JPH0635661B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
- Publication number
- JPH0635661B2 JPH0635661B2 JP60194401A JP19440185A JPH0635661B2 JP H0635661 B2 JPH0635661 B2 JP H0635661B2 JP 60194401 A JP60194401 A JP 60194401A JP 19440185 A JP19440185 A JP 19440185A JP H0635661 B2 JPH0635661 B2 JP H0635661B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- film forming
- forming apparatus
- cathode
- anode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は放電プラズマによる原料ガスの分解、化合によ
り薄膜を形成する装置に関する。
り薄膜を形成する装置に関する。
従来の技術 導電性基板にアモルファスの薄膜を形成するグロー放電
分解法は、高真空に維持する反応容器としての真空チャ
ンバ内に原料ガスを導入し、真空チャンバ内で導電性基
板に対向配置された電極に直流または交流の電力を印加
してグロー放電を行なうことによりプラズマを発生さ
せ、このプロズマを導電性基板に接触させて、基板上に
アモルファスの薄膜を形成する。この時、グロー放電を
発生させる電極は一般に冷陰極が使用され、安定な放電
プラズマを得るために、導入するガスの圧力は0.1〜１T
orrとされている。
分解法は、高真空に維持する反応容器としての真空チャ
ンバ内に原料ガスを導入し、真空チャンバ内で導電性基
板に対向配置された電極に直流または交流の電力を印加
してグロー放電を行なうことによりプラズマを発生さ
せ、このプロズマを導電性基板に接触させて、基板上に
アモルファスの薄膜を形成する。この時、グロー放電を
発生させる電極は一般に冷陰極が使用され、安定な放電
プラズマを得るために、導入するガスの圧力は0.1〜１T
orrとされている。
発明が解決しようとする問題点 従来、最も一般的に実施されて来た高周波放電方式によ
る薄膜形成装置においては、放電ガス圧が0.1〜数Torr
の範囲であるため、例えばアモルファスシリコン膜を形
成する過程において多量の粉末を発生する欠点があっ
た。多量の粉末の発生は形成膜中に混入し、形成膜の特
性を劣化させるのみならず、電極表面および真空装置内
に堆積するため、頻繁に除去する必要があるなど、量産
装置とする場合極めて不都合なものであった。更に、多
量の原料ガスが未反応のまま排気されるため、原料ガス
の利用率が１０％以下となりコスト的にも著るしく高価
なものとなっていた。
る薄膜形成装置においては、放電ガス圧が0.1〜数Torr
の範囲であるため、例えばアモルファスシリコン膜を形
成する過程において多量の粉末を発生する欠点があっ
た。多量の粉末の発生は形成膜中に混入し、形成膜の特
性を劣化させるのみならず、電極表面および真空装置内
に堆積するため、頻繁に除去する必要があるなど、量産
装置とする場合極めて不都合なものであった。更に、多
量の原料ガスが未反応のまま排気されるため、原料ガス
の利用率が１０％以下となりコスト的にも著るしく高価
なものとなっていた。
問題点を解決するための手段 ほぼ平行に配置した一対のプラズマ反射板の中央部に直
線状に熱陰極と陽極を配列し、電界とほぼ同一方向に磁
界を加え、原料ガスを導入して放電させ、放電領域の周
辺に基板を配置して薄膜を形成する。
線状に熱陰極と陽極を配列し、電界とほぼ同一方向に磁
界を加え、原料ガスを導入して放電させ、放電領域の周
辺に基板を配置して薄膜を形成する。
作 用 熱陰極から放出された電子は陽極に印加する正の電圧に
よって加速され、メッシュ状または細線の陽極を用いた
場合、大部分の電子は陽極の間隙部を通過し、対向する
一対のプラズマ反射板で反射されて往復運動する。この
時、電界方向とほぼ平行に磁界が加えられているため、
電子は螺旋運動しながら往復運動する。この間の電子は
原料ガスと衝突し、イオン化してプラズマ状態となる。
印加した磁界は発生したプラズマの拡散を抑制し、高密
度のプラズマを発生させる作用を持つと同時に１０-3To
rr程度の低ガス圧で放電を維持する作用を有する。発生
したプラズマの周辺に基板を設置することによって良質
の膜を形成することができる。
よって加速され、メッシュ状または細線の陽極を用いた
