JPS62259423A - 薄膜作製装置 - 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】 （イ）発明の利用分野 本発明は光化学気相反応生成物薄膜を基板上に作製する
装置に関するものである。

（ロ）従来技術 近年、非単結晶珪素半導体用または、パッシベーション
用薄膜作製方法において、光化学気相反応（以下光ＣＶ
Ｄ法）が注目されている。

この光ＣＶＤ法を用いた薄膜作製に使用される、従来の
装置は、紫外光の透過窓を有する反応容器内に被膜形成
基板を配置して、減圧下にて薄膜作製用気体を導入し、
紫外光透過窓を通して導入された紫外光により、反応容
器内で光化学気相反応を起し、その反応生成物薄膜を基
板上に被着させるようになっている。そして、紫外光の
透過窓としては石英ガラスや、フン化リチウム、フン化
マグネシュウムなどの紫外光を透過し易い材料で作られ
ている。

また、薄膜の生成速度を増すために、反応容器内に薄膜
作製用気体と一緒に、水銀を添加する水銀増感法や、大
面積の薄膜形成を可能とするため、紫外光源室を減圧と
し、紫外光透過窓を大きくする工夫もされている。

ところで、この光ＣＶＤ法は紫外光透過窓を通して反応
容器内に紫外光を導入するため、被膜形成基板上だけで
なく、該透過窓上にも薄膜が形成されるため、紫外光導
入直後は充分な量の紫外光が窓より基板に照射されてい
るが、薄膜が透過窓上に形成されてゆくに従がい、紫外
光の透過量が減少してゆき、最後には基板上に薄膜が形
成されなくなってしまうという問題があった。

また、この問題の解決法の１つとして、透過窓の反応容
器側にオイルをコーテングすることが提案されているが
、オイルの成分が光化学気相反応時に形成膜中にとり込
まれ膜質を悪くするという問題があった。

（ハ）発明の目的 本発明は、これらの問題を解決するものである。

すなわち、オイル等を塗布せずに紫外光透過窓上に、反
応生成物薄膜を形成させない光ＣＶＤ装置を提供するも
のである。

（ニ）発明の構成 本発明は、紫外光の透過窓を有する反応容器と、前記反
応容器を減圧状態に排気する手段と、前記反応容器に薄
膜作製用気体を導入する手段と、前記気体を活性化させ
る紫外光源を有する薄膜作製装置において、前記紫外光
透過窓上に設けられた第１の電極と、前記第１の電極と
間を隔てて設けられた第２の電極との間に、反応生成物
が固体となるイオン種を、紫外線透過窓より遠ざける向
きのバイアス電圧を印加する手段を有することを特徴と
する薄膜作製装置であります。

すなわち、反応気体中に含まれる反応生成物が固体とな
るような、イオン種または若干の電荷を帯びた活性種を
、第１の電極と第２の電極間に印加するバイアス電圧に
より、紫外光透過窓より遠ざけることを特徴とするもの
であります。

当然のことながらこのバイアス電圧は、光化学気相反応
時の反応容器内圧力における放電開始電圧より低い値で
ある。

また、第１の電極と第２の電極は、アルミニューム、モ
リブデン、タングステン、ステンレス、白金、銅、クロ
ム、銀、マグネシューム、ニッケル。

亜鉛、コバルト、鉄、インジウム、より使用する反応性
気体に応じて選ばれた金属またはそれらの合金よりなる
ものであり、開口率９０％以上を有する格子状またはく
し状の電極が好ましかった。

以下に実施例を示す。

実施例１゜ 第１図に本発明の装置の概略を示す。

反応容器（１）内に、設けられた第２の電極（２）は基
板加熱用ヒータと基板支持体とを兼ねている。

紫外光源としては、低圧水銀ランプ（６）を用い、紫外
光源室α〔は減圧にして、紫外光透過窓の石英ガラス板
（５）を介して反応室と隣り合っている。

紫外光透過窓上の第１の電極（４）はニッケルを用い、
該窓上全面に蒸着後、線巾５０μｍ開口率９０％となる
ように格子状にバターニングを施した物を用いた。該窓
の大きさは３００ｍＸ　３００ｍｍで厚さ約３鶴であっ
た。また第１の電極（４）と第２の電極（２）間に、バ
イアス電圧を加えられるように印加用電源ａυが設けで
ある。ナア′、哨＋ｇ７：′＋ａ、石英ガ”ｙ入（ｒ）
ｔ　’ｆ；−７ｉ＋（ａｔ　＋ｉｌ　準ｔｔ　ＩＪｆａ
ｔ＋＋３゜この装置を用い、光ＣＶＤ法により窒化珪素
薄膜の作製を試みた。以下にその条件を示す。

