JPH05156453A - プラズマｃｖｄ法及び装置 - Google Patents
プラズマｃｖｄ法及び装置Info
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- JPH05156453A JPH05156453A JP32338991A JP32338991A JPH05156453A JP H05156453 A JPH05156453 A JP H05156453A JP 32338991 A JP32338991 A JP 32338991A JP 32338991 A JP32338991 A JP 32338991A JP H05156453 A JPH05156453 A JP H05156453A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 原料ガスをプラズマ化するにあたり、ラジカ
ル生成を制御して、成膜に不要なラジカル成分の発生を
抑制でき、それによってダスト、パーティクルの発生を
抑えつつ良質の薄膜を高速で安全に安定形成できるプラ
ズマＣＶＤ法及び装置を提供する。 【構成】 成膜室１内のカソード電極２と接地電極３間
に導入した原料ガスをプラズマ化し、このプラズマに基
板９を曝して該基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ
法及び装置において、前記原料ガスのプラズマ化を高周
波パルス発生部４によるカソード電極２への高周波電力
のパルス状印加とマイクロ波パルス発生部８による成膜
室１へのマイクロ波のパルス状印加により行うプラズマ
ＣＶＤ法及び装置。
ル生成を制御して、成膜に不要なラジカル成分の発生を
抑制でき、それによってダスト、パーティクルの発生を
抑えつつ良質の薄膜を高速で安全に安定形成できるプラ
ズマＣＶＤ法及び装置を提供する。 【構成】 成膜室１内のカソード電極２と接地電極３間
に導入した原料ガスをプラズマ化し、このプラズマに基
板９を曝して該基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ
法及び装置において、前記原料ガスのプラズマ化を高周
波パルス発生部４によるカソード電極２への高周波電力
のパルス状印加とマイクロ波パルス発生部８による成膜
室１へのマイクロ波のパルス状印加により行うプラズマ
ＣＶＤ法及び装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、成膜室内のカソード電
極と接地電極間に導入した原料ガスをプラズマ化し、こ
のプラズマに基板を曝して該基板上に薄膜を形成するプ
ラズマＣＶＤ法（プラズマ化学気相成長法）及び装置に
関する。
極と接地電極間に導入した原料ガスをプラズマ化し、こ
のプラズマに基板を曝して該基板上に薄膜を形成するプ
ラズマＣＶＤ法（プラズマ化学気相成長法）及び装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマＣＶＤ法及び装置はアモルファ
スシリコン（ａ−Ｓｉ）太陽電池、液晶表示装置等の各
種薄膜デバイスの形成に広く使用されている。プラズマ
ＣＶＤ法を実施する装置としては、代表例として図５の
（Ａ）に示す容量結合型プラズマＣＶＤ装置を挙げるこ
とができる。
スシリコン（ａ−Ｓｉ）太陽電池、液晶表示装置等の各
種薄膜デバイスの形成に広く使用されている。プラズマ
ＣＶＤ法を実施する装置としては、代表例として図５の
（Ａ）に示す容量結合型プラズマＣＶＤ装置を挙げるこ
とができる。
【０００３】このプラズマＣＶＤ装置では、成膜室１に
カソード電極２と接地電極３が対向配置され、カソード
電極２にはマッチングボックス４ａを介して高周波電源
（ＲＦ電源 １３．５６ＭＨｚ）４０が接続され、接地
電極３には基板９が配置され、該基板はヒータ５にて成
膜温度に制御される。また、成膜室１には所定真空度を
得るための排気系６、原料ガスを供給する原料ガス供給
装置７が接続されている。
カソード電極２と接地電極３が対向配置され、カソード
電極２にはマッチングボックス４ａを介して高周波電源
（ＲＦ電源 １３．５６ＭＨｚ）４０が接続され、接地
電極３には基板９が配置され、該基板はヒータ５にて成
膜温度に制御される。また、成膜室１には所定真空度を
得るための排気系６、原料ガスを供給する原料ガス供給
装置７が接続されている。
【０００４】この装置によると、接地電極３上の基板９
がヒータ５にて成膜温度に制御され、成膜室１内が排気
系６にて所定の成膜真空度に維持されつつ該成膜室に原
料ガス供給装置７から原料ガスが導入され、カソード電
極２には、図５の（Ｂ）に示すように、電源４０から一
定の出力で継続して高周波電力が印加されて原料ガスが
