JPH04252020A - アモルファスシリコン薄膜の形成方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アモルファスシリコン
の薄膜を形成する方法及びその装置に関するもので、特
に、シリコン及び水素の粒子を基体に付着堆積させるこ
とによりアモルファスシリコンの薄膜を形成するように
した、アモルファスシリコン薄膜の形成方法及び装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アモルファスシリコンの薄膜を形成する
方法としては、プラズマＣＶＤ（化学蒸着）法が知られ
ている。この方法は、原料気体の化学反応に必要な熱エ
ネルギの一部又は大部分を電気エネルギに代替させるこ
とによって、従来用いられてきた熱ＣＶＤ法よりも低温
での薄膜形成を可能とした薄膜形成方法である。このプ
ラズマＣＶＤ法においては、真空チャンバ内に原料気体
を供給し、直流又は高周波を印加することによりグロー
放電を起こさせて、プラズマを発生させる。すると、そ
のプラズマ中に設置された基体の表面に薄膜が形成され
る。その場合、チャンバ内に供給された原料気体は、プ
ラズマ中を通過する際にイオン、ラジカル、原子、ある
いは分子などの活性な励起種となる。そして、それらの
励起種は低温でも反応が進行するので、基体上に低温で
化合物の薄膜が形成されると考えられている。したがっ
て、このプラズマＣＶＤ法は、立体物への付き回り性が
よいというＣＶＤ法の長所に加えて、低温での成膜が可
能であるというＰＶＤ（物理蒸着）法の長所をも合わせ
持っている。

【０００３】ところで、太陽電池、感光ドラムなどに用
いられるアモルファスシリコンを作成する場合には、通
常、高周波プラズマＣＶＤ法が用いられている。この方
法は、上述のように低温成膜が可能であることのほか、
多層化が容易であること、価電子制御が容易であること
、連続自動化が容易であること、大面積化が容易である
こと、低コストであることなどの種々の長所を有してい
る。

【０００４】しかしながら、この高周波プラズマＣＶＤ
法の大きな欠点は、成膜速度が遅いということである。 従来も、原料気体の探索や原料供給方法の検討などによ
り高速成膜化の研究が行われてきているが、現状では１
０μｍ／ｈｒ程度が限界のようである。その原因につい
ては、成膜方法からくる本質的な問題であるとする考え
方もある。

【０００５】このようなことから、高周波プラズマＣＶ
Ｄ法以外の方法によるアモルファスシリコン成膜方法の
検討も行われている。例えば反応性蒸着法、反応性スパ
ッタリング法、あるいは反応性イオンプレーティング法
等のＰＶＤ法を用いたアモルファスシリコンの薄膜形成
方法である。反応性蒸着法とは、真空チャンバ内でシリ
コンを抵抗加熱蒸発や電子ビーム加熱蒸発により蒸発さ
せ、基体上に付着堆積させて薄膜を形成する、いわゆる
真空蒸着法において、水素を同時に導入することにより
アモルファスシリコンの薄膜を形成する方法である。ま
た、反応性スパッタリング法とは、真空チャンバ内で発
生させたプラズマを用いてターゲットと呼ばれるシリコ
ンの表面に高速粒子を衝突させ、スパッタリング現象に
よりターゲット表面から飛び出してきた粒子を基体上に
堆積させて薄膜を形成する、いわゆるスパッタリング法
において、水素を同時に導入することによりアモルファ
スシリコンの薄膜を形成する方法である。そして、反応
性イオンプレーティング法とは、反応性真空蒸着法にお
いて、蒸発するシリコン粒子の一部又は大部分を励起・
イオン化させ、基体上に堆積させてアモルファスシリコ
ン薄膜を形成する方法である。しかしながら、これらの
ＰＶＤ法は、アモルファスシリコンの組成の制御が困難
な場合があること、成膜速度が比較的遅いこと、などの
欠点を共通して有している。そのために、これらの方法
も実質的には適用が困難となっている。

【０００６】ところで、このようなＰＶＤ法の欠点の原
因の一つとして、シリコンと反応するべき水素が励起さ
れていないことが挙げられている。そして、そのような
観点から、その欠点の解消を図る方法として、ＩＶＤ（
イオンアシスト蒸着）法を用いた研究も行われている。 その方法は、反応性蒸着法において、水素の一部又は大
部分を励起・イオン化させてアモルファスシリコン薄膜
を形成するというものである。しかしながら、従来は、
このＩＶＤ法においても、反応性蒸着法と同様に、シリ
コンは単に蒸発させるのみとされていた。そのために、
シリコン粒子のエネルギが十分ではなく、反応性蒸着法
の欠点が完全に解消されるまでには至っていない。

