JP2000178749A - Plasma cvd equipment - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、低温における成膜
プロセスに好適な化学的気相堆積（CVD）装置に関し、
特に放電現象を利用した薄膜成長装置であるプラズマCV
D装置の改良に関する。The present invention relates to a chemical vapor deposition (CVD) apparatus suitable for a film forming process at a low temperature.
In particular, plasma CV, a thin film growth device utilizing the discharge phenomenon
Regarding the improvement of the D device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】プラズマCVD装置はCVD反応の活性化に必
要なエネルギをプラズマにより得るもので、約200℃〜4
00℃の低い基板温度において成膜できる特徴がある。こ
の種のプラズマCVD装置により石英基板上にシリコン酸
化膜（ＳｉＯ2膜）を成膜するプロセスは以下の通りで
ある。2. Description of the Related Art A plasma CVD apparatus obtains energy required for activating a CVD reaction by plasma.
There is a feature that a film can be formed at a low substrate temperature of 00 ° C. The process of forming a silicon oxide film (SiO 2 film) on a quartz substrate by this type of plasma CVD apparatus is as follows.
【０００３】まず、反応炉内に配設された金属製ステー
ジ上に石英基板を載置させた後、反応炉内の排気を開始
する。例えば、1.3×10-4 Pa程度の圧力まで減圧が完了
した時点で金属製ステージ内部に取り付けられた基板加
熱ヒータに通電を行い、この基板加熱ヒータにより金属
製ステージを通して石英基板を所定温度まで昇温させ
る。[0003] First, after a quartz substrate is placed on a metal stage provided in a reaction furnace, the evacuation of the reaction furnace is started. For example, when the pressure is reduced to about 1.3 × 10 −4 Pa, the substrate heater mounted inside the metal stage is energized, and the quartz substrate is heated to a predetermined temperature through the metal stage by the substrate heater. Let warm.
【０００４】次に、ジクロールシランガス（ＳｉＨ2Ｃ
ｌ2）及び酸素（Ｏ2）ガス等の反応ガスが反応炉（チャ
ンバー）内に供給される。この後、反応炉内の金属製ス
テージ、対向電極のそれぞれに高周波電力を供給し、金
属製ステージと対向電極との間にプラズマを生成しCVD
反応を生じさせることにより、石英基板上にＳｉＯ2膜
を成膜することができる。Next, dichlorosilane gas (SiH 2 C)
l 2 ) and a reaction gas such as oxygen (O 2 ) gas are supplied into a reaction furnace (chamber). After that, high-frequency power is supplied to each of the metal stage and the counter electrode in the reaction furnace, and plasma is generated between the metal stage and the counter electrode, and CVD is performed.
By causing the reaction, an SiO 2 film can be formed on the quartz substrate.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前述のプラズマCVD装
置においては、以下の点について配慮がなされていな
い。In the above-mentioned plasma CVD apparatus, the following points are not considered.
【０００６】（１）プラズマCVD装置は反応炉内に配設
された金属製ステージ上に直接石英基板等の被成膜基板
を載せた状態で成膜を行う。金属製ステージ自体は堅牢
な構造体で製作されているので、金属製ステージ表面は
常時フラット状態にあるが、被成膜基板はこのプラズマ
CVD装置による昇温工程やこれ以前の処理での昇温工程
で反り、撓み等の変形を生じる。このため、金属製ステ
ージと被成膜基板との間の密着性が悪く、金属製ステー
ジの基板加熱ヒータによる温度分布が良好であっても被
成膜基板の温度分布が不均一になってしまう。すなわ
ち、被成膜基板の金属製ステージと接触している部分に
おいては基板加熱ヒータからの熱供給があるので温度が
上昇するが、被成膜基板の金属製ステージと接触してい
ない部分においては基板加熱ヒータからの熱供給が充分
に得られないので温度の上昇が少ない。この結果、被成
膜基板上の成膜層の面方向において、温度分布が顕著に
なり、これが膜厚や膜質にバラツキを生じさせ、良好な
成膜層を得ることができなかった。膜質のバラツキとし
ては、例えば、屈折率や組成、あるいは絶縁膜であれば
絶縁耐圧のバラツキとして観測できる。特に、プラズマ
CVD装置においては、基板加熱ヒータからの熱供給で被
成膜基板表面の温度が実質的に制御されているので、こ
のような成膜層の被成膜基板表面の温度分布不均一によ
る膜質の劣化は他の成膜装置に比べて顕著である。(1) In a plasma CVD apparatus, a film is formed while a film formation substrate such as a quartz substrate is directly mounted on a metal stage provided in a reaction furnace. Since the metal stage itself is manufactured with a robust structure, the surface of the metal stage is always flat,
Deformation such as warpage or bending occurs in the temperature raising step by the CVD apparatus or the temperature raising step in the processing before this. Therefore, the adhesion between the metal stage and the substrate on which the film is to be formed is poor, and the temperature distribution of the substrate on which the film is to be formed becomes non-uniform even if the temperature distribution of the metal stage by the substrate heater is good. . That is, in the portion of the deposition target substrate that is in contact with the metal stage, the temperature rises because heat is supplied from the substrate heater, but in the portion of the deposition target substrate that is not in contact with the metal stage, Since the heat supply from the substrate heater cannot be sufficiently obtained, the temperature rise is small. As a result, the temperature distribution became remarkable in the surface direction of the film formation layer on the film formation substrate, which caused variations in the film thickness and film quality, and a good film formation layer could not be obtained. Variations in the film quality can be observed, for example, as variations in the refractive index and composition, or in the case of an insulating film, in the withstand voltage. In particular, plasma
In a CVD apparatus, since the temperature of the surface of the substrate on which the film is to be formed is substantially controlled by the heat supplied from the substrate heater, the film quality of such a film formation layer is not uniform due to the non-uniform temperature distribution on the surface of the substrate on which the film is to be formed. The deterioration is more remarkable than other film forming apparatuses.
【０００７】（２）一方、被成膜基板の変形に抗して金
属製ステージに被成膜基板を密着させた状態でプラズマ
CVD装置により成膜を行った場合には、被成膜基板の温
度分布の不均一による膜質の劣化は解決することができ
る。しかしながら、被成膜基板の金属製ステージに密着
させた部分には成膜時に内部応力が発生しており、成膜
後、金属製ステージから被成膜基板を取り外すと被成膜
基板の内部応力は開放されるため、成膜後に成膜層自体
に応力が発生してしまう。この結果、被成膜基板上の成
膜層の膜厚方向において屈折率等の膜質にバラツキが生
じ、良好な膜質の成膜層を得ることができなかった。(2) On the other hand, a plasma is formed in a state in which the substrate is closely attached to a metal stage against deformation of the substrate.
When film formation is performed by a CVD apparatus, deterioration of film quality due to non-uniform temperature distribution of a substrate on which a film is formed can be solved. However, internal stress occurs during film formation in a portion of the substrate on which the film is formed in close contact with the metal stage. When the substrate is removed from the metal stage after film formation, the internal stress of the film-forming substrate is increased. Is released, so that stress is generated in the deposited layer itself after the deposition. As a result, the film quality such as the refractive index varies in the film thickness direction of the film formation layer on the film formation substrate, and a film formation layer with good film quality cannot be obtained.
【０００８】（３）シリコン基板、金属基板等の導電性
を有する被成膜基板においては金属製ステージへの被成
膜基板の装着に静電チャックを使用することができるの
で、装着作業を容易に行うことができる。しかしなが
ら、前述の石英基板のように誘電体材料で形成された被
成膜基板においては静電チャックを使用することができ
なかった。(3) In the case of a conductive film-forming substrate such as a silicon substrate or a metal substrate, an electrostatic chuck can be used for mounting the film-forming substrate on a metal stage. Can be done. However, an electrostatic chuck cannot be used on a substrate on which a dielectric material is formed, such as the quartz substrate described above.
【０００９】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものである。従って、本発明の第１の目的は、ステー
ジと被成膜基板との間の密着性を改善し、基板加熱ヒー
タからステージを通して加熱される被成膜基板の加熱温
度分布を均一化し、成膜層面方向の膜厚及び膜質のバラ
ツキを減少させることができるとともに、ステージに載
置された被成膜基板に働く応力を減少させて成膜層膜厚
方向の膜厚及び膜質のバラツキを減少させることによ
り、成膜層の膜質を向上させることができるプラズマCV
D装置を提供することである。The present invention has been made to solve the above problems. Accordingly, a first object of the present invention is to improve the adhesion between a stage and a film formation substrate, to make the heating temperature distribution of the film formation substrate heated from the substrate heater through the stage uniform, and to form a film. Variations in the film thickness and film quality in the layer surface direction can be reduced, and the stress applied to the film formation substrate placed on the stage is reduced to reduce the film thickness and film quality variation in the film formation layer film thickness direction. Plasma CV that can improve the film quality of the film formation layer
D to provide equipment.
