JPH0352663A - プラズマ溶射装置 - Google Patents
プラズマ溶射装置Info
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- JPH0352663A JPH0352663A JP18574089A JP18574089A JPH0352663A JP H0352663 A JPH0352663 A JP H0352663A JP 18574089 A JP18574089 A JP 18574089A JP 18574089 A JP18574089 A JP 18574089A JP H0352663 A JPH0352663 A JP H0352663A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は粉体状態の原料をプラズマにより溶融させ、こ
れを被加工物の表面に噴射して該表面上に膜を形成させ
るプラズマ溶射装置に関する。
れを被加工物の表面に噴射して該表面上に膜を形成させ
るプラズマ溶射装置に関する。
プラズマにより例えば金属，金属化合物，または半導体
材料等の粉体を溶融し、これを被加工物の表面に噴射さ
せて該表面に薄膜を形成させることをプラズマ溶射、こ
れに用いる装置をプラズマ溶射装置という。プラズマ溶
射及びそれに用いる装置については例えばＴｈｉｎ Ｓ
ｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ １１９（１９８４）ｐｐ． ６
７〜７３＋ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ ｖｏｌ．５２＋Ｎｏ．１２ ｐｐ．１０１１
〜１０１３に開示されている。
材料等の粉体を溶融し、これを被加工物の表面に噴射さ
せて該表面に薄膜を形成させることをプラズマ溶射、こ
れに用いる装置をプラズマ溶射装置という。プラズマ溶
射及びそれに用いる装置については例えばＴｈｉｎ Ｓ
ｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ １１９（１９８４）ｐｐ． ６
７〜７３＋ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ ｖｏｌ．５２＋Ｎｏ．１２ ｐｐ．１０１１
〜１０１３に開示されている。
第２図は従来のプラズマ溶射装置の模式的縦断面図であ
り、図中３１はチャンバである。チャンバ３１の一側壁
の上部には希釈ガス導入口３２が、チャンバ３１の土壁
の他側壁寄りの位置にはその排気口３３が夫々設けられ
ている。またチャンバ３１内の前記希釈ガス導入口３２
寄りの位置には直流電源３４の正極と接続した筒形のプ
ラズマ溶射用のノズル３５が配されている。該ノズル３
５の土壁の前記希釈ガス導入口３２寄りの位置には図示
しないプラズマガス供給部と連結し、ノズル３５内にプ
ラズマガスを導入するプラズマガス導入口３７が、ノズ
ル３５の土壁のプラズマガス出側寄りの位置には図示し
ない粉体供給部と連結し、ノズル３５内に粉体を供給す
る粉体供給口３８が夫々設けられている。またノズル３
５のプラズマガス入側からノズル３５内の中央部近傍ま
で挿入させた態様で先端が尖った形状の電極３６が配さ
れている。該電極３６は直流電源３４の負極と接続して
いる。更にノズル３５のプラズマガス出側と対向する位
置には基板３９が配されている。
り、図中３１はチャンバである。チャンバ３１の一側壁
の上部には希釈ガス導入口３２が、チャンバ３１の土壁
の他側壁寄りの位置にはその排気口３３が夫々設けられ
ている。またチャンバ３１内の前記希釈ガス導入口３２
寄りの位置には直流電源３４の正極と接続した筒形のプ
ラズマ溶射用のノズル３５が配されている。該ノズル３
５の土壁の前記希釈ガス導入口３２寄りの位置には図示
