JP5455221B2

JP5455221B2 - CVD equipment

Info

Publication number: JP5455221B2
Application number: JP2010034481A
Authority: JP
Inventors: 卓岩出; 豊治寺田; 雅充山下; 博史酒井
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2010-02-19
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-02-19
Also published as: JP2011171541A

Description

本発明は、薄膜半導体、特に、アモルファスシリコン又は微結晶シリコン薄膜太陽電池に適したＣＶＤ装置に関するものである。 The present invention relates to a CVD apparatus suitable for a thin film semiconductor, particularly, an amorphous silicon or microcrystalline silicon thin film solar cell.

従来より、アモルファスシリコン膜を用いた太陽電池の研究が進められており、実用化に至っている。このような太陽電池は、プラズマＣＶＤ装置を用いて形成されている。一般には、下記特許文献１に記載されているように、チャンバ内にカソード電極とアノード電極とが互いに対向する位置に配置されており、カソード電極に高周波電力を投入することにより、カソード電極と、基板との間でプラズマを励起させる。そして、チャンバ内に供給された原料ガスがプラズマにより分解されることにより、基板上に製膜ラジカル（長寿命ラジカル）が堆積されてアモルファスシリコン膜が製膜される。 Conventionally, research on solar cells using an amorphous silicon film has been promoted and has been put to practical use. Such a solar cell is formed using a plasma CVD apparatus. Generally, as described in Patent Document 1 below, a cathode electrode and an anode electrode are arranged in a chamber so as to face each other, and by applying high-frequency power to the cathode electrode, Plasma is excited between the substrate. Then, the source gas supplied into the chamber is decomposed by plasma, so that film-forming radicals (long-life radicals) are deposited on the substrate to form an amorphous silicon film.

ここで、アモルファスシリコン膜の膜質は生成温度に影響を受けるため、アノード電極には一般にヒータが内蔵されている。すなわち、原料ガスの分解が低温で行われると、製膜ラジカルの生成と同時に膜質を低下させる高エネルギ粒子（短寿命ラジカルを含む製膜に不要な粒子）が大量に発生し、アモルファスシリコン膜の膜質が低下する。したがって、アノード電極のヒータにより、基板が製膜に適した温度（例えば１００℃〜４００℃程度）に調節されるのと同時に、ヒータによる輻射熱により供給された原料ガスが暖められつつプラズマに分解されることにより、基板上にアモルファスシリコン膜が生成されていた。 Here, since the film quality of the amorphous silicon film is affected by the generation temperature, a heater is generally incorporated in the anode electrode. That is, when the source gas is decomposed at a low temperature, a large amount of high-energy particles (particles unnecessary for film formation including short-lived radicals) that deteriorate the film quality at the same time as the formation of film-forming radicals are generated. Film quality deteriorates. Accordingly, the substrate electrode is adjusted to a temperature suitable for film formation (for example, about 100 ° C. to 400 ° C.) by the anode electrode heater, and at the same time, the source gas supplied by the radiant heat from the heater is heated and decomposed into plasma. As a result, an amorphous silicon film was generated on the substrate.

特開２０００−１３８１６９JP 2000-138169 A

しかし、上述のＣＶＤ装置では、膜質の低下を抑えきれないという問題があった。すなわち、ＣＶＤ装置では、カソード電極とアノード電極とが互いに対向する位置に接近して配置されており、また、カソード電極から原料ガスが供給されるガス供給口がアノード電極側に開口しているため、供給された原料ガスがヒータによる輻射熱により十分に暖められる前に直接基板に到達する場合がある。その場合には、製膜に適した設定温度に調節されるはずの基板が冷却され、実際には設定温度以下の温度で製膜されてしまうという問題があった。 However, the above-described CVD apparatus has a problem that the deterioration of the film quality cannot be suppressed. That is, in the CVD apparatus, the cathode electrode and the anode electrode are arranged close to each other, and the gas supply port through which the source gas is supplied from the cathode electrode opens to the anode electrode side. In some cases, the supplied source gas reaches the substrate directly before it is sufficiently heated by the radiant heat from the heater. In that case, there is a problem that the substrate that should be adjusted to a set temperature suitable for film formation is cooled, and the film is actually formed at a temperature lower than the set temperature.

また、供給された原料ガスが、ヒータの輻射熱で十分暖められていない状態で分解されると、高エネルギ粒子が大量に発生することにより、高エネルギ粒子が基板上に堆積しアモルファスシリコン膜の膜質が低下してしまうという問題もあった。 In addition, if the supplied source gas is decomposed without being sufficiently heated by the radiant heat of the heater, a large amount of high energy particles are generated, so that the high energy particles are deposited on the substrate and the film quality of the amorphous silicon film There was also a problem that would decrease.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、低温の原料ガスが原因となる膜質低下の問題を抑えることができるＣＶＤ装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a CVD apparatus capable of suppressing the problem of film quality deterioration caused by a low-temperature source gas.

