JP2001026876A - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダクトのパーティクル除去性能を高めること
により、基板上にパーティクルが堆積するのを抑止して
高品質膜の高速形成を可能にする。 【解決手段】 回転する電極１８を基板１４に対向させ
て両者間にプラズマを発生させながら、このプラズマに
反応ガスを供給して化学反応を起こさせることにより基
板１４上に薄膜２３を形成する薄膜形成装置。電極１８
の回転方向下流側にパーティクルを吸引除去するための
ダクト３０を設置する。このダクト３０の吸引口形状
を、前記電極１８の外周面のうち、前記基板と最狭隙間
部を形成する最狭隙間形成部分の近傍位置から、当該最
狭隙間形成部分よりも４５°以上１３５°以下だけ電極
回転方向下流側の位置までの領域を覆う形状とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマによる化
学反応を利用して基板上にアモルファスシリコン等から
なる薄膜を形成する薄膜形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、前記のようなプラズマ式の薄膜形
成装置として、高速回転する電極を基板上に対向させる
ものが開発されるに至っている（例えば特開平９−１０
４９８５号公報参照）。その装置の概要を図８及び図９
に示す。

【０００３】図８において、密閉されたチャンバ１０内
には、基板搬送台１２が設置され、その上に基板１４が
載置されるとともに、これら基板搬送台１２及び基板１
４はアースに接続されている。そして、この基板１４と
僅かな隙間をもって対向するように電極１８が配設され
ている。この電極１８は、図の奥行き方向に延びる略円
柱状をなし、その中心を回転軸１６が貫いており、この
回転軸１６の両端が図略の支柱により回転可能に支持さ
れている。回転軸１６の端部はチャンバ外面の高周波電
極端子１９に電気的に接続され、この高周波電極端子１
９が図略の高周波電源に接続されている。

【０００４】この装置において、チャンバ１０内を排気
し、電極１８を回転させながらこれに高周波電力または
直流電力を印加して当該電極１８と基板１４との間にプ
ラズマ２２を発生させるとともに、図略の反応ガス供給
源から反応ガス（図例ではＳｉＨ₄とＨ₂との混合ガス）
及び希釈ガス（例えばＨｅ）をチャンバ１０内に導入す
ると、これらのガスは電極１８の回転によって当該電極
１８と基板１４との間に巻き込まれてプラズマ２２に導
かれ、ここで前記反応ガスが化学反応を起こす。このよ
うな化学反応を起こさせながら基板１４を基板搬送台１
２とともに所定方向（電極１８の回転軸方向と直交する
方向）に走査する結果、図９に示すように、基板１４上
に薄膜（図例ではアモルファスシリコンからなる薄膜）
２３が形成される。

【０００５】この装置は、均一な薄膜２３を大面積の領
域に高速で連続的に形成することを可能にするととも
に、従来では困難とされていた１気圧以上の圧力下での
グロー放電プラズマ発生を可能にする画期的な手段であ
るが、このように高圧下でしかも高速で成膜を行うと、
反応ガスの分解反応が気相で急激に起こることに起因し
て、図９に示すように成膜２３に寄与しなかったシリコ
ン原子が相互に結びついてパーティクル（微粒子）２４
を形成することになる。このようなパーティクル２４が
基板１４上に堆積すると、成膜２３の表面形態を乱し、
高品質膜の形成を阻害する要因となる。

【０００６】そこで、前記公報には、電極回転方向の下
流側に図１０（ａ）（ｂ）に示すようなダクト９０を配
置し、このダクト９０を通じてパーティクル２４を吸引
除去するようにしたものが開示されている。このダクト
９０は、その先端の吸引口９２が他の部分よりも狭小の
先細り状に形成され、その吸引口９２が電極１８の回転
方向下流側において当該電極１８の外周面と基板１４の
上面との隙間に挿入されている。この吸引口９２におけ
るガス吸引速度としては、電極表面の周速度と同等の速
度以上であって、好ましくは電極表面の周速度の２倍以
上、より好ましくは１０倍以上であるとされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１１は、前記ダクト
９０の近傍におけるガスの流れ状態を示したものであ
る。この図に示されるように、従来のダクト構造及び配
置では次のような不都合が存在する。

