JP3634606B2

JP3634606B2 - Thin film forming apparatus using rotating electrode

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Publication number: JP3634606B2
Application number: JP34481397A
Authority: JP
Inventors: 洋一堂本; 均平野; 慶一蔵本; 久樹樽井; 勇藏森
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-12-15
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2017-12-15
Also published as: JPH11172449A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電極を用いた薄膜形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アモルファスシリコン等の薄膜を比較的高い圧力で形成する薄膜形成装置としては、反応容器内に平行平板型電極を設置したプラズマＣＶＤ装置が知られている。このような装置においては、一方の電極に高周波電力または直流電力を印加し、他方の電極を接地し、これらの電極間でプラズマを発生させ、発生したプラズマ中に反応ガスを供給し、反応ガスを分解することにより基板上に所望の薄膜を形成させている。
【０００３】
高速でかつ大きな面積の薄膜を形成することができる薄膜形成装置として、特開平９−１０４９８５号公報では、回転電極を用いた薄膜形成装置が提案されている。このような回転電極を用いた薄膜形成装置によれば、回転電極の回転によりプラズマ空間に反応ガスを効率よく供給することができるので、反応ガスの利用効率を大幅に向上させることができるとともに、速い速度で均一な薄膜を形成することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転電極を用いた薄膜形成装置においては、１０ｃｍ〜３０ｃｍの比較的大きな直径の回転電極が用いられており、比較的広い領域でプラズマが発生するため、薄膜形成に関与しない遊離した微粒子が発生する場合があった。このような微粒子の発生は、反応ガスの利用効率を低減させ、効率的な薄膜形成の妨げとなる。また、反応容器内に微粒子が付着するため、付着した微粒子を取り除くなどの装置のメンテナンスが必要となる。
【０００５】
微粒子の発生を低減する方法として、回転電極の直径を小さくすることによりプラズマ発生領域を制限する方法が考えられる。しかしながら、回転電極の直径を小さくすると、相対的に回転電極の電極表面の周速度が遅くなり、回転による電極表面の移動によって供給される反応ガスの量が低減し、成膜速度が低下する。
【０００６】
本発明の目的は、回転電極を用いた薄膜形成装置において、成膜速度を向上させ、均質な薄膜を形成することができる薄膜形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の局面に従う薄膜形成装置は、回転することにより基板表面の近傍を移動しながら通過する電極表面を有する円筒状の回転電極に、高周波電力または直流電力を印加することによりプラズマを発生させ、該プラズマ中で反応ガスを分解させてプラズマＣＶＤ法により基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置であり、回転電極と基板の間のプラズマ発生領域に反応ガスを吹き付けるように反応ガス供給管が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
本発明の第１の局面に従うさらに具体的な薄膜形成装置は、反応容器内でプラズマを発生させ、該プラズマ中で反応ガスを分解させてプラズマＣＶＤ法により基板上に薄膜を形成するための薄膜形成装置であり、回転することにより基板表面の近傍を移動しながら通過する電極表面を有する円筒状の回転電極と、回転電極を回転させるための駆動手段と、基板表面と回転電極の間にプラズマを発生させるため回転電極に印加される高周波電力または直流電力を供給する電源と、基板を保持する基板ホルダーと、回転電極と基板の間のプラズマ発生領域に反応ガスを吹き付けるように設けられる反応ガス供給管とを備えることを特徴としている。
【０００９】
第１の局面に従えば、回転電極と基板の間に反応ガスを吹き付ける反応ガス供給管が設けられているので、回転電極と基板の間のプラズマ発生領域に、反応ガスを安定して供給することができる。従って、成膜速度を向上させ、均一な薄膜を形成することができる。また、回転電極と基板の間のプラズマ発生領域に安定して反応ガスを供給することができるので、直径の小さな回転電極を用いることができる。従って、プラズマ発生領域を狭くすることができ、遊離した微粒子の発生を低減することができる。また、回転電極の直径を小さくすると、反応容器全体の容積を減少することができ、この結果、遊離した微粒子が発生する領域を少なくすることができるので、さらに微粒子の発生を低減することができる。
【００１０】
第１の局面において、反応ガス供給管のガス噴き出しの先端は、回転電極の電極表面から、該電極の略直径の値以下の位置に設けられていることが好ましい。また、第１の局面においては、上述のように回転電極の直径を小さくすることができる。このような場合、回転電極の直径は８ｃｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは５ｃｍ以下、さらに好ましくは１〜５ｃｍである。
【００１１】
さらに、第１の局面においては、回転電極を基板表面に沿って複数設けてもよい。回転電極を複数設けることにより、一度に大きな面積の薄膜を形成することができる。
【００１２】
また、複数の回転電極を設ける場合、各回転電極と基板の間に反応ガスを吹き付けるように各電極毎に反応ガス供給管を設けてもよいが、各回転電極間の距離が狭くそれぞれに反応ガス供給管を設けることができない場合には、複数の回転電極のうちの少なくとも最前列に位置する回転電極と基板との間に反応ガスを吹き付けるように反応ガス供給管を設けてもよい。
【００１３】
複数の回転電極を設ける場合、各回転電極の回転方向は同一方向であることが好ましい。これにより、複数の回転電極と基板との間で、反応ガスを一定の方向に流動させることができ、均質な薄膜を形成することができる。
【００１４】
本発明の第２の局面に従う薄膜形成装置は、回転することにより基板表面の近傍を移動しながら通過する電極表面を有する回転電極に、高周波電力または直流電力を印加することによりプラズマを発生させ、該プラズマ中で反応ガスを分解させて基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置であり、回転電極の直径が８ｃｍ以下、好ましくは５ｃｍ以下、さらに好ましくは１〜５ｃｍであることを特徴としている。
【００１５】
第２の局面に従えば、回転電極の直径を８ｃｍ以下とすることにより、回転電極と基板との間で発生するプラズマ領域を狭めることができる。従って、基板上の薄膜形成に関与しない遊離した微粒子の発生を低減することができる。また、回転電極の直径を小さくすることにより、反応容器全体の容積を減少させることができるので、遊離した微粒子が発生する領域を少なくすることができ、微粒子の発生を低減することができる。
また、遊離した微粒子の発生を低減することができるので、反応ガスの利用効率を高めることができる。
【００１６】
本発明の第３の局面に従う薄膜形成装置は、回転することにより基板表面の近傍を移動しながら通過する電極表面を有する回転電極に、高周波電力または直流電力を印加することによりプラズマを発生させ、該プラズマ中で反応ガスを分解させて基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置であり、回転電極が基板表面に沿って複数設けられていることを特徴としている。
【００１７】
第３の局面に従えば、大きな面積の薄膜を形成することができる。また、基板を回転電極に対して相対的に移動させて複数の回転電極で同一箇所の薄膜を形成すれば、成膜速度を向上させることができる。
【００１８】
本発明の第４の局面に従う薄膜形成装置は、反応容器内に設けた回転電極に高周波電力または直流電力を印加することによりプラズマを発生させ、該プラズマ中で反応ガスを分解させて基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置であり、前記反応ガスの分解による析出物が回転電極の表面に付着しない温度以上に回転電極の表面を加熱することを特徴としている。
【００１９】
第４の局面において、反応ガスの分解による析出物とは、上記の薄膜形成に関与しない遊離した微粒子のことであり、このような微粒子が回転電極表面に薄膜として付着する。第４の局面においては、このような反応ガスの分解による析出物が回転電極の表面に付着しない温度以上に回転電極の表面を加熱する。回転電極の表面の加熱温度としては、１００℃以上が好ましく、さらに好ましくは１００〜３００℃、さらに好ましくは１５０〜２００℃である。加熱温度が高すぎると、それに伴って得られる効果が少なく、経済的に不利である。また、反応容器内の周囲に熱の影響を与えるため好ましくなく、回転電極の熱膨張のため、基板と電極表面との間の間隔が狭くなるなどの問題を生じる。
第４の局面に従えば、回転電極表面への薄膜の堆積が抑制され、微粒子の発生も減少させることができる。
【００２０】
第４の局面に従う好ましい実施形態の一つにおいては、反応容器内のガスを排出し再び反応容器内に戻すガス循環路を設け、該ガス循環路内を流れるガスを加熱し、加熱されたガスを該ガス循環路の噴き出し口から回転電極の表面に吹き付けることにより、回転電極の表面を加熱する。このガス循環路においては、反応容器内で発生した微粒子を除去するための微粒子除去手段が設けられていることが好ましい。ガス循環路において、このような微粒子除去手段を設けることにより、反応容器内で発生した微粒子を除去することができ、均一な薄膜を形成することができる。また、本実施形態におけるガス循環路の噴き出し口は、上記第１の局面における反応ガス供給管としても機能し得るものである。また、新たに供給する反応ガスを、ガス循環路から導入してもよい。この場合、ガス循環路内で反応ガスが十分に希釈ガス等と混合され、均一に混合した反応ガスをガス循環路の噴き出し口から回転電極の表面と基板の間に吹き付けることができる。
【００２１】
第４の局面においては、その他の加熱手段により回転電極の表面を加熱してもよい。例えば、基板を保持する基板ホルダー内にヒーターを設け、これによって基板を加熱すると共に、回転電極の表面を加熱してもよい。また、回転電極の表面近傍にランプヒーター等を設け、回転電極の表面を加熱してもよい。
【００２２】
以下、本発明の第１の局面〜第４の局面に共通する事項について説明する。
本発明において用いられる回転電極としては、例えば、特開平９−１０４９８５号公報に開示された回転電極を挙げることができる。従って、電極表面に凹凸を有した回転電極や、電極表面の一部もしくは全部の上に絶縁膜を有した回転電極等を用いることができる。
また、薄膜形成条件は、特に限定されるものではなく、例えば、特開平９−１０４９８５号公報に開示された薄膜形成条件を採用することができる。
【００２３】
本発明の薄膜形成装置は、通常、回転電極と基板の間に発生させたプラズマにより反応ガスを分解させるプラズマＣＶＤ法により薄膜を形成させることができる装置である。本発明の薄膜形成装置は、特に高い圧力下で薄膜を形成する場合に有用である。例えば、雰囲気圧力、すなわち反応容器内の全圧が１Ｔｏｒｒ以上の条件が特に有用である。反応ガスの分圧としては、０．０１Ｔｏｒｒ以上の条件が好ましい。反応容器内の全圧は、より好ましくは１００Ｔｏｒｒ〜１ａｔｍであり、さらに好ましくは約１ａｔｍである。反応ガスの分圧は、より好ましくは０．１〜５０Ｔｏｒｒであり、さらに好ましくは５〜５０Ｔｏｒｒである。
【００２４】
反応容器内には反応ガス以外に不活性ガスを含有させることができる。このような不活性ガスとしては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、及びＸｅなどが挙げられる。
反応容器内には、さらに水素ガスを含有させることができる。水素ガスの分圧としては、１Ｔｏｒｒ以上が好ましく、より好ましくは１〜５０Ｔｏｒｒである。
【００２５】
本発明において、回転電極の電極表面の周速度は、１０ｍ／秒以上、音速以下が好ましい。周速度がこの範囲よりも小さいと、プラズマ空間に対する反応ガスの供給が不十分となる場合がある。また、周速度が音速以上になると、音速を超えることによる衝撃波等の問題が生じる。電極表面の周速度として、より好ましくは、５０ｍ／秒〜音速であり、さらに好ましくは５０〜２００ｍ／秒である。
【００２６】
本発明において、回転電極と基板との間の距離は、０．０１〜１ｍｍ程度が好ましい。本発明の第１の局面においては、上述のように、電力伝達部材と回転電極との間で形成される静電容量が、回転電極と基板との間で形成される静電容量の１０倍以上となるように回転電極と基板との間の距離が設定されることが好ましい。
【００２７】
本発明において、回転電極に高周波電力を印加する場合、パルス状に印加することが好ましい。高周波電力をパルス状に印加することにより、安定したプラズマを広範囲に維持することができる。パルス中に印加する高周波電力のデューティ比としては、１／１００以上が好ましい。またパルス中に変調する変調周波数としては、１００ｋＨｚ以上が好ましい。
【００２８】
本発明において、回転電極に高周波電力を印加する場合の高周波電力の周波数としては、１３．５６ＭＨｚ以上が好ましく、さらに好ましくは１５０ＭＨｚ以上である。
【００２９】
本発明において、高周波電力の投入電力密度としては、１０Ｗ／ｃｍ^２以上が好ましく、より好ましくは１０〜１００Ｗ／ｃｍ^２以上であり、さらに好ましくは３０〜１００Ｗ／ｃｍ^２である。
本発明において、薄膜形成の際の基板温度は、室温（２０℃）〜５００℃が好ましく、より好ましくは室温（２０℃）〜３００℃である。
【００３０】
本発明において形成する薄膜は、プラズマＣＶＤ法等により形成することができる薄膜であれば特に限定されるものではない。具体的には、Ｓｉ、Ｃ（ダイヤモンド及びダイヤモンド状薄膜を含む）、ＳｉＣ、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮなどが挙げられる。反応容器内に供給する反応ガスは、これらの形成する薄膜に応じて適宜選択される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の局面に従う薄膜形成装置の一実施例を示す断面図である。チャンバー６内には、基板ホルダー３が設けられており、基板ホルダー３の上に基板２が設置されている。基板２の上方には、回転電極１が設けられている。回転電極１は、その中心の位置に設けられた回転軸１ｂにより回転するように設けられている。回転軸１ｂは、図示されないモーター等の駆動手段によって回転する。回転軸１ｂには、回転電極１に高周波電力を供給するための高周波電源５が接続されている。
【００３２】
回転電極１と基板２の間には、反応ガスを回転電極１の電極表面１ａと基板２との間に供給するための反応ガス供給管４が設けられている。反応ガス供給管４の先端４ａから反応ガスが噴き出し、反応ガスが電極表面１ａと基板２の間に吹き付けられる。反応ガスは、チャンバー６の外部に設けられた図示されない反応ガスボンベ等から反応ガス供給管４に供給される。図８は、反応ガス供給管４を示す斜視図である。図８に示すように、反応ガス供給管４は、幅の広い形状を有しており、回転電極の幅（図１に示す図面奥から図面手前に向かう方向の幅）と同程度の幅を有している。従って、回転電極１と基板２の間のプラズマ発生領域全体に均一に反応ガスを供給することができる。
【００３３】
図２は、図１に示す反応ガス供給管４のガス噴き出しの先端４ａの位置を説明するための図である。図２においては、回転電極１の電極表面１ａから距離ｄにある領域をハッチングで示している。ｄの値としては、回転電極の略直径程度であることが好ましい。本発明においては、反応ガス供給管４の先端４ａが、回転電極１の電極表面１ａから１０ｃｍ未満、好ましくは８ｃｍ以下の位置に設けられていることが好ましい。従って、図２に示す距離ｄが１０ｃｍ未満、より好ましくは８ｃｍ以下の領域に反応ガス供給管４の先端４ａが位置することが好ましい。ハッチングで示した領域の中でも、電極表面１ａと基板との間にできるだけ近いことが好ましい。しかしながら、回転電極１の直径が相対的に小さくなり、反応ガス供給管４が相対的に大きなサイズとなる場合には、回転電極１の電極表面１ａと基板との間に反応ガス供給管４の先端４ａを挿入することが難しくなるので、そのような場合には、図２に示すハッチング領域のいずれかの位置にガス供給管４の先端４ａが位置するように設ける。
