JPH0657435A - Plasma cvd device - Google Patents
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- JPH0657435A JPH0657435A JP4237765A JP23776592A JPH0657435A JP H0657435 A JPH0657435 A JP H0657435A JP 4237765 A JP4237765 A JP 4237765A JP 23776592 A JP23776592 A JP 23776592A JP H0657435 A JPH0657435 A JP H0657435A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマＣＶＤ法によ
り被処理物である基板上に反応膜を生成するための装置
に関するものであり、特に基板を例えば２００℃以下の
低温に保ちつつ反応膜を形成するプラズマＣＶＤ装置に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for forming a reaction film on a substrate which is an object to be processed by a plasma CVD method, and particularly to a reaction film while keeping the substrate at a low temperature of, for example, 200 ° C. or lower. The present invention relates to a plasma CVD apparatus for forming a film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２は従来のプラズマＣＶＤ装置の主要
部の構造を示す図である。同図で、３１はプラズマ源、
３２は該プラズマ源に結合された真空槽である。プラズ
マ源３１には熱陰極フィラメント（以下では熱陰極と称
す）３３、陽極３４、およびガスノズル３５が設けられ
ている。熱陰極３３はＴａ、Ｍｏ、Ｗ等の高融点材料で
作られ、例えば２０Ｖ、５０Ａ程度の電力容量をもった
熱陰極加熱電源３６により赤熱される。陽極３４には陽
極電源３７により、熱陰極３３の電位を基準として０Ｖ
〜＋１００Ｖ、通常＋５０Ｖの電圧が印加される。ま
た、熱陰極３３にはバイアス電源３８によりアース電位
を基準として０Ｖ〜−１００Ｖ、通常は−４５Ｖ程度の
バイアス電圧が印加されている。2. Description of the Related Art FIG. 2 is a diagram showing a structure of a main part of a conventional plasma CVD apparatus. In the figure, 31 is a plasma source,
32 is a vacuum chamber connected to the plasma source. The plasma source 31 is provided with a hot cathode filament (hereinafter referred to as a hot cathode) 33, an anode 34, and a gas nozzle 35. The hot cathode 33 is made of a high melting point material such as Ta, Mo and W, and is red-heated by a hot cathode heating power source 36 having a power capacity of about 20V and 50A, for example. The anode 34 is supplied with an anode power source 37, and the potential of the hot cathode 33 is set to 0 V as a reference.
A voltage of ˜ + 100V, usually + 50V is applied. A bias voltage of 0V to -100V, usually about -45V is applied to the hot cathode 33 by a bias power source 38 with reference to the ground potential.
【０００３】真空槽３２は排気管３９を通して真空ポン
プ（図示せず）に結合されている。また、真空槽３２は
接地されている。真空槽３２内には、プラズマ源３１と
対向して放電領域内に基板支持台４０が設けられてお
り、該基板支持台上に被処理物である基板４１が配置さ
れている。基板４１は、基板電源４２により基板支持台
４０を介して０〜−１０００Ｖ、通常は−１００Ｖ程度
にバイアスされている。４３は加熱ヒータで、基板４０
を所定の温度に加熱する。The vacuum chamber 32 is connected to a vacuum pump (not shown) through an exhaust pipe 39. The vacuum chamber 32 is grounded. In the vacuum chamber 32, a substrate support base 40 is provided in the discharge region so as to face the plasma source 31, and a substrate 41, which is an object to be processed, is placed on the substrate support base. The substrate 41 is biased by the substrate power source 42 via the substrate support 40 to 0 to -1000V, usually about -100V. 43 is a heater, which is the substrate 40
Is heated to a predetermined temperature.
【０００４】図２の従来のプラズマＣＶＤ装置におい
て、ガスノズル３５からＡｒ、Ｎ2 、Ｈ2 、Ｈe 等の放
電用ガスと所定の材料ガス、例えばシランガス（ＳｉＨ
4 ）を導入する。また、真空ポンプを動作させて真空槽
内の圧力を１０-3〜１０-5Ｔｏｒｒ台、例えば７×１０
-4Ｔｏｒｒに維持する。さらに、プラズマ源３１の周囲
に配置された磁場発生コイル４４に通電してプラズマ源
内部に磁束密度が５０〜３００ガウスの磁界を発生させ
る。Conventional in the plasma CVD apparatus, Ar from the gas nozzle 35, N 2, H 2, a discharge gas such as H e and a predetermined source gas, for example, silane gas (SiH in Figure 2
4 ) to introduce. Further, the vacuum pump is operated to adjust the pressure in the vacuum chamber to the level of 10 −3 to 10 −5 Torr, for example, 7 × 10 5.
Keep at -4 Torr. Further, the magnetic field generating coil 44 arranged around the plasma source 31 is energized to generate a magnetic field having a magnetic flux density of 50 to 300 gauss inside the plasma source.
【０００５】プラズマ源３１で生成されたプラズマは、
コイル４４によって発生された磁界によって真空槽３２
に向けてφ方向に流出する。ガスノズル３５から導入さ
れた材料ガスはプラズマにより分解、解離されて、基板
４１上に反応膜が堆積される。The plasma generated by the plasma source 31 is
The vacuum chamber 32 is generated by the magnetic field generated by the coil 44.
Out in the direction φ. The material gas introduced from the gas nozzle 35 is decomposed and dissociated by plasma, and a reaction film is deposited on the substrate 41.
【０００６】上記のような従来のプラズマＣＶＤ装置で
は、基板４１をプラズマ源３１と対向して放電領域内に
配置して反応膜を堆積しているため、基板４１は常に直
接プラズマにさらされている。このため、プラズマ内に
存在する高エネルギー電子の衝撃により、基板４１の温
度上昇は避けられず、基板４１として例えばアルミ板を
使用した場合、数分で溶融温度（約６６０℃）以上にな
る。このような理由から、図２に示すような従来のプラ
ズマＣＶＤ装置では高温に耐えられる基板に対してしか
反応膜を形成することができなかった。In the conventional plasma CVD apparatus as described above, the substrate 41 is arranged in the discharge region so as to face the plasma source 31, and the reaction film is deposited. Therefore, the substrate 41 is always directly exposed to plasma. There is. Therefore, the temperature rise of the substrate 41 is unavoidable due to the impact of high-energy electrons existing in the plasma, and when an aluminum plate, for example, is used as the substrate 41, the melting temperature (about 660 ° C.) or higher is reached in a few minutes. For this reason, the conventional plasma CVD apparatus as shown in FIG. 2 can form the reaction film only on the substrate that can withstand high temperature.
【０００７】成膜中、基板温度が上昇する主たる原因が
プラズマ内に存在する高エネルギー電子の衝撃によるも
のであることを見極めるために、ファラデーカップ（荷
電粒子を捕集する検知器）を基板４１の近くに設置し、
基板に入射するプラズマ電子のエネルギーを測定した。
測定は次の条件で実施した。In order to determine that the main cause of the substrate temperature rise during film formation is the impact of high-energy electrons existing in the plasma, a Faraday cup (detector for collecting charged particles) is attached to the substrate 41. Installed near the
The energy of plasma electrons incident on the substrate was measured.
