JPH08225949A - Formation of thin film - Google Patents
Formation of thin filmInfo
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- JPH08225949A JPH08225949A JP3095495A JP3095495A JPH08225949A JP H08225949 A JPH08225949 A JP H08225949A JP 3095495 A JP3095495 A JP 3095495A JP 3095495 A JP3095495 A JP 3095495A JP H08225949 A JPH08225949 A JP H08225949A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に、半導体、絶
縁体、金属などの薄膜を形成する方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a thin film of semiconductor, insulator, metal or the like on a substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】液晶表示素子、太陽電池、集積回路等の
電子部品においては、高純度でかつ高精度に形成された
薄膜が用いられている。このような薄膜は、大別して化
学気相堆積（ＣＶＤ）法または物理気相堆積（ＰＶＤ）
法により形成されている。2. Description of the Related Art In electronic parts such as liquid crystal display devices, solar cells, and integrated circuits, thin films of high purity and high precision are used. Such a thin film is roughly classified into a chemical vapor deposition (CVD) method or a physical vapor deposition (PVD) method.
It is formed by the method.
【０００３】ＣＶＤ法は、原料ガスを熱やプラズマなど
のエネルギーで分解し、成長の前駆体を形成し、基板の
成長表面上でその前駆体を化学的に反応させ、薄膜を形
成する方法である。ＣＶＤ法によれば、高融点材料を低
い温度で形成することができ、また純度の高い薄膜を形
成することができるという長所がある。The CVD method is a method of decomposing a source gas with energy such as heat and plasma to form a growth precursor, and chemically reacting the precursor on the growth surface of the substrate to form a thin film. is there. The CVD method has an advantage that a high melting point material can be formed at a low temperature and a thin film having high purity can be formed.
【０００４】ＰＶＤ法は、原料成分を蒸発させたり、あ
るいは原料成分からなるターゲットの表面に物理的衝撃
を与えることにより、気相中に原子または分子等を放出
させ、これを基板上に堆積させる方法である。ＰＶＤ法
によれば、安価な材料を用いることができ、また運動エ
ネルギー等を付加することができるので、基板に対し密
着性の良い薄膜を形成することができる。In the PVD method, the raw material components are evaporated or the surface of the target made of the raw material components is subjected to physical impact to release atoms or molecules into the gas phase and deposit them on the substrate. Is the way. According to the PVD method, an inexpensive material can be used and kinetic energy or the like can be added, so that a thin film having good adhesion to the substrate can be formed.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ＣＶＤ法によれば、上
述のように高融点材料を低い温度で形成できることや、
高純度の薄膜を形成できるという長所があるが、基板と
の密着性や、基板以外の場所にも膜が付着するなどの問
題があった。一方、ＰＶＤ法によれば、密着性の良い薄
膜を形成することができるが、高純度の薄膜を形成する
ことが難しく、また原料が持つ性質により用いることが
できる方法が限定されるという問題があった。According to the CVD method, it is possible to form a high melting point material at a low temperature as described above, and
Although it has an advantage that a high-purity thin film can be formed, it has problems such as adhesion to the substrate and adhesion of the film to a place other than the substrate. On the other hand, according to the PVD method, a thin film having good adhesion can be formed, but it is difficult to form a high-purity thin film, and there is a problem that the method that can be used is limited due to the property of the raw material. there were.
【０００６】このようにＣＶＤ法及びＰＶＤ法はそれぞ
れ長所を有するとともに欠点も有している。従って、高
融点材料を低い温度で形成でき、高純度の薄膜が形成で
きるＣＶＤ法の長所を有し、密着性に優れた薄膜が形成
できるＰＶＤ法の長所を有するような薄膜形成方法があ
れば、非常に有用なものとなる。As described above, the CVD method and the PVD method each have advantages and disadvantages. Therefore, there is a thin film forming method that has the advantages of the CVD method that can form a high melting point material at a low temperature, can form a high purity thin film, and has the advantage of the PVD method that can form a thin film with excellent adhesion. , Will be very useful.
【０００７】本発明の目的は、このようなＣＶＤ法及び
ＰＶＤ法のそれぞれの長所を兼ね備えることができ、良
好な膜特性の薄膜を形成することができる新規な薄膜形
成方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a novel thin film forming method which can combine the advantages of the CVD method and the PVD method and can form a thin film having good film characteristics. .
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜形成方法
は、原料ガスを気相中で分解し基板上に薄膜を形成する
工程と、基板上の薄膜形成と同時に原料ガスの反応領域
内に設けられた薄膜付着部材上にも原料ガスの分解によ
る薄膜を形成する工程と、薄膜付着部材上の薄膜にエネ
ルギーを付与して該薄膜成分を放出させ、薄膜成分を基
板上の薄膜上に堆積させる工程とを備えている。The thin film forming method of the present invention comprises a step of decomposing a raw material gas in a gas phase to form a thin film on a substrate, and a step of forming a thin film on a substrate and simultaneously forming a thin film on a substrate in a reaction region of the raw material gas. A step of forming a thin film by decomposition of the raw material gas on the thin film adhesion member provided, and energy is applied to the thin film on the thin film adhesion member to release the thin film component, and the thin film component is deposited on the thin film on the substrate. And the process of making it.
