JP3259453B2 - Electrode used for plasma CVD apparatus and plasma CVD apparatus - Google Patents

Electrode used for plasma CVD apparatus and plasma CVD apparatus

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JP3259453B2
JP3259453B2 JP18773893A JP18773893A JP3259453B2 JP 3259453 B2 JP3259453 B2 JP 3259453B2 JP 18773893 A JP18773893 A JP 18773893A JP 18773893 A JP18773893 A JP 18773893A JP 3259453 B2 JP3259453 B2 JP 3259453B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタ、半導
体利用の各種センサのような半導体を利用したデバイス
や太陽電池その他を製造するにあたり、基体上に成膜す
るためのプラズマCVD装置及び該装置で使用される電
極に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma CVD apparatus for forming a film on a substrate in the manufacture of a device using a semiconductor such as a thin film transistor and various sensors using a semiconductor, a solar cell, and the like, and a plasma CVD apparatus used in the apparatus. Electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマCVD装置は各種タイプのもの
が知られている。その代表例として、図3に示す平行平
板型のプラズマCVD装置について説明すると、この装
置は真空容器1を有し、その中に基体S2を設置する基
体ホルダを兼ねる電極2及びこの電極に対向する電極9
が設けられている。
2. Description of the Related Art Various types of plasma CVD apparatuses are known. As a representative example, a parallel plate type plasma CVD apparatus shown in FIG. 3 will be described. This apparatus has a vacuum vessel 1, in which an electrode 2 also serving as a substrate holder in which a substrate S2 is placed and opposed to this electrode. Electrode 9
Is provided.

【0003】電極2は、通常、接地電極とされ、また、
この上に設置される基体S2を成膜温度に加熱するヒー
タ21を付設してある。なお、輻射熱で基体S2を加熱
するときは、ヒータ21は電極2から分離される。電極
9は、電極2との間に導入される成膜用ガスに高周波電
力や直流電力を印加してプラズマ化させるための電力印
加電極で、図示の例ではマッチングボックス4を介して
高周波電源5を接続してある。
[0003] The electrode 2 is usually a ground electrode.
A heater 21 for heating the substrate S2 mounted thereon to a film forming temperature is additionally provided. When the substrate S2 is heated by radiant heat, the heater 21 is separated from the electrode 2. The electrode 9 is a power application electrode for applying a high frequency power or a DC power to the film-forming gas introduced between the electrode 2 and the plasma to form a plasma, and in the illustrated example, the high frequency power supply 5 through the matching box 4. Is connected.

【0004】また、図示の例では、電極9は、電極の一
部を構成するガスノズル91の開口部に多孔電極板92
を設けたもので、電極板92には、直径0.5mm程度
のガス供給孔を多数形成してあり、ガスノズル91から
供給されるガスが各孔から両電極間に全体的に放出され
るようにしてある。このような構成は広面積基体上に成
膜するのに適している。
[0004] In the illustrated example, the electrode 9 is provided with a porous electrode plate 92 at an opening of a gas nozzle 91 constituting a part of the electrode.
In the electrode plate 92, a number of gas supply holes having a diameter of about 0.5 mm are formed, so that the gas supplied from the gas nozzle 91 is entirely discharged from each hole between the two electrodes. It is. Such a configuration is suitable for forming a film on a large-area substrate.

【0005】真空容器1には、さらに、排気装置6を配
管接続してあるとともに、前記ガスノズル91にはガス
供給部7を配管接続してある。ガス供給部7には、1又
は2以上のマスフローコントローラ711、712・・
・・及び開閉弁721、722・・・・を介して、所定
量の成膜用ガスを供給するガス源731、732・・・
・が含まれている。
The vacuum vessel 1 is further connected to a gas exhaust unit 6 by piping, and the gas nozzle 91 is connected to a gas supply unit 7 by piping. The gas supply unit 7 includes one or more mass flow controllers 711, 712,.
··· and gas sources 731, 732 ··· that supply a predetermined amount of film forming gas via opening / closing valves 721 · 722 ···
·It is included.

