JPH0737818A - プラズマｃｖｄ成膜方法と装置 - Google Patents
プラズマｃｖｄ成膜方法と装置Info
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- JPH0737818A JPH0737818A JP17685793A JP17685793A JPH0737818A JP H0737818 A JPH0737818 A JP H0737818A JP 17685793 A JP17685793 A JP 17685793A JP 17685793 A JP17685793 A JP 17685793A JP H0737818 A JPH0737818 A JP H0737818A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 成膜速度をあまり低減させずにパウダーの発
生を抑制しながらプラズマＣＶＤによる成膜を行なえる
方法を提供すること、高速でプラズマクリーニングを可
能にすること、これに適した装置を提供すること 【構成】 高周波電力によるプラズマＣＶＤ成膜方法に
於いて、真空槽内へエッチングガスを導入自在とし、該
高周波電力を成膜時と、プラズマクリーニング時とでデ
ューティ比を変更して投入する、真空槽にエッチングガ
ス源を接続し、高周波電源をその高周波電力の変調周期
とデューティー比を変更する制御手段を介して電極に接
続する 【効果】 成膜に伴い発生するパウダーの量を低減させ
ることができ、これにより大きな高周波電力による長時
間の成膜を行なえ、高周波電力の変調器とデューティー
比変更器の制御手段を設けるだけの簡単な構成の装置で
実施できる
生を抑制しながらプラズマＣＶＤによる成膜を行なえる
方法を提供すること、高速でプラズマクリーニングを可
能にすること、これに適した装置を提供すること 【構成】 高周波電力によるプラズマＣＶＤ成膜方法に
於いて、真空槽内へエッチングガスを導入自在とし、該
高周波電力を成膜時と、プラズマクリーニング時とでデ
ューティ比を変更して投入する、真空槽にエッチングガ
ス源を接続し、高周波電源をその高周波電力の変調周期
とデューティー比を変更する制御手段を介して電極に接
続する 【効果】 成膜に伴い発生するパウダーの量を低減させ
ることができ、これにより大きな高周波電力による長時
間の成膜を行なえ、高周波電力の変調器とデューティー
比変更器の制御手段を設けるだけの簡単な構成の装置で
実施できる
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）、太陽電池、各種センサー等の成膜に使用される
プラズマＣＶＤ成膜方法と装置に関する。
ＦＴ）、太陽電池、各種センサー等の成膜に使用される
プラズマＣＶＤ成膜方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のプラズマＣＶＤ装置とし
て、例えば図１に示すような、ガス導入系ａと排気系ｂ
が接続された真空槽ｃ内に２個以上の電極ｄ、ｅを設
け、その一方の電極ｄに高周波電源ｆからマッチング回
路ｉを介して高周波電力を供給し、他方のトレイ形式の
アース電位の電極ｅ上に基板ｇを搭載してこれをその背
面からヒーターｈで加熱する装置が使用されており、該
真空槽ｃ内へ該ガス導入系ａを介してＳｉＨ4、ＮＨ3、
Ｎ2Ｏ等の反応ガスを導入し、その圧力が一定圧力に到
達すると、高周波電源ｆから電極ｄへ高周波電力を供給
してこれら電極ｄ、ｅ間にプラズマを発生させ、そのプ
ラズマにより反応ガスを分解してヒーターｈにより加熱
した基板ｇに成膜を施している。これに使用される高周
波電源ｆは、通常、１３．５６MHzの電源であり、連続
放電のプラズマを発生させている。該真空槽ｃには、場
合により図１のように、他の真空槽ｊがバルブｋを介し
て連設され、基板ｇはトレイの電極ｄに載せられてこれ
ら真空槽ｃ、ｊの間を搬送される。一方の電極ｄには内
部が中空で表面にガス噴出口ｌを形成したシャワープレ
ートｍが設けられ、その中空の部分にガス導入系ａを接
続して対向する基板ｇに向けて均一に反応ガスが噴出す
る。ｎは防着板で、Ｏはリフレクターである。
て、例えば図１に示すような、ガス導入系ａと排気系ｂ
が接続された真空槽ｃ内に２個以上の電極ｄ、ｅを設
け、その一方の電極ｄに高周波電源ｆからマッチング回
路ｉを介して高周波電力を供給し、他方のトレイ形式の
アース電位の電極ｅ上に基板ｇを搭載してこれをその背
面からヒーターｈで加熱する装置が使用されており、該
真空槽ｃ内へ該ガス導入系ａを介してＳｉＨ4、ＮＨ3、
Ｎ2Ｏ等の反応ガスを導入し、その圧力が一定圧力に到
達すると、高周波電源ｆから電極ｄへ高周波電力を供給
してこれら電極ｄ、ｅ間にプラズマを発生させ、そのプ
ラズマにより反応ガスを分解してヒーターｈにより加熱
した基板ｇに成膜を施している。これに使用される高周
波電源ｆは、通常、１３．５６MHzの電源であり、連続
放電のプラズマを発生させている。該真空槽ｃには、場
合により図１のように、他の真空槽ｊがバルブｋを介し
て連設され、基板ｇはトレイの電極ｄに載せられてこれ
ら真空槽ｃ、ｊの間を搬送される。一方の電極ｄには内
部が中空で表面にガス噴出口ｌを形成したシャワープレ
ートｍが設けられ、その中空の部分にガス導入系ａを接
続して対向する基板ｇに向けて均一に反応ガスが噴出す