上記課題を解決するために本発明のＣＶＤ装置は、チャンバと、前記チャンバ内に設けられ、基板が載置されるとともに載置された基板の温度を上昇させる基板ヒータ部を有するアノード電極と、前記アノード電極に対向する位置に配置され、前記チャンバ内に原料ガスを供給するガス供給口が形成されたカソード電極を有するカソードユニットと、を備え、前記カソードユニットには、前記ガス供給口と隣り合う位置に高周波電力を投入することにより前記カソード電極に所定の電圧が負荷されるとプラズマが発生する寸法に径が形成されたガス排気孔と、前記アノード電極側に流路制御板が設けられており、この流路制御板は、前記ガス供給口から供給された原料ガスのアノード電極側への流れを抑える遮蔽部と、前記カソード電極側と前記アノード電極側とに連通して開口するガス流通孔とを有することを特徴としている。 In order to solve the above problems, a CVD apparatus according to the present invention includes a chamber, an anode electrode provided in the chamber, and having a substrate heater portion on which the substrate is placed and which raises the temperature of the placed substrate, A cathode unit having a cathode electrode disposed at a position facing the anode electrode and having a gas supply port for supplying a source gas into the chamber, the cathode unit being adjacent to the gas supply port. A gas exhaust hole whose diameter is formed to generate plasma when a predetermined voltage is applied to the cathode electrode by applying high-frequency power to the matching position, and a flow path control plate is provided on the anode electrode side. The flow path control plate includes a shielding unit for suppressing a flow of the source gas supplied from the gas supply port to the anode electrode side, and the cathode electrode side. Communicates with the serial anode electrode side is characterized by having a gas flow hole opened.

上記ＣＶＤ装置によれば、前記流路制御板の遮蔽部により、ガス供給口から供給された原料ガスのアノード電極側への流れが妨げられるため、アノード電極に載置された基板に原料ガスが直接到達するのを抑えることができる。したがって、暖めきれていない原料ガスが直接基板に到達するのを抑えることができるため、基板が製膜温度以下の状態でアモルファスシリコン膜が製膜されるのを抑えることができる。また、前記流路制御板の遮蔽部により原料ガスのアノード電極側への流れが妨げられるため、カソードユニットに原料ガスを一時的に滞留させることができる。これにより、供給された原料ガスがアノード電極の基板ヒータ部からの輻射熱を受ける時間を長くとることができるため、遮蔽部がない場合に比べて原料ガスを十分暖められた状態で分解することができる。したがって、原料ガスが製膜に適した温度に設定されやすくなることにより、高エネルギ粒子の発生が抑えられ、低温の原料ガスが原因となる膜質の低下の問題を抑えることができる。 According to the CVD apparatus, since the flow of the source gas supplied from the gas supply port to the anode electrode side is prevented by the shielding portion of the flow path control plate, the source gas is applied to the substrate placed on the anode electrode. It can suppress reaching directly. Therefore, since the raw material gas that has not been heated can be prevented from reaching the substrate directly, it is possible to suppress the formation of the amorphous silicon film in a state where the substrate is at or below the film forming temperature. Further, since the flow of the source gas to the anode electrode side is hindered by the shielding portion of the flow path control plate, the source gas can be temporarily retained in the cathode unit. As a result, it is possible to take a longer time for the supplied source gas to receive radiant heat from the substrate heater portion of the anode electrode, so that the source gas can be decomposed in a sufficiently warmed state compared to the case where there is no shielding portion. it can. Therefore, since the source gas is easily set to a temperature suitable for film formation, the generation of high energy particles can be suppressed, and the problem of film quality deterioration caused by the low temperature source gas can be suppressed.

また、具体的な前記遮蔽部の様態としては、前記遮蔽部は、前記ガス供給口から離間した位置に配置され、かつ、少なくとも前記ガス供給口の開口領域を覆う構成とすることができる。 Further, as a specific aspect of the shielding part, the shielding part may be arranged at a position separated from the gas supply port, and at least cover an opening region of the gas supply port.

これにより、前記ガス供給口から噴出された原料ガスがアノード電極側に流れるのを抑えることができる。これにより、原料ガスが直接基板に到達するのを抑えることができ、原料ガスを製膜に適した温度に暖めることができる。 Thereby, it can suppress that the source gas injected from the said gas supply port flows into the anode electrode side. Thereby, it can suppress that source gas reaches | attains a board | substrate directly, and can warm source gas to the temperature suitable for film forming.

また、前記ガス供給口と前記ガス流通孔とは、カソード電極及びアノード電極の電極配置方向から見て、それぞれ互いに異なる位置に設けられている構成にすることができる。 In addition, the gas supply port and the gas flow hole can be configured to be provided at different positions as viewed from the electrode arrangement direction of the cathode electrode and the anode electrode.

この構成によれば、ガス供給口から噴出した原料ガスが、直接ガス流通孔から流出するのを抑えることができ、原料ガスの流れを抑えることができる。 According to this configuration, the raw material gas ejected from the gas supply port can be prevented from flowing out directly from the gas circulation hole, and the flow of the raw material gas can be suppressed.

