JPH07122495A - プラズマ発生装置 - Google Patents

プラズマ発生装置

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Publication number
JPH07122495A
JPH07122495A JP5267037A JP26703793A JPH07122495A JP H07122495 A JPH07122495 A JP H07122495A JP 5267037 A JP5267037 A JP 5267037A JP 26703793 A JP26703793 A JP 26703793A JP H07122495 A JPH07122495 A JP H07122495A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma generator
vacuum chamber
type electrode
substrate
stripline
Prior art date
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Pending
Application number
JP5267037A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Kawase
透 川瀬
Tadashi Kimura
忠司 木村
Zenichi Yoshida
善一 吉田
Shinichi Mizuguchi
信一 水口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大面積の基板に均一な薄膜を高速に形成する
ことのできるプラズマ発生装置を提供する 【構成】 同軸導波管10a、10bの外周を導体板1
1に接続する。同軸導波管10a、10bの内軸を誘電
体板13を通して銅線14の両端に接続する。同軸導波
管10aに全反射終端等を接続し、同軸導波管10bに
マイクロ波の電源を接続する。銅線14を、誘電体板1
3上でジグザグ状に折り曲げてストリップライン型電極
を形成する。ガス管12a、12bをストリップライン
型電極の両側方に対向して配置し、ストリップライン型
電極側に向けて複数個のガス導出孔を穿設する。ストリ
ップライン型電極の両端部に永久磁石15a、15bを
配置し、Z軸方向の磁界を発生させる。ストリップライ
ン型電極の上方に基板16を配置し、矢印Aの方向に移
動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アモルファスシリコン
太陽電池、薄膜半導体、光センサなどの各種電子デバイ
スに使用される大面積薄膜を形成するプラズマCVD
(化学気相成長)装置、あるいはエッチング装置として
用いることのできるプラズマ発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、CVD装置にマイクロ波を用い、
大面積基板上に高速で成膜する技術がアモルファスシリ
コン等に利用されるようになってきた。例えば、T.T
akahashi、S.Takamura、T.Oku
daらの J.Appl.Phys.Vol.53、N
O.10、October 1982 「Meande
r−line slow−wave antenna
for launching lower hybri
d waves in a plasma」には、以下
に述べるようにストリップライン型電極から放射される
マイクロ波の電界を用いてプラズマを発生させる装置が
提案されている。
【0003】以下、従来のストリップライン型プラズマ
発生装置について説明する。図6は従来のストリップラ
イン型プラズマ発生装置の斜視図、図7はその断面図で
ある。図6、図7において、1は同軸導波管であり、そ
の外周7は導体板2に接続されている。ここで、同軸導
波管1は2ヶ所に設けられており、一方の同軸導波管1
はマイクロ波を導入するために使用され、他方の同軸導
波管1はマイクロ波の伝搬方向を変えたいときに使用さ
れる。3はポリテトラフルオロエチレン等からなる誘電
体板であり、表面には溝が切られている。4は銅線であ
り、銅線4の両端は各同軸導波管1の内軸6にそれぞれ
接続されている。また、銅線4は、誘電体板3の溝に沿
ってジグザグ状に折り曲げられ、ストリップライン型電
極を形成している。尚、銅線4を保護するために、表面
には薄くポリテトラフルオロエチレンコーティング5が
施されている。
【0004】以上のような構成を有するストリップライ
ン型プラズマ発生装置において、まず、一方の同軸導波
管1に289MHzのマイクロ波、100Wを導入すれ
ば、ストリップライン型電極の表面上に、そのピッチ幅
よりも波長の長いマイクロ波の定在波が発生する。次い
で、そこにアルゴンガスを2×10-4〜3×10-4To
rr導入すれば、密度1010〜1011cm-3程度のアル
ゴンガスプラズマが発生する。
【0005】また、アルゴンガスの代わりにSiH4
スを導入し、ストリップライン型電極の前面に加熱した
基板を配置すれば、アモルファスシリコン膜を形成する
ことができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
構成を有する従来のストリップライン型プラズマ発生装
置では、図8に示すように、Z軸方向のプラズマ密度が
均一にならないという問題点があった。このため、Si
4 ガスを導入してアモルファスシリコン膜を形成した
場合には、Z軸方向の膜質が不均質となり、大面積化が
困難になる。
【0007】本発明は、前記従来技術の課題を解決する
ため、大面積の基板に均一な薄膜を高速に形成すること
のできるプラズマ発生装置を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るプラズマ発生装置の構成は、内部が減
圧状態に保持される真空槽と、前記真空槽内に反応ガス
を導入する手段と、前記真空槽内を排気する手段と、前
記真空槽内に高周波電力を導入する接続手段と、前記真
空槽内の前記接続手段に取り付けられた導体板と、前記
導体板の上に設けられた誘電体板と、前記誘電体板の上
に配置され、導体をジグザグ状に折り曲げて形成したス
トリップライン型電極と、前記ストリップライン型電極
の近傍に磁界を発生させる磁界発生手段とを少なくとも
備えたものである。
【0009】また、前記構成においては、高周波が2.