プラズマ化され、該プラズマに基板９表面が曝されるこ
とで該表面上に所望の薄膜が堆積形成される。
がヒータ５にて成膜温度に制御され、成膜室１内が排気
系６にて所定の成膜真空度に維持されつつ該成膜室に原
料ガス供給装置７から原料ガスが導入され、カソード電
極２には、図５の（Ｂ）に示すように、電源４０から一
定の出力で継続して高周波電力が印加されて原料ガスが
プラズマ化され、該プラズマに基板９表面が曝されるこ
とで該表面上に所望の薄膜が堆積形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来方法及び装置によると次のような問題がある。 原料ガスをプラズマ化するに際し、該プラズマの状
態、特に、プラズマ化による各種ラジカル生成を制御で
きず、そのため、成膜に不要なラジカル成分の発生を抑
えられず、かかる不要ラジカルに起因すると考えられる
ダスト、パーティクルの発生を抑制できず、それだけ良
質な膜の形成が妨げられる。 高速成膜を実施しようと高周波電源出力を上げる
と、それに伴って不要ラジカル成分も増加するので、高
速で良質な膜を形成し難い。 不要ラジカル生成を抑制するため高周波電源出力を
上げ難いので、それだけプラズマ密度が小さくなる一
方、両電極間におけるシース領域の幅が大きくなり、こ
のシース領域で加速された高速イオンが、形成された膜
に衝突し、該膜が傷付きやすい。 高周波電力をパルスで印加すると、電極の一部から
放電が始まるなどして、プラズマが不安定となる。 そこで本発明は、成膜室内のカソード電極と接地電極間
に導入した原料ガスをプラズマ化し、このプラズマに基
板を曝して該基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ法
及び装置であって、原料ガスをプラズマ化するにあた
り、ラジカル生成を制御して、成膜に不要なラジカル成
分の発生を抑制でき、それによってダスト、パーティク
ルの発生を抑えつつ良質の薄膜を高速で安全に形成でき
るプラズマＣＶＤ法及び装置を提供することを課題とす
る。
来方法及び装置によると次のような問題がある。 原料ガスをプラズマ化するに際し、該プラズマの状
態、特に、プラズマ化による各種ラジカル生成を制御で
きず、そのため、成膜に不要なラジカル成分の発生を抑
えられず、かかる不要ラジカルに起因すると考えられる
ダスト、パーティクルの発生を抑制できず、それだけ良
質な膜の形成が妨げられる。 高速成膜を実施しようと高周波電源出力を上げる
と、それに伴って不要ラジカル成分も増加するので、高
速で良質な膜を形成し難い。 不要ラジカル生成を抑制するため高周波電源出力を
上げ難いので、それだけプラズマ密度が小さくなる一
方、両電極間におけるシース領域の幅が大きくなり、こ
のシース領域で加速された高速イオンが、形成された膜
に衝突し、該膜が傷付きやすい。 高周波電力をパルスで印加すると、電極の一部から
放電が始まるなどして、プラズマが不安定となる。 そこで本発明は、成膜室内のカソード電極と接地電極間
に導入した原料ガスをプラズマ化し、このプラズマに基
板を曝して該基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ法
及び装置であって、原料ガスをプラズマ化するにあた
り、ラジカル生成を制御して、成膜に不要なラジカル成
分の発生を抑制でき、それによってダスト、パーティク
ルの発生を抑えつつ良質の薄膜を高速で安全に形成でき
るプラズマＣＶＤ法及び装置を提供することを課題とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決すべく研究を重ねたところ、プラズマ中に存在するラ
ジカルは、良質な膜の形成に寄与するものと、ダスト等
の生成原因となるものとがあること、そして、プラズマ
中に存在する各種ラジカルの生成は、電子温度、密度に
大きく依存するので、この電子温度、密度を制御するこ
とで、成膜に必要な良質ラジカル成分を選択的に増加さ
せ得る一方、ダスト、パーティクルの原因となると考え
られる不要な悪質ラジカルの発生を抑制することができ
ること、また、良質ラジカルはその発生に要するエネル
ギー印加時間が比較的短く、且つ、寿命が長いのに対
し、悪質ラジカルはその発生に要するエネルギー印加時
間が長く、且つ、寿命が短い特徴があること、従って、
電子温度、密度の制御を行い、且つ、その制御方式とし
て、導入エネルギーをパルスにすればよいこと、しか
も、図４の（Ｃ）に示すように、高周波パルス印加に加
え、マイクロ波パルスを導入することにより、高周波パ
ルスのみでは得られない良質ラジカルの高密度化と安定
性を実現できることを見出し、本発明を完成した。
決すべく研究を重ねたところ、プラズマ中に存在するラ
