DE4102198A1 - Rf-plasma-cvd-vorrichtung und duennfilm-herstellungsverfahren unter anwendung der vorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine (RF: Radiofrequenz) RF-Plasma- CVD-Vorrichtung, die in einem Schritt der Ausbildung eines Dünnfilms auf einer Oberfläche eines Substrats in einer Reihe von Schritten zur Her­ stellung eines Halbleiters verwendet wird, mit einer Vakuumkammer, einer Substrathalterung, die eine eingebaute Heizung aufweist und eine flache obere Oberfläche, um auf dieser ein Substrat zu haltern, auf welchem ein Film ausgebildet werden soll, und mit einer RF-Elektrode, die gegenüber­ liegend der Substrathalterung eine Oberfläche aufweist, die als eine Schauerversorgungsoberfläche ausgebildet ist, die eine große Anzahl von Poren aufweist, um ein filmbildendes Gas als ein Schauer in einen Raum gegenüberliegend der Substrathalterung zu liefern, und die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere den Aufbau der Vorrichtung, die bezüg­ lich der Filmausbildungsrate verbessert ist, der Gleichförmigkeit der Filmdicke und der Gleichförmigkeit der Filmqualität, und bezieht sich schließlich auf ein Dünnfilmherstellungsverfahren zur Ausbildung eines Dünnfilms auf einem Substrat unter Verwendung dieser Vorrichtung.

Konventionellerweise wird bei dieser Art einer RF-Plasma-CVD-Vorrichtung ein Dünnfilm mit einer gleichförmigen Filmdicke und gleichförmiger Film­ qualität wie nachstehend angegeben herstellt. Die Entfernung zwischen einem Substrat, welches auf einer Substrathalterung angebracht ist, die eine eingebaute Heizung aufweist und eine Masseelektrode bildet, und einer Schauerzuführoberfläche einer RF-Elektrode gegenüberliegend dem Substrat wird so eingestellt, daß sie in einem Bereich von 20 bis 40 mm liegt. Nachdem der Gasdruck in einer Vakuumkammer, welche die Elektroden aufnimmt, so eingestellt ist, daß er in einem Bereich von einigen Torr liegt, wird eine RF-Spannung an die RF-Elektrode angelegt, um eine gleichförmige und stabile Glimmentladung zwischen den beiden Elektroden zu erzeugen. Zur gleichen Zeit wird, während ein filmbildendes Gas gleichförmig von der Schauerversorgungsoberfläche der RF-Elektrode der gesamten Oberfläche des Substrats zugeführt wird, welche der Filmbildung ausgesetzt ist, das Gas in der Vakuumkammer durch ein Vakuumabsaugsystem abgesaugt, so daß der Gasdruck in der Vakuumkammer konstant gehalten wird. Ein Beispiel für die Anordnung von Poren zur Erzielung eines gleichförmigen Gasflusses auf die Substratoberfläche, um eine gleichför­ mige Filmdicke zu erreichen, ist in der japanischen ungeprüften Patent­ veröffentlichung Nr. Hei-1-1 49 964 beschrieben.

Bei der konventionellen RF-Plasma-CVD-Vorrichtung wird zur Erzeugung einer gleichförmigen und stabilen Glimmentladung zwischen den Elektroden die Entfernung (nachstehend als "Elektrodenentfernung" bezeichnet) zwi­ schen dem erhitzten Substrat als einer Masseelektrode und der Schauer­ versorgungsoberfläche der RF-Elektrode so eingestellt, daß sie in einem Bereich von 20 bis 40 mm liegt, und der Gasdruck wird in einem niedrigen Bereich von der Größenordnung mehrerer Torr eingestellt. Daher ist die Plasmadichte, die aus der Glimmentladung eingeleitet wird, gering, so daß die Dichte aktiver Kristallkeime, die zur Filmbildung beitragen, gering ist. Daher entsteht ein Problem in der Hinsicht, daß die Film­ bildungsrate niedrig ist und der Produktionswirkungsgrad, der durch die Vorrichtung erreicht wird, niedrig ist. Da die Elektrodenentfernung groß ist, wird die Verteilung neutraler aktiver Kristallkeime, die frei von Beschränkungen des elektrischen Feldes sind einfach in einem Gasfluß ausgebildet, der von der Schauerversorgungsoberfläche bis auf das Sub­ strat geht. Daher entsteht ein weiteres Problem in der Hinsicht, daß sowohl die Gleichförmigkeit der Filmdicke und die Gleichförmigkeit der Filmqualität sich verschlechtern, wenn die Substratoberfläche groß wird.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt daher in der Bereitstellung einer RF-Plasma-CVD-Vorrichtung, in welcher ein gleichförmiges Plasma hoher Dichte stabil in einem Raum zwischen einer RF-Elektode und einer Masseelektrode erzeugt werden kann unter Verwendung einer vorgegebenen elektrischen Stromquelle für die Radiofrequenz, und in welcher die Ver­ teilung aktiver Kristallkeime gleichförmig wird, und liegt in der Be­ reitstellung eines Dünnfilmherstellungsverfahrens, bei welchem nicht nur die Filmausbildungsrate verbessert werden kann, wenn ein Substrat der Dünnfilmherstellung unterworfen wird unter Verwendung dieser Vorrich­ tung, sondern sowohl die Gleichförmigkeit der Filmdicke als auch die Gleichförmigkeit der Filmqualität erreicht werden kann, selbst wenn das Substrat eine große Fläche aufweist, die der Filmausbildung unterworfen wird.