【0006】この平行平板型プラズマCVD装置による
と、成膜対象基体S2が真空容器1内の電極2上に設置
され、該容器1内が排気装置6の運転にて所定の真空度
とされ、ガス供給部7からノズル91及び電極板92の
ガス供給孔を介して成膜用ガスが導入される。また、高
周波電極9に電源5から高周波電圧が印加され、それに
よって導入されたガスがプラズマ化され、このプラズマ
の下で基板S2表面に所望の膜が形成される。
According to the parallel plate type plasma CVD apparatus, the substrate S2 for film formation is set on the electrode 2 in the vacuum vessel 1, and the inside of the vessel 1 is evacuated to a predetermined degree of vacuum by operating the exhaust device 6. A gas for film formation is introduced from the gas supply unit 7 through the gas supply holes of the nozzle 91 and the electrode plate 92. Further, a high-frequency voltage is applied to the high-frequency electrode 9 from the power supply 5, whereby the introduced gas is turned into plasma, and a desired film is formed on the surface of the substrate S2 under this plasma.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなプラズマCVD装置では、成膜対象基体が直接プラ
ズマに曝されるため、該基体表面に形成される膜がプラ
ズマ中の高速粒子により損傷するという問題がある。さ
らに、プラズマ中の気相重合反応により発生する微粒子
が基体表面に形成される膜に付着したり、その中に混入
したりして膜質を悪化させるという問題があり、また、
プラズマが両電極対向領域外にも拡散して発生した微粒
子が真空容器内各部に付着してそれを汚染するという問
題がある。真空容器内各部に付着する微粒子について
は、これがやがて剥落して、処理対象基体に付着する恐
れがあるので、除去清掃しなければならず、手間を要す
る。
However, in such a plasma CVD apparatus, since a substrate to be formed is directly exposed to plasma, a film formed on the surface of the substrate is damaged by high-speed particles in the plasma. There's a problem. Further, there is a problem that fine particles generated by a gas phase polymerization reaction in plasma adhere to a film formed on the substrate surface or are mixed therein, thereby deteriorating the film quality.
There is a problem in that the fine particles generated by the plasma being diffused outside the regions opposed to both electrodes adhere to and contaminate the respective parts in the vacuum vessel. The fine particles adhering to each part in the vacuum container may eventually peel off and adhere to the substrate to be processed.

【0008】特に、気相反応により微粒子が形成され、
それが大きく成長する可能性の高い成膜、例えば、シラ
ン(SiH4 )と水素(H2 )からアモルファスシリコ
ン(a−Si)膜を、シランとアンモニア(NH3 )又
は窒素(N2 )又は該両者混合ガスからアモルファスシ
リコンナイトライド(a−SiN)膜を、シランと一酸
化二窒素(亜酸化窒素)(N2 O)又は酸素(O2 )か
らアモルファスシリコンオキサイド(a−SiO2 )膜
を形成するような成膜では、基体表面に形成される膜に
付着したり、その中に混入したりする微粒子のサイズが
形成される膜の膜厚に対し大きく、その結果、その膜が
絶縁膜である場合において成膜後洗浄処理すると、その
微粒子の部分がピンホールとなって絶縁不良が生じた
り、その膜が半導体膜であると、半導体特性が悪化する
といった問題がある。
In particular, fine particles are formed by a gas phase reaction,
It is highly likely that the film grows greatly, for example, an amorphous silicon (a-Si) film is formed from silane (SiH 4 ) and hydrogen (H 2 ), and silane and ammonia (NH 3 ) or nitrogen (N 2 ) or An amorphous silicon nitride (a-SiN) film is formed from the mixed gas, and an amorphous silicon oxide (a-SiO 2 ) film is formed from silane and dinitrogen monoxide (nitrous oxide) (N 2 O) or oxygen (O 2 ). In the film formation for forming the film, the size of the fine particles adhering to or mixed into the film formed on the substrate surface is larger than the film thickness of the film to be formed. When the film is a film, if the cleaning treatment is performed after the film formation, there is a problem that a portion of the fine particles becomes a pinhole to cause insulation failure, and if the film is a semiconductor film, the semiconductor characteristics are deteriorated.

