JP2590534B2 - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 半導体，太陽電池および感光ドラム等の表面にアモル
ファス合金膜，絶縁体薄膜等の薄膜を形成する方法に関
し、 真空容器内が低い圧力であっても、放電電極と接地電
極の空間内でRFプラズマが高密度に発生して材料ガスの
利用効率を高くし、大面積に均一な薄膜を高速で形成す
ることを目的とし、 真空容器内に材料ガスを導入して高周波電界によりプ
ラズマ状となし、分解，活性化せしめて生成した活性種
を利用して、該真空容器内に配置した基板の表面に薄膜
を形成する方法において、前記高周波電界を印加する複
数の放電電極からなる放電電極群に、高周波ホローカソ
ード放電プラズマを発生させる手段を設け、前記ホロー
カソード放電プラズマ中を通り前記材料ガスが基板方向
に吹き出すようガス吹出口が配設して、隣接する該放電
電極間でホローカソード放電が起こるように一定の間隔
を設け、隣接する該放電電極間の空間近くにシールド板
を配設する。
ファス合金膜，絶縁体薄膜等の薄膜を形成する方法に関
し、 真空容器内が低い圧力であっても、放電電極と接地電
極の空間内でRFプラズマが高密度に発生して材料ガスの
利用効率を高くし、大面積に均一な薄膜を高速で形成す
ることを目的とし、 真空容器内に材料ガスを導入して高周波電界によりプ
ラズマ状となし、分解，活性化せしめて生成した活性種
を利用して、該真空容器内に配置した基板の表面に薄膜
を形成する方法において、前記高周波電界を印加する複
数の放電電極からなる放電電極群に、高周波ホローカソ
ード放電プラズマを発生させる手段を設け、前記ホロー
カソード放電プラズマ中を通り前記材料ガスが基板方向
に吹き出すようガス吹出口が配設して、隣接する該放電
電極間でホローカソード放電が起こるように一定の間隔
を設け、隣接する該放電電極間の空間近くにシールド板
を配設する。
本発明は、半導体，太陽電池および感光ドラム等の表
面にアモルファス合金膜，絶縁体薄膜等の薄膜を形成す
る方法に関する。
面にアモルファス合金膜，絶縁体薄膜等の薄膜を形成す
る方法に関する。
最近、大面積の絶縁体基板上に薄膜を比較的容易に形
成できる高周波プラズマ化学気相成長法を使用して、半
導体，太陽電池および感光ドラム等の表面にアモルファ
ス合金膜や絶縁体薄膜等の薄膜を形成しているが、形成
した膜厚にバラツキが生じるとともに多くの薄膜形成時
間が必要となるので、大面積に均一な薄膜を高速で形成
することができる新しい薄膜形成方法が要求されてい
る。
成できる高周波プラズマ化学気相成長法を使用して、半
導体，太陽電池および感光ドラム等の表面にアモルファ
ス合金膜や絶縁体薄膜等の薄膜を形成しているが、形成
した膜厚にバラツキが生じるとともに多くの薄膜形成時
間が必要となるので、大面積に均一な薄膜を高速で形成
することができる新しい薄膜形成方法が要求されてい
る。
従来の薄膜形成方法は、高周波（以下RFと略記する）
プラズマ化学気相成長（以下プラズマCVDと略記する）
法が大面積の薄膜を比較的容易に形成できるため工業的
に最も多く利用されており、そのRFプラズマCVD装置
は、第９図の基本構成図に示すように被加工品の基板５
を載置して薄膜の形成適温に加熱するヒータ４−１を有
する接地電極４を真空容器６内に配設して、その真空容
器６内の圧力を図示していないロータリーポンプとメカ
ニカルブータスポンプにより、10-3Torr以下に真空排気
する排気口６−２を接地電極４の例えば底面に設ける。
プラズマ化学気相成長（以下プラズマCVDと略記する）
法が大面積の薄膜を比較的容易に形成できるため工業的
に最も多く利用されており、そのRFプラズマCVD装置
は、第９図の基本構成図に示すように被加工品の基板５
を載置して薄膜の形成適温に加熱するヒータ４−１を有
する接地電極４を真空容器６内に配設して、その真空容
器６内の圧力を図示していないロータリーポンプとメカ
ニカルブータスポンプにより、10-3Torr以下に真空排気
する排気口６−２を接地電極４の例えば底面に設ける。
そして、例えばオーステナイト系のステンレスよりな
る厚板の内部を中空にして等量の材料ガスが吹出口1cか
ら噴出するようにガス拡散室1dを内設し、一方の面にガ
ス拡散室1dと導通する円筒状のガス導入管６−１を設け
て、他方の接地電極４と対向する放電面1aに、第10図に
示すように例えば直径約1.5mmの前記ガス吹出口1cを一
定の間隔で配設した放電電極１を、前記接地電極４に載
置した基板５と対向する位置で放電電極１の放電面1aが
基板５と平行となるように配設する。
る厚板の内部を中空にして等量の材料ガスが吹出口1cか
ら噴出するようにガス拡散室1dを内設し、一方の面にガ
ス拡散室1dと導通する円筒状のガス導入管６−１を設け
て、他方の接地電極４と対向する放電面1aに、第10図に
示すように例えば直径約1.5mmの前記ガス吹出口1cを一
定の間隔で配設した放電電極１を、前記接地電極４に載
置した基板５と対向する位置で放電電極１の放電面1aが
基板５と平行となるように配設する。
この放電電極１と接地電極４との間の距離を例えば30
mmとし、放電電極１には接地電極４側の放電面1a以外で
プラズマが発生しないように、ステンレス板より成形し
