JPH0727869B2 - Plasma deposition equipment - Google Patents

Plasma deposition equipment

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JPH0727869B2
JPH0727869B2 JP62153439A JP15343987A JPH0727869B2 JP H0727869 B2 JPH0727869 B2 JP H0727869B2 JP 62153439 A JP62153439 A JP 62153439A JP 15343987 A JP15343987 A JP 15343987A JP H0727869 B2 JPH0727869 B2 JP H0727869B2
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plasma
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thermal decomposition
cvd
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惠彬 溝上
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラズマ蒸着装置に関し、電導性材料,電磁シ
ールド材,LSI材料などの電子材料をはじめ、新機能をも
った多層状物質、分子膜など化学的,光学的材料等の製
造に有効に利用することができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to a plasma deposition apparatus, including electronic materials such as electrically conductive materials, electromagnetic shielding materials, and LSI materials, as well as multi-layered substances and molecular films having new functions. It can be effectively used for manufacturing chemical and optical materials.

〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be Solved by Prior Art and Invention]

各種基板上に薄膜状物質を析出させ、電子材料等の分野
に供せられる材料を製造する方法には種々の方法があ
り、メッキなどの湿式(液相)法の他に近年、PVD法
(物理的気相析出法)、金属,セラミックを溶射する方
法あるいはCVD法(化学的気相析出法)などの乾式(気
相)法が行われている。
There are various methods for producing a material to be used in fields such as electronic materials by depositing thin film substances on various substrates. In addition to wet (liquid phase) methods such as plating, PVD method ( Physical (vapor deposition) methods, thermal spraying of metals and ceramics, and dry (vapor) methods such as CVD (chemical vapor deposition) are used.

PVD法は主として金属材料などを種々の方法で蒸発させ
て、基板上に薄膜を形成する方法で真空蒸着法,スパッ
タリング法,イオンプレーティング法などが知られてお
り、また溶射法は金属,セラミックなどの耐熱材料を溶
融したまゝで、溶射ガンを用いて比較的厚く、しかも高
速にコーティングするのに用いられている。
The PVD method is a method of evaporating a metal material or the like by various methods to form a thin film on a substrate, and a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, etc. are known, and a thermal spraying method is a metal or a ceramic. It is used for coating a relatively thick and high-speed coating using a thermal spray gun while melting a heat resistant material such as.

これに対してCVD法は気化したガス状物質を熱あるいは
電磁波などの外部エネルギーにより分解し、化学構造を
変化させて、各種基板上に析出させる方法で、その方法
によりプラズマCVD法,光エネルギーを用いて化学反応
を促進する光CVD法,あるいは有機金属化合物を用いたM
OCVD(Metal Organic CVD)法などが開発され、金属や
カーボンなどの薄膜生成,IC,LSIなどの分野におけるシ
リコン,ガリウム,ヒ素化合物のエピタキシャル成長あ
るいはLED(発光ダイオード)EL(電子螢光)などに応
用されている。特にプラズマCVD技術は、太陽電池など
を用いられているアモルファスシリコン膜の製造法とし
て発展し、その技術の有機化合物への応用でダイヤモン
ド質からグラファイト質の薄膜を作り分けられることか
ら、近年その重要度が増している。
On the other hand, the CVD method is a method in which vaporized gaseous substances are decomposed by heat or external energy such as electromagnetic waves to change the chemical structure and deposit on various substrates. Photo-CVD method to accelerate chemical reaction by using, or M using organometallic compound
OCVD (Metal Organic CVD) method has been developed and applied to thin film formation of metals and carbon, epitaxial growth of silicon, gallium and arsenic compounds in fields such as IC and LSI, or LED (light emitting diode) EL (electronic fluorescence) Has been done. In particular, plasma CVD technology has been developed as a method for producing amorphous silicon films used in solar cells and the like, and it is possible to create thin films of diamond and graphite materials by applying the technology to organic compounds. The frequency is increasing.

しかしながら、このようなプラズマCVD法に用いるプラ
ズマCVD装置(プラズマ蒸着装置)においては、原料
(反応物質)はメタンなどのように常温で気体のもの、
あるいはベンゼンなどのように容易に気化するものに限
られており、ガス化し難い物質は用いることができなか
った。
However, in such a plasma CVD apparatus (plasma vapor deposition apparatus) used for the plasma CVD method, the raw material (reactant) is a gas such as methane at room temperature,
Alternatively, it is limited to substances that easily vaporize, such as benzene, and substances that are difficult to gasify cannot be used.

したがって、用いうる原料は制限されており、汎用性に
欠けるという欠点があった。
Therefore, the raw materials that can be used are limited, and there is a drawback that they lack versatility.

