JPH01273A - Microwave plasma CVD equipment - Google Patents

Microwave plasma CVD equipment

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JPH01273A
JPH01273A JP62-153505A JP15350587A JPH01273A JP H01273 A JPH01273 A JP H01273A JP 15350587 A JP15350587 A JP 15350587A JP H01273 A JPH01273 A JP H01273A
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JP
Japan
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microwave
support
film
vacuum container
plasma cvd
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Application number
JP62-153505A
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JPS64273A (en
Inventor
杉田 哲
正太郎 岡部
Original Assignee
キヤノン株式会社
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Publication date
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Priority to JP62-153505A priority Critical patent/JPH01273A/en
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Publication of JPH01273A publication Critical patent/JPH01273A/en
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、基体上に堆積膜、とりわけ機能性膜、特に半
導体デバイス、電子写真用感光体デバイス、画像入力用
ラインセンサー、撮像デバイス、光起電力デバイス等に
用いる機能性薄膜を形成するためのマイクロ波プラズマ
CvDv装置に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Technical Field to which the Invention Pertains] The present invention relates to a film deposited on a substrate, particularly a functional film, particularly a semiconductor device, a photoreceptor device for electrophotography, a line sensor for image input, an imaging device, an optical The present invention relates to a microwave plasma CvDv apparatus for forming functional thin films used in electromotive force devices and the like.

〔従来技術の説明〕[Description of prior art]

従来、半導体デバイス、電子写真用感光体デバイス、画
像入力用ラインセンサー、撮像デバイス、光起電力デバ
イス、その他各種エレクトロニクス素子、光学素子、等
に用いる素子部材として、アモルファス・シリコン、例
えば水素又は/及びハロゲン(例えばフッ素、塩素等)
で補償されアモルファス・シリコン(以下、(A −S
 i(H,X))と記す、)等のアモルファス半導体等
の堆積膜が提案され、その中のいくつかは実用に付され
ている。
Conventionally, amorphous silicon, such as hydrogen or/and Halogens (e.g. fluorine, chlorine, etc.)
compensated by amorphous silicon (hereinafter, (A −S
Deposited films of amorphous semiconductors such as i(H,X)) have been proposed, and some of them have been put into practical use.

そして、こうした堆積膜は、プラズマCVD法、即ち、
原料ガスを直流、又は高周波、マイクロ波グロー放電に
よって介解し、ガラス、石英、耐熱性合成樹脂フィルム
、ステンレス、アルミニウムなどの支持体上にgI膜状
の堆積膜を形成する方法により形成されることが知られ
ており、そのための装置も各種提案されている。
Then, such a deposited film is deposited using a plasma CVD method, that is,
It is formed by a method in which a source gas is mediated by direct current, high frequency, or microwave glow discharge to form a gI film-like deposited film on a support such as glass, quartz, heat-resistant synthetic resin film, stainless steel, or aluminum. This is known, and various devices for this purpose have been proposed.

特に近年マイクロ波グロー放電分解を用いたプラズマC
VD法が工業的にも注目されており、こうしたマイクロ
波プラズマCVD法を実施するための装置がいくつか提
案されていて、それらの装置は以下の2!1Mに大別で
きる。即ち、+1)プラズマ生成室で電子サイクロトロ
ン共鳴(ECR)によりプラズマを生成せしめ、該プラ
ズマを成膜室に導入する、いわゆるECR型プラズマC
VD装置、及び(2)マイクロ波放電電力を成膜室に直
接導入してグロー放電プラズマを生起させる、いわゆる
直接導入型マイクロ波プラズマCVD装置。
Especially in recent years, plasma C using microwave glow discharge decomposition
The VD method is attracting attention from an industrial perspective, and several apparatuses have been proposed for carrying out such microwave plasma CVD methods, and these apparatuses can be roughly classified into the following 2!1M types. That is, +1) so-called ECR type plasma C in which plasma is generated by electron cyclotron resonance (ECR) in a plasma generation chamber and the plasma is introduced into a film formation chamber.
VD apparatus, and (2) a so-called direct introduction type microwave plasma CVD apparatus that directly introduces microwave discharge power into a film forming chamber to generate glow discharge plasma.

第3図は、後者の直接導入型マイクロ波プラズマCVD
装置であって、本発明者らが開発し、実用化の域に至っ
ている装置の典型例を模式的に示す断面略図である。
Figure 3 shows the latter direct introduction type microwave plasma CVD.
1 is a cross-sectional diagram schematically showing a typical example of a device developed by the present inventors and which has reached the level of practical use.