43〜2.47GHzであるのが好ましい。また、前記
構成においては、真空槽が基板を囲むように配置され、
前記基板が真空槽内を通過する時に基板に反応生成物を
付着させるのが好ましい。
【0010】
【作用】前記本発明の構成によれば、真空槽内に反応ガ
スが導入され、ストリップライン型電極から放射される
マイクロ波の電界と、その近傍に設けられた磁界発生手
段からの磁界との相互作用によって、広範囲に均一なプ
ラズマを発生させることができる。従って、基板をスト
リップライン型電極に対して平行に移動させることによ
り、大面積の基板に均一な薄膜を高速に形成することが
できる。
【0011】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。図1は本発明に係るプラズマ発生装置の一
実施例を示す斜視図、図2は図1に示すプラズマ発生装
置における電極の配置図、図3は図1に示すプラズマ発
生装置の縦断面図である。
【0012】図1、図3において、10a、10bは同
軸導波管であり、その外周21a、21bは導体板11
に接続されている。ここで、一方の同軸導波管10bは
マイクロ波を導入するために使用され、他方の同軸導波
管10aはマイクロ波の伝搬方向を変えたいときに使用
される。そして、同軸導波管10a、10bをこのよう
に機能させるために、同軸導波管10aには全反射終端
等が接続され、同軸導波管10bにはマイクロ波の電源
が接続されている。
【0013】13はポリテトラフルオロエチレン等から
なる誘電体板であり、表面には溝が切られている。尚、
誘電体板13は、面積が200mm×500mm、厚さ
が4mmである。14は銅線であり、銅線14の両端は
誘電体板13を通して同軸導波管10a、10bの内軸
20a、20bにそれぞれ接続されている。また、銅線
14は、誘電体板13の溝に沿って180mm×440
mmの広さに幅4mm、ピッチ20mmでジグザグ状に
折り曲げられ、ストリップライン型電極を形成している
(図2参照)。これにより、同軸導波管10bから導入
したマイクロ波をストリップライン型電極から放射させ
ることができる。尚、銅線14を保護するために、表面
には薄くポリテトラフルオロエチレンコーティング18
が施されている。
【0014】図1において、12a、12bはガス管で
あり、このガス管12a、12bはストリップライン型
電極の両側方に対向して配置され、ストリップライン型
電極側に向けて複数個のガス導出孔が穿設されている。
【0015】図1、図2、図3に示すように、ストリッ
プライン型電極の両端部には永久磁石15a、15bが
配置されており、Z軸方向の磁界を発生させることがで
きるようにされている。ここで、永久磁石15a、15
bは対向面が着磁されており、永久磁石15aがN極、
永久磁石15bがS極である。また、マイクロストリッ
プ型電極の上方には、30mmだけ離れた位置に幅40
0mmの基板16が配置されており、矢印Aの方向に移
動することができるようにされている。
【0016】以上説明した構成部材は、基板16を囲む
ようにして設けられた真空槽(図示せず)の内部に収容
されており、真空槽には排気ポンプ(図示せず)が設け
られている。尚、図1中、17は基板16を加熱するた
めの赤外線ヒータである。
【0017】以上のような構成を有するプラズマ発生装
置において、まず、同軸導波管10bから2.45GH
zのマイクロ波、300Wを導入すると、ストリップラ
イン型電極の表面に定在波が発生する。このとき、ガス
管12a、12bからSiH 4 ガスを10mTorr台
導入すれば、1011cm-3台の高密度SiH4 プラズマ
が発生する。また、永久磁石15a、15bにCo−S
mを使用し、875Gとなる領域を発生させるような磁
力を持たせれば、2.45GHzのマイクロ波に対して
電子サイクロトロン共鳴(ECR)条件を満足する磁界
22が発生し、この磁界22によってZ方向に広がった
プラズマ19が発生する。このときのプラズマ19の密
度は、図4に示すようにZ軸方向に均一となる(プラズ
マ密度は1011cm-3台)。そして、この状態で基板1
6を赤外線ヒータ17によって約300℃に加熱すれ
ば、基板16の上にアモルファスシリコン膜を堆積させ
ることができる。この場合、基板16を例えば1mm/
秒の速度で矢印Aの方向(図1)に移動させれば、膜厚
均一性±5%以下で基板16の全面に約0.4μm厚の
アモルファスシリコン膜を堆積させることができる。
【0018】尚、本実施例においては、磁界発生手段と
してストリップライン型電極の両端部に対向して永久磁
石15a、15bを配置しているが、必ずしもこの構成
に限定されるものではなく、例えば、図5に示すように
基板16の上方5mmの位置に継鉄23に保持された複
数個の永久磁石24を配置することによって磁界発生手
段を構成してもよい。この場合、アーチ状の磁界25が
複数個発生するが、プラズマ26は基板16上でZ軸方
向に均一に広がり、均質な膜を形成することができる。
【0019】また、本実施例においては、2.45GH
zのマイクロ波を使用しているが、必ずしもこの値に限
定されるものではなく、永久磁石15a、15bに85
0〜900Gとなる領域を発生させるような磁力を持た
せ、これに対応して2.43〜2.47GHzのマイク
ロ波を使用した場合にも、ECR条件を満足する磁界が
発生し、この磁界によってZ方向に均一に広がったプラ
ズマを発生させることができる。
【0020】また、本実施例においては、プラズマ発生
装置を成膜装置として用いる場合を例に挙げて説明して
いるが、必ずしもこの用途に限定されるものではなく、
例えば、同じ構成で導入ガスをエッチングに適したガス
とすることにより、大面積の基板に対し均一にエッチン
