JPH0892746A - プラズマ化学蒸着方法及び装置 - Google Patents
プラズマ化学蒸着方法及び装置Info
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- JPH0892746A JPH0892746A JP22638194A JP22638194A JPH0892746A JP H0892746 A JPH0892746 A JP H0892746A JP 22638194 A JP22638194 A JP 22638194A JP 22638194 A JP22638194 A JP 22638194A JP H0892746 A JPH0892746 A JP H0892746A
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- anode electrode
- electrode
- reaction gas
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 フレーク及びパウダーの発生を抑制すること
ができ、均一で良質な薄膜の形成を可能とする。 【構成】 反応容器1内に配設されアノード電極3と対
向するカソード電極2の面に高開口率の多孔質金属部8
が設けられ、反応ガス導入管5を介してカソード電極2
内に供給された反応ガスは上記多孔質金属部8を経てカ
ソード電極2とアノード電極3の間のプラズマ発生空間
に供給されることによって、反応ガスは多孔質金属部8
を低速で通過し、出口側でその濃度がほゞ均一なため、
フレークやパウダーの発生が抑制され、基板7面に膜厚
分布が均一でピンホールの少ない良質の非晶質薄膜を形
成することが可能となる。
ができ、均一で良質な薄膜の形成を可能とする。 【構成】 反応容器1内に配設されアノード電極3と対
向するカソード電極2の面に高開口率の多孔質金属部8
が設けられ、反応ガス導入管5を介してカソード電極2
内に供給された反応ガスは上記多孔質金属部8を経てカ
ソード電極2とアノード電極3の間のプラズマ発生空間
に供給されることによって、反応ガスは多孔質金属部8
を低速で通過し、出口側でその濃度がほゞ均一なため、
フレークやパウダーの発生が抑制され、基板7面に膜厚
分布が均一でピンホールの少ない良質の非晶質薄膜を形
成することが可能となる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アモルファスシリコン
(以下a−Siとする)薄膜、窒化シリコン(以下Si
Nx とする)薄膜などの半導体膜や絶縁膜などを形成す
る化学蒸着(Chemical Vapor Deposition,以下CVDと
する)型薄膜形成に用いられる高周波プラズマCVD方
法及び装置に関する。
(以下a−Siとする)薄膜、窒化シリコン(以下Si
Nx とする)薄膜などの半導体膜や絶縁膜などを形成す
る化学蒸着(Chemical Vapor Deposition,以下CVDと
する)型薄膜形成に用いられる高周波プラズマCVD方
法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の平行平板型高周波プラズマCVD
装置を図3により説明する。図3に示す従来の装置にお
いては、反応容器1が設けられ、同反応容器1内には、
カソード電極2、カソード電極2と対向する位置にアノ
ード電極3、カソード電極2の側面及び裏面にアースシ
ールド4が配置されていた。
装置を図3により説明する。図3に示す従来の装置にお
いては、反応容器1が設けられ、同反応容器1内には、
カソード電極2、カソード電極2と対向する位置にアノ
ード電極3、カソード電極2の側面及び裏面にアースシ
ールド4が配置されていた。
【0003】カソード電極2は中空になっており、アノ
ード電極3に対向した部分に直径0.1〜0.5mm程度
の多数のガス導入孔2aが設けられていた。なお、カソ
ード電極2にはガス導入管5が接続されており、アノー
ド電極3上に基板7が設置される。
ード電極3に対向した部分に直径0.1〜0.5mm程度
の多数のガス導入孔2aが設けられていた。なお、カソ
ード電極2にはガス導入管5が接続されており、アノー
ド電極3上に基板7が設置される。
【0004】次に、この装置を用いて、例えばa−Si