【０００９】本発明に従う好ましい実施態様において
は、薄膜付着部材が薄膜付着電極である。この実施態様
においては、薄膜付着電極と基板との間に電界を印加
し、前記薄膜成分に電荷を与え電界で加速することによ
り、該薄膜成分に運動エネルギーを付与して基板上の薄
膜上に堆積させる。In a preferred embodiment according to the present invention, the thin film deposition member is a thin film deposition electrode. In this embodiment, an electric field is applied between the thin film deposition electrode and the substrate to give a charge to the thin film component and accelerate the electric field to impart kinetic energy to the thin film component to form a thin film on the substrate. Deposit.
【００１０】本発明の薄膜形成方法では、ＣＶＤ法によ
り基板上及び薄膜付着部材上に薄膜を形成し、所定のタ
イミングで、薄膜付着部材上の薄膜にエネルギーを付与
して薄膜成分を放出させ、ＰＶＤ法によりこの薄膜成分
を基板上の薄膜上に堆積させる。薄膜付着部材上の薄膜
にエネルギーを付与して薄膜成分を放出させるタイミン
グは、種々設定することができる。例えば、薄膜付着部
材上に堆積される薄膜が所定の厚みとなった時点で薄膜
付着部材上の薄膜にエネルギーを付与して放出させ、Ｐ
ＶＤ法により薄膜成分を基板上の薄膜上に堆積させる。
このような薄膜の所定の厚みとしては、例えば５００Å
以下の厚みを選択することができる。In the thin film forming method of the present invention, a thin film is formed on the substrate and the thin film adhering member by the CVD method, and energy is applied to the thin film on the thin film adhering member to release the thin film component at a predetermined timing. This thin film component is deposited on the thin film on the substrate by the PVD method. The timing at which energy is applied to the thin film on the thin film adhesion member to release the thin film component can be set variously. For example, when the thin film deposited on the thin film deposition member reaches a predetermined thickness, energy is applied to the thin film deposited on the thin film deposition member to release P,
A thin film component is deposited on the thin film on the substrate by the VD method.
The predetermined thickness of such a thin film is, for example, 500 Å
The following thickness can be selected.
【００１１】また薄膜付着部材の薄膜からのＰＶＤ法に
よる薄膜形成は、ＣＶＤ法による基板上の薄膜形成を止
めて行ってもよいし、ＣＶＤ法による基板上の薄膜形成
を継続しながら同時に行ってもよい。Further, the thin film formation by the PVD method from the thin film of the thin film adhering member may be carried out by stopping the thin film formation on the substrate by the CVD method or simultaneously by continuously forming the thin film on the substrate by the CVD method. Good.
【００１２】基板上及び薄膜付着部材上に薄膜を形成す
るＣＶＤ法としては、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、
イオンアシストプラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法など種々
のＣＶＤ法を用いることができる。イオンアシストプラ
ズマＣＶＤ法により基板上に薄膜を形成する場合には、
希ガスまたは水素のイオンを薄膜形成と同時に、または
薄膜形成後に照射してもよい。As a CVD method for forming a thin film on a substrate and a thin film adhering member, there are plasma CVD method, thermal CVD method,
Various CVD methods such as an ion-assisted plasma CVD method and an optical CVD method can be used. When a thin film is formed on a substrate by the ion assisted plasma CVD method,
Irradiation with a rare gas or hydrogen ions may be performed at the same time as the thin film formation or after the thin film formation.
【００１３】本発明において薄膜形成部材の形態及び材
質は特に限定されるものではないが、好ましくは金属メ
ッシュ部材が薄膜付着部材として用いられる。本発明に
おいて薄膜付着部材上の薄膜にエネルギーを付与する方
法としては、例えば、薄膜付着部材を加熱する方法や、
薄膜付着部材に超音波を印加する方法などを挙げること
ができる。In the present invention, the form and material of the thin film forming member are not particularly limited, but a metal mesh member is preferably used as the thin film adhering member. As a method of applying energy to the thin film on the thin film adhesion member in the present invention, for example, a method of heating the thin film adhesion member,
A method of applying ultrasonic waves to the thin film adhering member can be mentioned.
【００１４】[0014]
【作用】本発明の薄膜形成方法では、原料ガスを気相中
で分解し、ＣＶＤ法により基板上及び薄膜付着部材上に
薄膜を形成した後、薄膜付着部材上の薄膜にエネルギー
を付与して該薄膜成分を放出させ、ＰＶＤ法により該薄
膜成分を基板上の薄膜上に堆積させている。このため、
基板上に形成される薄膜は、ＣＶＤ法により形成される
とともに、ＰＶＤ法によっても形成される。従って、Ｃ
ＶＤ法とＰＶＤ法のそれぞれの長所を発揮させて薄膜を
形成させることができる。従って、高融点材料を低い温
度で形成させることができるととにも、高純度でかつ高
精度に薄膜を形成させることができる。また、従来のＣ
ＶＤ法に比べ下地との付着性等が改善されるとともに、
薄膜の緻密性を向上させることができる。さらに、ＣＶ
Ｄ法で発生する不要な副生成物（ガス）の除去や、化合
物の組成制御などを行うことができる。In the thin film forming method of the present invention, the raw material gas is decomposed in the gas phase, a thin film is formed on the substrate and the thin film adhering member by the CVD method, and then energy is applied to the thin film on the thin film adhering member. The thin film component is released, and the thin film component is deposited on the thin film on the substrate by the PVD method. For this reason,
The thin film formed on the substrate is formed not only by the CVD method but also by the PVD method. Therefore, C
A thin film can be formed by exhibiting the respective advantages of the VD method and the PVD method. Therefore, the high-melting-point material can be formed at a low temperature, and the thin film can be formed with high purity and high accuracy. Also, conventional C
Compared to the VD method, the adhesion to the base is improved, and
The denseness of the thin film can be improved. Furthermore, CV
It is possible to remove unnecessary by-products (gas) generated in the D method and control the composition of the compound.
【００１５】さらに、従来のＣＶＤ法では困難であっ
た、基板以外の場所に付着した膜の利用が可能となる。
本発明の薄膜形成方法では、ＣＶＤ法により薄膜付着部
材上に形成した薄膜をソースとして用い、この薄膜成分
をＰＶＤ法により基板上の薄膜上に堆積させている。従
って、既に基板上に形成されている薄膜成分とほぼ同一
成分の薄膜成分をソースとして用いることとなり、ＣＶ
Ｄ法とＰＶＤ法の異なる薄膜形成方法を用いても、高い
精度で薄膜の組成を制御することができ、高純度の薄膜
を形成することができる。Further, it becomes possible to use a film attached to a place other than the substrate, which has been difficult with the conventional CVD method.
In the thin film forming method of the present invention, the thin film formed on the thin film adhering member by the CVD method is used as a source, and this thin film component is deposited on the thin film on the substrate by the PVD method. Therefore, a thin film component that is almost the same as the thin film component already formed on the substrate is used as the source, and the CV
Even if a thin film forming method different from the D method and the PVD method is used, the composition of the thin film can be controlled with high accuracy, and a high purity thin film can be formed.
【００１６】薄膜付着部材上の薄膜に加熱や超音波振動
などのエネルギーを付与し、放出する薄膜成分は、例え
ば微粒子状の形態で放出させて基板上の薄膜上に堆積さ
せることができる。従って、原子状あるいは分子状の状
態で放出させるよりも少ないエネルギーで堆積させるこ
とが可能である。The thin film component which is applied with energy such as heating or ultrasonic vibration and is emitted to the thin film on the thin film adhering member can be emitted in the form of fine particles and deposited on the thin film on the substrate. Therefore, it is possible to deposit with a smaller amount of energy than that in the atomic or molecular state.
【００１７】また、本発明の好ましくい実施態様に従え
ば、薄膜付着部材を薄膜付着電極とし、この薄膜付着電
極と基板との間に電界を印加し、薄膜成分に電荷を与え
電界で加速することにより、薄膜成分に運動エネルギー
を付与して基板上の薄膜上に堆積させることができる。
このとき与える運動エネルギーとしては、基板表面上で
分子の移動が可能なように、単位原子または分子あたり
数ｅＶとなるように加速電圧を設定することが好まし
い。このような運動エネルギーを与えることにより、さ
らに下地との付着性が改善され、形成する薄膜の緻密性
を向上させることができる。According to a preferred embodiment of the present invention, the thin film deposition member is a thin film deposition electrode, an electric field is applied between the thin film deposition electrode and the substrate, and charges are applied to the thin film components to accelerate the electric field. As a result, kinetic energy can be applied to the thin film component to deposit it on the thin film on the substrate.
The kinetic energy applied at this time is preferably set to an accelerating voltage of several eV per unit atom or molecule so that the molecules can move on the surface of the substrate. By giving such kinetic energy, the adhesion to the base is further improved, and the denseness of the thin film to be formed can be improved.
【００１８】また、上記のような運動エネルギーを付与
するために、薄膜付着部材と基板との間に別体の加速電
極を設ける構成としてもよい。なお、本発明において、
薄膜付着部材として金属メッシュ電極を用いる場合に
は、ＣＶＤ装置のカソード電極と基板の間にメッシュ電
極が設けられる構成となる。このようなカソード電極と
基板の間にメッシュ電極を設ける構成は、例えば「アモ
ルファスシリコン」（オーム社刊、平成５年３月１０日
発行）の第４７頁に記載された装置や、第６回「プラズ
マプロセシング研究会」資料（応用物理学会刊、平成元
年１月２４日発行）の第３１３頁に記載された装置にお
いても採用されている。しかしながら、これらの文献に
記載された装置における、メッシュ電極は、発生するプ
ラズマを制御するために設けられており、プラズマダメ
ージを制御するために設けられている。従って、本願発
明のように、メッシュ電極上に薄膜を形成し、この薄膜
をソースとして基板上に薄膜成分を堆積させるためのも
のではない。Further, in order to apply the kinetic energy as described above, a separate acceleration electrode may be provided between the thin film deposition member and the substrate. In the present invention,
When a metal mesh electrode is used as the thin film attaching member, the mesh electrode is provided between the cathode electrode of the CVD device and the substrate. Such a structure in which the mesh electrode is provided between the cathode electrode and the substrate is described, for example, in the device described on page 47 of "Amorphous Silicon" (Ohm Co., published on Mar. 10, 1993) or the sixth. It is also used in the apparatus described on page 313 of "Plasma Processing Research Group" material (published by the Japan Society of Applied Physics, published January 24, 1989). However, in the devices described in these documents, the mesh electrode is provided to control the generated plasma and is provided to control the plasma damage. Therefore, unlike the present invention, it is not for forming a thin film on a mesh electrode and using this thin film as a source to deposit thin film components on a substrate.