ジカルは、良質な膜の形成に寄与するものと、ダスト等
の生成原因となるものとがあること、そして、プラズマ
中に存在する各種ラジカルの生成は、電子温度、密度に
大きく依存するので、この電子温度、密度を制御するこ
とで、成膜に必要な良質ラジカル成分を選択的に増加さ
せ得る一方、ダスト、パーティクルの原因となると考え
られる不要な悪質ラジカルの発生を抑制することができ
ること、また、良質ラジカルはその発生に要するエネル
ギー印加時間が比較的短く、且つ、寿命が長いのに対
し、悪質ラジカルはその発生に要するエネルギー印加時
間が長く、且つ、寿命が短い特徴があること、従って、
電子温度、密度の制御を行い、且つ、その制御方式とし
て、導入エネルギーをパルスにすればよいこと、しか
も、図４の（Ｃ）に示すように、高周波パルス印加に加
え、マイクロ波パルスを導入することにより、高周波パ
ルスのみでは得られない良質ラジカルの高密度化と安定
性を実現できることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】図４は、従来の高周波電力印加の場合（図
Ａ）、高周波パルスのみの印加の場合（図Ｂ）、高周波
パルスとマイクロ波パルスの双方印加の各場合（図Ｃ）
の出力状態に対する電子温度・密度の相対比、良質ラジ
カル密度の悪質ラジカル密度に対する相対比について例
示している。これらの図から分かるように、高周波パル
スとマイクロ波パルスの双方印加の場合は、他の場合に
比べて、電子温度・密度の相対比、良質ラジカル密度の
相対比が大きく増加している。
Ａ）、高周波パルスのみの印加の場合（図Ｂ）、高周波
パルスとマイクロ波パルスの双方印加の各場合（図Ｃ）
の出力状態に対する電子温度・密度の相対比、良質ラジ
カル密度の悪質ラジカル密度に対する相対比について例
示している。これらの図から分かるように、高周波パル
スとマイクロ波パルスの双方印加の場合は、他の場合に
比べて、電子温度・密度の相対比、良質ラジカル密度の
相対比が大きく増加している。
【０００８】すなわち、本発明は、成膜室内のカソード
電極と接地電極間に導入した原料ガスをプラズマ化し、
このプラズマに基板を曝して該基板上に薄膜を形成する
プラズマＣＶＤ法において、前記原料ガスのプラズマ化
を前記カソード電極への高周波電力のパルス状印加と前
記成膜室へのマイクロ波のパルス状印加により行うこと
でラジカル制御を可能としたことを特徴とするプラズマ
ＣＶＤ法、及び成膜室内のカソード電極と接地電極間に
導入した原料ガスをプラズマ化し、このプラズマに基板
を曝して該基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置
において、前記原料ガスのプラズマ化のために、前記カ
ソード電極へ高周波電力をパルス状に印加する手段と、
前記成膜室にマイクロ波をパルス状に印加する手段を備
えたことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置を提供するも
のである。
電極と接地電極間に導入した原料ガスをプラズマ化し、
このプラズマに基板を曝して該基板上に薄膜を形成する
プラズマＣＶＤ法において、前記原料ガスのプラズマ化
を前記カソード電極への高周波電力のパルス状印加と前
記成膜室へのマイクロ波のパルス状印加により行うこと
でラジカル制御を可能としたことを特徴とするプラズマ
ＣＶＤ法、及び成膜室内のカソード電極と接地電極間に
導入した原料ガスをプラズマ化し、このプラズマに基板
を曝して該基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置
において、前記原料ガスのプラズマ化のために、前記カ
ソード電極へ高周波電力をパルス状に印加する手段と、
前記成膜室にマイクロ波をパルス状に印加する手段を備
えたことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置を提供するも
のである。
【０００９】前記高周波とマイクロ波は同期させて印加
することができ、その場合、例えば、高周波オン時間
（高周波パルス幅）ｔ１を１ｍｓｅｃ≦ｔ１≦１０ｍｓ
ｅｃ、高周波オフ時間ｔ２を１ｍｓｅｃ≦ｔ2 ≦１０ｍ
ｓｅｃ、マイクロ波オン時間（マイクロ波パルス幅）ｔ
３を２ｍｓｅｃ≦ｔ３≦１５ｍｓｅｃ、マイクロ波オフ
時間ｔ４を１ｍｓｅｃ≦ｔ４≦１０ｍｓｅｃとすること
が好ましい。
することができ、その場合、例えば、高周波オン時間
（高周波パルス幅）ｔ１を１ｍｓｅｃ≦ｔ１≦１０ｍｓ
ｅｃ、高周波オフ時間ｔ２を１ｍｓｅｃ≦ｔ2 ≦１０ｍ
ｓｅｃ、マイクロ波オン時間（マイクロ波パルス幅）ｔ
３を２ｍｓｅｃ≦ｔ３≦１５ｍｓｅｃ、マイクロ波オフ
時間ｔ４を１ｍｓｅｃ≦ｔ４≦１０ｍｓｅｃとすること
