JPH1088355A - Plasma cvd system - Google Patents

Plasma cvd system

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JPH1088355A
JPH1088355A JP24220596A JP24220596A JPH1088355A JP H1088355 A JPH1088355 A JP H1088355A JP 24220596 A JP24220596 A JP 24220596A JP 24220596 A JP24220596 A JP 24220596A JP H1088355 A JPH1088355 A JP H1088355A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction tube
plasma cvd
cvd apparatus
plasma
gas
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP24220596A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunori Kin
康憲 金
Hiroshi Hayashi
弘志 林
Shunji Amano
俊二 天野
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH1088355A publication Critical patent/JPH1088355A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma CVD system capable of controlling the distribution in the coating thickness of thin coating to be formed on a substrate so as to be made uniform. SOLUTION: This plasma CVD system is the one in which a gas introducing port 11 for introducing a gaseous starting material into a vacuum tank 2 provided with an exhaust system and an electrode for applying discharge voltage to the gaseous starting material are provided, a reaction tube 9 is set in such a manner that the opening part 9b is arranged proximately to the surface of a substrate 5 so as to be confronted therewith with prescribed intervals, and thin coating is formed by a plasma chemical vapor growth method. In this case, a gas dispersing board 12 in which plural empty holes are uniformly arranged is arranged between the electrode and the gas introducing port 11, the reaction tube 9 is supported by a supporting mechanism absorbing the expansion and shrinkage caused by the heating and cooling of the reaction tube 9, and a displacement measuring mechanism detecting the amt. of the displacement of the reaction tube caused by themal expansion is provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基体表面にプラズ
マ気相成長法により薄膜を形成するプラズマCVD装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma CVD apparatus for forming a thin film on a substrate surface by a plasma vapor deposition method.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄膜形成方法としては、スパッタリング
法やプラズマCVD法等が挙げられる。このうち、スパ
ッタリング法では、Ar等のスパッタガスを電場や磁場
を利用して電離(プラズマ化)し、加速することでター
ゲット表面に衝突させる。そして、プラズマ粒子が衝突
したターゲットからターゲット原子がはじき出され、こ
のはじき出された原子が被成膜体上に堆積することで、
スパッタ膜が形成される。しかし、このスパッタ法でカ
ーボン膜を成膜する場合には、成膜速度が一般に遅く、
工業的見地からみたときに生産性に劣っている。
2. Description of the Related Art As a method of forming a thin film, a sputtering method, a plasma CVD method, or the like can be used. Among them, in the sputtering method, a sputtering gas such as Ar is ionized (plasmaized) using an electric field or a magnetic field, and is caused to collide with a target surface by being accelerated. Then, target atoms are repelled from the target to which the plasma particles collide, and the repelled atoms are deposited on the object to be deposited.
A sputtered film is formed. However, when a carbon film is formed by this sputtering method, the film forming speed is generally slow,
Poor productivity from an industrial point of view.

【0003】一方、プラズマCVD法では、薄膜の原料
となる原料ガスを、電場で発生したプラズマのエネルギ
ーによって分解或いは合成等の化学反応を起こさせる。
この化学反応の結果生成された反応物が被成膜体上に堆
積することで、CVD膜が形成される。このプラズマC
VD法は、スパッタリング法に比べて成膜速度が速く、
カーボン膜の成膜手段として期待されるものである。
On the other hand, in the plasma CVD method, a raw material gas as a raw material of a thin film is caused to undergo a chemical reaction such as decomposition or synthesis by the energy of plasma generated by an electric field.
A reactant generated as a result of this chemical reaction is deposited on the object to be deposited, whereby a CVD film is formed. This plasma C
The VD method has a higher deposition rate than the sputtering method,
This is expected as a means for forming a carbon film.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したプ
ラズマCVD法において、膜厚分布を均一化して薄膜を
形成するためには、基板上の成膜面に対してプラズマ密
度を均一にすることが重要である。
In the above-mentioned plasma CVD method, in order to form a thin film by making the film thickness distribution uniform, it is necessary to make the plasma density uniform on the film formation surface on the substrate. is important.

【0005】しかしながら、これまでのプラズマCVD
装置では、原料ガスの分散が悪く、反応管内部でプラズ
マ密度が不均一になって、均一な膜厚分布が得られない
ことがあった。また、これまでのプラズマCVD装置で
は、プラズマ熱や電極加熱により反応管内部の温度が上
昇し、反応管が膨張して変形してしまうことがあった。
そのため、基体と反応管とのギャップが不均一となっ
て、すなわち基体上に成膜される際のプラズマ密度が成
膜面幅方向に対して不均一となって、均一な膜厚分布が
得られない等の問題があった。
However, the conventional plasma CVD
In the apparatus, the raw material gas was poorly dispersed, and the plasma density became non-uniform inside the reaction tube, so that a uniform film thickness distribution could not be obtained. Further, in a conventional plasma CVD apparatus, the temperature inside the reaction tube may increase due to plasma heat or electrode heating, and the reaction tube may expand and deform.
Therefore, the gap between the substrate and the reaction tube becomes non-uniform, that is, the plasma density when the film is formed on the substrate becomes non-uniform in the film-forming surface width direction, and a uniform film thickness distribution is obtained. There was a problem that it could not be done.