【００１０】本発明の第２の目的は、上記第１の目的を
達成しつつ、ステージ上への被成膜基板の装着を容易に
行うことができるプラズマCVD装置を提供することであ
る。A second object of the present invention is to provide a plasma CVD apparatus capable of easily mounting a substrate on a stage while achieving the first object.
【００１１】本発明の第３の目的は、上記第１の目的を
達成しつつ、特殊なチャック機構を使用することなく、
ステージ上への被成膜基板の装着を容易に行うことがで
きるプラズマCVD装置を提供することである。A third object of the present invention is to achieve the first object without using a special chuck mechanism.
An object of the present invention is to provide a plasma CVD apparatus capable of easily mounting a deposition target substrate on a stage.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、真空排気可能な反応炉と、反応炉内に配
設されたステージと、反応炉内に成膜用ガスを供給する
成膜用ガス供給系と、反応炉内にプラズマを発生させる
プラズマ発生装置と、ステージに配設された基板加熱ヒ
ータと、ステージ上に配設され、ステージに比べて高い
熱伝導性及び弾力性とを有した基板載置シートとを備え
たプラズマCVD装置であることを第１の特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a reactor capable of evacuating, a stage disposed in the reactor, and a film forming gas supplied into the reactor. A gas supply system for forming a film, a plasma generator for generating plasma in a reaction furnace, a substrate heater disposed on the stage, and a higher thermal conductivity and elasticity disposed on the stage than the stage A first characteristic is that the present invention is a plasma CVD apparatus including a substrate mounting sheet having a characteristic.
【００１３】このように構成される本発明の第１の特徴
に係るプラズマCVD装置においては、ステージとその上
に載置される被成膜基板との間に弾力性を有する基板載
置シートを介在させることによりステージ上に被成膜基
板を密着させることができる。この基板載置シートは高
い熱伝導性を有しているので、基板加熱ヒータはステー
ジ、基板載置シートのそれぞれを通して被成膜基板の加
熱温度分布を均一化させることができる。従って、本発
明の第１の特徴によれば、被成膜基板の成膜層面方向の
膜厚や膜質のバラツキを減少させることができる。[0013] In the plasma CVD apparatus according to the first aspect of the present invention, the substrate mounting sheet having elasticity is provided between the stage and the film-forming substrate mounted thereon. With the interposition, the deposition target substrate can be brought into close contact with the stage. Since the substrate mounting sheet has high thermal conductivity, the substrate heating heater can make the heating temperature distribution of the deposition target substrate uniform through each of the stage and the substrate mounting sheet. Therefore, according to the first feature of the present invention, it is possible to reduce the variation in the film thickness and film quality of the substrate on which the film is to be formed in the direction of the film formation layer surface.
【００１４】本発明の第１の特徴によれば、基板載置シ
ートは高い弾力性を有しているので、被成膜基板に応力
（変形）を生じることなくステージと被成膜基板との間
の密着性を確保することができる。従って、被成膜基板
の成膜層には成膜後に応力が生じないので、成膜層膜厚
方向の膜厚及び膜質のバラツキを減少させることがで
き、成膜層の膜質を向上させることができる。According to the first aspect of the present invention, since the substrate mounting sheet has high elasticity, the stage and the film-forming substrate can be connected without causing stress (deformation) on the film-forming substrate. Adhesion between them can be secured. Therefore, since no stress is generated in the film formation layer of the film formation substrate after film formation, variations in film thickness and film quality in the film formation layer thickness direction can be reduced, and the film quality of the film formation layer can be improved. Can be.
【００１５】「成膜層の膜質」としては、屈折率や組
成、あるいは成膜層が絶縁膜であれば、その絶縁耐圧等
が挙げられる。成膜層が透明な材料であれば、エリプソ
メータで簡単にその屈折率を測定でき、屈折率の均一性
を確認できる。また、オージェ電子分光（ＡＥＳ）やラ
ザフォード後方散乱（ＲＢＳ）等により組成の均一性や
良好な化学量論的組成を確認できる。成膜層が絶縁膜で
あれば、キャパシタを作成して、その絶縁耐圧やＣ−Ｖ
特性の均一性を確認でき、さらには、絶縁耐圧の向上あ
るいは、界面準位の減少等の膜質の向上を確認できる。The "film quality of the film-forming layer" includes a refractive index and a composition, or, if the film-forming layer is an insulating film, its withstand voltage. If the film forming layer is a transparent material, its refractive index can be easily measured with an ellipsometer, and the uniformity of the refractive index can be confirmed. In addition, uniformity of composition and good stoichiometric composition can be confirmed by Auger electron spectroscopy (AES), Rutherford backscattering (RBS), or the like. If the film formation layer is an insulating film, a capacitor is prepared and its withstand voltage and C-V
The uniformity of the characteristics can be confirmed, and further, the improvement of the film quality such as the improvement of the withstand voltage or the decrease of the interface state can be confirmed.
【００１６】本発明の第１の特徴において、基板載置シ
ートは導電性を備え、ステージには基板載置シートを着
脱自在に装着する静電チャック機構を備えることが好ま
しい。このようにすれば、静電チャック機構によりステ
ージへの基板載置シートの装着を容易に行うことができ
るからである。In the first aspect of the present invention, it is preferable that the substrate mounting sheet has conductivity, and the stage has an electrostatic chuck mechanism for detachably mounting the substrate mounting sheet. This is because the mounting of the substrate mounting sheet on the stage can be easily performed by the electrostatic chuck mechanism.
【００１７】また、本発明の第１の特徴において、ステ
ージ及び被成膜基板とを覆って配置され、枠体部が被成
膜基板の表面の外縁部に当接し、被成膜基板の表面の中
央部を露出すべく構成された窓部を有した誘電体材料か
らなるステージカバーを備えることが好ましい。このよ
うにすれば、静電チャック機構を備えることなく、ステ
ージに基板載置シート及び被成膜基板を装着することが
できる。さらに、ステージが、スパッタリングされ、ス
テージを構成する金属等が飛散し、ＣＶＤ成膜が汚染さ
れることを防止できる。従って、高純度なＣＶＤ成膜が
可能になる。In a first aspect of the present invention, the frame is disposed so as to cover the stage and the substrate on which the film is to be formed, and the frame body is in contact with the outer edge of the surface of the substrate to be formed. It is preferable to provide a stage cover made of a dielectric material having a window configured to expose a central portion of the substrate. With this configuration, the substrate mounting sheet and the substrate on which the film is to be formed can be mounted on the stage without providing the electrostatic chuck mechanism. Further, it is possible to prevent the stage from being sputtered and the metal or the like constituting the stage being scattered, thereby contaminating the CVD film. Therefore, high-purity CVD film formation becomes possible.
【００１８】さらに、本発明の第１の特徴において、柔
軟性黒鉛シート、又はアルミニウム箔表面にセラミック
スコーティングが施されたセラミックス鍍金シート等が
基板載置シートに好適な材料として使用可能である。Further, in the first aspect of the present invention, a flexible graphite sheet, a ceramic plating sheet having an aluminum foil surface coated with a ceramic coating, or the like can be used as a suitable material for the substrate mounting sheet.
【００１９】さらに、本発明の第１の特徴において、基
板載置シートを短冊形状シートを縦横に編み込んで形成
することが好ましい。このようにすれば、縦横に編み込
まれた基板載置シートの厚さ方向に弾力性を増強させる
ことができるので、ステージと被成膜基板との間の密着
性をより一層向上させることができる。Further, in the first aspect of the present invention, it is preferable that the substrate mounting sheet is formed by knitting a strip-shaped sheet vertically and horizontally. With this configuration, the elasticity can be enhanced in the thickness direction of the substrate mounting sheet braided vertically and horizontally, so that the adhesion between the stage and the deposition target substrate can be further improved. .
【００２０】本発明の第２の特徴は、真空排気可能な反
応炉と、この反応炉内に配設され、被成膜基板の載置部
分に開口部を有するステージと、この開口部を下方から
覆うように配設された弾力性を有した基板載置シート
と、この基板載置シートを、被成膜基板の裏面に密着さ
せるためのガスをステージ内部に供給する密着用ガス供
給系と、反応炉内に成膜用ガスを供給する成膜用ガス供
給系と、反応炉内にプラズマを発生させるプラズマ発生
装置とを備えたプラズマCVD装置であることである。A second feature of the present invention is that a reactor which can be evacuated, a stage which is provided in the reactor and has an opening at a portion where a film-forming substrate is placed, and which has An elastic substrate mounting sheet disposed so as to cover the substrate mounting sheet, and an adhesion gas supply system for supplying a gas for bringing the substrate mounting sheet into close contact with the back surface of the deposition target substrate into the stage. Another object of the present invention is to provide a plasma CVD apparatus including a film forming gas supply system that supplies a film forming gas into a reaction furnace, and a plasma generator that generates plasma in the reaction furnace.