【００１９】[0019]
【実施例】図１は、本発明に従う第１の実施例の薄膜形
成装置を示す概略構成図である。図１を参照して、真空
槽１内には、高周波電極２及び接地電極３が対向して設
けられている。接地電極３の上には基板４が載せられて
いる。図１に示す装置は、一般的な平行平板型プラズマ
ＣＶＤ装置である。1 is a schematic configuration diagram showing a thin film forming apparatus of a first embodiment according to the present invention. Referring to FIG. 1, a high frequency electrode 2 and a ground electrode 3 are provided in a vacuum chamber 1 so as to face each other. A substrate 4 is placed on the ground electrode 3. The apparatus shown in FIG. 1 is a general parallel plate type plasma CVD apparatus.
【００２０】高周波電極２と基板４との間の領域には、
本発明の薄膜付着部材である金属メッシュ電極５が設け
られている。金属メッシュ電極５は、例えばステンレ
ス、タングステン等の金属からなる網目状の電極であ
る。この金属メッシュ電極５の両端は、金属メッシュ電
極５を加熱するための加熱電源７に接続されている。ま
たこの金属メッシュ電極５には、金属メッシュ電極５に
付着した薄膜成分に電界を印加するための加速電源９の
一方が接続されている。加速電源９の他方は接地されて
いる。In the region between the high frequency electrode 2 and the substrate 4,
The metal mesh electrode 5 which is the thin film adhering member of the present invention is provided. The metal mesh electrode 5 is a mesh electrode made of a metal such as stainless steel or tungsten. Both ends of the metal mesh electrode 5 are connected to a heating power source 7 for heating the metal mesh electrode 5. Further, one side of the acceleration power supply 9 for applying an electric field to the thin film component attached to the metal mesh electrode 5 is connected to the metal mesh electrode 5. The other side of the acceleration power supply 9 is grounded.
【００２１】真空槽１には、ＣＶＤ法の原料ガスを供給
するための原料ガス導入口６が設けられている。本実施
例の薄膜形成装置では、高周波電極２と接地電極３との
間でプラズマを発生させ、原料ガス導入口から導入され
た原料ガスをこのプラズマで分解し、基板４上及び金属
メッシュ電極５上に薄膜を形成させる。所定時間プラズ
マＣＶＤ法により薄膜形成した後、プラズマＣＶＤ法に
よる薄膜形成を止めて、あるいはＣＶＤ法による薄膜形
成を行ないながら、金属メッシュ電極５上の薄膜の薄膜
成分を放出させるため、加熱電源７により金属メッシュ
電極５を加熱するとともに、加速電源９により金属メッ
シュ電極５と基板４との間に電界を印加する。これによ
って、薄膜成分は金属メッシュ電極５から放出され、さ
らに電界によって加速されて基板４上に既に形成されて
いる薄膜上に薄膜成分の微粒子が衝突し堆積する。The vacuum chamber 1 is provided with a raw material gas inlet 6 for supplying a raw material gas for the CVD method. In the thin film forming apparatus of the present embodiment, plasma is generated between the high frequency electrode 2 and the ground electrode 3, and the raw material gas introduced from the raw material gas inlet is decomposed by this plasma, on the substrate 4 and the metal mesh electrode 5. Form a thin film on top. After the thin film is formed by the plasma CVD method for a predetermined time, the thin film component of the thin film on the metal mesh electrode 5 is released by stopping the thin film formation by the plasma CVD method or while performing the thin film formation by the CVD method. While heating the metal mesh electrode 5, an acceleration power source 9 applies an electric field between the metal mesh electrode 5 and the substrate 4. As a result, the thin film component is emitted from the metal mesh electrode 5 and further accelerated by the electric field to collide and deposit fine particles of the thin film component on the thin film already formed on the substrate 4.
【００２２】以上のようにして、基板４の上にＣＶＤ法
及びＰＶＤ法により薄膜を形成することができる。な
お、金属メッシュ電極５上の薄膜をソースとしたＰＶＤ
法による薄膜形成は、その薄膜の厚みが一定の厚み、例
えば２００Å形成されるごとに行うようにしてもよい。
これにより所定の周期でＰＶＤ法による薄膜形成が基板
上で行われることになる。As described above, a thin film can be formed on the substrate 4 by the CVD method and the PVD method. PVD using the thin film on the metal mesh electrode 5 as a source
The thin film formation by the method may be performed every time the thin film is formed to a constant thickness, for example, 200Å.
As a result, thin film formation by the PVD method is performed on the substrate at a predetermined cycle.
【００２３】図１に示す装置を用いる薄膜形成条件の好
ましい範囲を表１に示す。Table 1 shows preferable ranges of thin film forming conditions using the apparatus shown in FIG.
