JPS58174570A - グロー放電法による膜形成装置 - Google Patents

グロー放電法による膜形成装置

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JPS58174570A
JPS58174570A JP58050310A JP5031083A JPS58174570A JP S58174570 A JPS58174570 A JP S58174570A JP 58050310 A JP58050310 A JP 58050310A JP 5031083 A JP5031083 A JP 5031083A JP S58174570 A JPS58174570 A JP S58174570A
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
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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】 本発明は一般的にはグロー放電沈積工程によってアモル
ファス層を製造する為の装置に関し、更に詳しくは本発
明は基板上にアモルファス半導体層を製造する為のグロ
ー放電沈積装置内の非水平に配置される陰極に関する。
本発明は結晶質の半導体から製造されたものと実質的に
同等な電子的特性を有するアモルファス半導体デバイス
を製造する為の改良されたグロー放電沈積装置に係る。
一般的には上記改良は沈積効率の上昇の為に通常は水平
に配置されるグロー放電沈積装置の陰極を非水平面内に
移すことを企図している。その上にアモルファス材料を
沈積させるに適した基板は陰極の作る面にほぼ平行な平
面内の沈積チャンバー内に導入され、これによってそれ
ら基板と陰極との間に均一なプラズマ領域を発生させる
。１つの縁部によって陰極−を非水平面内で支持するこ
とによって基板対の１つを基板対土に同時に層を沈積さ
せるよう１対の互に反対側に配置されるプラズマ領域を
為に陰極の各側方へ導入することができる。
相対的に大きな領域に及ぶと共にｐ−ル接合デバイスが
作られるべき場所にＰ型及びル型の材料を形成する為に
容易にド−プされることができ、しかも結晶質の相当物
より製造されるものと同等なアモルファス半導体アロ４
層を沈積する為の工程を開発することに相当の努力がは
られれて来た。
長年にわたりこハらの研究は実質的には実のあるもので
はなかった。アモルファスシリコン又はゲルマニウム（
第４族）の膜は微小空所（マイクロポイ）″）やダング
リング結合、その他エネルギーギャップ内に高密度の局
所化された状態を生む欠陥ヲ有していた。アモルファス
シリコン半導体のエネルギーギャップ内の高密度の局在
化した状態の存在は低い光導電性と短いキャリア寿命を
もたらし、こｈによりこれらの膜の光応答技術への応用
に不適当なものとなる。これに加えてこねらの膜はビー
プを良好に行ない、あるいはフエルミレはルを伝導帯又
は禁止帯へ近づけるよう移動させることができないので
太陽電池セルの為のｐ−ｎ接合の製作や電流制御デバイ
スへの応用は不適当なものとなる。
上述したアモルファスシリコン及びゲルマニラ□ ムに伴う問題を極力小さくする為の試みがＷ、　Ｅ。
５ｐｅａｒ　　及びＰ、　Ｇ、　ＬｅＣｏｍｈｔｒ（Ｃ
ａｒｎ、ｔｇｉｅＬａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ、　ＴＪｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＤｔ＆ｎｄ
ｔｔ、　ＤｕｒＬｄｔｅ、　５ｃｏｔｌａｎｄ）によっ
て“アモルファスシリコンにおける置換的ドーピング（
Ｓａｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ　Ｄｏｐｉｎｇ　ｏｆ　
ＡｍｏｒｐｈｏｕｓＳｉＬｉｃｏｒＬγ′と題する研究
でなされ、５ｏｌｉｄ　ＳｔａｔｅＣｏｍｒｎｕ、ｎ１
ｃａｔｉｏｎ誌ＣＶＯ１，１７，７’７’、　１１９６
〜１１９６．１９７５年）に発表されている。これにヨ
レハアモルファスシリコン又はゲルマニウムのエネルギ
ーギャップ中の局所化された状態を減じより真性な結晶
質シリコンにより近づけることと、結晶質材料にド−ピ
ングを行うようにアモルファス材料に適肖な標準的ト９
−バンドを置換的にド−プして非真性のＰ型又はル型の
導電型とすることが企図されている。局在化された状態
の低減はアモルファスシリコンの膜をグロー放電沈積に
より達成され、その場合シランガス（ＳｉＨ４）が１つ
の反応管を通過し、この管においてガスはラジオ周波数
の放電によフて解離され、約５００°〜６００’Ｋ　（
２２７〜３２７°Ｃ）の基板温度で基板上に沈積される
。こうして基板上に沈積された材料はシリコン及び水素
からなる。ビープされたアモルファス材料を製造する為
にはル型導電型用としてフォスフイン（ｐＨ３）あるい
はｐ型導電型甫としてジボラン（Ｂ２Ｈ６−）がシラン
ガスに予め混合され同一の動作条件のもとでグロー放電
反応管を通過させる。使用されたドーノセントのガス濃
度は約５×６ １０〜１０　の体積分率である。こうして沈積された材
料は置換的に燐又はほう素のド−パントを含有したもの
と考えられ、非真性のル型又はＰ型の導電型を示した。
エネルギーギャップ中の局在化された状態を相当に滅せ
られ高い電子的品質を有する改良されたアモルファスシ
リコンアロイは米国！許第４，２２６．８９Ｂ号（Ａｙ
ｒｏｒｐｈｏｕｖ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓＥｑ
ＬＬｖａｌｅｎｔ　ｔｏ　Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　Ｓ
ｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ。
５ｔａｎｆｏｒｄ　Ｒ，Ｏｖ、？ｈｉｔｙｋｙ　ａｎｄ
　ｋｒｗｎ　Ｍａｄａｎ。
１９８０年１０月７日発行）に述べられたグロー放電沈
積装置によって調製された。ここに開示された装置はア
モルファス層製造材料を真空チャンバー内へ導入するの
に適しており、プラズマ領域が水平に配置された陰極を
ほぼ水平に配置された基板上へアモルファス層を沈積さ
せる為の電極との間に発生させられる。陰極の１つの面
が背面部材に支持され且つ固定されるので、陰極の１つ
の面だけがプラズマ領域の発生の為に用い得る。従って
陰極の潜在的表面面積（２面）のうちの半分（１面）し
か利用していない。これにより同時にアモルファス層を
沈積させることのできる基板の数を１枚に限られてしま
う。
更に、陰極と基板の双方は実質的に水平な面内に位置し
ているので沈積ごみが基板の上に残留位置（ｒｅｓｔ　
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）まで落下する。これは明らかに基板
及びその上に沈積さねたアモルファス層の電子的特性に
有害な効果を及ぼす。陰極上に残るようになった沈積ご
みはその表面面積の一部を覆い隠し、そｈにより陰極の
プラズマ発生表面面積として利用し得る部分が減少する
。
陰極に残留するごみが少ないほど、清掃の為に陰極の覆
いを取りはずさなければ洩らない回数が減る。陰極が水
平から実質的に鉛直面内に配置されるように動かされる
とそこに蓄積される沈積ごみの量は最適値まで減少する
ので、非水平に配置された陰極は覆いを取りはずし、清
掃し、再び組み立てる為の休止時間が少なくて済む。
