JPH04362091A - プラズマ化学気相成長装置 - Google Patents

プラズマ化学気相成長装置

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JPH04362091A
JPH04362091A JP3134259A JP13425991A JPH04362091A JP H04362091 A JPH04362091 A JP H04362091A JP 3134259 A JP3134259 A JP 3134259A JP 13425991 A JP13425991 A JP 13425991A JP H04362091 A JPH04362091 A JP H04362091A
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electrode
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vacuum vessel
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Kazutoshi Hamamoto
浜本　員年
Satoshi Uchida
聡 内田
Masayoshi Murata
正義 村田
Yoshiaki Takeuchi
良昭 竹内
Katsu Kodama
克 児玉
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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
太陽電池、薄膜半導体、光センサ、半導体保護膜など各
種電子デバイスに使用される薄膜の製造に適したプラズ
マ化学気相成長装置（以下ＣＶＤ装置という）に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０に従来型のＣＶＤ装置を示す。平
行平板形のプラズマＣＶＤ装置であるが、この装置では
、真空容器７中に設置された平板形のＲＦ電極５に対向
して基板１が設置されている。
【０００３】反応ガス２がＲＦ電極５部から通され、Ｒ
Ｆ電源３からＲＦ電極５にＲＦ電圧が印加されると、プ
ラズマが発生する。このプラズマによって反応が生じ、
基板１上にＣＶＤにより薄膜が形成される。図中４はシ
ールド、６は基板ホールダ、８は基板加熱用ヒータ、９
は温度検出用熱電対である。
【０００４】図１１はＲＦ誘導結合型プラズマＣＶＤ装
置である。真空容器７ａの上方に同軸に石英放電管１３
が取付けられ、放電管１３のまわりに放電用コイル１２
が巻かれている。また真空容器７ａの中央に基板１ａが
設けられる。
【０００５】反応ガス２が石英放電管１３の上部から導
入され、ＲＦ電源３から放電用コイル１２に電力を印加
すると放電管３内にプラズマが発生する。これによって
、基板１ａ上にＣＶＤにより薄膜が形成される。
【０００６】図１２は光ＣＶＤ装置である。真空容器７
ｂのほぼ中央に基板１ｂが設けられる。基板１ｂの上方
に石英ガラス窓１５を介して光源１４が設けられる。
【０００７】真空容器７ｂ内に導入された反応ガスを光
源からの光のエネルギで反応させ、基板１ｂ上にＣＶＤ
により薄膜を形成させる。図中１６は真空ポンプ、１８
は反応ガス源である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のＲＦ平行平
板型プラズマＣＶＤ装置の特徴は、７０ｃｍ角程度の大
面積成膜が可能で、最もオーソドックスなタイプである
。しかし、電極が真空容器内部にあるため、電極からの
不純物の混入及び膜はがれによるパーティクルの発生な
どの問題が上げられる。ＲＦ誘導結合型プラズマＣＶＤ
装置の場合は、放電コイルが真空容器の外部にあるため
電極の不純物混入はないが、大面積化が困難で量産器と
しては不向きで専ら研究用である。光ＣＶＤ装置は電極
もなく大変高品質な膜ができるが、ガラス窓に膜が付着
してくると光が通らず成膜できないという問題をかかえ
ている。
【０００９】以上の課題をまとめると以下のようになる
。 （１）ＲＦ放電を行う電極が真空中にある場合、電極か
らの不純物の発生および膜のはがれが基板の膜に悪影響
を及ぼす。 （２）ＲＦ放電用の電極の代りにコイルを用いて、外部
から励起エネルギを導入する装置では大面積化が困難で
ある。 （３）光ＣＶＤ装置では、高品質な膜ができるが、ガラ
スのくもりにより成膜できなくなる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。