本発明は上記従来の欠点を解消し、常温で気体の物質か
らガス化し難い物質までを原料として用いることがで
き、その結果、これら物質を基板上に析出させることの
できるプラズマ蒸着装置を提供することを目的とするも
のである。
The present invention solves the above-mentioned conventional drawbacks, and can use a substance from a substance that is gaseous at room temperature to a substance that is difficult to gasify as a raw material, and as a result, provides a plasma deposition apparatus that can deposit these substances on a substrate. That is the purpose.

〔問題点を解決するための手段および作用〕[Means and Actions for Solving Problems]

すなわち本発明は、熱分解部,プラズマ発生部および基
板蒸着部を有し、かつ、前記熱分解部と前記プラズマ発
生部とを、制御弁とオリフィスよりなる連結部を介して
連結してなるプラズマ蒸着装置を提供するものである。
That is, the present invention is a plasma having a thermal decomposition part, a plasma generation part and a substrate vapor deposition part, and connecting the thermal decomposition part and the plasma generation part through a connecting part consisting of a control valve and an orifice. A vapor deposition apparatus is provided.

以下、本発明の一態様を図面に基いて説明する。第1図
は本発明のプラズマ蒸着装置の一態様を示す概略図であ
る。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of the plasma vapor deposition device of the present invention.

図中符号1は熱分解部であって、特別な構造を必要とせ
ず、電気炉などの通常の熱分解炉と同一の構造のものを
採用することができる。さらに、通常の熱分解炉自体を
熱分解部としてもよい。ここで熱分解部1としては、そ
の温度制御範囲が室温〜1,000℃で、圧力は常圧あるい
は減圧下で行え、しかも不活性雰囲気を作り出せる構造
のもの、たとえば赤外線加熱方式の電気炉が望ましい。
Reference numeral 1 in the figure denotes a pyrolysis unit, which does not require a special structure and can be of the same structure as a normal pyrolysis furnace such as an electric furnace. Further, the usual pyrolysis furnace itself may be used as the pyrolysis section. Here, as the thermal decomposition section 1, a temperature control range of room temperature to 1,000 ° C., a pressure that can be performed under normal pressure or reduced pressure, and a structure that can create an inert atmosphere, for example, an infrared heating type electric furnace is preferable.

次に図中、符号2はプラズマ発生部であって、後述する
基板蒸着部3とともに、プラズマ蒸着部を構成するもの
である。このプラズマ蒸着部は従来公知のプラズマ蒸着
装置と同一の構造のものを採用することができ、また公
知のプラズマ蒸着装置自体を充てることもできる。
Next, in the figure, reference numeral 2 is a plasma generation unit, which constitutes a plasma deposition unit together with a substrate deposition unit 3 described later. The plasma vapor deposition unit may have the same structure as a conventionally known plasma vapor deposition apparatus, or may be a known plasma vapor deposition apparatus itself.

従来公知のプラズマ蒸着装置(プラズマCVD装置)とし
ては直流プラズマCVD装置,高周波プラズマCVD装置,マ
イクロ波プラズマCVD装置等があり、本発明においては
これらのいずれのプラズマCVD装置と同一構造のもので
あってもよい。なお、第1図においてはプラズマ蒸着部
として従来の高周波プラズマCVD装置と同一構造ものを
示している。すなわち第1図においてプラズマ発生部2
は発電機を有しており、この発電機から生ずる高周波
(RF,13.56MHz)によって気体を電離させプラズマを発
生させる。また直流プラズマCVD装置と同一構造のもの
とした場合、プラズマ発生部2は陰極と陽極より形成さ
れており、ここに直流電界を印加し、グロー放電により
気体を電離させプラズマ発生させる。さらにマイクロ波
プラズマCVD装置と同一構造ものとした場合、プラズマ
発生部2はマイクロ波発振器より構成されており、この
発振器からのマイクロ波(2.45GHz)によって気体を電
離させプラズマを発生させる。
Conventionally known plasma vapor deposition apparatuses (plasma CVD apparatuses) include a direct current plasma CVD apparatus, a high frequency plasma CVD apparatus, a microwave plasma CVD apparatus and the like. In the present invention, any of these plasma CVD apparatuses has the same structure. May be. It should be noted that FIG. 1 shows a plasma vapor deposition unit having the same structure as a conventional high-frequency plasma CVD apparatus. That is, in FIG. 1, the plasma generator 2
Has a generator, and the high frequency (RF, 13.56MHz) generated from this generator ionizes the gas to generate plasma. When the plasma generator 2 has the same structure as the DC plasma CVD apparatus, the plasma generator 2 is composed of a cathode and an anode. A DC electric field is applied to the plasma generator 2 to ionize gas by glow discharge to generate plasma. Further, in the case of having the same structure as the microwave plasma CVD apparatus, the plasma generating unit 2 is composed of a microwave oscillator, and the microwave (2.45 GHz) from this oscillator ionizes the gas to generate plasma.