たシールド板２を取り付ている。また、ガス導入管６−
１はRF電源７−１とブロッキングコンデンサ７−2,およ
びマッチングボックス７−３よりなるRF電源供給装置７
と接続して、放電電極１にRF電力を伝えるのに利用し、
ガス導入管６−１と真空容器６とは絶縁体３によって電
気的に絶縁し、シールド板2,真空容器１および接地電極
４は接地している。
mmとし、放電電極１には接地電極４側の放電面1a以外で
プラズマが発生しないように、ステンレス板より成形し
たシールド板２を取り付ている。また、ガス導入管６−
１はRF電源７−１とブロッキングコンデンサ７−2,およ
びマッチングボックス７−３よりなるRF電源供給装置７
と接続して、放電電極１にRF電力を伝えるのに利用し、
ガス導入管６−１と真空容器６とは絶縁体３によって電
気的に絶縁し、シールド板2,真空容器１および接地電極
４は接地している。
上記装置を使用したRFプラズマCVD法は、真空容器６
の接地電極４に薄膜を形成する被加工物の基板５を載置
した後、前記真空容器６内を排気口６−２を取り付けた
ロータリーポンプとメカニカルブータスポンプとによ
り、前記真空容器６内の圧力を10-3Torr以下となるよう
に真空排気して、基板５を接地電極４のヒータ４−１で
加熱して薄膜形成に適した温度，例えば250℃に基板５
の温度を上昇させる。
の接地電極４に薄膜を形成する被加工物の基板５を載置
した後、前記真空容器６内を排気口６−２を取り付けた
ロータリーポンプとメカニカルブータスポンプとによ
り、前記真空容器６内の圧力を10-3Torr以下となるよう
に真空排気して、基板５を接地電極４のヒータ４−１で
加熱して薄膜形成に適した温度，例えば250℃に基板５
の温度を上昇させる。
そして、基板５の温度が一様に昇温した時に所定の材
料ガスをガス導入管６−１に送ってガス吹出口1cより基
板５の方向に噴射し、RF電源供給装置７より放電電極１
にRF電力を供給して、放電電極１と基板５との間にRFホ
ローカソード放電を発生させて基板５に、例えばａ−S
i:H,a−Si1-XCX:H,等のアモルファスシリコン合金、前
記薄膜にP,Al,B等をドープしｐ−ｎ制御した薄膜、多結
晶シリコン，アモルファスカーボン（ａ−C:H）,Si1-XN
X,Si1-XOX等の絶縁体薄膜、BN,BCN,等のコーティング
膜、W2Si3等の薄膜を形成している。
料ガスをガス導入管６−１に送ってガス吹出口1cより基
板５の方向に噴射し、RF電源供給装置７より放電電極１
にRF電力を供給して、放電電極１と基板５との間にRFホ
ローカソード放電を発生させて基板５に、例えばａ−S
i:H,a−Si1-XCX:H,等のアモルファスシリコン合金、前
記薄膜にP,Al,B等をドープしｐ−ｎ制御した薄膜、多結
晶シリコン，アモルファスカーボン（ａ−C:H）,Si1-XN
X,Si1-XOX等の絶縁体薄膜、BN,BCN,等のコーティング
膜、W2Si3等の薄膜を形成している。
以上説明した従来の薄膜形成方法で問題となるのは、
例えばアモルファス半導体薄膜を通常0.1〜10Torrの圧
力範囲で形成されているが、圧力が高いほど材料ガスの
密度が高くなって電子と材料ガスの衝突回数が増加して
活性種密度が大きくなる。その結果、薄膜の形成速度が
速くなるとともに活性種に対する不純物ガスの相対的濃
度が小さくなり不純物混入量が減少し、RFプラズマは放
電電極と接地電極との間において一様となる。
例えばアモルファス半導体薄膜を通常0.1〜10Torrの圧
力範囲で形成されているが、圧力が高いほど材料ガスの
密度が高くなって電子と材料ガスの衝突回数が増加して
活性種密度が大きくなる。その結果、薄膜の形成速度が
速くなるとともに活性種に対する不純物ガスの相対的濃
度が小さくなり不純物混入量が減少し、RFプラズマは放
電電極と接地電極との間において一様となる。
しかし、0.3〜10Torrの高い圧力では、プラズマ中で
分解生成された活性種同志の距離および、活性種と材料
ガスとの距離が近くなってお互いに衝突することで高分
子化した多分子粒を作り、放電電極や真空容器内壁に多
分子粉体が付着する。そのため、この多分子粉体は薄膜
形成ごとに真空容器内から除去せねば、薄膜形成中に成
長表面に付着して堆積した薄膜に欠陥を生じる原因とな
る。
分解生成された活性種同志の距離および、活性種と材料
ガスとの距離が近くなってお互いに衝突することで高分
子化した多分子粒を作り、放電電極や真空容器内壁に多
分子粉体が付着する。そのため、この多分子粉体は薄膜
形成ごとに真空容器内から除去せねば、薄膜形成中に成
長表面に付着して堆積した薄膜に欠陥を生じる原因とな
る。
また、形成した薄膜を真空を破ることなく別の真空容
器に移すことができる装置においては、２つの真空容器
を仕切るバルブに多分子粉体が付着してバルブの開閉に
支障を来す原因となる。
器に移すことができる装置においては、２つの真空容器
を仕切るバルブに多分子粉体が付着してバルブの開閉に
支障を来す原因となる。
一方、前記多分子粉体を発生しない値，即ち約0.3T
orr以下の圧力範囲では電子と材料ガスの衝突確率が非
常に小さくなり、薄膜の形成速度および材料ガスの利用
効率が著しく低下し、さらに、低い圧力条件のRFプラズ
