JP2541361B2 - 3極プラズマcvd装置 - Google Patents

3極プラズマcvd装置

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JP2541361B2 JP4019194A JP1919492A JP2541361B2 JP 2541361 B2 JP2541361 B2 JP 2541361B2 JP 4019194 A JP4019194 A JP 4019194A JP 1919492 A JP1919492 A JP 1919492A JP 2541361 B2 JP2541361 B2 JP 2541361B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、成膜室内の高周波電極
と接地電極間に導入した原料ガスを、該両電極間に配置
したラジカル制御用の第3電極にてラジカル、イオン挙
動を制御しつつプラズマ化し、このプラズマに前記接地
電極上の基板を曝して該基板上に薄膜を形成するプラズ
マCVD(プラズマ化学気相成長)装置に関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマCVD装置はアモルファスシリ
コン(a−Si)太陽電池、液晶表示装置等の各種薄膜
デバイスの形成に広く使用されている。プラズマCVD
装置には種々のタイプのものがあるが、その中には図4
に示すように、成膜室内に対向する高周波電極及び接地
電極を配置し、前記両電極間にラジカル制御用の第3電
極を備えた3極プラズマCVD装置がある。
【0003】図示の従来例3極プラズマCVD装置で
は、成膜室1に高周波電極2と接地電極3が対向配置さ
れるとともに、該両電極間に通常多数の孔を有するか又
はメッシュ状の第3電極4が配置され、高周波電極2に
はマッチングボックス21及びRFパワーアンプ22を
介して高周波信号発生器23が接続され、接地電極3に
は基板9が配置され、該基板はヒータ5にて成膜温度に
制御される。第3電極4は接地されるか、或いは状況に
応じて正又は負のバイアス電圧が印加される。また、成
膜室1には所定真空度を得るためにバルブ61を介して
排気ポンプ6が接続されるとともに、原料ガスを供給す
るためにバルブ7を介して原料ガス供給源8が接続され
る。
【0004】この装置によると、接地電極3上の基板9
がヒータ5にて成膜温度に制御され、成膜室1内が排気
ポンプ6にて所定の成膜真空度に維持されつつ該成膜室
に原料ガス供給源8から原料ガスが導入され、高周波電
極2に高周波電力が印加されることで、該ガスがプラズ
マ化される。第3電極4がこのプラズマから出るイオ
ン、ラジカルの基板9表面に達する量をコントロールす
ることで該表面上に所望の薄膜が堆積形成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の3極プラズマCVD装置によると、基板9への成
膜中に第3電極4にも膜の付着がみられ、この膜片がパ
ーティクルとなって基板9上に降り注ぎ、基板上の膜に
付着したり、混入したりし、これが最終デバイスの欠陥
になるという問題がある。
【0006】そこで本発明は、第3電極への膜の付着を
抑制して第3電極から基板へ向かうパーティクルを低減
させることができ、それによって、従来に比べ良質の成
膜を行える3極プラズマCVD装置を提供することを目
的とする。
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的に従
い、高周波電極と接地電極の間に配置したラジカル制御
用の、全体的に多数の孔を有する第3電極を誘導加熱で
きる手段が設けられており、該誘導加熱手段は、前記第
3電極に対し配置されて高周波電圧を印加される ことで
該第3電極をそれへの膜付着を抑制するように、全体的
に被成膜基板より高温に加熱可能の誘導コイルを含んで
いることを特徴とする3極プラズマCVD装置、及び
周波電極と接地電極との間に配置したラジカル制御用
の、全体的に多数の孔を有する第3電極を通電加熱する
手段が設けられており、該通電加熱手段は、前記第3電
極をそれへの膜付着を抑制するように、全体的に被成膜