る。ｎは防着板で、Ｏはリフレクターである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなプラズマ
ＣＶＤ成膜装置により多数枚の基板ｇへ成膜を行なう
と、基板ｇ以外のトレイの電極ｅやシャワープレート
ｍ、リフレクターｎ等の部分に膜やパウダーが堆積し、
これらの不用な膜等は不純物として基板ｇの膜中に混入
することがあるので、これを除去する必要がある。従来
は、真空槽ｃを大気に開放して部品等を交換し、取り外
した部品等に付着した膜をＧＢＢ（ガラスブラスト法）
により除去し再生していたが、作業性が悪いことや装置
の稼働効率が低下することで最近はプラズマによるクリ
ーニングが要望されている。このクリーニング方法は、
真空槽内に反応ガスの代りにＮＦ3、ＣＨＦ3等のエッチ
ングガスを導入してプラズマを発生させ、エッチングに
より不要な膜、パウダーを除去しようとする方法であ
る。
ＣＶＤ成膜装置により多数枚の基板ｇへ成膜を行なう
と、基板ｇ以外のトレイの電極ｅやシャワープレート
ｍ、リフレクターｎ等の部分に膜やパウダーが堆積し、
これらの不用な膜等は不純物として基板ｇの膜中に混入
することがあるので、これを除去する必要がある。従来
は、真空槽ｃを大気に開放して部品等を交換し、取り外
した部品等に付着した膜をＧＢＢ（ガラスブラスト法）
により除去し再生していたが、作業性が悪いことや装置
の稼働効率が低下することで最近はプラズマによるクリ
ーニングが要望されている。このクリーニング方法は、
真空槽内に反応ガスの代りにＮＦ3、ＣＨＦ3等のエッチ
ングガスを導入してプラズマを発生させ、エッチングに
より不要な膜、パウダーを除去しようとする方法であ
る。
【０００４】しかし、従来のプラズマＣＶＤ成膜装置で
は、良質のａ−Ｓｉ：Ｈ膜を得るためには、ＳｉＨ4ガ
スを十分に流して低い高周波電力により反応律則の条件
で成膜を行なう必要があった。成膜速度を増加させるた
めに投入電力を大きくすると、成膜中に発生するパウダ
ーの量が急激に増加し、これに伴って膜質の低下、欠陥
の増加を引き起こすようになり、実用的には成膜速度は
１００オングストローム／ｍｉｎが上限であった。こう
したパウダーの発生量が投入電力の増大と共に増加する
現象は、プラズマＣＶＤ成膜方法によりｐｏｌｙ−Ｓｉ
膜、Ｇｅ膜、カーボン膜、ｐ型やｎ型のａ−Ｓｉ膜、Ｓ
ｉＣx膜を形成する場合にも見られる。
は、良質のａ−Ｓｉ：Ｈ膜を得るためには、ＳｉＨ4ガ
スを十分に流して低い高周波電力により反応律則の条件
で成膜を行なう必要があった。成膜速度を増加させるた
めに投入電力を大きくすると、成膜中に発生するパウダ
ーの量が急激に増加し、これに伴って膜質の低下、欠陥
の増加を引き起こすようになり、実用的には成膜速度は
１００オングストローム／ｍｉｎが上限であった。こう
したパウダーの発生量が投入電力の増大と共に増加する
現象は、プラズマＣＶＤ成膜方法によりｐｏｌｙ−Ｓｉ
膜、Ｇｅ膜、カーボン膜、ｐ型やｎ型のａ−Ｓｉ膜、Ｓ
ｉＣx膜を形成する場合にも見られる。
【０００５】例えば、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜中にはＳｉ
Ｈ4ガスが分解してＳｉＨ3*、ＳｉＨ3 -、ＳｉＨ2*、Ｓ
ｉＨ2 -、ＳｉＨ2 --のように、各種ラジカルやイオンが
生成し、このうちＳｉＨ3*のラジカルが成膜に寄与する
ことが知られている。このとき発生するＳｉＨ2イオン
の量は少ないが、最近の報告によれば、このＳｉＨ2イ
オンの半径が大きく又帯電しているために気相反応を起
こしてＳｉ2Ｈxn-を生成し、一旦発生したＳｉ2Ｈxn-は
その半径が大きいために加速度的に気相反応を起してＳ
ｉnＨmの大きなクラスターを形成してやがてはパウダー
として認識されるまでに至るということである。また、
発生するパウダーの粒径の成長速度は、その粒径が飽和
するまでには１秒以上かかるという報告もなされてい
る。
Ｈ4ガスが分解してＳｉＨ3*、ＳｉＨ3 -、ＳｉＨ2*、Ｓ
ｉＨ2 -、ＳｉＨ2 --のように、各種ラジカルやイオンが
生成し、このうちＳｉＨ3*のラジカルが成膜に寄与する
ことが知られている。このとき発生するＳｉＨ2イオン
の量は少ないが、最近の報告によれば、このＳｉＨ2イ
オンの半径が大きく又帯電しているために気相反応を起
こしてＳｉ2Ｈxn-を生成し、一旦発生したＳｉ2Ｈxn-は
その半径が大きいために加速度的に気相反応を起してＳ
ｉnＨmの大きなクラスターを形成してやがてはパウダー
として認識されるまでに至るということである。また、
発生するパウダーの粒径の成長速度は、その粒径が飽和
するまでには１秒以上かかるという報告もなされてい
る。
【０００６】以上の公知の技術から、パウダーの発生を
低減するには、その粒径が成長する以前に放電を停止す
れば良いと推測でき、そのためには高周波電力をパルス
変調することで可能になると考えたが、パルス変調中の
放電停止時には成膜も停止するので成膜速度を低下をも
たらす不都合が見られた。また、パルス変調しても多少
のパウダーの発生が見られ、これを除去して引き続き成
膜を行なうことが生産性を向上する上で望ましい。
低減するには、その粒径が成長する以前に放電を停止す
れば良いと推測でき、そのためには高周波電力をパルス
変調することで可能になると考えたが、パルス変調中の
放電停止時には成膜も停止するので成膜速度を低下をも
たらす不都合が見られた。また、パルス変調しても多少
のパウダーの発生が見られ、これを除去して引き続き成
