JPH10273777A - 誘導結合型プラズマcvd装置及びその装置を用いた均一成膜方法 - Google Patents

誘導結合型プラズマcvd装置及びその装置を用いた均一成膜方法

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JPH10273777A
JPH10273777A JP9078353A JP7835397A JPH10273777A JP H10273777 A JPH10273777 A JP H10273777A JP 9078353 A JP9078353 A JP 9078353A JP 7835397 A JP7835397 A JP 7835397A JP H10273777 A JPH10273777 A JP H10273777A
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JP
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gas
coupled plasma
film
inductively coupled
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JP9078353A
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Hironori Maeoka
裕徳 前岡
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の曲率半径が小さい基板に対して、気相
中における重合反応性が高いソースガスを用いて成膜し
た場合でも均一に成膜することができるPCVD装置を
提供する。 【解決手段】 ガス導入ノズルから導入された有機金属
ガスをプラズマ化して基板上に膜を成膜する誘導結合型
プラズマCVD装置において、前記ガス導入ノズルが途
中で分岐されて複数のガス導入口が設けられ、その複数
のガス導入口が基板上に膜が均一に成膜される様に分散
した位置であり、かつ基板から等距離又は略等距離の位
置にそれぞれ配置されていることを特徴とする誘導結合
型プラズマCVD装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導結合型プラズ
マCVD装置に関するものである。
【0002】
【従来技術】現在、ほとんどすべての光学部材には反射
防止膜、反射増加膜等の光学薄膜が形成されている。基
板に薄膜を成膜する方法として、物理的エネルギーを供
給して固体試料表面の原子・分子を蒸発させ、それを基
板上に薄膜として堆積させる物理気相堆積physical va
por deposition(PVD、単に蒸着とも言われる)
と、揮発性物質を原料として化学反応を経て基板上に目
的とする組成を有する薄膜を形成させる化学気相堆積法
chemical vapor deposition(CVD)とが用いられ
る。
【0003】CVD法の特徴は同一原料を用いても反応
条件を様々に変化させることにより、非結晶から多結
晶、単結晶に至るmorphologyの選択が可能である。ま
た、PVD法では固体試料表面から蒸発した気相中の蒸
発粒子の軌跡を制御することが極めて困難であるのに対
して、CVD法では原料ガスの流れや放電電圧、反応圧
力等のパラメータでプラズマの空間的な分布をうまく制
御することによって、基板面に均一成膜されるように成
膜反応に最適な条件の整う空間を供給することができる
ので、曲率半径の小さな基板面や口径の大きな基板面に
均一な成膜が可能となる。
【0004】CVD法の一つであるプラズマCVD法に
用いられる装置として、図4に示すような誘導結合型プ
ラズマCVD装置(以下、単にPCVD装置という)が
挙げられる。この装置は、高周波誘導コイルが巻き付け
られた石英管の中に、サンプルを載置するステージと、
石英管の上面を覆っているフランジを貫通させてガス導
入口が一個のガス導入ノズルと酸素導入ノズルがそれぞ
れ一個ずつ設けられている。
【0005】この装置を用いて、真空排気された石英管
11の上部を覆っているフランジ16を貫通させて設け
られている前記ガス導入ノズル14と酸素導入ノズル1
5により、有機金属ガスと酸素を石英管11内に一様に
導入拡散し、図示されていない石英管に巻き付けられた
高周波誘導コイルにより高周波を印加して、ガスをプラ
ズマ化して、基板上にTiO2膜を成膜していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板の
曲率半径が小さい基板に対しても、比較的均一に成膜す
ることができるプラズマCVD法によっても、PCVD
装置の石英管内のガスを導入する各ガス導入口が一個ず
つだけなので、気相中における重合反応性が非常に高い
有機金属ガスを用いて上記基板に成膜する場合には、ガ
ス導入口(先端部分)から基板までの距離の違い(例え
ば、ガス導入口(先端部分)が基板中心に配置されてい
るときは、基板の中心と周縁部)によって膜が不均一に
なるという問題があった。
【0007】本発明は、これらの問題点に鑑みてなされ
たものであり、基板の曲率半径が小さい基板に対して、
気相中における重合反応性が高いソースガスを用いて成
膜した場合でも均一に成膜することができるPCVD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】本発明者は、鋭意研究の
結果、ガス導入口(先端部分)から導入されたガスにつ
