JPH0622205B2 - プラズマcvd装置 - Google Patents

プラズマcvd装置

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JPH0622205B2
JPH0622205B2 JP61044191A JP4419186A JPH0622205B2 JP H0622205 B2 JPH0622205 B2 JP H0622205B2 JP 61044191 A JP61044191 A JP 61044191A JP 4419186 A JP4419186 A JP 4419186A JP H0622205 B2 JPH0622205 B2 JP H0622205B2
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heated
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宏比古 泉
暁 石橋
康明 林
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、プラズマ放電により原料ガスを分解して微結
晶シリコンを含むアモルフアスシリコン等の非晶質半導
体や、集積回路における層間絶縁膜、パツシベーシヨン
膜等を基板上に堆積させる場合に適用されるプラズマC
VD装置に関する。
(従来の技術) 従来、大面積化が容易であること、薄膜化しやすいこ
と、及びp,n制御が可能であること等から、太陽電池
やイメージングデバイスとして重要な素材である水素化
アモルフアスシリコン(以下a−Si:Hと記載する)は、
通常プラズマCVD法によつて形成され、この方法によ
るものの膜質が最も良いとされている。この方法におい
ては、シランガスを高周波グロー放電により分解してa
−Si:H膜を基板上に堆積させる。
この目的で従来用いられてきたプラズマCVD装置は、
高周波電圧を印加する陰極と、接地された陽極との平行
平板型電極によつて構成されている。
(発明が解決しようとする問題点 ところで、このような構成のプラズマCVD装置では、
a−Si:Hの堆積速度は、通常2乃至3Å/sec程度であ
る。そこで、この堆積速度を上げるために高周波電力密
度を増すと、プラズマ中で生成した活性種同士の気相中
での反応が顕著になり、膜構造に不均一性が生ずること
になる。また同時にプラズマ中で生成されるイオン種の
膜に対する入射エネルギーが大きくなり、膜中に欠陥を
生じることになる。
こうした理由から、一般に電力密度の増加は膜質の低下
につながるため、高周波電力密度を増大させることによ
り堆積速度をこれ以上上げるのは困難である。
一方、シランに代わってジシランやトリシランを原料ガ
スとして用い、堆積速度を上げる試みもなされている
が、これらのガスは非常に危険であるため、取り扱いが
面倒な上、排ガス処理や万一のガス漏れ事故に細心の注
意を払う必要があるだけでなく、これらガスは非常に高
価である上、純度の点でもまだ問題があり、量産装置へ
の使用は不適当な点が多い。
更に量産装置としては多くの基板に同時に均一に膜形成
の処理を施せるものであることが望ましい。
従つて本発明の目的は、プラズマCVD法による膜の高
速成膜を可能にし、良好な膜質及び均一な膜厚分布が得
られ、原料ガスの使用効率を向上させることのできるプ
ラズマCVD装置であり、しかも多くの基板を同時に処
理できるプラズマCVD装置を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 上記の目的を達成するために、本発明では、真空容器内
に、加熱された基板と、高周波電圧を印加した平板状の
放電電極とを対向して設け、該真空容器内に導入した反
応ガスをプラズマ化することにより加熱された基板上に
薄膜を形成するようにしたプラズマCVD装置におい
て、前記加熱された基板を複数枚用意してこれらを真空
容器内に間隔を存して対向設置すると共にこの間隔内に
前記平板状の放電電極を各基板に平行して設け、該放電
電極に電界に対し直交した成分を持つ磁界を該放電電極
の両面に形成する磁界形成装置を設け、更に本発明の別
の特徴では該真空容器内に電子を供給する電子供給装置
を設けるようにした。
これに於て、磁界形成装置による各磁界と電子供給装置
で供給された電子とで形成される高密度プラズマ領域か
ら距離を置いて夫々基板が位置される。
また本発明の別の特徴によれば、本プラズマCVD装置
には、高密度プラズマ領域を前記基板上で走査すべく磁
界形成装置と基板の少なくとも一方をほぼ同一平面内で
移動させる移動装置が設けられる。
(作用) このように構成することによつて、本発明の装置におい
ては、磁界形成装置で発生され電極面に平行な磁界によ
り放電電極の両面でプラズマが集中して高密度プラズマ
領域が形成され、さらに電子供給装置から電子が供給さ
れることによってより高密度のプラズマ領域が形成され
る。この高密度プラズマ領域により真空容器内の反応ガ
スの分解が大幅に促進され、その結果10Å/sec以上
の堆積速度で薄膜の形成を行なえ、しかも放電電極の両
側に夫々基板を配置して同時に成膜処理を施すことが出
来るので生産性が良い。一方、反応ガスの分解が促進さ
れることによつて、原料ガスの使用効率も大幅に向上
し、特に電力密度を上げる必要がないので膜質の低下を
来たすことがない。
また基板を高密度プラズマ領域から距離を置いて位置さ
せることにより、或は該基板と該磁界形成装置の少なく
とも又は双方をほぼ同一平面内で移動装置により移動さ
せて高密度プラズマ領域で基板を走査することにより、
該基板に形成される薄膜の膜厚分布を均一化することが
出来る。
(実施例) 以下添付図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。
第1図は本発明によるプラズマCVD装置の一実施例を