【０００７】以上のことから、シリコンと水素とをとも
に励起、ないしはそのエネルギを高めるようにすればよ
いという結論に到達する。例えば、反応性イオンプレー
ティング法とＩＶＤ法とを組み合わせて、シリコンの一
部又は大部分を励起・イオン化すると同時に、水素の一
部又は大部分をも励起・イオン化させ、それらを反応さ
せて基体上に付着堆積させることにより、アモルファス
シリコン薄膜を形成するという方法が考えられる。また
、ＩＶＤ法において、シリコンの蒸発エネルギを一層高
めるようにすることが考えられる。そのような方法とす
ることにより、アモルファスシリコン薄膜の優れた組成
の制御性、及び高速形成の可能性が期待される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らは、従来用いられてきた上記各種のＰＶＤ法を同時
に動作させた場合には、次のような問題があることを見
いだした。すなわち、シリコンと水素とをそれぞれ励起
させるためには、各々独立した励起手段を設けることが
必要となるが、それらを同時に動作させると、互いに干
渉し合って各々の独立した動作が不可能になる場合があ
るという問題である。また、シリコンの蒸発エネルギを
高めるためには、電子ビーム加熱蒸発法を用いるととも
にその電子ビームを強くすることが有効であるが、その
ようにした場合にも、水素の励起手段が影響を受けて安
定した動作が得られなくなってしまう。

【０００９】この原因については、現時点ではまだその
すべては解明されていない。しかしながら、その中で非
常に重要なものとして、次のことが推定される。すなわ
ち、シリコンや水素を励起させるときには、通常、プラ
ズマを利用した励起やイオン化が行われる。そして、イ
オン化の際には電子も発生するので、その励起によって
イオンや電子が発生する。そのイオンや電子のうちのあ
るものは基体に到達して薄膜の形成に関与するが、ある
ものは迷走電子や迷走イオンとして真空チャンバ内に存
在する。その結果、一方の励起手段から発生した迷走電
子・イオンが他方の励起手段に影響を及ぼし、各々の独
立した動作が妨げられる。アモルファスシリコン薄膜の
形成速度を高速化するためには、各励起手段によるイオ
ン化率や電流密度を高めることが求められるが、そのよ
うにしようとすると、上述のような相互干渉の傾向がま
すます増大する。また、シリコンを蒸発させるために電
子ビーム加熱手段を用いた場合にも、そのパワーを高め
ると多量の反射電子が発生する。そのために、同様な干
渉が生ずると考えられる。

【００１０】このような問題のために、前述したように
シリコンと水素とを独立して励起ないしは活性化させて
反応させるアモルファスシリコン薄膜の形成方法は、実
際上は適用が不可能となっている。

【００１１】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、シリコン及び水素を、そ
れぞれ独立して同時に所望の状態に励起ないしは活性化
することができるようにし、それによって、成膜の高速
化及び組成制御の容易化を図ることのできるアモルファ
スシリコン薄膜の形成方法及び装置を提供することであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明によるアモルファスシリコン薄膜の形成方法
は、シリコンを電子ビーム加熱手段により蒸発させると
ともに水素を励起手段により励起させるに際して、ある
いはシリコンと水素とを各原料ごとに独立した励起手段
を用いてそれぞれ所望の状態に励起させるに際して、そ
れらシリコンの電子ビーム加熱手段あるいは励起手段と
水素の励起手段との間に少なくとも一つ以上の電気的遮
蔽部材を設置し、その遮蔽部材に電位を印加して、電子
ビーム加熱手段と水素励起手段、あるいはシリコン及び
水素の各励起手段を同時に動作させるようにしたことを
特徴としている。遮蔽部材に印加する電位は正電位ある
いは負電位のいずれともすることができる。その場合、
正電位であれば１０〜５００Ｖ、負電位であれば−１０
〜−５００Ｖの範囲とすることが望ましい。