【0009】また、このような問題は微粒子発生が多く
なる高速成膜の妨げとなっているし、微粒子が安定した
プラズマ生成の妨げとなり、成膜不良を招くこともあ
る。そこで本発明は、成膜対象基体やそれに形成される
膜のプラズマダメージを低減できるとともに、微粒子が
成膜対象基体や真空容器内各部に付着することを抑制で
き、さらに、気相重合反応による微粒子発生を一層抑制
でき、従ってまた、それだけ高速成膜が可能となるプラ
ズマCVD装置に用いる電極及び該電極を備えたプラズ
マCVD装置を提供することを課題とする。
Further, such a problem hinders high-speed film formation in which the generation of fine particles increases, and hinders stable generation of plasma by the fine particles, which may result in poor film formation. Therefore, the present invention can reduce the plasma damage of the substrate to be formed and the film formed thereon, and can prevent the fine particles from adhering to the substrate to be formed and various parts in the vacuum vessel. It is an object of the present invention to provide an electrode used in a plasma CVD apparatus that can further suppress generation thereof and thus enable high-speed film formation, and a plasma CVD apparatus including the electrode.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の電極は、プラズマCVD装置に用いる、成膜対象基
体に対向配置される電極であって、高周波電圧又は直流
電圧を印加する電圧印加電極部接地電極部とを含み、
前記電圧印加電極部はプラズマ原料ガス導入のためのガ
スノズルとその開口部に設けられた電圧印加用電極板と
を含んでおり、前記接地電極部は前記電圧印加用電極板
に空間をおいて対向配置された接地用電極板を含んでお
り、前記電圧印加用電極板と接地用電極板との間の空間
には該空間が仕切られてプラズマを閉じ込めるための複
数のプラズマ室が並設されており、前記電圧印加用電極
板は前記各プラズマ室にそれぞれプラズマ原料ガスを供
給するためのガス供給孔を有しており、前記接地用電極
板は前記各プラズマ室からプラズマ中のラジカルを放出
するためのラジカル放出窓を有しており、前記ガスノズ
ル中には前記電圧印加用電極板のガス供給孔を介して前
記各プラズマ室へプラズマ原料ガスを分配するための複
数のガス通孔を有するガス補償板を配置してあり、さら
に前記接地用電極板の成膜対象基体に向けられる前記プ
ラズマ室外の部分であって、前記ラジカル放出窓以外の
部分に成膜用ガスを放出するためのガス放出部を設けた
ことを特徴とする。
Means for Solving the Problems The electrode of the present invention to solve the problems described above is used in the plasma CVD apparatus, an electrode disposed opposite to the film-forming target substrate, a voltage application for applying a high frequency voltage or a direct voltage Including an electrode part and a ground electrode part,
The voltage applying electrode section is a gas for introducing a plasma source gas.
Electrode and a voltage applying electrode plate provided in the opening thereof.
Wherein the ground electrode portion is the electrode plate for voltage application.
Including a grounding electrode plate that is opposed to
The space between the electrode plate for voltage application and the electrode plate for grounding.
The space is divided into several parts to confine the plasma.
Number of plasma chambers are juxtaposed, and the voltage applying electrode
The plate supplies plasma source gas to each of the plasma chambers.
And a gas supply hole for supplying the ground electrode.
The plate releases radicals in the plasma from each of the plasma chambers
Having a radical emission window for
Through the gas supply holes of the electrode plate for voltage application.
For distributing the plasma source gas to each plasma chamber,
A gas compensator with a number of gas holes is arranged.
The above-mentioned step facing the film formation target substrate of the above-mentioned grounding electrode plate
A part outside the plasma chamber, other than the radical release window.
A gas discharging portion for discharging a film-forming gas is provided in the portion .

【0011】また、前記課題を解決する本発明のプラズ
マCVD装置は、前記プラズマ室を有する前記電極、該
プラズマ室へプラズマ原料ガスを供給する前記ガスノズ
ルを含むガス供給手段、及び該電極における前記ガス放
出部に成膜用のガスを供給する手段を備えたことを特徴
とする。
[0011] The plasma CVD apparatus of the present invention to solve the above problems, the electrode having the plasma chamber, the Gasunozu supplies a plasma source gas into said plasma chamber
A gas supply means containing a gas , and a means for supplying a gas for film formation to the gas discharge part of the electrode.

【0012】前記成膜に使用されるガスとしては、例え
ばa−Si:H膜の形成に当たっては、プラズマ原料ガ
スとしてH2 、成膜用ガスとしてSiH4 が考えられ、
a−SiN膜の形成に当たってはプラズマ原料ガスとし
て、NH3 又はN2 又は該両者混合ガス、成膜用ガスと
してSiH4 が考えられ、SiO2 膜の形成に当たって
は、プラズマ原料ガスとしてN2 O又はO2 、成膜用ガ
スとしてSiH4 が考えられる。
As the gas used for the film formation, for example, in forming an a-Si: H film, H 2 is used as a plasma source gas and SiH 4 is used as a film formation gas.
In forming the a-SiN film, NH 3 or N 2 or a mixed gas of both is considered as the plasma source gas, and SiH 4 is considered as the film forming gas. In forming the SiO 2 film, N 2 O is used as the plasma source gas. Alternatively, O 2 and SiH 4 can be considered as a film forming gas.