また、前記カソード電極と前記流路制御板とによって、前記ガス供給口から供給された原料ガスが一時的に滞留する一時滞留部が形成されている構成としてもよい。 Further, the cathode electrode and the flow path control plate may be configured to form a temporary retention part in which the source gas supplied from the gas supply port is temporarily retained.

この構成によれば、原料ガスがカソード電極と流路制御板との間で滞留させることができるため、原料ガスを十分に暖めることができる。 According to this configuration, since the source gas can be retained between the cathode electrode and the flow path control plate, the source gas can be sufficiently warmed.

また、前記一時滞留部は、前記流路制御板に形成される流路溝であって、この流路溝は、前記ガス供給口と前記ガス流路孔とに連通して接続されている構成としてもよい。 The temporary retention portion is a channel groove formed in the channel control plate, and the channel groove is connected to the gas supply port and the gas channel hole. It is good.

この構成によれば、一時滞留部を流路溝にすることにより一時滞留部の容積を小さくすることができるため、カソード電極のヒータ部から効率よく原料ガスに伝熱させることができる。 According to this structure, since the volume of the temporary residence part can be reduced by using the temporary residence part as a flow channel groove, heat can be efficiently transferred from the heater part of the cathode electrode to the source gas.

また、前記カソードユニットには、原料ガスの温度を上昇させるヒータ部を有する構成とすることもできる。 The cathode unit may have a heater unit that raises the temperature of the source gas.

この構成によれば、原料ガスを基板ヒータ部の輻射熱だけでなく、ヒータ部によっても暖めることができるため、原料ガスを製膜に適した温度に設定しやすくなる。 According to this configuration, since the source gas can be warmed not only by the radiant heat of the substrate heater part but also by the heater part, the source gas can be easily set to a temperature suitable for film formation.

本発明のＣＶＤ装置によれば、原料ガスが製膜に適した温度に設定されやすくなることにより、低温の原料ガスが原因となる膜質低下の問題を抑えることができる。 According to the CVD apparatus of the present invention, since the source gas is easily set to a temperature suitable for film formation, the problem of film quality deterioration caused by a low-temperature source gas can be suppressed.

本発明の一実施形態におけるＣＶＤ装置を示す図である。It is a figure which shows the CVD apparatus in one Embodiment of this invention. アノード電極側から見た流体制御板の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of fluid control board seen from the anode electrode side. 図２のＡ−Ａ断面における流体制御板が取付けられたカソード電極を示す図である。It is a figure which shows the cathode electrode to which the fluid control board in the AA cross section of FIG. 2 was attached. 他の実施形態におけるＣＶＤ装置を示す図である。It is a figure which shows the CVD apparatus in other embodiment. 流体制御板が取付けられたカソード電極の他の実施形態における図である。It is a figure in other embodiment of the cathode electrode to which the fluid control board was attached.

図１は、本発明の一実施形態におけるＣＶＤ装置を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic view showing a CVD apparatus according to an embodiment of the present invention.

図１に示すように、ＣＶＤ装置は、チャンバ１と、このチャンバ１内に互いに対向する位置に配置されるカソード電極２０を有するカソードユニット２と、アノード電極３とを有している。そして、カソード電極２０に高周波電力を投入することによりプラズマが発生し、供給されたモノシランガスを主成分とする原料ガスがプラズマにより分解され製膜ラジカルが発生する。そして、製膜ラジカルがアノード電極３側に移動することにより、基板５上にアモルファスシリコン膜が製膜される。なお、製膜ラジカルとは、製膜に必要な長寿命ラジカル（ＳｉＨ３）のことであり、その他、膜質を低下させる粒子（短寿命ラジカルを含む製膜に不要な粒子）を高エネルギ粒子と呼ぶことにする。 As shown in FIG. 1, the CVD apparatus includes a chamber 1, a cathode unit 2 having a cathode electrode 20 disposed at a position facing each other in the chamber 1, and an anode electrode 3. Then, plasma is generated by applying high-frequency power to the cathode electrode 20, and the supplied raw material gas containing the monosilane gas as a main component is decomposed by the plasma to generate a film-forming radical. Then, an amorphous silicon film is formed on the substrate 5 by the film-forming radicals moving to the anode electrode 3 side. The film-forming radical is a long-life radical (SiH 3) necessary for film formation, and other particles that deteriorate film quality (particles that are unnecessary for film formation containing short-life radicals) are called high-energy particles. I will decide.

チャンバ１は、その内部で製膜ラジカルを発生させて基板５上にアモルファスシリコン膜を形成させる容器であり、その内部が所定の圧力に保たれるように密封して構成されている。また、チャンバ１全体は、アースされており、生成した製膜ラジカルが基板５に到達する前に電気的な影響を受けるのを回避できるようになっている。 The chamber 1 is a container for generating a film-forming radical therein to form an amorphous silicon film on the substrate 5 and is configured to be sealed so that the inside thereof is maintained at a predetermined pressure. The entire chamber 1 is grounded so that the film-forming radicals generated can be prevented from being electrically affected before reaching the substrate 5.