【０００８】・ダクト９０の上面と電極１８の外周面と
の間や、ダクト９０の下面と基板１４の上面との間には
必ず隙間が存在するため、この隙間を通じてもダクト吸
引口９２へガスが吸引され、その分、電極１８の近傍で
のガス吸引速度が低下する。従って、前記吸引口９２を
電極１８に近づけ、かつ吸引口９２での吸引速度を高く
しても、電極近傍でのガス吸引速度を上げるには限界が
あり、当該電極近傍におけるパーティクルの有効な除去
が行いにくい。

【０００９】・パーティクルは、その全てが気流に同伴
するぐらい小径のパーティクルであるとは限らず、慣性
力によって電極１８の円周接線方向に飛散するような大
径のパーティクル（図１１に示すパーティクル２４ｂ）
も存在する。また、パーティクル２４は、必ずしも気相
中から下流側（ダクト９０側）へ運ばれるとは限らず、
一旦電極１８の表面に付着してから基板１４より大きく
離れた位置で剥離し、再飛散することもある。これらの
パーティクルは、前記先細ダクト９０によっては有効に
捕集することができない。

【００１０】・ダクト吸引口９２にはパーティクル２４
を含むガスが正面から衝突するため、その近傍にパーテ
ィクルが堆積しやすく（図１１に示すパーティクル２４
ｃ）、このようなパーティクル２４ｃが堆積したダクト
自体が汚染源となるおそれがある。

【００１１】・高速回転電極１８に引きずられた当該電
極周方向へのガスの流れと、当該電極１８とダクト９０
との隙間から吸引されるガスの流れとが交錯することに
より、プラズマ２２の発生領域から遠くない位置で渦Ｗ
が形成されてしまう。この渦Ｗは、活性な反応中間体あ
るいはそれらのクラスターを長時間滞留させ、パーティ
クルの成長を促す要因となる。

【００１２】・基板１４の上面とダクト９０との隙間か
ら吸引されるガスの流れに起因して、基板１４の近傍に
流れの淀み域９４が形成される。この淀み域９４も、前
記渦Ｗと同様、活性な反応中間体あるいはそれらのクラ
スターを長時間滞留させ、パーティクルの成長を促す要
因となる。

【００１３】本発明は、このような事情に鑑み、ダクト
のパーティクル除去性能を高めることにより、基板上に
パーティクルが堆積するのを有効に抑止して高品質膜の
高速形成を可能にする薄膜形成装置を提供することを目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段として、本発明は、回転する電極を基板に対向さ
せて両者間にプラズマを発生させながら、前記プラズマ
に反応ガスを供給して化学反応を起こさせることにより
前記基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置において、前
記電極の回転方向下流側に微粒子を吸引除去するための
ダクトを設置するとともに、このダクトの吸引口形状
を、前記電極の外周面のうち、前記基板と最狭隙間部を
形成する最狭隙間形成部分の近傍位置から、当該最狭隙
間形成部分よりも４５°以上１３５°以下だけ電極回転
方向下流側の位置までの領域を覆う形状としたものであ
る。

【００１５】この構成によれば、従来のように電極外周
面と基板との間に先細ダクトを挿入するのではなく、ダ
クト吸引口を広げて当該吸引口が電極の所定部分を覆う
ようにダクトを配置しているので、気流に同伴する小径
のパーティクル（微粒子）から、慣性力により回転電極
円周接線方向に飛散する大径のパーティクルに至るま
で、前記ダクトによって効果的に捕集することができ
る。

【００１６】ここで、前記電極外周面がダクトにより覆
われる領域を、前記基板と最狭隙間部を形成する最狭隙
間形成部分の近傍位置から、当該最狭隙間形成部分より
も４５°以上１３５°以下だけ電極回転方向下流側の位
置までの領域としているのは、４５°未満であると、ダ
クトによる電極のカバー領域が小さすぎて従来の先細ダ
クトとパーティクル吸引効果の差が小さく、逆に１３５
°を超えると、ダクトの流路断面積が大きくなりすぎて
ダクト内のガス流れが不安定になるとともに非定常な循
環流が発生しやすくなり、特に電極回転数が高い条件で
は回転電極表面にパーティクルが堆積するおそれがある
ためである。

