JP4421864B2 - Thin film manufacturing apparatus and thin film manufacturing method using the apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、薄膜製造装置およびその装置を用いた薄膜製造方法に関し、詳しくは、プラズマCVD法を利用する薄膜製造装置と薄膜製造方法に関する。 The present invention relates to a thin film manufacturing apparatus and a thin film manufacturing method using the apparatus, and more particularly to a thin film manufacturing apparatus and a thin film manufacturing method using a plasma CVD method.
基板上にシリコン系薄膜を形成する方法として、反応ガスをプラズマエネルギーで分解し、基板上に堆積させて薄膜を形成するプラズマCVD法が知られており、またその方法に用いる装置としてプラズマCVD装置が知られている。 As a method for forming a silicon-based thin film on a substrate, a plasma CVD method is known in which a reactive gas is decomposed with plasma energy and deposited on the substrate to form a thin film. It has been known.
一般に、プラズマCVD装置は、真空排気可能な反応室と、反応室内に反応ガスを導入するガス導入部と、反応室内の反応ガスを排気する排気部と、互いに間隔を空けて対向する平板状のアノードおよびカソード電極と、アノードおよびカソード電極間に高周波電力を印加する高周波電源部とを備える(例えば、特許文献1参照)。 In general, a plasma CVD apparatus includes a reaction chamber that can be evacuated, a gas introduction portion that introduces a reaction gas into the reaction chamber, an exhaust portion that exhausts the reaction gas in the reaction chamber, and a flat plate-like shape facing each other with a space therebetween. An anode and a cathode electrode, and a high frequency power supply unit that applies high frequency power between the anode and the cathode electrode are provided (see, for example, Patent Document 1).
ここで、通常、アノード電極はカソード電極との対向面に成膜すべき基板を載置し、アノード電極内部に基板を加熱するためのヒーターを内蔵している。
また、カソード電極は中空でアノード電極との対向面に多数の孔を有し、ガス導入部から供給されたガスを前記孔を介して噴出する。
そして、アノード電極とカソード電極は、それらの間の対向間隔を精密に維持するため反応容器に確実に固定される。
The cathode electrode is hollow and has a large number of holes on the surface facing the anode electrode, and the gas supplied from the gas introduction part is ejected through the holes.
The anode electrode and the cathode electrode are securely fixed to the reaction vessel in order to accurately maintain the facing distance between them.
プラズマCVD装置による薄膜形成の際、成膜すべき基板を載置するアノード電極はおおよそ300℃程度まで加熱され、またアノード電極に対向するカソード電極もアノード電極からの輻射熱によって加熱される。
この際、アノード電極およびカソード電極は熱膨張して変形し、それらの対向間隔に狂いが生じる。
アノード電極とカソード電極の間の対向間隔に狂いが生じると、所望の装置性能が得られなくなり、膜厚分布などの面で悪影響が生じる。
When forming a thin film by the plasma CVD apparatus, the anode electrode on which the substrate to be deposited is placed is heated to about 300 ° C., and the cathode electrode facing the anode electrode is also heated by the radiant heat from the anode electrode.
At this time, the anode electrode and the cathode electrode are thermally expanded and deformed, resulting in a deviation in the facing distance.
If a deviation occurs in the facing distance between the anode electrode and the cathode electrode, desired device performance cannot be obtained, and the film thickness distribution and the like are adversely affected.
この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、アノード電極およびカソード電極が加熱された際に、熱変形を防止してそれらの間の対向間隔の狂いを減少させることができる薄膜製造装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and when the anode electrode and the cathode electrode are heated, thermal deformation can be prevented and the deviation of the facing distance therebetween can be reduced. A thin film manufacturing apparatus is provided.
この発明は、反応室と、反応室内に反応ガスを導入するガス導入部と、反応室内の反応ガスを排気する排気部と、反応室内に設けられる平板状の第1および第2電極と、第1および第2電極を平行にそれぞれ支持する第1および第2支持体と、第1および第2電極の間に高周波電力を印加する高周波電源部と、第1および第2電極の一方を加熱する加熱部とを備え、加熱される電極に成膜されるべき基板が搭載され、第1および第2電極は対応する支持体によって熱膨張方向に移動可能に該電極の周縁部のみで支持されてなることを特徴とする薄膜製造装置を提供するものである。 The present invention includes a reaction chamber, a gas introduction portion for introducing a reaction gas into the reaction chamber, an exhaust portion for exhausting the reaction gas in the reaction chamber, flat plate-like first and second electrodes provided in the reaction chamber, Heating one of the first and second electrodes, the first and second supports that respectively support the first and second electrodes in parallel, the high-frequency power source that applies high-frequency power between the first and second electrodes, and A substrate to be deposited on the heated electrode, and the first and second electrodes are supported by only the peripheral edge of the electrode so as to be movable in the direction of thermal expansion by the corresponding support. A thin film manufacturing apparatus is provided.
