JPH10172793A - プラズマ発生装置 - Google Patents
プラズマ発生装置Info
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- JPH10172793A JPH10172793A JP8336878A JP33687896A JPH10172793A JP H10172793 A JPH10172793 A JP H10172793A JP 8336878 A JP8336878 A JP 8336878A JP 33687896 A JP33687896 A JP 33687896A JP H10172793 A JPH10172793 A JP H10172793A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 真空容器内に不純物源となる点灯手段を設け
ることなくプラズマを点灯でき、真空容器を大気開放す
ることなく調整でき、しかも初期投入エネルギーを低減
して基板の損傷を防止できるプラズマ発生装置を提供す
る。 【解決手段】 真空容器（１）と、真空容器に原料ガス
を導入して排気する手段（１１、１２）と、真空容器内
に収容された接地電極（３）及びプラズマ発生用電極
（２）と、このプラズマ発生用電極（２）にグロー放電
用電力を供給する電源（４）を有するプラズマ発生装置
において、プラズマ発生領域（１６）で電極（２、３）
間に印加される電界に直交する方向に磁界を発生する磁
界発生装置（１４ａ、１４ｂ）と、磁界発生装置にパル
ス電圧を供給する励磁用パルス電圧発生装置（１５）と
を具備したプラズマ点灯手段を設けている。
ることなくプラズマを点灯でき、真空容器を大気開放す
ることなく調整でき、しかも初期投入エネルギーを低減
して基板の損傷を防止できるプラズマ発生装置を提供す
る。 【解決手段】 真空容器（１）と、真空容器に原料ガス
を導入して排気する手段（１１、１２）と、真空容器内
に収容された接地電極（３）及びプラズマ発生用電極
（２）と、このプラズマ発生用電極（２）にグロー放電
用電力を供給する電源（４）を有するプラズマ発生装置
において、プラズマ発生領域（１６）で電極（２、３）
間に印加される電界に直交する方向に磁界を発生する磁
界発生装置（１４ａ、１４ｂ）と、磁界発生装置にパル
ス電圧を供給する励磁用パルス電圧発生装置（１５）と
を具備したプラズマ点灯手段を設けている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマイオン
源、プラズマスパッタリング装置などに用いられるプラ
ズマ発生装置、特に、アモルファスシリコン太陽電池、
薄膜トランジスタ、光センサ、半導体保護膜など各種電
子デバイスに使用される大面積薄膜の製造に適用される
プラズマ化学蒸着装置（プラズマＣＶＤ装置）として用
いられるプラズマ発生装置に関する。
源、プラズマスパッタリング装置などに用いられるプラ
ズマ発生装置、特に、アモルファスシリコン太陽電池、
薄膜トランジスタ、光センサ、半導体保護膜など各種電
子デバイスに使用される大面積薄膜の製造に適用される
プラズマ化学蒸着装置（プラズマＣＶＤ装置）として用
いられるプラズマ発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５に、従来のプラズマ発生装置の構成
図を示す。また図６に、従来の大面積アモルファスシリ
コン薄膜を製造するために適用されるプラズマＣＶＤ装
置に構成図を示す。
図を示す。また図６に、従来の大面積アモルファスシリ
コン薄膜を製造するために適用されるプラズマＣＶＤ装
置に構成図を示す。
【０００３】まず、図５のプラズマ発生装置について説
明する。真空容器１内には、グロー放電プラズマを発生
させるための電極２と接地電極３とが互いに対向して配
置されている。電極２には、高周波電源４から例えば１
３．５６ＭＨｚの周波数の電力が、インピーダンスマッ
チング回路５、第１の高周波ケーブル６及び電力導入端
子７を介して供給される。接地電極３は、真空容器１及
び第２高周波ケーブル８を介してアース９に接続されて
いる。また、前記インピーダンスマッチング回路５の接
地側端子は、第３の高周波ケーブル１０により真空容器
１に接続されている。
明する。真空容器１内には、グロー放電プラズマを発生
させるための電極２と接地電極３とが互いに対向して配
置されている。電極２には、高周波電源４から例えば１
３．５６ＭＨｚの周波数の電力が、インピーダンスマッ
チング回路５、第１の高周波ケーブル６及び電力導入端
子７を介して供給される。接地電極３は、真空容器１及