【００１７】なお、本発明においても、ダクト内壁にパ
ーティクルが衝突する可能性はあるが、かかるパーティ
クルは比較的大きなものに限られ、壁面への付着力は弱
い。しかも、従来の先細ダクトに比べてダクト内壁に対
するパーティクル衝突フラックス（単位時間、単位面積
当たりにダクト内壁に飛来する微粒子の数）は大幅に少
ないため、ダクト内壁へのパーティクル付着度合いは極
めて低く、かかる内壁が汚染源となるおそれもない。

【００１８】この装置では、前記ダクトの吸引口上端と
電極外周面との間に形成された隙間のガス流路抵抗と、
前記ダクトの吸引口下端部から吸込まれるガスの流れ抵
抗とがほぼ等しくなるようにダクトを配置するのが、よ
り好ましい。この構成にすれば、ダクトの吸引口上端と
下端との双方から良好なバランスでガスが吸引される。
このうち、ダクトの吸引口上端と電極外周面との間に形
成された隙間からダクト内に吸引されるガス（比較的清
浄なガス）は、高速回転電極に引きずられたガスと対向
するものであり、電極表面近傍のパーティクルを含むガ
スの多くを掻き取り、効果的にダクト内へと導く。これ
により、パーティクル除去作用が高められる。さらに、
ダクト端部については、そこから吸引されるガスによる
パージ効果で、パーティクルの付着が抑制される。

【００１９】なお、前記ダクトの吸引口上端と電極外周
面との間に形成された隙間からダクト内に吸引されるガ
スは、高速回転電極に引きずられたガスと対向すること
によりダクト内側で循環流（渦）を形成するが、この渦
はプラズマ発生領域及び基板表面から十分離れているた
め、基板上の薄膜に悪影響を与えるおそれはない。

【００２０】本発明において、ダクトの具体的な形状は
種々設定が可能である。例えば、前記ダクトを前記電極
の両側面の一部を側方から覆う形状にしてもよいし、前
記ダクトをその左右両側壁が前記電極の外周面に沿って
これと対向する形状にしてもよい。前者の場合、前記電
極の両側面とダクトとの間に形成される隙間のガス流路
抵抗が、前記ダクトの吸引口下端部から吸込まれるガス
の流れ抵抗や、前記ダクトの吸引口上端と電極外周面と
の間に形成された隙間のガス流路抵抗よりも大きくなる
ように当該電極の両側面とダクトとの間に形成される隙
間を小さくすることにより、パーティクル除去に寄与し
ない無駄なガスの吸引を抑制でき、ダクトによるパーテ
ィクル吸引効果をさらに高めることができる。後者の場
合も、前記ダクトの左右両側壁の端面と電極外周面との
間に形成される隙間のガス流路抵抗が、前記ダクトの吸
引口下端部から吸込まれるガスの流れ抵抗や、前記ダク
トの吸引口上端と電極外周面との間に形成された隙間の
ガス流路抵抗よりも大きくなるように当該ダクト両側壁
と電極外周面との間に形成される隙間を小さくすること
により、パーティクル除去に寄与しない無駄なガスの吸
引を抑制でき、ダクトによるパーティクル吸引効果をさ
らに高めることができる。

【００２１】また、本発明では、前記ダクトを基板上面
または基板載置面に向かって開口する形状とし、この基
板上面または基板載置面と前記ダクトとでガス吸引通路
が形成されるように構成することにより、前記図１１に
示したような流れの淀み域９４や渦Ｗが基板近傍で発生
するのを完全に阻止することができ、パーティクル除去
効果をさらに高めることができる。

【００２２】具体的には、前記ダクトの側壁下端面と基
板上面または基板載置面とを対向させるようにしてもよ
いし、前記ダクトの側壁と基板搬送台の側面とを対向さ
せる（すなわちダクトの側壁を基板搬送台の側方に被せ
るように配置する）ようにしてもよい。いずれの場合
も、前記ダクト両側壁下端面と基板上面または基板載置
面とで形成される隙間のガス流路抵抗や、前記ダクト両
側壁と基板搬送台側面とで形成される隙間のガス流路抵
抗が、前記ダクトの吸引口下端部から吸込まれるガスの
流れ抵抗や前記ダクトの吸引口上端と電極外周面との間
に形成された隙間のガス流路抵抗よりも大きくなるよう
にすることにより、パーティクル除去に寄与しない無駄
なガスの吸引を抑制でき、ダクトによるパーティクル吸
引効果をさらに高めることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面に基づいて説明する。なお、これらの実施の形
態で示す薄膜形成装置の基本原理及び基本構成は前記図
８及び図９に示したものと同等であるので、これらの図
に示した構成要素と同等の構成要素には同一の参照符を
付してその説明を省略する。ただし、本発明において形
成する薄膜材料は前記のアモルファスシリコンに限られ
ず、例えばＣ、ＳｉＣ、ＳｉＯ２など、プラズマを利用
した化学反応により薄膜を形成できる材料に広く適用が
可能である。