薄膜を形成する場合について説明する。反応容器1内は
真空ポンプ(図示省略)により薄膜形成に必要な所定の
真空度に真空引きされる。
薄膜を形成する場合について説明する。反応容器1内は
真空ポンプ(図示省略)により薄膜形成に必要な所定の
真空度に真空引きされる。
【0005】モノシラン(以下SiH4 とする)などの
反応ガスは反応ガス導入管5よりカソード電極2の中空
部に供給され、アノード電極3上に設置された基板7の
表面に均一に供給される。通常、この方式はシャワー方
式と呼ばれ、大面積の基板表面にも均一にガスを供給で
きるという特徴をもっている。
反応ガスは反応ガス導入管5よりカソード電極2の中空
部に供給され、アノード電極3上に設置された基板7の
表面に均一に供給される。通常、この方式はシャワー方
式と呼ばれ、大面積の基板表面にも均一にガスを供給で
きるという特徴をもっている。
【0006】高周波電源(図示省略)より13.56M
HZの高周波電力をインピーダンス整合器(図示省略)
を介してカソード電極2に供給すると、カソード電極2
の側面及び裏面はアースシールド4で囲われているた
め、この部分ではプラズマは発生せず、カソード電極2
とアノード電極3との間でグロー放電プラズマが発生す
る。
HZの高周波電力をインピーダンス整合器(図示省略)
を介してカソード電極2に供給すると、カソード電極2
の側面及び裏面はアースシールド4で囲われているた
め、この部分ではプラズマは発生せず、カソード電極2
とアノード電極3との間でグロー放電プラズマが発生す
る。
【0007】そして、カソード電極2表面に設けられた
ガス導入孔2aよりシャワー状に供給される反応ガス、
例えばSiH4 は、プラズマにより解離され、基板7表
面にa−Si薄膜を堆積する。
ガス導入孔2aよりシャワー状に供給される反応ガス、
例えばSiH4 は、プラズマにより解離され、基板7表
面にa−Si薄膜を堆積する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のシャワー方式の
装置においては、カソード電極表面に設けられた微小な
ガス導入孔より反応ガスを供給するため、反応ガスは高
速でプラズマ中へ噴き出していた。
装置においては、カソード電極表面に設けられた微小な
ガス導入孔より反応ガスを供給するため、反応ガスは高
速でプラズマ中へ噴き出していた。
【0009】上記カソード電極のガス導入孔周囲には、
内部応力の高い膜が堆積するため、成膜時に図4に示す
ように堆積した膜の端部が高速で噴出するガスにより吹
き飛ばされてフレークとなり、これが基板7上へ飛来し
て付着していた。
内部応力の高い膜が堆積するため、成膜時に図4に示す
ように堆積した膜の端部が高速で噴出するガスにより吹
き飛ばされてフレークとなり、これが基板7上へ飛来し
て付着していた。
【0010】また、反応ガスをシャワー状に供給するた
め、ガス導入孔出口周辺の反応ガス濃度が高く、その間
は低いため、ガス導入孔出口周辺では高次シランである
パウダーが発生しやすく、膜質の不均一を発生し、ま
た、図5に示すように反応ガス濃度分布の不均一による
膜厚分布の不均一を発生していた。
め、ガス導入孔出口周辺の反応ガス濃度が高く、その間
は低いため、ガス導入孔出口周辺では高次シランである
パウダーが発生しやすく、膜質の不均一を発生し、ま
た、図5に示すように反応ガス濃度分布の不均一による
膜厚分布の不均一を発生していた。
【0011】上記のように、従来のシャワー方式の装置
においては、フレーク及びパウダーや膜厚分布の不均一
性によるピンホールを発生させやすい構造となってお
り、これが製品の歩留り低下の原因となっていた。
においては、フレーク及びパウダーや膜厚分布の不均一
性によるピンホールを発生させやすい構造となってお
り、これが製品の歩留り低下の原因となっていた。
【0012】この対策として、フレーク及びパウダーの
発生を抑制し、膜厚の均一化を図るためにカソード電極
のガス導入孔を大口径化し、ガス導入孔出口での反応ガ
スを低速化・低密度化することが考えられる。しかし、
このような対策を採用した場合、ガス導入孔内部で異常
放電が発生し、膜質・膜厚共に劣化するという実用上の
課題があった。
発生を抑制し、膜厚の均一化を図るためにカソード電極
のガス導入孔を大口径化し、ガス導入孔出口での反応ガ
