JP2019014976A - Catalyst cvd apparatus, catalyst cvd method and method for self-cleaning catalyst cvd apparatus - Google Patents
Catalyst cvd apparatus, catalyst cvd method and method for self-cleaning catalyst cvd apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019014976A JP2019014976A JP2018203840A JP2018203840A JP2019014976A JP 2019014976 A JP2019014976 A JP 2019014976A JP 2018203840 A JP2018203840 A JP 2018203840A JP 2018203840 A JP2018203840 A JP 2018203840A JP 2019014976 A JP2019014976 A JP 2019014976A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- source gas
- gas
- catalyst body
- source
- cvd apparatus
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、触媒CVD装置(cat−CVD装置)、触媒CVD法(cat−CVD法)及び該触媒CVD装置(cat−CVD装置)のプラズマによるセルフクリーニング法に関する。 The present invention relates to a catalytic CVD apparatus (cat-CVD apparatus), a catalytic CVD method (cat-CVD method), and a self-cleaning method using plasma of the catalytic CVD apparatus (cat-CVD apparatus).
触媒CVD装置(cat−CVD装置)及び触媒CVD法(cat−CVD法)は、荷電粒子による基板の損傷(イオンダメージ)が無いこと、緻密な膜を形成可能であること及び原料ガスの分解効率が高く、高速製膜が可能であること等の特長があり、太陽電池、液晶デイスプレイ用TFT、有機EL及び各種半導体デバイス等における光電変換膜、絶縁膜、パッシベーション膜あるいはバリア膜等の形成への応用がなされつつある。
なお、触媒CVD法は、原料ガスを加熱した触媒体に接触させ、その際に発生する接触分解反応を利用して分解し、その分解された分解種又はラジカルを、濃度勾配及び温度勾配による輸送現象を利用して基板に輸送し、堆積させるという方法である。即ち、触媒CVD法は、原料ガス分子を加熱した触媒体に解離吸着させ、その解離吸着した原子あるいは各種ラジカルを分離したまま気相中に放出(熱脱離)し、拡散現象で移動したその原子状ラジカル又は製膜前駆体が基板に堆積して薄膜を形成する方法である、ということが知られている。
Catalytic CVD apparatus (cat-CVD apparatus) and catalytic CVD method (cat-CVD method) have no substrate damage (ion damage) caused by charged particles, can form a dense film, and decomposition efficiency of source gas And high-speed film formation is possible, such as the formation of photoelectric conversion films, insulating films, passivation films, barrier films, etc. in solar cells, TFTs for liquid crystal displays, organic EL, and various semiconductor devices. Applications are being made.
In the catalytic CVD method, a source gas is brought into contact with a heated catalyst body and decomposed using a catalytic decomposition reaction generated at that time, and the decomposed species or radicals are transported by a concentration gradient and a temperature gradient. It is a method of transporting and depositing on a substrate using a phenomenon. That is, the catalytic CVD method dissociates and adsorbs source gas molecules on a heated catalyst body, releases the dissociated and adsorbed atoms or various radicals into the gas phase with separation (thermal desorption), and moves by diffusion phenomenon. It is known that atomic radicals or film-forming precursors are deposited on a substrate to form a thin film.
触媒CVD法の原理、触媒CVD装置及びその開発状況については、例えば、非特許文献1及び非特許文献2に、詳しく記載されている。
The principle of the catalytic CVD method, the catalytic CVD apparatus and the development status thereof are described in detail in
非特許文献1には、次の記載がある。即ち、製膜の具体例として、SiH4を原料ガスに、W線を触媒体に用いてシリコン(Si)系薄膜を形成する場合、W表面に到達したSiH4分子は、触媒体温度が1000℃以上であれば、Siと4つのHに分離してWに吸着する(解離吸着)。触媒体表面に吸着した種は,W触媒体が高温であるため,分離したまま気相中に放出される(熱脱離)。放出されたHラジカルの一部は、未分解のSiH4分子と、気相中で、SiH4+H→SiH3+H2という過程で反応する。その結果、良質な非晶質Si膜及び微結晶Si膜等の形成の前駆体として知られるSiH3ラジカルが生成される。一方、Siラジカルは、付着係数が高く、基板上でのマイグレーションが期待できないため、膜の緻密化の観点からは好ましくないが、気相中での他の分子やラジカルとの衝突頻度が十分であれば、そのほとんどが気相反応により基板に到達することなく、消失する。ただし、気相中での反応がさらに進むと、Siが鎖状に連なったポリマー状のラジカルが生成され、これも緻密で良質な膜の形成を阻害すると言われている。
Non-Patent
また、非特許文献1には、次の記載がある。即ち、Cat−CVD特有の問題の一つに、触媒体の変性が挙げられる。特に、連続生産が求められる量産設備においては、触媒体の長寿命化は大きな課題である。触媒体の変性は、分解させたいガス分子が触媒体表面に解離吸着した際、熱脱離しなかった原子が触媒体構成元素と反応して表面に化合物層を形成することを意味する。この化合物層の成長は、自身に亀裂を発生させながら触媒体内部まで進行し、最終的には断線を引き起こす。化合物層の成長を抑止する、あるいは遅らせるには、触媒体温度を上昇させて、分解種の熱脱離を促進させるのが解決策の一つとなる。
Non-Patent
また、非特許文献1には、次の記載がある。即ち、いずれの初期触媒体温度においても、SiH4雰囲気に曝すと、WとSiとの化合物であるタングステンシリサイドが形成されるが、組成分析から、初期温度1450℃ではWSi2が、1750℃ではW5Si3がそれぞれ形成されていることがわかる。これは,触媒体温度が低いほど熱脱離せずにWと化合物層を形成する Siの割合が増加し、よりSi組成の多いシリサイド層が形成されたためと考えられる。WSi2の放射率はW やW5Si3と比べて大きいため、輻射によるエネルギー損失により触媒体温度が低下し、さらに熱脱離が起こりにくくなり、厚いシリサイド層形成、ひいては断線を引き起こす。一方、W5Si3層については、形成された後も2100℃程度の高温熱処理により除去できるという性質があるため、SiH4ガスとW触媒体の組み合わせにおいては、WSi2層を形成させないよう、初期触媒体温度をある程度高く設定する必要がある。
また、非特許文献1には、次の記載がある。即ち、膜堆積時の触媒体温度の上限であるが、2000℃以上の温度で、堆積されるa−Si 膜中にW が混入するという報告があり、デバイス応用上好ましくないため,それ以下での使用が望ましい。
Non-Patent
Non-Patent
非特許文献2には、次の記載がある。即ち、W触媒体上でのSiH4の分解種は原子状シリコン(Si)であるものの、支配的な膜堆積種は気相中での原子状水素(H)とSiH4の衝突により生成するシリル(SiH3)であることが明らかになった。
また、非特許文献2には、次の記載がある。即ち、触媒体上にガス分子が解離吸着することにより生成した分解種がどのように基板上に輸送され、薄膜が形成されるかについて考える。使用するガスにもよるが、たとえばSiH4を用いる場合には触媒体表面は1600℃ 以上の高温にしなければならない。この1600℃もの高温はSiH4ガスの解離のために必要でないことは、熱CVD法での成膜温度を考えれば明白である。Cat−CVD法においては、触媒体とガス分子の分解種を反応させないことが重要であり、反応により触媒体表面が変性してしまえば、ガスの分解そのものに再現性がなくなる。つまり、1600℃もの高温は分解種が触媒体と反応するのに充分な時間、触媒体表面に滞在することなく、短時間のうちに分解種を気相中に再放出させるために必要なのである。触媒体の温度が低ければ、その分、分解種は触媒体表面に長時間滞在可能となり、分解種と触媒体は反応し、触媒体は変性する。たとえば、触媒体材料に最も頻繁に用いられているWとSiH4の組み合わせでは、Wのシリサイド化が生じる。
Non-Patent Document 2 has the following description. That is, the decomposition species of S i H 4 on the W catalyst body is atomic silicon (S i ), but the dominant film deposition species are atomic hydrogen (H) and S i H 4 in the gas phase. It was clarified that it was silyl (S i H 3 ) produced by the collision.
Non-Patent Document 2 has the following description. That is, consider how decomposed species generated by dissociative adsorption of gas molecules on the catalyst body are transported onto the substrate and a thin film is formed. Depending on the gas used, for example, S i the catalyst surface in the case of using H 4 must be at a high temperature of over 1600 ° C.. It is apparent that the high temperature as high as 1600 ° C. is not necessary for the dissociation of S i H 4 gas in view of the film formation temperature in the thermal CVD method. In the Cat-CVD method, it is important not to react the catalyst body with the decomposition species of the gas molecules. If the surface of the catalyst body is modified by the reaction, the gas decomposition itself is not reproducible. In other words, a high temperature of 1600 ° C. is necessary to re-release the decomposed species into the gas phase in a short time without staying on the catalyst body surface for a sufficient time for the decomposed species to react with the catalyst body. . If the temperature of the catalyst body is low, the decomposed species can stay on the surface of the catalyst body correspondingly, the decomposed species and the catalyst body react, and the catalyst body is denatured. For example, in the combination of W and S i H 4 that is most frequently used for the catalyst body material, silicidation of W occurs.
また、非特許文献2に、次の記載がある。即ち、気相中に放出された分解種は熱拡散とガスの流れの双方により基板上に輸送されるが、Cat−CVD法では通常数100mPaから数Pa程度の低圧を用い、ガス流量も小さく流速が数m/sを超えることはないため、ガスの流れの影響は受けにくい。Cat−CVD法において低圧かつ小流量で実際的な成膜が可能なことも、ガスの分解効率が高いことに起因することは言うまでもない。もちろん分解種の気相反応をともなう場合もあるが、このように分解種の輸送は触媒体からの熱拡散に支配されるので、触媒体の幾何学的配置により膜厚分布が概ね決定される。このことは,ガスの流れの影響を受けやすい他のCVD法に比べて、Cat−CVD法の装置設計が容易になることの一つの理由である。
また、非特許文献2に、次の記載がある。即ち、触媒体一体型シャワーヘッドを用いることで、触媒体ワイヤと電流導入端子の接続部が変性することなく、シャワーヘッド上の任意の位置に任意の長さのワイヤを配置可能となり、このことで大面積堆積にも対応可能となった。実際、触媒体一体型シャワーヘッドを用いることで、960mmx400mmの基板上に堆積速度5.3Å/s、膜厚分布±7.5%でa−Si膜を堆積することに成功している。
また、非特許文献2には、次の記載がある。即ち、触媒体温度1900℃、基板ホルダー温度150℃ の場合のGaAs基板温度は、静電チャックを用いない場合には、触媒体加熱開始後200秒においても飽和することなく360℃程度まで緩慢に昇温を続けるのに対して静電チャックを用いることにより触媒体加熱開始後20〜40秒程度で、わずか180℃で飽和する。
Further, Non-Patent Document 2 has the following description. That is, the decomposed species released into the gas phase are transported onto the substrate by both thermal diffusion and gas flow, but the Cat-CVD method usually uses a low pressure of about several hundred mPa to several Pa and the gas flow rate is small. Since the flow velocity does not exceed several m / s, it is not easily affected by the gas flow. Needless to say, the Cat-CVD method enables practical film formation at a low pressure and a small flow rate, and also results from high gas decomposition efficiency. Of course, there are cases where the decomposition species are accompanied by a gas phase reaction, but since the transport of decomposition species is governed by thermal diffusion from the catalyst body, the film thickness distribution is generally determined by the geometrical arrangement of the catalyst body. . This is one of the reasons that the design of the Cat-CVD method is facilitated compared to other CVD methods that are easily affected by the gas flow.
Further, Non-Patent Document 2 has the following description. That is, by using the shower head integrated with the catalyst body, it becomes possible to place a wire of any length at an arbitrary position on the shower head without modifying the connection portion of the catalyst body wire and the current introduction terminal. This makes it possible to handle large area deposition. In fact, by using a catalyst body integrated shower head, an a-Si film has been successfully deposited on a substrate of 960 mm × 400 mm with a deposition rate of 5.3 Å / s and a film thickness distribution of ± 7.5%.
Non-Patent Document 2 has the following description. That is, the GaAs substrate temperature when the catalyst body temperature is 1900 ° C. and the substrate holder temperature is 150 ° C. is slow to about 360 ° C. without being saturated even after 200 seconds from the start of heating of the catalyst body when the electrostatic chuck is not used. By using an electrostatic chuck while continuing to raise the temperature, it saturates at only 180 ° C. in about 20 to 40 seconds after starting heating of the catalyst body.
非特許文献1及び非特許文献2に記載の上記事項によれば、触媒CVD装置特有の問題の一つに、触媒体の変性(タングステンシリサイド化)による触媒体の断線あるいは機能劣化が挙げられる。
触媒体の変性(タングステンシリサイド化)は、触媒体のタングステンをSiH4雰囲気に曝した場合に発生する化学的現象であり、タングステン触媒体の本質的現象であることから、シラン系原料ガスを用いる触媒CVD装置の工業的応用において、装置稼働率及び製品歩留まり確保の上で重大な問題となる。
しかしながら、現状、触媒体の変性(タングステンシリサイド化)を防止する有効な解決手段は構築されておらず、その解決策を見出すために、鋭意研究開発が行われている状況にある。
また、触媒CVD装置及び触媒CVD法を太陽電池や各種半導デバイス等の量産設備へ応用するに際し、基板への製膜を繰りかして行うと、反応容器内部の基板以外の部材にも膜が形成される。その付着した膜は厚くなると、剥離して落下、あるいは飛散して基板の膜中に混入し、製造する製品の膜質を低下させ、製品歩留まりを著しく低下させる原因になる。そのため、付着した膜を上記各種製品の製膜工程の中で、適当なタイミングで反応容器内部の部材に付着した膜を除去する必要がある。
上記反応容器内部の部材に付着した膜を除去する技術として、例えば、特許文献5に記載のセルフクリーニング法が提案されている。しかしながら、特許文献5に記載のセルフクリーニング技術は、触媒体のタングステンを2000℃以上に加熱する必要があるため、2000℃以上に加熱されたタングステンの蒸発による劣化が発生し、触媒線の短寿命化及び反応容器内部の汚染等の問題を抱えている。
即ち、従来の触媒CVD装置に用いられるセルフクリーニング技術では、触媒線の劣化を促進して寿命が短じかくなるので、触媒線を頻繁に取り換える必要があり、装置稼働率及び製品歩留まり確保の上で重大な問題となっている。
According to the above-described matters described in
Modification of the catalyst body (tungsten silicidation) is a chemical phenomenon that occurs when tungsten of the catalyst body is exposed to an SiH4 atmosphere, and is an essential phenomenon of the tungsten catalyst body. In the industrial application of a CVD apparatus, it becomes a serious problem in ensuring the apparatus operation rate and product yield.
However, at present, an effective solution for preventing the modification of the catalyst body (tungsten silicidation) has not been established, and in order to find such a solution, earnest research and development is underway.
In addition, when applying the catalytic CVD apparatus and catalytic CVD method to mass production facilities such as solar cells and various semiconductor devices, when film formation on the substrate is repeated, the film is also applied to members other than the substrate inside the reaction vessel. Is formed. When the attached film becomes thick, it peels off, drops, or scatters and mixes into the film of the substrate, deteriorating the film quality of the product to be manufactured and causing a significant decrease in product yield. For this reason, it is necessary to remove the attached film on the members inside the reaction vessel at an appropriate timing in the film forming process of the various products.
As a technique for removing the film adhering to the members inside the reaction vessel, for example, a self-cleaning method described in Patent Document 5 has been proposed. However, since the self-cleaning technique described in Patent Document 5 needs to heat the tungsten of the catalyst body to 2000 ° C. or more, deterioration due to evaporation of tungsten heated to 2000 ° C. or more occurs, and the life of the catalyst wire is short. And problems such as contamination inside the reaction vessel.
