JPS6240380A - Deposited film forming device by plasma cvd method - Google Patents

Deposited film forming device by plasma cvd method

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JPS6240380A
JPS6240380A JP17945585A JP17945585A JPS6240380A JP S6240380 A JPS6240380 A JP S6240380A JP 17945585 A JP17945585 A JP 17945585A JP 17945585 A JP17945585 A JP 17945585A JP S6240380 A JPS6240380 A JP S6240380A
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JP
Japan
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substrate
microwave
deposited film
high frequency
reaction chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP17945585A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Takeuchi
栄治 竹内
Kozo Arao
荒尾 浩三
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
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    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192Microwave generated discharge
    • GPHYSICS
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    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
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Abstract

PURPOSE:To form a uniformly deposited film having uniform quality over the entire surface of a substrate by providing high-frequency or microwave disturbing means having a function to change the relative position of the electromagnetic field of a high frequency or microwave and substrate in a reaction vessel. CONSTITUTION:A valve 21 is closed and a valve 91 is opened to evacuate the inside of the reaction chamber A to a prescribed pressure. Electricity is then conducted to a heater 8 to hold the temp. of e substrate 6 at about 200 deg.C. The valve 21 is opened to introduced the gaseous mixture composed of gaseous SiH4 and gaseous H2 at, for example, 1:1 flow rate ratio into the reaction chamber A and is maintained under a prescribed pressure. At the same time, electricity is conducted to a microwave power source 3 to radiate the microwave through a transmission window 5. Driving devices 12, 14 are driven to run funs 11, 13. The film forming operation is made for the prescribed time while the substrate 6 is horizontally oscillated.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、基体上に堆積膜、とりわけ機能性膜、殊に半
導体ディバイス、電子写真用の感光ディバイス、画像入
力用のラインセンサー、撮像ディバイス、光起電力素子
などに用いられるアモルファス状あるいは多結晶状等の
非単結晶状の堆積膜を形成するのに至適なプラズマCV
D装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Technical Field to Which the Invention Pertains] The present invention relates to a film deposited on a substrate, particularly a functional film, particularly a semiconductor device, a photosensitive device for electrophotography, a line sensor for image input, and an imaging device. , plasma CV, which is optimal for forming non-monocrystalline deposited films such as amorphous or polycrystalline for use in photovoltaic devices, etc.
Regarding D device.

〔従来技術の説明〕[Description of prior art]

従来、半導体ディバイス、電子写真用感光デ    □
ィバイス、画像入力用ラインセンサー、撮像ディバイス
、光起電力素子等に使用する素子部材としては、アモル
ファスシリコン例えば、水素又は/及びハロゲン(例え
ばフッ素、塩素等)で補償されたアモルファスシリコン
(以後「a−3i(H,X) jと記す。)膜等が提案
され、その中のいくつかは実用に付されている。そして
、そうしたa−8i()1.X)膜とともにそれ等a−
8i(H,X)膜等の形成法およびそれを実施する装置
についてもいくつか提案されていて、真空蒸着法、イオ
ノブレーティング法、いわゆるCVD法、プラズマCV
D法、光CVD法等があり、中でもプラズマCVD法は
至適なものとして実用に付され、一般に広く用いられて
いる。
Conventional semiconductor devices, photosensitive devices for electrophotography □
Devices, line sensors for image input, imaging devices, photovoltaic devices, etc. are used as element materials such as amorphous silicon, for example, amorphous silicon compensated with hydrogen or/and halogen (e.g. fluorine, chlorine, etc.) -3i (H,
Several methods for forming 8i (H,
There are the D method, the photo-CVD method, etc., and among them, the plasma CVD method has been put into practical use as the most suitable method and is generally widely used.

ところで前記プラズマCVD法は、高周波またはマイク
ロ波エネルギーを利用して堆積膜形成用ガスを基体表面
の近傍で励起種化(ラジカル化)して化学的相互作用を
生起させ、該基体表面に膜堆積せしめるというものであ
るところ、そのための装置は、高周波またはマイクロ波
を放射するための手段、例えばアンテナまたは導波管と
基体の双方を固定する、第4図に示す形式のものである
。〔図中、101は反応容器、102は原料ガス導入管
、106は高周波またはマイクロ波電源、104は導波
管、105は透過窓、106は基体、107は基体保持
ステーゾ、108は加熱手段、109はガス排出管であ
る。〕ところが、こうした従来のプラズマCVD法によ
る装置にあっては、上述したように、操作時、導波管そ
して基体は共に固定されているわけであり、高周波また
はマイクロ波の電磁界は定在化し、電界は、例えば第5
−a図〔図中、aは反応空間内における高周波またはマ
イクロ波の電界強度の分布曲線を示す。〕に示されるよ
うな強度分布となり、そして、この電界の強度分布は、
適用する高周波またはマイクロ波の波長に 。
By the way, in the plasma CVD method, a deposited film forming gas is excited and speciated (radicalized) in the vicinity of the substrate surface using high frequency or microwave energy to cause chemical interaction, and a film is deposited on the substrate surface. For this purpose, an apparatus for this purpose is of the type shown in FIG. 4, in which both the means for radiating radio-frequency or microwave waves, such as an antenna or waveguide, and the substrate are fixed. [In the figure, 101 is a reaction vessel, 102 is a raw material gas introduction tube, 106 is a high frequency or microwave power source, 104 is a waveguide, 105 is a transmission window, 106 is a substrate, 107 is a substrate holding stator, 108 is a heating means, 109 is a gas exhaust pipe. ] However, as mentioned above, in devices using conventional plasma CVD methods, both the waveguide and the substrate are fixed during operation, and the electromagnetic field of high frequency or microwave is not localized. , the electric field is, for example, the fifth
Figure -a [In the figure, a shows the distribution curve of the electric field strength of high frequency or microwave in the reaction space. ], and the intensity distribution of this electric field is as shown in
Applicable radio frequency or microwave wavelength.