【００３４】
回転電極の直径とプラズマ領域の拡がりとの関係について確認するため、直径３０ｃｍ、５ｃｍ、１ｃｍの３種類の回転電極を用意し、アモルファスシリコン薄膜を形成しプラズマ領域の拡がりを求めた。回転電極に印加する電力としては、１５０ＭＨｚの高周波電力を用い、電力パワー（Ｗ）を表１のように変化させてプラズマ領域の拡がりを測定した。プラズマ領域の拡がりは、形成された薄膜の幅から算出した。薄膜形成条件としては、反応ガスとしてＨｅで０．１％に希釈したシラン（ＳｉＨ_４）ガスを用い、雰囲気圧力を１気圧とした。回転電極と基板との間のギャップを３００μｍとし、回転電極の周速度が５０ｍ／秒となるように回転電極の直径に応じて回転速度を設定した。また、薄膜は、ガラス基板の上に形成した。プラズマ領域の拡がりの測定結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
表１の結果から明らかなように、回転電極の直径が大きい程、プラズマ領域の拡がりが大きくなっていることがわかる。遊離した微粒子の発生を低減させるためには、プラズマ領域の拡がりは５０ｍｍ以下であることが好ましい。従って、上記の測定結果からは、高周波電力のパワーを大きくしても、プラズマ領域のパワーが５０ｍｍ以下となる、直径１〜５ｃｍの範囲の回転電極が好ましいことがわかる。なお、表１に示す、電極直径３０ｃｍで投入電力パワー２０００Ｗ及び３０００Ｗ、並びに電極直径１０ｃｍで投入電力パワー３０００Ｗの条件では、微粒子が多量に発生した。
【００３７】
図１に示す薄膜形成装置を用いて、アモルファスシリコン薄膜を形成した。回転電極１としては、直径が５ｃｍで、幅（図１に示す図面奥から図面手前に向かう方向の幅）が１０ｃｍのアルミニウムからなる円筒状の回転電極を用いた。従って、円周方向に連続した電極表面を有している。回転電極１に印加する電力は、５００Ｗ、１５０ＭＨｚの高周波電力とした。反応ガスとしては、Ｈｅガスを希釈ガスとして用いた０．１％のＳｉＨ_４ガスを用いた。雰囲気圧力は１気圧とし、回転電極１と基板２の間のギャップは３００μｍとして、ガラス基板上にシリコン薄膜を形成した。
【００３８】
まず、回転電極１の周速度を１００ｍ／秒とし、反応ガス供給管４から反応ガスを供給するのではなく、図１に示すチャンバー底面のＡの位置から反応ガスを供給してシリコン薄膜を形成したところ、成膜速度は５００Å／秒であった。
【００３９】
次に、回転電極１の周速度を５０ｍ／秒とし、Ａの位置から反応ガスを供給してシリコン膜を形成したところ、成膜速度は２００Å／秒に減少した。
次に、回転電極１の電極表面の周速度を５０ｍ／秒としたまま、矢印Ａの位置から反応ガスを供給するのではなく、本発明の第１の局面に従い、図１に示す反応ガス供給管４の先端４ａから反応ガスを回転電極１と基板２間に吹き付けてシリコン薄膜を形成した。なお、反応ガス吹き付けの流速は５０ｍ／秒とした。この結果、成膜速度は４５０Å／秒に増加した。
【００４０】
以上のことから明らかなように、本発明の第１の局面に従い、反応ガス供給管から回転電極と基板の間に反応ガスを吹き付けることにより、成膜速度を大幅に向上することができる。なお、反応ガス吹き付けの際の流速は、上記実施例のように、回転電極の周速度と同程度の速度か、あるいは周速度よりも速い速度で反応ガスを吹き付けることが好ましい。
【００４１】
図３は、本発明の第１の局面〜第３の局面に従う薄膜形成装置の一実施例を示す断面図である。図３に示す実施例においては、基板２の上に、基板２の表面に沿って、２つの円筒状の回転電極１１及び１２が設けられている。回転電極１１及び１２には、それぞれ回転軸１１ｂ及び１２ｂに高周波電源５が接続されている。回転電極１１及び１２は、ともに同一方向に回転しており、図３に示す矢印の方向に回転している。その他の構成は、図１に示す実施例の装置と同様であるので、同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００４２】
反応ガス供給管４は、最前列に位置する回転電極１１と基板２との間に反応ガスを吹き付ける位置に設けられている。回転電極１１の電極表面１１ａと基板２の間に発生するプラズマ領域には、反応ガス供給管４から吹き付けられた反応ガスが供給されると共に、電極表面１１ａの回転によりその表面近傍の反応ガスが供給される。
【００４３】
回転電極１２の電極表面１２ａと基板２との間に発生するプラズマ領域には、反応ガス供給管４から噴き出された反応ガスの一部が到達すると共に、電極表面１２ａの回転によりその表面近傍の反応ガスが供給される。
【００４４】
図４は、本発明の第１の局面〜第３の局面に従う薄膜形成装置の他の実施例を示す断面図である。図４に示す実施例においては、３つの回転電極１１、１２及び１３が基板２上に、基板２の表面に沿って設けられている。高周波電源５は、それぞれの回転軸１１ｂ、１２ｂ及び１３ｂに接続されている。回転電極１１、１２及び１３は、図４に矢印で示すように、同一方向に回転しており、従ってそれぞれの電極表面１１ａ、１２ａ及び１３ａは同一方向に移動している。
【００４５】
反応ガス供給管４は、最前列に位置する回転電極１１と基板２との間に反応ガスを吹き付けるように設けられている。その他の構成は、図１に示す実施例と同様であるので、同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００４６】
回転電極１１と基板２との間のプラズマ領域には、反応ガス供給管４から噴き出される反応ガスと回転電極１１の回転により供給される反応ガスが与えられる。また回転電極１２と基板２との間のプラズマ領域、及び回転電極１３と基板２との間のプラズマ領域には、反応ガス供給管４からの反応ガスとともに、回転電極１２及び１３の回転により生じる電極表面１２ａ及び１３ａの移動に伴う反応ガスが供給される。
【００４７】
次に、図１に示す装置、図３に示す装置、及び図４に示す装置を用いて、アモルファスシリコン薄膜を形成した。回転電極としては、いずれも直径５ｃｍ、幅１０ｃｍのアルミニウムからなる円筒状の電極を用い、図３及び図４に示す装置においては、各回転電極の回転軸間の距離を１０ｃｍとした。なお、基板２を５ｍｍ／秒の速度で前方向及び後ろ方向に交互に移動させ走査した。また、反応ガス供給管４からの反応ガスの噴き出しは、流速５０ｍ／秒とした。薄膜形成時間は、２分間とした。その他の薄膜形成条件は、上記実施例と同様とした。
【００４８】
回転電極を１つ用いた図１に示す薄膜形成装置では、約２０００Åの膜厚の薄膜が形成された。２つの回転電極を用いた図３に示す薄膜形成装置では、約４５００Åの膜厚の薄膜が形成された。３つの回転電極を用いた図４に示す薄膜形成装置では、約７０００Åの膜厚の薄膜が形成された。
以上のことから明らかなように、回転電極の数を増加させることにより、成膜速度を増加することができる。
【００４９】
図５は、本発明の第１の局面〜第３の局面に従う薄膜形成装置のさらに他の実施例を示す断面図である。図５に示す実施例では、５つの回転電極１１〜１５を基板２の表面に沿って設けている。反応ガス供給管４は、最前列に位置する回転電極１１と基板２との間に反応ガスを吹き付けるように設けられている。
【００５０】
回転電極１１〜１５は、図５に矢印で示すように、同一方向に回転している。従って、回転電極１１〜１５と基板２との間においては、各回転電極の回転により、回転電極１１から回転電極１５に向かう方向の反応ガスの流れが形成されている。従って、反応ガス供給管４から噴き出された反応ガスは、各回転電極１１〜１５と基板２との間を流れ、各回転電極と基板２との間のプラズマ領域に供給されるように流れる。
【００５１】
図５に示すように、回転電極の数をさらに増加させることにより、成膜速度を増加することができ、大きな面積の薄膜を形成することができる。
上記各実施例では、回転電極として円筒状の、電極表面が平滑な回転電極を用いたが、本発明はこのような回転電極に限定されるものではなく、例えば、特開平９−１０４９８５号公報に開示された種々の表面形状の回転電極を用いることができる。
【００５２】
図６は、電極表面に凹凸を有した回転電極を複数組み合わせて用いる場合の実施例を示す平面図である。図６に示す実施例では、直径の大きい凸部１６ａと直径の小さい凹部１６ｂを交互に有する回転電極１６と、同様に直径の大きい凸部１７ａと直径の小さい凹部１７ｂを交互に有する回転電極１７を組み合わせて用いている。図６に示すように、一方の回転電極１６の凸部１６ａが、他方の回転電極１７の凹部１７ｂに嵌まり合い、他方の回転電極１７の凸部１７ａが一方の回転電極１６の凹部１６ｂに嵌まり合うように組み合わされている。
【００５３】
一方の回転電極１６及び他方の回転電極１７は、同じ方向に回転するように設けられる。従って、互いに接触しないように設けられ、隙間を介するように組み合わされる。
【００５４】
プラズマは凸部１６ａ及び凸部１７ａと基板との間に集中的に発生するが、凸部１６ａの位置と凸部１７ａの位置が互いにずれた位置であるので、薄膜形成の際、基板を相対的に移動させることにより、基板の全面に薄膜を形成させることができる。
【００５５】
図７は、螺旋状の溝が形成された雄ねじ形状の回転電極を組み合わせた状態を示す平面図である。一方の回転電極１８には、螺旋状の凸部１８ａと螺旋状の凹部１８ｂが形成されており、他方の回転電極１９には、螺旋状の凸部１９ａと螺旋状の凹部１９ｂが形成されている。凹部１８ｂに凸部１９ａが嵌まり、凹部１９ｂに凸部１８ａが嵌まるように回転電極１８及び回転電極１９が組み合わされている。
【００５６】
回転電極１８及び回転電極１９は、同じ方向に回転するように設けられている。凸部１８ａ及び凹部１８ｂは螺旋状に形成されているので、回転電極１８の回転によりその位置が移動するが、他方の回転電極１９の凸部１９ａ及び凹部１９ｂも螺旋状に形成されているので、凹部１９ｂに凸部１８ａが嵌まり、凹部１８ｂに凸部１９ａが嵌まった状態で移動する。従って、回転電極１８と回転電極１９の表面は互いに接することなく、常に一定の隙間を介した状態で組み合わされている。
【００５７】
回転電極１８及び１９と基板との間で、プラズマは凸部１８ａ及び凸部１９ａの部分で集中的に発生するが、凸部１８ａ及び凸部１９ａは回転電極１８及び１９に回転と共に回転軸方向に移動するので、基板を回転電極１８及び１９に対して相対的に移動させることにより、基板の全面に薄膜を形成することができる。
【００５８】
図９は、本発明の第４の局面に従う薄膜形成装置の一実施例を示す断面図である。図９に示す実施例においては、反応容器であるチャンバー６内のガスを排出し再びチャンバー６内に戻すためのガス循環路２０が設けられている。ガス循環路２０の吸い込み口２１は、回転電極１と基板２の間に設けられており、回転電極１の回転方向の下流側に位置するように設けられている。ガス循環路２０の噴き出し口２２は、回転電極１と基板２の間に設けられており、回転電極１の回転方向の上流側に位置するように設けられている。吸い込み口２１及び噴き出し口２２の幅（図面奥側から手前方向の幅）は、回転電極１の幅とほぼ同程度になるように設けられている。
【００５９】
ガス循環路２０の吸い込み口２１における吸引、及び噴き出し口２２におけるガスの放出は、ガス循環路２０に設けられた循環ポンプ２３により行われる。循環ポンプ２３としては、例えばドライポンプが用いられる。吸い込み口２１と循環ポンプ２３の間には、微粉末除去手段である微粉末除去フィルタ、ガス濃度センサ及びガス導入口（図９には図示されないが、図１０において図示される）が設けられている。
【００６０】
循環ポンプ２３と噴き出し口２２の間には、ガス循環路２０内を流れるガスを加熱するためのヒーター３０が設けられている。このヒーター３０の加熱により、ガス循環路２０内を流れるガスが加熱され、加熱されたガスが噴き出し口２２から噴き出され、回転電極１の表面１ａを加熱する。
【００６１】
図１０は、チャンバー６に接続されているガス循環路２０をさらに詳細に説明するための概略構成図である。チャンバー６内のガスは、吸い込み口２１から排出され、微粉末除去手段である微粉末除去フィルタ２６により、ガス中に含有される微粉末が除去される。この微粉末は、上述のように、チャンバー６内で反応ガスが分解することにより生成する析出物である。このような微粉末除去フィルタ２６としては、例えば、アニオン交換繊維やカチオン交換繊維などのアクリル繊維をフィルタ状に成形したものを用いることができる。
【００６２】
ガス循環路２０内のガスは、次にガス濃度センサ２４を通り、ガス中の反応ガスやドーパントガス等の濃度が測定され、ガス導入口２５まで送られる。ガス導入口２５には、ガスボンベ４０〜４４が接続されている。例えば、太陽電池の発電層として用いられるシリコン薄膜を形成する場合、ガスボンベ４０は希釈ガスとしてのヘリウムガス、ガスボンベ４１は反応ガスとしてのシランガス、ガスボンベ４２はドーパントガスとしてのホスフィンガス、ガスボンベ４３はドーパントガスとしてのジボランガス、ガスボンベ４４は水素ガスのボンベである。ガス濃度センサ２４で測定された濃度データに基づき、それぞれのガスがガス導入口２５からガス循環路２０内に供給される。
【００６３】
これらのガスは、循環ポンプ２３に送られた後、水吸着筒２８を通り、ヒーター３０が設けられた箇所でヒーター３０により加熱される。加熱されたガスは、噴き出し口２２からチャンバー６内に戻される。このとき、チャンバー６内の回転電極の表面にガスを吹き付けることにより、上述のように回転電極の表面を加熱し所定の温度にすることができる。
【００６４】
図９及び図１０に示す薄膜形成装置を用いてアモルファスシリコン薄膜を形成した。回転電極１としては、直径３００ｍｍ、回転軸方向の長さ（幅）１００ｍｍのアルミニウムからなる円筒状の回転電極を用いた。従って、回転電極１は、円周方向に連続した表面を有している。高周波電源５からは、周波数１５０ＭＨｚ、電力パワー５００Ｗの高周波電力を印加した。反応ガスとしては、希釈ガスとしてのヘリウムに希釈された０．１％シランガスを用い、チャンバー６内の圧力は１気圧となるようにした。回転電極１の表面１ａと基板２との間のギャップは３００μｍとなるように調整した。
【００６５】
ガス循環路２０内でのガスの流量は、チャンバー６内の全容積のガスが２０秒間でガス循環路２０内を流れるような流量とした。ガス濃度センサ２４でガス循環路２０中を流れるガスの濃度を測定し、シランガス濃度が常に０．１％となるようにガス導入口２５からのシランガスを供給した。供給量は約２０ｃｃｍ／分であり、基板温度は加熱せず、常温（２０℃）とした。またヒーター３０による加熱は、ガス循環路２０内を流れるガスが約２５０℃となるように調整した。この加熱されたガスを噴き出し口２２から噴き出し、回転電極１の表面１ａに当てることにより、回転電極１の表面１ａの温度を約２００℃に加熱した。
以上の結果、アモルファスシリコン薄膜を５００Å／秒の堆積速度で形成することができ、しかも回転電極の表面に微粒子や薄膜等が付着しなかった。
【００６６】
比較として、ガス循環路２０内におけるヒーター３０を作動させず、従ってガス循環路２０内のガスを加熱することなく回転電極１と基板２の間に吹き付けた。回転電極の表面の温度は７０℃であった。
以上の結果、基板上にアモルファスシリコン薄膜を５００Å／秒の堆積速度で形成することができたが、回転電極１の表面１ａの上には多量の微粒子や薄膜が付着した。
【００６７】
図１１は、本発明の第４の局面に従う薄膜形成装置の他の実施例を示す断面図である。図１１に示す実施例では、ガス循環路２０内のガスを加熱する加熱手段として、熱交換器３１が設けられている。熱交換器３１は、ガス循環路２０の循環ポンプ２３と噴き出し口２２の間に設けられている。ガス循環路２０内を流れるガスは、熱交換器３１を通過する際、加熱され、加熱されたガスは噴き出し口２２から回転電極１の表面１ａと基板２の間に吹き付けられ、これによって回転電極１の表面１ａが加熱される。
【００６８】
図１２は、本発明の第４の局面に従う薄膜形成装置のさらに他の実施例を示す断面図である。図１２に示す実施例においては、基板２を保持する基板ホルダー３内に、加熱手段としてのヒーター３２が設けられている。このヒーター３２により基板２が加熱されると共に、回転電極１の表面１ａと基板２との間が例えば、０．０１〜１ｍｍ程度と非常に短い距離であるため、回転電極１の表面１ａも加熱される。このようにして、ヒーター３２によって回転電極１の表面１ａを加熱することにより、反応ガスの分解による析出物の付着を防止することができる。
【００６９】
