JP3286951B2 - Plasma CVD film forming method and apparatus - Google Patents
Plasma CVD film forming method and apparatusInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ(T
FT)、太陽電池、各種センサー等の成膜に使用される
プラズマCVD成膜方法と装置に関する。The present invention relates to a thin film transistor (T
The present invention relates to a plasma CVD film forming method and apparatus used for film formation of FT), solar cells, various sensors, and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種のプラズマCVD装置とし
て、例えば図1に示すような、ガス導入系aと排気系b
が接続された真空槽c内に2個以上の電極d、eを設
け、その一方の電極dに高周波電源fからマッチング回
路iを介して高周波電力を供給し、他方のトレイ形式の
アース電位の電極e上に基板gを搭載してこれをその背
面からヒーターhで加熱する装置が使用されており、該
真空槽c内へ該ガス導入系aを介してSiH4、NH3、
N2O等の反応ガスを導入し、その圧力が一定圧力に到
達すると、高周波電源fから電極dへ高周波電力を供給
してこれら電極d、e間にプラズマを発生させ、そのプ
ラズマにより反応ガスを分解してヒーターhにより加熱
した基板gに成膜を施している。これに使用される高周
波電源fは、通常、13.56MHzの電源であり、連続
放電のプラズマを発生させている。該真空槽cには、場
合により図1のように、他の真空槽jがバルブkを介し
て連設され、基板gはトレイの電極dに載せられてこれ
ら真空槽c、jの間を搬送される。一方の電極dには内
部が中空で表面にガス噴出口lを形成したシャワープレ
ートmが設けられ、その中空の部分にガス導入系aを接
続して対向する基板gに向けて均一に反応ガスが噴出す
る。nは防着板で、Oはリフレクターである。2. Description of the Related Art Conventionally, as a plasma CVD apparatus of this type, for example, as shown in FIG.
Is provided with two or more electrodes d and e in a vacuum chamber c connected thereto, and one of the electrodes d is supplied with high-frequency power from a high-frequency power source f via a matching circuit i. A device that mounts a substrate g on the electrode e and heats the substrate g from the back thereof with a heater h is used, and SiH 4 , NH 3 , and the like are introduced into the vacuum chamber c via the gas introduction system a.
When a reaction gas such as N 2 O is introduced and the pressure reaches a certain pressure, high-frequency power is supplied from a high-frequency power source f to the electrode d to generate a plasma between the electrodes d and e, and the reaction gas is generated by the plasma. And a film is formed on the substrate g heated by the heater h. The high-frequency power source f used for this purpose is usually a 13.56 MHz power source, and generates continuous discharge plasma. As shown in FIG. 1, another vacuum chamber j is connected to the vacuum chamber c via a valve k, and a substrate g is placed on an electrode d of a tray so that a space between the vacuum chambers c and j is provided. Conveyed. One electrode d is provided with a shower plate m having a hollow inside and a gas ejection port l formed on the surface, and a gas introduction system a is connected to the hollow portion to uniformly react gas toward the opposing substrate g. Squirts. n is an adhesion-preventing plate, and O is a reflector.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記のようなプラズマ
CVD成膜装置により多数枚の基板gへ成膜を行なう
と、基板g以外のトレイの電極eやシャワープレート
m、リフレクターn等の部分に膜やパウダーが堆積し、
これらの不用な膜等は不純物として基板gの膜中に混入
することがあるので、これを除去する必要がある。従来
は、真空槽cを大気に開放して部品等を交換し、取り外
した部品等に付着した膜をGBB(ガラスブラスト法)
により除去し再生していたが、作業性が悪いことや装置
の稼働効率が低下することで最近はプラズマによるクリ
ーニングが要望されている。このクリーニング方法は、
真空槽内に反応ガスの代りにNF3、CHF3等のエッチ
ングガスを導入してプラズマを発生させ、エッチングに
より不要な膜、パウダーを除去しようとする方法であ
る。When a film is formed on a large number of substrates g by the plasma CVD film forming apparatus as described above, the electrode e, the shower plate m, the reflector n, etc. of the tray other than the substrate g are formed. Film and powder accumulate,
These unnecessary films and the like may be mixed as impurities into the film of the substrate g, and thus need to be removed. Conventionally, the vacuum chamber c is opened to the atmosphere to replace parts and the like, and the film attached to the removed parts and the like is subjected to a GBB (glass blast method).
However, cleaning with plasma has recently been demanded due to poor workability and reduced operation efficiency of the apparatus. This cleaning method
This is a method in which an etching gas such as NF 3 or CHF 3 is introduced into a vacuum chamber instead of a reaction gas to generate plasma, and an unnecessary film or powder is removed by etching.