第3図において、301はマイクロ波導入部、302は
真空容器、303は支持体(円筒形)なお、支持体が板
状のものである場合、円筒形の支持体、例えばアルミシ
リンダーの表面に該板状支持体を密着させて、堆積膜を
形成するようにする、304は支持体加熱用ヒーター、
305は排気バッファ板、306は真空シール機構、3
07は冷却系導入部、308は支持体回転用モーター、
309は支持体回転軸、310,31)は支持体保持具
、312はプラズマ、313はマイクロ波導入窓、Aは
放電空間を各々示している。
In Fig. 3, 301 is a microwave introduction part, 302 is a vacuum container, and 303 is a support (cylindrical).If the support is plate-shaped, the surface of the cylindrical support, such as an aluminum cylinder, is 304 is a heater for heating the support, which brings the plate-shaped support into close contact with each other to form a deposited film;
305 is an exhaust buffer plate, 306 is a vacuum seal mechanism, 3
07 is a cooling system introduction part, 308 is a support rotation motor,
Reference numeral 309 indicates a support rotating shaft, 310, 31) a support holder, 312 a plasma, 313 a microwave introduction window, and A a discharge space.

該図に示す装置は、真空容器302内に複数の支持体3
03,303.・・・を環状に配置して真空容器の中心
部に円筒状空間(放電空間A)を作り、その少なくとも
一方向の円筒端面よりマイクロ波電力を投入して放電を
生起せしめる擬似円形空洞共鳴器構造をとっており、マ
イクロ波導入部301は、前述のECR(電子サイクロ
トロン共鳴)型プラズマCVD装置の場合の様な大形の
電磁石コイルやECRキャビティー等を設ける必要が無
く、比較的PJ潔に設計することが可能で、且つ、真空
容器302又はその内部構造を空洞共振器として用いる
ことにより、ECR型プラズマCVD装置よりも大電力
を供給できるため、成膜速度が比較的大きく、ガス分解
率も100%近くなり、大面積の支持体への堆積膜形成
の量産に適するといへ長所を有している。
The apparatus shown in the figure includes a plurality of supports 3 in a vacuum container 302.
03,303. ... are arranged in a ring shape to create a cylindrical space (discharge space A) in the center of a vacuum container, and microwave power is input from the cylindrical end face in at least one direction to generate a discharge. The microwave introducing section 301 does not require a large electromagnetic coil or an ECR cavity as in the case of the above-mentioned ECR (electron cyclotron resonance) type plasma CVD apparatus, and is relatively easy to project. In addition, by using the vacuum vessel 302 or its internal structure as a cavity resonator, it is possible to supply higher power than an ECR type plasma CVD apparatus, so the film formation rate is relatively high and gas decomposition is possible. The yield is also close to 100%, which has the advantage of being suitable for mass production of deposited films on large area supports.

該装置を用いた堆積膜形成は以下のようにして行われる
Deposited film formation using this apparatus is performed as follows.

まず、真空容器302内に、複数の支持体3o3゜30
3、・・・を設置し、支持体回転用モーターで支持体3
03を回転し拡散ポンプ(図示せず)で、10−’To
rr以下に減圧する。続いて支持体加熱用ヒーター30
4で支持体の温度を、50℃乃至400℃の所定温度に
制御する。支持体303が所定の温度になったところで
、ガスボンベ(図示せず)から所定の原料ガス、例えば
A−5i(H。
First, a plurality of supports 3o3°30 are placed inside the vacuum container 302.
3. Install the support body 3 using the motor for rotating the support body.
03 and a diffusion pump (not shown), 10-'To
Reduce the pressure to below rr. Next, a heater 30 for heating the support body
In step 4, the temperature of the support is controlled to a predetermined temperature of 50°C to 400°C. When the support body 303 reaches a predetermined temperature, a predetermined raw material gas, for example A-5i (H) is supplied from a gas cylinder (not shown).

X)膜を形成する場合であれば、シランガス、水素ガス
等の原料ガスを放電空間Aに導入し、放電空間Aの内圧
を10mTorr以下の所定の圧力にする。内圧が安定
した後、マイクロ波電源(不図示)により、周波数50
0MHz以上の、好ましく4!2.45GHzのマイク
ロ波を発生させ、マイクロ波導入部301を介して、放
電空間Aにマイクロ波エネルギーを導入する。
X) In the case of forming a film, a raw material gas such as silane gas or hydrogen gas is introduced into the discharge space A, and the internal pressure of the discharge space A is set to a predetermined pressure of 10 mTorr or less. After the internal pressure stabilizes, a microwave power source (not shown)
Microwaves of 0 MHz or higher, preferably 4!2.45 GHz, are generated, and microwave energy is introduced into the discharge space A via the microwave introducing section 301.

か(して、真空容器内の原料ガスはマイクロ波のエネル
ギーにより分解され、支持体303上に堆積し、堆積膜
が形成されるところとなる。
(Thus, the source gas in the vacuum container is decomposed by microwave energy and deposited on the support 303, forming a deposited film.

