JP2680888B2 - Thin film formation method - Google Patents

Thin film formation method

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JP2680888B2
JP2680888B2 JP8854489A JP8854489A JP2680888B2 JP 2680888 B2 JP2680888 B2 JP 2680888B2 JP 8854489 A JP8854489 A JP 8854489A JP 8854489 A JP8854489 A JP 8854489A JP 2680888 B2 JP2680888 B2 JP 2680888B2
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【発明の詳細な説明】 この発明は、大気圧近傍の圧力下でプラズマCVD法に
より、アモルファスシリコン(a−Si:amorphous silic
on)や窒化チタン(TiN)などの薄膜を形成する方法に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention uses amorphous silicon (a-Si: amorphous silic) by plasma CVD under a pressure near atmospheric pressure.
on) and a method of forming a thin film such as titanium nitride (TiN).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

Spearの発明以来、a−Siの製造装置は、改良を重ね
ているが、基本的には、低圧でグロー放電を行うもので
あった。
Since the invention of Spear, the a-Si manufacturing apparatus has been improved, but basically, glow discharge is performed at a low pressure.

0.1〜10Torr程度の低圧でなければ、グロー放電が起
こらない。これよりも高い圧力になると、放電が局所的
なアーク放電に移行してしまい、耐熱性の乏しい基板上
への成膜や、大面積への均一な成膜が行えなかった。そ
れで、このような圧力が選ばれる。
Glow discharge does not occur unless the pressure is as low as about 0.1 to 10 Torr. If the pressure is higher than this, the discharge shifts to local arc discharge, and film formation on a substrate having poor heat resistance and uniform film formation over a large area cannot be performed. Thus, such a pressure is chosen.

従って、容器は高価な真空チャンバを必要とし、また
真空排気装置が設置されていなければならなかった。
Therefore, the container required an expensive vacuum chamber and a vacuum pump had to be installed.

特に、a−Siなどを用いた太陽電池等の光電変換材料
や、TiNなどの表面保護膜などの場合、大面積の薄膜が
一挙に形成できる、という事がコスト面から強く要求さ
れる。
In particular, in the case of a photoelectric conversion material such as a solar cell using a-Si or the like, or a surface protective film such as TiN, it is strongly demanded from the viewpoint of cost that a large-area thin film can be formed at once.

ところが、プラズマCVD法は、グロー放電を維持して
プラズマを安定に保つ。グロー放電は、真空中(0.1〜1
0Torr程度)でしか安定に維持できない。
However, the plasma CVD method maintains a stable plasma by maintaining a glow discharge. Glow discharge is carried out in a vacuum (0.1-1
Only about 0 Torr).

真空中でしか成膜出来ないのであるから、大面積のも
のを作ろうとすると、真空容器の全体を大きくしなけれ
ばならない。
Since a film can be formed only in a vacuum, if a large-area product is to be manufactured, the entire vacuum container must be enlarged.

真空排気装置も大出力のものが必要になる。 A high-power evacuation device is required.

そうすると、設備も著しく高価なものになってしま
う。
Then, the equipment becomes extremely expensive.

大面積均一成膜、均一処理は、低コスト化の為にぜひ
とも必要であるが、設備費が高くなれば何にもならな
い。
Large-area uniform film formation and uniform treatment are absolutely necessary for cost reduction, but if the equipment cost becomes high, nothing will happen.

ところが、最近になって、大気圧下で、プラズマCVD
法を可能とするような発明がなされた。特開昭63−5047
8号(S.63.3.3公開)である。
However, recently, under atmospheric pressure, plasma CVD
An invention was made that enabled the law. JP-A-63-5047
No. 8 (S.63.3.3 released).

これは炭素Cの薄膜を作るものである。例えばCH4、C
F4を原料ガスとするが、これに90%以上のHeガスを加え
る。
This is to make a thin film of carbon C. For example, CH 4 , C
The F 4 as a raw material gas, but to which is added 90% He gas.

Heガスが大量にあるので、大気圧下であってもグロー
放電を維持できる、というのである。
Because of the large amount of He gas, glow discharge can be maintained even at atmospheric pressure.

大気圧下であるから真空チャンバ、真空排気装置が不
要である。薄膜形成のコストを著しく削減できる大発明
であると思う。
Since it is under atmospheric pressure, a vacuum chamber and a vacuum exhaust device are unnecessary. I think this is a great invention that can significantly reduce the cost of thin film formation.

Heガスを使ったら、グロー放電が大気圧下でも起こ
り、安定に持続する、という事がこの方法の重要なポイ
ントである。
An important point of this method is that glow discharge occurs even at atmospheric pressure and stays stable when He gas is used.

何故Heかという事について、発明者は次のように説明
している。
The inventor explains why He is as follows.

(a)Heは放電により励起されやすい。(A) He is easily excited by discharge.

(b)Heは多くの準安定状態を有し、励起状態の活性粒
子を多く作る事ができる。
(B) He has many metastable states and can produce many active particles in an excited state.

(c)Heの活性粒子が、炭化水素やハロゲン化水素を解
離する。
(C) He active particles dissociate hydrocarbons and hydrogen halides.

(d)He中ではイオンが拡散しやすい。このため放電が
拡がりやすい。
(D) In He, ions are easily diffused. Therefore, the discharge is likely to spread.

HeとCH4の配合比が、当然極めて重要になる。Naturally, the mixing ratio of He and CH 4 becomes extremely important.

明細書の記述によると、92:8になると、グロー放電の
拡がりが狭くなり、90:10になるとコロナ放電になり、8
9.5:10.5になると、火花放電になるとある。
According to the description of the specification, at 92: 8, the spread of the glow discharge becomes narrower, and at 90:10, the corona discharge becomes
When it becomes 9.5: 10.5, there is spark discharge.

第4図は、特開昭63−50478号に示された装置を示
す。
FIG. 4 shows the apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-50478.

縦長の反応容器11の中に上方から円筒12が垂下されて
いる。
A cylinder 12 is suspended from above in a vertically long reaction vessel 11.

円筒12の下方に電極14がある。RF発振器16から、円筒
12を貫く金属棒を介して電極14にRF電圧が与えられる。
Below the cylinder 12 is the electrode 14. RF oscillator 16, cylindrical
An RF voltage is applied to electrode 14 via a metal rod that passes through 12.

容器の下方には,支持基板(導体)17、絶縁体18、試
料基板19が設けられる。また環状の外部電極20がある。
A support substrate (conductor) 17, an insulator 18, and a sample substrate 19 are provided below the container. There is also an annular external electrode 20.

HeとCH4の混合ガス(HeとCH4とCF4の場合もある)
は、円筒12上端のガス入口21から送給される。このガス
は円筒の中を流下し、電極14の側方を通り過ぎて、試料
基板19に当たり、一部が反応し薄膜となり、残りは、側
方のガス出口22から排出される。電極14と支持基板(試
料極)17の間にグロー放電が生ずる。
A mixed gas of He and CH 4 (the case of He, CH 4, CF 4 also)
Is supplied from the gas inlet 21 at the upper end of the cylinder 12. This gas flows down the inside of the cylinder, passes by the side of the electrode 14, hits the sample substrate 19, partially reacts to form a thin film, and the rest is discharged from the side gas outlet 22. Glow discharge occurs between the electrode 14 and the supporting substrate (sample electrode) 17.

また、この明細書によると、この発明は、「窒化けい
素膜、アモルファスシリコン、炭化けい素膜などその他
の薄膜の形成にも同様に適用する事ができる。」とあ
る。
In addition, according to this specification, the present invention can be similarly applied to the formation of other thin films such as a silicon nitride film, amorphous silicon, a silicon carbide film, and the like.

〔発明の解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

特開昭63−50478号の発明は、クレームによると、 「約200Torrから2気圧の範囲内の圧力下で、約90%以
上の希ガスと膜成分を含む気体との混合ガスをグロー放
電によりプラズマ状となし、基板上に薄膜として形成す
る事を特徴とする薄膜形成法」 ということである。
The invention of Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-50478 states that, according to a claim, "a mixture gas of about 90% or more of a rare gas and a gas containing a film component is formed by glow discharge under a pressure within a range of about 200 Torr to 2 atmospheres. It is a thin film forming method characterized by forming a thin film on a substrate without forming a plasma. "

(1) 発明者は、この開示によりCH4とHeガスの混合
気体を用い10cm×10cmの基板上にC系薄膜の形成を試み
た。
(1) The inventor tried to form a C-based thin film on a 10 cm × 10 cm substrate using a mixed gas of CH 4 and He gas according to this disclosure.