【００２１】本発明の第２の特徴によれば、密着用ガス
の供給圧力により被成膜基板に基板載置シートを密着さ
せることが出来るので、被成膜基板の変形に関係なく密
着性を向上させることができる。さらに、基板加熱ヒー
タから供給された熱を直接熱伝導性に優れた基板載置シ
ートを通して被成膜基板に伝達できるので、温度分布の
バラツキを減少させることができる。従って、被成膜基
板に成膜される成膜層の膜質を向上させることができ
る。According to the second feature of the present invention, the substrate mounting sheet can be brought into close contact with the substrate on which the film is to be formed by the supply pressure of the gas for adhesion, so that the adhesion can be improved regardless of the deformation of the substrate on which the film is to be formed. Can be improved. Further, since the heat supplied from the substrate heater can be directly transmitted to the substrate on which the film is to be formed through the substrate mounting sheet having excellent thermal conductivity, variation in the temperature distribution can be reduced. Therefore, the film quality of the film formation layer formed on the film formation substrate can be improved.
【００２２】本発明の第２の特徴においては、基板載置
シートを機密性が高くフレキシブル性を有するものとす
ることが好ましい。このため、本発明の第２の特徴に係
る基板載置シートとして、アルミニウム箔表面にセラミ
ックスコーティングが施されたセラミックス鍍金シート
が好適な材料として使用できる。In the second aspect of the present invention, it is preferable that the substrate mounting sheet has high confidentiality and flexibility. For this reason, as the substrate mounting sheet according to the second feature of the present invention, a ceramic plating sheet in which a ceramic coating is applied to an aluminum foil surface can be used as a suitable material.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２４】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態に係るバイアス印加可能なプラズマCVD装
置の概略構成図である。図１に示すように、プラズマCV
D装置１は、真空排気可能な反応炉（チャンバー）２、
反応炉２内に配設されたステージ３、反応炉２内に成膜
用ガスを供給する成膜用ガス供給系１３及び１４、反応
炉２内にプラズマ１５を発生させる高周波電源装置９，
１０及びアンテナ１２からなるプラズマ発生装置、ステ
ージ３に配設された基板加熱ヒータ４Ａ及びこの基板加
熱ヒータ４Ａに電力を供給するヒータ電源４Ｃ、ステー
ジ３上に配設され表面上に被成膜基板７を自在に載置可
能な基板載置シート６を備えて構築されている。(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a plasma CVD apparatus capable of applying a bias according to the embodiment. As shown in FIG. 1, plasma CV
D apparatus 1 is a reaction furnace (chamber) 2 capable of evacuating,
A stage 3 disposed in the reaction furnace 2, film-forming gas supply systems 13 and 14 for supplying a film-forming gas into the reaction furnace 2, a high-frequency power supply 9 for generating a plasma 15 in the reaction furnace 2,
A plasma generating apparatus comprising an antenna 10 and an antenna 12, a substrate heater 4A disposed on the stage 3, a heater power supply 4C for supplying power to the substrate heater 4A, and a substrate to be deposited on the surface disposed on the stage 3. 7 is provided with a substrate placing sheet 6 on which the substrate 7 can be freely placed.
【００２５】反応炉２は、筒状の反応炉本体（側壁）２
Ｂと、この反応炉本体２Ｂの下側に取り付けられた下側
フランジ２Ａと、反応炉本体２Ｂの上側に取り付けられ
た上側フランジ２Ｃとを備えている。反応炉２は、大気
に対して密閉された空間を形成すべく、真空フランジや
真空ガスケットを用いて、構成されている。反応炉２に
は油回転ポンプ、メカニカルブースタポンプ等の真空排
気装置（真空ポンプ）８が連接されており、反応炉２の
内部を所定の圧力に減圧できるように構成されている。
ケミカル仕様のターボ分子ポンプ等を用いて、反応炉２
の内部を真空排気しても良い。到達真空度を達成するた
めにはクライオポンプでまず真空排気し、その後のＣＶ
Ｄ時には油回転ポンプ、メカニカルブースタポンプ等に
切り替えるような真空排気系の構成を採用しても良い。
これらの真空排気装置（真空ポンプ）８をＣＶＤ時にお
ける反応性（腐食性）のガスから保護するためには、真
空排気装置（真空ポンプ）８の導入部（頭）に液体窒素
等の低温トラップや吸着剤を用いたスクラバー等を取り
付けても良い。ピラニゲージやダイアフラム式の真空ゲ
ージ等の所定の真空計（図示省略）で圧力を測定し、真
空排気装置（真空ポンプ）８の頭に取り付けたバリアブ
ルコンダクタンスバルブ等で排気量を調整すれば、反応
炉２の内部圧力を調節することができる。The reactor 2 is a tubular reactor main body (side wall) 2.
B, a lower flange 2A attached below the reactor main body 2B, and an upper flange 2C attached above the reactor main body 2B. The reaction furnace 2 is configured using a vacuum flange or a vacuum gasket so as to form a space sealed from the atmosphere. A vacuum exhaust device (vacuum pump) 8 such as an oil rotary pump or a mechanical booster pump is connected to the reaction furnace 2 so that the inside of the reaction furnace 2 can be depressurized to a predetermined pressure.
Reactor 2 using a chemical-specific turbo molecular pump, etc.
May be evacuated. In order to achieve the ultimate vacuum, first evacuate with a cryopump, and then CV
At the time of D, a configuration of a vacuum exhaust system that switches to an oil rotary pump, a mechanical booster pump, or the like may be adopted.
In order to protect these evacuation devices (vacuum pumps) 8 from reactive (corrosive) gases during CVD, a low-temperature trap of liquid nitrogen or the like is placed at the inlet (head) of the evacuation devices (vacuum pumps) 8. Alternatively, a scrubber or the like using an adsorbent may be attached. If the pressure is measured by a predetermined vacuum gauge (not shown) such as a Pirani gauge or a diaphragm type vacuum gauge, and the exhaust amount is adjusted by a variable conductance valve or the like attached to the head of a vacuum exhaust device (vacuum pump) 8, the reaction furnace 2, the internal pressure can be adjusted.
【００２６】ステージ３は反応炉２の内部中央部分にお
いて絶縁性支持パイプ３Ａを介して下側フランジ２Ａの
内側に機械的に取り付けられる。ステージ３は例えばNi
-Cr鋼等の金属製で形成されており、ステージ３の内部
には基板加熱ヒータ４Ａが配設されている。基板加熱ヒ
ータ４Ａはフィルタ４Ｂを介してヒータ電源４Ｃに電気
的に接続され、この基板加熱ヒータ４Ａはヒータ電源４
Ｃから供給される電力によりステージ３、基板載置シー
ト６のそれぞれを通して被成膜基板７を加熱する。The stage 3 is mechanically attached to the inside of the lower flange 2A via an insulating support pipe 3A at a central portion inside the reaction furnace 2. Stage 3 is, for example, Ni
The stage 3 is provided with a substrate heater 4 </ b> A inside the stage 3. The substrate heater 4A is electrically connected to a heater power supply 4C via a filter 4B.
The substrate 7 is heated by the electric power supplied from C through the stage 3 and the substrate mounting sheet 6, respectively.
【００２７】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ
CVD装置１においては、被成膜基板７に石英基板が使用
され、この石英基板の表面上にはジクロールシラン（Ｓ
ｉＨ2Ｃｌ2）ガス及び酸素（Ｏ2）ガスの成膜用混合ガ
スから誘導結合プラズマを利用してＳｉＯ2薄膜の成膜
層（７Ｆ、図３参照）が成膜される。ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス
の代わりにモノシラン（ＳｉＨ4）ガスやジシラン（Ｓ
ｉ2Ｈ6）ガスを用いても良く、Ｏ2ガスの代わりに酸化
窒素（ＮＯ2，Ｎ2Ｏ）ガスを用いても良い。The plasma according to the first embodiment of the present invention
In the CVD apparatus 1, a quartz substrate is used as the film formation substrate 7, and dichlorosilane (S) is formed on the surface of the quartz substrate.
An inductively coupled plasma is used to form a SiO 2 thin film formation layer (7F, see FIG. 3) from a mixed gas for film formation of iH 2 Cl 2 ) gas and oxygen (O 2 ) gas. Instead of SiH 2 Cl 2 gas, monosilane (SiH 4 ) gas or disilane (S
i 2 H 6 ) gas may be used, and instead of O 2 gas, nitrogen oxide (NO 2 , N 2 O) gas may be used.
