JPH0758027A

JPH0758027A - プラズマｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH0758027A
Application number: JP20220293A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Hiratsuka; 亮一平塚; Seiichi Onodera; 誠一小野寺; Hiroshi Uchiyama; 浩内山; Kenichi Sato; 研一佐藤; Kazunobu Chiba; 一信千葉
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-08-16
Filing date: 1993-08-16
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】【構成】真空室内に対向して配置されプラズマを発生
させる一対の電極５，８を備えてなるプラズマＣＶＤ装
置において、上記一対の電極のうち少なくとも一方の電
極の近傍に、電極の対向面と略水平な向きの磁界を印加
する磁石１０，１１を配する。【効果】ＣＶＤ法による薄膜形成の成膜速度さらには
エッチング加工のエッチング速度を向上することができ
る。したがって、本発明によれば、ＣＶＤ法を導入する
エレクトロニクスデバイスの製造分野において製造効率
のさらなる向上が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原料ガスをプラズマに
よって化学反応させ、この反応生成物を基板上に沈着さ
せることで薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置の改良に
関する。

【０００２】

【従来の技術】基板上に厚さ数ミクロン以下の固体薄膜
を形成する薄膜形成方法は、大別して物理的方法（ＰＶ
Ｄ法）と化学的方法（ＣＶＤ法）に分類される。

【０００３】ＰＶＤ法とは、物理的方法により原料をガ
ス化し、基板上に沈着させることで薄膜を形成する方法
であり、真空蒸着法やスパッタリング法に代表されるも
のである。このうち真空蒸着法では、電子線や電気加熱
によって固体原料を蒸発させ、基板上に沈着させること
で薄膜を形成する。固体原料としては、融点の比較的低
い金属や一部の高分子が使用される。スパッタリング法
では、対向して配置された一対の電極間にアルゴンガス
を導入してプラズマ状態にし、このアルゴンプラズマを
一方の電極に設置された固体原料（ターゲット）に衝突
させてターゲット粒子を蒸発させ、他の一方の電極に設
置された基板に沈着させることで薄膜を形成する。この
スパッタリング法では、高融点材料や合金など，真空蒸
着では用い難い物質でも固体原料として使用することが
できる。

【０００４】一方、ＣＶＤ法とは、原料ガスを励起させ
て化学反応させ、この反応生成物を基板に沈着させるこ
とで薄膜を形成する方法である。原料ガスを励起させる
エネルギー源によって熱ＣＶＤ法，プラズマＣＶＤ法，
光ＣＶＤ法，マイクロ波プラズマＣＶＤ法等に分類され
る（これら方法では、同じ原料を用いても最終的に生成
される薄膜の性質が異なる場合がある。）。このＣＶＤ
法では、セラミックス，金属，半導体，有機高分子等，
多種多様な物質を合成し薄膜として形成することが可能
である。また、薄膜に限らず、繊維，粉体，バルク等，
多様な形状を作りだすことも可能である。このような利
点から、エレクトロニクスデバイスの製造分野で広く用
いられるようになっている。

【０００５】上記した各種ＣＶＤ法のうち最も広く用い
られている方法はプラズマＣＶＤ法である。このプラズ
マＣＶＤ法では、対向して配置された一対の電極に高周
波電圧あるいは直流電圧を印加して電界を形成してプラ
ズマを発生させ、このプラズマによって原料ガスの励起
を行う。このプラズマＣＶＤ法を製造工程に導入するに
は、電極間に単数または複数の基板を固定して設置し、
バッチ的に薄膜を形成するようにするのが通常である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記プラズ
マＣＶＤ法は、膜形成速度の点で十分に満足のいくもの
とは言えず、エレクトロニクスデバイスの生産効率の向
上のために、膜形成速度の向上が強く望まれている。

【０００７】そこで、本発明は、このような従来の実情
に鑑みて提案されたものであり、多種多様な薄膜組成に
対応できるとともに薄膜の成膜速度の向上が図れるプラ
ズマＣＶＤ装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明のプラズマＣＶＤ装置は、真空室内に対向
して配置されプラズマを発生させる一対の電極を備えて
なるプラズマＣＶＤ装置において、上記一対の電極のう
ち少なくとも一方の電極の近傍に、電極の対向面と略水
平な向きの磁界を印加する磁石が配されていることを特
徴とするものである。

