JPS6227574A - 光化学反応装置 - Google Patents

光化学反応装置

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JPS6227574A
JPS6227574A JP16678985A JP16678985A JPS6227574A JP S6227574 A JPS6227574 A JP S6227574A JP 16678985 A JP16678985 A JP 16678985A JP 16678985 A JP16678985 A JP 16678985A JP S6227574 A JPS6227574 A JP S6227574A
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JP
Japan
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plasma
substrate
film
conductive material
reaction device
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Pending
Application number
JP16678985A
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English (en)
Inventor
Yasuo Tarui
垂井 康夫
Katsumi Aota
克己 青田
Shinji Suzuki
信二 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ushio Denki KK
Ushio Inc
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Ushio Denki KK
Ushio Inc
Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
Application filed by Ushio Denki KK, Ushio Inc, Citizen Watch Co Ltd filed Critical Ushio Denki KK
Priority to JP16678985A priority Critical patent/JPS6227574A/ja
Publication of JPS6227574A publication Critical patent/JPS6227574A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/48Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
    • C23C16/482Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation using incoherent light, UV to IR, e.g. lamps

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光CVD法に使用される光化学反応装置に関す
るものである。
〔従来技術とその問題点〕
従来性なわれてきた光化学反応、例えば、シランガスを
主原料とするアモルファスシリコンの光CVD法に於い
ては、シランガスが波長160nm以下の紫外線によっ
てにしか直接光分解せず、また、この波長の紫外線を放
射する適切な光源が得にくい丸め、水銀を触媒とする水
銀増感光化学反応が用いられてきた。しかし、この方法
では触媒として使用された水銀が膜中に混入し、これが
悪影響を及ぼす問題点があった。一方、ジシランなどの
高次シランを用いると、水銀増感反応を利用することな
く、低圧水銀灯などの光により直接光分解が可能であり
、水銀の悪影響は排除できるが、高次シランは高価であ
り、その成膜速度も0.25λ/秒程度であって実用性
から見てまだ不十分である。
そして、13.56 MHzの高周波放電によりシラン
を分解して堆積させる成膜方法が一般的に行なわれてい
るが、荷電粒子によシ堆積膜が損傷を受けたり、膜中に
不純物が混入する問題点があった。
そこで、水銀の悪影響がなく、不純物や荷電粒子損傷の
ない高品質で均一な薄膜を十分に速くて実用化可能な堆
積速度を可能とする成膜方法として、プラズマから放射
される紫外線を用いて光化学反応を生起せしめ、プラズ
マと分離された基板上に反応生成物を堆積して成膜する
ことが行われる。この光CVD法に使用される光化学反
応装置は、一つの容器内に、ガス放電によって形成され
るプラズマ発光領域と、膜形成を行なう基板が配置され
、光化学反応性ガス放出機構が配設される反応領域とが
設けられる。そして、波長が160nm以下の紫外線を
有効に発光する紫外線放射用ガスと光化学反応性ガスを
適切に供給して成膜するものであるが、紫外線を基板上
