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JPS63292621A - Method and apparatus for forming deposited film - Google Patents

Method and apparatus for forming deposited film

Info

Publication number
JPS63292621A
JPS63292621A JP62126886A JP12688687A JPS63292621A JP S63292621 A JPS63292621 A JP S63292621A JP 62126886 A JP62126886 A JP 62126886A JP 12688687 A JP12688687 A JP 12688687A JP S63292621 A JPS63292621 A JP S63292621A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
deposited film
space
substrate
plasma
film forming
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.)
Pending
Application number
JP62126886A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Ueki
上木 將雄
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP62126886A priority Critical patent/JPS63292621A/en
Publication of JPS63292621A publication Critical patent/JPS63292621A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To so control that a plasma of an activating space for activated material gas by a high frequency does not arrive at a substrate surface and to reduce the damage of the surface of a deposited film by providing a control electrode near a boundary between the activating space and a film growing space in which the substrate is disposed. CONSTITUTION:Material gases A, B are respectively introduced into quartz inner and outer tubes 1 and 2, and activated in activating spaces 3 to generate decomposited products, active seeds and pretreated materials of the gases A, B used to form a deposited film. A microwave 11 is introduced from a high frequency oscillator 10 through a waveguide 7 into the spaces 3. Since the high frequency is simultaneously propagated in an applicator 9 when a plasma is generated in the space 3, the plasma frequently arrives at a substrate 5 disposed in a reaction chamber 12. Then, an arbitrary potential is applied from a power source 14 to a conductive meshlike screen electrode 13 of a control electrode to prevent the plasma from arriving at the substrate 5.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は堆積膜形成方法および装置に係り、特に、前駆
体と前記活性種とを化学反応させることによって堆積膜
を形成する堆積膜形成方法及びその装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a deposited film forming method and apparatus, and particularly to a deposited film forming method in which a deposited film is formed by chemically reacting a precursor and the active species. and its apparatus.

本発明は、′a成膜ランジスタ、光起電力素子又は電子
写真用の光導電部材等に用いる半導体堆積膜の形成等に
好適に用いられる。
INDUSTRIAL APPLICATION This invention is suitably used for the formation of the semiconductor deposited film used for a'a film transistor, a photovoltaic element, a photoconductive member for electrophotography, etc.

〔従来の技術およびその問題点〕[Conventional technology and its problems]

例えば、光起電力素子の光電変換層を構成するアモルフ
ァスシリコン膜(以下、計Si膜とする。)の形成には
、真空蒸着法、プラズマCVD法、cvn法、反応性ス
パンタリング法、イオンブレーティング法、光CVD法
等が試められており、一般的には、プラズマCVD法が
広く用いられ、企業化されている。
For example, the amorphous silicon film (hereinafter referred to as Si film) that constitutes the photoelectric conversion layer of a photovoltaic element can be formed using vacuum evaporation, plasma CVD, CVN, reactive sputtering, or ion beam deposition. Rating methods, optical CVD methods, etc. have been tried, and in general, plasma CVD methods are widely used and commercialized.

しかしながら、a−5iで構成される光電変換層は電気
的、光学的特性および繰返し使用での疲労特性或は使用
環境特性、更には均一性、再現性を含めて生産性、量産
性の点において更に総合的な特性の向上を図る余地があ
る。
However, the photoelectric conversion layer composed of a-5i has poor electrical and optical properties, fatigue properties during repeated use, use environment properties, and productivity and mass production, including uniformity and reproducibility. There is still room for further improvement of the overall characteristics.

従来から一般化されているプラズマCVD法によるa−
5i系の光電変換層の形成においての反応プロセスは、
従来のCVD法に比較してかなり複雑であり、その反応
機構も不明な点が少なくなかった。
a- by plasma CVD method which has been widely used
The reaction process in forming the 5i-based photoelectric conversion layer is as follows:
It is considerably more complicated than the conventional CVD method, and the reaction mechanism is still unclear.

また、その堆積膜の形成パラメータも多く (例えば、
基板温度、導入ガスの流量と比、形成時の圧力、高周波
電極、電極構造、反応容器の構造、排気速度、プラズマ
発生方式など)、このために、時にはプラズマが不安定
な状態になり、形成された堆積膜に著しい影害を与える
ことが少なくなかった。その上、装置特有のパラメータ
を装置ごとに選定する必要があり、製造条件を一般化す
ることが困難であるというのが実状であった。
In addition, there are many formation parameters for the deposited film (for example,
(substrate temperature, flow rate and ratio of introduced gas, pressure during formation, high-frequency electrode, electrode structure, reaction vessel structure, pumping speed, plasma generation method, etc.), sometimes the plasma becomes unstable and formation This often caused significant damage to the deposited film. Furthermore, it is necessary to select parameters unique to each device, making it difficult to generalize manufacturing conditions.

一方、計Siから成る光電変換層として電気的、光学的
特性が各用途を十分に満足させ得るものを発現させるに
は、現状ではプラズマCVD法によって形成することが
最良とされている。
On the other hand, in order to develop a photoelectric conversion layer made of Si that has electrical and optical properties that fully satisfy various uses, it is currently considered best to form it by plasma CVD.