マは放電電極と接地電極とで挟まれた空間以外にも広が
り易く、放電電極の外周近くで電子密度が最も大きくな
りやすいので、放電電極と接地電極との空間内で不均一
となるため、第11図に示すように膜厚のバラツキが大き
くなるという問題が生じていた。
orr以下の圧力範囲では電子と材料ガスの衝突確率が非
常に小さくなり、薄膜の形成速度および材料ガスの利用
効率が著しく低下し、さらに、低い圧力条件のRFプラズ
マは放電電極と接地電極とで挟まれた空間以外にも広が
り易く、放電電極の外周近くで電子密度が最も大きくな
りやすいので、放電電極と接地電極との空間内で不均一
となるため、第11図に示すように膜厚のバラツキが大き
くなるという問題が生じていた。
本発明は上記のような問題点に鑑み、真空容器内が低
い圧力であっても、放電電極と接地電極の空間内でRFプ
ラズマが高密度に発生して材料ガスの利用効率を高く
し、大面積に均一な薄膜を高速で形成することができる
新しい薄膜形成方法の提供を目的とする。
い圧力であっても、放電電極と接地電極の空間内でRFプ
ラズマが高密度に発生して材料ガスの利用効率を高く
し、大面積に均一な薄膜を高速で形成することができる
新しい薄膜形成方法の提供を目的とする。
第１図に本発明の薄膜形成方法を説明するための装置
基本構成図を示す。
基本構成図を示す。
第２図に示すように、放電電極群11は形成する薄膜に
対応した任意の大きさの長方形板に形成する薄膜に対応
した幅の溝11−1bを長手方向に形成してその面を放電面
11−1aとし、形成された溝11−1bの底面に材料ガスを噴
射するガス吹出口11−1cを一定のピッチで穿設した放電
電極11−１を一定の間隔で複数本を配列して形成され
る。
対応した任意の大きさの長方形板に形成する薄膜に対応
した幅の溝11−1bを長手方向に形成してその面を放電面
11−1aとし、形成された溝11−1bの底面に材料ガスを噴
射するガス吹出口11−1cを一定のピッチで穿設した放電
電極11−１を一定の間隔で複数本を配列して形成され
る。
第１図に示すようにガス導入管６−１を設けたガス拡
散室11−２を各放電電極11−１のガス吹出口11−1cと導
通するように結合し、ガス拡散室11−２と放電電極群11
および隣接する放電電極11−１間の上部には、放電電極
11−１の放電面11−1a以外でプラズマが発生しないよう
にシールド板12を設ける。また、放電電極群11は従来と
同一の真空容器６内のヒータ４−１を内蔵した接地電極
４と平行に対向するように配設する。
散室11−２を各放電電極11−１のガス吹出口11−1cと導
通するように結合し、ガス拡散室11−２と放電電極群11
および隣接する放電電極11−１間の上部には、放電電極
11−１の放電面11−1a以外でプラズマが発生しないよう
にシールド板12を設ける。また、放電電極群11は従来と
同一の真空容器６内のヒータ４−１を内蔵した接地電極
４と平行に対向するように配設する。
そして、従来と同じように接地電極４に基板５を載置
して真空容器６内の圧力を10-3Torr以下に真空排気し、
ヒータ15の加熱により形成する薄膜に適する温度まで基
板５を昇温させ、基板５の温度が一様に昇温した時に材
料ガスを流して放電電極群11にRF電極を印加して、隣接
する放電電極11−１間、および溝11−1bの中でRFホロー
カソード放電を発生させることにより基板５に薄膜が形
成される。
して真空容器６内の圧力を10-3Torr以下に真空排気し、
ヒータ15の加熱により形成する薄膜に適する温度まで基
板５を昇温させ、基板５の温度が一様に昇温した時に材
料ガスを流して放電電極群11にRF電極を印加して、隣接
する放電電極11−１間、および溝11−1bの中でRFホロー
カソード放電を発生させることにより基板５に薄膜が形
成される。
本発明では、長手方向に指定幅の溝11−1bを形成した
複数本の細長い各放電電極11は、それぞれの外周囲部に
おいて電子密度の大きいプラズマが発生し易いので、放
電電極群11の電位波形が第３図に示す波形となるように
放電電極群11に印加するバイアスを調整することによ
り、隣接する放電電極11との間でホローカソード放電を
起し、このプラズマ中の高密度の電子は各放電電極11の
溝11−1bの中でホローカソード放電を発生し易くする。
複数本の細長い各放電電極11は、それぞれの外周囲部に
おいて電子密度の大きいプラズマが発生し易いので、放
電電極群11の電位波形が第３図に示す波形となるように
放電電極群11に印加するバイアスを調整することによ
り、隣接する放電電極11との間でホローカソード放電を
起し、このプラズマ中の高密度の電子は各放電電極11の
溝11−1bの中でホローカソード放電を発生し易くする。
このようにして発生させたホローカソード放電の電子
密度は、1010〜1012cm-3と大きくなり、RFプラズマ中の
電子密度を従来に比して100倍以上にすることができ
て、電子と材料ガスの衝突頻度を約100倍と大きくでき
るとともに、放電電極群11の外周部と中央部でのプラズ
マ密度の差を小さくできるため、多分子粉体が発生しな
い低い圧力範囲においても、材料ガスの利用効率を大き
くできるとともに大面積に均一な薄膜を高速で形成する
ことが可能となる。
密度は、1010〜1012cm-3と大きくなり、RFプラズマ中の
