JPS642192B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS642192B2 JPS642192B2 JP28312885A JP28312885A JPS642192B2 JP S642192 B2 JPS642192 B2 JP S642192B2 JP 28312885 A JP28312885 A JP 28312885A JP 28312885 A JP28312885 A JP 28312885A JP S642192 B2 JPS642192 B2 JP S642192B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction vessel
- raw material
- cylindrical
- exhaust
- material gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G5/00—Recording-members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat or to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
- G03G5/02—Charge-receiving layers
- G03G5/04—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
- G03G5/08—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、基体上に堆積膜、とりわけ機能性
膜、殊に半導体デイバイス、電子写真用の感光デ
イバイス、画像入力用のラインセンサー、撮像デ
イバイス、光起電力素子などに用いられるアモル
フアス状あるいは多結晶状等の非単結晶状の堆積
膜を形成するのに至適なマイクロ波プラズマ
CVD法による堆積膜形成装置に関する。Detailed Description of the Invention [Technical Field to Which the Invention Pertains] The present invention relates to a film deposited on a substrate, particularly a functional film, particularly a semiconductor device, a photosensitive device for electrophotography, a line sensor for image input, and an imaging device. Microwave plasma is ideal for forming non-monocrystalline deposited films such as amorphous or polycrystalline for use in photovoltaic devices, etc.
This article relates to a deposited film forming apparatus using the CVD method.
従来、半導体デイバイス、電子写真用の感光デ
イバイス、画像入力用のラインセンサー、撮像デ
イバイス、光起電力素子等に使用する素子部材と
しては、アモルフアスシリコン例えば水素原子又
は/及びハロゲン原子を含有するアモルフアスシ
リコン(以後、「a−Si(H,X)と表記する。)
膜等が提案され、その中のいくつかは実用に付さ
れている。そして、そうしたa−Si(H,X)膜
とともに、それ等a−Si(H,X)膜等の形成法
およびそれを実施する装置についてもいくつか提
案されていて、例えば、真空蒸着法、イオンプレ
ーテイング法、熱エネルギーを用いた熱CVD法、
放電エネルギーを用いたプラズマCVD法、光エ
ネルギーを用いた光CVD法等があり、中でもマ
イクロ波エネルギーを用いたマイクロ波プラズマ
CVD法は至適なものとして注目されている。
Conventionally, amorphous silicon, such as amorphous silicon containing hydrogen atoms and/or halogen atoms, has been used as element members for semiconductor devices, photosensitive devices for electrophotography, line sensors for image input, imaging devices, photovoltaic devices, etc. Assilicon (hereinafter referred to as "a-Si(H,X)")
Membranes, etc. have been proposed, and some of them have been put into practical use. In addition to such a-Si (H, Ion plating method, thermal CVD method using thermal energy,
There are plasma CVD methods that use discharge energy, optical CVD methods that use light energy, etc. Among them, microwave plasma that uses microwave energy
The CVD method is attracting attention as the optimal method.
ところで前記マイクロ波プラズマCVD法とは、
マイクロ波エネルギーを利用して堆積膜形成用原
料ガスを基体表面の近傍で励起種化(ラジカル
化)して化学的相互作用を生起させ、該基体表面
に膜を堆積せしめるというものであり、そのため
の装置として例えば第2図に図示の装置の提案さ
れている。 By the way, what is the microwave plasma CVD method?
This method utilizes microwave energy to excitedly species (radicalize) the raw material gas for forming a deposited film near the substrate surface to cause chemical interaction, thereby depositing a film on the substrate surface. For example, the device shown in FIG. 2 has been proposed as a device for this purpose.
第2図に示す例は、マイクロ波エネルギーを利
用するプラズマCVD法による堆積膜形成装置で
あつて、第2図において、201は反応容器全体
を示し、202は側壁、203は底壁を夫々示し
ている。204は多穿孔内壁、205は排気管、
206は排気バルブ、207はガス導入管、20
8はガス導入管上に設けたバルブ、209は円筒
状基体、210は基体ホルダー、211はヒータ
ー、212は支持脚、213はマイクロ波発生
源、214はマイクロ波、215は導波部、21
6は誘電体窓をそれぞれ示し、Aは反応室、Bは
原料ガス室を示している。 The example shown in FIG. 2 is a deposited film forming apparatus using a plasma CVD method using microwave energy. In FIG. 2, 201 indicates the entire reaction vessel, 202 indicates the side wall, and 203 indicates the bottom wall. ing. 204 is a multi-perforated inner wall, 205 is an exhaust pipe,
206 is an exhaust valve, 207 is a gas introduction pipe, 20
8 is a valve provided on the gas introduction pipe, 209 is a cylindrical substrate, 210 is a substrate holder, 211 is a heater, 212 is a support leg, 213 is a microwave source, 214 is a microwave, 215 is a waveguide, 21
6 indicates a dielectric window, A indicates a reaction chamber, and B indicates a source gas chamber.