膜を行なうことが生産性を向上する上で望ましい。
【０００７】本発明は、成膜速度をあまり低減させずに
パウダーの発生を抑制しながらプラズマＣＶＤによる成
膜を行なえる方法を提供することを第１の目的とし、そ
の第２の目的は第１の目的達成と共に高速でプラズマク
リーニングを可能にするプラズマＣＶＤ成膜方法を提供
することにある。そしてその第３の目的は、第１及び第
２の目的達成に適した装置を提供することである。
パウダーの発生を抑制しながらプラズマＣＶＤによる成
膜を行なえる方法を提供することを第１の目的とし、そ
の第２の目的は第１の目的達成と共に高速でプラズマク
リーニングを可能にするプラズマＣＶＤ成膜方法を提供
することにある。そしてその第３の目的は、第１及び第
２の目的達成に適した装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では、ガス導入系
と排気系が接続された真空槽内に２個以上の電極を設
け、その一方の電極に高周波電源から高周波電力を供給
し、他方の電極上に基板を搭載し、該真空槽内へ導入し
たＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏ等の反応ガスをこれら電極間
に発生させたプラズマにより分解して該基板に成膜する
方法に於いて、該真空槽内へＮＦ3、ＣＨＦ3等のエッチ
ングガスを導入自在とし、該高周波電力を反応ガスを導
入しての基板への成膜時と、該エッチングガスを導入し
てのプラズマクリーニング時とでデューティ比を変更し
て投入することにより、上記第１及び第２の目的を達成
するようにした。その成膜時には、高周波電力を、５０
Hz〜１００kHzの変調周期でデューティー比９５％〜４
０％で投入し、上記プラズマクリーニング時には、高周
波電力をデューティー比８０％〜１００％で投入するこ
とが好ましい。上記第１及び第２の目的は、ガス導入系
と排気系が接続された真空槽内に２個以上の電極を設
け、その一方の電極に高周波電源から高周波電力を供給
し、他方の電極上に基板を搭載し、該真空槽内へ導入し
たＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏ等の反応ガスをこれら電極間
に発生させたプラズマにより分解して該基板に成膜する
装置に於いて、該真空槽にＮＦ3、ＣＨＦ3等のエッチン
グガス源を接続し、該高周波電源をその高周波電力の変
調周期とデューティー比を変更する制御手段を介して上
記電極に接続することにより、達成される。
と排気系が接続された真空槽内に２個以上の電極を設
け、その一方の電極に高周波電源から高周波電力を供給
し、他方の電極上に基板を搭載し、該真空槽内へ導入し
たＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏ等の反応ガスをこれら電極間
に発生させたプラズマにより分解して該基板に成膜する
方法に於いて、該真空槽内へＮＦ3、ＣＨＦ3等のエッチ
ングガスを導入自在とし、該高周波電力を反応ガスを導
入しての基板への成膜時と、該エッチングガスを導入し
てのプラズマクリーニング時とでデューティ比を変更し
て投入することにより、上記第１及び第２の目的を達成
するようにした。その成膜時には、高周波電力を、５０
Hz〜１００kHzの変調周期でデューティー比９５％〜４
０％で投入し、上記プラズマクリーニング時には、高周
波電力をデューティー比８０％〜１００％で投入するこ
とが好ましい。上記第１及び第２の目的は、ガス導入系
と排気系が接続された真空槽内に２個以上の電極を設
け、その一方の電極に高周波電源から高周波電力を供給
し、他方の電極上に基板を搭載し、該真空槽内へ導入し
たＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏ等の反応ガスをこれら電極間
に発生させたプラズマにより分解して該基板に成膜する
装置に於いて、該真空槽にＮＦ3、ＣＨＦ3等のエッチン
グガス源を接続し、該高周波電源をその高周波電力の変
調周期とデューティー比を変更する制御手段を介して上
記電極に接続することにより、達成される。
【０００９】
【作用】通常のプラズマＣＶＤによる成膜方法と同様
に、真空槽内に基板を用意してその内部の圧力を適当な
真空圧に調整し、基板を加熱して適当な流量で反応ガス
を流しながら電極に高周波電力を投入して成膜すること
は従来の方法と同様であるが、本発明の方法では、該高
周波電力を５０Hz〜１００kHzの変調周期でパルス変調
させるのみならず、デューティー比を９５〜４０％で投
入する新たな手法で成膜することにより、大きな電力を
投入しても成膜に伴うパウダーの発生を抑制され、長時
間の成膜を行なえ、成膜時間の経過と共に電極やシャワ
ープレート、リフレクター等に付着する膜やパウダー
を、デューティー比８０〜１００％の高周波電力を投入
してエッチングにより除去でき、装置の分解や交換が不
必要になるので装置の稼働効率が向上する。また、通常
のプラズマＣＶＤ成膜装置に高周波電力を変調する変調
器とデューティー比を変更する変更器の制御手段を設け
る比較的簡単な変更で上記方法を実施できる。
に、真空槽内に基板を用意してその内部の圧力を適当な
真空圧に調整し、基板を加熱して適当な流量で反応ガス
を流しながら電極に高周波電力を投入して成膜すること
は従来の方法と同様であるが、本発明の方法では、該高
周波電力を５０Hz〜１００kHzの変調周期でパルス変調