この発明によれば、第1および第2電極を平行にそれぞれ支持する第1および第2支持体が設けられ、第1および第2電極は対応する支持体によって熱膨張方向に移動可能に該電極の周縁部のみで支持されるので、第1および第2電極が加熱されて熱膨張した際に熱膨張方向への移動によって熱膨張を逃がすことができ、結果として、第1電極と第2電極の間の対向間隔の狂いが減少し、装置性能の向上が図られる。
また、第1および第2電極が熱膨張方向に移動可能に支持されるので、装置のメンテナンスを行う際に電極を装置から外し易くなり、プラズマCVD装置の整備性が向上する。
According to this invention, the first and second supports that respectively support the first and second electrodes in parallel are provided, and the first and second electrodes can be moved in the direction of thermal expansion by the corresponding supports. because they are supported only at the peripheral portion of the heated first and second electrodes can be released thermal expansion upon thermal expansion by the movement of the thermal expansion direction, as a result, the first electrode and the second electrode As a result, the deviation in the facing distance between the two is reduced, and the performance of the apparatus is improved.
In addition, since the first and second electrodes are supported so as to be movable in the direction of thermal expansion, it is easy to remove the electrodes from the apparatus during maintenance of the apparatus, and the maintainability of the plasma CVD apparatus is improved.
この発明は、反応室と、反応室内に反応ガスを導入するガス導入部と、反応室内の反応ガスを排気する排気部と、反応室内に設けられる平板状の第1および第2電極と、第1および第2電極を平行にそれぞれ支持する第1および第2支持体と、第1および第2電極の間に高周波電力を印加する高周波電源部と、第1および第2電極の一方を加熱する加熱部とを備え、加熱される電極に成膜されるべき基板が搭載され、第1および第2電極は対応する支持体によって熱膨張方向に移動可能に該電極の周縁部のみで支持されてなることを特徴とする薄膜製造装置を提供するものである。 The present invention includes a reaction chamber, a gas introduction portion for introducing a reaction gas into the reaction chamber, an exhaust portion for exhausting the reaction gas in the reaction chamber, flat plate-like first and second electrodes provided in the reaction chamber, Heating one of the first and second electrodes, the first and second supports that respectively support the first and second electrodes in parallel, the high-frequency power source that applies high-frequency power between the first and second electrodes, and A substrate to be deposited on the heated electrode, and the first and second electrodes are supported by only the peripheral edge of the electrode so as to be movable in the direction of thermal expansion by the corresponding support. A thin film manufacturing apparatus is provided.
この発明による薄膜製造装置は、例えば、プラズマCVD法によってシリコン系薄膜を製造するのに用いられる。
シリコン系薄膜としては、例えば、シリコンを主成分とする結晶質から非晶質までの薄膜を挙げることができ、反応ガスとしてはシリコン元素を含有するガスを用いることができる。
具体的には、反応ガスとしてシラン(SiH4)、ジシラン(Si2H6)などを用いることができ、これらのシラン、ジシランを水素(H2)やヘリウム(He)などで希釈してもよい。
The thin film manufacturing apparatus according to the present invention is used to manufacture a silicon-based thin film by, for example, a plasma CVD method.
As the silicon-based thin film, for example, a crystalline to amorphous thin film mainly composed of silicon can be given, and a gas containing silicon element can be used as the reaction gas.
Specifically, silane (SiH 4 ), disilane (Si 2 H 6 ), or the like can be used as a reaction gas. Even if these silanes and disilanes are diluted with hydrogen (H 2 ), helium (He), or the like. Good.
また、この発明による薄膜製造装置で製造されるシリコン系薄膜には、他にも炭化ケイ素(SiC)膜、窒化ケイ素(SiN)膜、酸化ケイ素(SiO)膜、SiGe膜などが挙げられる。
炭化ケイ素膜を製造する場合には、反応ガスとしてシリコン元素を含有するガスの他に炭素元素を含有するCH4、C2H6などのガスを同時に導入する。
窒化ケイ素膜を製造する場合には、反応ガスとしてシリコン元素を含有するガスの他に窒素元素を含有するNH3、NOなどのガスを同時に導入する。
酸化ケイ素膜を製造する場合には、反応ガスとしてシリコン元素を含有するガスの他に酸素元素を含有するNO、CO2などのガスを同時に導入する。
SiGe膜を製造する場合には、反応ガスとしてシリコン元素を含有するガスの他にゲルマニウム元素を含有するGeH4などのガスを同時に導入する。
さらに、これらシリコン系薄膜には導電性を制御するために不純物を導入させてもよく、n型とする場合にはPH3など、p型とする場合にはB2H6などの不純物元素を含有するガスを同時に導入する。
In addition, examples of the silicon-based thin film manufactured by the thin film manufacturing apparatus according to the present invention include a silicon carbide (SiC) film, a silicon nitride (SiN) film, a silicon oxide (SiO) film, and a SiGe film.