電子密度を従来に比して100倍以上にすることができ
て、電子と材料ガスの衝突頻度を約100倍と大きくでき
るとともに、放電電極群11の外周部と中央部でのプラズ
マ密度の差を小さくできるため、多分子粉体が発生しな
い低い圧力範囲においても、材料ガスの利用効率を大き
くできるとともに大面積に均一な薄膜を高速で形成する
ことが可能となる。
以下第１図および第８図について本発明の実施例を説
明する。第１図は第１実施例による薄膜形成装置の基本
構成図，第２図は第１実施例の放電電極群の斜視図，第
５図は第２実施例の薄膜形成装置の基本構成図，第８図
は他の放電電極の斜視図を示し、図中において、第９図
および第10図と同一部材には同一記号が付してあるが、
その他の11はホローカソード放電を発生させて被加工物
に薄膜を形成させる第１実施例の放電電極群,12は前記
放電電極の電極面以外でプラズマが発生しないようにす
るシールド板である。
明する。第１図は第１実施例による薄膜形成装置の基本
構成図，第２図は第１実施例の放電電極群の斜視図，第
５図は第２実施例の薄膜形成装置の基本構成図，第８図
は他の放電電極の斜視図を示し、図中において、第９図
および第10図と同一部材には同一記号が付してあるが、
その他の11はホローカソード放電を発生させて被加工物
に薄膜を形成させる第１実施例の放電電極群,12は前記
放電電極の電極面以外でプラズマが発生しないようにす
るシールド板である。
放電電極群11は、第２図に示すように細長い厚板，例
えば幅50mm×長さ170mm×厚み35mmの板の一方の面に、
幅10mm×長さ150mm×深さ30mmの溝11−1bを形成してそ
の面を放電面11−1aとし、その溝11−1bの底面に，例え
ば直径1.5mmのガス吹出口11−1cを20mm間隔で７個穿設
したオーステナイト系ステンレス（以下SUS−304と略称
する）よりなる複数本の放電電極11−１をそれぞれ隙間
を設けて平行に並べ、第１図に示すようにガス導入管６
−１を設けたガス拡散室11−２を前記各放電電極11−１
のガス吹出口11−1cと導通するように結合したものであ
る。尚、隣接する放電電極11−１の隙間，および溝11−
1bの幅は材料ガスやプラズマ発生用のガスの種類によっ
て変更し、隣接する放電電極11−１間及び溝11−1bの中
でホローカソード放電が発生するように設定する。この
ような構造を持つ放電電極11は、それぞれ細い放電電極
の外周部において、従来の高周波プラズマと同様に電子
密度の大きいプラズマが発生し易い。
えば幅50mm×長さ170mm×厚み35mmの板の一方の面に、
幅10mm×長さ150mm×深さ30mmの溝11−1bを形成してそ
の面を放電面11−1aとし、その溝11−1bの底面に，例え
ば直径1.5mmのガス吹出口11−1cを20mm間隔で７個穿設
したオーステナイト系ステンレス（以下SUS−304と略称
する）よりなる複数本の放電電極11−１をそれぞれ隙間
を設けて平行に並べ、第１図に示すようにガス導入管６
−１を設けたガス拡散室11−２を前記各放電電極11−１
のガス吹出口11−1cと導通するように結合したものであ
る。尚、隣接する放電電極11−１の隙間，および溝11−
1bの幅は材料ガスやプラズマ発生用のガスの種類によっ
て変更し、隣接する放電電極11−１間及び溝11−1bの中
でホローカソード放電が発生するように設定する。この
ような構造を持つ放電電極11は、それぞれ細い放電電極
の外周部において、従来の高周波プラズマと同様に電子
密度の大きいプラズマが発生し易い。
シールド板12は、第１図に示すように放電電極群11の
放電面11−1a以外でプラズマが発生しないように、放電
電極群11のそれぞれ放電面11−1aとガス拡散室11−２の
外周および、隣接する放電電極11−１の上部とその放電
電極11−１を結合したガス拡散室11−２間の空間に配設
できる形状に、SUS−304の薄板により形成したものであ
る。
放電面11−1a以外でプラズマが発生しないように、放電
電極群11のそれぞれ放電面11−1aとガス拡散室11−２の
外周および、隣接する放電電極11−１の上部とその放電
電極11−１を結合したガス拡散室11−２間の空間に配設
できる形状に、SUS−304の薄板により形成したものであ
る。
上記部材を使用した第１実施例の装置基本構成は、第
１図に示すようにヒータ４−１を内蔵した接地電極４を
配設して排気口６−２を底面に設けた従来と同様一の真
空容器６内に、上記放電電極群11を接地電極４に載置し
た基板５と，例えば30mmの間隔で平行にとなるように対
向させて配設し、上記シールド板12を放電電極群11の放
電面11−1a以外でプラズマが発生しないように、放電電
極群11の周囲および，放電電極11−１とガス拡散室11−
２間の空間に配設する。
１図に示すようにヒータ４−１を内蔵した接地電極４を
配設して排気口６−２を底面に設けた従来と同様一の真
空容器６内に、上記放電電極群11を接地電極４に載置し
た基板５と，例えば30mmの間隔で平行にとなるように対
向させて配設し、上記シールド板12を放電電極群11の放
電面11−1a以外でプラズマが発生しないように、放電電
極群11の周囲および，放電電極11−１とガス拡散室11−
２間の空間に配設する。