【0004】しかし、従来のプラズマCVD成膜装置で
は、良質のa−Si:H膜を得るためには、SiH4ガ
スを十分に流して低い高周波電力により反応律則の条件
で成膜を行なう必要があった。成膜速度を増加させるた
めに投入電力を大きくすると、成膜中に発生するパウダ
ーの量が急激に増加し、これに伴って膜質の低下、欠陥
の増加を引き起こすようになり、実用的には成膜速度は
100オングストローム/minが上限であった。こう
したパウダーの発生量が投入電力の増大と共に増加する
現象は、プラズマCVD成膜方法によりpoly−Si
膜、Ge膜、カーボン膜、p型やn型のa−Si膜、S
iCx膜を形成する場合にも見られる。However, in the conventional plasma CVD film forming apparatus, in order to obtain a high quality a-Si: H film, the film is formed under a condition of the reaction law with a sufficiently high flow of SiH 4 gas and a low high frequency power. Needed. When the input power is increased in order to increase the deposition rate, the amount of powder generated during the deposition increases sharply, resulting in a decrease in film quality and an increase in defects. The upper limit of the film forming speed was 100 angstroms / min. The phenomenon that the amount of generated powder increases with an increase in input power is caused by the poly-Si
Film, Ge film, carbon film, p-type or n-type a-Si film, S
This is also seen when forming an iCx film.
【0005】例えば、a−Si:H膜の成膜中にはSi
H4ガスが分解してSiH3*、SiH3 -、SiH2*、S
iH2 -、SiH2 --のように、各種ラジカルやイオンが
生成し、このうちSiH3*のラジカルが成膜に寄与する
ことが知られている。このとき発生するSiH2イオン
の量は少ないが、最近の報告によれば、このSiH2イ
オンの半径が大きく又帯電しているために気相反応を起
こしてSi2Hxn-を生成し、一旦発生したSi2Hxn-は
その半径が大きいために加速度的に気相反応を起してS
inHmの大きなクラスターを形成してやがてはパウダー
として認識されるまでに至るということである。また、
発生するパウダーの粒径の成長速度は、その粒径が飽和
するまでには1秒以上かかるという報告もなされてい
る。For example, during the formation of an a-Si: H film,
The H 4 gas is decomposed to form SiH 3 *, SiH 3 − , SiH 2 *, S
It is known that various radicals and ions are generated, such as iH 2 − and SiH 2 −, of which radicals of SiH 3 * contribute to film formation. Although the amount of SiH 2 ions generated at this time is small, according to a recent report, since the radius of the SiH 2 ions is large and charged, a gas phase reaction occurs to generate Si 2 Hxn −, and once, Since the generated Si 2 Hxn− has a large radius, it causes a gas phase reaction at an accelerated rate, and
This means that large clusters of inHm are formed and eventually they are recognized as powder. Also,
It has been reported that the growth rate of the particle size of the generated powder takes one second or more until the particle size is saturated.
【0006】以上の公知の技術から、パウダーの発生を
低減するには、その粒径が成長する以前に放電を停止す
れば良いと推測でき、そのためには高周波電力をパルス
変調することで可能になると考えたが、パルス変調中の
放電停止時には成膜も停止するので成膜速度を低下をも
たらす不都合が見られた。また、パルス変調しても多少
のパウダーの発生が見られ、これを除去して引き続き成
膜を行なうことが生産性を向上する上で望ましい。From the above known techniques, it can be inferred that the generation of powder can be reduced by stopping the discharge before the particle diameter grows. For that purpose, it is possible to modulate the high frequency power by pulse modulation. However, when the discharge is stopped during the pulse modulation, the film formation is also stopped, so that there is a disadvantage that the film formation speed is reduced. In addition, generation of a small amount of powder is observed even after pulse modulation, and it is desirable to remove the powder and continue film formation in order to improve productivity.