図１２に示す実施例においては、ガス循環路２０が設けられているが、加熱手段であるヒーター３２は、ガス循環路２０と関係なく配置されているので、ガス循環路２０は設けられていなくともよい。なお、ガス循環路２０の噴き出し口２２は、回転電極１の表面１ａと基板２との間にガスを吹き付けるように設けられているので、本発明の第１の局面における反応ガス供給管としての役割を果たす。
【００７０】
図１３は、本発明の第４の局面に従う薄膜形成装置のさらに他の実施例を示す断面図である。図１３に示す実施例においては、回転電極１の上方に、加熱手段としてのランプヒーター３３が設けられている。このランプヒーター３３の照射光により回転電極１の表面１ａを加熱することができる。本実施例では、ランプヒーター３３により、回転電極１の表面１ａを加熱することにより、反応ガスの分解による析出物の付着を防止することができる。
【００７１】
図１３に示す実施例において、加熱手段としてのランプヒーター３３は、ガス循環路２０と関係なく設けられているので、ガス循環路２０は設けられていなくともよい。なお、ガス循環路２０の噴き出し口２２は、回転電極１の表面１ａと基板２の間にガスを吹き付けるように設けられているので、本発明の第１の局面における反応ガス供給管としての役割を果たす。
【００７２】
【発明の効果】
本発明の第１の局面に従い、回転電極と基板の間に反応ガスを吹き付けるように反応ガス供給管を設けることにより、成膜速度を向上させ、均質な薄膜を形成させることができる。また、回転電極の直径を小さくすることができるので、プラズマ発生領域を狭くすることにより、遊離した微粒子の発生を低減することができる。また、反応容器全体の容積を減少することができるので、遊離した微粒子の発生をさらに低減することができる。
【００７３】
本発明の第２の局面に従い、回転電極の直径を８ｃｍ以下とすることにより、プラズマ発生領域を狭くすることができ、遊離した微粒子の発生を低減することができる。また、反応容器全体の容積を低減することができるので、遊離した微粒子の発生をさらに低減することができる。
【００７４】
本発明の第３の局面に従い、回転電極を基板表面に沿って複数設けることにより、成膜速度を向上させ、大きな面積で薄膜を形成することができる。特に、回転電極の直径を小さくすると、プラズマ発生領域が狭くなるので、このような場合に回転電極を複数設けることで、薄膜形成の面積の低下を補うことができる。
【００７５】
本発明の第４の局面に従い、反応ガスの分解による析出物が回転電極の表面に付着しない温度以上に回転電極の表面を加熱することにより、回転電極表面への析出物の付着を防止することができる。従って、基板上に均質な薄膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の局面に従う薄膜形成装置の一実施例を示す断面図。
【図２】反応ガス供給管のガス噴き出しの先端の位置を説明するための図。
【図３】本発明の第１の局面〜第３の局面に従う薄膜形成装置の一実施例を示す断面図。
【図４】本発明の第１の局面〜第３の局面に従う薄膜形成装置の他の実施例を示す断面図。
【図５】本発明の第１の局面〜第３の局面に従う薄膜形成装置のさらに他の実施例を示す断面図。
【図６】電極表面に凹凸を有する回転電極を複数設ける場合の組み合わせ状態の一例を示す平面図。
【図７】電極表面に凹凸を有する回転電極を複数設ける場合の組み合わせ状態の他の例を示す平面図。
【図８】反応ガス供給管の一例を示す斜視図。
【図９】本発明の第４の局面に従う薄膜形成装置の一実施例を示す断面図。
【図１０】図９に示す実施例におけるガス循環路をさらに詳細に説明するための概略構成図。
【図１１】本発明の第４の局面に従う薄膜形成装置の他の実施例を示す断面図。
【図１２】本発明の第４の局面に従う薄膜形成装置のさらに他の実施例を示す断面図。
【図１３】本発明の第４の局面に従う薄膜形成装置のさらに他の実施例を示す断面図。
【符号の説明】
１…回転電極
１ａ…回転電極の電極表面
１ｂ…回転電極の回転軸
２…基板
３…基板ホルダー
４…反応ガス供給管
４ａ…反応ガス供給管の先端
５…高周波電源
６…チャンバー
１１〜１５…回転電極
１６，１７…回転電極
１６ａ，１７ａ…回転電極の凸部
１６ｂ，１７ｂ…回転電極の凹部
１８，１９…回転電極
１８ａ，１９ａ…回転電極の螺旋状凸部
１８ｂ，１９ｂ…回転電極の螺旋状凹部
２０…ガス循環路
２１…吸い込み口
２２…噴き出し口
２３…循環ポンプ
２４…ガス濃度センサ
２５…ガス導入口
２６…微粉末除去フィルタ
２７…シランガス除外装置
２８…水吸着筒
３０…ヒーター
３１…熱交換器
３２…ヒーター
３３…ランプヒーター[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film forming apparatus using a rotating electrode.
[0002]
[Prior art]
As a thin film forming apparatus for forming a thin film of amorphous silicon or the like at a relatively high pressure, a plasma CVD apparatus in which parallel plate electrodes are installed in a reaction vessel is known. In such an apparatus, high-frequency power or DC power is applied to one electrode, the other electrode is grounded, plasma is generated between these electrodes, and a reactive gas is supplied into the generated plasma. Is decomposed to form a desired thin film on the substrate.
[0003]
As a thin film forming apparatus capable of forming a thin film having a large area at a high speed, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-104985 proposes a thin film forming apparatus using a rotating electrode. According to the thin film forming apparatus using such a rotating electrode, the reaction gas can be efficiently supplied to the plasma space by the rotation of the rotating electrode, so that the utilization efficiency of the reaction gas can be greatly improved, A uniform thin film can be formed at a high speed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In a thin film forming apparatus using a conventional rotating electrode, a rotating electrode having a relatively large diameter of 10 cm to 30 cm is used, and plasma is generated in a relatively wide area. It may occur. The generation of such fine particles reduces the utilization efficiency of the reaction gas and hinders efficient thin film formation. Further, since the fine particles adhere to the reaction container, it is necessary to maintain the apparatus such as removing the attached fine particles.
[0005]
As a method of reducing the generation of fine particles, a method of limiting the plasma generation region by reducing the diameter of the rotating electrode can be considered. However, when the diameter of the rotating electrode is reduced, the peripheral speed of the electrode surface of the rotating electrode is relatively slowed, the amount of reaction gas supplied by the movement of the electrode surface due to rotation is reduced, and the film forming speed is decreased.
[0006]
An object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus capable of improving a film forming speed and forming a homogeneous thin film in a thin film forming apparatus using a rotating electrode.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The thin film forming apparatus according to the first aspect of the present invention has an electrode surface that passes while rotating in the vicinity of the substrate surface by rotating. Cylindrical Plasma is generated by applying high-frequency power or DC power to the rotating electrode, and the reaction gas is decomposed in the plasma. By plasma CVD A thin film forming device that forms a thin film on a substrate, between the rotating electrode and the substrate Plasma generation region A reaction gas supply pipe is provided so as to spray the reaction gas on.
[0008]
A more specific thin film forming apparatus according to the first aspect of the present invention generates plasma in a reaction vessel and decomposes a reaction gas in the plasma. By plasma CVD A thin film forming apparatus for forming a thin film on a substrate, having an electrode surface that passes while rotating in the vicinity of the substrate surface by rotating. Cylindrical Rotating electrode, driving means for rotating the rotating electrode, power source for supplying high frequency power or DC power applied to the rotating electrode to generate plasma between the substrate surface and the rotating electrode, and a substrate for holding the substrate Between holder, rotating electrode and substrate Plasma generation region And a reaction gas supply pipe provided so as to spray the reaction gas.
[0009]
According to the first aspect, since the reaction gas supply pipe for spraying the reaction gas is provided between the rotating electrode and the substrate, the reaction gas is stably supplied to the plasma generation region between the rotating electrode and the substrate. be able to. Therefore, the film formation rate can be improved and a uniform thin film can be formed. In addition, since the reactive gas can be stably supplied to the plasma generation region between the rotating electrode and the substrate, a rotating electrode having a small diameter can be used. Accordingly, the plasma generation region can be narrowed, and the generation of free fine particles can be reduced. In addition, when the diameter of the rotating electrode is reduced, the volume of the entire reaction vessel can be reduced, and as a result, the area where the released fine particles are generated can be reduced, so that the generation of fine particles can be further reduced. .
[0010]
In the first aspect, it is preferable that the tip of the gas ejection of the reaction gas supply pipe is provided from the electrode surface of the rotating electrode at a position equal to or less than the value of the approximate diameter of the electrode. In the first aspect, the diameter of the rotating electrode can be reduced as described above. In such a case, the diameter of the rotating electrode is preferably 8 cm or less, more preferably 5 cm or less, and further preferably 1 to 5 cm.