基板より高温に加熱可能に該第3電極に直接通電できる
ように構成されていることを特徴とする3極プラズマC
VD装置を提供するものである。前記第3電極の加熱手
段は、プラズマCVD装置内では成膜すべき基板より
度が高い部分には膜が付着しにくいことに着目して設け
られたものである。前記第3電極を誘導加熱する手段と
しては、該電極の周りに誘導コイルを設置してこれに高
周波電圧を印加することで該電極全体を誘導加熱するも
の、第3電極面に対し誘導コイルを設け、これに高周波
電圧を印加することで該電極全体を誘導加熱するもの等
が考えられる。第3電極の材質としてはカーボン、金属
等が考えられる。
【0009】
【作用】本発明の3極プラズマCVD装置によると、装
置内に設置した基板上に成膜中、全体的に多数の孔を有
する第3電極全体を、その誘導加熱手段又は通電加熱手
段にて該基板の温度以上に、全体的に昇温させることに
より、該第3電極への膜の付着が該電極の全体にわたり
抑制され、従って、該第3電極から基板上へ向かうパー
ティクルも低減する。また、高周波電極と接地電極との
間に位置する第3電極をこのように加熱することによ
り、該電極付近の原料ガスが分解されて膜質が向上す
る。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明の1実施例である3極プラズマC
VD装置の概略構成を示している。この装置は、図4に
示す従来装置を改良したもので、多孔円板形状のカーボ
ン製の第3電極4aの周りに誘導コイル41を配置し、
これに誘導加熱用高周波電源42を接続した点が、従来
装置に対する改良点である。その他の構成は図4に示す
装置と同様であり、図4の装置における部品と同部品に
ついては同じ参照符号を付けてある。
【0011】図2は、本発明の他の実施例における第3
電極4bとその誘導加熱手段を示している。電極4bは
図1の実施例における電極4aと同材質、形状のもので
あり、誘導加熱手段は、電極4bの下面全面に対応する
ように誘導コイル43を配置し、このコイルに誘導加熱
用高周波電源44を接続したものである。この実施例に
おける他の点は図1の装置と同様であるので、図示を省
略する。
【0012】図3は、本発明のさらに他の実施例におけ
る第3電極4cとその通電加熱手段を示している。電極
4cは多孔円板形状のカーボン製の電極であり、通電加
熱手段はこの電極に接続した通電加熱用の直流電源45
である。この実施例における他の点は図1の装置と同様
であるので、図示を省略する。図示していないさらに他
の実施例では、図3の第3電極4cに代えて多孔円板形
状のモリブデン(Mo)製の第3電極を採用し、この電
極に通電加熱用の交流又は直流電源を接続する。
【0013】以上説明したいずれの実施例においても、
接地電極3上の基板9がヒータ5にて成膜温度に制御さ
れ、成膜室1内が排気ポンプ6にて所定の成膜真空度に
維持されつつ該成膜室に原料ガス供給源8から原料ガス
が導入され、高周波電極2に高周波電力が印加されるこ
とで、原料ガスがプラズマ化し、第3電極4a、4b、
4c等により、基板9へ到達するラジカル、イオンがコ
ントロールされ、基板9表面に所望の薄膜が堆積形成さ
れる。
【0014】かかる成膜中、第3電極及びその加熱手段
が図1のものでは、誘導コイル41に電源42から電圧
が印加されることで電極4a全体が基板9より高温に
導加熱され、図2のものでは、誘導コイル43に電源4
4から電圧が印加されることで電極4b全体が基板9よ
り高温に誘導加熱され、また、図3に示すタイプのもの
では、第3電極4cに電源から通電されることで、該電
極全体が基板9より高温に通電加熱され、かくして、
体的に多数の孔を有する第3電極全体が基板9より高温
に昇温して、それへの膜の付着が全体的に抑制される。
そしてこれにより、第3電極から基板9へ降り注ぐパー
ティクルがそれだけ低減し、基板9上に良質の膜が形成
される。また、第3電極をこのように加熱することで該
電極付近の原料ガスが加熱されて膜質が向上する。
【0015】ここで、成膜条件として次の同一条件を採
用し、第3電極及びその加熱手段として前記実施例のも
のを採用した場合のアモルファスシリコン(a−Si)