び第２高周波ケーブル８を介してアース９に接続されて
いる。また、前記インピーダンスマッチング回路５の接
地側端子は、第３の高周波ケーブル１０により真空容器
１に接続されている。
【０００４】真空容器１内には、流量計を有するボンベ
（図示せず）からガス管１１を通して所定のガスが供給
され、真空容器１内のガスは排気管１２を通して真空ポ
ンプ（図示せず）により排気される。真空容器１内部に
は、高電圧パルス電源１８に接続されたトリガ電極１７
が配置されている。また、プラズマ引き出し用メッシュ
電極１９は発生したイオンを別室のプラズマ処理室２０
に引き出すための電極である。
（図示せず）からガス管１１を通して所定のガスが供給
され、真空容器１内のガスは排気管１２を通して真空ポ
ンプ（図示せず）により排気される。真空容器１内部に
は、高電圧パルス電源１８に接続されたトリガ電極１７
が配置されている。また、プラズマ引き出し用メッシュ
電極１９は発生したイオンを別室のプラズマ処理室２０
に引き出すための電極である。
【０００５】このプラズマ発生装置は以下のようにして
作動させる。まず、真空容器１内を排気する。その後、
反応ガス導入管１１を通して、例えばモノシランと水素
との混合ガスを供給し、真空容器１内の圧力を０．０５
〜０．５Ｔｏｒｒに保ち、高周波電源４から電極２、３
に電圧を印加する。この状態で、高電圧パルス電源１８
からトリガ電極１７に高電圧パルスを印加することによ
り、放電初期の電子密度を増加させ、高周波電源４によ
って印加される電界により電極２、３間にグロー放電プ
ラズマを点灯して維持する。なお、トリガ電極１７を使
用しない場合、高周波電源４から印加する電圧を十分大
きくすることによってプラズマを点灯する。
作動させる。まず、真空容器１内を排気する。その後、
反応ガス導入管１１を通して、例えばモノシランと水素
との混合ガスを供給し、真空容器１内の圧力を０．０５
〜０．５Ｔｏｒｒに保ち、高周波電源４から電極２、３
に電圧を印加する。この状態で、高電圧パルス電源１８
からトリガ電極１７に高電圧パルスを印加することによ
り、放電初期の電子密度を増加させ、高周波電源４によ
って印加される電界により電極２、３間にグロー放電プ
ラズマを点灯して維持する。なお、トリガ電極１７を使
用しない場合、高周波電源４から印加する電圧を十分大
きくすることによってプラズマを点灯する。
【０００６】次に、図６のプラズマＣＶＤ装置について
説明する。このプラズマＣＶＤ装置の放電部の構成は図
５とほぼ同様である。すなわち、真空容器１内には、グ
ロー放電プラズマを発生させるための電極２と接地電極
３が互いに対向して配置されている。電極２には、高周
波電源４から例えば１３．５６ＭＨｚの周波数の電力
が、インピーダンスマッチング回路５、第１の高周波ケ
ーブル６及び電力導入端子７を介して供給される。接地
電極３は、真空容器１及び第２高周波ケーブル８を介し
てアース９に接続されている。また、前記インピーダン
スマッチング回路５の接地側端子は、第３の高周波ケー
ブル１０により真空容器１に接続されている。
説明する。このプラズマＣＶＤ装置の放電部の構成は図
５とほぼ同様である。すなわち、真空容器１内には、グ
ロー放電プラズマを発生させるための電極２と接地電極
３が互いに対向して配置されている。電極２には、高周
波電源４から例えば１３．５６ＭＨｚの周波数の電力
が、インピーダンスマッチング回路５、第１の高周波ケ
ーブル６及び電力導入端子７を介して供給される。接地
電極３は、真空容器１及び第２高周波ケーブル８を介し
てアース９に接続されている。また、前記インピーダン
スマッチング回路５の接地側端子は、第３の高周波ケー
ブル１０により真空容器１に接続されている。
【０００７】真空容器１内には、流量計を有するボンベ
（図示せず）からガス管１１を通して所定のガスが供給
され、真空容器１内のガスは排気管１２を通して真空ポ
ンプ（図示せず）により排気される。基板１３は電極
２、３と平行に、すなわち電極２、３間の電界に直交す
るように配置される。
（図示せず）からガス管１１を通して所定のガスが供給
され、真空容器１内のガスは排気管１２を通して真空ポ
ンプ（図示せず）により排気される。基板１３は電極
２、３と平行に、すなわち電極２、３間の電界に直交す
るように配置される。
【０００８】このプラズマＣＶＤ装置は以下のようにし
て作動させる。まず、真空ポンプ（図示せず）を用いて
真空容器１内を排気する。その後、反応ガス導入管１１
を通して、例えばモノシランと水素との混合ガスを供給
し、真空容器１内の圧力を０．０５〜０．５Ｔｏｒｒに