しないプラズマガス供給部と連結し、ノズル３５内にプ
ラズマガスを導入するプラズマガス導入口３７が、ノズ
ル３５の土壁のプラズマガス出側寄りの位置には図示し
ない粉体供給部と連結し、ノズル３５内に粉体を供給す
る粉体供給口３８が夫々設けられている。またノズル３
５のプラズマガス入側からノズル３５内の中央部近傍ま
で挿入させた態様で先端が尖った形状の電極３６が配さ
れている。該電極３６は直流電源３４の負極と接続して
いる。更にノズル３５のプラズマガス出側と対向する位
置には基板３９が配されている。
而して上述し′たプラズマ溶射装置において、チャンバ
３ｌ内に希釈ガス導入口３２から雰囲気ガスとして希釈
ガスを導入すると共に、直流電源３４の正極をノズル３
５に、負極を電極３６に接続し、ノズル３５を陽極、電
極３６を陰極としノズル３５内に直流放電を形或する。
３ｌ内に希釈ガス導入口３２から雰囲気ガスとして希釈
ガスを導入すると共に、直流電源３４の正極をノズル３
５に、負極を電極３６に接続し、ノズル３５を陽極、電
極３６を陰極としノズル３５内に直流放電を形或する。
そしてプラズマガス導入口３７からプラズマガスをノズ
ル３５内に導入してノズル３５内にプラズマを生せしめ
る。一方、粉体供給口３８から原料たる粉体をノズル３
５内に導入し、導入した粉体をプラズマにより溶射し、
これを基板３９表面に噴射させて薄膜を形戒する。
ル３５内に導入してノズル３５内にプラズマを生せしめ
る。一方、粉体供給口３８から原料たる粉体をノズル３
５内に導入し、導入した粉体をプラズマにより溶射し、
これを基板３９表面に噴射させて薄膜を形戒する。
ところで従来のプラズマ溶射装置において、チャンバ３
１内で放電によりプラズマを生せしめるためには、チャ
ンバ３１内を低真空度（２０〜２００Ｔｏｒｒ）にする
必要があり、チャンバ３１内にはＣｕ＋ Ａ ｌ ＋
Ｆｅ，Ｎｉ等の金属の不純物、Ｏ，Ｎ等の気体の不純物
、雰囲気ガスが混在する。従ってプラズマにより溶融さ
れた粉体がその温度をノズル３５出側近傍での１０００
０℃から基板３９表面に到達する時点での５００℃程度
にまで低下させる過程において、前記粉体に多くの不純
物が混入する。このため従来のプラズマ溶射装置により
半導体を製造すべく基板３９上に多結晶Ｓｉ薄膜を形成
させた場合、多結晶Ｓｉ薄膜中に多くの不純物が混入し
、戒品の品質が悪く、良質の半導体を得るためには後工
程での処理が必要となり半導体製造工程が繁雑であった
。従って、従来のプラズマ溶射装置は膜中に不純物が混
入しても支障が生じない！！１縁膜のコーティングとし
ての用途にほぼ限られていた。
１内で放電によりプラズマを生せしめるためには、チャ
ンバ３１内を低真空度（２０〜２００Ｔｏｒｒ）にする
必要があり、チャンバ３１内にはＣｕ＋ Ａ ｌ ＋
Ｆｅ，Ｎｉ等の金属の不純物、Ｏ，Ｎ等の気体の不純物
、雰囲気ガスが混在する。従ってプラズマにより溶融さ
れた粉体がその温度をノズル３５出側近傍での１０００
０℃から基板３９表面に到達する時点での５００℃程度
にまで低下させる過程において、前記粉体に多くの不純
物が混入する。このため従来のプラズマ溶射装置により
半導体を製造すべく基板３９上に多結晶Ｓｉ薄膜を形成
させた場合、多結晶Ｓｉ薄膜中に多くの不純物が混入し
、戒品の品質が悪く、良質の半導体を得るためには後工
程での処理が必要となり半導体製造工程が繁雑であった
。従って、従来のプラズマ溶射装置は膜中に不純物が混
入しても支障が生じない！！１縁膜のコーティングとし
ての用途にほぼ限られていた。
本発明は斯かる事情に鑑みなされたものであり、その目
的とするところはＥＣＲ励起を利用して高真空度（１０
−”Ｔｏｒｒ以下）にてプラズマを生成し、生或したプ
ラズマにより粉体を溶融させることにより不純物の膜へ
の混入が抑制されるようにしてあるプラズマ溶射装置を
提供するにある。