[0011]
Furthermore, in the first aspect, a plurality of rotating electrodes may be provided along the substrate surface. By providing a plurality of rotating electrodes, a thin film having a large area can be formed at a time.
[0012]
In addition, when a plurality of rotating electrodes are provided, a reaction gas supply pipe may be provided for each electrode so that a reaction gas is blown between each rotating electrode and the substrate, but the distance between each rotating electrode is small and each reacts. When the gas supply pipe cannot be provided, the reaction gas supply pipe may be provided so as to spray the reaction gas between at least the rotary electrode located in the foremost row of the plurality of rotary electrodes and the substrate.
[0013]
When providing a some rotating electrode, it is preferable that the rotation direction of each rotating electrode is the same direction. Thereby, a reaction gas can be made to flow in a fixed direction between a plurality of rotation electrodes and a substrate, and a homogeneous thin film can be formed.
[0014]
The thin film forming apparatus according to the second aspect of the present invention generates plasma by applying high-frequency power or DC power to a rotating electrode having an electrode surface that passes while rotating in the vicinity of the substrate surface by rotating, A thin film forming apparatus for forming a thin film on a substrate by decomposing a reactive gas in the plasma, wherein the diameter of the rotating electrode is 8 cm or less, preferably 5 cm or less, more preferably 1 to 5 cm.
[0015]
According to the second aspect, by setting the diameter of the rotating electrode to 8 cm or less, the plasma region generated between the rotating electrode and the substrate can be narrowed. Therefore, it is possible to reduce the generation of free fine particles that are not involved in forming a thin film on the substrate. In addition, since the volume of the entire reaction vessel can be reduced by reducing the diameter of the rotating electrode, the area where free fine particles are generated can be reduced, and the generation of fine particles can be reduced.
Moreover, since generation | occurrence | production of the free particle | grains can be reduced, the utilization efficiency of a reactive gas can be improved.
[0016]
The thin film forming apparatus according to the third aspect of the present invention generates plasma by applying high frequency power or direct current power to a rotating electrode having an electrode surface that passes while rotating in the vicinity of the substrate surface by rotating, A thin film forming apparatus that decomposes a reactive gas in the plasma to form a thin film on a substrate, and is characterized in that a plurality of rotating electrodes are provided along the substrate surface.
[0017]
According to the third aspect, a thin film having a large area can be formed. In addition, if the substrate is moved relative to the rotating electrode to form a thin film at the same location with a plurality of rotating electrodes, the deposition rate can be improved.
[0018]
The thin film forming apparatus according to the fourth aspect of the present invention generates plasma by applying high-frequency power or direct-current power to a rotating electrode provided in a reaction vessel, and decomposes a reactive gas in the plasma to form a substrate on the substrate. A thin film forming apparatus for forming a thin film, wherein the surface of the rotating electrode is heated to a temperature higher than a temperature at which precipitates generated by decomposition of the reaction gas do not adhere to the surface of the rotating electrode.
[0019]
In the fourth aspect, the precipitate due to the decomposition of the reaction gas refers to free fine particles that do not participate in the formation of the thin film, and such fine particles adhere to the surface of the rotating electrode as a thin film. In the fourth aspect, the surface of the rotating electrode is heated to a temperature at which the precipitates from the decomposition of the reaction gas do not adhere to the surface of the rotating electrode. The heating temperature of the surface of the rotating electrode is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 100 to 300 ° C., and further preferably 150 to 200 ° C. If the heating temperature is too high, there are few effects that can be obtained with it, which is economically disadvantageous. Further, it is not preferable because it affects the surroundings in the reaction vessel, and problems such as a narrow interval between the substrate and the electrode surface occur due to thermal expansion of the rotating electrode.
According to the fourth aspect, deposition of a thin film on the surface of the rotating electrode is suppressed, and generation of fine particles can be reduced.
[0020]
In one of preferred embodiments according to the fourth aspect, a gas circulation path is provided for exhausting the gas in the reaction vessel and returning it back into the reaction vessel, heating the gas flowing in the gas circulation passage, and heating the gas Is sprayed onto the surface of the rotating electrode from the outlet of the gas circulation path to heat the surface of the rotating electrode. In this gas circulation path, it is preferable that a particulate removing means for removing particulates generated in the reaction vessel is provided. By providing such fine particle removing means in the gas circulation path, the fine particles generated in the reaction vessel can be removed, and a uniform thin film can be formed. Moreover, the outlet of the gas circulation path in the present embodiment can also function as the reaction gas supply pipe in the first aspect. Further, a reaction gas to be newly supplied may be introduced from the gas circulation path. In this case, the reaction gas is sufficiently mixed with the dilution gas or the like in the gas circulation path, and the uniformly mixed reaction gas can be sprayed between the surface of the rotating electrode and the substrate from the outlet of the gas circulation path.
[0021]
In the fourth aspect, the surface of the rotating electrode may be heated by other heating means. For example, a heater may be provided in a substrate holder for holding the substrate, thereby heating the substrate and heating the surface of the rotating electrode. Further, a lamp heater or the like may be provided near the surface of the rotating electrode to heat the surface of the rotating electrode.
[0022]
Hereinafter, matters common to the first to fourth aspects of the present invention will be described.
Examples of the rotating electrode used in the present invention include the rotating electrode disclosed in JP-A-9-104985. Therefore, it is possible to use a rotating electrode having irregularities on the electrode surface, a rotating electrode having an insulating film on part or all of the electrode surface, and the like.
The thin film formation conditions are not particularly limited, and for example, the thin film formation conditions disclosed in JP-A-9-104985 can be employed.
[0023]