【0013】[0013]

【作用】本発明の電極及び該電極を備えたプラズマCV
D装置によると、該電極におけるプラズマ室を形成して
いる高周波電圧又は直流電圧印加電極部の電圧印加用電
極板と接地電極部の接地用電極板との間に、単体では製
膜に寄与しないプラズマ原料ガスがガスノズルから電圧
印加用電極板のガス供給孔を介して供給され、該ガスが
それら電極板間の放電にてプラズマ化され、生成したラ
ジカルが、該プラズマ室のラジカル放出窓を通して成膜
対象基体に向けて放出される。一方、単体で成膜に寄与
することができるガスが前記成膜用ガスの放出部から基
体に向け放出され、該ガスが基体表面で前記ラジカルと
反応し、該基体上に成膜される。
The electrode of the present invention and a plasma CV provided with the electrode
According to apparatus D, a plasma chamber is formed at the electrode.
Voltage application of high frequency voltage or a direct voltage application electrode unit electrodeposition are
Between the ground electrode plate of the electrode plate and the ground electrode section, it does not contribute to film formation alone plasma source gas voltage from the gas nozzle
The gas is supplied through a gas supply hole of the electrode plate for application , the gas is turned into plasma by a discharge between the electrode plates, and the generated radicals are emitted toward the substrate to be formed through the radical emission window of the plasma chamber. Is done. On the other hand, a gas that can contribute to film formation by itself is emitted from the emission portion of the film forming gas toward the substrate, and the gas reacts with the radicals on the substrate surface to form a film on the substrate.

【0014】また、前記プラズマ室は複数並設されてい
るとともに前記ガスノズル中には各プラズマ室へプラズ
マ原料ガスを分配するためのガス補償板を配置してある
ので、電極構造の大幅な複雑化を招くことなく、基体の
大面積に亘る均一な成膜が行われる。
A plurality of the plasma chambers are provided in parallel.
And the plasma nozzle has a plasma
Gas compensator for distributing raw material gas
Therefore, uniform film formation over a large area of the substrate is performed without significantly complicating the electrode structure .

【0015】[0015]

【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、本発明の実施例である、プラズマ生成の
ための電力を印加する電極3を有するプラズマCVD装
置の1例を示している。このプラズマCVD装置は、図
3に示す従来装置において、高周波電極9に代えて、高
周波電極部31及び接地電極部32から成る電極3を採
用したものであり、電極部31にはマッチングボックス
4を介して高周波電源5が接続されている。接地電極部
32には成膜用ガス供給部8が接続されている。このガ
ス供給部8は、後述する成膜用ガス放出ライン321b
に配管接続されており、1又は2以上のマスフローコン
トローラ811、812・・・・、開閉弁821、82
2・・・・及びガス源831、832・・・・からな
る。また、基体S1を支持する基体ホルダを兼ねる電極
2は、通常、接地電極とされる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a plasma CVD apparatus having an electrode 3 for applying power for plasma generation, which is an embodiment of the present invention. This plasma CVD apparatus employs an electrode 3 comprising a high-frequency electrode section 31 and a ground electrode section 32 in place of the high-frequency electrode 9 in the conventional apparatus shown in FIG. The high frequency power supply 5 is connected via the power supply. The gas supply unit 8 for film formation is connected to the ground electrode unit 32. The gas supply unit 8 includes a film forming gas discharge line 321b to be described later.
, And one or more mass flow controllers 811, 812,..., On-off valves 821, 82
.. And gas sources 831, 832. Further, the electrode 2 also serving as a base holder for supporting the base S1 is usually a ground electrode.