このチャンバ１の底面には、カソードユニット２のカソード電極２０と対向する位置に、アノード電極３が設けられている。このアノード電極３は、ステンレスやアルミニウム等の金属材料で形成されており、図１に示すように、アースされている。 On the bottom surface of the chamber 1, an anode electrode 3 is provided at a position facing the cathode electrode 20 of the cathode unit 2. The anode electrode 3 is made of a metal material such as stainless steel or aluminum and is grounded as shown in FIG.

また、アノード電極３は、基板ホルダ３１を有している。この基板ホルダ３１は、基板５を保持するものであり、薄膜を形成する基板５の表面がカソード電極２０と対向し、かつ、カソード電極２０とほぼ平行をなす姿勢で保持されるようになっている。また、アノード電極３には、基板ヒータ部３３が設けられており、この基板ヒータ部３３により、基板ホルダ３１に載置された基板５が所定の温度になるように制御されるようになっている。具体的には、プロセス温度として室温以上であればよく、好ましくは、１００〜４００℃、より好ましくは、２００〜３００℃に制御される。なお、この基板ヒータ部３３から照射される輻射熱の影響により、カソードユニット２に供給された原料ガスが暖められるようになっている。 The anode electrode 3 has a substrate holder 31. The substrate holder 31 holds the substrate 5 and is held in such a posture that the surface of the substrate 5 on which the thin film is formed faces the cathode electrode 20 and is substantially parallel to the cathode electrode 20. Yes. Further, the anode electrode 3 is provided with a substrate heater section 33, and the substrate heater section 33 is controlled so that the substrate 5 placed on the substrate holder 31 has a predetermined temperature. Yes. Specifically, the process temperature may be room temperature or higher, preferably 100 to 400 ° C, more preferably 200 to 300 ° C. Note that the source gas supplied to the cathode unit 2 is warmed by the influence of the radiant heat emitted from the substrate heater 33.

また、このチャンバ１には、製膜ラジカルを生成するカソードユニット２と、このカソードユニット２に接続されるガス供給部２２とガス排気部２３とが設けられている。カソードユニット２は、プラズマを発生させるカソード電極２０と、このカソード電極２０を覆うアースシールド２６とを有している。具体的には、チャンバ１の天壁から絶縁性のアースシールド２６が延伸して設けられており、このアースシールド２６にカソード電極２０が絶縁板２４を介して取付けられている。 Further, the chamber 1 is provided with a cathode unit 2 for generating a film-forming radical, a gas supply unit 22 and a gas exhaust unit 23 connected to the cathode unit 2. The cathode unit 2 includes a cathode electrode 20 that generates plasma and an earth shield 26 that covers the cathode electrode 20. Specifically, an insulating earth shield 26 extends from the top wall of the chamber 1, and the cathode electrode 20 is attached to the earth shield 26 via an insulating plate 24.

また、ガス排気部２３は、チャンバ１内のガスを排気するものであり、チャンバ１の上方ほぼ中央部分に設けられている。このガス排気部２３は、アースシールド２６内をチャンバ１の天壁に延びる配管２３ａによってカソードユニット２と連結されており、この配管２３ａが真空ポンプ２３ｂと連結されている。これにより、真空ポンプ２３ｂを作動させると、チャンバ１内のガスがこの配管２３ａを通じて排気されるようになっている。具体的には、本実施形態のカソード電極２０には、後述するようにガス排気孔２１ｂが形成されており、このガス排気孔２１ｂが配管２３ａと連通して接続されている。したがって、真空ポンプ２３ｂを作動させるとガス排気孔２１ｂを通じてチャンバ１内のガスが排気されるようになっている。 Further, the gas exhaust part 23 exhausts the gas in the chamber 1 and is provided at a substantially central portion above the chamber 1. This gas exhaust part 23 is connected to the cathode unit 2 by a pipe 23a extending in the earth shield 26 to the top wall of the chamber 1, and this pipe 23a is connected to the vacuum pump 23b. Thereby, when the vacuum pump 23b is operated, the gas in the chamber 1 is exhausted through the pipe 23a. Specifically, a gas exhaust hole 21b is formed in the cathode electrode 20 of the present embodiment, as will be described later, and the gas exhaust hole 21b is connected to and connected to the pipe 23a. Therefore, when the vacuum pump 23b is operated, the gas in the chamber 1 is exhausted through the gas exhaust hole 21b.

ガス供給部２２は、チャンバ１内に原料ガスを供給するものであり、チャンバ１の側壁に設けられている。このガス供給部２２は、チャンバ１の側壁に延びる配管２２ａによってカソードユニット２と連結されており、この配管２２ａと原料ガスが収容されたガスボンベ２２ｂとが連結されている。具体的には、カソードユニット２のカソード電極２０には、ガス供給口２１ａが設けられており、カソードユニット２に設けられたガスマニホールド２７と連通して接続されている。そして、ガスマニホールド２７と配管２２ａとが連結されていることにより、ガス供給口２１ａとガスボンベ２２ｂとが連通して接続されている。これにより、配管２２ａの途中に設けられた可変バルブ（不図示）を調節することで、原料ガスが所定流量でカソード電極２０のガス供給口２１ａに供給されるようになっている。 The gas supply unit 22 supplies a source gas into the chamber 1 and is provided on the side wall of the chamber 1. The gas supply unit 22 is connected to the cathode unit 2 by a pipe 22a extending to the side wall of the chamber 1, and the pipe 22a is connected to a gas cylinder 22b in which source gas is stored. Specifically, a gas supply port 21 a is provided in the cathode electrode 20 of the cathode unit 2, and is connected in communication with a gas manifold 27 provided in the cathode unit 2. And the gas supply port 21a and the gas cylinder 22b are connected and connected by connecting the gas manifold 27 and the piping 22a. Thereby, the raw material gas is supplied to the gas supply port 21a of the cathode electrode 20 at a predetermined flow rate by adjusting a variable valve (not shown) provided in the middle of the pipe 22a.