【００２８】なお、本発明の第１の実施の形態に係るプ
ラズマCVD装置１で成膜される成膜層はＳｉＯ2薄膜に限
定されない。例えば、成膜用ガスの種類を代えてアンモ
ニア（ＮＨ3）ガスとＳｉＨ2Ｃｌ2ガス、ＳｉＨ4ガス、
Ｓｉ2Ｈ6ガスのいずれかとの混合ガスを用いれば、シリ
コン窒化（Ｓｉ3Ｎ4）薄膜が成長できる。この場合キャ
リアガスとして窒素（Ｎ2）ガスを用いても良い。ま
た、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス、ＳｉＨ4ガス、Ｓｉ2Ｈ6ガス等
のシリコン（Ｓｉ）を含む化合物ガスと水素（Ｈ2）ガ
ス等を成膜用混合ガスとして用いれば、Ｓｉ薄膜を成膜
することができる。Ｓｉ薄膜は、アモルファス、多結
晶、単結晶のいずれでも可能である。さらに、これらの
成膜用ガスに加えてアルシン（ＡｓＨ3）、フォスフィ
ン（ＰＨ3）、あるいはジボラン（Ｂ2Ｈ6）ガス等のド
ーパントガスを用いれば、ＰＳＧ膜、ＢＰＳＧ膜、ドー
プド・ポリシリコン膜等も堆積できる。The film formed by the plasma CVD apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention is not limited to a SiO 2 thin film. For example, by changing the type of film forming gas, ammonia (NH 3 ) gas, SiH 2 Cl 2 gas, SiH 4 gas,
If a mixed gas with any of Si 2 H 6 gas is used, a silicon nitride (Si 3 N 4 ) thin film can be grown. In this case, nitrogen (N 2 ) gas may be used as a carrier gas. When a compound gas containing silicon (Si) such as a SiH 2 Cl 2 gas, a SiH 4 gas, a Si 2 H 6 gas, and a hydrogen (H 2 ) gas are used as a mixed gas for film formation, a Si thin film is formed. can do. The Si thin film can be any of amorphous, polycrystalline, and single crystal. Furthermore, if a dopant gas such as arsine (AsH 3 ), phosphine (PH 3 ), or diborane (B 2 H 6 ) gas is used in addition to these film forming gases, a PSG film, a BPSG film, a doped polysilicon, Films and the like can also be deposited.
【００２９】第１の成膜用ガス供給系１３は、上記のＳ
ｉＨ2Ｃｌ2ガス等の所定の第１の成膜用ガス１３Ｇを貯
蔵する第１の成膜用ガス供給源（成膜用ガスボンベ）１
３Ｂ、この第１の成膜用ガス供給源１３Ｂから反応炉２
の内部に第１の成膜用ガス１３Ｇを供給する第１のガス
供給管１３Ｐを備えている。勿論、詳細に図示しない
が、第１のガス供給管１３Ｐの配管経路中にはマスフロ
ー・コントローラ等のガス流量コントロール弁や制御弁
が配設されている。反応炉２の内部に配管された第１の
ガス供給管１３Ｐはステージ３上において平面リング形
状で配管されている。The first film forming gas supply system 13 is provided with the S
A first film forming gas supply source (film forming gas cylinder) 1 that stores a predetermined first film forming gas 13G such as iH 2 Cl 2 gas or the like.
3B, from the first film forming gas supply source 13B to the reaction furnace 2
Is provided with a first gas supply pipe 13P for supplying a first film-forming gas 13G. Of course, although not shown in detail, a gas flow control valve or control valve such as a mass flow controller is provided in the piping path of the first gas supply pipe 13P. The first gas supply pipe 13P piped inside the reaction furnace 2 is piped on the stage 3 in a flat ring shape.
【００３０】第２の成膜用ガス供給系１４は、Ｏ2ガ
ス、Ｎ2ガス、Ｈ2ガスのいずれか等からなる第２の成膜
用ガス１４Ｇを貯蔵する第２の成膜用ガス供給源（成膜
用ガスボンベ）１４Ｂ、この第２の成膜用ガス供給源１
４Ｂから反応炉２の内部に第２の成膜用ガス１４Ｇを供
給する第２のガス供給管１４Ｐを備えている。第１の成
膜用ガス供給系１３と同様に、第２のガス供給管１４Ｐ
の配管経路中にはガス流量コントローラや制御弁が配設
されている。反応炉２の内部に配管された第２のガス供
給管１４Ｐは、第１のガス供給管１３Ｐ上であって上側
フランジ２Ｃに気密性もって取り付けられた誘電体窓１
１の直下に配設され、第１のガス供給管１３Ｐと同様に
平面リング形状で配管されている。必要に応じてさら
に、第３の成膜用ガス供給系、第４の成膜用ガス供給
系、・・・・・等を加えても良いことは勿論である。この場
合、反応炉２の内部には、第１のガス供給管１３Ｐ及び
第２のガス供給管１４Ｐのみとし、タンク回路等により
外部で混合して導入しても良い。The second film-forming gas supply system 14 stores a second film-forming gas 14G made of any one of O 2 gas, N 2 gas, H 2 gas and the like. A supply source (a gas cylinder for film formation) 14B, the second gas supply source for film formation 1
A second gas supply pipe 14P for supplying a second film-forming gas 14G from the inside of the reaction furnace 2 from 4B is provided. Similarly to the first film-forming gas supply system 13, the second gas supply pipe 14P
A gas flow controller and a control valve are arranged in the piping path of the above. The second gas supply pipe 14P piped inside the reaction furnace 2 is provided on the first gas supply pipe 13P and is mounted on the upper flange 2C in an airtight manner.
The first gas supply pipe 13P is disposed just below the first gas supply pipe 13P and is arranged in a flat ring shape. Needless to say, a third gas supply system for film formation, a fourth gas supply system for film formation,... In this case, only the first gas supply pipe 13 </ b> P and the second gas supply pipe 14 </ b> P may be mixed inside the reaction furnace 2 and introduced outside by a tank circuit or the like.
【００３１】ステージ３には成膜用混合ガスに高周波電
界を与えるための高周波電源９が電気的に接続され、誘
電体窓１１の直上に配設されたアンテナ１２にはさらに
成膜用混合ガスに高周波電界を与えるための高周波電源
１０が電気的に接続されている。アンテナ１２は平面リ
ング形状で形成されている。これら高周波電源９、１０
及びアンテナ１２は前述したようにプラズマ１５を生成
するためのプラズマ発生装置を構築する。The stage 3 is electrically connected to a high-frequency power source 9 for applying a high-frequency electric field to the film-forming mixed gas, and the antenna 12 disposed directly above the dielectric window 11 is further connected to the film-forming mixed gas. A high-frequency power supply 10 for applying a high-frequency electric field to the power supply is electrically connected. The antenna 12 is formed in a planar ring shape. These high frequency power supplies 9, 10
The antenna 12 forms a plasma generator for generating the plasma 15 as described above.
【００３２】なお、図示を省略するが、反応炉２にゲー
トバルブを介して、真空準備室を取り付け、エアーロッ
クで被成膜基板７を反応炉２中に搬送できるように構成
してもかまわない。この場合は、まず真空準備室に被成
膜基板７が導入され、真空準備室が一定の圧力まで真空
排気されたら、ゲートバルブを開け、被成膜基板７が反
応炉２中に搬送される。Although not shown, a vacuum preparation chamber may be attached to the reaction furnace 2 via a gate valve, and the substrate 7 may be transported into the reaction furnace 2 by an air lock. Absent. In this case, first, the film formation substrate 7 is introduced into the vacuum preparation chamber, and when the vacuum preparation chamber is evacuated to a certain pressure, the gate valve is opened and the film formation substrate 7 is transferred into the reaction furnace 2. .
【００３３】図２はプラズマCVD装置１のステージ３部
分の拡大図、図３はステージ３上に装着された基板載置
シート６及び被成膜基板７の拡大図である。図２及び図
３に示すように、基板載置シート６は、ステージ３表面
上の少なくとも被成膜基板７の載置領域において直接装
着され、直接被成膜基板７を載置する疑似ステージ（サ
セプター）として使用される。基板載置シート６には、
例えば厚さ1mm程度の厚さの柔軟性黒鉛シート（商標名
「GRAFOIL」、米国ユカー・カーボン社製）が実用的に
使用できる。この種の柔軟性黒鉛シートは、ステージ
３、被成膜基板７のそれぞれに比べて、弾力性に優れ、
かつ熱伝導性に優れている。さらに、柔軟性黒鉛シート
は、プラズマCVD装置１における成膜温度に充分に耐え
る耐熱性を持ち、そして電気伝導性を備えている。さら
に、成膜時の減圧状態においても柔軟性黒鉛シートを使
用することができる。柔軟性黒鉛シートは、１枚で使用
してもよいし、弾力性を充分に確保したい場合には複数
枚を重ね合わせて使用してもよい。FIG. 2 is an enlarged view of the stage 3 portion of the plasma CVD apparatus 1, and FIG. 3 is an enlarged view of the substrate mounting sheet 6 and the film formation substrate 7 mounted on the stage 3. As shown in FIGS. 2 and 3, the substrate mounting sheet 6 is directly mounted at least on the mounting area of the deposition target substrate 7 on the surface of the stage 3, and a pseudo stage ( Susceptor). The substrate mounting sheet 6 includes
For example, a flexible graphite sheet having a thickness of about 1 mm (trade name "GRAFOIL", manufactured by Ucker Carbon, USA) can be practically used. This kind of flexible graphite sheet is superior in elasticity to each of the stage 3 and the film-forming substrate 7,
And it has excellent thermal conductivity. Further, the flexible graphite sheet has heat resistance enough to withstand the film forming temperature in the plasma CVD apparatus 1 and has electrical conductivity. Furthermore, the flexible graphite sheet can be used even in a reduced pressure state during film formation. The flexible graphite sheet may be used as a single sheet, or a plurality of sheets may be used in a case where sufficient elasticity is desired.
