KR101010389B1 - Plasma CDD device and film formation method - Google Patents
Plasma CDD device and film formation method Download PDFInfo
- Publication number
- KR101010389B1 KR101010389B1 KR1020070136836A KR20070136836A KR101010389B1 KR 101010389 B1 KR101010389 B1 KR 101010389B1 KR 1020070136836 A KR1020070136836 A KR 1020070136836A KR 20070136836 A KR20070136836 A KR 20070136836A KR 101010389 B1 KR101010389 B1 KR 101010389B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrode
- substrate
- gas
- anode
- cathode
- 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 - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/503—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using DC or AC discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
- C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
직류 플라즈마 CVD 장치에 있어서 성막의 불균일을 없앤다.The film nonuniformity is eliminated in a direct current plasma CVD apparatus.
반응조 내에 배치되고, 기판이 탑재되는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극의 위쪽에서 상기 제 1 전극과 대향하고, 상기 제 1 전극과의 사이에서 플라즈마를 발생시키는 제 2 전극과, 상기 반응조 내의 상기 제 1 전극의 높이와 상기 제 2 전극의 높이의 사이의 높이에 배치되고, 또한 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극의 사이의 플라즈마가 발생하는 영역을 둘러싸도록 배치된 복수의 분출구가 형성된 제 1 가스 도입 노즐을 구비한다.A first electrode disposed in the reactor, on which the substrate is mounted, a second electrode facing the first electrode above the first electrode, and generating a plasma between the first electrode, and the A first gas outlet disposed at a height between the height of the first electrode and the height of the second electrode, and having a plurality of ejection openings arranged to surround a region in which plasma is generated between the first electrode and the second electrode; And a gas introduction nozzle.
플라즈마, 분출구, 음극, 양극, 기판 Plasma, spout, cathode, anode, substrate
Description
본 발명은 플라즈마 CVD 장치 및 성막방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma CVD apparatus and a film formation method.
화학 기상 성장법(Chemical Vapor Deposition: CVD)에 의해 기판 성막을 하는 CVD 장치에서는 반응조에 매트릭스가스와 원료가스인 반응가스를 도입하고, 이것과 배기속도와의 밸런스를 취함으로써, 반응조 내의 압력을 일정하게 하고 있다. 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 CVD 장치에서는 가스 온도가 국소적으로 고온으로 되기 때문에, 반응조 내에서 가스의 난류가 발생한다.In a CVD apparatus which forms a substrate by chemical vapor deposition (CVD), a matrix gas and a reactant gas, which is a raw material gas, are introduced into a reaction tank, and the pressure in the reaction tank is kept constant by balancing the exhaust gas. I'm letting you. In a plasma CVD apparatus that generates plasma, the gas temperature is locally high, so that turbulent flow of gas occurs in the reactor.
반응가스를 포함하는 가스는 가스의 반응에 따라 성막하는 막이 퇴적되는 기판표면을 향해 서서히 또한 균일하게 흐르는 것이 바람직하고, 그 흐름이 너무 빠르면, 성막 불균일의 원인이 되고, 반응가스의 이동 방향의 벡터가 기판을 향해 있지 않으면 막의 성장속도가 느려지는 것이 알려져 있다.It is preferable that the gas containing the reactive gas flows gradually and uniformly toward the substrate surface on which the film to be deposited is deposited according to the reaction of the gas. If the flow is too fast, it causes the film formation unevenness, and thus the vector of the moving direction of the reaction gas. It is known that the growth rate of the film is slowed down if it does not face the substrate.
성막 불균일의 해소나 성장속도의 유지를 목적으로 한 종래의 플라즈마 CVD 장치에는 예를 들면 일본특허 제2628404호, 일본특허공개공보 평1-94615호 및 Yoshiyuki Abe 외 저, “DIAMOND SYNTHESIS BY HIGH GRAVITY D.C. PLASMA CVD(HGCVD) WITH ACTIVE CONTROL OF THE SUBSTRATE TEMPERATURE”, Acts Astronautice(영국), 2001년, Vol. 48, No.2-3, p.121-127에 기재된 것이 있다.Conventional plasma CVD apparatuses aimed at eliminating film deposition and maintaining growth rates include, for example, Japanese Patent No. 2628404, Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 1-94615, and Yoshiyuki Abe et al., “DIAMOND SYNTHESIS BY HIGH GRAVITY D.C. PLASMA CVD (HGCVD) WITH ACTIVE CONTROL OF THE SUBSTRATE TEMPERATURE ”, Acts Astronautice (UK), 2001, Vol. 48, No. 2-3, and p. 121-127.
일본특허 제2628404호의 플라즈마 CVD 장치에서는 기판의 표면에 평행 혹은 경사진 방향으로부터 반응가스를 공급하고, 기판의 표면에 실질적으로 수직의 방향으로부터 매트릭스가스를 공급하고, 매트릭스가스에 의해 반응가스를 압압하여, 반응가스가 흐르는 방향을 변화시키고, 반응가스를 기판 표면에 내뿜도록 하고 있다.In the plasma CVD apparatus of Japanese Patent No. 2628404, the reaction gas is supplied from the direction parallel or inclined to the surface of the substrate, the matrix gas is supplied from the direction substantially perpendicular to the surface of the substrate, and the reaction gas is pressed by the matrix gas. The flow direction of the reaction gas is changed, and the reaction gas is blown onto the substrate surface.
그런데, 이 플라즈마 CVD 장치는 서셉터를 히터로 가열하여 열플라즈마를 발생시키는 열플라즈마 CVD 장치이며, 전극의 배치를 문제로 하지 않아도 좋다. 그런데, DC 플라즈마 CVD 장치와 같이, 기판에 대향하는 위치에 전극이 배치되는 경우에는 그 전극이 장해로 되어, 기판에 대해 수직방향으로 균일한 가스의 흐름을 형성하는 것이 곤란하다.By the way, this plasma CVD apparatus is a thermal plasma CVD apparatus which heats a susceptor with a heater and produces | generates a thermal plasma, and it is not necessary to make a problem of electrode placement. By the way, when an electrode is arrange | positioned in the position which opposes a board | substrate like a DC plasma CVD apparatus, it will become an obstacle and it is difficult to form a uniform flow of gas perpendicular | vertical to a board | substrate.
일본국 특허공개공보 평1-94615호의 플라즈마 CVD 장치는 기판에 대향하는 음극(캐소드)에 설치된 노즐로부터 직접, 가스를 분사하고 있다. 이것에 의해, 음극으로부터 기판으로의 반응가스를 흘릴 수 있다.The plasma CVD apparatus of Japanese Patent Laid-Open No. Hei 1-94615 injects gas directly from a nozzle provided at a cathode (cathode) facing a substrate. As a result, the reaction gas can flow from the cathode to the substrate.
그런데, 이 구조에서는 플라즈마 발생시에, 고온으로 되는 음극의 노즐부분에 반응가스에 의한 활성종이 고밀도로 존재하게 된다. 이 때문에, 음극에 개구된 노즐 내에 점차 퇴적물이 축적되어 버려, 가스의 분출을 저해한다고 하는 문제가 있었다. 또, 노즐 근방으로부터 퇴적물이 성장해서 돌기로 되면, 그 돌기에 전계가 집중하므로, 플라즈마가 아크방전이나 불꽃방전으로 이행할 위험성이 있다. 또한, 플라즈마를 향해 실온 혹은 팽창에 의해서 온도가 낮아진 가스를 내뿜게 되므로, 양광주를 부분적으로 수축시켜, 성막 불균일을 발생시킬 위험성도 있었다.By the way, in this structure, the active species by reaction gas exists in high density in the nozzle part of the cathode which becomes high temperature at the time of plasma generation. For this reason, deposits accumulate gradually in the nozzle opened to the cathode, and there existed a problem that gas ejection was inhibited. In addition, when deposits grow and protrude from the vicinity of the nozzle, an electric field concentrates on the protuberances, and there is a risk of the plasma transitioning to arc discharge or spark discharge. In addition, since the gas lowered in temperature due to room temperature or expansion toward the plasma is exerted, there is also a risk of partially contracting the liquor bottle and causing film formation unevenness.
“DIAMOND SYNTHESIS BY HIGH GRAVITY D.C. PLASMA CVD(HGCVD) WITH ACTIVE CONTROL OF THE SUBSTRATE TEMPERATURE”의 플라즈마 CVD 장치는 가스 도입구를 반응조의 상부에 설치하고, 가스 배기구를 아래쪽에 설치하여, 음극으로부터 플라즈 마를 통과하고 양극을 향하는 가스의 흐름을 발생시키고 있다.“DIAMOND SYNTHESIS BY HIGH GRAVITY D.C. PLASMA CVD (HGCVD) WITH ACTIVE CONTROL OF THE SUBSTRATE TEMPERATURE ”Plasma CVD equipment is equipped with a gas inlet at the top of the reactor and a gas exhaust at the bottom to allow the flow of gas from the cathode through the plasma and towards the anode. It is occurring.
도 37은 이 플라즈마 CVD 장치의 반응조 내의 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면이고, 도 37a는 반응조의 구성을 나타내고, 도 37b는 G1에 있어서의 가스가 흐르는 방향 및 유량을 화살표로 나타내고 있다.FIG. 37 is a view for explaining the flow of the gas in the reaction tank of this plasma CVD apparatus, FIG. 37A shows the configuration of the reaction tank, and FIG. 37B shows the flow direction and the flow rate of the gas in G1 with arrows.
이 플라즈마 CVD 장치는 도 37a와 같이 가스 도입구 GI의 위치와 가스 배출구 GO가 반응조의 중심축을 사이에 두고 반대측에 있다. 그 때문에, 음극(Cathode)의 하부 근방에서는 양극(Anode)을 향하는 가스가 지배적으로 되지만, 도 37b와 같이 가스 도입구 GI측에서 대류하는 가스와 가스 배출구 GO측에서 대류하는 가스에서 온도차가 생긴다. 또, 가스의 국소적인 압력도 다르다. This plasma CVD apparatus is on the opposite side with the position of the gas inlet GI and the gas outlet GO between the center axis of the reactor as shown in FIG. 37A. For this reason, the gas toward the anode becomes dominant near the lower part of the cathode. However, as shown in FIG. 37B, a temperature difference occurs between the gas convection at the gas inlet GI side and the gas convection at the gas outlet GO side. In addition, the local pressure of the gas is also different.
DC 플라즈마 CVD 장치 중에서는 플라즈마 중의 가스 온도에 의해서, 성막재료로 되는 활성종 중의 각 성분의 분압상태가 다르고, 온도가 높아지면, 화학적 포텐셜이 높은 활성종의 분압값이 상대적으로 화학적 포텐셜이 낮은 활성종의 분압값보다 높아진다. 반응조 내의 온도가 다르면, 플라즈마 중의 가스의 온도에 불균일이 생기기 때문에, 장소에 따라 각 활성종의 분압에 불균일이 생기고, 성막이 불균일하게 될 위험성이 있었다. In the DC plasma CVD apparatus, the partial pressure state of each component in the active species to be a film forming material varies depending on the gas temperature in the plasma, and when the temperature is high, the partial pressure value of the active species having high chemical potential is relatively low in chemical potential. Higher than the partial pressure of the species; If the temperature in the reaction tank is different, unevenness occurs in the temperature of the gas in the plasma, so there is a risk that unevenness occurs in the partial pressure of each active species depending on the place, resulting in uneven deposition.
전술한 바와 같이, 일본특허 제2628404호의 플라즈마 CVD 장치는 서셉터를 히터로 가열해서 열플라즈마를 발생시키는 열플라즈마 CVD 장치로, DC 플라즈마 CVD 장치와 같이, 기판에 대향하는 위치에 전극이 배치되는 경우에는 기판에 대해 균일한 가스의 흐름을 형성하는 것이 곤란하였다.As described above, the plasma CVD apparatus of Japanese Patent No. 2628404 is a thermal plasma CVD apparatus that generates a thermal plasma by heating a susceptor with a heater. When an electrode is disposed at a position facing the substrate, such as a DC plasma CVD apparatus. It was difficult to form a uniform gas flow with respect to the substrate.
또, 일본국 특허공개공보 평1-94615의 플라즈마 CVD 장치는 성막할 때에 지 장이 생길 가능성이 있는 동시에, 성막 불균일이 발생할 위험성도 있어, 기술적으로 만족할 수 있는 것은 아니었다.In addition, the plasma CVD apparatus of Japanese Patent Laid-Open No. Hei 1-94615 has a possibility that a problem may occur when forming a film, and there is a risk of uneven film formation, which is not technically satisfactory.
또, “DIAMOND SYNTHESIS BY HIGH GRAVITY D.C. PLASMA CVD(HGCVD) WITH ACTIVE CONTROL OF THE SUBSTRATE TEMPERATURE”의 플라즈마 CVD 장치는 기판에 공급하는 가스의 균일화가 불완전하였다.In addition, "DIAMOND SYNTHESIS BY HIGH GRAVITY D.C. The plasma CVD apparatus of PLASMA CVD (HGCVD) WITH ACTIVE CONTROL OF THE SUBSTRATE TEMPERATURE ”was incomplete in the uniformity of the gas supplied to the substrate.
본원발명은 이러한 사정을 감안해서 이루어진 발명으로서, 기판에 대향하는 위치에 전극이 있는 경우에도, 기판 표면에 반응 가스를 균일하게 공급하고, 안정된 성막을 가능하게 하는 플라즈마 CVD 장치 및 성막방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a plasma CVD apparatus and a film forming method for uniformly supplying a reaction gas to the surface of a substrate and enabling stable film formation even when there is an electrode at a position facing the substrate. For the purpose of
본 발명의 제 1 관점에 관한 플라즈마 CVD 장치는 반응조 내에 배치되고, 기판이 탑재되는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극의 위쪽에서 상기 제 1 전극과 대향하고, 상기 제 1 전극과의 사이에서 플라즈마를 발생시키는 제 2 전극과, 상기 반응조 내의 상기 제 1 전극의 높이와 상기 제 2 전극의 높이의 사이의 높이에 배치되고, 또한 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극의 사이의 플라즈마가 발생하는 영역을 둘러싸도록 배치된 복수의 분출구가 형성된 제 1 가스도입 노즐을 구비하며, 상기 제 2 전극은 복수의 전극으로 구성되고, 상기 제 2 전극의 각 전극과 상기 제 1 전극의 사이의 전압 또는 전류는 각각 개별로 소정의 값으로 설정되는 것을 특징으로 한다.A plasma CVD apparatus according to a first aspect of the present invention is disposed in a reaction tank, and faces a first electrode on which a substrate is mounted, facing the first electrode above the first electrode, and between the first electrode and the plasma. And a region arranged at a height between the height of the second electrode and the height of the first electrode in the reactor and the height of the second electrode in the reactor, and where the plasma is generated between the first electrode and the second electrode. And a first gas introduction nozzle having a plurality of ejection openings arranged to surround the second electrode, wherein the second electrode includes a plurality of electrodes, and a voltage or a current between each electrode of the second electrode and the first electrode Each of them is individually set to a predetermined value.
또한, 상기 제 1 가스도입 노즐은 상기 플라즈마에 의해 활성종이 형성되는 원료가스가 포함해도 좋다.The first gas introduction nozzle may include a source gas in which active species are formed by the plasma.
또, 상기 제 1 가스도입 노즐은 상기 플라즈마에 의해 활성종이 형성되는 원료가스 및 매트릭스가스를 포함해도 좋다.In addition, the first gas introduction nozzle may include a source gas and a matrix gas in which active species are formed by the plasma.
또, 상기 제 1 가스도입 노즐은 상기 복수의 분출구로부터 상기 제 1 전극의 중심축을 향해 횡방향으로 가스를 분출하는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that a said 1st gas introduction nozzle blows a gas in the horizontal direction toward the center axis of the said 1st electrode from the said some injection port.
또, 상기 제 1 가스도입 노즐은 상기 제 1 전극의 주위를 둘러싸도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the said 1st gas introduction nozzle is arrange | positioned so that the periphery of the said 1st electrode may be enclosed.
또, 상기 제 1 가스도입 노즐의 상기 복수의 분출구는 서로 등간격으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the said some injection port of the said 1st gas introduction nozzle is arrange | positioned at equal intervals mutually.
또, 상기 제 1 가스도입 노즐의 상기 복수의 분출구는 상기 제 1 전극의 중심축과의 거리가 서로 동등한 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the plurality of ejection openings of the first gas introduction nozzle have the same distance from the central axis of the first electrode.
또, 상기 제 1 가스도입 노즐의 상기 복수의 분출구 중의 2개로 이루어지는 각 조의 분출구는 각각 상기 제 1 전극의 중심축을 중심으로 해서 서로 대향하도록 배치되는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the jet port of each tank which consists of two of the said jet nozzles of the said 1st gas introduction nozzle is mutually opposing each other centering on the central axis of the said 1st electrode.
또, 상기 제 1 가스도입 노즐의 상기 분출구의 높이가 상기 플라즈마의 양광주가 발생하는 영역의 최상점보다 높은 위치에 있는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the height of the said blower outlet of the said 1st gas introduction nozzle is in the position higher than the highest point of the area | region where the positive wine column of the said plasma generate | occur | produces.
또, 상기 제 1 가스도입 노즐은 링형상이어도 좋고, 상기 반응조 내의 상기 제 2 전극의 측변을 따라 서로 대향하는 관이어도 좋다.The first gas introduction nozzle may be in a ring shape or may be a tube facing each other along the side of the second electrode in the reactor.
또, 상기 제 2 전극의 위쪽으로부터 매트릭스가스를, 상기 제 1 가스도입 노즐로부터 분출된 가스를 향해 분출하는 제 2 가스도입 노즐을 구비해도 좋다.Moreover, you may be provided with the 2nd gas introduction nozzle which blows a matrix gas from the upper side of the said 2nd electrode toward the gas blown out from the said 1st gas introduction nozzle.
상기 제 1 전극의 아래쪽에 배치되고, 상기 반응조로부터 가스를 배출하는 복수의 배출용 관로를 구비하는 것이 바람직하다.It is preferable that a plurality of discharge pipes are arranged below the first electrode and discharge gas from the reaction tank.
특히, 상기 복수의 배출용 관로는 상기 제 1 전극의 주위를 둘러싸도록 배치 되는 것이 바람직하다.In particular, the plurality of discharge conduits are preferably arranged to surround the periphery of the first electrode.
삭제delete
이 경우, 상기 복수의 전극은 상기 제 1 전극의 중앙부에 대향하는 중앙전극과, 상기 제 1 전극의 주변부에 대향하는 주변전극으로 구성되고, 상승시에, 상기 소정의 처리의 개시시에는 상기 중앙전극과 상기 제 1 전극의 사이의 전압 또는 전류값은 상기 주변전극과 상기 제 1 전극의 사이의 전압 또는 전류값보다 높게 설정되어도 좋다.In this case, the plurality of electrodes is composed of a central electrode facing the central portion of the first electrode and a peripheral electrode facing the peripheral portion of the first electrode, and at the rising, the central electrode at the start of the predetermined process. The voltage or current value between the first electrode and the first electrode may be set higher than the voltage or current value between the peripheral electrode and the first electrode.
또, 상기 복수의 전극은 상기 제 1 전극의 중앙부에 대향하는 상기 중앙전극과, 상기 제 1 전극의 주변부에 대향하는 주변전극으로 구성되고, 상기 중앙전극과 상기 제 1 전극의 사이에 양광주가 형성된 후에, 상기 중앙전극과 상기 제 1 전극의 사이의 전압 또는 전류값은 상기 주변전극과 상기 제 1 전극의 사이의 전압 또는 전류값 미만으로 되어도 좋다.The plurality of electrodes may include the center electrode facing the central portion of the first electrode and a peripheral electrode facing the peripheral portion of the first electrode, and a positive light column may be disposed between the center electrode and the first electrode. After formation, the voltage or current value between the center electrode and the first electrode may be less than the voltage or current value between the peripheral electrode and the first electrode.
또, 상기 복수의 전극 사이에 절연물이 배치되어 있는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the insulator is arrange | positioned between the said some electrode.
플라즈마 CVD 장치는, 처리 대상의 기판이 탑재되는 기판 재치면을 가지며, 상기 기판 재치면에는 상기 기판이 수납될 수 있는 오목부가 형성되며, 표면이 그래파이트로 형성되어 있는 전극과, 상기 전극의 일부가 상기 기판의 주위로 노출된 상태에서 탄화수소를 반응가스로 하여 상기 전극 상에 플라즈마를 발생시켜 상기 기판에 탄소막을 성막하는 플라즈마 발생수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.The plasma CVD apparatus has a substrate placing surface on which a substrate to be processed is mounted, and a recess for accommodating the substrate is formed in the substrate placing surface, an electrode having a surface formed of graphite, and a part of the electrode And plasma generating means for forming a carbon film on the substrate by generating a plasma on the electrode using hydrocarbon as a reaction gas in a state exposed to the periphery of the substrate.
본 발명의 성막방법은, 기판이 탑재되는 제 1 전극과, 복수의 전극들로 구성되는 제 2 전극의 사이에, 상기 제2 전극의 각 전극과 상기 제1 전극의 사이에 각각 개별적으로 소정의 값으로 설정되는 전압 또는 전류를 인가하고, 플라즈마가 발생하는 영역을 둘러싸도록 배치된 복수의 분출구로부터 반응가스를 분출시키는 것을 특징으로 한다.According to the film forming method of the present invention, a predetermined electrode is separately provided between a first electrode on which a substrate is mounted and a second electrode composed of a plurality of electrodes, between each electrode of the second electrode and the first electrode. A voltage or a current set to a value is applied, and the reaction gas is blown out from a plurality of blowing holes arranged to surround a region where plasma is generated.
본 발명에 따르면, 직류 플라즈마 CVD 장치에 있어서 성막의 불균일을 없앤을 있다는 효과가 얻어진다.According to the present invention, the effect of eliminating the unevenness in film formation in the direct current plasma CVD apparatus is obtained.