【００２４】[0024]
【表１】 [Table 1]
【００２５】次に、図１に示す装置を用いて基板上にａ
−Ｓｉ：Ｈの薄膜を形成した。薄膜形成条件は表１に示
す条件とし、高周波電極２に印加する高周波電界は１
３．５６ＭＨｚとした。また金属メッシュ電極５上に形
成される薄膜の厚みが２００Åになるごとに、プラズマ
ＣＶＤ法による薄膜形成を止め、金属メッシュ電極５に
加熱電源７からの電流を流して、金属メッシュ電極５上
の薄膜をソースとしたＰＶＤ法による薄膜形成を行っ
た。この結果得られたａ−Ｓｉ薄膜の特性を表２に示
す。Next, using the apparatus shown in FIG.
A thin film of —Si: H was formed. The thin film forming conditions are those shown in Table 1, and the high frequency electric field applied to the high frequency electrode 2 is 1
It was 3.56 MHz. Whenever the thickness of the thin film formed on the metal mesh electrode 5 becomes 200 Å, the thin film formation by the plasma CVD method is stopped, and the current from the heating power source 7 is passed through the metal mesh electrode 5 to make the metal mesh electrode 5 on the metal mesh electrode 5. A thin film was formed by the PVD method using the thin film as a source. Table 2 shows the characteristics of the a-Si thin film obtained as a result.
【００２６】なお、比較として、図１に示す装置におい
て金属メッシュ電極５が設けられていない従来のプラズ
マＣＶＤ装置を用い、同様のプラズマＣＶＤ条件でａ−
Ｓｉ薄膜を形成し、その薄膜の特性を測定した。結果を
表２に示す。For comparison, a conventional plasma CVD apparatus in which the metal mesh electrode 5 is not provided in the apparatus shown in FIG. 1 is used and a- is obtained under the same plasma CVD conditions.
A Si thin film was formed and the characteristics of the thin film were measured. Table 2 shows the results.
【００２７】[0027]
【表２】 [Table 2]
【００２８】表２から明らかなように、本発明の薄膜形
成方法に従い形成されたａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜は、従来のプ
ラズマＣＶＤ法により形成されたａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜に比
べ、膜中の水素量が大幅に減少している。また密度が増
大していることから薄膜として高い緻密性を有している
ことがわかる。これは、金属メッシュ電極から供給され
る微粒子状の薄膜成分が大きな運動エネルギーを有して
おり、この運動エネルギーを有した微粒子状の薄膜成分
が、すでに形成された薄膜に衝突して堆積することによ
り膜特性が改質されるものと考えられる。また金属メッ
シュ電極が加熱されるので、これによっても薄膜成分中
の水素が脱離すると考えられる。As is apparent from Table 2, the a-Si: H thin film formed according to the thin film forming method of the present invention has a higher film content than the a-Si: H thin film formed by the conventional plasma CVD method. The amount of hydrogen has decreased significantly. Further, since the density is increased, it can be seen that the thin film has high denseness. This is because the fine particle thin film component supplied from the metal mesh electrode has a large kinetic energy, and the fine particle thin film component having this kinetic energy collides with the already formed thin film and is deposited. It is considered that the film characteristics are modified by this. Further, since the metal mesh electrode is heated, it is considered that hydrogen in the thin film component is also desorbed by this.
【００２９】図２は、本発明の薄膜形成方法に従う第２
の実施例における薄膜形成装置を示す概略構成図であ
る。図２に示す装置では、金属メッシュ電極５に接続さ
れる加熱電源が設けられておらず、その代わりに金属メ
ッシュ電極５に超音波を印加するための超音波振動子１
０が設けられている。この超音波振動子１０には、超音
波振動子電源２０が接続されている。本実施例では、金
属メッシュ電極５上に形成された薄膜に与えるエネルギ
ーとして超音波振動エネルギーが与えられる。このよう
な超音波振動は、金属メッシュ電極５上の薄膜の厚み
が、例えば５００Åになるごとに与えられるとともに、
図１を参照して説明した実施例と同様に、薄膜成分の微
粒子に電荷を与え、電界で加速して基板４上の薄膜上に
供給する。これにより、図１に示す実施例と同様に、膜
特性の良好な薄膜を形成することができる。FIG. 2 shows a second method according to the thin film forming method of the present invention.
3 is a schematic configuration diagram showing a thin film forming apparatus in the example of FIG. In the device shown in FIG. 2, the heating power source connected to the metal mesh electrode 5 is not provided, but instead, the ultrasonic transducer 1 for applying ultrasonic waves to the metal mesh electrode 5 is used.
0 is provided. An ultrasonic oscillator power source 20 is connected to the ultrasonic oscillator 10. In this embodiment, ultrasonic vibration energy is applied as energy applied to the thin film formed on the metal mesh electrode 5. Such ultrasonic vibration is given each time the thickness of the thin film on the metal mesh electrode 5 becomes 500 Å, and
Similar to the embodiment described with reference to FIG. 1, the fine particles of the thin film component are charged, accelerated by an electric field and supplied onto the thin film on the substrate 4. As a result, a thin film having good film characteristics can be formed as in the embodiment shown in FIG.
【００３０】本実施例におけるプラズマＣＶＤ法の好ま
しい形成条件の範囲を表３に示す。Table 3 shows a range of preferable formation conditions of the plasma CVD method in this embodiment.
