DE3433874A1

DE3433874A1 - Vorrichtung zur plasmabedampfung

Info

Publication number: DE3433874A1
Application number: DE19843433874
Authority: DE
Inventors: Kazuaki Hokoda; Masaru Yasui; Makoto Tokio/Tokyo Yoshida
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1983-03-14
Filing date: 1984-09-14
Publication date: 1986-03-27
Also published as: JPS59193265A; JPH0357190B2; DE3433874C2; US4676195A

Description

U.Z.: SN2P - 2859

STANLEY ELECTRIC CO., LTD. No.9-13, Nakameguro 2-chome,

Meguro-ku
Tokyo / Japan

VORRICHTUNG ZUR PLASMABEDAMPFUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur chemischen Plasinabedampfung, und insbesondere eine Elektrodenanordnung zur Verwendung in einer Vorrichtung zur Plasmabedampfung nach dem Prinzip der kapazitiven Kopplung.

Die sogenannte chemische Plasambedampfungstechnik umfasst folgende Vorgänge: Einleiten eines gasförmigen Reaktionsmaterials in eine geeignete geschlossene aber evakuierbare Kammer für die chemische Reaktion; Erzeugung einer Glühentladung in der Kammer zur Herbeiführung einer Reaktion in dem eingeschlossenen Material, um das Reaktionsprodukt auf die glatte Oberfläche eines in der Kammer untergebrachten Substrats aufzubringen. Dieses Verfahren ist beim gegenwärtigen Stand der Technik als weitverbreitetes Verfahren bei der Herstellung von Halbleitergeräten und verschiedenen

anderen elektrischen und elektronischen Teilen unentbehrlich, z.B. zur Bildung von dünnen Isolierfilmen von SiO- oder Si₃N₁^, oder von dünnen Halbleiterschichten z.B. aus amorphem Silizium(a-Si). Die zur Durchführung dieser Plasmabedampfungsverfahren verwendeten Vorrichtungen werden im wesentlichen eingeteilt in Vorrichtungen nach dem Prinzip der induktiven Kopplung und nach dem Prinzip der kapazitiven Kopplung. Bei der erstgenannten Art wird eine Glühentladung durch eine Hochfrequenzspule (RF coil) induziert, die um die Reaktionskammer gewickelt ist. Bei der letztgenannten Art wird dagegen die Glühentladung durch Hochfrequenzenergie erzeugt, die über die in der Kammer angeordneten Elektroden angelegt wird. Fig. 1 zeigt die Grundanordnung eines herkömmlichen Beispiels einer Vorrichtung zur Plasmabedampfung nach dem Prinzip der induktiven Kopplung. In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 eine geschlossene Reaktionskammer, 2 eine um die Reaktionskammer 1 gewickelte Hochfrequenzspule, 3 einen Tank zur Lagerung eines gasförmigem Reaktionsmaterials wie Silangas (SiH₄), das eine Reaktion erforderlich macht, 4 ein Rohr zum Einleiten des im Tank 3 enthaltenen Reaktionsmaterials in die Reaktionskammer 1, 5 ein trommelartiges Substrat, das drehbar in der Reaktionskammer 1 gehalten wird, M einen Motor zum Drehen des trommelartigen Substrats, RF eine Hochfrequenz-Stromversorgung, die mit der Hochfrequenzspule 2 verbunden ist, RP eine Vakuumpumpe. Bei dieser herkömmlichen Vorrichtung zur Plasmabedampfung wird eine Glühentladung erzeugt, während das gasförmige Reaktionsmaterial eingeführt wird, so daß SiH^-Gas in die Reaktionskammer 1 über das Rohr 4 eingeleitet und gleichzeitig das trommelartige Substrat 5 durch den Motor M gedreht wird, wodurch ein a-Si-Film als dünne Schicht auf die Oberfläche des trommelartigen Substrats 5 aufgebracht wird. Bei dieser herkömmlichen Vorrichtung ist der eigentliche Aufbau der Reaktionskammer 1 verhältnismäßig einfach. Diese bekannte Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß es

schwer ist, eine gleichmäßige Dicke des auf die Oberfläche des Substrats 5 aufgebrachten Films zu erzielen, und daß die Geschwindigkeit der Filmbildung schwer zu steuern ist. Bei der obigen Beschreibung wird davon ausgegangen, daß ein Film erzeugt wird, der als Photorezeptor dienen soll.