ガス流量　　　５ｉｚＨａ　　　１０　ＳＣＣＭＮ　Ｈ
３５００５ＣＣＭ Ｎｔ　　　　５００　ＳＣＣＭ 反応圧力　　　４００　Ｐａ 基板温度　　　３００℃ この時第１の電極（４）と第２の電極（２）間隔は約５
０ｎでバイアス電圧は、例えばイオン化したＳｉが窓側
へ近づかないように第１の電極（４）側を負極性とし、
０．３０．６０Ｖとした。その時の薄膜の膜厚と反応時
間の関係を第２図に示す。曲線■はＯＶ時の結果であり
、反応時間６０分で約１０００人程度で、それ以上は厚
く膜がつかない傾向が見られる。これは紫外光透過窓（
５）にも膜が形成されるため、反応気体を十分に分解さ
せるだけの量の紫外光が透過してこないことを示してい
る。

一方、本発明のバイアス電圧を３０Ｖ（曲線α３）、６
０Ｖ（曲線α０）と加えた場合は、時間とともに成膜速
度が遅くなる傾向は見られるが曲線＠と較べて、明らか
に速くまた厚い膜を形成することが可能であり、また限
界膜厚も曲線Ｃ１４１の場合、ＯＶ（曲線ａ２）と較べ
て約３倍程度の３０００人にまで達している。

またこれらの成膜後、第１および第２の電極間に放電開
始電圧以上の電圧を印加し、エツチングガスを反応室に
導入すると、反応室内のクリーニングを同−装Ｗｉｌｌ
成にて行なえるという利点がある。

実施例２゜ 次に実施例１と同じ装置を用い、アモルファスシリコン
膜の作製を行った。

薄膜生成用気体としてＨｅベースの１０％Ｓ　ｉ　ｚ　
Ｈｂを２０ＳＣＣＭ流しその他の実験条件は実施例１と
全く同じであった。本実施例の場合バイアス電圧は０■
と２５Ｖで行った。その結果を第３図に示す。ＯＶの場
合は曲線αつのように反応開始後、約１０分で完全に膜
厚が増えなくなっていたが、本発明のように２５Ｖのバ
イアス電圧を第１と第２電極間に加えた場合、曲′ａＱ
＊のように１０分をすぎても膜厚は増加しつづけ、６０
分で約１０００人まで達している。

なお、本発明は実施例のみに限定されるものではない。

また、実施例１．２では第２電極として基板支持体を兼
ねているが、特にこの構成に限定されることはない。

（ホ）効果 本発明の構成をとることにより、従来の光ＣＶＤ装置と
比較して膜の成膜速度および限界膜厚が約３倍程度に向
上することになった。

また、従来装置のように紫外光透過窓上にオイル等を塗
布しないため、成膜された薄膜中に不純物が混入せず、
良好な膜質が得られる。

また、第１の電極と第２の電極間に放電開始電圧以上の
電圧を印加し、反応ガスとしてエツチングを用いた場合
、反応室のエツチングを同一装置構成で行なえるという
利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置を示す。 第２図、第３図は本発明により得られた薄膜の膜厚と反
応時間の関係を示す。 １・・・・反応室 ２・・・・第２の電極（基板支持体） ４・・・・第１の電極 ５・・・・紫外光透過窓 ６・・・・紫外光源 ０　　／θ　　　　　２ρ　　　　　　　　〆θ成濃峙
ｒ５電（副

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、紫外光の透過窓を有する反応容器と、前記反応容器
   を減圧状態に排気する手段と前記反応容器に薄膜作製用
   気体を導入する手段と、前記気体を活性化させる紫外光
   源を有する薄膜作製装置において、前記紫外光透過窓上
   に設けられた第１の電極と前記第１の電極と間を隔てて
   設けられた第２の電極との間に、バイアス電圧を印加す
   る手段を有することを特徴とする薄膜作製装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記紫外光透過窓
   上に設けられた第１の電極は、開口率９０％以上を有し
   、くし状または格子状にパターニングされていることを
   特徴とする薄膜作製装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記パターニング
   された第１の電極はアルミニューム、モリブデン、タン
   グステン、ステンレス、白金、銅、クロム、銀、マグネ
   シューム、ニッケル、亜鉛、コバルト、鉄、インジウム
   より使用する反応性気体に応じて選ばれた金属またはそ
   れらの合金よりなることを特徴とする薄膜作製装置。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記第２の電極は
   薄膜を被着する基板の支持体であることを特徴とする薄
   膜作製装置。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記第１の電極と
   第２の電極間に印加するバイアス電圧は、薄膜作製時の
   反応容器内圧力における放電破壊電圧以下であることを
   特徴とする薄膜作製装置。