When a silicon carbide film is manufactured, a gas such as CH 4 or C 2 H 6 containing a carbon element is simultaneously introduced in addition to a gas containing a silicon element as a reaction gas.
When manufacturing a silicon nitride film, a gas such as NH 3 or NO containing a nitrogen element is simultaneously introduced as a reaction gas in addition to a gas containing a silicon element.
In the case of manufacturing a silicon oxide film, a gas such as NO and CO 2 containing an oxygen element is simultaneously introduced in addition to a gas containing a silicon element as a reaction gas.
In the case of manufacturing a SiGe film, a gas such as GeH 4 containing a germanium element is simultaneously introduced in addition to a gas containing a silicon element as a reaction gas.
Further, impurities may be introduced into these silicon-based thin films in order to control conductivity. When n-type is used, an impurity element such as PH 3 is used, and when p-type is used, an impurity element such as B 2 H 6 is used. Simultaneously introduce the contained gas.
また、この発明による薄膜製造装置において、反応室としては、少なくとも内部を真空に排気可能なものを用いることができる。
このような反応室は、例えば、ステンレス鋼、アルミ合金などで製作することができ、2以上の部材で構成する場合には嵌合部にOリングなどを用いて完全に密閉できる構造とすることが好ましい。
Moreover, in the thin film manufacturing apparatus according to the present invention, as the reaction chamber, a reaction chamber that can be evacuated at least inside can be used.
Such a reaction chamber can be made of, for example, stainless steel, an aluminum alloy, or the like. When the reaction chamber is composed of two or more members, a structure that can be completely sealed by using an O-ring or the like in the fitting portion. Is preferred.
また、この発明による薄膜製造装置において、ガス導入部としては、例えば、従来よりプラズマCVD装置において慣用的に用いられているものを用いることができ、特に限定されない。
また、この発明による薄膜製造装置において、排気部としては、例えば、真空ポンプ、反応室と真空ポンプを接続する排気管、排気管の途中に設けられた圧力制御器などで構成されたものを用いることができる。
また、この発明による薄膜製造装置において、高周波電源部としては、例えば、プラズマ励起電源とインピーダンス整合器などで構成されたものを用いることができる。
また、この発明による薄膜製造装置において、加熱部は基板が搭載される電極を加熱するために設けられる。加熱部としては、例えば、シースヒーターを用いることができ、これは第1または第2電極に内蔵して用いられてもよい。
Moreover, in the thin film manufacturing apparatus according to the present invention, as the gas introduction part, for example, those conventionally used conventionally in plasma CVD apparatuses can be used, and are not particularly limited.
In the thin film manufacturing apparatus according to the present invention, as the exhaust part, for example, a vacuum pump, an exhaust pipe connecting the reaction chamber and the vacuum pump, a pressure controller provided in the middle of the exhaust pipe, or the like is used. be able to.
Further, in the thin film manufacturing apparatus according to the present invention, as the high frequency power supply unit, for example, a high frequency power supply unit composed of a plasma excitation power supply and an impedance matching device can be used.
In the thin film manufacturing apparatus according to the present invention, the heating unit is provided for heating the electrode on which the substrate is mounted. As the heating unit, for example, a sheath heater can be used, which may be used by being incorporated in the first or second electrode.
また、この発明による薄膜製造装置において、第1および第2電極としては平板状であってステンレス鋼、アルミ合金、カーボンなどの耐熱導電性材料からなるものを用いることができる。
第1電極は、例えば、ヒーターを内蔵したアノード電極であってもよく、また第2電極は、例えば、中空で第1電極との対向面に多数の孔を有するカソード電極であってもよい。
In the thin film manufacturing apparatus according to the present invention, the first and second electrodes may be flat and made of a heat-resistant conductive material such as stainless steel, aluminum alloy, or carbon.
The first electrode may be, for example, an anode electrode with a built-in heater, and the second electrode may be, for example, a cathode electrode that is hollow and has a number of holes on the surface facing the first electrode.
