JPH0644554B2 - プラズマcvd装置 - Google Patents

プラズマcvd装置

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JPH0644554B2
JPH0644554B2 JP59060344A JP6034484A JPH0644554B2 JP H0644554 B2 JPH0644554 B2 JP H0644554B2 JP 59060344 A JP59060344 A JP 59060344A JP 6034484 A JP6034484 A JP 6034484A JP H0644554 B2 JPH0644554 B2 JP H0644554B2
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    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52Controlling or regulating the coating process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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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、グロー放電分解により得られる非晶質シリコ
ン(以下a−Siと略す)等の非晶質半導体膜,SiN
x(x=0〜4/3)等の窒化膜,SiOx(x=0〜
2)等の酸化膜等の薄膜を形成するためのブラズマCV
D装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の製造装置としては、真空に引かれた反応
室内に高周波電極と基板を設置するための基板電極とを
一対、対向させて配置したものが知られている。更に、
処理する基板枚数を増やすため、第1図に示すように高
周波電極2と基板電極3とを交互に複数列並置し、該薄
膜を形成するための基板4を基板電極3の両側に配置し
て単一の電源5から給電するようにした量産型の装置も
提案されている(特開昭58−48416号公報参
照)。
しかしながら通常該薄膜の形成は、ガス圧0.1〜10Torr
にて電極間に交流電界を印加し、原料ガスをグロー放電
分解することにより行われるが、これらは全て1台の電
源から電界を印加するもので、後者の場合には各電極対
は並列に接続されたものである。この方法によれば、基
板サイズを大きくした場合、良質な膜の得られる13.56M
Hzの周波数帯では、各列の基板における該薄膜の一様性
が得られない。
一例として、3つの高周波電極と、その間に2つの基板
電極とが置かれた第1図の装置構成に基づく装置を用い
て実際にa−Siの成膜実験を行った結果について以下
に説明する。上述のように一台の電源により高周波電界
を印加した場合、各基板電極の両側に置かれた基板(4
0cm角のガラス板)間での膜厚バラツキは±28%にも
達した。特に、中心の電極の両側に置かれた高周波電極
の両側に位置する基板上のa−Siの膜厚は、外側の高
周波電極に対するそれに比較して40%程度しか成膜さ
れなかった。
一方、100KHz程度の周波数帯を用いても、a−Si
膜等を形成した場合には得られた膜の応力が大きく、ま
た膜質についても十分な特性を得ることは難しかった。
特に高い周波数帯において一様性が得られない理由は、
各電極の負荷インピーダンスの差異による電力供給の不
均等、および放電状態が時々刻々変動するために均等な
放電ができないことによるものである。しかも、このよ
うに多列に基板を配置した場合には、各高周波電極間で
の電磁的な相互干渉のために、安定に放電を維持するこ
とが難しいという欠点があった。
そこで、上記欠点を除去する装置として、第2図に示す
装置が本発明者等により考えられた。第2図において、
鉛直方向に高周波電極12と基板電極13とが多列に、
かつ交互に配置されており、この高周波電極と基板電極
間個々に高周波電源15が接続されている。各基板電極
は同電位にして、通常は接地されているが必ずしもその
必要はない。また各電源15の出力部は位相調整器16
により個々の電源毎に位相が制御される。
本装置を用いて前記と同様の条件で行った実験結果を示
す。この第2図の構成を用いた場合、電力を個々の高周
波電極毎に調整することにより、各基板間で±6%の膜
厚バラツキとなり、前記の結果と比べ大幅に膜厚バラツ
キが低減された。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、第2図の装置の場合には、位相調整器に
より位相を整合させるので、発振周波数を全て一致させ
る必要がある。しかし水晶発振子等の固有周波数を有す
る電源を用いた場合やメガヘルツ(MHz)帯の高い周波
数を使用する場合には、発振周波数を一致させることは
極めて困難である。一方位相調整器を用いないで個々の
電源により成膜を行っても、上記と同様の±6%の膜厚
バラツキを得ることができるが、この場合には相互干渉
が大きく、その大きさは印加した正味の電力の5〜30
%程度にも達した。即ち、各電極間での電磁的相互干渉
により、ある電源の反射波が異常に大きくなる、いわゆ
る電力の逆流という問題も生じる。
本発明は、多列に電極対を配置して薄膜を形成する場合
に、特に高周波放電において問題となる不均等放電を除
去すると共に、大面積の基板を用いても再現性よく各基
板に一様に薄膜を形成でき、しかも電磁的相互干渉を除
去することによって安定な放電を実現可能なプラズマC
VD装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、上記目的を達成するために、グロー放
電法を利用して得られる非晶質半導体膜,窒化膜,酸化
膜等の薄膜を形成するための、同一反応室内に複数列並
置され対のうち少なくとも一方の電極に基板が装着され