Doch bringt auch die Herstellung anderer Typen und Vorrichtungen verschiedene Probleme mit sich.

Im Gegensatz dazu macht sich in letzter Zeit eine Tendenz bemerkbar, auf die Vorrichtung zur Plasmabedampfung nach dem Prinzip der kapazitiven Kopplung anstelle der nach dem Prinzip der induktiven Kopplung arbeitenden Vorrichtung überzugehen, da erstere in der Lage ist, die oben genannten Nachteile der Vorrichtungen nach dem Prinzip der induktiven Kopplung auszuschalten.

Fig. 2 zeigt eine Grundanordnung einer herkömmlichen Ausführung der Vorrichtung zur Plasmabedampfung nach dem Prinzip der kapazitiven Kopplung. In Fig.2 sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszahlen und Zeichen versehen wie in Fig.1. Bezugszahl 6 bezeichnet eine hohle röhrenförmige Hochfrequenzelektrode mit einer Zahl von Gasaustritts-Perforationen 7, die das trommelartige Substrat umgibt, welches gleichzeitig als Elektrode dient, 8 eine Abschirmungsplatte, die den gesamten äußeren Umfang der hohlen röhrenförmigen Elektrode 7 umgibt, um sicherzustellen, daß die Glühentladung auf den Raum zwischen der trommelartigen Elektrode 5 und ihrer gegenüberliegenden Elektrode 7 beschränkt bleibt. Bei der herkömmlichen Vorrichtung nach .der obigen Anordnung wird während des Einleitens von z.B. SiH^-Gas in die Reaktionskammer 1 über das Rohr 4 eine Glühentladung zwischen den Elektroden 5 und 7 erzeugt, um dadurch einen a-Si-Film auf die Oberfläche der trommeiförmigen Elektrode 5 aufzubringen. Mit einer Vorrichtung zur Plasmabedampfung nach dem Prinzip der kapazitiven Kopplung , wie sie oben beschrieben wird,

ist es möglich, eine gleichmäßige Dicke des gesamten durch Bedampfung erzeugten Films zu erzielen, und die Geschwindigkeit der Filmbildung läßt sich leicht steuern. Um einen Film mit guter Funktionsfähigkeit und hoher Produktivität zu erzeugen, müssen bei dieser herkömmlichen Vorrichtung jedoch noch verschiedene Probleme gelöst werden.

Diese Nachteile der herkömmlichen Vorrichtung zur Plasmabedampfung werden nachfolgend im Hinblick auf einen Fall beschrieben, bei dem ein auf diese Weise erzeugter a-Si-Film als Photorezeptor verwendet werden soll.

Um die Funktionsfähigkeit des a-Si-Films im allgemeinen zu ■ verbessern, ist es erforderlich, nachstehende Punkte zu berücksichtigen: a) Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit und des Molverhältnisses des in die Kammer eingeleiteten Gases, um die Filmbildungsgeschwindigkeit verhältnismäßig zu verlangsamen; b) Verwendung einer Hochfrequenzenergie mit 'möglichst niedriger Dichte;"' c )* Verwendung des Gases unter Niederdruck von weniger als 1 Torr während der Glühentladung; und d) Erzeugung einer geeigneten Temperatur des Substrats. Das bedeutet, daß Faktoren wie Strömungsgeschwindigkeit des SiH.-Gases, Hochfrequenzenergie und Abstand zwischen den Elektroden derart gewählt werden müssen, daß geeignete Bedingungen entstehen.

Bei Vorrichtungen wie Solarbatterien und Dünnfilm-Transistoren unter Verwendung von a-Si-Filmen ist zu beachten, daß die dabei verwendeten a-Si-Filme eine kleine Filmdicke von ca. 1 Mikrometer oder darunter aufweisen können, so daß selbst dann, wenn Wert auf die Funktionsfähigkeit des erzeugten Films gelegt wird, die Filmbildung nicht soviel Zeit benötigt, sofern die Tatsache berücksichtigt wird, daß die Filmbildungsgeschwindigkeit bei herkömmlichen Vorrichtungen zur Plasmabedampf ung 1-2 Mikrometer/Std. beträgt, und es läßt sich

somit erkennen, daß die Filmdicke keinen wesentlichen Einfluß auf die Produktivität ausübt. Bei Verwendung eines a-Si-Films als Photorezeptor wird jedoch gewöhnlich eine Filmdicke von 10 bis 50 Mikrometer benötigt. Somit erfordert die Erzeugung eines Photorezeptors mit der erforderlichen Dicke unter Verwendung dieser herkömmlichen Vorrichtung ein Vielfaches von 10 Stunden, was keineswegs akzeptiert werden kann. Um einen a-Si-Film in verhältnismäßig kurzer Zeit auszubilden, z.B. zum Betrieb der Herstellungsvorrichtung im Verlauf einer praktisch annehmbaren Zeit zur Verbesserung der Filmbildungsgeschwindigkeit, ist es daher erforderlich, die Strömungsgeschwindigkeit und das Molverhältnis des SiH^-Gases anzuheben und sowohl die Hochfrequenzenergie als den angelegten Gasdruck zu erhöhen, im Gegensatz zu dem, was für die herkömmliche Vorrichtung gilt. Wie jedoch noch zu beschreiben sein wird, bringt eine derart gegensätzliche Betriebsart, wie sie eben beschrieben wurde, bei herkömmlichen Vorrichtungen verschiedene Nachteile mit sich, z.B. eine Verschlechterung der Filmqualität oder die Unmöglichkeit, nacheinander Filme auf mehreren Trommeln zu bilden.

Selbst bei einer Vorrichtung mit einem verbesserten Elektrodenauf bau, wie er in Fig. 2 gezeigt wird, bestehen für die Bildung eines Films von guter Qualität mit verhältnismäßig hoher Filmbildungsgeschwindigkeit immer noch die oben erwähnten Probleme. So war es z.B. unmöglich, einen a-Si-Film mit guter Funktionsfähigkeit und der erforderlichen gleichmäßigen Filmdicke in einem Arbeitszyklus einer Vorrichtung zur Plasmabedampf ung zu erzielen.

Bei der Bemühung nach Verbesserung der Filmbildungsgeschwindigke.it oder wenn die Vorrichtung über längere Zeit betrieben wird, ist bei einer herkömmlichen Vorrichtung zur Plasmabedampfung die erste unvermeidliche Ursache für die Verschlechterung der Funktionsfähigkeit des erzeugten a-Si-Films folgende.

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Die durch Glühentladung verursachte Zersetzung eines Reaktionsraaterials wie SiH^ erfolgt in folgender Weise. Die Zersetzung des Materials beginnt im Stadium, in dem ein Gas in den Bereich gelangt, in dem sich eine Glühentladung entwickelt.

Diese Zersetzung wird beschleunigt, wenn das Gas durch diesen Bereich vordringt, und die Menge der Radikale (diese Bezeichnung wird hier gemeinsam auf diejenigen aktivierten Si-Atome und neutrales Si-H oder SiI^ angewandt, die durch Zersetzung aktiviert wurden) wird zunehmend erhöht. Mit der Zunahme dieser Radikale geraten sie in der Gasatmosphäre miteinander in Kollision und koagulieren, wobei sie zu feinen Teilchen von a-Si oder sonstigen Stoffen anwachsen. Diese entsprechenden Teilchen koagulieren weiter zusammen zu verhältnismäßig feinen Pulvern. Somit bildet sich ein a-Si-Film nicht nur auf der Oberfläche des Substrats allein, sondern bildet sich auch an allen übrigen Flächen im Bereich der Glühentladung. Demzufolge haften in der Nähe der Gaseintrittsöffnungen 6 der gegenüberliegenden Elektrode 7 Ablagerungen von a-Si und sonstigen Stoffen in verhältnismäßig zähem Zustand an der Oberfläche dieser Elektrode. Andererseits lagern sich an Stellen der Elektrode, die von den Austrittsöffnungen entfernt liegen, pulverförmige Stoffe. In den dazwischenliegenden Bereichen lagern sich Stoffe in einem Zustand ab, der zwischen den beiden oben genannten Zuständen liegt. Dieses Phänomen tritt selbstverständlich in stärkerem Maße bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten des Gases und höherem Reaktionsdruck auf, sowie bei einem größeren Glühentladungsraum, der einen weiten Bereich innerhalb der Reaktionskammer einnimmt. Diese obengenannten Ablagerungserscheinungen treten am stärksten auf der Oberfläche der gegenüberliegenden Elektrode auf. Wenn demnach die Filmbildungsgeschwindigkeit erhöht oder die Plasmabedampfung über längere Zeiträume durchgeführt wird, nimmt die Ablagerung von unerwünschten Stoffen entsprechend zu. Sobald das Ausmaß dieser Ablagerungen ein kritisches Ausmaß annimmt, beginnen diese Ablagerungen z.B. von der Oberfläche