しかしながら、光起電力素子の場合には、昨今において
は大面積化、膜厚の均一性、膜品質の均一性を十分に満
足させて、再現性のある量産化を図る必要がある。この
点で、これまでのプラズマCVD法によるa−5i系先
光電変換の形成においては、量産装置に多大の設備投資
が必要となり、またその量産のための管理項目も複雑に
なり、管理許容幅も狭くなり、装置の調整も微妙である
ことなどが、今後改善すべき問題点として指摘されてい
る。
However, in the case of photovoltaic elements, it is now necessary to achieve mass production with high reproducibility by satisfying the requirements of large area, uniformity of film thickness, and uniformity of film quality. In this respect, in the formation of A-5i-based photovoltaic converters using the conventional plasma CVD method, a large amount of capital investment is required for mass production equipment, and the management items for mass production are also complicated, resulting in a management tolerance. Problems that need to be improved in the future include the fact that the area is narrower and the adjustment of the equipment is delicate.

他方、通常のCVD法による従来の技術では、高温を必
要とし、実用可能な特性を有する堆積膜が得られていな
かった。
On the other hand, the conventional technique using the normal CVD method requires high temperatures and has not been able to provide a deposited film with practically usable characteristics.

上述の如(、a−5i系先光電変換の形成において、そ
の実用可能な特性、均一性を維持させながら低コストな
装置で量産化できる形成方法および装置を開発すること
が切望されでいる。
As mentioned above, in the formation of a-5i-based photoelectric conversion, it is strongly desired to develop a formation method and apparatus that can be mass-produced using low-cost equipment while maintaining practical characteristics and uniformity.

これらのことは、他の光電変換層を構成する層、例えば
窒化シリコン膜、炭化シリコン膜、酸化シリコン膜にお
いても各々同様のことがいえる。
The same can be said of the other layers constituting the photoelectric conversion layer, such as a silicon nitride film, a silicon carbide film, and a silicon oxide film.

上記の問題点を解決するものとして、特開昭60−41
047において複数のガスを成膜空間に導入するととも
に、そのうちいくつかを予め光、熱、プラズマ等のエネ
ルギーによって活性化しておき、成膜空間に配置された
基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法(以下11R
CVD法と記す。)が折本されている。斯る方法におけ
る有利な点は、例えばa−5i膜を堆積する場合、Si
Fiガスと水素ラジカル(以下H”と記す)を会合せし
めて堆積を行うが、■]”の濃度によってアモルファス
シリコンのみならず、多結晶シリコンまで低温成長が可
能な点である。
As a solution to the above problems, JP-A-60-41
In 047, a plurality of gases are introduced into the film forming space, and some of them are activated in advance by energy such as light, heat, plasma, etc., and a deposited film is formed on the substrate placed in the film forming space. Formation method (hereinafter referred to as 11R)
It is written as CVD method. ) is folded. An advantage of such a method is that, for example, when depositing a-5i films, Si
Deposition is performed by combining Fi gas and hydrogen radicals (hereinafter referred to as H''), and depending on the concentration of ``■'', it is possible to grow not only amorphous silicon but also polycrystalline silicon at a low temperature.

さて一般に、前記の活性化の方法としては、光、熱、プ
ラズマ等のエネルギーが挙げられるが、活性化の効率や
収率、更にコンタミネーションの起こり難さの点では、
マイクロ波放電による励起が優れている。
In general, energy such as light, heat, and plasma can be used as the activation method, but in terms of activation efficiency, yield, and difficulty in causing contamination,
Excellent excitation by microwave discharge.

しかしながら、このマイクロ波放電によるIIRCVD
法を検討した所、次の様な問題点が明らかになった。
However, IIRCVD due to this microwave discharge
After examining the law, the following problems were found.

即ち、基板の配置される成膜空間および原料ガスの活性
化を行う、活性化空間を囲む壁の形状、材質、表面状態
等によってマイクロ波によるプラズマ放電が安定せず膜
の堆積速度、電気的・光学的特性における再現性に問題
が残っている。また、活性化空間のプラズマ状態が変動
し易く、アフターグローが基板表面に到達し、堆積膜に
影響を及ぼす場合もある。
In other words, due to the shape, material, surface condition, etc. of the film forming space where the substrate is placed and the wall surrounding the activation space where the raw material gas is activated, the plasma discharge caused by microwaves may not be stable, and the film deposition rate and electrical・Problems remain with the reproducibility of optical properties. Furthermore, the plasma state in the activation space is likely to fluctuate, and afterglow may reach the substrate surface and affect the deposited film.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明による堆積膜形成方法は、第1の原料ガスを活性
化させて前駆体を生成させ、第2の原料ガスを活性化さ
せて活性種を生成させ、前記前駆体と前記活性種とを化
学反応させることによって堆積膜を形成する堆積膜形成
方法において、前記第1の原料ガスおよび前記第2の原
料ガスを活性化する活性化空間と、堆積膜を基体上に形
成する成膜空間との境界付近に制御電極を設け、前記活
性化空間と前記成膜空間を電気的に制御することを特徴
とする。
The method for forming a deposited film according to the present invention includes activating a first source gas to generate a precursor, activating a second source gas to generate active species, and combining the precursor and the active species. In a deposited film forming method for forming a deposited film by chemical reaction, an activation space for activating the first raw material gas and the second raw material gas, and a film forming space for forming the deposited film on a substrate; A control electrode is provided near the boundary of the activation space and the film forming space to electrically control the activation space and the film forming space.