が好ましい。
【００１０】また、前記マイクロ波と高周波の印加のタ
イミングにおいて、前記マイクロ波を前記高周波より先
行させて印加してもよく、その場合は、該高周波の印加
遅延時間ｔ５を１ｍｓｅｃ以上、５ｍｓｅｃ以下とする
ことが好ましい。高周波出力は電極面積を考慮して最適
出力とし、マイクロ波出力は５０〜５００Ｗ程度とする
ことが考えられる。
イミングにおいて、前記マイクロ波を前記高周波より先
行させて印加してもよく、その場合は、該高周波の印加
遅延時間ｔ５を１ｍｓｅｃ以上、５ｍｓｅｃ以下とする
ことが好ましい。高周波出力は電極面積を考慮して最適
出力とし、マイクロ波出力は５０〜５００Ｗ程度とする
ことが考えられる。
【００１１】
【作用】本発明方法及び装置によると、カソード電極に
高周波パルスが印加されるとともに成膜室にマイクロ波
パルスが印加されることで、カソード電極と接地電極間
の原料ガスがプラズマ化され、しかも、成膜に寄与する
良質ラジカルが選択的に発生、増加する一方、成膜に不
要なラジカル種の発生が抑制される状態でプラズマ化さ
れ、このプラズマに基板が曝されることで、該基板上に
所望の薄膜が形成される。
高周波パルスが印加されるとともに成膜室にマイクロ波
パルスが印加されることで、カソード電極と接地電極間
の原料ガスがプラズマ化され、しかも、成膜に寄与する
良質ラジカルが選択的に発生、増加する一方、成膜に不
要なラジカル種の発生が抑制される状態でプラズマ化さ
れ、このプラズマに基板が曝されることで、該基板上に
所望の薄膜が形成される。
【００１２】
【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、図２及び図３は、本発明方法を実施するプ
ラズマＣＶＤ装置の第１、第２及び第３の各例の概略構
成を示す図である。いずれの装置も、図５に示す従来装
置と比べ、カソード電極２への電力印加手段が異なって
いるとともに、成膜室１に対するマイクロ波印加導入手
段が新たに加わっているが、その他の部分は該従来装置
と実質上同一構成である。従来装置における部品と同じ
ものについては同一の参照符号を付してある。
する。図１、図２及び図３は、本発明方法を実施するプ
ラズマＣＶＤ装置の第１、第２及び第３の各例の概略構
成を示す図である。いずれの装置も、図５に示す従来装
置と比べ、カソード電極２への電力印加手段が異なって
いるとともに、成膜室１に対するマイクロ波印加導入手
段が新たに加わっているが、その他の部分は該従来装置
と実質上同一構成である。従来装置における部品と同じ
ものについては同一の参照符号を付してある。
【００１３】図１のプラズマＣＶＤ装置は、カソード電
極２に高周波パルスを印加する高周波パルス発生部４、
及び成膜室１にマイクロ波のパルスを印加導入するため
のパルス発生部８を備えている。高周波パルス発生部４
は、高周波のパルス信号を発生させる高周波パルス信号
発生器４１と、該発生器からのパルス信号を高出力にす
るパワーアンプ４２と、高周波用マッチングボックス４
３とを含んでいる。
極２に高周波パルスを印加する高周波パルス発生部４、
及び成膜室１にマイクロ波のパルスを印加導入するため
のパルス発生部８を備えている。高周波パルス発生部４
は、高周波のパルス信号を発生させる高周波パルス信号
発生器４１と、該発生器からのパルス信号を高出力にす
るパワーアンプ４２と、高周波用マッチングボックス４
３とを含んでいる。
【００１４】マイクロ波パルス発生部８はマイクロ波用
のパルス信号を発生させるマイクロ波パルス信号発生器
８１と、マイクロ波発信源８２と、マイクロ波の発生源
方向への反作用を防止するアイソレータ８３と、マッチ
ング調整する整合器８４と、マイクロ波を成膜室１へ導
く導波管８５とを含んでいる。導波管８５にはセラミッ
クス部材８５１を設けてある。
のパルス信号を発生させるマイクロ波パルス信号発生器
８１と、マイクロ波発信源８２と、マイクロ波の発生源
方向への反作用を防止するアイソレータ８３と、マッチ
ング調整する整合器８４と、マイクロ波を成膜室１へ導
く導波管８５とを含んでいる。導波管８５にはセラミッ
クス部材８５１を設けてある。
【００１５】高周波パルス信号発生器４１とマイクロ波
パルス信号発生器８１との間には、高周波パルスとマイ
クロ波パルスを同期させるための位相同期回路８０を設
けてある。図２のプラズマＣＶＤ装置は、マイクロ波を
成膜室１に導入する方式として多ピン同軸アンテナタイ
プを採用した以外は、図１の装置と同一の構成である。
すなわち、この装置では、マイクロ波を、図１の装置に
おける導波管８５により導き、数本の同軸ケーブル８６
で分岐し、各ケーブルから成膜室内の数箇所に設けたア
ンテナ８７を介して導入するようにしたものであり、そ