der gegenüberliegenden Elektrode abzublättern, z.B. aufgrund von Spannungsverformung durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung der Stoffe, und diese freigewordenen Teilchen zerstreuen sich in Form von feinen Flocken und treffen auf die Oberfläche der Trommel, wo sie den daran ausgebildeten Film selbst beschädigen würden. Außerdem würde es geschehen , daß sehr feines Pulver, das sich zusammen mit den oben erwähnten feinen Flocken zerstreut, oder die in der Gasatmosphäre erzeugten feinen Teilchen sich mit dem erwünschten a-Si-Film vermischen, der sich auf der Oberfläche der Trommel bildet, wodurch die Funktionsfähigkeit des so gebildeten a-Si-Films reduziert würde.

Außerdem ist zu beachten, daß herkömmliche Vorrichtungen zur Plasmabedampfung dergestalt ausgelegt sind, daß die Trommel 5, die als Substrat dient, gleichzeitig als Elektrode verwendet wird, und daß eine starre Metallelektrode 6 vorgesehen ist, die z.B. aus Edelstahl mit einer Zahl von Gasaustrittsöffnungen 7 hergestellt ist, und diese Elektrode umgibt die Trommel 5 und ist dieser zugewandt. Daneben wird gewöhnlich eine starre Metallplatte rund um den Umfang der Metallelektrode 6 zu deren Abschirmung vorgesehen. Diese Abschirmplatte 8 soll verhindern, daß sich die Glühentladung weiter auf andere Bereiche als dem Raum zwischen den beiden Elektroden ausbreitet, wenn das Reaktionsgas unter niedrigem Druck eingeleitet wird. Das Vorhandensein dieser Abschirmplatte 8 beschränkt zwar die Glühentladung verhältnismäßig auf den Raum zwischen den beiden Elektroden, hat jedoch auch zur Folge, daß die Glühentladung auf einen räumlich beschränkten Bereich zusammengedrängt ist. Dadurch besteht eine Tendenz des eingeführten Gases, haften zu bleiben, und es ist bisher unmöglich, die Entwicklung der oben genannten Flocken sowie die beschleunigte Bildung derselben zu vermeiden.

Wie oben erwähnt, war es bei der herkömmlichen Vorrichtung zur Plasmabedampfung schwierig, die Filmbildungsgeschwindigkeit wesentlich zu erhöhen. Selbst wenn diese Geschwindigkeit erhöht wurde, trug die Bildung von Flocken und feinem Pulver verschiedener Stoffe dazu bei, die Funktionsfähigkeit des erzeugten Films zu reduzieren. Die herkömmlichen Vorrichtungen weisen daneben den weiteren Nachteil auf, daß infolge der Erzeugung von Flocken und feinem Pulver die Plasmabedampfung nicht kontinuierlich über längere Zeit durchgeführt werden konnte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Plasmabedampfung nach dem Prinzip der kapazitiven Kopplung zu schaffen, die in der Lage ist, die Filmbildungsgeschwindigkeit zu erhöhen, ohne die Funktionsfähigkeit des erzeugten Films zu reduzieren, mit der die Plasmabedampfung kontinuierlich oder wiederholt über längere Zeit durchgeführt werden kann, und die einen vereinfachten Elektrodenaufbau dergestalt aufweist, daß die Anordnung oder die Art des Substrats , das als Elektrode dient, nicht eingeschränkt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die andere, der Substrat-Elektrode gegenüberliegende Elektrode in Form eines Metallnetzes ausgebildet ist. Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung besteht die netzförmige Elektrode aus Edelstahldraht, der zu einer rohrförmigen Anordnung ausgebildet ist, welche das Substrat umgibt, oder es sind wahlweise zwei flache Blättchen aus Metallnetz parallel zueinander angeordnet, zwischen denen das rohrförmige Substrat eingeschlossen ist. Es ist zu beachten, daß zwischen zwei flachen netzartigen Metallelektroden in Blättchenform eine Reihe von mehreren rohrförmigen Substraten angeordnet werden kann. Darüberhinaus können die mehreren rohrförmigen Substrate derart angeordnet sein,

daß sie beweglich sind und einzeln nacheinander aus der Vorrichtung entnommen werden können.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die netzförmige Elektrode aus einem elektrisch leitenden Metalldraht mit einem Durchmesser von 0,05 2 mm, und der Abstand zwischen jeweils gegenüberliegenden Bahnen des die Netzmaschen bildenden Drahtes beträgt 0,2 5 mm.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Gaseinleitungsteil zum Einleiten eines Reaktionsgases in die Reaktionskammer auf der gleichen Ebene angeordnet wie die netzartige Elektrode, auf der dem Substrat abgewandten Seite der netzförmigen Elektrode, oder in einem bestimmten Abstand von der netzartigen Elektrode.