In other words, the self-cleaning technology used in the conventional catalytic CVD apparatus accelerates the deterioration of the catalyst line and shortens its life, so it is necessary to replace the catalyst line frequently, ensuring the apparatus operating rate and product yield. It has become a serious problem.
触媒CVD装置(cat−CVD装置)及び触媒CVD法(cat−CVD法)に関わる従来技術の代表例に、例えば、特許文献1ないし特許文献4がある。
For example,
特許文献1には、次のことが掲載されている。即ち、内部を減圧状態に維持することが可能な処理チャンバーと、処理チャンバー内の所定の位置に基板を保持する基板ホルダーと、所定の原料ガスを処理チャンバーに導入するガス導入系と、ガス導入系より導入された原料ガスが表面に接触するか表面付近を通過するようにして処理チャンバー内に設けられた高温媒体と、高温媒体にエネルギーを印加して高温媒体を所定の高温に維持するエネルギー印加機構とを備えており、原料ガスが高温媒体の表面に接触するか又は表面付近を通過することにより生成された生成物が基板に到達することで基板の表面に所定の薄膜が作成される化学蒸着装置であって、
前記基板ホルダーは基板を垂直に保持するものであり、前記高温媒体は、垂直な面であって前記基板ホルダーに保持された基板と平行な平面に沿って設けられており、さらに、前記高温媒体は、別々に取り付けられる複数の媒体エレメントから成るものであることを特徴とする化学蒸着装置。
The substrate holder holds the substrate vertically, and the high temperature medium is provided along a plane that is a vertical surface and parallel to the substrate held by the substrate holder, and further, the high temperature medium Is a chemical vapor deposition apparatus characterized in that it comprises a plurality of media elements that are separately mounted.
特許文献2には、次のことが掲載されている。即ち、内部に触媒体が配置された多数の孔に原料ガスを供給し、前記触媒体で原料ガスを接触分解して生成したラジカル又は分解種を、前記孔から減圧チェンバーへ供給することを特徴とするラジカル発生方法。
また、特許文献2には、次のことが掲載されている。即ち、原料ガスを触媒体で接触分解してラジカル又は分解種を生成するラジカル発生器であって、 原料ガス供給手段から供給される原料ガスを減圧チェンバー内に供給する複数の孔と、前記孔の内部の所定位置に配置され、前記原料ガスを接触分解する触媒体とを備えることを特徴とするラジカル発生器。
Patent Document 2 describes the following. That is, the raw material gas is supplied to a large number of holes in which the catalyst body is arranged, and radicals or decomposition species generated by catalytic decomposition of the raw material gas with the catalyst body are supplied from the holes to the vacuum chamber. Radical generation method.
Patent Document 2 discloses the following. That is, a radical generator that catalytically decomposes a raw material gas with a catalyst body to generate radicals or decomposition species, and a plurality of holes for supplying the raw material gas supplied from the raw material gas supply means into the decompression chamber; And a catalyst body that is disposed at a predetermined position in the inside and catalytically decomposes the raw material gas.
特許文献3には、次のことが掲載されている。即ち、排気系の稼動により圧力調整可能な反応容器と、前記反応容器内で基板を保持する基板ホルダーと、前記反応容器内に反応ガスを導入するガス導入系と、前記基板ホルダーの基板保持面側と対向するようにして設けた触媒体とを備え、前記ガス導入系から前記反応容器内に導入される反応ガスを通電により高温に加熱された前記触媒体により活性化あるいは分解して生成された堆積種を、前記基板ホルダーに保持された基板に堆積して成膜を行なう触媒CVD装置において、 前記基板ホルダーの基板保持面側と逆側の背面に反応ガス溜め込み容器を設けて、前記基板ホルダーの背面と基板保持面との間を貫通するようにして複数のガス噴出し孔を形成し、前記ガス導入系から前記反応ガス溜め込み容器内に反応ガスを導入して、前記反応ガス溜め込み容器内に溜め込んだ反応ガスを前記ガス噴出し孔を通して前記基板ホルダーの基板保持面側に噴出させる、 ことを特徴とする。
また、特許文献3には、次のことが掲載されている。即ち、前記触媒体を前記反応容器の水平な底面に対して垂直に設置し、前記触媒体を間にしてその外側に前記基板保持面側がそれぞれ対向するようにして2つの前記基板ホルダーを前記反応容器の水平な底面に対して略垂直に設置した、 ことを特徴とする。
特許文献4には、次のことが掲載されている。即ち、被製膜基板が載置される基板保持手段を収納し排気手段を備えた反応容器と、前記反応容器に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記原料ガスに触媒反応を起こす触媒体と、前記触媒体に電力を供給して所定の高温に維持する電力供給手段と、前記原料ガスを前記触媒体に誘導する原料ガス流れ制御手段と、を備えた触媒CVD装置であって、
前記原料ガス供給手段は、前記電力供給手段により供給される電力で高温に維持される前記触媒体で接触分解される第1の原料ガスを供給する第1の原料ガス供給手段と前記触媒体により接触分解をされない第2の原料ガスを供給する第2の原料ガス供給手段を備え、
前記原料ガス流れ制御手段は、前記第1の原料ガスを前記触媒体に接触させるように誘導して前記触媒体により前記第1の原料ガスのラジカル又は分解種を生成するラジカル生成領域を形成し、前記ラジカル生成領域で生成される前記第1の原料ガスのラジカル又は分解種と前記第2の原料ガス供給手段から供給される第2の原料ガスを接触混合させて気相中で製膜前駆体を生成する接触混合領域を形成し、前記接触混合領域で生成される製膜前駆体を温度勾配及び濃度勾配による輸送現象を利用して前記基板保持手段に載置された被製膜基板表面に輸送して堆積させるようにしたことを特徴とする。
Patent Document 4 describes the following. That is, a reaction vessel containing a substrate holding unit on which a substrate to be deposited is placed and provided with an exhaust unit, a source gas supply unit that supplies a source gas to the reaction vessel, and a catalyst that causes a catalytic reaction to the source gas. A catalytic CVD apparatus comprising: a medium; power supply means for supplying power to the catalyst body to maintain the catalyst body at a predetermined high temperature; and source gas flow control means for guiding the source gas to the catalyst body,
The source gas supply means includes a first source gas supply means for supplying a first source gas that is catalytically decomposed by the catalyst body maintained at a high temperature by the power supplied by the power supply means, and the catalyst body. Comprising a second source gas supply means for supplying a second source gas not subjected to catalytic cracking,
The source gas flow control means induces the first source gas to contact the catalyst body to form a radical generation region for generating radicals or decomposition species of the first source gas by the catalyst body. A precursor of film formation in the gas phase by contacting and mixing the radical or decomposition species of the first source gas generated in the radical generation region and the second source gas supplied from the second source gas supply means Forming a contact mixing region for generating a body, and forming a film-forming precursor formed on the substrate holding means by using a transport phenomenon due to a temperature gradient and a concentration gradient of the film-forming precursor generated in the contact mixing region It is characterized in that it is transported to and deposited on.
従来の触媒CVD装置は、触媒体としてタングステンを用いることから、タングステンに起因する特有の問題がある。即ち、シリコン系薄膜を製膜する工程では、触媒体は原料ガスに含まれるSiとの反応によりタングステンシリサイド化して触媒体機能が劣化し、かつ、断線するという問題がある。また、セルフクリーニングの工程では、フッ素含有ガスを用いて触媒体のタングステンを2000℃以上に加熱する必要があるため、2000℃以上という高温化によるタングステンの蒸発により劣化が発生し、触媒体の寿命が短縮化されるという問題がある。
触媒体のタングステンシリサイド化と高温化によるタングステンの短寿命化という問題は、触媒体CVD装置を太陽電池や各種半導体デバイス等製品の量産設備へ応用するに際し、装置稼働率及び製品歩留まりを著しく低下させるという重大な問題の要因になっている。即ち、従来技術では装置稼働率及び製品歩留まりの確保が極めて困難であるため、製品の低コスト化が困難という課題がある。
本発明は、上記触媒体の変性(タングステンシリサイド化)による触媒体の断線及び機能の劣化という問題とタングステンの高温化蒸発による短寿命化という問題を解消し、装置稼働率及び製品歩留まりの向上が可能な触媒CVD装置及び方法を提供することを目的とする。
Since the conventional catalytic CVD apparatus uses tungsten as a catalyst body, there is a problem peculiar to tungsten. That is, in the process of forming a silicon-based thin film, there is a problem that the catalyst body is converted into tungsten silicide by reaction with Si contained in the source gas, the function of the catalyst body is deteriorated, and the catalyst body is disconnected. Further, in the self-cleaning process, it is necessary to heat the tungsten of the catalyst body to 2000 ° C. or higher using a fluorine-containing gas. Therefore, deterioration occurs due to evaporation of tungsten due to a high temperature of 2000 ° C. or higher, and the life of the catalyst body. There is a problem of shortening.
The problem of tungsten silicidation of the catalyst body and the shortening of the lifetime of tungsten due to high temperatures significantly lowers the equipment operation rate and product yield when applying the catalyst CVD apparatus to mass production facilities for products such as solar cells and various semiconductor devices. It is a factor of the serious problem That is, in the prior art, it is extremely difficult to ensure the apparatus operation rate and the product yield, and there is a problem that it is difficult to reduce the cost of the product.
The present invention solves the problems of disconnection and functional deterioration of the catalyst body due to the modification of the catalyst body (tungsten silicidation) and the problem of shortening the service life due to high temperature evaporation of tungsten, thereby improving the apparatus operating rate and product yield. It is an object of the present invention to provide a possible catalytic CVD apparatus and method.
上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、被製膜基板が載置される基板保持手段を収納し排気手段を備えた反応容器と、前記反応容器に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記原料ガスに触媒反応を起こす線状の触媒体と、前記触媒体に電力を供給して所定の高温に維持する電力供給手段と、を備え、前記原料ガス供給手段から前記反応容器内に導入される原料ガスを前記電力供給手段から供給される電力により高温に加熱された前記触媒体により接触分解して前記基板保持手段に載置される基板に製膜を行なう触媒CVD装置において、
前記原料ガス供給手段は、前記電力供給手段から供給される電力で所定の高温に維持される前記触媒体で接触分解される第1の原料ガスを供給する第1の原料ガス供給手段と前記触媒体で接触分解されない第2の原料ガスを供給する第2の原料ガス供給手段を備え、
前記第1の原料ガスが前記触媒体に接触して生成されるラジカル種又は分解種と前記第2の原料ガスを接触混合させる領域を、前記基板保持手段に保持された基板と前記触媒体の間に設けるとともに、前記触媒体と前記第2の原料ガスを噴出する第2の原料ガス噴出孔の間に開口を備えた隔壁を配置したことを特徴とする。
The first invention of the present invention for solving the above-mentioned problems is a reaction vessel that contains a substrate holding means on which a film-forming substrate is placed and is equipped with an exhaust means, and supplies a source gas to the reaction vessel A raw material gas supply means; a linear catalyst body that causes a catalytic reaction to the raw material gas; and an electric power supply means that supplies electric power to the catalyst body to maintain a predetermined high temperature. A catalyst for forming a film on a substrate placed on the substrate holding means by catalytically decomposing the source gas introduced into the reaction vessel by the catalyst body heated to a high temperature by the power supplied from the power supply means In the CVD apparatus,
The source gas supply means includes a first source gas supply means for supplying a first source gas that is catalytically decomposed by the catalyst body maintained at a predetermined high temperature by the electric power supplied from the power supply means, and the catalyst. A second source gas supply means for supplying a second source gas that is not catalytically decomposed by the medium;
A region in which the first source gas is brought into contact with the catalyst body and the radical species or decomposition species and the second source gas are brought into contact and mixed with each other is defined by the substrate held by the substrate holding means and the catalyst body. In addition, a partition wall having an opening is disposed between the catalyst body and the second source gas ejection hole for ejecting the second source gas.
第2の発明は、第1の発明において、前記隔壁は、通気口となる開口を備え、前記基板保持手段の基板保持面に平行に設置される前記触媒体と前記基板保持面に平行な一面内に配置される前記第2の原料ガスを噴出する第2の原料ガス噴出管に挟まれる位置に配置されるとともに、前記触媒体は前記開口を備えた隔壁と前記基板保持面に平行な一面内に配置される前記第1の原料ガスを噴出する第1の原料ガス噴出孔に挟まれる位置に配置され、かつ、前記第2の原料ガス噴出管は前記開口を備えた隔壁と前記基板保持手段の基板保持面に挟まれる位置に配置されるということを特徴とする。 According to a second invention, in the first invention, the partition includes an opening serving as a vent hole, and the catalyst body installed in parallel to the substrate holding surface of the substrate holding means and one surface parallel to the substrate holding surface The catalyst body is disposed at a position sandwiched between second source gas ejection pipes for ejecting the second source gas disposed therein, and the catalyst body has one surface parallel to the partition wall having the opening and the substrate holding surface. The second source gas ejection pipe is disposed at a position sandwiched between first source gas ejection holes for ejecting the first source gas disposed therein, and the partition having the opening and the substrate holding It is characterized by being arranged at a position sandwiched between the substrate holding surfaces of the means.
第3の発明は、第1の発明あるいは第2の発明のいずれか一つの発明において、前記隔壁は、電気的に接地状態にある金属製の板材で構成され、かつ、複数の開口を有するとともに、前記第2の原料ガス噴出管は、電気的に非接地状態にある金属製の梯子型の管で構成され、かつ、前記第2の原料ガスを噴出する第2の原料ガス噴出孔を備え、かつ、プラズマ生成に用いる高周波電源の出力端子に接続されることを特徴とする。 According to a third invention, in any one of the first invention and the second invention, the partition wall is made of a metal plate that is electrically grounded and has a plurality of openings. The second source gas ejection pipe is formed of a metal ladder tube that is electrically ungrounded, and includes a second source gas ejection hole for ejecting the second source gas. And connected to an output terminal of a high-frequency power source used for plasma generation.
第4の発明は、第1の発明において、前記隔壁は、電気的に接地状態にある金属製の筐体で構成され、前記筐体は開口を有し、かつ、前記筐体の内部に前記第1の原料ガスを噴出する第1の原料ガス噴出孔と前記触媒体が配置され、前記第2の原料ガスを噴出する第2の原料ガス噴出管は、電気的に非接地状態を保ち、かつ、前記筐体の外部周辺に配置されるとともに、プラズマ生成に用いる高周波電源の出力端子に接続されることを特徴とする。 In a fourth aspect based on the first aspect, the partition is formed of a metal casing that is electrically grounded, the casing has an opening, and the casing is provided inside the casing. The first source gas ejection hole for ejecting the first source gas and the catalyst body are arranged, and the second source gas ejection pipe for ejecting the second source gas is kept electrically non-grounded, And it is arrange | positioned at the outer periphery of the said housing | casing, and is connected to the output terminal of the high frequency power supply used for plasma production | generation.
第5の発明は、第2の発明から第4の発明のいずれか一つの発明において、前記隔壁の開口は、円形あるいは矩形あるいは長穴あるいはスリット状の形状を有することを特徴とする。 According to a fifth invention, in any one of the second to fourth inventions, the opening of the partition wall has a circular shape, a rectangular shape, a long hole shape, or a slit shape.
第6の発明は、第1の発明から第5の発明のいずれか一つの発明において、前記第1の原料ガスは、水素(H2)、窒素(N2)、アンモニア(NH3)、ホスフイン(PH3)、ジボラン(B2H6)、ゲルマン(GeH4)、メタン(CH3)及びエタン(C2H6)から選ばれる少なくとも1種を含むガスであることを特徴とする。 According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the first raw material gas is hydrogen (H 2 ), nitrogen (N 2 ), ammonia (NH 3 ), phosphine It is a gas containing at least one selected from (PH 3 ), diborane (B 2 H 6 ), germane (GeH 4 ), methane (CH 3 ), and ethane (C 2 H 6 ).