また、本発明による堆積膜形成装置は第1の原料ガスを
活性化させて前駆体を生成させ、第2の原料ガスを活性
化させて活性種を生成させる活性化空間と、該前駆体と
該活性種を接触させることによって基体上に堆積膜を形
成する成膜空間とを有する堆積膜形成装置において前記
活性化空間と前記成膜空間との境界付近に制御電極を配
置したことを特徴とする。
Further, the deposited film forming apparatus according to the present invention includes an activation space in which the first source gas is activated to generate a precursor, and the second source gas is activated to generate active species; A deposited film forming apparatus having a film forming space in which a deposited film is formed on a substrate by contacting the activated species, characterized in that a control electrode is disposed near the boundary between the activation space and the film forming space. do.

本発明での「前駆体」とは、形成される堆積膜の原料に
成り得るものを云う。また「活性種」とは、前記前駆体
と化学的相互作用を起して例えば前駆体にエネルギーを
与えたり、前駆体と化学的に反応したりして、前駆体を
より効率よく堆積膜を形成出来る状態にする役目を荷う
ものを云う。
The term "precursor" in the present invention refers to something that can serve as a raw material for a deposited film to be formed. In addition, "active species" means chemical interactions with the precursors, such as giving energy to the precursors, or chemically reacting with the precursors, thereby converting the precursors into deposited films more efficiently. It refers to something that has the role of bringing things into a state where they can be formed.

従って、活性種としては、形成される堆積膜を構成する
構成要素に成る構成要素を含んでいても良く、或いはそ
の様な構成要素を含んでいなくとも良い。
Therefore, the active species may include constituent elements constituting the deposited film to be formed, or may not include such constituent elements.

本発明に於いて使用される前駆体としては、成膜される
基体が存在する空間に於いて、前記の活性種と分子的衝
突を起こして化学反応を起し、基体上に形成される堆積
膜の形成に寄与する化学種を自発的に発生するものを選
択するのがより望ましいものであるが、通常の存在状態
では、前記の活性種とは不活性であったり、或は、それ
程の活性々がない場合には、前駆体に前駆体が解離しな
い程度の強さの励起エネルギーを成膜前又は成膜時に与
えて、前駆体を活性種と化学反応し得る励起状態にする
ことが必要であり、又、その様な励起状態にし得る化合
物を、本発明に使用される前駆体の1種として採用する
ものである。
The precursor used in the present invention is a precursor that causes a chemical reaction by causing molecular collision with the above-mentioned active species in the space where the substrate to be deposited exists, and forms a deposit on the substrate. It is more desirable to select a chemical species that spontaneously generates chemical species that contribute to the formation of the film, but in its normal state of existence, the active species are inert or If there is no active species, excitation energy strong enough to prevent the precursor from dissociating may be applied to the precursor before or during film formation to bring the precursor into an excited state where it can chemically react with the active species. A compound that is necessary and can be brought into such an excited state is employed as one of the precursors used in the present invention.

〔作用〕[Effect]

本発明は、高周波によって原料ガスを活性化する活性化
空間と基板の配置される成膜空間との境界付近に制御電
極を設けることにより、基体表面へ活性化空間のプラズ
マが届かない様に制御し、堆積膜表面のダメージを減少
させるものである。
The present invention is capable of controlling plasma in the activation space so that it does not reach the surface of the substrate by providing a control electrode near the boundary between the activation space where source gas is activated by high frequency and the film formation space where the substrate is placed. This reduces damage to the surface of the deposited film.

なお、制御電極に加えてさらに加熱手段を設ければ、堆
積に寄与する活性種や前駆体を増加すべき活性化を再度
行なうことができ、その結果として制御電極が基体まで
の間に配置されることによって基体からプラズマが遠ざ
かり、堆積に寄与する活性種や前駆体が減少することを
抑え、堆積膜度を低下させることなく、良質な堆積膜を
再現性良く均一に成膜することができる。
Note that if a heating means is provided in addition to the control electrode, activation can be performed again to increase the number of active species and precursors that contribute to deposition, and as a result, the control electrode is placed between the substrate and the substrate. By doing so, the plasma moves away from the substrate, suppressing the reduction of active species and precursors that contribute to deposition, and making it possible to uniformly form high-quality deposited films with good reproducibility without reducing the degree of deposition. .

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は、本発明による堆積膜形成装置の第一実施例の
概略的構成図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of a deposited film forming apparatus according to the present invention.

同図に於いて、石英内筒1および石英外筒2にそれぞれ
原料ガスAおよびBが導入され、それぞれ活性化空間3
において活性化され、堆積膜形成に使われる前記原料ガ
スA、Hの分解生成物、活性種や前駆体が生成される。
In the figure, raw material gases A and B are introduced into the quartz inner cylinder 1 and the quartz outer cylinder 2, respectively, and the activation space 3 is
The decomposition products, active species, and precursors of the source gases A and H used for forming the deposited film are generated.