Zur Lösung der voranstehenden Probleme und zur Erzielung dieser Vorteile umfaßt gemäß der vorliegenden Erfindung die RF-Plasma-CVD-Vorrichtung eine Vakuumkammer, eine Substrathalterung mit einer eingebauten Heizung und mit einer flachen oberen Oberfläche, um auf dieser ein Substrat zu haltern, auf welchem ein Film ausgebildet werden soll, und eine RF-Elek­ trode mit einer Oberfläche gegenüberliegend der Substrathalterung, wobei die Oberfläche als eine Schauerversorgungsoberfläche ausgebildet ist, die eine große Anzahl von Poren zur Zuführung von filmbildendem Gas als ein Schauer in einem Raum gegenüberliegend der Substrathalterung auf­ weist, wobei die Poren so ausgebildet sind, daß der Durchmesser jeder der Poren in der Schauerversorgungsoberfläche so eingestellt ist, daß er nicht größer als das 0,4-fache der Distanz zwischen dem auf der Sub­ strathalterung angebrachten Substrat und der Schauerversorgungsober­ fläche ist, und nicht größer als das 0,75-fache der Distanz zwischen den jeweiligen Zentren benachbarter Poren ist.

Bei der RF-Plasma-CVD-Vorrichtung, in welcher der Durchmesser jeder der Poren in der Schauerversorgungsoberfläche so festgelegt ist wie voran­ stehend beschrieben, wird die Entfernung zwischen dem Substrat, welches einer Filmausbildung unterworfen werden soll, und der Schauerversor­ gungsoberfläche der RF-Elektrode vorzugsweise so eingestellt, daß sie nicht größer ist als 20 mm.

Weiterhin werden die in der Schauerversorgungsoberfläche der RF-Elek­ trode ausgebildeten Poren vorzugsweise an den Spitzenpositionen jedes einer großen Anzahl gleichmäßiger Dreiecke ausgebildet, die durch drei Gruppen äquidistanter paralleler Linien gebildet werden, wobei drei Linien, von denen jede in einer unterschiedlichen Gruppe enthalten ist, durch einen gemeinsamen Punkt gelangen und um 60° einander gegenüber verschoben sind.

Bei der Herstellung eines Dünnfilms auf einem Substrat unter Verwendung der Vorrichtung, bei welcher der Durchmesser jeder der Poren in der Schauerversorgungsoberfläche der RF-Elektrode, die Entfernung zwischen der Schauerversorgungsoberfläche und dem Substrat, welches der Filmaus­ bildung unterworfen werden soll, und die Entfernung zwischen den jewei­ ligen Zentren benachbarter Poren die voranstehend angegebenen Beziehun­ gen aufweisen, wird der Dünnfilm unter einem Druck des Dünnfilmherstel­ lungsgases ausgebildet, welches entladbar ist unter einer RF-Spannung, die der RF-Elektrode zugeführt wird.