依存するので、結局のところ、系中に導入される堆積膜
形成用の原料ガスは、電界の強度分布に従った密度で励
起され励起種化するところとなるので、堆積される膜は
、第5−b図〔図中、bは反応空間内での基体7上に堆
積された堆積膜106の堆積状態を示す。〕に示すよう
に、おのずと電界の強い部分では厚く、また弱い部分で
は薄くなり、基体が前記の波長より長い場合にはなお更
であるが、形成される堆積膜に膜厚の他、密度、硬度そ
してまた組成の点についても不都合な影響を与えてしま
い、諸特性発現性を具有する所望の堆積膜製品を定常的
に得るというのは困難であるという問題がある。
As a result, the raw material gas for forming the deposited film introduced into the system is excited and becomes excited species at a density that follows the electric field intensity distribution, so the deposited film is Figure 5-b [In the figure, b shows the state of deposition of the deposited film 106 deposited on the substrate 7 in the reaction space. ], the electric field is naturally thicker in areas where the electric field is stronger and thinner in areas where the electric field is weaker, and this is especially true when the substrate is longer than the above wavelength. There is a problem in that the hardness and also the composition are adversely affected, making it difficult to consistently obtain a deposited film product with desired properties.

もつとも上達した従来のプラズマCVD法による堆積膜
形成装置によれば、一応満足のゆく堆積膜製品の製造は
可能ではあるものの、その場合、各種・ぞラメ−ターに
ついて厳密な選択が必要とされる。ところが、そのよう
に厳密に選択されたパラメーターについてはその中の1
つの構成因子、とりわけそれがプラズマであって、不安
定な状態になりでもすると形成される膜は著しい悪影響
を受けて製品として成立し得ないものになってしまうと
いう問題が存在する。したがってその装置構成は1おの
ずと複雑なものとなり、装置規模、種類が変れば個々に
厳選されたi4ラメ−ターに対応し得るように設計しな
ければならない。
Although it is possible to manufacture a deposited film product that is somewhat satisfactory using a deposited film forming apparatus using the conventional plasma CVD method, which has become more advanced, in that case, strict selection of various parameters is required. . However, for such strictly selected parameters, one of them
There is a problem in that if two constituent factors, especially plasma, become unstable, the formed film will be severely adversely affected and become unusable as a product. Therefore, the configuration of the device naturally becomes complicated, and if the scale and type of the device changes, it must be designed to accommodate each carefully selected i4 meter.

こうしたことから、プラズマCVD法については、それ
が今のところ至適な方法とされてはいるものの、上述し
たことから、所望の堆積膜を量産するとなれば装置に多
大の設備投資が必要となり、そうしたところで尚量産の
ための工程管理項目は多く且つ複雑であり、工程管理許
容幅は狭く、そしてまた装置調整が微妙であることから
、結局は製品をかなりコスト高のものにしてしまう等の
問題がある。
For these reasons, although the plasma CVD method is considered to be the most suitable method at present, as mentioned above, mass production of the desired deposited film requires a large amount of equipment investment. However, the process control items for mass production are numerous and complex, the tolerance range for process control is narrow, and equipment adjustments are delicate, resulting in problems such as making the product considerably more expensive. There is.

一方、前述の各種ディバイスが多様化して来ており、そ
のための素子部材即ち、前述した各種特性等の要件を総
じて満足すると共に適用対象、用途に相応し、そして場
合によってはそれが大面積化されたものである、安定な
堆積膜製品を低コストで定常的に供給されることが社会
的要求としてあり、この要求を満たす装置の開発が切望
されている。
On the other hand, the various devices mentioned above are becoming more diversified, and the element materials for them, that is, the elements that satisfy all the requirements such as the various characteristics mentioned above, are suitable for the target object and use, and in some cases are becoming larger in area. There is a social demand for a constant supply of stable deposited film products at low cost, and there is a strong desire for the development of an apparatus that satisfies this demand.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、光起電力素子、半導体デイパ・イス、画像入
力用ラインセンサー、撮像ディバイス、電子写真用感光
ディバイス等に使用する堆積膜を形成する従来装置につ
いて、上述の諸問題を解決し、上述の要求を満たすよう
にすることを目的とするものである。
The present invention solves the above-mentioned problems with respect to conventional apparatuses for forming deposited films used in photovoltaic elements, semiconductor devices, image input line sensors, imaging devices, electrophotographic photosensitive devices, etc. The purpose is to meet the requirements of

すなわち本発明の主たる目的は、電気的、光学的、光導
電的特性が殆んどの使用環境に依存することなく実質的
に常時安定しており、優れた耐光疲労特性を有し、繰返
し使用にあっても劣化現象を起こさず、優れた耐久性、
耐湿性を有し、残留電位の問題を生じない均一にして均
質な、改善された堆積膜を形成するためのプラズマCV
D法による堆積膜形成装置を提供するととにある。
In other words, the main object of the present invention is to have electrical, optical, and photoconductive properties that are virtually always stable regardless of the usage environment, to have excellent light fatigue resistance, and to be durable even after repeated use. Excellent durability without causing deterioration even if
Plasma CV for forming improved deposited films that are moisture resistant and uniform and homogeneous without residual potential problems
The present invention provides a deposited film forming apparatus using method D.