次に基板蒸着部3はプラズマ発生部2で発生したプラズ
マを蒸着するための基板を有するものである。この基板
蒸着部3は、種々の基板、たとえばシリコンウエハーな
どを蒸着しうる構造を有し、ヒーターなど内部加熱手段
によって室温〜1000℃の範囲に温度コントロールが可能
としておくことが好ましく、加熱,除熱のための熱媒体
を用いることもできる。なお図中、符号4はヒーターで
ある。
Next, the substrate vapor deposition unit 3 has a substrate for depositing the plasma generated by the plasma generation unit 2. The substrate vapor deposition unit 3 has a structure capable of vapor depositing various substrates, such as silicon wafers, and it is preferable that the temperature can be controlled within the range of room temperature to 1000 ° C. by an internal heating means such as a heater. A heat carrier for heat can also be used. In the figure, reference numeral 4 is a heater.

上記プラズマ発生部2及び基板蒸着部3は真空ポンプ5
などを用いて1Torr以下、望ましくは10-3Torr以下の真
空に保たれている。
The plasma generation unit 2 and the substrate deposition unit 3 are vacuum pumps 5.
It is kept at a vacuum of 1 Torr or less, preferably 10 -3 Torr or less.

本発明のプラズマ蒸着装置は上記の如く熱分解部1,プラ
ズマ発生部2および基板蒸着部3を有するものである。
本発明において熱分解部1と、プラズマ発生部2および
基板蒸着部3よりなるプラズマ蒸着部とは、接続,遮断
が可能な如く連結されていれば十分であるが、第1図に
示す如く制御弁とオリフィスよりなる連結部6を介して
連結されている。
The plasma deposition apparatus of the present invention has the thermal decomposition section 1, the plasma generation section 2 and the substrate deposition section 3 as described above.
In the present invention, it is sufficient that the thermal decomposition section 1 and the plasma vapor deposition section including the plasma generation section 2 and the substrate vapor deposition section 3 are connected so that they can be connected and disconnected. However, as shown in FIG. They are connected via a connecting portion 6 composed of a valve and an orifice.

ここで制御弁(コントロールバルブ)としては熱分解部
1とプラズマ蒸着部との接続,遮断が行なえるものなら
ば特に制限はないが、動作の迅速な電磁弁とすることが
好ましい。
Here, the control valve (control valve) is not particularly limited as long as it can connect and disconnect the thermal decomposition section 1 and the plasma deposition section, but it is preferable to use a solenoid valve that operates quickly.

またオリフィスとしても熱分解部1よりの熱分解ガス
の、プラズマ蒸着部への流量コントロールが可能なもの
であればよい。オリフィス径は熱分解部1と、プラズマ
蒸着部との差圧により適正流量を保つよう選定すればよ
い。
Further, the orifice may be any one that can control the flow rate of the pyrolysis gas from the pyrolysis unit 1 to the plasma deposition unit. The orifice diameter may be selected so as to maintain an appropriate flow rate by the pressure difference between the thermal decomposition section 1 and the plasma vapor deposition section.

なお、この連結は具体的には熱分解部1出口に設けられ
た熱分解ガス出口管7を、上記連結部6を介して、プラ
ズマ蒸着部入口に設けられた熱分解ガス導入管8に連結
することにより行なえばよい。また、この熱分解ガス導
入管8の他に、通常の原料ガス導入管(図示せず)を別
途設けることにより、各種原料を用いることもできる。
In this connection, specifically, the thermal decomposition gas outlet pipe 7 provided at the outlet of the thermal decomposition unit 1 is connected to the thermal decomposition gas introduction pipe 8 provided at the inlet of the plasma deposition unit via the connection unit 6. It can be done by doing. Further, various raw materials can be used by separately providing an ordinary raw material gas introduction pipe (not shown) in addition to the pyrolysis gas introduction pipe 8.

叙上の如き本発明のプラズマ蒸着装置においては、熱分
解部1にて種々の高分子化合物,低分子化合物を熱分解
する。次いでその熱分解ガスを熱分解ガス出口管7よ
り、制御弁とオリフィスよりなる連結部6を介して、プ
ラズマ蒸着部に熱分解ガス導入管8により、真空下にお
かれているプラズマ蒸着部のプラズマ発生部2へ導入す
る。熱分解ガスはこのプラズマ発生部2でプラズマ(通
常の高周波プラズマ)を印加され、基板蒸着部3にCVD
膜を形成する。
In the plasma deposition apparatus of the present invention as described above, various polymer compounds and low molecular compounds are thermally decomposed in the thermal decomposition unit 1. Next, the pyrolysis gas is supplied from the pyrolysis gas outlet pipe 7 to the plasma vapor deposition unit via the connecting portion 6 consisting of the control valve and the orifice and by the pyrolysis gas introduction pipe 8 to the plasma vapor deposition unit under vacuum. It is introduced into the plasma generator 2. Plasma (normal high-frequency plasma) is applied to the pyrolysis gas in the plasma generation unit 2, and the substrate vapor deposition unit 3 is subjected to CVD.
Form a film.