【0007】本発明は、成膜速度をあまり低減させずに
パウダーの発生を抑制しながらプラズマCVDによる成
膜を行なえる方法を提供することを第1の目的とし、そ
の第2の目的は第1の目的達成と共に高速でプラズマク
リーニングを可能にするプラズマCVD成膜方法を提供
することにある。そしてその第3の目的は、第1及び第
2の目的達成に適した装置を提供することである。It is a first object of the present invention to provide a method capable of forming a film by plasma CVD while suppressing generation of powder without significantly reducing the film forming speed. An object of the present invention is to provide a plasma CVD film forming method which enables plasma cleaning at high speed while achieving the object of the present invention. The third object is to provide an apparatus suitable for achieving the first and second objects.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明では、ガス導入系
と排気系が接続された真空槽内に2個以上の電極を設
け、その一方の電極に高周波電源から高周波電力を供給
し、他方の電極上に基板を搭載し、該真空槽内へ導入し
た反応ガスをこれら電極間に発生させたプラズマにより
分解して該基板に成膜する装置を用い、成膜時には、高
周波電力を50Hz〜100kHzの変調周期でデューティ
ー比95%〜40%で供給し、該真空槽内をクリーニン
グする時には、高周波電力を成膜時と変更してデューテ
ィー比80%〜100%で供給し、該真空槽内へ導入し
たエッチングガスでプラズマクリーニングすることによ
り、上記第1及び第2の目的を達成するようにした。上
記第3の目的は、ガス導入系と排気系が接続された真空
槽内に2個以上の電極を設け、その一方の電極に高周波
電源から高周波電力を供給し、他方の電極上に基板を搭
載し、該真空槽内へ導入した反応ガスをこれら電極間に
発生させたプラズマにより分解して該基板に成膜する装
置に於いて、該真空槽にクリーニング用エッチングガス
源を接続し、該高周波電源をその高周波電力の変調周期
とデューティー比を変更する制御手段を介して上記電極
に接続し、該制御手段により、成膜時には、高周波電力
を50Hz〜100kHzの変調周期でデューティー比95
%〜40%で供給し、該真空槽内をクリーニングする時
には、高周波電力を成膜時と変更してデューティー比8
0%〜100%で供給するよう構成することにより、達
成される。According to the present invention, two or more electrodes are provided in a vacuum chamber to which a gas introduction system and an exhaust system are connected, and one of the electrodes is supplied with high-frequency power from a high-frequency power source and the other is supplied with high-frequency power. A substrate is mounted on the electrodes of the above, and a reaction gas introduced into the vacuum chamber is decomposed by plasma generated between the electrodes to form a film on the substrate. At a modulation cycle of 100 kHz, a duty ratio of 95% to 40% is supplied. When cleaning the inside of the vacuum chamber, high-frequency power is supplied at a duty ratio of 80% to 100% by changing the high frequency power during film formation. The first and second objects are achieved by performing plasma cleaning with an etching gas introduced into the chamber. The third object is to provide two or more electrodes in a vacuum chamber to which a gas introduction system and an exhaust system are connected, supply high-frequency power from a high-frequency power source to one of the electrodes, and mount a substrate on the other electrode. mounted, the reaction gas introduced into the vacuum chamber at the apparatus for forming the substrate is decomposed by the plasma generated between the electrodes, connect the cleaning etch gas source into the vacuum tank Connecting the high-frequency power supply to the electrode via control means for changing a modulation period and a duty ratio of the high-frequency power , and controlling the high-frequency power during film formation by the control means.
With a duty cycle of 95 at a modulation period of 50 Hz to 100 kHz.
% To 40% to clean the vacuum chamber
The high-frequency power was changed to that at the time of film formation, and the duty ratio was 8
This is achieved by configuring to supply between 0% and 100% .
【0009】[0009]
【作用】通常のプラズマCVDによる成膜方法と同様
に、真空槽内に基板を用意してその内部の圧力を適当な
真空圧に調整し、基板を加熱して適当な流量で反応ガス
を流しながら電極に高周波電力を投入して成膜すること
は従来の方法と同様であるが、本発明の方法では、該高
周波電力を50Hz〜100kHzの変調周期でパルス変調
させるのみならず、デューティー比を95〜40%で投
入する新たな手法で成膜することにより、大きな電力を
投入しても成膜に伴うパウダーの発生を抑制され、長時
間の成膜を行なえ、成膜時間の経過と共に電極やシャワ
ープレート、リフレクター等に付着する膜やパウダー
を、デューティー比80〜100%の高周波電力を投入
してエッチングにより除去でき、装置の分解や交換が不
必要になるので装置の稼働効率が向上する。また、通常
のプラズマCVD成膜装置に高周波電力を変調する変調
器とデューティー比を変更する変更器の制御手段を設け
る比較的簡単な変更で上記方法を実施できる。A substrate is prepared in a vacuum chamber, the pressure inside the substrate is adjusted to an appropriate vacuum pressure, the substrate is heated, and a reaction gas is flowed at an appropriate flow rate in the same manner as in the ordinary plasma CVD method. While applying a high-frequency power to the electrodes to form a film is the same as the conventional method, the method of the present invention not only modulates the high-frequency power with a pulse at a modulation cycle of 50 Hz to 100 kHz, but also reduces the duty ratio. By forming a film by a new method of inputting at 95 to 40%, generation of powder accompanying the film formation can be suppressed even when a large amount of electric power is applied, and a long-time film formation can be performed, and the electrode is formed as the film formation time elapses. Film and powder adhering to the shower plate, the reflector, etc. can be removed by etching by applying high frequency power with a duty ratio of 80 to 100%, and disassembly and replacement of the device become unnecessary. Efficiency is improved. In addition, the above method can be performed by a relatively simple change in which a normal plasma CVD film forming apparatus is provided with a modulator for modulating high-frequency power and a control unit for changing a duty ratio.