The thin film forming apparatus of the present invention is an apparatus capable of forming a thin film by a plasma CVD method in which a reaction gas is decomposed by plasma generated between a rotating electrode and a substrate. The thin film forming apparatus of the present invention is particularly useful when forming a thin film under high pressure. For example, an atmospheric pressure, that is, a condition where the total pressure in the reaction vessel is 1 Torr or more is particularly useful. The partial pressure of the reaction gas is preferably 0.01 Torr or more. The total pressure in the reaction vessel is more preferably 100 Torr to 1 atm, and further preferably about 1 atm. The partial pressure of the reaction gas is more preferably 0.1 to 50 Torr, still more preferably 5 to 50 Torr.
[0024]
In addition to the reaction gas, an inert gas can be contained in the reaction vessel. Examples of such an inert gas include He, Ne, Ar, Kr, and Xe.
The reaction vessel can further contain hydrogen gas. The partial pressure of hydrogen gas is preferably 1 Torr or more, more preferably 1 to 50 Torr.
[0025]
In the present invention, the peripheral speed of the electrode surface of the rotating electrode is preferably 10 m / second or more and the sound speed or less. If the peripheral speed is smaller than this range, the supply of the reaction gas to the plasma space may be insufficient. Further, when the peripheral speed is higher than the sound speed, problems such as a shock wave due to exceeding the sound speed occur. The peripheral speed of the electrode surface is more preferably 50 m / second to sound velocity, and further preferably 50 to 200 m / second.
[0026]
In the present invention, the distance between the rotating electrode and the substrate is preferably about 0.01 to 1 mm. In the first aspect of the present invention, as described above, the capacitance formed between the power transmission member and the rotating electrode is 10 times the capacitance formed between the rotating electrode and the substrate. It is preferable that the distance between the rotating electrode and the substrate is set so as to achieve the above.
[0027]
In the present invention, when high frequency power is applied to the rotating electrode, it is preferably applied in a pulse form. A stable plasma can be maintained in a wide range by applying the high frequency power in a pulse form. The duty ratio of the high frequency power applied during the pulse is preferably 1/100 or more. The modulation frequency to be modulated during the pulse is preferably 100 kHz or higher.
[0028]
In the present invention, the frequency of the high frequency power when high frequency power is applied to the rotating electrode is preferably 13.56 MHz or more, and more preferably 150 MHz or more.
[0029]
In the present invention, the input power density of the high frequency power is 10 W / cm. ² Or more, more preferably 10 to 100 W / cm ² Or more, more preferably 30 to 100 W / cm ² It is.
In the present invention, the substrate temperature in forming the thin film is preferably room temperature (20 ° C.) to 500 ° C., more preferably room temperature (20 ° C.) to 300 ° C.
[0030]
The thin film formed in the present invention is not particularly limited as long as it can be formed by a plasma CVD method or the like. Specifically, Si, C (including diamond and diamond-like thin film), SiC, SiO ₂ , Si ₃ N ₄ , Al ₂ O ₃ And AlN. The reaction gas supplied into the reaction vessel is appropriately selected according to the thin film to be formed.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a thin film forming apparatus according to the first aspect of the present invention. A substrate holder 3 is provided in the chamber 6, and the substrate 2 is installed on the substrate holder 3. A rotating electrode 1 is provided above the substrate 2. The rotating electrode 1 is provided so as to rotate by a rotating shaft 1b provided at the center position. The rotating shaft 1b is rotated by driving means such as a motor (not shown). A high frequency power source 5 for supplying high frequency power to the rotary electrode 1 is connected to the rotary shaft 1b.
[0032]
Between the rotary electrode 1 and the substrate 2, a reactive gas supply pipe 4 for supplying a reactive gas between the electrode surface 1 a of the rotary electrode 1 and the substrate 2 is provided. The reaction gas is ejected from the tip 4 a of the reaction gas supply pipe 4, and the reaction gas is sprayed between the electrode surface 1 a and the substrate 2. The reaction gas is supplied to the reaction gas supply pipe 4 from a reaction gas cylinder (not shown) provided outside the chamber 6. FIG. 8 is a perspective view showing the reaction gas supply pipe 4. As shown in FIG. 8, the reactive gas supply pipe 4 has a wide shape, and has a width approximately equal to the width of the rotating electrode (the width in the direction from the back of the drawing to the front of the drawing shown in FIG. 1). Have. Accordingly, the reaction gas can be uniformly supplied to the entire plasma generation region between the rotating electrode 1 and the substrate 2.
[0033]
FIG. 2 is a view for explaining the position of the gas ejection tip 4a of the reaction gas supply pipe 4 shown in FIG. In FIG. 2, a region at a distance d from the electrode surface 1 a of the rotating electrode 1 is indicated by hatching. The value of d is preferably about the diameter of the rotating electrode. In the present invention, the tip 4a of the reaction gas supply pipe 4 is preferably provided at a position less than 10 cm, preferably 8 cm or less from the electrode surface 1a of the rotating electrode 1. Therefore, it is preferable that the tip 4a of the reaction gas supply pipe 4 is located in a region where the distance d shown in FIG. 2 is less than 10 cm, more preferably 8 cm or less. Among the regions indicated by hatching, it is preferable that the electrode surface 1a and the substrate are as close as possible. However, when the diameter of the rotary electrode 1 becomes relatively small and the reaction gas supply pipe 4 has a relatively large size, the reaction gas supply pipe 4 is interposed between the electrode surface 1a of the rotary electrode 1 and the substrate. Since it becomes difficult to insert the tip 4a, in such a case, the tip 4a of the gas supply pipe 4 is provided at any position in the hatching region shown in FIG.
[0034]
In order to confirm the relationship between the diameter of the rotating electrode and the expansion of the plasma region, three types of rotating electrodes having a diameter of 30 cm, 5 cm, and 1 cm were prepared, an amorphous silicon thin film was formed, and the expansion of the plasma region was determined. As the power applied to the rotating electrode, high frequency power of 150 MHz was used, and the power (W) was changed as shown in Table 1 to measure the spread of the plasma region. The spread of the plasma region was calculated from the width of the formed thin film. Thin film formation conditions include silane (SiH diluted to 0.1% with He as a reaction gas). ₄ ) Gas was used and the atmospheric pressure was 1 atm. The gap between the rotating electrode and the substrate was 300 μm, and the rotating speed was set according to the diameter of the rotating electrode so that the peripheral speed of the rotating electrode was 50 m / sec. The thin film was formed on a glass substrate. Table 1 shows the measurement results of the expansion of the plasma region.
[0035]
[Table 1]