場合、大部分の電子は陽極の間隙部を通過し、対向する
一対のプラズマ反射板で反射されて往復運動する。この
時、電界方向とほぼ平行に磁界が加えられているため、
電子は螺旋運動しながら往復運動する。この間の電子は
原料ガスと衝突し、イオン化してプラズマ状態となる。
印加した磁界は発生したプラズマの拡散を抑制し、高密
度のプラズマを発生させる作用を持つと同時に１０-3To
rr程度の低ガス圧で放電を維持する作用を有する。発生
したプラズマの周辺に基板を設置することによって良質
の膜を形成することができる。
実施例 実施例１ 第１図に本発明の一実施例の断面図を示す。各構成部材
は紙面に対して垂直方向に所定の長さにわたって延長し
た構成となっている。１ａおよび１ｂは一方が陰極であ
って、他方が陽極となる。陰極及び陽極１ａ，１ｂはタ
ングステン線等の高融点金属の細線で構成されている。
本実施例においてはトリウム入りタングステン線を３本
ずつほぼ平行に架張した。２ａおよび２ｂは一対の電子
反射板であって、前記陰極１ａおよび陽極１ｂとほぼ平
行に配置されている。反射板２ａおよび２ｂとしては金
属板または絶縁板を使用することができる。３ａおよび
３ｂはソレノイドコイルであって、陰極１ａおよび陽極
１ｂにほぼ垂直に磁界Ｂが加わるように配置されてい
る。ソレノイドコイルは永久磁石で置き換えることもで
きる。４ａおよび４ｂは薄膜を形成するための基板であ
る。電子反射板２ａおよび２ｂは真空容器の一部とする
こともできる。
は紙面に対して垂直方向に所定の長さにわたって延長し
た構成となっている。１ａおよび１ｂは一方が陰極であ
って、他方が陽極となる。陰極及び陽極１ａ，１ｂはタ
ングステン線等の高融点金属の細線で構成されている。
本実施例においてはトリウム入りタングステン線を３本
ずつほぼ平行に架張した。２ａおよび２ｂは一対の電子
反射板であって、前記陰極１ａおよび陽極１ｂとほぼ平
行に配置されている。反射板２ａおよび２ｂとしては金
属板または絶縁板を使用することができる。３ａおよび
３ｂはソレノイドコイルであって、陰極１ａおよび陽極
１ｂにほぼ垂直に磁界Ｂが加わるように配置されてい
る。ソレノイドコイルは永久磁石で置き換えることもで
きる。４ａおよび４ｂは薄膜を形成するための基板であ
る。電子反射板２ａおよび２ｂは真空容器の一部とする
こともできる。
この様な構成において、容器内を真空排気し、陰極１ａ
の両端に電流を流して約２０００゜Kの高温にして電子
放射を起させる。電子反射板１ａ，１ｂに陰極電圧また
はそれ以下の電圧を印加する。または電気的に断線状
態、あるいは極めて高い抵抗を介して電気的に接続し、
実質的に電流が流れない様にすることによって、電子反
射板としての役目をさせることができる。更に、電子反
射板をガラス，セラミックス等の絶縁物で構成すること
によって同様な効果を持たせることができる。この様な
構成において陽極１ｂに３００〜５００Ｖの電圧を印加
すると陰極１ａから電子が放射され、ソレノイドコイル
３ａ，３ｂによって作られる約３００ガウスの磁場Ｂの
磁力線に沿って螺線運動しながら電子反射板２ａ，２ｂ
間を往復運動する。この時、陰極１ａ，陽極１ｂは細線
で構成されているため、電子が陽極に流れ込む機会は極
めて少なく、従って、電子ビームの走行距離は極めて長
くなる。この様な駆動条件の下に原料ガスを導入し、真
空度１０-4Torr〜１０-1Torrに保持すると、加速された
電子の衝突によってプラズマを発生させることができ
る。この様な薄膜形成装置においては、電子の走行距離
を極めて長くすることができるから、従来のＣＶＤ装置
に較べて極めて低真空であっても１０10〜１０11個／cm
3の高密度のプラズマを発生させることができる。
の両端に電流を流して約２０００゜Kの高温にして電子
放射を起させる。電子反射板１ａ，１ｂに陰極電圧また
はそれ以下の電圧を印加する。または電気的に断線状
態、あるいは極めて高い抵抗を介して電気的に接続し、
実質的に電流が流れない様にすることによって、電子反
射板としての役目をさせることができる。更に、電子反
射板をガラス，セラミックス等の絶縁物で構成すること
によって同様な効果を持たせることができる。この様な
構成において陽極１ｂに３００〜５００Ｖの電圧を印加
すると陰極１ａから電子が放射され、ソレノイドコイル
３ａ，３ｂによって作られる約３００ガウスの磁場Ｂの
磁力線に沿って螺線運動しながら電子反射板２ａ，２ｂ
間を往復運動する。この時、陰極１ａ，陽極１ｂは細線
で構成されているため、電子が陽極に流れ込む機会は極
めて少なく、従って、電子ビームの走行距離は極めて長