保ち、高周波電源４から電極２、３に電圧を印加する。
この状態で、高電圧パルス電源１８からトリガ電極１７
に高電圧パルスを印加することにより、放電初期の電子
密度を増加させ、高周波電源４によって印加される電界
により電極２、３間にグロー放電プラズマを点灯して維
持する。なお、トリガ電極１７を使用しない場合、高周
波電源４から印加する電圧を十分大きくすることによっ
てプラズマを点灯する。こうしてプラズマ中にラジカル
を生成させ、基板１３の表面に均一な非晶質薄膜を形成
する。
て作動させる。まず、真空ポンプ（図示せず）を用いて
真空容器１内を排気する。その後、反応ガス導入管１１
を通して、例えばモノシランと水素との混合ガスを供給
し、真空容器１内の圧力を０．０５〜０．５Ｔｏｒｒに
保ち、高周波電源４から電極２、３に電圧を印加する。
この状態で、高電圧パルス電源１８からトリガ電極１７
に高電圧パルスを印加することにより、放電初期の電子
密度を増加させ、高周波電源４によって印加される電界
により電極２、３間にグロー放電プラズマを点灯して維
持する。なお、トリガ電極１７を使用しない場合、高周
波電源４から印加する電圧を十分大きくすることによっ
てプラズマを点灯する。こうしてプラズマ中にラジカル
を生成させ、基板１３の表面に均一な非晶質薄膜を形成
する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図５および図６に示し
た従来の装置において、トリガ電極１７に高電圧パルス
を印加してプラズマを点灯する場合、以下の課題が生じ
ていた。 （１）トリガ電極１７を真空容器１内に取り付ける必要
があるため、調整するには大気開放しなければならず、
セッティングが面倒である。
た従来の装置において、トリガ電極１７に高電圧パルス
を印加してプラズマを点灯する場合、以下の課題が生じ
ていた。 （１）トリガ電極１７を真空容器１内に取り付ける必要
があるため、調整するには大気開放しなければならず、
セッティングが面倒である。
【００１０】（２）トリガ電極１７は真空容器１内に露
出しているため、特に真空容器１内の清浄度が要求され
るプラズマＣＶＤ装置では不純物源となりうる。一方、
図５および図６に示した従来の装置において、トリガ電
極１７を使用せずに高周波電源４から十分大きな電圧を
印加してプラズマを点灯する場合には、初期に投入され
るエネルギーが大きくなるため、下地となる基板１３に
損傷を与えるという問題が生じる。
出しているため、特に真空容器１内の清浄度が要求され
るプラズマＣＶＤ装置では不純物源となりうる。一方、
図５および図６に示した従来の装置において、トリガ電
極１７を使用せずに高周波電源４から十分大きな電圧を
印加してプラズマを点灯する場合には、初期に投入され
るエネルギーが大きくなるため、下地となる基板１３に
損傷を与えるという問題が生じる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、真空
容器内に不純物源となる点灯手段を設けることなくプラ
ズマを点灯でき、真空容器を大気開放することなく調整
でき、しかも初期投入エネルギーを低減して基板の損傷
を防止できるプラズマ発生装置を提供することを目的と
する。
容器内に不純物源となる点灯手段を設けることなくプラ
ズマを点灯でき、真空容器を大気開放することなく調整
でき、しかも初期投入エネルギーを低減して基板の損傷
を防止できるプラズマ発生装置を提供することを目的と
する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ発生装
置は、真空容器と、この真空容器に原料ガスを導入して
排気する手段と、前記真空容器内に収容された接地電極
及びプラズマ発生用電極と、このプラズマ発生用電極に
グロー放電用電力を供給する電源を有するプラズマ発生
装置において、プラズマ発生領域で前記電極間に印加さ
れる電界に直交する方向に磁界を発生する磁界発生装置
と、前記磁界発生装置にパルス電圧を供給する励磁用パ
ルス電圧発生装置とを具備したプラズマ点灯手段を設け
たことを特徴とするものである。
置は、真空容器と、この真空容器に原料ガスを導入して
排気する手段と、前記真空容器内に収容された接地電極
及びプラズマ発生用電極と、このプラズマ発生用電極に
グロー放電用電力を供給する電源を有するプラズマ発生
装置において、プラズマ発生領域で前記電極間に印加さ
れる電界に直交する方向に磁界を発生する磁界発生装置
と、前記磁界発生装置にパルス電圧を供給する励磁用パ
ルス電圧発生装置とを具備したプラズマ点灯手段を設け
たことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明のプラズマ発生装置は、プ
ラズマ発生領域で電極間に印加される電界に直交する方
向に磁界を発生する磁界発生装置と、この磁界発生装置
にパルス電圧を供給する励磁用パルス電圧発生装置とを
具備したプラズマ点灯手段を設けたものである。そし
て、プラズマ発生開始時に瞬間的に（パルス的に）磁界
を発生させ、電子の運動が磁力線に巻き付く性質を利用
して、瞬間的にプラズマ発生領域内に電子を捕捉してプ
ラズマを点灯させるようにしている。
ラズマ発生領域で電極間に印加される電界に直交する方
向に磁界を発生する磁界発生装置と、この磁界発生装置
にパルス電圧を供給する励磁用パルス電圧発生装置とを
具備したプラズマ点灯手段を設けたものである。そし
て、プラズマ発生開始時に瞬間的に（パルス的に）磁界
を発生させ、電子の運動が磁力線に巻き付く性質を利用
して、瞬間的にプラズマ発生領域内に電子を捕捉してプ
ラズマを点灯させるようにしている。
【００１４】このとき、次の（Ｉ）〜（III)の条件を満
たすことができれば、電離回数を増加させることができ
るので、放電開始電圧を引き下げる効果が得られる。 （Ｉ）磁界による荷電粒子の捕捉半径（ラーモア半径と
呼ばれる）が電極間距離の１／２よりも小さい。
たすことができれば、電離回数を増加させることができ
るので、放電開始電圧を引き下げる効果が得られる。 （Ｉ）磁界による荷電粒子の捕捉半径（ラーモア半径と
呼ばれる）が電極間距離の１／２よりも小さい。
【００１５】（II）磁界による電子衝突周波数が、電子
の熱運動による中性粒子（ガス）との衝突周波数よりも
大きい。 （III)電子−中性粒子間の衝突に関して、１回の衝突か
ら次の衝突までの間に、電子が電界により十分加速さ
れ、媒質ガスを電離させるに十分なエネルギーを持つ。
の熱運動による中性粒子（ガス）との衝突周波数よりも
大きい。 （III)電子−中性粒子間の衝突に関して、１回の衝突か
ら次の衝突までの間に、電子が電界により十分加速さ
れ、媒質ガスを電離させるに十分なエネルギーを持つ。
【００１６】以下、（Ｉ）〜（III)の条件をより詳細に
解析する。なお、以下の議論では、Ｂ：磁束密度
（Ｔ）、κ：ボルツマン定数＝１．６×１０-19 （Ｊ／
ｅＶ）、Ｔe ：電子温度（ｅＶ）、ｍe ：電子質量＝
９．１×１０-31 （ｋｇ）、ｅ：電子電荷＝１．６×１
０-19 （Ｃ）、ｄ：電極間距離（ｍ）、Ｎ：中性粒子
（ガス）密度（ｍ-3）、σ：電子−中性粒子間衝突断面
積（ｍ2 ）、Ｖe ：電子熱運動速度（ｍ／ｓ）とする。
解析する。なお、以下の議論では、Ｂ：磁束密度
（Ｔ）、κ：ボルツマン定数＝１．６×１０-19 （Ｊ／
ｅＶ）、Ｔe ：電子温度（ｅＶ）、ｍe ：電子質量＝
９．１×１０-31 （ｋｇ）、ｅ：電子電荷＝１．６×１
０-19 （Ｃ）、ｄ：電極間距離（ｍ）、Ｎ：中性粒子
（ガス）密度（ｍ-3）、σ：電子−中性粒子間衝突断面
積（ｍ2 ）、Ｖe ：電子熱運動速度（ｍ／ｓ）とする。
【００１７】まず、（Ｉ）の条件について検討する。電
子は、電子の熱運動と磁界との相互作用力を向心力とし
て受ける円運動をするので、ラーモア半径Ｒは次式で表
される。
子は、電子の熱運動と磁界との相互作用力を向心力とし
て受ける円運動をするので、ラーモア半径Ｒは次式で表
される。
【００１８】Ｒ＝ｍe Ｖe ／（ｅ・Ｂ）＝ｍe （３κＴ
e ／ｍe ）1/2 ／（ｅ・Ｂ） したがって、（Ｉ）の条件は次式で表される。 ｍe （３κＴe ／ｍe ）1/2 ／（ｅ・Ｂ）＜ｄ／２ （３） 式（３）からわかるように、作用させる磁界は大きい方
が望ましい。この式（３）を整理することにより、下記
式（１）が導き出される。
e ／ｍe ）1/2 ／（ｅ・Ｂ） したがって、（Ｉ）の条件は次式で表される。 ｍe （３κＴe ／ｍe ）1/2 ／（ｅ・Ｂ）＜ｄ／２ （３） 式（３）からわかるように、作用させる磁界は大きい方
が望ましい。この式（３）を整理することにより、下記
式（１）が導き出される。
【００１９】 Ｂ＞２（３κＴe ｍe ）1/2 ／（ｅ・ｄ） （１） 次に、（II）の条件について検討する。電子衝突周波数
ｆeeは、磁界による円運動の周期で表される。
ｆeeは、磁界による円運動の周期で表される。
【００２０】ｆee＝ｅ・Ｂ／（２πｍe ） （４） 一方、電子の熱運動による電子−中性粒子衝突周波数ｆ
egは、中性粒子の圧力と等価である粒子密度及び衝突断
面積を用いて次式で記述される。
egは、中性粒子の圧力と等価である粒子密度及び衝突断
面積を用いて次式で記述される。