【００１３】また、本発明によるアモルファスシリコン
薄膜の形成装置は、シリコンを蒸発させる電子ビーム加
熱手段あるいはそれを励起させる励起手段と水素を励起
させる励起手段とを互いに独立させて設けるとともに、
それら電子ビーム加熱手段あるいはシリコン励起手段と
水素励起手段との間に導電性材料からなる少なくとも一
つ以上の電気的遮蔽部材を設置し、その遮蔽部材に電位
を印加し得る直流電源を設けたことを特徴としている。 シリコンを励起させる場合、その励起手段は、例えばそ
のシリコンを蒸発させる抵抗加熱あるいは電子ビーム加
熱等の加熱手段とその蒸発粒子の少なくとも一部をイオ
ン化するグロー放電、アーク放電、あるいは熱電子放射
等のイオン化手段とによって構成される。遮蔽部材とし
てはメッシュ状のものを用いることが望ましい。

【００１４】

【作用】前述したように、従来の方法で各種ＰＶＤ法を
同時に動作させると、その各励起手段が互いに干渉し合
い、各々の独立した動作が不可能になる場合がある。と
ころが、それらの励起手段の間に少なくとも一つ以上の
電気的遮蔽部材を設置し、その遮蔽部材に電位を印加す
ると、シリコンと水素とをそれぞれ独立して所望の状態
に励起することが可能となる。シリコンを電子ビーム加
熱手段によりハイパワーで蒸発させる場合も同様である
。その理由については必ずしも明らかではないが、正電
位を印加した遮蔽部材を設置すると、迷走電子がその遮
蔽部材に捕捉されるとともに、迷走イオンがその遮蔽部
材に近付くことが妨げられるようになり、また、負電位
を印加した遮蔽部材を設置すると、迷走電子はその遮蔽
部材に近付くことが妨げられ、迷走イオンはその遮蔽部
材に捕捉されるようになるためであると考えられる。 そして、そのような迷走電子及びイオンの遮蔽効果によ
り、各々の励起手段の相互干渉が防止されるようになる
のではないかと推定される。本発明者らの実験の結果、
遮蔽部材に印加する電位の範囲は±１０〜±５００Ｖが
適当であることが見いだされた。遮蔽部材に印加する電
位が±１０Ｖ未満の場合には、上述の干渉防止効果が十
分には発揮されないので、従来と同様の問題が生ずる。 また、遮蔽部材に印加する電位を±５００Ｖ以上とする
と、その遮蔽部材と励起手段との間で異常放電が起こる
など、新たな実用上の問題が発生し、各原料を所望の状
態に励起させることができなくなってしまう。

【００１５】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明によるアモルファスシリコン薄膜形
成装置の一実施例を示す概略構成図である。

【００１６】この図から明らかなように、このアモルフ
ァスシリコン薄膜形成装置１は、密閉容器状の真空チャ
ンバ２を備えている。そのチャンバ２の壁面は金属等の
導電性材料によって形成されており、アース電位に保持
されるようになっている。また、そのチャンバ２には真
空排気口３が設けられ、その排気口３に接続される真空
排気手段としての真空ポンプ４により、そのチャンバ２
内が減圧されるようになっている。

【００１７】チャンバ２の底部には、電子ビーム加熱に
よってシリコン５を蒸発させる電子ビーム蒸発源６が設
けられている。また、その蒸発源６の上方には、アーク
放電によってシリコン５の蒸発粒子５ａをイオン化する
アーク放電式イオン化手段７が設けられている。そのイ
オン化手段７はイオン化電極８からなり、励起電源９か
らそのイオン化電極８に印加される電圧の大きさによっ
て、蒸発粒子５ａの励起状態が制御されるようになって
いる。こうして、この実施例においては、電子ビーム加
熱蒸発とアーク放電との組み合わせによってシリコン５
が励起・イオン化されるようになっている。すなわち、
電子ビーム加熱手段である電子ビーム蒸発源６とアーク
放電式イオン化手段７とによって、シリコン５の励起手
段が構成されている。

【００１８】真空チャンバ２内には、更にイオンガン１
０が設置されている。そのイオンガン１０には、バルブ
１１及びマスフローコントローラ１２が設けられたガス
導入管１３が連結されており、その導入管１３から水素
ガス１４が供給されるようになっている。そして、その
水素ガス１４が、イオンガン１０内において励起電源１
５により励起・イオン化され、イオンビーム１４ａとし
て放出されるようになっている。すなわち、この実施例
においては、イオンガン１０が水素１４の励起手段とな
っている。