【0010】[0010]
【実施例】本発明の実施例を図面に基づき説明すると、
図2に於いて符号1は、反応ガス源に連なるガス導入系
2と真空ポンプに連なる排気系3が接続された真空槽を
示し、該真空槽1内には、2個の平板状の電極4、5を
対向させて設け、その一方の電極4に外部の高周波電源
6をマッチング回路7を介して接続し、他方の電極5上
に成膜が施される基板8を搭載する。該他方の電極5は
トレイ状に構成され、該真空槽1にバルブ9を介して連
設した基板8を出し入れするための他の真空槽10との
間を図示してないチェンやロボットアーム等の搬送手段
により搬送され、該真空槽1内で成膜中はアース電位に
維持される。また、該一方の電極4は、その前面にシャ
ワープレート11を備えた中空の電極で構成され、その
中空部に前記ガス導入系2を接続して該シャワープレー
ト11に設けた多数のガス噴出口12から均一にガスを
噴出させるようにした。13は基板8を加熱するために
電極5の背後に設けたヒーターである。該ガス導入系2
には、反応ガスとしてSiH4、NH3、N2O等が導入
され、a−Si:Hの膜を基板8に成膜するときは、S
iH4が導入される。16は防着板で、17はリフレク
ターである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a vacuum chamber to which a gas introduction system 2 connected to a reaction gas source and an exhaust system 3 connected to a vacuum pump are connected. In the vacuum chamber 1, two flat electrodes are provided. 4 and 5 are provided facing each other, an external high-frequency power supply 6 is connected to one of the electrodes 4 via a matching circuit 7, and a substrate 8 on which a film is formed is mounted on the other electrode 5. The other electrode 5 is formed in a tray shape, and a chain, a robot arm, or the like (not shown) is provided between the vacuum chamber 1 and another vacuum chamber 10 for taking in and out a substrate 8 connected to the vacuum chamber 1 via a valve 9. And maintained at the ground potential during the film formation in the vacuum chamber 1. The one electrode 4 is constituted by a hollow electrode provided with a shower plate 11 on the front surface thereof, and the gas introduction system 2 is connected to the hollow portion to provide a large number of gas ejection ports provided on the shower plate 11. The gas was uniformly ejected from 12. Reference numeral 13 denotes a heater provided behind the electrode 5 for heating the substrate 8. The gas introduction system 2
As a reaction gas, SiH 4 , NH 3 , N 2 O, etc. are introduced as a reaction gas. When an a-Si: H film is formed on the substrate 8, S
iH 4 is introduced. Reference numeral 16 denotes a deposition-preventing plate, and reference numeral 17 denotes a reflector.
【0011】以上の装置構成は、従来のプラズマCVD
成膜装置の構成と略同様であり、該真空槽内へ導入した
反応ガスを電極4、5間に発生するプラズマにより分解
して基板8に成膜することも同様であるが、成膜速度を
上げるために高周波電源6からの投入電力を大きくする
とパウダーの発生が多くなる不都合を生じ、そのクリー
ニングにも時間が掛かって好ましくないが、本発明では
電極4に投入される高周波電力をパルス変調させるのみ
ならずデューティー比を成膜時とクリーニング時とで特
定の範囲に設定する新たな手法により、大きな投入電力
であってもパウダーの発生を従来よりも低減させ、適時
のクリーニングに於いては大きな高周波電力の連続放電
で実効投入電力を低下させないように高速でエッチング
によるクリーニングを可能ならしめた。この手法の実行
のために、電極4への高周波電力は高周波電源6をパル
ス変調する変調器14とデューティー比を変更する変更
器15の制御手段を介して供給される。[0011] The above apparatus configuration is the same as that of the conventional plasma CVD.