【００３４】さらに、基板載置シート６には、アルミニ
ウム箔表面にＳｉＯ2粒子などのセラミックスコーティ
ングが施されたセラミックス鍍金シートが実用的に使用
できる。このセラミックス鍍金シートは、熱伝導性が高
いセラミックスコーティングが施されているので、熱伝
導性には優れている。さらに、セラミックス鍍金シート
は、アルミニウム箔そのものに近い機械的性質を持って
おり、はさみ、カッタナイフ等の工具での裁断や加工を
容易に行うことができる。Further, as the substrate mounting sheet 6, a ceramic plating sheet in which a ceramic coating such as SiO 2 particles is applied to an aluminum foil surface can be used practically. Since this ceramic plating sheet is coated with a ceramic coating having high thermal conductivity, it is excellent in thermal conductivity. Further, the ceramic-plated sheet has mechanical properties close to those of the aluminum foil itself, and can be easily cut and processed with tools such as scissors and cutter knives.
【００３５】図３に示すように、基板載置シート６は、
弾力性を有しているので、被成膜基板７に反り等の変形
が発生していてもステージ３の表面、被成膜基板７の裏
面のそれぞれの形状に従って変形し、双方を密着させる
ことができる。しかも、基板載置シート６の熱伝導性は
高いので、図１に示す基板加熱ヒータ４Ａからステージ
３を通して供給される熱は基板載置シート６で斑なく被
成膜基板７に伝達される。つまり、被成膜基板７、特に
被成膜基板７の成膜層７Ｆを成膜する表面の温度分布が
面方向において均一化されるので、成膜層７Ｆの面方向
の膜厚及び膜質のバラツキを減少させることができる。As shown in FIG. 3, the substrate placing sheet 6
Since it has elasticity, even if the substrate 7 on which the film is to be formed is deformed such as a warp, it is deformed in accordance with the respective shapes of the front surface of the stage 3 and the back surface of the film-forming substrate 7 so that both are adhered to each other. Can be. Moreover, since the thermal conductivity of the substrate mounting sheet 6 is high, the heat supplied from the substrate heater 4A shown in FIG. 1 through the stage 3 is transmitted to the film-forming substrate 7 by the substrate mounting sheet 6 without unevenness. In other words, the temperature distribution on the surface of the film formation substrate 7, particularly the surface on which the film formation layer 7 </ b> F of the film formation substrate 7 is formed, is made uniform in the plane direction. Variation can be reduced.
【００３６】さらに、基板載置シート６は、被成膜基板
７に応力（変形）を生じさせることなくステージ３と被
成膜基板７との間の密着性を確保し、被成膜基板７の成
膜層７Ｆに成膜後の応力を生じさせない。つまり、成膜
層７Ｆの膜厚方向の膜質のバラツキを減少させることが
できる。Further, the substrate mounting sheet 6 secures the adhesion between the stage 3 and the film formation substrate 7 without causing stress (deformation) on the film formation substrate 7, and Does not cause stress after film formation on the film formation layer 7F. That is, it is possible to reduce variations in the film quality of the film formation layer 7F in the film thickness direction.
【００３７】なお、高周波電源９からステージ３に供給
される高周波電力は、基板載置シート６に接続用端子を
備え、この接続用端子を通して直接基板載置シート６に
供給してもよい。The high-frequency power supplied from the high-frequency power supply 9 to the stage 3 may be provided with connection terminals on the substrate mounting sheet 6 and supplied directly to the substrate mounting sheet 6 through the connection terminals.
【００３８】基板載置シート６上には被成膜基板７が載
置されるが、この被成膜基板７、基板載置シート６のそ
れぞれは本発明の第１の実施の形態において図１及び図
２に示すステージカバー５によりステージ３上に装着さ
れる。ステージカバー５は、被成膜基板７の成膜領域表
面を露出させる窓５Ｗを有し、被成膜基板７の非成膜領
域となる周縁に当接する枠体でステージ３の表面に押さ
え込むようになっている。ステージカバー５はプラズマ
中のイオンでスパッタリングされ、ＣＶＤ空間に飛散し
ないような材料が好ましい。例えば、石英（Ｓｉ
Ｏ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ）等の誘電体材料で形成すればよい。これらの誘電
体材料は、若干スパッタリングされる場合もあるが、そ
の場合は、ＣＶＤ成膜が汚染しないような高純度材料が
好ましい。A film-forming substrate 7 is mounted on the substrate-mounting sheet 6. The film-forming substrate 7 and the substrate-mounting sheet 6 are the same as those shown in FIG. 1 in the first embodiment of the present invention. And mounted on the stage 3 by the stage cover 5 shown in FIG. The stage cover 5 has a window 5W for exposing the surface of the film formation region of the film formation substrate 7, and is held down on the surface of the stage 3 by a frame abutting the periphery of the film formation substrate 7 which is a non-film formation region. It has become. The stage cover 5 is preferably made of a material that is sputtered by ions in the plasma and does not fly into the CVD space. For example, quartz (Si
O 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (A
1N) or the like. These dielectric materials may be sputtered slightly. In such a case, a high-purity material that does not contaminate the CVD film is preferable.
【００３９】次に、前述の図１乃至図３を使用し、プラ
ズマCVD装置１を用いて、ＳｉＯ2薄膜を成膜する場合の
概略の動作を説明する。Next, a schematic operation when a SiO 2 thin film is formed using the plasma CVD apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 3 described above.
【００４０】（１）まず、プラズマCVD装置１のステー
ジ３上に基板載置シート６を密着させ、ステージ３に基
板載置シート６を装着させる。(1) First, the substrate mounting sheet 6 is brought into close contact with the stage 3 of the plasma CVD apparatus 1, and the substrate mounting sheet 6 is mounted on the stage 3.
【００４１】（２）図示しないローダなどの搬送装置に
より基板載置シート６上に被成膜基板７が搬送され載置
される。この後、図１及び図２に示すように、ステージ
カバー５により被成膜基板７、基板載置シート６のそれ
ぞれが押さえ付けられステージ３に固定される。図３に
示すように、弾力性を有する基板載置シート６によりス
テージ３の表面と被成膜基板７の裏面との間の密着性が
確保される。この時、被成膜基板７に反りなどの変形が
存在していてもこの被成膜基板７の変形に対応して基板
載置シート６が変形するので、被成膜基板７自体には内
部応力が発生しない。(2) The substrate 7 to be film-formed is transferred and mounted on the substrate mounting sheet 6 by a transfer device such as a loader (not shown). Thereafter, as shown in FIGS. 1 and 2, the substrate 7 and the substrate mounting sheet 6 are pressed by the stage cover 5 and fixed to the stage 3. As shown in FIG. 3, the adhesion between the front surface of the stage 3 and the back surface of the deposition target substrate 7 is ensured by the elastic substrate mounting sheet 6. At this time, even if there is a deformation such as warpage in the deposition target substrate 7, the substrate mounting sheet 6 is deformed in accordance with the deformation of the deposition target substrate 7. No stress occurs.
【００４２】（３）図１に示す真空排気装置８により反
応炉２内の真空排気が開始され、例えば1.3×10-4Paま
で反応炉２の内部の圧力が減圧される。(3) The evacuation of the inside of the reaction furnace 2 is started by the evacuation apparatus 8 shown in FIG. 1, and the pressure inside the reaction furnace 2 is reduced to, for example, 1.3 × 10 −4 Pa.
【００４３】（４）反応炉２の内部の減圧が完了する
と、ヒータ電源４Ｃからフィルタ４Ｂを通して基板加熱
ヒータ４Ａの通電が開始され、被成膜基板７が所定の温
度まで加熱される。この時、ステージ３の表面と被成膜
基板７の裏面との間の密着性が基板載置シート６により
確保されており、しかも基板載置シート６の熱伝導性が
良好で均熱シートとして作用するので、基板加熱ヒータ
４Ａから供給される熱は被成膜基板７に一様に広がり、
被成膜基板７の特に成膜表面の面方向の温度分布は均一
化される。(4) When the pressure inside the reaction furnace 2 is reduced, the power supply of the substrate heater 4A is started from the heater power supply 4C through the filter 4B, and the substrate 7 is heated to a predetermined temperature. At this time, the adhesion between the front surface of the stage 3 and the back surface of the deposition target substrate 7 is ensured by the substrate mounting sheet 6, and the thermal conductivity of the substrate mounting sheet 6 is good and the substrate mounting sheet 6 is used as a uniform heat sheet. Therefore, the heat supplied from the substrate heater 4A spreads uniformly on the substrate 7 to be deposited,
The temperature distribution in the surface direction of the film-forming substrate 7, particularly in the surface direction of the film-forming surface, is made uniform.