た高周波電極対と、該複数の高周波電極対間に高周波電
界を印加するための高周波電源とを備えて成るプラズマ
CVD装置において、前記高周波電源部は、単一の発振
源と、該単一の発振源から分配され独立に高周波電力及
び整合条件の制御が可能な少なくとも2つの出力部とを
有するものとする。
〔作用〕
上記の構成により、高周波電源の出力部が独立している
ので、各電極への印加電力は個々に調整され、各電極の
均等な放電が可能となる。従って形成される薄膜の膜厚
バラツキは低減される。更に、発振源自体は単一である
ので、位相が揃い、電磁的相互干渉は除去される。
〔実施例〕
第3図に本発明になるプラズマCVD装置の一実施例を
示す。前記した第2図とは、その位相調整方式が異なっ
ている。第4図は第1図のプラズマCVD装置で用いた
高周波電源5の詳細を示すもので、基本的には発振部1
8と、電力制御機器等を含む増幅部19,整合回路2
0,出力端子21とから成り、この場合は増幅部19,
整合回路20,出力端子21により出力部を構成してい
る。一方第5図は第3図に示す高周波電源16の詳細図
を示すもので、発振部18は単一で、増幅部19,整合
回路20,出力端子21が個々に分配され、出力部が独
立した構成となっている。
この第5図のように、高周波電源の出力部を独立させる
ことにより、各電極に印加する電力が個々に調整でき
る。よって、各電極の形状がことなる様な場合でも、各
電極の均等な放電が可能となる。しかも発振部は単一で
あるため、位相調整器を不要として位相を揃えることが
できる。従って、各電極間での電磁的相互作用により電
源の反射波が異常に大きくなるような、いわゆる電力の
逆流という問題は除去できる。また、第5図の方式では
発振周波数が単一であるから、第2図の装置におけるよ
うな発振周波数の違いによるビート現象等の干渉がない
ので、発振源も陽極同調方式,水晶発振子等自励式,他
励式を問わずに選定できる。また、電源構成も簡単とな
り低価格化がはかれ、また電源自体は1台にまとめられ
るため、その制御も簡単にできるという利点がある。
第3図の構成の装置で、前記と同様の条件で、a−Si
成膜実験をおこなったところ、膜厚バラツキは、第2図
の装置で得られた結果と同等(6%)であるが、位相調
整器を必要とすることなしに、各電極間での相互干渉を
防止することができた。
第6図は本発明の他の実施例を示すもので、第3図と異
なる点は、複数の電極の内、幾何学的形状が等価な電極
同士は並列に接続し、高周波電源16の出力端子21に
接続するものである。幾何学的形状が等価な場合、放電
時の負荷インピーダンスはほぼ等しく、これらを一括し
て放電させてもぼ均等な放電が得られ、出力端子からの
ケーブル長を調整する程度のインピーダンス調整によ
り、完全な制御が可能となる。この構成によれば、高周
波電源の出力部を少なくすることができるため、第3図
の構成に比べ、更に簡略化が図れるという利点がある。
実際に前述の3つの高周波電極を有する装置を用い、こ
の内の形状的に対称な外側の高周波電極を一括して実験
を行ったところ、これらに対向した基板間の膜厚バラツ
キは±3%と殆ど問題がなかった。
第7図は別の実施例を示すもので、第3図と異なるの
は、高周波電極12の両側にも基板を設置するようにし
た点であり、これにより、更に基板の装着数を倍増でき
るという利点が得られる。この場合、基板電極13は接
地しても良いが、むしろ接地しない方が高周波電極と基
板電極側の電界分布が均等に分配されるため、薄膜を形
成した場合に膜厚分布が良好となる。
〔発明の効果〕
以上に述べたように、本発明によれば、グロー放電法を
利用して得られる非晶質半導体膜,窒化膜,酸化膜等の
薄膜を形成するための、同一反応室内に複数列並置され
対のうち少なくとも一方の電極に基板が装着された高周
波電極対と、該複数の高周波電極対間に高周波電界を印
加するための高周波電源とを備えて成るプラズマCVD
装置において、前記高周波電源部は、単一の発振源と、
該単一の発振源から分配され独立に高周波電力及び整合
条件の制御が可能な少なくとも2つの出力部とを有する
るものとしたので、下記の効果を奏する。
(1)高周波電源の出力部が独立しているので、各電極へ
の印加電力は個々に調整され、各電極の均等な放電が可
能。
(2)上記(1)により、形成される薄膜の膜厚バラツキは低
減され、膜厚バラツキ±6%を達成可能。
(3)発振源自体は単一であるので、位相が揃い、電磁的
相互干渉を除去可能。
(4)上記(3)により、発振源をその方式によらずに選定可
能。
(5)電源構成も簡単となり低価格化および制御性の向上
が実現可能。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のプラズマCVD装置の断面図、第2図は
他のプラズマCVD装置の断面図、第3図,第6図及び
第7図はそれぞれ本発明の異なる実施例になるプラズマ
CVD装置の断面図、第4図及び第5図はそれぞれ第1
図及び第3図の装置の電源の詳細図である。 11:反応室、12:高周波電極、13:基板電極、1
4:基板、15,16:高周波電源、18:発振部、1
9:増幅部、20:整合回路、21:出力端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】グロー放電法を利用して得られる非晶質半
    導体膜,窒化膜,酸化膜等の薄膜を形成するための、同
    一反応室内に複数列並置され対のうち少なくとも一方の
    電極に基板が装着された高周波電極対と、該複数の高周
    波電極対間に高周波電界を印加するための高周波電源と
    を備えて成るプラズマCVD装置において、前記高周波
    電源部は、単一の発振源と、該単一の発振源から分配さ
    れ独立に高周波電力及び整合条件の制御が可能な少なく
    とも2つの主力部とを有することを特徴とするプラズマ
    CVD装置。
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