させるのみならず、デューティー比を９５〜４０％で投
入する新たな手法で成膜することにより、大きな電力を
投入しても成膜に伴うパウダーの発生を抑制され、長時
間の成膜を行なえ、成膜時間の経過と共に電極やシャワ
ープレート、リフレクター等に付着する膜やパウダー
を、デューティー比８０〜１００％の高周波電力を投入
してエッチングにより除去でき、装置の分解や交換が不
必要になるので装置の稼働効率が向上する。また、通常
のプラズマＣＶＤ成膜装置に高周波電力を変調する変調
器とデューティー比を変更する変更器の制御手段を設け
る比較的簡単な変更で上記方法を実施できる。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づき説明すると、
図２に於いて符号１は、反応ガス源に連なるガス導入系
２と真空ポンプに連なる排気系３が接続された真空槽を
示し、該真空槽１内には、２個の平板状の電極４、５を
対向させて設け、その一方の電極４に外部の高周波電源
６をマッチング回路７を介して接続し、他方の電極５上
に成膜が施される基板８を搭載する。該他方の電極５は
トレイ状に構成され、該真空槽１にバルブ９を介して連
設した基板８を出し入れするための他の真空槽１０との
間を図示してないチェンやロボットアーム等の搬送手段
により搬送され、該真空槽１内で成膜中はアース電位に
維持される。また、該一方の電極４は、その前面にシャ
ワープレート１１を備えた中空の電極で構成され、その
中空部に前記ガス導入系２を接続して該シャワープレー
ト１１に設けた多数のガス噴出口１２から均一にガスを
噴出させるようにした。１３は基板８を加熱するために
電極５の背後に設けたヒーターである。該ガス導入系２
には、反応ガスとしてＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏ等が導入
され、ａ−Ｓｉ：Ｈの膜を基板８に成膜するときは、Ｓ
ｉＨ4が導入される。１６は防着板で、１７はリフレク
ターである。
図２に於いて符号１は、反応ガス源に連なるガス導入系
２と真空ポンプに連なる排気系３が接続された真空槽を
示し、該真空槽１内には、２個の平板状の電極４、５を
対向させて設け、その一方の電極４に外部の高周波電源
６をマッチング回路７を介して接続し、他方の電極５上
に成膜が施される基板８を搭載する。該他方の電極５は
トレイ状に構成され、該真空槽１にバルブ９を介して連
設した基板８を出し入れするための他の真空槽１０との
間を図示してないチェンやロボットアーム等の搬送手段
により搬送され、該真空槽１内で成膜中はアース電位に
維持される。また、該一方の電極４は、その前面にシャ
ワープレート１１を備えた中空の電極で構成され、その
中空部に前記ガス導入系２を接続して該シャワープレー
ト１１に設けた多数のガス噴出口１２から均一にガスを
噴出させるようにした。１３は基板８を加熱するために
電極５の背後に設けたヒーターである。該ガス導入系２
には、反応ガスとしてＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏ等が導入
され、ａ−Ｓｉ：Ｈの膜を基板８に成膜するときは、Ｓ
ｉＨ4が導入される。１６は防着板で、１７はリフレク
ターである。
【００１１】以上の装置構成は、従来のプラズマＣＶＤ
成膜装置の構成と略同様であり、該真空槽内へ導入した
反応ガスを電極４、５間に発生するプラズマにより分解
して基板８に成膜することも同様であるが、成膜速度を
上げるために高周波電源６からの投入電力を大きくする
とパウダーの発生が多くなる不都合を生じ、そのクリー
ニングにも時間が掛かって好ましくないが、本発明では
電極４に投入される高周波電力をパルス変調させるのみ
ならずデューティー比を成膜時とクリーニング時とで特
定の範囲に設定する新たな手法により、大きな投入電力
であってもパウダーの発生を従来よりも低減させ、適時
のクリーニングに於いては大きな高周波電力の連続放電
で実効投入電力を低下させないように高速でエッチング
によるクリーニングを可能ならしめた。この手法の実行
のために、電極４への高周波電力は高周波電源６をパル
ス変調する変調器１４とデューティー比を変更する変更
器１５の制御手段を介して供給される。
成膜装置の構成と略同様であり、該真空槽内へ導入した
反応ガスを電極４、５間に発生するプラズマにより分解
して基板８に成膜することも同様であるが、成膜速度を
上げるために高周波電源６からの投入電力を大きくする
とパウダーの発生が多くなる不都合を生じ、そのクリー
ニングにも時間が掛かって好ましくないが、本発明では
電極４に投入される高周波電力をパルス変調させるのみ
ならずデューティー比を成膜時とクリーニング時とで特
定の範囲に設定する新たな手法により、大きな投入電力
であってもパウダーの発生を従来よりも低減させ、適時
のクリーニングに於いては大きな高周波電力の連続放電
で実効投入電力を低下させないように高速でエッチング
によるクリーニングを可能ならしめた。この手法の実行
のために、電極４への高周波電力は高周波電源６をパル
ス変調する変調器１４とデューティー比を変更する変更
器１５の制御手段を介して供給される。
【００１２】ａ−Ｓｉ：Ｈを成膜する場合、電極５に取
付けたガラスの基板８をヒーター１３で加熱し、ＳｉＨ
4ガスを真空排気した真空槽１内に流しながら高周波電
力を電極４へ投入して行なわれ、両電極４、５間に発生
する放電により該ガスが電離され、その電離により発生
したラジカルが加熱された基板８の表面に反応付着して
ａ−Ｓｉ：Ｈの薄膜が形成されことになるが、投入する
高周波電力を大きくし、しかも変調器１４と変更器１５
によりパルス変調すると共にデューティー比を特定の範
囲に調整することにより、パウダーの発生が減少する。
これに伴い成膜速度が減少するが、これは投入パワーを
大きくすることでその補いがつく。また、多少とも発生
するパウダーをクリーニングする場合には、ＮＦ3、Ｃ
ＨＦ3等のエッチングガスを真空槽１内へ導入すると共
に電極４へ高いデューティー比の高周波電力を投入して
プラズマエッチングを比較的大きなエッチングレートで
除去する。高周波電源６としては、１MHz〜６０MHzの高
周波電源が使用され、これを５０Hz〜１００KHzの変調
周期に変調器１４でパルス変調し、デューティー比は４
０〜１００％で変更器１５により変更する。１台の高周
波電源が、このデューティー比で変更できない場合に
は、パルス変調可能な高周波電源と連続高周波を出力す
る高周波電源の２台を設ければよい。
付けたガラスの基板８をヒーター１３で加熱し、ＳｉＨ
4ガスを真空排気した真空槽１内に流しながら高周波電
力を電極４へ投入して行なわれ、両電極４、５間に発生
する放電により該ガスが電離され、その電離により発生
したラジカルが加熱された基板８の表面に反応付着して
ａ−Ｓｉ：Ｈの薄膜が形成されことになるが、投入する
高周波電力を大きくし、しかも変調器１４と変更器１５
によりパルス変調すると共にデューティー比を特定の範
囲に調整することにより、パウダーの発生が減少する。
これに伴い成膜速度が減少するが、これは投入パワーを
大きくすることでその補いがつく。また、多少とも発生
するパウダーをクリーニングする場合には、ＮＦ3、Ｃ
ＨＦ3等のエッチングガスを真空槽１内へ導入すると共
に電極４へ高いデューティー比の高周波電力を投入して
プラズマエッチングを比較的大きなエッチングレートで
除去する。高周波電源６としては、１MHz〜６０MHzの高
周波電源が使用され、これを５０Hz〜１００KHzの変調
周期に変調器１４でパルス変調し、デューティー比は４
０〜１００％で変更器１５により変更する。１台の高周
波電源が、このデューティー比で変更できない場合に
は、パルス変調可能な高周波電源と連続高周波を出力す
る高周波電源の２台を設ければよい。
【００１３】高周波電源６として１MHz〜６０MHzの高周
波を選択した理由は、プラズマ中可動イオンの周波数上
限が１MHzであることと、集中Ｌ，Ｃで得られる安定放
電が６０MHz以下であるからである。また、パウダーの
発生を低減させるために反応空間中のラジカルを全て消
滅させる時間だけ放電を停止すればよいのであるが、そ
の放電停止時間が長すぎると析出速度（成膜速度）の低
下をきたすことになり、しかもＳｉＨ3*ラジカルの消滅
時間が長く、この消滅時間だけ放電停止することは実用
的でない。そこで、該ラジカルの拡散速度から計算して
変調周期を５０Hz〜１００KHzとした。即ち、電極４、
５間の放電空間の距離は、通常２０ｍｍ程度であり、圧
力がプラズマＣＶＤの標準の１Torrである場合、１ミリ
ｓｅｃ程度で全てのラジカルがどちらかの電極に到達し
て消滅するので放電停止時間は１ミリｓｅｃが目安にな
り、これよりデューティー比を５０％とすれば変調周期
が５００Hzになる。また、変調周期の最大を１００KHz
とした理由は、１００KHz以上ではＯＦＦ時間が短す
ぎ、パウダーの発生が抑制されないからである。
波を選択した理由は、プラズマ中可動イオンの周波数上
限が１MHzであることと、集中Ｌ，Ｃで得られる安定放
電が６０MHz以下であるからである。また、パウダーの
発生を低減させるために反応空間中のラジカルを全て消
滅させる時間だけ放電を停止すればよいのであるが、そ
の放電停止時間が長すぎると析出速度（成膜速度）の低
下をきたすことになり、しかもＳｉＨ3*ラジカルの消滅
時間が長く、この消滅時間だけ放電停止することは実用
的でない。そこで、該ラジカルの拡散速度から計算して
変調周期を５０Hz〜１００KHzとした。即ち、電極４、
５間の放電空間の距離は、通常２０ｍｍ程度であり、圧
力がプラズマＣＶＤの標準の１Torrである場合、１ミリ
ｓｅｃ程度で全てのラジカルがどちらかの電極に到達し
て消滅するので放電停止時間は１ミリｓｅｃが目安にな
り、これよりデューティー比を５０％とすれば変調周期
が５００Hzになる。また、変調周期の最大を１００KHz
とした理由は、１００KHz以上ではＯＦＦ時間が短す
ぎ、パウダーの発生が抑制されないからである。
【００１４】本発明の具体的実施例は次の通りである。
図２の構成の装置に於いて、ガス導入系２にＳｉＨ4の
反応ガス源とＮＦ3のエッチングガス源を交代で導入で
きるように接続しておき、ガラスの基板８を搭載した電
極５を真空槽１に用意し、排気系３で該真空槽１内を排
気したのちＳｉＨ4ガスをシャワープレート１１を介し
て５００sccmの割合で基板８に対して均一に流しながら
圧力を０．６５Torrに調整する。これと同時に基板８を
２５０℃に加熱する。高周波電源６には１３．５６MH
z、５００Ｗのものを使用し、これを変調器１４で１kHz
に変調し、変更器１５でデューティー比（ＯＮ／ＯＮ＋
ＯＦＦ）を３０％〜１００％まで変更した。パウダーの
発生量を測定するために、予め、シャワープレート１１
の端面に２０ｍｍ角のカバーグラスを置き、成膜後にパ
ウダーのみを採ってその重さを測定するようにした。ま
