表面への到達が促進され、ダイヤモンド膜へのリン原子の取り込み効率が向上したものと推察した。 The gas flux from the upper part to the lower part is smoothed by the through hole by increasing the gas flux in the part that reaches the substrate surface through the plasma region, and the PH 3 molecule is plasmad while suppressing the influence of convection due to the plasma heat. Can supply to the area. As a result, it was presumed that the vapor phase species containing the dopant was promoted to reach the substrate surface, and the efficiency of incorporating phosphorus atoms into the diamond film was improved.

本発明のプラズマキャビティ用フランジ、プラズマキャビティ及びプラズマCVD装置は、原料ガス中のリン(P)をダイヤモンド膜内に高効率で導入可能であるので、ダイヤモンド半導体製造産業、パワーデバイス製造産業等において利用可能性がある。 The flange for a plasma cavity, the plasma cavity and the plasma CVD apparatus of the present invention can introduce phosphorus (P) in a source gas into a diamond film with high efficiency, so that it is used in the diamond semiconductor manufacturing industry, the power device manufacturing industry, etc. there is a possibility.

1…プラズマCVD装置、11…マイクロ波発生装置、12…チューナー、13…プリズム、14…放射サーモメータ―、15…マイクロ波導入管、17…ガス導入管、17c…リング状の管、18…蓋部、19…ロードロックチャンバー、23…ガス排気管、25…ゲートバルブ、26…ガス排気管、27…水平移動棒、28…成膜用チャンバー、28a…開口部、28c…空洞部、29…プラズマキャビティ、30…円筒容器、31…プラズマキャビティ用フランジ、32垂直移動棒、33…基板ホルダー、34…基板、35…プラズマ、36…石英窓部、37…噴射口、41…外周側面部、41a…円板部材、41b…円板部材、43…基板配置領域、44…ガス排出領域、45…孔部、51…外周側面部、53…基板配置領域、54…ガス排出領域、55…孔部、61…外周側面部、63…基板配置領域、64…ガス排出領域、65…孔部、71…外周側面部、73…基板配置領域、74…ガス排出領域、75…孔部、81…外周側面部、83…基板配置領域、84…ガス排出領域、85…孔部、91…外周側面部、93…基板配置領域、94…ガス排出領域、95…孔部、101…外周側面部、103…基板配置領域、104…ガス排出領域、105…孔部、G…原料ガス。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plasma CVD apparatus, 11 ... Microwave generator, 12 ... Tuner, 13 ... Prism, 14 ... Radiation thermometer, 15 ... Microwave introduction pipe, 17 ... Gas introduction pipe, 17c ... Ring-shaped pipe, 18 ... Lid, 19 ... Load lock chamber, 23 ... Gas exhaust pipe, 25 ... Gate valve, 26 ... Gas exhaust pipe, 27 ... Horizontal moving rod, 28 ... Deposition chamber, 28a ... Opening, 28c ... Cavity, 29 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Plasma cavity, 30 ... Cylindrical container, 31 ... Flange for plasma cavity, 32 Vertical movement rod, 33 ... Substrate holder, 34 ... Substrate, 35 ... Plasma, 36 ... Quartz window part, 37 ... Injection port, 41 ... Outer peripheral side part , 41a ... disc member, 41b ... disc member, 43 ... substrate placement region, 44 ... gas discharge region, 45 ... hole, 51 ... outer peripheral side portion, 53 ... substrate placement region, 54 Gas discharge region, 55 ... hole, 61 ... outer peripheral side, 63 ... substrate placement region, 64 ... gas discharge region, 65 ... hole, 71 ... outer side surface, 73 ... substrate placement region, 74 ... gas discharge region, 75 ... Hole, 81 ... Outer peripheral side, 83 ... Substrate placement region, 84 ... Gas discharge region, 85 ... Hole, 91 ... Outer peripheral side, 93 ... Substrate placement region, 94 ... Gas discharge region, 95 ... Hole 101 ... Outer peripheral side surface, 103 ... Substrate arrangement region, 104 ... Gas discharge region, 105 ... Hole, G ... Source gas.

Claims (6)

略円板状のプラズマキャビティ用フランジであって、
外周側面部が、2枚の円板部材が空間部を介して対面配置されたマイクロ波反射形状とされており、
一の円板部材の平面視中心を基板中心点とする平面視円状領域が基板配置領域とされており、
前記基板配置領域を囲むように平面視リング状のガス排出領域が設けられており、
前記ガス排出領域内に6以上の平面視円状の孔部が設けられており、
前記孔部の直径は6mm以下であり、基板中心点に対して点対称に設けられており、かつ、隣接する孔部の中心点間隔が少なくとも5.5mm以上とされていることを特徴とするプラズマキャビティ用フランジ。
A substantially disc-shaped flange for a plasma cavity,
The outer peripheral side surface has a microwave reflection shape in which two disk members are arranged to face each other via a space portion,
A planar view circular region having the center of the planar view of one disk member as the substrate center point is a substrate placement region,
A gas discharge region in a ring shape in plan view is provided so as to surround the substrate arrangement region,
6 or more circular holes in plan view are provided in the gas discharge region,
The hole has a diameter of 6 mm or less, is provided point-symmetrically with respect to the center point of the substrate, and the center point interval between adjacent holes is at least 5.5 mm or more. Flange for plasma cavity.
円板平面中心から22mm以上24mm以下の同心円上に孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のプラズマキャビティ用フランジ。   The flange for a plasma cavity according to claim 1, wherein a plurality of holes are provided so that the center of the hole is positioned on a concentric circle of 22 mm or more and 24 mm or less from the center of the disk plane. 円板平面中心から19mm以上20mm以下の同心円上にも孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のプラズマキャビティ用フランジ。   The flange for a plasma cavity according to claim 1 or 2, wherein a plurality of holes are provided so that the center of the hole is also located on a concentric circle of 19 mm or more and 20 mm or less from the center of the disk plane. 円板平面中心から27mm以上29mm以下の同心円上にも孔部中心が位置するように複数の孔部が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のプラズマキャビティ用フランジ。   The plasma according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of holes are provided so that the center of the hole is positioned on a concentric circle of 27 mm or more and 29 mm or less from the center of the disk plane. Flange for cavity. 円筒容器を有するプラズマキャビティであって、
前記円筒容器の一端側の開口部が石英窓板でふさがれており、
前記開口部の近傍に噴射口が設けられており、
前記円筒容器の他端側の開口部に、一の円板部材の一面が前記円筒容器の軸方向と垂直となるように、かつ、前記円筒容器の内壁から外周側面部を離間して、請求項1〜4のいずれか1項に記載のプラズマキャビティ用フランジが配置されていることを特徴とするプラズマキャビティ。
A plasma cavity having a cylindrical container,
The opening on one end side of the cylindrical container is blocked with a quartz window plate,
An injection port is provided in the vicinity of the opening,
The opening on the other end side of the cylindrical container is such that one surface of one disk member is perpendicular to the axial direction of the cylindrical container, and the outer peripheral side surface is separated from the inner wall of the cylindrical container, Item 5. A plasma cavity, wherein the plasma cavity flange according to any one of Items 1 to 4 is disposed.
開口部を備えた成膜用チャンバーと、
前記開口部を塞ぐ蓋板と、
蓋板に取り付けたガス導入管と、
前記蓋板の一面と円筒容器の軸方向を垂直にし、前記蓋板に石英窓板を嵌合させ、前記蓋板に取り付けた請求項5に記載のプラズマキャビティと、
前記石英窓板に一端側を接続したマイクロ波導入管と、
前記マイクロ波導入管の他端側に接続したマイクロ波発生装置と、
前記成膜用チャンバーの開口部の反対側の近傍に取り付けたガス排気管と、
を有することを特徴とするプラズマCVD装置。
A deposition chamber with an opening;
A lid plate that closes the opening;
A gas inlet pipe attached to the lid plate;
The plasma cavity according to claim 5, wherein one surface of the lid plate and the axial direction of the cylindrical container are perpendicular to each other, a quartz window plate is fitted to the lid plate, and the plasma cavity is attached to the lid plate.
A microwave introduction tube having one end connected to the quartz window plate;
A microwave generator connected to the other end of the microwave introduction tube;
A gas exhaust pipe attached in the vicinity of the opposite side of the opening of the film forming chamber;
A plasma CVD apparatus characterized by comprising:
JP2014137415A 2014-07-03 2014-07-03 Flange for plasma cavity, plasma cavity and plasma CVD apparatus Active JP6341565B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014137415A JP6341565B2 (en) 2014-07-03 2014-07-03 Flange for plasma cavity, plasma cavity and plasma CVD apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014137415A JP6341565B2 (en) 2014-07-03 2014-07-03 Flange for plasma cavity, plasma cavity and plasma CVD apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016015429A true JP2016015429A (en) 2016-01-28
JP6341565B2 JP6341565B2 (en) 2018-06-13