The measurement was performed under the following conditions.
【０００８】ファラデーカップの荷電粒子が通過する穴
の直径Ｄ＝５．０ｍｍ（従って、穴の面積Ｓ≒０．２ｃ
ｍ2 ）、真空槽３２中のＮ2 のガス圧ＰN2＝７×１０-4
Ｔｏｒｒ、陽極電圧ＶA ＝５５Ｖ、放電電流Ｉd ＝５０
Ａ、コイル４４の電流Ｉ44＝１．４Ａ、バイアス電圧−
５０Ｖ。測定の結果、図２の従来のプラズマＣＶＤ装置
では、図３の曲線Ａに示すように、基板４１には最大４
８ｅＶもの高エネルギーの電子が入射していることが判
った。因みに後程詳細に説明する本発明の装置では、曲
線Ｂに示すように、基板に入射する電子のエネルギーは
２ｅＶである。この測定結果から、成膜中に基板の温度
を上昇させる主な要因はプラズマ中の高エネルギー電子
の衝撃によるものであることが判明した。The diameter D of the hole through which the charged particles of the Faraday cup pass is D = 5.0 mm (hence the area S of the hole is S≈0.2c).
m 2 ), the gas pressure of N 2 in the vacuum chamber 32 P N2 = 7 × 10 −4
Torr, anode voltage V A = 55 V, discharge current I d = 50
A, current of coil 44 I 44 = 1.4 A, bias voltage −
50V. As a result of the measurement, in the conventional plasma CVD apparatus shown in FIG. 2, as shown by a curve A in FIG.
It was found that electrons with a high energy of 8 eV were incident. Incidentally, in the device of the present invention described in detail later, as shown by the curve B, the energy of the electrons incident on the substrate is 2 eV. From this measurement result, it was found that the main factor for raising the temperature of the substrate during film formation was the impact of high-energy electrons in plasma.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のプ
ラズマＣＶＤ装置では、プラズマ中の高エネルギー電子
の衝撃による基板温度の上昇がはなはだしく、成膜すべ
き基板材料が著しく制限されるという点である。In the conventional plasma CVD apparatus as described above, the substrate temperature is not significantly increased by the impact of high-energy electrons in the plasma, and the substrate material to be formed is significantly limited. is there.
【００１０】本発明は、収束用磁場発生コイルによりプ
ラズマを収束してビーム状に閉じ込め、成膜される基板
をビーム状プラズマの径方向の外周部で放電領域外に配
電することにより、上記基板がプラズマ中に存在する高
エネルギー電子で衝撃されるのを抑え、基板の温度が上
昇するのを防止して、従来は、成膜が殆ど不可能であっ
た２００℃前後でなまるＳＫ材や樹脂のような耐熱性の
低い材質の基板に対しても成膜できるプラズマＣＶＤ装
置を得ることを目的とする。According to the present invention, the plasma is converged by a converging magnetic field generating coil to be confined in a beam shape, and the substrate to be formed is distributed to the outside of the discharge region at the outer peripheral portion of the beam plasma in the radial direction. Is prevented from being bombarded by high-energy electrons existing in the plasma, the temperature of the substrate is prevented from rising, and it is difficult to form a film in the past. An object is to obtain a plasma CVD apparatus capable of forming a film even on a substrate made of a material having low heat resistance such as resin.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマＣＶＤ
装置は、減圧され且つ接地された真空槽と、該真空槽に
電気的に絶縁された状態で結合されたプラズマ源と、上
記真空槽内の端部に上記プラズマ源と対向して配置され
たプラズマ反射電極と、少なくとも上記プラズマ源の周
囲に配置されて該プラズマ源内にアーク放電を助長する
磁場を発生する第１のコイルおよび上記プラズマ反射電
極の周囲に配置されて上記プラズマ源と反射電極との間
でプラズマをビーム状に閉じ込める磁場を発生する第２
のコイルとを具えている。そして、被処理物である基板
を上記ビーム状プラズマの半径方向の外周部で且つ放電
領域外に配置したことを特徴としたものである。Means for Solving the Problems Plasma CVD of the present invention
The apparatus was provided with a vacuum chamber that was depressurized and grounded, a plasma source that was electrically insulated from the vacuum chamber, and a plasma source connected to the plasma source at an end of the vacuum chamber. A plasma reflection electrode, a first coil disposed at least around the plasma source to generate a magnetic field for promoting arc discharge in the plasma source, and the plasma reflection electrode disposed around the plasma reflection electrode; A magnetic field that confines the plasma into a beam between the second
It is equipped with a coil. The substrate to be processed is arranged at the outer peripheral portion of the beam-shaped plasma in the radial direction and outside the discharge region.
【００１２】[0012]
【作用】本発明のプラズマＣＶＤ装置では、第２のコイ
ルが発生する磁場の作用により、プラズマはプラズマ源
と反射電極との間でビーム状に閉じ込められ、基板はビ
ーム状プラズマの径方向の外周部で且つ放電領域外に配
置されるから、該基板がプラズマ中の高エネルギーの電
子で衝撃されるのが抑えられ、成膜中に基板の温度が上
昇するのが防止される。In the plasma CVD apparatus of the present invention, due to the action of the magnetic field generated by the second coil, the plasma is confined between the plasma source and the reflection electrode in a beam shape, and the substrate is the outer periphery of the beam plasma in the radial direction. Since it is arranged in a partial area and outside the discharge region, the substrate is suppressed from being bombarded by high-energy electrons in plasma, and the temperature of the substrate is prevented from rising during film formation.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、図を参照しつつ本発明のプラズマＣＶ
Ｄ装置を説明する。図１は本発明のプラズマＣＶＤ装置
の一実施例の主要部の構造を示す図で、１はプラズマ
源、２は真空槽で、両者は絶縁物１５を介して電気的に
絶縁された状態で結合されている。プラズマ源１には熱
陰極３、陽極４、減速電極１６、およびＡｒ、Ｎ2 、Ｈ
2 、Ｈe 等の放電用ガスをプラズマ源１に導入するため
のガスノズル５が設けられている。EXAMPLE A plasma CV of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The D device will be described. FIG. 1 is a diagram showing a structure of a main part of an embodiment of a plasma CVD apparatus of the present invention, in which 1 is a plasma source, 2 is a vacuum chamber, and both are electrically insulated through an insulator 15. Are combined. The plasma source 1 includes a hot cathode 3, an anode 4, a deceleration electrode 16, and Ar, N 2 and H.
2, gas nozzle 5 for introducing a discharge gas into the plasma source 1, such as H e is provided.