そして、従来と同様にガス拡散室11−２に設けたガス
導入管６−１とRF電源供給装置７を接続し、ガス導入管
６−１と真空容器６とは絶縁体３によって電気的に絶縁
してシールド板12,真空容器６および接地電極４は接地
している。
導入管６−１とRF電源供給装置７を接続し、ガス導入管
６−１と真空容器６とは絶縁体３によって電気的に絶縁
してシールド板12,真空容器６および接地電極４は接地
している。
次に、上記装置を使用した薄膜形成方法は、従来のRF
プラズマCVD法によって製作可能な薄膜を形成すること
は可能であるが、本実施例ではアンドープａ−Si:H,P型
ａ−Si:Hの薄膜を形成したものを示す。
プラズマCVD法によって製作可能な薄膜を形成すること
は可能であるが、本実施例ではアンドープａ−Si:H,P型
ａ−Si:Hの薄膜を形成したものを示す。
初めに、真空容器６内の接地電極４に１辺40mmの正方
形の石英ガラスよりなる基板５を16枚載置した後、排気
口11に取り付けたロータリーポンプ等により前記真空容
器６内の圧力を50mTorrに調整し、ヒータ４−１の加熱
により基板５の温度を250℃均一に上昇させた後に、材
料ガスとしてモノシランSiH4を20sccm流し、RF電力供給
装置７より放電電極群11へRF電力40Wと直流バイアス−1
00Vを印加する。
形の石英ガラスよりなる基板５を16枚載置した後、排気
口11に取り付けたロータリーポンプ等により前記真空容
器６内の圧力を50mTorrに調整し、ヒータ４−１の加熱
により基板５の温度を250℃均一に上昇させた後に、材
料ガスとしてモノシランSiH4を20sccm流し、RF電力供給
装置７より放電電極群11へRF電力40Wと直流バイアス−1
00Vを印加する。
そして、20分後に材料ガスの噴出を止めて真空容器６
内の材料ガスを排気し、基板５の温度が50℃以下となっ
てから真空容器16内から取り出す。その薄膜形成中の放
電電極群11の電位波形は第３図に示すようになり、薄膜
形成中の溝11−1b内および放電電極間11−１の空間では
安定したホローカソード放電が発生しており、ホローカ
ソード放電プラズマの発生している空間は、他の空間と
比較して、強い発光が観察されて材料ガスが効率よく励
起される。
内の材料ガスを排気し、基板５の温度が50℃以下となっ
てから真空容器16内から取り出す。その薄膜形成中の放
電電極群11の電位波形は第３図に示すようになり、薄膜
形成中の溝11−1b内および放電電極間11−１の空間では
安定したホローカソード放電が発生しており、ホローカ
ソード放電プラズマの発生している空間は、他の空間と
比較して、強い発光が観察されて材料ガスが効率よく励
起される。
上記実施例によって得られたａ−Si:H,薄膜の膜厚分
布は、第４図に示すように平均膜圧2.09μm,薄膜のバラ
ツキが±0.22μｍ以内である。即ち、薄膜形成の平均速
度6.26μm/h,膜厚のばらつき８％以内であり、従来のRF
プラズマCVD法によって同一条件で形成した薄膜形成平
均速度2.56μm/h,膜厚のバラツキ最大50％に比較して、
薄膜形成速度は約３倍，膜厚のバラツキは約1/5となっ
て低い圧力においても高速で均一な薄膜を得るのに優
れ、また、材料ガスの利用効率も約26％で従来の方法と
比較して約2.5倍と非常に高く、薄膜製作時間の短縮、
消費材料ガス量の低減ができ製品価格を安くすることが
できる。
布は、第４図に示すように平均膜圧2.09μm,薄膜のバラ
ツキが±0.22μｍ以内である。即ち、薄膜形成の平均速
度6.26μm/h,膜厚のばらつき８％以内であり、従来のRF
プラズマCVD法によって同一条件で形成した薄膜形成平
均速度2.56μm/h,膜厚のバラツキ最大50％に比較して、
薄膜形成速度は約３倍，膜厚のバラツキは約1/5となっ
て低い圧力においても高速で均一な薄膜を得るのに優
れ、また、材料ガスの利用効率も約26％で従来の方法と
比較して約2.5倍と非常に高く、薄膜製作時間の短縮、
消費材料ガス量の低減ができ製品価格を安くすることが
できる。
更に、ａ−Si:H,を太陽電池・電子写真感光体等に光
導電体として用いる場合に最も重要となる物性の明暗抵
抗比ρd/ρｐを、上記実施例のアンドープａ−Si:H,お
よび同一条件の従来法で得られたアンドープａ−Si:H膜
の両方にアルミニウム電極を蒸着し、5kV/cmの電界を印
加して白熱電球の光強度1mW/cm2で照射した測定結果で
は、本発明のａ−Si:H,が4.6≦Log（ρd/ρｐ）≦4.9,R
FプラズマCVD法のａ−Si:Hが4.7≦Log（ρd/ρｐ）≦5.
1とほぼ同等の値であった。
導電体として用いる場合に最も重要となる物性の明暗抵
抗比ρd/ρｐを、上記実施例のアンドープａ−Si:H,お
よび同一条件の従来法で得られたアンドープａ−Si:H膜
の両方にアルミニウム電極を蒸着し、5kV/cmの電界を印
加して白熱電球の光強度1mW/cm2で照射した測定結果で
は、本発明のａ−Si:H,が4.6≦Log（ρd/ρｐ）≦4.9,R
FプラズマCVD法のａ−Si:Hが4.7≦Log（ρd/ρｐ）≦5.
1とほぼ同等の値であった。
尚、本実施例では、基板５を静止した状態で薄膜を形
成したが、溝11−1bと垂直な方向に基板５を移動するこ