圧力は大気圧である。しかし、この開示によればグロ
ー放電を得ることはできたが、条件により放電が不安定
(或いは不均一)である。又大気圧下のため、プラズマ
中央部のガス置換が有効に行われず、原料ガスがプラズ
マ外周部のみで分解するため、基板上には、プラズマ外
周部にC系薄膜が成膜できるのみで、基板中央部にはほ
とんど成膜出来ておらず、大面積に均一に成膜すること
はできなかった。
The pressure is atmospheric pressure. However, according to this disclosure, a glow discharge can be obtained, but the discharge is unstable (or non-uniform) depending on conditions. Also, because of the atmospheric pressure, gas replacement in the center of the plasma is not effectively performed, and the raw material gas is decomposed only in the outer peripheral portion of the plasma. Almost no film could be formed at the center of the substrate, and a uniform film could not be formed over a large area.

また本発明者は、この開示によりa−Siを作ろうと試
みた。
The inventor has also tried to make a-Si according to this disclosure.

a−Siを作るため、SiH4ガスとHeガスの混合気体を用
いた。圧力は大気圧である。Heガスが90%であれば良い
ということなので、SiH4:He=10:90(体積比)とした。
これで試みると、アーク放電が起こり、グロー放電が起
こらなかった。
In order to produce a-Si, a mixed gas of SiH 4 gas and He gas was used. The pressure is atmospheric pressure. Since it is sufficient that the He gas is 90%, SiH 4 : He = 10: 90 (volume ratio).
When this was attempted, an arc discharge occurred and no glow discharge occurred.

SiH4/Heの比率をさらに下げると、電極間に安定なグ
ロー放電を生じさせる事ができた。
When the ratio of SiH 4 / He was further reduced, a stable glow discharge could be generated between the electrodes.

ところが、SiH4ガスは極めて分解しやすいため、プラ
ズマの領域の中に入らず、外周部でSiH4が分解してしま
う。プラズマ領域の外周部に、粒径が0.05〜0.5μm程
度の微粉末からなるダストが堆積されるのみであった。
However, since the SiH 4 gas is extremely easily decomposed, it does not enter the plasma region, and the SiH 4 is decomposed at the outer peripheral portion. Dust consisting of fine powder having a particle size of about 0.05 to 0.5 μm was only deposited on the outer peripheral portion of the plasma region.

試料基板の上に、a−Siの薄膜を作る事ができなかっ
た。つまり、これらの事から、特開昭63−50478号の発
明は、大気圧でのプラズマ形成に使えるとしても、大き
な面積の均一成膜にはそのままでは使えないということ
が分かる。
It was not possible to form a thin film of a-Si on the sample substrate. That is, from these facts, it can be seen that the invention of Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-50478 cannot be used as it is for uniform film formation of a large area even if it can be used for plasma formation at atmospheric pressure.

更に、特開昭63−50478号の発明では、高価なHeガス
を大量に使用する為に極めてコスト高となってしまう。
Further, in the invention of Japanese Patent Laid-Open No. 63-50478, the cost is extremely high because a large amount of expensive He gas is used.

以上の問題点を鑑みて、本発明では大気圧下で、a−
Si,TiN、ダイヤモンドなどの薄膜をプラズマCVDにてド
ラム等の円筒状基体に大面積、均一に、かつHe等の希釈
ガスを大量に使うことなく形成することを目的とする。
In view of the above problems, in the present invention, a-
The object is to form a thin film of Si, TiN, diamond or the like by plasma CVD on a cylindrical substrate such as a drum, with a large area, uniformly and without using a large amount of diluting gas such as He.

発明の構成 〔問題を解決するための手段〕 本発明には、以下の特徴がある。Configuration of the Invention [Means for Solving the Problem] The present invention has the following features.

円筒状基体に隣接して、N本の回転翼を有する翼電
極を配置し、回転翼先端と円筒状基体外周面との間の距
離が0.1〜10mm以下となるようにする。
A blade electrode having N rotary blades is arranged adjacent to the cylindrical substrate so that the distance between the tip of the rotary blade and the outer peripheral surface of the cylindrical substrate is 0.1 to 10 mm or less.

N本の回転翼を有する電極を少なくとも毎秒1/N回
転以上回転させて、原料ガスとHeあるいはAr等の不活性
ガスからなる混合ガスを翼電極と円筒状基体の間の放電
空間に供給し、グロー放電を起こさせ、円筒状基体上に
薄膜を形成する。
An electrode having N rotary blades is rotated at least 1 / N revolutions per second or more to supply a mixed gas composed of a raw material gas and an inert gas such as He or Ar to the discharge space between the blade electrode and the cylindrical substrate. Then, glow discharge is caused to form a thin film on the cylindrical substrate.