本発明者らが、第3図に示す装置を用い、原料ガスとし
てモノシランガス(SiH4)を用いてA−3i(H,
X)膜を形成したところ、ガス分解効率はほぼ100%
、膜の堆積速度は約230人/Sという結果を得た。こ
のときのマイクロ波供給電力は合計値で最大1kWであ
った。該結果から明らかなように、マイクロ波プラズマ
CVD装置によれば、従来の周波数13.56MH2の
高周波電力を用いたプラズマCVD’J置を用いた場合
よりもはるかに大きい、約10倍の堆積速度が得られる
The present inventors used the apparatus shown in FIG. 3 to obtain A-3i (H,
X) When the membrane was formed, the gas decomposition efficiency was almost 100%.
, the film deposition rate was about 230 people/S. The microwave power supplied at this time was a maximum of 1 kW in total. As is clear from the results, the microwave plasma CVD apparatus achieves a deposition rate of about 10 times, which is much higher than that using the conventional plasma CVD'J apparatus that uses high-frequency power at a frequency of 13.56 MH2. is obtained.

然し乍ら、第3図に示す装置構成では、マイクロ波導入
部301)特に大気側から真空側へマイクロ波を送り込
むマイクロ波導入窓313にも膜が堆積し、マイクロ波
の真空容器内への伝播効率を悪化させてしまうため、常
に安定した状態でマイクロ波を真空容器内へ供給するこ
とが困難となり、その結果、高品質の堆積膜を定常的に
効率良く形成するためのマイクロ波投入電力の条件をコ
ントロールすることが難しくなるという問題がある。更
に、この堆積膜の厚さが約2μmを越えるようになると
、マイクロ波の伝送が著しく困難となるため、数回〜十
数回の成膜後にマイクロ波導入窓313を交換する必要
がある。現状では、マイクロ波導入窓313を取り替え
るようにしてはいるが、その脱着交換に要する時間も無
視出来ず、また交換用の予備部品を多数揃えなければな
らないこと、更に、外した窓材に付着した膜を除去する
洗浄作業等の付帯工程及びそのための費用が必要となる
こと等の問題を有している。
However, in the device configuration shown in FIG. 3, a film is deposited also on the microwave introduction part 301), especially on the microwave introduction window 313 that sends microwaves from the atmosphere side to the vacuum side, which reduces the propagation efficiency of microwaves into the vacuum container. As a result, it is difficult to constantly supply microwaves into the vacuum container in a stable state, and as a result, the conditions for microwave input power to consistently and efficiently form a high-quality deposited film become difficult. The problem is that it becomes difficult to control. Furthermore, if the thickness of this deposited film exceeds about 2 μm, it becomes extremely difficult to transmit microwaves, so it is necessary to replace the microwave introduction window 313 after several to ten-odd film formations. Currently, the microwave introduction window 313 is replaced, but the time required to remove and replace it cannot be ignored, and a large number of spare parts must be prepared for replacement. However, there are problems such as the need for additional steps such as cleaning work to remove the deposited film and the costs involved.

更に、第3図に示す装置においては、大面積あるいは長
尺の支持体に均一な膜を形成しうるように、マイクロ波
導入部を装置の上下両端部に設置してはあるものの、依
然として94Mされる膜厚には差が生じてしまう場合が
少なくない、言うまでもなく、大面積あるいは長尺の支
持体に対しては、成膜速度が大きく、且つ、膜厚分布が
均一であることが必須条件であるが、こうした条件を満
たすための成膜条件について本発明者らが検討したとこ
ろ、以下の相反する2つの要因が深く関与していること
が判明した。第4図は、A−3t(H,X)を形成した
場合の支持体の長手方向における相対膜厚分布と成膜圧
力との関係を示す図である。
Furthermore, in the apparatus shown in Fig. 3, microwave introducing sections are installed at both the upper and lower ends of the apparatus in order to form a uniform film on a large area or long support, but the 94M There are many cases where there is a difference in the film thickness.Needless to say, for large area or long supports, it is essential that the film formation rate is high and the film thickness distribution is uniform. However, when the present inventors examined the film forming conditions to satisfy these conditions, it was found that the following two contradictory factors were deeply involved. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the relative film thickness distribution in the longitudinal direction of the support and the film forming pressure when A-3t(H,X) is formed.

即ち、前述の大面積あるいは長尺の支持体に対して堆積
膜を形成する場合、 (1)成膜速度は成膜時の内圧が高い程大きい、(2)
形成される膜厚分布は成膜時の内圧が低い程均−である
、という相反する要因を克服する必要がある。
That is, when forming a deposited film on the aforementioned large-area or long support, (1) the film-forming rate increases as the internal pressure during film-forming increases; (2)
It is necessary to overcome the contradictory factors that the lower the internal pressure during film formation, the more uniform the thickness distribution of the formed film.

更にまた、実際に装置を設計する際には、想定した成膜
条件、特に材料ガスの流量と成膜内圧をもとにして、真
空容器から排気系に至る部分の形状を決定するのである
が、材料ガスを同一流量供給するとして、成膜内圧を低
くとろうとすると、排気ガスの排出容量は圧力に反比例
して増加する為、低圧力の範囲で所要の排気容量を確保
する為には、非常に大きい排気速度を持つポンプを必要
とし、現実的とは言い難いという問題もある。
Furthermore, when actually designing the equipment, the shape of the part from the vacuum vessel to the exhaust system is determined based on the assumed film forming conditions, especially the flow rate of the material gas and the internal film forming pressure. If you try to keep the film forming internal pressure low while supplying the same flow rate of material gas, the exhaust gas exhaust capacity will increase in inverse proportion to the pressure, so in order to secure the required exhaust capacity in a low pressure range, Another problem is that it requires a pump with a very high pumping speed, which is hardly realistic.

本発明者らが、第3図に示す装置を用いて実際にA−3
t(H,X)膜を形成した場合、第4図に示すごとく、
成膜内圧をI X 10−”Torrにしないと均一な
膜厚分布のものが得られず、この時の成膜速度は、原料
ガス量の制限から、最大30人/Sに留まった。
The present inventors actually conducted A-3 using the apparatus shown in Fig. 3.
When a t(H,X) film is formed, as shown in Figure 4,
A uniform film thickness distribution could not be obtained unless the internal pressure for film formation was set to I x 10-''Torr, and the film formation rate at this time remained at a maximum of 30 people/s due to the restriction on the amount of raw material gas.

また、上記内圧で安定した放電を維持して、上記の成膜
を行った際に、供給したマイクロ波電力は、最小でも3
kW(上、下合計値)の大電力を必要とした。更にこの
際、マイクロ波導入窓の汚れは著しく、マイクロ波放電
が不安定となった。
In addition, when maintaining stable discharge at the above internal pressure and performing the above film formation, the supplied microwave power should be at least 3
It required a large amount of power of kW (total value of upper and lower). Furthermore, at this time, the microwave introduction window was extremely dirty, and the microwave discharge became unstable.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、直接導入型マイクロ波CVD装置にお
いて、マイクロ波導入部への堆積膜の付着を防止し、常
に安定したマイクロ波放電を可能とするとともに、マイ
クロ波導入窓のメインテナンスサイクルを長(すること
ができる装置を提供することにある。
The purpose of the present invention is to prevent deposited films from adhering to the microwave introduction part in a direct introduction type microwave CVD apparatus, to enable stable microwave discharge at all times, and to extend the maintenance cycle of the microwave introduction window. (Our goal is to provide a device that can do this.

本発明のもう一つの目的は、直接導入型マイクロ波プラ
ズマCVDv装置を用いて、半導体デバイス、電子写真
用感光体デバイス、光起電力素子、その他の各種エレク
トロニクス素子、光学素子等に用いられる素子部材とし
ての堆積膜を形成する場合に、成膜速度をより大きくし
、且つ膜厚分布が均一な膜が得られるようにし、大面積
あるいは長尺の支持体上に上述の諸々の機能性堆積膜を
形成することを可能とするマイクロ波プラズマCvD装
置を提供することにある。
Another object of the present invention is to use a direct introduction type microwave plasma CVDv apparatus to produce element members used in semiconductor devices, electrophotographic photoreceptor devices, photovoltaic elements, various other electronic elements, optical elements, etc. When forming a deposited film as a material, it is possible to increase the film formation rate and obtain a film with a uniform thickness distribution. An object of the present invention is to provide a microwave plasma CvD apparatus that enables the formation of.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

本発明は、従来のマイクロ波を真空容器内に直接導入す
る方式のマイクロ波プラズマCVDv装置における前述
の問題点を解決し、上述の目的を達すべく鋭意研究を重
ねたところ、環状に配置された複数の支持体により囲ま
れた円筒状放電空間への軸方向に平行に磁場を形成する
とともに、この部分に高密度のプラズマを発生せしめる
ことにより成膜速度を向上することができ、更に、マイ
ク0波導入窓を、発生するプラズマから十分に遠ざける
ことにより、マイクロ波導入窓への堆積膜の付着を防止
することができるという知見を得た。
The present invention solves the above-mentioned problems in the conventional microwave plasma CVDv apparatus that directly introduces microwaves into a vacuum container, and as a result of intensive research to achieve the above-mentioned purpose, By forming a magnetic field parallel to the axial direction of the cylindrical discharge space surrounded by multiple supports and generating high-density plasma in this area, the deposition rate can be improved. We have found that by keeping the 0-wave introduction window sufficiently away from the generated plasma, it is possible to prevent the deposited film from adhering to the microwave introduction window.