くなる。この様な駆動条件の下に原料ガスを導入し、真
空度１０-4Torr〜１０-1Torrに保持すると、加速された
電子の衝突によってプラズマを発生させることができ
る。この様な薄膜形成装置においては、電子の走行距離
を極めて長くすることができるから、従来のＣＶＤ装置
に較べて極めて低真空であっても１０10〜１０11個／cm
3の高密度のプラズマを発生させることができる。
原料ガスとして水素希釈３０％のSiH4ガスを導入し、ガ
ス圧１０-3Torrに保持して放電させると基板４ａ，４ｂ
の表面に毎分約１０μｍの堆積速度でアモルファスシリ
コン膜を形成することができる。
ス圧１０-3Torrに保持して放電させると基板４ａ，４ｂ
の表面に毎分約１０μｍの堆積速度でアモルファスシリ
コン膜を形成することができる。
実施例２ 電極構成は実施例１と同じであって、陰極１ａおよび陽
極１ｂ共にトリウムタングステン線で構成し、容器内を
真空排気し、実施例１と同様な原料ガスを導入し、陰極
および陽極の両端に各々別々の電源から電圧を印加し、
約２０００゜Kに加熱して両電極間に３００〜５００Ｖ
の交流電圧を印加すると実施例１と同様に原料ガスに放
電が発生し、基板４ａおよび４ｂにアモルファスシリコ
ン膜を形成することができた。本実施例においては陰極
１ｂおよび陽極１ｂ共に加熱し、交流電圧を印加するた
め、両電極は交互に陰極と陽極とが入れ替り、放電領域
全体にわたって均一なプラズマを発生することができる
特徴を有する。また、両電極は交互に陽極となるため放
電々流によって加熱され、適当な駆動条件の下ではタン
グステン線の両端に加熱するための電圧を印加しなくて
も自己加熱され放電が維持される等の特徴もある。陰極
および陽極に用いる金属線はタングステン線，タンタル
線，モリブデン線等の高融点金属線を用いることができ
る。比較的低温で電子放射ができるトリウム入りタング
ステン線が最適である。また、陰極および陽極としてメ
ッシュ状の高融点金属を用いても同様な効果が得られ
る。
極１ｂ共にトリウムタングステン線で構成し、容器内を
真空排気し、実施例１と同様な原料ガスを導入し、陰極
および陽極の両端に各々別々の電源から電圧を印加し、
約２０００゜Kに加熱して両電極間に３００〜５００Ｖ
の交流電圧を印加すると実施例１と同様に原料ガスに放
電が発生し、基板４ａおよび４ｂにアモルファスシリコ
ン膜を形成することができた。本実施例においては陰極
１ｂおよび陽極１ｂ共に加熱し、交流電圧を印加するた
め、両電極は交互に陰極と陽極とが入れ替り、放電領域
全体にわたって均一なプラズマを発生することができる
特徴を有する。また、両電極は交互に陽極となるため放
電々流によって加熱され、適当な駆動条件の下ではタン
グステン線の両端に加熱するための電圧を印加しなくて
も自己加熱され放電が維持される等の特徴もある。陰極
および陽極に用いる金属線はタングステン線，タンタル
線，モリブデン線等の高融点金属線を用いることができ
る。比較的低温で電子放射ができるトリウム入りタング
ステン線が最適である。また、陰極および陽極としてメ
ッシュ状の高融点金属を用いても同様な効果が得られ
る。
更に、原料ガスとしてSiH4，Si2H6の水素化シリコンとN
2またはNH3の混合気体、水素化シリコンとO2の混合気体
を導入すれば各々Si3N4膜、SiO2膜を形成することがで
きる。更に他の原料ガスを導入することによって必要な
膜を基板表面に堆積することができる。
2またはNH3の混合気体、水素化シリコンとO2の混合気体
を導入すれば各々Si3N4膜、SiO2膜を形成することがで
きる。更に他の原料ガスを導入することによって必要な
膜を基板表面に堆積することができる。
発明の効果 ほぼ平行に配置した一対のプラズマ反射板の中央部に直
線状に陰極と陽極を配列し、電界とほぼ同一方向に磁界
を加え、原料ガス導入して放電させることによって、極
めて低ガス圧で高密度のプラズマを安定に発生させるこ
とができるため、多量の粉末状の堆積物を発生すること
なく、良質の薄膜を高速度で形成でき、量産性にも優れ
た薄膜形成装置である。
線状に陰極と陽極を配列し、電界とほぼ同一方向に磁界
を加え、原料ガス導入して放電させることによって、極
めて低ガス圧で高密度のプラズマを安定に発生させるこ
とができるため、多量の粉末状の堆積物を発生すること
なく、良質の薄膜を高速度で形成でき、量産性にも優れ
た薄膜形成装置である。
第１図は本発明の一実施例における薄膜形成装置の要部
構成図である。 １ａ……陰極、１ｂ……陽極、２ａ，２ｂ……電子反射
板、３ａ，３ｂ……ソレノイドコイル、４ａ，４ｂ……
基板。