【0016】他の点は、図3の装置と実質上同構成であ
る。図3の装置における部品と同じ部品については、同
じ参照符号を付してある。図2は、何れも図1に示す装
置の電極3を示すもので、図(A)は基体に向けられる
電極表面の正面図、図(B)は図(A)のX−X線に沿
う断面図である。電極3において高周波電極部31は、
該電極部の一部を構成するガスノズル311の開口部に
多孔電極板312を設けたもので、電極板312にはガ
ス供給孔312aを多数形成してある。一方、接地電極
部32は、高周波電極部31を取り囲むように配置され
ており、該両電極部31及び32は、絶縁体34及び厚
さ1mm程度の絶縁スペーサ33により絶縁されてい
る。接地電極部32は被成膜基体に面した電極板321
を有し、それにラジカル放出スリット321aを平行に
複数本形成してある。電極板321及び電極板312と
から、ラジカル放出スリット321aに沿って、複数の
プラズマ室35が形成されている。高周波電極部31の
内部には、多孔電極板312の各ガス供給孔312aに
できるだけ均一にガスが行きわたるようにするために、
複数のガス通孔361が形成されたガス補償板36が配
置されている。また、接地電極部32の電極板321の
基体S1に向けられる表面に沿って、スリット321a
と交互に且つスリット321aと平行に複数のガス放出
用ガスライン321bが形成されており、各ラインには
成膜用ガス放出孔321cが多数形成されている。ま
た、各ガスライン321bは前記成膜用ガス供給部8に
配管接続されている。
The other points are substantially the same as those of the apparatus shown in FIG. Components that are the same as those in the apparatus of FIG. 3 are given the same reference numerals. 2A and 2B show the electrode 3 of the apparatus shown in FIG. 1, wherein FIG. 2A is a front view of the electrode surface directed to the substrate, and FIG. 2B is along the line XX in FIG. It is sectional drawing. In the electrode 3, the high-frequency electrode section 31
A porous electrode plate 312 is provided at an opening of a gas nozzle 311 constituting a part of the electrode portion, and a large number of gas supply holes 312a are formed in the electrode plate 312. On the other hand, the ground electrode part 32 is disposed so as to surround the high-frequency electrode part 31, and the two electrode parts 31 and 32 are insulated by an insulator 34 and an insulating spacer 33 having a thickness of about 1 mm. The ground electrode portion 32 is an electrode plate 321 facing the substrate on which the film is to be formed.
, And a plurality of radical emission slits 321a are formed in parallel. A plurality of plasma chambers 35 are formed from the electrode plate 321 and the electrode plate 312 along the radical emission slit 321a. Inside the high-frequency electrode section 31, in order to distribute gas as uniformly as possible to each gas supply hole 312a of the porous electrode plate 312,
The gas compensating plate 36 in which a plurality of gas holes 361 are formed is arranged. Further, along the surface of the electrode plate 321 of the ground electrode portion 32 facing the base S1, the slit 321a is formed.
A plurality of gas discharge gas lines 321b are formed alternately and in parallel with the slits 321a, and a plurality of film formation gas discharge holes 321c are formed in each line. Each gas line 321b is connected to the film forming gas supply unit 8 by a pipe.

【0017】以上説明したプラズマCVD装置よると、
基体S1が真空容器1内の電極2上に設置され、該容器
1内が排気装置6の運転にて所定真空度とされる。次い
でガス供給部7から、単体では製膜に寄与しないプラズ
マ原料ガスが導入され、ガス補償板36の通孔361及
び電極部31の多孔電極板312のガス供給孔312a
を通り、各プラズマ室35へ供給される。それと同時
に、高周波電極部31に対しマッチングボックス4を介
して高周波電源5より高周波電圧が印加され、それによ
って導入されたガスがプラズマ化され、発生したラジカ
ルがラジカル放出スリット321aを通り、電極2、3
の間に放出される。一方、ガス供給部8から、単体で成
膜に寄与できる成膜用ガスが導入され、電極部32の多
孔電極板321のガスライン321b及び成膜用ガス供
給孔321cを通り、電極3と基体S1との間に放出さ
れる。このラジカル及びガスの下で基体S1表面に、た
とえそれが比較的大面積であっても、所望の膜が形成さ
れる。
According to the plasma CVD apparatus described above,
The substrate S1 is placed on the electrode 2 in the vacuum vessel 1, and the inside of the vessel 1 is evacuated to a predetermined degree of vacuum by operation of the exhaust device 6. Next, a plasma source gas that does not contribute to film formation by itself is introduced from the gas supply unit 7, and the gas supply holes 312 a of the porous electrode plate 312 of the electrode unit 31 and the through holes 361 of the gas compensator 36.
And is supplied to each plasma chamber 35. At the same time, a high-frequency voltage is applied to the high-frequency electrode unit 31 from the high-frequency power supply 5 via the matching box 4, whereby the introduced gas is turned into plasma, and the generated radicals pass through the radical release slits 321 a and pass through the electrodes 2, 3. 3
Released during On the other hand, a film forming gas that can contribute to film formation by itself is introduced from the gas supply unit 8, passes through the gas line 321 b of the porous electrode plate 321 of the electrode unit 32, and the film forming gas supply hole 321 c, and the electrode 3 and the substrate Released between S1 and S1. Under these radicals and gases, a desired film is formed on the surface of the substrate S1, even if it has a relatively large area.