【００３１】[0031]
【表３】 [Table 3]
【００３２】図３は、本発明の薄膜形成方法に従う第３
の実施例において用いられる薄膜形成装置を示す概略構
成図である。図３に示す装置は、熱ＣＶＤ法を用いた装
置である。図３を参照して、真空槽１１内にはサセプタ
ー１２が設置されている。サセプター１２内には加熱の
ためのヒーターが設けられており、このヒーターを加熱
するためのサセプター電源１３が接続されている。サセ
プター１２の上には基板１４が設けられている。基板１
４の上方には金属メッシュ電極１５が設けられている。
この金属メッシュ電極１５も、図１に示す金属メッシュ
電極５と同様の材質から形成することができる。金属メ
ッシュ電極１５には、金属メッシュ電極１５を加熱する
ための加熱電源１７が接続されている。また金属メッシ
ュ電極１５には、基板１４との間で電界を印加するため
の加速電源１８が接続されている。FIG. 3 shows a third method according to the thin film forming method of the present invention.
2 is a schematic configuration diagram showing a thin film forming apparatus used in the example of FIG. The apparatus shown in FIG. 3 is an apparatus using the thermal CVD method. Referring to FIG. 3, a susceptor 12 is installed in the vacuum chamber 11. A heater for heating is provided in the susceptor 12, and a susceptor power supply 13 for heating the heater is connected. A substrate 14 is provided on the susceptor 12. Board 1
A metal mesh electrode 15 is provided above 4.
This metal mesh electrode 15 can also be formed from the same material as the metal mesh electrode 5 shown in FIG. A heating power supply 17 for heating the metal mesh electrode 15 is connected to the metal mesh electrode 15. An acceleration power supply 18 for applying an electric field between the metal mesh electrode 15 and the substrate 14 is connected.
【００３３】本実施例では、まず従来の熱ＣＶＤ法と同
様にして基板１４上に原料ガス導入口１６からの原料ガ
スを流し、サセプター１２に内蔵されたヒーターによっ
て基板１４を例えば６００℃に加熱する。なお真空槽１
１内の圧力は１０2 〜１０4Ｐａ程度に調整する。これ
により、基板１４上及び金属メッシュ電極１５上に熱Ｃ
ＶＤ法による薄膜が形成される。金属メッシュ電極１５
上の薄膜の厚みが例えば５００Å形成されるごとに、金
属メッシュ電極１５に電流を流して金属メッシュ電極１
５の温度を例えば８００℃以上にする。これにより金属
メッシュ電極１５から微粒子状の薄膜成分が放出され、
この薄膜成分が基板１４上の、既に形成された薄膜上に
供給され、薄膜堆積がなされる。In this embodiment, first, a raw material gas is introduced from the raw material gas inlet 16 onto the substrate 14 in the same manner as in the conventional thermal CVD method, and the substrate 14 is heated to, for example, 600 ° C. by a heater incorporated in the susceptor 12. To do. Vacuum chamber 1
The pressure in 1 is adjusted to about 10 2 to 10 4 Pa. This causes heat C on the substrate 14 and the metal mesh electrode 15.
A thin film is formed by the VD method. Metal mesh electrode 15
For example, each time the thickness of the upper thin film is formed to be 500Å, an electric current is applied to the metal mesh electrode 15 so that the metal mesh electrode 1
The temperature of 5 is set to 800 ° C. or higher, for example. As a result, a fine particle thin film component is released from the metal mesh electrode 15,
This thin film component is supplied onto the already formed thin film on the substrate 14 to perform thin film deposition.
【００３４】本実施例における薄膜形成条件の好ましい
範囲を表４に示す。Table 4 shows a preferable range of thin film forming conditions in this example.
【００３５】[0035]
【表４】 [Table 4]
【００３６】また、図３に示す熱ＣＶＤ法の薄膜形成装
置を用いて、ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜を形成した。得られた薄
膜の特性を表５に示す。また比較として、図３に示す装
置において金属メッシュ電極１５及びそれに関連する装
置部分が設けられていない熱ＣＶＤ法装置を用い、従来
の熱ＣＶＤ法によりａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜を形成した。薄膜
形成条件は金属メッシュ電極による薄膜形成を行わない
ことを除き、実施例と同様にして薄膜を形成した。得ら
れた薄膜の特性を表５に示す。An a-Si: H thin film was formed using the thin film forming apparatus of the thermal CVD method shown in FIG. The characteristics of the obtained thin film are shown in Table 5. For comparison, an a-Si: H thin film was formed by a conventional thermal CVD method using a thermal CVD method apparatus in which the metal mesh electrode 15 and the apparatus portion related thereto are not provided in the apparatus shown in FIG. A thin film was formed in the same manner as in the example except that the thin film was not formed by using the metal mesh electrode. The characteristics of the obtained thin film are shown in Table 5.
【００３７】[0037]
【表５】 [Table 5]
【００３８】表５から明らかなように、本発明の薄膜形
成方法に従い形成された薄膜は、従来の熱ＣＶＤ法によ
り得られた薄膜に比べ光導電率が高く、優れた電気的特
性を有すると共に、密度が高く緻密な薄膜であることが
わかる。As is clear from Table 5, the thin film formed according to the thin film forming method of the present invention has a higher photoconductivity than the thin film obtained by the conventional thermal CVD method and has excellent electrical characteristics. It can be seen that it is a dense and dense thin film.