【0006】本発明は、上述のような問題点を解決する
ために提案されたものであり、基体に成膜される薄膜の
膜厚分布が均一になるように制御することができるプラ
ズマCVD装置の提供を目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above problems, and is a plasma CVD apparatus capable of controlling a film thickness distribution of a thin film formed on a substrate to be uniform. The purpose is to provide.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係るプラズマC
VD装置は、排気系を備えた真空槽内に、原料ガスを導
入するガス導入口と、原料ガスに放電電圧を印加するた
めの電極とを備え、開口部が所定の間隔をもって基体表
面に対向するように近接して配置される反応管が設置さ
れてなり、プラズマ化学気相成長法により薄膜を形成す
るプラズマCVD装置において、電極とガス導入口との
間には、複数の空孔を均一に配置したガス分散板が配置
されることを特徴とする。
Means for Solving the Problems Plasma C according to the present invention
The VD device includes a gas inlet for introducing a source gas and an electrode for applying a discharge voltage to the source gas in a vacuum chamber provided with an exhaust system, and an opening thereof faces the substrate surface at a predetermined interval. In a plasma CVD apparatus for forming a thin film by plasma enhanced chemical vapor deposition, a plurality of pores are uniformly formed between an electrode and a gas introduction port. Wherein the gas distribution plate disposed in the above is disposed.

【0008】このプラズマCVD装置によれば、ガス導
入口と電極との間に、複数の空孔を均一に配置したガス
分散板が配置されてなることから、原料ガスが均一に分
散されて、プラズマ密度が均一化されることによって、
薄膜の膜厚分布の均一化を図ることができる。
According to this plasma CVD apparatus, since a gas dispersion plate in which a plurality of holes are uniformly arranged is arranged between the gas inlet and the electrode, the source gas is uniformly dispersed. By making the plasma density uniform,
The thickness distribution of the thin film can be made uniform.

【0009】また、本発明に係るプラズマCVD装置
は、排気系を備えた真空槽内に、原料ガスを導入するガ
ス導入口と、原料ガスに放電電圧を印加するための電極
とを備え、開口部が所定の間隔をもって基体表面に対向
するように近接して配置される反応管が設置されてな
り、プラズマ化学気相成長法により薄膜を形成するプラ
ズマCVD装置において、上記反応管が当該反応管の加
熱・冷却による膨張・収縮を吸収する支持機構により支
持されていることを特徴とする。
Further, the plasma CVD apparatus according to the present invention is provided with a gas inlet for introducing a source gas and an electrode for applying a discharge voltage to the source gas in a vacuum chamber having an exhaust system. A plasma CVD apparatus for forming a thin film by plasma-enhanced chemical vapor deposition, wherein the reaction tube is disposed adjacent to the substrate surface at a predetermined interval so as to face the substrate surface. It is characterized by being supported by a support mechanism that absorbs expansion and contraction caused by heating and cooling.

【0010】このプラズマCVD装置によれば、上記支
持機構が設けられてなることにより、反応管の膨張・収
縮が吸収され、反応管が不均一に歪むことがない。した
がって、このプラズマCVD装置では、反応管が歪んで
基体と反応管とのギャップが不均一になることが防止さ
れ、薄膜の膜厚分布の均一化を図ることができる。
According to this plasma CVD apparatus, since the support mechanism is provided, the expansion and contraction of the reaction tube is absorbed, and the reaction tube is not distorted unevenly. Therefore, in this plasma CVD apparatus, it is possible to prevent the reaction tube from being distorted and the gap between the substrate and the reaction tube from becoming non-uniform, and the film thickness distribution of the thin film can be made uniform.

【0011】さらに、本発明に係るプラズマCVD装置
は、排気系を備えた真空槽内に、原料ガスを導入するガ
ス導入口と、原料ガスに放電電圧を印加するための電極
とを備え、開口部が所定の間隔をもって基体表面に対向
するように近接して配置される反応管が設置されてな
り、プラズマ化学気相成長法により薄膜を形成するプラ
ズマCVD装置において、熱膨張による反応管の変位量
を検出する変位量測定機構が設けられていることを特徴
とする。
Further, the plasma CVD apparatus according to the present invention is provided with a gas inlet for introducing a source gas and an electrode for applying a discharge voltage to the source gas in a vacuum chamber having an exhaust system. In a plasma CVD apparatus for forming a thin film by plasma enhanced chemical vapor deposition, a reaction tube is disposed in such a manner that the reaction tube is disposed close to the substrate surface at a predetermined interval so as to face the substrate surface. A displacement amount measuring mechanism for detecting the amount is provided.