【００２１】 ｆeg＝Ｖe （２）1/2 Ｎσ＝（６κＴe ／ｍe ）1/2 Ｎσ （５） したがって、（II）の条件は次式で表される。 ｅ・Ｂ／（２πｍe ）＞（６κＴe ／ｍe ）1/2 Ｎσ この式を整理することにより、下記式（２）が導き出さ
れる。
れる。
【００２２】 Ｂ＞２π（６κＴe ｍe ）1/2 Ｎσ／ｅ （２） 式（２）からわかるように、作用させる磁界の磁束密度
と中性粒子密度は比例関係にある。例えば、通常作用さ
せることができる１００ガウス程度の磁束密度の場合、
ガス圧力としては１００ｍＴｏｒｒ程度が上限となる。
と中性粒子密度は比例関係にある。例えば、通常作用さ
せることができる１００ガウス程度の磁束密度の場合、
ガス圧力としては１００ｍＴｏｒｒ程度が上限となる。
【００２３】最後に、（III)の条件については、ガスの
種類及び電極の配置（電界の印加方法）に応じて大きく
異なるため一般化は困難である。上述した条件のうち、
（Ｉ）及び（II）の条件は磁界を用いて放電開始電圧を
引き下げるための必要条件であることがわかる。そし
て、約１００ｍＴｏｒｒ以下の低真空下での放電に対し
て磁界を印加することにより、放電開始時に投入するエ
ネルギーを変えずに放電を開始して維持させることがで
きる。すなわち、磁界を作用させない場合と比較して放
電開始時に投入するエネルギーを低下させることができ
るので、基板の損傷を抑止できる。
種類及び電極の配置（電界の印加方法）に応じて大きく
異なるため一般化は困難である。上述した条件のうち、
（Ｉ）及び（II）の条件は磁界を用いて放電開始電圧を
引き下げるための必要条件であることがわかる。そし
て、約１００ｍＴｏｒｒ以下の低真空下での放電に対し
て磁界を印加することにより、放電開始時に投入するエ
ネルギーを変えずに放電を開始して維持させることがで
きる。すなわち、磁界を作用させない場合と比較して放
電開始時に投入するエネルギーを低下させることができ
るので、基板の損傷を抑止できる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明に係るプラズマＣＶＤ装置の構成図、図２は同図の
平面図である。真空容器１内には、グロー放電プラズマ
を発生させるための電極２と接地電極３が互いに対向し
て配置されている。電極２には、高周波電源４から例え
ば１３．５６ＭＨｚの周波数の電力が、インピーダンス
マッチング回路５、第１の高周波ケーブル６及び電力導
入端子７を介して供給される。接地電極３は、真空容器
１及び第２高周波ケーブル８を介してアース９に接続さ
れている。また、前記インピーダンスマッチング回路５
の接地側端子は、第３の高周波ケーブル１０により真空
容器１に接続されている。真空容器１内には、流量計を
有するボンベ（図示せず）からガス管１１を通して所定
のガスが供給され、真空容器１内のガスは排気管１２を
通して真空ポンプ（図示せず）により排気される。基板
１３は電極２、３と平行に、すなわち電極２、３間の電
界に直交するように配置される。
発明に係るプラズマＣＶＤ装置の構成図、図２は同図の
平面図である。真空容器１内には、グロー放電プラズマ
を発生させるための電極２と接地電極３が互いに対向し
て配置されている。電極２には、高周波電源４から例え
ば１３．５６ＭＨｚの周波数の電力が、インピーダンス
マッチング回路５、第１の高周波ケーブル６及び電力導
入端子７を介して供給される。接地電極３は、真空容器
１及び第２高周波ケーブル８を介してアース９に接続さ
れている。また、前記インピーダンスマッチング回路５
の接地側端子は、第３の高周波ケーブル１０により真空
容器１に接続されている。真空容器１内には、流量計を
有するボンベ（図示せず）からガス管１１を通して所定
のガスが供給され、真空容器１内のガスは排気管１２を
通して真空ポンプ（図示せず）により排気される。基板
１３は電極２、３と平行に、すなわち電極２、３間の電
界に直交するように配置される。
【００２５】また、図１及び図２に示すように、真空容
器１の外部には、電極２、３間に印加される電界に直交
する方向に磁界を発生する１対の有限長ソレノイドコイ
ル１４ａ、１４ｂと、これらのコイル１４ａ、１４ｂに
パルス電圧を供給する励磁用パルス電圧発生装置１５と
を具備したプラズマ点灯手段が設けられている。
器１の外部には、電極２、３間に印加される電界に直交
する方向に磁界を発生する１対の有限長ソレノイドコイ
ル１４ａ、１４ｂと、これらのコイル１４ａ、１４ｂに
パルス電圧を供給する励磁用パルス電圧発生装置１５と
を具備したプラズマ点灯手段が設けられている。
【００２６】このプラズマＣＶＤ装置は以下のようにし