【００３９】図４は、本発明の薄膜形成方法に従う第４
の実施例における薄膜形成装置を示す概略構成図であ
る。図４に示す装置では、基板４上にイオン化ガスを導
入するためのイオンガン１９が設けられている。その他
の構成は、図１に示す装置と同様である。イオンガン１
９は、基板４上に形成した薄膜の表面反応を促進するた
め希ガスまたは水素のイオンを薄膜上に照射するための
ものである。例えば薄膜としてａ−Ｓｉを形成する場合
には、イオンガン１９により水素イオンを成長表面上に
照射することにより、ダングリングボンドを水素で終端
し、薄膜の膜特性を安定化させることができる。FIG. 4 shows a fourth method according to the thin film forming method of the present invention.
3 is a schematic configuration diagram showing a thin film forming apparatus in the example of FIG. In the apparatus shown in FIG. 4, an ion gun 19 for introducing an ionized gas is provided on the substrate 4. Other configurations are similar to those of the device shown in FIG. Ion gun 1
Reference numeral 9 is for irradiating the thin film with ions of rare gas or hydrogen in order to accelerate the surface reaction of the thin film formed on the substrate 4. For example, in the case of forming a-Si as a thin film, by irradiating the growth surface with hydrogen ions by the ion gun 19, the dangling bond can be terminated with hydrogen and the film characteristics of the thin film can be stabilized.
【００４０】本実施例における薄膜形成条件の好ましい
範囲を表６に示す。Table 6 shows a preferable range of thin film forming conditions in this example.
【００４１】[0041]
【表６】 [Table 6]
【００４２】図４に示す薄膜形成装置を用いてａ−Ｓ
ｉ：Ｈ薄膜を形成した。金属メッシュ電極５上の薄膜の
厚みが５００Åになるごとに、イオンアシストプラズマ
ＣＶＤ法による薄膜形成を止め、金属メッシュ電極５に
電流を流して加熱し、ＰＶＤ法により金属メッシュ電極
５上の薄膜をソースとして、基板４上に既に形成された
薄膜の上にこの薄膜成分を供給した。この結果得られた
薄膜の特性を表７に示す。また比較として、図４に示す
金属メッシュ電極５及びそれに関連する装置部分が設け
られていない以外は図４に示す装置と同様のイオンアシ
ストプラズマＣＶＤ装置を用いて、金属メッシュ電極５
からの薄膜形成を行わない以外は同様の条件でプラズマ
ＣＶＤ法により基板４上に薄膜を形成した。このように
して得られた従来法による薄膜の膜特性を表７に示す。The thin film forming apparatus shown in FIG.
An i: H thin film was formed. Every time the thickness of the thin film on the metal mesh electrode 5 becomes 500 Å, the thin film formation by the ion assisted plasma CVD method is stopped, an electric current is applied to the metal mesh electrode 5 to heat it, and the thin film on the metal mesh electrode 5 is removed by the PVD method. As a source, this thin film component was supplied on the thin film already formed on the substrate 4. The characteristics of the thin film obtained as a result are shown in Table 7. Further, for comparison, the metal mesh electrode 5 is prepared by using the same ion-assisted plasma CVD apparatus as the apparatus shown in FIG. 4 except that the metal mesh electrode 5 shown in FIG. 4 and the apparatus portion related thereto are not provided.
A thin film was formed on the substrate 4 by the plasma CVD method under the same conditions except that the thin film was not formed. Table 7 shows the film characteristics of the thus-obtained conventional thin film.
【００４３】[0043]
【表７】 [Table 7]
【００４４】表７から明らかなように、本発明の薄膜形
成方法に従い得られた薄膜は従来法の薄膜に比べ、水素
含有量が少なくかつ緻密であることがわかる。以上の実
施例においては、ａ−Ｓｉ薄膜の形成についてのみ説明
したが、本発明の薄膜形成方法は、このような薄膜に限
定されるものではなく、従来よりＣＶＤ法及びＰＶＤ法
により薄膜形成がなされている、半導体、絶縁体、金属
などの薄膜に適用することができるものである。例え
ば、絶縁膜であるＳｉ3 Ｎ4 を図１に示す装置を用いて
形成する場合には、表８に示すような形成条件で形成す
ることができる。As is clear from Table 7, the thin film obtained according to the thin film forming method of the present invention has a smaller hydrogen content and is denser than the conventional thin film. In the above examples, only the formation of an a-Si thin film was described, but the thin film forming method of the present invention is not limited to such a thin film, and a thin film can be formed conventionally by the CVD method and the PVD method. It can be applied to thin films of semiconductors, insulators, metals, etc. For example, when Si 3 N 4 that is an insulating film is formed using the apparatus shown in FIG. 1, it can be formed under the forming conditions shown in Table 8.
【００４５】[0045]
【表８】 [Table 8]
【００４６】なお、表８に示す条件は、好ましい範囲を
示したものであり、この形成条件に限定されるものでは
ない。The conditions shown in Table 8 are preferable ranges and are not limited to these forming conditions.