【0012】このプラズマCVD装置によれば、上記変
位量測定機構が設けられてなることにより、たとえ反応
管に歪みが発生してもその変位量を検出することがで
き、直ちにこれに対する対応策を講じることが可能とな
る。
According to this plasma CVD apparatus, since the displacement measuring mechanism is provided, even if the reaction tube is distorted, the displacement can be detected, and a countermeasure against the displacement can be taken immediately. It is possible to take.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用したプラズマ
CVD装置、及びこれを用いて例えば非磁性支持体上に
金属磁性膜が成膜されたフィルム上に保護膜としてカー
ボン膜を成膜する薄膜形成方法について、図面を参照し
ながら詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a plasma CVD apparatus to which the present invention is applied, and a carbon film is formed as a protective film on a film in which a metal magnetic film is formed on a non-magnetic support by using the same, for example. A method for forming a thin film will be described in detail with reference to the drawings.

【0014】なお、本実施の形態においては、フィルム
状の基体に成膜を行うプラズマCVD装置、及びカーボ
ン膜の形成方法について述べるが、本発明においては、
これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で形状、材料等を任意に変更することが可能で
あることは言うまでもない。
In the present embodiment, a plasma CVD apparatus for forming a film on a film-like substrate and a method for forming a carbon film will be described.
It is needless to say that the present invention is not limited to this, and the shape, material and the like can be arbitrarily changed without departing from the gist of the present invention.

【0015】先ず始めに、このプラズマCVD装置1に
ついて説明する。このプラズマCVD装置1は、図1に
示すように、排気系(図示せず)によって排気されて内
部が真空状態となされた真空槽2内に、送りロール3,
巻き取りロール4とが配設されており、これら送りロー
ル3から巻き取りロール4に向かって、ポリエチレンテ
レフタレート又はポリイミド等からなるフィルム5が順
次走行されるようになされている。
First, the plasma CVD apparatus 1 will be described. As shown in FIG. 1, the plasma CVD apparatus 1 includes a feed roll 3 and a feed roll 3 in a vacuum chamber 2 evacuated by an exhaust system (not shown) to form a vacuum state.
A take-up roll 4 is provided, and a film 5 made of polyethylene terephthalate, polyimide, or the like is sequentially run from the feed roll 3 toward the take-up roll 4.

【0016】これら送りロール3から巻き取りロール4
側に上記フィルム5が走行する中途部には、上記各ロー
ル3,4よりも大径となされた円筒キャン6が配設され
ている。
From these feed rolls 3 to take-up rolls 4
A cylindrical can 6 having a larger diameter than the rolls 3 and 4 is disposed in the middle of the film 5 running on the side.

【0017】したがって、上記フィルム5は、上記送り
ロール3から順次送り出され、上記円筒キャン6の周面
に沿って移動走行され、更に上記巻き取りロール4に順
次巻き取られることとなる。
Accordingly, the film 5 is sequentially fed from the feed roll 3, travels and travels along the peripheral surface of the cylindrical can 6, and is sequentially wound up by the take-up roll 4.

【0018】また、上記送りロール3と上記円筒キャン
6との間、及び該円筒キャン6と上記巻き取りロール4
との間には、各ロール3,4より小径のガイドロール
7、8がそれぞれ配設され、上記送りロール3から上記
円筒キャン6、該円筒キャン6から上記巻き取りロール
4に亘って走行する上記フィルム5に所定のテンション
をかけ、該フィルム5が円滑に走行するようになされて
いる。
Further, between the feed roll 3 and the cylindrical can 6, and between the cylindrical can 6 and the winding roll 4.
Guide rolls 7 and 8 each having a smaller diameter than each of the rolls 3 and 4 are arranged between the rolls 3 and 4, and travel from the feed roll 3 to the cylindrical can 6 and from the cylindrical can 6 to the take-up roll 4. A predetermined tension is applied to the film 5 so that the film 5 runs smoothly.