スを低速化・低密度化することが考えられる。しかし、
このような対策を採用した場合、ガス導入孔内部で異常
放電が発生し、膜質・膜厚共に劣化するという実用上の
課題があった。
【0013】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れたものであり、フレーク及びパウダーの発生を抑制す
ることができ、大面積基板上に均一で良好な膜質の薄膜
を形成することができる高周波プラズマCVD装置を提
供することを目的とする。
れたものであり、フレーク及びパウダーの発生を抑制す
ることができ、大面積基板上に均一で良好な膜質の薄膜
を形成することができる高周波プラズマCVD装置を提
供することを目的とする。
【0014】
(1)本発明のプラズマCVD方法は、反応容器内に設
けられ側面及び裏面がアースシールドで囲まれた中空の
カソード電極内に反応ガス導入管を介して反応ガスを供
給し、同反応ガスをカソード電極のアノード電極と対向
する面に設けられた高開口率の多孔質金属部を介してカ
ソード電極とアノード電極の間の空間に排出させた後、
上記カソード電極に高周波電力を供給して上記空間にプ
ラズマを発生させ、上記アノード電極のカソード電極に
対向する面に配設された基板面に非晶質薄膜を形成する
ことを特徴としている。
けられ側面及び裏面がアースシールドで囲まれた中空の
カソード電極内に反応ガス導入管を介して反応ガスを供
給し、同反応ガスをカソード電極のアノード電極と対向
する面に設けられた高開口率の多孔質金属部を介してカ
ソード電極とアノード電極の間の空間に排出させた後、
上記カソード電極に高周波電力を供給して上記空間にプ
ラズマを発生させ、上記アノード電極のカソード電極に
対向する面に配設された基板面に非晶質薄膜を形成する
ことを特徴としている。
【0015】(2)本発明のプラズマCVD装置は、反
応ガス排気管が接続された反応容器内にカソード電極と
アノード電極が対向して配設され、上記カソード電極に
は反応ガス導入管が接続され高周波電源が接続され側面
と裏面にアースシールドが設けられ、上記アノード電極
にはヒータが内蔵され、同アノード電極のカソード電極
と対向する面に非晶質薄膜が形成される基板が配設され
るプラズマCVD装置において、上記カソード電極の上
記アノード電極と対向する面に高開口率の多孔質金属部
が設けられて中空のカソード電極が形成されたことを特
徴としている。
応ガス排気管が接続された反応容器内にカソード電極と
アノード電極が対向して配設され、上記カソード電極に
は反応ガス導入管が接続され高周波電源が接続され側面
と裏面にアースシールドが設けられ、上記アノード電極
にはヒータが内蔵され、同アノード電極のカソード電極
と対向する面に非晶質薄膜が形成される基板が配設され
るプラズマCVD装置において、上記カソード電極の上
記アノード電極と対向する面に高開口率の多孔質金属部
が設けられて中空のカソード電極が形成されたことを特
徴としている。
【0016】
【作用】上記発明(1)において、反応ガス導入管を介
してカソード電極内に供給された反応ガスは、多孔質金
属部の孔を通ってカソード電極とアノード電極の間のプ
ラズマを発生する空間に供給される。
してカソード電極内に供給された反応ガスは、多孔質金
属部の孔を通ってカソード電極とアノード電極の間のプ
ラズマを発生する空間に供給される。
【0017】上記多孔質金属部は極めて開口率が大きい
ため、これを通過する反応ガスは低速であり、フレーク
の発生が抑制される。また、上記多孔質金属部の出口側
での反応ガス濃度の分布もほゞ均一のため、パウダーの
発生が抑制され、基板面に形成される非晶質薄膜は均一
な膜厚分布のものが形成される。
ため、これを通過する反応ガスは低速であり、フレーク
の発生が抑制される。また、上記多孔質金属部の出口側
での反応ガス濃度の分布もほゞ均一のため、パウダーの
発生が抑制され、基板面に形成される非晶質薄膜は均一
な膜厚分布のものが形成される。
【0018】上記発明(2)においても、カソード電極
内からカソード電極の間のプラズマを発生する空間に供
給される反応ガスが極めて開口率の大きい多孔質金属部
を通過するため、上記発明(1)と同様、フレークやパ
ウダーの発生が抑制され、基板面に膜厚分布が均一な非
晶質薄膜を形成することが可能となる。