【００４４】（５）次に、ＳｉＯ2薄膜用の成膜用ガス
が、マスフロー・コントローラ等のガス流量コントロー
ル弁で流量を制御されながら、反応炉２の内部に供給さ
れる。つまり、図１に示す第１の成膜用ガス供給系１３
からＳｉＨ2Ｃｌ2ガスからなる成膜用ガス１３Ｇ、第２
の成膜用ガス供給系１４からＯ2ガスからなる成膜用ガ
ス１４Ｇのそれぞれが反応炉２の内部に供給される。こ
の時、所定のＣＶＤ圧力（適正圧力）になるように、真
空計で反応炉２の内部圧力を測定しながら、バリアブル
コンダクタンスバルブ等で真空排気装置８の排気速度が
調節される。(5) Next, a film forming gas for the SiO 2 thin film is supplied into the reaction furnace 2 while controlling the flow rate by a gas flow rate control valve such as a mass flow controller. That is, the first film forming gas supply system 13 shown in FIG.
From the film forming gas 13G composed of SiH 2 Cl 2 gas,
Each of the film-forming gases 14G made of O 2 gas is supplied from the film-forming gas supply system 14 to the inside of the reaction furnace 2. At this time, the evacuation speed of the evacuation device 8 is adjusted by a variable conductance valve or the like while measuring the internal pressure of the reaction furnace 2 with a vacuum gauge so that a predetermined CVD pressure (appropriate pressure) is obtained.
【００４５】（６）反応炉２の内部圧力が適正値に調節
された後、高周波電源９からステージ３（又は基板載置
シート６）に高周波電力が、また高周波電源１０からア
ンテナ１２に高周波電力がそれぞれ供給される。アンテ
ナ１２に供給された高周波電力は誘電体窓１１を通して
反応炉２内部に放散され、図１に示すようにプラズマ１
５が発生する。これと同時に被成膜基板７には負のバイ
アス電圧が印加され、イオンが被成膜基板７方向に加速
される。こうして、被成膜基板７上にはスパッタリング
反応、プラズマ放電によるラジカルの反応、プラズマ空
間における輸送反応、さらには被成膜基板７における表
面反応等の一連の反応により、ＳｉＯ2薄膜の成膜層７
Ｆが成膜される。この時、被成膜基板７の表面温度は面
方向においてバラツキが減少されているので、成膜層７
Ｆの同一方向における膜厚及び膜質のバラツキを減少さ
せることができ、かつ成膜層７Ｆの膜質を向上させるこ
とができる。(6) After the internal pressure of the reaction furnace 2 is adjusted to an appropriate value, high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply 9 to the stage 3 (or the substrate mounting sheet 6), and high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply 10 to the antenna 12. Are supplied respectively. The high-frequency power supplied to the antenna 12 is dissipated through the dielectric window 11 into the reaction furnace 2, and as shown in FIG.
5 occurs. At the same time, a negative bias voltage is applied to the deposition target substrate 7, and ions are accelerated toward the deposition target substrate 7. In this manner, the SiO 2 thin film formation layer is formed on the film formation substrate 7 by a series of reactions such as a sputtering reaction, a radical reaction by plasma discharge, a transport reaction in a plasma space, and a surface reaction on the film formation substrate 7. 7
F is deposited. At this time, the variation in the surface temperature of the deposition target substrate 7 in the plane direction is reduced.
Variations in the film thickness and film quality of F in the same direction can be reduced, and the film quality of the film formation layer 7F can be improved.
【００４６】（７）成膜層７Ｆの膜厚と成膜速度から算
定される成膜時間が経過した後、アンテナ１２への高周
波電力の供給を止め、同時にステージ３への高周波電力
の供給を止める。そして、成膜用ガス１３Ｇ及び１４Ｇ
の供給を停止し、完全に排気が終了した後に反応炉２を
大気開放し、処理済み（成膜済み）の被成膜基板７を反
応炉２内部から取り出し、さらに未処理の被成膜基板７
を新たにステージ３上に載置する。処理済みの被成膜基
板７は基板載置シート６を介してステージ３上に密着さ
せていたので、ステージ３から取り外しても被成膜基板
７の内部応力に起因する成膜層７Ｆの膜厚方向の膜質の
バラツキは発生しない。(7) After the elapse of the film formation time calculated from the film thickness and the film formation rate of the film formation layer 7F, the supply of the high frequency power to the antenna 12 is stopped, and at the same time, the supply of the high frequency power to the stage 3 is stopped. stop. Then, film forming gases 13G and 14G
Is stopped, and after the evacuation is completed, the reactor 2 is opened to the atmosphere, the processed (deposited) substrate 7 is taken out of the reactor 2, and the unprocessed substrate is further removed. 7
Is newly placed on the stage 3. Since the processed deposition target substrate 7 is closely adhered to the stage 3 via the substrate mounting sheet 6, even if the processed deposition target substrate 7 is detached from the stage 3, the film of the deposition layer 7 </ b> F due to the internal stress of the deposition target substrate 7. No variation in the film quality in the thickness direction occurs.
【００４７】このように構成されるプラズマCVD装置１
においては、基板載置シート６によりステージ３と被成
膜基板７とを密着させることができ、基板載置シート６
は高い熱伝導性を有しているので、被成膜基板７の加熱
温度分布を均一化させることができる。従って、被成膜
基板７の成膜層７Ｆの面方向の膜厚及び膜質のバラツキ
を減少させることができるので、成膜層７Ｆの膜質を向
上させることができる。さらに、基板載置シート６の弾
力性により被成膜基板７に応力を生じることなくステー
ジ３と被成膜基板７との間の密着性を確保することがで
きる。従って、被成膜基板７の成膜層７Ｆには成膜後に
応力を生じることがなくなり、成膜層７Ｆの膜厚方向の
膜厚及び膜質のバラツキを減少させることができる。本
発明者が行ったエリプソメータによる測定結果によれ
ば、屈折率の面内のバラツキを約10分の1に減少させる
ことができた。また、オージェ電子分光（ＡＥＳ）やラ
ザフォード後方散乱（ＲＢＳ）等の測定により、組成の
均一性や良好な化学量論的組成を確認でき、成膜層７Ｆ
の膜質そのものを向上させることができたことが確認で
きた。The plasma CVD apparatus 1 constructed as described above
In the above, the stage 3 and the deposition target substrate 7 can be brought into close contact with each other by the substrate
Has a high thermal conductivity, so that the heating temperature distribution of the deposition target substrate 7 can be made uniform. Accordingly, the variation in the film thickness and the film quality in the surface direction of the film formation layer 7F of the film formation substrate 7 can be reduced, and the film quality of the film formation layer 7F can be improved. Further, the adhesion between the stage 3 and the deposition target substrate 7 can be ensured without causing stress on the deposition target substrate 7 due to the elasticity of the substrate mounting sheet 6. Therefore, no stress is generated in the film formation layer 7F of the film formation substrate 7 after the film formation, and variations in the film thickness and film quality in the film thickness direction of the film formation layer 7F can be reduced. According to the measurement result by the ellipsometer performed by the inventor, the in-plane variation of the refractive index was able to be reduced to about 1/10. Further, by measuring Auger electron spectroscopy (AES) or Rutherford backscattering (RBS), uniformity of the composition and good stoichiometric composition can be confirmed, and the film formation layer 7F
It was confirmed that the film quality itself could be improved.
【００４８】さらに、本発明の第１の実施の形態に係る
プラズマCVD装置１によるＳｉＯ2薄膜を、光導波路の埋
込成膜に応用した。即ち、幅２μｍ、深さ８μｍの溝に
ＳｉＯ2薄膜を埋め込み、長さ１５ｍｍの光導波路を形
成した。従来のプラズマCVD装置で埋込成膜した場合
は、伝送損失は、０．６ｄＢ／ｍであった。この大きな
伝送損失は、光導波路中の屈折率分布に起因していると
思われる。一方、本発明の第１の実施の形態に係るＳｉ
Ｏ2の埋込成膜を用いて光導波路を形成した場合の伝送
損失は、０．４ｄＢ／ｍであった。したがって、本発明
の第１の実施の形態に係るプラズマCVD装置１を用いる
ことにより、光導波路の伝送損失を従来技術に比して、
30%程度改善することができたことが分かる。Further, the SiO 2 thin film formed by the plasma CVD apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention was applied to burying of an optical waveguide. That is, an SiO 2 thin film was buried in a groove having a width of 2 μm and a depth of 8 μm to form an optical waveguide having a length of 15 mm. When the buried film was formed by the conventional plasma CVD apparatus, the transmission loss was 0.6 dB / m. This large transmission loss seems to be due to the refractive index distribution in the optical waveguide. On the other hand, the Si according to the first embodiment of the present invention
The transmission loss when the optical waveguide was formed using O 2 embedded film formation was 0.4 dB / m. Therefore, by using the plasma CVD apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention, the transmission loss of the optical waveguide is reduced as compared with the related art.
It can be seen that the improvement was about 30%.
【００４９】なお、本発明の第１の実施の形態に係プラ
ズマCVD装置１においては、ステージカバー５により特
別なチャック機構を備えることなく、ステージ３に基板
載置シート６を介して被成膜基板７を装着することがで
きる。In the plasma CVD apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention, a film is formed on the stage 3 via the substrate mounting sheet 6 without a special chuck mechanism provided by the stage cover 5. The substrate 7 can be mounted.
【００５０】（第１の実施の形態の変形例１）図４は本
発明の第１の実施の形態の変形例（変形例１）に係るプ
ラズマCVD装置のステージ部分の拡大図である。この変
形例１に係るプラズマCVD装置は、詳細に図示していな
いが前述の第１の実施の形態に係るプラズマCVD装置の
ステージ３と同様に基板加熱ヒータを有し、さらに静電
チャック機構を有するステージ３０を備えている。柔軟
性黒鉛シートで基板載置シート６を形成した場合には基
板載置シート６に導電性を備えているので、静電チャッ
ク機構により基板載置シート６をステージ３に容易に装
着させることができる。(Modification 1 of First Embodiment) FIG. 4 is an enlarged view of a stage portion of a plasma CVD apparatus according to a modification (Modification 1) of the first embodiment of the present invention. Although not shown in detail, the plasma CVD apparatus according to the first modification includes a substrate heater similar to the stage 3 of the plasma CVD apparatus according to the above-described first embodiment, and further includes an electrostatic chuck mechanism. Stage 30 is provided. When the substrate mounting sheet 6 is formed of a flexible graphite sheet, the substrate mounting sheet 6 has conductivity, so that the substrate mounting sheet 6 can be easily mounted on the stage 3 by the electrostatic chuck mechanism. it can.
【００５１】（第１の実施の形態の変形例２）図５は本
発明の第１の実施の形態の他の変形例（変形例２）に係
るプラズマCVD装置のステージ部分の拡大斜視図であ
る。この変形例２に係るプラズマCVD装置は、短冊形状
シートを縦横（矢印ｘ方向及びｙ方向）に編み込んで形
成された基板載置シート６Ａを備えている。前述のよう
に、セラミックス鍍金シートは裁断や加工が容易にでき
るので、このセラミックス鍍金シートで基板載置シート
６Ａが簡単に製作できる。(Modification 2 of First Embodiment) FIG. 5 is an enlarged perspective view of a stage portion of a plasma CVD apparatus according to another modification (Modification 2) of the first embodiment of the present invention. is there. The plasma CVD apparatus according to Modification 2 includes a substrate mounting sheet 6A formed by weaving strip-shaped sheets vertically and horizontally (arrows x and y directions). As described above, the ceramic-plated sheet can be easily cut and processed, so that the substrate mounting sheet 6A can be easily manufactured using the ceramic-plated sheet.
【００５２】このように縦横に編み込まれた基板載置シ
ート６Ａは厚さ方向に弾力性を増強させることができる
ので、ステージ３と被成膜基板７との間の密着性をより
一層向上させることができる。The substrate mounting sheet 6A woven in the vertical and horizontal directions can increase the elasticity in the thickness direction, so that the adhesion between the stage 3 and the substrate 7 to be formed can be further improved. be able to.
【００５３】（第２の実施の形態）図６は本発明の第２
の実施の形態に係るプラズマCVD装置のステージ部分の
拡大断面図である。他の真空排気可能な反応炉、成膜用
ガス供給系、あるいはプラズマ発生装置等は、既に図１
を用いて説明した本発明の第１の実施の形態に係るプラ
ズマCVD装置と同様であるので、重複した説明は省略す
る。(Second Embodiment) FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a stage portion of the plasma CVD apparatus according to the embodiment. Other reactors that can be evacuated, gas supply systems for film formation, plasma generators, etc.
Since this is the same as the plasma CVD apparatus according to the first embodiment of the present invention described with reference to FIG.
【００５４】本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ
CVD装置のステージ部分は、図６に示すように、密閉さ
れた内部３１Ｂに基板加熱ヒータ４Ａを装着し、被成膜
基板７の載置部分に開口部３１Ｃを有する高さの低い筒
形状のステージ３１と、ステージ３１の開口部３１Ｃを
覆うように配設された弾性を有した基板載置シート６Ｂ
を具備している。基板載置シート６Ｂは外周部でステー
ジ３１の内壁に固定されている。そして、被成膜基板７
は、被成膜基板７の表面の非成膜領域となる外周縁にス
テージ３１の基板固定治具５Ａが当接し、且つ被成膜基
板７の裏面から基板載置シート６Ｂにより押し上げられ
ることにより、ステージ３１に装着され固定される。基
板固定治具５Ａは石英（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ
3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の材料が使用可能
である。この基板固定治具５Ａは、第１の実施の形態に
おけるステージカバーの機能をも有するので、このよう
な石英（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）等の高純度な誘電体材料等で構成す
ることが好ましい。A plasma according to the second embodiment of the present invention
As shown in FIG. 6, the stage portion of the CVD apparatus is provided with a substrate heating heater 4A in a closed interior 31B, and has a low-height cylindrical shape having an opening 31C in a portion where the film-forming substrate 7 is placed. A stage 31 and an elastic substrate placing sheet 6B disposed to cover the opening 31C of the stage 31
Is provided. The substrate mounting sheet 6B is fixed to the inner wall of the stage 31 at the outer periphery. Then, the film formation substrate 7
Is caused by the substrate fixing jig 5A of the stage 31 being in contact with the outer peripheral edge of the surface of the film formation substrate 7 which is a non-film formation region, and being pushed up from the back surface of the film formation substrate 7 by the substrate mounting sheet 6B. , Mounted on and fixed to the stage 31. The substrate fixing jig 5A is made of quartz (SiO 2 ), alumina (Al 2 O).
3 ) Materials such as aluminum nitride (AlN) can be used. Since the substrate fixing jig 5A also has the function of the stage cover in the first embodiment, high purity of such quartz (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN) or the like is used. It is preferable to use a dielectric material or the like.
【００５５】この基板載置シート６Ｂを被成膜基板７の
裏面に押しつけるためには、密着用ガス２０Ｇの圧力が
用いられる。このため、本発明の第２の実施の形態にお
いては、密着用ガス２０Ｇをステージ３１の内部３１Ｂ
に供給する密着用ガス供給系２０をさらに備えている。
こうして、密着用ガス２０Ｇの供給圧力で被成膜基板７
の裏面に基板載置シート６Ｂが均一に密着するようにな
る。従って、基板載置シート６Ｂには気密性が高くフレ
キシブル性に優れたセラミックス鍍金シートを使用する
ことが好ましい。In order to press the substrate mounting sheet 6B against the back surface of the substrate 7, the pressure of the contact gas 20G is used. For this reason, in the second embodiment of the present invention, the contact gas 20G is
Further, there is further provided a contacting gas supply system 20 for supplying the gas to the apparatus.
In this way, the film formation substrate 7 is supplied with the supply pressure of the contact gas 20G.
The substrate placing sheet 6B comes into uniform contact with the back surface of the substrate. Therefore, it is preferable to use a ceramic plating sheet having high airtightness and excellent flexibility as the substrate mounting sheet 6B.
【００５６】なお、密着用ガス２０Ｇには基板加熱ヒー
タ４Ａに影響を及ぼさない窒素（Ｎ2）ガスを使用する
ことが好ましい。あるいはアルゴン（Ａｒ）ガスやヘリ
ウム（Ｈｅ）ガス等の不活性ガスを用いても良い。Preferably, a nitrogen (N 2 ) gas which does not affect the substrate heater 4A is used as the contact gas 20G. Alternatively, an inert gas such as an argon (Ar) gas or a helium (He) gas may be used.
【００５７】このように本発明の第２の実施の形態に係
るプラズマCVD装置においては、密着用ガス２０Ｇの供
給圧力により被成膜基板７に基板載置シート６Ｂを密着
させているので、被成膜基板７の変形に関係なく密着性
を向上させることができる。さらに、基板加熱ヒータ４
Ａから供給された熱を直接熱伝導性に優れた基板載置シ
ート６Ｂを通して被成膜基板７に伝達できるので、温度
分布のバラツキを減少させることができる。この結果、
成膜層の膜厚と膜質の均一性を向上させることができ
る。さらに、成膜層の膜質を向上させることができる。As described above, in the plasma CVD apparatus according to the second embodiment of the present invention, since the substrate mounting sheet 6B is brought into close contact with the deposition target substrate 7 by the supply pressure of the contact gas 20G, the The adhesion can be improved irrespective of the deformation of the film forming substrate 7. Further, the substrate heater 4
Since the heat supplied from A can be directly transmitted to the deposition target substrate 7 through the substrate mounting sheet 6B having excellent thermal conductivity, the variation in the temperature distribution can be reduced. As a result,
The uniformity of the film thickness and the film quality of the film formation layer can be improved. Further, the film quality of the film formation layer can be improved.