また、この発明による薄膜製造装置は、第1および第2電極の少なくとも一方はその一部が対応する支持体に固定されてもよい。
また、この発明による薄膜製造装置において、第1および第2電極の少なくとも一方はその一部が対応する支持体に固定され、かつ、他の部分が熱膨張方向に移動可能に支持されることが好ましい。
このような構成によれば、第1および第2電極を対応する支持体上にそれぞれ設置する際に、第1および第2電極の少なくとも一方は、対応する支持体に対する固定位置が自ずと定められ、位置決めを容易に行うことができる。
また、その電極は、支持体へ固定される部分が一部に限られるため、加熱時の熱膨張方向への移動は妨げられない。
なお、第1および第2電極の少なくとも一方を対応する支持体に固定する方法としては、例えば、ネジ止めが挙げられる。また、他の方法としては、対応する支持体と電極にボス(突起)と貫通孔をそれぞれ形成し、支持体のボスを電極の貫通孔に挿入する方法が挙げられる。
In the thin film manufacturing apparatus according to the present invention, at least one of the first and second electrodes may be fixed to a support part of which corresponds.
Further, in the thin film manufacturing apparatus according to the present invention, at least one of the first and second electrodes is fixed to a corresponding support body, and the other part is supported to be movable in the thermal expansion direction. preferable.
According to such a configuration, when each of the first and second electrodes is installed on the corresponding support, at least one of the first and second electrodes is naturally determined to have a fixed position with respect to the corresponding support. Positioning can be performed easily.
Moreover, since the electrode is limited to a part that is fixed to the support, movement in the direction of thermal expansion during heating is not hindered.
In addition, as a method of fixing at least one of the first and second electrodes to the corresponding support, for example, screwing may be mentioned. As another method, there may be mentioned a method in which bosses (protrusions) and through holes are respectively formed in the corresponding support and electrodes, and the bosses of the support are inserted into the through holes of the electrodes.
また、この発明による薄膜製造装置において、第1および第2電極は重力方向に対して直交するように水平に支持されてもよい。
このような構成において、第1および第2支持体は、対応する電極の縁をゆるく係止する複数の係止部をそれぞれ有し、各係止部は対応する電極の縁と水平方向に隙間を有する係止片と、電極の下面を支持する支持片とからなっていてもよい。
例えば、第1および第2電極がほぼ方形である場合、第1および第2支持体の各々は対応する電極の4隅を支持する4つの係止部からなっていてもよい。
このように、第1および第2支持体がそれぞれ4つの係止部からなる場合、第2支持体を構成する4つの係止部は反応室の底面から垂直に延びる4本の支柱の上端にそれぞれ固定されていてもよい。
In the thin film manufacturing apparatus according to the present invention, the first and second electrodes may be supported horizontally so as to be orthogonal to the direction of gravity.
In such a configuration, each of the first and second supports has a plurality of locking portions that loosely lock the edges of the corresponding electrodes, and each locking portion has a gap in the horizontal direction with the edge of the corresponding electrode. And a support piece for supporting the lower surface of the electrode.
For example, when the first and second electrodes are substantially square, each of the first and second supports may be composed of four locking portions that support the four corners of the corresponding electrode.
Thus, when each of the first and second supports is composed of four locking portions, the four locking portions constituting the second support are formed on the upper ends of the four columns extending vertically from the bottom surface of the reaction chamber. Each may be fixed.
また、第1および第2支持体の形状・形態としては上述のものに限定されず、例えば、第1および第2電極の縁のみをそれぞれ支持するような2つの枠状の架台であってもよいし、さらには、この2つの枠状の架台が上下に連なって一体に形成されていてもよい。
このように、第1および第2支持体の形状・形態は、第1および第2電極を平行に支持でき、かつ、第1および第2電極の少なくとも一方を熱膨張方向に移動可能に支持できればどのような形状・形態であってもよく特に限定されるものではない。
Further, the shape and form of the first and second supports are not limited to those described above. For example, two frame-like mounts that support only the edges of the first and second electrodes, respectively. Moreover, these two frame-shaped mounts may be formed integrally in a row in the vertical direction.
Thus, if the shape and form of the first and second support bodies can support the first and second electrodes in parallel and can support at least one of the first and second electrodes movably in the direction of thermal expansion. Any shape and form may be used and not particularly limited.
また、この発明による薄膜製造装置において、第1および第2支持体は絶縁物で構成されていてもよい。
ここで、第1および第2支持体を構成する絶縁物としては、例えば、ガラス、アルミナまたはジルコニアなどの絶縁性・断熱性に優れた耐熱材料を挙げることができる。
これらの耐熱材料で第1および第2支持体を構成すると、第1および第2電極を反応容器と電気的に絶縁できるだけでなく、第1または第2電極が加熱されたときに反応室への熱伝導を最小限に抑制できるようになる。
この結果、従来のプラズマCVD装置において、反応室を冷却する目的で反応室の周囲に配設されていた冷却水管などの冷却装置を省略できるようになる。
In the thin film manufacturing apparatus according to the present invention, the first and second supports may be made of an insulator.