とでさらに薄膜、物性をより均一にできることは明らか
である。
成したが、溝11−1bと垂直な方向に基板５を移動するこ
とでさらに薄膜、物性をより均一にできることは明らか
である。
第２実施例の装置基本構成を第５図に示し、（ａ）図
は対向するガス導入管を含む水平面で切った断面図，
（ｂ）図は対向する放電電極の溝の中心を通る平面で切
った断面図である。
は対向するガス導入管を含む水平面で切った断面図，
（ｂ）図は対向する放電電極の溝の中心を通る平面で切
った断面図である。
（ａ）図に示すように円筒型基板25の外周より20mm離
れた同心円の円周を中心角100゜で分割した対向する大
きい円弧上の中心に、幅14mm×深さ21.5mm（接地シール
ド板までの深さ）×長さ560mm（放電電極21−１と同じ
長さ）の凹部21dを設け、その両側に幅14mm×深さ20mm
×長さ400mmの溝21−1bを形成して、その溝21−1bの底
面より円筒型基板25の方向へ材料ガスを噴出するガス吹
出口21−1cを設けた放電電極21−１を、真空容器６内で
対向するように配設し、その放電電極21−１の外周近く
でプラズマ密度が大きくなるように、放電面21−1a以外
と凹部21dの内部にシールド板22を設ける。
れた同心円の円周を中心角100゜で分割した対向する大
きい円弧上の中心に、幅14mm×深さ21.5mm（接地シール
ド板までの深さ）×長さ560mm（放電電極21−１と同じ
長さ）の凹部21dを設け、その両側に幅14mm×深さ20mm
×長さ400mmの溝21−1bを形成して、その溝21−1bの底
面より円筒型基板25の方向へ材料ガスを噴出するガス吹
出口21−1cを設けた放電電極21−１を、真空容器６内で
対向するように配設し、その放電電極21−１の外周近く
でプラズマ密度が大きくなるように、放電面21−1a以外
と凹部21dの内部にシールド板22を設ける。
次に、（ｂ）図に示すようにドラム固定治具28−１と
28−２により固着されたアルミニウムドラムの円筒型基
板25を、真空容器26内で対向する放電電極21−１の中心
に配設して円筒型基板25の内部にヒータ24−１を設け
て、従来と同様にガス導入管26−１とRF電源供給装置７
を接続するとともにガス導入管26−１と真空容器26とは
絶縁体23により絶縁し、シールド板22,真空容器26およ
びドラム固定治具28−２を接地している。
28−２により固着されたアルミニウムドラムの円筒型基
板25を、真空容器26内で対向する放電電極21−１の中心
に配設して円筒型基板25の内部にヒータ24−１を設け
て、従来と同様にガス導入管26−１とRF電源供給装置７
を接続するとともにガス導入管26−１と真空容器26とは
絶縁体23により絶縁し、シールド板22,真空容器26およ
びドラム固定治具28−２を接地している。
上記薄膜形成装置によるＰ型ａ−Si:H薄膜の形成方法
は、ドラム固定治具18−２に連結された図示していない
モータにより円筒型基板25を回転させ、第１実施例と同
様の手順で、真空容器26の内部圧力0.2Torr,基板温度30
0℃，材料ガスSi2H6100sccm,ドーピングガスヘリウム希
釈1000PPmB2H6100sccm、RF電極250W形成時間10分間の条
件で形成した。このときRF電力供給装置７にブロッキン
グコンデンサを設け、放電電極群の円筒型基板25に対面
する面積を円筒型基板25の面積とほぼ等しくなることに
より、放電電極21−１の電位波形は第６図に示すように
目的とする波形が得られ、ドラム固定治具18−1,18−２
は円筒型基板25の両端近くでプラズマが一様となる。そ
の結果、第７図に示すように形成したＰ型ａ−Si:Hの薄
膜が均一となり、且つ放電電極21−１の表面にSiHXポリ
マ粉の付着は見られなくなった。
は、ドラム固定治具18−２に連結された図示していない
モータにより円筒型基板25を回転させ、第１実施例と同
様の手順で、真空容器26の内部圧力0.2Torr,基板温度30
0℃，材料ガスSi2H6100sccm,ドーピングガスヘリウム希
釈1000PPmB2H6100sccm、RF電極250W形成時間10分間の条
件で形成した。このときRF電力供給装置７にブロッキン
グコンデンサを設け、放電電極群の円筒型基板25に対面
する面積を円筒型基板25の面積とほぼ等しくなることに
より、放電電極21−１の電位波形は第６図に示すように
目的とする波形が得られ、ドラム固定治具18−1,18−２
は円筒型基板25の両端近くでプラズマが一様となる。そ
の結果、第７図に示すように形成したＰ型ａ−Si:Hの薄
膜が均一となり、且つ放電電極21−１の表面にSiHXポリ
マ粉の付着は見られなくなった。
その他の実施例として第１実施例の放電電極の溝、ま
たは第２実施例の放電電極の溝に、第８図に示すように
電界密度が集中し易い材料の金属ワイヤー、金属金網、
突起を持つ金属板等の仕切り板11−３を、放電電極11−
１の溝11−1bを仕切るように内部に配設することによ
り、放電電極11−１の溝11−1bを長くしても安定で高密
度のプラズマを得ることができる。
たは第２実施例の放電電極の溝に、第８図に示すように
電界密度が集中し易い材料の金属ワイヤー、金属金網、
突起を持つ金属板等の仕切り板11−３を、放電電極11−