カソードユニット２のカソード電極２０は、高周波電力を投入することでガス排気孔２１ｂにスポット状にプラズマを発生させて、原料ガスを分解し製膜ラジカルを生成するものである。カソード電極２０は、ステンレスやアルミニウムなどの金属材料で形成されており、このカソード電極２０上には絶縁板２４が設けられている。そして、絶縁板２４の上には、ヒータ２５が設けられており、このヒータ２５により、カソード電極２０全体が所定の温度に制御されるようになっている。具体的には、プロセス温度として室温以上であればよく、好ましくは、１００〜４００℃、より好ましくは、２００〜３００℃に制御される。 The cathode electrode 20 of the cathode unit 2 generates plasma in a spot shape in the gas exhaust hole 21b by applying high-frequency power, decomposes the raw material gas, and generates a film-forming radical. The cathode electrode 20 is made of a metal material such as stainless steel or aluminum, and an insulating plate 24 is provided on the cathode electrode 20. A heater 25 is provided on the insulating plate 24, and the entire cathode electrode 20 is controlled to a predetermined temperature by the heater 25. Specifically, the process temperature may be room temperature or higher, preferably 100 to 400 ° C, more preferably 200 to 300 ° C.

また、このカソード電極２０には、図２、図３に示すように、ガス供給口２１ａとガス排気孔２１ｂとが複数形成されており、これらが互いに隣り合う位置に配置されている。すなわち、カソード電極２０の基板５側表面は、多数の孔が形成されたシャワーヘッド形状に形成されている。なお、図２は、カソードユニット２の流体制御板４０をアノード電極３側から見た図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面における概略図である。 Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the cathode electrode 20 has a plurality of gas supply ports 21a and gas exhaust holes 21b, which are arranged at positions adjacent to each other. That is, the surface of the cathode electrode 20 on the substrate 5 side is formed in a shower head shape in which a large number of holes are formed. 2 is a view of the fluid control plate 40 of the cathode unit 2 as viewed from the anode electrode 3 side, and FIG. 3 is a schematic view taken along the line AA of FIG.

ガス供給口２１ａは、チャンバ１内に原料ガスを供給する孔であり、筒状に形成されている。そして、ガス供給口２１ａの一方端はアノード電極３側に開口して形成されており、他方端は原料ガスが供給されるガスマニホールド２７を介してガス供給部２２と連結されている。これにより、ガス供給部２２から原料ガスが所定の圧力で供給されると、原料ガスがガスマニホールド２７を介してそれぞれのガス供給口２１ａの開口部分から噴出されるようになっている。
また、ガス排気孔２１ｂは、チャンバ１内の排ガスを排気する孔であり、筒状に形成されている。このガス排気孔２１ｂはガス供給口２１ａと隣り合う位置に形成されており、一方端はアノード電極３側に開口して形成されており、他方端は上述のガス排気部２３の配管２３ａに連通されている。これにより、真空ポンプ２３ｂを作動させると、すべてのガス排気孔２１ｂからチャンバ１内のガスがガス排気部２３を通じて排気されるようになっている。 The gas supply port 21 a is a hole for supplying the source gas into the chamber 1 and is formed in a cylindrical shape. One end of the gas supply port 21a is formed to open toward the anode electrode 3, and the other end is connected to the gas supply unit 22 via a gas manifold 27 to which the source gas is supplied. Thereby, when the source gas is supplied from the gas supply unit 22 at a predetermined pressure, the source gas is ejected from the opening portions of the respective gas supply ports 21 a via the gas manifold 27.
The gas exhaust hole 21b is a hole for exhausting the exhaust gas in the chamber 1 and is formed in a cylindrical shape. The gas exhaust hole 21b is formed at a position adjacent to the gas supply port 21a, one end is formed to open toward the anode electrode 3, and the other end communicates with the pipe 23a of the gas exhaust part 23 described above. Has been. Thus, when the vacuum pump 23b is operated, the gas in the chamber 1 is exhausted through the gas exhaust part 23 from all the gas exhaust holes 21b.

また、ガス排気孔２１ｂの径は、カソード電極２０に所定の電圧が負荷されることにより、プラズマが発生する寸法に形成されている。したがって、カソード電極２０に連結された高周波電源６から高周波電力が投入されると、ホロー効果により、すべてのガス排気孔２１ｂにプラズマが発生するようになっている。 Further, the diameter of the gas exhaust hole 21b is formed such that plasma is generated when a predetermined voltage is applied to the cathode electrode 20. Therefore, when high frequency power is supplied from the high frequency power source 6 connected to the cathode electrode 20, plasma is generated in all the gas exhaust holes 21b by the hollow effect.

また、カソード電極２０のアノード電極３側には、流路制御板４０が設けられている。流路制御板４０は、ガスの流れを制御するものであり、原料ガスがアノード電極３側への流れを抑える遮蔽部４１と、カソード電極２０側及びアノード電極３側に開口するガス流通孔４２とを有しており、このガス流通孔４２同士を連結する流路溝４３ａ（本発明の一時滞留部４３）が形成されている。具体的には、図２に示すように、この流路制御板４０は、遮蔽部４１がほぼ平板形状に形成されており、ガス流通孔４２が遮蔽部４１を厚み方向に貫通するように所定間隔で複数形成されている。そして、流路溝４３ａは、これらのガス流通孔４２を連結するようにカソード電極２０側表面から所定深さで形成されている。本実施形態では、流路溝４３ａは図２の破線で示すように形成されている。 A flow path control plate 40 is provided on the anode electrode 3 side of the cathode electrode 20. The flow path control plate 40 controls the gas flow, and includes a shielding portion 41 that suppresses the flow of the raw material gas to the anode electrode 3 side, and a gas flow hole 42 that opens to the cathode electrode 20 side and the anode electrode 3 side. And a flow channel 43a (temporary staying portion 43 of the present invention) for connecting the gas flow holes 42 to each other is formed. Specifically, as shown in FIG. 2, the flow path control plate 40 has a shielding portion 41 formed in a substantially flat plate shape, and the gas flow hole 42 is predetermined so as to penetrate the shielding portion 41 in the thickness direction. A plurality are formed at intervals. And the flow-path groove | channel 43a is formed in predetermined depth from the cathode electrode 20 side surface so that these gas circulation holes 42 may be connected. In the present embodiment, the channel groove 43a is formed as shown by a broken line in FIG.

そして、遮蔽部４１とガス流通孔４２は、流路制御板４０がカソードユニット２に取付けられた状態で、カソード電極２０のガス供給口２１ａが遮蔽部４１と対向し、カソード電極２０のガス排気孔２１ｂがガス流通孔４２と対向するように配置されている。具体的には、カソード電極２０のガス供給口２１ａは、流路溝４３ａが交差する位置に配置され、流路溝４３ａの底面部分、すなわち、遮蔽部４１に対向する位置に配置されている（図２参照）。このように、ガス供給口２１ａとガス流通孔４２とは、カソード電極２０及びアノード電極３の電極配置方向から見て、それぞれ互いに異なる位置に配置されている。そして、遮蔽部４１は、ガス供給口２１ａから流路溝４３ａだけ離れた位置に配置されており、ガス供給口２１ａの開口領域全体を覆う状態になっている。 The shielding part 41 and the gas flow hole 42 are configured such that the gas supply port 21a of the cathode electrode 20 faces the shielding part 41 in a state where the flow path control plate 40 is attached to the cathode unit 2, and the gas exhaust of the cathode electrode 20 is performed. The holes 21b are arranged so as to face the gas flow holes 42. Specifically, the gas supply port 21a of the cathode electrode 20 is disposed at a position where the channel groove 43a intersects, and is disposed at a bottom surface portion of the channel groove 43a, that is, a position facing the shielding portion 41 ( (See FIG. 2). As described above, the gas supply port 21a and the gas flow hole 42 are arranged at different positions as seen from the electrode arrangement direction of the cathode electrode 20 and the anode electrode 3, respectively. And the shielding part 41 is arrange | positioned in the position which only the flow-path groove | channel 43a left | separated from the gas supply port 21a, and is in the state which covers the whole opening area | region of the gas supply port 21a.

このような流路制御板４０により、カソード電極２０のガス供給口２１ａから噴出した原料ガスの流れが制御される。すなわち、図３に示すように、ガス供給口２１ａから噴出したガスは、流路溝４３ａを経てガス供給口２１ａに対向する遮蔽板４１に堰き止められる。すなわち、原料ガスのアノード電極３側への流れが妨げられる。また、遮蔽板４１に堰き止められた原料ガスは、流路溝４３ａで一時的に滞留し、カソード電極２０のガス排気孔２１ｂに吸引される。そして、ガス排気孔２１ｂに吸引された原料ガスは、ガス排気孔２１ｂに発生しているプラズマにより分解され、製膜ラジカルは、ガス排気孔２１ｂからガス流通孔４２を飛び出してアノード電極３側に移動するとともに、高エネルギ粒子はガス排気孔２１ｂから排気される。 By such a flow path control plate 40, the flow of the source gas ejected from the gas supply port 21a of the cathode electrode 20 is controlled. That is, as shown in FIG. 3, the gas ejected from the gas supply port 21a is blocked by the shielding plate 41 facing the gas supply port 21a via the flow channel 43a. That is, the flow of the source gas to the anode electrode 3 side is hindered. In addition, the source gas blocked by the shielding plate 41 temporarily stays in the flow channel 43 a and is sucked into the gas exhaust hole 21 b of the cathode electrode 20. Then, the source gas sucked into the gas exhaust hole 21b is decomposed by the plasma generated in the gas exhaust hole 21b, and the film-forming radicals jump out of the gas exhaust hole 21b from the gas exhaust hole 21b to the anode electrode 3 side. While moving, the high energy particles are exhausted from the gas exhaust hole 21b.