【0018】この成膜中、基体S1はプラズマに曝され
ないため、基体S1やそれに形成される膜のプラズマダ
メージが低減されるとともに、プラズマ中の気相重合反
応により形成される微粒子が基体S1表面に形成される
膜に殆ど付着しない。また、単体で成膜に寄与すること
ができる気体を直接基体表面へ供給することにより、気
相重合反応による微粒子発生を一層抑制でき、低欠陥膜
を形成することができる。
During the film formation, the substrate S1 is not exposed to the plasma, so that the plasma damage of the substrate S1 and the film formed thereon is reduced, and the fine particles formed by the gas-phase polymerization reaction in the plasma reduce the surface of the substrate S1. Hardly adheres to the film formed on the substrate. In addition, by supplying a gas that can contribute to film formation by itself to the substrate surface, generation of fine particles due to a gas phase polymerization reaction can be further suppressed, and a low defect film can be formed.

【0019】また、真空容器1内各部への微粒子の付着
が少なく、除去清掃の頻度を減らすことができる。一
方、プラズマ室内では単体では製膜に寄与しないガスを
プラズマ化させるため、微粒子による汚染が低減され、
安定したプラズマが維持される。以上説明した図1の装
置により、a−SiN:H膜及びa−Si:H膜を形成
した具体例を説明する。
Further, the amount of fine particles adhering to each part in the vacuum vessel 1 is small, and the frequency of removal and cleaning can be reduced. On the other hand, in the plasma chamber, gas that does not contribute to film formation by itself is turned into plasma, so contamination by fine particles is reduced,
A stable plasma is maintained. A specific example in which an a-SiN: H film and an a-Si: H film are formed by the above-described apparatus of FIG. 1 will be described.

【0020】実施例1(a−SiN:H膜形成) 基板 :直径 5インチ シリコンウェハ ガス :SiH4 100sccm(成膜用ガ
ス) NH3 600sccm(プラズマ原料ガス) 成膜温度 :280℃ 成膜ガス圧 :0.8Torr 印加電力 :600W (周波数 13.56MH
z) 実施例2(a−Si:H膜形成) 基板 :直径 5インチ シリコンウェハ ガス :SiH4 100sccm(成膜用ガ
ス) H2 400sccm(プラズマ原料ガス) 成膜温度 :230℃ 成膜ガス圧 :0.4Torr 印加電力 :400W (周波数 13.56MH
z) 尚、実施例1、2共に、各部の詳細が以下のとおりの図
1の装置を用いて実施した。
Example 1 (a-SiN: H film formation) Substrate: 5 inches in diameter Silicon wafer gas: 100 sccm of SiH 4 (film forming gas) NH 3 600 sccm (plasma raw material gas) Film forming temperature: 280 ° C. Film forming gas Pressure: 0.8 Torr Applied power: 600 W (frequency 13.56 MH
z) Example 2 (a-Si: H film formation) Substrate: 5 inch diameter Silicon wafer gas: SiH 4 100 sccm (film forming gas) H 2 400 sccm (plasma raw material gas) Film forming temperature: 230 ° C. Film forming gas pressure : 0.4 Torr Applied power: 400 W (frequency 13.56 MH
z) In addition, both Examples 1 and 2 were carried out using the apparatus shown in FIG.