構成図である。 １ａ……陰極、１ｂ……陽極、２ａ，２ｂ……電子反射
板、３ａ，３ｂ……ソレノイドコイル、４ａ，４ｂ……
基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 浩二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 倉本 晋匡 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】ほぼ平行に配置した一対の電子反射板の中
央部に陰極と陽極を配列し、前記両極間の電界とほぼ同
一方向に磁界を加え、原料ガスを導入して前記両極によ
り放電させ、その放電領域の周辺に基板を配置して薄膜
を形成することを特徴とする薄膜形成装置。 - 【請求項２】陰極と陽極のうち少なくとも一方が熱陰極
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄
膜形成装置。 - 【請求項３】陰極および陽極がメッシュまたは細線で構
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の薄膜形成装置。 - 【請求項４】陰極および陽極が高融点金属で構成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜
形成装置。 - 【請求項５】熱陰極がタングステン線で構成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成
装置。 - 【請求項６】熱陰極が複数本の細線で構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成装
置。 - 【請求項７】熱陰極がトリウムタングステン線で構成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
薄膜形成装置。 - 【請求項８】熱陰極が２つの陽極の中央部に配置されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜
形成装置。 - 【請求項９】電子反射板を電気的にフロートさせている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成
装置。 - 【請求項１０】電子反射板が絶縁物で構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第９項記載の
薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60194401A JPH0635661B2 (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60194401A JPH0635661B2 (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6254082A JPS6254082A (ja) | 1987-03-09 |
| JPH0635661B2 true JPH0635661B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=16323985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60194401A Expired - Lifetime JPH0635661B2 (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0635661B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2785442B2 (ja) * | 1990-05-15 | 1998-08-13 | 三菱重工業株式会社 | プラズマｃｖｄ装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61217577A (ja) * | 1985-03-20 | 1986-09-27 | Sanyo Electric Co Ltd | プラズマ反応装置 |
-
1985
- 1985-09-03 JP JP60194401A patent/JPH0635661B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6254082A (ja) | 1987-03-09 |
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