第7の発明は、第1の発明から第6の発明のいずれか一つの発明において、前記第2の原料ガスは、シラン(SiH4)、ジシラン(Si2H6)、トリシラン(Si3H8)、モノメチルシラン(CH3SiH3)及びフッ素含有のガスから選ばれる少なくとも1種を含むガスであることを特徴とする。 According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, the second source gas is silane (S i H 4 ), disilane (S i2 H 6 ), trisilane (S i3 H 8), characterized in that it is a gas containing at least one selected from monomethyl silane (CH 3 S i H 3) and a fluorine-containing gas.
第8の発明は、第3の発明から第5の発明のいずれか一つの発明において、前記第2の原料ガス噴出管は、プラズマ生成のための高周波電力を供給する高周波電源の出力端子に接続され、かつ、フッ素含有ガスを噴出する第2の原料ガス噴出孔を有するとともに、前記第1の原料ガス噴出孔は、窒素あるいは不活性ガスを供給する第1の原料ガス供給手段に連通していることを特徴とする。 In an eighth aspect based on any one of the third aspect to the fifth aspect, the second source gas ejection pipe is connected to an output terminal of a high frequency power source for supplying high frequency power for plasma generation. And has a second source gas jet hole for jetting fluorine-containing gas, and the first source gas jet hole communicates with a first source gas supply means for supplying nitrogen or an inert gas. It is characterized by being.
第9の発明は、第1の発明から第7の発明のいずれか一つの発明の触媒CVD装置を用いる触媒CVD法であって、前記基板保持手段に載置された基板に所望の薄膜を形成するに際し、
前記第1の原料ガスの供給の際の前記反応容器内部の分圧P1を、前記第2の原料ガスの供給の際の分圧P2に比べて高く設定し、かつ、全圧P、即ち、P=P1+P2をPD積=0.02〜0.68(ただし、Pの単位はPa、Dは前記触媒線と前記隔壁との距離であり、その単位はmである)の範囲に設定し、前記触媒体周りの気体及びラジカル種の流れを分子流と粘性流の間の状態にある中間流にすることにより前記触媒体と前記第2の原料ガスの接触を抑制することを特徴とする触媒CVD法。
A ninth invention is a catalytic CVD method using the catalytic CVD apparatus according to any one of the first to seventh inventions, wherein a desired thin film is formed on the substrate placed on the substrate holding means When doing
Wherein the reaction vessel partial pressure P 1 inside during the supply of the first source gas, is set high as compared to the partial pressure P 2 at the time of supply of the second source gas, and the total pressure P, That is, P = P 1 + P 2 with PD product = 0.02 to 0.68 (where P is the unit Pa, D is the distance between the catalyst wire and the partition, and the unit is m) The contact between the catalyst body and the second raw material gas is suppressed by setting the flow range of the gas and radical species around the catalyst body to an intermediate flow in a state between a molecular flow and a viscous flow. The catalytic CVD method characterized by this.
第10の発明は、第1の発明から第7の発明のいずれか一つの発明の触媒CVD装置のセルフクリーニングに用いられるプラズマによるクリーニング法であって、
前記反応容器内部部材に付着した膜を除去するためのセルフクリーニングを実施するに際し、前記第1の原料ガス噴出孔から窒素ガスあるいは不活性ガスを噴出し、前記第2の原料ガス噴出管からフッ素含有ガスを噴出し、前記高周波電源から前記第2の原料ガス噴出管に電力を供給して前記フッ素含有ガスをプラズマ化することによりフッ素ラジカルを生成して、前記反応容器内部のセルフクリーニングを行うことを特徴とする。
A tenth invention is a plasma cleaning method used for self-cleaning of the catalytic CVD apparatus according to any one of the first to seventh inventions,
When carrying out self-cleaning for removing the film adhering to the reaction container inner member, nitrogen gas or inert gas is ejected from the first source gas ejection hole, and fluorine is ejected from the second source gas ejection pipe. Self-cleaning of the inside of the reaction vessel is performed by jetting a contained gas, supplying electric power from the high-frequency power source to the second source gas jet pipe to generate a fluorine radical by converting the fluorine-containing gas into plasma. It is characterized by that.
第11の発明は、第10の発明において、前記反応容器の内部部材に付着した膜を除去するためのプラズマクリーニングを実施するに際し、前記第2の原料ガス噴出管から噴出するフッ素含有ガスは、NF3、CF4、C2F6、C2F8、SF4、SF6、S2F10、XeF2、ClF3及びO2から選ばれる少なくとも1種を含むガスであることを特徴とする。 In an eleventh aspect based on the tenth aspect, when performing the plasma cleaning for removing the film adhering to the internal member of the reaction vessel, the fluorine-containing gas ejected from the second source gas ejection pipe is: A gas containing at least one selected from NF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , C 2 F 8 , SF 4 , SF 6 , S 2 F 10 , XeF 2 , ClF 3 and O 2 To do.
第12の発明は、第10の発明あるいは第11の発明において、前記反応容器の内部部材に付着した膜を除去するためのプラズマクリーニングを実施するに際し、
前記第1の原料ガスの供給の際の前記反応容器内部の分圧P1を、前記第2の原料ガスの供給の際の分圧P2に比べて高く設定し、全圧P、即ち、P=P1+P2をPD積=0.02〜0.68(ただし、Pの単位はPa、Dは前記触媒線と前記隔壁との距離であり、その単位はmである)の範囲にし、前記触媒体周りの気体及びラジカル種の流れを分子流と粘性流の間の状態にある中間流にすることにより前記触媒体と前記フッ素ラジカルの接触を抑制することを特徴とする。
In a twelfth invention according to the tenth invention or the eleventh invention, when performing plasma cleaning for removing the film adhering to the internal member of the reaction vessel,
The partial pressure P 1 inside the reaction vessel at the time of supplying the first raw material gas is set higher than the partial pressure P 2 at the time of supplying the second raw material gas, and the total pressure P, that is, P = P 1 + P 2 in the range of PD product = 0.02 to 0.68 (where P is Pa, D is the distance between the catalyst wire and the partition, and the unit is m). The contact between the catalyst body and the fluorine radical is suppressed by making the flow of gas and radical species around the catalyst body an intermediate flow in a state between a molecular flow and a viscous flow.
本発明により、従来技術が有する触媒体の変性(タングステンシリサイド化、2000℃以上の高温化による蒸発)による触媒体の断線及び機能の劣化という問題を解消可能という効果を奏する。即ち、本発明により、触媒体の長寿命化が実現可能となり、従来の触媒体CVD装置が有する太陽電池及び各種半導体デバイス等製品に関する量産設備への応用における装置稼働率及び製品歩留まりの向上が困難という問題を解消可能であるので、経済的効果は著しく大きい。 By this invention, there exists an effect that the problem of the disconnection of a catalyst body and deterioration of a function by the modification | denaturation (tungsten silicidation, evaporation by high temperature 2000 degreeC or more) which a prior art has can be solved. That is, the present invention makes it possible to extend the life of the catalyst body, and it is difficult to improve the apparatus operation rate and product yield in application to mass production facilities related to products such as solar cells and various semiconductor devices that the conventional catalyst body CVD apparatus has. Therefore, the economic effect is remarkably large.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。各図において、同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。また、以下に示す図面は、説明の便宜上、各部材の縮尺が、実際と異なる場合がある。また、各図面間においても、縮尺が、実際と異なる場合がある。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted.
In addition, this invention is not limited to the following description, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably. In the drawings shown below, the scale of each member may be different from the actual one for convenience of explanation. In addition, the scale may be different between the drawings.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係わる触媒CVD装置及び触媒CVD法について説明する。先ず、触媒CVD装置の構成について説明する。
図1は、本発明の第1、第2及び第4の実施形態に係わる触媒CVD装置を説明するための模式的な斜視図である。
図2は、本発明の第1、第2及び第4の実施形態に係わる触媒CVD装置に用いられる第1の原料ガスの供給手段を説明するための模式的な斜視図である。
図3は、本発明の第1及び第2の実施形態に係わる触媒CVD装置に用いられる触媒体及び該触媒体への電力供給手段を説明するための模式的な斜視図である。
図4は、本発明の第1、第2及び第4の実施形態に係わる触媒CVD装置に用いられる第2の原料ガスの供給手段あるいはプラズマ生成用電力供給手段を説明するための模式的な斜視図である。
図5は、本発明の第1の実施形態に係わる触媒CVD装置の構成を説明するための模式的断面図である。
図6は、本発明の第1の実施形態に係わる触媒CVD装置における原子状Hの移動とSiH4ガスの移動と、両者が接触混合する接触混合領域と製膜の前駆体の移動を説明するための模式的断面図である。
図7は、本発明の第1の実施形態に係わる触媒CVD装置の接触混合領域における原子状HとSiH4の反応を説明するための模式的説明図である。
(First embodiment)
A catalytic CVD apparatus and a catalytic CVD method according to the first embodiment of the present invention will be described. First, the configuration of the catalytic CVD apparatus will be described.
FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining a catalytic CVD apparatus according to the first, second and fourth embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view for explaining the first source gas supply means used in the catalytic CVD apparatus according to the first, second and fourth embodiments of the present invention.
FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining a catalyst body used in the catalytic CVD apparatus according to the first and second embodiments of the present invention and means for supplying power to the catalyst body.
FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining the second source gas supply means or plasma generation power supply means used in the catalytic CVD apparatus according to the first, second and fourth embodiments of the present invention. FIG.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the catalytic CVD apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view for explaining the movement of atomic H and the movement of SiH 4 gas, the contact mixing region where both are in contact with each other, and the movement of the precursor for film formation in the catalytic CVD apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7 is a schematic explanatory view for explaining the reaction between atomic H and SiH 4 in the contact mixing region of the catalytic CVD apparatus according to the first embodiment of the present invention.
以下の説明において、反応容器1は製膜室を意味する。また、一般に、製膜室は、製膜室内部を大気に曝さないように、ロード室とアンロード室を備えているが、説明の便宜上、製膜室である反応室1のみを図示し、ロード室とアンロード室を省略している。
図1及ないし図6において、符号1は反応容器である。反応容器1は、気密性を有し、図示しない真空ポンプで、第1及び第2の排気孔2a、2bを介して排気することにより、真空到達度は2.66x10−4Pa(2x10−6Torr)程度になる。また、反応容器1の内壁は不純物の付着が無く、触媒CVDに適用可能な仕様を満たしている。
符号2a、2bは、第1及び第2の排気孔である。第1及び第2の排気孔2a、2bは、図示しない真空ポンプ及び図示しない圧力計と連携して、反応容器1内部の圧力を所定の値に保持するように、排気する。ここでは、後述の原料ガスの流量が5sccm〜500sccm程度であれば、圧力0.1Pa〜100Pa(0.75mTorr〜750mTorr)程度の範囲で任意の圧力に設定し、一定圧力に保持可能である。
In the following description, the
1 to 6,
符号3は、被製膜の基板である。基板3は、ガラス、プラススチック、シリコン等の基板である。基板材料は任意に選べる。ここでは、例えば、基板3として、サイズ:15cm角x厚み0.63mmのガラスを用いる。
符号3aは、基板3を載置する基板保持手段である。基板保持手段3aは、基板3の温度を調整するように、冷却手段と加熱手段が内臓され、基板温度制御装置を備えている。後述の触媒体10の温度が1000℃〜1900℃に設定された場合、前記基板温度制御装置は、基板3の温度を30℃〜350℃の範囲で任意の値に設定し、維持できる。
基板3は、図示しないロード室から図示しない基板搬入装置により、基板保持手段3aに載置され、製膜終了後は図示しないアンロード室へ移動される。そして、図示しないアンロード室から搬出される。
基板保持手段3aと後述の触媒体10の距離は2cm〜20cmの範囲に、ここでは、例えば10cmになるように配置する。
なお、触媒CVD装置は、後述の触媒体10で生成する原料ガスのラジカルまたは分離種を温度勾配及び濃度勾配による輸送現象を利用して基板3の表面へ輸送させることから、膜の厚みの均一化の観点からは、前記触媒体10と基板3の距離は長い方が良い。
The
The distance between the substrate holding means 3a and the later-described
The catalytic CVD apparatus transports the radicals or separated species of the source gas generated by the
符号20は、筐体である。筐体20は、後述の触媒体と後述の第2の原料ガスとの接触を阻止するために、複数設置される。ここでは、例えば、3個が設置されており、それぞれを第1の筐体20a、第2の筐体20b及び第3の筐体20cと呼ぶ。なお、第1の筐体20a、第2の筐体20b及び第3の筐体20cを区別する必要のない場合は、筐体20と呼ぶ。なお、筐体20の寸法は任意に選べるが、ここでは、例えば、縦150mmx横30mmx深さ15mmの矩形の箱型にする。ただし、図1及び図5に示すようにその一面は通気口20dが設けられている。ここでは、通気口を開口20dとも呼ぶ。
筐体20は、金属材で製作され、電気的に反応容器1に接続されており、接地状態にある。筐体20の内部には、後述の第1の原料ガスを噴出する第1の原料ガス噴出孔19aと後述の触媒体10が設置される。また、筐体20は、後述の通気口である開口20dが設けられる。
なお、筐体20は、触媒体10と第2の原料ガス噴出管26bの間に位置する隔壁であり、前記第2の原料ガス噴出管26bから噴出する第2の原料ガスが分子流的に振る舞う場合でも、前記ガス分子が触媒体に接触することは困難である。また、後述するように、筐体20内部に噴出される第1の原料ガスの分圧P1を第2の原料ガスの分圧P2より高く設定することにより、第2の原料ガスが触媒体10に接近することは困難である。
符号20dは通気口である。通気口20dは、筐体20の基板保持手段に載置された基板3に平行な面に設けられた開口である。通気口20dは、後述の第1の原料ガス噴出孔19aから噴出する第1の原料ガスが後述の触媒体10に接触し触媒反応により分解されて生成されるラジカル種又は分解種を通過させる。通気口20dの形状は、円形、矩形、長穴形あるいはスリット状など任意に選べる。通気口20dの開口率は、ラジカル種又は分解種の通気性を高くするために30%以上が良い。ここでは、開口率70%とする。
The
The
筐体20の内部のガスの流れは、分子流領域(分子の平均自由行程が筐体内部の代表的長さより大きい場合を分子流と呼ぶ:分子同士の衝突はなく、分子は壁と衝突しながら移動する)と粘性流領域(分子の平均自由行程が筐体内部の代表的長さより十分に小さい場合を粘性流と呼ぶ:分子同士が衝突しながら移動する)の間の領域である中間流領域になるように圧力条件を設定する。なお、圧力をP(単位Pa)、筐体の代表的寸法をD(単位m)で表すと、PD積が0.02Pa・m以下であれば、分子流であり、PD積が0.68Pa・m以上であれば、粘性流であり、0.02Pa・m〜0.68Pa・mの範囲であれば中間流であることが、一般に知られている。
例えば、筐体20内部の圧力Pを30Paに設定する場合、筐体の代表的寸法Dを15mmとすれば、PD積=30Pax15x10−3m=0.45Pa・m であり、ガス流れは中間流である。この場合、ガス分子の一部は筐体20の壁と衝突しながら移動し、また、その一部はガス分子同士が衝突しながら移動するという状態にある。
The gas flow inside the
For example, when the pressure P inside the
符号23(23a、23b、23c)は、第1の原料ガス供給源である。第1の原料ガス供給源23(23a、23b、23c)は、水素(H2)、窒素(N2)、アンモニア(NH3)、ホスフイン(PH3)、ジボラン(B2H6)、ゲルマン(GeH4)、メタン(CH3)及びエタン(C2H6)から選ばれる少なくとも1種を含む原料ガスを備えている。なお、複数の原料ガスを選ぶ場合は、それに応じた複数の原料ガスを用意する。また、それに応じた複数の原料ガスの流量計24(24a、24b)を用意する。ここでは、例えば、水素ガスを選定する。
符号23aは水素ガス供給源である。水素ガス供給源23aは、原料ガスのH2ガスを、水素ガス流量計24aを介して後述の第1の原料ガス供給管25aへ供給する。
符号24aは、水素ガス流量計である。水素ガス流量計24aは、水素ガス供給源23aから供給される水素ガスの流量を予め選ばれた任意の流量に設定し、第1の原料ガス供給管25aに供給する。なお、ここでは、水素ガスの流量計24aの流量が5sccm〜500sccmの範囲の任意の流量を設定できる。
Reference numeral 23 (23a, 23b, 23c) denotes a first source gas supply source. The first source gas supply source 23 (23a, 23b, 23c) is hydrogen (H 2 ), nitrogen (N 2 ), ammonia (NH 3 ), phosphine (PH 3 ), diborane (B 2 H 6 ), germane A source gas containing at least one selected from (GeH 4 ), methane (CH 3 ), and ethane (C 2 H 6 ) is provided. In addition, when selecting several raw material gas, several raw material gas according to it is prepared. In addition, a plurality of source gas flow meters 24 (24a, 24b) corresponding thereto are prepared. Here, for example, hydrogen gas is selected.