グ処理を施す場合にも用いることができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るプラ
ズマ発生装置によれば、真空槽内に反応ガスが導入さ
れ、ストリップライン型電極から放射されるマイクロ波
の電界と、その近傍に設けられた磁界発生手段からの磁
界との相互作用によって、広範囲に均一なプラズマを発
生させることができる。従って、基板をストリップライ
ン型電極に対して平行に移動させることにより、大面積
の基板に均一な薄膜を高速に形成することができ、その
結果、生産性の向上を図ることができる。また、構成が
簡単であるため、維持費、生産コスト等の低減を図るこ
とができるなど、種々の優れた効果を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るプラズマ発生装置の一実施例を示
す斜視図である。
【図2】図1に示すプラズマ発生装置における電極の配
置図である。
【図3】図1に示すプラズマ発生装置の縦断面図であ
る。
【図4】本発明に係るプラズマ発生装置の一実施例によ
って発生させたプラズマの密度分布図である。
【図5】本発明に係るプラズマ発生装置の他の実施例に
おける磁界発生手段を示す断面図である。
【図6】従来技術におけるストリップライン型マイクロ
波プラズマ発生装置の斜視図である。
【図7】図6に示すストリップライン型マイクロ波プラ
ズマ発生装置の断面図である。
【図8】図6に示すストリップライン型マイクロ波プラ
ズマ発生装置によって発生させたプラズマの密度分布図
である。
【符号の説明】
10a、10b 同軸導波管 11 導体板 12a、12b ガス導入管 13 誘電体板 14 銅線 15a、15b、24 永久磁石 16 基板 17 赤外線ヒータ 18 ポリテトラフルオロエチレンコーティング 23 継鉄
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水口 信一 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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部が減圧状態に保持される真空槽と、
    前記真空槽内に反応ガスを導入する手段と、前記真空槽
    内を排気する手段と、前記真空槽内に高周波電力を導入
    する接続手段と、前記真空槽内の前記接続手段に取り付
    けられた導体板と、前記導体板の上に設けられた誘電体
    板と、前記誘電体板の上に配置され、導体をジグザグ状
    に折り曲げて形成したストリップライン型電極と、前記
    ストリップライン型電極の近傍に磁界を発生させる磁界
    発生手段とを少なくとも備えたプラズマ発生装置。
  2. 【請求項2】 高周波が2.43〜2.47GHzであ
    る請求項1に記載のプラズマ発生装置。
  3. 【請求項3】 真空槽が基板を囲むように配置され、前
    記基板が真空槽内を通過する時に基板に反応生成物を付
    着させる請求項1に記載のプラズマ発生装置。
JP5267037A 1993-10-26 1993-10-26 プラズマ発生装置 Pending JPH07122495A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19851628B4 (de) * 1998-11-10 2004-04-15 Attila M. Dipl.-Phys. Bilgic Streifenleitungsanordnung mit integrierten Gaszuführungen für mikrowelleninduzierte Plasmaquellen zur Anwendung in der analytischen Atomspektrometrie
US7159536B1 (en) 1999-09-14 2007-01-09 Robert Bosch Gmbh Device and method for generating a local by micro-structure electrode dis-charges with microwaves
FR2921538A1 (fr) * 2007-09-20 2009-03-27 Air Liquide Dispositifs generateurs de plasma micro-ondes et torches a plasma
CN103503580A (zh) * 2012-02-23 2014-01-08 国立大学法人东北大学 等离子处理装置和等离子处理方法

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FR2921538A1 (fr) * 2007-09-20 2009-03-27 Air Liquide Dispositifs generateurs de plasma micro-ondes et torches a plasma
WO2009047441A1 (fr) * 2007-09-20 2009-04-16 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Dispositifs generateurs de plasma micro-ondes et torches a plasma
CN103503580A (zh) * 2012-02-23 2014-01-08 国立大学法人东北大学 等离子处理装置和等离子处理方法

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