【００２４】１）第１の実施の形態（図１） この実施の形態は、基板搬送台１２の幅が電極１８の幅
（軸方向寸法）及び基板１４の幅よりも大きい場合に好
適なものである。

【００２５】図示のダクト３０は、水平壁３１及び傾斜
壁３２からなる天壁と、この天壁の左右両側部から下方
に延びる一対の側壁３３とを有し、下方に開口する形状
をなしている。傾斜壁３２は、水平壁３１から離れるに
従って低くなる方向に傾斜している。両側壁３３の下端
面は水平であり、基板搬送台１２の上面（基板載置面）
との間に微小隙間ｃをおいて対向し、これと平行となる
ようにダクト３０が配置されている。すなわち、このダ
クト３０と基板搬送台１２の上面とでガス吸引通路が形
成されており、前記電極１８と反対側の開口３５が排気
口とされ、これに図略のポンプが接続されている。ま
た、基板１４は両側壁３３の内側を通るようになってい
る。

【００２６】なお、基板１４の幅が基板搬送台１２の幅
と同程度まで大きい場合には、基板１４の上面と側壁３
３との間に微小隙間ｃを確保し、基板上面とダクト３０
とでガス吸引通路を形成すればよい。

【００２７】水平壁３１の前端部には、矩形状の切欠３
４が形成され、この切欠３４内に電極１８が侵入するよ
うな位置関係でダクト３０が配設されている。従って、
電極１８の軸方向両側面はダクト３０によって側方から
一部覆われた状態となっている。ただし、両側壁３３の
前端部には、電極回転軸１６との干渉を避けるための円
弧状の切欠３３ａが形成されている。

【００２８】このダクト３０の吸引口によって電極１８
の外周面が覆われる領域は、電極１８と基板１４との最
狭隙間部δの近傍位置（図２の例では最狭隙間部δより
も若干電極回転方向下流側の位置；この位置は最狭隙間
部δよりも若干電極回転方向上流側の位置であってもよ
い。）から、前記最狭隙間部δよりも所定角度α（図で
は約９０°）だけ下流側の位置までの領域に設定されて
いる。角度αの好適な範囲については後述する。

【００２９】また、この装置における各隙間寸法は、次
のように設定されている。

【００３０】・切欠３４における水平壁３１の端面（ダ
クト吸引口上端）と電極１８の外周面との隙間ａ…当該
隙間ａにおけるガス流路抵抗が、ダクト吸引口下端部か
ら吸引されるガスの流れ抵抗と略等しくなるように隙間
ａの寸法及び水平壁３１の厚み寸法を設定する。ここ
で、「ダクト吸引口下端部から吸引されるガスの流れ抵
抗」とは、図２に示す構造の場合、基板１４の上面と電
極１８との最狭隙間部δと、電極１８の外周面と、側壁
３３の端面とで囲まれる隙間ｄにより形成される電極幅
方向のガス吸引流路の抵抗と、前記最狭隙間部δにより
形成される電極周方向のガス吸引流路の抵抗とを合成し
た流れ抵抗を意味する。もし、ダクト３０の前端が最狭
隙間部δよりも電極回転方向上流側に位置していて前記
隙間ｄによる流路が存在しない場合には、最狭隙間部δ
により形成される電極周方向の流路の流れ抵抗そのもの
を意味することになる。

【００３１】・電極１８の両側面と水平壁３１の端面と
の隙間ｂ…これらの隙間ｂにおけるガス流路抵抗の合成
抵抗が、前記隙間ａにおけるガス流路抵抗や、ダクト吸
引口下端部から吸引されるガスの流れ抵抗よりも大きく
なる程度まで隙間ｂを小さくする。

【００３２】・側壁３３の下端面と基板搬送台１２の上
面との隙間ｃ…これらの隙間ｃにおけるガス流路抵抗の
合成抵抗が、前記隙間ａにおけるガス流路抵抗や、ダク
ト吸引口下端部から吸引されるガスの流れ抵抗よりも大
きくなる程度まで隙間ｃを小さくする。

【００３３】この装置において、前記排気口３５からダ
クト３０内のガスを吸引することにより、次のような作
用効果を得ることができる。

【００３４】 ダクト３０の吸引口が電極１８の外周
面を比較的広範囲（図例では約１／４）にわたって覆っ
ているので、図４（ａ）（ｂ）に示すように、ダクト内
の気流に同伴する小径パーティクル２４ａから、慣性力
により回転電極円周接線方向に飛散する大径パーティク
ル２４ｂに至るまで、効果的に捕集することができる。

【００３５】ここで、前記図２に示した角度α（最狭隙
間部δを形成する位置から水平壁３１に至るまでの領域
に対応する電極１８の中心角）は、４５°以上１３５°
未満、より好ましくは略９０°に設定することが好まし
い。角度αが４５°未満であると、ダクト３０による電
極１８のカバー領域が小さすぎて従来の先細ダクトと比
べてパーティクル吸引効果の差が小さくなり、逆に１３
５°を超えると、ダクト３０の流路断面積が大きくなり
すぎてダクト内のガス流れが不安定になるとともに非定
常な循環流が発生しやすくなり、特に電極回転数が高い
条件では当該電極１８の表面にパーティクルが堆積する
おそれがあるためである。

【００３６】 ダクト内壁に衝突するパーティクルの
数（ダクト内壁に対するパーティクル衝突フラックス）
は従来の先細ダクトに比べて非常に少なく、しかも、当
該内壁に衝突するパーティクルは比較的大径のもの（図
示のパーティクル２４ｂ）に限られていて当該ダクト内
壁への付着力が小さいため、ダクト内壁に付着するパー
ティクルの量は非常に少なく、これが汚染源となること
がない。

【００３７】 ダクト３０の底壁を省略してダクト全
体が下向きに開口する形状にし、基板１４の上面及び基
板搬送台１２の上面（基板載置面）をガス吸引通路の形
成部材として兼用するようにしているので、従来のよう
に底壁をもつダクトと異なり、基板１４の上面近傍に前
記図１１に示したような流れの淀み域９４や渦（循環
流）Ｗが発生せず、これらの淀み域９４や渦Ｗに起因す
る基板上へのパーティクルの堆積を防ぐことができる。

【００３８】 水平壁３１の端面と電極１８の外周面
との隙間ａを通じて、ダクト３０の外部から内部へ比較
的清浄なガスが流入する。このガスは、回転電極１８の
回転に引きずられて動くガス流とは逆向きの流れであ
り、電極表面近傍のパーティクルを含むガスの多くを掻
き取り（図４（ｂ））、効果的にダクト３０内へ連れ込
む。さらに、ダクト端部については、そこから吸引され
るガスによるパージ効果で、パーティクルの付着が抑制
される。

【００３９】なお、前記吸引ガスは前記隙間ａの近傍領
域で渦Ｗを発生させる可能性があるが、この渦Ｗは基板
１４の上面及びプラズマ２２の発生領域から十分離れて
おり、成膜に悪影響を及ぼすおそれはない。

【００４０】 ダクト３０の側壁３３と電極１８の両
側面との隙間ｂや、ダクト３０の側壁３３の下面と基板
搬送台１２の上面との隙間ｃを十分小さくして流路抵抗
を大きくしているので、これらの隙間ｂ，ｃから無駄な
（パーティクル除去に不要な）ガス吸引が行われるのを
抑制してパーティクル除去効果を高めることができる。

【００４１】２）第２の実施の形態（図５（ａ）
（ｂ）） この実施の形態では、ダクト３０の幅寸法を電極１８の
幅寸法（軸方向寸法）と略同一としている。すなわち、
電極１８の両側面は完全に側方へ開放された状態とする
とともに、ダクト３０の左右両側壁３３の前端面３３ｂ
を電極外周面に沿う円弧状とし、当該前端面３３ｂと電
極外周面とを微小隙間ｅをおいて対向させている。しか
し、前記第１の実施の形態と同様、水平壁３１の前端に
は切欠３４が形成され、この切欠３４における水平壁３
１の端面と電極１８の外周面との隙間ａの寸法は大きく
確保されている。

【００４２】この構成においても、側壁３３の前端面３
３ｂと電極１８の外周面との隙間ｅは小さく抑える（具
体的には両隙間ｅにおけるガス流路抵抗の合成抵抗が、
隙間ａにおけるガス流路抵抗や、隙間ｄ及び最狭隙間部
δにおけるガス流路抵抗よりも大きくなるようにする）
ことにより高い吸引効率を保ちながら、ダクト吸引口下
端部や隙間ａにおいて有効なパーティクル除去ができ
る。この実施の形態は、電極１８の幅が成膜幅よりも大
きい場合（すなわち電極１８の軸方向全域で成膜をする
必要がない場合）に有効である。

【００４３】３）第３の実施の形態（図６（ａ）
（ｂ）） この実施の形態は、基板搬送台１２の幅と電極１８の幅
とがほぼ等しい場合に有効なものである。ダクト３０の
形状は、その両側壁３３が電極１８の両側面だけでな
く、基板搬送台１２の両側面も側方から覆うように設定
されている。すなわち、両側壁３３と基板搬送台１２の
両側面とが対向した状態となっている。

【００４４】この実施の形態においても、側壁３３と電
極両側面との隙間ｂや、側壁３３と基板搬送台１２の両
側面との隙間ｃ′を十分小さく設定する（隙間ｂの流路
抵抗や隙間ｃ′における流路抵抗が、隙間ａにおけるガ
ス流路抵抗や、隙間ｄ及び最狭隙間部δにおけるガス流
路抵抗よりも大きくなるようにする）ことにより、パー
ティクル吸引除去効果を高めることができる。

【００４５】４）第４の実施の形態（図７） この実施の形態では、切欠３４に臨む水平壁３１の端面
を下方に向かうに従って電極側に迫るナイフエッジ状端
面３１ａとし、ダクト外部のガスをダクト内に誘い込み
やすくしている。このような形状にすれば、前記隙間ａ
の最小寸法を小さくしながら、ガス流路抵抗を低く抑え
ることが可能である。

【００４６】なお、本発明において、吸引口以外のダク
トの形状は、適宜設定が可能である。例えば、前記傾斜
壁３２を省略して天壁をすべて水平壁３１にしてもよい
し、逆に天壁全体を傾斜させるようにしてもよい。ま
た、図例のように底壁を省略するのではなく、従来のよ
うにダクト底壁を設ける（すなわちダクトのみでガス吸
引通路を形成する）ようにしても、従来の先細ダクトに
比べてパーティクル除去効果を高めることが可能であ
る。

【００４７】

【実施例】薄膜材料としてアモルファスシリコンを選
び、以下の成膜実験を行った。

【００４８】 装置条件 実験には、アルミ合金製のドラム電極（図１の電極１
８）、高速回転モータ、基板搬送台（図１の基板搬送台
１２）、インピーダンスマッチング装置などを備えた装
置を用い、ドラム電極は、その振動を防ぐため、マグネ
ットカップリング及び磁気流体シールを介して前記高速
モータに連結した。高周波電源には150MHzのものを用
い、インピーダンス間マッチングユニットを介して電極
部に高周波電力を印加し、最狭隙間部δにプラズマを発
生させるようにした。電極１８の寸法は、直径300mm、
幅100mmとし、最高回転速度を5000rpm（周速度79m/s)に
設定した。ダクトには前記図１に示したダクト３０を用
い、隙間ａの寸法を2mm、隙間ｂの寸法を0.5mm、隙間ｃ
の寸法を0.5mmとした。チャンバ１０には、排気速度1m ³
/minのドライポンプを接続し、その吸引力をダクト３０
内におけるガスの吸引に兼用した。