内からカソード電極の間のプラズマを発生する空間に供
給される反応ガスが極めて開口率の大きい多孔質金属部
を通過するため、上記発明(1)と同様、フレークやパ
ウダーの発生が抑制され、基板面に膜厚分布が均一な非
晶質薄膜を形成することが可能となる。
【0019】
【実施例】本発明の一実施例に係るプラズマCVD装置
を図1により説明する。図1に示す本実施例の装置は、
反応ガス排気管9が接続された反応容器1、同反応容器
1内に配設され裏面側に反応ガス導入管5が接続され側
面及び裏面にアースシールド4が設けられたカソード電
極2、同カソード電極2にインピーダンス整合器11を
介して接続された高周波電源10、および上記カソード
電極2と対向して上記反応容器1内に配設され内部にヒ
ータ6が設けられたアノード電極3を備え、同アノード
電極3の上記カソード電極2と対向する面に基板7が設
置されるプラズマCVD装置において、上記カソード電
極2のアノード電極3と対向する面に設けられた多孔質
金属部8を備え、上記カソード電極2が中空状に形成さ
れている。
を図1により説明する。図1に示す本実施例の装置は、
反応ガス排気管9が接続された反応容器1、同反応容器
1内に配設され裏面側に反応ガス導入管5が接続され側
面及び裏面にアースシールド4が設けられたカソード電
極2、同カソード電極2にインピーダンス整合器11を
介して接続された高周波電源10、および上記カソード
電極2と対向して上記反応容器1内に配設され内部にヒ
ータ6が設けられたアノード電極3を備え、同アノード
電極3の上記カソード電極2と対向する面に基板7が設
置されるプラズマCVD装置において、上記カソード電
極2のアノード電極3と対向する面に設けられた多孔質
金属部8を備え、上記カソード電極2が中空状に形成さ
れている。
【0020】次に、この装置を用いて、a−Si薄膜を
形成する場合について、以下に説明する。まず、反応容
器1内は、真空ポンプ(図示省略)により反応ガス排気
管9を介して排気され、非晶質薄膜形成に必要な所定の
真空度に真空引きされる。
形成する場合について、以下に説明する。まず、反応容
器1内は、真空ポンプ(図示省略)により反応ガス排気
管9を介して排気され、非晶質薄膜形成に必要な所定の
真空度に真空引きされる。
【0021】真空ポンプにより真空引きされた反応容器
1内には、反応ガス導入管5を介して反応ガス、例えば
SiH4 を供給した後、高周波電源10より13.56
MHZの高周波電力がインピーダンス整合器11を介し
て前記カソード電極2に供給される。
1内には、反応ガス導入管5を介して反応ガス、例えば
SiH4 を供給した後、高周波電源10より13.56
MHZの高周波電力がインピーダンス整合器11を介し
て前記カソード電極2に供給される。
【0022】このカソード電極2の側面及び裏面は、ア
ースシールド4により囲まれているため、この部分では
プラズマは発生せず、カソード電極2とアノード電極3
との間でのみグロー放電プラズマが発生する。
ースシールド4により囲まれているため、この部分では
プラズマは発生せず、カソード電極2とアノード電極3
との間でのみグロー放電プラズマが発生する。
【0023】上記反応ガス導入管5を介して供給された
反応ガスは、カソード電極2の表面に設けられた多孔質
金属部(この材料としては例えばステンレス鋼等が使用
される)8を介してカソード電極2とアノード電極3の
間に空間に供給される。この多孔質金属部8はその開口
率が50〜98%であり、反応ガスが均一かつ低速でプ
ラズマ中に供給されるため、フレークやパウダー発生の
ない均一な膜厚分布が形成される。
反応ガスは、カソード電極2の表面に設けられた多孔質
金属部(この材料としては例えばステンレス鋼等が使用
される)8を介してカソード電極2とアノード電極3の
間に空間に供給される。この多孔質金属部8はその開口
率が50〜98%であり、反応ガスが均一かつ低速でプ
ラズマ中に供給されるため、フレークやパウダー発生の
ない均一な膜厚分布が形成される。
【0024】本実施例に係る装置の性能確認のため、実
際に基板7表面にa−Si薄膜を堆積させており、以下
その内容を説明する。アノード電極3表面に基板7を設
置し、アノード電極3に内蔵されたヒータ6により20
0〜300℃に加熱した。反応容器1の真空度が1×1