本発明は、上記知見に基づいて完成せしめたものであり
、本発明のマイクロ波プラズマCVD装置は、真空容器
と、該真空容器内に複数の堆積膜形成用支持体を保持す
る手段と、該真空容器内に原料ガスを供給する手段と、
該真空容器内を排気する手段と、該真空容器内にマイク
ロ波電力を導入するためのマイクロ波導入窓を存するマ
イクロ波導入窓とから構成されるマイクロ波プラズマC
VD装置であって、前記真空容器の外周部に磁石を配設
するとともに、前記マイクロ波導入部の内径を、対向す
る支持体間の最短距離よりも大きくし、さらに、前記マ
イクロ波導入窓の位置を、支持体端部より、マイクロ波
導波部の内径以上の距離をへだでて配置したことを特徴
とするものである。
The present invention has been completed based on the above findings, and the microwave plasma CVD apparatus of the present invention includes a vacuum container, a means for holding a plurality of deposited film forming supports in the vacuum container, and a plurality of supports for forming deposited films. means for supplying raw material gas into the vacuum container;
A microwave plasma C comprising a means for evacuating the inside of the vacuum container and a microwave introduction window for introducing microwave power into the vacuum container.
In the VD device, a magnet is disposed on the outer periphery of the vacuum container, the inner diameter of the microwave introduction part is made larger than the shortest distance between opposing supports, and the microwave introduction window is further provided with a magnet. It is characterized in that the position is located beyond the end of the support at a distance equal to or longer than the inner diameter of the microwave waveguide.

本発明のプラズマCVD装置においては、マイクロ波導
入部の数や位置を問わず、種々の変形が可能である。
In the plasma CVD apparatus of the present invention, various modifications are possible regardless of the number and position of the microwave introducing portions.

また、本発明のプラズマCVD装置における磁石は一定
の磁力を有する磁石であっても、又は電磁石であっても
よく、磁石は、装置外への磁場の影響を防止するため必
要に応じて磁気シールドを適宜設けることもできる。更
に、電磁石を用いる場合、そのコイル素線を超伝導材料
とすることもできる。
Further, the magnet in the plasma CVD apparatus of the present invention may be a magnet having a certain magnetic force or may be an electromagnet, and the magnet may be magnetically shielded as necessary to prevent the influence of the magnetic field to the outside of the apparatus. can also be provided as appropriate. Furthermore, when using an electromagnet, the coil wire can be made of superconducting material.

更に、本発明の装置においては、磁石以外の構成品を非
磁性材料で形成することが望ましい。
Further, in the device of the present invention, it is desirable that components other than the magnet be formed of non-magnetic materials.

本発明の装置により堆積膜を形成するについて使用され
る原料ガスは、マイクロ波のエネルギーにより励起種化
し、化学的相互作用して支持体表面上に所期の堆積膜を
形成する類のものであれば何れのものであっても採用す
ることができるが、例えばA−3t(H,X)膜を形成
する場合であれば、原料ガスとしてケイ素に水素、ハロ
ゲン、あるいは炭化水素等が結合したシラン類及びハロ
ゲン化シラン類等のガス、水素ガス等を用いることがで
きる。さらにA−3t(H,X)膜はp型不純物元素又
はn型不純物元素をドーピングすることが可能であり、
これ等の不純物元素を構成成分として含有する原料ガス
を、単独で、あるいは前述の原料ガスと混合して用いる
ことができる。
The raw material gas used to form the deposited film by the apparatus of the present invention is one that is excited and speciated by microwave energy and chemically interacts with it to form the desired deposited film on the surface of the support. Any gas can be used, but for example, in the case of forming an A-3t (H, Gases such as silanes and halogenated silanes, hydrogen gas, etc. can be used. Furthermore, the A-3t(H,X) film can be doped with a p-type impurity element or an n-type impurity element,
Raw material gases containing these impurity elements as constituents can be used alone or in combination with the aforementioned raw material gases.

また堆積膜形成用支持体については、導電性のものであ
っても、半導電性のものであっても、あるいは電気絶縁
性のものであってもよく、具体的には金属、セラミック
ス、ガラス等が挙げられる。
The support for forming the deposited film may be conductive, semiconductive, or electrically insulating; specifically, it may be made of metal, ceramic, or glass. etc.

そして成膜操作時の基体温度は、特に制限されないが、
30〜450℃の範囲とするのが一触的であり、好まし
くは50〜350℃である。
The substrate temperature during the film forming operation is not particularly limited, but
The temperature is preferably in the range of 30 to 450°C, preferably 50 to 350°C.

また、堆積膜を形成するにあたっては、原料ガスを導入
する前に、成膜室内の圧力を5X10−’T orr以
下、好ましくはl X 10−’Torr以下とし、原
料ガスを導入した時には成膜室内の圧力をI X 10
−” 〜I Tor’r 、好ましくは5X10−!〜
ITorrとするのが望ましい。
In addition, when forming a deposited film, before introducing the raw material gas, the pressure in the film forming chamber is set to 5 X 10-' Torr or less, preferably 1 X 10-' Torr or less, and when the raw material gas is introduced, the film forming chamber is The pressure in the room is I x 10
-"~I Tor'r, preferably 5X10-!~
It is desirable to set it to ITorr.

以下、具体的装置例により本発明のマイクロ波プラズマ
CVD装置の構成及び効果について説明するが、本発明
はこれらにより限定されるものではない。
Hereinafter, the configuration and effects of the microwave plasma CVD apparatus of the present invention will be explained using specific apparatus examples, but the present invention is not limited thereto.

装JIL 第1図は、本発明のマイクロ波プラズマCVD装置の典
型例を模式的に示す縦断面略図であり、第2図は第1図
に示す装置のA−A’横断面略図である。
FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view schematically showing a typical example of the microwave plasma CVD apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA' of the apparatus shown in FIG.

第1,2図において、100はマイクロ波導入部であり
、該マイクロ波導入部は、マイクロ波導波管102、マ
イクロ波導入窓101、真空シール103.104で構
成されている。
In FIGS. 1 and 2, 100 is a microwave introduction section, and the microwave introduction section is composed of a microwave waveguide 102, a microwave introduction window 101, and vacuum seals 103 and 104.

105は支持体、106.107は支持体保持具、tO
Sは真空容器、109は電磁石、1)0は支持体回転軸
、1)1は真空シール機構、1)2は冷却系導入機構、
1)3は支持体回転用モーター、1)4は電磁石冷却ジ
ャケット、1)5はプラズマ、1)6はマイクロ波伝送
管、1)7は支持体加熱用ヒーター、1)8は排気口、
1)9は原料ガス供給系を夫々示している。
105 is a support, 106.107 is a support holder, tO
S is a vacuum container, 109 is an electromagnet, 1) 0 is a support rotation axis, 1) 1 is a vacuum seal mechanism, 1) 2 is a cooling system introduction mechanism,
1) 3 is a motor for rotating the support, 1) 4 is an electromagnetic cooling jacket, 1) 5 is plasma, 1) 6 is a microwave transmission tube, 1) 7 is a heater for heating the support, 1) 8 is an exhaust port,
1) Reference numeral 9 indicates a raw material gas supply system.

第1.2図から明らかなごとく、本例は円筒形長尺支持
体を真空容器内に、環状に複数個設置した装置の例であ
り、本実施例装置を用いた堆積膜形成は、前述の第3図
に示す装置を用いた場合と同様にして行われる。
As is clear from Figure 1.2, this example is an example of an apparatus in which a plurality of cylindrical long supports are installed in a ring shape in a vacuum container, and the deposited film formation using this example apparatus is as described above. This is carried out in the same manner as in the case of using the apparatus shown in FIG.

以下、本実施例装置を用いた場合の堆積膜形成について
説明する。
Deposited film formation using the apparatus of this embodiment will be described below.

マイクロ波導入窓101を介して真空容器108内にマ
イクロ波電力を供給する。このとき、真空容器108の
外周部に配置した磁石109の磁界を適宜調節しておい
て、支持体105によって囲まれた放電空間Aのみでプ
ラズマ1)5を生起させる。
Microwave power is supplied into the vacuum container 108 through the microwave introduction window 101. At this time, the magnetic field of the magnet 109 placed on the outer periphery of the vacuum vessel 108 is adjusted appropriately to generate plasma 1) 5 only in the discharge space A surrounded by the support 105.

マイクロ波導入窓の位置は、通常、2c<b〈5cが満
足されるように設定することが望ましい。
It is generally desirable to set the position of the microwave introduction window so that 2c<b<5c is satisfied.

また、マイクロ波導入窓付近でのプラズマ発生をできる
だけ抑える必要があるとともに、マイクロ波により生ず
る電界強度を、成膜空間での電界強度より小さくする必
要があることから、マイクロ波伝送管の内径Cは、成膜
空間の対向する支持体間の最短距Mdより大きくするこ
とが望ましい。
In addition, it is necessary to suppress plasma generation near the microwave introduction window as much as possible, and the electric field intensity generated by microwaves needs to be lower than the electric field intensity in the film forming space. Therefore, the inner diameter of the microwave transmission tube C It is desirable that Md be larger than the shortest distance Md between opposing supports in the film forming space.