【００１４】熱陰極３はＴａ、Ｍｏ、Ｗ等の高融点材料
で作られ、熱陰極加熱電源６により赤熱される。熱陰極
加熱電源６としては、２０Ｖ、１００Ａ程度の電力容量
をもったものが使用される。熱陰極加熱電源６は直流電
源、交流電源のいずれでもよいが、図示の実施例では直
流電源が使用される。陽極４は熱陰極３と同様にＴａ、
Ｍｏ、Ｗ等の高融点材料で作られ、陽極電源７により、
熱陰極３の電位を基とし０〜＋１００Ｖ、好ましくは＋
５０Ｖの電圧が印加される。減速電極１６は同様にＴ
ａ、Ｍｏ、Ｗ等の高融点材料で作られ、接地されてい
る。また、減速電極１６は減速電源８により熱陰極３の
電位を基準として０〜＋１００Ｖ、好ましくは＋４５Ｖ
の正電圧にバイアスされる。ガスノズル５からは前述の
ようにプラズマ源１にＡｒ、Ｎ2 、Ｈ2 、Ｈe 等の放電
用ガスのみが供給される。The hot cathode 3 is made of a high melting point material such as Ta, Mo or W, and is red-heated by the hot cathode heating power source 6. As the hot cathode heating power source 6, a power source having a power capacity of about 20 V and 100 A is used. The hot cathode heating power source 6 may be either a DC power source or an AC power source, but in the illustrated embodiment, a DC power source is used. The anode 4 is Ta, like the hot cathode 3.
Made of high melting point material such as Mo, W
0 to +100 V, preferably +, based on the potential of the hot cathode 3.
A voltage of 50V is applied. The deceleration electrode 16 is also T
It is made of a high melting point material such as a, Mo or W and is grounded. Further, the deceleration electrode 16 is 0 to +100 V, preferably +45 V, based on the potential of the hot cathode 3 by the deceleration power supply 8.
Biased to a positive voltage. Ar in the plasma source 1 as described above from the gas nozzle 5, only the discharge gas such as N 2, H 2, H e is supplied.
【００１５】真空槽２は排気管９を通して真空ポンプ
（図示せず）に結合されている。また真空槽２は通常接
地されている。真空槽２内にはプラズマ源１と対向して
反射電極１７が設置されており、該反射電極１７は熱陰
極３と同電位か、あるいは絶縁電位（フローティング電
位）に保たれている。１０は基板支持台、１１は該基板
支持台上に取付けられた被処理物である基板である。基
板支持台１０は、基板１１がプラズマ源１と反射電極１
７との間に形成されるビーム状プラズマの径方向の外周
部で、放電領域外に配置されるような位置に設置されて
いる。基板１１には基板電源１８により基板支持台１０
を介して０〜−１０００Ｖ、好ましくは−１００Ｖの負
電圧が印加される。基板１１を０〜負電圧にバイアスす
ると、基板に到着するイオンエネルギーが制御され、密
着性、緻密性の高い被膜が形成される。The vacuum chamber 2 is connected to a vacuum pump (not shown) through an exhaust pipe 9. The vacuum chamber 2 is normally grounded. A reflection electrode 17 is installed in the vacuum chamber 2 so as to face the plasma source 1, and the reflection electrode 17 is kept at the same potential as the hot cathode 3 or at an insulation potential (floating potential). Reference numeral 10 is a substrate support, and 11 is a substrate which is an object to be processed and is mounted on the substrate support. In the substrate support base 10, the substrate 11 has a plasma source 1 and a reflective electrode 1.
The outer peripheral portion of the beam-shaped plasma formed between the outer peripheral portion and the outer peripheral portion in the radial direction is located outside the discharge region. The substrate 11 is provided on the substrate 11 by the substrate power supply 18.
A negative voltage of 0 to -1000V, preferably -100V, is applied via. When the substrate 11 is biased to 0 to a negative voltage, the ion energy reaching the substrate is controlled, and a film having high adhesion and high density is formed.
【００１６】基板１１に形成される被膜が導電性である
場合は、基板１１は図示の実施例のように直流電源によ
り負のバイアスが与えられるが、基板１１に絶縁性被膜
を形成する場合は、工業上の使用条件に適合した例えば
１３．５６ＭＨｚの高周波を印加するのが望ましい。基
板１１に高周波を印加すると、周知のようにプラズマの
作用により基板１１に負の自己バイアス電圧が生じるこ
とから、基板１１の電位はこの負の自己バイアス電圧を
中心として１３．５６ＭＨｚで振動し、チャージアップ
を防いで絶縁性被膜を形成することができる。When the coating formed on the substrate 11 is conductive, the substrate 11 is negatively biased by a DC power source as in the illustrated embodiment, but when an insulating coating is formed on the substrate 11. It is desirable to apply a high frequency of 13.56 MHz, which is suitable for industrial use conditions. As is well known, when a high frequency is applied to the substrate 11, a negative self-bias voltage is generated in the substrate 11 due to the action of plasma. Therefore, the potential of the substrate 11 oscillates at 13.56 MHz around this negative self-bias voltage, An insulating film can be formed by preventing charge-up.
【００１７】１２は加熱用ヒータで、基板１１を所定の
温度に維持するために使用される。１３は材料ガスを導
入するガスノズルで、該ガスノズル１３は材料ガスの有
効消費効率を向上させるために基板１１の近傍に直接材
料ガスを供給するような位置に配置されている。A heating heater 12 is used to maintain the substrate 11 at a predetermined temperature. Reference numeral 13 is a gas nozzle for introducing the material gas, and the gas nozzle 13 is arranged at a position for directly supplying the material gas in the vicinity of the substrate 11 in order to improve the effective consumption efficiency of the material gas.
【００１８】プラズマ源１の周囲には放電を助長する磁
場発生用の主コイル１４が配置されており、該主コイル
１４には５Ａ以下、通常２Ａ程度の電流が供給され、プ
ラズマ源１中にφ方向に磁束密度が５０〜３００ガウス
の磁界を発生する。この磁界の存在により熱陰極３から
放出された熱電子は上記磁界にまとわりつくように螺旋
運動を行い、これによって実効飛行距離が伸びて、動作
圧力の１０-3〜10-5Ｔｏｒｒの低圧（分子流領域）にお
いても安定した放電を維持することができる。A main coil 14 for generating a magnetic field that promotes electric discharge is arranged around the plasma source 1, and a current of 5 A or less, usually about 2 A, is supplied to the main coil 14 and the main coil 14 is supplied to the inside of the plasma source 1. A magnetic field having a magnetic flux density of 50 to 300 Gauss is generated in the φ direction. Due to the presence of this magnetic field, the thermoelectrons emitted from the hot cathode 3 perform a spiral motion so as to cling to the magnetic field, thereby extending the effective flight distance and lowering the operating pressure of 10 −3 to 10 −5 Torr (molecular weight). A stable discharge can be maintained even in the flow region).