膜形成実験及び第3電極を加熱しない図4に示す従来例
による同膜形成実験並びにそれらの結果を示す。 (成膜条件) 成膜室1内の成膜真空度:0.4〜0.6Torr 高周波電極2へ印加する高周波電力:13.56MHz、200W 成膜温度(基板9の温度):300℃ 基板9:8インチシリコン(Si)基板 成膜ガス:シラン(SiH)50ccm 水素(H) 250ccm 第3電極加熱温度:300℃より高温〜400℃ (実験例1−1) 図1の第3電極4a及び加熱手段使用 電極4aの材質:カーボン 電極4aのメッシュサイズ:0.5〜2mm 電極4aの加熱方法:高周波電源42(RF400Hz、1kW)による誘導 加熱 (実験例1−2) 図2の第3電極4b及び加熱手段使用 電極4bの材質:カーボン 電極4bのメッシュサイズ:0.5〜2mm 電極4bの加熱方法:高周波電源44(RF400Hz、1kW)による誘導 加熱 (実験例2) 図3の第3電極及び加熱手段使用 電極4cの材質:カーボン 電極4cのメッシュサイズ:0.5〜2mm 電極4cの加熱方法:直流電源45(60V、20A)による通電加熱 (実験例3) 図3のタイプの第3電極及び加熱手段使用 第3電極の材質:モリブデン(Mo) 第3電極のメッシュサイズ:0.25〜2mm 第3電極の加熱方法:直流電源(100V、5A)による通電加熱 (従来例に関する実験例) 図4の第3電極4(接地)使用 電極4の材質:モリブデン(Mo)(又はステンレススチール) 電極4のメッシュサイズ:0.5〜2mm 以上の実験結果は、次のとおりである。
【0016】 以上の結果から分かるとおり、本発明において第3電極
全体的に基板9の成膜温度より高温に加熱することに
より、基板上のパーティクル数が大幅に低減している。
【0017】なお、本発明は基板がSi基板以外のガラ
ス基板等にも適用でき、また、形成する膜がSiN膜、
SiON膜等の場合でも有効である。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、第
3電極への膜の付着を抑制して第3電極から基板へ向か
うパーティクルを低減させることができ、それによっ
て、従来に比べ良質の成膜を行える3極プラズマCVD
装置を提供することができる。また、高周波電極と接地
電極との間に位置する第3電極を加熱することで膜質が
向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概略構成図である。
【図2】本発明の他の実施例における第3電極とその誘
導加熱手段を示す図である。
【図3】本発明のさらに他の実施例における第3電極と
その通電加熱手段を示す図である。
【図4】従来例の概略構成図である。
【符号の説明】
1 成膜室 2 高周波電極 21 マッチングボックス 22 RFパワーアンプ 23 高周波信号発生器 3 接地電極 4、4a、4b、4c 第3電極 41、43 誘導コイル 42、44 誘導加熱用高周波電源 45 直流電源 5 ヒータ 6 排気ポンプ 61 バルブ 7 バルブ 8 原料ガス供給源

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波電極と接地電極の間に配置した
    ラジカル制御用の、全体的に多数の孔を有する第3電極
    誘導加熱する手段が設けられており、該誘導加熱手段
    は、前記第3電極に対し配置されて高周波電圧を印加さ
    れることで該第3電極をそれへの膜付着を抑制するよう
    に、全体的に被成膜基板より高温に加熱できる誘導コイ
    ルを含んでいることを特徴とする3極プラズマCVD装
    置。
  2. 【請求項2】 高周波電極と接地電極との間に配置した
    ラジカル制御用の、全体的に多数の孔を有する第3電極
    を通電加熱する手段が設けられており、該通電加熱手段
    は、前記第3電極をそれへの膜付着を抑制するように、
    全体的に被成膜基板より高温に加熱可能に該第3電極に
    直接通電できるように構成されていることを特徴とする
    3極プラズマCVD装置。
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