て作動させる。まず、真空ポンプ（図示せず）を用いて
真空容器１内を排気する。その後、反応ガス導入管１１
を通して、例えばモノシランと水素との混合ガスを供給
し、真空容器１内の圧力を０．０５〜０．５Ｔｏｒｒに
保ち、高周波電源４から電極２、３に電圧を印加する。
これと同時に、励磁用パルス電圧発生装置１５からコイ
ル１４ａ、１４ｂにパルス幅１秒程度のパルス電圧を印
加し、放電領域にガス圧力に応じた磁力（１００ガウス
程度）を発生させる。この結果、放電初期の電子密度が
増加し、高周波電源４による電界により電極２、３間に
グロー放電プラズマ１６が点灯して維持される。こうし
てプラズマ中にラジカルを生成させ、基板１３の表面に
均一な非晶質薄膜を形成することができる。
て作動させる。まず、真空ポンプ（図示せず）を用いて
真空容器１内を排気する。その後、反応ガス導入管１１
を通して、例えばモノシランと水素との混合ガスを供給
し、真空容器１内の圧力を０．０５〜０．５Ｔｏｒｒに
保ち、高周波電源４から電極２、３に電圧を印加する。
これと同時に、励磁用パルス電圧発生装置１５からコイ
ル１４ａ、１４ｂにパルス幅１秒程度のパルス電圧を印
加し、放電領域にガス圧力に応じた磁力（１００ガウス
程度）を発生させる。この結果、放電初期の電子密度が
増加し、高周波電源４による電界により電極２、３間に
グロー放電プラズマ１６が点灯して維持される。こうし
てプラズマ中にラジカルを生成させ、基板１３の表面に
均一な非晶質薄膜を形成することができる。
【００２７】以上のように真空容器１の外部に設けたコ
イル１４ａ、１４ｂ及び励磁用パルス電圧発生装置１５
を具備したプラズマ点灯手段によりプラズマを点灯でき
るので、これらのプラズマ点灯手段が不純物源となるこ
とはない。また、真空容器１を大気開放することなくプ
ラズマ点灯手段を調整できる。しかも、本発明のプラズ
マＣＶＤ装置では、初期投入エネルギーを低減して基板
の損傷を防止できる。具体的に、アルゴン圧力５０ｍＴ
ｏｒｒ（中性粒子密度１．６×１０21ｃｍ-3）、電極間
距離４０ｍｍ、投入電力密度０．０１Ｗ／ｃｍ2 の条件
下でプラズマを点灯する実験を行った。その結果、従来
の装置ではトリガー電極を使用しないと放電しなかった
のに対して、本発明の装置では磁束密度１００ガウスの
磁界を印加することによりトリガー電極を使用すること
なしに放電を開始することができた。
イル１４ａ、１４ｂ及び励磁用パルス電圧発生装置１５
を具備したプラズマ点灯手段によりプラズマを点灯でき
るので、これらのプラズマ点灯手段が不純物源となるこ
とはない。また、真空容器１を大気開放することなくプ
ラズマ点灯手段を調整できる。しかも、本発明のプラズ
マＣＶＤ装置では、初期投入エネルギーを低減して基板
の損傷を防止できる。具体的に、アルゴン圧力５０ｍＴ
ｏｒｒ（中性粒子密度１．６×１０21ｃｍ-3）、電極間
距離４０ｍｍ、投入電力密度０．０１Ｗ／ｃｍ2 の条件
下でプラズマを点灯する実験を行った。その結果、従来
の装置ではトリガー電極を使用しないと放電しなかった
のに対して、本発明の装置では磁束密度１００ガウスの
磁界を印加することによりトリガー電極を使用すること
なしに放電を開始することができた。
【００２８】また特に、本発明の装置のようなプラズマ
点灯手段を用いてプラズマを点灯させるとともに、特願
平４−１１３３３６号に開示されているような回転磁界
印加を用いて非晶質薄膜を形成することにより、高品質
の非晶質薄膜を高速に成膜することができる。
点灯手段を用いてプラズマを点灯させるとともに、特願
平４−１１３３３６号に開示されているような回転磁界
印加を用いて非晶質薄膜を形成することにより、高品質
の非晶質薄膜を高速に成膜することができる。
【００２９】なお、上記実施例では本発明をプラズマＣ
ＶＤ装置に適用した場合について説明したが、本発明は
一般的に高周波放電プラズマを発生するプラズマ発生装
置に適用することができる。本発明に係る一般的なプラ
ズマ発生装置を図３及び図４を参照して説明する。図３
及び図４に示すプラズマ発生装置は、図５の装置におけ
るトリガ電極１７および高電圧パルス電源１８の代わり
に、真空容器１の外部に電極２、３間に印加される電界
に直交する方向に磁界を発生する１対の有限長ソレノイ
ドコイル１４ａ、１４ｂと、これらのコイル１４ａ、１
４ｂにパルス電圧を供給する励磁用パルス電圧発生装置
１５とを具備したプラズマ点灯手段を設けたものであ
る。このようなプラズマ発生装置でも、図１及び図２に
示したプラズマＣＶＤ装置の場合と同様な効果を得るこ
とができる。
ＶＤ装置に適用した場合について説明したが、本発明は