【００１９】このようにして、シリコン５の励起手段と
水素１４の励起手段とは、それぞれ独立して制御される
ようになっている。

【００２０】シリコン５の励起手段、すなわち電子ビー
ム蒸発源６及びイオン化手段７と、水素１４の励起手段
であるイオンガン１０との間には、メッシュ状の遮蔽部
材１６が配置されている。その遮蔽部材１６は金属等の
導電性材料からなるもので、絶縁材１７を介してチャン
バ２の底面上に設置されている。そして、その遮蔽部材
１６に、極性切り換え可能な直流電源１８が接続され、
その電源１８によって正電位あるいは負電位が印加され
るようになっている。こうして、その遮蔽部材１６によ
って、シリコン５の励起手段と水素１４の励起手段との
間が電気的に遮蔽されるようになっている。

【００２１】一方、真空チャンバ２の頂部には、アーク
放電式イオン化手段７によって励起されたシリコン５の
蒸発粒子５ａとイオンガン１０によって励起された水素
１４のイオンビーム１４ａとが同時に投射される位置に
、平板状の基体である基板１９を支持する基板支持電極
２０が設けられている。その基板支持電極２０には基体
加熱用のヒータ２１が内蔵されており、基板支持電極２
０に接続されたヒータ用電源２２によってそのヒータ２
１が作動され、電極２０に取り付けられた基板１９が加
熱されるようになっている。また、その基板支持電極２
０には直流バイアス電源２３が接続されており、そのバ
イアス電源２３によって、基板１９に負のバイアス電位
が印加されるようになっている。更に、その基板支持電
極２０にはマッチングボックス２４を介して高周波電源
２５が接続されており、その高周波電源２５によって、
基板１９に高周波バイアス電圧が印加されるようになっ
ている。

【００２２】次に、このように構成されたアモルファス
シリコン薄膜形成装置１の作用について説明する。

【００２３】アモルファスシリコンの薄膜を形成しよう
とするときには、基板支持電極２０にシリコン等からな
る基板１９を取り付ける。そして、真空チャンバ２の真
空排気口３に真空ポンプ４を接続し、その真空ポンプ４
によりチャンバ２内を真空排気するとともに、ヒータ用
電源２２によってヒータ２１を作動させ、基板１９を所
定の温度に加熱する。また、直流バイアス電源２３ある
いは高周波電源２５によって基板１９に所定のバイアス
電位を印加する。更に、遮蔽部材１６には、直流電源１
８により正電位あるいは負電位を印加しておく。

【００２４】この状態で、電子ビーム蒸発源６を作動さ
せてシリコン５を蒸発させるとともに、アーク放電式イ
オン化手段７によってその蒸発粒子５ａを励起させる。 すると、蒸発粒子５ａの少なくとも一部がイオン化され
る。そして、そのイオンは、基板１９との間の電場によ
って加速され、基板１９に衝突する。一方、これと同時
にイオンガン１０を動作させ、水素１４のイオンビーム
１４ａを基板１９に照射する。それによって、励起され
た水素１４の粒子が基板１９に衝突する。

【００２５】このようにして、シリコン５の粒子と水素
１４の粒子とが、ともに励起した状態で基板１９の表面
に導かれる。したがって、それらが反応し、その化合物
の粒子が形成される。そして、その粒子が基板１９の表
面に付着して堆積する。その結果、アモルファスシリコ
ンの薄膜が形成される。

【００２６】ところで、このようにシリコン５を励起さ
せると、シリコン５のイオンと電子とが発生する。また
、水素１４の励起により、そのイオンと電子とが発生す
る。しかも、シリコン５は電子ビームによって加熱蒸発
されるので、その電子ビームを強くすると多量の反射電
子が発生する。そして、それらが迷走すると、各励起手
段に支障が及ぼされる。例えばシリコン５の励起によっ
て生じたイオンや電子がイオンガン１０に飛び込むと、
イオンガン１０の正常な動作が妨げられ、水素１４が所
望の状態に励起されなくなってしまう。また、シリコン
５を加熱蒸発させる電子ビーム蒸発源６から発生した電
子がイオンガン１０に飛び込んだ場合にも、同様な現象
が生じる。このように、シリコン５の励起手段と水素１
４の励起手段とを同時に動作させると、それらが互いに
干渉して、各々独立して動作させることが不可能となっ
てしまうことがある。