Here, as an insulator which comprises a 1st and 2nd support body, the heat-resistant material excellent in insulation and heat insulation, such as glass, an alumina, or a zirconia, can be mentioned, for example.
When the first and second supports are composed of these heat-resistant materials, not only the first and second electrodes can be electrically insulated from the reaction vessel, but also when the first or second electrode is heated, Heat conduction can be minimized.
As a result, in a conventional plasma CVD apparatus, a cooling device such as a cooling water pipe disposed around the reaction chamber for the purpose of cooling the reaction chamber can be omitted.
また、この発明はさらに別の観点からみると、反応室と、反応室内に反応ガスを導入するガス導入部と、反応室内の反応ガスを排気する排気部と、反応室内に設けられる複数対の平板状の第1および第2電極と、第1および第2電極の各対を平行にそれぞれ支持する第1および第2支持体と、第1および第2電極の各対の間に高周波電力を印加する高周波電源部と、各対における第1および第2電極の一方を加熱する加熱部とを備え、成膜されるべき各基板が各対の加熱される電極に搭載され、第1および第2電極の各対は少なくとも一方が熱膨張方向に移動可能に支持される薄膜製造装置を提供するものでもある。 Further, from another viewpoint, the present invention provides a reaction chamber, a gas introduction portion for introducing a reaction gas into the reaction chamber, an exhaust portion for exhausting the reaction gas in the reaction chamber, and a plurality of pairs provided in the reaction chamber. High-frequency power is applied between each pair of the first and second electrodes, the first and second electrodes, the first and second supports that support the first and second electrodes in parallel, and the first and second electrodes, respectively. A high-frequency power supply unit to be applied and a heating unit for heating one of the first and second electrodes in each pair, and each substrate to be deposited is mounted on each pair of heated electrodes, Each pair of two electrodes also provides a thin film manufacturing apparatus in which at least one is supported so as to be movable in the direction of thermal expansion.
複数対の第1および第2電極を備える上記薄膜製造装置において、第1および第2電極の各対の少なくとも一方はその一部が対応する支持体に固定されてもよい。
また、複数対の第1および第2電極を備える上記薄膜製造装置において、第1および第2電極の各対の少なくとも一方はその一部が対応する支持体に固定され、かつ、他の部分が熱膨張方向に移動可能に支持されてもよい。
また、複数対の第1および第2電極を備える上記薄膜製造装置において、複数対の第1および第2電極は重力方向に対して直交するように水平に支持されてもよい。
In the above-described thin film manufacturing apparatus including a plurality of pairs of first and second electrodes, at least one of each pair of the first and second electrodes may be fixed to a support body corresponding to a part thereof.
Further, in the thin film manufacturing apparatus including a plurality of pairs of first and second electrodes, at least one of each pair of the first and second electrodes is fixed to a corresponding support body, and the other part is It may be supported so as to be movable in the thermal expansion direction.
In the thin film manufacturing apparatus including a plurality of pairs of first and second electrodes, the plurality of pairs of first and second electrodes may be supported horizontally so as to be orthogonal to the direction of gravity.
また、この発明は更に別の観点からみると、一対の第1および第2電極を備えるこの発明による上記薄膜製造装置を用い、成膜すべき基板を加熱される電極に載置し、反応室内に反応ガスを供給し、第1および第2電極間に高周波電力を印加して基板上に薄膜を形成する薄膜製造方法を提供するものでもある。
また、この発明は更に別の観点からみると、複数対の第1および第2電極を備えるこの発明による上記薄膜製造装置を用い、成膜すべき各基板を各対の加熱される電極に載置し、反応室内に反応ガスを供給し、第1および第2電極の各対の間に高周波電力を印加して各基板上に薄膜を形成する薄膜製造方法を提供するものでもある。
In another aspect of the present invention, the thin film manufacturing apparatus according to the present invention including a pair of first and second electrodes is used to place a substrate to be deposited on a heated electrode, and to form a reaction chamber. The present invention also provides a thin film manufacturing method for forming a thin film on a substrate by supplying a reactive gas to the substrate and applying a high frequency power between the first and second electrodes.
From another viewpoint, the present invention uses the above-described thin film manufacturing apparatus according to the present invention including a plurality of pairs of first and second electrodes, and each substrate to be deposited is mounted on each pair of heated electrodes. And providing a thin film on each substrate by supplying a reactive gas into the reaction chamber and applying high frequency power between each pair of the first and second electrodes.
以下にこの発明の実施例による薄膜製造装置について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の複数の実施例において、共通する部材には同じ符号を用いて説明する。 Hereinafter, a thin film manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, common members will be described using the same reference numerals.