本発明の他の目的は、形成される膜の緒特性、成膜速度
、再現性の向上及び膜品質の均一化、均質化をはかりな
がら、膜の大面積化に適し、膜の生産性向上及び量産化
も容易に達成することのできるプラズマCVD法による
堆積膜形成装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to improve the characteristics, film formation speed, and reproducibility of the film to be formed, and to make the film uniform and homogeneous, while making it suitable for large-area films and improving film productivity. Another object of the present invention is to provide a deposited film forming apparatus using a plasma CVD method that can be easily mass-produced.

〔発明の構成、効果〕[Structure and effect of the invention]

本発明者は、従来装置についての前述の諸問題を克服し
て、上述の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、上
述の従来のCVD法による堆積膜形成装置について、電
界の強度分布が基体の近傍において特定の手段を介して
一様になるようにしたところ、従来装置についての前述
の諸問題が解決され、且つ上述の目的を達成できる知見
を得、本発明乞完成するに至った。
The inventor of the present invention has conducted intensive research to overcome the above-mentioned problems with the conventional apparatus and achieve the above-mentioned objective. As a result, the present inventor has found that the electric field intensity distribution of the above-mentioned conventional CVD deposited film forming apparatus has been improved. By making it uniform in the vicinity of the base through a specific means, the aforementioned problems with the conventional device were solved, and the inventors obtained the knowledge that could achieve the above object, leading to the completion of the present invention. .

即ち本発明の装置は、堆積膜形成用の原料ガスを励起さ
せて励起種化するための高周波またはマイクロ波発生手
段と、基体上に堆積膜を形成するための反応室とを有し
てなるプラズマCVD法による堆積膜形成装置において
、 前記反応室内に前記高周波またはマイクロ波の電磁界と
前記基体との相対的位置関係を変化させる機能を有する
高周波またはマイクロ波攪乱手段が設けられていること
を特徴とするものである。
That is, the apparatus of the present invention comprises a high frequency or microwave generation means for exciting a raw material gas for forming a deposited film to generate excited species, and a reaction chamber for forming a deposited film on a substrate. In the deposited film forming apparatus using the plasma CVD method, a high frequency or microwave disturbance means having a function of changing the relative positional relationship between the high frequency or microwave electromagnetic field and the substrate is provided in the reaction chamber. This is a characteristic feature.

かくなる本発明の装置は、堆積膜形成操作時、電界の強
度分布を基体の近傍において一様にするので、従来の堆
積膜形成装置に比較して成膜速度を飛躍的に伸ばすこと
ができ、加えて、基体が高周波またはマイクロ波の波長
より長いものであっても、製品たる膜の品質、厚さ、そ
して電気的、光学的、光導電的特性等の安定した堆積膜
を効率的に量産することを可能にし、そしてまた堆積膜
製品を低コストで提供することを可能にするものである
Since the apparatus of the present invention makes the intensity distribution of the electric field uniform in the vicinity of the substrate during the deposited film forming operation, the deposition rate can be dramatically increased compared to conventional deposited film forming apparatuses. In addition, even if the substrate is longer than the radio frequency or microwave wavelength, it is possible to efficiently mass produce deposited films with stable product film quality, thickness, and electrical, optical, and photoconductive properties. It also makes it possible to provide deposited film products at low cost.

本発明の装置により堆積膜を形成するについて使用され
る原料ガスは、高周波またはマイクロ波のエネルギーに
より励起種化し、化学的相互作用して基体表面上に所期
の堆積膜を形成する類のものであれば何れのものであっ
ても採用することができるが、例えばa−8i(H,X
)膜を形成する場合であれば、具体的には、ケイ素に水
素、ハロゲン、あるいは炭化水素等が結合したシラン類
及びハロゲン化シラン類等のガス状態のもの、または容
易にガス化しうるものをガス化したものを用いることが
できる。これらの原料ガスは1種を使用してもよく、あ
るいは2種以上を併用してもよい。また、これ等の原料
ガスは、He、Ar等の不活性ガスにより稀釈して用い
ることもある。さらに、a−81(E、X)膜はn型不
純物元素又はn型不純物元素を1−ピングすることが可
能であり、これ等の不純物元素を構成成分として含有す
る原料ガスを、単独で、あるいは前述の原料ガスまたは
/および稀釈用ガスと混合して反応空間内に導入するこ
とができる。
The raw material gas used to form the deposited film by the apparatus of the present invention is one that is excited and speciated by high frequency or microwave energy, and undergoes chemical interaction to form the desired deposited film on the substrate surface. For example, a-8i (H,
) If a film is to be formed, specifically, silanes and halogenated silanes in which hydrogen, halogen, or hydrocarbon, etc. are bonded to silicon, or those that can be easily gasified are used. A gasified version can be used. These source gases may be used alone or in combination of two or more. Further, these raw material gases may be used after being diluted with an inert gas such as He or Ar. Furthermore, the a-81 (E, Alternatively, it can be mixed with the aforementioned raw material gas and/or diluting gas and introduced into the reaction space.