こうした従来のマイクロ波プラズマCVD法に
よる堆積膜形成装置を用いた堆積膜形成は次のよ
うにして行なわれる。即ち、反応容器201の反
応室A内のガスを、排気管205を介して真空排
気するとともに、円筒状基体209をヒーター2
11により所定温度に加熱、保持する。次に、原
料ガス供給管207を介して、例えばa−Si(H,
X)堆積膜を形成する場合であれば、シラン等の
原料ガスをガス室Bに導入し、該原料ガスは、ガ
ス室Bの多穿孔内壁204の多数の孔から反応室
A内に放出される。これと同時併行的に、マイク
ロ波発生源213から、マイクロ波214を発生
し、該マイクロ波214は、導波部215を通
り、誘電体窓216を介して反応室A内に導入さ
れる。かくして反応室A内の原料ガスは、マイク
ロ波のエネルギーにより励起されて活性化(励起
種化)し、Si*,SiH*等(*は励起状態を表す。)
のラジカル粒子、電子、イオン粒子等が生起さ
れ、それ等が相互に反応して基体209の表面に
堆積膜が形成される。 Deposited film formation using such a conventional microwave plasma CVD deposited film forming apparatus is performed as follows. That is, the gas in the reaction chamber A of the reaction container 201 is evacuated through the exhaust pipe 205, and the cylindrical base 209 is heated to the heater 2.
11 to heat and maintain the temperature at a predetermined temperature. Next, for example, a-Si (H,
X) In the case of forming a deposited film, a raw material gas such as silane is introduced into the gas chamber B, and the raw material gas is released into the reaction chamber A from a large number of holes in the multi-perforated inner wall 204 of the gas chamber B. Ru. At the same time, microwave generation source 213 generates microwave 214, which passes through waveguide 215 and is introduced into reaction chamber A through dielectric window 216. In this way, the raw material gas in the reaction chamber A is excited and activated (excited speciation) by the microwave energy, and forms Si * , SiH *, etc. (* represents an excited state).
Radical particles, electrons, ion particles, etc. are generated, and these react with each other to form a deposited film on the surface of the substrate 209.
こうした従来のマイクロ波プラズマCVD法に
よる堆積膜の形成装置は、至適なものとして一般
に広く採用されてはいるものの、いくつかの問題
がある。 Although these conventional apparatuses for forming deposited films using the microwave plasma CVD method are generally widely adopted as optimal, there are several problems.
即ち、従来のマイクロ波プラズマCVD法によ
る堆積膜形成装置においては、円筒状基体を反応
容器の中央に配置し、側壁より原料ガスを導入
し、反応容器の底壁に排気手段を設けているた
め、堆積膜の形成に用いられる原料ガスは水平方
向と垂直下向方向の2つの速度ベクトルを合わせ
た運動をしており、円筒状基体の上方と下方とで
は原料ガスの分布が異なるため、円筒状基体表面
に堆積される膜の膜厚はおのずと上方と下方とで
異なつたものとなる。 That is, in the conventional deposited film forming apparatus using microwave plasma CVD method, the cylindrical substrate is placed in the center of the reaction vessel, the raw material gas is introduced from the side wall, and the exhaust means is provided on the bottom wall of the reaction vessel. , the raw material gas used to form the deposited film moves with two velocity vectors, one in the horizontal direction and one in the vertically downward direction, and the distribution of the raw material gas is different above and below the cylindrical substrate. The thickness of the film deposited on the surface of the shaped substrate naturally differs between the upper and lower parts.
こうした膜厚の不均一さを調整するため、多穿
孔内壁に設けるガス放出孔の位置を不均一とし、
その結果として円筒状基体の上方と下方とでの膜
厚を均一にさせることも提案されてはいるもの
の、ガス流量、ガス圧、円筒状基体の長さ等の
種々の条件下においても円筒状基体表面に形成さ
れる膜厚が均一となるようにガス放出孔の位置を
決定することは、かなりの手間を要するものであ
る。 In order to adjust the non-uniformity of the film thickness, the positions of the gas release holes provided in the multi-perforated inner wall are made non-uniform.
As a result, it has been proposed to make the film thickness uniform above and below the cylindrical substrate, but even under various conditions such as gas flow rate, gas pressure, length of the cylindrical substrate, etc. Determining the position of the gas release holes so that the thickness of the film formed on the substrate surface is uniform requires considerable effort.
また、円筒状基体を反応容器中央に配置し反応
容器側壁から原料ガスを導入する場合、大半の原
料ガスが有効に使用されないまま排気されてしま
つたり、反応容器の壁にも堆積膜が形成されてし
まつたりして、原料ガスの利用効率が20%以下で
あるという問題もある。 In addition, when the cylindrical substrate is placed in the center of the reaction vessel and the raw material gas is introduced from the side wall of the reaction vessel, most of the raw material gas is exhausted without being used effectively, and a deposited film is also formed on the wall of the reaction vessel. There is also the problem that the raw material gas utilization efficiency is less than 20% due to overconsumption.
また別に、前述の各種デイバイスが多様化して
きていると同時に、安定した諸特性を有する堆積
膜製品を量産化することが、社会的要求となつて
きており、グロー放電分解法による堆積膜形成装
置においてはこうした量産化を達成するために、
反応容器内に複数の円筒状基体を設置しうるよう
にした装置が、例えば特開昭60−29470号公報に
より提案されている。 Separately, at the same time as the various devices mentioned above are diversifying, mass production of deposited film products with stable characteristics has become a social demand. In order to achieve mass production,
An apparatus in which a plurality of cylindrical substrates can be installed in a reaction vessel has been proposed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 60-29470.
該公報に記載されている量産型グロー放電分解
法による堆積膜形成装置は、ガス噴出部を有した
外部電極板及びガス吸引部を有した内部電極板が
同心円状に配置されると共に、両電極板が複数の
円筒基板を介して対向するようにされ、原料ガス
が外部電極板から反応室の中心軸に向けて噴出さ
れ、内部電極板に設けられたガス吸引孔を介して
吸引されるようにしてなるものである。 The deposited film forming apparatus using the mass-produced glow discharge decomposition method described in this publication has an external electrode plate having a gas ejection part and an internal electrode plate having a gas suction part arranged concentrically, and both electrodes The plates are arranged to face each other via a plurality of cylindrical substrates, and the raw material gas is ejected from the outer electrode plate toward the central axis of the reaction chamber and sucked through the gas suction hole provided in the inner electrode plate. This is what happens.