活性化空間3は、プラズマなどのエネルギー供与が可能
な空間であり、第1図では終端部8を有する導波管7と
結合した円筒状の水冷装置付金属製アプリケータ9によ
って囲まれており、高周波発振器10から導波管7を通
してマイクロ波11が導入される。
The activation space 3 is a space in which energy such as plasma can be supplied, and in FIG. , a microwave 11 is introduced from a high frequency oscillator 10 through a waveguide 7.

アプリケータ9と導波管7が交錯してつくる断面が使用
する高周波(マイクロ波など)の遮断波長辺下の径であ
る場合、アプリケータ9内の高周波工矛ルギーはm波管
7から遠ざかるほど減衰し、アプリケータ9の内部へ活
性化空間3が後退する。
If the cross section created by intersecting the applicator 9 and the waveguide 7 has a diameter below the cutoff wavelength of the high frequency (microwave, etc.) being used, the high frequency energy within the applicator 9 moves away from the m-wave tube 7. The activation space 3 is attenuated as the temperature increases, and the activation space 3 retreats into the interior of the applicator 9.

また、アプリケータ9が使用する高周波の遮断波長板]
二の径である場合、高周波は放出口まで伝播され、その
後アプリケータ9と接続された反応チャンバー12内の
成膜空間4へ放出される。しかしながら、径の大きさに
依らず一度活性化空間3でプラズマが発生ずると、プラ
ズマによる高周波の反射はあるが、アプリケータ9内で
の高周波の伝播も同時に起こる為、最適成膜条件下で大
なり小なりプラズマが反応チャンバー12に配置された
基板5へ届く場合が多い。
Also, a high frequency cutoff wave plate used by the applicator 9]
In the case of the second diameter, the high frequency wave is propagated to the discharge port and then discharged into the film forming space 4 in the reaction chamber 12 connected to the applicator 9 . However, regardless of the diameter, once plasma is generated in the activation space 3, although there is reflection of high frequency waves by the plasma, propagation of high frequency waves within the applicator 9 also occurs at the same time. More or less plasma often reaches the substrate 5 placed in the reaction chamber 12.

そこで、制御電極たる導電性のメソシュ状スクリーン電
極13に任意の電位を電源14によって印加することに
よって、プラズマが基板5へ届くのを防止することがで
きる。
Therefore, the plasma can be prevented from reaching the substrate 5 by applying an arbitrary potential to the conductive mesoche-like screen electrode 13 serving as the control electrode using the power source 14.

さらに、プラズマから離れることによって、活性度が低
下したり、活性化空間3で充分活性化されなかった原料
ガスおよびその分離生成物を活性化する加熱手段15が
スクリーン電極13の直下に配置される。この加熱手段
15は電、816に接続されており、任意の温度に制御
される。しかし、ごの加熱手段15は活性化の補助的な
役割を果たせば充分であり、高温はあまり必要とされな
い。さらに触媒作用を持つ金属などを用いる場合はなお
さら低温でも良い。
Further, a heating means 15 is arranged directly below the screen electrode 13 to activate the raw material gas and its separation products whose activity level has decreased due to separation from the plasma or which have not been sufficiently activated in the activation space 3. . This heating means 15 is connected to a power source 816, and is controlled to an arbitrary temperature. However, it is sufficient for the heating means 15 to play an auxiliary role in activation, and high temperatures are not required. Furthermore, when a metal having a catalytic action is used, the temperature may be even lower.

加熱手段15としては、タングステン、トリウム・タン
グステン、白金、ニッケル、クロムなどの材質からなる
線や、白金、コネル合金、タングステン、ニッケルをバ
リウム、ストロンチウム、カルシウム酸化物で被覆した
線が用いられる。
As the heating means 15, a wire made of a material such as tungsten, thorium tungsten, platinum, nickel, or chromium, or a wire made of platinum, Connel alloy, tungsten, or nickel coated with barium, strontium, or calcium oxide is used.

また、スクリーン電極13の少なくとも一部が加熱手段
15を兼ねていても良い。スクリーン電極13は、導電
性でガスが通過できる孔が空いていれば、材質、形状は
どの様でも良いが使用ガスに対する耐食性やi1プラズ
マ性が良い方がより好ましい。
Further, at least a part of the screen electrode 13 may also serve as the heating means 15. The screen electrode 13 may be made of any material and shape as long as it is conductive and has holes through which gas can pass, but it is more preferable that the screen electrode 13 has good corrosion resistance against the gas used and good i1 plasma properties.

その様な材質としては、ステンレス、ニッケル。Examples of such materials are stainless steel and nickel.

アルミニウム等が用い得る。Aluminum etc. can be used.

また基板5は基板ホルダー6に支持されており、必要に
応じた温度に基板5を保持できる様に基板ボルダ−6内
にヒーター(図示せず)が内蔵されている。
Further, the substrate 5 is supported by a substrate holder 6, and a heater (not shown) is built into the substrate boulder 6 so that the substrate 5 can be maintained at a temperature as required.

原料ガスAおよびBは基板5上に堆積させる膜によって
決定される。
Source gases A and B are determined by the film to be deposited on substrate 5.

例えば、堆積膜の主な構成元素となる原料ガスへの分解
生成物を前駆体、これと化学反応する原料ガスBの分解
生成物を活性種とすると、a−3i光導電層を形成する
場合には、活性化空間3において活性種を生成させる原
料ガスBとして、11□。
For example, when forming an a-3i photoconductive layer, if the precursor is the decomposition product of the raw material gas that is the main constituent element of the deposited film, and the active species is the decomposition product of the raw material gas B that chemically reacts with the precursor. In this case, 11□ is used as the raw material gas B for generating active species in the activation space 3.

5i114+5i113F、5i113CI、5i11
3Br+5i)I:+Iなどの他に、11e。
5i114+5i113F, 5i113CI, 5i11
3Br+5i) I: In addition to +I etc., 11e.

Ne、Ar等の稀ガスが挙げられる。Examples include rare gases such as Ne and Ar.

一方、前駆体を生成する原料ガス八としては、珪素原子
に電子吸引性の高い原子又は原子団、あるいは極性基が
結合しているものが利用される。
On the other hand, as the raw material gas 8 for producing the precursor, one in which an atom or atomic group with high electron-withdrawing property, or a polar group is bonded to a silicon atom is used.

そのようなものとしては、例えば、 Sl nX2h+z  (n=L 2.3 ・・’ +
 X=F + CI lBr + I) +(SiXz
)n   (n≧3. X=F、 CI 、 Br、 
f) 。
As such, for example, Sl nX2h+z (n=L 2.3...' +
X=F + CI lBr + I) + (SiXz
)n (n≧3.X=F, CI, Br,
f).

SI、+11Xz、l++  (n=1+2+3”・+
X=F+CI+Br1l)+Si、II□×zn  (
n=1+2+3”’+X=F+CI、Br+I)などが
挙げられる。
SI, +11Xz, l++ (n=1+2+3”・+
X=F+CI+Br1l)+Si,II□×zn (
n=1+2+3''+X=F+CI, Br+I), etc.

具体的には例えば、5il14.(SiFz) 5+ 
(SiFz) 61(SiFz) 41St zFb+
 S+1lF3+ 5IH2F21 SiCI a (
SiCI 2) 5+SiBr4+ (SiBr2) 
sなどのガス状態の、又は容易にガス化し得るものが挙
げられる。また、5ill□(C6+15)2゜5iH
2(CN)zなども形成される堆積膜の使用目的によっ
ては使用される。
Specifically, for example, 5il14. (SiFz) 5+
(SiFz) 61(SiFz) 41St zFb+
S+1lF3+ 5IH2F21 SiCI a (
SiCI 2) 5+SiBr4+ (SiBr2)
Examples include those in a gaseous state or those that can be easily gasified, such as s. Also, 5ill□(C6+15)2゜5iH
2(CN)z and the like may also be used depending on the intended use of the deposited film to be formed.

このような本発明による堆積膜形成装置の第一実施例を
用いて、以下、本発明による堆積膜形成方法の実施例を
具体的に説明する。ここでは、堆積膜としてa−3i膜
を形成する場合を述べる。
Examples of the deposited film forming method according to the present invention will be specifically described below using the first embodiment of the deposited film forming apparatus according to the present invention. Here, a case will be described in which an a-3i film is formed as the deposited film.

まず、第1図において、基板5とスクリーン電極13の
距離123=20mm、スクリーン電極13と石英内筒
1との距離(t +=50mm、スクリーン電極13と
アプリケータ9の端部の距離ρz=]Ommとした。
First, in FIG. 1, the distance between the substrate 5 and the screen electrode 13 is 123 = 20 mm, the distance between the screen electrode 13 and the quartz inner cylinder 1 (t + = 50 mm, and the distance between the screen electrode 13 and the end of the applicator 9 ρz = ] Omm.

尚、加熱手段15にはタングステン線が使用され、80
0〜900℃になる様に電源16によって制御した。
Incidentally, a tungsten wire is used for the heating means 15, and
The temperature was controlled by a power source 16 to be 0 to 900°C.

スクリーン電極はステンレス鋼を用い+50 (V)〜
〜100(V)と電源14により変化させて実験した。
The screen electrode is made of stainless steel and has a voltage of +50 (V) ~
The experiment was conducted by changing the voltage to 100 (V) and the power supply 14.

スクリーン電極13と加熱手段I5の間隔は10mm位
であ一方、原料ガスAとしては、SiH4を50sec
m、原料ガスBとしては、11゜を40sccmおよび
Arを450secmで各々導入し、内圧を0.4Lo
rrに設定した。基板5には、表面ITOをコーティン
グした7059コーニング製ガラス基板を用いた。
The distance between the screen electrode 13 and the heating means I5 is about 10 mm, and as the raw material gas A, SiH4 is heated for 50 sec.
m, raw material gas B was introduced at 11° at 40 sccm and Ar at 450 seconds, and the internal pressure was set at 0.4 Lo.
It was set to rr. As the substrate 5, a 7059 Corning glass substrate whose surface was coated with ITO was used.

高周波は2.45Go2のマイクロ波11を高周波発振
器10から発振させ、アルミニウム類の導波管7によっ
てアプリケータ9まで伝播させた。この時のマイクロ波
出力は200 (W)である。円筒状のアプリケータ9
が導波管7を貫いてできる円断面の直径は50mmであ
り、使用したマイクロ波の遮断波長62.8mm以下で
あるが、プラズマ放電によってアプリケータ9の開放端
より成膜空間4ヘマイクロ波が多少伝播されておりスク
リーン電極13がない場合、基板5までプラズマが届い
ていることが確認されている。
As for the high frequency, a microwave 11 of 2.45 Go2 was oscillated from a high frequency oscillator 10 and propagated to the applicator 9 through a waveguide 7 made of aluminum. The microwave output at this time was 200 (W). Cylindrical applicator 9
The diameter of the circular cross section formed by passing through the waveguide 7 is 50 mm, which is less than the cutoff wavelength of the microwave used, 62.8 mm, but the microwave is transmitted from the open end of the applicator 9 to the film forming space 4 due to the plasma discharge. It has been confirmed that the plasma has been propagated to some extent and has reached the substrate 5 in the absence of the screen electrode 13.

さて、以上の条件下でアモルファスシリコン(以下、a
−5tと記述する)の堆積を行ったところ、基板−堆積
膜界面におけるダメージの無い良好な電気特性のa−5
iが堆積できた。この時の堆積速度は6人/secであ
る。この場合のスクリーン電極13の電位は→−50〜
−50 (V)が適当であり、−100(V)では堆積
速度は大きくなるがダメージが大きく、逆に+50Vよ
り大きいと堆積速度が小さくなった。
Now, under the above conditions, amorphous silicon (hereinafter referred to as a
-5t) was deposited, and a-5 showed good electrical properties with no damage at the substrate-deposited film interface.
I was able to deposit. The deposition rate at this time was 6 persons/sec. The potential of the screen electrode 13 in this case is →-50~
-50 (V) is appropriate; -100 (V) increases the deposition rate but causes significant damage; conversely, when it is higher than +50V, the deposition rate decreases.

尚、100v以上印加すると、加熱手段15との間で低
電圧アーク放電が発生したが、スクリーン電極13をよ
り離すことによって解決された。
Note that when 100 V or more was applied, low voltage arc discharge occurred between the heating means 15 and the screen electrode 13, but this was resolved by separating the screen electrode 13 further.

スクリーン電極13の印加電圧と膜質の関係は、内圧、
原料ガス流量、マイクロ波出力に依って異なるが、プラ
ズマ放電による発光がスクリーン電極13の基板側に観
察されても基板5に達しない様に電位を印加すればダメ
ージのない良好な電気特性が得られることが分かった。
The relationship between the voltage applied to the screen electrode 13 and the film quality is determined by the internal pressure,
Although it varies depending on the raw material gas flow rate and microwave output, good electrical characteristics without damage can be obtained by applying a potential so that even if light emission due to plasma discharge is observed on the substrate side of the screen electrode 13, it does not reach the substrate 5. I found out that it can be done.

また、加熱手段15の温度は基板5の材質堆積膜への影
響も配慮して補助的に設定されるが、原料ガスA、Bの
種類によっては活性化空間3における高周波11よりも
分解励起の役割が多くなる設定でも構わない。
Furthermore, the temperature of the heating means 15 is set auxiliary in consideration of the influence on the material deposited film on the substrate 5, but depending on the types of raw material gases A and B, the decomposition excitation may be more effective than the high frequency 11 in the activation space 3. It does not matter if the setting has many roles.

第2回は、本発明による堆積膜形成装置の第二実施例の
概略的構成図である。なお、第一実施例と同一部材につ
いては同一符号を付して詳細説明を略す。
The second example is a schematic configuration diagram of a second embodiment of the deposited film forming apparatus according to the present invention. Note that the same members as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

同図において、独立に設けられた一対の導波管7に結合
する円筒状の一対の水冷装置付金属製アプリケータ9内
へ原料ガスAと原料ガスBがそれぞれ石英管16と石英
管17を介して導入される。
In the figure, raw material gas A and raw material gas B pass through a quartz tube 16 and a quartz tube 17, respectively, into a pair of cylindrical water-cooled metal applicators 9 coupled to a pair of independently provided waveguides 7. introduced through.

原料ガスAと原料ガスBが独立にマイクロ波11で分解
励起される点が第一実施例と異なるのみで活性化空間3
と成膜空間4が目的の気相反応に応じて設定されること
は第一実施例と同様である。
The only difference from the first embodiment is that raw material gas A and raw material gas B are independently decomposed and excited by microwaves 11;
As in the first embodiment, the film forming space 4 is set according to the target gas phase reaction.

しかしながら、原料ガスAおよび/または原料ガスBの
分解励起が微妙な場合、第2図の様にそれぞれ独立に活
性化空間3の条件を設定する必要がある。さらに、ドー
ピングや多元素化合物の堆積の場合、第2図の一方また
は両方のアプリケータ9と石英管16を第1図の様に二
重管にすることも可能である。
However, if the decomposition and excitation of source gas A and/or source gas B is delicate, it is necessary to set the conditions of the activation space 3 independently as shown in FIG. Furthermore, in the case of doping or deposition of multi-element compounds, one or both of the applicators 9 and the quartz tube 16 in FIG. 2 can be made into a double tube as in FIG. 1.

第2図においては、スクリーン電極13が加熱手段を兼
ねている点が第1図と異なるが、スクリーン電極として
の役割、加熱手段としての役割は第一実施例と同様であ
る。但し、交流でも直流でも良いが(図では交流の場合
を示す。)、低電圧で昇温され、高溶融点の材料であれ
ば使用できる。
2 differs from FIG. 1 in that the screen electrode 13 also serves as a heating means, but its role as a screen electrode and heating means are the same as in the first embodiment. However, although either alternating current or direct current may be used (the figure shows the case of alternating current), any material that can be heated at a low voltage and has a high melting point can be used.

この様な材料としてはタングステン、トリウム・タング
ステンの線材や、白金、コネル合金、タングステン、ニ
ッケルをバリウム、ストロンチウム。
Such materials include tungsten, thorium/tungsten wire, platinum, Conel alloy, tungsten, nickel, barium, and strontium.

カルシウム酸化物で被覆した線材が用いられるが、好ま
しくは、仕事関数が低く、従って低電圧で熱電子放出が
容易でかつ寿命が長いトリウム・タングステン等が好ま
しい。
A wire coated with calcium oxide is used, but thorium tungsten or the like is preferable because it has a low work function, easily emits thermionic electrons at low voltage, and has a long life.

このスクリーン電極13は第二図に示される様に上述の
加熱手段として電圧を印加する一方、電気的にプラズマ
放電を制御する為の直流電圧が印加できる電a17に接
続されている。
As shown in FIG. 2, this screen electrode 13 applies a voltage as the above-mentioned heating means, and is also connected to an electric current a17 to which a DC voltage can be applied for electrically controlling plasma discharge.

この様な本発明の堆積膜形成装置の第二実施例−を用い
て、以下、本発明による堆積膜形成方法および装置の実
施例を具体的に説明する。なお、第一実施例と同様に堆
積膜としてa−3i膜を形成する場合を述べる。
Examples of the deposited film forming method and apparatus according to the present invention will be specifically described below using the second embodiment of the deposited film forming apparatus according to the present invention. A case will be described in which an a-3i film is formed as the deposited film in the same manner as in the first embodiment.

第2図において、基板5とアプリケータ9の端部までの
距離’ l + n z=50mm、基板5とスクリー
ン電極13までの距離1!3=15mm、原料ガス八と
して、SiSiH41Osc、 ArAr30se、原
料ガスBとして、H□20sccm、 ArAr40s
e、を流し、成膜空間4の内圧を0.3torrにした
。活性化空間3に導入する高周波として、2.45GI
+2のマイクロ波をそれぞれ150 (W)と200 
(W)でアプリケータ9まで伝播した。スクリーン電極
13は、トリウム・タングステン線を篩状に張り800
〜900°Cになる様に電源17により制御し、同時に
直流電圧を+200〜−300 (V)の範囲で変化さ
せた。その他の条件は第一実施例と同様である。
In FIG. 2, the distance between the substrate 5 and the end of the applicator 9' l + n z = 50 mm, the distance between the substrate 5 and the screen electrode 13 1!3 = 15 mm, and the raw material gases are SiSiH41Osc, ArAr30se, and raw materials. As gas B, H□20sccm, ArAr40s
e was allowed to flow, and the internal pressure of the film forming space 4 was set to 0.3 torr. As the high frequency introduced into the activation space 3, 2.45GI
+2 microwaves at 150 (W) and 200 respectively
(W) and propagated to applicator 9. The screen electrode 13 is made of a thorium-tungsten wire stretched in a sieve shape with a diameter of 800 mm.
The temperature was controlled by the power supply 17 so that the temperature was -900°C, and at the same time, the DC voltage was varied in the range of +200 to -300 (V). Other conditions are the same as in the first example.

以」二の条件下でa−3iの堆積を行ったところ基板と
堆積膜界面におけるダメージの無い良好な電気特性のa
−5iが堆積された。
When a-3i was deposited under the following conditions, it was found that the a-3i had good electrical properties with no damage at the interface between the substrate and the deposited film.
-5i was deposited.

この時のスクリーン電極13に印加する直流電圧は−5
0(V) テあり、0−−100(V)でプラズマダメ
ージのない良好な電気特性のa−5i膜が大面積で得ら
れた。この時の堆積速度は10人/secである。
The DC voltage applied to the screen electrode 13 at this time is -5
A large-area a-5i film with good electrical properties and no plasma damage was obtained at 0 (V) and 0-100 (V). The deposition rate at this time was 10 persons/sec.