이하, 도면에 의거하여, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described based on drawing.
[제 1 실시형태][First embodiment]
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 플라즈마 CVD 장치의 개략을 나타내는 구성도이다.1 is a configuration diagram showing an outline of a plasma CVD apparatus according to a first embodiment of the present invention.
이 직류 플라즈마 CVD 장치는 처리 대상의 기판(1)의 표면에 막을 형성하는 장치이며, 반응조인 챔버(10)를 구비하고 있다. 챔버(10)는 기판(1)을 외기로부터 차단한다.This DC plasma CVD apparatus is an apparatus which forms a film on the surface of the board |
챔버(10) 내에는 원주형상의 강제(鋼製)의 스테이지(11)가 배치되고, 스테이지(11)의 상부에 원판형상의 열전도성이 좋고, 융점이 높은 예를 들면 몰리브덴제 혹은 그래파이트제의 양극(11a)이 탑재되어 있다. 양극(11a)의 직경은 예를 들면 80㎜, 두께는 20㎜이다. 기판(1)은 직사각형이며, 양극(11a)의 상측 탑재면에 고정된다. 스테이지(11)는 양극(11a)과 함께 축(11x)을 중심으로 해서 회전하도록 설정되어 있다.In the
양극(11a)의 하측의 스테이지(11)에는 폐색된 공간(11b)이 설치되어 있고, 공간(11b)에는 냉각부재(12)가 배치되어 있다. 냉각부재(12)는 기판(1)을 필요에 따라 냉각하기 위해 설치된 것이고, 도시하지 않은 이동기구에 의해, 냉각부재(12)가 화살표와 같이 상하로 이동 자유로운 구조로 되어 있다. 냉각부재(12)는 동 등의 열전도성이 높은 금속으로 형성되고, 그 내부에서는 냉각된 물 또는 냉각된 염화칼슘 수용액 등의 냉각매체가 관로(12a)로부터 냉각부재(12) 내의 유로(12b)에 들어가고, 관로(12c)로부터 배출되도록 순환하여, 냉각부재(12) 전체를 식히고 있다.The
이 때문에, 냉각부재(12)가 위쪽으로 이동하는 것에 의해, 냉각부재(12)의 상면(1)이 스테이지(11)의 하면에 맞닿고, 맞닿아진 스테이지(11)가 그 상부의 양극(11a)을 냉각하고, 양극(11a)이 기판(1)의 열을 빼앗는 구조로 되어 있다. 관로(12c)로부터 배출된 냉각매체는 도시하지 않은 냉각장치에 의해서 냉각되고, 재차 관로(12c)로 송출되도록 순환된다. 냉각부재(12)의 상면은 기판(1)을 면방향으로 균등하게 냉각하기 때문에, 기판(1)보다 한층 큰 것이 바람직하다.For this reason, when the cooling
또, 양극(11a)의 하측에 설치된 공간(11b)은 스테이지(11)에 의해서 간막이되어 있고, 내부에는 기체가 봉입되어 있거나 혹은 대기 개방된 상태로 되어 있다.In addition, the
양극(11a)의 위쪽에는 원판형상의 음극(13)이 배치되어 있다. 음극(13)은 음극 지지체(14)에 의해 지지되고, 음극(13)과 양극(11a)이 대향하고 있다. 음극(13)은 융점이 높은 몰리브덴 혹은 그래파이트 등으로 형성되고, 예를 들면 직경이 80㎜이고 두께가 20㎜이다. 음극 지지체(14)는 석영유리나 알루미나 등의 내열성 산화물, 질화알루미늄, 질화규소 등의 내열성 질화물, 혹은 탄화규소 등의 내열성 탄화물로 구성되어 있다. 음극(13)과 양극(11a)의 거리는 예를 들면 50㎜이다.The disk-shaped
음극(13)의 내부에는 냉각매체가 흐르는 유로가 형성되어 있어도 좋다. 냉각매체가 흐르는 것에 의해 음극(13)의 과열을 억제할 수 있다. 냉각매체로서는 챔버(10)의 외부로부터 도입되는 물, 염화칼슘 수용액 등이 바람직하다.The flow path through which the cooling medium flows may be formed inside the
양극(11a)의 외주면의 근방에는 아크의 발생을 억제하기 위한 절연부(15)가 배치되어 있다. 절연부(15)는 석영유리나 알루미나 등의 내열성 산화물, 질화알루미늄, 질화규소 등의 내열성 질화물, 및 탄화규소 등의 내열성 탄화물 중의 적어도 어느 하나로 구성되어 있다.In the vicinity of the outer circumferential surface of the
절연부(15)는 링형상이고, 챔버(10)의 바닥부에 세워 설치된 지지체(16)에 의해서 양극(11a)과 동일한 높이로 지지되고, 그 내주측에서 양극(11a)의 외주를 둘러싸고 있다. 절연부(15)의 외경은 음극(13)의 최외경의 1.2배 이상의 길이로 되어 있다.The insulating
절연부(15)는 음극(13)과 양극(11a)의 사이의 이상 방전(아크방전, 불꽃방전)의 발생을 억제하는 것이기 때문에, 음극(13)의 외주 측면을 따라 음극(13)과 대향하여 탑재되어 있다. 또한, 절연부(15)는 음극(13)에 대해 양극(11a)의 측면을 숨기도록 해도 좋다.Since the insulating
챔버(10)의 측면에는 창(17)이 형성되어, 챔버(10) 내의 관찰이 가능하게 되어 있다. 창(17)에는 내열성 유리가 끼워 넣어져, 챔버(10) 내의 기밀성이 확보되어 있다. 챔버(10)의 외측에 예를 들면 창(17)의 유리를 통해 기판(1)의 온도를 측정하는 방사온도계(18)가 배치되어 있다.The
이 직류 플라즈마 CVD 장치에는 반응가스를 포함하는 원료가스를 가스튜 브(19)를 통해 도입하는 원료계(도시 생략)와 챔버(10) 내로부터 기체를 복수의 배기용 관로(20)를 통해 배출하여 챔버(10) 내의 기압을 조정하는 배기계(도시 생략)와, 전압설정부(21)를 구비하고 있다.This DC plasma CVD apparatus discharges gas from a raw material system (not shown) for introducing a source gas containing a reaction gas through a
가스튜브(19)는 챔버(10)에 설치된 구멍을 통해 챔버(10) 내에 도입되어 있고, 반응조 내의 가스튜브(19)의 적어도 일부는 불소수지나 실리콘고무 등의 절연체로 구성되어 있다. 챔버의 구멍과 가스튜브(19)의 외주의 사이는 시일재로 밀봉되어, 챔버(10) 내의 기밀성이 확보되어 있다. 챔버(10) 내에서 가스튜브(19)는 가스도입 노즐인 링노즐(22)에 접속되어 있다. 링노즐(22)은 진원(眞圓)상태인 것이 바람직하지만, 정다각형상이어도 좋다.The
도 2는 링노즐(22)과 배기용 관로(20)의 설명도이다.2 is an explanatory view of the
링노즐(22)은 전체가 링형상으로 되어 있는 동시에, 원료가스가 유통하도록 중공으로 되어 있다. 링노즐(22)의 링형상의 내주면측에는 구경이 동등한 복수의 분출구(22a)가 등간격으로 배치되어 있다. 복수의 분출구(22a)는 양극(11a)의 중심축인 축(11x)과의 사이의 거리도 서로 동등하고, 또 개개의 분출구(22a)는 축(11x)을 중심으로 해서 반대의 위치에도 분출구(22a)가 서로 대향하도록 점대칭으로 설치되어 있다. 이와 같이 복수의 분출구(22a)는 후술하는 바와 같이, 플라즈마가 발생하는 영역을 둘러싸도록 형성되고, 원료가스가 분출구(22a)로부터 축(11x)을 향해 균등하게 분출된다.The
음극 지지체(14)에 부착된 절연체의 노즐 지지체(23)에 의해서 링노즐(22)이 지지된다. 링노즐(22)의 분출구(22a)는 음극 지지체(14)의 최하부(음극(13)의 음 극 지지체(14)로부터 노출된 측면에서의 최상부) 이하의 위치에서, 양극(11a)의 높이보다 높고 또한 양극(11a)과 음극(13)의 사이에 생기는 양광주(陽光柱) PC의 최고점보다 높은 위치에 설정된다. 이 범위로 링노즐(22)이 지지되면, 원료가스가 음극(13)과 양극(11a)의 사이에 들어가기 쉽고, 또 양광주 PC 내의 가스온도를 원료가스의 분출에 의해 국소적으로 냉각하는 것을 방지할 수 있다.The
링노즐(22)의 내경은 음극(13)의 외경 및 양극(11a)의 외경보다 크다. 링노즐(22)의 중심은 양극(11a)의 축(11x) 상에 있다. 양극(11a)의 중심으로부터 각 분출구(22a)를 응시하는 각도는 대략 균등하게 되어 있다.The inner diameter of the
4개의 배기용 관로(20)는 챔버(10)의 바닥면에 축(11x)을 중심으로 해서 스테이지(11) 또는 양극(11a)의 주위를 둘러싸도록 등간격으로 개구된 4개의 구멍을 각각 관통하고 있다. 그 구멍과 배기용 관로(20)의 외주의 사이는 시일재로 밀봉되어 있다.The four
전압설정부(21)는 양극(11a)과 음극(13)의 사이의 전압 또는 전류값을 설정하는 제어장치이며, 가변전원(21b)을 구비하고 있다. 전압설정부(21)와 양극(11a) 및 음극(13)은 리드선에 의해 각각 접속되어 있다. 각 리드선은 챔버(10)에 설치된 구멍을 통과하고, 각각 음극(13)과 양극(11a)에 접속되어 있다. 리드선이 통과된 챔버(10)의 구멍은 시일재로 밀봉되어 있다.The
전압설정부(21)는 제어부(21a)를 구비하고, 그 제어부(21a)는 방사온도계(18)와 리드선에 의해 접속되며, 가변전원(21b)과 리드선에 의해 접속되어 있다. 제어부(21a)는 기동되면, 방사온도계(18)가 측정한 기판(1)의 온도를 참조하고, 기 판(1)의 온도가 예정 값으로 되도록 양극(11a)과 음극(13)의 사이의 전압 또는 전류값을 조정한다.The
다음에, 도 1의 직류 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 기판(1)에 성막하는 성막처리를 설명한다.Next, a film forming process of forming a film on the
이 성막처리에서는 기판(1)의 표면에 카본 나노 월로 이루어지는 전자방출막을 성막한다.In this film forming process, an electron-emitting film made of carbon nanowalls is formed on the surface of the
카본 나노 월은 곡면을 이루는 꽃잎형상(부채형상)의 복수의 탄소 박편이 기립하면서 서로 랜덤한 방향으로 연결되어 구성된다. 각 탄소 박편은 격자간격이 0.34㎚의 수층∼수십층의 그라펜 시트(graphene sheet)로 구성된다.The carbon nanowall is formed by connecting a plurality of carbon flakes in the shape of a petal (liquid) constituting a curved surface in a random direction. Each carbon flake is composed of several layers to several tens of graphene sheets having a lattice spacing of 0.34 nm.
성막처리에서는 우선 예를 들면 니켈판을 기판(1)으로서 잘라내고, 에탄올 또는 아세톤에 의해 탈지/초음파 세척을 충분히 실행한다. 기판(1)의 표면이 금속으로 형성되어 있는 경우에는 기판(1)의 표면을 다이아몬드 미립자나 산화 알루미늄 미립자와 같이 고융점이고 직경이 작은 다수의 절연 미립자로 극히 얇게 덮는다. 왜냐하면, 기판(1)의 표면이 금속으로 형성되어 있는 경우, 원료가스의 활성종이 기판(1) 내에 확산되어 버려, 활성종에 의한 퇴적물이 기판(1)의 표면에 퇴적되기 어렵다는 문제가 있다. 그러나, 기판(1)의 표면을 다수의 절연 미립자로 극히 얇게 덮는 것에 의해, 양극(11a)과 음극(13)의 사이의 경계를 거의 차단하는 일 없이, 절연 미립자의 표면으로부터 퇴적물을 퇴적시킬 수 있다.In the film forming process, first, for example, the nickel plate is cut out as the
이 기판(1)을 양극(11a) 상에 탑재한다.The
기판(1)의 탑재가 완료되면, 다음에 챔버(10) 내를 배기계를 이용하여 감압 하고, 계속해서 원료가스로서, 가스튜브(19)로부터 수소가스와 메탄 등의 조성 중에 탄소를 함유하는 화합물의 반응가스(탄소함유 화합물)를 보낸다. 원료가스는 링노즐(22)의 분출구(22a)로부터 분출된다.After the mounting of the
원료가스 중의 조성 중에 탄소를 함유하는 반응가스는 전체의 3vol%∼30vol%의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 메탄의 유량을 50SCCM, 수소의 유량을 500SCCM으로 하고, 전체의 압력을 0.05∼1.5atm, 바람직하게는 0.07∼0.1atm으로 한다. 또, 축(11x)을 축으로 하여 기판(1)마다 양극(11a)을 1rpm으로 회전시키고, 기판(1) 상의 온도 불균일이 5% 이내로 되도록 하여 양극(11a)과 음극(13)의 사이에 직류전원을 인가하고, 플라즈마를 발생시켜, 플라즈마 상태 및 기판(1)의 온도를 제어한다.It is preferable that the reaction gas containing carbon in the composition in source gas exists in the range of 3 vol%-30 vol% of the whole. For example, the flow rate of methane is 50 SCCM, the flow rate of hydrogen is 500 SCCM, and the total pressure is 0.05 to 1.5 atm, preferably 0.07 to 0.1 atm. Further, the
카본 나노 월의 성막시에는 기판(1)의 카본 나노 월이 성막되는 개소의 온도를 900℃∼1100℃에서 소정 시간의 성막을 실행한다. 이 온도는 방사온도계(18)에 의해 측정되어 있다. 이 때, 냉각부재(12)는 양극(11a)의 온도에 영향이 없도록 충분히 양극(11a)으로부터 이간되어 있다. 방사온도계(18)는 직류 플라즈마 CVD 장치의 플라즈마 복사를 감산하여 기판(1)측의 표면에서의 열복사만으로부터 온도를 구하도록 설정되어 있다.At the time of film-forming of carbon nanowall, film formation of predetermined time is performed at 900 degreeC-1100 degreeC in the temperature of the location where the carbon nanowall of the board |
카본 나노 월의 성막 과정에서 예를 들면 전자방출막의 막질을 변화시키고, 카본 나노 월 상에 다수의 다이아몬드 미립자를 포함하는 다이아몬드층을 적층하는 경우에는 양극(11a)에 냉각부재(12)를 상승하여 맞닿게 한다. 이것에 의해, 극적으로 기판(1)의 온도를 냉각할 수 있고, 다이아몬드층을 적층할 수 있다. 다이아 몬드층의 성막에 수반하여, 다이아몬드층의 간극으로부터는 카본 나노 월의 일부가 변형된 봉형상이고 또한 카본 나노튜브와는 달라 코어가 쌓인 sp2 결합의 탄소가 성장한다. 이 봉형상 탄소는 다이아몬드층의 표면으로부터 돌출하도록 연장되어 있고, 구조상 전계집중하기 쉽고, 전자를 방출하는 부위로 된다.In the process of forming the carbon nanowall, for example, the film quality of the electron-emitting film is changed, and when the diamond layer including a plurality of diamond fine particles is laminated on the carbon nanowall, the cooling
성막의 종료 단계에서는 양극(11a)과 음극(13)의 사이의 전압의 인가를 정지하고, 계속해서 원료가스의 공급을 정지하며, 퍼지가스로서 질소가스를 챔버(10) 내에 공급하여 챔버(10) 내를 질소분위기로 한 후, 상온으로 되돌린 상태에서 기판(1)을 꺼낸다.At the end of film formation, the application of the voltage between the
이상의 본 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치에서는 다음과 같은 [1]∼[6]의 이점을 갖는다.The DC plasma CVD apparatus according to the present embodiment described above has the following advantages [1] to [6].
[1] 링노즐(22)을 챔버(10) 내에 배치하고, 링노즐(22)의 분출구(22a)로부터 원료가스를 축(11x)을 향해 수평으로 즉 내측 횡방향으로 분출시키고, 4개의 배기용 관로(20)로부터 배기한다. 분출구(22a)는 링노즐(22)에 등간격으로 배치되고, 배기용 관로(20)는 스테이지(11)의 주변에 등간격으로 배치되어 있기 때문에, 원료가스의 흐름이 챔버(10) 내에서 축(11x)을 대칭으로 균등하게 되어 있다. 또, 음극(13) 및 음극 지지체(14)가 원료가스의 흐름을 방해하는 일이 없으므로, 축(11x)의 임의의 음극(13)의 중앙 바로 아래까지 효율 좋게 흐르고, 기판(1) 상의 끝으로부터 중앙에 이를 때까지 원료가스가 균등하게 널리 퍼져, 양광주 PC 내의 원료가스로부터 발생하는 활성종 밀도가 균등하게 되며, 기판(1) 표면에 균등하게 성막할 수 있다.[1] The
여기서, 원료가스의 흐름방법의 차이에 의한 영향을, 실험에 의해 조사한 결과를 설명한다.Here, the result of having investigated the influence by the difference of the flow method of source gas by experiment is demonstrated.
도 3a, 도 3b는 비교 실험에 이용한 직류 플라즈마 CVD 장치의 구성을 설명하는 도면이다.3A and 3B are views for explaining the configuration of the direct current plasma CVD apparatus used in the comparative experiment.
도 4a는 도 3a 및 도 3b에 나타내는 직류 플라즈마 CVD 장치에 있어서 음극에 발생하는 글로(glow)의 상태를 나타내는 도면이다. 도 4b는 제 1 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 음극에 발생하는 글로의 상태를 나타내는 도면이다.FIG. 4A is a diagram showing a state of glow generated in the cathode in the DC plasma CVD apparatus shown in FIGS. 3A and 3B. FIG. 4B is a diagram showing a glow state occurring in the cathode in the DC plasma CVD apparatus according to the first embodiment.