【００２７】しかしながら、このアモルファスシリコン
薄膜形成装置１の場合には、シリコン５の励起手段と水
素１４の励起手段との間に導電性材料からなる遮蔽部材
１６が設けられ、その遮蔽部材１６に正あるいは負の電
位が印加されているので、そのような相互干渉が防止さ
れる。例えば遮蔽部材１６に正電位を印加しておくと、
迷走電子はその遮蔽部材１６に捕捉され、迷走イオンは
その遮蔽部材１６によって反発される。また、遮蔽部材
１６に負電位を印加しておくと、その遮蔽部材１６によ
って迷走イオンが捕捉され、迷走電子が反発される。そ
の結果、それらの迷走電子やイオンによって他方の励起
手段に影響が及ぼされることが防止されるようになる。

【００２８】そして、このようにシリコン５の励起手段
と水素１４の励起手段との相互干渉が防止されることに
より、それらを同時に独立して動作させ、シリコン５及
び水素１４をそれぞれ所望の状態に励起させることが可
能となるので、形成されるアモルファスシリコン薄膜の
組成を正確に制御することが可能となる。また、その励
起エネルギを高めることができるので、高速成膜も可能
となる。

【００２９】しかも、メッシュ状の遮蔽部材１６を用い
ることにより、その遮蔽部材１６がシリコン５の蒸発粒
子５ａや水素１４のイオンビーム１４ａに対する物理的
な障壁となることが軽減されるので、その遮蔽部材１６
の高さを高くしても、基板１９上の広い範囲で化学反応
を起こさせてアモルファスシリコン薄膜を形成させるこ
とができる。そして、そのように遮蔽部材１６の高さを
高くすることにより、各励起手段の相互干渉をより確実
に防止することができる。

【００３０】電子ビーム蒸発源６のパワーを高め、シリ
コン５をイオン化せずに単に蒸発させてアモルファスシ
リコンの薄膜を形成するときにも、遮蔽部材１６を設け
ることによって同様な作用効果が得られる。

【００３１】このようなアモルファスシリコン薄膜形成
装置１を実際に試作し、それを用いて次のような実験を
行った。

【００３２】基板支持電極２０上に縦５０ｍｍ、横５０
ｍｍ、厚さ１ｍｍのシリコン製の基板１９を取り付けた
。そして、真空ポンプ４により、真空チャンバ２内を１
×１０−７Ｔｏｒｒにまで減圧した。また、ヒータ２１
により基板１９の温度を４００℃とし、更に、直流バイ
アス電源２３により基板１９に−１００Ｖのバイアス電
位を印加した。一方、遮蔽部材１６には直流電源１８に
より１００Ｖの正電位を印加した。この状態で、電子ビ
ーム蒸発源６及びアーク放電式イオン化手段７を動作さ
せ、シリコンのイオンプレーティングを行った。同時に
、水素ガス１４をイオンガン１０に供給し、そのイオン
ガン１０を動作させて、イオン化した水素を基板１９に
照射した。 その結果、基板１９の表面上に薄膜が形成された。

【００３３】このときには、シリコン５の励起手段であ
る電子ビーム蒸発源６及びイオン化手段７、水素１４の
励起手段であるイオンガン１０はともに正常に動作し、
干渉等の異常は認められなかった。

【００３４】次いで、このようにして表面に薄膜が形成
された基板１９をチャンバ２内から取り出し、その薄膜
の評価試験を行った。形成された薄膜は、ＸＲＤ（Ｘ線
回折）によりアモルファスであることが確認された。ま
た、ＳＩＭＳにより、その薄膜のシリコン中の水素含有
量は１３％であることが認められた。そして、膜厚測定
の結果から、成膜速度は約２０μｍ／ｈｒと算出された
。なお、同一条件で１０回の成膜を行ったが、再現性は
良好であった。

【００３５】次に、直流電源１８の極性を切り換えて、
遮蔽部材１６に−１００Ｖの負電位を印加し、同様の実
験を行った。このときにも、遮蔽部材１６に正電位を印
加した場合と全く同じ結果が得られた。