しかしながら、マイクロ波プラズマCVD法に
よる量産型堆積膜形成装置を提供するにあつて
は、前記公報に開示されている原料ガスの導入方
法及び吸引方法をそのまま、あるいはガスの出入
り方向を逆にして適用することはできない。すな
わち、前記公報に開示の装置は電極を用いた高周
波電界によるグロー放電分解法によるものであつ
て、外部電極板と内部電極板は導通されて同電位
にされており、外部電極板と筒状基板間及び内部
電極板と筒状基板間のそれぞれにグロー放電が発
生しているものである。一方、マイクロ波プラズ
マCVD法による堆積膜形成装置においては、先
に述べたごとく反応容器内に導入されるマイクロ
エネルギーによつて原料ガスが分解され、生成し
た各種の励起種の相互作用によつて基体上に堆積
膜が形成されるものであるため、マイクロ波エネ
ルギーにより形成されるプラズマ雰囲気をいかに
効率的に形成させるか、形成された所望のプラズ
マ雰囲気をいかに安定に保持するか、形成された
プラズマ雰囲気中にいかに効率的且つ均一的に原
料ガスを供給するか、さらにいかに効率良く所望
の各種励起種を生成させ、生成された各種励起種
をいかに均一に基体表面近傍の全域に分布させる
かの夫々を考慮に入れる必要があり、前述の公報
に開示された原料ガスの導入方法及び吸引方法を
ものまま、あるいはガスの出入り方向を逆にして
用いたのでは、これらの諸条件を満足しうる装置
は得られない。 However, when providing a mass-produced deposited film forming apparatus using the microwave plasma CVD method, the method of introducing and suctioning the raw material gas disclosed in the above publication may be applied as is, or by reversing the direction of gas inflow and outflow. I can't. That is, the device disclosed in the above publication uses a glow discharge decomposition method using a high-frequency electric field using electrodes, and the outer electrode plate and the inner electrode plate are electrically connected and have the same potential. Glow discharge occurs between the substrates and between the internal electrode plate and the cylindrical substrate. On the other hand, in a deposited film forming apparatus using the microwave plasma CVD method, as mentioned above, the raw material gas is decomposed by the micro energy introduced into the reaction vessel, and due to the interaction of the various excited species generated, Since a deposited film is formed on a substrate, it is important to consider how to efficiently form a plasma atmosphere formed by microwave energy and how to stably maintain the desired plasma atmosphere formed. How to efficiently and uniformly supply raw material gas into the plasma atmosphere, how to efficiently generate various desired excited species, and how to uniformly distribute the generated various excited species over the entire area near the substrate surface. It is necessary to take each of these conditions into consideration, and if the raw material gas introduction method and suction method disclosed in the above-mentioned publication were used as they were, or if the gas inflow and outflow directions were reversed, these conditions would not be satisfied. No equipment is available.
このように、マイクロ波プラズマCVD法によ
る堆積膜形成装置においては、各種デイバイスの
特性等の要求を総じて満足するとともに適用対
象、用途に相応し、そして場合によつては大面積
化された、安定な堆積膜製品を低コストで定常的
に量産しうる装置が切望されているのが実状であ
る。 In this way, the deposited film forming apparatus using the microwave plasma CVD method generally satisfies the requirements such as the characteristics of various devices, and is suitable for the target and purpose of application, and in some cases, has a large area and is stable. The reality is that there is a strong need for equipment that can regularly mass-produce deposited film products at low cost.
本発明は、光起電力素子、半導体デイバイス、
画像入力用ラインセンサー、撮像デイバイス、電
子写真用感光体デイバイス等に使用する堆積膜を
形成する従来装置について、上述の諸問題を解決
し、上述の要求を満たすようにすることを目的と
するものである。
The present invention provides a photovoltaic element, a semiconductor device,
The purpose is to solve the above-mentioned problems and meet the above-mentioned requirements regarding conventional devices for forming deposited films used in image input line sensors, imaging devices, electrophotographic photoreceptor devices, etc. It is.
すなわち、本発明の主たる目的は、形成される
膜の膜厚及び膜質が均一で、優れた電気的、光学
的、光導電的特性を有する堆積膜を定常的に量産
するためのマイクロ波プラズマCVD法による堆
積膜形成装置を提供することにある。 That is, the main object of the present invention is to develop a microwave plasma CVD method for regularly mass-producing deposited films with uniform thickness and quality and excellent electrical, optical, and photoconductive properties. An object of the present invention is to provide a deposited film forming apparatus using a method.
本発明の他の目的は、原料ガスの利用効率を向
上させて堆積膜の生産性の向上及び量産化を可能
にするマイクロ波プラズマCVD法による堆積膜
形成装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a deposited film forming apparatus using the microwave plasma CVD method, which improves the utilization efficiency of raw material gas and enables improved productivity and mass production of deposited films.