た、この条件で基板８に堆積した薄膜の析出速度は、基
板８に付いた膜を触針式段差計を求めて成膜時間で割る
ことにより測定した。この条件での析出速度（成膜速
度）及びパウダー発生量とデューティー比の関係は図３
に示す如くであり、デューティー比４０％のときはこれ
が１００％のときよりも析出速度は６０％程度に減少す
るが、パウダーの発生量はデューティー比の減少と共に
急激に減少することが分かる。析出速度は投入電力に比
例するが、析出速度の損失が許容範囲となるデューティ
ー比は４０〜９５％の範囲であった。成膜中に多少とも
パウダーが発生し、成膜時間の経過と共に電極やシャワ
ープレート、リフレクター等に膜やパウダーが付着する
ことになるが、適当な時間が経過したとき真空槽１内に
ＮＦ3ガスをガス導入系２を介して２０００sccmの割合
で流し、真空槽１内の圧力を０．３Torrに調整し、２Kw
の高周波電力を変調周期１KHzでデューティー比を３０
〜１００％に変化させて電極４に投入したところ、エッ
チング速度は図４のように変化した。プラズマＣＶＤ装
置のクリーニングの場合、１μｍ／ｍｉｎのエッチング
レートが目安であり、それゆえデューティー比は８０〜
１００％の範囲が選択される。デューティー比１００％
は変調しない連続放電であり、既存の高周波電源として
４０〜１００％で制御できない場合にはパルス変調可能
な高周波電源を別途に設備すればよい。
図２の構成の装置に於いて、ガス導入系２にＳｉＨ4の
反応ガス源とＮＦ3のエッチングガス源を交代で導入で
きるように接続しておき、ガラスの基板８を搭載した電
極５を真空槽１に用意し、排気系３で該真空槽１内を排
気したのちＳｉＨ4ガスをシャワープレート１１を介し
て５００sccmの割合で基板８に対して均一に流しながら
圧力を０．６５Torrに調整する。これと同時に基板８を
２５０℃に加熱する。高周波電源６には１３．５６MH
z、５００Ｗのものを使用し、これを変調器１４で１kHz
に変調し、変更器１５でデューティー比（ＯＮ／ＯＮ＋
ＯＦＦ）を３０％〜１００％まで変更した。パウダーの
発生量を測定するために、予め、シャワープレート１１
の端面に２０ｍｍ角のカバーグラスを置き、成膜後にパ
ウダーのみを採ってその重さを測定するようにした。ま
た、この条件で基板８に堆積した薄膜の析出速度は、基
板８に付いた膜を触針式段差計を求めて成膜時間で割る
ことにより測定した。この条件での析出速度（成膜速
度）及びパウダー発生量とデューティー比の関係は図３
に示す如くであり、デューティー比４０％のときはこれ
が１００％のときよりも析出速度は６０％程度に減少す
るが、パウダーの発生量はデューティー比の減少と共に
急激に減少することが分かる。析出速度は投入電力に比
例するが、析出速度の損失が許容範囲となるデューティ
ー比は４０〜９５％の範囲であった。成膜中に多少とも
パウダーが発生し、成膜時間の経過と共に電極やシャワ
ープレート、リフレクター等に膜やパウダーが付着する
ことになるが、適当な時間が経過したとき真空槽１内に
ＮＦ3ガスをガス導入系２を介して２０００sccmの割合
で流し、真空槽１内の圧力を０．３Torrに調整し、２Kw
の高周波電力を変調周期１KHzでデューティー比を３０
〜１００％に変化させて電極４に投入したところ、エッ
チング速度は図４のように変化した。プラズマＣＶＤ装
置のクリーニングの場合、１μｍ／ｍｉｎのエッチング
レートが目安であり、それゆえデューティー比は８０〜
１００％の範囲が選択される。デューティー比１００％
は変調しない連続放電であり、既存の高周波電源として
４０〜１００％で制御できない場合にはパルス変調可能
な高周波電源を別途に設備すればよい。
【００１５】以上の実施例では、トレイ式の電極５に基
板８を取付けて縦に搬送する縦型形式の装置を説明した
が、本発明は基板を水平に搬送する形式の装置やトレイ
式でない枚葉式装置にも適用可能である。また、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜の成膜の実施例で本発明を説明したが、気相重
合でパウダーの発生を伴う成膜、例えば、ｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ膜、Ｇｅ膜、カーボン膜、ｐ型・ｎ型ａ−Ｓｉ膜、Ｓ
ｉＣx膜等の成膜にも適用できる。
板８を取付けて縦に搬送する縦型形式の装置を説明した
が、本発明は基板を水平に搬送する形式の装置やトレイ
式でない枚葉式装置にも適用可能である。また、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜の成膜の実施例で本発明を説明したが、気相重
合でパウダーの発生を伴う成膜、例えば、ｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ膜、Ｇｅ膜、カーボン膜、ｐ型・ｎ型ａ−Ｓｉ膜、Ｓ
ｉＣx膜等の成膜にも適用できる。
【００１６】
【発明の効果】以上のように本発明では、高周波電力で
プラズマＣＶＤ成膜を行なう場合、該高周波電力を反応
ガスを導入しての基板への成膜時と、該エッチングガス
を導入してのプラズマクリーニング時とでデューティ比
を変更して投入するようにしたので、その成膜に伴い発
生するパウダーの量を低減させることができ、これによ
り大きな高周波電力による長時間の成膜を行なえる等の
効果があり、この方法は高周波電力の変調器とデューテ