第1図の加熱手段15を用いずそれを兼ねたスフリーン
電極13とした為、低電圧アークが発生せず、スクリー
ン電極I3へ印加できる直流電圧の範囲を+200〜−
300 (V)と広げることが可能となった。
Since the heating means 15 in FIG. 1 is not used and the screen electrode 13 is used, low voltage arcs do not occur and the range of DC voltage that can be applied to the screen electrode I3 is from +200 to -
It became possible to expand the voltage to 300 (V).

その結果として、より目的に合った堆積条件にアプロー
チすることができた。
As a result, we were able to approach deposition conditions that were more suited to our purposes.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳細に説明した様に本発明による堆積膜形成方法お
よび装置によれば原料ガスを活性化する活性化空間と、
基体の配置される成膜空間との境界付近に制御電極を設
け、基体表面へ活性化空間のプラズマが届かないように
制御することによって堆積膜表面のダメージを減少させ
ることができる。
As explained in detail above, according to the deposited film forming method and apparatus according to the present invention, an activation space for activating source gas;
Damage to the surface of the deposited film can be reduced by providing a control electrode near the boundary with the film-forming space where the substrate is placed and controlling the plasma in the activation space so that it does not reach the surface of the substrate.

なお、加熱手段を配置して堆積に寄与する活性種や前駆
体を増加すべく、活性化を再度行うことによって、堆積
速度を低下させることなく、良質な堆積膜を再現性良(
、均一に成膜することができる。
In addition, by arranging a heating means and performing activation again in order to increase the number of active species and precursors that contribute to deposition, a high-quality deposited film can be produced with good reproducibility without reducing the deposition rate.
, it is possible to form a uniform film.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明による堆積膜形成装置の第一実施例の
概略的構成図である。 第2図は、本発明による堆積膜形成装置の第二実施例の
概略的構成図である。 1・・・石英内筒、2・・・石英外筒、3・・・活性化
空間。 4・・・成nり空間、5・・・基板、7・・・導波管、
9・・・アプリケータ、10・・・マイクロ波発振器、
11・・・マイクロ波、12・・・反応チャンバー、1
3・・・スクリーン電極。 14.16.17・・・電源、15・・・加熱手段。
FIG. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of a deposited film forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a second embodiment of the deposited film forming apparatus according to the present invention. 1... Quartz inner cylinder, 2... Quartz outer cylinder, 3... Activation space. 4...Nation space, 5...Substrate, 7...Waveguide,
9... Applicator, 10... Microwave oscillator,
11...Microwave, 12...Reaction chamber, 1
3...Screen electrode. 14.16.17... Power supply, 15... Heating means.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1原料ガスを活性化させて前駆体を生成させ、
第2の原料ガスを活性化させて活性種を生成させ、前記
前駆体と前記活性種とを化学反応させることによって堆
積膜を形成する堆積膜形成方法において、 前記第1の原料ガスおよび前記第2の原料ガスを活性化
する活性化空間と、堆積膜を基体上に形成する成膜空間
との境界付近に、制御電極を設け、前記活性化空間と前
記成膜空間を電気的に制御することを特徴とする堆積膜
形成方法。
(1) Activating the first source gas to generate a precursor,
A method for forming a deposited film, in which a deposited film is formed by activating a second source gas to generate active species, and causing a chemical reaction between the precursor and the active species, comprising: the first source gas and the first source gas; A control electrode is provided near the boundary between the activation space for activating the raw material gas No. 2 and the film-forming space for forming the deposited film on the substrate, and the activation space and the film-forming space are electrically controlled. A deposited film forming method characterized by:
(2)堆積膜を基体上に形成する成膜空間との境界付近
に、加熱手段を設け、前記活性種、前記前駆体、前記第
1の原料ガス、前記第2の原料ガスの少なくとも一つの
活性化を行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の堆積膜形成方法。
(2) A heating means is provided near the boundary with the film forming space in which the deposited film is formed on the substrate, and at least one of the active species, the precursor, the first source gas, and the second source gas is provided. The deposited film forming method according to claim 1, characterized in that activation is performed.
(3)第1の原料ガスを活性化させて前駆体を生成させ
、第2の原料ガスを活性化させて活性種を生成させる活
性化空間と、該前駆体と該活性種を接触させることによ
って基体上に堆積膜を形成する成膜空間とを有する堆積
膜形成装置において、前記活性化空間と前記成膜空間と
の境界付近に制御電極を配置したことを特徴とする堆積
膜形成装置。
(3) Bringing the precursor and the active species into contact with an activation space in which the first source gas is activated to generate a precursor and the second source gas is activated to generate active species. What is claimed is: 1. A deposited film forming apparatus having a film forming space for forming a deposited film on a substrate by a method, wherein a control electrode is disposed near a boundary between the activation space and the film forming space.
(4)前記活性化空間と前記成膜空間との境界付近に加
熱手段を配置したことを特徴とする特許請求の範囲第3
項記載の堆積膜形成装置。
(4) Claim 3, characterized in that a heating means is arranged near the boundary between the activation space and the film forming space.
Deposited film forming apparatus as described in 2.
(5)前記制御電極の少なくとも一部が加熱手段を兼ね
てなる特許請求の範囲第4項記載の堆積膜形成装置。
(5) The deposited film forming apparatus according to claim 4, wherein at least a portion of the control electrode also serves as heating means.
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