本発明者らは、従来のCVD法による堆積膜形
成装置についての前述の諸問題を克服して、上述
の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、反応
容器内に複数の円筒状基体を所定の間隔をおいて
配設し、該複数の円筒状基体によつて包囲される
空間内に円筒状基体の長手方向に沿つてマイクロ
波を導入するとともに、該空間へのマイクロ波導
入方向に沿つた中心軸に関して、原料ガス導入
管、円筒状基体及び排気手段を同心円状に中心軸
から反応容器の側壁に向かつてこの順に配設し、
さらに、該中心軸に向けて原料ガスを放出しうる
ようにしたところ、前述の諸問題が解決され、上
述の目的を達成しうる知見を得、本発明を完成す
るに至つたものである。
The present inventors have conducted extensive research to overcome the aforementioned problems with conventional CVD-based deposited film forming apparatuses and to achieve the above-mentioned objectives. Arranged at predetermined intervals, microwaves are introduced into the space surrounded by the plurality of cylindrical bases along the longitudinal direction of the cylindrical bases, and in the direction of introducing the microwaves into the space. With respect to the central axis along the line, a raw material gas introduction pipe, a cylindrical substrate, and an exhaust means are arranged concentrically in this order from the central axis toward the side wall of the reaction vessel,
Furthermore, by making it possible to emit the raw material gas toward the central axis, the above-mentioned problems were solved, and the present invention was completed based on the knowledge that could achieve the above-mentioned objects.
即ち、本発明は、内部を減圧にし得る反応容器
と、該反応容器内に配設される複数の堆積膜形成
用円筒状基体を支持する複数の基体支持手段と、
該複数の円筒状基体に囲まれる空間内に円筒状基
体の長手方向に沿つてマイクロ波を導入する手段
と、円筒状基体の長手方向に沿つて設置された複
数の管状原料ガス導入手段と、前記複数の円筒状
基体を包囲するとともにほぼ全面に多数の排気孔
を有する排気壁部材と、前記反応容器内を真空排
気する手段とからなつており、上記空間へのマイ
クロ波導入方向に沿つた中心軸に関して、前記複
数の管状原料ガス導入手段と前記複数の基体支持
手段と前記排気壁部材とが同心円状に前記中心軸
から前記反応容器壁に向かつてこの順に配設され
ており、さらに前記管状原料ガス導入手段には前
記中心軸に向けて原料ガスを放出するガス放出孔
が少なくとも円筒状基体の長手方向長さにわたつ
て多数設けられていることを特徴とするマイクロ
波プラズマCVD法による堆積膜形成装置に関す
る。 That is, the present invention provides a reaction vessel whose interior can be reduced in pressure, a plurality of substrate support means for supporting a plurality of cylindrical substrates for forming a deposited film disposed inside the reaction vessel,
means for introducing microwaves into a space surrounded by the plurality of cylindrical substrates along the longitudinal direction of the cylindrical substrates; a plurality of tubular source gas introduction means installed along the longitudinal direction of the cylindrical substrates; It consists of an exhaust wall member that surrounds the plurality of cylindrical substrates and has a large number of exhaust holes on almost the entire surface, and a means for evacuating the inside of the reaction vessel, and a means for evacuating the inside of the reaction vessel, which With respect to the central axis, the plurality of tubular raw material gas introducing means, the plurality of substrate supporting means, and the exhaust wall member are arranged concentrically in this order from the central axis toward the wall of the reaction vessel, and According to the microwave plasma CVD method, the tubular raw material gas introducing means is provided with a large number of gas discharge holes extending at least along the longitudinal length of the cylindrical base for releasing the raw material gas toward the central axis. The present invention relates to a deposited film forming apparatus.
かくなる本発明の装置は、原料ガスが主とし
て、まずマイクロ波導入空間の中心軸に向かつて
放出されるため、マイクロ波のエネルギーにより
原料ガスは効率的に励起され、複数の円筒状基体
に包囲されたプラズマ雰囲気が形成される。さら
に、複数の円筒状基体を包囲するように設けられ
た多数の排気孔を有する排気壁部材から均一な排
気がおこなわれるため、発生したラジカル粒子、
イオン粒子等の励起種及び電子は、反応容器壁側
に向かつて移動し、円筒状基体の近傍において一
様に分布され、製品たる膜の品質、膜厚、及び電
気的、光学的、光導電的特性の安定した堆積膜を
効率的に量産することを可能とし、原料ガスの利
用効率を高めることができるものである。 In the device of the present invention, the raw material gas is first emitted toward the central axis of the microwave introduction space, so the raw material gas is efficiently excited by the microwave energy and surrounded by a plurality of cylindrical substrates. A plasma atmosphere is formed. Furthermore, since uniform exhaust is performed from the exhaust wall member having a large number of exhaust holes provided so as to surround the plurality of cylindrical substrates, the generated radical particles,
Excited species such as ionic particles and electrons move toward the wall of the reaction vessel and are uniformly distributed near the cylindrical substrate, which affects the quality, thickness, and electrical, optical, and photoconductive properties of the film. This makes it possible to efficiently mass-produce deposited films with stable physical properties and improve the efficiency of raw material gas utilization.