一般的に高周波放電プラズマを発生するプラズマ発生装
置に適用することができる。本発明に係る一般的なプラ
ズマ発生装置を図３及び図４を参照して説明する。図３
及び図４に示すプラズマ発生装置は、図５の装置におけ
るトリガ電極１７および高電圧パルス電源１８の代わり
に、真空容器１の外部に電極２、３間に印加される電界
に直交する方向に磁界を発生する１対の有限長ソレノイ
ドコイル１４ａ、１４ｂと、これらのコイル１４ａ、１
４ｂにパルス電圧を供給する励磁用パルス電圧発生装置
１５とを具備したプラズマ点灯手段を設けたものであ
る。このようなプラズマ発生装置でも、図１及び図２に
示したプラズマＣＶＤ装置の場合と同様な効果を得るこ
とができる。
【００３０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、真
空容器内に不純物源となる点灯手段を設けることなくプ
ラズマを点灯でき、真空容器を大気開放することなく調
整でき、しかも初期投入エネルギーを低減して基板の損
傷を防止できるプラズマ発生装置を提供することが可能
になる。
空容器内に不純物源となる点灯手段を設けることなくプ
ラズマを点灯でき、真空容器を大気開放することなく調
整でき、しかも初期投入エネルギーを低減して基板の損
傷を防止できるプラズマ発生装置を提供することが可能
になる。
【図１】本発明の実施例におけるプラズマＣＶＤ装置の
構成図。
構成図。
【図２】図１の平面図。
【図３】本発明の実施例におけるプラズマ発生装置の構
成図。
成図。
【図４】図３の平面図。
【図５】従来のプラズマ発生装置の構成図。
【図６】従来のプラズマＣＶＤ装置の構成図。
１…真空容器 ２…プラズマ発生用電極 ３…接地電極 ４…高周波電源 ５…インピーダンスマッチング回路 ６…第１の高周波ケーブル ７…電力導入端子 ８…第２高周波ケーブル ９…アース １０…第３の高周波ケーブル １１…ガス管 １２…排気管 １３…基板 １４ａ、１４ｂ…ソレノイドコイル １５…励磁用パルス電圧発生装置 １６…グロー放電プラズマ １９…プラズマ引き出し用メッシュ電極 ２０…プラズマ処理室
Claims (3)
- 【請求項１】 真空容器と、この真空容器に原料ガスを
導入して排気する手段と、前記真空容器内に収容された
接地電極及びプラズマ発生用電極と、このプラズマ発生
用電極にグロー放電用電力を供給する電源を有するプラ
ズマ発生装置において、プラズマ発生領域で前記電極間
に印加される電界に直交する方向に磁界を発生する磁界
発生装置と、前記磁界発生装置にパルス電圧を供給する
励磁用パルス電圧発生装置とを具備したプラズマ点灯手
段を設けたことを特徴とするプラズマ発生装置。 - 【請求項２】 前記磁界発生装置に前記励磁用パルス電
圧発生装置からパルス電圧を供給して、下記式（１）お
よび式（２）を満たす磁束密度を発生させ、プラズマ発
生用電極−接地電極間にプラズマを点灯させることを特
徴とする請求項１記載のプラズマ発生装置。 Ｂ＞２（３κＴe ｍe ）1/2 ／（ｅ・ｄ） （１） Ｂ＞２π（６κＴe ｍe ）1/2 Ｎσ／ｅ （２） （ここで、Ｂ：磁束密度（Ｔ）、κ：ボルツマン定数＝
１．６×１０-19 （Ｊ／ｅＶ）、Ｔe ：電子温度（ｅ
Ｖ）、ｍe ：電子質量＝９．１×１０-31 （ｋｇ）、
ｅ：電子電荷＝１．６×１０-19 （Ｃ）、ｄ：電極間距
離（ｍ）、Ｎ：中性粒子（ガス）密度（ｍ-3）、σ：電
子−中性粒子間衝突断面積（ｍ2 ）である。） - 【請求項３】 プラズマ発生用電極−接地電極間に印加
される電界に直交するように基板を支持し、基板上に非
晶質薄膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置として用いられ
ることを特徴とする請求項１記載のプラズマ発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8336878A JPH10172793A (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | プラズマ発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8336878A JPH10172793A (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | プラズマ発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10172793A true