【0019】上記円筒キャン6の下方には、図1及び図
2に示すように、反応管9が円筒キャン6に巻回された
フィルム5の表面に対向するようにして近接して配設さ
れる。反応管9は、電極10を収納する反応管胴部9a
と、該円筒キャン6の周面に略平行となるように曲面化
された開口部9bとから構成される。上記開口部9b
は、反応管胴部9aとの断面積比が1.5倍以上とする
ことが好ましい。
As shown in FIGS. 1 and 2, a reaction tube 9 is disposed below the cylindrical can 6 so as to be opposed to the surface of the film 5 wound around the cylindrical can 6. You. The reaction tube 9 has a reaction tube body 9a for accommodating the electrode 10.
And an opening 9 b curved so as to be substantially parallel to the peripheral surface of the cylindrical can 6. The opening 9b
Is preferably 1.5 times or more in cross-sectional area ratio with the reaction tube body 9a.

【0020】上記反応管9には、この内部に炭化水素系
の化合物を主成分とした原料ガスを供給するガス供給管
11が接続され、そのガス供給管11の前方にガス分散
板12が設けられる。さらに、この反応管9内のガス分
散板12の前方には、複数の空孔を有し、メッシュ状に
形成された電極10が配されている。そして、ガス供給
管11より導入された原料ガスは、直流電源により放電
電圧が印加された電極10を通過するときプラズマ状態
となり、反応管9内で所定の反応を起こす。この時の分
解生成物が、円筒キャン6の周面を走行するフィルム5
の表面に連続的に被着し、カーボン膜が成膜される。
A gas supply pipe 11 for supplying a raw material gas containing a hydrocarbon compound as a main component is connected to the inside of the reaction pipe 9, and a gas dispersion plate 12 is provided in front of the gas supply pipe 11. Can be Further, an electrode 10 having a plurality of holes and formed in a mesh shape is arranged in front of the gas dispersion plate 12 in the reaction tube 9. Then, the raw material gas introduced from the gas supply pipe 11 becomes a plasma state when passing through the electrode 10 to which a discharge voltage is applied by a DC power supply, and causes a predetermined reaction in the reaction tube 9. The decomposition product at this time is applied to the film 5 running on the peripheral surface of the cylindrical can 6.
And a carbon film is formed continuously.

【0021】ところで、図4に示すように、ガス導入管
11は、ガス導入継手14によりポリカーボネイト製の
ガス導入フランジ15を介して反応管底板13に所定の
間隔を有して複数接続されている。また、ガス分散板1
2は、図3及び図4に示すように、複数の空孔12aが
均一に形成され、上記反応管底板13に近接するように
して配置されている。
As shown in FIG. 4, a plurality of gas introduction pipes 11 are connected to a reaction tube bottom plate 13 at predetermined intervals by a gas introduction joint 14 via a gas introduction flange 15 made of polycarbonate. . Gas dispersion plate 1
3 has a plurality of holes 12a formed uniformly and is arranged so as to be close to the reaction tube bottom plate 13, as shown in FIGS.

【0022】上記ガス分散板12は、複数の空孔12a
が均一に形成されているので、ガス導入管11より導入
された原料ガスを反応管9内に均一に分散させることが
できる。また、ガス導入管11が複数設けられることに
より、より原料ガスが分散しやすくなっている。このよ
うに、ガス分散板12を備えたプラズマCVD装置1
は、原料ガスが均一に分散されてプラズマ密度が均一と
なり、膜厚分布の均一な薄膜を得ることができる。
The gas dispersion plate 12 has a plurality of holes 12a.
Are uniformly formed, so that the source gas introduced from the gas introduction tube 11 can be uniformly dispersed in the reaction tube 9. Further, by providing a plurality of gas introduction pipes 11, the source gas is more easily dispersed. As described above, the plasma CVD apparatus 1 including the gas dispersion plate 12
In the method, the source gas is uniformly dispersed, the plasma density becomes uniform, and a thin film having a uniform film thickness distribution can be obtained.

【0023】さらに、反応管9は、図5及び図6に示す
ように、反応管胴部9aの両側面にそれぞれ第1の支持
軸18、20、及び第2の支持軸19、19が植立さ
れ、第1の支持軸18、20、及び第2の支持軸19、
19が各側面に対向して配置される反応管置台21に係
止されてなる。反応管置台21は、支持板21aを介し
てギャップ調整用1軸スライドステージ25に固定され
ている。このように、反応管置台21が取り付けられた
反応管胴部9aは、ギャップ調整用1軸スライドステー
ジ25により矢印B方向(図5に示す。)にスライドで
きるようになっている。
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, the reaction tube 9 is provided with first support shafts 18, 20 and second support shafts 19, 19 on both sides of the reaction tube body 9a. Standing up, a first support shaft 18, 20 and a second support shaft 19,
Numeral 19 is locked to a reaction tube table 21 arranged opposite to each side surface. The reaction tube holder 21 is fixed to a gap adjusting uniaxial slide stage 25 via a support plate 21a. In this manner, the reaction tube body 9a to which the reaction tube table 21 is attached can be slid in the direction of arrow B (shown in FIG. 5) by the gap adjusting uniaxial slide stage 25.