【００３６】一方、同一の装置１を用いて、遮蔽部材１
６を外した状態で薄膜形成試験を行った。なお、この場
合にも、同一条件で１０回の成膜を行った。この場合に
は、薄膜形成中にイオンガン１０がしばしば制御不能状
態に陥った。そして、薄膜形成終了後、基板１９をチャ
ンバ２内から取り出し、評価試験を行ったところ、形成
された薄膜は、ＸＲＤによりすべてアモルファスと同定
されたが、ＳＩＭＳにより測定された水素の含有量は、
５〜１０％の間でばらついていた。また、膜厚測定をし
た結果、成膜速度にも約１０〜１５μｍ／ｈｒというば
らつきが見られた。

【００３７】更に、アーク放電式イオン化手段７の作動
を停止させた状態で、電子ビーム蒸発源６のパワーを高
め、遮蔽部材１６を設置した場合とそれを取り外した場
合とについて同様な成膜実験を行った。その結果、遮蔽
部材１６がない場合にはイオンガン１０の動作が不安定
となるが、遮蔽部材１６を設置した場合には、アモルフ
ァスシリコン薄膜の良好な成膜が行われることが確認さ
れた。

【００３８】シリコン５の励起手段については、上記実
施例のような電子ビーム蒸発源６とアーク放電式イオン
化手段７との組み合わせのほか、抵抗加熱蒸発とグロー
放電、アーク放電、熱電子放射のうちの少なくとも１種
以上との組み合わせ、あるいは電子ビーム加熱蒸発とグ
ロー放電、アーク放電、熱電子放射のうちの少なくとも
１種以上との組み合わせ、更にはスパッタリング法を用
いた場合にも、同様の結果が得られることが確認された
。また、水素１４の励起手段としても、グロー放電、ア
ーク放電、熱電子放射、及びイオンガンのうちの少なく
とも１種以上を用いた場合には、同様の結果が得られた
。

【００３９】図２は、本発明によるアモルファスシリコ
ン薄膜形成装置の異なる実施例を示す概略構成図である
。なお、この実施例において、図１の実施例と対応する
部分には同一の符号を付すことにより、重複する説明は
省略する。

【００４０】このアモルファスシリコン薄膜形成装置１
の場合には、シリコン５の励起手段として、シリコン５
を蒸発させる抵抗加熱蒸発源２６とそのシリコン５の蒸
発粒子５ａをイオン化するグロー放電式イオン化手段２
７とが用いられている。そのイオン化手段２７はイオン
化電極２８を備えており、励起電源２９からそのイオン
化電極２８に印加される電圧の大きさによって、蒸発粒
子５ａの励起状態が制御されるようになっている。

【００４１】真空チャンバ２の内部は、中心部に小さな
開口３０を有する隔壁３１により、上部の蒸着室３２と
下部の蒸発室３３とに区画されている。抵抗加熱蒸発源
２６はその下部の蒸発室３３内に設置されている。また
、グロー放電式イオン化手段２７は上部の蒸着室３２内
に配置されている。

【００４２】蒸着室３２内には、更に、水素１４の励起
手段であるイオンガン１０が設けられている。このイオ
ンガン１０は、図１の実施例のものより高圧の下でも動
作可能なものとされている。

【００４３】これらシリコン５の励起手段と水素１４の
励起手段との間には、平板状の遮蔽部材１６が二重に設
けられている。それらの遮蔽部材１６，１６はいずれも
導電性材料からなるもので、絶縁材１７を介して隔壁３
１上に設置されている。そして、それらの遮蔽部材１６
，１６には、それぞれ直流電源１８，１８によって大き
さの異なる正電位あるいは負電位が印加されるようにな
っている。

【００４４】真空チャンバ２には、下部の蒸発室３３に
開口する真空排気口３のほかに、上部の蒸着室３２に開
口する真空排気口３４が設けられている。その真空排気
口３４にはバルブ３５を介して真空ポンプ４が接続され
、その真空ポンプ４によって、蒸着室３２及び蒸発室３
３がともに真空排気されるようになっている。