Zur Erzielung eines Plasmas hoher Dichte unter Verwendung einer vorgege­ benen elektrischen Stromquelle für Radiofrequenz ist es erforderlich, eine gleichförmige und stabile Glimmentladung durch Erhöhung des Druckes des filmbildenden Gases zu erzeugen, und die Elektodenentfernung zu ver­ ringern. Anhand von durch die Erfinder vorgenommenen Versuchen wurde festgestellt, daß es sehr wesentlich ist, das Induzieren einer konzen­ trierten Entladung durch Verflachung von Elektroden zu vermeiden, insbe­ sondere durch Verflachung einer Kathodenoberfläche zur Erzeugung einer gleichförmigen und stabilen Glimmentladung unter einem hohen Gasdruck, also einem niedrigen Vakuumgrad, und in einem kurzen Spalt. Da die Poren in der Schauerversorgungsoberfläche die Unregelmäßigkeit der Elektroden­ oberfläche bilden, kann daher eine stabile Glimmentladung nur dann er­ zeugt werden, wenn der Durchmesser jeder der Poren, die Elektrodenent­ fernung und die Entfernung zwischen den jeweiligen Zentren benachbarter Poren vorbestimmte Beziehungen aufweisen. Im einzelnen wird, wenn der Durchmesser d jeder der Poren relativ groß ist im Vergleich zur Elek­ trodenentfernung D, die elektrische Feldstärke E an dem Umfangsabschnitt der Pore abnorm groß, verglichen mit der durchschnittlichen Feldinten­ sität E₀=V/D (V: die an das Substrat, welches der Filmausbildung unterworfen werden soll, und an die RF-Elektrode angelegte Spannung), so daß eine gleichförmige Glimmentladung nicht erzeugt werden kann. Wenn die Entfernung zwischen den Zentren benachbarter Poren, also die Teilung p, sich dem Durchmesser d nähert, so dient der Abschnitt zwischen be­ nachbarten Poren als eine vorstehende Elektrode. Daher wird das elek­ trische Feld in diesem Abschnitt konzentriert, um einen fadenförmigen Bogen zu erzeugen, so daß eine gleichförmige Glimmentladung nicht er­ zeugt werden kann. Die Versuche haben gezeigt, daß eine gleichförmige Glimmentladung nur dann erzeugt wird, wenn der Porendurchmesser d, die Entfernung D zwischen dem Substrat und der Schauerversorgungsoberfläche, und die Porenteilung p die nachstehenden Beziehungen aufweisen:
d<0,4×D, und
d<0,75×p.

Daher kann durch Konstruktion eines Elektrodensystems unter Beibehaltung der voranstehend angegebenen Beziehungen eine gleichförmige und stabile Glimmentladung zwischen den Elektroden erzeugt werden, so daß ein Plasma hoher Dichte erzeugt werden kann, selbst wenn der Gasdruck vergrößert und die Elektrodenentfernung verringert wird, bei einer vorgegebenen elektrischen Stromquelle für die Radiofrequenz.

In diesem Fall wird die Plasmadichte bemerkenswert vergrößert selbst unter demselben Gasdruck, durch Verringerung der Elektrodenentfernung D von dem konventionellen Bereich von 20 bis 40 mm zu einem neuen Bereich von nicht mehr als 20 mm. Neutrale aktive Kristallkeime in einem Plasma hoher Dichte, das wie voranstehend angegeben erzeugt wird, weisen keine Möglichkeit auf, dessen Verteilung zu bilden, da die Elektrodenent­ fernung genügend kurz ist. Daher werden alle aktiven Kristallkeime gleichförmig verteilt, so daß ein Dünnfilm, der gleichförmig sowohl be­ züglich der Filmdicke als auch der Filmqualität ist, auf einem Substrat ausgebildet werden kann, auch wenn das Substrat eine große Fläche auf­ weist.

Wenn die in der Schauerversorgungsoberfläche ausgebildeten Poren an den Spitzenpositionen einer großen Anzahl gleichseitiger Dreiecke angeordnet sind, die durch drei Gruppen äquidistanter paralleler Linien gebildet werden, wobei drei Linien, von denen jede getrennt in den Gruppen ent­ halten ist, durch einen gemeinsamen Punkt auf der Schauerversorgungs­ oberfläche gelangen und gegeneinander um 60° verschoben sind, so kann eine maximale Anzahl von Poren auf der Schauerversorgungsoberfläche mit einer vorbestimmten Fläche angeordnet werden, in einem Fall, in welchem die minimale Porenteilung konstant ist, und der Gasfluß kann vergleich­ mäßigt werden. Weiterhin kann gemäß dieser Porenanordnung der Poren­ durchmesser verringert werden, um einen vorbestimmten Gasfluß zu erhal­ ten, so daß die Elektrodenentfernung, die zur Erzeugung einer gleichför­ migen Glimmentladung ausreicht, verringert werden kann. Daher kann die Plasmadichte noch weiter erhöht werden.