いて、基板の中心と周縁部におけるガスの気相滞在時間
の差が基板上に成膜される膜の不均一性の起因となって
いることを見い出し、即ちガス導入口(先端部分)から
距離が離れる程、気相中での消費によりガス濃度が低下
する傾向を示し、この傾向により、ガス導入口(先端部
分)に近いレンズ中心と遠い周縁部では膜形成反応の進
行に差が生じ、均一な膜が成膜されないことを見い出
し、本発明をするに至った。
【0009】本発明は、第一に「(請求項1)」を提供
する。また、本発明は第二に「(請求項2)」を提供す
る。また、本発明は第三に「前記ガス導入ノズルのうち
前記分岐部から前記ガス導入口までを含んだ部分が、成
膜される基板の形状にあわせて交換が可能であることを
特徴とする請求項1又は2記載の誘導結合型プラズマC
VD装置(請求項3)」を提供する。
【0010】また、本発明は第四に「前記基板を載置す
るステージに回転機構を設けたことを特徴とする請求項
1〜3記載の誘導結合型プラズマCVD装置(請求項
4)」を提供する。また、本発明は第五に「(請求項
5)」を提供する。
【0011】
【発明の実施形態】以下、本発明にかか誘導結合型プラ
ズマCVD装置の実施形態を図面を参照しながら説明す
る。図1は、本発明にかかる誘導結合型プラズマCVD
装置の概略断面図である。図示されていない高周波誘導
コイルが巻き付けられたΦ300〜Φ400mmの石英
管1の中に、サンプル3を載置するステージ2と、石英
管1の上面を覆っているフランジ6を貫通させて、分岐
されたガス導入ノズル4と酸素導入ノズル5が設けられ
ている。
【0012】上記ガス導入ノズル4は、途中で分岐され
て複数のガス導入口が設けられ、その複数のガス導入口
(先端部分)が基板上に膜が均一に成膜される様に分散
した位置に配置され、かつその複数のガス導入口(先端
部分)から基板までの距離が等しく、又は略等しくなる
ように基板の形状に沿ってそれぞれ配置されることが好
ましい。
【0013】また、図2に示す様に、ガス導入ノズルを
基板の中心に向けて配置した場合には、ノズルは途中で
分岐され、そのガス導入口(先端部分)は基板中心位置
に向けて鉛直方向に伸びたガス導入口(先端部分)21
と、ガス導入口21に対して四方に略均等(十文字状)
に分岐した各ガス導入口22(先端部分)からなる位置
に配置され(図2(a))、又は略均等に分割された放
射状方向22に配置され、かつその複数のガス導入口
(先端部分)から基板までの距離が等しく、又は略等し
くなるように基板の形状に沿ってそれぞれ配置される
(図2(b))ことが好ましい。
【0014】要は、ノズルの形状(分岐の形状)は問わ
ないが、複数のガス導入口(先端部分)は、基板上に膜
が均一に成膜される様に分散した位置に配置され、かつ
その複数のガス導入口(先端部分)から基板までの距離
が等しく、又は略等しくなるように基板の形状に沿って
それぞれ配置されていればよい。そうすると、基板上の
膜形成反応の進行に差が生じず、即ち、基板の中心と周
縁部において、ガスがガス導入口(先端部分)から基板
に到達するまでの気相滞在時間の差が無くなり、基板上
に均一な膜を成膜することができる。
【0015】基板からガス導入口(先端部分)までの距
離は、透明な膜が実用的な成膜速度で成膜されるように
最適化して決める。基板からガス導入口(先端部分)ま
での距離が近すぎると、酸素不足により金属膜が成膜さ
れ、基板からガス導入口(先端部分)までの距離が遠す
ぎると、気相中で反応が完了して粉状のものが形成され
るという不都合が生じる。
【0016】図3に示すように、ガス導入ノズルのうち
分岐部からガス導入口(先端部分)までの部分20が成
膜される基板の形状に合わせて交換可能であることが好
ましい。ガス導入ノズル4の径は1/8〜1/4インチ
程度である。基板上に膜をより均一に成膜するために、
基板を回転する機構、例えばステージ2を回転させる機
構を設けてもよい。
【0017】石英管1の上面及び下面はフランジ6、
6’で覆われており、フランジ6’の下部にはゲートバ
ルブ7を介してターボ分子ポンプ8とメカニカルブース
ターポンプ9が設置されている。ターボ分子ポンプ8
は、成膜前の排気に用いられ、メカニカルブースターポ
ンプ9は、成膜中の排気に用いられる。
【0018】
【実施例】図1に示すような本発明にかかる誘導結合型
プラズマCVD装置(以下、PCVD装置という)を用
いて曲率半径80mmでΦ160mmの石英ガラス基板
上に機械的膜厚1000ÅのTiO2膜を形成した。図
2(a)は本発明にかかるガス導入口(先端部分)と基
板との位置関係を示す概略図であり、(b)はその概略
断面図である。。
【0019】ガス導入ノズル4は、基板中心位置に向け
て鉛直方向に伸びたガス導入口(先端部分)21とガス
導入口21に対して四方に均等(十文字状)に分岐した
各ガス導入口(先端部分)22を有する形状であり、各
ガス導入口(先端部分)21、22は、基板までの距離
がそれぞれ等しい位置に配置されている。また、鉛直方
向のガス導入口(先端部分)21から四方に均等に配置
された各ガス導入口(先端部分)22までの距離は等し
い。
【0020】先ず、石英管1内に設置されたステージ2
上に、曲率半径80mmでФ160mmの石英ガラス基
板3を設置した。フランジ6’の下部にゲートバルブ7
を介して設置されているターボ分子ポンプ8を用いて石
英管内を1×10ー5torrに排気した。排気完了後は、放
電成膜する際の圧力をコントロールするために、メカニ
カルブースターポンプ9に切り替えて排気し続けた。