The configuration is substantially the same as the configuration of the film forming apparatus. The same applies to the case where the reaction gas introduced into the vacuum chamber is decomposed by plasma generated between the electrodes 4 and 5 to form a film on the substrate 8. If the power supplied from the high-frequency power source 6 is increased to increase the power, there is a problem that the generation of powder increases, and it takes a long time to clean the powder. However, in the present invention, the high-frequency power supplied to the electrode 4 is pulse-modulated. The new method of setting the duty ratio to a specific range during film formation and during cleaning as well as reducing the generation of powder even with a large input power compared to the conventional method. The cleaning by etching at high speed was made possible so as not to lower the effective input power by continuous discharge of large high frequency power. In order to execute this method, high-frequency power to the electrode 4 is supplied via control means of a modulator 14 for pulse-modulating the high-frequency power supply 6 and a changer 15 for changing a duty ratio.
【0012】a−Si:Hを成膜する場合、電極5に取
付けたガラスの基板8をヒーター13で加熱し、SiH
4ガスを真空排気した真空槽1内に流しながら高周波電
力を電極4へ投入して行なわれ、両電極4、5間に発生
する放電により該ガスが電離され、その電離により発生
したラジカルが加熱された基板8の表面に反応付着して
a−Si:Hの薄膜が形成されことになるが、投入する
高周波電力を大きくし、しかも変調器14と変更器15
によりパルス変調すると共にデューティー比を特定の範
囲に調整することにより、パウダーの発生が減少する。
これに伴い成膜速度が減少するが、これは投入パワーを
大きくすることでその補いがつく。また、多少とも発生
するパウダーをクリーニングする場合には、NF3、C
HF3等のエッチングガスを真空槽1内へ導入すると共
に電極4へ高いデューティー比の高周波電力を投入して
プラズマエッチングを比較的大きなエッチングレートで
除去する。高周波電源6としては、1MHz〜60MHzの高
周波電源が使用され、これを50Hz〜100KHzの変調
周期に変調器14でパルス変調し、デューティー比は4
0〜100%で変更器15により変更する。1台の高周
波電源が、このデューティー比で変更できない場合に
は、パルス変調可能な高周波電源と連続高周波を出力す
る高周波電源の2台を設ければよい。When a-Si: H is deposited, the glass substrate 8 attached to the electrode 5 is heated by a heater 13 and
The high-frequency power is applied to the electrode 4 while flowing into the vacuum chamber 1 where the four gases are evacuated, and the gas is ionized by the discharge generated between the electrodes 4 and 5, and the radicals generated by the ionization are heated. Although a thin film of a-Si: H is formed by reacting and adhering to the surface of the substrate 8 thus formed, the applied high frequency power is increased, and the modulator 14 and the modifier 15 are increased.
By adjusting the duty ratio to a specific range while performing pulse modulation, powder generation is reduced.
As a result, the film formation rate is reduced, but this can be compensated for by increasing the input power. Further, when cleaning powder generated to some extent, NF 3 , C
An etching gas such as HF 3 is introduced into the vacuum chamber 1 and high-frequency power having a high duty ratio is applied to the electrode 4 to remove plasma etching at a relatively high etching rate. As the high-frequency power supply 6, a high-frequency power supply of 1 MHz to 60 MHz is used, which is pulse-modulated by the modulator 14 at a modulation cycle of 50 Hz to 100 KHz, and the duty ratio is 4
It is changed by the changer 15 at 0 to 100%. If one high-frequency power supply cannot be changed at this duty ratio, two high-frequency power supplies capable of pulse modulation and a high-frequency power supply that outputs continuous high-frequency power may be provided.
【0013】高周波電源6として1MHz〜60MHzの高周
波を選択した理由は、プラズマ中可動イオンの周波数上
限が1MHzであることと、集中L,Cで得られる安定放
電が60MHz以下であるからである。また、パウダーの
発生を低減させるために反応空間中のラジカルを全て消
滅させる時間だけ放電を停止すればよいのであるが、そ
の放電停止時間が長すぎると析出速度(成膜速度)の低
下をきたすことになり、しかもSiH3*ラジカルの消滅
時間が長く、この消滅時間だけ放電停止することは実用
的でない。そこで、該ラジカルの拡散速度から計算して
変調周期を50Hz〜100KHzとした。即ち、電極4、
5間の放電空間の距離は、通常20mm程度であり、圧
力がプラズマCVDの標準の1Torrである場合、1ミリ
sec程度で全てのラジカルがどちらかの電極に到達し
て消滅するので放電停止時間は1ミリsecが目安にな
り、これよりデューティー比を50%とすれば変調周期
が50Hzになる。また、変調周期の最大を100KHzと
した理由は、100KHz以上ではOFF時間が短すぎ、
パウダーの発生が抑制されないからである。The reason why the high frequency power of 1 MHz to 60 MHz is selected as the high frequency power supply 6 is that the upper limit of the frequency of the mobile ions in the plasma is 1 MHz and the stable discharge obtained by the concentrated L and C is 60 MHz or less. Further, in order to reduce the generation of powder, it is only necessary to stop the discharge for a time for eliminating all the radicals in the reaction space. However, if the discharge stop time is too long, the deposition rate (film forming rate) is reduced. In other words, the elimination time of the SiH 3 * radical is long, and it is not practical to stop the discharge for the elimination time. Therefore, the modulation period was calculated from the diffusion rate of the radical, and the modulation period was set to 50 Hz to 100 KHz. That is, the electrode 4,
The distance between the discharge spaces 5 is usually about 20 mm. When the pressure is 1 Torr, which is the standard for plasma CVD, all the radicals reach one of the electrodes and disappear in about 1 msec. Is 1 millisecond as a guide. If the duty ratio is set to 50%, the modulation period becomes 50 Hz . The reason for setting the maximum of the modulation period to 100 kHz is that the OFF time is too short at 100 kHz or more,
This is because generation of powder is not suppressed.
【0014】本発明の具体的実施例は次の通りである。
図2の構成の装置に於いて、ガス導入系2にSiH4の
反応ガス源とNF3のエッチングガス源を交代で導入で
きるように接続しておき、ガラスの基板8を搭載した電
極5を真空槽1に用意し、排気系3で該真空槽1内を排
気したのちSiH4ガスをシャワープレート11を介し
て500sccmの割合で基板8に対して均一に流しながら
圧力を0.65Torrに調整する。これと同時に基板8を
250℃に加熱する。高周波電源6には13.56MH
z、500Wのものを使用し、これを変調器14で1kHz
に変調し、変更器15でデューティー比(ON/ON+
OFF)を30%〜100%まで変更した。パウダーの
発生量を測定するために、予め、シャワープレート11
の端面に20mm角のカバーグラスを置き、成膜後にパ
ウダーのみを採ってその重さを測定するようにした。ま
た、この条件で基板8に堆積した薄膜の析出速度は、基
板8に付いた膜を触針式段差計を求めて成膜時間で割る
ことにより測定した。この条件での析出速度(成膜速
度)及びパウダー発生量とデューティー比の関係は図3
に示す如くであり、デューティー比40%のときはこれ
が100%のときよりも析出速度は60%程度に減少す
るが、パウダーの発生量はデューティー比の減少と共に
急激に減少することが分かる。析出速度は投入電力に比
例するが、析出速度の損失が許容範囲となるデューティ
ー比は40〜95%の範囲であった。成膜中に多少とも
パウダーが発生し、成膜時間の経過と共に電極やシャワ
ープレート、リフレクター等に膜やパウダーが付着する
ことになるが、適当な時間が経過したとき真空槽1内に
NF3ガスをガス導入系2を介して2000sccmの割合
で流し、真空槽1内の圧力を0.3Torrに調整し、2Kw
の高周波電力を変調周期1KHzでデューティー比を30
〜100%に変化させて電極4に投入したところ、エッ
チング速度は図4のように変化した。プラズマCVD装
置のクリーニングの場合、1μm/minのエッチング
レートが目安であり、それゆえデューティー比は80〜
100%の範囲が選択される。デューティー比100%
は変調しない連続放電であり、既存の高周波電源として
40〜100%で制御できない場合にはパルス変調可能
な高周波電源を別途に設備すればよい。The specific embodiments of the present invention are as follows.
In the apparatus having the configuration shown in FIG. 2, a reaction gas source of SiH 4 and an etching gas source of NF 3 are connected to the gas introduction system 2 so as to be alternately introduced, and the electrode 5 on which the glass substrate 8 is mounted is connected. After preparing the vacuum chamber 1 and evacuating the vacuum chamber 1 by the exhaust system 3, the pressure is adjusted to 0.65 Torr while uniformly flowing SiH 4 gas to the substrate 8 at a rate of 500 sccm through the shower plate 11. I do. At the same time, the substrate 8 is heated to 250 ° C. 13.56 MHz for the high frequency power supply 6
z, use 500W, this is 1kHz
And duty ratio (ON / ON +
OFF) was changed from 30% to 100%. In order to measure the amount of powder generated, the shower plate 11
A 20 mm square cover glass was placed on the end face, and only the powder was taken after film formation and its weight was measured. The deposition rate of the thin film deposited on the substrate 8 under these conditions was measured by dividing the film attached to the substrate 8 by a stylus-type step meter and dividing the film by the deposition time. The relationship between the deposition rate (deposition rate), the amount of generated powder, and the duty ratio under these conditions is shown in FIG.