이 실험에서는 도 1의 직류 플라즈마 CVD 장치의 일부를, 원료가스의 흐름이 축(11x)에 대칭으로 되지 않도록, 또 양극(11a)과 노즐의 사이에 음극(13)이 입체 장해로 되는 바와 같이 배치되도록 변경되어 있다. 예를 들면, 도 3b와 같이, 링노즐(22) 및 노즐 지지체(23)를 챔버(10) 내로부터 제거하고 또한 가스튜브(19)를 챔버(10)의 음극 지지체(14)보다 상측에 배치한 가스샤워 노즐(25)에 접속하고, 가스가 가스샤워 노즐(25)로부터 아래쪽을 향해 샤워형상으로 분출되도록 하고, 복수인 배기용 관로(20)를 1개만 남기고 다른 배기용 관로(20)에 예를 들면 마개(24)를 하고, 그 마개(24)를 한 배기용 관로(20)로부터의 배기가 불가능하도록 하고 있다. 다른 구성은 도 1의 직류 플라즈마 CVD 장치와 동일하다. 또한, 유체인 원료가스의 움직임에 대해, 원료가스의 입구와 출구의 위치에 의한 효과를 나타내기 위해, 비교 실험의 직류 플라즈마 CVD 장치에 있어서도 본 실시형태의 직류 플라즈마 CVD 장치와 마찬가지로 절연부(15)를 설치하고 있다.In this experiment, a part of the DC plasma CVD apparatus of FIG. 1 is used so that the flow of source gas does not become symmetrical to the
도 3b와 같이 변경된 직류 플라즈마 CVD 장치와 도 1의 직류 플라즈마 CVD 장치에서, 음극(13)의 하측에 발생하는 글로의 상태를 관찰하였다. 또한, 원료가스는 수소로 하고, 가스 유량을 500sccm, 가스압 30torr, 음극(13)에 흐르는 전류를 2A로 하고 있다.In the DC plasma CVD apparatus modified as shown in FIG. 3B and the DC plasma CVD apparatus of FIG. 1, the state of glow generated under the
도 3b와 같이 변경된 직류 플라즈마 CVD 장치에서는 가스샤워 노즐(25)로부터 분출된 원료가스가, 마개(24)를 하고 있지 않은 1개소의 배기용 관로(20)를 향해 빠지므로, 도 3a에 화살표로 나타낸 바와 같이 방사상으로 흐르지 않고, 또한 음극(13)보다 아래쪽에서도 축(11x)에 대해 대칭으로 가스가 흐르지 않고, 도 3b에 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 마개(24)를 하고 있지 않은 배기용 관로(20)를 향해 원료가스의 흐름이 집중한다. 또, 음극(13)이 원료가스의 흐름에 대해 입체 장해로 되므로, 음극(13)을 돌아 들어가서 양극(11a)의 중심에 있는 축(11x)까지 도달하기 어렵게 되고, 기판(1)의 표면에서는 도달하는 활성종 밀도에 면내 불균일이 생긴다. 이러한 불균일은 기판(1)이 대형화됨에 수반해서 음극(13)이나 양극(11a)이 대형화될수록 현저하게 된다. In the DC plasma CVD apparatus modified as in FIG. 3B, the raw material gas ejected from the
그 때문에, 도 3b의 직류 플라즈마 CVD 장치에서는 도 4a와 같이, 음극(13)에 발생하는 음극 글로의 형상에 경사가 생긴다. 음극(13)에 발생하는 음극 글로의 형상에 경사가 발생하는 것은 온도분포에도 경사가 있는 것을 나타내고 있으므로, 기판(1)으로의 성막에 불균일이 생길 위험성이 있다. 이에 대해, 도 1의 직류 플라즈마 CVD 장치에서는 도 4b와 같이 음극(13)에 발생하는 글로에 경사가 생기지 않는다. 따라서, 기판(1)에 대해 균일한 성막이 가능하다.Therefore, in the DC plasma CVD apparatus of FIG. 3B, as shown in FIG. 4A, the inclination occurs in the shape of the cathode glow generated in the
[2] 가스튜브(19)를 절연체로 구성하고, 링노즐(22)을 절연체의 노즐 지지체(23)에 의해 지지하고, 링노즐(22)을 전원이나 그랜드로부터 절연하고 있으므로, 음극(13) 혹은 양극(11a)으로부터의 필요없는 아크방전 등의 발생이 없다.[2] Since the
[3] 링형상의 링노즐(22)의 내경이 음극(13)이나 양극(11a)의 외경보다 크므로, 음극(13)이나 양극(11a)의 사이에 있는 활성종의 밀도가 높은 양광주 PC에 링노즐(22)이 중첩되지 않기 때문에, 플라즈마에 의한 링노즐(22)의 분출구(22a)의 부분의 온도상승이 적어, 분출구(22a)에 퇴적물이 발생하는 것이 억제된다.[3] Since the inner diameter of the ring-shaped
[4] 링노즐(22)의 분출구(22a)의 높이가 양광주 PC의 최고점보다 높으므로, 분출구(22a)로부터 분출되는 낮은 온도의 가스로, 양광주 PC의 가스온도를 측면으로부터 부분적으로 냉각하는 일이 없어, 양광주 PC의 형상의 대칭성을 흐트러뜨리는 일이 없다.[4] Since the height of the
[5] 절연부(15)에 의해 음극(13)으로부터 양극(11a)의 외주를 향해 균등한 성막을 저해하는 아크방전의 발생이 방지된다.[5] The
[6] 음극(13)의 전극면과 동일하거나 혹은 낮은 위치에 링노즐(22)을 배치시키고, 또 링노즐(22)로부터 횡방향으로 방출되는 원료가스는 아래쪽의 배기용 관로(20)에 끌어당겨지기 때문에, 양광주 PC 내에서 발생한 반응성이 높은 활성조의 확산에 의해서 음극(13)에 접하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 아크방전이나 스파크의 원인이 되는 음극(13)으로의 활성종에 의한 퇴적을 방지하는 것이 가능하다.[6] The
[제 2 실시형태]Second Embodiment
도 5a, 도 5b는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치의 구성도이며, 도 1중의 요소와 공통된 요소에는 공통의 부호를 붙이고 있다.5A and 5B are structural diagrams of the DC plasma CVD apparatus according to the second embodiment of the present invention, in which elements common to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
이 직류 플라즈마 CVD 장치는 도 1의 직류 플라즈마 CVD 장치의 음극(13)을 음극(27)으로 변경하고, 전압설정부(21)를 전압설정부(28)로 변경한 것이다.In this DC plasma CVD apparatus, the
음극(27)은 양극(11a)의 중앙부와 대향하는 원판형상의 중앙전극(27a)과, 중앙전극(27a)의 외주를 둘러싼 링형상(도 5b 참조)이고, 중앙전극(27a)에 대해 동심원을 이루는 동시에, 양극(11a)의 주변부와 대향하는 주변전극(27b)과, 중앙전극(27a)과 주변전극(27b)의 사이에 간극없이 충전되어 있는 세라믹 등의 절연부(27c)를 갖고 있다.The
중앙전극(27a)과 주변전극(27b)의 사이에 절연부(27c)를 개재시키지 않는 경우, 중앙전극(27a) 및 주변전극(27b)의 사이의 거리를 충분히 길게 마련하지 않으면, 기판(1) 뿐만 아니라, 서로 대향하는 중앙전극(27a)의 측벽 및 주변전극(27b)의 측벽에서의 전계강도가 약해지고, 음극 글로로 덮여지지 않는 부분이 발생한다. 이 부분은 이온의 충격(bombardment)이 적어지기 때문에, 퇴적물이 퇴적되기 싶다. 이러한 퇴적물은 아크방전이나 불꽃방전의 원인이 된다. 이 때문에, 절연부(27c)를 개재시키는 것에 의해서, 서로 대향하는 중앙전극(27a)의 측벽 및 주변전극(27b)의 측벽에 막이 퇴적되는 것을 방지하고 있다.In the case where the insulating
전압설정부(28)는 제어부(28a)와 가변전원(28b, 28c)을 구비하고 있다.The
제어부(28a)는 방사온도계(18)와 리드선에 의해 접속되어 있다. 제어 부(28a)는 가변전원(28b, 28c)을 제어하고, 양극(11a)과 중앙전극(27a)의 사이의 전압 또는 전류와, 양극(11a)과 주변전극(27b)의 사이의 전압 또는 전류를 개별로 설정하는 기능을 갖고 있다. 다른 구성은 도 1의 직류 플라즈마 CVD 장치와 마찬가지이다.The
도 5의 직류 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 기판(1)에 성막하는 경우, 플라즈마의 상승시에 기판(1)을 1rpm으로 회전시키고, 전압설정부(28)의 제어에 의해, 양극(11a)과 중앙전극(27a)의 사이의 전위차가 양극(11a)과 주변전극(27b) 사이의 전위차보다 크게 되도록 하여, 음극(27)과 양극(11a)의 사이의 전압을 설정한다. 이러한, 전압의 인가방법을 하는 것에 의해, 양극(11a)과 중앙전극(27a)의 사이에서 작은 양광주 PC를 발생시킨다. 이것에 의해 처음부터 큰 양광주를 발생시킬 때에 빈번하게 발생하는 아크방전의 발생을 예방할 수 있다.In the case of forming the film on the
이와 같이 전압 또는 전류의 인가에 의해, 기판(1)의 중앙부분의 상부에 안정된 양광주 PC가 형성된 후, 제어부(28a)는 양극(11a)과 중앙전극(27a)의 사이의 전압 또는 전류값이 양극(11a)과 주변전극(27b)의 사이의 전압 미만 또는 전류값 미만으로 되도록 전압 또는 전류를 인가하고, 이것에 의해 양극(11a)과 중앙전극(27a)의 사이의 온도와, 양극(11a)과 주변전극(27b)의 사이의 온도를 근사 또는 대략 일치시키고, 기판(1)에 성막을 실시한다.In this way, after the stable positive liquor PC is formed on the upper portion of the center portion of the
이상과 같이, 본 실시형태에서는 음극(27)을 중앙전극(27a)과 주변전극(27b)으로 구성하고, 양극(11a)과 중앙전극(27a)의 사이의 전압 또는 전류값과, 양극(11a)과 주변전극(27b)의 사이의 전압 또는 전류를 독립적으로 설정할 있다. 그리고, 플라즈마의 상승시에, 양극(11a)과 중앙전극(27a)의 사이의 전압이 양극(11a)과 주변전극(27b)의 사이의 전압보다 높아지도록 하고 있다. 이것에 의해, 양극(11a)과 음극(27)의 거리를 짧게 하여 양광주 PC를 형성할 수 있다. 양극(11a)과 음극(27)에 인가하는 전압이 낮아도 좋고, 아크방전이나 불꽃방전의 발생 빈도를 억제할 수 있다.As described above, in the present embodiment, the
또, 중앙전극(27a)에 대해 흘리는 전류에 대해, 주변전극(27b)에 흘리는 전류를 적게 하여 기판(1)의 중심에 집중한 양광주 PC를 발생시키고, 그 후에, 주변전극(27b)에 부여하는 전력을 증가시켜 주변전극(27b)에 흘리는 전류를 증가시키는 것에 의해, 성막의 초기에 발생하는 국소적인 아크방전을 방지하고, 그 후에 양광주 PC를 필요한 크기로 성막시킬 수 있다.In addition, with respect to the current flowing through the
[제 3 실시형태][Third Embodiment]
본 발명의 제 3 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치의 구성예를 도 6에 나타낸다. 또한, 도 6에서는 도 1의 제 1 실시형태의 직류 플라즈마 CVD 장치와 공통된 요소에는 공통의 부호를 붙이고 있다.The structural example of the direct current plasma CVD apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention is shown in FIG. In FIG. 6, the same code | symbol is attached | subjected to the element common to the DC plasma CVD apparatus of 1st Embodiment of FIG.
이 직류 플라즈마 CVD 장치는 반응조인 챔버(30)를 구비하고 있다. 챔버(30)는 기판(1)을 외기로부터 차단한다.This DC plasma CVD apparatus is equipped with the
챔버(30) 내에는 원주형상의 강제의 스테이지(11)가 배치되고, 스테이지(11)의 상부에 원판형상의 열전도성이 좋고, 융점이 높은 예를 들면 몰리브덴 혹은 그래파이트제의 양극(11a)이 탑재되어 있다. 기판(1)은 직사각형이며, 양극(11a)의 상측 탑재면에 고정된다. 스테이지(11)는 양극(11a)과 함께 축(11x)을 중심으로 해서 회전하도록 설정되어 있다.In the
양극(11a)의 하측의 스테이지(11)에는 폐색된 공간(11b)이 설치되어 있고, 공간(11b)에는 냉각부재(12)가 배치되어 있다. 냉각부재(12)는 기판(1)을 필요에 따라 냉각하기 위해 설치된 것이며, 도시하지 않은 이동기구에 의해, 냉각부재(12)가 화살표와 같이 상하로 이동 자유로운 구조로 되어 있다. 냉각부재(12)는 동 등의 열전도성이 높은 금속으로 형성되고, 그 내부에서는 냉각된 물 또는 냉각된 염화칼슘 수용액 등의 냉각매체가 관로(12a)로부터 냉각부재(12) 내의 유로(12b)에 들어가고, 관로(12c)로부터 배출되도록 순환하여, 냉각부재(12) 전체를 식히고 있다.The
이 때문에, 냉각부재(12)가 위쪽으로 이동하는 것에 의해, 냉각부재(12)의 상면(1)이 스테이지(11)의 하면에 맞닿고, 맞닿아진 스테이지(11)가 그 상부의 양극(11a)을 냉각하고, 양극(11a)이 기판(1)의 열을 빼앗는 구조로 되어 있다. 관로(12c)로부터 배출된 냉각매체는 도시하지 않은 냉각장치에 의해서 냉각되고, 재차 관로(12a)로 송출되도록 순환된다. For this reason, when the cooling
양극(11a)의 위쪽에는 원판형상의 음극(13)이 배치되어 있다. 음극(13)은 음극 지지체(14)에 의해 지지되고, 음극(13)과 양극(11a)이 대향하고 있다. 음극(13)은 융점이 높은 몰리브덴 혹은 그래파이트 등으로 형성되어 있다. 음극 지지체(14)는 석영유리나 알루미나 등의 내열성 산화물, 질화알루미늄, 질화규소 등의 내열성 질화물, 혹은 탄화규소 등의 내열성 탄화물로 구성되어 있다. The disk-shaped
음극(13)의 내부에는 냉각매체가 흐르는 유로가 형성되어 있어도 좋다. 냉 각매체가 흐르는 것에 의해 음극(13)의 과열을 억제할 수 있다. The flow path through which the cooling medium flows may be formed inside the
양극(11a)의 외주면의 근방에는 아크의 발생을 억제하기 위한 절연부(15)가 배치되어 있다. 절연부(15)는 석영유리나 알루미나 등의 내열성 산화물, 질화알루미늄, 질화규소 등의 내열성 질화물, 및 탄화규소 등의 내열성 탄화물 중의 적어도 어느 하나로 구성되어 있다.In the vicinity of the outer circumferential surface of the
절연부(15)는 링형상이고, 챔버(10)의 바닥부에 세워 설치된 지지체(16)에 의해서 양극(11a)과 동일한 높이로 지지되고, 그 내주측에서 양극(11a)의 외주를 둘러싸고 있다. 절연부(15)의 외경은 음극(13)의 최외경의 1.2배 이상의 길이로 되어 있다.The insulating
또한, 절연부(15)는 음극(13)과 양극(11a) 사이의 이상 방전(아크방전, 불꽃방전)의 발생을 억제하는 것이며, 양극(11a)의 외주 측면을 따라 음극(13)과 대향하는 면에 탑재되어 음극(13)에 대해 양극(11a)의 측면을 숨기도록 해도 좋다.In addition, the insulating
챔버(10)의 측면에는 창(17)이 형성되어, 챔버(30) 내의 관찰이 가능하게 되어 있다. 창(17)에는 내열성 유리가 끼워 넣어져, 챔버(30) 내의 기밀성이 확보되어 있다. 챔버(30)의 외측에 예를 들면 창(17)의 유리를 통해 기판(1)의 온도를 측정하는 방사온도계(18)가 배치되어 있다.The
이 직류 플라즈마 CVD 장치에는 활성종의 원료로 되는 반응가스를 가스튜브(31)를 통해 도입하는 반응가스계(도시 생략)와 매트릭스가스(캐리어가스)를 가스튜브(32)를 통해 도입하는 원료계(도시 생략)와 챔버(30) 내로부터 기체를 복수의 배기용 관로(20)를 통해 배출하여 챔버(30) 내의 기압을 조정하는 배기계(도시 생략)와, 전압설정부(21)를 구비하고 있다.In this DC plasma CVD apparatus, a reaction gas system (not shown) for introducing a reactive gas, which is a raw material of active species, through the
가스튜브(31)는 절연체로 구성되고, 챔버(30)에 설치된 구멍을 통과하고 있다. 이 구멍과 가스튜브(31)의 외주의 사이는 시일재로 밀봉되어, 챔버(30) 내의 기밀성이 확보되어 있다. 챔버(30) 내에서 가스튜브(31)는 링노즐(33)에 접속되어 있다. The
링노즐(33)은 도 2에 나타낸 링노즐(22)과 마찬가지의 것이며, 링노즐(33)의 링형상의 내주면측에는 구경이 동등한 복수의 분출구(33a)가 서로 등간격으로 배치되고, 복수의 분출구(33a)는 양극(11a)의 중심축인 축(11x)과의 사이의 거리도 서로 동등하다. 개개의 분출구(33a)는 축(11x)을 중심으로 해서 반대의 위치에도 분출구(33a)가 서로 대향하도록 점대칭으로 설치되어 있고, 원료가스가 분출구(33a)로부터 축(11x)을 향해 균등하게 분출된다.The
음극 지지체(14)에 부착된 절연체의 노즐 지지체(23)에 의해서, 링노즐(33)은 지지된다. 링노즐(33)이 지지되는 높이는 분출구(33a)가 음극 지지체(14)의 최하부(음극(13)의 음극 지지체(14)로부터 노출된 측면에서의 최상부) 이하이고 또한 양극(11a)과 음극(13)의 사이에 생기는 양광주 PC의 최고점보다 높은 위치에 설정된다. 이 범위로 링노즐(33)이 지지되면, 원료가스가 음극(13)과 양극(11a)의 사이에 들어가기 쉽고, 또 양광주 PC 내의 가스온도를 반응가스의 분출에 의해 국소적으로 냉각함으로써 생기는 양광주 PC의 대칭성의 흐트러짐을 억제할 수 있다.The
링노즐(22)의 내경은 음극(13)의 외경 및 양극(11a)의 외경보다 크다. 링노즐(33)의 중심은 양극(11a)의 축(11x) 상에 있다. 양극(11a)의 중심으로부터 각 분 출구(33a)를 응시하는 각도는 대략 균등하게 되어 있다.The inner diameter of the
4개의 배기용 관로(20)는 챔버(30)의 바닥면에 축(11x)을 중심으로 해서 스테이지(11)를 둘러싸도록 등간격으로 개구된 4개의 구멍을 각각 관통하고 있다. 그 구멍과 배기용 관로(20)의 외주의 사이는 시일재로 밀봉되어 있다.The four
전압설정부(21)는 양극(11a)과 음극(13) 사이의 전압 또는 전류값을 설정하는 제어장치이며, 가변전원(21b)을 구비하고 있다. 전압설정부(21)와 양극(11a) 및 음극(13)은 리드선에 의해 각각 접속되어 있다. 각 리드선은 챔버(30)에 설치된 구멍을 통과하고, 각각 음극(13)과 양극(11a)에 접속되어 있다. 리드선이 통과된 챔버(30)의 구멍은 시일재로 밀봉되어 있다.The
전압설정부(21)는 제어부(21a)를 구비하며, 그 제어부(21a)는 방사온도계(18)와 리드선에 의해 접속되고, 가변전원(21b)과 리드선에 의해 접속되어 있다. 제어부(21a)는 기동되면, 방사온도계(18)가 측정한 기판(1)의 온도를 참조하고, 기판(1)의 온도가 예정 값으로 되도록 양극(11a)과 음극(13)의 사이의 전압 또는 전류값을 조정한다.The
가스튜브(32)는 절연체로 구성되고, 챔버(30)에 설치된 구멍을 통과하고 있다. 그 구멍과 가스튜브(32)의 외주의 사이는 시일재로 밀봉되어, 챔버(30) 내의 기밀성이 확보되어 있다. 챔버(30) 내에서 가스튜브(32)는 가스샤워 노즐(34)에 접속되어 있다.The
가스샤워 노즐(34)은 음극(13)을 지지하는 음극 지지체(14)의 위쪽이고 또한 링노즐(33)로부터 위쪽에 배치되고, 하면에 구경이 동등한 복수의 분출구가 축(11x)을 중심으로 해서 동심원형상 혹은 방사상으로 형성되어 있다. 또 개개의 분출구는 축(11x)을 중심으로 해서 반대의 위치에도 분출구가 서로 대향하도록 점대칭으로 설치되어 있고, 매트릭스가스를 아래쪽으로 샤워형상으로 분출한다.The
본 실시형태의 직류 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 성막을 하는 경우의 기본적 동작은 제 1 실시형태의 직류 플라즈마 CVD 장치를 이용하는 경우와 마찬가지이다. 단, 본 실시형태의 직류 플라즈마 CVD 장치의 경우, 매트릭스가스와 반응가스가 독립적으로 도입되고, 반응가스가 링노즐(33)로부터 내측 횡방향으로 분출하고, 매트릭스가스가 가스샤워 노즐(34)로부터 아래방향으로 분출된다. 매트릭스가스는 횡방향으로 분출되는 반응가스의 흐름의 벡터를 변화시키고, 기판(1)쪽으로 기울어져 아래의 기판(1)을 향해 흐르도록 한다.The basic operation | movement at the time of forming into a film using the DC plasma CVD apparatus of this embodiment is the same as that of using the DC plasma CVD apparatus of 1st Embodiment. In the DC plasma CVD apparatus of this embodiment, however, the matrix gas and the reaction gas are introduced independently, the reaction gas is ejected from the
여기서, 링노즐(33)의 높이에 대한 검증 실험에 대해 설명한다.Here, the verification experiment about the height of the
도 7은 검증 실험의 개요를 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating an outline of a verification experiment.
이 검증 실험에서는 양극(11a) 및 음극(13)의 직경을 160㎜, 이들 높이를 각각 15㎜로 하고, 양극(11a)과 음극(13)의 거리를 60㎜로 하고, 링노즐(33)의 내경을 305㎜, 관직경을 0.25인치로 하고, 가스샤워 노즐(34)의 분출구인 하면과 음극(13)의 하면의 거리를 260㎜로 하고, 가스샤워 노즐(34)로부터 방출되는 매트릭스가스의 수소를 600sccm, 매트릭스가스의 아르곤을 48sccm으로 하고, 링노즐(33)의 분출구(33a)로부터 방출되는 반응가스의 메탄을 60sccm으로 하고, 가스압을 60Torr로 하며, 음극(13) 및 양극(11a) 사이의 전류를 16A로 하고, 기판(1)으로서 한변이 75㎜의 정방형이고 두께가 0.7㎜인 실리콘기판을 이용하고, 성막시간을 2 시간으로 하고, 링노즐(33)의 높이를 바꾸어, 성막을 실행하였다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 링노즐(33)의 분출구(33a)의 위치가 음극(13)의 하면으로부터 아래로 10㎜의 위치에 있는 경우를 위치 high, 양극(11a)의 상면으로부터 위로 10㎜의 위치에 있는 경우를 위치 low로 한다.In this verification experiment, the diameters of the
도 8 및 도 9는 검증 실험의 결과를 설명하는 도면이다. 이 검증 실험에서는 도 8에 나타내는 기판(1)의 중앙이고, 축(11x) 상에 위치하고 있는 관측점 A와, 기판(1)의 임의의 단면으로부터의 거리 L1을 10㎜로 하고, 해당 임의의 단면에 인접하는 2개의 단면으로부터의 거리 L2를 37.5㎜로 한 관측점 B로, 카본 나노 월의 성장의 관측을 실행하였다.8 and 9 illustrate the results of the verification experiment. In this verification experiment, the observation point A located in the center of the board |
또, 위치 high로부터 반응가스를 방출한 경우 및 위치 low로부터 반응가스를 방출한 경우의 양쪽에서, 기판(1)에 카본 나노 월의 성장이 보였다.In addition, the growth of carbon nanowalls was observed on the
도 9의 (a) 및 (c)는 각각 링노즐(33)의 분출구(33a)의 위치가 위치 high에 있는 경우에 있어서 2시간 플라즈마 CVD를 실행했을 때의 관측점 A, 관측점 B에서의 카본 나노 월의 성장을 나타내는 단층 SEM상이다. 도 9의 (b) 및 (d)는 각각 링노즐(33)의 분출구(33a)의 위치가 위치 low에 있는 경우에 있어서 2시간 플라즈마 CVD를 실행했을 때의 관측점 A, 관측점 B에서의 카본 나노 월의 성장을 나타내는 단층 SEM상이다.9 (a) and 9 (c) show carbon nanos at observation point A and observation point B when plasma CVD is performed for two hours when the position of the
도 9의 (a) 및 (c)에 나타내는 바와 같이, 위치 high으로부터만 반응가스를 방출한 경우, 관측점 A와 관측점 B에서 카본 나노 월의 성장의 정도에 그다지 차이는 없었다. 이에 반해, 위치 low으로부터만 반응가스를 방출한 경우에는 도 9의 (b) 및 (d)에 나타내는 바와 같이 차이가 보이고, 관측점 B쪽이 관측점 A보다 카본 나노 월이 크게 성장하고 있었다.As shown in Figs. 9A and 9C, when the reaction gas was released only from the position high, there was no difference in the degree of growth of the carbon nanowall at the observation point A and the observation point B. On the other hand, when the reaction gas was discharged only from the position low, the difference was seen as shown in Figs. 9B and 9D, and the carbon nanowall was larger in the observation point B than in the observation point A.