また基体については、導電性のものであっても、半導電
性のものであっても、あるいは電気絶縁性のものでちっ
てもよく、具体的には金属、セラミックス、ガラス等が
挙げられる。そして成膜操作時の基体温度は、特に制限
されないが、60〜450℃の範囲とするのが一般的で
あり、好ましくは50〜350℃である。
The substrate may be conductive, semiconductive, or electrically insulating, and specific examples include metal, ceramics, glass, and the like. The substrate temperature during the film forming operation is not particularly limited, but is generally in the range of 60 to 450°C, preferably 50 to 350°C.

また、堆積膜を形成するにあたっては、原料ガスな導入
する前に反応空間内の圧力を5 X 10’ Torr
以下、好ましくはlX10  Torr以下とし、原料
ガスを導入した時には反応空間内の圧力を1刈o−2〜
1    ′Torr好ましくは5X10−1〜I T
orrとするのが望ましい。
In addition, when forming a deposited film, the pressure in the reaction space is reduced to 5 x 10' Torr before introducing the raw material gas.
Hereinafter, the pressure in the reaction space is preferably 1×10 Torr or less, and when the raw material gas is introduced, the pressure in the reaction space is 1×10 Torr or less.
1'Torr preferably 5X10-1~IT
It is desirable to set it to orr.

なお、本発明の装置による堆積膜形成は、通常は、前述
したように原料ガスを事前処理(励起種化)することな
く反応空間に導入し、そこで高周波またはマイクロ波の
エネルギーにより励起種化し、化学的相互作用を生起せ
しめることにより行われるが、二種以上の原料ガスを使
用する場合、その中の一種を事前に励起種化し、次いで
反応空間に導入するようにすることも可能である。
Note that in forming a deposited film using the apparatus of the present invention, as described above, the raw material gas is normally introduced into the reaction space without prior treatment (excited speciation), where it is excited and speciated using high frequency or microwave energy. This is carried out by causing chemical interaction, but when using two or more types of raw material gases, it is also possible to make one of them into an excited species in advance and then introduce it into the reaction space.

以下、本発明のプラズマCVD法による堆積膜形成装置
を、第1,2図の実施例により更に詳しく説明するが、
本発明の堆積膜形成装置はこれらによって限定されるも
のではない。
Hereinafter, the deposited film forming apparatus using the plasma CVD method of the present invention will be explained in more detail with reference to the embodiments shown in FIGS. 1 and 2.
The deposited film forming apparatus of the present invention is not limited to these.

第1図は、高周波またはマイクロ波の電磁界と前記基体
との相対的位置関係を変化させる機能を有する高周波ま
たはマイクロ波攪乱手段として、透過窓を介して反応室
内に放射された高周波またはマイクロ波の進行方向前方
であって、透過窓の設けられた反応室の側壁と対向する
反応室の側壁の直前の位置に1つのファンを設けるとと
もに、原料ガスが原料ガス導入管より反応室に導入され
た直後に相当する位置にもう1つのファンを設けてなる
、本発明のプラズマCVD法による堆積膜形成装置を模
式的に示す断面略図である。
FIG. 1 shows high-frequency or microwave waves radiated into a reaction chamber through a transmission window as a high-frequency or microwave disturbance means having the function of changing the relative positional relationship between a high-frequency or microwave electromagnetic field and the substrate. One fan is provided at the front in the direction of movement of the reaction chamber and immediately in front of the side wall of the reaction chamber opposite to the side wall of the reaction chamber provided with the transmission window, and the raw material gas is introduced into the reaction chamber from the raw material gas introduction pipe. 2 is a schematic cross-sectional view schematically showing a deposited film forming apparatus using a plasma CVD method of the present invention, in which another fan is provided at a position immediately after the first fan.

第1図において、1は土壁、側壁、及び底壁により密封
形成されてなる反応室Aを有する真空容器である。真空
容器1は、側壁上部に、1端は反応室A内に開口し、他
端は原料ガス供給源(図示せず)に連通していて、バル
ブ手段21を備えた原料ガス供給管2を有し、また、前
記側壁と対向する側壁下部に、1端は反応室A内に開口
し、他端はバルブ手段91を介して排気装置(図示せず
)に連通ずる排気管9を有する。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a vacuum vessel having a reaction chamber A sealed by earthen walls, side walls, and a bottom wall. The vacuum vessel 1 has a raw material gas supply pipe 2 at its upper side wall, one end of which opens into the reaction chamber A, the other end of which communicates with a raw material gas supply source (not shown) and is equipped with a valve means 21. Further, at the lower part of the side wall opposite to the side wall, there is provided an exhaust pipe 9, one end of which opens into the reaction chamber A, and the other end of which communicates with an exhaust device (not shown) via a valve means 91.