【００１１】すなわち、プラズマＣＶＤ装置として、（
１）誘電体製の窓を持つ真空容器と、同窓に対向して、
同真空容器内に配置される基板と、上記窓に対向して上
記真空容器外に設けられるアンテナ型放電手段と、同ア
ンテナ型放電手段に電力を供給する高周波電源とを設け
る。 （２）請求項１のプラズマＣＶＤ装置において、アンテ
ナ型放電手段の軸にその軸を直交し、かつ真空容器を囲
んで設けられるコイルと、同コイルに電力を供給する交
流電源とを設ける。
【００１２】
【作用】（１）上記手段により、真空容器に反応ガスが
導入され、アンテナ型放電手段に電力が供給されると、
アンテナ型放電手段から電波が基板に向けて放射される
。この電磁波により真空容器内にプラズマが発生し、こ
れにより反応ガスが反応して、基板上にＣＶＤにより薄
膜が形成される。
【００１３】このようにして、大形基板に薄膜が形成で
き、かつ真空容器内に電極がないため電極からの不純物
の発生および膜のはがれが発生しない。 （２）コイルに交流電源から通電すると交流磁界が軸方
向に発生する。この磁界は上記（１）の電波の電界と直
交する方向に発生するため、電波で発生するプラズマが
揺動され、基板上により均一に薄膜が形成される。
【００１４】
【実施例】本発明の請求項１に係る第１実施例を図１か
ら図５により説明する。
【００１５】なお、従来例で説明した部分は、説明を省
略し、この発明に関する部分を主体に説明する。
【００１６】図１にて、真空容器２１は両側面に石英ガ
ラス窓２３を持つ。また真空容器２１の中央部には両側
面が窓２３に平行な面を持つ加熱ヒータ３０が設けられ
る。さらに加熱ヒータ３０の両側面上に、ほぼ窓２３の
大きさの基板２２が、配置される。
【００１７】また窓２３の外側近傍にアンテナ型放電用
電極２４が軸をほぼ鉛直に設けられ、アルミ製の高周波
遮断箱２８で覆われる。さらにアンテナ型放電用電極２
４はそれぞれ高周波（ＲＦ）同調回路２５を介して高周
波（ＲＦ）電源２７にケーブル２６でつながれる。
【００１８】アンテナ型放電用電極２４部は、その詳細
を図２に示すように、ほぼ窓１３の外形寸法を持つはし
ご型に導体素子が配置され、その両側の素子にＲＦがＲ
Ｆ同調回路２５を介してフィードされる。またこれらの
部分の電気回路図を図３に示す。
【００１９】以上において、例えば成膜用の基板２２（
ガラス、シリコンウエハ等）上にアモルファスシリコン
の薄膜を形成するとき、真空容器２１内にＳｉＨ４　ガ
スが送られる。真空容器２１内の圧力は０．１〜１Ｔｏ
ｒｒ程度に維持されるとともに基板２２がヒータ３０で
所定の温度に加熱される。ここで１３．５６ＭＨｚのＲ
Ｆ電源２７からＲＦ同調回路２５を経てアンテナ型放電
用電極２４にＲＦ電力を供給する。すると図４に示すよ
うな電極２４から基板２２に進むにつれ均一な分布とな
る電界分布の電波が発生する。すなわち電極２４近傍に
おいては電界は、電極素子の中心から同心円方向に放射
される凹凸の分布であるが、２０ｍｍ、４０ｍｍと基板
２２に向け遠ざかるにしたがって電界分布が平坦になる
。この平坦な分布の電界により容器２１内に均一なプラ
ズマ２９が生じる。このプラズマ２９により反応ガスは
反応して、ＣＶＤにより基板２２上に均一なアモルファ
スシリコンの薄膜が形成される。
【００２０】ここでＲＦ遮断箱２８は電極２４からの電
波を容器２１内に送り外部に漏らさない作用をする。ま
たＲＦ同調回路２５はＲＦ電源２７からの電力を効率よ
く電極２４に送る作用をする。このようにして、大形基
板２２に薄膜が形成でき、かつ真空容器２１内に電極が
ないため電極からの不純物の発生および膜のはがれが発
生しない。また石英ガラス窓２３が曇っても、電波を利
用しているため影響を受けない装置がえられる。
【００２１】なおアンテナ型の放電用電極２４としては
上記のもの以外に図５（ａ）から（ｇ）に示す、はしご
型、うずまき型、綱型、骨型、平板型、ジクザグ型、パ
ンチ型等を用いてもよい。
【００２２】本発明の請求項１に係る第２実施例を図６
により説明する。本実施例は第１実施例の左または右半
分をとり、横型配置としたものである。すなわち、石英
ガラス窓２３ａを真空容器２１ａの下面に配置する。図
中、２２ａは基板、２４ａはアンテナ型放電極、２５ａ
はＲＦ同調回路、２８ａはＲＦ遮断箱である。
【００２３】作用効果は第１実施例とほぼ同様なので説
明を省略する。本発明の請求項１に係る第３実施例を図
７により説明する。本実施例は第２実施例の装置を複数