【０００９】また、磁石によって印加される磁界の強さ
が１００ガウス〜１０００ガウスであることを特徴とす
るものである。さらに、被加工基板が連続的に移動され
ることを特徴とするものである。さらに、被加工基板が
連続したフィルム状の基板であることを特徴とするもの
である。

【００１０】さらに、一対の電極のうち一方の電極がロ
ール状電極であり、被加工基板がこのロール状電極に沿
って連続的に移動されることを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】対向して配置された一対の電極間にプラズマを
発生させ、該プラズマによって原料ガスを化学反応さ
せ、この反応生成物を基板上に沈着させることで薄膜を
形成するに際し、一対の電極間にこれら電極の対向面と
水平な向きの磁界を形成すると、磁界の作用によって電
極間にプラズマが集中し、プラズマ密度が高められる。
これにより、原料ガスが効率良く励起，化学反応するよ
うになり、薄膜形成速度が向上する。

【００１２】なお、このとき、薄膜が形成される基板を
連続的に移動させると、形成される薄膜の膜厚分布が均
一化する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面を
参照しながら説明する。なお、本実施例では、本発明を
キャンロール対向電極型のＣＶＤ装置を用いて薄膜を形
成する場合を例にして説明する。

【００１４】図１に本実施例において使用したキャンロ
ール対向電極型ＣＶＤ装置を示す。

【００１５】上記キャンロール対向電極型ＣＶＤ装置
は、頭部と底部にそれぞれ設けられた排気口１５から排
気されて内部が高真空状態となされた真空室１内に、プ
ラズマを発生させるための上部電極５，底部電極８と、
これら上部電極５と底部電極８の間に原料ガスを導入す
るためのガス導入口１４が設けられて構成されている。

【００１６】上記上部電極５は、図中時計回りに回転可
能に支持されたロール状電極とされており、その両側に
は図中の時計回り方向に定速回転する送りロール３と、
図中の時計回り方向に定速回転する巻き取りロール４と
が設けられている。すなわち、連続フィルム基板２が、
送りロール３から順次送り出され、さらに上記上部電極
５の周面を通過し、巻き取りロール４に巻き取られてい
くようになされている。

【００１７】また、上記送りロール３と上記上部電極５
との間及び該上部電極５と上記巻き取りロール４との間
にはそれぞれガイドロール６，７が配設され、上記送り
ロール３から上部電極５及び該上部電極５から巻き取り
ロール４に亘って走行する連続フィルム基板２に所定の
テンションをかけ、連続フィルム基板２が円滑に走行す
るようになされている。

【００１８】なお、上記上部電極５，送りロール３，巻
き取りロール４，ガイドロール６，７は、それぞれ円筒
長さが連続フィルム基板２の幅と略同じ長さとされてい
る。また、上部電極５には、内部に図示しない冷却装置
が設けられ、連続フィルム基板２の温度上昇による変形
等を抑制し得るようになされている。

【００１９】上記底部電極８は、上記上部電極５の下方
に上部電極５と略平行となるように対向して設けられて
いる。この底部電極８は筐体状の非磁性金属よりなり、
高周波電源９が接続され、電圧が印加されるようになっ
ている。この装置では、上記底部電極８に電圧が印加さ
れることによって底部電極８，上部電極５間にグロー放
電が起こり、プラズマが発生される。

【００２０】さらに上記底部電極８には、図２，図３に
示すように一対の永久磁石１０，１１が内蔵されてお
り、その回りに磁界が形成されるようになっている。こ
れら一対の永久磁石１０，１１は、一方がＨ字状に成形
され、他の一方がロ字状に成形され、ロ字状に成形され
た磁石１０の空間部にＨ字状に成形された磁石１１が配
設されるようにして上記筐体状の底部電極８内に内蔵さ
れている。

【００２１】そして、このように永久磁石が内蔵された
底部電極８と上部電極５との間には、真空室１の外部か
ら各種原料ガスを導くためのガス導入口１４が設けられ
ており、上部電極５と底部電極８の間に原料ガスが導か
れ、これら電極５，８間で発生したプラズマによって効
率良く励起されるようになされている。