の他の構成は図１の装置と同一である。なお、ケーブル
８６及びアンテナ８７は電極と平行に配列されているの
で、図２にはそれぞれ一つずつしか示されていない。
パルス信号発生器８１との間には、高周波パルスとマイ
クロ波パルスを同期させるための位相同期回路８０を設
けてある。図２のプラズマＣＶＤ装置は、マイクロ波を
成膜室１に導入する方式として多ピン同軸アンテナタイ
プを採用した以外は、図１の装置と同一の構成である。
すなわち、この装置では、マイクロ波を、図１の装置に
おける導波管８５により導き、数本の同軸ケーブル８６
で分岐し、各ケーブルから成膜室内の数箇所に設けたア
ンテナ８７を介して導入するようにしたものであり、そ
の他の構成は図１の装置と同一である。なお、ケーブル
８６及びアンテナ８７は電極と平行に配列されているの
で、図２にはそれぞれ一つずつしか示されていない。
【００１６】図３のプラズマＣＶＤ装置は、マイクロ波
を成膜室１に導入する方式としてプラズマ発生管タイプ
を採用した以外は、図１の装置と同一の構成である。す
なわち、この装置では、導波管８５から導かれたマイク
ロ波により、石英製反応管８８において原料ガスをマイ
クロ波反射板８８１にて調整して高密度にプラズマ化
し、成膜室１内へ導入する。なお、この反応管は複数本
設けてもよい。原料ガスは、ガス供給装置７から弁８９
を介して供給する。
を成膜室１に導入する方式としてプラズマ発生管タイプ
を採用した以外は、図１の装置と同一の構成である。す
なわち、この装置では、導波管８５から導かれたマイク
ロ波により、石英製反応管８８において原料ガスをマイ
クロ波反射板８８１にて調整して高密度にプラズマ化
し、成膜室１内へ導入する。なお、この反応管は複数本
設けてもよい。原料ガスは、ガス供給装置７から弁８９
を介して供給する。
【００１７】前記各装置によると、本発明方法は次のよ
うに実施される。前記いずれの装置においても、成膜室
１へのマイクロ波パルスの導入と、カソード電極２への
高周波パルスの印加の双方を両パルスを同期させて同時
に行うようにし、且つ、マイクロ波と高周波のパルスの
印加のタイミングにおいてマイクロ波を高周波より先行
させて行う。
うに実施される。前記いずれの装置においても、成膜室
１へのマイクロ波パルスの導入と、カソード電極２への
高周波パルスの印加の双方を両パルスを同期させて同時
に行うようにし、且つ、マイクロ波と高周波のパルスの
印加のタイミングにおいてマイクロ波を高周波より先行
させて行う。
【００１８】高周波オン時間（高周波パルス幅）ｔ１は
１ｍｓｅｃ≦ｔ１≦１０ｍｓｅｃ、高周波オフ時間ｔ２
は１ｍｓｅｃ≦ｔ2 ≦１０ｍｓｅｃ、マイクロ波オン時
間（マイクロ波パルス幅）ｔ３は２ｍｓｅｃ≦ｔ３≦１
５ｍｓｅｃ、マイクロ波オフ時間ｔ４は１ｍｓｅｃ≦ｔ
４≦１０ｍｓｅｃとする。また、マイクロ波に対する高
周波の印加遅延時間ｔ５を１ｍｓｅｃ以上、５ｍｓｅｃ
以下とする。
１ｍｓｅｃ≦ｔ１≦１０ｍｓｅｃ、高周波オフ時間ｔ２
は１ｍｓｅｃ≦ｔ2 ≦１０ｍｓｅｃ、マイクロ波オン時
間（マイクロ波パルス幅）ｔ３は２ｍｓｅｃ≦ｔ３≦１
５ｍｓｅｃ、マイクロ波オフ時間ｔ４は１ｍｓｅｃ≦ｔ
４≦１０ｍｓｅｃとする。また、マイクロ波に対する高
周波の印加遅延時間ｔ５を１ｍｓｅｃ以上、５ｍｓｅｃ
以下とする。
【００１９】高周波出力は電極面積を考慮して最適出力
とし、マイクロ波出力は５０〜５００Ｗ程度とする。か
くして、カソード電極２に高周波パルスを印加するとと
もに成膜室１にマイクロ波パルスを印加することで、カ
ソード電極２と接地電極３間の原料ガスを、所定成膜真
空度の下でプラズマ化し、このプラズマに接地電極３上
の温度制御された基板９を曝すことで、該基板９上に所
望の薄膜を形成する。
とし、マイクロ波出力は５０〜５００Ｗ程度とする。か
くして、カソード電極２に高周波パルスを印加するとと
もに成膜室１にマイクロ波パルスを印加することで、カ
ソード電極２と接地電極３間の原料ガスを、所定成膜真
空度の下でプラズマ化し、このプラズマに接地電極３上
の温度制御された基板９を曝すことで、該基板９上に所
望の薄膜を形成する。
【００２０】この成膜では、不必要且つ時間的密度上昇
の遅いラジカルを除去するため、２〜１０ｍｓｅｃ程度
のプラズマ発生維持のあと、１〜１０ｍｓｅｃ程度のオ
フ時間を設けるようなパルス運転が行われるので、この
時間では良質成膜に必要なラジカルは、寿命が長く、殆
ど減少せず、選択的に増加し、成膜速度の低下は起こら
ず、一方、成膜に不要なラジカル種の発生が抑制され
る、以上説明した実施例によると、次の利点がある。 ・プラズマ中の電子温度、密度の制御が可能となり、最
適パラメータを選択することで、成膜に必要なラジカル
を選択的に増加させることができ、良質な膜を形成する