Durch die Verwendung einer netzartigen Elektrode, die dem rohrförmigen Substrat wie bei der Erfindung gegenüberliegt, ist die durch die Glühentladung verursachte Zersetzung nicht auf einen eng umgrenzten Raum beschränkt wie bei herkömmlichen Vorrichtungen. Demzufolge wird das Haften des Gases vor und nach der Reaktion vermieden. Dadurch kann eine übermäßige Ausbreitung der Zersetzung vermieden werden. Daraus folgt, daß die Radikale außerhalb des Reaktionsbereichs ausgestoßen werden, bevor sie pulverisiert werden. Doch,selbst wenn sie pulverisiert werden, schlägt sich das so erzeugte Pulver nicht leicht auf der Innenfläche der Reaktionszone nieder.

Auch die durch Ablagerung auf der netzartigen Elektrode sich zu einer Schicht ausbildenden Stoffe können aufgrund der verschiedenen Wärmeausdehnung bei zunehmender Schichtdicke 30

ihre Spannungsverformung erhöhen. Da jedoch die Elektrode ein Netz darstellt, das aus feinem Metalldraht hergestellt ist, verteilt sich die Spannungsverformung. Somit nimmt die Spannungsverformung nur einen niedrigen Wert an, und ihre Wachstumsgeschwindigkeit wird vernachlässigbar. Im Fall einer Elektrode mit großer Fläche und hoher Steifheit, wie das bei herkömmlichen Elektroden der Fall ist, blätterten an sich die anhaftenden Stoffe leicht von der Elektrode in Form von feinen Flocken ab. Dagegen wird bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Elektrode dieses Abblättern von Flocken kaum stattfinden.

Durch Verwendung der netzartigen Elektrode gemäß der Erfindung ist zu beachten, daß es selbst dann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Reaktionsgases, die Hochfrequenzenergie sowie der Gasdruck wesentlich erhöht wird, noch möglich ist, die Bildung und Ablagerung von feinem "Pulver in der Reak-tionszone zu verhindern und auch die Bildung von Pulver und feinen Flocken zu vermeiden, die sich von der Oberfläche der Elektrode ablösen und sich in die Reaktionszone zerstreuen. Auf diese Weise wird es möglich, die Filmbildung über längere Zeit mit hohen Produktionsquoten fortzusetzen.

In der Vergangenheit wurde eine Anordnung in Betracht gezogen, bei welcher die dem Substrat zugewandte Elektrode gespalten war, so daß das Abgas aus der Reaktion durch den Spalt zwischen den Elektrodenteilen abgeführt wurde. Diese Anordnung brachte jedoch eine ungleichförmige Glühentladung mit sich und zeigte auch eine Tendenz, eine unnormale Glühentladung im Bereich des Spalts zu erzeugen.

Da der Durchmesser des Metalldrahts, der das Netz der netzartigen Elektrode gemäß der Erfindung bildet, klein ist

und andererseits die Maschen dieses Netzes eine beträchtliche Größe aufweisen und auch gleichmäßig über das gesamte Elektrodenblättchen verteilt sind, wird hier die Glühentladung nicht gestört. Außerdem musste bei den herkömmlichen Vorrichtungen der Druck des eingeleiteten Reaktionsgases auf einen verhältnismäßig hohen Wert eingestellt werden. Somit fand die Glühentladung in einem ausgedehnten Bereich in der Kammer statt und folglich war es erforderlich, die oben genannte Abschirmplatte vorzusehen.

Die Erfindung gestattet dagegen die Verwendung eines hohen Gasdrucks, und es ist daher möglich, die Glühentladungszone stabil in den Bereich zwischen den gegenüberliegenden Elektroden zu verlegen, ohne die Hilfe einer derartigen Abschirmplatte .