【００４５】その他の構成は図１の実施例と同様である
。

【００４６】このように構成されたアモルファスシリコ
ン薄膜形成装置１においては、バルブ３５を開いて真空
ポンプ４を作動させ、蒸着室３２及び蒸発室３３をとも
に減圧した後、バルブ３５を閉じて更に真空ポンプ４を
作動させると、蒸発室３３内の圧力が蒸着室３２よりも
十分に低くなる。したがって、その状態で抵抗加熱蒸発
源２６を動作させると、シリコン５が効率よく蒸発する
。そして、そのようにして蒸発したシリコン５の蒸発粒
子５ａが隔壁３１の開口３０を通って蒸着室３２内に流
入し、グロー放電式イオン化手段２７によってイオン化
されて基板１９に衝突する。その場合、蒸着室３２内の
圧力は比較的高く保たれているので、グロー放電も効率
よく起こさせることができる。一方、水素１４はイオン
ガン１０によって励起・イオン化され、そのイオンビー
ム１４ａが基板１９に照射される。こうして、このアモ
ルファスシリコン薄膜形成装置１においても、図１の実
施例の場合と同様に、基板１９上にシリコン５と水素１
４との化合物であるアモルファスシリコンの薄膜が形成
される。

【００４７】この間において、グロー放電式イオン化手
段２７によって生じたイオン及び電子、あるいはイオン
ガン１０によって生じたイオン及び電子は、図１の実施
例の場合と同様に、その間に設けられた遮蔽部材１６，
１６によって電気的に遮蔽される。したがって、それら
のイオンあるいは電子によって他方の励起手段に影響が
及ぼされることは防止される。しかも、この実施例の場
合には、その遮蔽部材１６が二重に配置され、それらに
大きさの異なる電位が印加されるようになっているので
、一方の遮蔽部材１６に印加する電位を高くしても、シ
リコン５の励起手段あるいは水素１４の励起手段とそれ
に隣接する遮蔽部材１６との間の電位差は小さくするこ
とができる。したがって、遮蔽部材１６による電気的遮
蔽効果を高めながら、その遮蔽部材１６と励起手段との
間で異常放電等が起こることは防止することができる。 遮蔽部材１６の数をより多くすれば、励起手段から離れ
た遮蔽部材１６に印加する電位を一層高めることができ
、各励起手段間の電気的な遮蔽を更に確実なものとする
ことができる。

【００４８】なお、上記実施例においては、遮蔽部材１
６としてメッシュ状あるいは平板状のものを用いるよう
にしているが、その遮蔽部材１６としては、例えば塊状
、曲面状など、任意の形状のものを用いることができる
。また、その遮蔽部材１６に印加する電位の電圧波形も
、例えば連続波、矩形波、三角波など、任意の波形とす
ることができる。

【００４９】更に、アモルファスシリコン薄膜を形成す
る基体は、上記実施例のような平板状の基板１９に限ら
れることはなく、棒状など立体的なものにアモルファス
シリコン薄膜を形成する場合にも本発明を適用すること
ができる。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、シリコンと水素とからアモルファスシリコン
の薄膜を形成するに際して、そのシリコンの励起手段あ
るいはそのシリコンを蒸発させる電子ビーム加熱手段と
水素の励起手段との間に、正電位あるいは負電位が印加
される遮蔽部材を設置するようにしているので、それら
の励起手段相互、あるいはシリコンの電子ビーム加熱手
段と水素の励起手段との間の干渉を防止することができ
る。したがって、それらの励起手段及び電子ビーム加熱
手段を同時に動作させるようにしながら、シリコン及び
水素をそれぞれ独立して所望の状態に励起あるいは活性
化することが可能となり、アモルファスシリコン薄膜の
組成を正確に制御するとともに、その成膜の高速化を図
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるアモルファスシリコン薄膜形成装
置の一実施例を示す概略構成図である。

【図２】本発明によるアモルファスシリコン薄膜形成装
置の他の実施例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１　　アモルファスシリコン薄膜形成装置２　　真空チ
ャンバ ３　　真空排気口 ４　　真空ポンプ（真空排気手段） ５　　シリコン ６　　電子ビーム蒸発源（電子ビーム加熱手段）７　　
アーク放電式イオン化手段（シリコンの励起手段）１０
　　イオンガン（水素の励起手段）１４　　水素 １６　　遮蔽部材 １８　　直流電源 １９　　基板（基体） ２０　　基板支持電極 ２６　　抵抗加熱蒸発源（加熱手段） ２７　　グロー放電式イオン化手段（シリコンの励起手
段） ３０　　開口 ３１　　隔壁 ３２　　蒸着室 ３３　　蒸発室