ことができる。 ・良質ラジカルの形成密度が高く、それだけ良質な膜の
高速成膜が可能となる。 ・高密度プラズマの発生により基板上方に形成されるシ
ース幅が小さくなり、このシース領域で加速されるイオ
ンのエネルギーが小さくなるため、イオンによる膜の損
傷を防ぐことができる。 ・高周波のパルスのみでは、電極の一部からの放電が始
まる等のため、安定なプラズマ発生が期待できないが、
高周波パルスに１〜５ｍｓｅｃ先行したマイクロ波パル
スを導入することで、安定した所望のプラズマ状態が瞬
時に得られ、よりラジカル制御が容易となる。 ・ダスト、バーティクルの発生が抑制され、膜欠落の発
生が低減され、また、装置のメインテナンス性も向上す
る。 ・プラズマの発生度が高いため、より低温での成膜が可
能となる。
の遅いラジカルを除去するため、２〜１０ｍｓｅｃ程度
のプラズマ発生維持のあと、１〜１０ｍｓｅｃ程度のオ
フ時間を設けるようなパルス運転が行われるので、この
時間では良質成膜に必要なラジカルは、寿命が長く、殆
ど減少せず、選択的に増加し、成膜速度の低下は起こら
ず、一方、成膜に不要なラジカル種の発生が抑制され
る、以上説明した実施例によると、次の利点がある。 ・プラズマ中の電子温度、密度の制御が可能となり、最
適パラメータを選択することで、成膜に必要なラジカル
を選択的に増加させることができ、良質な膜を形成する
ことができる。 ・良質ラジカルの形成密度が高く、それだけ良質な膜の
高速成膜が可能となる。 ・高密度プラズマの発生により基板上方に形成されるシ
ース幅が小さくなり、このシース領域で加速されるイオ
ンのエネルギーが小さくなるため、イオンによる膜の損
傷を防ぐことができる。 ・高周波のパルスのみでは、電極の一部からの放電が始
まる等のため、安定なプラズマ発生が期待できないが、
高周波パルスに１〜５ｍｓｅｃ先行したマイクロ波パル
スを導入することで、安定した所望のプラズマ状態が瞬
時に得られ、よりラジカル制御が容易となる。 ・ダスト、バーティクルの発生が抑制され、膜欠落の発
生が低減され、また、装置のメインテナンス性も向上す
る。 ・プラズマの発生度が高いため、より低温での成膜が可
能となる。
【００２１】次に図１に示す装置を用いてガラス基板上
にアモルファスシリコン膜を形成した具体例、及び同装
置を用いてガラス基板上にＳｉＮｘ膜を形成した具体例
について説明する。 基板サイズ ：１００ｍｍ角 カソードサイズ ：３００ｍｍ角 基板−カソード間距離 ：５０ｍｍ 高周波 ：１３．５６ＭＨｚ マイクロ波 ：２．４５ＧＨｚ 高周波オン時間ｔ１ ：３ｍｓｅｃ 高周波オフ時間ｔ２ ：５ｍｓｅｃ マイクロ波オン時間ｔ３：５ｍｓｅｃ マイクロ波オフ時間ｔ４：３ｍｓｅｃ 高周波印加遅延時間ｔ５：１ｍｓｅｃ ａ）ａ−Ｓｉ成膜 ＳｉＨ4 流量 ：５０ｓｃｃｍ Ｈ2 流量 ：２５０ｓｃｃｍ 成膜ガス圧 ：１×１０-1Ｔｏｒｒ 基板温度 ：２５０℃ 高周波出力 ：２００Ｗ マイクロ波出力 ：１５０Ｗ 〔結果〕 成膜速度 ：２５ｎｍ／ｍｉｎ パーティクル密度：３０個／１００ｍｍ角（粒径０．３
μｍ以上） 光学的バンドギャップ：１．８〜１．９ｅＶ ｂ）ＳｉＮｘ成膜 ＳｉＨ4 流量 ：５０ｓｃｃｍ ＮＨ3 流量 ：１５０ｓｃｃｍ 成膜ガス圧 ：１×１０-1Ｔｏｒｒ 基板温度 ：３５０℃ 高周波出力 ：５００Ｗ マイクロ波出力 ：１５０Ｗ 〔結果〕 成膜速度 ：５０ｎｍ／ｍｉｎ パーティクル密度：３０個／１００ｍｍ角（粒径０．３
μｍ以上） 光学的バンドギャップ：４．８〜５．０ｅＶ 以上のように、両者とも良好な結果が得られた。
にアモルファスシリコン膜を形成した具体例、及び同装
置を用いてガラス基板上にＳｉＮｘ膜を形成した具体例
について説明する。 基板サイズ ：１００ｍｍ角 カソードサイズ ：３００ｍｍ角 基板−カソード間距離 ：５０ｍｍ 高周波 ：１３．５６ＭＨｚ マイクロ波 ：２．４５ＧＨｚ 高周波オン時間ｔ１ ：３ｍｓｅｃ 高周波オフ時間ｔ２ ：５ｍｓｅｃ マイクロ波オン時間ｔ３：５ｍｓｅｃ マイクロ波オフ時間ｔ４：３ｍｓｅｃ 高周波印加遅延時間ｔ５：１ｍｓｅｃ ａ）ａ−Ｓｉ成膜 ＳｉＨ4 流量 ：５０ｓｃｃｍ Ｈ2 流量 ：２５０ｓｃｃｍ 成膜ガス圧 ：１×１０-1Ｔｏｒｒ 基板温度 ：２５０℃ 高周波出力 ：２００Ｗ マイクロ波出力 ：１５０Ｗ 〔結果〕 成膜速度 ：２５ｎｍ／ｍｉｎ パーティクル密度：３０個／１００ｍｍ角（粒径０．３
μｍ以上） 光学的バンドギャップ：１．８〜１．９ｅＶ ｂ）ＳｉＮｘ成膜 ＳｉＨ4 流量 ：５０ｓｃｃｍ ＮＨ3 流量 ：１５０ｓｃｃｍ 成膜ガス圧 ：１×１０-1Ｔｏｒｒ 基板温度 ：３５０℃ 高周波出力 ：５００Ｗ マイクロ波出力 ：１５０Ｗ 〔結果〕 成膜速度 ：５０ｎｍ／ｍｉｎ パーティクル密度：３０個／１００ｍｍ角（粒径０．３