【0024】ところで、上記第1の支持軸18は、その
一方が弾性手段(バネ)17により軸心方向に付勢さ
れ、ボールブッシュを介して上記反応管置台21に対し
て挿脱自在とされ、反応管胴部9aの膨張時、矢印B方
向の歪みを吸収する。また、上記第2の支持軸19は、
いずれも上記反応管置台21に設けられた切り欠き部2
2に挿脱自在に挿入され、反応管胴部9aの膨張時、矢
印B方向への歪みを吸収する。なお、ここでは、第1の
支持軸20には、弾性手段を介さない構造としたが、片
側を基点とした為であり、左右の構成が入れ替わっても
差し支えない。
Meanwhile, one of the first support shafts 18 is urged in the axial direction by an elastic means (spring) 17 so that the first support shaft 18 can be inserted into and removed from the reaction tube table 21 via a ball bush. When the reaction tube body 9a expands, it absorbs the distortion in the direction of arrow B. Further, the second support shaft 19 is
In any case, the notch 2 provided on the reaction tube table 21
2, which is removably inserted and absorbs distortion in the direction of arrow B when the reaction tube body 9a expands. Note that, here, the first support shaft 20 has a structure in which no elastic means is interposed. However, this is because one side is a base point, and the left and right configurations may be interchanged.

【0025】したがって、第1の支持軸18、第2の支
持軸19、及び反応管置台21に支持された反応管9
は、加熱により膨張しても、上記第1の支持軸18に備
えられた弾性手段17により、成膜面に対して水平方向
すなわち矢印A方向(図6に示す。)の膨張が吸収され
る。同時に、反応管9は、上記反応管置台21に設けら
れた切り欠き部22により、成膜面に対して垂直方向す
なわち矢印B方向の膨張が逃がされる。また、同様に、
加熱により膨張した反応管9が冷却されて収縮する際に
は、反応管9の収縮が第1の支持軸18及び第2の支持
軸19により吸収される。
Therefore, the first support shaft 18, the second support shaft 19, and the reaction tube 9 supported by the reaction tube
Even if is expanded by heating, the elastic means 17 provided on the first support shaft 18 absorbs the expansion in the horizontal direction, that is, the direction of arrow A (shown in FIG. 6) with respect to the film formation surface. . At the same time, the expansion of the reaction tube 9 in the direction perpendicular to the film formation surface, that is, in the direction of arrow B, is released by the cutout portion 22 provided in the reaction tube table 21. Similarly,
When the reaction tube 9 expanded by heating is cooled and contracted, the contraction of the reaction tube 9 is absorbed by the first support shaft 18 and the second support shaft 19.

【0026】従来の反応管は、直接支持軸により真空槽
に固定されていたため、膨張が抑えられて不均一な歪み
が生じ、成膜不能となっていたが、このように、上記反
応管9は、加熱・冷却による膨張・収縮を吸収する支持
機構を備えているので、不均一に歪みの発生を防止す
る。したがって、この支持機構を備えたプラズマCVD
装置1は、フィルム5の成膜面と反応管開口部9bとの
ギャップGを均一に保つことができるので、膜厚分布の
均一な薄膜を得ることができる。
Since the conventional reaction tube is directly fixed to the vacuum chamber by the support shaft, expansion is suppressed, uneven distortion occurs, and film formation becomes impossible. Has a support mechanism that absorbs expansion and contraction caused by heating and cooling, thereby preventing uneven distortion. Therefore, plasma CVD provided with this support mechanism
The apparatus 1 can maintain a uniform gap G between the film formation surface of the film 5 and the reaction tube opening 9b, so that a thin film having a uniform film thickness distribution can be obtained.

【0027】また、反応管開口部9bの四隅には、図7
〜図9に示すように、成膜中の反応管開口部9bの変位
量を測定するレーザー変位センサー23(23a、23
b、23c、23d)がそれぞれ円筒キャン6と対向す
るように設置される。そして、測定ブロック24(24
a、24b、24c、24d)が、円筒キャン支持プレ
ート(図示せず)に固定されレーザー変位センサー23
から出射されるレーザ光の光軸に対して直交するように
それぞれ対向配置されている。したがって、レーザー変
位センサー23と、測定ブロック24との距離(反射光
量)により、反応管開口部9bの変位量、すなわち円筒
キャン6の周面と反応管開口部9bとのギャップGの変
位量が測定される。例えば、2μmの分解能で反応管の
変位量を測定することができる。
In addition, four corners of the reaction tube opening 9b are shown in FIG.
As shown in FIG. 9, the laser displacement sensor 23 (23a, 23a) measures the displacement of the reaction tube opening 9b during film formation.
b, 23c, 23d) are installed so as to face the cylindrical can 6, respectively. Then, the measurement block 24 (24
a, 24b, 24c, 24d) are fixed to a cylindrical can support plate (not shown) and the laser displacement sensor 23
Are disposed so as to be orthogonal to the optical axis of the laser light emitted from the laser beam. Therefore, the displacement amount of the reaction tube opening 9b, that is, the displacement amount of the gap G between the peripheral surface of the cylindrical can 6 and the reaction tube opening 9b is determined by the distance (reflected light amount) between the laser displacement sensor 23 and the measurement block 24. Measured. For example, the displacement of the reaction tube can be measured with a resolution of 2 μm.