本発明の装置により堆積膜を形成するにつれて
使用される原料ガスは、マイクロ波のエネルギー
により励起種化し、化学的相互作用して基体表面
上に所期の堆積膜を形成する類のものであれば何
れのものであつても採用することができるが、例
えば、a−Si(H,X)膜を形成する場合であれ
ば、具体的にはケイ素に水素、ハロゲン、あるい
は炭化水素等が結合したシラン類及びハロゲン化
シラン類等のガス状態のもの、または容易にガス
化しうるものをガス化したものを用いることがで
きる。これらの原料ガスは1種を使用してもよ
く、あるいは2種以上を併用してもよい。また、
これ等の原料ガスは、He、Ar等の不活性ガスに
より稀釈して用いることもある。さらに、a−Si
(H,X)膜はp型不純物元素又はn型不純物元
素をドーピングすることが可能であり、これ等の
不純物元素を構成成分として含有する原料ガス
を、単独で、あるいは前述の原料ガスまたは/お
よび稀釈用ガスと混合して反応室内に導入するこ
とができる。 The raw material gas used in forming the deposited film by the apparatus of the present invention may be of the kind that can be excited by microwave energy and chemically interact with it to form the desired deposited film on the substrate surface. For example, in the case of forming an a-Si (H, Gaseous silanes and halogenated silanes, or easily gasified silanes can be used. These source gases may be used alone or in combination of two or more. Also,
These raw material gases may be used after being diluted with an inert gas such as He or Ar. Furthermore, a-Si
The (H, It can be mixed with a diluent gas and introduced into the reaction chamber.
また基体については導電性のものであつても、
半導電性のものであつても、あるいは電気絶縁性
のものであつてもよく、具体的には金属、セラミ
ツクス、ガラス等が挙げられる。そして成膜操作
時の基体温度は、特に制限されないが、30〜450
℃の範囲とするのが一般的であり、好ましくは50
〜350℃である。 Furthermore, even if the substrate is conductive,
It may be semiconductive or electrically insulating, and specific examples include metal, ceramics, glass, etc. The substrate temperature during the film forming operation is not particularly limited, but is between 30 and 450.
It is generally in the range of 50°C, preferably 50°C.
~350℃.
また、堆積膜を形成するにあたつては、原料ガ
スを導入する前に反応室内の圧力を5×
10-6Torr以下、好ましくは1×10-6Torr以下と
し、原料ガスを導入した時には反応室内の圧力を
1×10-2〜1Torr、好ましくは5×10-2〜1Torr
とするのが望ましい。 In addition, when forming a deposited film, the pressure inside the reaction chamber is increased by 5x before introducing the raw material gas.
10 -6 Torr or less, preferably 1 x 10 -6 Torr or less, and when introducing the raw material gas, the pressure inside the reaction chamber is 1 x 10 -2 to 1 Torr, preferably 5 x 10 -2 to 1 Torr.
It is desirable to do so.
なお、本発明の装置による堆積膜形成は、通常
は、前述したように原料ガスを事前処理(励起種
化)することなく反応室に導入し、そこでマイク
ロ波のエネルギーにより励起種化し、化学的相互
作用を生起せしめることにより行なわれるが、二
種以上の原料ガスを使用する場合、その中の一種
を事前に励起種化し、次いで反応室に導入するよ
うにすることも可能である。 Note that in forming a deposited film using the apparatus of the present invention, the raw material gas is normally introduced into the reaction chamber without prior treatment (excitation speciation) as described above, where it is excited speciation by microwave energy and chemically generated. This is carried out by causing interaction, but if two or more types of raw material gases are used, it is also possible to make one of them into an excited species in advance and then introduce it into the reaction chamber.
以下、本発明のマイクロ波プラズマCVD法に
よる堆積膜形成装置を第1図に示す実施例により
更に詳しく説明するが、本発明の装置はこれによ
つて何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the apparatus for forming a deposited film using the microwave plasma CVD method of the present invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in FIG. 1, but the apparatus of the present invention is not limited thereto.
第1図の実施例装置は本発明のマイクロ波エネ
ルギーを利用したプラズマCVD法による堆積膜
形成装置の典型例であり、第1A図は装置全体を
模式的に示す透視図であり、第1B図はその縦断
面略図、第1C図はその横断面略図である。図に
おいて、101は内部を減圧にし得る反応器全体
を示しており、102は反応容器内に配置された
堆積膜形成用円筒状基体を支持する基体支持手段
である。基体支持手段102には円筒状基体10
2′が装着される。円筒状基体支持手段102の
内部には加熱ヒーター103を設け、成膜前に基
体を所定温度に加熱したり、成膜中基体を所定温
度に保持したり、または成膜後アニール処理した
りするのに用いられる。該円筒状基体支持手段1
02は回転(自転)を与える駆動手段(図示せ
ず)に機械的に連結しており、成膜中円筒状基体
支持手段102を該駆動手段により回転(自転)
させる。104は反応容器内を真空排気するため
に反応容器の側壁に設けられた排気管であり、一
端は反応容器内に開口し、他端は排気バルブ10
5を介して排気装置(図示せず)に連通してい
る。複数の円筒状基体を包囲するように排気壁部
材106が設けられており、前記排気バルブ10
5を開放して排気装置(図示せず)により真空排
気すると、反応容器内のガスは、該排気壁部材1
06に設けられた多数の排気孔107を介して排
気され、所定の真空度に調整される。排気壁部材
106に設けられた排気孔107は、堆積に寄与
しないガスが分解して生じた粉体によりふさがれ
て、成膜室の内圧が上昇することを防止するた
め、0.02〜1cmの大きさの孔を、0.1〜8個/cm2
の割合で設けるのが望ましい。108はマイクロ
波の導波管であり、円筒状基体により囲まれた空
間に円筒状基体の長手方向に沿つてマイクロ波を
導入しうるように、反応容器の上方及び下方に設
けられている。なお、第1図に示した装置例にお
いては、上方及び下方からマイクロ波を導入しう
るようにしてあるが、上方又は下方のいずれか一
方だけであつてもよい。導波管108の他端は、
マイクロ波発生源(図示せず)に接続されてい
る。109は反応容器101の底壁から反応容器
の中央部に円筒状基体の長手方向に沿つて挿入さ
れた堆積膜形成用原料ガス導入管であり、該原料
ガス導入管109の一端はバルブ110を介して
原料ガス供給装置(図示せず)に連通している。
原料ガス導入管109には、原料ガスが主として
反応容器の中心軸に向かつて放出されるように、
内側に多数のガス放出孔111,111、……更
に必要によりその外側に少数のガス放出孔11
1′,111′,……が設けられている。 The embodiment apparatus shown in FIG. 1 is a typical example of a deposited film forming apparatus by the plasma CVD method using microwave energy of the present invention, and FIG. 1A is a perspective view schematically showing the entire apparatus, and FIG. 1B is a schematic longitudinal cross-sectional view thereof, and FIG. 1C is a schematic cross-sectional view thereof. In the figure, reference numeral 101 indicates the entire reactor whose interior can be reduced in pressure, and reference numeral 102 indicates a substrate support means for supporting a cylindrical substrate for forming a deposited film placed within the reaction vessel. The cylindrical base 10 is attached to the base support means 102.