的とするところはＥＣＲ励起を利用して高真空度（１０
−”Ｔｏｒｒ以下）にてプラズマを生成し、生或したプ
ラズマにより粉体を溶融させることにより不純物の膜へ
の混入が抑制されるようにしてあるプラズマ溶射装置を
提供するにある。
本発明に係るプラズマ溶射装置にあっては、プラズマに
より粉体を溶融し、これを被加工物の表面に噴射して該
表面上に膜を形成させるプラズマ溶射装置において、Ｅ
ＣＲ励起によりプラズマを生成するプラズマ生戊室を有
し、生戊されたプラズマにより粉体を溶融すべくなして
あることを特徴とする。
より粉体を溶融し、これを被加工物の表面に噴射して該
表面上に膜を形成させるプラズマ溶射装置において、Ｅ
ＣＲ励起によりプラズマを生成するプラズマ生戊室を有
し、生戊されたプラズマにより粉体を溶融すべくなして
あることを特徴とする。
（作用〕
本発明に係るプラズマ溶射装置にあっては、前記プラズ
マ生成室内にてＥＣＲ励起により高真空度にてプラズマ
が生威され、生或されたプラズマにより粉体を溶融し、
これを被加工物の表面に噴射させて該表面に膜を形成さ
せるので、該膜に不純物が混入しない。
マ生成室内にてＥＣＲ励起により高真空度にてプラズマ
が生威され、生或されたプラズマにより粉体を溶融し、
これを被加工物の表面に噴射させて該表面に膜を形成さ
せるので、該膜に不純物が混入しない。
以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。
明する。
第１図は本発明のプラズマ溶射装置の模式的縦断面図で
ある。
ある。
プラズマ生或室ｌは中空円筒形をなし、周囲壁を２重構
造にして冷却水の還流路１ａを備え、上部壁中央にはマ
イクロ波導入口２が設けられている。
造にして冷却水の還流路１ａを備え、上部壁中央にはマ
イクロ波導入口２が設けられている。
該マイクロ波導入口２にはマイクロ波導波管３の一端部
が連結されている。該マイクロ波導波管３の他端部は図
示しないマイクロ波発振器に接続され、該マイクロ波発
振器で発せられたマイクロ波をマイクロ波導入口２を経
てプラズマ生或室ｌ内に導入するようにしてある．また
、プラズマ生成室１内にはガス供給管４によりＡｒ．
Ｈ ｔ，Ｈｅ， Ｆ ２等のプラズマ生成にあずかるプ
ラズマガスが供給されるようになっている。更にプラズ
マ生成室１の周囲にはプラズマ生成室ｌ及びこれに連結
されたマイクロ波導波管３の一端部にわたってこれらと
同心状に電磁石５が周設せしめられている。
が連結されている。該マイクロ波導波管３の他端部は図
示しないマイクロ波発振器に接続され、該マイクロ波発
振器で発せられたマイクロ波をマイクロ波導入口２を経
てプラズマ生或室ｌ内に導入するようにしてある．また
、プラズマ生成室１内にはガス供給管４によりＡｒ．
Ｈ ｔ，Ｈｅ， Ｆ ２等のプラズマ生成にあずかるプ
ラズマガスが供給されるようになっている。更にプラズ
マ生成室１の周囲にはプラズマ生成室ｌ及びこれに連結
されたマイクロ波導波管３の一端部にわたってこれらと
同心状に電磁石５が周設せしめられている。
また前記プラズマ生成室ｌの下部壁中央には前記マイク
ロ波導入口２と対向する位置にプラズマ引出窓１ｂを備
えており、これに臨ませて威膜室６が配設されている．
該威膜室６の内部には前記プラズマ引出窓１ｂの直下に
これと対向させて粉体供給口７が配設されている。また
該粉体供給口７の下方にこれと対向させて基板設置治具
８が配されており、該基板設置治具８上に前記粉体供給
口７と対向させて被加工物たる基板９が配されている。
ロ波導入口２と対向する位置にプラズマ引出窓１ｂを備
えており、これに臨ませて威膜室６が配設されている．
該威膜室６の内部には前記プラズマ引出窓１ｂの直下に
これと対向させて粉体供給口７が配設されている。また
該粉体供給口７の下方にこれと対向させて基板設置治具