【0028】このように、上記変位量測定機構が備えら
れたプラズマCVD装置1においては、たとえ反応管9
に歪みが発生してもその変位量を検出することができ、
直ちにこれに対する対応策を講じることが可能となる。
As described above, in the plasma CVD apparatus 1 provided with the displacement amount measuring mechanism, even if the reaction tube 9
Even if distortion occurs, the amount of displacement can be detected,
Immediate measures can be taken against this.

【0029】ここで、上述したプラズマCVD装置1を
用いて、カーボン膜を成膜した時の反応管9内の圧力
と、反応管9の外面温度と、各レーザー変位センサー
(商品名:Z4M−40、オムロン社製)23a、23
b、23c、23dの変位量を測定した時の結果を図1
1に示す。
Here, the pressure in the reaction tube 9 when the carbon film is formed using the plasma CVD apparatus 1 described above, the outer surface temperature of the reaction tube 9 and each laser displacement sensor (trade name: Z4M- 40, manufactured by OMRON Corporation) 23a, 23
FIG. 1 shows the results obtained when the displacement amounts of b, 23c and 23d were measured.
It is shown in FIG.

【0030】図11の結果から、温度上昇とともに圧力
上昇が生じるが、反応管9の変位量は、±0.2mm以
下であった。これは、上記支持機構をもたない従来の反
応管の変位量の10分の1以下である。つまり、円筒キ
ャン6の周面と反応管開口部9aとのギャップGは、均
一に保たれていた。また、この時の成膜面幅方向の膜厚
分布は、設定膜厚に対して±10%以下に制御すること
ができた。
From the results shown in FIG. 11, although the pressure rises with the temperature rise, the displacement of the reaction tube 9 was ± 0.2 mm or less. This is one-tenth or less of the displacement of a conventional reaction tube without the above-mentioned support mechanism. That is, the gap G between the peripheral surface of the cylindrical can 6 and the reaction tube opening 9a was kept uniform. At this time, the film thickness distribution in the film forming surface width direction could be controlled to ± 10% or less with respect to the set film thickness.

【0031】これらの結果からもわかるように、本発明
が適用されるプラズマCVD装置1は、電極10の後方
に分散板12を備え、反応管9が当該反応管9の膨張・
収縮を吸収する支持機構を備えた反応管置台21により
支持され、変位量測定機構(変位センサー23、測定ブ
ロック24)を備えていることから、反応管9内で原料
ガスが均一に分散され、熱によって反応管9が膨張して
も歪むことがなく基体5と反応管開口部9bとのギャッ
プGが均一に保たれることから、プラズマ密度が均一な
状態で成膜を行うことができる。したがって、このプラ
ズマCVD装置1においては、均一なプラズマ密度が得
られることから、カーボン膜の膜厚分布を均一に制御す
ることができる。
As can be seen from these results, the plasma CVD apparatus 1 to which the present invention is applied is provided with the dispersion plate 12 behind the electrode 10, and the reaction tube 9 expands and contracts the reaction tube 9.
The raw material gas is uniformly dispersed in the reaction tube 9 because it is supported by the reaction tube mounting table 21 having a support mechanism for absorbing contraction and has a displacement measuring mechanism (displacement sensor 23, measuring block 24). Even if the reaction tube 9 expands due to heat, it is not distorted and the gap G between the base 5 and the reaction tube opening 9b is kept uniform, so that the film can be formed with a uniform plasma density. Therefore, in the plasma CVD apparatus 1, since a uniform plasma density is obtained, the thickness distribution of the carbon film can be controlled uniformly.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係るプラズマCVD装置は、電極とガス導入口との
間に、複数の空孔を均一に配置したガス分散板が配置さ
れることから、原料ガスが均一に分散されて、プラズマ
密度が均一化されることによって、薄膜の膜厚分布の均
一化を図ることができる。
As is clear from the above description, in the plasma CVD apparatus according to the present invention, a gas distribution plate in which a plurality of holes are uniformly arranged is arranged between an electrode and a gas inlet. Therefore, the source gas is uniformly dispersed and the plasma density is made uniform, so that the film thickness distribution of the thin film can be made uniform.