設け一体化、大型化したものである。図中２１ｂは真空
容器、３０ｂはヒータ、２２ｂは複数の基板、２３ｂは
容器２１ｂの下面に設けられた複数の石英ガラス窓、２
４ｂは各窓部に設けられたアンテナ型放電用電極、２８
ｂは各放電用電極を囲むＲＦ遮断箱、２５ｂは各放電用
電極用のＲＦ同調回路である。
【００２４】各部の作用、効果は第２実施例とほぼ同様
である。このようにして、複数の基板２２ｂに同時に成
膜ができるようになる。
【００２５】本発明の請求項１に係る第４実施例を図８
により説明する。真空容器２１ｃの上面に石英ガラス窓
２３ｃが設けられる。また基板２２ｃは窓２３ｃの内面
に配置される。さらに基板２２ｃに対向して下部に赤外
線加熱ヒータ３０ｃが設けられ、基板２２ｃの成膜面が
加熱される。
【００２６】なお容器２１ｃの反応ガス供給口は上部に
、排気口は下面に設け基板２２ｃ上にダストがつかない
ようにしてある。その他の作用、効果はほぼ第２実施例
と同様である。
【００２７】本発明の請求項２に係る第１実施例を図９
により説明する。交流電源３２につながれた軸が水平な
コイル３１の中に第１実施例の真空容器２１部が配置さ
れている。
【００２８】以上の構成において第１実施例の通り作用
するとともに、コイル３２で発生する交流磁界は電極４
で作られる電波の電界と直交する。したがって容器２１
内に発生したプラズマ２９の粒子が揺動され、基板２２
へのＣＶＤ成膜が捉進されかつより均一化される。
【００２９】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
真空容器内に電極を設置しないので、パーティクルおよ
び不純物の膜中への混入をなくし、平面アンテナ型の放
電電極により大面積均一成膜が可能となる。したがって
、アモルファスシリコン太陽電池、薄膜半導体、光セン
サ、半導体保護膜などの製造装置として極めて有効であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の請求項１に係る第１実施例の
全体構成断面図である。
【図２】図２は同実施例のアンテナ型放電用電極部の詳
細斜視図である。
【図３】図３は同実施例の電極およびＲＦ同調回路の回
路図である。
【図４】図４は同実施例の作用説明図である。
【図５】図５は同実施例の電極例図である。
【図６】図６は本発明の請求項１に係る第２実施例の構
成断面図である。
【図７】図７は本発明の請求項１に係る第３実施例の構
成断面図である。
【図８】図８は本発明の請求項１に係る第４実施例の構
成断面図である。
【図９】図９は本発明の請求項２に係る第１実施例の構
成図である。
【図１０】図１０は従来例の平行平板型装置の断面図で
ある。
【図１１】図１１は同従来例の誘導結合型装置の断面図
である。
【図１２】図１２は同従来例の光式装置の断面図である
。
【符号の説明】
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ　　真空容器２２，２２
ａ，２２ｂ，２２ｃ　　基板２３，２３ａ，２３ｂ，２
３ｃ　　石英ガラス窓２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ　
　アンテナ型放電用電極２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ
　　ＲＦ同調回路２７　　ＲＦ電源 ２８　　ＲＦ遮断箱 ３０，３０ａ，３０ｂ　　ヒータ ３０ｃ　　赤外線ヒータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　誘電体製の窓を持つ真空容器と、同窓
    に対向して、同真空容器内に配置される基板と、上記窓
    に対向して上記真空容器外に設けられるアンテナ型放電
    手段と、同アンテナ型放電手段に電力を供給する高周波
    電源とを備えてなることを特徴とするプラズマ化学気相
    成長装置。
  2. 【請求項２】　　請求項１のプラズマ化学気相成長装置
    において、アンテナ型放電手段の軸にその軸を直交し、
    かつ真空容器を囲んで設けられるコイルと、同コイルに
    電力を供給する交流電源とを備えてなることを特徴とす
    るプラズマ化学気相成長装置。
JP3134259A 1991-06-05 1991-06-05 プラズマ化学気相成長装置 Withdrawn JPH04362091A (ja)

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