１の溝11−1bを仕切るように内部に配設することによ
り、放電電極11−１の溝11−1bを長くしても安定で高密
度のプラズマを得ることができる。
以上の説明から明らかなように本発明によれば極めて
簡単な構成の薄膜形成装置で薄膜を形成することによ
り、膜厚のバラツキは少なくなって低い圧力においても
高速で均一な薄膜が得られるとともに、材料ガス量の低
減と薄膜製作時間の短縮ができ製品価格を安価にする等
の利点があり、著しい経済的及び、信頼性向上の効果が
期待できる薄膜形成方法を提供することができる。
簡単な構成の薄膜形成装置で薄膜を形成することによ
り、膜厚のバラツキは少なくなって低い圧力においても
高速で均一な薄膜が得られるとともに、材料ガス量の低
減と薄膜製作時間の短縮ができ製品価格を安価にする等
の利点があり、著しい経済的及び、信頼性向上の効果が
期待できる薄膜形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１実施例による薄膜形成方法を示す
基本構成図、 第２図は第１実施例による放電電極群を示す斜視図、 第３図は第１実施例の放電電極群の電位波形を示す図、 第４図は第１実施例の膜厚分布を示す図、 第５図は第２実施例による薄膜形成方法を示す基本構成
図 第６図は第２実施例の電位波形を示す図、 第７図は第２実施例の膜厚分布を示す図、 第８図は他の放電電極を示す斜視図、 第９図は従来の薄膜形成方法を示す基本構成図、 第10図は従来の放電電極を示す斜視図、 第11図は従来の膜厚を示す分布図である。 図において、 3,23は絶縁体、 ４は接地電極、 ４−1,24−１はヒータ、 ５は基板、 6,26は真空容器、 ６−1,26−１はガス導入管、 ６−２は排気口、 ７はRF電力供給装置、 ７−１はRF電源、 ７−２はブロッキングコンデンサ、 ７−３はマッチングボックス、 11は放電電極群、 11−1,21−１は放電電極、 11−1a,21−1aは放電面、 11−1b,21−1bは溝、 11−1c,21−1cはガス吹出口、 11−２はガス拡散室、 11−３は仕切り板、 12,22はシールド板、 21dは凹部、 25は円筒型基板、 28−1,28−２はドラム固定治具、 を示す。
基本構成図、 第２図は第１実施例による放電電極群を示す斜視図、 第３図は第１実施例の放電電極群の電位波形を示す図、 第４図は第１実施例の膜厚分布を示す図、 第５図は第２実施例による薄膜形成方法を示す基本構成
図 第６図は第２実施例の電位波形を示す図、 第７図は第２実施例の膜厚分布を示す図、 第８図は他の放電電極を示す斜視図、 第９図は従来の薄膜形成方法を示す基本構成図、 第10図は従来の放電電極を示す斜視図、 第11図は従来の膜厚を示す分布図である。 図において、 3,23は絶縁体、 ４は接地電極、 ４−1,24−１はヒータ、 ５は基板、 6,26は真空容器、 ６−1,26−１はガス導入管、 ６−２は排気口、 ７はRF電力供給装置、 ７−１はRF電源、 ７−２はブロッキングコンデンサ、 ７−３はマッチングボックス、 11は放電電極群、 11−1,21−１は放電電極、 11−1a,21−1aは放電面、 11−1b,21−1bは溝、 11−1c,21−1cはガス吹出口、 11−２はガス拡散室、 11−３は仕切り板、 12,22はシールド板、 21dは凹部、 25は円筒型基板、 28−1,28−２はドラム固定治具、 を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−31976（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−18990（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−47483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−174382（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−238371（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】真空容器内に材料ガスを導入して高周波電
界によりプラズマ状となし、分解，活性化せしめて生成
した活性種を利用して、該真空容器内に配置した基板の
表面に薄膜を形成する方法において、前記高周波電界を
印加する複数の放電電極からなる放電電極群の各隣接電
極間に、高周波ホローカソード放電プラズマを発生させ
る手段を設けてなることを特徴とする薄膜形成方法。 - 【請求項２】前記ホローカソード放電プラズマ中を通り
前記材料ガスが基板方向に吹き出すようにガス吹出口を
配設したことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成方
法。 - 【請求項３】隣接する該放電電極間でホローカソード放
電が起こるように一定の間隔を設けたことを特徴とする
請求項１記載の薄膜形成方法。 - 【請求項４】隣接する該放電電極間の空間近くにシール
ド板を配設したことを特徴とする請求項１記載の薄膜形
成方法。 - 【請求項５】前記放電電極は金属ワイヤ、金網、または
突起を形成した金属板よりなる仕切り板を該ホローカソ