【0021】電極2及び3の各サイズ:360mm×3
60mm□ プラズマ室35の容積 :幅15mm×長さ300mm
×深さ20mm、10室 ラジカル放出スリット321a:7mm×300mm
(1プラズマ室当たり) プラズマ原料ガス供給孔312a:直径0.5mm×1
3(1プラズマ室当たり) 成膜用ガス放出孔321c :直径0.5mm×1
17 電極間隔 :20mm(接地電極部321−基体S1
表面間距離) 実施例1、2による成膜及び比較例として行った従来装
置による同条件での成膜について、1cm2 当たりの膜
表面欠陥個数、膜に付着した0.3μm以上の大きさの
微粒子の数、真空容器内の1回の清掃につき行える成膜
バッチ数を測定した結果を次に示す。実施例1 実施例 比較例 膜表面欠陥個数 1×1011 1×1013 付着微粒子数 約5 約50 バッチ数/清掃 50 20 実施例2 実施例 比較例 膜表面欠陥個数 1×1010 1×1012 付着微粒子数 約5 約50 バッチ数/清掃 50 20 以上のとおり、実施例1、2による成膜では比較例によ
る成膜に比べて膜表面欠陥個数、膜への付着微粒子数共
に少なく、しかも真空容器内の清掃回数も少なくするこ
とができた。
Each size of electrodes 2 and 3: 360 mm × 3
60mm □ Volume of plasma chamber 35: width 15mm x length 300mm
X depth 20mm, 10 chambers Radical release slit 321a: 7mm x 300mm
(Per plasma chamber) Plasma source gas supply hole 312a: 0.5 mm in diameter x 1
3 (per plasma chamber) Film forming gas discharge hole 321c: diameter 0.5 mm × 1
17 Electrode spacing: 20 mm (ground electrode part 321-substrate S1
(Distance between surfaces) Regarding the film formation under the same conditions as the film formation according to the examples 1 and 2 and the conventional apparatus performed under the same conditions, the number of film surface defects per 1 cm 2 and the size of 0.3 μm or more adhered to the film. The results of measuring the number of fine particles and the number of film forming batches that can be performed for one cleaning in the vacuum vessel are shown below. Example 1 Example Comparative example Number of film surface defects 1 × 10 11 1 × 10 13 Number of adhered fine particles About 5 About 50 Batches / cleaning 50 20 Example 2 Example Comparative example Number of film surface defects 1 × 10 10 1 × 10 12 Number of attached fine particles Approx. 5 Approximately 50 Number of batches / cleaning 50 20 As described above, the number of film surface defects and the number of attached fine particles to the film are smaller in the film formation in Examples 1 and 2 than in the film formation in Comparative Example. The number of times of cleaning the inside of the vacuum vessel could be reduced.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明によると、プラズマを一旦プラズ
マ室に閉じ込め、主にプラズマ中の成膜に寄与するラジ
カルを成膜対象基体に照射することができることによ
り、成膜対象基体やそれに形成される膜のプラズマダメ
ージを低減できるとともに微粒子が処理対象基体や真空
容器内各部に付着することを抑制でき、さらにラジカル
の励起による基体表面での反応により成膜に寄与するこ
とができる気体を直接基体表面へ供給できることによ
り、気相重合反応による微粒子発生を一層抑制でき、従
ってまた、それだけ従来より高速のプラズマCVD法に
よる成膜が可能となるプラズマCVD法による成膜に用
いる電極及び該電極を備えたプラズマCVD装置を提供
することができる。
According to the present invention, the plasma is once confined in the plasma chamber, and radicals mainly contributing to the film formation in the plasma can be irradiated to the film formation target substrate. A gas that can reduce the plasma damage of the film, suppresses the attachment of fine particles to the substrate to be processed and various parts in the vacuum vessel, and contributes to the film formation by a reaction on the substrate surface by radical excitation By being supplied to the surface, it is possible to further suppress the generation of fine particles due to a gas phase polymerization reaction, and to provide an electrode used for film formation by a plasma CVD method, which enables film formation by a plasma CVD method at a higher speed than before, and to provide the electrode. A plasma CVD apparatus can be provided.

【0023】また、前記プラズマ室は複数並設されてい
るとともに前記ガスノズル中には各プラズマ室へプラズ
マ原料ガスを分配するためのガス補償板を配置してある
ので、電極構造の大幅な複雑化を招くことなく、成膜対
象基体の大面積に亘る均一な成膜が行える。また、真空
容器内への付着微粒子の清掃除去の頻度を減らすことが
でき、プラズマ室内では、単体では製膜に寄与しないガ
スをプラズマ化させるため、微粒子による汚染が低減さ
れ、安定したプラズマを維持することができる。
In addition, a plurality of the plasma chambers are provided in parallel.
And the plasma nozzle has a plasma
Gas compensator for distributing raw material gas
Therefore, it is possible to form a uniform film over a large area of the substrate on which the film is to be formed without significantly complicating the electrode structure . In addition, the frequency of cleaning and removal of fine particles adhering to the vacuum vessel can be reduced. In the plasma chamber, gas that does not contribute to film formation by itself is turned into plasma, so contamination by fine particles is reduced and stable plasma is maintained. can do.

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

【図1】本発明の1実施例である電極を採用したプラズ
マCVD装置の1例の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a plasma CVD apparatus employing an electrode according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置における電極を示しており、図
(A)は基体に向けられる電極表面を示す正面図、図
(B)は図(A)のX−X線に沿う断面図である。
2A and 2B show electrodes in the apparatus shown in FIG. 1; FIG. 2A is a front view showing an electrode surface directed to a base; FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. is there.