【００１９】主コイル１４だけでは、プラズマ源１から
真空槽２に流出するプラズマは図４に示すように主コイ
ル１４の磁界分布に従ってプラズマ流２１で示すように
発散する。発散したプラズマは基板１１に直接ふりそそ
ぐため、図２に示す従来の装置と同様に基板１１は高エ
ネルギー電子の衝撃を受けて、基板温度が上昇する。本
発明の装置では、反射電極１７の周囲に収束用磁場を発
生する補助コイル２０が設けられている。補助コイル２
０には主コイルと同様に５Ａ以下、通常２Ａ以下の電流
が供給されて、例えば１００〜２００ガウスの磁束密度
の磁界を発生する。この磁界によりプラズマは図５の２
２で示すように収束されてプラズマ源１と反射電極１７
との間でビーム状に閉じ込められる。この場合、電子は
収束用磁場の影響を強く受けて収束されるが、電子の数
千倍も重いイオンは収束用磁場の影響を殆ど受けず、拡
散によって基板１１に向かう。With only the main coil 14, the plasma flowing from the plasma source 1 to the vacuum chamber 2 diverges as shown by the plasma flow 21 according to the magnetic field distribution of the main coil 14 as shown in FIG. Since the diverged plasma is directly sprayed onto the substrate 11, the substrate 11 is subjected to the impact of high-energy electrons as in the conventional device shown in FIG. 2 and the substrate temperature rises. In the device of the present invention, an auxiliary coil 20 for generating a converging magnetic field is provided around the reflective electrode 17. Auxiliary coil 2
As with the main coil, a current of 5 A or less, usually 2 A or less, is supplied to 0 to generate a magnetic field having a magnetic flux density of 100 to 200 gauss, for example. Due to this magnetic field, the plasma becomes 2 in FIG.
The plasma source 1 and the reflection electrode 17 are converged as shown by 2.
It is confined in a beam between and. In this case, the electrons are strongly influenced and converged by the converging magnetic field, but the ions which are several thousand times heavier than the electrons are hardly influenced by the converging magnetic field and head toward the substrate 11 by diffusion.
【００２０】上記の本発明のプラズマＣＶＤ装置におい
て、基板１１に窒化ケイ素膜を形成する例について説明
する。熱陰極３として直径が０．８ｍｍのタングステン
線を使用し、これに熱陰極加熱電源６により１６Ｖ、４
５Ａの電力を供給して、該熱陰極３を２０００℃以上に
赤熱させる。また、陽極電源７により陽極４に熱陰極３
の電位を基準として＋５０Ｖの電圧を印加し、減速電源
８により減速電極１６に熱陰極３の電位を基準として＋
４５Ｖの電圧を印加する。さらに、主コイル１４に１．
４Ａ、補助コイル２０に１．０Ａの電流を流して、それ
ぞれ約１５０ガウス、約１００ガウスの磁界を発生させ
る。基板１１として、ＳＫ−３を１０ｍｍ×１０ｍｍ×
４０ｍｍに切断した角材を使用した。An example of forming a silicon nitride film on the substrate 11 in the above plasma CVD apparatus of the present invention will be described. A tungsten wire having a diameter of 0.8 mm is used as the hot cathode 3, and a hot cathode heating power source 6 supplies 16 V
Power of 5 A is supplied to make the hot cathode 3 glow red at 2000 ° C. or higher. Further, the hot cathode 3 is connected to the anode 4 by the anode power source 7.
A voltage of +50 V is applied with reference to the potential of +, and the deceleration power source 8 applies + to the deceleration electrode 16 with reference to the potential of the hot cathode 3.
A voltage of 45V is applied. Further, the main coil 14 has 1.
A current of 1.0 A is applied to the auxiliary coil 20 of 4 A to generate magnetic fields of about 150 gauss and about 100 gauss, respectively. As the substrate 11, SK-3 is 10 mm × 10 mm ×
A square piece cut into 40 mm was used.
【００２１】放電用ガスノズル５から窒素ガスを５０ｓ
ｃｃ／分、材料ガスノズル１３からシランガス（ＳｉＨ
4 ）を４０ｓｃｃ／分の割合で供給する。このときの真
空槽２内の圧力は７×１０-4Ｔｏｒｒである。以上の条
件で、陽極４により０．５〜１ｍＡ程度の熱電子電流の
エミッションが得られ、このエミッションによりプラズ
マ源１内に導入された窒素ガスを電離して、１〜１００
Ａのアーク放電電流、好ましくは５０Ａ程度のビーム状
プラズマがプラズマ源１と反射電極１７との間の軸上に
形成される。約１時間の成膜作業により、基板１１上に
約３μｍの窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜が形成された。
成膜作業中、基板１１の温度は１８０℃以下に維持さ
れ、高温による母材硬度の以下といったような基板の熱
的損傷は全く見られなかった。供給されるガスの種類を
適宜変更することにより、Ｓｉ3 Ｎ4 被膜の他にＳｉ
Ｃ、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＢＮ、カーボン等の被膜を形成す
ることができる。Nitrogen gas is supplied from the discharge gas nozzle 5 for 50 s.
cc / min, silane gas (SiH from the material gas nozzle 13
4 ) is supplied at a rate of 40 scc / min. The pressure in the vacuum chamber 2 at this time is 7 × 10 −4 Torr. Under the above conditions, an emission of thermionic current of about 0.5 to 1 mA is obtained by the anode 4, and the nitrogen gas introduced into the plasma source 1 is ionized by this emission to 1 to 100
A beam-shaped plasma having an arc discharge current of A, preferably about 50 A, is formed on the axis between the plasma source 1 and the reflective electrode 17. A silicon nitride (Si 3 N 4 ) film of about 3 μm was formed on the substrate 11 by the film forming operation for about 1 hour.
During the film forming operation, the temperature of the substrate 11 was maintained at 180 ° C. or lower, and no thermal damage to the substrate such as the hardness of the base material due to high temperature was observed. By appropriately changing the type of gas supplied, Si 3 N 4 coating as well as Si
A coating film of C, TiN, TiC, BN, carbon or the like can be formed.