JPH10172793A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18303495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8336878A Pending JPH10172793A (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | プラズマ発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10172793A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002533950A (ja) * | 1998-12-30 | 2002-10-08 | ラム リサーチ コーポレーション | プラズマ処理リアクタ内でプラズマを点火するための方法 |
| JP2009141251A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Toshiba Corp | 半導体製造方法および半導体製造装置 |
| JP2019071291A (ja) * | 2014-12-16 | 2019-05-09 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | イオン化装置およびそれを有する質量分析計 |
| CN114162905A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-11 | 柳州市柳铁中心医院 | 液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置及方法 |
| CN114709295A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-07-05 | 一道新能源科技(衢州)有限公司 | 一种降低perc电池片衰减的方法及装置 |
| EP4376557A4 (en) * | 2021-07-21 | 2024-11-13 | Shimadzu Corporation | MASS SPECTROMETRY DEVICE AND MASS SPECTROMETRY METHOD |
-
1996
- 1996-12-17 JP JP8336878A patent/JPH10172793A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002533950A (ja) * | 1998-12-30 | 2002-10-08 | ラム リサーチ コーポレーション | プラズマ処理リアクタ内でプラズマを点火するための方法 |
| JP2009141251A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Toshiba Corp | 半導体製造方法および半導体製造装置 |
| JP2019071291A (ja) * | 2014-12-16 | 2019-05-09 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | イオン化装置およびそれを有する質量分析計 |
| EP4376557A4 (en) * | 2021-07-21 | 2024-11-13 | Shimadzu Corporation | MASS SPECTROMETRY DEVICE AND MASS SPECTROMETRY METHOD |
| CN114162905A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-11 | 柳州市柳铁中心医院 | 液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置及方法 |
| CN114162905B (zh) * | 2021-11-25 | 2024-05-14 | 柳州市柳铁中心医院 | 液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置及方法 |
| CN114709295A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-07-05 | 一道新能源科技(衢州)有限公司 | 一种降低perc电池片衰减的方法及装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040316 |