JPH03240960A - アモルファスシリコン膜製造装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はアモルファスシリコン膜と共に生成される微粉
体を排出経路において捕獲し除去するようにしたアモル
ファスシリコン膜製造装置に関するものである。

〔発明の背景） アモルファスシリコン膜は、ケイ素を含むガス（モノシ
ラン、ジボラン、トリシラン等）に高周波電力や光等の
エネルギーを与えて分解し、基板上に堆積させる方法や
、水素雰囲気中でケイ素結晶に運動量をもつアルゴン等
の不活性元素を衝突させてケイ素元素を叩き出し、基板
上に堆積させる方法等により作成される。更に、前者の
場合、ケイ素を含むガスと共にホウ素、リンを含むガス
を流したり、後者の場合、水素、アルゴン等と共にホウ
素、リンを含むガスを流すことにより半導体としてのｐ
ｎ制御ができる。そして、その特性を活かし、太陽電池
や電子写真感光体、薄膜トランジスタ等の製品が作られ
ている。

この膜製造過程において、供給されたケイ素を含むガス
分子中のケイ素原子は全て膜にはなら、ず、未反応のま
ま排気されたり、または適当なエネルギーが与えられず
重合状態となり粉体となって排気されたりする。この中
で未反応のまま排気されるガスは、排気系末端の排ガス
処理装置において、強制的に燃焼させられるか、または
吸着剤に吸着させられ処理される。しかし、粉体となっ
たものは１反応室内壁に付着したり、排気系の配管内壁
、バルブ等に付着する。更にこの粉体は、バルブを経由
して真空ポンプの中に入り、ポンプオイルに対し不溶性
のためポンプ中に固形物として蓄積される。この蓄積量
が増大すると、ポンプの回転困難、オイルへの微量溶解
によるオイル特性の劣化及びそれに伴う排気能力の低下
の原因となる。

この粉体による影響をなくすためよく用いられる方法と
しては１反応室と真空ポンプとの間の配管において、圧
力制御バルブ以外のガスの流れの妨げとなるものを付け
ず、粉体がスムーズに真空ポンプへ流れるようにし、真
空ポンプに取り付けた、循環型ポンプ、オイルろ過装置
によりオイルから粉体を取り除く方法がある。また他に
は、配管の途中にメツシュ状のものを取り付け、メツシ
ュの目がつまった時、メツシュをブラシ状のものでこす
り目を大きくする方法等がある。しかし前者の循環型ポ
ンプオイルろ過装置を用いる場合１通常、真空ポンプの
前段に異物混入防止を目的としたメツシュを取り付ける
必要があり、排気系からガスの流れの妨げとなるものを
除去するのは困難である。また後者のブラシを用いる方
式の場合。

メツシュに堆積した粉体の固まりをブラシでこすること
により粉体の固まりは、再度微粉体化され、メツシュへ
の堆積が無駄になってしまう。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、反応室と真空ポンプ間を流れる微粉体
を捕獲し、ガス流れ経路から除去し、微粉体がガス流れ
経路に蓄積することにより生じる配管のガス流れに対す
る抵抗の増大を防止し１反応室内圧力の制御を容易にす
ることである。

〔発明の概要〕

本発明は、反応室から流れてくる微粉体がメツシュにぶ
つかるとそこに付着し、それを継続して付着厚さが厚く
なった時に、メツシュにわずかな振動を与えることによ
り粉体は固型物のまま落下し、固型物が剥離する際に生
じる微粉体も、後段に用意したメツシュで捕獲が可能で
あることに着目し、メツシュでガスの流れを妨げ微粉体
を付着させ、付着量が多くなった時、メツシュに振動を
与え固型物の状態で落下させ、粉体をガスの流れ経路と
は別の箇所に蓄えるように、メツシュの数、構造及び振
動を与える方式を工夫したものである。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例を図面を用いて説明する・第１図は本発
明装置の断面図を示したもので、ガスが流れる経路には
円筒形ステンレス製配管１を用い、その両端には真空配
管との接続が可能となるように真空フランジ２を付けた
。またステンレス製配管１の下部には、ステンレス製配
管１より径の小さいステンレス製粉体貯蓄部３を接続管
４を介して取り付けた。ステンレス製粉体貯蓄部３の両
端にも真空フランジ５を取り付け、更にそのフランジ５
に対し、一方にはメグラフランシロ、他方にはのぞき窓
７のついたフランジ８を付けた。また、ガスが流れる経
路に用いる円筒形ステンレス製配管１に対しては、側面
にのぞき窓取り付は用ポート９．のぞき窓１０及び振動
子用ポート１１を取り付けた。またメツシュ１２は、円
筒形ステンレス製配管１の長さ方向に対して直角となる
ように取り付け、ステンレス製フレキシブルホース１３
に取り付けられた振動導入子１４にネジ止メすることに
より固定した。

本装置を第２図に示すフローからなるアモルファスシリ
コン膜成膜装置に組み込み成膜を行った、まず油回転ポ
ンプ１５及びメカニカルブースタポンプ１６により反応
室１７内を予備真空化した後、油拡散ポンプ１８でｌＸ
ｌ０−５Ｐａまで高真空化すると共に、支持体加熱ヒー
タ１９により支持体２０を２５０℃に加熱した。高真空
化後、遮断バルブ２■を閉じガスボンベ２２を開け、ガ
ス流量計２３によりガス流量をモノシラン１４００５Ｃ
ＣＭ（水素希釈６０％）、ジボラン６、Ｏ８ＣＣＭ　（
水素希釈２０００ｐｐｍ）、窒素３６０５ＣＣＭに設定
し、反応室エフ内にガス放出管２４を経由して反応ガス
を導入し、遮断バルブ２１を開け、圧力制御バルブ２５
を経由して、メカニカルブースタポンプ１６、油回転ポ
ンプ１５によりガスを排気するようにした。ここで排気
ガスは排ガス処理袋！２６により許容濃度以下に処理さ
れ、大気中に放出される。次に圧力制御バルブ２５によ
り反応室１７内圧力を６０Ｐａに調整した。そして支持
体２０と対向する電極２７に高周波電源２８により１３
．５６ＭＨ２の高周波ＩＫＷを印加し、成膜を開始した
。

成膜開始後、経時的に反応室１７内圧力が増大していき
、そのため圧力制御バルブ２５を徐々に開け、反応室１
７内圧力が５８〜６２Ｐａとなるように制御した。しか
し１．５時間経過後圧力制御バルブ２５は全開し圧力制
御が不可能となった。この時点で、粉体除去装置２９の
メツシュ１２をのぞき窓１０から見たところ、メツシュ
１２は粉体により全面はとんど埋め尽くされていること
を確認した。そこで、振動導入子１４をハンマーで少し
ずつ軽くたたいたところ、メツシュ１２に付着していた
粉体は、ステンレス製粉体貯蓄部３へ落下し、またメツ
シュ１２から剥離する除土じた微粉体は、２段目のメツ
シュ１２に付着することを確認した。また、この操作に
より、反応室１７内圧力が低下したため、圧力制御バル
ブ２５を閉じることにより、再度反応室１７内圧力の制
御が可能になった。そしてこの繰り返しにより、３０時
間以上の、反応室１７内圧力が安定した連続成膜が可能
であることを確認した。また成膜終了後の粉体除去装置
ｔ２９以降の真空配管、圧力制御バルブ２５への膜付着
状態及び真空ポンプオイルへの粉体混入状況から、メカ
ニカルブースタポンプ１６側へ流れた粉体量が極微量で
あることを確認した。

次に粉体除去装置！２９を取り外し、その代りにストレ
ートの真空配管を設置して同様な成膜を行った。その結
果初期１時間のみ圧力制御が可能でそれ以上は反応室１
７内圧力が安定した連続成膜はできなかった。成膜終了
後、装置内部及び排気系内部をみたところ、メカニカル
ブースタポンプ１６の異物混入防止を目的として設置さ
れている吸引口メツシュが粉体により全面おおわれてい
た。また圧力制御バルブ２５のＯリング部にも粉体が付
着していた。

次に振動導入子１４に、一定の間隔で自動的に振動を与
えられるようにするため第３図に示す振動発生装置を取
り付けた。振動発生装置は、打撃部３１のついたバネ板
３２及びギヤ３０が取り付けられた回転可能な円板３３
と、振動導入子１４と打撃部３１が衝突する際の加速度
を大きくするためバネ板３２を曲げるボール３４、円板
３３に回転を与えるための先端にギヤ３５の付いたモー
タ３６からなり、プログラムコントローラにより各モー
タ３６を任意の時間の間、任意の時間間隔で動作させる
ことにより、打撃時間、打撃時間間隔を設定できるよう
にした。そして再度、振動発生装置を取り付けた粉体除
去装置２９を成膜装置を取りつけ成膜を行った。その際
、振動発生装置の打撃時間は３０秒、打撃間隔は、反応
室１７側から見て１段目のメツシュ１２では５分、２段
目のメツシュ１２では１０分、３段目のメツシュ１２で
は２０分、４段目のメツシュ１２では３０分と設定した
。成膜開始１．５時間経過後、全振動発生装置を動作さ
せ、設定値に従い振動を与えていったところ、ハンマ使
用等の手作業による振動導入を行うことなく、反応室１
７内圧力を３０時間以上安定に維持することができた。