符号25aは第1の原料ガス供給管である。第1の原料ガス供給管25aは、第1の原料ガスの流量計24a、24bを介して第1の原料ガス供給源から供給される第1の原料ガスを後述の第1の原料ガス供給箱26に供給する。
符号27は真空装置用原料ガス供給管の継ぎ手である。真空装置用原料ガス供給管の継ぎ手27は第1の原料ガスを大気側から反応容器1内部へ真空漏れが無いように輸送する。
符号26aは第1の原料ガス供給箱である。第1の原料ガス供給箱26aは、第1の原料ガス供給管25aから供給される第1の原料ガスを後述の第1の原料ガス噴出孔19aに供給する。
符号19aは、第1の原料ガス噴出孔である。第1の原料ガス噴出孔19は、第1の原料ガス供給源23(23a、23b)より供給される第1の原料ガスを、筐体20の内部に噴出する。噴出した第1の原料ガスは後述の触媒体10に接触し、接触分解される。
第1の原料ガス噴出孔19aは、孔の直径が0.2mm〜1.0mm程度であり、2mm〜10mm程度の間隔で配置される。ここでは、孔の直径を0.6mm、孔の間隔を5mmとする。第1の原料ガスの噴出流を、図5及び図6に符号35aで示す。
なお、一般に、第1の原料ガス噴射箱26の内部の圧力が略0.3MPa(3kgf/cm2)程度以上であれば、前記孔の直径が0.2mm〜1.0mm程度の原料ガス噴出孔19aから噴射される原料ガスの流量は略一定であり、原料ガス噴出孔19aの場所による影響は少ない。即ち、多数の原料ガス噴出孔19aの個々の孔から噴出する流量にバラツキは生じない。即ち、触媒体10に近い領域に噴出する第1の原料ガスの量は、ほぼ一様に噴出される。
また、第1の原料ガス噴出孔19aから噴出する原料ガスの噴流は、その孔から、その直径の約5倍〜10倍の距離だけ離れるとその速度はほぼゼロとなることが、一般に知られている。即ち、原料ガス噴出孔19aからその孔の直径の約5倍〜10倍の距離だけ離れた地点では、噴射流の流れの影響が少なくなり、原料ガスは、原料ガスの濃度勾配及び温度勾配による輸送現象によって移動する。
The diameters of the first source
In general, if the pressure inside the first source
Further, it is generally known that the velocity of the jet of the source gas ejected from the first source
符号17(17a、17b)は、第2の原料ガス供給源である。第2の原料ガス供給源17(17a、17b)は、シラン(SiH4)、ジシラン(Si2H6)、トリシラン(Si3H8)、及びモノメチルシラン(CH3SiH3)から選ばれる少なくとも1種を含むガス、あるいは、NF3、CF4、C2F6、C2F8、SF4、SF6、S2F10、XeF2、ClF3及びO2から選ばれる少なくとも1種を含むガスを備えている。なお、複数の原料ガスを選ぶ場合は、それに応じた複数の原料ガスを用意する。また、それに応じた複数の原料ガスの流量計17(17a、17b)を用意する。ここでは、例えば、シラン(SiH4)ガスを選定する。
符号17aはシランガス供給源である。シランガス供給源17aは、原料ガスのシランガスを、シランガス流量計18aを介して後述の第2の原料ガス供給管25bへ供給する。
符号18aは、シランガス流量計である。シランガス流量計18aは、シランガス供給源17aから供給されるシランガスの流量を予め選ばれた任意の流量に設定し、第2の原料ガス供給管25bに供給する。なお、ここでは、シランガスの流量計18aの流量が1sccm〜100sccmの範囲の任意の流量を設定できる。
Reference numeral 17 (17a, 17b) denotes a second source gas supply source. The second source gas supply source 17 (17a, 17b) includes silane (S i H 4 ), disilane (S i2 H 6 ), trisilane (S i3 H 8 ), and monomethylsilane (CH 3 S i H 3 ). Or a gas containing at least one selected from NF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , C 2 F 8 , SF 4 , SF 6 , S 2 F 10 , XeF 2 , ClF 3 and O 2 A gas containing at least one kind is provided. In addition, when selecting several raw material gas, several raw material gas according to it is prepared. In addition, a plurality of source gas flow meters 17 (17a, 17b) corresponding thereto are prepared. Here, for example, silane (S i H 4 ) gas is selected.
符号25bは、第2の原料ガス供給管である。第2の原料ガス供給管25bは、シランガス流量計18a及びNF3ガス流量計18bと連通している。また、第2の原料ガス供給管25bは、後述の真空装置用絶縁物製原料ガス接続管28を介して後述の第2の原料ガス噴出管26bと連通している。
符号28は真空装置用絶縁物製原料ガス接続管である。真空装置用絶縁物製原料ガス接続管28は、第2の原料ガス供給管25bと後述の第2の原料ガス噴出管26bを接続する。
符号26bは第2の原料ガス噴出管である。第2の原料ガス噴出管26bは、第2の原料ガス供給管25bから供給される第2の原料ガスを後述の第2の原料ガス噴出孔19bに供給する。
符号19bは第2の原料ガス噴出孔である。第2の原料ガス噴出孔19bは第2の原料ガス噴出管26bに設置され、第2の原料ガスを噴出する。
第2の原料ガス噴出孔19bは、孔の直径が0.2mm〜1.0mm程度であり、2mm〜10mm程度の間隔で配置される。ここでは、孔の直径を0.6mm、孔の間隔を5mmとする。第2の原料ガスの噴出流を、図5及び図6に符号35bで示す。
なお、一般に、第2の原料ガス噴射管26bの内部の圧力が略0.3MPa(3kgf/cm2)程度以上であれば、前記孔の直径が0.2mm〜1.0mm程度の原料ガス噴出孔19bから噴射される原料ガスの流量は略一定であり、原料ガス噴出孔19bの場所による影響は少ない。即ち、多数の原料ガス噴出孔19bの個々の孔から噴出する流量にバラツキは生じない。
The diameters of the second source gas ejection holes 19b are about 0.2 mm to 1.0 mm, and are arranged at intervals of about 2 mm to 10 mm. Here, the hole diameter is 0.6 mm, and the hole interval is 5 mm. The jet flow of the second source gas is indicated by
In general, when the pressure inside the second source
符号10は、線状の触媒体である。線状の触媒体10は、タングステン線(W)を使う。触媒体10の断面形状は、円形あるいは矩形あるいは楕円形から選ぶ。配線の取り扱いは円形の場合が便利であるが、触媒体としての表面積を広く取る場合は、矩形あるいは楕円形の方が良い。触媒体10は、線径0.02〜1.0mmの範囲のW線を選ぶ。ここでは、円形の線径0.6mmのW線を選ぶ。触媒体10の基板3の面と平行方向の長さを略14cmとする。
符号5a、5bは触媒体に供給する電力の真空用の電流導入端子である。電流導入端子5a、5bは図示しない冷却用冷媒を備えた電流導入端子冷却装置を備えている。なお、真空用の電流導入端子5a、5bは、大気側の電力供給線7a、7bと反応容器1内部の
触媒体支持棒8を真空漏れが無い状態を保ち、電気的に導通する。
符号8は触媒体支持棒である。触媒体支持棒8は、電流導入端子5と触媒体を導通する。ただし、触媒体支持棒8は図示しない絶縁物で、筐体2おと電気的に絶縁されており、非接地状態が保たれている。
符号6は触媒加熱用電源である。触媒加熱用電源6は、電力供給線7a、7b、真空用の電流導入端子5a、5b及び触媒体支持棒8を介して、触媒体10に電力を供給する。なお、触媒加熱用電源6の出力と、触媒体10の温度と、原料ガスの流量及び流量比と、反応容器1の圧力の関係は、予め、把握し、そのデータを基に、所要の温度に設定する。
次に、図1ないし図5に示す触媒CVD装置を用いて、ヘテロ接合型太陽電池のパッシベーション膜であるa−Si膜を例に取り、その製膜方法について説明する。
ここでは、ヘテロ接合型太陽電池のパッシベーション膜であるa−Si膜を例に取り、第1の原料ガスとして水素(H2)を、第2の原料ガスとしてシラン(SiH4)を選び、その製膜方法について説明するが、本発明の第1の実施形態に係わる触媒CVD装置及び触媒CVD法がa−Si膜の形成に限定されないことは、当然である。
Then, using the catalytic CVD apparatus shown in FIGS. 1 to 5, takes a-S i film is a passivation film heterojunction solar cells, the following description will discuss the film forming method.
Here, take a-S i film is a passivation film heterojunction solar cell as an example, the hydrogen (H 2) as the first material gas, silane as the second source gas (S i H 4) The film forming method will be described, but it should be understood that the catalytic CVD apparatus and the catalytic CVD method according to the first embodiment of the present invention are not limited to the formation of the a- Si film.
例えば、太陽電池のp型a−Si膜を形成する場合は、第1の原料ガスとして水素(H2)とジボラン(B2H6)の混合ガスを、第2の原料ガスとしてシラン(SiH4)を選ぶのが良い。
また、例えば、太陽電池のn型a−Si膜を形成する場合は、第1の原料ガスとして水素とホスフイン(PH3)の混合ガスを、第2の原料ガスとしてシラン(SiH4)を選ぶのが良い。
また、例えば、非晶質シリコンカーバイド(a−SiC)膜を形成する場合は、第1の原料ガスとして水素(H2)と、メタン(CH4)あるいはエタン(C2H6)あるいはエチレン(C2H6)を、第2の原料ガスとしてシラン(SiH4)を選ぶのが良い。
また、例えば、非晶質シリコンゲルマニウム(a−SiGe)膜を形成する場合は、第1の原料ガスとして水素(H2)とゲルマン(GeH4)の混合ガスを、第2の原料ガスとしてシラン(SiH4)を選ぶのが良い。
また、例えば、酸化シリコン(SiO2)膜を形成する場合は、第1の原料ガスとして、酸素(O2)と亜酸化窒素(N2O)の混合ガスを、第2の原料ガスとしてシラン(SiH4)を選ぶのが良い。
For example, when forming a p-type a-Si film of a solar cell, a mixed gas of hydrogen (H 2 ) and diborane (B 2 H 6 ) is used as the first source gas, and silane (S i H 4 ) is preferred.
For example, when forming an n-type a-Si film of a solar cell, a mixed gas of hydrogen and phosphine (PH 3 ) is used as the first source gas, and silane (S i H 4 ) is used as the second source gas. It is good to choose.
Further, for example, when an amorphous silicon carbide (a-SiC) film is formed, hydrogen (H 2 ), methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), ethylene (as the first source gas) C 2 H 6 ) and silane (S i H 4 ) may be selected as the second source gas.
For example, when an amorphous silicon germanium (a-SiGe) film is formed, a mixed gas of hydrogen (H 2 ) and germane (GeH 4 ) is used as the first source gas, and silane is used as the second source gas. It is better to select (S i H 4 ).
For example, in the case of forming a silicon oxide (S i O 2 ) film, a mixed gas of oxygen (O 2 ) and nitrous oxide (N 2 O) is used as the second source gas as the first source gas. It is preferable to select silane (S i H 4 ).
また、例えば、有機ELデバイスの封止膜としてのSiCN膜を形成する場合は、第1の原料ガスとして、水素(H2)とアンモニア(NH3)の混合ガスを、第2の原料ガスとしてモノメチルシラン(CH3SiH3)を選ぶのが良い。 For example, in the case of forming an S i CN film as a sealing film of an organic EL device, a mixed gas of hydrogen (H 2 ) and ammonia (NH 3 ) is used as the second raw material as the first raw material gas. is good pick monomethyl silane (CH 3 S i H 3) as a gas.
ここでは、基板3を、例えば、サイズ:150mmx150mmx厚み0.63mmのガラスとする。
図示しないロード室に予め準備されている基板3を該ロード室と反応容器1の間の基板移動扉を開けて、図示しない基板移動装置により基板3を基板保持手段3aに載置する。そして、前記図示しない基板移動扉を閉める。
Here, the
A substrate moving door between the load chamber and the
次に、図示しない真空ポンプを稼働して、一旦、反応容器1の内部の圧力を真空到達度、例えば、2.67x10−4Pa(2x10−6Torr)程度まで下げる。
次に、第1の原料ガスである水素ガスの流量計24aにより水素ガスの流量を、10sccm〜200sccm程度、例えば、50sccmに設定する。
そして、図示しない圧力計と図示しない真空ポンプを用いて、反応容器1の内部圧力を、1.33Pa〜30Pa(0.01Torr〜0.225Torr)程度に、例えば、
20Pa(150mTorr)に設定し、維持する。この状態で、図示しない真空ポンプの排気量は一定とする。
次に、第1の原料ガスである水素ガスの圧力が20Paに維持されていることを確認後、第2の原料ガスであるシランガスの流量計17aの図示しない出口弁を少しずつ開きながら、第2の原料ガスの流量を微増させつつ、反応容器1内部の図示しない圧力計の値が30Paになったら、前記第2の原料ガスの流量をその値で一定に保つ。即ち、第1の原料ガス(水素)の分圧を20Pa(150mTorr)とし、第2の原料ガス(シラン)の分圧を10Paとし、全圧P(20Pa+10Pa)を30Pa(225mTorr)に設定し、維持する。
なお、上述の第1の原料ガス及び第2の原料ガスの調整操作は、図示しない電磁弁やデジタル流量制御装置等を用いたコンピュータ制御方式で自動的に行っても良い。
次に、触媒加熱用電源6から、それぞれ、電力供給線7a、7b、真空用電流導入端子5a、5bを介して、触媒体10に電力を供給し、発熱させる。
触媒体10の温度は、1000℃〜 1900℃の範囲で、例えば、1700℃とする。なお、予め把握しているデータ、即ち、触媒加熱用電源6の出力と、触媒体10の温度と、反応容器1の圧力の関係を活用する。
基板3の温度は、80℃〜350℃の範囲で、例えば150℃に設定し、維持する。
Next, a vacuum pump (not shown) is operated, and the pressure inside the
Next, the flow rate of the hydrogen gas is set to about 10 sccm to 200 sccm, for example, 50 sccm by the
Then, using a pressure gauge (not shown) and a vacuum pump (not shown), the internal pressure of the
Set to 20 Pa (150 mTorr) and maintain. In this state, the displacement of a vacuum pump (not shown) is constant.
Next, after confirming that the pressure of the hydrogen gas that is the first source gas is maintained at 20 Pa, while gradually opening an outlet valve (not shown) of the
Note that the above-described adjustment operation of the first source gas and the second source gas may be automatically performed by a computer control method using a solenoid valve, a digital flow rate control device, or the like (not shown).