3は高周波またはマイクロ波電源であり、該電源により
発生される高周波またはマイクロ波は、三本柱整合器(
図示せず)、矩形導波管(図示せず)、アイソレーター
(図示せず)を介して前記電源に接続されている導波管
4に誘導され、真空容器1のガス導入管を有する側の側
壁に嵌装着された透過窓5を介して反応室A内に放射さ
れるようにされている。透過窓5は高周波またはマイク
ロ波を透過する板で“構成されており、好ましくは耐熱
性の高いシリコン樹脂、テフロン及びアルミナ(At2
03)セラミックス等の誘電体で構成されている。
3 is a high frequency or microwave power source, and the high frequency or microwave generated by the power source is passed through a three-pole matching box (
(not shown), a rectangular waveguide (not shown), and a waveguide 4 connected to the power source via an isolator (not shown). The light is emitted into the reaction chamber A through a transmission window 5 fitted into the side wall. The transmission window 5 is composed of a plate that transmits high frequency waves or microwaves, and is preferably made of highly heat-resistant silicone resin, Teflon, or alumina (At2
03) Made of dielectric material such as ceramics.

7は、基体6を加熱する加熱手段8を内蔵する基体6の
保持ステージである。
Reference numeral 7 denotes a holding stage for the base body 6, which includes a built-in heating means 8 for heating the base body 6.

11は、高周波またはマイクロ波を反射する材質例えば
アルミニウムや鉄等の導体で構成された羽根を有するフ
ァンであり、透過窓を介して放射され、進行する高周波
またはマイクロ波を反射するように、前記真空、容器の
排気管9を有する側の側壁に取り付けられており、真空
容器外に設けられた回転数可変な駆動装置12に連結さ
れている。第6図は前記ファンの形状の例示であって、
111は、高周波又はマイクロ波を反射する材質で構成
されたものを示すが、使用するファンの形状はこれによ
って限定されるものではない。反応室Aに放射された高
周波またはマイクロ波は、駆動装置12により回転せし
めたファン11により反射されるため、高周波又はマイ
クロ波の放射により生じた電磁界と基体6との相対位置
関係は、ファンの回転に対応して変化する。その結果、
基体206の表面近傍における電磁界の強度分布は、時
間積分をとった場合には一様となるため、該電磁界によ
って生成される励起種の密度分布も一様となり、基体全
面において均一な膜質及び均一な膜厚を有する堆積膜を
形成することが可能となる。
Reference numeral 11 denotes a fan having blades made of a material that reflects high frequency waves or microwaves, such as a conductor such as aluminum or iron. It is attached to the side wall of the vacuum container on the side having the exhaust pipe 9, and is connected to a variable rotation speed driving device 12 provided outside the vacuum container. FIG. 6 is an illustration of the shape of the fan,
Reference numeral 111 indicates a fan made of a material that reflects high frequencies or microwaves, but the shape of the fan used is not limited thereto. The high frequency waves or microwaves radiated into the reaction chamber A are reflected by the fan 11 rotated by the drive device 12, so the relative positional relationship between the electromagnetic field generated by the high frequency or microwave radiation and the base 6 is determined by the fan 11. It changes according to the rotation of. the result,
Since the intensity distribution of the electromagnetic field near the surface of the substrate 206 is uniform when time-integrated, the density distribution of excited species generated by the electromagnetic field is also uniform, resulting in uniform film quality over the entire surface of the substrate. And it becomes possible to form a deposited film having a uniform thickness.

13は、原料ガスが前述の原料ガス導入管2より反応室
A内に導入された直後の位置に相当する位置に設けられ
たファンであり、該ファンの回転により原料ガスのガス
流が反射されるように設けられている。該ファン13の
形状は前述のファン11と同様のものであり、該ファン
13もまた、真空容器外に設けられた回転数可変な駆動
装置14に連結されているが、前述のファン11の場合
のように高周波又はマイクロ波を反射する材質で構成さ
れていなくてもよい。
Reference numeral 13 denotes a fan provided at a position immediately after the raw material gas is introduced into the reaction chamber A from the aforementioned raw material gas introduction pipe 2, and the rotation of the fan reflects the gas flow of the raw material gas. It is set up so that The shape of the fan 13 is similar to the fan 11 described above, and the fan 13 is also connected to a variable rotation speed drive device 14 provided outside the vacuum container; however, in the case of the fan 11 described above, It does not have to be made of a material that reflects high frequencies or microwaves, as in the case of

原料ガスのガス流は反応室Aに導入されると同時に、駆
動装置14により回転せしめたファン16により反射さ
れ、攪乱されるため、基体6と該原料ガスのガス流との
相対的位置がファンの回転に対向して変化するとともに
、該ガス流の変化によって、高周波またはマイクロ波に
より生じる電磁界の強度分布および該電磁界により生成
される励起種の分布も変化する。この結果、基体6表面
近傍における励起種の分布が基体6表面における時間積
分としてみた場合に一様となるという作用効果が、一層
効率的に達成される。
Since the gas flow of the raw material gas is introduced into the reaction chamber A, it is reflected and disturbed by the fan 16 rotated by the drive device 14, so that the relative position of the base 6 and the gas flow of the raw material gas is changed by the fan 16. As the gas flow changes, the intensity distribution of the electromagnetic field generated by radio frequency or microwaves and the distribution of the excited species generated by the electromagnetic field also change due to the change in the gas flow. As a result, the effect that the distribution of excited species in the vicinity of the surface of the substrate 6 becomes uniform when viewed as a time integral on the surface of the substrate 6 can be achieved more efficiently.