0-8Torrまで到達した後、反応ガス導入管5からSiH
4 ガスを10cc/min の流量で供給し、反応容器1内の
圧力を5.0×10-2Torrに設定・調整した。
際に基板7表面にa−Si薄膜を堆積させており、以下
その内容を説明する。アノード電極3表面に基板7を設
置し、アノード電極3に内蔵されたヒータ6により20
0〜300℃に加熱した。反応容器1の真空度が1×1
0-8Torrまで到達した後、反応ガス導入管5からSiH
4 ガスを10cc/min の流量で供給し、反応容器1内の
圧力を5.0×10-2Torrに設定・調整した。
【0025】上記条件の下で高周波電源10からインピ
ーダンス整合器11を介して高周波電力を印加し、基板
7表面にa−Si薄膜を堆積させた。この場合、2〜4
オングストローム/秒の成膜速度が得られた。
ーダンス整合器11を介して高周波電力を印加し、基板
7表面にa−Si薄膜を堆積させた。この場合、2〜4
オングストローム/秒の成膜速度が得られた。
【0026】また、成膜時にプラズマ中のパウダー発生
数をミー散乱方法により観測した結果を、従来の装置を
用いて上記の条件で成膜させたものとの間で比較したと
ころ、パウダー発生数は100分の1以下に抑制されて
いた。更に、大面積基板(500mm×500mm)に対し
て成膜させたところ、図2に示すように一様な膜厚分布
が得られた。
数をミー散乱方法により観測した結果を、従来の装置を
用いて上記の条件で成膜させたものとの間で比較したと
ころ、パウダー発生数は100分の1以下に抑制されて
いた。更に、大面積基板(500mm×500mm)に対し
て成膜させたところ、図2に示すように一様な膜厚分布
が得られた。
【0027】
【発明の効果】本発明のプラズマ化学蒸着方法及び装置
においては、反応容器内に配設されアノード電極と対向
するカソード電極の面に高開口率の多孔質金属部が設け
られ、反応ガス導入管を介してカソード電極内に供給さ
れた反応ガスは上記多孔質金属部を経てカソード電極と
アノード電極の間のプラズマ発生空間に供給されること
によって、反応ガスは多孔質金属部を低速で通過し、出
口側でその濃度がほゞ均一なため、フレークやパウダー
の発生が抑制され、基板面に膜厚分布が均一でピンホー
ルの少ない良質の非晶質薄膜を形成することが可能とな
る。
においては、反応容器内に配設されアノード電極と対向
するカソード電極の面に高開口率の多孔質金属部が設け
られ、反応ガス導入管を介してカソード電極内に供給さ
れた反応ガスは上記多孔質金属部を経てカソード電極と
アノード電極の間のプラズマ発生空間に供給されること
によって、反応ガスは多孔質金属部を低速で通過し、出
口側でその濃度がほゞ均一なため、フレークやパウダー
の発生が抑制され、基板面に膜厚分布が均一でピンホー
ルの少ない良質の非晶質薄膜を形成することが可能とな
る。
【図1】本発明の一実施例に係るCVD装置の説明図で
ある。
ある。
【図2】上記一実施例において得られたアモルファスシ
リコン膜厚分布の説明図である。
リコン膜厚分布の説明図である。
【図3】従来の平行平板型高周波プラズマCVD装置の
構成概略図である。
構成概略図である。
【図4】従来の高周波プラズマCVD装置に係るカソー
ド電極のガス導入孔におけるフレーク発生状況の説明図
である。
ド電極のガス導入孔におけるフレーク発生状況の説明図
である。
【図5】従来の高周波プラズマCVD装置で得られたア
モルファスシリコンの膜厚分布の説明図である。
モルファスシリコンの膜厚分布の説明図である。
1 反応容器 2 カソード電極 3 アノード電極 4 アースシールド 5 反応ガス導入管 6 ヒータ 7 基板 8 多孔質金属部 9 反応ガス排気管 10 高周波電源 11 インピーダンス整合器
Claims (2)
- 【請求項1】 反応容器内に設けられ側面及び裏面がア
ースシールドで囲まれた中空のカソード電極内に反応ガ
ス導入管を介して反応ガスを供給し、同反応ガスをカソ
ード電極のアノード電極と対向する面に設けられた高開
口率の多孔質金属部を介してカソード電極とアノード電
極の間の空間に排出させた後、上記カソード電極に高周
波電力を供給して上記空間にプラズマを発生させ、上記
アノード電極のカソード電極に対向する面に配設された
基板面に非晶質薄膜を形成することを特徴とするプラズ