Der Aufbau der bei herkömmlichen Vorrichtungen verwendeten Elektrode mit einer Abschirmplatte um diese Elektrode ist verhältnismäßig kompliziert, und es war daher.nicht leicht, die Elektrode aus der Vorrichtung herausz-unehmen und wieder einzusetzen. Falls die Elektrode die Form eines Metallnetzes aufweist, wie im Rahmen der Erfindung, erfolgt jedoch das Abnehmen und Einsetzen der Elektrode leicht und einfach. Da außerdem die netzförmige Elektrode ein geringes Gewicht aufweist, kann sie leicht ausgetauscht werden. Da die netz-5 artige Elektrode billig ist, kann diese für jeden Plasmabedampf ungs-Vorgang ausgetauscht werden, und es ist möglich, eine Elektrode zu verwenden, die stets frei von daran haftenden Ablagerungen ist, und folglich werden Filme von guter Qualität erzielt.

Darüber hinaus kann eine Elektrode mit Netzform sehr einfach und schnell hergestellt werden, unabhängig von ihrer Form und Größe, und der Nutzungswert wird dadurch wesentlich erhöht. Da der Abstand zwischen den gegenüberliegenden

Elektroden zweckentsprechend ausgelegt werden kann, besteht ein weiterer Vorteil darin, daß die Bedingungen für die Glühentladung leicht steuerbar sind.

Anhand der Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt: "

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Grundaufbaues

einer herkömmlichen Vorrichtung zur Plasmabedampfung nach dem Prinzip der induktiven Kopplung,

die sich zur Herstellung eines trommelartigen a-Si-Fotorezeptors eignet,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Grundaufbaues einer herkömmlichen Vorrichtung zur Plasmabe

dampf ung nach dem Prinzip der kapazitiven Kopplung, das sich für die Herstellung eines trommelartigen a-Si-Fotorezeptors eignet,

Fig. 3 eine schematische Umrißzeichnung einer Auführungsform der Vorrichtung zur Plasmabedampfung nach dem Prinzip der kapazitiven Kopplung gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine schematische Perspektivdarstellung eines

wesentlichen Teils einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Die Erfindung wird im folgenden im Hinblick auf die Fertigung eines trommelartigen a-Si-Fotorezeptors beschrieben.

Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, ist in einer geschlossenen, aber evakuierbaren Reaktionskammer 10 eine elektrisch leitende Trommel 11 vorgesehen, die als Substrat und gleich-

zeitig als eine der beiden Elektroden dient, und die von einem externen Motor 16 angetrieben wird. In dieser Reaktionskammer 10 ist eine Elektrode 12 vorgesehen, die aus einer Metallnetz-Bahn hergestellt ist und die Trommel 11 konzentrisch umgibt. Bei der Ausführungsform von Fig. 3 ist diese Elektrode 12 aus einer zylindrischen Netzbahn hergestellt, welche die Trommel 11 umgibt. Durch die Verwendung dieser zylindrischen Netzbahn 12 und der Trommel als zwei Elektroden ergibt sich durch diese Elektroden eine Energieübertragung mit kapazitiver Kopplung, gespeist durch eine Hochfrequenz-Stromversorgung 15. Ein Reaktionsgas wird in die Reaktionskammer 10 unter Druck aus einem Gasbehälter 17 geleitet, der außerhalb der Reaktionskammer 10 angeordnet ist, wobei die Strömungsgeschwindigkeit und Konzentration durch ein Regelventil 19 geregelt wird. Gaseintrittsrohre 13 sind innerhalb der Reaktionskammer 10 angeordnet, von denen jedes mit mehreren Gasaustrittsöffnungen 14 versehen ist, die auf die Trommel 11 gerichtet sind. Die Gaseintrittsrohre 13 können dergestalt angeordnet sein, daß deren Gasaustrittsöffnungen 14 in der gleichen Ebene liegen wie die netzartige Elektrode 12, welche die Trommel 11 umgibt, oder die Gaseintrittsrohre 13 können mit ihren Gaseintrittsöffnungen 14 auf der von der Trommel 11 abgewandten Außenseite der netzartigen Elektrode 12 liegen. Es können ein oder mehrere Gaseintrittsrohre 13 in einer Lage angeordnet sein, in der sie die netzartige Elektrode 12 berühren, oder in einer geeigneten Stellung auf der von dem die Elektrode 11 bildenden trommeiförmigen Substrat abgewandten Seite der netzartigen Elektrode 12.

Diese netzartige Elektrode 12 wird vorzugsweise aus einem Metall hergestellt, das die Abgase kaum absorbiert, wenn diese aus der Reaktionskammer 10 ausgestoßen werden, und hierfür eignet sich am besten ein Metall, wie z.B. Edelstahl.