これにより、原料ガスが製膜に適した温度に設定されやすくなり、低温の原料ガスが原因となる膜質低下の問題を抑えることができる。すなわち、一度ガス供給口２１ａからアノード電極３に向かって噴出した原料ガスは、流路制御板４０の遮蔽部４１によりアノード電極３側への流れが妨げられる。これにより、十分に暖められていない原料ガスがアノード電極３に直接到達するのが抑えられるため、アノード電極３上の基板に原料ガスが直接到達するのを抑えることができる。また、ガス供給口２１ａから噴出した原料ガスが流路溝４３ａで一時的に滞留するため、一時的に滞留している間に、原料ガスがカソードユニット２のヒータ２５、及び、アノード電極３の基板ヒータ部３３からの輻射熱により暖められる。したがって、原料ガスがガス排気孔２１ｂに到達する際には原料ガスが十分に暖められるため、プラズマにより分解される際に発生する高エネルギ粒子の割合は、十分に暖められていない原料ガスを分解する場合に比べて抑えることができる。すなわち、原料ガスが流路溝４３ａで一時的に滞留することにより原料ガスが十分に暖められるため、低温の原料ガスが原因となる膜質低下の問題を抑えることができる。 Thereby, it becomes easy to set the source gas to a temperature suitable for film formation, and the problem of film quality deterioration caused by the low-temperature source gas can be suppressed. That is, the raw material gas once ejected from the gas supply port 21 a toward the anode electrode 3 is prevented from flowing toward the anode electrode 3 by the shielding portion 41 of the flow path control plate 40. Accordingly, since the raw material gas that has not been sufficiently warmed is prevented from reaching the anode electrode 3 directly, the raw material gas can be prevented from reaching the substrate on the anode electrode 3 directly. In addition, since the source gas ejected from the gas supply port 21a temporarily stays in the flow channel 43a, the source gas stays in the heater 25 of the cathode unit 2 and the anode electrode 3 while staying temporarily. Heated by the radiant heat from the substrate heater 33. Therefore, since the source gas is sufficiently warmed when the source gas reaches the gas exhaust hole 21b, the ratio of high energy particles generated when decomposed by plasma decomposes the source gas that is not sufficiently warmed. It can be suppressed compared to the case. That is, since the source gas is sufficiently warmed by temporarily staying in the channel groove 43a, the problem of film quality deterioration caused by the low-temperature source gas can be suppressed.

以上、本発明における上記実施形態のＣＶＤ装置では、カソード電極２０にホローカソード電極を用いたＣＶＤ装置の場合について説明したが、図４に示すように、平行平板電極を用いたＣＶＤ装置の場合であってもよい。この平行平板電極のＣＶＤ装置では、ガス排気部２３がチャンバ１の上部に独立して設けられ、このガス排気部２３によりチャンバ１内のガスを排気できるようになっている。そして、カソードユニット２に高周波電源を供給すると、カソードユニット２とアノード電極３との間でプラズマが発生し、カソードユニット２から供給された原料ガスがカソードユニット２とアノード電極３との間のプラズマによって分解され製膜ラジカルが生成されるようになっている。その他の構成については、上記実施形態と同様である。 As described above, in the CVD apparatus according to the embodiment of the present invention, the case of the CVD apparatus using the hollow cathode electrode as the cathode electrode 20 has been described. However, as shown in FIG. There may be. In this parallel plate electrode CVD apparatus, a gas exhaust part 23 is provided independently on the upper part of the chamber 1, and the gas in the chamber 1 can be exhausted by the gas exhaust part 23. When high-frequency power is supplied to the cathode unit 2, plasma is generated between the cathode unit 2 and the anode electrode 3, and the source gas supplied from the cathode unit 2 is plasma between the cathode unit 2 and the anode electrode 3. The film-forming radicals are generated by the decomposition. About another structure, it is the same as that of the said embodiment.

このような平行平板電極のＣＶＤ装置であっても、低温の原料ガスが原因となる膜質低下の問題を抑えることができる。すなわち、ガス供給口２１ａからアノード電極３に向かって噴出した原料ガスは、流路制御板４０の遮蔽部４１によりアノード電極３側への流れが妨げられる。これにより、十分に暖められていない原料ガスがアノード電極３に直接到達するのを抑えることができる。すなわち、アノード電極３上の基板に原料ガスが直接到達することにより基板が冷却されるのを抑えることができる。また、ガス供給口２１ａから噴出した原料ガスが流路溝４３ａで一時的に滞留するため、この一時的に滞留している間に、原料ガスがカソードユニット２のヒータ２５、及び、アノード電極３の基板ヒータ部３３からの輻射熱により製膜に適した温度に暖められる。したがって、原料ガスが流路溝４３ａで一時的に滞留することにより、原料ガスが十分に暖められつつ、基板が製膜に適した温度に制御されるため、低温の原料ガスが原因となる膜質低下の問題を抑えることができる。 Even with such a parallel plate electrode CVD apparatus, the problem of film quality degradation caused by low-temperature source gas can be suppressed. That is, the raw material gas ejected from the gas supply port 21 a toward the anode electrode 3 is prevented from flowing toward the anode electrode 3 by the shielding portion 41 of the flow path control plate 40. Thereby, it is possible to suppress the raw material gas that has not been sufficiently warmed from reaching the anode electrode 3 directly. That is, it is possible to suppress the substrate from being cooled by the raw material gas reaching the substrate on the anode electrode 3 directly. Further, since the raw material gas ejected from the gas supply port 21a temporarily stays in the flow channel 43a, the raw material gas stays in the temporary groove while the heater 25 of the cathode unit 2 and the anode electrode 3 are retained. Is heated to a temperature suitable for film formation by the radiant heat from the substrate heater 33. Therefore, since the source gas is temporarily retained in the channel groove 43a, the substrate gas is sufficiently warmed and the substrate is controlled to a temperature suitable for film formation, so that the film quality caused by the low temperature source gas is caused. The problem of deterioration can be suppressed.

また、上記実施形態では、一時滞留部４３として流路溝４３ａである場合について説明したが、図５に示すように、一時滞留部４３が、溝形状ではなく、カソード電極２０と流路制御板４０の遮蔽部４１との間に形成される一様な空間であってもよい。この場合であっても、ガス供給口２１ａから噴出した原料ガスは、遮蔽部４１によりアノード電極３側への流れが妨げられることにより、低温の原料ガスが直接基板に到達するのを抑えることができる。また、この一時滞留部４３に供給された原料ガスは、カソードユニット２のヒータ２５、及び、アノード電極３の基板ヒータ部３３からの輻射熱により製膜に適した温度に暖められる。よって、原料ガスが十分に暖められつつ、基板が製膜に適した温度に制御されるため、低温の原料ガスが原因となる膜質低下の問題を抑えることができる。 In the above embodiment, the case where the temporary staying portion 43 is the flow channel groove 43a has been described. However, as shown in FIG. 5, the temporary staying portion 43 is not in the shape of a groove, but the cathode electrode 20 and the flow control plate. It may be a uniform space formed between the 40 shielding portions 41. Even in this case, the raw material gas ejected from the gas supply port 21a is prevented from flowing to the anode electrode 3 side by the shielding portion 41, thereby suppressing the low temperature raw material gas from reaching the substrate directly. it can. Further, the source gas supplied to the temporary staying part 43 is heated to a temperature suitable for film formation by radiant heat from the heater 25 of the cathode unit 2 and the substrate heater part 33 of the anode electrode 3. Accordingly, since the substrate is controlled to a temperature suitable for film formation while the source gas is sufficiently warmed, the problem of film quality deterioration caused by the low-temperature source gas can be suppressed.

１チャンバ
２カソードユニット
３アノード電極
５基板
２０カソード電極
４０流路制御板
４１遮蔽部
４２ガス流通孔
４３一時滞留部
４３ａ流路溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamber 2 Cathode unit 3 Anode electrode 5 Board | substrate 20 Cathode electrode 40 Flow path control board 41 Shielding part 42 Gas flow hole 43 Temporary residence part 43a Channel groove

Claims

A chamber;
An anode electrode provided in the chamber, on which a substrate is placed, and having a substrate heater portion that raises the temperature of the placed substrate;
A cathode unit having a cathode electrode disposed at a position facing the anode electrode and having a gas supply port for supplying a source gas into the chamber;
With
The cathode unit has a gas exhaust hole having a diameter formed so that plasma is generated when a predetermined voltage is applied to the cathode electrode by applying high-frequency power to a position adjacent to the gas supply port; A flow path control plate is provided on the anode electrode side. The flow path control plate includes a shielding portion for suppressing a flow of the source gas discharged from the gas supply port to the anode electrode side, and the cathode electrode side. A CVD apparatus comprising a gas flow hole that opens in communication with the anode electrode side.

2. The CVD apparatus according to claim 1, wherein the shielding unit is disposed at a position separated from the gas supply port and covers at least an opening region of the gas supply port.

3. The CVD apparatus according to claim 1, wherein the gas supply port and the gas flow hole are provided at positions different from each other when viewed from the electrode arrangement direction of the cathode electrode and the anode electrode.

The temporary retention part in which the source gas supplied from the said gas supply port retains temporarily is formed of the said cathode electrode and the said flow-path control board in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The CVD apparatus as described.

The temporary retention part is a channel groove formed in the channel control plate, and the channel groove is connected to the gas supply port and the gas channel hole. The CVD apparatus according to claim 4 .

The CVD apparatus according to claim 1, wherein the cathode unit includes a heater unit that raises a temperature of the source gas.