Next, electric power is supplied from the catalyst
The temperature of the
The temperature of the
第1の原料ガス噴出孔19aから噴出したH2ガスは、触媒体10に接触しながら、拡散する。1700℃に設定された高温の触媒体10に接触したH2ガスは、触媒反応を起こす。即ち、触媒体10の表面に接触したH2分子は2つの原子状Hに分離して触媒体10に吸着する(解離吸着)。触媒体10の表面に吸着した原子状Hは,触媒体10が高温であるため、分離したまま気相中に放出される(熱脱離)。なお、ここでは、ここでは、前記放出された原子状Hをラジカルまたは分解種と呼ぶ。
放出された原子状Hは、温度勾配及び濃度勾配による輸送現象により、触媒体10側から基板3の方向へ移動する。Hラジカルが拡散移動する状況を、模式的に図6に符号37aで示す。
The H 2 gas ejected from the first source
The released atomic H moves from the
他方、第2の原料ガスであるシランガス供給源17aからシランガスの流量計18a、第2の原料ガス供給管25b、真空装置用絶縁物製原料ガス接続管28及び第2の原料ガス噴出孔管26bを介して供給されたシランガスは、第2の原料ガス噴出孔19bから噴出する。噴出したシランガスは、筐体20の間を、温度勾配及び濃度勾配による輸送現象により拡散移動する。
第2の原料ガス噴出孔19bから噴出したシランガスの移動状況を模式的に、図5及び図6に符号35bとして示す。
On the other hand, from the silane
The movement state of the silane gas ejected from the second source
上記1700℃に設定された高温の触媒体10により発生したHラジカルと第2の原料ガス噴出孔19bから噴出したシランガスは、反応容器1の内部を拡散移動するが、図6に示すように、互いに接触混合が起こる。この接触混合領域を、図6に符号33aで示す。
接触混合領域33aでは、次式で示す化学反応が起こる。
SiH4+H→H2+SiH3
なお、接触混合領域33aで起こるSiH4とHの反応を、模式的に図7に示す。
上記反応過程において、SiH3ラジカルは、長寿命で、かつ、温度勾配及び濃度勾配による輸送現象で移動するという特徴を有し、シリコン系薄膜形成の良質の前駆体として基板3の表面の方向移動し、到達し、堆積する。その移動状況を、図6に符号38aで示す
SiH3ラジカルは高品質膜を形成する前駆体であるので、基板3に形成されるa−Si膜は高品質の膜である。
なお、a−Si膜の製膜速度は、原料ガスのSiH4と原子状Hの濃度に依存するので、特別に高速の製膜を行う場合は、予め、製膜速度と、前記圧力条件と、原料ガスの供給量及び流量比の関係を把握し、最適化を行うのが良い。
The H radical generated by the high-
In the
S i H 4 + H → H 2 + S i H 3
Note that the reaction between S i H 4 and H occurring in the
In the above reaction process, the S i H 3 radical has a feature that it has a long lifetime and moves by a transport phenomenon due to a temperature gradient and a concentration gradient, and is a good precursor for the formation of a silicon-based thin film. Move, reach and deposit. The S i H 3 radical, which is indicated by the
In addition, since the film-forming speed of the a-Si film depends on the concentration of the source gas S i H 4 and the atomic H, when the film is formed at a particularly high speed, the film-forming speed and the pressure are set in advance. It is preferable to perform optimization by grasping the relationship between the conditions, the supply amount of the raw material gas, and the flow rate ratio.
次に、上記製膜において所定の製膜時間が、例えば1分間が経過したら、図示しない第1の原料ガス供給源23aのバルブ及び図示しない第2の原料ガス供給源17aのバルブを閉にして、原料ガスの供給をストップする。そして、触媒加熱用電源6の出力を落としてゼロにする。
なお、製膜時間は、ここでは触媒体10の温度が1700℃で稼働した時点からの経過時間とする。製膜時間を精度良く実施する場合は、基板3の近傍に開閉可能なシャッター機構を配置し、使用するのが良い。
その後、反応室1と図示しないアンロード室の間の図示しない基板移動扉を開けて、図示しない基板移動装置により基板3を基板保持手段3aから図示しないアンロード室に移動する。そして、図示しない基板移動扉を閉める。
Next, when a predetermined film forming time elapses, for example, for 1 minute in the above film forming, the valve of the first source
Here, the film forming time is an elapsed time from the time when the temperature of the
Thereafter, a substrate moving door (not shown) between the
反応室1の基板保持手段3aには被製膜の基板3が無くなったので、新たに、図示しないロード室から基板3を移動させる。上述のように、図示しないロード室に予め準備されている基板3を該ロード室と反応室1の間の基板移動扉を開けて、図示しない基板移動装置により基板3を基板保持手段3aに載置する。そして、図示しない基板移動扉を閉める。
そして、上述の製膜工程を、予め決められた回数、例えば、基板1000枚に対して繰り返し行う。
Since the
Then, the above-described film forming process is repeated for a predetermined number of times, for example, 1000 substrates.
本発明の第1の実施形態に係わる触媒CVD装置の構成よれば、第2の原料ガス噴出孔19bと触媒体10の間に隔壁として筐体20が設置され、かつ、第2の原料ガス噴出孔19b近傍の温度に比べて触媒体10の温度(1700℃)が著しく高いという状態が維持され、かつ、第1の原料ガスの水素ガス供給時の分圧(例えば、20Pa)が第2の原料ガスのシランガス供給時の分圧(例えば、10Pa)に比べて高い状態に保たれている。
その結果、触媒体10のタングステンシリサイド化の原因であるSiH4ガスの分子と触媒体10との接触は阻止される。
即ち、(イ)SiH4ガス分子が他の分子と衝突せずに周辺の壁と衝突しながら移動する(分子流)とした場合、筐体20の壁に衝突して、触媒体10の方向へ移動できない、(ロ)SiH4ガス分子が温度勾配に基づく拡散により移動する場合、温度勾配に基づく拡散力(熱泳動力)は温度の高い側から低い側へ働くので、SiH4ガス分子は触媒体10から遠ざかる方向へ移動する、(ハ)SiH4ガス分子が濃度勾配に基づく拡散により移動する場合、触媒体10周りの分圧が第2の原料ガス噴出孔19b周りの分圧より大きいので、濃度勾配による移動は触媒体10から遠ざかる方向へ移動する。その結果、Si原子とタングステンの接触が起こらないので、触媒体10にタングステンシリサイド化は発生しない。即ち、タングステンシリサイド化による触媒体10の劣化及び断線は発生しない。
According to the configuration of the catalytic CVD apparatus according to the first embodiment of the present invention, the
As a result, the contact between the
That is, when (i) S i H 4 gas molecules do not collide with other molecules and move while colliding with the surrounding walls (molecular flow), they collide with the wall of the
本発明の第1の実施形態に係わる触媒CVD装置の構成よれば、従来の触媒CVD及び触媒CVD法が有する触媒体のタングステンシリサイド化による触媒体機能の低下及び断線という問題が、容易に解消できる。即ち、触媒体CVD装置を太陽電池や各種半導体デバイス等製品の量産設備へ応用するに際し、装置稼働率及び製品歩留まりの大幅な向上に貢献できる。 According to the configuration of the catalytic CVD apparatus according to the first embodiment of the present invention, it is possible to easily solve the problem of deterioration of the catalytic body function and disconnection due to tungsten silicidation of the catalytic body of the conventional catalytic CVD and catalytic CVD method. . That is, when the catalytic CVD apparatus is applied to mass production facilities for products such as solar cells and various semiconductor devices, it can contribute to a significant improvement in apparatus operation rate and product yield.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係わる触媒CVD装置及び触媒CVD法について、図1ないし図4及び図8を用いて説明する。なお、本発明の第2の実施形態に係わる触媒CVD装置は、本発明の第1の実施形態に係わる触媒CVD装置で用いた部材も併用する。
また、以下に示す図面は、説明の便宜上、各部材の縮尺が、実際と異なる場合がある。また、各図面間においても、縮尺が、実際と異なる場合がある。
(Second Embodiment)
Next, a catalytic CVD apparatus and a catalytic CVD method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 and FIG. The catalytic CVD apparatus according to the second embodiment of the present invention also uses the members used in the catalytic CVD apparatus according to the first embodiment of the present invention.
In the drawings shown below, the scale of each member may be different from the actual one for convenience of explanation. In addition, the scale may be different between the drawings.
図8は、本発明の第2の実施形態に係わる触媒CVD装置における原子状H、NH2ラジカル及びSiH4ガスの接触混合領域と製膜の前駆体の移動を説明するための模式的説明図である。 FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the movement of the contact mixing region of atomic H, NH 2 radicals and S i H 4 gas and the precursor of film formation in the catalytic CVD apparatus according to the second embodiment of the present invention. It is explanatory drawing.
図1〜図4において、符号23bはアンモニア供給源である。アンモニア供給源23bは、原料ガスのアンモニア(NH3)を、アンモニア流量計24bを介して原料ガス供給管25aへ供給する。
符号24bは、アンモニア流量計である。アンモニア流量計24bは、アンモニア供給源23bから供給されるアンモニア(NH3)ガスの流量を予め選ばれた任意の流量に設定し、第1の原料ガス供給管25aに供給する。なお、ここでは、アンモニア(NH3)の流量計24bの流量が5sccm〜500sccmの範囲の任意の流量を設定できる。
1-4, the code |
次に、図1ないし図4に示す触媒CVD装置を用いて、ヘテロ接合型太陽電池の反射防止膜であるSiNx膜を例に取り、その製膜方法について説明する。
ここでは、ヘテロ接合型太陽電池の反射防止膜であるSiNx膜を例に取り、その製膜方法について説明するが、本発明の第2の実施形態に係わる触媒CVD装置及び触媒CVD法がSiNx膜の形成に限定されないことは、当然である。
Then, using the catalytic CVD apparatus shown in FIGS. 1 to 4, it takes the S i N x film is the antireflection film heterojunction solar cells, the following description will discuss the film forming method.
Here, the S i N x film, which is an antireflection film of a heterojunction solar cell, will be described as an example, and the film forming method will be described. The catalytic CVD apparatus and catalytic CVD method according to the second embodiment of the present invention Is not limited to the formation of S i N x films.
例えば、有機ELデバイスの封止膜としてのSiCN膜を形成する場合は、第1の原料ガスとして、水素(H2)とアンモニア(NH3)の混合ガスを、第2の原料ガスとして、モノメチルシラン(CH3SiH3)を選ぶのが良い。 For example, when forming a S i CN film as the sealing film of the organic EL device, as a first raw material gas, a mixed gas of hydrogen (H 2) and ammonia (NH 3), as a second source gas , it is to choose a monomethyl silane (CH 3 S i H 3) .
ここでは、基板3を、例えば、サイズ:150mmx150mmx厚み0.63mmのガラスとする。
図示しないロード室に予め準備されている基板3を該ロード室と反応容器1の間の基板移動扉を開けて、図示しない基板移動装置により基板3を基板保持手段3aに載置する。そして、図示しない基板移動扉を閉める。
Here, the
A substrate moving door between the load chamber and the
次に、図示しない真空ポンプを稼働して、反応容器1の内部の圧力を真空到達度、例えば、2.67x10−4Pa(2x10−6Torr)程度まで下げる。
次に、水素ガスの流量計24aにより水素ガスの流量を、5sccm〜500sccm程度、例えば、80sccmに設定する。アンモニア(NH3)ガスの流量計24cによりアンモニア(NH3)ガスの流量を、5sccm〜500sccm程度、例えば、20sccmに設定する。
そして、図示しない圧力計と図示しない真空ポンプを用いて、反応容器1の内部圧力を、1.33Pa〜30Pa(0.01Torr〜0.225Torr)程度に、例えば、
20Pa(150mTorr)に設定する。この状態で、図示しない真空ポンプの排気量は一定とする。
次に、第1の原料ガスである水素ガスとアンモニア(NH3)ガスの圧力が20Paに維持されていることを確認後、第2の原料ガスであるシランガスの流量計17aの図示しない出口弁を少しずつ開きながら、第2の原料ガスの流量を微増させつつ、反応容器1内部の図示しない圧力計の値が30Paになったら、前記第2の原料ガスの流量をその値で一定に保つ。即ち、第1の原料ガス(水素とアンモニアの混合ガス)の分圧を20Pa(150mTorr)とし、第2の原料ガス(シラン)の分圧を10Paとし、全圧P(20Pa+10Pa)を30Pa(225mTorr)に設定し、維持する。
なお、上述の第1の原料ガス及び第2の原料ガスの調整操作は、図示しない電磁弁やデジタル流量制御装置等を用いたコンピュータ制御方式で自動的に行っても良い。
次に、触媒加熱用電源6から、それぞれ、電力供給線7a、7b、真空用電流導入端子5a、5bを介して、触媒体10に電力を供給し、発熱させる。
触媒体10の温度は、1000℃〜 1900℃の範囲で、例えば、1800℃とする。なお、予め把握しているデータ、即ち、触媒加熱用電源6の出力と、触媒体10の温度と、反応容器1の圧力の関係を活用する。
基板3の温度は、80℃〜350℃の範囲で、例えば150℃に設定し、維持する。
Next, a vacuum pump (not shown) is operated to lower the pressure inside the
Next, the flow rate of hydrogen gas is set to about 5 sccm to 500 sccm, for example, 80 sccm by the hydrogen
Then, using a pressure gauge (not shown) and a vacuum pump (not shown), the internal pressure of the
Set to 20 Pa (150 mTorr). In this state, the displacement of a vacuum pump (not shown) is constant.
Next, after confirming that the pressures of the hydrogen gas and ammonia (NH 3 ) gas as the first source gas are maintained at 20 Pa, the outlet valve (not shown) of the
Note that the above-described adjustment operation of the first source gas and the second source gas may be automatically performed by a computer control method using a solenoid valve, a digital flow rate control device, or the like (not shown).
Next, electric power is supplied from the catalyst
The temperature of the
The temperature of the
第1の原料ガス噴出孔19aから噴出したH2ガス及びアンモニアガスの混合ガスは、触媒体10に接触しながら、拡散する。図8に、H2ガス及びアンモニアガスの混合ガスを符号35aで示す。1800℃に設定された高温の触媒体10に接触したH2とNH3は、触媒反応を起こす。即ち、触媒体10の表面に接触したH2分子とNH3分子は原子状HとNH2ラジカルに接触分解されて、気相中に放出される。放出された原子状H、NH2ラジカルは、温度勾配及び濃度勾配による輸送現象により、触媒体10側から基板3の方向へ拡散移動する。その状況を、図8に符号37bで示す。
The mixed gas of H 2 gas and ammonia gas ejected from the first source
他方、第2の原料ガスであるシランガス供給源17aからシランガスの流量計18a、第2の原料ガス供給管25b、真空装置用絶縁物製原料ガス接続管28及び第2の原料ガス噴出孔管26bを介して供給されたシランガスは、第2の原料ガス噴出孔19bから噴出する。噴出したシランガスは、筐体20の間を、温度勾配及び濃度勾配による輸送現象により拡散移動する。なお、第2の原料ガス噴出孔19bから噴出したシランガスを、図8に符号35bとして示す。
On the other hand, from the silane
上記1800℃に設定された高温の触媒体10により発生したHラジカル及びNH2ラジカルと、第2の原料ガス噴出孔19bから噴出したシランガスは、反応容器1の内部を拡散移動するが、図8に示すように、接触混合が起こる。この接触混合領域を、図8に符号33bで示す。
The H radical and NH 2 radical generated by the high
接触混合領域33bにおいて、第2の原料ガスのSiH4と、原子状H及びNH2ラジカルは、気相中で、次式で示す反応を起こす。
SiH4+H→SiH3+H2
SiH3+NH2→SiH2(NH2)+H
NH3+H→NH2+H2
その結果、SiNx膜の形成の前駆体として知られるSiH2(NH2)ラジカルが多数、生成される。なお、温度勾配及び濃度勾配による輸送現象で移動という特徴を有するSiH2(NH2)ラジカルの移動を、図8に矢印38bで示す。
その結果、SiH2(NH2)ラジカルは基板3の表面に到達し、SiH2(NH2)ラジカルを前駆体とする高品質のSiNx膜が形成される。
なお、SiNx膜の製膜速度は、第2の原料ガスのSiH4と原子状HとNH2ラジカルの濃度に依存するので、特別に高速化する場合は、予め、製膜速度と、前記圧力条件と、第1及び第2の原料ガスの供給量の関係を把握し、最適化を行うのが良い。
In the
S i H 4 + H → S i H 3 + H 2
S i H 3 + NH 2 → S i H 2 (NH 2) + H
NH 3 + H → NH 2 + H 2
As a result, a large number of S i H 2 (NH 2 ) radicals known as precursors for forming the S i N x film are generated. In addition, the movement of the S i H 2 (NH 2 ) radical having the characteristic of movement due to the transport phenomenon caused by the temperature gradient and the concentration gradient is indicated by an
As a result, the S i H 2 (NH 2 ) radical reaches the surface of the
Note that the deposition rate of the S i N x film depends on the concentrations of the S i H 4 , the atomic H, and the NH 2 radicals of the second source gas. It is preferable to perform optimization by grasping the relationship between the speed, the pressure condition, and the supply amounts of the first and second source gases.