[0036]
As is apparent from the results in Table 1, it can be seen that the larger the diameter of the rotating electrode, the larger the spread of the plasma region. In order to reduce the generation of liberated fine particles, the expansion of the plasma region is preferably 50 mm or less. Therefore, from the above measurement results, it can be seen that a rotating electrode having a diameter of 1 to 5 cm in which the power in the plasma region is 50 mm or less is preferable even when the power of the high-frequency power is increased. In Table 1, a large amount of fine particles was generated under the conditions of an electrode diameter of 30 cm and an input power of 2000 W and 3000 W, and an electrode diameter of 10 cm and an input power of 3000 W.
[0037]
An amorphous silicon thin film was formed using the thin film forming apparatus shown in FIG. As the rotating electrode 1, a cylindrical rotating electrode made of aluminum having a diameter of 5 cm and a width (width in a direction from the back of the drawing to the front of the drawing shown in FIG. 1) of 10 cm was used. Therefore, it has the electrode surface continuous in the circumferential direction. The electric power applied to the rotating electrode 1 was a high frequency power of 500 W and 150 MHz. As a reaction gas, 0.1% SiH using He gas as a dilution gas is used. ₄ Gas was used. A silicon thin film was formed on a glass substrate with an atmospheric pressure of 1 atm and a gap between the rotating electrode 1 and the substrate 2 of 300 μm.
[0038]
First, the peripheral speed of the rotating electrode 1 is set to 100 m / second, and the reactive gas is supplied from the position A on the bottom surface of the chamber shown in FIG. As a result, the film formation rate was 500 liters / second.
[0039]
Next, when the peripheral speed of the rotating electrode 1 was set to 50 m / second and a reactive gas was supplied from the position A to form a silicon film, the film formation speed was reduced to 200 Å / second.
Next, in accordance with the first aspect of the present invention, the reactive gas supply shown in FIG. 1 is performed instead of supplying the reactive gas from the position of the arrow A with the peripheral speed of the electrode surface of the rotating electrode 1 being 50 m / sec. A reactive gas was sprayed between the rotating electrode 1 and the substrate 2 from the tip 4a of the tube 4 to form a silicon thin film. The flow rate of spraying the reaction gas was 50 m / sec. As a result, the deposition rate increased to 450 Å / second.
[0040]
As is apparent from the above, according to the first aspect of the present invention, the deposition rate can be greatly improved by spraying the reactive gas from the reactive gas supply pipe between the rotating electrode and the substrate. In addition, it is preferable to spray the reaction gas at a speed equal to or faster than the peripheral speed of the rotating electrode, as in the above-described embodiment, when the reactive gas is sprayed.
[0041]
FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of a thin film forming apparatus according to the first to third aspects of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 3, two cylindrical

rotating electrodes

11 and 12 are provided on the substrate 2 along the surface of the substrate 2. A high-frequency power source 5 is connected to the

rotating electrodes

11 and 12 on the

rotating shafts

11b and 12b, respectively. The

rotating electrodes

11 and 12 are both rotating in the same direction and rotating in the direction of the arrow shown in FIG. Since other configurations are the same as those of the apparatus of the embodiment shown in FIG. 1, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
[0042]
The reaction gas supply pipe 4 is provided at a position where the reaction gas is sprayed between the rotary electrode 11 and the substrate 2 positioned in the front row. The plasma region generated between the electrode surface 11a of the rotating electrode 11 and the substrate 2 is supplied with the reaction gas blown from the reaction gas supply pipe 4, and the reaction gas near the surface is caused by the rotation of the electrode surface 11a. Supplied.
[0043]
A part of the reactive gas ejected from the reactive gas supply pipe 4 reaches the plasma region generated between the electrode surface 12a of the rotating electrode 12 and the substrate 2, and in the vicinity of the surface by the rotation of the electrode surface 12a. The reaction gas is supplied.
[0044]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the thin film forming apparatus according to the first to third aspects of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 4, three

rotating electrodes

11, 12 and 13 are provided on the substrate 2 along the surface of the substrate 2. The high frequency power source 5 is connected to the

respective rotation shafts

11b, 12b, and 13b. The

rotating electrodes

11, 12 and 13 are rotating in the same direction as indicated by arrows in FIG. 4, and therefore the

respective electrode surfaces

11a, 12a and 13a are moving in the same direction.
[0045]
The reaction gas supply pipe 4 is provided so as to spray a reaction gas between the rotary electrode 11 located in the front row and the substrate 2. Since other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIG. 1, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.
[0046]
A reaction gas ejected from the reaction gas supply pipe 4 and a reaction gas supplied by the rotation of the rotation electrode 11 are given to the plasma region between the rotation electrode 11 and the substrate 2. In addition, the plasma region between the rotating electrode 12 and the substrate 2 and the plasma region between the rotating electrode 13 and the substrate 2 are generated by the rotation of the

rotating electrodes

12 and 13 together with the reaction gas from the reaction gas supply pipe 4. A reaction gas accompanying the movement of the electrode surfaces 12a and 13a is supplied.
[0047]
Next, an amorphous silicon thin film was formed using the apparatus shown in FIG. 1, the apparatus shown in FIG. 3, and the apparatus shown in FIG. As the rotating electrodes, cylindrical electrodes made of aluminum each having a diameter of 5 cm and a width of 10 cm were used. In the apparatus shown in FIGS. 3 and 4, the distance between the rotating axes of each rotating electrode was 10 cm. The substrate 2 was scanned by moving it alternately forward and backward at a speed of 5 mm / second. Further, the reaction gas was ejected from the reaction gas supply pipe 4 at a flow rate of 50 m / sec. The thin film formation time was 2 minutes. The other thin film formation conditions were the same as in the above example.
[0048]
In the thin film forming apparatus shown in FIG. 1 using one rotating electrode, a thin film having a thickness of about 2000 mm was formed. In the thin film forming apparatus shown in FIG. 3 using two rotating electrodes, a thin film having a thickness of about 4500 mm was formed. In the thin film forming apparatus shown in FIG. 4 using three rotating electrodes, a thin film having a thickness of about 7000 mm was formed.
As is clear from the above, the film formation rate can be increased by increasing the number of rotating electrodes.
[0049]
FIG. 5 is a sectional view showing still another embodiment of the thin film forming apparatus according to the first to third aspects of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 5, five rotating electrodes 11 to 15 are provided along the surface of the substrate 2. The reaction gas supply pipe 4 is provided so as to spray a reaction gas between the rotary electrode 11 located in the front row and the substrate 2.
[0050]
The rotating electrodes 11 to 15 rotate in the same direction as indicated by arrows in FIG. Therefore, between the rotating electrodes 11 to 15 and the substrate 2, a reaction gas flow in a direction from the rotating electrode 11 to the rotating electrode 15 is formed by the rotation of each rotating electrode. Accordingly, the reaction gas ejected from the reaction gas supply pipe 4 flows between the rotating electrodes 11 to 15 and the substrate 2 and flows so as to be supplied to the plasma region between the rotating electrodes and the substrate 2. .
[0051]
As shown in FIG. 5, by further increasing the number of rotating electrodes, the deposition rate can be increased and a thin film with a large area can be formed.
In each of the above-described embodiments, a rotating electrode having a cylindrical shape and a smooth electrode surface is used as the rotating electrode. However, the present invention is not limited to such a rotating electrode. For example, JP-A-9-104985 It is possible to use rotating electrodes having various surface shapes disclosed in 1).
[0052]
FIG. 6 is a plan view showing an example in which a plurality of rotating electrodes having irregularities on the electrode surface are used in combination. In the embodiment shown in FIG. 6, the rotating electrode 16 alternately having convex portions 16a having a large diameter and the concave portions 16b having small diameters, and the rotating electrode 17 having alternately convex portions 17a having a large diameter and concave portions 17b having a small diameter. Are used in combination. As shown in FIG. 6, the convex portion 16 a of one rotating electrode 16 fits into the concave portion 17 b of the other rotating electrode 17, and the convex portion 17 a of the other rotating electrode 17 becomes the concave portion 16 b of the one rotating electrode 16. Combined to fit.
[0053]
One rotating electrode 16 and the other rotating electrode 17 are provided to rotate in the same direction. Therefore, they are provided so as not to contact each other, and are combined via a gap.
[0054]
Plasma is generated intensively between the convex portion 16a and the convex portion 17a and the substrate, but the position of the convex portion 16a and the position of the convex portion 17a are shifted from each other. The thin film can be formed on the entire surface of the substrate.
[0055]
FIG. 7 is a plan view showing a state in which male screw-shaped rotating electrodes formed with spiral grooves are combined. One rotary electrode 18 is formed with a spiral convex portion 18a and a spiral concave portion 18b, and the other rotary electrode 19 is formed with a spiral convex portion 19a and a spiral concave portion 19b. Yes. The rotating electrode 18 and the rotating electrode 19 are combined so that the convex portion 19a fits into the concave portion 18b and the convex portion 18a fits into the concave portion 19b.
[0056]
The rotating electrode 18 and the rotating electrode 19 are provided to rotate in the same direction. Since the convex portion 18a and the concave portion 18b are formed in a spiral shape, the positions thereof are moved by the rotation of the rotary electrode 18, but the convex portion 19a and the concave portion 19b of the other rotary electrode 19 are also formed in a spiral shape. The convex portion 18a is fitted in the concave portion 19b, and the convex portion 19a is fitted in the concave portion 18b. Therefore, the surfaces of the rotary electrode 18 and the rotary electrode 19 are always in a state of being in contact with each other with a certain gap therebetween.
[0057]
Between the

rotating electrodes

18 and 19 and the substrate, plasma is intensively generated at the

convex portions

18a and 19a. The

convex portions

18a and 19a rotate in the direction of the rotation axis along with the rotation of the

rotating electrodes

18 and 19. Therefore, a thin film can be formed on the entire surface of the substrate by moving the substrate relative to the