Daher kann durch Verwendung eines Dünnfilmherstellungsverfahrens durch Ausbildung eines Dünnfilms auf einem Substrat, in welchem die Elektro­ denentfernung in einem kleinen Wert in einem Bereich gehalten wird, der den voranstehend angegebenen Beziehungen genügt, und in der der Druck des filmbildenden Gases auf einen entladbaren Druck unter einer RF-Span­ nung, die an die RF-Elektrode geliefert wird, gesetzt wird, die Plasma­ dichte in dem Plasmaerzeugungsraum (dem Raum zwischen den Elektroden) vergrößert werden, so daß die Filmbildungsrate vergrößert werden kann. Weiterhin haben neutrale aktive Kristallkeime in einem Plasma hoher Dichte, das wie voranstehend beschrieben erzeugt wird, keine Gelegen­ heit, dessen Verteilung auszubilden, da die Elektrodenentfernung genü­ gend kurz ist. Daher werden alle aktiven Kristallkeime gleichförmig ver­ teilt, so daß ein Dünnfilm, der sowohl bezüglich der Filmdicke als auch der Filmqualität gleichmäßig ist, auf einem Substrat ausgebildet werden kann, obwohl das Substrat eine große Fläche aufweisen kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Aus­ führungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. (1a) und (1b) einen Aufbau einer Schauerversorgungsoberfläche einer RF-Elek­ trode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 1(a) eine Aufsicht ist und Fig. 1(b) eine Schnitt­ ansicht entlang der Linie A-A von Fig. 1(a),

Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht mit einer Darstellung eines Beispiels der Konstruktion einer RF-Plasma-CVD-Vorrichtung einschließlich einer RF-Elektrode, die eine Schauerversor­ gungsoberfläche der in Fig. 1 gezeigten Art aufweist,

Fig. 3 einen Graphen mit einer Darstellung der Änderung des Entla­ dungszustands entsprechend der Kombination des Durchmessers jeder der Poren in der Schauerversorgungsoberfläche der RF-Elektrode und der Entfernung zwischen der Schauerversor­ gungsoberfläche und dem Substrat, welches der Filmausbildung unterworfen werden soll,

Fig. 4 einen Graphen mit einer Darstellung der Änderung des Entla­ dungszustands gemäß der Kombination des Durchmessers jeder der Poren in der Schauerversorgungsoberfläche der RF-Elektrode und der Entfernung zwischen den Zentren benachbarter Poren, und

Fig. 5 einen Graphen mit einer Darstellung der Beziehung zwischen der Entfernung zwischen der Schauerversorgungsoberfläche der RF-Elektrode und dem Substrat, welches der Filmausbbildung unterworfen werden soll, und der Plasmadichte unter Verwendung des Gasdruckes als Parameter.

Ein Beispiel für den Aufbau einer Schauerversorgungsoberfläche einer RF-Elektrode gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt. Ein Beispiel der Zusammenstellung einer RF-Plasma-CVD-Vorrichtung unter Verwendung der RF-Elektrode mit der Schauerversorgungsoberfläche ist in Fig. 2 dargestellt.

Absperrschieber 3a und 3b, die zum Einbringen bzw. Ausbringen eines Sub­ strats 2 verwendet werden, welches der Filmausbildung unterzogen werden soll, sind in gegenüberliegenden Wänden einer Vakuumkammer 1 angeordnet, wodurch die Vakuumkammer 1 zur Erzielung eines Vakuumzustandes abgedich­ tet werden kann. Das Substrat 2, welches der Filmausbildung unterworfen werden soll, wird auf einer Substrathalterung 4 angebracht, die eine eingebaute Heizung aufweist, um in Berührung mit deren oberer Oberfläche zu gelangen. Die Substrathalterung 4 ist in der Vakuumkammer 1 vorgese­ hen und kann durch die Betätigung einer Betätigungsvorrichtung (nicht dargestellt) von der Außenseite der Vakuumkammer aus nach oben und unten bewegt werden. Eine RF-Elektrode 5, die eine Schauerversorgungsober­ fläche 51 aufweist, die gegenüberliegend der Substrathalterung 4 ange­ ordnet ist, ist an der Vakuumkammer 1 über eine Isolierbuchse 9 befe­ stigt und ist mit einer elektrischen Stromquelle 6 für Radiofrequenz verbunden. Weiterhin ist ein aus einem isolierenden Material hergestell­ tes Gasversorgungsrohr 8 mit der RF-Elektrode 5 verbunden, um ein film­ bildendes Gas in die Rückseite der Schauerversorgungsoberfläche 51 zu schicken. In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 7 ein Vakuumabzugs­ system, um ein in der Vakuumkammer enthaltenes Gas mit einer vorbestimm­ ten Flußrate abzuziehen, um den Gasdruck der Vakuumkammer in einem Be­ reich von 0,5 bis 10 Torr konstant zu halten in einem Zustand, in wel­ chem ein filmbildendes Gas stetig in einem Raum zwischen der Schauerver­ sorgungsoberfläche 51 und dem Substrat 2 durch das Gasversorgungsrohr 8 zugeführt wird.