ィー比変更器の制御手段を設けるだけの簡単な構成の装
置で実施できる等の効果がある。
プラズマＣＶＤ成膜を行なう場合、該高周波電力を反応
ガスを導入しての基板への成膜時と、該エッチングガス
を導入してのプラズマクリーニング時とでデューティ比
を変更して投入するようにしたので、その成膜に伴い発
生するパウダーの量を低減させることができ、これによ
り大きな高周波電力による長時間の成膜を行なえる等の
効果があり、この方法は高周波電力の変調器とデューテ
ィー比変更器の制御手段を設けるだけの簡単な構成の装
置で実施できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来例の截断平面図
【図２】 本発明の実施例の截断平面図
【図３】 デューティー比と析出速度及びパウダー発生
量の関係を示す線図
量の関係を示す線図
【図４】 デューティー比とエッチングレートの関係を
示す線図
示す線図
【符号の説明】 １ 真空槽 ２ ガス導入源 ３ 排気
系 ４、５ 電極 ６ 高周波電源 ８
基板 １３ ヒーター １４ 変調器 １５ デューティー比変更器
系 ４、５ 電極 ６ 高周波電源 ８
基板 １３ ヒーター １４ 変調器 １５ デューティー比変更器
フロントページの続き (72)発明者 橋本 征典 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 戸川 淳 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 谷 典明 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 米▲崎▼ 武 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 清水 康男 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 一山 政博 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 ガス導入系と排気系が接続された真空槽
内に２個以上の電極を設け、その一方の電極に高周波電
源から高周波電力を供給し、他方の電極上に基板を搭載
し、該真空槽内へ導入したＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏ等の
反応ガスをこれら電極間に発生させたプラズマにより分
解して該基板に成膜する方法に於いて、該真空槽内へＮ
Ｆ3、ＣＨＦ3等のエッチングガスを導入自在とし、該高
周波電力を反応ガスを導入しての基板への成膜時と、該
エッチングガスを導入してのプラズマクリーニング時と
でデューティ比を変更して投入することを特徴とするプ
ラズマＣＶＤ成膜方法。 - 【請求項２】 上記成膜時には、高周波電力を、５０Hz
〜１００kHzの変調周期でデューティー比９５％〜４０
％で投入し、上記プラズマクリーニング時には、高周波
電力をデューティー比８０％〜１００％で投入すること
を特徴とする請求項１に記載のプラズマＣＶＤ成膜方
法。 - 【請求項３】 上記高周波電源として、１MHz〜６０MHz
の電源を使用することを特徴とする請求項１又は２に記
載のプラズマＣＶＤ成膜方法。 - 【請求項４】 ガス導入系と排気系が接続された真空槽
内に２個以上の電極を設け、その一方の電極に高周波電
源から高周波電力を供給し、他方の電極上に基板を搭載
し、該真空槽内へ導入したＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏ等の
反応ガスをこれら電極間に発生させたプラズマにより分
解して該基板に成膜する装置に於いて、該真空槽にＮＦ
3、ＣＨＦ3等のエッチングガス源を接続し、該高周波電
源をその高周波電力の変調周期とデューティー比を変更
する制御手段を介して上記電極に接続したことを特徴と
するプラズマＣＶＤ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17685793A JP3286951B2 (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | プラズマｃｖｄ成膜方法と装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17685793A JP3286951B2 (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | プラズマｃｖｄ成膜方法と装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0737818A true JPH0737818A (ja) | 1995-02-07 |
| JP3286951B2 JP3286951B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=16021042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17685793A Expired - Lifetime JP3286951B2 (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | プラズマｃｖｄ成膜方法と装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3286951B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005050905A (ja) * | 2003-07-30 | 2005-02-24 | Sharp Corp | シリコン薄膜太陽電池の製造方法 |
