JPS63143807A - 成膜装置 - 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】

［技術分野］ 本発明は、高周波放電による成膜装置に関し、とくに、
被形成物上に均一に薄膜形成を行うに適した成膜装置に
関する。

【従来技術およびその問題点】

従来、高周波放電による薄膜形成装置は、例えば第３図
に模式的に示したようなものであって、薄膜、たとえば
アモルファス太陽電池、感光体、薄膜半導体装置などに
用いられるアモルファスシリコン膜やアモルファスシリ
コンカーバイド膜などの形成に利用されてきた。しかし
ながら、複雑な形状の被形成物はもちろん板状物のよう
な単純な形状のものでも大面積になると被形成物上に均
一に＊Ｈ影形成行うことは困難であった。この困難さを
解消するために放電１ｉ極を被形成物に比してきわめて
大きくすることが試みられた。しかしながら、被形成物
が放電中にあるためか放電の乱れを解消することができ
ず、大面積の被形成物はともかく複雑形状の被形成物上
の均一形成は未だ満足のいくものではなかった。 また、当然のことながら、この方法では薄膜形成装置が
きわめて大きくなり低コスト化の要請にも応えることが
できなかった。さらに、第３図に示したように、放電電
極２゛、２“間にメツシュ状第３電極４を用いることも
試みられたが、この方法においては薄膜形成速度が極め
て低下するという問題があった。 本発明者は先に、ジシランから高速でアモルフナスシリ
コン膜を形成する技術を提案した。また、ジシランは易
分解性であるが、易反応性でもある。このために原料ジ
シランが多く存在する条件では分解生成物と原料ジシラ
ンとの間の反応が主体となり、膜の光電変換特性が低下
することを本発明者は見出した。この結果、ジシランや
ゲルマンのような易分解性であるが、易反応性でもある
原料を用いる場合においては、得られる薄膜は光電変換
装置の用途に対して、未だ、満足される特性は得られて
いない。 ［基本的着想］ 本発明者は高周波放電過程を詳細に検討した結果、高周
波放電を均一に保持することおよび被形成物により該放
電を乱さないことに、均一成膜の重要なポイントがある
ことを見出した。さらに、高周波印加電極の近傍におい
てジシラン等の原料がきわめて少なくなることをも見出
した。 本発明はかかる知見に基づいて成されるに到ったもので
ある。 ［発明の目的］ 本発明の目的は高周波放電を均一に保持することおよび
被形成物により該放電を乱すことなく、原料ガスの存在
量の低減を可能にする成膜装置を提供することであり、
また、被形成物上に高成膜速度で高品質膜を均一に形成
できる′ｐ４膜形成装置を提供することである。 ［発明の開示］ すなわち、本発明は、（１）原料ガス導入手段、真空排
気手段および加熱手段を有する薄膜形成室内に、グロー
放電を生ぜしめるべく高周波電源に接続された電極対を
対抗配置してなる成膜装置にして、該電極対の少なくと
も一方の電極はガス状物質の透過を可能にする導電性の
電極、好ましくはすだれ状物構造であると共に該すだれ
状電極には高周波電力が印加され、且つ薄膜が形成さる
べき被形成物は、該電極対の外側で、該すだれ状透過電
極側に並行配置されてなることを特徴とする成膜装置で
ある。 該高周波が印加されたすだれ状物の電極（以下において
ガス透過電極と称す）はインピーダンス整合を可能にす
るためのインピーダンス整合回路に接続されているもの
である。該ガス透過電極と薄膜の被形成物との間隔は調
節可能であり、特に好ましくは、この間隔を一定に維持
することである。一定の間隔を保持させるために、ガス
透過電極の表面形状と薄膜の被形成物の表面形状とをほ
ぼ等しくすることはきわめて有効である。 本発明で使用するすだれ状物としては、第２図に示すよ
うに、幅０．２〜２．０ｍｓ　、厚み０．１〜ｌ−一の
導電性の板状物（ａ）を、０．２〜２．０−　　の間隔
（ｂ）をおいてほぼ均二に並行配置し、それぞれの板状
物を電気的に接続した構造である。ガス透過電極の材質
として好ましいものはシリコンのエツチングに実用上に
耐える材質のもの、たとえばアルミニウム、ステンレス
スチール、タングステンやタンタルのようなものである
。 ガス透過電極に対向配置された他方の電極（以下対極と
称す）は好ましくはその表面形状はガス透過電極の表面
形状と同様のものである。対極の材質は導電性の金属で
ある。 原料ガスの供給方法は特に限られるものではなく、プラ
ズマ中に任意の原料供給手段により行われる。特に該対
極を第１ｖ！Ｊに示すように、原料ガス供給手段として