10は、真空容器外に設けられた駆動装置であり、任意
の機械的手段を介して基体保持ステージ7に連結してお
り、該基体ステージを水平揺動、又は上下運動、あるい
は回転せしめるようにしである。該基体ステーシフの水
平揺動、上下運動、又は回転等は必要に応じて行なわれ
るが、堆積膜形成操作時に基体保持ステージ7の水平運
動、上下運動、又は回転、あるいはこれらのうちの2つ
以上を組み合わせて行なう場合には、電磁界の強度は時
間積分をとると基体全体について一様となり、その結果
生成される励起種の分布も一様となるため、基体表面上
に堆積する膜は均一にして均質なものとなり、諸 。
Reference numeral 10 denotes a drive device provided outside the vacuum container, which is connected to the substrate holding stage 7 via any mechanical means, and is configured to horizontally swing, vertically move, or rotate the substrate stage. It is. Horizontal rocking, vertical movement, rotation, etc. of the substrate stay shift are performed as necessary, but horizontal movement, vertical movement, or rotation, or two or more of these, of the substrate holding stage 7 during the deposited film forming operation. When performing a combination of It becomes homogeneous, and various kinds.

特性に富んだ所望の堆積膜を安定して得ることができる
という本発明の装置の作用効果をより一層効率的に達成
しうる。
The effect of the apparatus of the present invention, which is the ability to stably obtain a desired deposited film with rich properties, can be achieved even more efficiently.

第2図は、本発明のプラズマCVD法による堆積膜形成
装置の他の実施例を模式的に示す断面略図であり、本例
においては、前述の第1図実施例におけるガス導入管の
開口位置を変更シ、第1図実施例において設けた2つの
ファンを1つのファンとしたものである。なお、第2図
においては、第1図実施例と同一機能の装置構成部分に
ついては、第1図におけると同様の記号を用いて示した
。即ち、1は真空容器、2′はガス導入管、21′はパ
ルプ手段、3は高周波またはマイクロ波電源、4は導波
管、5は透過窓、6は基体、7は基体保持ステージ、8
′は加熱用手段、9は排気管、91はパルプ手段、10
は保持ステージ7の駆動装置、11はファン、12は回
転数可変の駆動装置である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view schematically showing another embodiment of the deposited film forming apparatus using the plasma CVD method of the present invention. This is a modification, and the two fans provided in the embodiment of FIG. 1 are replaced with one fan. In FIG. 2, the same symbols as in FIG. 1 are used to indicate the components of the device having the same functions as those in the embodiment of FIG. That is, 1 is a vacuum container, 2' is a gas introduction tube, 21' is a pulp means, 3 is a high frequency or microwave power source, 4 is a waveguide, 5 is a transmission window, 6 is a substrate, 7 is a substrate holding stage, 8
' is a heating means, 9 is an exhaust pipe, 91 is a pulp means, 10
1 is a drive device for the holding stage 7, 11 is a fan, and 12 is a drive device whose rotation speed is variable.

第2図実施例においては、真空容器の1つの側壁に透過
窓5を嵌装着するとともに、該側壁下部に、1端は反応
室A内に開口し、他端はバルブ手段91′を介して排気
装置(図示せず)に連通ずる排気管9′を有する。該側
壁に対向する他方の側壁には、前記嵌装着された透過窓
5の中心位置に相当する位置にガス導入管2′を有して
おり、該ガス導入管の1端は反応室A内に開口し、他端
はバルブ手段21′を介してガス供給源(図示せず)に
連通している。そして、真空容器内の該ガス導入管2′
の開口部直前には前述の透過窓を介して放射され、進行
してくる高周波またはマイクロ波を反射するように、高
周波またはマイクロ波を反射する材質で構成された羽根
を有するファン11を設けてあり、該ファンは第1図実
施例と同様の回転数可変の駆動装置12に連結されてい
る。本実施例の装置においては、駆動装置12により回
転せしめたファンにより、高周波またはマイクロ波が反
射されるとともに、反応室Aに導入された原料ガスが定
常流とならずに反応室Aの四方六方に拡散される。その
結果、高周波またはマイクロ波により生じた電磁界の強
度分布は時間的積分をとると一様となるとともに、基体
表面における励起種の密度分布も時間的積分をとると一
様となるため、基体表面に堆積する膜は均一にして均質
なものとなり、緒特性に富んだ所望の堆積膜を安定して
得ることが可能となる。なお、第2図実施例の場合にお
いても、必要に応じて駆動装置10により基体保持ステ
ージ7を水平揺動、上下運動、又は回転を、あるいはこ
れらのうちの2つ以上を組み合わせたものを、間欠的ま
たは連続的に行なうことが可能であり、そうした場合に
は、形成される堆積膜が均一かつ均質なものとなるとい
う作用効果を一層効率的に達成できる。
In the embodiment shown in FIG. 2, a transmission window 5 is fitted into one side wall of the vacuum vessel, and at the bottom of the side wall, one end opens into the reaction chamber A and the other end opens through a valve means 91'. It has an exhaust pipe 9' communicating with an exhaust system (not shown). The other side wall opposite to this side wall has a gas introduction pipe 2' at a position corresponding to the center position of the fitted transmission window 5, and one end of the gas introduction pipe is connected to the inside of the reaction chamber A. The other end communicates with a gas supply source (not shown) via valve means 21'. Then, the gas introduction pipe 2' in the vacuum container
Immediately before the opening of the fan 11, a fan 11 having blades made of a material that reflects high frequency waves or microwaves is provided so as to reflect the high frequency waves or microwaves that are emitted and proceed through the above-mentioned transmission window. The fan is connected to a variable rotation speed drive device 12 similar to the embodiment shown in FIG. In the apparatus of this embodiment, the high frequency or microwave is reflected by the fan rotated by the drive device 12, and the raw material gas introduced into the reaction chamber A does not flow in a steady flow. spread to. As a result, the intensity distribution of the electromagnetic field generated by high frequency or microwave becomes uniform when integrated over time, and the density distribution of excited species on the substrate surface also becomes uniform when integrated over time. The film deposited on the surface becomes uniform and homogeneous, making it possible to stably obtain a desired deposited film with rich properties. In the case of the embodiment shown in FIG. 2, the substrate holding stage 7 may be horizontally oscillated, vertically moved, rotated, or a combination of two or more of these may be performed by the driving device 10 as necessary. It can be carried out intermittently or continuously, and in such a case, the effect that the deposited film formed is uniform and homogeneous can be achieved more efficiently.

なお、前述の第1,2図においては、高周波又はマイク
ロ波の電磁界と基体との相対的位置関係を変化させる高
周波又はマイ;クロ波攪乱手段として、高周波またはマ
イクロ波を反射する材質で構成された羽根を有するファ
ンを用いた場合を示したが、該撹乱手段は、これに限定
されるものではなく、高周波又はマイクロ波の電磁界と
基体との相対的位置関係を変化させる機能を有するもの
であればよいことは言うまでもない。
In addition, in the above-mentioned FIGS. 1 and 2, as a high frequency or microwave disturbance means that changes the relative positional relationship between the electromagnetic field of high frequency or microwave and the substrate, a material made of a material that reflects high frequency or microwave is used. Although the case is shown in which a fan with blades is used, the disturbance means is not limited to this, and has the function of changing the relative positional relationship between the high frequency or microwave electromagnetic field and the base body. Needless to say, it's fine if it's something.

次に、本発明の装置を操作して堆積膜を形成する例を記
載する。
Next, an example of forming a deposited film by operating the apparatus of the present invention will be described.

実施例 1 本例においては、第1図に示す装置を用い、基体6とし
てM板を用い、基体保持ステージ7を電気的振動器10
を作動させて水平揺動させた。また、原料ガスとして、
SiH4ガスおよびH2ガスの混合ガスを用いた。
Example 1 In this example, the apparatus shown in FIG.
was activated to cause horizontal oscillation. In addition, as a raw material gas,
A mixed gas of SiH4 gas and H2 gas was used.

まず、バルブ21を閉じ、バルブ91を開いて反応室A
内を排気し、系内圧力をI X 10−6Torr以下
とした。次いでヒーター8に通電して基体6の温度を2
00℃に保持した。そこにバルブ21を開いて原料ガス
導入管2を介して上記混合ガス(ガス流量比1 二1)
’&系内圧力が1×10−2Torrになるまで導入し
、それと同時併行的にマイクロ波電源乙に通電して、周
波数2,45GHzのマイクロ波を透過窓5を介して放
射し、且つ、駆動装置12.14を駆動してファン11
゜15を回転せしめた。こうしたところで、原料ガスの
導入と排気をバルブ21とバルブ91を調整して系内圧
力を一定に保つとともに、基体6を水平揺動させながら
所定時開成膜操作した。
First, close the valve 21, open the valve 91, and open the reaction chamber A.
The inside was evacuated and the system pressure was reduced to below I x 10-6 Torr. Next, the heater 8 is energized to raise the temperature of the base 6 to 2.
The temperature was maintained at 00°C. There, the valve 21 is opened and the above mixed gas (gas flow rate ratio 1 2 1) is passed through the raw material gas introduction pipe 2.
'& Introduce until the system pressure reaches 1 x 10-2 Torr, and at the same time, energize the microwave power supply B to radiate microwaves with a frequency of 2.45 GHz through the transmission window 5, and The fan 11 is driven by the drive device 12.14.
It was rotated by 15 degrees. At this point, the system pressure was kept constant by adjusting the introduction and exhaust of the raw material gas with the valves 21 and 91, and the film formation operation was performed at predetermined times while horizontally swinging the substrate 6.

その後、操作を止め、基体を放冷した後、該基体を搬出
した。同様の操作を他の新たな基体9枚について繰返し
行なって、計10枚の膜堆積された基体を得た。それら
10枚の基体について、それらの表面に堆積された堆積
膜をテストしたところ、いずれのものも極めて緻密組成
の膜質で膜全体が均一かつ均質であり、電気的、光学的
、光導電特性が極めて優れていた。
Thereafter, the operation was stopped, the substrate was allowed to cool, and then the substrate was transported out. The same operation was repeated on nine other new substrates to obtain a total of 10 substrates on which the film was deposited. When we tested the deposited films on the surfaces of these 10 substrates, we found that all of them had extremely dense compositions, were uniform and homogeneous, and had excellent electrical, optical, and photoconductive properties. It was extremely good.