に有効に照射するために、また、装置を小型にするため
にもプラズマ発光領域と反応領域とをあまり離間させず
に近接したものとなる。
ところで、膜の堆積速度を向上させるには、光化学反応
に寄与する波長の紫外線の量を増大する必要がある。そ
して、容器内の圧力を低下させるとプラズマの電子温度
が上昇し、結果として紫外線の強度が増大することが知
られている。しかしながら、容器内の圧力を低下させる
と分子の平均自由行程が大きくなるため、プラズマの発
光領域が放電方向と直角方向に膨張して基板に到達する
光量は低下し、圧力を低下したことによる発光強度の増
大が相殺されてしまう。
また、プラズマの発光領域が膨張すると基板の近傍まで
広がるため基板に入射する荷電粒子が増加し、堆積膜が
損傷を受け、膜質が低下する問題点がある。
〔発明の目的〕
そこで本発明は、容器内の圧力を低下させてもプラズマ
発光領域が膨張せずに、基板に到達する紫外線の光量が
増大し、成膜速度を早くすることが可能であって、かつ
、#電粒子による損傷もなくて優れた膜質を得ることが
できる光化学反応装fin提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
本発明の構成は、ガス放電によって形成されるプラズマ
発光領域と、膜形成を行なう基板が配置され、光化学反
応性ガス放出機構が配設される反応領域とを一つの容器
内に有する光化学反応装置において、前記プラズマ発光
領域に網目状の導電性物質わるいは網目状の導電性物質
を一部にもつシールド囲いを配設し、プラズマをこのシ
ールド囲い内で生起させて基板とプラズマとを電気的に
分離することを特徴とする。
〔実施例〕
以下に図面に示す実施例に基いて本発明を具体的に説明
する。
第1図において、容器5内部の上方の空間がプラズマ発
光領域Aであり、下方の空間が反応領域Bである。この
プラズマ発光領域Aには一対の電極1.1が対向配置さ
れ、これに電圧が印加される。容器5の天井部には紫外
線放射用ガスG1の導入孔9が形成され、これより稀ガ
ス、水素もしくは重水素またはこれらを含む混合ガスか
ら選ばれた紫外線放射用ガスG、が導入される。従って
、を極1,1間にはプラズマPが形成され、このプラズ
マPよシ放出される紫外線を含む光が下方の反応領域B
に照射される。反応領域Bには基板ホルダー3が配置さ
れ、その上に膜形成を行う基板4が載置される。そして
、この少し上方には光化学反応性ガス放出機構であるリ
ング状のパイプ2が配置され、そのノズル2aより光化
学反応性ガスG、が基板4の近傍に放出される。従って
、ガスG、が紫外線により直接光分解され、反応生成物
が基板4上に堆積して成膜される。基板ホルダー3の下
方には排気口5bが設けられ、これから内部のガスが排
気される。尚、これらの配置を上下逆にし、基板を上部
に設置することにより、フレーク等が基板に降りかかる
のを防止するのも良い。
次に、領域Aには網目状の4電柱物質おるいは網目状の
導電性物質を一部にもつシールド囲い12が配置される
が、このシールド囲い12の内径は電極1の外径よりわ
ずかに大きく、両電極1.1がこの内部に位置している
。このシールド囲い12は、例えばステンレスで裏作し
てもよいが、アモルファスシリコンを堆積して成膜する
ときには、シリコン展とするか、表面にシリコンMを被
膜するのがよい。これは、7−ルド囲い12がプラズマ
にさらされてスパッタリング現象を起し、スバクタされ
たものが膜中にとり込まれてて同じ元素であるために、
膜質を低下させることがないからである。
第2図は、電圧印加にかえてマイクロ波を使用してプラ
ズマを生起させるものであり、荏器5の側方上部に導波
管5aが接続され、これよりマイクロiMWが導入され
る。そして、導波管5aの内径よりや\大きなシールド
囲い12がその開口部に配置されている。その他の構造
は第1図と同じであって、導波管5aより導入されたマ
イクロ波によってプラズマPが生起し、これにより発生
する紫外線によりガスG、が直接光分解し、基板4上に
堆積して成膜される。尚、これらの例において、シール
ド囲い12の形状は円筒型でも良いが、上下2枚の網で
横は容器内壁等を用いても良い。ま九、すべてが網目状
でなくても、光およびガスを通す必要の無いところは板
状のものであっても良い。
これらの実施例において、電圧印加またはマイクロ波に
よりて生起されたプラズマPが光源として有効に作用す
るように、領域Aには紫外線放射用ガスG、として、前
述の通り、稀ガス、水素、重水素およびこれらの混合ガ
スが光化学反応性ガスG、の種類に応2じて選択され、
供給される。例えば、アモルファスシリコンを堆積する
場合には、ガスGtがシランとすれば、シランば160
n+n以下の紫外線により直接光分解して堆積するから
、160nm以下の紫外線を有効に発光するガスG。
トシて、アルゴン、クリプトン、キセノンなどが選ばれ
る。因みK、アルゴンの発光波長は104.8nm+ 
106.7nm、  クリプトンは123.6 nm、
 116.5nm、キセノンは147.Onm + 1
29.6 nmである。
そして、領域Aに網目状の導電性物質あるいは網目状の
導電性物質を一部にもつシールド囲い12が配置され、
第1図の場合両電極1.1がこの内部に位置しているの
で、容器5内の圧力を低下させてもプラズマPはこのシ
ールド囲い12にとじ込められ膨張しない。従って、圧
力を低下させたことによる発光強度の増大がプラズマP
の膨張によって相殺されることがなく、基板4に到達す
る光量が増大して成膜速度を早くすることができる。
また、プラズマPの荷電粒子が領域Bに拡散しようとし
てもシールド囲い12でその殆んどが捕捉されて基板4
に到達しないので、堆積膜は荷電粒子による損傷を受け
ず、かつ不純物の混入も少なくて性能の優れた堆積膜を
得ることができる。
また、シールド囲い12によりプラズマ形状を制御する
ことができ、膜堆積の大面積化が可能となる。
次に、第1図に示す有電極放電における成膜例を示すと
、周波数が50Hz、放電電圧が130v、を流が3.
5A、容器内圧力がI Torr 、 基板温度が25
0 Cの条件でアモルファスシリコンの薄膜を堆積させ
る場合、紫外線放射用ガスG、がアルゴンで流量110
05CC、光化学反応性ガスG、がシランで流量110
5CCで流すと、膜の堆積速度は約3倍であり、0.5
〜I A/秒の堆積速度で成膜できた。そして、得られ
た薄膜は荷電粒子損傷のない良好なものであり、光導電
率は’p = 10””S7.、暗導電率はσd = 
10−’ S/cInでhっで高品質の薄膜となった。
第2図に示す無電極放電の場合も事情は同じであり、マ
イクロ波MWの周波数が2.45 GHz 、パワーが
soow、容器内圧力をI Torrとし、他の条件を
前述の有電極放電と同じにして成膜すると同様の堆積速
度で成膜でき、品質的にも同等であった。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明にかかる光化学反応装置は、
プラズマ発光領域に網目状の導電性物質あるいは網目状
の導電性物質を一部にもつシールド囲いを配設し、プラ
ズマをこのシールド囲い内で生起させて基板とプラズマ
とを′−ヒ気的に分離したので、容器内の圧力を低下さ
せてもプラズマLシールド凹い内にとじ込められて膨張
せず、発光強度が増大する。そして、荷電粒子もシール
ド囲いに捕捉されて基板の方向には拡散しない。従って
、不純物や荷電粒子損傷がなく、高品質で均一な薄膜を
高速堆積することができ、且つ大面積化も可能である等
、多くの利点を有する光化学反応装置とすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図は本発明の実施例の断面図を示す。 1・・・電極 2・・・パイプ 2a・・・ノズル3・
・・基板ホルダー 4・・・基板 5・・・答器5a・
・・導波管 5b・・・排気口 9・・・導入孔12・
・・シールド囲い P・・・プラズマA・・・プラズマ
発光領域 B・・・反応領域G、・・・紫外線放射用ガ
ス G、・・・光化学反応性ガス

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ガス放電によって形成されるプラズマ発光領域と、
    膜形成を行なう基板が配置され、光化学反応性ガス放出
    機構が配設される反応領域とを一つの容器内に有する光
    化学反応装置において、前記プラズマ発光領域に網目状
    の導電性物質あるいは網目状の導電性物質を一部にもつ
    シールド囲いを配設し、プラズマをこのシールド囲い内
    で生起させて基板とプラズマとを電気的に分離すること
    を特徴とする光化学反応装置。 2、前記シールド囲いの全部あるいは一部が基板上の成
    膜元素と同一元素の物質からなることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の光化学反応装置。
JP16678985A 1985-07-30 1985-07-30 光化学反応装置 Pending JPS6227574A (ja)

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JP16678985A JPS6227574A (ja) 1985-07-30 1985-07-30 光化学反応装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007250569A (ja) * 2006-03-13 2007-09-27 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置およびプラズマに曝される部材
JP2008121115A (ja) * 2006-11-09 2008-05-29 Applied Materials Inc Pecvd放電処理において電磁放射線を制御するためのシステム及び方法

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