この発明の実施例1による薄膜製造装置について図1〜図5に基づいて説明する。図1は実施例1による薄膜製造装置の全体構成を示す説明図、図2は図1のA部拡大図、図3は図1のB部拡大図、図4はアノード電極の支持方法を説明する説明図、図5はカソード電極の支持方法を説明する説明図である。
A thin film manufacturing apparatus according to
図1に示されるように、実施例1による薄膜製造装置100は、チャンバー(反応室)31と、チャンバー31内に反応ガスを導入するガス導入部28と、チャンバー31内の反応ガスを排気する排気部29と、チャンバー31内に設けられる平板状のアノード電極(第1電極)4およびカソード電極(第2電極)34と、アノード電極4とカソード電極34を平行にそれぞれ支持する係止部6,5と、アノード電極4とカソード電極34の間に高周波電力を印加する高周波電源部30と、アノード電極4を加熱するシースヒーター(加熱部)24とを備え、成膜されるべき基板1がアノード電極4に搭載され、アノード電極4とカソード電極34はそれらの熱膨張方向に移動可能に支持されるように構成されている。
As shown in FIG. 1, the thin
ここで、チャンバー31は本体部11と扉部10とからなり、本体部11と扉部10はいずれもステンレス鋼またはアルミ合金などで製作できる。本体部11と扉部10の嵌合部分はOリング(図示せず)などを用いて密閉されている。
チャンバー31には、排気管20、圧力制御器22および真空ポンプ21からなる排気部29が接続され、チャンバー31内を任意の真空度に制御できるように構成されている。
Here, the
The
図1および図4に示されるように、チャンバー31の底面には4つの係止部6が設けられ、これら4つの係止部6上にアノード電極4の4隅が載置されている。4つの係止部6は第1支持体を構成する。
アノード電極4の寸法は成膜すべき基板1の寸法に応じた適切な寸法に設定する。実施例1では、基板1の寸法を900×550mm〜1200×750mmと設定し、これに対するアノード電極4の寸法を1000×600mm〜1200×800mmと設定する。
As shown in FIGS. 1 and 4, four locking
The dimension of the
アノード電極4は、ステンレス鋼、アルミ合金、カーボンなどで製作でき、実施例1ではアルミ合金を用いる。
アノード電極4は、シースヒーター24を内蔵し、熱電対25などの密閉型温度センサーを使用して室温〜600℃の範囲で温度制御できるように構成されている。
The
The
アノード電極4からの輻射熱によるチャンバー31の熱上昇を抑えるため、チャンバー31の底面とアノード電極4の下面との間には係止部6によって10〜30mmの間隙D1が設けられる。
係止部6は、アノード電極4からの熱伝導によるチャンバー31の熱上昇を抑えるため、ガラス、アルミナまたはジルコニアなどの熱伝導率の小さな材料で製作されることが望ましく、実施例1ではジルコニアを用いる。
In order to suppress the heat rise of the
The locking
また、同様の理由からアノード電極4と係止部6との接触面積は小さいほうが望ましく、実施例1では、前述の通り、4つの係止部6でアノード電極4の4隅のみを支持し、アノード電極4と係止部6との接触面積を各係止部6aあたり30×50mmに設定する。この支持形態と接触面積は、アノード電極4が撓まないようにすることを考慮して設定される。
また、アノード電極4からチャンバー31への熱伝導をさらに抑制するため、各係止部6のアノード電極4との接触面には深さ1〜5mmの掘り込みが数カ所にわたって設けられ、係止部6の強度を損なうことなく接触面積を減少させている。
For the same reason, it is desirable that the contact area between the
Further, in order to further suppress the heat conduction from the
ここで、特に図2および図4に示されるように、各係止部6はアノード電極4が載置された状態でアノード電極4の縁に対して水平方向に隙間を形成する係止片6aと、アノード電極4の下面を支持する支持片6bとから構成されている。
係止片6aは、加熱によるアノード電極4の熱膨張を勘案したうえで、アノード電極4の縁と各係止片6aとの間に適当な隙間が生じるような寸法と位置で形成される。実施例1では、図2に示されるように、室温状態における熱膨張前のアノード電極4の縁と各係止片6aとの間の隙間D2を5mmに設定する。
Here, as particularly shown in FIGS. 2 and 4, each locking
The
アノード電極4は4つの係止部6上に載置されるのみでネジ止めなどの固定はなされない。これにより、アノード電極4が加熱されて熱膨張しても、アノード電極4は熱膨張分だけ係止部6の支持片6b上を移動(摺動)し熱膨張が逃がされる。
なお、アノード電極4とチャンバー31とは接地線26によって電気的に接続されている。接地線26は幅10〜35mm、厚さ0.5〜3mmのアルミ板で製作され、アノード電極4の4隅に取り付けられている。
The
The
カソード電極34は、シャワープレート2と裏板3とからなり、シャワープレート2と裏板3はいずれもステンレス鋼、アルミ合金などで製作できるが、実施例1ではアルミ合金を用いる。カソード電極34の寸法は成膜すべき基板1の寸法に応じた適切な寸法に設定する。実施例1では、カソード電極34の寸法を1000×600mm〜1200×800mmに設定する。