rotating electrodes

18 and 19.
[0058]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing one embodiment of a thin film forming apparatus according to the fourth aspect of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 9, a gas circulation path 20 is provided for discharging the gas in the chamber 6 that is a reaction vessel and returning it to the chamber 6 again. The suction port 21 of the gas circulation path 20 is provided between the rotary electrode 1 and the substrate 2, and is provided so as to be located on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1. The ejection port 22 of the gas circulation path 20 is provided between the rotary electrode 1 and the substrate 2, and is provided so as to be located on the upstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1. The widths of the suction port 21 and the ejection port 22 (the width in the front direction from the back of the drawing) are provided to be approximately the same as the width of the rotary electrode 1.
[0059]
The suction at the suction port 21 of the gas circulation path 20 and the discharge of the gas at the ejection port 22 are performed by a circulation pump 23 provided in the gas circulation path 20. As the circulation pump 23, for example, a dry pump is used. Between the suction port 21 and the circulation pump 23, a fine powder removal filter, a gas concentration sensor, and a gas introduction port (not shown in FIG. 9 but shown in FIG. 10) are provided as fine powder removing means. Yes.
[0060]
A heater 30 for heating the gas flowing in the gas circulation path 20 is provided between the circulation pump 23 and the ejection port 22. By the heating of the heater 30, the gas flowing in the gas circulation path 20 is heated, and the heated gas is ejected from the ejection port 22 to heat the surface 1 a of the rotating electrode 1.
[0061]
FIG. 10 is a schematic configuration diagram for explaining the gas circulation path 20 connected to the chamber 6 in more detail. The gas in the chamber 6 is discharged from the suction port 21, and the fine powder contained in the gas is removed by the fine powder removal filter 26 which is a fine powder removal means. As described above, the fine powder is a precipitate generated when the reaction gas is decomposed in the chamber 6. As such a fine powder removal filter 26, for example, a filter formed of acrylic fibers such as anion exchange fibers and cation exchange fibers in a filter shape can be used.
[0062]
Next, the gas in the gas circulation path 20 passes through the gas concentration sensor 24, the concentration of the reaction gas, dopant gas, etc. in the gas is measured and sent to the gas inlet 25. Gas cylinders 40 to 44 are connected to the gas inlet 25. For example, when forming a silicon thin film used as a power generation layer of a solar cell, the gas cylinder 40 is helium gas as a dilution gas, the gas cylinder 41 is silane gas as a reaction gas, the gas cylinder 42 is phosphine gas as a dopant gas, and the gas cylinder 43 is a dopant. The diborane gas as a gas, the gas cylinder 44 is a hydrogen gas cylinder. Based on the concentration data measured by the gas concentration sensor 24, each gas is supplied from the gas inlet 25 into the gas circulation path 20.
[0063]
After these gases are sent to the circulation pump 23, they pass through the water adsorption cylinder 28 and are heated by the heater 30 at the place where the heater 30 is provided. The heated gas is returned into the chamber 6 from the ejection port 22. At this time, by blowing a gas onto the surface of the rotating electrode in the chamber 6, the surface of the rotating electrode can be heated to a predetermined temperature as described above.
[0064]
An amorphous silicon thin film was formed using the thin film forming apparatus shown in FIGS. As the rotating electrode 1, a cylindrical rotating electrode made of aluminum having a diameter of 300 mm and a length (width) of 100 mm in the rotation axis direction was used. Accordingly, the rotating electrode 1 has a surface that is continuous in the circumferential direction. A high frequency power having a frequency of 150 MHz and a power power of 500 W was applied from the high frequency power source 5. As the reaction gas, 0.1% silane gas diluted in helium as a dilution gas was used, and the pressure in the chamber 6 was set to 1 atm. The gap between the surface 1a of the rotating electrode 1 and the substrate 2 was adjusted to be 300 μm.
[0065]
The flow rate of the gas in the gas circulation path 20 was set such that the entire volume of gas in the chamber 6 would flow in the gas circulation path 20 in 20 seconds. The gas concentration sensor 24 measured the concentration of the gas flowing in the gas circulation path 20 and supplied silane gas from the gas inlet 25 so that the silane gas concentration was always 0.1%. The supply amount was about 20 ccm / min, and the substrate temperature was not heated and was set to room temperature (20 ° C.). The heating by the heater 30 was adjusted so that the gas flowing in the gas circulation path 20 was about 250 ° C. This heated gas was ejected from the ejection port 22 and applied to the surface 1a of the rotating electrode 1, whereby the temperature of the surface 1a of the rotating electrode 1 was heated to about 200 ° C.
As a result, an amorphous silicon thin film could be formed at a deposition rate of 500 liters / second, and fine particles and thin films did not adhere to the surface of the rotating electrode.
[0066]
As a comparison, the heater 30 in the gas circulation path 20 was not operated, and therefore the gas in the gas circulation path 20 was sprayed between the rotating electrode 1 and the substrate 2 without heating. The temperature of the surface of the rotating electrode was 70 ° C.
As a result, an amorphous silicon thin film could be formed on the substrate at a deposition rate of 500 liters / second, but a large amount of fine particles and thin film adhered on the surface 1a of the rotating electrode 1.
[0067]
FIG. 11 is a sectional view showing another embodiment of a thin film forming apparatus according to the fourth aspect of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 11, a heat exchanger 31 is provided as a heating means for heating the gas in the gas circulation path 20. The heat exchanger 31 is provided between the circulation pump 23 and the ejection port 22 in the gas circulation path 20. The gas flowing in the gas circulation path 20 is heated when passing through the heat exchanger 31, and the heated gas is blown between the surface 1a of the rotary electrode 1 and the substrate 2 from the ejection port 22, whereby the rotary electrode 1 surface 1a is heated.
[0068]
FIG. 12 is a sectional view showing still another embodiment of the thin film forming apparatus according to the fourth aspect of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 12, a heater 32 as a heating means is provided in the substrate holder 3 that holds the substrate 2. The substrate 2 is heated by the heater 32 and the surface 1a of the rotating electrode 1 is also heated because the distance between the surface 1a of the rotating electrode 1 and the substrate 2 is a very short distance of about 0.01 to 1 mm, for example. Is done. In this way, by heating the surface 1a of the rotating electrode 1 with the heater 32, it is possible to prevent deposits from being deposited due to decomposition of the reaction gas.
[0069]
In the embodiment shown in FIG. 12, the gas circulation path 20 is provided. However, the heater 32 that is a heating means is disposed regardless of the gas circulation path 20, and thus the gas circulation path 20 is not provided. Also good. In addition, since the ejection port 22 of the gas circulation path 20 is provided so that gas may be sprayed between the surface 1a of the rotating electrode 1 and the substrate 2, it serves as a reactive gas supply pipe in the first aspect of the present invention. Play a role.
[0070]
FIG. 13 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the thin film forming apparatus according to the fourth aspect of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 13, a lamp heater 33 as a heating means is provided above the rotary electrode 1. The surface 1 a of the rotating electrode 1 can be heated by the irradiation light of the lamp heater 33. In this embodiment, the surface 1a of the rotating electrode 1 is heated by the lamp heater 33, thereby preventing deposits from being deposited due to decomposition of the reaction gas.
[0071]
In the embodiment shown in FIG. 13, the lamp heater 33 as a heating means is provided regardless of the gas circulation path 20, so the gas circulation path 20 may not be provided. In addition, since the ejection port 22 of the gas circulation path 20 is provided so that gas may be sprayed between the surface 1a of the rotating electrode 1, and the board | substrate 2, the role as a reactive gas supply pipe | tube in the 1st aspect of this invention is provided. Fulfill.
[0072]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, by providing the reaction gas supply pipe so as to spray the reaction gas between the rotating electrode and the substrate, the film formation rate can be improved and a homogeneous thin film can be formed. In addition, since the diameter of the rotating electrode can be reduced, the generation of free particles can be reduced by narrowing the plasma generation region. Further, since the volume of the entire reaction vessel can be reduced, the generation of free fine particles can be further reduced.
[0073]
According to the second aspect of the present invention, by setting the diameter of the rotating electrode to 8 cm or less, the plasma generation region can be narrowed, and the generation of free fine particles can be reduced. Further, since the volume of the entire reaction vessel can be reduced, the generation of free fine particles can be further reduced.
[0074]
According to the third aspect of the present invention, by providing a plurality of rotating electrodes along the substrate surface, the film forming speed can be improved and a thin film can be formed with a large area. In particular, when the diameter of the rotating electrode is reduced, the plasma generation region is narrowed. In such a case, by providing a plurality of rotating electrodes, it is possible to compensate for a reduction in the area of thin film formation.
[0075]
According to the fourth aspect of the present invention, the deposit of deposits on the surface of the rotating electrode is prevented by heating the surface of the rotating electrode above the temperature at which the precipitates due to decomposition of the reaction gas do not adhere to the surface of the rotating electrode. Can do. Therefore, a homogeneous thin film can be formed on the substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a thin film forming apparatus according to the first aspect of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a position of a gas ejection tip of a reaction gas supply pipe.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing one embodiment of a thin film forming apparatus according to the first to third aspects of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of a thin film forming apparatus according to the first to third aspects of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing still another embodiment of a thin film forming apparatus according to the first to third aspects of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing an example of a combined state when a plurality of rotating electrodes having irregularities are provided on the electrode surface.
FIG. 7 is a plan view showing another example of a combined state when a plurality of rotating electrodes having irregularities are provided on the electrode surface.
FIG. 8 is a perspective view showing an example of a reaction gas supply pipe.
FIG. 9 is a sectional view showing an embodiment of a thin film forming apparatus according to the fourth aspect of the present invention.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram for explaining the gas circulation path in the embodiment shown in FIG. 9 in more detail.
FIG. 11 is a sectional view showing another embodiment of a thin film forming apparatus according to the fourth aspect of the present invention.
FIG. 12 is a sectional view showing still another embodiment of the thin film forming apparatus according to the fourth aspect of the present invention.
FIG. 13 is a sectional view showing still another embodiment of a thin film forming apparatus according to the fourth aspect of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Rotating electrode
1a: Electrode surface of rotating electrode
1b: Rotating electrode rotation axis
2 ... Board
3 ... Board holder
4 ... Reaction gas supply pipe
4a ... tip of reaction gas supply pipe
5. High frequency power supply
6 ... Chamber
11-15 ... Rotating electrode
16, 17 ... rotating electrode
16a, 17a ... Rotation electrode projection
16b, 17b ... concave portion of the rotating electrode
18, 19 ... rotating electrode
18a, 19a ... spiral projections of the rotating electrode
18b, 19b ... spiral recess of rotating electrode
20 ... Gas circuit
21 ... Suction mouth
22 ... Outlet
23 ... circulation pump
24 ... Gas concentration sensor
25 ... Gas inlet
26 ... Fine powder removal filter
27 ... Silane gas exclusion device
28 ... Water adsorption cylinder
30 ... Heater
31 ... Heat exchanger
32 ... Heater
33 ... Lamp heater

Claims

A plasma is generated by applying high frequency power or direct current power to a cylindrical rotating electrode having an electrode surface that passes while moving in the vicinity of the substrate surface by rotating, and the reaction gas is decomposed in the plasma. In a thin film forming apparatus for forming a thin film on a substrate by plasma CVD ,
A thin film forming apparatus, wherein a reactive gas supply pipe is provided so as to spray the reactive gas to a plasma generation region between the rotating electrode and the substrate.

A thin film forming apparatus for generating a plasma in a reaction vessel, decomposing a reaction gas in the plasma , and forming a thin film on a substrate by a plasma CVD method ,
A cylindrical rotating electrode having an electrode surface that passes while rotating in the vicinity of the substrate surface by rotating;
Driving means for rotating the rotating electrode;
A power source for supplying high frequency power or direct current power applied to the rotating electrode to generate plasma between the substrate surface and the rotating electrode;
A substrate holder for holding the substrate;
A thin film forming apparatus comprising: a reactive gas supply pipe provided to spray the reactive gas on a plasma generation region between the rotating electrode and the substrate.

3. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein a tip of gas ejection of the reaction gas supply pipe is provided at a position not more than a value of a substantially diameter of the electrode from the electrode surface of the rotating electrode.

The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein a diameter of the rotating electrode is 8 cm or less.

The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the rotating electrodes are provided along the substrate surface.

The thin film forming apparatus according to claim 5, wherein the reaction gas supply pipe is provided so as to spray a reaction gas between the substrate and the rotating electrode positioned at least in the foremost row of the plurality of rotating electrodes.