更に効率良く不活性ガスを利用する為に、成膜室内
に不活性ガスを封じ込め原料ガスのみを供給して、前記
〜を実施する。
In order to use the inert gas more efficiently, the inert gas is enclosed in the film forming chamber and only the raw material gas is supplied, and the above steps 1 to 3 are performed.

以下第1図により本発明を説明する。 The present invention will be described below with reference to FIG.

第1図は本発明を実施する薄膜形成装置の一例である
が、本発明は第1図により何ら制約をうけるものではな
い。
FIG. 1 shows an example of a thin film forming apparatus for carrying out the present invention, but the present invention is not limited by FIG.

成膜室1の中には複数個の回転翼をもつ翼電極2及び
円筒状基体3が設けられている。第1図では翼電極2に
高周波電源6が接続されている例を示している。この場
合、円筒状基体3はアースに接地されている。円筒状基
体が導電性の場合には逆に翼電極2をアースに、円筒状
基体3を高周波電源6に接続してもかまわない。ここで
翼電極2の回転翼先端と円筒状基体3の外周面との距離
gは0.1〜10mmとなるようにする。
Inside the film forming chamber 1, a blade electrode 2 having a plurality of rotary blades and a cylindrical substrate 3 are provided. FIG. 1 shows an example in which a high frequency power source 6 is connected to the blade electrode 2. In this case, the cylindrical substrate 3 is grounded. On the contrary, when the cylindrical substrate is conductive, the blade electrode 2 may be connected to the ground and the cylindrical substrate 3 may be connected to the high frequency power source 6. Here, the distance g between the tip of the rotary blade of the blade electrode 2 and the outer peripheral surface of the cylindrical substrate 3 is set to 0.1 to 10 mm.

原料ガスをHe,Ar等の不活性ガスで大量に希釈した混
合ガスは必要量のみ成膜室1内にガス導入口7より導入
され、余分なガスはガス排出口8から排出され、成膜室
内を大気圧に保持する。
Only a required amount of a mixed gas obtained by diluting the source gas with an inert gas such as He or Ar is introduced into the film forming chamber 1 through the gas inlet 7 and the excess gas is discharged through the gas outlet 8 to form a film. Keep the room at atmospheric pressure.

混合ガスは、翼電極2が回転することにより、放電空
間6に随時供給される。また、この時の翼電極2の回転
数はN個の回転翼をもつ電極の場合には少なくとも毎秒
1/N回転以上となるようにする。成膜室内に導入される
混合ガス量は、原料ガスの消費速度、すなわち成膜速度
に依存するため、所望の値が選択されるが、長時間成膜
の場合には成膜室内における原料ガス/不活性ガスの値
が成膜時間とともに、減少してしまうことが問題となる
ので徐々に原料ガス/不活性ガスの値を増加させて導入
するか、もしくは原料ガスのみを適宜導入するようにし
ても良い。
The mixed gas is supplied to the discharge space 6 as the blade electrode 2 rotates. Further, the rotation speed of the blade electrode 2 at this time is at least every second in the case of an electrode having N rotating blades.
Make it 1 / N rotation or more. The mixed gas amount introduced into the film forming chamber depends on the consumption rate of the source gas, that is, the film forming rate, so a desired value is selected. / Because there is a problem that the value of the inert gas decreases with the film formation time, gradually increase the value of the source gas / inert gas or introduce only the source gas as appropriate. May be.

また、原料ガスのみを導入し、不活性ガスを封じ込め
る場合には、ガス排出口8は不要となる。なお、本発明
の円筒状基体とは円筒状基体そのものが基体と電極を兼
ねる場合、あるいは円筒状基体をホルダーとしてその外
周上にフレキシブルなフィルム等を貼りつけた場合、あ
るいは平板を加工して円筒状基体の外周全体もしくは一
部分に沿わせた場合にも含まれる。
Further, when only the raw material gas is introduced and the inert gas is contained, the gas discharge port 8 becomes unnecessary. The cylindrical substrate of the present invention means that the cylindrical substrate itself serves as both the substrate and the electrode, or the cylindrical substrate is used as a holder and a flexible film or the like is attached on the outer periphery thereof, or a flat plate is processed to form a cylinder. It is also included in the case where it is arranged along the whole or a part of the outer periphery of the substrate.