更に基板上に沈積されたアロイ層の厚さは陰極と基板と
の間の距離に一部依存する。陰極と基板との間の距離に
厳しい条件はないが、最適の結果はそれらの間の距離が
約１インチの時に得らｈる。
陰極の覆いが取りはずされ再び組み立てられる時に陰極
と基板との間の距離は若干変化することが考えられ、従
って最適距離の１インチからずれるかも知れない。これ
により製造されるアロイ層の厚みに不均一が起る。
グロー放電沈積装置はまた相続く沈積チャンバーを通っ
て連続的に前進する細長い連続ウェブ基板上にアモルフ
ァスシリコンアロイの多重層を沈積させる為に高容積の
沈積システム内で用いられ１・ る。同型のグロー放電沈積要素力だこの高容積システム
内でプラズマ領域を発生させる為に使用されるので、こ
のシステムは単一の沈積チャンバー用の装置について上
述したのと同じ望ましくない特性を持つことになる。
従って本発明の１つの目的は単一の沈積チャンノＺ−を
含み、陰極上に蓄積されるごみの量を減少させこれに対
応してその動作寿命を増加させる為に１つの非水平面内
に陰極が支持される、改良されたグロー放電沈積装置を
提供することにある。
本発明の別の目的は単一のグロー放電沈積チャンバーを
含み、陰極がその平坦な面の各々に近接したプラズマ領
域を発生させる為にその縁部近くで支持され、それによ
りアロイ層が２つの基板上に同時に沈積される、改良さ
れたグロー放電沈積装置を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は基板上に相次いでアロイ層を
沈積させる為の複数の沈積チャンバーを含み、各沈積チ
ャンバー内の陰極がその上に蓄積するごみを減少させそ
れに対応してその動作寿命を増加させる為に非水半面内
に支持されている、−１′ 改良さねたグロー放電沈積装置を提供することにある。
本発明の更に別の目的は基板上に相次いでアロイ層な沈
積させる為の複数の沈積チャンバーを含み、各沈積チャ
ンバー内の陰極はその平坦面の各々に近接したプラズマ
領域を発生させる為に、その縁部の近くで支持されてお
り、それによりアロイ層が２つの基板上に同時に沈積さ
せることのできる改良されたグロー放電沈積装置を提供
することにある。
本発明の別の１つの目的は単一沈積チャンバー型又は多
重沈積チャンバー型のものであって各独立した基板を沈
積チャンバー内に導入し及び／又はこれより隔離する為
の機構の設けられている、改良されたグロー放電沈積装
置を提供することにある。
本発明の他の目的及び長所は後述の詳しい説明、図面及
び特許請求の範囲の記敏から明らかとなるであろう。
本発明は陰極と基板のうちの一方、あるいは両方が動作
寿命と装置の全体的効率を増大させる為に１つの非水平
面でその近接する縁部で支持さｈた、改良されたグロー
放電沈積装置を企図している。
新規な非水平耐雪及び縁部支持可能性によりプラズマ発
生表面面積と装置の期待寿命が増加するだけでな（２つ
の基板にグロー放電装置を使用させることができる。
本発明は基板上にアモルファス層が沈積されるグロー放
電沈積装置の改良に適している。１つの実施例において
は装置は真空を作ることのできる１つの・・ウジングと
、１つのラジオ周波数電力生成器によって、電力供給さ
れるほぼ平坦な１つの陰極と、ハウジング内にプラズマ
領域を発生させる為の１つの基板と、ハウジング内の基
板と陰極の間に導入さハた層製造材料と、基板を暖める
為の加熱手段とを含んでいる。この改良された装置は１
つの非水平面内に陰極及び基板を支持する為の１つの支
柱を含む。更に詳しく言えばほぼ平坦な陰極は２つの反
対側に配置され、１つの実質的に鉛直な面で１つの電気
的にＰ縁された基体によって取りはずし可能に支持され
るに適したほぼ平坦な面を含む。陰極は１つの実質的に
鉛直な面内にその縁部で支持されているので、その両面