即ち、codを満足するように設定する必要があ更に、
磁石の配置位置はプラズマの均一化に影響し、大面積か
つ長尺の支持体上で成膜速度が均一となるように配置す
る必要がある。
In other words, it is necessary to set it to satisfy cod.
The placement position of the magnet affects the uniformity of the plasma, and it is necessary to arrange the magnet so that the film formation rate is uniform over a large area and long support.

因に、成膜内圧が0.01〜1. OTorrの範囲の
時には、プラズマは、該空間部分の直径程度、マイクロ
波導入窓101側にもれることが判明した。
Incidentally, when the film forming internal pressure is 0.01 to 1. It has been found that when the OTorr is in the range, the plasma leaks to the microwave introduction window 101 side by about the diameter of the space.

即ち、第1図におけるプラズマのもれfiaは、第2図
に示す対向する支持体間の最短距離d程度となる。そし
て、該もれ量aの値は、成膜時の圧力、及び磁場の位置
あるいは磁場の強さにより調整することができる。即ち
、成膜時の圧力を高めることにより、又、磁石を中央寄
りに移動させることにより、あるいは磁場を高めること
によりプラズマのもれ量aは小さくすることができる。
That is, the plasma leakage fia in FIG. 1 is approximately the shortest distance d between the opposing supports shown in FIG. The value of the leakage amount a can be adjusted by the pressure during film formation and the position or strength of the magnetic field. That is, the plasma leakage amount a can be reduced by increasing the pressure during film formation, by moving the magnet closer to the center, or by increasing the magnetic field.

第1図においてbは、支持体端部とマイクロ波導入窓1
01との距離、Cはマイクロ波伝送管の内径を示してい
る。
In FIG. 1, b represents the end of the support and the microwave introduction window 1.
01, and C indicates the inner diameter of the microwave transmission tube.

マイクロ波導入窓と支持体端部との距離すを、前述のプ
ラズマもれ量aに比較して充分に大きくとることにより
、マイクロ波導入窓101への堆積膜の付着は防止する
ことができるが、bが大きすぎるとマイクロ波の伝播ロ
スが生ずる。このことから、上記条件に設定した第1図
に示す装置を用いて、支持体を回転させつつ、シランガ
ス(SiH*)を原料ガスとしてA−3iH膜を形成し
たところ、磁界500ガウスのもとで、内圧0.2 T
orr、マイクロ波電力500ワツト、シランガスの流
量1000cc/毎分、支持体加熱温度250℃の成膜
条件により、100人/Sの堆積速度が得られた。
By setting the distance between the microwave introduction window and the end of the support sufficiently large compared to the plasma leakage amount a described above, it is possible to prevent the deposited film from adhering to the microwave introduction window 101. However, if b is too large, microwave propagation loss will occur. From this, we formed an A-3iH film using silane gas (SiH*) as a raw material gas while rotating the support using the apparatus shown in Figure 1 set under the above conditions. And the internal pressure is 0.2 T
orr, a microwave power of 500 W, a silane gas flow rate of 1000 cc/min, and a support heating temperature of 250° C., a deposition rate of 100 persons/S was obtained.

笠1涯1 本発明のマイクロ波プラズマCVD装置の他の実施例を
第5図に示す0本例の装置は、長尺平板状支持体を複数
個真空容器内に環状配置した装置であり、図において、
500はマイクロ波導入部、501はマイクロ波導入窓
、502はマイクロ波導波管、503,504は真空シ
ール、505は平板状支持体、508は真空容器、50
9は′;!L磁石、514は電磁石水冷ジャケット、5
15はプラズマ、516はマイクロ波伝送管、517は
支持体加熱用ヒーター、518は排気口、519は材料
ガス供給系を夫々表している。
Another embodiment of the microwave plasma CVD apparatus of the present invention is shown in FIG. In the figure,
500 is a microwave introduction part, 501 is a microwave introduction window, 502 is a microwave waveguide, 503 and 504 are vacuum seals, 505 is a flat support, 508 is a vacuum container, 50
9 is′;! L magnet, 514 is electromagnet water cooling jacket, 5
15 is a plasma, 516 is a microwave transmission tube, 517 is a heater for heating the support, 518 is an exhaust port, and 519 is a material gas supply system.

〔発明の効果の概要〕[Summary of effects of the invention]

本発明のマイクロ波プラズマCVD装置は、+1)マイ
クロウ工−ブ導入部膜付着を防止し、かつ(2)成膜速
度を向上させる効果があり、更に(3)排気ポンプも小
規模のもので済む、という効果がある。
The microwave plasma CVD apparatus of the present invention has the following effects: +1) preventing film adhesion at the microwave inlet, and (2) increasing the film formation rate, and (3) requiring a small-scale exhaust pump. It has the effect of ending it.