【図3】従来のプラズマCVD装置の1例の概略構成図
である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an example of a conventional plasma CVD apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空容器 2 基体ホルダ 21 ヒータ 3 電極 31、8 高周波電極部 311、81 ガスノズル 312、82 多孔電極板 312a プラズマ原料ガス供給孔 32 接地電極部 321 電極板 321a ラジカル放出スリット 321b ガス放出用ガスライン 321c 成膜用ガス放出孔 33 絶縁スペーサ 34 絶縁体 35 プラズマ室 36 ガス補償板 361 ガス通孔 4 マッチングボックス 5 高周波電源 6 排気装置 7 プラズマ原料ガス供給部 8 成膜用ガス供給部 711、712、811、812 マスフローコント
ローラ 721、722、821、822 開閉弁 731、732、831、832 ガス源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Substrate holder 21 Heater 3 Electrode 31, 8 High frequency electrode part 311, 81 Gas nozzle 312, 82 Porous electrode plate 312a Plasma raw material gas supply hole 32 Ground electrode part 321 Electrode plate 321a Radical release slit 321b Gas release gas line 321c Film forming gas discharge hole 33 Insulating spacer 34 Insulator 35 Plasma chamber 36 Gas compensator 361 Gas through hole 4 Matching box 5 High frequency power supply 6 Exhaust device 7 Plasma source gas supply unit 8 Film formation gas supply unit 711, 712, 811 , 812 Mass flow controller 721, 722, 821, 822 On-off valve 731, 732, 831, 832 Gas source

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 プラズマCVD装置に用いる、成膜対象
基体に対向配置される電極であって、高周波電圧又は直
流電圧を印加する電圧印加電極部接地電極部とを含
み、前記電圧印加電極部はプラズマ原料ガス導入のため
のガスノズルとその開口部に設けられた電圧印加用電極
板とを含んでおり、前記接地電極部は前記電圧印加用電
極板に空間をおいて対向配置された接地用電極板を含ん
でおり、前記電圧印加用電極板と接地用電極板との間の
空間には該空間が仕切られてプラズマを閉じ込めるため
の複数のプラズマ室が並設されており、前記電圧印加用
電極板は前記各プラズマ室にそれぞれプラズマ原料ガス
を供給するためのガス供給孔を有しており、前記接地用
電極板は前記各プラズマ室からプラズマ中のラジカルを
放出するためのラジカル放出窓を有しており、前記ガス
ノズル中には前記電圧印加用電極板のガス供給孔を介し
て前記各プラズマ室へプラズマ原料ガスを分配するため
の複数のガス通孔を有するガス補償板を配置してあり、
さらに前記接地用電極板の成膜対象基体に向けられる前
記プラズマ室外の部分であって、前記ラジカル放出窓以
外の部分に成膜用ガスを放出するためのガス放出部を設
けたことを特徴とするプラズマCVD装置に用いる電
極。
An electrode which is used in a plasma CVD apparatus and is opposed to a substrate on which a film is to be formed. The electrode includes a voltage application electrode section for applying a high frequency voltage or a DC voltage and a ground electrode section.
Only, the voltage applying electrode section is for introducing the plasma raw material gas.
Gas nozzle and voltage application electrode provided in its opening
And the ground electrode portion is provided with the voltage applying voltage.
Includes a grounding electrode plate facing the electrode plate with a space
Between the electrode plate for voltage application and the electrode plate for grounding.
The space is partitioned into spaces to confine the plasma
A plurality of plasma chambers are arranged side by side,
The electrode plate is placed in each of the plasma chambers,
And a gas supply hole for supplying
The electrode plate removes radicals in the plasma from each of the plasma chambers.
A radical release window for releasing the gas;
In the nozzle through the gas supply hole of the voltage applying electrode plate
To distribute the plasma source gas to each of the plasma chambers
A gas compensator having a plurality of gas through holes is arranged,
Further, before the grounding electrode plate is turned to the substrate for film formation.
A portion outside the plasma chamber, the portion being outside the radical release window.
A gas discharge section for discharging the film forming gas is
An electrode for use in a plasma CVD apparatus, characterized in that the electrode is used.
【請求項2】 前記成膜用ガスの放出部は、前記接地用
電極板の前記ラジカル放出窓以外の領域に設けられた、
成膜用ガス放出孔を有するガス放出ガスラインである
求項1記載の電極。
2. A discharge unit for discharging a film-forming gas, comprising:
Provided in a region other than the radical release window of the electrode plate,
The electrode according to claim 1, wherein the electrode is a gas release gas line having a film formation gas release hole .
【請求項3】 請求項1又は2記載の電極、該電極にお
けるプラズマ室へプラズマ原料ガスを供給する前記ガス
ノズルを含むガス供給手段、及び該電極における前記ガ
ス放出部に成膜用のガスを供給する手段を備えたことを
特徴とするプラズマCVD装置。
3. An electrode according to claim 1, wherein said gas is used for supplying a plasma raw material gas to a plasma chamber in said electrode.
A plasma CVD apparatus comprising: gas supply means including a nozzle ; and means for supplying a gas for film formation to the gas discharge part of the electrode.
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