８が配されており、該基板設置治具８上に前記粉体供給
口７と対向させて被加工物たる基板９が配されている。
上述の如き本発明のプラズマ溶射装置において、プラズ
マ生成室１及び或膜室６を１０− ”Ｔｏｒｒ以下の高
真空度に設定した後、ガス供給管４を通じて前記原料ガ
スをプラズマ生或室１へ供給し、電磁石５に直流電流を
通流すると共に、マイクロ波発振器からマイクロ波導波
管３．マイクロ波導入口２を通じてマイクロ波（２．４
５ＧＨｚ）をプラズマ生成室１内に導入する。プラズマ
生成室１内に導入されたマイクロ波はプラズマ生或室１
内で共振状態となり、ＥＣＲ励起によりプラズマガスを
電離せしめてプラズマが生成される．生或されたプラズ
マは電磁石５にて形成される発散磁界によって威膜室６
内に導入される。一方、前記粉体供給口７には図示しな
い粉体供給部から原料たる粉体が供給され、該粉体は粉
体供給口７を通じて前記発散磁界に沿って放出される。
マ生成室１及び或膜室６を１０− ”Ｔｏｒｒ以下の高
真空度に設定した後、ガス供給管４を通じて前記原料ガ
スをプラズマ生或室１へ供給し、電磁石５に直流電流を
通流すると共に、マイクロ波発振器からマイクロ波導波
管３．マイクロ波導入口２を通じてマイクロ波（２．４
５ＧＨｚ）をプラズマ生成室１内に導入する。プラズマ
生成室１内に導入されたマイクロ波はプラズマ生或室１
内で共振状態となり、ＥＣＲ励起によりプラズマガスを
電離せしめてプラズマが生成される．生或されたプラズ
マは電磁石５にて形成される発散磁界によって威膜室６
内に導入される。一方、前記粉体供給口７には図示しな
い粉体供給部から原料たる粉体が供給され、該粉体は粉
体供給口７を通じて前記発散磁界に沿って放出される。
そしてこの粉体はＥＣＲ励起にまり生威されたプラズマ
の高エネルギーにより励起・電離，溶融され、基板９表
面に到達し、戒膜が施される． 以下に本発明のプラズマ溶射装置を用い、基板９近傍の
磁場強度を２００Ｇａｕｇ ，威膜室６内の圧力を２
〜５ ＋ｍＴｏｒｒ，基板９の温度を７００℃とし、マ
イクロ波電力を（１）ＩＯＯＷ． （２）５００Ｗ，
（３１１０００−に変化させて多結晶Ｓｉ薄膜の製造を
行った場合の多結晶Ｓｉ粒径の変化及び移動度変化を第
１表に示す（但し、移動度はｎ型半導体でドーピング率
が５Ｘ１０”〜２ ＸＩＯ”（ａｍ−’）のサンプルで
測定したものである。） 第１表 第１表に示す如く本発明のプラズマ溶射装置によるとマ
イクロ波電力を変化させることにより、多結晶Ｓｉの粒
径及び移動度を変化させることができる． また以下に示す第２表は本発明及び従来のプラズマ溶射
装置により製造した多結晶Ｓｔ薄膜中の不純物量（ｐｐ
ｍ）と原料であるＳｉ粉体中の不純物量（ｐｐｍ）とを
示したものである。
の高エネルギーにより励起・電離，溶融され、基板９表
面に到達し、戒膜が施される． 以下に本発明のプラズマ溶射装置を用い、基板９近傍の
磁場強度を２００Ｇａｕｇ ，威膜室６内の圧力を２
〜５ ＋ｍＴｏｒｒ，基板９の温度を７００℃とし、マ
イクロ波電力を（１）ＩＯＯＷ． （２）５００Ｗ，
（３１１０００−に変化させて多結晶Ｓｉ薄膜の製造を
行った場合の多結晶Ｓｉ粒径の変化及び移動度変化を第
１表に示す（但し、移動度はｎ型半導体でドーピング率
が５Ｘ１０”〜２ ＸＩＯ”（ａｍ−’）のサンプルで
測定したものである。） 第１表 第１表に示す如く本発明のプラズマ溶射装置によるとマ
イクロ波電力を変化させることにより、多結晶Ｓｉの粒
径及び移動度を変化させることができる． また以下に示す第２表は本発明及び従来のプラズマ溶射
装置により製造した多結晶Ｓｔ薄膜中の不純物量（ｐｐ
ｍ）と原料であるＳｉ粉体中の不純物量（ｐｐｍ）とを
示したものである。
第２表
第２表により明らかな様に、従来のプラズマ溶射装置に
より製造した多結晶Ｓｉ薄膜中の不純物量は原料である
Ｓｉ粉体中に含有される不純物量と比べて４〜４７０ｐ