이것은 위치 low의 경우, 링노즐(33)로부터 분출되는 반응가스가 위치 high의 경우에 비해 위치가 너무 낮아 관측점 A까지 도달하기 어려운 것과, 중심부보다 외측에 있는 플라즈마 내의 주변부의 온도를 냉각하기 위해, 플라즈마 내에 있어서의 중심부와 주변부에서 가스의 온도의 차가 크게 되는 것이 원인으로 고려된다. 기판(1)의 외주에 가까운 부분에서의 플라즈마 내의 가스 온도의 저하는 비교적 화학적 포텐셜이 낮은 활성종의 밀도를 증대시키는 것으로도 이어져, 성막의 불균일이 생기고 있다.This means that in the case of the position low, the reaction gas ejected from the
한편, 위치 high의 경우에는 양광주 PC에 직접, 저온의 반응가스가 내뿜어지지 않으므로, 가스 중의 온도구배가 작아, 성막 불균일이 발생하지 않는다.On the other hand, in the case of the position high, since the low-temperature reaction gas is not blown directly to the Yangju winemaker PC, the temperature gradient in the gas is small, and film formation unevenness does not occur.
다음에, 분출구(33a)의 직경을 변화시켜 성막 상태를 관찰하는 실험에 대해 설명한다.Next, the experiment which observes the film-forming state by changing the diameter of the
링노즐(33)의 위치를 전술한 도 7에 나타내는 위치 high의 위치로 설정하고, 분출구(33a)의 직경을 0.5㎜, 1.0㎜, 1.5㎜로 변화시켜, 기판의 표면에서의 방사율의 변화를 측정하였다. 실리콘기판 상에 카본 나노 월과 같은 그래파이트 구조의 집합체를 성막하는 경우, 막두께가 두꺼워짐에 따라, 일반적으로 방사율은 높아지는 경향이 있다. 또한 분출구(33a)의 직경이 0.5㎜일 때의 분출 직후의 가스의 이동속도를 500㎝/s, 분출구(33a)의 직경이 1.0㎜일 때의 분출 직후의 가스의 이동속도를 125㎝/s, 분출구(33a)의 직경이 1.5㎜일 때의 분출 직후의 가스의 이동속도를 55㎝/s로 하고, 단위시간당 반응가스의 유량을 동등하게 하고 있다.The position of the
도 10의 (a), (b), (c)는 각각 위치 high에서의 링노즐(33)의 분출구(33a)의 직경을 0.5㎜, 1.0㎜, 1.5㎜로 한 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 2시간 플라즈마 CVD 처리를 실행했을 때의 도 8에 나타내는 관측점 A(기판 중심)에 있어서의 성막 상태를 나타내는 SEM 단면상이다. 도 11은 분출구(33a)의 직경을 0.5㎜, 1.0㎜, 1.5로 했을 때의 기판(1)에서의 방사율을 나타내는 도면이다.10 (a), 10 (b) and 10 (c) each show a plasma CVD apparatus in which the diameters of the
단층 SEM 관찰에서 확인한 결과, 분출구(33a)의 직경이 0.5㎜인 경우의 관찰점 A, B 각각에서의 카본 나노 월의 기판 연직방향의 성장에 큰 차이는 보이지 않고, 또, 분출구(33a)의 직경이 1.0㎜인 경우의 관찰점 A, B 각각에서의 카본 나노 월의 기판 연직방향의 성장에 큰 차이는 보이지 않으며, 분출구(33a)의 직경이 1.5㎜인 경우의 관찰점 A, B 각각에서의 카본 나노 월의 기판 연직방향의 성장에 큰 차이는 보이지 않았다. 그러나, 도 10의 (a)∼(c)에 나타내는 바와 같이, 분출구 직경이 0.5㎜인 경우(φ0.5)와, 1.0㎜인 경우(φ1.0)와, 1.5㎜인 경우(φ1.5)에서, 관측점 A에서의 단층 SEM상을 비교하면, φ1.0, φ1.5인 경우의 카본 나노 월의 기판 연직방향의 성장이 φ0.5의 경우보다 큰 것을 알 수 있다.As a result of confirming by single-layer SEM observation, when a diameter of the
도 11로부터 명백한 바와 같이, 기판의 방사율 변화는 φ0.5, φ1.0에서는 거의 변하지 않고, 1시간 30분 후에는 플래토(plateau)에 도달하였지만, φ1.5는 카본 나노 월의 성장에 수반하는 방사율의 증가가 느려지는 경향이 보였다. 이러한 방사율의 증가는 기판면 상에서의 카본 나노 월을 구성하는 그래파이트 성분의 밀도에 의존한다.As is apparent from Fig. 11, the emissivity change of the substrate is almost unchanged at? 0.5 and? 1.0, and reaches plateau after 1 hour and 30 minutes, but? 1.5 is accompanied by growth of carbon nanowalls. Increasing emissivity tends to slow down. This increase in emissivity depends on the density of the graphite components that make up the carbon nanowalls on the substrate surface.
또, 카본 나노 월의 성장은 기판(1)에 대해 수직을 향해 오는 활성종의 양이 많을수록, 기판 연직방향으로의 성장이 빠른 것이 알려져 있다. φ0.5에서는 방사율이 빨라 플래트에 도달하고 도한 카본 나노 월의 높이가 φ1.0, φ1.5의 경우보다 낮기 때문에 횡방향의 성장속도의 비율이 φ1.0, φ1.5의 경우보다 크다고 고려된다. 이것은 φ0.5에서의 플라즈마에 의해서 형성된 활성종의 흐름이 다른 2개의 경우에 비해 횡방향의 속도성분이 크고, 메탄가스의 분출속도가 너무 빨라, 플라즈마의 양광주 PC를 통과하는 가스의 흐름이 약간 흐트러져 있는 것을 시사하고 있다.It is also known that the growth of the carbon nanowall is faster in the vertical direction of the substrate as the amount of the active species that is perpendicular to the
또, φ1.5의 경우는 성장시간이 2시간에서의 카본 나노 월의 기판 연직방향의 높이는 성막시간이 2시간에서의 φ0.5, φ1.0의 카본 나노 월의 기판 연직방향의 높이와 그다지 변함없지만, 방사율이 플래트에 도달할 때까지의 속도가 다른 2개의 경우에 비해 느리고, 또한 카본 나노 월의 기판 연직방향의 성장이 φ1.0과 대략 동등한 것은 기판 연직방향의 성장속도성분이 φ1.0과 동일정도이지만, 그래파이트 성분 전체의 퇴적속도는 φ0.5, φ1.0에 비해 느리고, 그만큼 카본 나노 월의 횡방향의 성장속도가 느려져 있는 것을 시사하고 있다. 이것은 반응가스의 분출속도가 느리기 때문에 반응가스의 대류를 흐트러트리는 일이 적지만, 그만큼 플라즈마의 중앙까지 도달하는 반응가스의 양이 φ0.5, φ1.0에 비해 적기 때문으로 고려된다.In the case of φ 1.5, the height in the vertical direction of the substrate of the carbon nanowall at the growth time of 2 hours is not the same as the height in the vertical direction of the substrate of the carbon nanowall of φ0.5 and φ1.0 at the deposition time of 2 hours. Although unchanged, the speed until the emissivity reaches the plate is slow compared to the other two cases, and the growth in the vertical direction of the substrate in the carbon nanowall is approximately equal to φ 1.0, so that the growth rate component in the vertical direction of the substrate is φ1. Although it is about the same as 0, the deposition rate of the whole graphite component is slow compared with (phi) 0.5 and (phi) 1.0, and it suggests that the growth rate of the carbon nanowall lateral direction is slowed by that much. This is less likely to disturb the convection of the reaction gas due to the slower ejection rate of the reaction gas, but is considered to be because the amount of the reaction gas reaching the center of the plasma is smaller than that of? 0.5 and? 1.0.
즉, 관측점 A에 있어서, φ0.5에서 성막된 카본 나노 월은 φ1.5에서 성막된 카본 나노 월에 비해 기판의 단위면적당 카본 나노 월의 밀도가 높지만, 기판 연직 방향의 성장이 느리다. 한편, φ1.5에서 성막된 카본 나노 월은 φ0.5에서 성막된 카본 나노 월에 비해 기판 연직방향의 성장이 빠르지만, 기판의 단위면적당 카본 나노 월의 밀도가 충분히 높아질 때까지 느리다. 그러나, φ1.5에서 성막된 카본 나노 월은 성막시간이 2시간 경과하면, 충분한 밀도까지 성장한다.In other words, in the viewpoint A, the carbon nanowalls formed at φ0.5 have a higher density of carbon nanowalls per unit area of the substrate than the carbon nanowalls formed at φ1.5, but the growth in the vertical direction of the substrate is slow. On the other hand, the carbon nanowalls formed at φ1.5 have faster growth in the vertical direction of the substrate than the carbon nanowalls formed at φ0.5, but are slow until the density of the carbon nanowalls per unit area of the substrate is sufficiently high. However, the carbon nanowalls formed at φ1.5 grow to a sufficient density after 2 hours of deposition.
이 때문에, 본 실시예의 경우에서는 카본 나노 월의 균일한 성장에는 링노즐(33)로부터 분출된 직후의 반응가스의 이동속도가 125㎝/s 정도(φ1.0의 노즐)인 것이 바람직하고, 약간 균일성이 뒤떨어지지만, 양호한 전자방출특성을 얻는 것으면, 반응가스의 이동 속도가 55㎝/s 정도(φ1.5의 노즐)∼125㎝/s 정도(φ1.0의 노즐)인 것이 바람직하다.For this reason, in the case of the present embodiment, for uniform growth of the carbon nanowall, it is preferable that the moving speed of the reaction gas immediately after being ejected from the
이상의 본 실시형태의 직류 플라즈마 CVD 장치는 제 1 실시형태와 마찬가지의 효과가 얻어지는 동시에, 또한 다음의 [7]에 나타내는 이점을 갖는다.The above-described direct current plasma CVD apparatus of this embodiment obtains the same effects as those of the first embodiment, and also has the advantages shown in the following [7].
[7] 일반적으로 CVD에서는 매트릭스가스에 대한 반응가스의 농도가 막질에 영향을 주는 것이 알려져 있지만, 단지 반응가스와 매트릭스가스가 소정의 농도로 혼합된 혼합가스를 도입하고, 자연스럽게 발생하는 대류에 의해 기판으로 혼합가스를 운반하는 방법에서는 대류에 의해서는 새로이 도입된 혼합가스의 일부가 기판(1)에 충분히 도달하기 전에 배기구(20)로부터 배출되기 때문에, 기판(1)상의 반응가스의 농도가 도입된 혼합가스 중의 농도보다 옅어질 가능성이 있다. 또, 그것을 보충하기 위해 혼합가스 중의 반응가스의 농도를 올리면, 음극(13)이나 그것을 지지하는 음극 지지체(14)에 반응가스에 의한 퇴적이 생기기 쉬워지고, 이것이 플라즈마가 아크방전이나 불꽃방전으로 이행하는 원인으로 된다. 이에 대해, 본 실 시형태의 직류 플라즈마 CVD 장치는 매트릭스가스와 반응가스를 독립적으로 도입하고, 반응가스의 분출위치를 기판(1)에 대해 비교적 높게 하고, 또한 그것보다 높은 위치에 매트릭스가스의 분출위치를 설치했으므로 매트릭스가스의 다운포스(down force)에 의해 기판(1)을 향해 반응가스의 흐름을 조작할 수 있어, 쓸데없이 배출되는 반응가스의 양을 저감할 수 있다. 또, 매트릭스가스의 분출위치를 음극(13)이나 그것을 지지하는 음극 지지체(14)의 위쪽으로 하고, 또한 반응가스의 분출위치를 음극(13)의 하면 이하로 했기 때문에, 매트릭스가스가 배기용 관로(20)에 이를 때까지의 동안에 다운포스를 부여하므로, 반응가스가 매트릭스가스의 흐름의 방향에 거슬러서 음극(13)을 향해 역류하는 것이 억제되고, 음극(13)이나 그것을 지지하는 음극 지지체(14)에 반응가스의 성분이 부착되는 것을 예방할 수 있다.[7] In CVD, it is generally known that the concentration of the reaction gas to the matrix gas affects the film quality, but only by introducing a mixed gas in which the reaction gas and the matrix gas are mixed at a predetermined concentration, and by naturally occurring convection. In the method of conveying the mixed gas to the substrate, a portion of the newly introduced mixed gas is discharged from the
[제 4 실시형태][Fourth Embodiment]
도 12a, 도 12b는 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치의 구성도이고, 도 6중의 제 3 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치와 공통된 요소에는 공통의 부호를 붙이고 있다.12A and 12B are structural diagrams of a direct current plasma CVD apparatus according to a fourth embodiment of the present invention, and elements common to those of the direct current plasma CVD apparatus according to the third embodiment in FIG.
이 직류 플라즈마 CVD 장치는 도 6의 직류 플라즈마 CVD 장치의 음극(13)을 음극(35)으로 변경하고, 전압 설정부(21)를 전압 설정부(36)로 변경한 것이다.In this DC plasma CVD apparatus, the
음극(35)은 양극(11a)의 중앙부에 대향하는 중앙전극(35a)과, 중앙전극(35a)의 외주를 둘러싼 링형상(도 12b)이고, 중앙전극(35a)에 대해 동심원을 이루는 동시에, 양극(11a)의 주변부와 대향하는 주변전극(35b)과, 중앙전극(35a)과 주변전극(35b)의 사이에 간극없이 충전되어 있는 세라믹 등의 절연부(35c)를 갖고 있다.The
중앙전극(35a)과 주변전극(35b)의 사이에 절연부(35c)를 개재시키지 않는 경우, 중앙전극(35a) 및 주변전극(35b)의 사이의 거리가 충분히 길지 않으면, 기판(1) 뿐만 아니라, 서로 대향하는 중앙전극(35a)의 측벽 및 주변전극(35b)의 측벽에, 활성종에 의해서 성장하는 막이 퇴적되어 버린다. 이 때문에, 절연부(35c)를 개재시키는 것에 의해서, 서로 대향하는 중앙전극(35a)의 측벽 및 주변전극(35b)의 측벽에 막이 퇴적되는 것을 방지하고 있다.When the insulating
전압설정부(36)는 제어부(36a)와 가변전원(36b, 36c)을 구비하고 있다.The
제어부(36a)는 방사온도계(18)와 리드선에 의해 접속되어 있다. 제어부(36a)는 가변전원(36b, 36c)을 제어하고, 양극(11a)과 중앙전극(35a)의 사이의 전압 또는 전류와, 양극(11a)과 주변전극(35b)의 사이의 전압 또는 전류를 개별로 설정하는 기능을 갖고 있다. 다른 구성은 도 6의 직류 플라즈마 CVD 장치와 마찬가지이다.The
도 12의 직류 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 기판(1)에 성막하는 경우, 플라즈마의 상승시에 기판(1)을 1rpm으로 회전시키고, 전압설정부(36)의 제어에 의해, 양극(11a)과 중앙전극(35a)의 사이의 전압이 양극(11a)과 주변전극(35b)의 사이의 전압보다 높아지도록 하여, 음극(35)과 양극(11a)의 사이의 전압을 설정한다. 이러한 전압의 인가방법을 하는 것에 의해, 양극(11a)과 중앙전극(35a)의 사이에서 플라즈마의 양광주 PC를 발생시키고, 또 성막 초기단계에서의 아크의 발생을 예방할 수 있다.In the case of forming the film on the
이와 같이 전압 또는 전류의 인가에 의해, 기판(1)의 중앙부분의 상부에 안 정된 양광주 PC가 형성된 후, 전압설정부(36a)는 양극(11a)과 중앙전극(35a)의 사이의 전압 또는 전류값이 양극(11a)과 주변전극(35b)의 사이의 전압 미만 또는 전류값 미만으로 되도록 전압 또는 전류를 인가하고, 이것에 의해 양극(11a)과 중앙전극(35a)의 사이의 온도와, 양극(11a)과 주변전극(35b)의 사이의 온도를 근사 또는 대략 일치시키고, 기판(1)에 성막을 실시한다.In this way, after the stable positive liquor PC is formed on the upper portion of the center portion of the
이상과 같이, 본 실시형태에서는 음극(35)을 중앙전극(35a)과 주변전극(35b)으로 구성하고, 양극(11a)과 중앙전극(35a)의 사이의 전압 또는 전류값과, 양극(11a)과 주변전극(35b)의 사이의 전압 또는 전류를 독립적으로 설정할 수 있다. 그리고, 플라즈마의 상승시에, 양극(11a)과 중앙전극(35a)의 사이의 전압이, 양극(11a)과 주변전극(35b)의 사이의 전압보다 높아지도록 하고 있다. 이것에 의해, 양극(11a)과 음극(35)의 거리를 짧게 하여 양광주 PC를 형성할 수 있다. 양극(11a)과 음극(35)에 인가하는 전압이 낮아도 좋아, 아크방전이나 불꽃방전의 발생 빈도를 억제할 수 있다.As described above, in the present embodiment, the
또, 중앙전극(35a)에 대해 흘리는 전류에 대해, 주변전극(35b)에 흘리는 전류를 적게 하여 기판(1)의 중심에 집중한 양광주 PC를 발생시키고, 그 후에, 주변전극(35b)에 부여하는 전력을 증가시켜 주변전극(35b)에 흘리는 전류를 증가시키는 것에 의해, 성막의 초기에 발생하는 국소적인 아크방전을 방지하고, 그 후에 양광주 PC를 필요한 크기로 성장시킬 수 있다.In addition, with respect to the current flowing through the
[제 5 실시형태][Fifth Embodiment]
도 13은 본 발명의 제 5 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치를 나타내 는 구성도이다.Fig. 13 is a configuration diagram showing a direct current plasma CVD apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
도 14는 도 13의 직류 플라즈마 CVD 장치의 음극, 원료가스 노즐 및 배기용 관로를 위쪽에서 나타낸 개략도이다.FIG. 14 is a schematic view showing a cathode, a source gas nozzle, and an exhaust pipe of the DC plasma CVD apparatus of FIG. 13 from above.
도 15는 도 13의 직류 플라즈마 CVD 장치를 측쪽에서 본 개략 단면도이다.15 is a schematic cross-sectional view of the direct-current plasma CVD apparatus of FIG. 13 viewed from the side.
이 직류 플라즈마 CVD 장치는 처리 대상의 기판(1)의 표면에 막을 형성하는 장치이며, 반응조인 챔버(50)를 구비하고 있다. 챔버(50)는 기판(1)을 외기로부터 차단한다.This DC plasma CVD apparatus is an apparatus which forms a film on the surface of the board |
챔버(50) 내에는 직방체의 강제의 스테이지(51)가 배치되고, 스테이지(51)의 상부에 장방형의 판형상의 열전도성이 좋고, 융점이 높은 예를 들면 몰리브덴제 혹은 그래파이트제의 양극(51a)이 탑재되어 있다. 기판(1)은 양극(51a)의 상측 탑재면에 고정된다. 기판(1)은 장방형이어도 좋으며, 정방형의 기판(1)을 복수개 양극(51a)에 배열해도 좋다.In the
양극(51a)의 하측의 스테이지(51)에는 폐색된 공간(51b)이 설치되어 있고, 공간(51b)에는 냉각부재(52)가 배치되어 있다. 냉각부재(52)는 기판(1)을 필요에 따라서 냉각하기 위해 설치된 것이며, 도시하지 않은 이동기구에 의해, 냉각부재(52)가 화살표와 같이 상하로 이동 자유로운 구조로 되어 있다. 냉각부재(52)는 동 등의 열전도성이 높은 금속으로 형성되고, 그 내부에는 냉각된 물 또는 냉각된 염화칼슘 수용액 등의 냉각매체가 관로(52a)로부터 냉각부재(52) 내의 유로(52b)에 들어가고, 관로(52c)로부터 배출되도록 순환하여, 냉각부재(52) 전체를 식히고 있다.The
이 때문에, 냉각부재(52)가 위쪽으로 이동하는 것에 의해, 냉각부재(52)의 상면(1)이 스테이지(51)의 하면에 맞닿고, 맞닿아진 스테이지(51)가 그 상부의 양극(51a)을 냉각하고, 양극(11a)이 기판(1)의 열을 빼앗는 구조로 되어 있다. 냉각부재(52)의 상면은 장방형으로 되어 있으며, 스테이지(51)의 길이방향 전체를 냉각한다.For this reason, when the cooling
관로(52c)로부터 배출된 냉각매체는 도시하지 않은 냉각장치에 의해서 냉각되고, 재차 관로(52a)로 송출되도록 순환된다.The cooling medium discharged from the
또, 양극(51a)의 하측에 설치된 공간(51b)은 스테이지(51)에 의해서 간막이되어 있고, 내부에는 기체가 봉입되어 있거나 혹은 대기 개방된 상태로 되어 있다.Moreover, the
양극(51a)의 위쪽에는 장방형의 판형상의 음극(53)이 배치되어 있다. 음극(53)은 음극 지지체(54)에 의해 지지되고, 음극(53)과 양극(51a)이 대향하고 있다. 음극(53)은 융점이 높은 몰리브덴 혹은 그래파이트 등으로 형성되어 있다.A rectangular plate-shaped
음극 지지체(54)는 석영유리나 알루미늄 등의 내열성 산화물, 질화 알루미늄, 질화규소 등의 내열성 질화물, 혹은 탄화규소 등의 내열성 탄화물로 구성되어 있다.The negative
음극(53)의 내부에는 냉각매체가 흐르는 유로가 형성되어 있어도 좋다. 냉각매체가 흐르는 것에 의해 음극(53)의 과열을 억제할 수 있다. 냉각매체로서는 챔버(50)의 외부로부터 도입되는 물, 염화칼슘 수용액 등이 바람직하다.The flow path through which the cooling medium flows may be formed inside the
양극(51a)의 외주면의 근방에는 아크의 발생을 억제하기 위한 절연체(55)가 배치되어 있다. 절연체(55)는 석영유리나 알루미나 등의 내열성 산화물, 질화알루 미늄, 질화규소 등의 내열성 질화물, 및 탄화규소 등의 내열성 탄화물 중의 적어도 어느 하나로 구성되어 있다.