Die Maschenform des Netzes kann quadratisch, rechteckig oder wabenförmig sein. Der Durchmesser des die Maschen bildenden Drahtes liegt jedoch im Bereich von 0,05 bis 2 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm. Ein zu großer Drahtdurchmesser ist nicht wünschenswert. Auch ein zu kleiner Drahtdurchmesser wird eine unzulässig geringe mechanische Festigkeit ergeben, wodurch es schwer wird, das Netz fest zur Benützung als Elektrode anzuordnen. Der Abstand zwischen je zwei benachbarten gegenüber liegenden Drahtlängen, welche die Maschen bilden, kann ca. 0,2 bis 5 mm betragen, vorzugsweise ca. 0,5 bis 2 mm, unter Berücksichtigung der Flockengröße. Es ist auch zu beachten, daß die netzartige Elektrode 12 abnehmbar ist, und daß durch Herstellung mehrerer netzartiger Elektroden von verschiedenen Größen, die je nach dem Durchmesser der Trommel 11 entsprechend eingesetzt werden, die Möglichkeit besteht, den Abstand zwischen gegenüberliegenden Elektroden stets konstant- zu halten, so daß auch die Bedingungen für die Glühentladung konstant gehalten werden.

Der Grund dafür, daß die netzartige Elektrode 12 die röhrenförmige Elektrode 11 bei der Ausführungsform von Fig. umgibt, liegt darin, daß die letztere Elektrode 11 zylindrisch ausgeführt ist, die Elektrode 12 umgibt die Trommel 11, um darauf einen gleichmäßigen Film zu erzeugen. Falls die trommeiförmige Elektrode 11 eine andere Form aufweist, braucht die netzartige Elektrode 12 unter Umständen die Elektrode 11 nicht zu umgeben.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Dies ist ein Beispiel für einen netzartigen Elektrodenaufbau zur Ausbildung eines a-Si-Films entweder gleichzeitig auf jeder Fläche einer Zahl von Trommeln, oder nacheinander auf den Flächen einer Zahl von drehbaren Trommeln,

wobei diese nacheinander bewegt werden. Bei dieser Ausführungsform sind zwei netzartige flache Elektroden 12' und 12" parallel zueinander angeordnet, zwischen denen eine Zahl von Trommeln 11', 11", 11'", .... eingeschlossen ist. Diese Trommeln 11', 11", 11'" .... werden jeweils durch ihre entsprechenden Motore -16 mit der gewünschten Drehzahl angetrieben. Mehrere Paare von Gaseintrittsrohren 13" und 13" sind mit ihren Gasaustrittsöffnungen 14' und 14" in Berührung mit den netzartigen flachen Elektroden 12' und 12" angeordnet, oder sie liegen auf der von den Trommeln abgewandten Außenseite derselben. Bei dieser Ausführungsform ist eine Hochfrequenz-Stromversorgung 15 gemeinsam mit den gegenüberliegenden Paaren der netzartigen flachen Elektroden 12' und 12" verbunden. Wahlweise kann die Hochfrequenz-Stromversorgung auch getrennt an jede der gegenüberliegenden flachen Elektroden 12' und 12" angeschlossen sein. Wenn in diesem Fall die trommelartigen Elektroden 11', 11", 11'", .... nacheinander bewegt werden und/oder gleichzeitig damit die gegenüberliegenden netzartigen Elektroden 12' und 12" ebenfalls in Richtung des Pfeils A bewegt werden, ist es möglich, die Bildung des Films auf der Oberfläche der Trommeln nacheinander vorzunehmen. Wenn daneben die gegenüberliegenden netzartigen Elektroden 12' und 12" auch in Richtung des Pfeils B bewegbar sind, ist es möglich, den Abstand zwischen den gegenüberliegenden Elektroden konstant zu halten, unabhängig vom Durchmesser der verwendeten Trommeln. Diese letztere Anordnung ist dazu geeignet, die Bedingungen für die Glühentladung stets konstant zu halten.