【００２２】本発明のプラズマＣＶＤ装置で、従来の装
置と同様に基板１１の近傍にファラデーカップを設置
し、基板１１に入射するプラズマ電子のエネルギーを測
定した。測定は、図２に示す従来の装置に関する測定条
件と同じ条件で行った。但し、減速電極１６の電圧Ｖ
DEC ＝５０Ｖ、主コイル１４の電流Ｉ14＝１．４Ａ、補
助コイル２０の電流Ｉ20＝１．０Ａとした。その結果、
図３の曲線Ｂに示すように、基板１１に入射する電子の
エネルギーは２ｅＶで、従来装置に比して１／２０以下
に減少することが確かめられた。なお、基板１１に入射
するイオンエネルギーは、図示していないが、図１の本
発明の装置、図２の従来装置とも数ｅＶで大差はなかっ
た。このことから、本発明のプラズマＣＶＤ装置によれ
ば、基板を１８０〜２００℃以下の低温に維持しつつこ
れに成膜することができる。With the plasma CVD apparatus of the present invention, a Faraday cup was installed in the vicinity of the substrate 11 as in the conventional apparatus, and the energy of plasma electrons incident on the substrate 11 was measured. The measurement was performed under the same measurement conditions as those of the conventional device shown in FIG. However, the voltage V of the deceleration electrode 16
DEC = 50 V, current of the main coil 14 I 14 = 1.4A, and the current I 20 = 1.0A auxiliary coil 20. as a result,
As shown by the curve B in FIG. 3, it was confirmed that the energy of the electrons incident on the substrate 11 was 2 eV, which was reduced to 1/20 or less as compared with the conventional device. Although the ion energy incident on the substrate 11 is not shown in the figure, there is no great difference between the apparatus of the present invention shown in FIG. 1 and the conventional apparatus shown in FIG. From this, according to the plasma CVD apparatus of the present invention, it is possible to form a film on the substrate while maintaining the substrate at a low temperature of 180 to 200 ° C or lower.
【００２３】本発明のプラズマＣＶＤ装置で使用される
減速電極１６は接地電位に維持され、従って熱陰極３は
接地電位を基準として−４５Ｖの負電圧が印加されてい
るから、熱陰極３から放出された熱電子の一部は該減速
電極１６に流入して接地点に流れる。これによってアー
ク放電によるプラズマ内に電子が注入され、プラズマ電
位を引下げてイオンを減速させることができる。また、
反射電極１７の存在により、熱電子をプラズマ源１と反
射電極１７との間で往復させて電界振動させることによ
り、効率良く蜜度の高いプラズマを生成することができ
る。The deceleration electrode 16 used in the plasma CVD apparatus of the present invention is maintained at the ground potential, and therefore the hot cathode 3 is applied with a negative voltage of -45 V with respect to the ground potential, so that the hot cathode 3 emits. A part of the generated thermoelectrons flows into the deceleration electrode 16 and flows to the ground point. As a result, electrons are injected into the plasma due to arc discharge, and the plasma potential can be lowered to decelerate the ions. Also,
Due to the presence of the reflective electrode 17, thermionic electrons are reciprocated between the plasma source 1 and the reflective electrode 17 to oscillate the electric field, so that highly dense plasma can be efficiently generated.
【００２４】図６は放電電流に対するイオン電流密度
を、反射電極の有無について測定した結果を示す。測定
条件は、放電用ガスとしてＡｒを導入し、ガス圧ＰAr＝
４．５×１０-4Ｔｏｒｒ、陽極電圧ＶA ＝６０Ｖ、減速
電極電圧ＶDEC ＝５０Ｖ、反射電極１７の電位は熱陰極
３と同電位とした。同図から明らかなように、同じ大き
さの放電電流であっても、反射電極が存在すれば濃いプ
ラズマが得られ、多量のイオンが被処理物である基板に
入射することが判る。これは、前述のように、熱電子を
プラズマ源と反射電極との間で往復運動させ、熱電子を
電界振動させることにより高密度のプラズマを生成でき
ることによる。FIG. 6 shows the result of measuring the ion current density with respect to the discharge current with and without the presence of the reflective electrode. The measurement conditions were such that Ar was introduced as a discharge gas and the gas pressure was P Ar =
4.5 × 10 −4 Torr, anode voltage V A = 60 V, deceleration electrode voltage V DEC = 50 V, and the potential of the reflective electrode 17 was the same as that of the hot cathode 3. As is clear from the figure, even if the discharge current has the same magnitude, a dense plasma can be obtained if the reflective electrode is present, and a large amount of ions are incident on the substrate to be processed. This is because, as described above, high density plasma can be generated by causing the thermoelectrons to reciprocate between the plasma source and the reflective electrode and causing the thermoelectrons to vibrate in the electric field.
【００２５】図７はイオン電流密度と補助コイル２０に
供給される電流Ｉ20との関係を示す図である。測定条件
は、放電用ガスとしてＮ2 を導入し、ガス圧ＰN2＝７×
１０-4Ｔｏｒｒ、陽極電圧ＶA ＝６０Ｖ、放電電流Ｉｄ
＝８Ａ、減速電極電圧ＶDEC＝５５Ｖ、主コイル電流Ｉ
14＝４．０Ａとした。同図から明らかなように、補助コ
イル２０の電流Ｉ20を増大させることによりプラズマは
収束されて高密度プラズマが得られ、イオン電流密度が
大きくなることが判る。しかし、補助コイル電流密度Ｉ
20を１．５Ａ以上に増大させてもイオン電流密度はそれ
程増大しないことから、補助コイル２０の電流Ｉ20は１
〜２Ａが適当である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the ion current density and the current I 20 supplied to the auxiliary coil 20. The measurement conditions are as follows: N 2 is introduced as a discharge gas, and the gas pressure P N2 = 7 ×
10 −4 Torr, anode voltage V A = 60 V, discharge current Id
= 8 A, deceleration electrode voltage V DEC = 55 V, main coil current I
14 = 4.0A. As is clear from the figure, it is understood that by increasing the current I 20 of the auxiliary coil 20, the plasma is converged and a high density plasma is obtained, and the ion current density is increased. However, the auxiliary coil current density I
Since the ion current density does not increase so much even if 20 is increased to 1.5 A or more, the current I 20 of the auxiliary coil 20 is 1
~ 2A is suitable.
【００２６】補助コイル２０は上記のようにプラズマを
収束してビーム状に閉じ込める作用を有するものであ
り、図８のように、主コイル１４と補助コイル２０との
間に第２の補助コイル２４を設けてもよい。また、図９
に示すように、大形の１個のコイル２５で主コイルと補
助コイルの作用を持たせるようにしてもよい。The auxiliary coil 20 has a function of converging the plasma and confining it in a beam shape as described above. As shown in FIG. 8, the second auxiliary coil 24 is provided between the main coil 14 and the auxiliary coil 20. May be provided. In addition, FIG.
As shown in FIG. 3, one large coil 25 may serve as the main coil and the auxiliary coil.