2' is attached. A heating heater 103 is provided inside the cylindrical substrate support means 102 to heat the substrate to a predetermined temperature before film formation, to maintain the substrate at a predetermined temperature during film formation, or to perform an annealing treatment after film formation. used for. The cylindrical substrate support means 1
02 is mechanically connected to a driving means (not shown) that provides rotation (rotation), and the cylindrical substrate support means 102 is rotated (rotated) by the driving means during film formation.
let 104 is an exhaust pipe provided on the side wall of the reaction container for evacuating the inside of the reaction container, one end of which opens into the reaction container, and the other end of which is connected to the exhaust valve 10.
5 to an exhaust system (not shown). An exhaust wall member 106 is provided to surround the plurality of cylindrical bases, and the exhaust valve 10
5 is opened and evacuated using an exhaust device (not shown), the gas in the reaction vessel is discharged from the exhaust wall member 1.
The air is evacuated through a large number of exhaust holes 107 provided in 06, and adjusted to a predetermined degree of vacuum. The exhaust hole 107 provided in the exhaust wall member 106 has a size of 0.02 to 1 cm to prevent the internal pressure of the film forming chamber from increasing due to being blocked by powder generated by decomposition of gases that do not contribute to deposition. 0.1 to 8 holes/cm 2
It is desirable to provide a ratio of . Microwave waveguides 108 are provided above and below the reaction vessel so that microwaves can be introduced into the space surrounded by the cylindrical substrate along the longitudinal direction of the cylindrical substrate. In the example of the apparatus shown in FIG. 1, microwaves can be introduced from above and from below, but microwaves may be introduced only from above or below. The other end of the waveguide 108 is
Connected to a microwave source (not shown). Reference numeral 109 denotes a raw material gas introduction pipe for forming a deposited film inserted into the center of the reaction vessel from the bottom wall of the reaction vessel 101 along the longitudinal direction of the cylindrical substrate. It communicates with a raw material gas supply device (not shown) via the fuel cell.
The raw material gas introduction pipe 109 is provided with a pipe such that the raw material gas is mainly emitted toward the central axis of the reaction vessel.
A large number of gas release holes 111, 111 on the inside, and a small number of gas release holes 11 on the outside if necessary.
1', 111', . . . are provided.
以上のように構成してなる本発明の装置におい
ては、ガス放出孔111,111、……から放出
された原料ガスは、円筒状基体により囲まれる空
間内でマイクロ波によつて分解されたのち円筒状
基体102′の表面に到達し、基体表面に堆積膜
を形成する。堆積膜の形成に寄与しない残りの原
料ガスは、排気壁部材106の排気孔107を通
じて排気される。なお、図中の矢印はこうしたガ
スの流れを示しているものである。 In the apparatus of the present invention configured as described above, the raw material gas released from the gas discharge holes 111, 111, . . . is decomposed by microwaves in the space surrounded by the cylindrical base. It reaches the surface of the cylindrical substrate 102' and forms a deposited film on the surface of the substrate. The remaining source gas that does not contribute to the formation of the deposited film is exhausted through the exhaust hole 107 of the exhaust wall member 106. Note that the arrows in the figure indicate the flow of such gas.
本発明の装置は、a−Si(H,X)からなる膜
のみならず、酸素原子、炭素原子又は窒素原子を
含有するa−Si(H,X)からなる膜、第族原
子(例えばP)又は第族原子(例えばB)を含
有するa−Si(H,X)からなる膜や、Si3N4、
SiC、SiO2、SiO等の絶縁性膜の製造にも適用で
きる。 The device of the present invention can be used not only for films made of a-Si(H,X) but also for films made of a-Si(H,X) containing oxygen atoms, carbon atoms, or nitrogen atoms, ) or a-Si(H,X) containing group atoms (e.g. B), Si 3 N 4 ,
It can also be applied to the production of insulating films such as SiC, SiO 2 and SiO.
次に本発明のマイクロ波プラズマCVD法によ
る堆積膜形成装置の操作を、実施例をあげて説明
するが、以下の例は該装置の操作に限定的意味を
もつものではない。
Next, the operation of the apparatus for forming a deposited film using the microwave plasma CVD method of the present invention will be explained with reference to examples, but the following examples are not intended to limit the operation of the apparatus.