概略的に示したもので、符号(1)は真空容器で、反応ガ
ス導入機構(2)と排気機構(3)とを備えている。
該真空容器(1)内には、接地された平板状の陽極電極(4)
と、高周波電源(5)にマツチング回路(6)を介して接続さ
れた平板状の放電電極(7)とが互に対向して設置され
る。また該陽極電極(4)には基板(8)の支持装置(9)が設
けられると共にこれに装着された基板(8)を所望の温度
に加熱する電気ヒータからなる加熱機構(10)が組込まれ
る。(11)は加熱機構(10)の電源である。
こうした構成は従来のものと同様であるが、本発明のも
のでは真空容器(1)内に対向させて1対の陽極電極(4a)
(4b)を設けることにより複数枚の基板(8)(8)を対向設置
するようにし、その間隔(12)内に放電電極(7)を設ける
ようにし、該放電電極(7)に電界に対し直交した成分を
持つ磁界を該電極(7)の両面に発生させる磁界形成装置
(13)を設け、更に第3発明の場合、該真空容器(1)内
に、電源(14)からの通電により発熱して電子を放出する
ヒータ形の電子供給装置(15)を設けるようにした。
このように構成した図示装置の作動は次の通りである。
まず、真空容器(1)内に反応ガス導入機構(2)によりシラ
ンガス等の反応ガスを導入し、この反応ガス導入機構
(2)と排気機構(3)とにより該容器(1)内を所望のガス組
成、ガス流量及び圧力に調節し、その後放電電極(7)に
高周波電圧を印加してこれと各陽極電極(4a)(4b)との間
にグロー放電を発生させる。この時、プラズマ中で発生
した電子及び場合によっては電子供給装置(15)により供
給された電子は、磁界形成装置(13)の電界と直交する成
分を有する磁界によつて捕えられ、この部分における電
子密度が極めて高くなる。その結果、高密度プラズマ領
域が放電電極(7)の両側に形成され、反応ガスの分解が
促進されて10Å/sec以上の高速で各陽極電極(4a)(4
b)に設けた基板(8)(8)上に膜の堆積を行なえる。この場
合、電力密度は通常のプラズマCVD装置と同程度であ
るため、膜に対する入射イオンのエネルギーは大きくな
ることはない。また、電子密度が極めて高くなつている
ために、活性種同士の反応で気相中に生成される成長核
も電子衝撃のために成長が抑制され、従つて、膜中の構
造に不均一性を与えることがなく、膜質の低下は生じな
い。更に一枚の放電電極(7)への通電でその両側に設け
た基板(8)(8)に同時に膜を形成出来るので生産性が良
い。
尚、各基板(8)は、これに形成される膜厚を均一化する
ために高密度プラズマ領域から距離を置いて位置される
が、その距離の調節を陽極電極(4a)(4b)に設けた昇降装
置(16a)(16b)で行なえるようにした。
また、本発明の第2発明の実施例は、第2図乃至第4図
に見られる如くであり、移動装置(17)により磁界形成装
置(13)と基板(8)(8)の少なくとも一方をほぼ同一平面内
で移動させ、これにより高密度プラズマ領域が基板(8)
上を走査して形成される膜厚分布がより一層均一になる
ようにした。これを具体的に説明すると、第2図示の例
は、放電電極(7)の全体が移動装置(17)により間隔(12)
の側方に往復移動されて高密度プラズマ領域で基板(8)
を走査するように構成したものを示し、第3図示のもの
は放電電極(7)内に複数個の永久磁石で構成した磁界形
成装置(13)を移動自在に設け、放電電極(7)は動かさず
に磁界形成装置(13)だけが移動装置(17)により間隔(12)
の側方に移動されるようにした例を示す。また、第4図
は2台の移動装置(17)で基板(8)を取付けた陽極電極(4
a)(4b)を夫々移動する構成とした実施例である。
なお、図示してはないが、基板(8)及び磁界形成装置(1
3)の両方を移動装置(17)で移動させ、基板(8)を高密度
プラズマ領域で走査することも可能である。
基板(8)の高密度プラズマ領域に近い部分は、遠い部分
よりも薄膜形成速度が多少速く、近い部分の膜厚が他の
部分よりも厚くなり易いが、前記のように高密度プラズ
マ領域を走査移動させることにより基板(8)の膜厚の分
布が均一化される。
(発明の効果) 以上のように、本発明によれば、対向して設けた基板間
に放電電極を設け、該放電電極にはその両面に電界と直
交した成分を持つ磁界を形成する磁界形成装置を設ける
ようにし、更に真空容器内に電子を供給する電子供給装
置を設けたので、その磁界或いは磁界と供給された電子
とにより放電電極の両側に高密度プラズマ領域を形成す
ることが出来、これにより反応ガスの分解が大幅に促進
され、危険で高価なガスを使用せずに高速成膜を行な
え、しかも放電電極の両側に於て基板に成膜出来るので
プラズマCVD装置の生産性が大幅に向上し、大電力を
必要としないので膜質の低下を防止出来る等の効果を得
られ、更に第2、第4発明によれば、これらの効果に加
え、膜厚の分布を均一化することが出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1発明の実施例のプラズマCVD装
置を示す概略線図、第2図乃至第4図は本発明の第2発
明の実施例の概略線図である。 (1)……真空容器、(4)(4a)(4b)……陽極電極 (5)……高周波電源、(7)……放電電極 (8)(8)……基板、(10)……加熱機構 (12)……間隔、(13)……磁界形成装置 (15)……電子供給装置、(17)……移動装置
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−132920(JP,A) 特開 昭56−81925(JP,A) 特開 昭60−190562(JP,A) 特開 昭60−208823(JP,A) 実開 昭59−187136(JP,U) 「半導体プラズマプロセス技術」菅野 卓雄編(昭55−7−10)産業図書株式会社 発行181P 49P 52P 53P 202P 203P