| WO2007148569A1 (ja) * | 2006-06-23 | 2007-12-27 | Sharp Kabushiki Kaisha | プラズマ処理装置、プラズマ処理方法、および光電変換素子 |
| JP2008004815A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Sharp Corp | プラズマ処理方法およびその方法を用いて製造された光電変換素子 |
| JP2008004814A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Sharp Corp | プラズマ処理装置 |
| JP2008004813A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Sharp Corp | シリコン系薄膜光電変換素子の製造方法、製造装置およびシリコン系薄膜光電変換素子 |
| WO2010126080A1 (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | シャープ株式会社 | 半導体膜の成膜方法および光電変換装置の製造方法 |
| US7931247B2 (en) | 2008-07-02 | 2011-04-26 | Hyundai Motor Company | Apparatus for mounting a jack device |
| JP2015220418A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 株式会社島津製作所 | 薄膜形成装置 |
| US20170025289A1 (en) * | 2012-08-24 | 2017-01-26 | Hitachi High-Technologies Corporation | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| KR20180017676A (ko) * | 2016-08-10 | 2018-02-21 | 주식회사 테스 | 박막증착장치 |
-
1993
- 1993-07-16 JP JP17685793A patent/JP3286951B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005050905A (ja) * | 2003-07-30 | 2005-02-24 | Sharp Corp | シリコン薄膜太陽電池の製造方法 |
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| US7931247B2 (en) | 2008-07-02 | 2011-04-26 | Hyundai Motor Company | Apparatus for mounting a jack device |
| JP2010262976A (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-18 | Sharp Corp | 半導体膜の成膜方法および光電変換装置の製造方法 |
| WO2010126080A1 (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | シャープ株式会社 | 半導体膜の成膜方法および光電変換装置の製造方法 |
| US8450139B2 (en) | 2009-04-30 | 2013-05-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing photoelectric conversion device |
| US20170025289A1 (en) * | 2012-08-24 | 2017-01-26 | Hitachi High-Technologies Corporation | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| US10727088B2 (en) * | 2012-08-24 | 2020-07-28 | Hitachi High-Tech Corporation | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| JP2015220418A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 株式会社島津製作所 | 薄膜形成装置 |
| KR20180017676A (ko) * | 2016-08-10 | 2018-02-21 | 주식회사 테스 | 박막증착장치 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3286951B2 (ja) | 2002-05-27 |
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