It can be seen that, when the duty ratio is 40%, the deposition rate is reduced to about 60% as compared with the case where the duty ratio is 100%, but the amount of generated powder sharply decreases as the duty ratio decreases. The deposition rate was proportional to the input power, but the duty ratio at which the loss of the deposition rate was within an allowable range was in the range of 40 to 95%. Even powder occurs somewhat during the film formation, electrodes and the shower plate over the deposition time, but the film or powder to the reflector or the like will adhere, NF 3 into the vacuum chamber 1 when the appropriate time has elapsed The gas was flowed at a rate of 2000 sccm through the gas introduction system 2, the pressure in the vacuum chamber 1 was adjusted to 0.3 Torr, and 2 kW
High frequency power of 1KHz and a duty ratio of 30
When it was charged into the electrode 4 while being changed to 100100%, the etching rate changed as shown in FIG. In the case of cleaning the plasma CVD apparatus, an etching rate of 1 μm / min is a standard, and therefore, the duty ratio is 80 to
A range of 100% is selected. Duty ratio 100%
Is a continuous discharge without modulation, and if the existing high-frequency power supply cannot be controlled at 40 to 100%, a high-frequency power supply capable of pulse modulation may be separately provided.
【0015】以上の実施例では、トレイ式の電極5に基
板8を取付けて縦に搬送する縦型形式の装置を説明した
が、本発明は基板を水平に搬送する形式の装置やトレイ
式でない枚葉式装置にも適用可能である。また、a−S
i:H膜の成膜の実施例で本発明を説明したが、気相重
合でパウダーの発生を伴う成膜、例えば、poly−S
i膜、Ge膜、カーボン膜、p型・n型a−Si膜、S
iCx膜等の成膜にも適用できる。In the above embodiment, the vertical type apparatus in which the substrate 8 is attached to the tray type electrode 5 and transported vertically is described. However, the present invention is not an apparatus which transports the substrate horizontally or a tray type. The present invention is also applicable to a single wafer type apparatus. Also, a-S
Although the present invention has been described in the embodiment of the formation of the i: H film, the film formation accompanied by the generation of powder in the gas phase polymerization, for example, poly-S
i film, Ge film, carbon film, p-type / n-type a-Si film, S
It can also be applied to the formation of an iCx film or the like.
【0016】[0016]
【発明の効果】以上のように本発明では、高周波電力で
プラズマCVD成膜を行なう場合、該高周波電力を反応
ガスを導入しての基板への成膜時と、該エッチングガス
を導入してのプラズマクリーニング時とでデューティ比
を変更して投入するようにしたので、その成膜に伴い発
生するパウダーの量を低減させることができ、これによ
り大きな高周波電力による長時間の成膜を行なえる等の
効果があり、この方法は高周波電力の変調器とデューテ
ィー比変更器の制御手段を設けるだけの簡単な構成の装
置で実施できる等の効果がある。As described above, according to the present invention, when plasma CVD film formation is performed with high-frequency power, the high-frequency power is applied to a substrate when a reactive gas is introduced and when the etching gas is introduced. In this case, the duty ratio is changed between the time of the plasma cleaning and the time of the plasma cleaning, so that the amount of powder generated due to the film formation can be reduced, so that the film can be formed for a long time with a large high frequency power. This method has an effect that the method can be implemented by a device having a simple configuration in which only a modulator for high-frequency power and a control unit for a duty ratio changer are provided.
【図1】 従来例の截断平面図FIG. 1 is a cutaway plan view of a conventional example.
【図2】 本発明の実施例の截断平面図FIG. 2 is a cutaway plan view of an embodiment of the present invention.
【図3】 デューティー比と析出速度及びパウダー発生
量の関係を示す線図FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a duty ratio, a deposition rate, and an amount of generated powder.
【図4】 デューティー比とエッチングレートの関係を
示す線図FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a duty ratio and an etching rate.