【００４９】 実施条件 洗浄を終えて乾燥させたガラス基板を試料台にセット
し、成膜ギャップ（最狭隙間部δ）を設定した後、真空
排気を行った。その後、ヘリウム（希釈ガス）と、水素
及びシランの混合ガス（反応ガス）とをマスフローコン
トローラを通じてチャンバ内に導入し、雰囲気圧力を大
気圧とした。この状態で電極を加熱し、さらに電極を回
転させながらプラズマを発生させ、基板上にアモルファ
スシリコンの薄膜を形成した。成膜条件は、水素濃度を
０〜10％、シラン濃度を0.01〜10％、雰囲気圧力を１気
圧、成膜時間を30秒とした。その結果、投入電力が300
〜2500Ｗ、電極回転数が1000〜5000rpmという広い範囲
で、パーティクルを発生させることなく均一の薄膜を得
ることができ、かつ、その得られた薄膜がまさしくアモ
ルファスシリコンであることがラマン分光分析により確
認された。その後も実験を５バッチ継続したが、チャン
バ内にパーティクルの発生は見られなかった。

【００５０】ダクト内壁面には、目視でかろうじて確認
できる程度のうっすらとしたパーティクルの付着が部分
的に存在したが、従来の先細ダクトと比べるとその付着
量は飛躍的に減少した。

【００５１】

【発明の効果】以上のように本発明は、電極の回転方向
下流側に微粒子を吸引除去するためのダクトを設置する
とともに、このダクトの吸引口形状を、前記電極の外周
面のうち、前記基板と最狭隙間部を形成する最狭隙間形
成部分の近傍位置から、当該最狭隙間形成部分よりも４
５°以上１３５°以下だけ電極回転方向下流側の位置ま
での領域を覆う形状としたものであるので、当該ダクト
のパーティクル除去性能を高めることにより、基板上に
パーティクルが堆積するのを有効に抑止して高品質膜を
高速で形成することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる薄膜形成装
置の要部を示す断面斜視図である。

【図２】前記薄膜形成装置の要部を示す断面側面図であ
る。

【図３】前記薄膜形成装置に用いられるダクトの斜視図
である。

【図４】（ａ）は前記薄膜形成装置におけるダクト内の
ガス流れを示す断面図、（ｂ）は同ダクトの上端と電極
外周面との隙間におけるガス流れを示す断面図である。

【図５】（ａ）は本発明の第２の実施の形態にかかる薄
膜形成装置の要部を示す断面斜視図、（ｂ）は同装置に
用いられるダクトの斜視図である。

【図６】（ａ）は本発明の第３の実施の形態にかかる薄
膜形成装置の要部を示す断面斜視図、（ｂ）は同装置に
用いられるダクトの斜視図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態にかかるダクトの斜
視図である。

【図８】従来の薄膜形成装置を示す概略構成図である。

【図９】図８に示す薄膜形成装置における回転電極と基
板との間での薄膜形成のメカニズムを示す図である。

【図１０】（ａ）は従来の薄膜形成装置におけるダクト
の配置を示す断面正面図、（ｂ）は同ダクトの斜視図で
ある。

【図１１】図１０に示す薄膜形成装置におけるガスの流
れを示す断面図である。

【符号の説明】

１０ チャンバ １２ 基板搬送台 １４ 基板 １６ 電極 ２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ パーティクル（微粒
子） ３０ ダクト ３１ 水平壁 ３３ 側壁 ３３ｂ 側壁前端面 ３４ 切欠 ａ ダクト吸引口上端と電極外周面との隙間 ｂ 電極側面とダクトとの隙間 ｃ ダクト両側壁下端面と基板搬送台上面との隙間 ｃ′ ダクト両側壁と基板搬送台側面との隙間 ｅ ダクト両側壁前端面と電極外周面との隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福元 裕彦 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 林 和志 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 高橋 利彰 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 長田 耕一 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 中上 明光 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 森 勇藏 大阪府交野市私市８丁目16番19号 Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA17 BA30 BB05 CA01 CA12 EA11 FA03 GA04 GA12 JA04 KA02 5F045 AA08 AB04 AC01 AC17 AE29 AF07 BB15 EG10 EH04