次に、上記製膜において所定の製膜時間が、例えば1分間が経過したら、第1の原料ガス供給源である水素の供給源23a及びアンモニアの供給源23bの図示しないバルブ、第2原料ガス17aの図示しないバルブを閉にして、原料ガスの供給をストップする。そして、触媒加熱用電源6の出力を落としてゼロにする。
なお、製膜時間は、ここでは触媒体10の温度が1800℃で稼働した時点からの経過時間とする。製膜時間を精度良く実施する場合は、基板3の近傍に開閉可能なシャッター機構を配置し、使用するのが良い。
その後、反応容器1と図示しないアンロード室の間の図示しない基板移動扉を開けて、図示しない基板移動装置により基板3を基板保持手段3aから図示しないアンロード室に移動する。そして、前記基板移動扉を閉める。
Next, when a predetermined film formation time elapses in the film formation, for example, 1 minute, a
Here, the film forming time is the elapsed time from the time when the temperature of the
Thereafter, a substrate moving door (not shown) between the
反応容器1の基板保持手段3aには被製膜の基板3が無くなったので、新たに、図示しないロード室から基板3を移動させる。上述のように、図示しないロード室に予め準備されている基板3を該ロード室と反応容器1の間の基板移動扉を開けて、図示しない基板移動装置により基板3を基板保持手段3aに載置する。そして、図示しない基板移動扉を閉める。
そして、上述の製膜工程を、予め決められた回数、例えば、基板1000枚に対して繰り返し行う。
Since the
Then, the above-described film forming process is repeated for a predetermined number of times, for example, 1000 substrates.
本発明の第2の実施形態に係わる触媒CVD装置の構成よれば、第2の原料ガス噴出孔19bと触媒体10の間に隔壁として筐体20が設置され、かつ、第2の原料ガス噴出孔19b近傍の温度に比べて触媒体10の温度(1800℃)が著しく高いという状態が維持され、かつ、第1の原料ガスの水素ガス及びアンモニアガスの混合ガスの供給時の分圧(例えば、20Pa)が第2の原料ガスのシランガス供給時の分圧(例えば、10Pa)に比べて高い状態に保たれている。
その結果、触媒体10のタングステンシリサイド化の原因であるSiH4ガスの分子と触媒体10との接触が阻止される。
即ち、(イ)SiH4ガス分子が他の分子と衝突せずに周りの壁と衝突しながら移動する(分子流)とした場合、筐体20の壁に衝突して、触媒体10の方向へ移動できない、(ロ)SiH4ガス分子が温度勾配に基づく拡散により移動する場合、温度勾配に基づく拡散力(熱泳動力)は温度の高い側から低い側へ働くので、SiH4ガス分子は触媒体10から遠ざかる方向へ移動する、(ハ)濃度勾配に基づく拡散により移動する場合、触媒体周りの分圧が第2の原料ガス噴出孔19b周りの分圧より大きいので、濃度勾配による移動は触媒体10から遠ざかる方向へ移動する。その結果、Si原子とタングステンの接触が起こらないので、触媒体10にタングステンシリサイド化は発生しない。即ち、タングステンシリサイド化による触媒体10の劣化及び断線は発生しない。
According to the configuration of the catalytic CVD apparatus according to the second embodiment of the present invention, the
As a result, the contact between the
That is, when (i) S i H 4 gas molecules do not collide with other molecules and move while colliding with surrounding walls (molecular flow), they collide with the wall of the
本発明の第2の実施形態に係わる触媒CVD装置の構成よれば、従来の触媒CVD及び触媒CVD法が有する触媒体のタングステンシリサイド化による触媒体機能の低下及び断線という問題が、容易に解消できる。即ち、触媒体CVD装置を太陽電池や各種半導体デバイス等製品の量産設備へ応用するに際し、装置稼働率及び製品歩留まりの大幅な向上に貢献できる。 According to the configuration of the catalytic CVD apparatus according to the second embodiment of the present invention, the problem of degradation of the catalytic body function and disconnection due to tungsten silicidation of the catalytic body of the conventional catalytic CVD and catalytic CVD method can be easily solved. . That is, when the catalytic CVD apparatus is applied to mass production facilities for products such as solar cells and various semiconductor devices, it can contribute to a significant improvement in apparatus operation rate and product yield.
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係わる触媒CVD装置及び触媒CVD法について、図9及び図10を用いて説明する。なお、図9及び図10において、図1ないし図8に示した同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
また、以下に示す図面は、説明の便宜上、各部材の縮尺が、実際と異なる場合がある。また、各図面間においても、縮尺が、実際と異なる場合がある。
(Third embodiment)
Next, a catalytic CVD apparatus and a catalytic CVD method according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10, the same members as those shown in FIGS. 1 to 8 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
In the drawings shown below, the scale of each member may be different from the actual one for convenience of explanation. In addition, the scale may be different between the drawings.
図9は、本発明の第3の実施形態に係わる触媒CVD装置の構成を説明するための模式的断面図である。図10は、本発明の第3の実施形態に係わる触媒CVD装置に用いられる梯子型の第2の原料ガス噴出管を説明するための模式的斜視図である。
先ず、本発明の第3の実施形態に係わる触媒CVD装置の構成について説明する。
本発明の第3の実施形態に係わる触媒CVD装置の主たる構成部材は、図9に示すように、基板保持手段3aに対向する反応容器1の内壁に設置された第1の原料ガス噴出箱26aの隣に設置された後述の触媒体空間10aa、前記触媒体空間10aaの隣に設置された後述の第2の原料ガス噴出管26bbの順に配置される。そして、前記第2の原料ガス噴出管26bbと基板保持手段3aに載置される基板3の間に、前記触媒体空間10aaで生成されるラジカル又は分解種と第2の原料ガスが接触混合する領域33aが設けられる。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of a catalytic CVD apparatus according to the third embodiment of the present invention. FIG. 10 is a schematic perspective view for explaining a ladder-type second source gas ejection pipe used in the catalytic CVD apparatus according to the third embodiment of the present invention.
First, the configuration of the catalytic CVD apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described.
The main constituent members of the catalytic CVD apparatus according to the third embodiment of the present invention are, as shown in FIG. 9, a first source
図9において、符号21は隔壁である。隔壁21は、金属製の平板で製作され、電気的に反応容器1と導通状態、即ち、接地状態に保たれる。隔壁21は、通気口となる後述の開口20ddを備えている。隔壁21は、基板保持手段3aの基板保持面に平行に設置される触媒体10と前記基板保持面に平行な一面内に配置される第2の原料ガスを噴出する後述の第2の原料ガス噴出管26bbに挟まれる位置に配置される。
符号20ddは開口である。開口20ddは隔壁21に設けられた貫通孔であり、第1の原料ガス及び触媒体10で生成されたラジカル又は分解種を通過させる。開口20ddの形状は、任意に選べるが、加工の容易さから円形あるいは矩形あるいは長穴あるいはスリット状が良い。また、開口20ddの開口率は任意に選べるが、触媒体10で生成されたラジカル又は分解種を通過させるために、開口率は30%程度より大きくするのが良い。ここでは、例えば50%とする。
In FIG. 9, the code |
Reference numeral 20dd denotes an opening. The
符号26bbは第2の原料ガス噴出管である。第2の原料ガス噴出管26bbは、第2の原料ガスを噴出する第2の原料ガス噴出孔19を備えている。第2の原料ガス噴出管26bbは電気的に非接地の状態にする。第2の原料ガス噴出管26bbの形状は、U字型やW字型やジグザグ状の型など、任意に選ばれるが、連通管が良い。ここでは、第2の原料ガス噴出管26bbを、図10に示すように梯子型の形状とし、真空装置用絶縁物製原料ガス接続管28で反応容器1と絶縁し、電気的に非接地状態に保つ。即ち、第2の原料ガス噴出管26bbは電気的に非接地状態になっている。
符号10aaは触媒体空間である。触媒体空間10aaは、第1の原料ガス噴出箱26aと隔壁21で挟まれた空間であり、該空間内に触媒体10が設置される。触媒体10は基板保持手段3aに載置された基板3に平行に設定される。図10に示すように、前記触媒体10に平行に第1の原料ガス噴出箱26aに付属の第1の原料ガス噴出孔19aが配置される。また、前記触媒体10に平行に前記隔壁21の開口20ddが配置される。
第1の原料ガス噴出箱26aは、第1の原料ガス供給管25aを介して、水素ガスの流量計24aと水素ガス供給源23a、アンモニアガスの流量計24bとアンモニアガス供給源23b、窒素ガスの流量計24cと窒素の供給源23c、に連通している。
Reference numeral 26bb denotes a second source gas ejection pipe. The second source gas ejection pipe 26bb is provided with a second source gas ejection hole 19 through which the second source gas is ejected. The second source gas ejection pipe 26bb is electrically ungrounded. The shape of the second source gas ejection pipe 26bb is arbitrarily selected, such as a U-shape, a W-shape, or a zigzag shape, but a communication tube is preferable. Here, the second source gas ejection pipe 26bb is formed in a ladder shape as shown in FIG. 10, insulated from the
Reference numeral 10aa denotes a catalyst body space. The catalyst body space 10aa is a space sandwiched between the first source
The first source
なお、本発明の第3の実施形態に係わる触媒CVD装置の構成の特徴は次の通りである。前記隔壁21は通気口となる開口20ddを備え、前記基板保持手段3aの基板保持面に平行に設置される前記触媒体10と前記基板保持面に平行な一面内に配置される前記第2の原料ガスを噴出する第2の原料ガス噴出管26bbに挟まれる位置に配置されるとともに、前記触媒体10は前記開口20ddを備えた隔壁21と前記基板保持面に平行な一面内に配置される前記第1の原料ガスを噴出する第1の原料ガス噴出孔19aに挟まれる位置に配置され、かつ、前記第2の原料ガス噴出管26bbは前記開口20ddを備えた隔壁21と前記基板保持手段3aの基板保持面に挟まれる位置に配置されるということを特徴とする。
また、前記隔壁21は、電気的に接地状態にある金属製の板材で構成され、かつ、複数の通気口20ddを有するとともに、前記第2の原料ガス噴出管26bbは、電気的に非接地状態にある金属製の梯子型の管で構成され、かつ、前記第2の原料ガスを噴出する第2の原料ガス噴出孔19bが配設され、かつ、プラズマ生成に用いる高周波電源60が接続されることを特徴とする。
The features of the configuration of the catalytic CVD apparatus according to the third embodiment of the present invention are as follows. The
The
次に、図9及び図10に示す触媒CVD装置を用いて、ヘテロ接合型太陽電池のパッシベーション膜であるa−Si膜を例に取り、その製膜方法について説明する。
ここでは、ヘテロ接合型太陽電池のパッシベーション膜であるa−Si膜を例に取り、第1の原料ガスとして水素(H2)を、第2の原料ガスとしてシラン(SiH4)を選び、その製膜方法について説明するが、本発明の第3の実施形態に係わる触媒CVD装置及び触媒CVD法がa−Si膜の形成に限定されないことは、当然である。
Then, using the catalytic CVD apparatus shown in FIGS. 9 and 10, take a-S i film is a passivation film heterojunction solar cells, the following description will discuss the film forming method.
Here, take a-S i film is a passivation film heterojunction solar cell as an example, the hydrogen (H 2) as the first material gas, silane as the second source gas (S i H 4) The film forming method will be described, but it should be understood that the catalytic CVD apparatus and the catalytic CVD method according to the third embodiment of the present invention are not limited to the formation of the a- Si film.
例えば、太陽電池のp型a−Si膜を形成する場合は、第1の原料ガスとして水素(H2)とジボラン(B2H6)の混合ガスを、第2の原料ガスとしてシラン(SiH4)を選ぶのが良い。
また、例えば、太陽電池のn型a−Si膜を形成する場合は、第1の原料ガスとして水素とホスフイン(PH3)の混合ガスを、第2の原料ガスとしてシラン(SiH4)を選ぶのが良い。
また、例えば、非晶質シリコンカーバイド(a−SiC)膜を形成する場合は、第1の原料ガスとして水素(H2)と、メタン(CH4)あるいはエタン(C2H6)あるいはエチレン(C2H6)を、第2の原料ガスとしてシラン(SiH4)を選ぶのが良い。
また、例えば、非晶質シリコンゲルマニウム(a−SiGe)膜を形成する場合は、第1の原料ガスとして水素(H2)とゲルマン(GeH4)の混合ガスを、第2の原料ガスとしてシラン(SiH4)を選ぶのが良い。
また、例えば、酸化シリコン(SiO2)膜を形成する場合は、第1の原料ガスとして、酸素(O2)と亜酸化窒素(N2O)の混合ガスを、第2の原料ガスとしてシラン(SiH4)を選ぶのが良い。
For example, when forming a p-type a-Si film of a solar cell, a mixed gas of hydrogen (H 2 ) and diborane (B 2 H 6 ) is used as the first source gas, and silane (S i H 4 ) is preferred.
For example, when forming an n-type a-Si film of a solar cell, a mixed gas of hydrogen and phosphine (PH 3 ) is used as the first source gas, and silane (S i H 4 ) is used as the second source gas. It is good to choose.
Further, for example, when an amorphous silicon carbide (a-SiC) film is formed, hydrogen (H 2 ), methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), ethylene (as the first source gas) C 2 H 6 ) and silane (S i H 4 ) may be selected as the second source gas.
For example, when an amorphous silicon germanium (a-SiGe) film is formed, a mixed gas of hydrogen (H 2 ) and germane (GeH 4 ) is used as the first source gas, and silane is used as the second source gas. It is better to select (S i H 4 ).
For example, in the case of forming a silicon oxide (S i O 2 ) film, a mixed gas of oxygen (O 2 ) and nitrous oxide (N 2 O) is used as the second source gas as the first source gas. It is preferable to select silane (S i H 4 ).
また、例えば、有機ELデバイスの封止膜としてのSiCN膜を形成する場合は、第1の原料ガスとして、水素(H2)とアンモニア(NH3)の混合ガスを、第2の原料ガスとしてモノメチルシラン(CH3SiH3)を選ぶのが良い。 For example, in the case of forming an S i CN film as a sealing film of an organic EL device, a mixed gas of hydrogen (H 2 ) and ammonia (NH 3 ) is used as the second raw material as the first raw material gas. is good pick monomethyl silane (CH 3 S i H 3) as a gas.