ード放電発生手段内に有することを特徴とする請求項１
記載の薄膜形成方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63156220A JP2590534B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 薄膜形成方法 |
| US07/347,876 US4979467A (en) | 1988-05-06 | 1989-05-05 | Thin film formation apparatus |
| DE89401277T DE68910378T2 (de) | 1988-05-06 | 1989-05-05 | Anlage zur Erzeugung dünner Schichten. |
| EP89401277A EP0342113B1 (en) | 1988-05-06 | 1989-05-05 | Thin film formation apparatus |
| KR1019890006074A KR920008122B1 (ko) | 1988-05-06 | 1989-05-06 | 박막 형성 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63156220A JP2590534B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 薄膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH024976A JPH024976A (ja) | 1990-01-09 |
| JP2590534B2 true JP2590534B2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=15622982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63156220A Expired - Fee Related JP2590534B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-06-23 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2590534B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6835523B1 (en) * | 1993-05-09 | 2004-12-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Apparatus for fabricating coating and method of fabricating the coating |
| KR100320198B1 (ko) * | 1999-08-21 | 2002-03-13 | 구자홍 | 메쉬 형태의 전극이 설치된 플라즈마중합처리장치 |
| GB9922572D0 (en) * | 1999-09-24 | 1999-11-24 | Koninkl Philips Electronics Nv | Capacitive sensing array devices |
| JP4984285B2 (ja) * | 2007-01-23 | 2012-07-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 高密度プラズマ処理装置 |
| JP4936185B2 (ja) * | 2007-12-12 | 2012-05-23 | 繁 長島 | エアー式タービン |
| JP5702968B2 (ja) * | 2010-08-11 | 2015-04-15 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ制御方法 |
| KR101702255B1 (ko) | 2013-03-25 | 2017-02-03 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 내마모성이 우수한 적층 피막 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0249386B2 (ja) * | 1986-04-09 | 1990-10-30 | Ulvac Corp | Purazumacvdsochi |
| JPS6418990A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-23 | Hitachi Ltd | Production of diamond coating film |
-
1988
- 1988-06-23 JP JP63156220A patent/JP2590534B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH024976A (ja) | 1990-01-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |