JP5772941B2 - プラズマcvd装置 - Google Patents
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Description
(1)
真空容器と該真空容器に排気配管によって接続された排気装置とを有し、該真空容器内には基板保持材を兼ねた接地電極と、該接地電極と相対向する位置に配置された第一放電電極とを有し、該真空容器内に原料ガスを導入してプラズマを形成し、基板表面に薄膜を形成するプラズマCVD装置において、
前記第一放電電極に複数配置された前記原料ガスを導入する給気孔と、
前記第一放電電極に複数配置されたプラズマ発生孔と、
前記第一放電電極に形成された、連結溝の構造を有する高さ5mm以上の1個の給気室と、
前記第一放電電極と同電位に保たれた第二放電電極とを具備し、
該第二放電電極は、第一放電電極の側面を覆うように配置され、かつ、前記第一放電電極の前記接地電極と反対側の面と第二放電電極との間に空間を有し、
該空間が前記真空容器内の排気配管接続口と連通しており、
前記空間と前記プラズマ発生孔が連通しているプラズマCVD装置、
(2)
前記第一放電電極に複数配置されたプラズマ発生孔の直径が、前記第一放電電極に複数配置された前記原料ガスを導入する給気孔の直径よりも大きい(1)に記載のプラズマCVD装置、
(3)
前記接地電極と前記第一放電電極の中間よりも第一放電電極側に位置する電位制御板を備え、該電位制御板は複数の貫通孔を備え、電位を一定に保つための電源に接続されている(1)または(2)に記載のプラズマCVD装置、
(4)
前記電位制御板に設けられた複数の貫通孔と、前記第一放電電極に複数配置されたプラズマ発生孔とが、各々接地電極方向において重なって配置されている(3)に記載のプラズマCVD装置、
(5)
真空容器を減圧に保持し、該真空容器内の接地電極上に基板を設置し、該接地電極と相対向する第一放電電極に高周波電力を印加してプラズマを形成し、原料ガスを前記真空容器内に導入して前記基板に薄膜を形成するプラズマCVD方法において、
前記原料ガスの導入を前記第一放電電極に複数配置された給気孔より行い、
前記第一放電電極を前記基板方向に貫通し、前記真空容器を排気する排気配管接続口に連通した複数のプラズマ発生孔内でプラズマを形成し、
連結溝の構造を有する高さ5mm以上の1個の給気室を有する前記第一放電電極と同電位に保たれ、前記第一放電電極を挟んで前記接地電極と反対側の位置に、前記第一放電電極の前記接地電極と反対側の面との間に空間を持つように配置された第二放電電極に
該空間と連通するように設けられた排気配管接続口より前記真空容器内の排気ガスを除去するプラズマCVD方法、
である。
[第一の実施形態]
図1は、本発明の第一の実施形態によるプラズマCVD装置の構成を示す概略図である。
また、図2は本発明の第一の実施形態における、第一放電電極2と第二放電電極7の基板側表面の構成を示す概略図である。本発明のプラズマCVD装置は、図示しない排気装置に接続された真空容器1と、真空容器1内に備えられた第一放電電極2と、被成膜基板4の保持部材を兼ねた接地電極3と、第二放電電極7とを具備する。
第二の実施形態によるプラズマCVD装置は、第一の実施形態のプラズマCVD装置に電位シールド板14を追加したもので、装置の概要にその他の変更は無い。図5にその第二の実施形態によるプラズマCVD装置概略図を示す。
本発明の第二の実施形態におけるプラズマCVD装置を用いて、アモルファスシリコン薄膜を生成し、そのSi−H2結合濃度を評価した結果を説明する。
本実施例におけるプラズマCVD装置において、電極サイズは185mm×185mm、プラズマ発生孔5の直径は10mm、長さは30mm、プラズマ発生孔の数は85個とした。SiH4の粘性係数と空気の粘性係数よりη0/η=1.58、平均圧力は15Paとした。本実施例におけるプラズマ発生孔5部分の単位面積辺りの排気コンダクタンスはC=26.5m/sである。
ここで、Tsは単結晶シリコンの透過率(%)、ΔTはベースラインを引いたアモルファスシリコン薄膜の透過率(%)、dは膜厚(cm)、ωは波数(cm-1)、Aは比例定数1.4×1020cm-2を示す。Si原子数密度を5.0×1022cm-3で近似し、NH2よりSi−H2結合濃度
測定試料は、15mm×15mmの単結晶シリコン基板上に、実施例1の方法にてアモルファスシリコン薄膜を成膜したものを用いた。
実施例1において,流量を100sccmとした以外は同様にしてアモルファスシリコン薄膜基板を得た。
得られたアモルファスシリコン薄膜より、実施例1と同様の方法にてSi−H2結合濃度を求めた。
図7に示す従来の平行平板型プラズマCVD装置の放電電極に、マッチングボックスを介して13.56MHzの高周波電源を接続した。平行平板電極の電極サイズは185mm×185mmであり、放電電極表面には直径0.5mmの給気孔が8mmピッチで256個形成されている。まず、プラズマCVD装置内を1×10−4Paまで真空容器底面に設けられた排気穴より排気した。その後、放電電極表面の給気孔よりSiH4を50sccmの流量にてマスフローコントローラーにより導入し、圧力を30Paに調整した。その後、放電電極に30Wの電力を投入しプラズマを発生させ接地電極上に設置した単結晶シリコン基板上にアモルファスシリコン薄膜を形成した。電極にプラズマ発生孔は設けておらず、プラズマは放電電極と接地電極の間に形成される。また、ガスの排気は上述の真空容器底面からのみ行っており、放電電極に排気機構は具備していない。上述した以外の点については、実施例1と同一の条件にて成膜した。
得られたアモルファスシリコン薄膜より、実施例1と同様の方法にてSi−H2結合濃度を求めた。
また、実施例2に示すように、ガス流を上昇させるとプラズマ発生孔中の流速が高められ、さらに低いSi−H2結合濃度が得られている。
2 第一放電電極
3 接地電極
4 基板
5 プラズマ発生孔
6 給気孔
7 第二放電電極
8 排気配管
9 給気室
10 給気管
11 マッチングボックス
12 高周波電源
13 排気空間
14 電位制御板
15 排気配管接続口
16 反応容器
17 電極部
18 基板
19 基板ホルダ(接地電極)
20 ガス排気孔
21 ガス吸気孔
Claims (5)
- 真空容器と該真空容器に排気配管によって接続された排気装置とを有し、該真空容器内には基板保持材を兼ねた接地電極と、該接地電極と相対向する位置に配置された第一放電電極とを有し、該真空容器内に原料ガスを導入してプラズマを形成し、基板表面に薄膜を形成するプラズマCVD装置において、
前記第一放電電極に複数配置された前記原料ガスを導入する給気孔と、
前記第一放電電極に複数配置されたプラズマ発生孔と、
前記第一放電電極に形成された、連結溝の構造を有する高さ5mm以上の1個の給気室と、
前記第一放電電極と同電位に保たれた第二放電電極とを具備し、
該第二放電電極は、第一放電電極の側面を覆うように配置され、かつ、前記第一放電電極の前記接地電極と反対側の面と第二放電電極との間に空間を有し、
該空間が前記真空容器内の排気配管接続口と連通しており、
前記空間と前記プラズマ発生孔が連通しているプラズマCVD装置。 - 前記第一放電電極に複数配置されたプラズマ発生孔の直径が、前記第一放電電極に複数配置された前記原料ガスを導入する給気孔の直径よりも大きい請求項1に記載のプラズマCVD装置。
- 前記接地電極と前記第一放電電極の中間よりも第一放電電極側に位置する電位制御板を備え、該電位制御板は複数の貫通孔を備え、電位を一定に保つための電源に接続されている請求項1または2に記載のプラズマCVD装置。
- 前記電位制御板に設けられた複数の貫通孔と、前記第一放電電極に複数配置されたプラズマ発生孔とが、各々接地電極方向において重なって配置されている請求項3に記載のプラズマCVD装置。
- 真空容器を減圧に保持し、該真空容器内の接地電極上に基板を設置し、該接地電極と相対向する第一放電電極に高周波電力を印加してプラズマを形成し、原料ガスを前記真空容器内に導入して前記基板に薄膜を形成するプラズマCVD方法において、
前記原料ガスの導入を前記第一放電電極に複数配置された給気孔より行い、
前記第一放電電極を前記基板方向に貫通し、前記真空容器を排気する排気配管接続口に連通した複数のプラズマ発生孔内でプラズマを形成し、
連結溝の構造を有する高さ5mm以上の1個の給気室を有する前記第一放電電極と同電位に保たれ、前記第一放電電極を挟んで前記接地電極と反対側の位置に、前記第一放電電極の前記接地電極と反対側の面との間に空間を持つように配置された第二放電電極に
該空間と連通するように設けられた排気配管接続口より前記真空容器内の排気ガスを除去するプラズマCVD方法。
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