の表面積はプラズマ領域を発生させる為に使用できる。
更に鉛直に配置された陰極はプラズマ領域に生成された
沈積ごみが陰極上罠蓄積され、陰極の効率を減すること
を実質的に防止する。同様に鉛直に配置された基板にお
いては沈積されたアモルファス層の電子的特性を損なう
まで沈積ごみは収集されない。
第２の好ましい実施例においてはグロー放電沈積装置は
複数の隣接し合い、作用的に結合し合った基板上に相続
くアモルファス層を沈積させろ為の沈積チャンバーを備
えている。各沈積チャンバーはまた相互に反対側に配さ
れたほぼ平坦な面を有する１つの陰極と、１つのラジオ
周波数重力生成器と、少なくとも１つの基板であって一
つの連続ウェブ又は複数の別々のプレートとして形幌さ
れたものと、層製造材料１．陰極と少なくとも１つの基
板の各々との間にプラズマ領域を発生させろ為の加熱要
素とを含んでいる。
本発明による改良には（１１陰極を１つの非水平面内で
支持する為の縁部支持支柱の使用（２）各別々の基板プ
レートを各沈積チャンバー内へ自動的に導入し、そこか
ら隔離する為の機構（３）陰極の各面に近接した基板を
使用することによって陰極の両面の側方にプラズマ領域
を同時に発生させること、が含まれる。
従って、本発明の第１の目的は１つのハウジングと；前
記ハウジングによって提供される１つの真空チャンバＺ
−と：前記真空チャンバー中にプラズマ領域を発生させ
る為の手段と；を含み、前記プラズマ領域発生手段が１
つの陰極と；少なくとも第１の基板と；アモルファス層
生成材料を前記プラズマ領域へ導入する為の手段と；前
記基板を加熱する為の手段とを含む、アモルファス層を
１つの基板上へ沈積させる装置において；陰極上に収集
される沈積片ｐ量を極力小さくする為に前記・・ウジン
グ内で前記陰極を１つの非水平面内に支持する為の手段
を備えることを特徴とする前記装置を提供することにあ
る。
本発明の第２の目的はグロー放電沈積装置であって：積
層された複数のアモルファス層が１つの基板上に沈積さ
れ：互に近接し作用的に結合した複数の沈積チャンバー
と；前記各沈積チャンバー内に１つのプラズマ領域を発
生させる為の、各チャンバー内に設けられた手段とを含
み；前記プラズマ領域発生手段の各々は少な（とも１つ
の陰極と：少なくとも第１の基板と：前記プラズマ領域
中にアモルファス層生成材料を導入する為の手段と；ア
モルファス層生成材料と；前記基板を加熱する為の手段
と；前記層生成手段の沈積チャンバー間での流れを制御
する為の手段とを含んでいるものにおいて、前記少なく
とも１つの陰極を前記チャンバー内の１つの非水平面内
で支持する為の手段と：前記陰極の作る面に平行な１つ
の面内で前記少な（とも１つの基板を支持する為の手段
と；各相続く沈積チャンバーの各々の中で前記少なくと
も１つの基板上に１つのアモルファス層を沈漬させる為
に、隣接する沈積チャンバー内へ前記少なくとも１つの
基板を自動的に導入し、その沈積チャンノミ−から前記
少なくとも１つの基板を自動的に隔離する為の手段とを
備えていることを特徴とする前記装置を提供することに
ある。
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明す
る。
図面を参照すると、第１図は本発明の第１の好ましい実
施例の、概括的に番号８で示されたグロー放電沈積装置
を描いたものである。この実施例は約５．１ｏｒｒの真
空圧に耐えられる内部チャンバー１５を定める１つのハ
ウジング１ｏを含−ｂ。このハウジング１０にはＵ字状
断面形状を有する１つの受は具（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ
）Ｚ）　５中に陰極の下方縁部を保持することによって
１つの実質的に鉛直な面内で１つの陰極２５を取りはず
し可能に支持する為の、電気的に絶縁された１つの基体