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シリコンを電子ビーム加熱手段により
   蒸発させるとともに、水素を水素励起手段により励起さ
   せ、それらシリコン及び水素を基体に付着させることに
   よりアモルファスシリコンの薄膜を形成するアモルファ
   スシリコン薄膜の形成方法において；前記電子ビーム加
   熱手段と前記水素励起手段との間に少なくとも一つ以上
   の電気的遮蔽部材を設置し、その遮蔽部材に電位を印加
   するとともに、それら電子ビーム加熱手段及び水素励起
   手段を同時に動作させることを特徴とする、アモルファ
   スシリコン薄膜の形成方法。
2. 【請求項２】　　シリコン及び水素をそれぞれ独立した
   励起手段により励起させ、それらを基体に付着させるこ
   とによりアモルファスシリコンの薄膜を形成するアモル
   ファスシリコン薄膜の形成方法において；前記シリコン
   の励起手段と前記水素の励起手段との間に少なくとも一
   つ以上の電気的遮蔽部材を設置し、その遮蔽部材に電位
   を印加するとともに、それらの励起手段を同時に動作さ
   せることを特徴とする、アモルファスシリコン薄膜の形
   成方法。
3. 【請求項３】　　前記遮蔽部材に１０〜５００Ｖの正電
   位を印加することを特徴とする、請求項１又は２記載の
   アモルファスシリコン薄膜の形成方法。
4. 【請求項４】　　前記遮蔽部材に−１０〜−５００Ｖの
   負電位を印加することを特徴とする、請求項１又は２記
   載のアモルファスシリコン薄膜の形成方法。
5. 【請求項５】　　前記水素の励起手段として、グロー放
   電、アーク放電、熱電子放射、あるいはイオンガンのう
   ちの少なくとも１種以上を用いることを特徴とする、請
   求項１又は２記載のアモルファスシリコン薄膜の形成方
   法。
6. 【請求項６】　　前記シリコンの励起手段として、抵抗
   加熱蒸発とグロー放電、アーク放電、あるいは熱電子放
   射のうちの少なくとも１種以上との組み合わせを用いる
   ことを特徴とする、請求項２記載のアモルファスシリコ
   ン薄膜の形成方法。
7. 【請求項７】　　前記シリコンの励起手段として、電子
   ビーム加熱蒸発とグロー放電、アーク放電、あるいは熱
   電子放射のうちの少なくとも１種以上との組み合わせを
   用いることを特徴とする、請求項２記載のアモルファス
   シリコン薄膜の形成方法。
8. 【請求項８】　　前記シリコンの励起手段として、スパ
   ッタリング法を用いることを特徴とする、請求項２記載
   のアモルファスシリコン薄膜の形成方法。
9. 【請求項９】　　シリコンを蒸発させるとともに、水素
   を励起させ、それらシリコン及び水素の粒子を基体に付
   着させることによりアモルファスシリコンの薄膜を形成
   するようにしたアモルファスシリコン薄膜の形成装置に
   おいて；前記シリコンを蒸発させる電子ビーム加熱手段
   と、前記水素を励起させる水素励起手段と、それら電子
   ビーム加熱手段と水素励起手段との間に設けられた導電
   性材料からなる少なくとも一つ以上の電気的遮蔽部材と
   、その遮蔽部材に電位を印加する直流電源と、を備えて
   なる、アモルファスシリコン薄膜の形成装置。
10. 【請求項１０】　　シリコン及び水素をそれぞれ所望の
    状態に励起させ、それらの粒子を基体に付着させること
    によりアモルファスシリコンの薄膜を形成するようにし
    たアモルファスシリコン薄膜の形成装置において；前記
    シリコン及び水素をそれぞれ励起させる互いに独立した
    励起手段と、それらの励起手段の間に設けられた導電性
    材料からなる少なくとも一つ以上の電気的遮蔽部材と、
    その遮蔽部材に電位を印加する直流電源と、を備えてな
    る、アモルファスシリコン薄膜の形成装置。
11. 【請求項１１】　　前記遮蔽部材がメッシュ状のものと
    されていることを特徴とする、請求項９又は１０記載の
    アモルファスシリコン薄膜の形成装置。
12. 【請求項１２】　　前記シリコンの励起手段が、そのシ
    リコンを蒸発させる加熱手段とその蒸発粒子の少なくと
    も一部をイオン化するグロー放電式イオン化手段とから
    なり、その加熱手段が、前記基体が設置される蒸着室と
    は開口を有する隔壁によって区画された蒸発室内に設け
    られ、その蒸発室に真空排気手段が接続されていること
    を特徴とする、請求項１０記載のアモルファスシリコン
    薄膜の形成装置。