実施例 2 振動器10を作動せずに、即ち基体6を揺動させること
なく静止した状態におき、他のところは実施例1と同様
の操作を行って、合計10の表面に膜堆積された基体を
得た。それら100基体について、それらの表面に堆積
された膜をテストしたところ、実施例1の場合(基体を
気的、光学的、光導電特性が極めて優れていた。
Example 2 The vibrator 10 was not operated, that is, the substrate 6 was kept stationary without being shaken, and the other operations were the same as in Example 1, so that a film was deposited on a total of 10 surfaces. A substrate was obtained. When the films deposited on the surfaces of these 100 substrates were tested, in the case of Example 1 (the substrate had extremely excellent gaseous, optical, and photoconductive properties).

〔発明の効果の概略〕[Summary of effects of the invention]

本発明のプラズマCVD法による堆積膜形成装置は、反
応室内に高周波またはマイクロ波の電磁界と基体との相
対的位置関係を変化させる機能を有する高周波またはマ
イクロ波攪乱手段を設けることにより、基体表面近傍に
おける電磁界の強度分布が時間的積分をとった場合に一
様となるようになり、その結果基体表面に生成される励
起種の密度分布も一様となり、基体全面において均一か
つ均質な堆積膜を形成することができ、所望の優れた特
性を有する堆積膜を安定して得ることができる。
The deposited film forming apparatus using the plasma CVD method of the present invention provides a high-frequency or microwave agitation means that has a function of changing the relative positional relationship between the high-frequency or microwave electromagnetic field and the substrate in the reaction chamber. The intensity distribution of the electromagnetic field in the vicinity becomes uniform when integrated over time, and as a result, the density distribution of excited species generated on the substrate surface also becomes uniform, resulting in uniform and homogeneous deposition over the entire surface of the substrate. A film can be formed, and a deposited film having desired excellent properties can be stably obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1,2図は、本発明のプラズマCVD法による堆積膜
形成装置の実施例を示す模式図であり、第3図は、第1
.2図に示す装置のファンの形は、該装置における高周
波またはマイクロ波の電磁界の強度分布状態の説明因で
ある。 第1乃至3図について、 1・・・真空容器、2.2’・・・原料ガス供給管、2
1゜21′・・・バルブ、6・・・高周波またはマイク
ロ波電源、4・・・波導管、5・・・透過窓、6・・・
基体、7・・・基体保持ステージ、8・・・加熱手段、
9,9′・・・排気管、91.91’・・・バルブ、1
0・・・駆動装置、11.13・・・ファン、111・
・・羽根、12.14・・・回転数可変な駆動装置、A
・・・反応室 第4乃至5図について、 101・・・真空容器、102・・・原料ガス導入管、
103・・・高周波またはマ・fクロ波電源、104・
・・導波管、105・・・透過窓、106・・・基体、
107・・・基体保持ステージ、108・・・加熱手段
、109・・・ガス排出管、a・・・電磁界の強度分布
状態
1 and 2 are schematic diagrams showing an embodiment of the deposited film forming apparatus using the plasma CVD method of the present invention, and FIG.
.. The shape of the fan of the device shown in FIG. 2 explains the intensity distribution of the high frequency or microwave electromagnetic field in the device. Regarding Figures 1 to 3, 1... Vacuum vessel, 2.2'... Raw material gas supply pipe, 2
1゜21'...Valve, 6...High frequency or microwave power supply, 4...Wave pipe, 5...Transmission window, 6...
Substrate, 7... Substrate holding stage, 8... Heating means,
9,9'...Exhaust pipe, 91.91'...Valve, 1
0... Drive device, 11.13... Fan, 111.
...Blade, 12.14...Drive device with variable rotation speed, A
... Regarding the reaction chamber Figs. 4 and 5, 101 ... Vacuum container, 102 ... Raw material gas introduction pipe,
103...High frequency or macro f wave power supply, 104...
... waveguide, 105 ... transmission window, 106 ... base body,
107...Substrate holding stage, 108...Heating means, 109...Gas exhaust pipe, a...Intensity distribution state of electromagnetic field

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 堆積膜形成用の原料ガスを励起させて励起種化するため
の高周波またはマイクロ波発生手段と、基体上に堆積膜
を形成するための反応室とを有してなるプラズマCVD
法による堆積膜形成装置において、前記反応室内に、前
記高周波またはマイクロ波の電磁界と前記基体との相対
的位置関係を変化させる機能を有する高周波またはマイ
クロ波攪乱手段が設けられていることを特徴とするプラ
ズマCVD法による堆積膜形成装置。
Plasma CVD comprising a high frequency or microwave generation means for exciting a raw material gas for forming a deposited film to generate excited species, and a reaction chamber for forming a deposited film on a substrate.
The apparatus for forming a deposited film by the method is characterized in that a high frequency or microwave disturbance means having a function of changing the relative positional relationship between the high frequency or microwave electromagnetic field and the substrate is provided in the reaction chamber. A deposited film forming apparatus using the plasma CVD method.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4925828A (en) * 1987-05-30 1990-05-15 Ricoh Company, Ltd. Leuco dyes and recording materials using the same
US4971651A (en) * 1990-02-05 1990-11-20 Hitachi, Ltd. Microwave plasma processing method and apparatus
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