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空容器内に、加熱された基板と、高周波
    電圧を印加した平板状の放電電極とを対向して設け、該
    真空容器内に導入した反応ガスをプラズマ化することに
    より加熱された基板上に薄膜を形成するようにしたプラ
    ズマCVD装置において、前記加熱された基板を複数枚
    用意してこれらを真空容器内に間隔を存して対向設置す
    ると共にその間隔内に前記平板状の放電電極を各基板に
    平行して設け、更に該放電電極に、電界に対し直交した
    成分を持つ磁界を該放電電極の両面に形成する磁界形成
    装置を設けたことを特徴とするプラズマCVD装置。
  2. 【請求項2】真空容器内に、加熱された基板と、高周波
    電圧を印加した平板状の放電電極とを対向して設け、該
    真空容器内に導入した反応ガスをプラズマ化することに
    より加熱された基板上に薄膜を形成するようにしたプラ
    ズマCVD装置において、前記加熱された基板を複数枚
    用意してこれらを真空容器内に間隔を存して対向設置す
    ると共にその間隔内に前記平板状の放電電極を各基板に
    平行して設け、更に該放電電極に、電界に対し直交した
    成分を持つ磁界を該放電電極の両面に形成する磁界形成
    装置を設け、該磁界により形成される高密度プラズマ領
    域を該基板上で走査すべく該磁界形成装置と該基板の少
    なくとも一方をほぼ同一平面内で移動させる移動装置を
    設けたことを特徴とするプラズマCVD装置。
  3. 【請求項3】真空容器内に、加熱された基板と、高周波
    電圧を印加した平板状の放電電極とを対向して設け、該
    真空容器内に導入した反応ガスをプラズマ化することに
    より加熱された基板上に薄膜を形成するようにしたプラ
    ズマCVD装置において、前記加熱された基板を複数枚
    用意してこれらを真空容器内に間隔を存して対向設置す
    ると共にその間隔内に前記平板状の放電電極を各基板に
    平行して設け、該放電電極に、電界に対し直交した成分
    を持つ磁界を該放電電極の両面に形成する磁界形成装置
    を設け、更に該真空容器内に電子を供給する電子供給装
    置も設けたことを特徴とするプラズマCVD装置。
  4. 【請求項4】前記磁界形成装置による各磁界により形成
    される高密度プラズマ領域から距離を置いて夫々基板を
    位置させることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は
    第3項に記載のプラズマCVD装置。
  5. 【請求項5】真空容器内に、加熱された基板と、高周波
    電圧を印加した平板状の放電電極とを対向して設け、該
    真空容器内に導入した反応ガスをプラズマ化することに
    より加熱された基板上に薄膜を形成するようにしたプラ
    ズマCVD装置において、前記加熱された基板を複数枚
    用意してこれらを真空容器内に間隔を存して対向設置す
    ると共にその間隔内に前記平板状の放電電極を各基板に
    平行して設け、該放電電極に、電界に対し直交した成分
    を持つ磁界を該放電電極の両面に形成する磁界形成装置
    を設け、更に該真空容器内に電子を供給する電子供給装
    置を設け、該磁界と供給された電子とにより形成される
    高密度プラズマ領域を該基板上で走査すべく該磁界形成
    装置と該基板の少なくとも一方をほぼ同一平面内で移動
    させる移動装置を設けたことを特徴とするプラズマCV
    D装置。
JP61044191A 1986-03-03 1986-03-03 プラズマcvd装置 Expired - Lifetime JPH0622205B2 (ja)

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JPS62203328A JPS62203328A (ja) 1987-09-08
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「半導体プラズマプロセス技術」菅野卓雄編(昭55−7−10)産業図書株式会社発行181P49P52P53P202P203P

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