Zum Zeitpunkt der Ausbildung eines Films auf dem Substrat wird das film­ bildende Gas in die RF-Elektrode 5 geschickt, nachdem das Substrat 2 durch die Substrathalterung 4 auf eine vorbestimmte Temperatur aufge­ heizt wurde. Zur Ausbildung des Films wird das filmbildende Gas in den Raum zwischen der Schauerversorgungsoberfläche 51 und dem Substrat 2 eingeführt durch Poren, die in der Schauerversorgungsoberfläche 51 der RF-Elektrode 5 vorgesehen sind, und zum selben Zeitpunkt wird elektri­ sche Hochfrequenzleistung von der elektrischen Stromquelle 6 für RF an die RF-Elektrode 5 geliefert.

Die Poren in der Schauerversorgungsoberfläche 51 der RF-Elektroden 5 werden so zahlreich wie möglich in einer begrenzten Fläche ausgebildet. Jede der Poren ist an der Spitzenposition eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, so daß der Durchmesser der Pore zur Lieferung einer vorbestimmten Gasmenge in den Entladungsraum (den Raum zwischen der Schauerversorgungsoberfläche 51 und dem Substrat 2) verringert werden kann, um einfach folgende Beziehungen zu erfüllen: d<0,4D, d<0,75 p. In der Beziehung stellt d den Durchmesser der Pore dar, D die Entfernung zwischen der Schauerversorgungsoberfläche und dem Substrat, und p die Entfernung zwischen den jeweiligen Zentren benach­ barter Poren.

In Fig. 3 ist das Ergebnis eines Versuches zur Untersuchung der Änderung des Entladungszustandes in dem Raum zwischen der Schauerversorgungsober­ fläche und dem Substrat entsprechend der Kombination des Porendurchmes­ sers d und die Entfernung D zwischen der Schauerversorgungsoberfläche und dem Substrat gezeigt. In der Figur bezeichnet "o", daß eine gleich­ förmige Glimmentladung ausgebildet wird, und "x" gibt an, daß ein faden­ förmiger Bogen ausgebildet wird oder, mit anderen Worten, keine gleich­ förmige Glimmentladung ausgebildet wird. Aus dem Ergebnis des Versuches wird deutlich, daß eine gleichförmige Glimmentladung ausgebildet wird, wenn d und D in einem rechten Bereich in bezug auf die Linie d = 0,4 D angeordnet sind, und dies bedeutet, daß eine gleichförmige Glimmentla­ dung gebildet wird, wenn d und D folgende Beziehung erfüllen: d<0,4 D.

Das Ergebnis eines weiteren Versuches zur Untersuchung der Änderung des Entladungszustandes entsprechend der Kombination des Porendurchmessers d und der Entfernung p zwischen den jeweiligen Zentren benachbarter Poren ist in Fig. 4 gezeigt. Aus dem Ergebnis des Versuches wird deutllich, daß eine gleichförmige Glimmentladung ausgebildet wird, wenn sich d und p in einem rechten Bereich in bezug auf die Linie d=0,75 p befinden, und dies bedeutet, daß eine gleichförmige Glimmentladung ausgebildet wird, wenn d und p folgende Beziehung erfüllen: d<0,75 p.