【００４７】[0047]
【発明の効果】本発明の薄膜形成方法に従えば、ＣＶＤ
法により基板上及び薄膜付着部材上に薄膜を形成した
後、薄膜付着部材上の薄膜成分を放出させ、ＰＶＤ法に
より基板上の既にＣＶＤ法で形成した薄膜の上に、この
薄膜成分を堆積させている。このため、本発明に従え
ば、ＣＶＤ法による薄膜の長所とＰＶＤ法による薄膜の
長所をともに有した薄膜を形成することができる。すな
わち、高純度な薄膜を形成することができ、かつ膜の緻
密性及び下地に対する付着性に優れた薄膜を形成するこ
とができる。また本発明はＣＶＤ法を用いるものである
ため、低い温度で優れた特性の薄膜を形成することがで
きる。According to the thin film forming method of the present invention, CVD
After forming a thin film on the substrate and the thin film adhesion member by the method, the thin film component on the thin film adhesion member is released, and the thin film component is deposited on the thin film already formed by the CVD method on the substrate by the PVD method. ing. Therefore, according to the present invention, it is possible to form a thin film having both the advantages of the thin film formed by the CVD method and the advantages of the thin film formed by the PVD method. That is, it is possible to form a high-purity thin film and to form a thin film that is excellent in film denseness and adhesion to the base. Further, since the present invention uses the CVD method, it is possible to form a thin film having excellent characteristics at a low temperature.
【図１】本発明に従う第１の実施例おける薄膜形成装置
を示す概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a thin film forming apparatus in a first embodiment according to the present invention.
【図２】本発明に従う第２の実施例おける薄膜形成装置
を示す概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a thin film forming apparatus in a second embodiment according to the present invention.
【図３】本発明に従う第３の実施例おける薄膜形成装置
を示す概略構成図。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a thin film forming apparatus in a third embodiment according to the present invention.
【図４】本発明に従う第４の実施例おける薄膜形成装置
を示す概略構成図。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a thin film forming apparatus in a fourth embodiment according to the present invention.
１…真空槽 ２…高周波電極 ３…接地電極 ４…基板 ５…金属メッシュ電極（薄膜付着部材） ６…原料ガス導入口 ７…加熱電源 ８…高周波電源 ９…加速電源 １０…超音波振動子 １１…真空槽 １２…サセプター １３…サセプター電源 １４…基板 １５…金属メッシュ電極（薄膜付着部材） １６…原料ガス導入口 １７…加熱電源 １８…加速電源 １９…イオンガン ２０…超音波振動子電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum tank 2 ... High frequency electrode 3 ... Ground electrode 4 ... Substrate 5 ... Metal mesh electrode (thin film adhesion member) 6 ... Raw material gas inlet 7 ... Heating power supply 8 ... High frequency power supply 9 ... Acceleration power supply 10 ... Ultrasonic transducer 11 ... Vacuum tank 12 ... Susceptor 13 ... Susceptor power supply 14 ... Substrate 15 ... Metal mesh electrode (thin film adhering member) 16 ... Source gas inlet 17 ... Heating power supply 18 ... Acceleration power supply 19 ... Ion gun 20 ... Ultrasonic vibrator power supply
Claims (2)
工程と、 前記基板上の薄膜形成と同時に、前記原料ガスの反応領
域内に設けられた薄膜付着部材上にも前記原料ガスの分
解による薄膜を形成する工程と、 前記薄膜付着部材上の薄膜にエネルギーを付与して該薄
膜成分を放出させ、前記薄膜成分を前記基板上の薄膜上
に堆積させる工程とを備える薄膜形成方法。1. A method of forming a thin film on a substrate, comprising the steps of decomposing a source gas in a gas phase to form a thin film on the substrate, and forming the thin film on the substrate, and A step of forming a thin film by decomposition of the raw material gas on the thin film deposition member provided in the reaction region, and energy is applied to the thin film on the thin film deposition member to release the thin film component to remove the thin film component. Depositing a thin film on the substrate.
り、薄膜付着電極と基板との間に電界を印加し、前記薄
膜成分に電荷を与え電界で加速することにより、該薄膜
成分に運動エネルギーを付与して前記基板上の薄膜上に
堆積させる請求項１に記載の薄膜形成方法。2. The thin film adhering member is a thin film adhering electrode, and an electric field is applied between the thin film adhering electrode and a substrate to give a charge to the thin film component and accelerate the electric field to accelerate kinetic energy of the thin film component. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein the thin film is applied to deposit the thin film on the substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3095495A JP2951564B2 (en) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | Thin film formation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3095495A JP2951564B2 (en) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | Thin film formation method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08225949A true JPH08225949A (en) | 1996-09-03 |
| JP2951564B2 JP2951564B2 (en) | 1999-09-20 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3095495A Expired - Lifetime JP2951564B2 (en) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | Thin film formation method |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2951564B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008118105A (en) * | 2006-10-11 | 2008-05-22 | Hitachi Chem Co Ltd | Ion gun treatment method, copper clad laminate manufactured by using the same method, and printed circuit board |
-
1995
- 1995-02-20 JP JP3095495A patent/JP2951564B2/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| JP2008118105A (en) * | 2006-10-11 | 2008-05-22 | Hitachi Chem Co Ltd | Ion gun treatment method, copper clad laminate manufactured by using the same method, and printed circuit board |
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