が支持されている。陰極２５の上方縁部は上方支持部材
５０によってハウジング１０に支持された１つの上方陰
極絶縁スリーブ４ｏによって支持されて良い。
好ましい実施例においては第１図に描かれたグロー放電
沈積装置は陰極２５の作る面に平行なはぼ鉛直な１つの
面内に基板が位置する様に、その下端を下方の溝付基板
埋込ガイ）”６５＜支持されその上端を上方の溝付ガイ
ド７０によって支持された１つのほぼ平坦な基板６０上
に１つのアモルファス層を沈積させるに適している。本
発明においては陰極２５及び基板６０を沈積効率の最造
化の為に実質的に鉛直な面内に位置させているが、陰極
２５及び基板６０は任意の非水平面内に任意の周知の機
構によって支持されても良く、この場合にも陰極と基板
を水平にＭｉ’置した場合よりもすぐれた沈積性能が得
られる。
他の大部分の製品の場合と同様に高体積のアモルファス
層材基板の製造が望ましい。製造体積の増加は陰極２５
のほぼ平坦な両面を利用することによって可卵で、ある
。各面はそれ自身のプラズマ領域を発生させることがで
き、これによりアモルファス層は同時に２つの基板上１
に沈積される。
従って第２の基板７５はノ・ウジフグ１０内の第１の基
板６０とは反対側の陰極２５側方に導入される。下方の
溝付基板埋込案内８０及び上方の溝付案内８５は陰極２
５の作る面に実質的に平行な１つのほぼ鉛直な面内で第
２の基板７５を支持するのに適している。
外部電力生成源（図示せず）は陰極２５にラジオ周波数
の電力を提供する為の、ハウジング１０の底部を通って
延びる１つの端子（ターミナル）５５に電気的に接続さ
れるのに適している。本発明の好ましい実施例において
はラジオ周波数の電源の使用を考えているが、直流電源
の如き他の任意の慣用の電源をプラズマ領域発生の為に
用いることがモきる。動作にあたっては、端子５５を介
して陰極２５へ電力が供給されると陰極２５の第１の平
坦面９５とこれに近接した基板６０の表面との間に第１
のプラズマ領域が発生させられる。
第２のプラズマ領域１００が同時に陰極２５の第２の平
坦面１０５と第２の基板７５の表面との間に発生させら
れる。各、プラズマ領域９０，１００は（１）反対側に
並ぶ陰極面９５，１０５は別個のプラズマ領域を発生さ
せるのでそれぞれ独立した別個のものであり、（２）単
一の陰極２５０両面にプラズマ領域が発生するので連続
的なものであると考えて良い。
本願においてはプラズマ領域なる語は両方の定義を包含
するものと理解して良い。陰極２５、陰極面９５，１０
５、電源、及び基板６０．７５は組み合わされてハウジ
ング１０の内部チャンバー１５内にプラズマ領域９０及
び１００を発生させる為の装置を提供する。
異なった構造や材質からなる陰極の使用もすべて本発明
の範囲内に入る。好ましい実施例においては、陰極２５
は好ましくはステンレススチールからなるが、接地され
た電極との間に電位を生成させることのできるものであ
れば他の材質のものを使用しても良い。陰極２５はプラ
ズマ領域９０．１００を形成する為に平坦面９５．’１
０５の各々を利用する（約晃インチ厚の）はぼ平坦な部
材として説明してきたが、他の形状の陰極を使用しても
良い。例えば６つのプラズマ領域を発生させる為に３角
プリズム型の陰極を用いても良い。
番号１１０で集合的に示されているロッド型の抵抗型加
熱要素がハウジング１０内で第１の基板６０と陰極２５
の作る面にほぼ平行な１つの面内で、それらの一方何に
支持されている。加熱要素１１０から放射される熱はこ
れも基板６０と陰極２５の作る面とほぼ平行な１つの面
内に支持されたほぼ平坦な熱反射ジールビ１１５によっ
て基板６０へ向けられる。２つの基板が使用される場合
にはロッド型の抵抗型加熱要素の第２の組が番号１２０
で集合的に示される様に第２の基板７５を暖める為に加
熱要素１１０の反対側の陰極２５側方に支持されると共