Fig. 5 zeigt das Ergebnis eines weiteren Versuches zur Untersuchung der Änderung der Dichte ne des Plasmas, welches zwischen der Schauerversor­ gungsoberfläche und dem Substrat gebildet wird, entsprechend der Ände­ rung der Entfernung D zwischen der Schauerversorgungsoberfläche und dem Substrat, unter Verwendung des Gasdruckes als Parameter, wenn der Poren­ durchmesser d die voranstehend angegebenen Bedingungen d<0,4 D und d<0,75 p erfüllt. Es wird aus dem Ergebnis des Versuches deutlich, daß die Plasmadichte im wesentlichen proportional dem Gasdruck ist, wenn die Entfernung D konstant ist, und daß die Plasmadichte im wesentlichen umgekehrt proportional der Entfernung D ist, wenn der Gasdruck konstant ist. Wenn daher die Entfernung D von dem konventionellen Bereich von 20 bis 40 mm verringert wird zu einem neuen Bereich von nicht mehr als 20 mm, und der Gasdruck vergrößert wird unter der Bedingung, daß die Poren ausgebildet werden, um eine gleichförmige Glimmentladung zu erzielen, so kann ein Plasma bemerkenswert hoher Dichte, verglichen mit dem kon­ ventionellen Plasma, erzeugt werden, und die Verteilung aktiver Kri­ stallkeime einschließlich neutraler aktiver Kristallkeime kann ver­ gleichmäßigt werden. Durch Vergrößerung des Gasdruckes auf den maximal entladbaren Wert unter der RF-Spannung, die an die RF-Elektrode gelie­ fert wird, erreicht die Plasmadichte einen zulässigen Grenzwert, so daß die Filmbildungsrate bis zu einer Grenze erhöht wird.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung die RF-Plasma-CVD-Vorrichtung so aufgebaut ist wie voranstehend beschrieben, können die folgenden Effekte erhalten werden.

Bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird immer zwischen den beiden Elektroden eine gleichförmige und stabile Glimmentladung erzeugt. Daher kann durch Erzeugung einer gleichförmigen und stabilen Glimmentladung unter einem vergrößerten Druck filmbildenden Gases und unter einer verringerten Elektrodenentfernung unter einer vorgegebenen elektrischen RF-Versorgungsquelle ein Plasma hoher Dichte erzeugt werden, oder mit anderen Worten aktive Kristallkeime mit hoher Dichte. Daher kann die Filmbildungsrate in der Vorrichtung verbessert werden. Weiterhin können alle aktiven Kristallkeime in der vorderen Oberfläche des Substrats gleichförmig verteilt werden, ohne die Verteilung neutra­ ler aktiver Kristallkeime zu bilden, da die Elektrodenentfernung genü­ gend kurz ist. Daher kann ein Dünnfilm mit sowohl gleichförmiger Film­ dicke als auch gleichförmiger Filmqualität auf einem Substrat ausgebil­ det werden, selbst wenn das Substrat eine große Fläche aufweist. Da ein Film stabil in einer kurzen Elektrodenentfernung erzeugt werden kann, ist darüber hinaus die Reaktion in einer Gasphase verringert. Daher kann ein sekundärer Effekt in der Hinsicht erzielt werden, daß eine sog. Teilchenverschmutzung unterdrückt werden kann, die durch das Phänomen hervorgerufen wird, daß durch die Reaktion erzeugte Teilchen auf der Substratoberfläche abgelagert werden.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist die Plasmadichte umgekehrt proportional der Elektrodenentfernung unter einer vorgegebenen elektrischen RF-Strom­ versorgung, wenn der Gasdruck konstant ist. Andererseits ist die Plasma­ dichte im wesentlichen proportional dem Gasdruck, wenn die Elektroden­ entfernung konstant ist. Daher kann durch Vergrößerung des Gasdruckes und Verringerung der Elektrodenentfernung von dem konventionellen Be­ reich von 20 bis 40 mm auf einen minimalen Bereich von nicht mehr als 20 mm, beispielsweise einen Bereich von 5 bis 15 mm, unter Beachtung der Tatsache, daß der Porendurchmesser mit ausreichend eingehaltener vorbe­ stimmter Genauigkeit gewählt wird, ein Plasma erzeugt werden im Ver­ gleich zum konventionellen Plasma, das eine bemerkenswert hohe Dichte aufweist. Darüber hinaus werden aktive Kristallkeime gleichförmig ver­ teilt, so daß nicht nur die Filmbildungsrate verbessert werden kann, sondern sowohl die Filmdicke als auch die Filmqualität vergleichmäßigt werden können.