ここでは、基板3を、例えば、サイズ:150mmx150mmx厚み0.63mmのガラスとする。
図示しないロード室に予め準備されている基板3を該ロード室と反応容器1の間の基板移動扉を開けて、図示しない基板移動装置により基板3を基板保持手段3aに載置する。そして、前記図示しない基板移動扉を閉める。
Here, the
A substrate moving door between the load chamber and the
次に、図示しない真空ポンプを稼働して、一旦、反応容器1の内部の圧力を真空到達度、例えば、2.67x10−4Pa(2x10−6Torr)程度まで下げる。
次に、第1の原料ガスである水素ガスの流量計24aにより水素ガスの流量を、10sccm〜200sccm程度、例えば、50sccmに設定する。
そして、図示しない圧力計と図示しない真空ポンプを用いて、反応容器1の内部圧力を、1.33Pa〜30Pa(0.01Torr〜0.225Torr)程度に、例えば、
20Pa(150mTorr)に設定し、維持する。
次に、第1の原料ガスである水素ガスの圧力が20Paに維持されていることを確認後、第2の原料ガスであるシランガスの流量計17aの図示しない出口弁を少しずつ開きながら、第2の原料ガスの流量を微増させつつ、反応容器1内部の図示しない圧力計の値が30Paになったら、前記第2の原料ガスの流量をその値で一定に保つ。即ち、第1の原料ガス(水素)の分圧を20Pa(150mTorr)とし、第2の原料ガス(シラン)の分圧を10Paとし、全圧P(20Pa+10Pa)を30Pa(225mTorr)に設定し、維持する。
なお、上述の第1の原料ガス及び第2の原料ガスの調整操作は、図示しない電磁弁やデジタル流量制御装置等を用いたコンピュータ制御方式で自動的に行っても良い。
次に、触媒加熱用電源6から、それぞれ、電力供給線7a、7b、真空用電流導入端子5a、5bを介して、触媒体10に電力を供給し、発熱させる。
触媒体10の温度は、1000℃〜 1900℃の範囲で、例えば、1700℃とする。なお、予め把握しているデータ、即ち、触媒加熱用電源6の出力と、触媒体10の温度と、反応容器1の圧力の関係を活用する。
基板3の温度は、80℃〜350℃の範囲で、例えば150℃に設定し、維持する。
Next, a vacuum pump (not shown) is operated, and the pressure inside the
Next, the flow rate of the hydrogen gas is set to about 10 sccm to 200 sccm, for example, 50 sccm by the
Then, using a pressure gauge (not shown) and a vacuum pump (not shown), the internal pressure of the
Set to 20 Pa (150 mTorr) and maintain.
Next, after confirming that the pressure of the hydrogen gas that is the first source gas is maintained at 20 Pa, while gradually opening an outlet valve (not shown) of the
Note that the above-described adjustment operation of the first source gas and the second source gas may be automatically performed by a computer control method using a solenoid valve, a digital flow rate control device, or the like (not shown).
Next, electric power is supplied from the catalyst
The temperature of the
The temperature of the
第1の原料ガス噴出孔19aから噴出したH2ガスは、触媒体10に接触しながら、拡散する。1700℃に設定された高温の触媒体10に接触したH2ガスは、触媒反応を起こす。即ち、触媒体10の表面に接触したH2分子は2つの原子状Hに分離して触媒体10に吸着する(解離吸着)。触媒体10の表面に吸着した原子状Hは,触媒体10が高温であるため、分離したまま気相中に放出される(熱脱離)。なお、ここでは、ここでは、前記放出された原子状Hをラジカルまたは分解種と呼ぶ。
放出された原子状Hは、温度勾配及び濃度勾配による輸送現象により、触媒体10側から基板3の方向へ移動する。即ち、触媒体空間10aa内部から隔壁21の開口20ddを通過して、第2の原料ガス噴出管26bbの周りを拡散移動する。
Hラジカルが拡散移動する状況を、模式的に図9に符号37aaで示す。
The H 2 gas ejected from the first source
The released atomic H moves from the
The situation in which the H radicals diffuse and move is schematically indicated by reference numeral 37aa in FIG.
他方、第2の原料ガスであるシランガス供給源17aからシランガスの流量計18a、第2の原料ガス供給管25b、真空装置用絶縁物製原料ガス接続管28及び第2の原料ガス噴出孔管26bbを介して供給されたシランガスは、第2の原料ガス噴出孔19bから噴出する。噴出したシランガスは、温度勾配及び濃度勾配による輸送現象により拡散移動する。
第2の原料ガス噴出孔19bから噴出したシランガスの移動状況を模式的に、図9に符号35bbとして示す。
On the other hand, from the silane
The movement state of the silane gas ejected from the second source
上記1700℃に設定された高温の触媒体10により発生したHラジカルと第2の原料ガス噴出孔19bから噴出したシランガスは、反応容器1の内部を拡散移動するが、図9に示す接触混合領域33aで、接触混合が起こる。
接触混合領域33aでは、次式で示す化学反応が起こる。
SiH4+H→H2+SiH3
なお、接触混合領域33aで起こるSiH4とHの反応を、模式的に図7に示す。
上記反応過程において、SiH3ラジカルは、長寿命で、かつ、温度勾配及び濃度勾配による輸送現象で移動するという特徴を有し、シリコン系薄膜形成の良質の前駆体として基板3の表面の方向移動し、到達し、堆積する。その移動状況を、図9に符号38aで示す
SiH3ラジカルは高品質膜を形成する前駆体であるので、基板3に形成されるa−Si膜は高品質の膜である。
なお、a−Si膜の製膜速度は、原料ガスのSiH4と原子状Hの濃度に依存するので、特別に高速の製膜を行う場合は、予め、製膜速度と、前記圧力条件と、原料ガスの供給量及び流量比の関係を把握し、最適化を行うのが良い。
The H radical generated by the high-
In the
S i H 4 + H → H 2 + S i H 3
Note that the reaction between S i H 4 and H occurring in the
In the above reaction process, the S i H 3 radical has a feature that it has a long lifetime and moves by a transport phenomenon due to a temperature gradient and a concentration gradient, and is a good precursor for the formation of a silicon-based thin film. Move, reach and deposit. The S i H 3 radical, which is indicated by the
In addition, since the film-forming speed of the a-Si film depends on the concentration of the source gas S i H 4 and the atomic H, when the film is formed at a particularly high speed, the film-forming speed and the pressure are set in advance. It is preferable to perform optimization by grasping the relationship between the conditions, the supply amount of the raw material gas, and the flow rate ratio.
次に、上記製膜において所定の製膜時間が、例えば1分間が経過したら、第1の原料ガス供給源23aの図示しないバルブ及び第2の原料ガス供給源17aの図示しないバルブを閉にして、原料ガスの供給をストップする。そして、触媒加熱用電源6の出力を落としてゼロにする。
なお、製膜時間は、ここでは触媒体10の温度が1700℃で稼働した時点からの経過時間とする。製膜時間を精度良く実施する場合は、基板3の近傍に開閉可能なシャッター機構を配置し、使用するのが良い。
その後、反応容器1と図示しないアンロード室の間の図示しない基板移動扉を開けて、図示しない基板移動装置により基板3を基板保持手段3aから図示しないアンロード室に移動する。そして、前記図示しない基板移動扉を閉める。
Next, when a predetermined deposition time elapses, for example, for 1 minute in the above-described film formation, a valve (not shown) of the first source
Here, the film forming time is an elapsed time from the time when the temperature of the
Thereafter, a substrate moving door (not shown) between the
反応容器1の基板保持手段3aには被製膜の基板3が無くなったので、新たに、図示しないロード室から基板3を移動させる。上述のように、図示しないロード室に予め準備されている基板3を該ロード室と反応容器1の間の基板移動扉を開けて、図示しない基板移動装置により基板3を基板保持手段3aに載置する。そして、前記図示しない基板移動扉を閉める。
そして、上述の製膜工程を、予め決められた回数、例えば、基板1000枚に対して繰り返し行う。
Since the
Then, the above-described film forming process is repeated for a predetermined number of times, for example, 1000 substrates.
本発明の第3の実施形態に係わる触媒CVD装置の構成よれば、第2の原料ガス噴出孔19bと触媒体10の間に開口20ddを有する隔壁21が設置され、かつ、第2の原料ガス噴出孔19b近傍の温度に比べて触媒体10の温度(1700℃)が著しく高いという状態が維持され、かつ、触媒体10に接触する第1の原料ガスの水素ガスの供給時の分圧(例えば、20Pa)が第2の原料ガスのシランガス供給時の分圧(例えば、10Pa)に比べて高い状態に保たれているので、濃度勾配によるガス分子の拡散移動方向は触媒体10の方から第2の原料ガス噴出管26bbの方を向いている。
その結果、触媒体10のタングステンシリサイド化の原因であるSiH4ガスの分子と触媒体10との接触は阻止される。
即ち、(イ)SiH4ガス分子が他の分子と衝突せずに周辺の壁と衝突しながら移動する(分子流)とした場合、隔壁21の壁に衝突して、触媒体10の方向へ移動できない、(ロ)SiH4ガス分子が温度勾配に基づく拡散により移動する場合、温度勾配に基づく拡散力(熱泳動力)は温度の高い側から低い側へ働くので、SiH4ガス分子は触媒体10から遠ざかる方向へ移動する、(ハ)SiH4ガス分子が濃度勾配に基づく拡散により移動する場合、触媒体10周りの分圧が第2の原料ガス噴出孔19b周りの分圧より大きいので、濃度勾配による移動は触媒体10から遠ざかる方向へ移動する。その結果、Si原子とタングステンの接触が起こらないので、触媒体10にタングステンシリサイド化は発生しない。即ち、タングステンシリサイド化による触媒体10の劣化及び断線は発生しない。
According to the configuration of the catalytic CVD apparatus according to the third embodiment of the present invention, the
As a result, the contact between the
That is, (i) When the S i H 4 gas molecules move while colliding with the surrounding wall without colliding with other molecules (molecular flow), it collides with the wall of the
本発明の第3の実施形態に係わる触媒CVD装置の構成よれば、従来の触媒CVD及び触媒CVD法が有する触媒体のタングステンシリサイド化による触媒体機能の低下及び断線という問題が、容易に解消できる。即ち、触媒体CVD装置を太陽電池や各種半導体デバイス等製品の量産設備へ応用するに際し、装置稼働率及び製品歩留まりの大幅な向上に貢献できる。 According to the configuration of the catalytic CVD apparatus according to the third embodiment of the present invention, the problem of degradation of the catalytic body function and disconnection due to tungsten silicidation of the catalytic body of the conventional catalytic CVD and catalytic CVD method can be easily solved. . That is, when the catalytic CVD apparatus is applied to mass production facilities for products such as solar cells and various semiconductor devices, it can contribute to a significant improvement in apparatus operation rate and product yield.
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態に係わる触媒CVD装置及び該触媒CVD装置のセルフクリーニング法について、図1ないし図4及び図11を用いて説明する。なお、本発明の第4の実施形態に係わる触媒CVD装置は、本発明の第1ないし第3の実施形態に係わる触媒CVD装置で用いた部材を併用する。
触媒CVD装置のセルフクリーニング法は、a−Si膜やSiNx膜等を製膜した触媒CVD装置の反応容器1の内部部材に付着した膜を除去する際に用いられる。一般に、太陽電池や半導体デバイス等の量産装置では、製品歩留まり及び生産性向上のために必要不可欠の工程として用いられる。
なお、図11において、図1ないし図10に示した同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
また、以下に示す図面は、説明の便宜上、各部材の縮尺が、実際と異なる場合がある。また、各図面間においても、縮尺が、実際と異なる場合がある。
(Fourth embodiment)
Next, a catalytic CVD apparatus according to a fourth embodiment of the present invention and a self-cleaning method of the catalytic CVD apparatus will be described with reference to FIGS. 1 to 4 and FIG. Note that the catalytic CVD apparatus according to the fourth embodiment of the present invention also uses the members used in the catalytic CVD apparatus according to the first to third embodiments of the present invention.
The self-cleaning method of the catalytic CVD apparatus is used when removing the film adhering to the internal member of the
In FIG. 11, the same members as those shown in FIG. 1 to FIG.
In the drawings shown below, the scale of each member may be different from the actual one for convenience of explanation. In addition, the scale may be different between the drawings.
先ず、装置の構成を説明する。図11は、本発明の第4の実施形態に係わる触媒CVD装置の構成及び該触媒CVD装置のセルフクリーニング法を説明するための模式的な断面図である。
図1〜図4及び図11において、符号17bはNF3ガス供給源である。NF3ガス供給源17bは、エッチングガスであるNF3ガスを、NF3ガス流量計18bを介して原料ガス供給管25bへ供給する。
符号18bは、NF3ガス流量計である。NF3ガス流量計18bは、NF3ガス供給源17bから供給されるNF3ガスガスの流量を予め選ばれた任意の流量に設定し、第2の原料ガス供給管25bに供給する。なお、ここでは、NF3ガスの流量計18bの流量が1sccm〜100sccmの範囲の任意の流量を設定できる。
符号23cは、N2ガス供給源である。N2ガス供給源23cはN2ガスを、N2ガス流量計24cを介して原料ガス供給管25bへ供給する。
符号24cは、N2ガス流量計である。N2ガス流量計24cは、N2ガス供給源23cから供給されるN2ガスの流量を予め選ばれた任意の流量に設定し、第2の原料ガス供給管25bに供給する。なお、ここでは、N2ガスの流量計24cの流量が10sccm〜200sccmの範囲の任意の流量を設定できる。
First, the configuration of the apparatus will be described. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of a catalytic CVD apparatus and a self-cleaning method of the catalytic CVD apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
In Figures 1-4 and 11,
Reference numeral 23c is an N 2 gas supply source. The N 2 gas supply source 23c supplies N 2 gas to the source
図1〜図4及び図11において、第2の原料ガス噴出管26bは、真空装置用絶縁物製原料ガス接続管28で電気的に反応容器1と絶縁され、非接地状態に保たれる。
第2の原料ガス噴出管26bは、第1の筐体20aと第2の筐体20bの間、及び第2の筐体20bと第3の筐体20cの間に設置される。
また、第2の原料ガス噴出管26bは、後述の高周波電源60が発生する高周波電力が、インピーダンス整合器61、電力分配器62、高周波用電流導入端子63及び真空用同軸ケーブル65を介して、高周波電力供給点66から印加される。なお、この場合、第2の原料ガス噴出管26bと筐体20の間に高周波電界が発生し、第2の原料ガス噴出孔19bから噴出される第2の原料ガスのNF3ガスはプラズマ化される。その結果、Fラジカルが生成され、そのFラジカルにより反応容器内部部材に付着している膜はエッチングされて除去される(セルフクリーニングと呼ばれる)。
1 to 4 and 11, the second source
The second source
In addition, the second raw material
図1〜図4及び図11において、符号60は、高周波電源である。高周波電源60は、低圧力のガスを容易にプラズマ化できる周波数10MHz〜300MHzの範囲で選ぶ。ここでは、装置価格が安い13.56MHzを選ぶ。
符号61はインピーダンス整合器である。インピーダンス整合器61は高周波電源60の出力インピーダンスと生成されるプラズマのインピーダンスを整合する。なお、整合調整すると、高周波電源60から第2の原料ガス噴出管26bに供給された高周波電力のプラズマ側からの反射波が小さくなる。なお、高周波電力は電磁波としての進行波及び反射波の性質が現れるので、前記インピーダンス整合器61を用いて、高周波電源60から出力される進行波を最大に、戻ってくる反射波を最小に調整することが必要である。
符号62は電力分配器である。電力分配器62は、高周波電源60の出力を分配する。ここでは、2分配されて、それぞれ、同軸ケーブル67a、67bに伝送する。
符号63は、高周波用電流導入端子である。高周波用電流導入端子63は高周波電力の伝送損失の少ない真空装置用電流導入端子である。
符号65は、真空用電力伝送導体である。真空用電力伝送導体65は同軸ケーブルあるいは導線が用いられる。
符号66は、高周波電力供給点である。高周波電力供給点66は、第2の原料ガス噴出管26bと真空用電力伝送導体65の接続地点であり、高周波電源60の出力が、インピーダンス整合器61、電力分配器62、同軸ケーブル67a、67b、高周波用電流導入端子63及び真空用電力伝送導体65を介して供給される。
1-4 and FIG. 11, the code |
Reference numeral 65 denotes a vacuum power transmission conductor. The vacuum power transmission conductor 65 is a coaxial cable or a conductive wire.