に、加熱要素１２０により放射された熱を第２の基板７
５へ向けるに適した第２のほぼ平坦な熱反射シール）”
１２！５が設けられる。他の慣用の加熱要素が基板６０
．７５を暖める為に本発明の範囲をはずれることなく使
用し得ることは明らかであろう。
ハウジング１０は少な（とも１つの、層生成材料をプラ
ズマ領域９０及び１００へ導入する為の（図示しない）
導管を備えている。装置が作動し層生成材料がハウジン
グ１００のプラズマ領域９０．１００へ導入されると、
基板６０．７５上に同時にアモルファス層が沈積される
。
ここでは層生成材料は通常はガス体のキャリア媒体であ
り、基板６０．７５の各表面上へアモルファス層として
沈積させる為の沈積物に解離する為の元素成分をプラズ
マ領域９０，１００へ送給するものである。アモルファ
ス層を生、成する為に用いられる真性の元素成分は４弗
化シリコン（Ｓ　’　Ｆ　４）及びシランあるいは四部
イヒゲルマニウム及びゲルマニウム化水素を含んでいる
。ド−ノξントの元素成分はジボランと７オスフインを
含む。
しかし上述の材料は単なる例示であって本発明の概念に
おいて用いられる層生成材料の組成を規制するものでは
ない。
第１図にはまた軸棒１４０を用いて回転するに適した細
長（、回転可能な１対の基板係合腕１ろ０及び１４５が
描かれている）−まず腕１ろＯについてみると、こねは
平常の持ち上りスタート位置から、下方溝付案内６５と
上方溝付案内７０内に滑動可能に支持された基板６０を
ハウジング１０のプラズマ領域９０から隔離するように
基板の縁部に当接しこれを押圧する基板接触作動位置と
の間で選択的に揺動するのに適している。この腕１００
が軸棒１４０に関して更に回転すると基板６０がハウジ
ング１０かも隔離される。腕１６０はこの後スタート位
置に復帰するのに適しており、この際に新たな基板をハ
ウジング１０のプラズマ領域９０内へ導入する為にこの
新たな基板の縁部と係合する準備態勢に入る。
同様に腕１４５は腕１６０とは反対側の陰極２５＠方に
配置され下方溝付案内８０と上方溝付案内８５とに支持
された第２の基板７５をハウジング１０から隔離する為
に第２の基板７５の縁部と係合するよう軸棒１４０に関
して回転するに適に復帰するのに適しており、この際に
新たな基板をプラズマ領域１００内へ導入する為にこの
新たな基板の縁部と係合する準備態勢に入る。腕１３０
．１４５、軸棒１４０、上方案内８０と８５、下方案内
６５と８０及び軸棒１４０を回転させる為の（図示しな
い）駆動モーターは組み合わされてプラズマ領域９０と
１００に基板６０と７５を各々くり返し周期的に導入し
隔離する。この様にして新たな基板が各沈積サイクルの
間にプラズマ領域９０．１００を通って移動することが
できる。明らかにプラズマ領域を通って、基板を移動さ
せる為の手段として他のものを、本発明の範囲をはずれ
ることなく採用することができる。
第６図は腕１４５の回転が基板７５をハウジング１０か
ら隔離する様子を示している。又、第６図には番号１５
５によって破線で示されたほぼ水平な持ち上り非作動ス
タート位置が描かれている。
腕１４５が反時計回りに回転すると溝付案内８０内で基
板８０が滑動する。腕１４５が反時計回りに１８０°回
転すると基板７５の隔離は完了し、更に時計回りに１８
０°回転してそのスタート・位置へ戻る。これが１サイ
クルである。
第２図に示されたサブアセンブリの見取図には中央に位
置した陰極２５、基板６０と７５、プラズマ領域９０と
１００、加熱要素１１０と１２０及び熱反射シールド１
１５と１２５の空間的配置関係が描かれている。両方の
基板６０及び７５は均一なプラズマ領域９０と１００を
各々発生させる為に陰極２５の作る面とほぼ平行な１つ
の面内でかつこねよりほぼ１インチ隔てて支持される。
基板６０及び７０上に均一なアモルファス層を沈積させ