절연체(55)는 환상이며, 챔버(50)의 바닥부에 세워 설치된 지지체(56)에 의해서 양극(51a)과 동일한 높이로 지지되고, 그 내주측에서 양극(51a)의 외주를 근접해서 둘러싸고 있다. The
또한, 절연체(55)는 음극(53)과 양극(51a)의 사이의 이상 방전(아크방전, 불꽃방전)의 발생을 억제하는 것이며, 양극(51a)의 외주 측면을 따라 음극(53)과 대향하여 탑재되어 있다. 절연체(55)는 음극(53)에 대해 양극(51a)의 측면을 숨기도록 해도 좋다.In addition, the
챔버(50)의 측면에는 창(57)이 형성되어, 챔버(50) 내의 관찰이 가능하게 되어 있다. 창(57)에는 내열성 유리가 끼워 넣어져, 챔버(50) 내의 기밀성이 확보되어 있다. 챔버(50)의 외측에 예를 들면 창(57)의 유리를 통해 기판(1)의 온도를 측정하는 방사온도계(58)가 배치되어 있다.The
이 직류 플라즈마 CVD 장치에는 반응가스를 포함하는 원료가스를 가스튜브(59)를 통해 도입하는 원료계(도시 생략)와, 챔버(50) 내로부터 기체를 복수의 배기용 관로(60)를 통해 배출하여 챔버(50) 내의 기압을 조정하는 배기계(도시 생략)와, 전압설정부(61)를 구비하고 있다.This DC plasma CVD apparatus includes a raw material system (not shown) for introducing a raw material gas containing a reactive gas through a
가스튜브(59)는 챔버(50)에 설치된 구멍을 통해 챔버(50) 내에 도입되어 있고, 반응조 내의 가스튜브(59)의 적어도 일부는 불소수지나 실리콘고무 등의 절연체로 구성되어 있다. 그 구멍과 가스튜브(59)의 외주의 사이는 시일재로 밀봉되 어, 챔버(50) 내의 기밀성이 확보되어 있다. 챔버(50) 내에서 가스튜브(59)는 가스도입 노즐인 노즐(62)에 접속되어 있다. The
노즐(62)은 양극(51a) 및 음극(53)의 한쪽의 긴변에 평행한 부분(62A)과, 양극(51a) 및 음극(53)의 다른쪽의 긴변에 평행한 부분(62B)을 갖는다. 노즐(62)은 전체가 환상으로 되어 있어도 좋고, 가스튜브(59)와의 접속점으로부터 부분(62A, 62B)이 분기되어도 좋다. 노즐(62)은 원료가스가 유통하도록 중공으로 되어 있다. 노즐(62)의 부분(62A, 62B)에는 복수의 분출구(62a)가 부분(62A, 62B)에서 음극(53)의 장척방향을 따른 중심축인 축(53x)에 대해 선대칭으로 등간격으로 형성되고, 원료가스가 분출구(62a)로부터 기판(1)측을 향해 수평으로, 즉 내측 횡방향으로 분출된다.The
음극 지지체(54)에 부착된 절연체의 노즐 지지체(63)에 의해서 노즐(62)은 지지된다. 노즐(62)이 지지되는 높이는 분출구(62a)가 음극 지지체(54)의 최하부(음극(53)이 노출된 측면에서의 최상부) 이하의 위치이고, 또한 양극(51a)과 음극(53)의 사이에 생기는 양광주 PC의 최고점보다 높은 위치로 되도록 설정된다. 이 범위로 노즐(62)이 지지되면, 원료가스가 음극(53)과 양극(51a)의 사이에 들어가기 쉽고, 또 양광주 PC의 온도를 원료가스의 분출에 의해 국소적으로 냉각되는 것을 방지할 수 있다.The
노즐(62)의 부분(62A, 62B)의 간격은 음극(53)의 폭(단척방향)보다 크고, 노즐(62)의 부분(62A, 62B)은 도 14에 나타내는 바와 같이, 음극(53)의 장척방향의 양 측면보다 더욱 외측에 위치한다. 부분(62A, 62B)은 대략 양극(51a)의 장척방향 의 중심선으로부터 등거리에 있다.The interval between the
배기용 관로(60)는 챔버(50)의 바닥면에, 스테이지(51)를 둘러싸도록 등간격으로 개구된 복수의 구멍을 각각 관통하고 있다. 그 구멍과 배기용 관로(60)의 외주의 사이는 시일재로 밀봉되어 있다.The
전압설정부(61)는 양극(51a)과 음극(53)의 사이의 전압 또는 전류값을 설정하는 제어장치이고, 제어부(61a)와 가변전원(61b)을 구비하고 있다. 전압설정부(61)와 양극(51a) 및 음극(53)은 리드선에 의해 각각 접속되어 있다. 각 리드선은 챔버(50)에 설치된 구멍을 관통하고 있다. 리드선이 통과된 구멍은 시일재로 밀봉되어 있다.The
전압설정부(61)의 제어부(61a)는 방사온도계(58)와 리드선에 의해 접속되고, 가변전원(61b)과 리드선에 의해 접속되어 있다. 제어부(61a)는 기동되면, 방사온도계(58)가 측정한 기판(1)의 온도를 참조하고, 기판(1)의 온도가 예정 값으로 되도록, 양극(51a)과 음극(53)의 사이의 전압 또는 전류값을 조정한다.The
다음에, 도 13의 직류 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 기판(1)에 성막하는 성막처리를 설명한다.Next, a film forming process of forming a film on the
이 성막처리에서는 기판(1)의 표면에 카본 나노 월로 이루어지는 전자방출막을 성막한다.In this film forming process, an electron-emitting film made of carbon nanowalls is formed on the surface of the
성막처리에서는 우선, 예를 들면 니켈판을 기판(1)으로서 잘라내고, 에탄올 또는 아세톤에 의해 탈지/초음파 세척을 충분히 실행한다.In the film forming process, first, for example, the nickel plate is cut out as the
이 기판(1)을 양극(51a) 상에 탑재한다.This
기판(1)의 탑재가 완료되면, 다음에 챔버(50) 내를 배기계를 이용하여 감압하고, 계속해서 원료가스로서, 가스튜브(59)로부터 수소가스와 메탄 등의 조성 중에 탄소를 함유하는 화합물의 반응가스(탄소함유 화합물)를 보낸다. 원료가스는 노즐(62)의 분출구(62a)로부터 분출된다.When the mounting of the
카본 나노 월의 성막시에는 기판(1)의 카본 나노 월이 성막되는 개소의 온도를 900℃∼1100℃에서 소정 시간의 성막을 실행한다. 이 온도는 방사온도계(58)에 의해 측정되어 있다. 이 때, 냉각부재(52)는 양극(51a)의 온도에 영향이 없도록 충분히 양극(51a)으로부터 이간되어 있다. 방사온도계(58)는 직류 플라즈마 CVD 장치의 플라즈마 복사를 감산하여 기판(1)측의 표면에서의 열복사만으로부터 온도를 구하도록 설정되어 있다.At the time of film-forming of carbon nanowall, film formation of predetermined time is performed at 900 degreeC-1100 degreeC in the temperature of the location where the carbon nanowall of the board |
카본 나노 월의 성막 과정에서 예를 들면 전자방출막의 막질을 변화시키고, 카본 나노 월 상에 다수의 다이아몬드 미립자를 포함하는 다이아몬드층을 적층하는 경우에는 양극(51a)에 냉각부재(52)를 상승하여 맞닿게 한다. 이것에 의해, 극적으로 기판(1)의 온도를 냉각할 수 있고, 다이아몬드층을 적층할 수 있다. 다이아몬드층의 성장에 수반해서, 다이아몬드층의 간극으로부터는 카카본 나노 월의 일부가 변형된 봉형상이고 또한 본 나노 튜브와는 달라 코어가 쌓인 sp2 결합의 탄소가 성장한다. 이 봉형상 탄소는 다이아몬드층의 표면으로부터 돌출하도록 연장되어 있고, 구조상 전계 집중하기 쉽고, 전자를 방출하는 부위로 된다.In the process of forming the carbon nanowall, for example, the film quality of the electron-emitting film is changed, and when the diamond layer including a plurality of diamond fine particles is laminated on the carbon nanowall, the cooling
성막의 종료 단계에서는 양극(51a)과 음극(53)의 사이의 전압이 인가를 정지 하고, 계속해서 원료가스의 공급을 정지하고, 퍼지가스로서 질소가스를 챔버(50) 내에 공급하여 챔버(50) 내를 질소분위기로 한 후, 상온으로 되돌린 상태에서 기판(1)을 꺼낸다.At the end of film formation, the voltage between the
이상의 본 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치에서는 제 1 실시형태의 [1]∼[6]과 마찬가지의 효과가 얻어지는 동시에, 또한 다음의 [8] 및 [9]에 나타내는 이점을 갖고 있다.In the DC plasma CVD apparatus according to the present embodiment described above, the same effects as in [1] to [6] of the first embodiment can be obtained, and also have advantages shown in the following [8] and [9].
[8] 면적이 넓은 기판(1)에 성막을 실행하고자 하면, 제 1 실시형태의 직류 플라즈마 CVD 장치에서는 양극(11a) 및 음극(13)의 면적(외경)을 크게 할 필요가 있다. 그러나, 양극(11a) 및 음극(13)의 외경을 크게 하면, 양극(11a)의 중심에 공급되는 반응가스가 부족하거나, 외주측과 중심부에서 무시할 수 없는 온도차가 생기는 경우가 있다. 그 때문에, 성막의 불균일이 생길 위험성이 있었다.[8] When the film is to be formed on the
이에 대해, 이상의 본 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치에서는 양극(51a) 및 음극(53)을 장방형으로 하고, 장척방향으로 이행한 노즐(62)의 부분(62A, 62B)을 배치하고 있다. 이것에 의해, 장척방향으로는 변동하지 않는 원료가스의 공급이 가능하게 되고, 장척방향의 성막의 불균일을 억제할 수 있다. 따라서, 양극(51a) 및 음극(53)의 단척방향의 길이를 적절하게 해 두면, 대면적의 기판(1)에 대해 불균일이 억제된 성막이 가능하다.In contrast, in the DC plasma CVD apparatus according to the present embodiment described above, the
[9] 양극(51a) 및 음극(53)이 장방형이므로, 정방형의 기판(1)을 양극(51a) 및 음극(53)의 장척방향으로 배열해서 배치할 수 있고, 한번에 복수개의 기판(1)에 대해 동시에 성막이 가능하게 되어, 양산에 적합하다. 이 경우, 복수개의 기판(1) 이 동일 로봇에서 성막되므로, 필요 개수를 동시에 성막하면, 로봇간 불균일을 고려하지 않아도 좋다.[9] Since the
[제 6 실시형태][Sixth Embodiment]
도 16a는 본 발명의 제 6 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치의 구성도이고, 도 16b는 음극을 아래에서 본 평면도이다.FIG. 16A is a configuration diagram of a DC plasma CVD apparatus according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 16B is a plan view of the cathode viewed from below.
도 17은 도 16a의 직류 플라즈마 CVD 장치의 음극, 원료가스 노즐 및 배기용 관로를 위쪽에서 나타낸 도면이다.FIG. 17 is a view showing a cathode, a source gas nozzle, and an exhaust pipe of the DC plasma CVD apparatus of FIG. 16A from above.
도 18은 도 16a의 직류 플라즈마 CVD 장치를 측쪽에서 본 단면도이다.18 is a sectional side view of the direct-current plasma CVD apparatus of FIG. 16A.
이 직류 플라즈마 CVD 장치는 도 13에 나타내는 제 5 실시형태의 직류 플라즈마 CVD 장치의 음극(53)을 음극(65)으로 변경하고, 전압설정부(61)를 전압설정부(66)로 변경한 것이다.In this DC plasma CVD apparatus, the
음극(65)은 양극(51a)의 중앙부에 대향하는 중앙전극(65a)과, 중앙전극(65a)의 외주를 둘러싼 환상(도 16b)이고, 양극(51a)의 주변부와 대향하는 주변전극(65b)과, 중앙전극(65a)과 주변전극(65b)의 사이에 간극없이 충전되어 있는 세라믹 등의 절연부(65c)를 갖고 있다.The
중앙전극(65a)과 주변전극(65b)의 사이에 절연부(65c)를 개재시키지 않는 경우, 중앙전극(65a) 및 주변전극(65b)의 사이의 거리가 충분히 길지 않으면, 기판(1) 뿐만 아니라, 서로 대향하는 중앙전극(65a)의 측벽 및 주변전극(65b)의 측벽에, 활성종에 의해서 성장하는 막이 퇴적되어 버린다. 이 때문에, 절연부(65c)를 개재시키는 것에 의해서, 서로 대향하는 중앙전극(65a)의 측벽 및 주변전극(65b)의 측벽에 탄소막이 퇴적되는 것을 방지하고 있다.When the insulating
전압설정부(66)는 제어부(66a)와 가변전원(66b, 66c)을 구비하고 있다.The
제어부(66a)는 방사온도계(58)와 리드선에 의해 접속되어 있다. 제어부(66a)는 가변전원(66b, 66c)을 제어하고, 양극(51a)과 중앙전극(65a)의 사이의 전압 또는 전류와, 양극(51a)과 주변전극(65b)의 사이의 전압 또는 전류를 개별로 설정하는 기능을 갖고 있다. 다른 구성은 도 13의 직류 플라즈마 CVD 장치와 마찬가지이다.The
도 16의 직류 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 기판(1)에 성막하는 경우, 플라즈마의 상승시에, 전압설정부(66)의 제어에 의해, 양극(51a)과 중앙전극(65a)의 사이의 전위차가 양극(51a)과 주변전극(65b)의 사이의 전위차보다 커지도록 하여, 음극(65)과 양극(51a)의 사이의 전압을 설정한다. 이러한 전압의 인가방법을 하는 것에 의해, 양극(51a)과 중앙전극(65a)의 사이에서 플라즈마의 양광주 PC를 발생시키고, 또, 성막 초기단계에서의 아크의 발생을 예방할 수 있다.In the case where the film is formed on the
이와 같이 전압 또는 전류를 인가하는 것에 의해, 기판(1)의 중앙부분의 상부에 안정된 양광주 PC가 형성된다. 그 후, 제어부(66a)는 양극(51a)과 중앙전극(65a)의 사이의 전압 또는 전류값이 양극(51a)과 주변전극(65b)의 사이의 전압 미만 또는 전류값 미만으로 되도록 전압 또는 전류를 인가하고, 이것에 의해 양극(51a)과 중앙전극(65a)의 사이의 온도와, 양극(51a)과 주변전극(65b)의 사이의 온도를 근사 또는 대략 일치시키고, 기판(1)에 성막을 실시한다.By applying a voltage or a current in this manner, a stable positive liquor PC is formed on the upper portion of the center portion of the
이상과 같이, 본 실시형태에서는 음극(65)을 중앙전극(65a)과 주변전극(65b) 으로 구성하고, 양극(51a)과 중앙전극(65a)의 사이의 전압 또는 전류값과, 양극(51a)과 주변전극(65b)의 사이의 전압 또는 전류를 독립적으로 설정할 수 있다. 그리고, 플라즈마의 상승시에, 양극(51a)과 중앙전극(65a)의 사이의 전압이 양극(51a)과 주변전극(65b)의 사이의 전압보다 높아지도록 하고 있다. 이것에 의해, 양극(51a)과 음극(65)의 거리를 짧게 하여 양광주 PC를 형성할 수 있다. 양극(51a)과 음극(65)에 인가하는 전압이 낮아도 좋으며, 아크방전이나 불꽃방전의 발생 빈도를 억제할 수 있다.As described above, in the present embodiment, the
또, 중앙전극(65a)에 대해 흘리는 전류에 대해, 주변전극(65b)에 흘리는 전류를 적게 하여 기판(1)의 장척의 중심에 집중한 양광주 PC를 발생시키고, 그 후에, 주변전극(65b)에 부가하는 전력을 증가시켜 주변전극(65b)에 흘리는 전류를 증가시키는 것에 의해, 성막의 초기에 발생하는 국소적인 아크방전을 방지하고, 그 후에 양광주 PC를 필요한 크기로 성장시킬 수 있다.In addition, with respect to the current flowing through the
[제 7 실시형태][Seventh Embodiment]
도 19는 본 발명의 제 7 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치를 나타내는 구성도이고, 도 13 중의 요소와 공통된 요소에는 공통의 부호를 붙이고 있다.FIG. 19 is a configuration diagram showing the direct-current plasma CVD apparatus according to the seventh embodiment of the present invention, in which elements common to those in FIG. 13 are assigned the same reference numerals.
도 20은 도 19의 직류 플라즈마 CVD 장치의 음극, 반응가스 노즐 및 매트릭스가스 노즐 및 배기용 관로를 위쪽에서 나타낸 도면이다.20 is a view showing a cathode, a reaction gas nozzle and a matrix gas nozzle, and an exhaust pipe of the DC plasma CVD apparatus of FIG. 19 from above.
도 21은 도 19의 직류 플라즈마 CVD 장치를 측쪽에서 본 단면도이다.FIG. 21 is a side cross-sectional view of the DC plasma CVD apparatus of FIG. 19.
이 직류 플라즈마 CVD 장치는 처리 대상의 기판(1)의 표면에 막을 형성하는 장치이며, 반응조인 챔버(70)를 구비하고 있다. 챔버(70)는 기판(1)을 외기로부터 차단한다.This DC plasma CVD apparatus is an apparatus which forms a film on the surface of the board |
챔버(70) 내에는 직방체의 강제의 스테이지(51)가 배치되고, 스테이지(51)의 상부에 장방형의 판형상의 열전도성이 좋고, 융점이 높은 예를 들면 몰리브덴 혹은 그래파이트제의 양극(51a)이 탑재되어 있다. 기판(1)은 양극(51a)의 상측 탑재면에 고정된다. 기판(1)은 장방형이어도 좋으며, 정방형의 기판(1)을 복수개 양극(51a)에 배열해도 좋다.In the
양극(51a)의 하측의 스테이지(51)에는 폐색된 공간(51b)이 설치되어 있고, 공간(51b)에는 냉각부재(52)가 배치되어 있다. 냉각부재(52)는 기판(1)을 필요에 따라서 냉각하기 위해 설치된 것이며, 도시하지 않은 이동기구에 의해, 냉각부재(52)가 화살표와 같이 상하로 이동 자유로운 구조로 되어 있다. 냉각부재(52)는 동 등의 열전도성이 높은 금속으로 형성되고, 그 내부에서는 냉각된 물 또는 냉각된 염화칼슘 수용액 등의 냉각매체가 관로(52a)로부터 냉각부재(52) 내의 유로(52b)로 들어가, 관로(52c)로부터 배출되도록 순환하여, 냉각부재(52) 전체를 식히고 있다.The
이 때문에, 냉각부재(52)가 위쪽으로 이동하는 것에 의해, 냉각부재(52)의 상면(1)이 스테이지(51)의 하면에 맞닿고, 맞닿아진 스테이지(51)가 그 상부의 양극(51a)을 냉각하고, 양극(51a)이 기판(1)의 열을 빼앗는 구조로 되어 있다. 냉각부재(52)의 상면은 장방형으로 되어 있으며, 스테이지(51)의 길이방향 전체를 냉각한다.For this reason, when the cooling
관로(52c)로부터 배출된 냉각매체는 도시하지 않은 냉각장치에 의해서 냉각 되어, 재차 관로(52a)로 송출되도록 순환된다.The cooling medium discharged from the
또, 양극(51a)의 하측에 설치된 공간(51b)은 스테이지(51)에 의해서 간막이되어 있고, 내부에는 기체가 봉입되어 있거나 혹은 대기 개방된 상태로 되어 있다.Moreover, the
양극(51a)의 위쪽에는 장방형의 판형상의 음극(53)이 배치되어 있다. 음극(53)은 음극 지지체(54)에 의해 지지되고, 음극(53)과 양극(51a)이 대향하고 있다. 음극(53)은 융점이 높은 몰리브덴 혹은 그래파이트 등으로 형성되어 있다.A rectangular plate-shaped
음극 지지체(54)는 석영유리나 알루미늄 등의 내열성 산화물, 질화 알루미늄, 질화규소 등의 내열성 질화물, 혹은 탄화규소 등의 내열성 탄화물로 구성되어 있다.The negative
음극(53)의 내부에는 냉각매체가 흐르는 유로가 형성되어 있어도 좋다. 냉각매체가 흐르는 것에 의해 음극(53)의 과열을 억제할 수 있다. 냉각매체로서는 챔버(70)의 외부로부터 도입되는 물, 염화칼슘 수용액 등이 바람직하다.The flow path through which the cooling medium flows may be formed inside the
양극(51a)의 외주면의 근방에는 아크의 발생을 억제하기 위한 절연체(55)가 배치되어 있다. 절연체(55)는 석영유리나 알루미나 등의 내열성 산화물, 질화알루미늄, 질화규소 등의 내열성 질화물, 및 탄화규소 등의 내열성 탄화물 중의 적어도 어느 하나로 구성되어 있다.