μｍ以上） 光学的バンドギャップ：４．８〜５．０ｅＶ 以上のように、両者とも良好な結果が得られた。
【００２２】
【発明の効果】本発明によると、成膜室内のカソード電
極と接地電極間に導入した原料ガスをプラズマ化し、こ
のプラズマに基板を曝して該基板上に薄膜を形成するプ
ラズマＣＶＤ法及び装置であって、原料ガスのプラズマ
化を、高周波パルスとマイクロ波パルスの双方の印加に
より行うことで、ラジカル生成を制御して、成膜に必要
なラジカルを選択的に発生、増加させ得る一方、成膜に
不要なラジカル成分の発生を抑制でき、それによってダ
スト、パーティクルの発生を抑えつつ良質の薄膜を高速
で安全に形成できるプラズマＣＶＤ法及び装置を提供す
ることができる。
極と接地電極間に導入した原料ガスをプラズマ化し、こ
のプラズマに基板を曝して該基板上に薄膜を形成するプ
ラズマＣＶＤ法及び装置であって、原料ガスのプラズマ
化を、高周波パルスとマイクロ波パルスの双方の印加に
より行うことで、ラジカル生成を制御して、成膜に必要
なラジカルを選択的に発生、増加させ得る一方、成膜に
不要なラジカル成分の発生を抑制でき、それによってダ
スト、パーティクルの発生を抑えつつ良質の薄膜を高速
で安全に形成できるプラズマＣＶＤ法及び装置を提供す
ることができる。
【００２３】マイクロ波と高周波の印加のタイミングに
おいてマクイクロ波を高周波より先行させるときは、よ
り確実に安定したプラズマが得られ、それだけ、良質の
膜を形成できる。
おいてマクイクロ波を高周波より先行させるときは、よ
り確実に安定したプラズマが得られ、それだけ、良質の
膜を形成できる。
【図１】本発明方法を実施する装置例の概略構成図であ
る。
る。
【図２】本発明方法を実施する他の装置例の概略構成図
である。
である。
【図３】本発明方法を実施するさらに他の装置例の概略
構成図である。
構成図である。
【図４】電子温度・密度相対比、良質ラジカル密度相対
比及びプラズマ化エネルギー印加の関係を示すグラフで
ある。
比及びプラズマ化エネルギー印加の関係を示すグラフで
ある。
【図５】従来例の説明図である。
１ 成膜室 ２ カソード電極 ３ 接地電極 ４ 高周波パルス発生部 ４１ 高周波パルス信号発生器 ４２ パワーアンプ ４３ 高周波用マッチングボックス ５ ヒータ ６ 排気系 ７ 原料ガス供給装置 ８ マイクロ波パルス発生部 ８１ マイクロ波パルス信号発生器 ８２ マイクロ波発信源 ８３ アイソレータ ８４ 整合器 ８５ 導波管 ８５１ セラミックス部材 ８０ 位相同期回路 ８６ 同軸ケーブル ８７ アンテナ ８８ 石英製反応管 ８８１ マイクロ波反射板 ８９ 弁 ９ 基板
Claims (4)
- 【請求項１】 成膜室内のカソード電極と接地電極間に
導入した原料ガスをプラズマ化し、このプラズマに基板
を曝して該基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ法に
おいて、前記原料ガスのプラズマ化を前記カソード電極
への高周波電力のパルス状印加と前記成膜室へのマイク
ロ波のパルス状印加により行うことを特徴とするプラズ
マＣＶＤ法。 - 【請求項２】 前記高周波とマイクロ波を同期させて印
加し、且つ、高周波オン時間ｔ１を１ｍｓｅｃ≦ｔ１≦
１０ｍｓｅｃ、高周波オフ時間ｔ２を１ｍｓｅｃ≦ｔ2
≦１０ｍｓｅｃ、マイクロ波オン時間ｔ３を２ｍｓｅｃ
≦ｔ３≦１５ｍｓｅｃ、マイクロ波オフ時間ｔ４を１ｍ
ｓｅｃ≦ｔ４≦１０ｍｓｅｃとする請求項１記載のプラ
ズマＣＶＤ法。 - 【請求項３】 前記マイクロ波と高周波の印加のタイミ
ングにおいて、前記マイクロ波を前記高周波より先行さ
せて印加し、該高周波の印加遅延時間を１ｍｓｅｃ以
上、５ｍｓｅｃ以下とする請求項２記載のプラズマＣＶ
Ｄ法。 - 【請求項４】 成膜室内のカソード電極と接地電極間に
導入した原料ガスをプラズマ化し、このプラズマに基板
を曝して該基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置
において、前記原料ガスのプラズマ化のために、前記カ
ソード電極へ高周波電力をパルス状に印加する手段と、
前記成膜室にマイクロ波をパルス状に印加する手段を備
えたことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3323389A JPH08980B2 (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | プラズマｃｖｄ法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3323389A JPH08980B2 (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | プラズマｃｖｄ法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05156453A true JPH05156453A (ja) | 1993-06-22 |