るようなプラズマ領域９０，１００を発生させる為に基
板６０．７５全体にわたって均等な加熱分布を与えるこ
とが望ましいので加熱要素１１０．１２０及び熱反射シ
ールド１２０．１２５は基板６０．７５の作る面に各々
はぼ平行な各面内に支持される。しかしながら加熱要素
が基板に対して均等な熱分布を与えるのに適したもので
ある限り、基板の作る面に対して傾斜した加熱要素を用
いることに厳しい条件はない。
第４図は本発明の第２の好ましい実施例を示す。
番号２００で一般的に示されたこの実施例は特に高体積
の多重層アモルファス光起電力デバイスを製造すること
に適性がある。多重チャンバーグロ−放電沈積装置２０
０は連続基板材料ウェブ２０５上に複数の積層されたア
モルファス層を製造するのに適している。基板材料の連
続ウェブ２０５はアモルファス材料の相続く層を沈積さ
せる為の専用の複数の沈積チャンバーを横切って延びる
。好ましくは沈積チャンバーはほぼ水平な軸に沿って配
置されるが鉛直な軸に沿って、あるいは段々状に配置さ
せることも本発明の範囲をはずれることなくできる。
基板材料連続ウェブ２０５はそれが沈積チャンバー２１
０α〜２１０ｉ　　を通って移動する際にその上にアモ
ルファス半導体層が相続いて沈積されるのに適している
。
チャンバーの供給端には基板材料ウェブ２０５の先導縁
を回転ローラー２２５かも第１の沈積チャンバー２１０
ａ　内へ前進させる。に適した回転可能なくり出しロー
ラー２２０が設：：けられる。チャンバーの取り出し端
には基板材料ウェブ２０５を沈積工程終了後に回転ロー
ラー２３５から収集するに適した回転可能な取り出しロ
ーラー２３０が設けられる。基板材料ウェブ２０５、く
り出しローラー２２０．とり出しローラ−２６ｏ１回転
ローラー２２５．２３５及び１つまたはそれ以上の（図
示しない）駆動モーターは組み合せられて（Ｉ）基板材
料ウェブ２０５を各沈積チャンバーを通って移動させる
為の選択的に付勢される機構を提供し、（２）少なくと
も装置の一部を、基板材料２０５がチャンバー２１０α
〜２１ｏＬ内のプラズマ領域を通って移動する際に基板
材料ウェブ２０５を実質的に鉛直な面内で支持するに適
したものとする。
第２の好ましい実施例２ｏｏは上述した第１の基板材料
ウェブ２０５の配置された側と反対側の陰極２７０側方
に配置された第２の基板材料ウェブ２４５上に同時にア
モルファス層を沈積させるに適している。この目的の為
に供給ローラー２５０上に貯えられた第２の革、、板材
料ウェブ２４５は回動ローラー２５５を周回ｌ、：！て
各沈積チャンバー２１０α〜２１０Ｌを通り、その後回
転ローラー２６０を周回しとり出しローラー２５７に収
集される。
この様にして２７０の如き単一の陰極の反対側の面は、
その一方の面と第１の基板材料ウェブ２０５との間に第
１のプラズマ領域２５Ｂを発生させ、他方の面と第２の
基板材料ウェブ２４５との間に第２のプラズマ領域２５
９を発生させる。
これに代って第４図に示された実施例の複数沈−積チャ
ンパー２１０α〜２１０ｔの場合には基板材料の連続ウ
ェブ２０５．２４５でなくむしろ第２図に示された様な
複数の別々の基板プレート６０．７５上にアモルファス
層を相続いて沈積させる能力があることは明らかであろ
う。上述した、第１図に示された回転可能な腕１６０．
１４０はこれら別々の基板プレートを１つの沈積チャン
バー、例えば２１０ａからこれに隣接した沈積チャンバ
ー、例えば２１０ｂへ移動させる為に適合させることは
容易にできる。
要求される電子的特性を有する半導体デバイスを製造す
る為には高純度のアモルファス層を沈積させることが必
須である。もしトゝ−パント沈積チャンバー２１０α〜
２１０ｚのうちの１つに導入さねた層生成材料が隣接す
るチャンバーへ流れることが許容されると、この隣接沈