Wie weiter oben erwähnt, kann durch Verwendung der netzartigen Elektroden gemäß der Erfindung die Entstehung unerwünschter Ablagerungen oder das Abblättern von Ablagerungen vermieden werden, so daß der Betrieb über längere Zeit

durchführbar wird. Außerdem kann durch Aufbau der Vorrichtung gemäß der Beschreibung in Zusammenhang mit Fig. 4 die Filmbildung mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden. Daher kann eine derartige Vorrichtung vorteilhaft als Vorrichtung zur Massenfertigung verwendet werden. Wenn eine Vorrichtung zur Massenfertigung mit hoher Geschwindigkeit aufgebaut werden soll, können die gegenüberliegenden netzartigen flachen Elektroden erforderlichenfalls in mehreren aneinander liegenden Paaren ausgeführt werden.

Bei der Beschreibung der gezeigten Ausführungsform wurde von der Ausbildung eines a-Si-Films auf der Oberfläche eines zylindrischen Substrats unter Verwendung der Plasmabedampfungstechnik mit SiH.-Gas ausgegangen, desgleichen in bezug auf einige Beispiele von Anordnungen zur Verwendung für die Ausführung der oben beschriebenen Filmbildüng. Es ist jedoch zu beachten, daß die Erfindung nicht auf diese Fälle beschränkt ist, sondern daß sie auch auf Vorrichtungen zur Ausführung der Plasmabedampfungs-Technik mit anderen Stoffen sowie auf die sich daraus ergebenden Produkte anwendbar ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zur Plasmabedampfung dergestalt, daß ein Reaktionsgas unter Druck in eine geschlossene aber evakuierbare Reaktionskammer (10) aus einer externen Gasversorgung (17, 18, 19) eingeleitet wird, wo es durch eine in der Kammer über eine externe Stromversorgung (15) erzeugte Gasentladung zersetzt wird, um dadurch einen dünnen Film des Reaktionsprodukts auf eine glatte Fläche eines elektrisch leitenden Substrats (11, 11', 1", 11 '") aufzutragen, das in der Reaktionskammer untergebracht ist, gekennzeichnet durch eine Elektrode (12, 12', 12") mit netzartigem Aufbau, welche dem Substrat gegenüberliegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Prinzip der kapazitiven Kopplung ausgelegt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die netzartige Elektrode in Form eines Zylinders (12)

angeordnet ist, der das Substrat konzentrisch umgibt und als drehbare Trommel angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die netzartige Elektrode in Form von zwei gegenüberliegenden parallelen flachen Blättchen (12¹, 12") angeordnet ist, zwischen denen das Substrat, welches einen drehbaren Zylinder bildet, angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die netzartige(n) Elektrode(n) aus elektrisch leitendem Metall mit einem Durchmesser von 0.05 mm bis 2 mm hergestellt ist (sind), und daß der Abstand zwischen jeweils gegenüberliegenden Bahnen des die Maschen des Netzes bildenden Metalldrahts im Bereich von 0.02 mm bis 5 mm liegt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die netzartige(n) Elektrode(n) aus Edelstahldraht hergestellt ist(sind).
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgas in die Kammer durch eine oder mehrere Öffnungen (14, 14', 14") eines oder mehrerer Gaseinleitungsteile von der externen Gasversorgung (17, 18, 19) eingeleitet wird, und daß die Öffnung(en) entweder auf der gleichen Ebene wie die netzartige(n) Elektrode(n) hinter dem Elektrodennetz auf derjenigen Seite liegt(liegen), die nicht dem Substrat zugewandt ist, oder mit einem gegebenen Abstand von der(den) netzartige(n) Elektrode(n).
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgas in die Kammer durch eine oder mehrere

Öffnungen (14, 14',14") eines oder mehrerer Gaseinleitungsteile aus der externen Gasversorgung (17, 18, 19) eingeleitet wird, und daß die Öffnung(en) in einem gegebenen Abstand hinter dem Elektrodennetz auf derjenigen Seite liegt(liegen), die nicht dem Substrat zugewandt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat in mehreren Teilen (II¹, 11", 11'") zwischen den beiden gegenüberliegenden flachen netzartigen Elektroden (12', 12") angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des Substrats zwischen den beiden gegenüberliegenden parallelen flachen netzartigen Elektroden bewegbar sind, so daß die Teile des Substrats einzeln nacheinander aus der Vorrichtung herausnehmbar sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, "■■daß die beiden gegenüberliegenden parallelen flachen netzartigen Elektroden in einer gemeinsamen Richtung bewegbar sind, wobei deren gegenseitiger Abstand konstant gehalten ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8,'9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gegenüberliegenden parallelen flachen netzartigen Elektroden in Bezug auf das Substrat aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem Substrat gebildete dünne Film aus amorphem Silizium besteht.