절연체(55)는 환상이며, 챔버(70)의 바닥부에 세워 설치된 지지체(56)에 의해서 양극(51a)과 동일한 높이로 지지되고, 그 내주측에서 양극(51a)의 외주를 근접해서 둘러싸고 있다. The
또한, 절연체(55)는 음극(53)과 양극(51a)의 사이의 이상 방전(아크방전, 불 꽃방전)의 발생을 억제하는 것이며, 양극(51a)의 외주 측면을 따라 음극(53)과 대향하여 탑재되어 있다. 절연체(55)는 음극(53)에 대해 양극(51a)의 측면을 숨기도록 해도 좋다.The
챔버(70)의 측면에는 창(57)이 형성되어, 챔버(70) 내의 관찰이 가능하게 되어 있다. 창(57)에는 내열성 유리가 끼워 넣어져, 챔버(70) 내의 기밀성이 확보되어 있다. 챔버(70)의 외측에 예를 들면 창(57)의 유리를 통해 기판(1)의 온도를 측정하는 방사온도계(58)가 배치되어 있다.The
이 직류 플라즈마 CVD 장치에는 반응가스를 가스튜브(71)를 통해 도입하는 반응가스계(도시 생략)와, 매트릭스가스를 가스튜브(72)를 통해 도입하는 원료계(도시 생략)와, 챔버(70) 내로부터 기체를 복수의 배기용 관로(60)를 통해 배출하여 챔버(70) 내의 기압을 조정하는 배기계(도시생략)와, 전압설정부(61)를 구비하고 있다.The DC plasma CVD apparatus includes a reaction gas system (not shown) for introducing a reaction gas through the
가스튜브(71)는 챔버(70)에 설치된 구멍을 통해 챔버(70) 내에 도입되어 있고, 적어도 반응조 내의 일부에 있어서 불소수지나 실리콘고무 등의 절연체로 구성되어 있다. 그 구멍과 가스튜브(71)의 외주의 사이는 시일재로 밀봉되어, 챔버(70) 내의 기밀성이 확보되어 있다. 챔버(70) 내에서 가스튜브(71)는 가스도입 노즐인 노즐(73)에 접속되어 있다. The
노즐(73)은 양극(51a) 및 음극(53)의 한쪽의 긴변에 평행한 부분(73A)과, 양극(51a) 및 음극(53)의 다른쪽의 긴변에 평행한 부분(73B)을 갖는다. 노즐(73)은 전체가 환상으로 되어 있어도 좋고, 가스튜브(71)와의 접속점으로부터 부분(73A, 73B)이 분기되어 있어도 좋다. 노즐(73)은 원료가스가 유통하도록 중공으로 되어 있다. 노즐(73)의 부분(73A, 73B)에는 복수의 분출구(73a)가 부분(73A, 73B)에서 선대칭으로 등간격으로 형성되고, 원료가스가 분출구(73a)로부터 기판(1)측을 향해 수평으로, 즉 내측 횡방향으로 분출된다.The
음극 지지체(54)에 부착된 절연체의 노즐 지지체(63)에 의해서 노즐(73)은 지지된다. 노즐(73)이 지지되는 높이는 분출구(73a)가 음극 지지체(54)의 최하부(음극(53)이 노출된 측면에서의 최상부) 이하의 위치이고, 또한 양극(51a)과 음극(53)의 사이에 생기는 양광주 PC의 최고점보다 높은 위치로 되도록 설정된다. 이 범위로 노즐(73)이 지지되면, 원료가스가 음극(53)과 양극(51a)의 사이에 들어가기 쉽고, 또 양광주 PC의 온도를 원료가스의 분출에 의해 국소적으로 냉각되는 것을 방지할 수 있다.The
노즐(73)의 부분(73A, 73B)의 간격은 음극(53)의 폭(단척방향)보다 크고, 노즐(73)의 부분(73A, 73B)은 도 20에 나타내는 바와 같이, 음극(53)의 장척방향의 양 측면보다 더욱 외측에 위치한다. 부분(73A, 73B)은 대략 양극(51a)의 장척방향의 중심선으로부터 등거리에 있다.The distance between the
배기용 관로(60)는 챔버(70)의 바닥면에, 스테이지(71)를 둘러싸도록 등간격으로 개구된 복수의 구멍을 각각 관통하고 있다. 그 구멍과 배기용 관로(60)의 외주의 사이는 시일재로 밀봉되어 있다.The
전압설정부(61)는 양극(51a)과 음극(53)의 사이의 전압 또는 전류값을 설정하는 제어장치이며, 제어부(61a)와 가변전원(61b)을 구비하고 있다. 전압설정 부(61)와 양극(51a) 및 음극(53)은 리드선에 의해 각각 접속되어 있다. 각 리드선은 챔버(70)에 설치된 구멍을 관통하고 있다. 리드선이 통과된 챔버(70)의 구멍은 시일재로 밀봉되어 있다.The
전압설정부(61)의 제어부(61a)는 방사온도계(58)와 리드선에 의해 접속되고, 가변전원(61b)과 리드선에 의해 접속되어 있다. 제어부(61a)는 기동되면, 방사온도계(58)가 측정된 기판(1)의 온도를 참조하고, 기판(1)의 온도가 예정 값으로 되도록, 양극(51a)과 음극(53)의 사이의 전압 또는 전류값을 조정한다.The
가스튜브(72)는 절연체로 구성되고, 챔버(70)에 설치된 구멍을 통과하고 있다. 그 구멍과 가스튜브(72)의 외주의 사이는 시일재로 밀봉되어, 챔버(70) 내의 기밀성이 확보되어 있다. 챔버(70) 내에서 가스튜브(72)는 매트릭스가스용의 가스샤워 노즐(74)에 접속되어 있다.The
가스샤워 노즐(74)은 음극(53)과 대략 동일한 길이를 갖고, 음극(53)을 지지하는 음극 지지체(54)의 위쪽이고 또한 노즐(73)보다 위쪽의 높이에 배치되고, 음극(53)의 장척방향을 따른 중심축인 축(53x)에 대해 평행하고 또한 선대칭으로 되도록 배치되고, 매트릭스가스를 아래쪽으로 샤워형상으로 분출한다.The
본 실시형태의 직류 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 성막을 하는 경우의 기본적인 동작은 제 5 실시형태의 직류 플라즈마 CVD 장치를 이용하는 경우와 마찬가지이다. 단, 본 실시형태의 직류 플라즈마 CVD 장치의 경우, 매트릭스가스와 반응가스가 독립적으로 도입되고, 반응가스가 노즐(73)로부터 내측 횡방향으로 분출하고, 매트릭스 가스가 가스샤워 노즐(74)로부터 아래방향으로 분출된다. 매트릭스가스 는 횡방향으로 분출되는 반응가스의 흐름의 벡터를 변화시키고, 기판(1)쪽에 비스듬히 아래의 기판(1)을 향해 흐르도록 한다.The basic operation | movement at the time of forming into a film using the DC plasma CVD apparatus of this embodiment is the same as the case of using the DC plasma CVD apparatus of 5th Embodiment. However, in the DC plasma CVD apparatus of the present embodiment, the matrix gas and the reaction gas are introduced independently, the reaction gas is ejected from the
이상의 본 실시형태의 직류 플라즈마 CVD 장치는 제 5 실시형태와 마찬가지의 효과가 얻어지는 동시에, 또한 다음의 [10]에 나타내는 이점을 갖는다.The above-described direct current plasma CVD apparatus of this embodiment obtains the same effects as those of the fifth embodiment, and also has the advantages shown in the following [10].
[10] 일반적으로 CVD에서는 매트릭스가스에 대한 반응가스의 농도가 막질에 영향을 주는 것이 알려져 있지만, 단지 반응가스와 매트릭스가스가 소정의 농도로 혼합된 혼합가스를 도입하고, 자연스럽게 발생하는 대류에 의해서 기판에 혼합가스를 운반하는 방법에서는 대류에 의해서는 새로이 도입된 혼합가스에 의해서 기판(1) 상에 충분히 성막할 수 있는 정도의 혼합가스가 기판(1) 상에 충분히 도달하기 전에 배기용 관로(60)로부터 배출되고, 반응가스를 쓸데없이 소비할 가능성이 있다. 또 그것을 보충하기 위해 혼합가스 중의 반응가스의 농도를 올리면, 음극(53)이나 그것을 지지하는 절연성의 음극 지지체(54)에 반응가스에 의한 퇴적이 생기기 쉬워지고, 이것이 플라즈마가 아크방전이나 불꽃방전으로 이행하는 원인이 된다. 이에 대해, 본 실시형태의 직류 플라즈마 CVD 장치는 매트릭스가스와 반응가스를 독립적으로 도입하고, 반응가스의 분출위치를 기판(1)에 대해 비교적 높게 하고, 또한 그것보다 높은 위치에 매트릭스가스의 분출위치를 설치했으므로 매트릭스가스의 다운포스에 의해 기판(1)을 향해 반응가스의 흐름을 조작할 수 있고, 매트릭스가스의 분출위치를 음극(53)이나 그것을 지지하는 절연성의 음극 지지체(54)의 위쪽으로 하고, 또한 반응가스의 분출위치를 음극(53)의 하면 이하로 했기 때문에, 매트릭스가스가 배기용 관로(60)에 이를 때까지의 동안에 다운포스를 부여하므 로, 반응가스가 매트릭스가스의 흐름의 방향에 거슬러서 음극(53)을 향해 역류하는 것이 억제되고, 음극(53)이나 그것을 지지하는 절연성의 음극 지지체(54)에 반응가스의 성분이 부착되는 것을 예방할 수 있다.[10] In CVD, it is generally known that the concentration of the reaction gas with respect to the matrix gas affects the film quality, but only by introducing a mixed gas in which the reaction gas and the matrix gas are mixed at a predetermined concentration, and by naturally occurring convection. In the method of conveying the mixed gas to the substrate, the conduit for exhaust gas before the mixed gas sufficiently reaches the
[제 8 실시형태][Eighth Embodiment]
도 22a, 도 22b는 본 발명의 제 8 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치의 구성도이고, 도 19 중의 요소와 공통된 요소에는 공통의 부호를 붙이고 있다.22A and 22B are structural diagrams of a direct-current plasma CVD apparatus according to an eighth embodiment of the present invention, in which elements common to those in FIG. 19 are assigned the same reference numerals.
도 23은 도 22a의 직류 플라즈마 CVD 장치의 음극, 반응가스용의 노즐, 매트릭스가스용 노즐 및 배기용 관로를 위쪽에서 나타낸 도면이다.FIG. 23 is a view showing a cathode, a reaction gas nozzle, a matrix gas nozzle, and an exhaust pipe of the DC plasma CVD apparatus of FIG. 22A from above.
도 24는 도 22a의 직류 플라즈마 CVD 장치를 측쪽에서 본 단면도이다.FIG. 24 is a side cross-sectional view of the direct-current plasma CVD apparatus of FIG. 22A.
이 직류 플라즈마 CVD 장치는 도 19에 나타내는 제 7 실시형태의 직류 플라즈마 CVD 장치의 음극(53)을 음극(75)으로 변경하고, 전압설정부(61)를 전압설정부(76)로 변경한 것이다.In this DC plasma CVD apparatus, the
음극(75)은 양극(51a)의 중앙부에 대향하는 중앙전극(75a)과, 중앙전극(75a)의 외주를 둘러싼 환상(도 22b)이고, 양극(51a)의 주변부와 대향하는 주변전극(75b)과, 중앙전극(75a)과 주변전극(75b)의 사이에 간극없이 충전되어 있는 세라믹 등의 절연부(75c)를 갖고 있다.The
중앙전극(75a)과 주변전극(75b)의 사이에 절연부(75c)를 개재시키지 않는 경우, 중앙전극(75a) 및 주변전극(75b)의 사이의 거리가 충분히 길지 않으면, 기판(1) 뿐만 아니라, 서로 대향하는 중앙전극(75a)의 측벽 및 주변전극(75b)의 측벽에, 활성종에 의해서 성장하는 막이 퇴적되어 버린다. 이 때문에, 절연부(75c)를 개재시키는 것에 의해서, 서로 대향하는 중앙전극(75a)의 측벽 및 주변전극(75b)의 측벽에 탄소막이 퇴적되는 것을 방지하고 있다.When the insulating
전압설정부(76)는 제어부(76a)와 가변전원(76b, 76c)을 구비하고 있다.The
제어부(76a)는 방사온도계(58)와 리드선에 의해 접속되어 있다. 제어부(76a)는 가변전원(76b, 76c)을 제어하고, 양극(51a)과 중앙전극(75a)의 사이의 전압 또는 전류와, 양극(51a)과 주변전극(75b)의 사이의 전압 또는 전류를 개별로 설정하는 기능을 갖고 있다. 다른 구성은 도 13의 직류 플라즈마 CVD 장치와 마찬가지이다.The
도 22의 직류 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 기판(1)에 성막하는 경우, 플라즈마의 상승시에, 전압설정부(76)의 제어에 의해, 양극(51a)과 중앙전극(75a)의 사이의 전압이 양극(51a)과 주변전극(75b)의 사이의 전압보다 높아지도록 하여, 음극(75)과 양극(51a)의 사이의 전압을 설정한다. 이러한 전압의 인가방법을 하는 것에 의해, 양극(51a)과 중앙전극(75a)의 사이에서 플라즈마의 양광주 PC를 발생시키고, 또, 성막 초기단계에서의 아크의 발생을 예방할 수 있다.In the case where the film is formed on the
이와 같이 전압 또는 전류를 인가하는 것에 의해, 기판(1)의 중앙부분의 상부에 안정된 양광주 PC가 형성된다. 그 후, 제어부(76a)는 양극(51a)과 중앙전극(75a)의 사이의 전압 또는 전류값이 양극(51a)과 주변전극(75b)의 사이의 전압 미만 또는 전류값 미만으로 되도록 전압 또는 전류를 인가하고, 이것에 의해 양극(51a)과 중앙전극(75a)의 사이의 온도와, 양극(51a)과 주변전극(75b)의 사이의 온도를 근사 또는 대략 일치시키고, 기판(1)에 성막을 실시한다.By applying a voltage or a current in this way, a stable positive liquor PC is formed in the upper part of the center part of the board |
이상과 같이, 본 실시형태에서는 음극(75)을 중앙전극(75a)과 주변전극(75b)으로 구성하고, 양극(51a)과 중앙전극(75a)의 사이의 전압 또는 전류값과, 양극(51a)과 주변전극(75b)의 사이의 전압 또는 전류를 독립적으로 설정할 수 있다. 그리고, 플라즈마의 상승시에, 양극(51a)과 중앙전극(75a)의 사이의 전압이 양극(51a)과 주변전극(75b)의 사이의 전압보다 높아지도록 하고 있다. 이것에 의해, 양극(51a)과 음극(75)의 거리를 짧게 하여 양광주 PC를 형성할 수 있다. 양극(51a)과 음극(75)에 인가하는 전압이 낮아도 좋아, 아크방전이나 불꽃방전의 발생 빈도를 억제할 수 있다.As described above, in the present embodiment, the
또, 중앙전극(75a)에 대해 흘리는 전류에 대해, 주변전극(75b)에 흘리는 전류를 적게 하여 기판(1)의 장척의 중심에 집중된 양광주 PC를 발생시키고, 그 후에, 주변전극(75b)에 부가하는 전력을 증가시켜 주변전극(75b)에 흘리는 전류를 증가시키는 것에 의해, 성막의 초기에 발생하는 국소적인 아크방전을 방지하고, 그 후에 양광주 PC를 필요한 크기로 성장시킬 수 있다.In addition, the amount of current flowing through the
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않으며, 각종 변형이 가능하다. 그 변형예로서는 예를 들면 다음과 같은 것이 있다.In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. Examples of such modifications include the following.
[a] 복수의 전극으로 구성되는 음극(27, 35)의 구성은 처리 대상체로 되는 기판(1)이나 양극(11a)의 사이즈에 의해 적절히 변경할 수 있다. 예를 들면, 도 25의 음극(90)은 중앙전극(90a)과 복수의 주변전극(90b)으로 구성되어 있다. 이 경우, 복수의 주변전극(90b)마다 양극(11a)과의 사이의 전압 또는 전류값을 개별적으로 설정해도 좋다. 중앙전극(90a)과 주변전극(90b)의 사이에는 세라믹으로 이루어 지는 절연부(90c)가 충전되어 있다. 도 26 및 도 27에 나타내지는 음극(91, 92)은 복수의 주변전극(91b, 92b)을 중앙전극(91a, 92a)과 동일한 사이즈의 원형으로 한 것이다. 각 전극(91, 92)에서는 주변전극(91b, 92b)과 중앙전극(91a, 92a)의 사이에 세라믹으로 이루어지는 절연부(91c, 92c)가 충전되어 있다.[a] The configuration of the
[b] 음극(27, 35)의 구성은 동심원형상으로 중앙전극(27a, 35a)과 주변전극(27b, 37b)을 배치했지만, 도 28에 나타내는 음극(93)과 같이, 3개의 동심원형상의 링형상의 중앙전극(93a)과, 중앙전극(93a)의 외주를 이간해서 둘러싸는 링형상의 제 1 주변전극(93b)과, 제 1 주변전극(93b)의 외주를 이간해서 둘러싸는 링형상의 제 2 주변전극(93c)을 구비해도 좋다.[b] The configurations of the
[c] 냉각부재(12)에 대해서도 변형이 가능하다.[c] The cooling
도 29의 (a)는 직류 플라즈마 CVD 장치의 냉각부재(12)의 다른 변형예를 나타내는 상면도이고, 도 29의 (b)는 도 29의 (a)의 A-A선을 따른 냉각부재(12)의 개략 단면도이다. 도 30의 (a)는 도 29의 냉각부재(12)의 상면도이고, 도 30의 (b)는 도 30의 (a)의 B-B선을 따른 냉각부재(12)의 냉각시의 동작을 나타내는 개략 단면도이다. 도 29의 (a), (b)에 나타내는 플라즈마 CVD 장치에서는 냉각부재(12)에는 냉각장치(99)로부터 공급되는 냉각매체가 통과하는 관로(12a, 12b, 12c)가 형성되어 있다. 또, 냉각부재(12)의 상면(12w)에는 통기구(12x)로부터 냉각부재(12)의 측면(12z)까지 연통되는 홈(12y)이 형성되어 있다. 이 때문에, 도 30의 (b)에 나타내는 바와 같이, 냉각부재(12)의 상면(12w)이 스테이지(11)에 맞닿아도, 냉기가스는 홈(12y)과 스테이지의 간극에 생긴 유로에 의해서 화살표와 같이 이동하는 것 에 의해서 효율 좋게 통기하여 냉각할 수 있다. 또, 헬륨가스 봉입부(94)로부터 유량조절부(95)에 의해 배출 유량이 조절된 헬륨가스가 삼방밸브(98)로 송출된다. 질소가스 봉입부(96)로부터 유량조절부(97)에 의해 배출 유량이 조절된 질소가스가 삼방밸브(98)로 송출된다. 삼방밸브(98)가 열리면, 냉각된 헬륨가스 및 냉각된 질소가스 봉입부(96)로부터 유량조절부(97)에 의해 배출 유량이 조절된 질소가스가 삼방밸브(98)로 송출된다. 삼방밸브(98)가 열리면, 냉각된 헬륨가스 및 냉각된 질소가스가 통기구(12x)를 통해 스테이지(11)의 맞닿음면에 내뿜어 기판(1)을 냉각할 수 있다.FIG. 29A is a top view showing another modified example of the cooling
[제 9 실시형태][Ninth Embodiment]
도 31은 본 발명의 제 9 실시형태에 관한 플라즈마 CVD 장치이 개요를 나타내는 구성도이다.31 is a configuration diagram showing an outline of a plasma CVD apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.