マ化学蒸着方法。 - 【請求項2】 反応ガス排気管が接続された反応容器内
にカソード電極とアノード電極が対向して配設され、上
記カソード電極には反応ガス導入管が接続され高周波電
源が接続され側面と裏面にアースシールドが設けられ、
上記アノード電極にはヒータが内蔵され、同アノード電
極のカソード電極と対向する面に非晶質薄膜が形成され
る基板が配設されるプラズマ化学蒸着装置において、上
記カソード電極の上記アノード電極と対向する面に高開
口率の多孔質金属部が設けられて中空のカソード電極が
形成されたことを特徴とするプラズマ化学蒸着装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22638194A JPH0892746A (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | プラズマ化学蒸着方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22638194A JPH0892746A (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | プラズマ化学蒸着方法及び装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0892746A true JPH0892746A (ja) | 1996-04-09 |
Family
ID=16844235
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22638194A Withdrawn JPH0892746A (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | プラズマ化学蒸着方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0892746A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009011015A1 (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-22 | Shimadzu Corporation | 高周波誘導加熱装置およびプラズマcvd装置 |
WO2009057185A1 (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-07 | Shimadzu Corporation | Cvd装置 |
JP2009181973A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Mitsubishi Materials Corp | プラズマ処理装置用ガス拡散板及びプラズマ処理装置 |
JP2014533434A (ja) * | 2011-10-17 | 2014-12-11 | ノベラス・システムズ・インコーポレーテッドNovellus Systems Incorporated | 基板処理チャンバ内の寄生プラズマの機械的抑制 |
CN107881485A (zh) * | 2017-11-01 | 2018-04-06 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 等离子体增强化学气相沉积设备及oled面板的封装方法 |
-
1994
- 1994-09-21 JP JP22638194A patent/JPH0892746A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009011015A1 (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-22 | Shimadzu Corporation | 高周波誘導加熱装置およびプラズマcvd装置 |
JPWO2009011015A1 (ja) * | 2007-07-13 | 2010-09-09 | 株式会社島津製作所 | 高周波誘導加熱装置およびプラズマcvd装置 |
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