1 真空槽 2 ガス導入源 3 排気
系 4、5 電極 6 高周波電源 8
基板 13 ヒーター 14 変調器 15 デューティー比変更器DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum tank 2 Gas introduction source 3 Exhaust system 4, 5 electrode 6 High frequency power supply 8
Substrate 13 Heater 14 Modulator 15 Duty ratio changer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 征典 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空 技術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 戸川 淳 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空 技術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 谷 典明 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空 技術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 米▲崎▼ 武 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真 空技術株式会社内 (72)発明者 清水 康男 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真 空技術株式会社内 (72)発明者 一山 政博 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真 空技術株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−160045(JP,A) 特開 昭63−215037(JP,A) 特開 昭60−140726(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 C23C 16/50 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masanori Hashimoto 523 Yokota, Yamatake-cho, Yamatake-gun, Chiba Japan Vacuum Engineering Co., Ltd. Chiba Super Materials Laboratory Co., Ltd. (72) Noriaki Tani 523 Yamatake-cho Yokota, Yamatake-gun, Chiba Prefecture Japan Vacuum Engineering Co., Ltd.Chiba Super Materials Research Laboratories (72) Inventor U.S. Inside Vacuum Technology Co., Ltd. (72) Inventor Yasuo Shimizu 2500 Hagizono, Chigasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Japan Vacuum Technology Co., Ltd. (72) Inventor Masahiro Ichiyama 2500 Hagizono, Chigasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Japan Sky Technology Co., Ltd. 56) References JP-A-5-160045 (JP, A) JP-A-62-115037 (JP, A) JP-A-60-140726 (JP, A ) (58) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) H01L 21/205 C23C 16/50
Claims (3)
内に2個以上の電極を設け、その一方の電極に高周波電
源から高周波電力を供給し、他方の電極上に基板を搭載
し、該真空槽内へ導入した反応ガスをこれら電極間に発
生させたプラズマにより分解して該基板に成膜する装置
を用い、成膜時には、高周波電力を50Hz〜100kHz
の変調周期でデューティー比95%〜40%で供給し、
該真空槽内をクリーニングする時には、高周波電力を成
膜時と変更してデューティー比80%〜100%で供給
し、該真空槽内へ導入したエッチングガスでプラズマク
リーニングすることを特徴とするプラズマCVD成膜方
法。1. A high-frequency power source is supplied from a high-frequency power source to one of two electrodes provided in a vacuum chamber to which a gas introduction system and an exhaust system are connected, and a substrate is mounted on the other electrode. An apparatus for decomposing a reaction gas introduced into the vacuum chamber by plasma generated between these electrodes and forming a film on the substrate, and using a high frequency power of 50 Hz to 100 kHz during the film formation.
At a duty cycle of 95% to 40% with a modulation cycle of
A plasma CVD method characterized in that when cleaning the inside of the vacuum chamber, high-frequency power is supplied at a duty ratio of 80% to 100% while changing from the time of film formation, and plasma cleaning is performed using an etching gas introduced into the vacuum chamber. Film formation method.
の電源を使用することを特徴とする請求項1に記載のプ
ラズマCVD成膜方法。2. The high-frequency power source is 1 MHz to 60 MHz.
2. The plasma CVD film forming method according to claim 1, wherein a power source is used.
内に2個以上の電極を設け、その一方の電極に高周波電
源から高周波電力を供給し、他方の電極上に基板を搭載
し、該真空槽内へ導入した反応ガスをこれら電極間に発
生させたプラズマにより分解して該基板に成膜する装置
に於いて、該真空槽にクリーニング用エッチングガス源
を接続し、該高周波電源をその高周波電力の変調周期と
デューティー比を変更する制御手段を介して上記電極に
接続し、該制御手段により、成膜時には、高周波電力を
50Hz〜100kHzの変調周期でデューティー比95%
〜40%で供給し、該真空槽内をクリーニングする時に
は、高周波電力を成膜時と変更してデューティー比80
%〜100%で供給するようにしたことを特徴とするプ
ラズマCVD装置。3. A method according to claim 1, wherein two or more electrodes are provided in a vacuum chamber to which a gas introduction system and an exhaust system are connected, high-frequency power is supplied to one of the electrodes from a high-frequency power supply, and a substrate is mounted on the other electrode. the reaction gas introduced into the vacuum chamber at the apparatus for forming the substrate is decomposed by the plasma generated between the electrodes, connect the cleaning etch gas source into the vacuum vessel, the A high-frequency power supply is connected to the electrodes via control means for changing the modulation cycle and duty ratio of the high-frequency power, and the control means controls the high-frequency power during film formation.
Duty ratio 95% with modulation period of 50Hz to 100kHz
~ 40%, when cleaning the vacuum chamber
Changes the high frequency power to that at the time of film formation and changes the duty ratio to 80.
% . A plasma CVD apparatus characterized in that it is supplied at a rate of 100% to 100% .
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