高周波電源60の出力が第2の原料ガス噴出管26bに供給されると、第2の原料ガス噴出管26bと筐体20の間に高周波電界が発生し、第2の原料ガス噴出管26bから、例えば、NF3ガスが噴出されると、NF3ガスはプラズマ化される。NF3ガスがプラズマ化されれば、Fラジカルが多数発生し、第2の原料ガス噴出管26b、筐体20及び基板保持手段3a等の反応容器1内部部材に付着しているシリコン系の膜と化学反応を起こし、揮発性の高いSiF4となって反応容器1の外部へ排出される。
図11に、NF3ガスのプラズマ生成領域を符号70aで示す。また、Fラジカルの拡散による移動を符号70bで示す。
When the output of the high
FIG. 11 shows a plasma generation region of NF 3 gas by
次に、図示しない真空ポンプを稼働して、反応容器1の内部の圧力を真空到達度、例えば、2.67x10−4Pa(2x10−6Torr)程度まで下げる。
次に、N2ガスの流量計24cによりN2ガスの流量を、5sccm〜500sccm程度、例えば、50sccmに設定する。
そして、図示しない圧力計と図示しない真空ポンプを用いて、反応容器1の内部圧力を、1.33Pa〜50Pa(0.01Torr〜0.375Torr)程度に、例えば、
40Pa(300mTorr)に設定する。
次に、第1の原料ガスであるN2ガスの圧力が40Paに維持されていることを確認後、第2の原料ガスであるNF3ガスの流量計18bの図示しない出口弁を少しずつ開きながら、第2の原料ガスの流量を微増させつつ、反応容器1内部の図示しない圧力計の値が53Paになったら、その値を一定に保つ。即ち、第1の原料ガス(N2ガス)の分圧を40Pa(300mTorr)とし、第2の原料ガス(NF3ガス)の分圧を13Paとし、全圧P(40Pa+13Pa)を53Pa(400mTorr)に設定し、維持する。
なお、上述の第1の原料ガス及び第2の原料ガスの調整操作は、図示しない電磁弁やデジタル流量制御装置等を用いたコンピュータ制御方式で自動的に行っても良い。
次に、高周波電源60から、インピーダンス整合器61、電力分配器62、高周波用電流導入端子63、高周波電力供給点66を介して、第2の原料ガス噴出管26bに高周波電力を供給する。
基板3の温度は、80℃〜200℃の範囲で、例えば100℃に設定し、維持する。
Next, a vacuum pump (not shown) is operated to lower the pressure inside the
Then, the flow rate of N 2
Then, using a pressure gauge (not shown) and a vacuum pump (not shown), the internal pressure of the
Set to 40 Pa (300 mTorr).
Next, after confirming that the pressure of the N 2 gas as the first source gas is maintained at 40 Pa, the outlet valve (not shown) of the
Note that the above-described adjustment operation of the first source gas and the second source gas may be automatically performed by a computer control method using a solenoid valve, a digital flow rate control device, or the like (not shown).
Next, high-frequency power is supplied from the high-
The temperature of the board |
高周波電源60の出力が第2の原料ガス噴出管26bに供給されると、第2の原料ガス噴出管26bと筐体20の間に高周波電界が発生し、第2の原料ガス噴出管26bから噴出するNF3ガスはプラズマ化される。NF3ガスがプラズマ化されれば、Fラジカルが多数発生し、第2の原料ガス噴出管26b、筐体20及び基板保持手段3a等の反応容器1内部部材に付着しているシリコン系の膜と化学反応を起こし、揮発性の高いSiF4となって反応容器1の外部へ排出される。その結果、反応容器1の内部の部材表面に付着している膜は除去される。
セルフクリーニングの時間は、前記反応容器1内部部材に付着しているシリコン系の膜の厚みを考慮して、設定すればよい。例えば、製膜工程とセルフクリーニング工程を時間的に交互に実施する場合、製膜工程で反応容器1の内部部材に堆積する膜の推定膜厚みが1μm程度になってからセルフクリーニング工程を実施する場合、NF3ガスを用いたセルフクリーニング工程の時間は、60秒〜90秒程度で良い。
When the output of the high
The self-cleaning time may be set in consideration of the thickness of the silicon film attached to the internal member of the
本発明に係る第4の実施形態の触媒CVD装置を用いるセルフクリーニング法は、次に示す効果がある。
本発明の第4の実施形態に係わる触媒CVD装置の構成よれば、第2の原料ガス噴出孔19bと触媒体10の間に隔壁として筐体20が設置され、かつ、第2の原料ガス噴出孔19b近傍の分圧に比べて触媒体10近傍の分圧が高いという状態が維持される。
その結果、触媒体10のフッ素によるエッチングは阻止されるので、触媒体10の細線化及び劣化は発生しない。
即ち、(イ)フッ素ラジカルが他の分子と衝突せずに周りの壁と衝突しながら移動する(分子流)とした場合、筐体20の壁に衝突して、触媒体10の方向へ移動できない、(ロ)フッ素ラジカルが濃度勾配に基づく拡散により移動する場合、触媒体周りの分圧が第2の原料ガス噴出孔19b周りの分圧より大きいので、濃度勾配による移動は触媒体10から遠ざかる方向へ移動する。(ハ)フッ素ガスがプラズマ化されている状況において、第1の原料ガス噴出孔19aからN2ガスが噴出し、高温でない触媒体10の表面をパージするので、フッ素ラジカルは接触できない。
その結果、フッ素ラジカルとタングステンの接触が起こらないので、触媒体10のフッ素ラジカルによる細線化及び劣化は発生しない。
The self-cleaning method using the catalytic CVD apparatus of the fourth embodiment according to the present invention has the following effects.
According to the configuration of the catalytic CVD apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, the
As a result, etching of the
That is, (a) when the fluorine radical moves while colliding with surrounding walls without colliding with other molecules (molecular flow), it collides with the wall of the
As a result, contact between the fluorine radical and tungsten does not occur, so that the
本発明の第4の実施形態に係わる触媒CVD装置を用いることにより、触媒CVD法による製膜とプラズマによる触媒CVD装置のセルフクリーニング法が併用可能となり、触媒体CVD装置の太陽電池や各種半導体デバイス等製品の量産設備へ応用において、装置稼働率及び製品歩留まりの大幅な向上に貢献できる。 By using the catalytic CVD apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, the film formation by the catalytic CVD method and the self-cleaning method of the catalytic CVD apparatus by the plasma can be used together, and the solar cell and various semiconductor devices of the catalytic CVD apparatus In application to mass production facilities such as products, it can contribute to a significant improvement in equipment availability and product yield.
1・・・反応容器、
2a、2b・・・第1及び第2の排気孔、
3・・・基板、
3a・・・基板保持手段、
6・・・触媒体加熱用電源、
10・・・触媒体、
10aa・・・触媒体空間、
19a・・・第1の原料ガス噴出孔、
19b・・・第2の原料ガス噴出孔、
20・・・筐体、
20d・・・通気口、
20dd・・・開口、
21・・・隔壁、
23a・・・第1の原料ガス供給源、水素ガス供給源、
24a・・・第1の原料ガスの流量計、水素ガスの流量計、
17a・・・第2の原料ガス供給源、シランガス供給源、
18a・・・第2の原料ガスの流量計、シランガスの流量計、
25a・・・第1の原料ガス供給管、
25b・・・第2の原料ガス供給管、
26a・・・第1の原料ガス噴出箱、
26b、26bb・・・第2の原料ガス噴出管、
33a、33b・・・接触混合領域、
37a、37aa、37b・・・ラジカルの移動、
38a・・・SiH3ラジカルの移動、
38b・・・SiH2(NH2)ラジカルの移動、
17b・・・NF3ガス供給源、
18b・・・NF3ガス流量計、
23c・・・N2ガス供給源、
24c・・・N2ガス流量計、
60・・・高周波電源、
61・・・インピーダンス整合器、
62・・・電力分配器、
66・・・高周波電力供給点。
1 ... reaction vessel,
2a, 2b... First and second exhaust holes,
3 ... substrate
3a ... substrate holding means,
6 ... Power source for heating the catalyst body,
10 ... catalyst body,
10aa ... catalyst body space,
19a ... 1st source gas ejection hole,
19b ... second source gas ejection hole,
20 ... Case,
20d ... Vent,
20dd ... opening,
21 ... partition wall,
23a, a first source gas supply source, a hydrogen gas supply source,
24a... First source gas flow meter, hydrogen gas flow meter,
17a ... second source gas supply source, silane gas supply source,
18a ... Flow meter of second source gas, silane gas flow meter,
25a: first source gas supply pipe,
25b ... second source gas supply pipe,
26a ... first source gas ejection box,
26b, 26bb ... second source gas ejection pipe,
33a, 33b ... contact mixing region,
37a, 37aa, 37b ... radical movement,
Movement of 38a ··· S i H 3 radical,
38b ··· S i H 2 (NH 2) the movement of radical,
17b: NF 3 gas supply source,
18b ... NF 3 gas flow meter,
23c ... N 2 gas supply source,
24c ... N 2 gas flow meter,
60 ... high frequency power supply,
61 ... impedance matching unit,
62 ... Power distributor,
66: High frequency power supply point.
Claims (12)
前記原料ガス供給手段は、前記電力供給手段から供給される電力で所定の高温に維持される前記触媒体で接触分解される第1の原料ガスを供給する第1の原料ガス供給手段と前記触媒体で接触分解されない第2の原料ガスを供給する第2の原料ガス供給手段を備え、
前記第1の原料ガスが前記触媒体に接触して生成されるラジカル種又は分解種と前記第2の原料ガスを接触混合させる領域を、前記基板保持手段に保持された基板と前記触媒体の間に設けるとともに、前記触媒体と前記第2の原料ガスを噴出する第2の原料ガス噴出孔の間に開口を備えた隔壁を配置したことを特徴とする触媒CVD装置。 A reaction vessel containing a substrate holding means on which a substrate to be deposited is placed and provided with an exhaust means, a raw material gas supply means for supplying a raw material gas to the reaction vessel, and a linear shape that causes a catalytic reaction to the raw material gas A catalyst body and power supply means for supplying power to the catalyst body to maintain the catalyst body at a predetermined high temperature, and supplying the source gas introduced into the reaction vessel from the source gas supply means from the power supply means In the catalytic CVD apparatus for performing film formation on the substrate placed on the substrate holding means by catalytic decomposition by the catalyst body heated to a high temperature by the generated electric power,
The source gas supply means includes a first source gas supply means for supplying a first source gas that is catalytically decomposed by the catalyst body maintained at a predetermined high temperature by the electric power supplied from the power supply means, and the catalyst. A second source gas supply means for supplying a second source gas that is not catalytically decomposed by the medium;
A region in which the first source gas is brought into contact with the catalyst body and the radical species or decomposition species and the second source gas are brought into contact and mixed with each other is defined by the substrate held by the substrate holding means and the catalyst body. A catalytic CVD apparatus characterized in that a partition wall provided with an opening is disposed between the catalyst body and a second source gas ejection hole for ejecting the second source gas.
前記第1の原料ガスの供給の際の前記反応容器内部の分圧P1を、前記第2の原料ガスの供給の際の分圧P2に比べて高く設定し、かつ、全圧P、即ち、P=P1+P2をPD積=0.02〜0.68(ただし、Pの単位はPa、Dは前記触媒線と前記隔壁との距離であり、その単位はmである)の範囲に設定し、前記触媒体周りの気体及びラジカル種の流れを分子流と粘性流の間の状態にある中間流にすることにより前記触媒体と前記第2の原料ガスの接触を抑制することを特徴とする触媒CVD法。 A catalytic CVD method using the catalytic CVD apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein a desired thin film is formed on a substrate placed on the substrate holding means.
Wherein the reaction vessel partial pressure P 1 inside during the supply of the first source gas, is set high as compared to the partial pressure P 2 at the time of supply of the second source gas, and the total pressure P, That is, P = P 1 + P 2 with PD product = 0.02 to 0.68 (where P is the unit Pa, D is the distance between the catalyst wire and the partition, and the unit is m) The contact between the catalyst body and the second raw material gas is suppressed by setting the flow range of the gas and radical species around the catalyst body to an intermediate flow in a state between a molecular flow and a viscous flow. The catalytic CVD method characterized by this.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018203840A JP2019014976A (en) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | Catalyst cvd apparatus, catalyst cvd method and method for self-cleaning catalyst cvd apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018203840A JP2019014976A (en) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | Catalyst cvd apparatus, catalyst cvd method and method for self-cleaning catalyst cvd apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019014976A true JP2019014976A (en) | 2019-01-31 |
Family
ID=65357356
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018203840A Pending JP2019014976A (en) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | Catalyst cvd apparatus, catalyst cvd method and method for self-cleaning catalyst cvd apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019014976A (en) |
-
2018
- 2018-10-30 JP JP2018203840A patent/JP2019014976A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7779785B2 (en) | Production method for semiconductor device and substrate processing apparatus | |
JP5751895B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method, cleaning method, and substrate processing apparatus | |
KR101630748B1 (en) | Thin film forming method and film forming apparatus | |
KR20210094462A (en) | Method for deposition of silicon nitride layer using pretreatment, structure formed using the method, and system for performing the method | |
CN101325160B (en) | Film formation method and apparatus for semiconductor process | |
US8906813B2 (en) | SiOx process chemistry development using microwave plasma CVD | |
CN108028172B (en) | Surface selective atomic layer deposition using hydrosilylation passivation | |
KR101682273B1 (en) | Film forming method and film forming apparatus | |
US20100209624A1 (en) | Film-forming apparatus and film-forming method | |
US20220275510A1 (en) | Thermal atomic layer deposition of silicon-containing films | |
US20130323422A1 (en) | Apparatus for CVD and ALD with an Elongate Nozzle and Methods Of Use | |
KR101321424B1 (en) | Method of surface treatment and thin film growth, and equipment for surface treatment and thin film growth | |
US9373498B2 (en) | Method of operating vertical heat treatment apparatus, vertical heat treatment apparatus and non-transitory recording medium | |
KR20130095119A (en) | Atomospheric pressure plasma generating apparatus | |
US20230154754A1 (en) | Loss prevention during atomic layer deposition | |
JP2013093525A (en) | Deposition apparatus and operation method of the same | |
JP2019014976A (en) | Catalyst cvd apparatus, catalyst cvd method and method for self-cleaning catalyst cvd apparatus | |
JP2018121082A (en) | Catalyst cvd apparatus and catalyst cvd method | |
JP2018111887A (en) | Catalyst cvd system and catalyst cvd method | |
CN111146077A (en) | Method for improving film defects | |
US20230187180A1 (en) | Substrate Processing Apparatus, Substrate Processing Method, Method of Manufacturing Semiconductor Device and Non-transitory Computer-readable Recording Medium | |
JP2019011517A (en) | Catalyst cvd apparatus and catalyst cvd method | |
JP2019081960A (en) | Plasma cvd device and plasma cvd method | |
JP2019085653A (en) | Plasma cvd method, and apparatus using the same | |
JP2019112725A (en) | Plasma CVD device |