【００２２】以上のような構成のキャンロール対向電極
型ＣＶＤ装置によって薄膜を形成するには、送りロール
３，巻き取りロール４を回転させることによって連続フ
ィルム基板を上部電極５の周面に沿って連続走行させる
とともに底部電極８に電圧を印加し、さらにガス導入口
１４より上部電極５，底部電極８間に原料ガスを供給す
る。

【００２３】底部電極８に電圧を印加すると、底部電極
８と上部電極５間にグロー放電が起こってプラズマが発
生する。このプラズマによって上部電極５，底部電極８
間に導かれた原料ガスが励起し、化学反応する。この反
応生成物は連続走行する連続フィルム基板２上に沈着，
累積し薄膜が形成されることになる。

【００２４】ここで、上記キャンロール対向電極型ＣＶ
Ｄ装置では、底部電極８のまわりに該底部電極８に内蔵
された磁石によって磁界が形成されている。この磁界に
よっ底部電極８と上部電極５間にプラズマが集中し、プ
ラズマ密度が高められる。したがって、これら電極５，
８間に導かれた原料ガスが効率良く励起，化学反応し、
薄膜が高速形成されることになる。

【００２５】このとき形成する磁界は、上記底部電極８
の上記上部電極５と対向する面と水平な向きの磁束密度
が１００〜１０００ガウスであることが望ましい。水平
方向の磁束密度が１００ガウス未満である場合には、プ
ラズマを集中させる効果が低く膜形成速度のさらなる向
上は望めず、１０００ガウスを越える場合には、プラズ
マが集中し過ぎてプラズマ分布に偏りが発生し、逆に薄
膜形成速度が低下する。

【００２６】磁界を形成する磁石としては、上記装置で
は永久磁石が用いられているが、電磁石でも構わない。
また、磁石は、底部電極８，上部電極５のいずれに内蔵
するようにしても同様の効果が得られる。

【００２７】なお、このようにしてプラズマを集中させ
ると、薄膜を形成する基板を静止状態とした場合には形
成される薄膜の膜厚が不均一になる傾向がある。しか
し、上記装置のように基板を連続的に移動させるように
すれば膜厚の偏りは解消され、特に不都合はない。因み
に、図４，図５に基板を静止させた状態で薄膜を形成し
た場合、基板を連続走行させながら薄膜を形成した場合
のそれぞれについて、形成される薄膜の膜厚分布を示
す。これら分布図は、連続フィルム基板を幅方向に二等
分する長手方向線分の膜厚分布を示しており、縦軸は規
格化した膜厚、横軸は電極の大きさにて規格化した連続
フィルム基板の長手方向の長さである。図４に示すよう
に、基板を静止させた状態で薄膜を形成した場合には、
薄膜が不均一な膜厚で形成されるが、図５に示すよう
に、基板を連続走行させながら薄膜を形成した場合に
は、均一な膜厚の薄膜が形成される。

【００２８】以上のように上記構成のキャンロール対向
電極型ＣＶＤ装置によれば、薄膜の高速成膜が可能であ
るが、その薄膜の原料ガスとしては、エチレン，メタ
ン，シラン等，通常のＣＶＤ装置で用いられる原料ガス
がいずれも使用可能である。また、通常のＣＶＤ装置と
同様、原料ガスとして四フッ化炭素や六フッ化炭素等を
用いれば、薄膜をエッチング加工するエッチング装置と
しても使用することが可能である。この場合にも、電極
の回りに電界が形成されていることにより、極めて高速
なエッチング速度を得ることができる。

【００２９】また、上記キャンロール対向電極型ＣＶＤ
装置では、上部電極５は連続フィルム基板２の変形を防
止するために冷却されるが、連続フィルム基板２とその
上に形成される薄膜との接着強度を上げるために適宜加
熱するようにしても良い。

【００３０】また、さらに底部電極８に電圧を印加する
ための電源としては、高周波電源であっても直流電源で
あってもいずれでも良い。

【００３１】次に、実際に上記キャンロール対向電極型
ＣＶＤ装置を用いてポリエチレンテレフタレート連続フ
ィルム基板上に薄膜を形成し、膜形成速度を測定した。
その結果を表１に示す。