【0021】50℃で気化されたテトラ−i−プロポキ
シチタンTi(OCH(CH32 4ガスをアルゴンガ
スをキャリアガスにして、50sccmの流量でガス導
入ノズル4から導入し続けた。同時に、酸素ガスを10
sccmの流量で酸素導入ノズル5から導入し続けた。
【0022】成膜中は、基板3上に膜をより均一に成膜
するために、ステージ2を回転させた。Ti(OCH
(CH324と酸素とは、石英管1に巻き付けられた
高周波誘導コイルにより高周波が印加され、プラズマ化
され、基板3上にTiO2膜が成膜された。
【0023】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明にかかるPC
VD装置のガス導入ノズルは、途中で分岐され、その複
数のガス導入口(先端部分)は基板からの距離が略等し
い位置に配置され、かつ基板上で分散して配置されてい
るので、基板の中心と周縁部において、ガスがガス導入
口(先端部分)から基板に到達するまでの気相滞在時間
の差が無くなり、基板上に均一な膜を成膜することがで
きる。
【0024】また、分岐部分からガス導入口(先端部
分)までを含んだ部材を成膜される基板の形状に合わせ
て交換可能にしたので、安価で、容易に、あらゆる基板
を均一に成膜することができる。さらに、ステージに回
転機構を設けたので、基板を回転しながら成膜すること
が可能となり、膜をより均一に成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる誘導結合型プラズマCVD装置
の概略断面図である。
【図2】(a)は本発明にかかるガス導入口(先端部
分)と基板との位置関係を示す概略平面図であり、
(b)はその概略断面図である。
【図3】本発明にかかる誘導結合型プラズマCVD装置
のガス導入ノズルの分岐部分からガス導入口(先端部
分)までを含んだ部材の交換の様子を示した図である。
【図4】従来の誘導結合型プラズマCVD装置の概略断
面図である。
【符号の説明】
1、11・・・石英管 2、12・・・ステージ 3、13・・・基板 4・・・分岐されたガス導入ノズル 5、15・・・酸素導入ノズル 6、6’、16、16’・・・フランジ 7、17・・・ゲートバルブ 8、18・・・ターボ分子ポンプ 9、19・・・メカニカルブースターポンプ 14・・・一本のガス導入ノズル 20・・・分岐部からガス導入口(先端部分)までを含
んだ部分 21・・・鉛直方向のガス導入口(先端部分)の位置 22・・・四方に均等に配置された各ガス導入口(先端
部分)の位置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガス導入ノズルから導入された有機金属ガ
    スをプラズマ化して基板上に膜を成膜する誘導結合型プ
    ラズマCVD装置において、 前記ガス導入ノズルが途中で分岐されて複数のガス導入
    口が設けられ、その複数のガス導入口が基板上に膜が均
    一に成膜される様に分散した位置であり、かつ基板から
    等距離又は略等距離の位置にそれぞれ配置されているこ
    とを特徴とする誘導結合型プラズマCVD装置。
  2. 【請求項2】ガス導入ノズルから導入された有機金属ガ
    スをプラズマ化して基板上に膜を成膜する誘導結合型プ
    ラズマCVD装置において、 前記基板に向けて配置された前記ガス導入ノズルは途中
    で分岐されて複数のガス導入口が設けられ、その複数の
    ガス導入口は、基板中心(中央)に向けて伸びたガス導
    入口と、基板中心(中央)から等距離又は略等距離の基
    板上の複数位置であり、等間隔又は略等間隔の複数位置
    に向けてそれぞれ伸びたガス導入口とから構成され、か
    つ各ガス導入口は基板から等距離又は略等距離の位置に
    配置されていることを特徴とする誘導結合型プラズマC
    VD装置。
  3. 【請求項3】前記ガス導入ノズルのうち前記分岐部から
    前記ガス導入口までを含んだ部分が、成膜される基板の
    形状にあわせて交換が可能であることを特徴とする請求
    項1又は2記載の誘導結合型プラズマCVD装置。
  4. 【請求項4】前記基板を載置するステージに回転機構を
    設けたことを特徴とする請求項1〜3記載の誘導結合型
    プラズマCVD装置。
  5. 【請求項5】請求項1〜4記載の誘導結合型プラズマC
    VD装置を用い行う均一成膜方法。
JP9078353A 1997-03-28 1997-03-28 誘導結合型プラズマcvd装置及びその装置を用いた均一成膜方法 Pending JPH10273777A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006336114A (ja) * 1999-12-10 2006-12-14 Tokyo Electron Ltd 処理装置
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US7708975B2 (en) 2004-07-20 2010-05-04 E.I. Du Pont De Nemours And Company Process for making metal oxide nanoparticles
CN112753286A (zh) * 2018-10-26 2021-05-04 株式会社富士 等离子体发生装置

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