| JPH08980B2 JPH08980B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=18154195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3323389A Expired - Fee Related JPH08980B2 (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | プラズマｃｖｄ法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08980B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5437895A (en) * | 1993-09-21 | 1995-08-01 | Anelva Corporation | Plasma CVD process for forming amorphous silicon thin film |
| EP0727826A3 (en) * | 1995-02-17 | 1998-11-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | A method for forming a thin semiconductor film and a plasma CVD apparatus to be used in this method |
| US6054063A (en) * | 1997-06-24 | 2000-04-25 | Nec Corporation | Method for plasma treatment and apparatus for plasma treatment |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62188783A (ja) * | 1986-02-14 | 1987-08-18 | Sanyo Electric Co Ltd | 静電潜像担持体の製造方法 |
-
1991
- 1991-12-06 JP JP3323389A patent/JPH08980B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62188783A (ja) * | 1986-02-14 | 1987-08-18 | Sanyo Electric Co Ltd | 静電潜像担持体の製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5437895A (en) * | 1993-09-21 | 1995-08-01 | Anelva Corporation | Plasma CVD process for forming amorphous silicon thin film |
| EP0727826A3 (en) * | 1995-02-17 | 1998-11-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | A method for forming a thin semiconductor film and a plasma CVD apparatus to be used in this method |
| US6009828A (en) * | 1995-02-17 | 2000-01-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for forming a thin semiconductor film and a plasma CVD apparatus to be used in the method |
| US6054063A (en) * | 1997-06-24 | 2000-04-25 | Nec Corporation | Method for plasma treatment and apparatus for plasma treatment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08980B2 (ja) | 1996-01-10 |
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