【００２７】本願発明の装置では、材料ガスはガスノズ
ル１３を通して直接基板１１の近傍に供給されるが、動
作中に陽極４、減速電極１６にも被膜が付着する。形成
される被膜が例えばＳｉ3 Ｎ4 のような絶縁物である場
合は、陽極および減速電極に被膜が付着するにつれて放
電電流が減少し、ついには放電が停止してしまう。この
ような事態の発生を防止するために、これらの電極とし
て図１０あるいは図１１に示す構造のものを使用するの
が望ましい。図１０、図１１で、（ａ）は断面図、
（ｂ）は正面図を示す。陽極４について言えば、図１０
では陽極４それ自体を加熱用電源２８で通電加熱し、陽
極４を１８００℃以上の高温に加熱するようにしたもの
である。図１１は、陽極４のプラズマ２２が通過する部
分に高融点材料で作られた熱容量が小さい線材２９を張
り、この線材２９をプラズマ２２で叩いて加熱し、陽極
４を１８００℃以上に加熱するようにしたものである。
いずれの例も陽極４に付着する被膜を再蒸発させること
により陽極面を露出させることができ、放電電流を安定
化することができる。減速電極１６についても図１０ま
たは図１１に示す構造のものを使用するのが望ましい。In the apparatus of the present invention, the material gas is directly supplied to the vicinity of the substrate 11 through the gas nozzle 13, but the coating film also adheres to the anode 4 and the reduction electrode 16 during the operation. When the film formed is an insulator such as Si 3 N 4 , the discharge current decreases as the film adheres to the anode and the moderator electrode, and the discharge eventually stops. In order to prevent the occurrence of such a situation, it is desirable to use the electrodes having the structure shown in FIG. 10 or FIG. 11 as these electrodes. 10 and 11, (a) is a sectional view,
(B) shows a front view. As for the anode 4, FIG.
Then, the anode 4 itself is electrically heated by the heating power source 28 to heat the anode 4 to a high temperature of 1800 ° C. or higher. In FIG. 11, a wire 29 made of a high melting point material having a small heat capacity is attached to a portion of the anode 4 through which the plasma 22 passes, and the wire 29 is hit by the plasma 22 to heat the anode 4 to 1800 ° C. or higher. It was done like this.
In either case, the anode surface can be exposed by re-evaporating the coating film attached to the anode 4, and the discharge current can be stabilized. It is desirable to use the deceleration electrode 16 having the structure shown in FIG. 10 or 11.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上のように、本発明のプラズマＣＶＤ
装置では、反射電極１７とコイルとにより高密度に収束
されたプラズマが得られ、被処理物である基板は上記プ
ラズマの径方向外周部で放電領域外に配置されているこ
とにより、基板が高エネルギーの電子で衝撃されるのが
防止され、基板を１８０℃〜２００℃の低温に保ったま
までこれに反応膜を形成することができるという効果が
あり、従来の装置では不可能であったＳＫ材や樹脂等の
耐熱性の低い材質の基板に対しても、硬度の低下等の熱
的な損傷を与えることなく、密着性、緻密性の高い反応
膜を形成することができる。本発明のプラズマＣＶＤ装
置では、基板１１の材質の制限が大幅に緩和されるか
ら、金型、各種の治具、工具類、ドリル、チップをはじ
め、ガラス、樹脂等に被膜を形成することができ、被膜
としてＳｉ3 Ｎ4 、ＳｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＢＮ、カ
ーボン等を形成することができる。As described above, the plasma CVD of the present invention
In the apparatus, plasma converged at high density is obtained by the reflection electrode 17 and the coil, and the substrate to be processed is arranged outside the discharge region at the outer peripheral portion in the radial direction of the plasma. There is an effect that it is possible to form a reaction film on the substrate while keeping the substrate at a low temperature of 180 ° C. to 200 ° C. by being prevented from being bombarded by energy electrons, which is impossible with the conventional apparatus. Even for a substrate made of a material having low heat resistance such as a material or a resin, a reaction film having high adhesion and denseness can be formed without causing thermal damage such as reduction in hardness. In the plasma CVD apparatus of the present invention, the restrictions on the material of the substrate 11 are greatly relaxed, so that it is possible to form a coating film on a mold, various jigs, tools, drills, chips, glass, resin and the like. Therefore, Si 3 N 4 , SiC, TiN, TiC, BN, carbon or the like can be formed as a coating.
【図１】本発明のプラズマＣＶＤ装置の一実施例の主要
部の構造を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a structure of a main part of an embodiment of a plasma CVD apparatus of the present invention.
【図２】従来のプラズマＣＶＤ装置の構造を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a structure of a conventional plasma CVD apparatus.
【図３】従来のプラズマＣＶＤ装置において基板に入射
する電子のエネルギーの大きさと、本発明のプラズマＣ
ＶＤ装置において基板に入射する電子のエネルギーの大
きさを比較して示した図である。FIG. 3 shows the energy of electrons incident on a substrate and plasma C of the present invention in a conventional plasma CVD apparatus.
It is the figure which compared and showed the magnitude | size of the energy of the electron which injects into a board | substrate in a VD apparatus.
【図４】従来のプラズマＣＶＤ装置におけるプラズマ流
の状態を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a state of a plasma flow in a conventional plasma CVD apparatus.
【図５】本発明のプラズマＣＶＤ装置におけるプラズマ
流の状態を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a state of a plasma flow in the plasma CVD apparatus of the present invention.
【図６】反射電極１７が有る場合と無い場合の放電電流
とイオン電流密度との関係を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a discharge current and an ion current density with and without a reflection electrode 17.
【図７】本発明のプラズマＣＶＤ装置で補助コイル２０
に供給する電流とイオン電流密度との関係を示す図であ
る。FIG. 7 is an auxiliary coil 20 in the plasma CVD apparatus of the present invention.
It is a figure which shows the relationship of the electric current and ion current density which are supplied to.
【図８】本発明のプラズマＣＶＤ装置の他の実施例の概
略構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the plasma CVD apparatus of the present invention.
【図９】本発明のプラズマＣＶＤ装置のさらに他の実施
例の概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of still another embodiment of the plasma CVD apparatus of the present invention.
【図１０】本発明のプラズマＣＶＤ装置で使用される陽
極および減速電極の一例を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of an anode and a moderator electrode used in the plasma CVD apparatus of the present invention.
【図１１】本発明のプラズマＣＶＤ装置で使用される陽
極および減速電極の他の例を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic view showing another example of the anode and the moderator electrode used in the plasma CVD apparatus of the present invention.
１ プラズマ源 ２ 真空槽 ３ 熱陰極 ４ 陽極 ５ 放電用ガスノズル ６ 熱陰極加熱電源 ７ 陽極電源 ８ 減速電源 ９ 排気管 １０ 基板支持台 １１ 基板 １２ 加熱用ヒータ １３ 材料ガスノズル １４ 主コイル １５ 絶縁物 １６ 減速電極 １７ 反射電極 １８ 基板電源 ２０ 補助コイル 1 Plasma Source 2 Vacuum Tank 3 Hot Cathode 4 Anode 5 Discharge Gas Nozzle 6 Hot Cathode Heating Power Supply 7 Anode Power Supply 8 Deceleration Power Supply 9 Exhaust Pipe 10 Substrate Support 11 Substrate 12 Heating Heater 13 Material Gas Nozzle 14 Main Coil 15 Insulator 16 Deceleration Electrode 17 Reflective electrode 18 Substrate power supply 20 Auxiliary coil
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成４年９月２４日[Submission date] September 24, 1992
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００３[Name of item to be corrected] 0003
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００３】真空槽３２は排気管３９を通して真空ポン
プ（図示せず）に結合されている。また、真空槽３２は
接地されている。真空槽３２内には、プラズマ源３１と
対向して放電領域内に基板支持台４０が設けられてお
り、該基板支持台上に被処理物である基板４１が配置さ
れている。基板４１は、基板電源４２により基板支持台
４０を介して０〜−１０００Ｖ、通常は−１００Ｖ程度
にバイアスされている。４３は加熱ヒータで、基板４１
を所定の温度に加熱する。The vacuum chamber 32 is connected to a vacuum pump (not shown) through an exhaust pipe 39. The vacuum chamber 32 is grounded. In the vacuum chamber 32, a substrate support base 40 is provided in the discharge region so as to face the plasma source 31, and a substrate 41, which is an object to be processed, is placed on the substrate support base. The substrate 41 is biased by the substrate power source 42 via the substrate support 40 to 0 to -1000V, usually about -100V. 43 is a heater, which is a substrate 41
Is heated to a predetermined temperature.