Family

ID=55231417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014137415A Active JP6341565B2 (en) 2014-07-03 2014-07-03 Flange for plasma cavity, plasma cavity and plasma CVD apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6341565B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016153515A (en) * 2015-02-20 2016-08-25 宏興 王 Microwave plasma cvd apparatus

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0320469A (en) * 1989-06-15 1991-01-29 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Microwave treating device having magnetic field
US5302226A (en) * 1989-06-15 1994-04-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Apparatus for microwave processing in a magnetic field
US5311103A (en) * 1992-06-01 1994-05-10 Board Of Trustees Operating Michigan State University Apparatus for the coating of material on a substrate using a microwave or UHF plasma
JP2001192838A (en) * 1999-12-28 2001-07-17 Shimadzu Corp Ecr plasma cvd system
JP2004244298A (en) * 2002-12-17 2004-09-02 Kobe Steel Ltd Substrate holder for vapor-phase diamond synthesis and method of vapor-phase diamond synthesis
JP2010098296A (en) * 2008-09-17 2010-04-30 Hitachi Kokusai Electric Inc Substrate processing apparatus and method
JP2013001601A (en) * 2011-06-16 2013-01-07 National Institute For Materials Science Method and apparatus for growing diamond crystal

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0320469A (en) * 1989-06-15 1991-01-29 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Microwave treating device having magnetic field
US5302226A (en) * 1989-06-15 1994-04-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Apparatus for microwave processing in a magnetic field
US5311103A (en) * 1992-06-01 1994-05-10 Board Of Trustees Operating Michigan State University Apparatus for the coating of material on a substrate using a microwave or UHF plasma
JP2001192838A (en) * 1999-12-28 2001-07-17 Shimadzu Corp Ecr plasma cvd system
JP2004244298A (en) * 2002-12-17 2004-09-02 Kobe Steel Ltd Substrate holder for vapor-phase diamond synthesis and method of vapor-phase diamond synthesis
JP2010098296A (en) * 2008-09-17 2010-04-30 Hitachi Kokusai Electric Inc Substrate processing apparatus and method
JP2013001601A (en) * 2011-06-16 2013-01-07 National Institute For Materials Science Method and apparatus for growing diamond crystal

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016153515A (en) * 2015-02-20 2016-08-25 宏興 王 Microwave plasma cvd apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP6341565B2 (en) 2018-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9175392B2 (en) System for multi-region processing
KR101451244B1 (en) Liner assembly and substrate processing apparatus having the same
CN105408985B (en) The manufacture method of SiC epitaxial wafer
JP5873491B2 (en) Exhaust system for CVD reactor
KR100996210B1 (en) Gas injection unit and apparatus and method for depositing thin layer with the same
CN103329249A (en) Chemical vapor deposition apparatus and method for manufacturing light-emitting devices using same
JP2009503876A (en) Semiconductor processing deposition equipment
CN102747418B (en) A kind of high temperature big area Device for epitaxial growth of silicon carbide and treatment process
TW201715072A (en) Chemical vapor deposition apparatus and depositing method thereof which comprises a reaction chamber, a substrate tray, a rotating shaft, a gas conveyor, a central exhaust system, and a peripheral exhaust system
JP5197030B2 (en) Epitaxial wafer manufacturing apparatus and manufacturing method
CN102677164B (en) Pallet, chamber device and epitaxial device
JP2013197329A (en) Manufacturing apparatus of semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP6341565B2 (en) Flange for plasma cavity, plasma cavity and plasma CVD apparatus
CN104233460B (en) Reaction chamber and MOCVD equipment provided with reaction chamber
TWI682429B (en) Substrate processing apparatus
KR101079245B1 (en) The reactor for chemical vapor deposition include insulator
JP2010129587A (en) Apparatus for manufacturing compound semiconductor epitaxial wafer
JP2009158726A (en) Semiconductor device manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method
CN102796992B (en) Reaction chamber device and substrate processing equipment with same
US20150013608A1 (en) Ceramic heater
KR102026206B1 (en) Deposition apparatus
KR101707103B1 (en) Heater for chemical vapor deposition and chemical vapor deposition apparatus using the same
JP2013038099A (en) Vapor growth device
KR101394481B1 (en) Gas injection appartus and Apparatus for depositing the organic thin film using the same
KR101135083B1 (en) Apparatus and method for depositing thin layer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170627

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180327

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180418

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180508

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180511

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6341565

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250