이 직류 플라즈마 CVD 장치는 처리 대상의 기판(101)의 표면에 막을 형성하는 장치이며, 반응조인 챔버(110)를 구비하고 있다. 챔버(110)는 기판(101)을 외기로부터 차단한다.This DC plasma CVD apparatus is an apparatus which forms a film on the surface of the board |
챔버(110) 내에는 원주형상의 강제의 스테이지(111)가 배치되고, 스테이지(111)의 상부의 전극 탑재면(111a)에 원판형상의 양극(112)이 탑재되어 있다. 양극(112)의 상측의 기판 탑재면(112a)에 예를 들면 직사각형의 기판(101)이 탑재된다. 양극(112)은 그래파이트로 형성되고, 그 표면의 산술평균 조도 Ra는 5㎛ 정도이다.In the
양극(112)의 외주면은 석영유리 등의 절연체로 구성된 링(114)으로 둘러싸여 있다. 스테이지(111), 양극(112) 및 링(114)은 축(111x)을 중심으로 하여 회전하도록 설정되어 있다.The outer circumferential surface of the
양극(112)의 하측의 스테이지(111)에는 폐색된 원주형상의 공간(111b)이 설치되고, 스테이지(111)의 전극 탑재면(111a)의 부분이 판형상으로 되어 있다.In the
스테이지(111)의 공간(111b)에는 기둥형상의 냉각부재(113)가 배치되어 있다. 냉각부재(113)는 기판(101)을 필요에 따라 냉각하기 위해 설치된 것이며, 동 등의 열전도성이 높은 금속으로 형성되어 있다. 냉각부재(113)는 도시하지 않은 이동기구에 의해 화살표와 같이 상하로 이동하는 구조로 되어 있다.The
냉각부재(113)의 상단면은 스테이지(111)의 전극 탑재면(111a)과는 반대측의 면(이하, 이 면을 이면이라 함)(111c)에 대향하는 대향면(113)이며, 외경이 크게 되어 있다. 냉각부재(113)가 위쪽으로 이동하는 것에 의해, 대향면(113a)이 스테이지(111)의 이면(111c)에 근접하도록 혹은 맞닿도록 대향한다.The upper surface of the cooling
냉각부재(113)의 내부에는 냉각된 물 혹은 염화칼슘 수용액 등의 냉각매체를 흘리는 유로(113b)가 형성되어 있다. 유로(113b)는 냉각부재(113)의 측면으로부터 대향면(113a)의 근방을 통과하고, 재차 냉각부재(113)의 측면에 도달해 있다. 유로(113b)는 관로(113c, 113d)를 통해 냉각기(115)와 접속되고, 냉각매체가 냉각기(115)에 의해 냉각되어, 유로(113b)와 냉각기(115)의 사이를 순환하여 흐른다.Inside the cooling
냉각부재(113)의 대향면(113a)의 중앙에는 통기구(113e)가 개구되어 있다. 통기구(113e)는 냉각부재(113)의 아래쪽의 측면에 관통되어 있다. 냉각부재(113)의 아래쪽의 측면에 있어서 통기구(113e)는 관로(116)와 접속되어 있다. 관 로(116)는 밸브(117) 및 유량조정기(118)를 통해 봄베(119)에 접속되어 있다. 봄베(119)에는 냉각가스로서의 헬륨가스 혹은 질소가스 등이 봉입되어 있다. 냉각가스는 공간(111b) 내에 충만되지만, 양극(112)의 기판 탑재면(112a)측에 충만되는 일은 없다.The
이와 같이, 냉각부재(113)에는 냉각매체에 의해서 스테이지(111)를 냉각하는 기구 뿐만 아니라, 통기구(113e)로부터 냉각가스를 스테이지(111)에 내뿜어 스테이지(111)를 냉각하는 기구를 구비하고 있다. 그 때문에, 양극(112) 및 기판(101)을 냉각하는 경우에, 대향면(113a)을 스테이지(111)의 이면(111c)에 부분적 또는 전체적으로 맞닿는 방법이나, 대향면(113a)을 이면(111c)에 근접시켜 냉각가스를 스테이지(111)에 내뿜어 스테이지(111)를 냉각하는 방법이나, 그 양쪽 어느 하나를 선택할 수 있다.Thus, the cooling
양극(112)의 기판 탑재면(112a)에 대향하도록, 음극(120)이 지지되어 있다. 음극(120)과 양극(112)의 사이에는 플라즈마를 발생시키기 위한 전압을 인가하는 전원(121)이 접속되어 있다.The
챔버(110)의 음극(120)보다 높은 위치에는 도시하지 않은 원료가스계로부터 공급된 원료가스를 챔버(110) 내에 도입하는 가스도입관(122)이 설치되어 있다. 챔버(110)의 바닥부에는 원료가스를 배출하는 가스배기관(123)이 설치되어 있다.At a position higher than the
가스도입관(122) 및 가스배기관(123)은 챔버(110)에 설치된 구멍을 각각 통과하고, 각 구멍과 가스도입관(122) 및 가스배기관(123)의 외주의 사이는 시일재로 밀봉되어 챔버(110) 내의 기밀성이 확보되어 있다. 가스배기관(123)에는 원료가스 를 가스배기관(123)으로부터 배출하여 챔버(110)내의 기압을 조정하는 도시하지 않은 배기계가 접속되어 있다.The
챔버(110)의 측면에 챔버(110)의 내부를 관찰하기 위한 창(125)을 형성해도 좋다. 이 경우, 창(125)에는 내열성 유리가 끼워 넣어져, 챔버(110) 내의 기밀성이 확보된다. 챔버(110)의 외측에 창(125)의 내열유리를 통해 기판(101)의 온도를 측정하기 위한 분광 방사 휘도계(126)가 배치된다.The
이 직류 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 기판(101)에 성막을 실행하는 경우에는 처음에, 기판(101)을 양극(112)의 기판 탑재면(112a) 상에 탑재한다. 기판(101)의 탑재가 완료되면, 다음에 챔버(110) 내를 배기계를 이용하여 감압하고, 계속해서 가스도입관(122)으로부터 원료가스를 챔버(110) 내에 도입한다. 원료가스는 성막의 재료로 되는 메탄 등의 반응가스와, 성막의 성막재료로 되지 않는 수소 등의 매트릭스가스(캐리어가스)와 소정의 비율로 혼합된 것이다. 예를 들면 그래파이트나 다이아몬드 미립자 등의 탄소막을 기판(101)에 성막하는 경우, 반응가스는 탄소를 함유하는 화합물의 가스로 된다.In the case where film formation is performed on the
원료가스의 도입량 및 배기량을 조절하고, 챔버(110) 내의 기압을 소정값 혹은 소정값으로부터의 어긋남이 허용범위에 들어가도록 설정한다. 또, 스테이지(111)를 예를 들면 10rpm으로 회전시켜 기판(101) 및 양극(112)을 회전시킨다. 이 상태에서, 양극(112)과 음극(120) 사이에 직류전압을 인가하고, 플라즈마를 발생시킨다. 플라즈마가 발생하면, 플라즈마에 의해 반응가스로부터 활성종이 생성되어 기판(101)으로의 성막이 개시된다. 기판(101) 및 양극(112)을 회전시키는 것 에 의해, 기판(101)의 위치에 의한 온도 불균일이 작아지고, 기판(101) 상에서의 성막의 불균일이 방지된다.The introduction amount and the exhaust amount of the source gas are adjusted, and the air pressure in the
성막에 의한 기판(101)의 온도 상승을 억제하여 원하는 막질을 확보하기 위해, 혹은 성막 도중에 기판(101)의 온도를 변화시켜 막질을 변화시키기 위해, 냉각부재(113)에 조립된 냉각기구를 적절히 선택하여 사용한다. 즉, 냉각기(115)에서 냉각된 냉각매체를 냉각부재(113)의 유로(113b)에 흘리면서, 대향면(113a)을 이면(111c)에 맞닿게 해도 좋고, 대향면(113a)을 이면(111c)에 근접시켜 냉각가스를 이면(111c)에 내뿜어도 좋으며, 유로(113b)에 냉각매체를 흘리면서, 대향면(113a)의 일부를 이면(111c)에 맞닿게 하여 냉각가스를 이면(111c)에 내뿜어도 좋다.In order to suppress the temperature rise of the
분광방사 휘도계(126)에 의해 기판(101)의 표면온도를 측정할 수 있으므로, 플라즈마에 의한 기판(101)의 표면 온도에 따라, 기판(101)의 냉각 타이밍이나 양극(112) 및 음극(120)간에 인가하는 전압이 제어 가능하다.Since the surface temperature of the
성막이 개시되고 나서 소정시간이 경과하고, 성막이 종료 단계로 되었을 때, 양극(112)과 음극(120)의 사이의 전압의 인가를 정지하고, 계속해서 원료가스의 공급을 정지하며, 퍼지가스로서 질소가스를 챔버(110) 내에 공급하여 상압으로 복귀시킨 후, 기판(101)을 꺼낸다.When a predetermined time elapses from the start of film formation, and when the film formation is in the end stage, the application of the voltage between the
다음에, 이 직류 플라즈마 CVD 장치의 이점을 설명한다.Next, the advantages of this DC plasma CVD apparatus will be described.
기판(101)에 성막을 실행하면, 기판(101), 양극(112) 및 음극(120)은 양극(112)과 음극(120)의 사이에 발생하는 플라즈마에 노출되는 것에 의해서 가열된다. 기판(101)에 부가된 에너지의 일부는 열복사에 의해서도 챔버(110)에 전달되 지만, 그의 대부분은 기판(101)으로부터 양극(112) 및 스테이지(111), 또한 스테이지(111)를 통해 냉각부재(113)로 전달되고, 부가되는 전열량과 확산하는 전열량이 밸런스를 취함으로써, 기판(101)의 온도는 일정하게 유지된다.When film formation is performed on the
여기서, 양극(112)을 그래파이트로 구성한 경우(이하, 이 전극을 그래파이트 전극이라 함)와, 몰리브덴으로 구성한 경우(이하, 이 전극을 몰리브덴 전극이라 함)에서 성막을 실행하고, 그 비교를 실행하였다.Here, film formation was performed in the case where the
성막 조건은 그래파이트 전극 및 몰리브덴 전극의 어느 경우도, 반응가스의 메탄의 유량을 50sccm, 매트릭스가스의 수소의 유량을 500sccm으로 한 원료가스를 챔버(110) 내에 도입하고, 배기 속도를 조절함으로써 전체 압력을 999.32Pa로 유지하였다. 또, 음극(120)과 그래파이트 전극 및 몰리브덴 전극의 사이의 전류밀도가 0.15A/㎠(전류/전극면적)로 되도록 전력을 인가하고, 플라즈마를 발생시켰다.In the film forming conditions, for both the graphite electrode and the molybdenum electrode, the source pressure having the flow rate of methane of the reaction gas of 50 sccm and the flow rate of hydrogen of the matrix gas of 500 sccm was introduced into the
몰리브덴 전극의 표면의 산술평균 조도 Ra는 1.5㎛이고, 벌크의 이동에 의한 열전도율 λ는 132W·m-1·k-1이었다. 양극(112)으로 한 그래파이트의 표면의 산술평균 조도 Ra는 5㎛이고, 벌크의 열전도율 λ는 120W·m-1·k-1이었다.Arithmetic mean roughness Ra of the surface of the molybdenum electrode was 1.5 micrometers, and thermal conductivity (lambda) by the movement of a bulk was 132 W * m <-1> k <-1> . The arithmetic mean roughness Ra of the surface of the graphite made of the
기판(101)에는 두께 0.5㎜의 실리콘을 사용하고, 기판(101)의 온도를 변화시키기 위해, 성막개시 시각으로부터 약 2시간까지는 도 31의 대향면(113a)과 스테이지(111)의 이면(111c)의 거리 x를 60㎜로 하였다. 이 동안, 그래파이트 전극을 이용한 플라즈마 CVD 장치에서는 기판(101) 상에 곡면을 이루는 꽃잎형상(부채형상)의 복수의 탄소 박편이 기립하면서 서로 랜덤한 방향으로 연결되어 구성되는 카본 나노 월이 성막되었다. 각 탄소 박편은 격자간격이 0.34㎚인 수층∼수십층의 그라펜 시트이었다. 그 이후에는 거리 x를 0.5㎜로 근접시켰다. 그리고, 스테이지(111)의 하측의 공간(111b)에 냉각가스로서의 헬륨가스를, 통기구(113e)를 통해 500sccm으로 도입함으로써 기판(101)의 온도를 하강시켰다. 이 동안, 그래파이트 전극을 이용한 플라즈마 CVD 장치에서는 기판(101) 상의 카본 나노 월 상에, 입경이 나노미터 수치(1㎛ 미만)인 복수의 미결정 다이아몬드 미립자를 포함하는 층인 미결정 다이아몬드막이 퇴적되고, 미결정 다이아몬드 미립자의 성장과 함께 주로 카본 나노 월의 일부가 성장하고, 미결정 다이아몬드막의 간극을 관통하고, 미결정 다이아몬드막의 표면으로부터 돌출되어 있는 침형상의 탄소봉이 형성되었다. 이 탄소봉은 내부까지 탄소가 형성되어 있고, 카본 나노 튜브와 같이 얇은 탄소층에서 내부가 공동으로 되도록 형성된 통형상 구조체가 아니라, 강직(剛直)이며, 카본 나노 월로부터 성장하고 있으므로 기계 강도가 강하다.Silicon having a thickness of 0.5 mm is used for the
기판(101)의 온도 계측에는 분광방사 휘도계(126)를 이용하고, 기판(101)으로부터의 적외 복사 강도를 분광 측정하고, 회색체 근사를 적용하여 기판(101)의 온도, 및 방사율을 평가하였다.A spectroradiometer is used to measure the temperature of the
도 32는 양극(112)의 차이에 의한 기판(101)의 측정온도를 나타내는 그래프이다.32 is a graph showing the measurement temperature of the
도 32에 나타내는 바와 같이, 어느 쪽의 전극에 있어서도, 성막개시 30분 이내에 기판(101)의 온도가 최고점에 달하고, 그 후, 전류밀도 일정의 상태에서 기판(101)의 온도가 하강 경향을 나타내고 있다. 이러한 기판(101)의 온도가 하강 경향을 갖는 이유는 기판(101)에 그라펜 시트의 집합체인 카본 나노 월이 퇴적되어 감으로써, 기판(101)의 상면의 방사율이 상승하고, 기판(101)의 표면으로부터 챔버 내로의 복사에 의한 전열량이 증대해 가기 때문이다. 또한, 카본 나노 월이 기판(101) 상에 성막되는 것에 의해서 기판(101)의 방사율이 일정값에 도달한 후에는 기판(101)의 온도는 안정되어 있다. 이러한 현상은 기판(101)의 온도가 900℃를 초과하는 바와 같은 CVD에 의한 성막시에는 기판(101)의 온도에 대해 주변의 방사율이 크게 영향을 주는 것을 나타내고 있다.As shown in Fig. 32, the temperature of the
전극에 의한 기판(101)의 온도를 비교하면, 기판(101)의 온도가 크게 변동하는 초기성막 영역에 있어서는 그래파이트 전극 상의 기판(101)의 온도는 몰리브덴 전극 상의 그것에 대해 100℃ 이상 낮은 온도로 되었다. 또, 그 이후의 온도가 안정된 상태에서는 거리 x가 0.5㎜일 때에도, 그래파이트 전극의 기판(101)의 온도가 몰리브덴 전극의 경우의 기판(101)의 온도보다 40℃ 낮아진다.Comparing the temperature of the
도 33은 도 32의 로 조작에 있어서 인가 전류를 일정하게 한 상태에서 플라즈마에 인가된 전력의 변화를 나타내는 그래프이다.33 is a graph showing a change in power applied to the plasma in a state in which the applied current is made constant in the furnace operation of FIG. 32.
이 성막시에는 양극(112)과 음극(120)의 사이에 흐르는 전류밀도는 0.15A/㎠로 일정하게 되도록 제어되어 있고, 인가전압은 가스의 상태에 따라서 자동적으로 변동한다. 실제로는 전극간의 가스의 밀도가 낮을수록, 인가전압은 감소하는 경향을 갖는다. 기판(101)의 온도가 높은 몰리브덴 전극의 경우 쪽이 기판(101)이나 전극에 의해서 주위의 가스온도가 높아지고, 그만큼 밀도를 감소시키는 것으로 되기 때문에, 기판(101)의 온도가 낮은 그래파이트 전극에 대해 동일한 전류밀도를 흘리기 위한 전압은 작아진다. 이 때문에, 몰리브덴 전극의 경우에 인가되는 전력 쪽이 그래파이트 전극의 경우에 비해 항상 작아지지만, 그 변화량은 인가 전력에 대해 1.5% 이하이다.At the time of film formation, the current density flowing between the
이러한 인가 전력이 거의 변화하지 않음에도 불구하고, 기판(101)의 온도가 항상 몰리브덴 전극과 그래파이트 전극에서 100℃의 차가 생기는 원인은 이 온도영역에 있어서 그래파이트 전극 쪽이 몰리브덴 전극보다 열을 배출하기 쉽게 되어 있기 때문이다. 몰리브덴에 대해 열전도율이 작고 또한 표면이 거친 그래파이트 전극 쪽이 열을 배출하기 쉬운 경향을 갖는 것은 양자의 전극에 있어서 접촉에 의한 열전도보다 열복사에 의한 열전도의 기여가 크게 되어 있기 때문으로 설명할 수 있다. 접촉 열저항이 크기 때문에 전극재료 자체의 열전도율이 의미를 이루지 않으면 0.9 이상의 방사율을 갖는 그래파이트에 대해, 몰리브덴은 표면에 의한 반사를 위해 0.3 정도의 방사율 밖에 갖지 않기 때문에, 그래파이트 전극 쪽이 기판(101)의 온도가 작아지는 것을 용이하게 설명할 수 있다.Although the applied power hardly changes, the reason why the temperature of the
또, 기판(101)의 온도가 높을 때일수록 몰리브덴 전극과 그래파이트 전극의 사이의 온도차가 더욱 크게 되는 경향은 접촉에 의한 열전도가 온도차에 비례해서 전열량이 변화하는 것에 대해, 열복사에서는 절대온도의 4승에 비례해서 전열량이 커지기 때문에, 기판(101)의 온도가 높아질수록 급격하게 방출되는 전열량이 증대하여 온도가 높아지기 어렵게 되는 것과 대응하고 있다. 이들로부터도 성막 중의 열전도에 있어서는 열복사의 비율이 큰 것이 시사된다.In addition, the higher the temperature of the
여기서, 각 전열방식에 의한 전열양의 추측을 실행하기 위해, 표면 조도 Ra 의 양극의 위에 경면 연마된 기판을 설치했을 때를 고려한다. 표면 y를 기판의 이면, 표면 z를 양극의 표면으로 하고, 기판의 이면 y가 경면으로 하면 양극의 표면 조도 Ra에 비해 대략 평면으로 할 수 있으므로, 접촉에 의한 전열은 길이가 Ra인 양극의 돌기를 통해 전달되는 것으로 고려된다. 이 경우, 기판(101)의 온도를 T1, 양극 온도를 T2로 했을 때, 접촉에 의해서 기판으로부터 양극의 사이에 흐르는 단위면적당의 전열량 Wt1은Here, in order to perform the estimation of the heat transfer amount by each heat transfer method, the case where the mirror-polished board | substrate is provided on the anode of surface roughness Ra is considered. If the surface y is the back surface of the substrate and the surface z is the surface of the anode, and the surface y of the substrate is the mirror surface, the surface roughness Ra of the anode can be roughly flat compared to the surface roughness Ra of the anode. It is considered to be delivered through. In this case, when the temperature of the
으로 나타낼 수 있다. 단, λ는 양극 재료의 열전도율, r은 기판(101)과 양극(112)의 사이의 외관상의 접촉면적에 대한 기판(101)과 양극(112)의 사이의 진실 접촉면적의 비율, Ra는 표면의 산술 평균 조도이다. 더욱 정확한 식에는 기판(101)과 양극(112)의 사이의 간격에 대해 보정항이 도입되지만, 본건에서는 개산(槪算)하는 것이 목적이므로 이것은 생략한다.It can be represented as Where λ is the thermal conductivity of the anode material, r is the ratio of the true contact area between the
상술한 고체끼리의 접촉에 의한 전열 이외에, 기판(101)-양극(112)간의 간극의 기체를 통해 전달되는 열전도가 있다. 온도가 다른 평행이평판 사이에 있는 정지(靜止)층을 통한 열전도로 단순화해서 고려했을 때, 도 32에 나타내는 데이타를 얻었을 때의 플라즈마 CVD에서 일반적으로 실행되는 0.1기압 이하의 분위기하에 있어서, 평균 자유 행로는 기판의 이면측의 표면조도보다 충분히 크다고 간주할 수 있으므로, 전열은 자유 분자 열전도로 고려할 수 있다. 또, 이 때, 전열량 Wg1은In addition to the heat transfer by the contact between the solids described above, there is a heat conduction transferred through the gas in the gap between the
로 나타낼 수 있다. 여기서, ∧: 자유 분자 열전도율, α: 적응계수, p: 압력, γ : 비열비, k: 볼츠만 정수, m : 기체분자의 질량이다. 개산을 위한 간략화로서 적응계수를 가장 큰 1로 하고, 비열비를 7/5, 기체분자의 질량을 플라즈마의 주요 가스인 수소분자의 3.3×10-27㎏로 하여 계산한다. It can be represented as. Where: 자유: free molecular thermal conductivity, α: adaptive coefficient, p: pressure, γ: specific heat ratio, k: Boltzmann constant, and m: mass of gas molecules. For the sake of simplicity, the adaptation coefficient is calculated to be 1, the specific heat ratio is 7/5, and the mass of gas molecules is 3.3x10 -27 kg of hydrogen molecules, which are the main gases of plasma.
마지막으로, 복사에 의한 전열량을 살펴본다. 양극을 무한평행평판으로 고려했을 때, 면 y로부터 면 z에 열복사에 의해서 전달되는 전열량 Wr1은Finally, look at the heat transfer by radiation. Considering the anode as an infinite parallel plane, the heat transfer W r1 transferred by heat radiation from plane y to plane z is
으로 나타내진다. 여기서, ε1, ε2는 각각 면 y, 면 z의 방사율, σ는 스테판 볼츠만 계수(5.67×10-8Wm-2K-4)이다.It is represented by Here, ε 1 and ε 2 are the emissivity of plane y and plane z, respectively, and σ is the Stefan Boltzmann coefficient (5.67 × 10 -8 Wm -2 K -4 ).