【0033】また、本発明に係るプラズマCVD装置
は、反応管が当該反応管の加熱・冷却による膨張・収縮
を吸収する支持機構により支持されていることから、反
応管が歪んで基体と反応管とのギャップが不均一になる
ことを防止し、薄膜の膜厚分布の均一化を図ることがで
きる。
Further, in the plasma CVD apparatus according to the present invention, since the reaction tube is supported by a support mechanism for absorbing expansion and contraction due to heating and cooling of the reaction tube, the reaction tube is distorted and the substrate and the reaction tube are distorted. Can be prevented from becoming non-uniform, and the film thickness distribution of the thin film can be made uniform.

【0034】また、本発明に係るプラズマCVD装置
は、熱膨張による反応管の変位量を検出する変位量測定
機構が備えられていることから、反応管9に歪みが発生
してもその変位量を検出することができ、直ちにこれに
対する対向策を講じることができる。
Further, the plasma CVD apparatus according to the present invention is provided with a displacement measuring mechanism for detecting a displacement of the reaction tube due to thermal expansion. Can be detected, and a countermeasure against this can be taken immediately.

【0035】このように、原料ガスを均一に分散する分
散板や、反応管の膨張・収縮を吸収する支持機構や、熱
膨張による反応管の変位量を検出する変位量測定機構が
設けられたプラズマCVD装置は、基体表面と反応管開
口部とのギャップを均一に保ち、薄膜の膜厚分布を均一
に制御することができる。
As described above, the dispersion plate for uniformly dispersing the raw material gas, the support mechanism for absorbing the expansion and contraction of the reaction tube, and the displacement amount measuring mechanism for detecting the displacement amount of the reaction tube due to thermal expansion are provided. The plasma CVD apparatus can maintain a uniform gap between the substrate surface and the reaction tube opening, and can uniformly control the thickness distribution of the thin film.

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

【図1】本発明を適用したプラズマCVD装置の構成を
示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a plasma CVD apparatus to which the present invention is applied.

【図2】同プラズマCVD装置の反応管の構成を示す要
部斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a main part showing a configuration of a reaction tube of the plasma CVD apparatus.

【図3】同プラズマCVD装置の分散板の平面図であ
る。
FIG. 3 is a plan view of a dispersion plate of the plasma CVD apparatus.

【図4】同プラズマCVD装置のガス導入口と分散板の
正面図である。
FIG. 4 is a front view of a gas inlet and a dispersion plate of the plasma CVD apparatus.

【図5】同プラズマCVD装置の反応管と膨張対策機構
の正面図である。
FIG. 5 is a front view of a reaction tube and an expansion countermeasure mechanism of the plasma CVD apparatus.

【図6】図5における反応管と膨張対策機構のX−X線
に沿う断面図である。
6 is a cross-sectional view of the reaction tube and the expansion countermeasure mechanism in FIG. 5, taken along line XX.

【図7】同プラズマCVD装置の反応管とレーザー変位
センサーと測定ブロックとを示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing a reaction tube, a laser displacement sensor, and a measurement block of the plasma CVD apparatus.

【図8】同プラズマCVD装置の反応管とレーザー変位
センサーと測定ブロックとを示す正面図である。
FIG. 8 is a front view showing a reaction tube, a laser displacement sensor, and a measurement block of the plasma CVD apparatus.

【図9】同プラズマCVD装置の反応管とレーザー変位
センサーと測定ブロックとを示す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing a reaction tube, a laser displacement sensor, and a measurement block of the plasma CVD apparatus.

【図10】図9の反応管とレーザー変位センサーと測定
ブロックとを拡大した斜視図である。
FIG. 10 is an enlarged perspective view of a reaction tube, a laser displacement sensor, and a measurement block of FIG. 9;

【図11】同プラズマCVDを用いて成膜した際の成膜
時間と、反応管内の圧力、温度、反応管の変位量との関
係を示した図である。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a film forming time when forming a film using the same plasma CVD, a pressure and a temperature inside the reaction tube, and a displacement amount of the reaction tube.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマCVD装置、2 真空槽、5 フィルム、
6 円筒キャン、9 反応管、10 電極、11 ガス
供給管、12 ガス分散板、17 スプリング、18
第1の支持軸、19 第2の支持軸、20 第1の支持
軸、21 反応管置台、22 切り欠き部、23 レー
ザー変位センサー、24 測定ブロック
1 plasma CVD device, 2 vacuum chamber, 5 film,
6 cylindrical can, 9 reaction tube, 10 electrode, 11 gas supply tube, 12 gas dispersion plate, 17 spring, 18
1st support shaft, 19 2nd support shaft, 20 1st support shaft, 21 Reaction tube stand, 22 Notch, 23 Laser displacement sensor, 24 Measurement block