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

第1図は、本発明のプラズマCVD装置の典型例を模式
的に示す縦断面略図であり、第2図は、第1図のA−A
’における横断面略図である。第3図は従来のマイクロ
波プラズマCVD装置を示す断面図であり、第4図は、
第3図の装置を用いて堆積膜を形成した場合における成
膜圧力と、支持体の長手方向における相対膜厚分布との
関係を示す図である。第5図は、本発明のマイクロ波プ
ラズマCVD装置の他の例を模式的に示す断面略図であ
る。 第1..2.5図において、100,500・・・マイ
クロ波導入部、101,501・・・マイクロ波導入窓
、102.502・・・マイクロ波導波管、103゜1
04.503,504・・・真空シール、105゜50
5・・・支持体、106,107・・・支持体保持具、
108.508・・・真空容器、109,509・・・
電磁石、1)0・・・支持体回転軸、1)1・・・真空
シール機構、1)2・・・冷却系導入機構、1)3・・
・支持体回転用モーター、1)4.514・・・電磁石
水冷ジャケット、1)5.515・・・プラズマ、1)
6゜516・・・マイクロ波伝送管、1)7,517・
・・支持体加熱用ヒーター、1)8,518・・・排気
口、1)9.519・・・原料ガス供給系。 第3図について、301・・・マイクロ波導入部、30
2・・・真空容器、303・・・支持体、304・・・
支持体加熱用ヒーター、305・・・排気バッファ板、
306・・・真空シール機構、307・・・支持体冷却
系導入機構、308・・・支持体回転用モーター、30
9・・・支持体回転軸、310,31)・・・支持体保
持具、312・・・マイクロ波プラズマ、313・・・
マイクロ波導入窓、A・・・放電空間。 第2図 第5図
FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view schematically showing a typical example of the plasma CVD apparatus of the present invention, and FIG.
' is a schematic cross-sectional view at '. FIG. 3 is a sectional view showing a conventional microwave plasma CVD apparatus, and FIG.
4 is a diagram showing the relationship between the film forming pressure and the relative film thickness distribution in the longitudinal direction of the support when a deposited film is formed using the apparatus shown in FIG. 3. FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view schematically showing another example of the microwave plasma CVD apparatus of the present invention. 1st. .. In Figure 2.5, 100,500...Microwave introduction part, 101,501...Microwave introduction window, 102.502...Microwave waveguide, 103゜1
04.503,504...Vacuum seal, 105°50
5... Support body, 106, 107... Support body holder,
108.508...Vacuum container, 109,509...
Electromagnet, 1) 0... Support rotation axis, 1) 1... Vacuum seal mechanism, 1) 2... Cooling system introduction mechanism, 1) 3...
・Support rotation motor, 1) 4.514...Electromagnetic water cooling jacket, 1) 5.515...Plasma, 1)
6゜516...Microwave transmission tube, 1) 7,517・
...Heater for heating the support, 1) 8,518... Exhaust port, 1) 9,519... Raw material gas supply system. Regarding Figure 3, 301...Microwave introduction part, 30
2... Vacuum container, 303... Support, 304...
Support heating heater, 305...exhaust buffer plate,
306... Vacuum sealing mechanism, 307... Support cooling system introduction mechanism, 308... Support rotation motor, 30
9...Support rotating shaft, 310, 31)...Support holder, 312...Microwave plasma, 313...
Microwave introduction window, A...discharge space. Figure 2 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)真空容器と、該真空容器内に複数の堆積膜形成用
支持体を保持する手段と、該真空容器内に原料ガスを供
給する手段と、該真空容器内を排気する手段と、該真空
容器内にマイクロ波電力を導入するためのマイクロ波導
入窓を有するマイクロ波導入部とから構成されるマイク
ロ波プラズマCVD装置であって、前記真空容器の外周
部に磁石を配設するとともに、前記マイクロ波導入部の
内径を、対向する支持体間の最短距離よりも大きくし、
さらに、前記マイクロ波導入窓の位置を、支持体端部よ
り、マイクロ波導波部の内径以上の距離をへだてて配置
したことを特徴とするマイクロ波プラズマCVD装置。
(1) A vacuum container, a means for holding a plurality of deposited film forming supports in the vacuum container, a means for supplying raw material gas into the vacuum container, a means for evacuating the inside of the vacuum container, A microwave plasma CVD apparatus comprising a microwave introduction section having a microwave introduction window for introducing microwave power into a vacuum container, wherein a magnet is disposed on the outer periphery of the vacuum container, and The inner diameter of the microwave introduction part is made larger than the shortest distance between opposing supports,
Furthermore, the microwave plasma CVD apparatus is characterized in that the microwave introduction window is located at a distance greater than or equal to the inner diameter of the microwave waveguide from the end of the support.
JP62-153505A 1987-06-22 Microwave plasma CVD equipment Pending JPH01273A (en)

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