〔作用〕[Action]

原料ガスを不活性ガスによって希釈しているので、放
電維持電圧が低い。不活性ガス100%であれば、大気圧
下でグロー放電を維持できる。原料ガスの混合量が少な
いので、大気圧下でもグロー放電が可能となるのであ
る。
Since the raw material gas is diluted with the inert gas, the discharge sustaining voltage is low. If the inert gas is 100%, glow discharge can be maintained under atmospheric pressure. Since the mixing amount of the source gas is small, glow discharge can be performed even under atmospheric pressure.

不活性ガスの作用により、アーク放電に移行するのを
防ぐ事ができる。
The action of the inert gas can prevent the transition to arc discharge.

同じ圧力であっても、不活性ガス中ではガス分子の平
均自由行程が長い。このため、プラズマが拡がりやす
い。
Even at the same pressure, the mean free path of gas molecules is long in an inert gas. Therefore, the plasma is easily spread.

もしも、原料ガス/不活性ガスの比率がδがある値を
越えるると、グロー放電が維持できない。アーク放電に
移行する。アーク放電に移行するδの値は、本発明者の
実験によれば、原料ガスの分解しやすさにより異なって
いる。アークへの移行を抑制し、安定なグロー放電を得
るためには、δ≦10-1であることが必要であるが、但
し、SiH4、Si2H6、C2H2、C2H4、GeH4、N2O、O2等の分解
しやすいガスの場合はδ≦10-2であることが好ましい。
If the raw material gas / inert gas ratio δ exceeds a certain value, glow discharge cannot be maintained. Transition to arc discharge. According to an experiment conducted by the present inventors, the value of δ that shifts to arc discharge differs depending on the ease with which the source gas is decomposed. In order to suppress the transition to the arc and obtain a stable glow discharge, it is necessary that δ ≦ 10 −1 , provided that SiH 4 , Si 2 H 6 , C 2 H 2 , C 2 H 4, GeH 4, N 2 O , it is preferred in the case of easily decomposed gas such as O 2 is δ ≦ 10 -2.

反対に、原料ガス/不活性ガスの比率δが10-4より小
さくなると成膜速度が低下するので望ましくない。
On the contrary, when the ratio δ of the source gas / inert gas is smaller than 10 −4 , the film forming rate is lowered, which is not desirable.

プラズマを一様に拡げ、放電の局所化を防ぎ、且つ、
膜厚分布を均一にするためには、円筒状基体3と翼電極
2の回転翼先端との間隙gを狭くした方が良い。gが狭
いほど、グロー放電が電極面内で安定で均一に起こる。
特に円筒状基体3が導電性の時にはその効果が大きい。
Spreads plasma uniformly, prevents localization of discharge, and
In order to make the film thickness distribution uniform, it is better to narrow the gap g between the cylindrical substrate 3 and the tip of the rotary blade of the blade electrode 2. The smaller the value of g, the more stable and uniform glow discharge occurs in the electrode surface.
Especially when the cylindrical substrate 3 is conductive, its effect is great.

gの値は、10mm以下であることが望ましい。その理由
は、グロー放電の起こる範囲を拡げ、放電の局所化を防
ぎ、且つ、放電の強さを均一にするためである。しか
し、近付けすぎると、翼電極2と円筒状基体3の距離の
均一な設置が難しくなる。僅かな傾きや凹凸が問題にな
るからである。
The value of g is preferably 10 mm or less. The reason is to expand the range in which the glow discharge occurs, prevent the discharge from being localized, and make the discharge intensity uniform. However, if they are too close to each other, it becomes difficult to install the blade electrode 2 and the cylindrical substrate 3 at a uniform distance. This is because a slight inclination or unevenness becomes a problem.

実用的には、gの値は0.1mm以上とするのが良い。翼
電極2には回転翼を有しているので、回転翼の回転によ
り、放電空間6内に安定して混合ガスを供給することが
できる。もしも放電空間に供給されるガス流量が不足す
ると、分解しやすい原料ガスが直ちに重合反応を起こ
し、ダストを生成し、薄膜を形成することができない。
従って、ガス流量は少なくとも放電空間体積を1秒で置
きかわる量としなければならない。即ち、N個の回転翼
を有する翼電極の場合には翼電極の回転数を毎秒1/N回
転以上とする必要がある。
Practically, the value of g should be 0.1 mm or more. Since the blade electrode 2 has a rotary blade, the mixed gas can be stably supplied into the discharge space 6 by the rotation of the rotary blade. If the flow rate of the gas supplied to the discharge space is insufficient, the raw material gas, which is easily decomposed, immediately undergoes a polymerization reaction to generate dust and a thin film cannot be formed.
Therefore, the gas flow rate must be such that at least the discharge space volume is replaced in 1 second. That is, in the case of a blade electrode having N rotary blades, the rotation speed of the blade electrode needs to be 1 / N rotations per second or higher.