カソード電極34の内部は中空であり、ガス導入部28と反応性ガス配管23によって接続されている。ガス導入部28から反応性ガス配管23を通じてカソード電極34内へ導入された反応性ガスは、カソード電極34のシャワープレート2に形成された複数の孔からシャワー状に導出される。
The
The inside of the
シャワープレート2の複数の孔は、直径0.1〜2.0mmで、隣接する孔どうしの間隔が数mm〜数cmピッチとなるように形成されることが望ましい。
図1および図5に示されるように、カソード34は、その4隅が4つの係止部5上にそれぞれ載置されている。4つの係止部5は第2支持体を構成する。
各係止部5はチャンバー31の底面から垂直に延びる4本の支柱8の上端近傍にそれぞれ固定されている。また4本の支柱8を補強するために、それらの上端には天板9が取り付けられる。
The plurality of holes in the
As shown in FIGS. 1 and 5, the
Each locking
第2支持体5を構成する各係止部5は、ガラス、アルミナまたはジルコニアなどで製作でき、実施例1ではアルミナまたはジルコニアを用いる。
天板9はステンレス鋼、アルミ合金などで製作でき、実施例1ではアルミ合金を用いる。
Each locking
The
カソード電極34もアノード電極4からの輻射熱を受けて加熱されるため、係止部6と同様にカソード電極34と第2支持体5との接触面積はなるべく小さいことが望ましく、実施例1ではカソード電極34と係止部5との接触面積を各係止部5あたり100×50mmに設定する。
この接触面積もまた、係止部6と同様に、カソード電極34が撓まないようにすることを考慮して設定される。
Since the
This contact area is also set in consideration of preventing the
また、特に図3および図5に示されるように、各係止部5はカソード電極34が載置された状態でカソード電極34の縁に対して水平方向に隙間を形成する係止片5aと、カソード電極34の下面を支持する支持片5bとから構成されている。
係止片5aは、アノード電極4からの輻射熱を受けて加熱されるカソード電極34の熱膨張を勘案したうえで、カソード電極34の縁と各係止片5aとの間に適当な隙間が生じるような寸法と位置で形成される。実施例1では、室温状態における熱膨張前のカソード電極34の縁と各係止片5aとの間の隙間D3を5mmに設定する。
Further, as particularly shown in FIGS. 3 and 5, each locking
In consideration of the thermal expansion of the
カソード電極34は4つの係止部5上に載置されるのみでネジ止めなどの固定はなされない。これにより、カソード電極34が加熱されて熱膨張しても、カソード電極34は熱膨張分だけ係止部5の支持片5b上を移動(摺動)し熱膨張が逃がされる。
つまり、実施例1では、アノード電極4とカソード電極34の両方が、熱膨張方向に移動可能となるように支持されるので、アノード電極4およびカソード電極34の熱膨張は、いずれも係止部6,5の支持片6b,5b上で生じる摺動によって逃がされ、アノード電極4とカソード電極34との対向間隔に狂いが生じず、設計通りの間隔精度が維持される。
また、上述の通り、アノード電極4およびカソード電極34は、いずれもネジ止めなどの固定がなされないため、装置のメンテナンスの際に容易に取り外すことができ、装置の整備性に優れている。
The
That is, in Example 1, since both the
Further, as described above, since the
なお、アノード電極4とカソード電極34との対向間隔D4は数mm〜数十mmの間で設定することができ、実施例1では2〜30mmの範囲内に設定する。
アノード電極4とカソード電極34との対向間隔の公差(間隔精度)は、設定値の数%以内であることが望ましく、実施例1では1%以内に収められる。
The facing distance D4 between the
The tolerance (interval accuracy) of the facing distance between the
カソード電極34にはプラズマ励起電源12とインピーダンス整合器13とからなる高周波電源部30が電力導入端子27を介し接続され、高周波電力が印加される。プラズマ励起電源12はDC〜108.48MHzの周波数で10W〜100KWの電力を使用する。実施例1では13.56MHz〜54.24MHzの周波数で10W〜100KWの電力を使用する。
The
以上のような構成からなる実施例1による薄膜製造装置100に、H2で希釈したSiH4からなる反応性ガスを所定の流量と圧力でカソード電極34を介して導入し、カソード電極34とアノード電極4との間に上記高周波電力を印加してグロー放電を発生させることにより、基板1上に膜厚300nmのシリコン薄膜が成膜時間10分、膜厚分布±10%以内で堆積される。
A reactive gas composed of SiH 4 diluted with H 2 is introduced through the
実施例2による薄膜製造装置について図6に基づいて説明する。実施例2による薄膜製造装置200は、1つのチャンバー31内に2組のアノード電極4およびカソード電極34と、2組の係止部5,6を設けて2段構成としている。
具体的には1段目のカソード電極34の上に2段目のアノード電極4を載置するための係止部6を設け、2組のアノード電極4およびカソード電極34を上下に重ねている。