ｐｍ＋増加していた．一方、本発明のプラズマ溶射装置
により製造した多結晶Ｓｔ薄膜中の不純物量の増加量は
２〜４０ｐｐｍのみであり、本発明のプラズマ溶射装置
によると製造過程において薄膜中に混入する不純物量が
大幅に減少し、従来と比べて戒品の品質が向上した。
より製造した多結晶Ｓｉ薄膜中の不純物量は原料である
Ｓｉ粉体中に含有される不純物量と比べて４〜４７０ｐ
ｐｍ＋増加していた．一方、本発明のプラズマ溶射装置
により製造した多結晶Ｓｔ薄膜中の不純物量の増加量は
２〜４０ｐｐｍのみであり、本発明のプラズマ溶射装置
によると製造過程において薄膜中に混入する不純物量が
大幅に減少し、従来と比べて戒品の品質が向上した。
以上詳述した如く本発明のプラズマ溶射装置にあっでは
、ＥＣＲ励起により高真空度にてプラズマを生成し、生
成された高エネルギーのプラズマにより粉体状態の原料
を溶融し、これを被加工物の表面に噴射させて該表面に
膜を形成させるので該膜への不純物の混入が抑制される
。これにより本発明のプラズマ溶射装置を例えば多結晶
Ｓｉｎ膜を形成させる半導体製造装置として適用させる
ことが可能となり、膜室の良い薄膜を得ることができる
等優れた効果を奏する．
、ＥＣＲ励起により高真空度にてプラズマを生成し、生
成された高エネルギーのプラズマにより粉体状態の原料
を溶融し、これを被加工物の表面に噴射させて該表面に
膜を形成させるので該膜への不純物の混入が抑制される
。これにより本発明のプラズマ溶射装置を例えば多結晶
Ｓｉｎ膜を形成させる半導体製造装置として適用させる
ことが可能となり、膜室の良い薄膜を得ることができる
等優れた効果を奏する．
第１図は本発明のプラズマ溶射装置の模式的縦断面図、
第２図は従来のプラズマ溶射装置の模式的縦断面図であ
る。
第２図は従来のプラズマ溶射装置の模式的縦断面図であ
る。
Claims (1)
- １、プラズマにより粉体を溶融し、これを被加工物の表
面に噴射して該表面上に膜を形成させるプラズマ溶射装
置において、ＥＣＲ励起によりプラズマを生成するプラ
ズマ生成室を有し、生成されたプラズマにより粉体を溶
融すべくなしてあることを特徴とするプラズマ溶射装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18574089A JPH0352663A (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | プラズマ溶射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18574089A JPH0352663A (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | プラズマ溶射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0352663A true JPH0352663A (ja) | 1991-03-06 |
Family
ID=16176032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18574089A Pending JPH0352663A (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | プラズマ溶射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0352663A (ja) |
-
1989
- 1989-07-18 JP JP18574089A patent/JPH0352663A/ja active Pending
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