圧力Pは大気圧P0またはその近傍であっても良い。The pressure P may be atmospheric pressure P 0 or the vicinity thereof.

真空に引かなくても良いというのが、本発明の最大の
利点である。
The greatest advantage of the present invention is that it does not require a vacuum.

圧力Pを、大気圧P0より僅かに高くすると外部から成
膜室1への不純物ガスの混入を防ぐことができる。
The pressure P, when slightly higher than the atmospheric pressure P 0 can prevent contamination of impurity gases into the deposition chamber 1 from the outside.

高周波電源の周波数は、100KHz〜100MHzであって良
い。成膜しようとする膜や、電極間の間隙により周波
数、パワーの最適値を決めることができる。
The frequency of the high frequency power supply may be between 100 KHz and 100 MHz. The optimum values of the frequency and the power can be determined by the film to be formed and the gap between the electrodes.

ただし、放電の安定性という事からいえば、1KHz以下
では、グロー放電が不安定になる。それ故、1KHz以下に
してはならない。
However, glow discharge becomes unstable below 1 KHz in terms of discharge stability. Therefore, it should not be lower than 1KHz.

また、高周波電源のパワーは、10-2W/cm2〜10-2W/cm2
とする。10-2W/cm2より大きくなると、翼電極2がイオ
ンによってスパッタされる。
The power of the high frequency power supply is 10 -2 W / cm 2 to 10 -2 W / cm 2
And Above 10 -2 W / cm 2 , the blade electrode 2 is sputtered by ions.

このため、不純物が薄膜に混入する。 Therefore, impurities are mixed in the thin film.

10-2W/cm2よりパワーが低いと、実質的な成膜速度が
得られない。回転翼の形状は効率良く、放電空間内に混
合ガスを導入する為に適宜選択されるものであるが、例
えば第3図に示した様に中心から曲線形状で延びてお
り、放電空間を広げ均一化する目的で先端につばをもた
せた形状としても良い。先端に設けるつばの材料は、導
電性金属のみならず放電を安定化させる目的から絶縁性
材料を選択(ガラス、セラミックスなど)しても良い。
If the power is lower than 10 -2 W / cm 2 , a substantial deposition rate cannot be obtained. The shape of the rotor blades is selected efficiently in order to introduce the mixed gas into the discharge space efficiently. For example, as shown in FIG. 3, it extends in a curved shape from the center to expand the discharge space. The shape may be such that the tip has a brim for the purpose of making it uniform. The material of the brim provided at the tip may be not only a conductive metal but also an insulating material (glass, ceramics, etc.) for the purpose of stabilizing discharge.

第2図は、本発明の他の実施例であり、一個の翼電極
の外周に複数の円筒状基体を設置したものであり、混合
ガスは封じ込め、原料ガスのみ供給する場合である。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, in which a plurality of cylindrical substrates are installed on the outer periphery of one blade electrode, the mixed gas is contained, and only the raw material gas is supplied.

〔実施例1〕…(電極、円筒状基体間距離依存性) 第1表に示す条件でグロー放電を起こさせ、放電状態
ならびに膜厚分布を調べた。装置は第1図の装置を用い
た。不活性ガスはHeを用いた。
[Example 1] (Dependence on distance between electrode and cylindrical substrate) A glow discharge was caused under the conditions shown in Table 1 to examine the discharge state and the film thickness distribution. The apparatus used was that shown in FIG. He was used as the inert gas.

翼電極は8枚の回転翼を持つもので回転数は毎秒1回
転とした。ドラムは20秒に1回転させた。結果を第2表
に示す。
The blade electrode had eight blades and the rotation speed was 1 rotation per second. The drum was rotated once every 20 seconds. The results are shown in Table 2.

第2表に示すように、g=15mmでは不均一な放電であ
り、局所的にアーク放電を伴なっていたが、g≦10mmで
は均一で、良好な膜厚分布が得られる。
As shown in Table 2, when g = 15 mm, non-uniform discharge was accompanied by local arc discharge, but when g ≦ 10 mm, uniform and good film thickness distribution was obtained.