【００３２】なお、底部電極８の回り（底部電極の磁石
から１００ｍｍ離れた位置）に形成する磁界の水平方向
の磁束密度は０ガウス，５０ガウス，６００ガウス，１
１００ガウスと変化させた。この他の成膜条件を以下の
通りである。

【００３３】成膜条件連続フィルム基板：ポリエチレンテレフタレート連
続フィルム基板（厚み１０μｍ，幅１５０ｍｍ）原料ガス：エチレンガス真空度：１０Ｐａテープ送り速度：２ｍ／分ＲＦパワー：２．５ｋＷ基板間距離：１００ｍｍ設定膜厚：１５ｎｍ

【００３４】

【表１】

【００３５】表１からわかるように、底部電極８の回り
に磁界を形成し、その磁束密度を５０ガウス，６００ガ
ウスと上げていくと、それに伴って膜形成速度が増大す
る。そして、水平磁束密度を６００ガウスにした場合に
は磁束密度が０ガウスである場合に比べて倍近くの膜形
成速度が得られるようになる。このことから、底部電極
８の回りに磁界を形成することは薄膜の形成速度を上げ
る上で有効であることがわかる。

【００３６】しかし、磁束密度を１１００ガウスにまで
上げると、今度は磁束密度を０ガウスにした場合よりも
膜形成速度が遅くなる。また、磁束密度を５０ガウスに
した場合では膜形成速度は若干は向上するもののその率
は小さく意味がない。このことから底部電極８の回りに
形成する磁界の大きささは、１００〜１０００ガウスの
範囲内に設定することが望ましいと言える。

【００３７】なお、形成された薄膜の膜厚分布はいずれ
も５％以内に収まっていた。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では、真空室内に対向して配置されプラズマを発生さ
せる一対の電極を備えてなるプラズマＣＶＤ装置におい
て、上記一対の電極のうち少なくとも一方の電極の近傍
に、電極の対向面と略水平な向きの磁界を印加する磁石
を配するので、ＣＶＤ法による薄膜形成の成膜速度さら
にはエッチング加工のエッチング速度を向上することが
できる。したがって、本発明によれば、ＣＶＤ法を導入
するエレクトロニクスデバイスの製造分野において製造
効率のさらなる向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したキャンロール対向電極型ＣＶ
Ｄ装置の一例を示す模式図である。

【図２】上記キャンロール対向電極型ＣＶＤ装置の底部
電極に内蔵される永久磁石の配置例を示す平面図であ
る。

【図３】上記永久磁石の配置例を示す縦断面図である。

【図４】基板を静止させた状態で薄膜を形成したときの
薄膜の膜厚分布を示す特性図である。

【図５】基板を連続移動させながら薄膜を形成したとき
の薄膜の膜厚分布を示す特性図である。

【符号の説明】

１・・・・・・真空室２・・・・・・連続フィルム基板３・・・・・・送りロール４・・・・・・巻き取りロール５・・・・・・上部電極６，７・・・・ガイドロール８・・・・・・底部電極９・・・・・・高周波電源１０，１１・・永久磁石１４・・・・・ガス導入口

フロントページの続き (72)発明者佐藤研一東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者千葉一信東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空室内に対向して配置されプラズマを
発生させる一対の電極を備えてなるプラズマＣＶＤ装置
において、上記一対の電極のうち少なくとも一方の電極の近傍に、
電極の対向面と略水平な向きの磁界を印加する磁石が配
されていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】磁石によって印加される磁界の強さが１
００ガウス〜１０００ガウスであることを特徴とする請
求項１記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】被加工基板が連続的に移動されることを
特徴とする請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】被加工基板が連続したフィルム状の基板
であることを特徴とする請求項３記載のプラズマＣＶＤ
装置。
【請求項５】一対の電極のうち一方の電極がロール状
電極であり、被加工基板がこのロール状電極に沿って連
続的に移動されることを特徴とする請求項４記載のプラ
ズマＣＶＤ装置。