熱分解ガスのプラズマ発生部2への導入は、制御弁によ
って間けつ的に行なわれ、流量はオリフィスによって制
御される。通常は熱分解部1側が常圧ないし若干の加圧
状態であり、プラズマ発生部2側は高真空に保持した状
態で運転する。
The control valve intermittently introduces the pyrolysis gas into the plasma generator 2, and the flow rate is controlled by the orifice. Normally, the pyrolysis unit 1 side is operated under normal pressure or slightly pressurized, and the plasma generation unit 2 side is operated under a high vacuum.

なお、プラズマ発生部2に導入された熱分解ガスは、通
常のプラズマCVD装置の操作条件においてCVD膜が形成さ
れる。ここで印加される高周波プラズマは一般には13.5
6MHzのものが用いられる。
The pyrolysis gas introduced into the plasma generating unit 2 forms a CVD film under the operating conditions of a normal plasma CVD apparatus. The high frequency plasma applied here is generally 13.5
6MHz is used.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明のプラズマ蒸着装置によれば、原料としてガス化
し難い物質を用い、CVD膜を形成させることができる。
According to the plasma deposition apparatus of the present invention, a CVD film can be formed using a substance that is difficult to gasify as a raw material.

すなわち本発明のプラズマ蒸着装置においては、プラズ
マ発生部の前に熱分解部を設けているため、熱分解部で
各種耐熱性ポリマーをはじめ高温分解物質は熱分解され
ることとなり、この熱分解ガスをプラズマ発生部と基板
蒸着部とよりなるプラズマ蒸着部に導入して容易にCVD
膜を形成させることができる。
That is, in the plasma vapor deposition apparatus of the present invention, since the thermal decomposition part is provided in front of the plasma generation part, high temperature decomposition substances such as various heat resistant polymers are thermally decomposed in the thermal decomposition part. Is easily introduced into the plasma deposition part consisting of the plasma generation part and the substrate deposition part.
A film can be formed.

また、別途原料ガス導入管を設けておくことにより、従
来のプラズマ蒸着装置で用いられる原料物質を原料とし
て、CVD膜を形成させることもできる。
Further, by separately providing a raw material gas introduction pipe, a CVD film can be formed by using a raw material used in a conventional plasma deposition apparatus as a raw material.

したがって、本発明のプラズマ蒸着装置は各種電子材料
等の製造に有効に用いることができる。
Therefore, the plasma vapor deposition apparatus of the present invention can be effectively used for manufacturing various electronic materials and the like.

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

第1図は本発明のプラズマ蒸着装置の一態様を示す概略
図である。 1……熱分解部,2……プラズマ発生部,3……基板蒸着
部,4……ヒーター,5……真空ポンプ,6……連結部,7……
熱分解ガス出口管,8……熱分解ガス導入管
FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of the plasma vapor deposition device of the present invention. 1 ... Thermal decomposition part, 2 ... Plasma generation part, 3 ... Substrate deposition part, 4 ... Heater, 5 ... Vacuum pump, 6 ... Connection part, 7 ...
Pyrolysis gas outlet pipe, 8 ... Pyrolysis gas introduction pipe

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】熱分解部,プラズマ発生部および基板蒸着
部を有し、かつ、前記熱分解部と前記プラズマ発生部と
を、制御弁とオリフィスよりなる連結部を介して連結し
てなるプラズマ蒸着装置。
1. A plasma having a thermal decomposition part, a plasma generation part, and a substrate vapor deposition part, and connecting the thermal decomposition part and the plasma generation part through a connection part composed of a control valve and an orifice. Vapor deposition equipment.
JP62153439A 1987-06-22 1987-06-22 Plasma deposition equipment Expired - Lifetime JPH0727869B2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2419585A1 (en) * 1978-03-07 1979-10-05 Thomson Csf PROCESS FOR OBTAINING IN THE GASEOUS PHASE OF AN EPITAXIAL LAYER OF INDIUM PHOSPHIDE, AND APPARATUS FOR APPLYING THIS PROCESS
JPS61230325A (en) * 1985-04-05 1986-10-14 Nec Corp Vapor growth apparatus

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JPS63318124A (en) 1988-12-27

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