利用し、この対極を通して原料ガスを供給するのは好ま
しい示例である。 本発明においては、薄膜形成表面近くに存在する原料ガ
スを極力少なくすることにポイントの一つがあるところ
、本発明者等は原料ガスの分解は高周波印加電極の近傍
でもっとも激しく生じることを見いだしたのである。こ
のため、原料ガスがプラズマ中から高周波印加電極を経
由して薄膜形成表面に到達することが望まれる。すなわ
ち、プラズマ中に供給された原料ガスをガス透過電極を
経由してＩ膜の被形成物の表面に到達させるように成膜
装置を構成することが本発明においては重要な要件とな
る。 ガス透過電極と薄膜の被形成物との間隔は薄膜の形成速
度を支配するものであるから、この間隔を被形成物の何
れの位置においても一定になるようにしておけば、薄膜
の形成速度を場所によらず一定にすることができ、該被
形成物の形状や大きさを問わず均一な厚みで高品質の薄
膜を形成することができるのである。なお、該間隔は該
被形成物の形状に応じて調整される。この時、ガス透過
電極は被形成物の形状に応じた形状に適宜形成すること
が便利である。たとえば、被形成物の表面形状が平面で
あれば、ガス透過電極も平面に形成され、その間隔は適
宜選択されるのである。また、該被形成物の表面形状に
凹凸があれば、ガス透過電極もそれに合わせて凹凸に形
成されればよいのである。 被形成物とガス透過電極の間隔の調整方法としては、任
意の調整方法を採用することが出来、とくに限定されな
い、該間隔が小さくなりすぎるとガス透過電極の形状が
被形成物に写し出されるので好ましくない、従って、該
間隔は少なくとも１−転好ましくは２ｍｓ以上、さらに
好ましくは４＠１１以上あることである。一方、この間
隔が大きすぎると一旦分解された原料ガスが反応をおこ
し結合するので、得られるＷＩ膜の電気的特性は低下す
ることになる。この間隔は放電電力に依存して変化する
が１００ｍｍ以内好ましくは５０ｍ−以内である。 本発明に用いうる原料ガスとは、Ｓｉ＠Ｈ１ｎｈ＊　（
ｎ−１，２，３−・・・−・・−・−・・）などのシラ
ンガスであり、ｎ−１，２および３はそれぞれモノシラ
ン、ジシラン、トリシランに謔亥当する。また５ｉＨ−
Ｆａ−ｘ＜ｘ暑０．１．２．３）　やＳｉ！ＨｙＦｉ−
ｙ（ｙ−０，１，２，３，５））で表わされるフッ化シ
ラン；ゲルマン（ＧｅＨａ）やＧｅＨｚＦａ−ｚ　（２
・０，１，２．３　）で表わされるフッ化ゲルマンなど
ももちろん、本発明の原料ガスとして用いることができ
る。これらの原料ガスを用いることによりフッ素含有シ
リコンや５ｉＧｅ合金を容易に形成することができる。 さらに炭素含有化合物や窒素含有化合物をシランガスと
ともに用いることにより炭素や窒素を含有するシリコン
薄膜を形成することもできる。なお、これらの半導体薄
膜を形成するにさいして、ボロンやリンのように価電子
を制御する元素の化合物を併用することにより、それぞ
れ、Ｐ型およびＮ型の半導体薄膜を形成することができ
る。また、シランガスをはじめとするこれらの原料ガス
は希釈しない状態で用いることができるが、水素やヘリ
ウムで希釈して用いることも、放電状態の安定性が高ま
り好ましいことである。 本発明において薄膜が形成さるべき被形成物（以下基体
と称す）は特に限定されるものではなく、たとえば、絶
縁性または導電性、透明または不透明のいずれでもよい
、基本的にはガラス、アルミナ、シリコン、ステンレス
スチール、アルミニウム、モリブデンなどの非金属、半
導体、金属はもとより、耐熱性の高分子等の物質で形成
されるフィルムあるいは板状の材料等を基体として有効
に用いることができる。 なお、本発明を利用して充電変換素子の如き半導体装置
を製造することも可能であるが、その場合は、基体に導
電性を付与する必要がある。これがためには、導電性め
基体を用いるか、あるいは絶縁性の基体上に導電性薄膜
を形成した基体を用いればよいことは、当業者には容易
に理解出来ることである。かかる導電性薄膜を形成する
材料としては、アルミニウム、モリブデン、ニクロム、
酸化インジウム、酸化錫、ステンレススチールなどの薄
膜または薄板などが有効に用いられる。また、基体が光
の入射側に用いられるならばその基体は透明の必要があ
るがこれ以外にはなんらの制限はない。 〔発明を実施するための好ましい形態］本発明において
、薄膜形成装置は、原料ガス導入手段、真空排気手段お
よび加熱手段を有する薄膜形成室内に、グロー放電を生
ぜしめるべく高周波電源に接続された電極対を対抗配置
してなる薄膜形成装置にして、該電極対の少なくとも一
方の電極はガス状物質の透過を可能にする構造例えば導