実施例2…(回転数、並びに回転翼数依存性) 次にg=3mmとし、回転数並びに回転翼数を変えて成
膜速度を調べた。条件を第3表に示す。成膜室の混合ガ
ス供給量は50cc/minとした。
Example 2 (Dependence on Rotational Speed and Rotating Blade Number) Next, g = 3 mm was set, and the film forming rate was examined by changing the rotating speed and the rotating blade number. The conditions are shown in Table 3. The mixed gas supply rate in the film forming chamber was 50 cc / min.

結果を第4表に示す。 The results are shown in Table 4.

第4表より、回転翼数Nとして、1/N回転以下ではa
−Siの場合SiH4が分解しやすいために気相中でポリマラ
イゼーションが起こり、ダストが形成されてしまう。
From Table 4, if the number of rotor blades N is 1 / N rotation or less, a
In the case of -Si, SiH 4 is easily decomposed, so that polymerization occurs in the gas phase and dust is formed.

なお、他のTiN,a−C膜でも極端に成膜速度が低下し
てしまった。従って、回転数として毎秒1/N回転以上が
必要である。
In addition, the film formation rate was extremely reduced even with other TiN, aC films. Therefore, the number of revolutions needs to be 1 / N revolutions per second or more.

実施例3…(放電状態と原料ガス/不活性ガスガス比
率) 実施例1と同一条件で原料ガス/不活性ガスの比率を
変化させて、グロー放電の状態を調べた。電極、基体間
距離は3mmとした。不活性ガスはHeを用いた。
Example 3 (Discharge state and raw material gas / inert gas gas ratio) The raw material gas / inert gas ratio was changed under the same conditions as in Example 1 to examine the state of glow discharge. The distance between the electrode and the substrate was 3 mm. He was used as the inert gas.

結果を第5表に示す。 The results are shown in Table 5.

また、第3図に示す回転翼を用いて実施例2と同様の
検討を行った結果、全体に成膜速度が10〜20%向上して
おり、混合ガスの放電空間への供給量増加並びに安定放
電に有効であることがわかった。
Moreover, as a result of conducting the same examination as in Example 2 using the rotary blades shown in FIG. 3, the film forming rate was improved by 10 to 20% as a whole, and the supply amount of the mixed gas to the discharge space was increased. It was found to be effective for stable discharge.

実施例4…(不活性ガス封じ込め原料ガスのみ供給) 次に、第1図の装置を使い、ガス排出口8を閉じた状
態で不活性ガスを封じ込め、原料ガスのみを成膜室に供
給して成膜した結果を示す。電極間距離3mmとして、成
膜室への原料ガス供給量を変化させた以外はすべて第1
表と同一条件で行った。結果を第6表に示す。
Example 4 (supplying only raw material gas containing inert gas) Next, using the apparatus shown in FIG. 1, the inert gas was contained while the gas outlet 8 was closed, and only the raw material gas was supplied to the film forming chamber. The results of film formation are shown below. The distance between the electrodes was set to 3 mm, and the amount of raw material gas supplied to the deposition chamber was changed
It carried out on the same conditions as a table. The results are shown in Table 6.

以上のように30分〜1hrの連続成膜も可能であり、成
膜速度も良好であった。
As described above, continuous film formation for 30 minutes to 1 hr was possible, and the film formation rate was good.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

・本発明によれば、大気圧近傍の圧力で、プラズマCVD
法によりa−Si、TiNダイヤモンドなどの薄膜を形成す
る事ができる。
-According to the present invention, plasma CVD is performed at a pressure near atmospheric pressure.
A thin film of a-Si, TiN diamond or the like can be formed by the method.

・大気圧近傍であるので、真空チャンバーや真空排気装
置を必要としない。
-Because it is near atmospheric pressure, no vacuum chamber or vacuum exhaust device is required.

・広い面積の成膜を必要とする感光体ドラムや円筒状基
体上へのTiN等コーティングにおいて、設備コストを大
幅に低減できる。
・ The equipment cost can be greatly reduced in coating TiN on a photosensitive drum or a cylindrical substrate that requires a large area of film formation.

・また圧力が高いので、低圧プラズマCVDに比べ、成膜
速度を速くすることができる。
-Because the pressure is high, the deposition rate can be increased compared to low pressure plasma CVD.