Wenn die Poren in der Schauerversorgungsoberfläche der RF-Elektrode an den Spitzenpositionen einer großen Anzahl minimaler gleichseitiger Drei­ ecke angeordnet werden, die durch drei Gruppen äquidistanter paralleler Linien gebildet werden, wobei drei Linien, die jeweils getrennt in den Gruppen enthalten sind, durch einen gemeinsamen Punkt gegangen und gegeneinander um 60° verschoben sind, so kann eine maximale Anzahl von Poren an der Schauerversorgungsoberfläche ausgebildet werden, und der Gasfluß wird vergleichmäßigt, wenn die minimale Porenteilung konstant ist. Daher kann der Porendurchmesser verringert werden, um eine vorbe­ stimmte Gasflußmenge zu erhalten, so daß die Elektrodenentfernung ver­ ringert werden kann, die ausreicht, eine gleichförmige Glimmentladung zu erzeugen. Aus diesem Grunde kann die gleichförmige Plasmadichte weiter vergrößert werden.

Bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Elektroden­ system so aufgebaut, daß immer eine gleichförmige und stabile Glimment­ ladung erzeugt werden kann. Daher kann mit einem Dünnfilmherstellungs­ verfahren zur Ausbildung eines dünnen Filmes auf einem Substrat unter Verwendung der voranstehenden Vorrichtung, bei welcher die Elektroden­ entfernung auf einem kleinen Wert gehalten und der Druck des filmbilden­ den Gases auf einen entladbaren Druck gesetzt wird unter einer RF-Span­ nung, die an die RF-Elektrode geliefert wird, die Plasmadichte in dem Plasmaerzeugungsraum, (dem Raum zwischen den Elektroden) vergrößert werden, so daß die Filmbildungsrate vergrößert werden kann. Darüber hinaus haben neutrale aktive Kristallkeime in einem wie voranstehend beschrieben erzeugten Plasma hoher Dichte keine Gelegenheit, ihre Ver­ teilung auszubilden, da die Elektrodenentfernung genügend kurz ist. Daher werden sämtliche aktiven Kristallkeime gleichförmig verteilt, so daß ein Dünnfilm, der sowohl bezüglich der Filmdicke als auch der Film­ qualität gleichförmnig ist, auf einem Substrat ausgebildet werden kann, selbst wenn das Substrat eine große Fläche aufweist.

Claims (4)

1. RF-Plasma-CVD-Vorrichtung, gekennzeichnet durch:
eine Vakuumkammer;
eine Substrathalterung, die eine eingebaute Heizung und eine flache obere Oberfläche aufweist, um auf dieser ein Substrat zu haltern, auf welchem ein Film ausgebildet werden soll; und
eine RF-Elektrode, die eine Oberfläche gegenüberliegend der Substrat­ halterung aufweist, wobei die Oberfläche als eine Schauerversorgungs­ oberfläche ausgebildet ist, die eine große Anzahl von Poren zur Zu­ führung filmbildenden Gases als ein Schauer in einen Raum zwischen der Schauerversorgungsoberfläche und der Substrathalterung aufweist;
wobei die Poren so ausgebildet sind, daß der Durchmesser jeder der Poren so festgelegt ist, daß er nicht größer als das 0,4-fache der Entfernung zwischen dem Substrat, das auf der Substrathalterung ge­ haltert ist, und der Schauerversorgungsoberfläche beträgt, und daß der Durchmesser nicht größer als das 0,75-fache der Entfernung zwi­ schen den jeweiligen Zentren benachbarter Poren ist.

2. RF-Plasma-CVD-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung zwischen dem Substrat und der Schauerversorgungs­ oberfläche der RF-Elektrode so festgelegt ist, daß sie nicht größer ist als 20 mm.

3. RF-Plasma-CVD-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren an Spitzenpositionen einer großen Anzahl minimaler gleichseitiger Dreiecke ausgebildet sind, die durch drei Gruppen äquidistanter paralleler Linien gebildet werden, wobei drei Linien, die jeweils getrennt in den Gruppen enthalten sind, durch einen gemeinsamen Punkt gelangen und gegenüber einander um 60° verschoben sind.

4. Verfahren zur Ausbildung eines Dünnfilms auf einem Substrat unter Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druck eines filmbildenden Gases auf einen entladbaren Druck gesetzt wird unter einer RF-Spannung, die der RF-Elektrode zugeführt wird.