이들 3개의 전열의 메커니즘에 대해, 기판으로 되는 실리콘의 방사율을 0.6, 몰리브덴의 방사율을 0.3, 그래파이트의 방사율을 0.9, 기판(101)과 양극(112)의 사이의 외관상의 접촉면적에 대한 기판(101)과 양극(112)의 사이의 진실 접촉면적의 비율을 1/100000, 기판온도가 920℃이고, 양극온도 860℃에서 기판면적 □30㎜인 경우의 전열량의 계산을 실행하면, 몰리브덴 전극에서는 기판(101)과의 접촉 열전도가 약 5W, 몰리브덴 전극과 기판의 사이의 자유분자에 의한 열전도가 약 10W, 열복사에 의한 가열이 약 5W로 되는 것에 반해, 그래파이트 전극에서는 기판과의 접촉 열전도가 약 1W, 그래파이트 전극과 기판(101)의 사이의 자유분자에 의한 열전도가 약 10W, 열복사에 의한 가열이 약 11W로 된다. 이와 같이, 계면에 응력이 인가되지 않고 r이 매우 작은 값으로 될 때, r에 의존하지 않는 열복사, 자유분자 열전도에 의한 전열의 비율이 높아진다.For these three electrothermal mechanisms, the emissivity of silicon to be the substrate is 0.6, the emissivity of molybdenum is 0.3, the emissivity of graphite is 0.9, and the substrate is in contact with the apparent contact area between the
이와 같이 r이 작은 경우에, 플라즈마로부터 기판으로의 전열이 일정한 경우를 고려한다. 기판과 양극의 사이의 외관상의 접촉면적에 대한 기판과 양극의 사이의 진실 접촉면적의 비율 r이 배치어긋남에 의해 불균일되어도, r의 절대값이 작기 때문에 기판으로부터 양극에 전달되는 전열량의 변화는 복사에 의한 전열에는 거의 의존하지 않고, r에 비례해서 변화하는 접촉에 의한 전열량만을 변화시키게 된다. 이 때, 복사에 의한 전열의 기여가 클수록, 접촉에 의한 전열량의 변화의 대부분은 (T1 4-T2 4)에 비례해서 변화하기 때문에 온도변화에 대해 전열량 변화가 크고, 복사에 의한 전열량의 변화에 의해서 보충되고, 상대적으로 T1의 변화량을 작게 할 수 있다. 이와 같이, 복사에 의한 열전도의 기여가 큰 그래파이트 전극은 더욱 복사율이 작은 전극에 대해 r의 변화에 의한 기판 온도의 불균일을 억제하고, 성막조건을 안정시키는 것이 가능해진다.In this case, when r is small, the case where the heat transfer from the plasma to the substrate is constant is considered. Even if the ratio r of the true contact area between the substrate and the anode with respect to the apparent contact area between the substrate and the anode is uneven due to misalignment, since the absolute value of r is small, the change in the amount of heat transferred from the substrate to the anode is changed. It hardly depends on heat transfer by radiation, and changes only the heat transfer amount due to the contact which changes in proportion to r. At this time, the greater the contribution of heat transfer by radiation, the greater the change in heat amount due to contact changes in proportion to (T 1 4 -T 2 4 ), so that the change in heat quantity is large with respect to temperature change, It is supplemented by the change of heat quantity, and the change amount of T1 can be made relatively small. As described above, the graphite electrode having a large contribution of thermal conductivity due to radiation can suppress unevenness of the substrate temperature due to the change of r with respect to the electrode having a smaller radiation rate, and stabilize the film forming conditions.
또, 양극(112)을 그래파이트 전극으로 하는 것에 의해, 불필요한 퇴적물이 양극(112)에 퇴적하는 것을 방지할 수 있는 것을 이하에 나타낸다.In addition, by using the
도 34a, 도 34b는 각각 성막후의 몰리브덴 전극, 그래파이트 전극의 상태를 나타내는 사진이다.34A and 34B are photographs showing the states of the molybdenum electrode and the graphite electrode after film formation, respectively.
양극(112)이 몰리브덴 전극인 경우, 도 34a에 나타내는 바와 같이, 성막 후에, 기판(101)이 탑재되어 있지 않았던 부분에는 탄화 피막이 형성되어 있었다. 이 때문에, 탄화 피막이 형성된 몰리브덴 전극에 새로운 기판을 배치하면, 탄화 피막이 형성되어 있는 위치에서의 표면 조도가 더욱 불균일되고, 접촉 열전도에 의해서 온도 제어가 더욱 곤란하게 되었다.In the case where the
이에 대해, 그래파이트 전극에서는 도 34b와 같이 거의 퇴적물이 존재하지 않았기 때문에, 표면조도의 불균일이 없고, 더욱 안정된 온도 제어가 가능하게 되었다.On the other hand, since almost no deposits existed in the graphite electrode as shown in Fig. 34B, the surface roughness was not uneven and more stable temperature control was possible.
몰리브덴 전극의 탄화 피막과 몰리브덴 전극의 이면간의 저항은 3MΩ 이상이고, 양극과 음극의 사이의 인가전압 자체의 불균일도 발생하였지만, 그래파이트 전극의 표면(기판이 탑재된 부분과 그렇지 않은 부분에 관계없음)과 이면간의 저항은 성막전의 상태와 변화가 없어, 양극의 표면에서의 음극과의 사이의 인가 전압은 면내 균등으로 할 수 있었다.The resistance between the carbonized film of the molybdenum electrode and the back surface of the molybdenum electrode is 3 MΩ or more, and the nonuniformity of the applied voltage itself between the anode and the cathode has occurred, but the surface of the graphite electrode (regardless of the portion on which the substrate is mounted or not) The resistance between the back and the back surface did not change with the state before the film formation, and the applied voltage between the cathode and the cathode on the surface of the anode could be equal in-plane.
이와 같이, 양극(112)을 그래파이트 전극으로 하는 것에 의해, 양극(112)에 절연물로 되는 탄화 피막이 거의 퇴적하지 않으므로, 실질적인 양극(112)의 형상이 성막 과정에서 변화하지 않고, 이것에 의해 플라즈마 형상도 변화하는 것을 방지할 수 있어, 성막의 안정화도 기대할 수 있다.Thus, since the carbonization film which becomes an insulator on the
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 각종 변형이 가능하다.In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible.
도 35에 나타내는 바와 같이, 열복사를 증대하기 위해, 양극(112)의 열복사면을 넓게 하도록 기판 탑재면(112a)에 기판(101)을 수납할 수 있는 오목부를 형성해도 좋다.As shown in FIG. 35, in order to increase thermal radiation, you may form the recessed part which can accommodate the board |
이 경우, 양극(112)에서의 온도가 균등하게 되도록 양극(112)의 두께를 동등하게 하기 때문에, 양극(112)의 이면측이 양극(112)의 오목부의 깊이에 맞도록 돌출된 볼록부로 되어 있는 것이 바람직하고, 양극(112)의 볼록부에 맞추어 스테이지(111)의 전극 탑재면(111a)에 오목부가 형성되고, 스테이지(111)에서의 온도가 균등하게 되도록 스테이지(111)의 두께를 동등하게 하기 위해, 스테이지(111)의 이면측이 전극 탑재면(111a)에 오목부의 깊이에 맞도록 돌출된 볼록부로 되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 스테이지(111)의 이면측에 끼워 맞추도록 대향면(113a)에 오목부가 형서되는 것이 바람직하다.In this case, since the thickness of the
또, 도 36에 나타내는 바와 같이, 기판(101)의 이면이 평활하지 않아도, 기판(101)의 이면의 형상에 맞추어 기판(101)을 끼워 맞출 수 있도록 오목부를 형성해도 좋다.36, even if the back surface of the board |
이 경우, 양극(112)에서의 온도가 균등하게 되도록 양극(112)의 두께를 동등하게 하기 위해, 양극(112)의 이면측이 양극(112)의 오목부의 깊이에 맞도록 돌출 된 볼록부로 되어 있는 것이 바람직하고, 양극(112)의 블록부에 맞추어 스테이지(111)의 전극 탑재면(111a)에 오목부가 형성되고, 스테이지(111)에서의 온도가 균등하게 되도록 스테이지(111)의 두께를 동등하게 하기 위해, 스테이지(111)의 이면측이 전극탑재면(111a)에 오목부의 깊이에 맞도록 돌출된 볼록부로 되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 스테이지(111)의 이면측에 끼워 맞추도록 대향면(113a)에 오목부가 형성되는 것이 바람직하다.In this case, in order to equalize the thickness of the
또, 예를 들면, 전원(121)이 직류전압을 양극(112)과 음극(120)의 사이에 인가하는 구성이 아니어도, 고주파를 인가하는 플라즈마 CVD 장치이어도 좋다. 이 경우에도, 기판(101)을 냉각하는 전극에 그래파이트를 이용하는 것에 의해, 기판을 열의 복사로 냉각할 수 있고, 성막을 안정화할 수 있다.For example, the
또한, 본 발명은 본 발명의 광의의 정신과 범위를 이탈하지 않고, 각종 실시형태 및 변형이 가능하게 되는 것이다. 또, 상술한 실시형태는 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 범위는 실시형태가 아닌, 특허청구범위에 의해서 나타내어진다. 그리고, 특허청구범위내 및 그것과 동등한 발명의 의의의 범위내에서 실시되는 각종 변형이 본 발명의 범위내로 간주된다.In addition, various embodiments and modifications of the present invention can be made without departing from the broader spirit and scope of the present invention. In addition, embodiment mentioned above is for demonstrating this invention, and does not limit the scope of the present invention. That is, the scope of the present invention is shown not by embodiment but by Claim. And various modifications implemented within a claim and the meaning of the invention equivalent to it are considered within the scope of this invention.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 플라즈마 CVD 장치를 나타내는 구성도,1 is a configuration diagram showing a plasma CVD apparatus according to a first embodiment of the present invention;
도 2는 도 1중의 링 노즐 및 배기구를 나타내는 평면도,2 is a plan view showing the ring nozzle and the exhaust port of FIG.
도 3a 및 도 3b는 비교 실험에 이용한 직류 플라즈마 CVD 장치의 구성을 설명하는 도면, 3A and 3B are views for explaining the configuration of a direct-current plasma CVD apparatus used in a comparative experiment;
도 4a는 도 3a 및 도 3b에 나타내는 직류 플라즈마 CVD 장치에 있어서 음극에 발생하는 글로의 상태를 나타내는 도면,4A is a view showing a state of glow generated in a cathode in the DC plasma CVD apparatus shown in FIGS. 3A and 3B;
도 4b는 제 1 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 음극에 발생하는 글로의 상태를 나타내는 도면,4B is a diagram showing a glow state occurring in a cathode in the DC plasma CVD apparatus according to the first embodiment;
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치의 구성을 나타내는 도면,5A and 5B show the structure of a direct-current plasma CVD apparatus according to a second embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치의 구성도,6 is a configuration diagram of a direct-current plasma CVD apparatus according to a third embodiment of the present invention;
도 7은 검증 실험의 개요를 나타내는 도면,7 is a view showing an outline of a verification experiment;
도 8은 검증 실험의 결과를 설명하는 도면,8 is a diagram illustrating a result of a verification experiment;
도 9의 (a) 내지 (d)는 검증 실험의 결과를 설명하는 화상을 나타내는 도면,9A to 9D are diagrams showing images illustrating the results of verification experiments;
도 10의 (a) 내지 (c)는 실험 결과를 나타내는 도면,(A) to (c) is a view showing the experimental results,
도 11은 실험 결과를 나타내는 도면,11 is a view showing experimental results,
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치를 나타내는 구성도,12A and 12B are structural diagrams showing a direct-current plasma CVD apparatus according to a fourth embodiment of the present invention;
도 13은 본 발명의 제 5 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치를 나타내는 구성도,13 is a configuration diagram showing a direct-current plasma CVD apparatus according to a fifth embodiment of the present invention;
도 14는 도 13의 직류 플라즈마 CVD 장치의 음극, 원료가스 노즐, 및 배기용 관로를 위쪽에서 나타낸 도면,FIG. 14 is a view showing a cathode, a source gas nozzle, and an exhaust pipe of the DC plasma CVD apparatus of FIG. 13 from above;
도 15는 도 13의 직류 플라즈마 CVD 장치를 측쪽에서 본 단면도,FIG. 15 is a side cross-sectional view of the DC plasma CVD apparatus of FIG. 13;
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 제 6 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치의 구성도,16A and 16B are a schematic diagram of a direct-current plasma CVD apparatus according to a sixth embodiment of the present invention;
도 17은 도 16a의 직류 플라즈마 CVD 장치의 음극, 원료가스 노즐 및 배기용 관로를 위쪽에서 나타낸 도면,FIG. 17 is a view showing the cathode, source gas nozzle, and exhaust pipe of the DC plasma CVD apparatus of FIG. 16A from above;
도 18은 도 16a의 직류 플라즈마 CVD 장치를 측쪽에서 본 단면도,18 is a side cross-sectional view of the direct-current plasma CVD apparatus of FIG. 16A;
도 19는 본 발명의 제 7 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치의 구성도,19 is a configuration diagram of a direct-current plasma CVD apparatus according to the seventh embodiment of the present invention;
도 20은 도 19의 직류 플라즈마 CVD 장치의 음극, 반응가스 노즐, 매트릭스가스 노즐 및 배기용 관로를 위쪽에서 나타낸 도면,20 is a view showing the cathode, the reaction gas nozzle, the matrix gas nozzle, and the exhaust pipe of the DC plasma CVD apparatus of FIG. 19 from above;
도 21은 도 19의 직류 플라즈마 CVD 장치를 측쪽에서 본 단면도,21 is a sectional side view of the direct-current plasma CVD apparatus of FIG. 19;
도 22a 및 도 22b는 본 발명의 제 8 실시형태에 관한 직류 플라즈마 CVD 장치의 구성도,22A and 22B are structural diagrams of a direct-current plasma CVD apparatus according to an eighth embodiment of the present invention;
도 23은 도 22a의 직류 플라즈마 CVD 장치의 음극, 반응가스용 노즐, 매트릭스가스용 노즐 및 배기용 관로를 위쪽에서 나타낸 도면,FIG. 23 is a view showing a cathode, a reaction gas nozzle, a matrix gas nozzle, and an exhaust pipe of the DC plasma CVD apparatus of FIG. 22A from above;
도 24는 도 22a의 직류 플라즈마 CVD 장치를 측쪽에서 본 단면도,FIG. 24 is a side cross-sectional view of the DC plasma CVD apparatus of FIG. 22A;
도 25는 음극의 변형예를 나타내는 도면,25 is a view showing a modification of the cathode;
도 26은 음극의 변형예를 나타내는 도면,26 is a view showing a modification of the cathode;
도 27은 음극의 변형예를 나타내는 도면,27 is a diagram showing a modification of the cathode;
도 28은 음극의 변형예를 나타내는 도면,28 is a diagram showing a modification of the cathode;
도 29의 (a), (b)는 냉각부재의 변형예를 나타내는 도면, 29 (a) and 29 (b) show a modification of the cooling member,
도 30의 (a), (b)는 냉각부재의 변형예를 나타내는 도면, (A) and (b) are views showing a modification of the cooling member,
도 31은 본 발명의 제 9 실시형태에 관한 플라즈마 CVD 장치의 개요를 나타내는 구성도,31 is a configuration diagram showing an outline of a plasma CVD apparatus according to a ninth embodiment of the present invention;
도 32는 성막시의 그래파이트 전극과 몰리브덴 전극의 온도의 차를 설명하는 도면,32 is a diagram illustrating a difference in temperature between a graphite electrode and a molybdenum electrode during film formation;
도 33은 플라즈마에 인가된 전력의 변화를 나타내는 그래프,33 is a graph showing a change in power applied to a plasma;
도 34a 및 도 34b는 성막 후의 양극의 상태를 나타내는 도면,34A and 34B are views showing the state of the anode after film formation;
도 35는 플라즈마 CVD 장치의 변형예의 개요를 나타내는 구성도,35 is a configuration diagram showing an outline of a modification of the plasma CVD apparatus;
도 36은 플라즈마 CVD 장치의 변형예의 개요를 나타내는 구성도,36 is a configuration diagram showing an outline of a modification of the plasma CVD apparatus;
도 37a는 종래의 플라즈마 CVD 장치의 구성을 나타내는 도면, 도 37b는 도 37a에 나타내는 종래의 플라즈마 CVD 장치의 반응조 내의 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면.37A is a diagram showing the configuration of a conventional plasma CVD apparatus, and FIG. 37B is a diagram for explaining the flow of gas in a reaction tank of the conventional plasma CVD apparatus shown in FIG. 37A.
Claims (24)
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007062065 | 2007-03-12 | ||
JPJP-P-2007-00062065 | 2007-03-12 | ||
JPJP-P-2007-00073357 | 2007-03-20 | ||
JP2007073357A JP4558755B2 (en) | 2007-03-20 | 2007-03-20 | Plasma CVD equipment |
JPJP-P-2007-00325296 | 2007-12-17 | ||
JP2007325296A JP4988535B2 (en) | 2007-03-12 | 2007-12-17 | Plasma CVD apparatus and film forming method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20080083560A KR20080083560A (en) | 2008-09-18 |
KR101010389B1 true KR101010389B1 (en) | 2011-01-21 |
Family
ID=40024198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020070136836A Expired - Fee Related KR101010389B1 (en) | 2007-03-12 | 2007-12-24 | Plasma CDD device and film formation method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101010389B1 (en) |
TW (1) | TWI359878B (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120164353A1 (en) * | 2009-09-05 | 2012-06-28 | John Madocks | Plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus |
EP2362001A1 (en) * | 2010-02-25 | 2011-08-31 | Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Method and device for layer deposition |
WO2012092064A1 (en) | 2010-12-30 | 2012-07-05 | Veeco Instruments Inc. | Wafer processing with carrier extension |
TWI480417B (en) | 2012-11-02 | 2015-04-11 | Ind Tech Res Inst | Air showr device having air curtain and apparatus for depositing film using the same |
US9388493B2 (en) | 2013-01-08 | 2016-07-12 | Veeco Instruments Inc. | Self-cleaning shutter for CVD reactor |
JP6054249B2 (en) * | 2013-05-27 | 2016-12-27 | 住友重機械工業株式会社 | Deposition equipment |
US10418226B2 (en) * | 2016-05-27 | 2019-09-17 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Activated gas generation apparatus |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR910006784A (en) * | 1989-09-25 | 1991-04-30 | 고바야시 요오다로 | Photoelectric graphic light receiving body and manufacturing method thereof |
KR20010025958A (en) * | 1999-09-02 | 2001-04-06 | 황철주 | PECVD equipment and multi cluster type deposition equipment |
KR20030030271A (en) * | 2001-10-09 | 2003-04-18 | 엘지전자 주식회사 | Apparatus for flat type plasma-chemical vaporization deposition |
KR20050054114A (en) * | 2003-12-04 | 2005-06-10 | 삼성전자주식회사 | Plasma etching apparatus |
-
2007
- 2007-12-24 KR KR1020070136836A patent/KR101010389B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-12-24 TW TW096149677A patent/TWI359878B/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR910006784A (en) * | 1989-09-25 | 1991-04-30 | 고바야시 요오다로 | Photoelectric graphic light receiving body and manufacturing method thereof |
KR20010025958A (en) * | 1999-09-02 | 2001-04-06 | 황철주 | PECVD equipment and multi cluster type deposition equipment |
KR20030030271A (en) * | 2001-10-09 | 2003-04-18 | 엘지전자 주식회사 | Apparatus for flat type plasma-chemical vaporization deposition |
KR20050054114A (en) * | 2003-12-04 | 2005-06-10 | 삼성전자주식회사 | Plasma etching apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20080083560A (en) | 2008-09-18 |
TWI359878B (en) | 2012-03-11 |
TW200905010A (en) | 2009-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101010389B1 (en) | Plasma CDD device and film formation method | |
US20080226838A1 (en) | Plasma CVD apparatus and film deposition method | |
CN101501834B (en) | Electrostatic chuck device | |
JP4231417B2 (en) | Substrate processing apparatus and cleaning method thereof | |
TWI577820B (en) | Means for improving MOCVD reaction method and improvement method thereof | |
JP2008531856A (en) | Method and system for coating inner surfaces using reverse flow cycles and other techniques | |
US20080044568A1 (en) | Anti-clogging nozzle for semiconductor processing | |
JP5766495B2 (en) | Heat treatment equipment | |
JP4185483B2 (en) | Plasma processing equipment | |
JP4558755B2 (en) | Plasma CVD equipment | |
JP2006196677A (en) | Plasma processing device, and semiconductor element manufactured by the same | |
JP4988535B2 (en) | Plasma CVD apparatus and film forming method | |
US20110232573A1 (en) | Catalytic Chemical Vapor Deposition Apparatus | |
JP4976696B2 (en) | Plasma CVD equipment | |
TWI705156B (en) | Heating component | |
TWI834778B (en) | Dome stress isolating layer | |
US12170186B2 (en) | Showerhead assembly with heated showerhead | |
JP4890313B2 (en) | Plasma CVD equipment | |
JP2017503925A (en) | Gas injection element for CVD reactor with gas exhaust plate with reduced weight | |
WO2009122790A1 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
RU214891U1 (en) | DEVICE FOR GAS-JET DEPOSITION OF DIAMOND COATINGS | |
JPH06333878A (en) | Plasma etching equipment | |
JP5052206B2 (en) | CVD equipment | |
JP4505366B2 (en) | Method for forming amorphous carbon film | |
JP2010132955A (en) | Substrate treatment apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
PA0109 | Patent application |
St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109 |
|
PA0201 | Request for examination |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201 |
|
P11-X000 | Amendment of application requested |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000 |
|
P13-X000 | Application amended |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000 |
|
R15-X000 | Change to inventor requested |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R15-oth-X000 |
|
R16-X000 | Change to inventor recorded |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R16-oth-X000 |
|
PG1501 | Laying open of application |
St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501 |
|
D13-X000 | Search requested |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000 |
|
D14-X000 | Search report completed |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000 |
|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902 |
|
E13-X000 | Pre-grant limitation requested |
St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000 |
|
P11-X000 | Amendment of application requested |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000 |
|
P13-X000 | Application amended |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000 |
|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902 |
|
E13-X000 | Pre-grant limitation requested |
St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000 |
|
P11-X000 | Amendment of application requested |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000 |
|
P13-X000 | Application amended |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000 |
|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
PE0701 | Decision of registration |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701 |
|
GRNT | Written decision to grant | ||
PR0701 | Registration of establishment |
St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701 |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002 Fee payment year number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration |
St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131218 Year of fee payment: 4 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141219 Year of fee payment: 5 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151217 Year of fee payment: 6 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 6 |
|
P22-X000 | Classification modified |
St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
PC1903 | Unpaid annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903 Not in force date: 20170118 Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE |
|
PN2301 | Change of applicant |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301 St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301 |
|
P22-X000 | Classification modified |
St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000 |
|
PC1903 | Unpaid annual fee |
St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903 Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE Not in force date: 20170118 |