また成膜終了後、メカニカルブースタポンプ１６側へ流
れた粉体量が極微量であることも確認した。

本発明において、メツシュの段数は第１図に示した４段
である必要はなく、最低２段以上あれば良い。但し、段
数があまりにも多いと、粉体が流れない通常の排気にお
いて、配管の低紙増大により、最大ガス流量が低下する
ため、成膜目的に応じた段数を設定する必要がある。ま
た、振動導入子の構造は、第１図に示した方式に限定さ
れるものではなく、メツシュに振動を与えられる方式で
あれば良い、また、単位時間当り流れる粉一体量が多く
、短時間でメツシュが粉体により埋め凰くされる場合も
、第３図に示すようにメツシュ１２に穴３７を設け、最
大限度流れるガス量を維持することにより各段のメツシ
ュ１２による圧力制御可能時間を長くすることができる
。

但しこの場合、ガスの流れの上流から下流を見た時、メ
ツシュ１２の偏々の穴が２段以上連続して重なり合わな
い構造が必要で、重なり合うと、穴３０からガスと共に
流れてくる微粉体が次段のメツシュ１２を容易に通過し
、メツシュ１２を重ねた効果が低減する。また、メツシ
ュ１２に設ける穴３７の数は第４図に示したように３個
である必要はなく、成膜目的に応じ、最大限流れるガス
流量を維持することのできる傭数及び大きさであれば良
い、また、振動発生装置は、上記実施例で示したバネ板
３２とモータ３６により振動を与える方式に限定される
ものではなく、エアー等のガス、磁力を用いた方式でも
良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、配管中に設けたメツシュにより、微粉
体の流れを妨げ捕えることができ、メツシュに振動を与
えるだけで粉体をガス流れ経絡から除去することができ
る。また、メツシュを２段以上設けたため、１段目で除
去できなかった微粉体は次の段のメツシュで捕獲され１
段目と同様に処理できるため、バルブ、真空ポンプへ流
れていく微粉体量を極めて少なくすることができる。ま
たメツシュ設置部及び貯蓄部側面にのぞき窓を設けたた
め、メツシュへの微粉体の付着状況、粉体貯蓄部の残容
量を容易に知ることができる。更に振動導入子に自動的
に振動を与える装置を用いることにより、メツシュから
の粉体の固まりの除去を人手をかけず実施することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の要部を示す断面図、第２図は膜製
造装置の概略構成を示す構成図、第３図は本発明装置を
構成する振動発生装置の一例を示す側面図、第４図はメ
ツシュ及び配管の一例を示す正面図及び側面図である。 図において、１は配管、３は粉体貯蓄部１．７．１０は
のぞき窓、１２はメツシュ、１４は振動導入子、１５．
１６は真空ポンプ、１７は反応室、２８は穴である。 ／Ｉ 才１間

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．反応室と真空ポイプ間の配管中に、ガスの流れを妨
   げる少なくとも２段のメッシュと、該メッシュを振動さ
   せる振動導入子と、前記メッシュの下部に位置する粉体
   貯蓄部とを設けたことを特徴とするアモルファスシリコ
   ン膜製造装置。
2. ２．前記メッシュが設置された空間に接してメッシュへ
   の粉体付着状況を見るためののぞき窓を設けたことを特
   徴とする請求項１記載のアモルファスシリコン膜製造装
   置。
3. ３．前記粉体貯蓄部に粉体貯蓄良を見るためののぞき窓
   を設けたことを特徴とする請求項１記載のアモルファス
   シリコン膜製造装置。
4. ４．前記各メッシュに少なくとも１個の穴を設け、かつ
   該穴が重なり合わないようにしたことを特徴とする請求
   項１記載のアモルファスシリコン膜製造装置。
5. ５．前記振動導入子に任意のタイミングで自動的に振動
   を与える機構を設けたことを特徴とする請求項１記載の
   アモルファスシリコン膜製造装置。