・更に、放電空間内に選択的にガスが供給される為に、
高価な希釈用の不活性ガスを必要しないか、もしくは最
小限の使用量に抑えることができる。
・ Furthermore, since gas is selectively supplied into the discharge space,
No expensive diluting inert gas is required, or the amount used can be minimized.

・同時に複数本の円筒状基体も成膜できる。-A plurality of cylindrical substrates can be formed at the same time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の薄膜形成法に用いられる装置の概略
断面図の1例。 第2図は、本発明の薄膜形成法の別の例。 第3図は、本発明に用いられる電極構造概略断面図の1
例。 第4図は、特開昭63−50478号で開示された薄膜形成装
置の断面図。
FIG. 1 is an example of a schematic sectional view of an apparatus used for the thin film forming method of the present invention. FIG. 2 is another example of the thin film forming method of the present invention. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view 1 of an electrode structure used in the present invention.
Example. FIG. 4 is a sectional view of the thin film forming apparatus disclosed in JP-A-63-50478.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中釜 詳治 兵庫県伊丹市昆陽北1丁目1番1号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 富川 唯司 兵庫県伊丹市昆陽北1丁目1番1号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 木本 恒暢 兵庫県伊丹市昆陽北1丁目1番1号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 藤田 順彦 兵庫県伊丹市昆陽北1丁目1番1号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−50478(JP,A) 実開 昭62−191867(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Shoji Nakagama, Shoji Nakagumi, 1-1, Kunyokita, Itami City, Hyogo Prefecture Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (72) Inventor, Yuuji Tomikawa, Kunyo, Itami City, Hyogo Prefecture North 1-1-1 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (72) Inventor Tsunenobu Kimoto 1-1-1 Kunyo Kita, Itami City, Hyogo Prefecture Sumitomo Electric Industries Itami Works (72) Invention Person Nobuhiko Fujita 1-1-1 Kunyokita, Itami City, Hyogo Prefecture, Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (56) References JP-A-63-50478 (JP, A) Sakukai 62-191867 (JP, U) )

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】N本の回転翼を有する翼電極と、円筒状基
体とを、回転翼先端と円筒状基体外周面との間の距離が
0.1〜10mm以下となるように隣接して配置し、前記翼電
極を少なくとも毎秒1/N回転以上回転させて、翼電極と
円筒状基体との間の放電空間に膜形成用ガスと不活性ガ
スからなる混合ガスを供給し、前記放電空間に与えた高
周波電界により大気圧近傍の圧力下でグロー放電を起こ
させ、円筒状基体上に薄膜を形成することを特徴とする
薄膜形成方法。
Claim: What is claimed is: 1. A blade electrode having N rotary blades and a cylindrical base body, wherein the distance between the tip of the rotary blade and the outer peripheral surface of the cylindrical base body is
The blade electrodes are arranged adjacent to each other so as to be 0.1 to 10 mm or less, and the blade electrodes are rotated at least 1 / N revolutions per second or more to form a film forming gas and an inert gas in the discharge space between the blade electrodes and the cylindrical substrate. A thin film forming method comprising: forming a thin film on a cylindrical substrate by causing a glow discharge to occur under a pressure near atmospheric pressure by a high frequency electric field applied to the discharge space.
【請求項2】膜形成用ガスと不活性ガスからなる混合ガ
スを大気圧近傍の圧力下で保持し、かつ膜形成用のガス
のみ供給可能とした成膜室内にN本の回転翼を有する翼
電極と、円筒状基体とを、回転翼先端と円筒状基体外周
面との間の距離が0.1〜10mm以下になるように隣接して
配置し、前記翼電極を少なくとも毎秒1/N回転以上回転
させて、前記混合ガスを翼電極と円筒状基体との間の放
電空間に供給し、高周波電界により前記放電空間にグロ
ー放電を起こさせ、円筒状基体上に薄膜を形成すること
を特徴とする薄膜形成方法。
2. A N-rotor blade is provided in a film-forming chamber capable of holding a mixed gas of a film-forming gas and an inert gas under a pressure near atmospheric pressure and supplying only the film-forming gas. The blade electrode and the cylindrical substrate are arranged adjacent to each other so that the distance between the rotor blade tip and the outer peripheral surface of the cylindrical substrate is 0.1 to 10 mm or less, and the blade electrode is rotated at least 1 / N per second or more. Rotating to supply the mixed gas to a discharge space between the blade electrode and the cylindrical substrate, causing a glow discharge in the discharge space by a high-frequency electric field to form a thin film on the cylindrical substrate. Method for forming thin film.
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