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排気系を備えた真空槽内に、原料ガスを
導入するガス導入口と、原料ガスに放電電圧を印加する
ための電極とを備え、開口部が所定の間隔をもって基体
表面に対向するように近接して配置される反応管が設置
されてなり、プラズマ化学気相成長法により薄膜を形成
するプラズマCVD装置において、 電極とガス導入口との間には、複数の空孔を均一に配置
したガス分散板が配置されることを特徴とするプラズマ
CVD装置。
A vacuum chamber provided with an exhaust system is provided with a gas inlet for introducing a source gas and an electrode for applying a discharge voltage to the source gas, and an opening is formed on the surface of the base body at a predetermined interval. In a plasma CVD apparatus for forming a thin film by plasma enhanced chemical vapor deposition, a plurality of holes are provided between an electrode and a gas inlet. A plasma CVD apparatus wherein gas dispersion plates are uniformly arranged.
【請求項2】 排気系を備えた真空槽内に、原料ガスを
導入するガス導入口と、原料ガスに放電電圧を印加する
ための電極とを備え、開口部が所定の間隔をもって基体
表面に対向するように近接して配置される反応管が設置
されてなり、プラズマ化学気相成長法により薄膜を形成
するプラズマCVD装置において、 上記反応管が当該反応管の加熱・冷却による膨張・収縮
を吸収する支持機構により支持されていることを特徴と
するプラズマCVD装置。
2. A vacuum chamber provided with an exhaust system, comprising a gas inlet for introducing a source gas, and an electrode for applying a discharge voltage to the source gas, and an opening formed on the surface of the substrate at a predetermined interval. In a plasma CVD apparatus for forming a thin film by plasma-enhanced chemical vapor deposition, a reaction tube is disposed so as to be opposed to and close to each other, wherein the reaction tube expands and contracts due to heating and cooling of the reaction tube. A plasma CVD apparatus supported by an absorbing support mechanism.
【請求項3】 上記反応管の両側面にそれぞれ第1の支
持軸及び第2の支持軸が植立されるとともに、これら支
持軸が各側面と対向して配置される反応管置台に係止さ
れてなり、 上記第1の支持軸のうち少なくとも一方は、弾性手段に
より軸心方向に付勢され、上記反応管置台に対して挿脱
自在とされ、 上記第2の支持軸は、いずれも上記反応管置台に設けら
れた切り欠きに挿脱自在に挿入され、上記第1の支持軸
を中心とする回動が規制されていることを特徴とする請
求項2記載のプラズマCVD装置。
3. A first support shaft and a second support shaft are erected on both side surfaces of the reaction tube, respectively, and the support shafts are engaged with a reaction tube table which is arranged to face each side surface. At least one of the first support shafts is urged in the axial direction by elastic means to be freely inserted into and removed from the reaction tube table. 3. The plasma CVD apparatus according to claim 2, wherein the plasma CVD apparatus is removably inserted into a notch provided in the reaction tube table, and rotation about the first support shaft is restricted.
【請求項4】 排気系を備えた真空槽内に、原料ガスを
導入するガス導入口と、原料ガスに放電電圧を印加する
ための電極とを備え、開口部が所定の間隔をもって基体
表面に対向するように近接して配置される反応管が設置
されてなり、プラズマ化学気相成長法により薄膜を形成
するプラズマCVD装置において、 熱膨張による反応管の変位量を検出する変位量測定機構
が設けられていることを特徴とするプラズマCVD装
置。
4. A vacuum chamber provided with an exhaust system, comprising a gas inlet for introducing a source gas, and an electrode for applying a discharge voltage to the source gas, and an opening formed on the surface of the base body at a predetermined interval. In a plasma CVD apparatus for forming a thin film by plasma enhanced chemical vapor deposition, a displacement measuring mechanism for detecting a displacement of the reaction tube due to thermal expansion is provided. A plasma CVD apparatus, which is provided.
【請求項5】 変位量測定機構が、反応管の開口部に設
けられたレーザ変位計と、真空槽に固定されレーザ変位
計のレーザ光の光軸に対して直交するように対向配置さ
れる測定ブロックとからなることを特徴とする請求項4
記載のプラズマCVD装置。
5. A displacement measuring mechanism is provided opposite to a laser displacement meter provided at an opening of a reaction tube and fixed to a vacuum chamber so as to be orthogonal to an optical axis of laser light of the laser displacement meter. 5. A measuring block comprising: a measuring block;
The plasma CVD apparatus as described in the above.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007026545A1 (en) * 2005-08-31 2007-03-08 Konica Minolta Holdings, Inc. Plasma discharge processing device and production method of gas barrier film
JP2013209679A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Fujifilm Corp Film forming apparatus

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