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する電極を基板に対向させて両者間
   にプラズマを発生させながら、前記プラズマに反応ガス
   を供給して化学反応を起こさせることにより前記基板上
   に薄膜を形成する薄膜形成装置において、前記電極の回
   転方向下流側に微粒子を吸引除去するためのダクトを設
   置するとともに、このダクトの吸引口形状を、前記電極
   の外周面のうち、前記基板と最狭隙間部を形成する最狭
   隙間形成部分の近傍位置から、当該最狭隙間形成部分よ
   りも４５°以上１３５°以下だけ電極回転方向下流側の
   位置までの領域を覆う形状としたことを特徴とする薄膜
   形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の薄膜形成装置において、
   前記ダクトの吸引口上端と電極外周面との間に形成され
   た隙間のガス流路抵抗と、前記ダクトの吸引口下端部か
   ら吸込まれるガスの流れ抵抗とがほぼ等しくなるように
   ダクトを配置したことを特徴とする薄膜形成装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の薄膜形成装置に
   おいて、前記ダクトを前記電極の両側面の一部を側方か
   ら覆う形状にするとともに、当該電極の両側面とダクト
   との間に形成される隙間のガス流路抵抗が前記ダクトの
   吸引口下端部から吸込まれるガスの流れ抵抗よりも大き
   くなるように当該電極の両側面とダクトとの間に形成さ
   れる隙間を小さくしたことを特徴とする薄膜形成装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の薄膜形成装置において、
   前記電極の両側面とダクトとの間に形成される隙間のガ
   ス流路抵抗が前記ダクトの吸引口上端と電極外周面との
   間に形成された隙間のガス流路抵抗よりも大きくなるよ
   うに当該電極の両側面とダクトとの間に形成される隙間
   を小さくしたことを特徴とする薄膜形成装置。
5. 【請求項５】 請求項１または２記載の薄膜形成装置に
   おいて、前記ダクトをその左右両側壁が前記電極の外周
   面に沿ってこれと対向する形状にするとともに、当該電
   極の外周面とダクト両側壁の端面との間に形成される隙
   間のガス流路抵抗が前記ダクトの吸引口下端部から吸込
   まれるガスの流れ抵抗よりも大きくなるように当該電極
   外周面とダクト両側壁との間に形成される隙間を小さく
   したことを特徴とする薄膜形成装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の薄膜形成装置において、
   前記電極の外周面とダクト両側壁の端面との間に形成さ
   れる隙間のガス流路抵抗が前記ダクトの吸引口上端と電
   極外周面との間に形成された隙間のガス流路抵抗よりも
   大きくなるように当該電極外周面とダクト両側壁との間
   に形成される隙間を小さくしたことを特徴とする薄膜形
   成装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の薄膜形
   成装置において、前記ダクトを基板上面または基板載置
   面に向かって開口する形状とし、この基板上面または基
   板載置面と前記ダクトとでガス吸引通路が形成されるよ
   うにしたことを特徴とする薄膜形成装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の薄膜形成装置において、
   前記ダクトの側壁下端面と基板上面または基板載置面と
   を対向させるとともに、これらの間に形成される隙間の
   ガス流路抵抗が前記ダクトの吸引口下端部から吸込まれ
   るガスの流れ抵抗よりも大きくなるように前記ダクトの
   両側壁下端面と基板上面または基板載置面との間に形成
   される隙間を小さくしたことを特徴とする薄膜形成装
   置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の薄膜形成装置において、
   前記ダクトの側壁下端面と基板上面または基板載置面と
   の間に形成される隙間のガス流路抵抗が前記ダクトの吸
   引口上端と電極外周面との間に形成された隙間のガス流
   路抵抗よりも大きくなるように前記ダクトの両側壁下端
   面と基板上面または基板載置面との間に形成される隙間
   を小さくしたことを特徴とする薄膜形成装置。
10. 【請求項１０】 請求項７記載の薄膜形成装置におい
    て、前記ダクトの側壁と基板搬送台の側面とを対向させ
    るとともに、これらの間に形成される隙間のガス流路抵
    抗が前記ダクトの吸引口下端部から吸込まれるガスの流
    れ抵抗よりも大きくなるように前記ダクトの両側壁と基
    板搬送台の側面との間に形成される隙間を小さくしたこ
    とを特徴とする薄膜形成装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の薄膜形成装置におい
    て、前記ダクトの側壁と基板搬送台の側面との間に形成
    される隙間のガス流路抵抗が前記ダクトの吸引口上端と
    電極外周面との間に形成された隙間のガス流路抵抗より
    も大きくなるようにダクトの両側壁と基板搬送台の側面
    との間に形成される隙間を小さくしたことを特徴とする
    薄膜形成装置。