A thin film manufacturing apparatus according to Example 2 will be described with reference to FIG. The thin
Specifically, a locking
また、支柱8は、1段目と2段目の係止部5に対して共通に用いられている。実施例2では2段構成としたが、同様の構成を繰り返すことにより3段以上の構成も可能である。
なお、チャンバー31、ガス導入部28、排気部29、高周波電源部30、各アノード電極4、各カソード電極34、各第1支持体6および各第2支持体5など各部の構成については実施例1と同じである。
Moreover, the support |
In addition, about the structure of each part, such as the
実施例3による薄膜製造装置について図7および図8に基づいて説明する。図7は実施例3によるアノード電極の支持方法を説明する説明図、図8は実施例3によるカソード電極の支持方法を説明する説明図である。 A thin film manufacturing apparatus according to Example 3 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a method for supporting an anode electrode according to Example 3, and FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a method for supporting a cathode electrode according to Example 3.
図7および図8に示されるように、実施例3では、アノード電極304とカソード電極334の1つの隅が、それぞれ固定用係止部306a,305a上で点状に固定され、残る3つの隅は、上述の実施例1と同様に係止部6,5上に熱膨張方向に移動可能に載置されている。
As shown in FIG. 7 and FIG. 8, in Example 3, one corner of the
固定用係止部306,305には、円柱状のボス306a,305aがそれぞれ立設され、アノード電極304およびカソード電極334は、1つの隅にボス306a,305aと対応する孔304a,334aがそれぞれ形成されている。
そして、固定用係止部306,305に立設されたボス306a,305aをアノード電極304およびカソード電極334の孔304a,334aにそれぞれ嵌め込むことにより、アノード電極304およびカソード電極334は固定用係止部306,305に対して着脱可能に固定される。
Then, the
これにより、アノード電極304およびカソード電極334を固定用係止部306,305および係止部6,5上にそれぞれ設置する際に、アノード電極304およびカソード電極334は、固定用係止部306,305に対する固定位置が自ずと定められ、位置決めを容易に行うことができる。
また、アノード電極304およびカソード電極334は、1つの隅のみが固定用係止部306,305に固定されるので、他の3つの隅は熱膨張方向への移動が妨げられない。
従って、実施例1と同様に、アノード電極304とカソード電極334が加熱されて膨張しても、アノード電極304とカソード電極334の対向間隔は精度よく維持される。
Thereby, when the
In addition, since only one corner of the
Therefore, as in the first embodiment, even when the
なお、固定用係止部306,305は、係止部6,5と同様の材料で形成できる。その他の構成は、上述の実施例1と同じである。
また、図示はしないが、この実施例3においても、上述の実施例2と同様に1つのチャンバー内に複数対のアノード電極およびカソード電極と、複数対の係止部を設けることにより多段構成とすることができる。
The fixing
Although not shown, the third embodiment also has a multi-stage configuration by providing a plurality of pairs of anode and cathode electrodes and a plurality of pairs of locking portions in one chamber as in the second embodiment. can do.
1・・・基板
2・・・シャワープレート
3・・・裏板
4,304・・・アノード電極
5,6・・・係止部
5a,6a・・・係止片
5b,6b・・・支持片
8・・・支柱
9・・・天板
10・・・扉部
11・・・本体部
12・・・プラズマ励起電源
13・・・インピーダンス整合器
20・・・排気管
21・・・真空ポンプ
22・・・圧力制御器
23・・・反応性ガス配管
24・・・シースヒーター
25・・・熱電対
26・・・接地線
27・・・電力導入端子
28・・・ガス導入部
29・・・排気部
30・・・高周波電源部
31・・・チャンバー
34,334・・・カソード電極
304a,334a・・・孔
305,306・・・固定用係止部
305a,306a・・・ボス
D1・・・チャンバーとアノード電極の下面との間の間隙
D2・・・アノード電極の縁と係止部の係止片との間の隙間
D3・・・カソード電極の縁と係止部の係止片との間の隙間
D4・・・アノード電極とカソード電極との対向間隔
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