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１０[Correction target item name] 0010
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１０】本発明は、収束用磁場発生コイルによりプ
ラズマを収束してビーム状に閉じ込め、成膜される基板
をビーム状プラズマの径方向の外周部で放電領域外に配
置することにより、上記基板がプラズマ中に存在する高
エネルギー電子で衝撃されるのを抑え、基板の温度が上
昇するのを防止して、従来は、成膜が殆ど不可能であっ
た２００℃前後でなまるＳＫ材や樹脂のような耐熱性の
低い材質の基板に対しても成膜できるプラズマＣＶＤ装
置を得ることを目的とする。According to the present invention, the plasma is converged by the converging magnetic field generating coil and confined in a beam shape, and the substrate to be formed is arranged outside the discharge region at the outer peripheral portion in the radial direction of the beam plasma.
By placing the substrate, it is possible to prevent the substrate from being bombarded by high-energy electrons existing in the plasma and to prevent the temperature of the substrate from rising, so that it is difficult to form a film at 200 ° C. An object of the present invention is to obtain a plasma CVD apparatus capable of forming a film even on a substrate made of a material having low heat resistance such as a SK material or a resin that blunts before and after.
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１１[Correction target item name] 0011
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマＣＶＤ
装置は、減圧され且つ接地された真空槽と、該真空槽に
電気的に絶縁された状態で結合されたプラズマ源と、上
記真空槽内の端部に上記プラズマ源と対向して配置され
たプラズマ反射電極と、少なくとも上記プラズマ源の周
囲に配置されて該プラズマ源内にアーク放電を助長する
磁場を発生する第１のコイルおよび上記プラズマ反射電
極の周囲に配置されて上記プラズマ源と反射電極との間
でプラズマをビーム状に閉じ込める磁場を発生する第２
のコイルとを具えている。そして、被処理物である基板
を上記ビーム状プラズマの径方向の外周部で且つ放電領
域外に配置したことを特徴としたものである。Means for Solving the Problems Plasma CVD of the present invention
The apparatus was provided with a vacuum chamber that was depressurized and grounded, a plasma source that was electrically insulated from the vacuum chamber, and a plasma source connected to the plasma source at an end of the vacuum chamber. A plasma reflection electrode, a first coil disposed at least around the plasma source to generate a magnetic field for promoting arc discharge in the plasma source, and the plasma reflection electrode disposed around the plasma reflection electrode; A magnetic field that confines the plasma into a beam between the second
It is equipped with a coil. The substrate to be processed is arranged at the outer peripheral portion of the beam-shaped plasma in the radial direction and outside the discharge region.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２１[Correction target item name] 0021
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２１】放電用ガスノズル５から窒素ガスを５０ｓ
ｃｃ／分、材料ガスノズル１３からシランガス（ＳｉＨ
４）を４０ｓｃｃ／分の割合で供給する。このときの真
空槽２内の圧力は７×１０−４Ｔｏｒｒである。以上の
条件で、陽極４により０．５〜１ｍＡ程度の熱電子電流
のエミッションが得られ、このエミッションによりプラ
ズマ源１内に導入された窒素ガスを電離して、１〜１０
０Ａのアーク放電電流、好ましくは５０Ａ程度のビーム
状プラズマがプラズマ源１と反射電極１７との間の軸上
に形成される。約１時間の成膜作業により、基板１１上
に約３μｍの窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）膜が形成され
た。成膜作業中、基板１１の温度は１８０℃以下に維持
され、高温による母材硬度の低下といったような基板の
熱的損傷は全く見られなかった。供給されるガスの種類
を適宜変更することにより、Ｓｉ３Ｎ４被膜の他にＳｉ
Ｃ、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＢＮ、カーボン等の被膜を形成す
ることができる。Nitrogen gas is supplied from the discharge gas nozzle 5 for 50 s.
cc / min, silane gas (SiH from the material gas nozzle 13
4 ) is supplied at a rate of 40 scc / min. The pressure in the vacuum chamber 2 at this time is 7 × 10 −4 Torr. Under the above conditions, the anode 4 produces an emission of a thermoelectron current of about 0.5 to 1 mA, and the nitrogen gas introduced into the plasma source 1 is ionized by this emission to 1 to 10 mA.
A beam-shaped plasma having an arc discharge current of 0 A, preferably about 50 A, is formed on the axis between the plasma source 1 and the reflective electrode 17. A silicon nitride (Si 3 N 4 ) film of about 3 μm was formed on the substrate 11 by the film forming operation for about 1 hour. During deposition work, the temperature of the substrate 11 is maintained at 180 ° C. or less, thermal damage to the substrate, such as a low under the base material hardness in high temperature was observed. By appropriately changing the type of gas supplied, Si 3 N 4 coating as well as Si
A coating film of C, TiN, TiC, BN, carbon or the like can be formed.
【手続補正５】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２３[Name of item to be corrected] 0023
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２３】本発明のプラズマＣＶＤ装置で使用される
減速電極１６は接地電位に維持され、従って熱陰極３は
接地電位を基準として−４５Ｖの負電圧が印加されてい
るから、熱陰極３から放出された熱電子の一部は該減速
電極１６に流入して接地点に流れる。これによってアー
ク放電によるプラズマ内に電子が注入され、プラズマ電
位を引下げてイオンを減速させることができる。また、
反射電極１７の存在により、熱電子をプラズマ源１と反
射電極１７との間で往復させて電界振動させることによ
り、効率良く密度の高いプラズマを生成することができ
る。The deceleration electrode 16 used in the plasma CVD apparatus of the present invention is maintained at the ground potential, and therefore the hot cathode 3 is applied with a negative voltage of -45 V with respect to the ground potential, so that the hot cathode 3 emits. A part of the generated thermoelectrons flows into the deceleration electrode 16 and flows to the ground point. As a result, electrons are injected into the plasma due to arc discharge, and the plasma potential can be lowered to decelerate the ions. Also,
The presence of the reflective electrode 17, by the thermal electrons back and forth between the plasma source 1 and the reflective electrode 17 is electric field vibrations can be efficiently produced with a high density plasma.