実施例 1
第1図に図示の装置により、円筒状Al基体上
にa−Si:Hで構成される膜を形成した。また本
例において使用した装置における排気壁106の
排気孔107は、半径0.1cmの円で、その密度は
1cm2あたり3個とした。Example 1 A film composed of a-Si:H was formed on a cylindrical Al substrate using the apparatus shown in FIG. Further, the exhaust holes 107 of the exhaust wall 106 in the apparatus used in this example were circular with a radius of 0.1 cm, and the density was 3 holes per 1 cm 2 .
即ち、まず4本の円筒状Al基体を装着した円
筒状基体支持手段を反応容器101内に設置し、
排気バルブ105を開いて排気管104より反応
容器内を真空排気し、反応容器内を10-5Torrの
真空度とした。同時に、駆動手段(図示せず)に
より6本の円筒状Al基体を回転(自転)させな
がら、加熱ヒーター103により基体温度を300
℃に保持した。 That is, first, a cylindrical substrate support means equipped with four cylindrical Al substrates is installed in the reaction vessel 101,
The exhaust valve 105 was opened and the inside of the reaction vessel was evacuated through the exhaust pipe 104 to bring the inside of the reaction vessel to a degree of vacuum of 10 -5 Torr. At the same time, while the six cylindrical Al substrates are rotated (rotated) by a driving means (not shown), the substrate temperature is increased to 300°C by the heating heater 103.
It was kept at ℃.
こうしたところへ、SiH4ガス5〜40体積%と
H2ガス95〜60体積%の混合ガスを、ガス流量0.1
〜2/hrでガス導入管109から反応容器内に
導入し、排気バルブ105を調整して反応容器の
内圧を0.01Torrとした後、2.45GHzのマイクロ波
を放射し、Al基体上にa−Si:Hで構成された
堆積膜を形成した。 Add 5 to 40 volume% of SiH 4 gas to these areas.
Mixed gas of H2 gas 95-60% by volume, gas flow rate 0.1
After introducing gas into the reaction vessel through the gas introduction pipe 109 at ~2/hr and adjusting the exhaust valve 105 to set the internal pressure of the reaction vessel to 0.01Torr, 2.45GHz microwaves are radiated to a- A deposited film composed of Si:H was formed.
所定時間経過後、加熱ヒーター103及び回転
を中止し、基体を放冷したのち、排気バルブを開
いて反応容器内を大気圧に戻し、堆積膜の形成さ
れた6本の円筒状Al基体を系外にとり出した。
堆積された膜厚を測定して堆積膜を求め、ガスの
利用効率を測定したところ80%であつた。 After a predetermined period of time has passed, the heating heater 103 and its rotation are stopped, and the substrates are left to cool. Then, the exhaust valve is opened to return the inside of the reaction vessel to atmospheric pressure, and the six cylindrical Al substrates on which the deposited films have been formed are placed in the system. I took it outside.
The thickness of the deposited film was measured to determine the deposited film, and the gas utilization efficiency was determined to be 80%.
本発明の装置においては、原料ガスがまずマイ
クロ波導入空間の中心軸に向けて放出されるた
め、マイクロ波エネルギーにより効率的にプラズ
マ空間が形成される。さらに、円筒状基体の周囲
に多数の排気孔を有する排気壁部材を設け、円筒
状基体を該排気壁部材と原料ガス導入管の間に配
置したことにより、堆積膜形成時、励起種の分布
を基体の近傍において一様とすることができるた
め、膜厚及び膜質の均一な堆積膜を形成すること
ができるとともに、原料ガスの利用効率を高める
ことができる。
In the apparatus of the present invention, the raw material gas is first discharged toward the central axis of the microwave introduction space, so that a plasma space is efficiently formed by microwave energy. Furthermore, by providing an exhaust wall member having a large number of exhaust holes around the cylindrical substrate and disposing the cylindrical substrate between the exhaust wall member and the raw material gas introduction pipe, the distribution of excited species during the formation of a deposited film is improved. can be made uniform in the vicinity of the substrate, it is possible to form a deposited film with uniform thickness and quality, and it is possible to improve the utilization efficiency of the raw material gas.
第1A図は、本発明のマイクロ波プラズマ
CVD法による堆積膜形成装置の典型例を示す模
式的透視図であり、第1B図は、その縦断面略
図、第1C図は、その横断面略図である。第2図
は、従来のプラズマCVD法による堆積膜形成装
置の1例を模式的に示す縦断面図である。
第1A乃至第1C図について、101……反応
容器、102……円筒状基体を支持する基体支持
手段、102′……円筒状基体、103……加熱
ヒーター、104……排気管、105……排気バ
ルブ、106……排気壁、107……排気孔、1
08……マイクロ波導波管、109……原料ガス
導入管、110……バルブ、111,111′…
…ガス放出孔。
第2図について、201……反応容器、202
……側壁、203……底壁、204……多穿孔内
壁、205……排気管、206……排気バルブ、
207……ガス導入管、208……バルブ、20
9……円筒状基体、210……基体保持用円筒、
211……ヒーター、212……支持脚、213
……マイクロ波発生源、214……マイクロ波、
215……マイクロ波導波管、216……誘電体
窓。
FIG. 1A shows the microwave plasma of the present invention.
FIG. 1B is a schematic perspective view showing a typical example of a deposited film forming apparatus using a CVD method, and FIG. 1B is a schematic vertical cross-sectional view thereof, and FIG. 1C is a schematic cross-sectional view thereof. FIG. 2 is a vertical cross-sectional view schematically showing an example of a deposited film forming apparatus using a conventional plasma CVD method. 1A to 1C, 101...reaction vessel, 102...substrate support means for supporting a cylindrical substrate, 102'...cylindrical substrate, 103...heater, 104...exhaust pipe, 105... Exhaust valve, 106... Exhaust wall, 107... Exhaust hole, 1
08...Microwave waveguide, 109...Source gas introduction pipe, 110...Valve, 111, 111'...