【００５８】[0058]
【発明の効果】本発明によれば、被成膜基板の加熱温度
分布が均一化され、成膜層面方向の膜厚及び膜質の面内
バラツキを減少させることができる。According to the present invention, the heating temperature distribution of the substrate on which the film is to be formed is made uniform, and the in-plane variation of the film thickness and the film quality in the direction of the film forming layer can be reduced.
【００５９】また、本発明によれば、被成膜基板とステ
ージとの密着性が良好なので、再現性が良好となり、膜
厚及び膜質のバッチ毎、ロット毎のバラツキを減少させ
ることができる。Further, according to the present invention, since the adhesion between the film-forming substrate and the stage is good, reproducibility is good, and variations in film thickness and film quality between batches and lots can be reduced.
【００６０】さらに、本発明によれば、被成膜基板に働
く応力を減少させ、成膜層の膜質を向上させることがで
きる。Further, according to the present invention, the stress acting on the substrate on which the film is formed can be reduced, and the film quality of the film formed layer can be improved.
【００６１】さらに、本発明によれば、ステージ上への
被成膜基板の装着を容易に行うことができるプラズマCV
D装置を提供することができる。Further, according to the present invention, a plasma CV capable of easily mounting a film formation substrate on a stage
D equipment can be provided.
【００６２】さらに、本発明によれば、特殊なチャック
機構を使用することなく、ステージ上への被成膜基板の
装着を容易に行うことができるプラズマCVD装置を提供
することができる。Further, according to the present invention, it is possible to provide a plasma CVD apparatus capable of easily mounting a film formation substrate on a stage without using a special chuck mechanism.
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るバイアス印加
可能なプラズマCVD装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a plasma CVD apparatus capable of applying a bias according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマCVD
装置のステージ部分の拡大図である。FIG. 2 shows a plasma CVD according to the first embodiment of the present invention.
It is an enlarged view of the stage part of an apparatus.
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマCVD
装置のステージ上に装着された基板載置シート及び被成
膜基板の拡大図である。FIG. 3 is a plasma CVD according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a substrate mounting sheet and a substrate on which a film is formed, which is mounted on a stage of the apparatus.
【図４】本発明の第１の実施の形態の変形例（変形例
１）に係るプラズマCVD装置のステージ部分の拡大図で
ある。FIG. 4 is an enlarged view of a stage portion of a plasma CVD apparatus according to a modification (Modification 1) of the first embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第１の実施の形態の他の変形例（変形
例２）に係るプラズマCVD装置のステージ部分の拡大斜
視図である。FIG. 5 is an enlarged perspective view of a stage portion of a plasma CVD apparatus according to another modification (Modification 2) of the first embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るプラズマCVD
装置のステージ部分の拡大断面図である。FIG. 6 shows a plasma CVD according to a second embodiment of the present invention.
It is an expanded sectional view of the stage part of an apparatus.
１ プラズマCVD装置 ２ 反応炉 ３，３０，３１ ステージ ４Ａ 基板加熱ヒータ ４Ｃ ヒータ電源 ５ ステージカバー ５Ａ 基板固定治具 ６，６Ａ，６Ｂ 基板載置シート ７ 被成膜基板 ７Ｆ 成膜層 ９，１０ 高周波電源 １１ 誘電体窓 １２ アンテナ １３，１４ 成膜用ガス供給系 １５ プラズマ ２０ 密着用ガス供給系 ２０Ｇ 密着用ガス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma CVD apparatus 2 Reactor 3, 30, 31 Stage 4A Substrate heating heater 4C Heater power supply 5 Stage cover 5A Substrate fixing jig 6, 6A, 6B Substrate mounting sheet 7 Deposition substrate 7F Film formation layer 9, 10 High frequency Power supply 11 Dielectric window 12 Antenna 13, 14 Gas supply system for film formation 15 Plasma 20 Gas supply system for adhesion 20G Adhesion gas
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 FA03 GA02 KA24 5F045 AA08 AB02 AB03 AB04 AB32 AB33 AB35 AB36 AC01 AC05 AC11 AC12 AF07 BB02 BB16 EB02 EB03 EF04 EH02 EH03 EH11 EH20 EK07 EK21 EM02 EM05 EM06 EM09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4K030 FA03 GA02 KA24 5F045 AA08 AB02 AB03 AB04 AB32 AB33 AB35 AB36 AC01 AC05 AC11 AC12 AF07 BB02 BB16 EB02 EB03 EF04 EH02 EH03 EH11 EH20 EK07 EK21 EM02 EM05 EM06 EM05
Claims (7)
と、 前記反応炉内にプラズマを発生させるプラズマ発生装置
と、 前記ステージの内部に配設された基板加熱ヒータと、 前記ステージ上に配設され、前記ステージに比べて高い
熱伝導性及び弾力性とを有した基板載置シートと、 を備えたことを特徴とするプラズマCVD装置。A reaction furnace capable of evacuating; a stage disposed in the reaction furnace; a film formation gas supply system for supplying a film formation gas into the reaction furnace; A plasma generation device for generating plasma; a substrate heater disposed inside the stage; and a substrate mount disposed on the stage and having higher thermal conductivity and elasticity than the stage. A plasma CVD apparatus, comprising: a sheet;
記ステージには前記基板載置シートを着脱自在に装着す
る静電チャック機構を備えたことを特徴とする請求項１
に記載のプラズマCVD装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein the substrate mounting sheet has conductivity, and the stage includes an electrostatic chuck mechanism for detachably mounting the substrate mounting sheet.
The plasma CVD apparatus according to item 1.
って配置され、枠体部が前記被成膜基板の表面の外縁部
に当接し、前記被成膜基板の表面の中央部を露出すべく
構成された窓部を有した誘電体材料からなるステージカ
バーを、さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載
のプラズマCVD装置。3. A substrate is disposed so as to cover the stage and the deposition target substrate, a frame portion abuts on an outer edge of the surface of the deposition target substrate, and exposes a central portion of the surface of the deposition target substrate. 2. The plasma CVD apparatus according to claim 1, further comprising a stage cover made of a dielectric material having a window configured to be formed.
ト、又はアルミニウム箔表面にセラミックスコーティン
グが施されたセラミックス鍍金シートであることを特徴
とする請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載のプラ
ズマCVD装置。4. The substrate mounting sheet according to claim 1, wherein the substrate mounting sheet is a flexible graphite sheet or a ceramic plating sheet in which a ceramic coating is applied to an aluminum foil surface. The described plasma CVD apparatus.
を縦横に編み込んで形成されたことを特徴とする請求項
４に記載のプラズマCVD装置。5. The plasma CVD apparatus according to claim 4, wherein the substrate mounting sheet is formed by weaving strip-shaped sheets vertically and horizontally.
部を有するステージと、 前記開口部を下方から覆うように配設された弾力性を有
した基板載置シートと、 前記基板載置シートを、前記被成膜基板の裏面に密着さ
せるためのガスを前記ステージ内部に供給する密着用ガ
ス供給系と、 前記反応炉内に成膜用ガスを供給する成膜用ガス供給系
と、 前記反応炉内にプラズマを発生させるプラズマ発生装置
と、 を備えたことを特徴とするプラズマCVD装置。6. A reactor that can be evacuated, a stage that is provided in the reactor, and that has an opening in a portion where the substrate on which a film is to be formed is placed, and that is arranged to cover the opening from below. A substrate mounting sheet having elasticity; a gas supply system for supplying a gas for bringing the substrate mounting sheet into close contact with the back surface of the deposition target substrate; A plasma CVD apparatus, comprising: a film forming gas supply system that supplies a film forming gas to the reactor; and a plasma generator that generates plasma in the reaction furnace.
表面にセラミックスコーティングが施されたセラミック
ス鍍金シートであることを特徴とする請求項６に記載の
プラズマCVD装置。7. The plasma CVD apparatus according to claim 6, wherein the substrate mounting sheet is a ceramic plating sheet in which a ceramic coating is applied to an aluminum foil surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10363102A JP2000178749A (en) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Plasma cvd equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP10363102A JP2000178749A (en) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Plasma cvd equipment |
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|---|---|
| JP2000178749A true JP2000178749A (en) | 2000-06-27 |
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ID=18478512
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| JP10363102A Pending JP2000178749A (en) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Plasma cvd equipment |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000178749A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006225702A (en) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Substrate holder and method for depositing film for optical waveguide |
| KR101221925B1 (en) | 2010-04-22 | 2013-01-14 | 한국세라믹기술원 | Plasma resistant ceramic coat and method of manufacturing the ceramic coat |
| JP2013098322A (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Fujifilm Corp | Photoelectric conversion element and manufacturing method thereof, and imaging element and manufacturing method thereof |
| WO2023013506A1 (en) * | 2021-08-03 | 2023-02-09 | 東京エレクトロン株式会社 | Processing method and plasma processing apparatus |
-
1998
- 1998-12-21 JP JP10363102A patent/JP2000178749A/en active Pending
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