【手続補正６】[Procedure correction 6]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２７[Name of item to be corrected] 0027
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２７】本願発明の装置では、材料ガスはガスノズ
ル１３を通して直接基板１１の近傍に供給されるが、動
作中に陽極４、減速電極１６にも被膜が付着する。形成
される被膜が例えばＳｉ３Ｎ４のような絶縁物である場
合は、陽極および減速電極に被膜が付着するにつれて放
電電流が減少し、ついには放電が停止してしまう。この
ような事態の発生を防止するために、これらの電極とし
て図１０あるいは図１１に示す構造のものを使用するの
が望ましい。図１０、図１１で、（ａ）は断面図、
（ｂ）は正面図を示す。陽極４について言えば、図１０
では陽極４それ自体を加熱用電源２８で通電加熱し、陽
極４を１８００℃以上の高温に加熱するようにしたもの
である。図１１は、陽極４のプラズマ２２が通過する部
分に高融点材料で作られた熱容量が小さい線材２９を張
り、この線材２９をプラズマ２２で叩いて加熱し、線材
２９を１８００℃以上に加熱するようにしたものであ
る。いずれの例も陽極４および線材２９に付着する被膜
を再蒸発させることにより陽極面および線材面を露出さ
せることができ、放電電流を安定化することができる。
減速電極１６についても図１０または図１１に示す構造
のものを使用するのが望ましい。In the apparatus of the present invention, the material gas is directly supplied to the vicinity of the substrate 11 through the gas nozzle 13, but the coating film also adheres to the anode 4 and the reduction electrode 16 during the operation. When the formed film is an insulator such as Si 3 N 4 , the discharge current decreases as the film adheres to the anode and the moderator electrode, and the discharge eventually stops. In order to prevent the occurrence of such a situation, it is desirable to use the electrodes having the structure shown in FIG. 10 or FIG. 11 as these electrodes. 10 and 11, (a) is a sectional view,
(B) shows a front view. As for the anode 4, FIG.
Then, the anode 4 itself is electrically heated by the heating power source 28 to heat the anode 4 to a high temperature of 1800 ° C. or higher. Figure 11 is made heat capacity of a refractory material tension smaller wire 29 in a portion where the plasma 22 of the anode 4 passes, heated pounding the wire 29 in the plasma 22, the wire
29 is heated to 1800 ° C. or higher. In any of the examples, the anode surface and the wire surface can be exposed by re-evaporating the coating film attached to the anode 4 and the wire 29 , and the discharge current can be stabilized.
It is desirable to use the deceleration electrode 16 having the structure shown in FIG. 10 or 11.
Claims (5)
空槽にこれと電気的に絶縁された状態で結合されたプラ
ズマ源と、上記真空槽内の端部に上記プラズマ源と対向
して配置されたプラズマ反射電極と、少なくとも上記プ
ラズマ源の周囲に配置されて該プラズマ源内にアーク放
電を助長する磁場を発生する第１のコイルおよび上記プ
ラズマ反射電極の周囲近くに配置されて上記プラズマ源
と反射電極との間でプラズマをビーム状に閉じ込める磁
場を発生する第２のコイルとからなり、基板は上記ビー
ム状プラズマの径方向の外周部で且つ放電領域外に配置
されるプラズマＣＶＤ装置。1. A vacuum chamber that is decompressed and grounded, a plasma source coupled to the vacuum chamber in an electrically insulated state, and an end portion of the vacuum chamber facing the plasma source. A plasma reflecting electrode, a first coil disposed around at least the plasma source to generate a magnetic field for promoting arc discharge in the plasma source, and the plasma disposed near the plasma reflecting electrode. A plasma CVD apparatus comprising a second coil for generating a magnetic field for confining the plasma in a beam shape between the source and the reflection electrode, and the substrate being arranged at a radial outer peripheral portion of the beam plasma and outside the discharge region. .
と、該熱陰極の電位を基準として正電圧が印加される陽
極と、上記熱陰極の電位を基準として正電圧が印加され
且つ接地電位に維持された減速電極と、該プラズマ源に
放電発生用のガスを導入するガスノズルとが設けられて
おり、真空槽には基板の近傍に材料ガスを導入するガス
ノズルが設けられていることを特徴とする請求項１記載
のプラズマＣＶＤ装置。2. A plasma source is provided with a hot cathode that emits thermoelectrons, an anode to which a positive voltage is applied with reference to the potential of the hot cathode, and a positive voltage with respect to the potential of the hot cathode and which is grounded. A deceleration electrode maintained at a potential and a gas nozzle for introducing a gas for generating discharge to the plasma source are provided, and the vacuum chamber is provided with a gas nozzle for introducing a material gas in the vicinity of the substrate. The plasma CVD apparatus according to claim 1, which is characterized in that.
しくはフローティング電位（絶縁電位）のいずれかに維
持され、基板には接地電位を基準として０乃至負電圧が
印加されることを特徴とする請求項１記載のプラズマＣ
ＶＤ装置。3. The plasma source and the reflective electrode are maintained at either the potential of the hot cathode or the floating potential (insulation potential), and 0 to negative voltage is applied to the substrate with reference to the ground potential. Plasma C according to claim 1.
VD device.
加熱する電源が設けられており、該電源により各電極を
高温に加熱することでこれらの各電極に付着する被膜を
再蒸発させてその表面を露出させ、これによって放電を
維持するようにしたことを特徴とする請求項１記載のプ
ラズマＣＶＤ装置。4. The anode and the deceleration electrode are provided with a power source for electrically heating the anode and the deceleration electrode, and by heating each electrode to a high temperature by the power source, the coating film attached to each electrode is re-evaporated to The plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein the surface is exposed so that the discharge is maintained.
る部分に高融点材料で作られ且つ熱容量の小さい線材が
張られており、該線材をプラズマで叩いて加熱すること
によりこれらの各電極を加熱して、これらの各電極に付
着する被膜を再蒸発させてその電極の表面を露出させ、
これによって放電を維持するようにしたことを特徴とす
る請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置。5. A wire made of a high melting point material and having a small heat capacity is stretched over the portions of the anode and the deceleration electrode through which the plasma passes, and each of these electrodes is heated by striking and heating the wire. Then, the film attached to each of these electrodes is re-evaporated to expose the surface of that electrode,
The plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein discharge is maintained by this.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2003073806A (en) * | 2001-09-07 | 2003-03-12 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | METHOD FOR FORMING SiC THIN-FILM |
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-
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- 1992-08-12 JP JP23776592A patent/JP3296368B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPWO2012153767A1 (en) * | 2011-05-09 | 2014-07-31 | 学校法人トヨタ学園 | Nitriding processing method and nitriding processing apparatus |
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