電性のすだれ状物構造であると共に該すだれ状電極には
高周波電力が印加され、且つ薄膜が形成さるべき被形成
物は、該電極対の外側で、該透過電極側に並行配置され
たものである。 しかして、高周波電源として１００ＫＨｚ〜２０ＭＨｚ
の発振周波数を有する電源を用いて、インピーダンスマ
ツチング回路を介して該膜形成装置の放電電極に接続す
る。膜の形成は、圧力０．００１　＝１０Ｔｏｒｒ、放
電電極の間隔を１〜１００ｍ−１基体は、室温〜５００
℃までの範囲において加熱され、放電電力密度０．０１
〜ＩＷ／ｃｍ”程度で行われる。 ［実施例１〜７］ 第１図に示す如く、薄膜形成室１に基体加熱手段６、真
空排気手段ｌＯ１基体保持手段を兼ねる基体搬送手段７
および容量結合型の電極対、すなわち、１．Ｏｍ園の間
隔で配置された厚み０．５ｍｓ　、幅１１Ｉ１１のすだ
れ状物からなるガス透過電極３と原料ガス導入手段９を
有する対極２を有する薄膜形成装置を用いた。電極３は
インピーダンスマツチング回路を介して１３．５６　Ｍ
ｎ２の発振周波数を有する高周波電源８に接続されてい
るものである。原料ガス導入手段によりジシランを３０
３ＣＣＨの流量で供給し、真空排気手段で排気しつつ、
膜形成室の圧力を０．６Ｔｏｒｒに調整する０周波数を
第１表に示すように適宜選択した後で、高周波電力を３
０ｗ印加し、グロー放電を開始する。基体搬送手段によ
り膜形成室にガラス基体を搬送し、アモルファスシリコ
ン膜の形成を開始する０本実施例においては基体とすだ
れ目状電極との間隔を１〜ｌｏｏｍ−の範囲で変更した
。基体は膜形成中２５０℃に維持された、一定時間の膜
付けを終了した後、基体搬送手段で基体を膜形成室から
取出した。得られたアモルファスシリコン膜について膜
厚、光導電度および暗導電度を測定した。この結果を第
−表に示した、高速成膜条件においても膜質の均一性に
すぐれ、かつ光電変換特性も良好であることが明らかで
第−表 ある。 ［産業上の利用可能性］ 以上の実施例から明らかなように、本発明の装置を使用
すれば、高成膜速度を維持しながら、かつ充電特性に優
れているアモルファスシリコン膜を得ることが出来るこ
とが明らかであり、本発明は薄膜半導体の形成において
きわめて着用というべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の成膜装置を示す模式図であり、基体は
対向する電極外でかつガス透過電極側に存在する。第２
図はすだれ状電極を示す平面図であり、ａ、ｂおよびＣ
はそれぞれ導電性の板状物、開口部および電気的接続部
を表す、第３図は従来の成膜装置を示す模式図であり、
基体は対向する電極間に存在する。 図において、 １−・−・−・−薄膜形成室、２−・−・−・一対極、
２°、２″・−・−・放電電極、３・・−・−・−ガス
透過電極、４−・−・−・メツシュ状第３電掻、５−・
−・−・・均熱板、６・・−・・・基体加熱手段をそれ
ぞれ示す。 特許出願人　三井東圧化学株式会社 手１ｋｌＥ争甫正書（方式） 昭和６２年３月１ら日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、事件の°表示 昭和６１年特許願第２９０５７６号 ２、発明の名称 成膜装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　東京都千代田区霞が関三丁目２番５号４、補正命
令の日時

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）原料ガス導入手段、真空排気手段および加熱手段
   を有する薄膜形成室内に、グロー放電を生ぜしめるべく
   高周波電源に接続された電極対を対抗配置してなる成膜
   装置にして、該電極対の少なくとも一方の電極はガス状
   物質の透過を可能にする導電性のすだれ状物構造である
   と共に該すだれ状電極には高周波電力が印加され、且つ
   薄膜が形成さるべき被形成物は、該電極対の外側で、該
   すだれ状透過電極側に並行配置されてなることを特徴と
   する成膜装置。
2. （２）すだれ状透過電極と薄膜が形成さるべき被形成物
   との間隔を調節可能に構成してなる特許請求の範囲第１
   項記載の成膜装置。
3. （３）すだれ状透過電極と薄膜が形成さるべき被形成物
   との間隔は一定の間隔を保持してなる特許請求の範囲第
   １項記載の成膜装置。
4. （４）すだれ状透過電極の表面形状と薄膜が形成さるべ
   き被形成物の表面形状とをほぼ等しくして一定の間隔を
   保持させる特許請求の範囲第１項記載の成膜装置。