...Gas release hole. Regarding FIG. 2, 201...reaction vessel, 202
... Side wall, 203 ... Bottom wall, 204 ... Multi-perforated inner wall, 205 ... Exhaust pipe, 206 ... Exhaust valve,
207...Gas introduction pipe, 208...Valve, 20
9... Cylindrical base, 210... Base holding cylinder,
211...Heater, 212...Support leg, 213
...Microwave source, 214...Microwave,
215...Microwave waveguide, 216...Dielectric window.
Claims (1)
内に配設される複数の堆積膜形成用円筒状基体を
支持する複数の基体支持手段と、該複数の円筒状
基体に囲まれる空間内に円筒状基体の長手方向に
沿つてマイクロ波を導入する手段と、円筒状基体
の長手方向に沿つて設置された複数の管状原料ガ
ス導入手段と、前記複数の円筒状基体を包囲する
とともにほぼ全面に多数の排気孔を有する排気壁
部材と、前記反応容器内を真空排気する手段とか
らなつており、上記空間へのマイクロ波導入方向
に沿つた中心軸に関して、前記複数の管状原料ガ
ス導入手段と前記複数の基体支持手段と前記排気
壁部材とが同心円状に前記中心軸から前記反応容
器壁に向かつてこの順に配設されており、さらに
前記管状原料ガス導入手段には前記中心軸に向け
て原料ガスを放出するガス放出孔が少なくとも円
筒状基体の長手方向長さにわたつて多数設けられ
ていることを特徴とするマイクロ波プラズマ
CVD法による堆積膜形成装置。1. A reaction vessel whose interior can be depressurized, a plurality of substrate support means for supporting a plurality of cylindrical substrates for forming deposited films disposed within the reaction vessel, and a space surrounded by the plurality of cylindrical substrates. a means for introducing microwaves along the longitudinal direction of the cylindrical substrate; a plurality of tubular raw material gas introduction means installed along the longitudinal direction of the cylindrical substrate; an exhaust wall member having a large number of exhaust holes, and a means for evacuating the interior of the reaction vessel; , the plurality of substrate support means, and the exhaust wall member are arranged concentrically in this order from the central axis toward the wall of the reaction vessel, and further, the plurality of substrate support means and the exhaust wall member are arranged in this order from the central axis toward the wall of the reaction vessel, and the tubular raw material gas introducing means has a plurality of substrate support means and the exhaust wall member facing toward the central axis. A microwave plasma characterized in that a large number of gas discharge holes are provided at least along the longitudinal length of a cylindrical substrate to discharge raw material gas.
Deposited film forming equipment using CVD method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28312885A JPS62142772A (en) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | Deposited film forming device by cvd method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28312885A JPS62142772A (en) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | Deposited film forming device by cvd method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62142772A JPS62142772A (en) | 1987-06-26 |
| JPS642192B2 true JPS642192B2 (en) | 1989-01-13 |
Family
ID=17661588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28312885A Granted JPS62142772A (en) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | Deposited film forming device by cvd method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62142772A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3343805B2 (en) * | 1995-08-15 | 2002-11-11 | 富士通株式会社 | Disk unit |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6029470A (en) * | 1983-07-27 | 1985-02-14 | Kyocera Corp | Mass production type decomposing device by glow discharge |
-
1985
- 1985-12-18 JP JP28312885A patent/JPS62142772A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62142772A (en) | 1987-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH05275345A (en) | Plasma cvd method and its device | |
| WO2006109735A1 (en) | Film forming method and film forming apparatus | |
| JPH0510428B2 (en) | ||
| US4913928A (en) | Microwave plasma chemical vapor deposition apparatus with magnet on waveguide | |
| JPH01272A (en) | Microwave plasma CVD equipment | |
| TW200917910A (en) | Plasma processing apparatus | |
| JPS642192B2 (en) | ||
| KR20030051627A (en) | Plasma processing | |
| JPS61232612A (en) | Gaseous phase reaction device | |
| JPS62142783A (en) | Deposited film forming device by plasma cvd method | |
| JP2553330B2 (en) | Functional deposition film forming apparatus by plasma CVD | |
| JP2553331B2 (en) | Deposited film forming apparatus by plasma CVD method | |
| RU214891U1 (en) | DEVICE FOR GAS-JET DEPOSITION OF DIAMOND COATINGS | |
| JPS62235471A (en) | Deposited film forming device by plasma cvd method | |
| JP2620782B2 (en) | Deposition film forming apparatus by plasma CVD method | |
| JPH0732127B2 (en) | Plasma gas phase reactor | |
| JPH057462B2 (en) | ||
| JPS6086277A (en) | Formation of deposited film by discharge | |
| JP2504489B2 (en) | Chemical vapor deposition | |
| JPH0686665B2 (en) | Functional deposited film forming apparatus by microwave plasma CVD method | |
| JPS63230880A (en) | Functional deposited film forming device using microwave plasma CVD method | |
| JP2553337B2 (en) | Functional deposited film forming apparatus by microwave plasma CVD method | |
| JPS62224679A (en) | Apparatus for forming deposited film by plasma cvd method | |
| JPS62196377A (en) | Deposited film forming device using plasma CVD method | |
| JPH0627337B2 (en) | Deposited film forming apparatus by plasma CVD method |