積チャンバー内の層生成材料は汚染され、半導体が動作
しなくなる恐れがある。従ってガスゲート２８０が沈積
チャンバー２１０ａ〜２１０１０入口端及び出口端に設
けられる。（沈積チャンバー２１０αと２１０２につい
てのみ図示） ガスゲート２８０はそこを通る層生成材料の単一方向の
流れを確立する為に真空ポンプシステムと協働する１つ
の相対的に狭い通路を含む。基板材料ウェブ２０５が通
るのもこの通路である。明らかに２つの基板材料ウェブ
２０５．２４５が同時に使用されるような例においては
ガスゲート２８０は１対の通路を、陰極の各側に１個づ
つの形で備える。ガスゲート２８０の完全な説明は不要
と思われ、半業者間では周知であるが、事を明確にして
言えば、層生成材料の汚染が禁じられている沈積チャン
バーは隣接するチャンバーより高い内圧に保たれること
に注意すべきである。隣接し合うチャンバー間の圧力差
によって層生成材料の望ましい単一方向への流れが確立
される。
これまでの説明によって基板の作る面が水平面から鉛直
面へ角度を付けられている為にアモルファス層の電子的
特性を損なうような沈積ごろの基板上への蓄積が小ない
ことが明らかであろう。沈積ごみがプラズマ領域を発生
させる陰極の表面部分を沈積工程中に覆い隠すことがな
いので陰極の動作寿命が延びる。更にこれまで述べてき
た実施例によれば動作の簡潔性、経済効率、融通性及び
信頼性が得られる。
本発明はこれら実施例の細部構造に限定されるものでな
いことが理解されるべきである。ここで取り上げた好ま
しい実施例は本発明に対する制限でなく、むしろ１つの
描像を与えんとするものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は第４図に示されたチャンバー２１０ａの如き１
つのグロー放電法４チャンバーの１つの断面図であり、
本発明に従った非水平転置の陰極及び双基板配置が描か
れている。 第２図は本発明で開示された。平行な基板の名側方に非
水平配置された陰極とこれと平行な加熱アセンブリを描
いた部分破断見取図である。 第３図は第１図の線３−３に沿った断面図で本発明のグ
ロー放電沈積装置と共に使用するに適した回転可能な基
板指゛向誘導腕の動作を描いたものである。 第４図は本発明の第２の好ましい実施例を示し。 各々非水平配置の陰極と、陰極の各一方体に１つづつ配
置されたウェブからなる連続基板ウェブとを含む複数の
隣接するグロー放電沈積チャンバーが模式的に描かれて
いる。 ８ニゲロー放電沈積装置 １０：ハウジング ２５：陰極 ６０．７５：基板 ８０．８５：溝付案内 １−１ ９０．１００’ニブ長ズマ領域 １１０．１２０：加熱要素 １１５．１２５：熱反射ジールビ １３０．１４５：回転腕 １４０：軸棒。 特許出ＩＲ人　　　エナージー・コンパーションマデバ
イセス・インコーボレーテツビ （外４名）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １゜　１つのハウジングと；前記ハウジングによって提
    供される１つの真空チャンバーと：前記真空チャンノミ
    −中にプラズマ領域を発生させる為の手段と；を含み、
    前記プラズマ領域発生手段が１つの陰極と；少なくとも
    第１の基板と：アモルファス層生成材料を前記プラズマ
    領域へ導入する為の手段と；前記基板を加熱する為の手
    段とを含む、アモルファス層を１つの基板上へ沈積させ
    る装置において； 陰極（２５，２７０）上に収集される沈積片の量を極力
    小さくする為に前記ハウジング内で前記陰極を１つの非
    水平面内に支持する為の手段（χ））を備えることを特
    徴とする前記沈積装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載された装置において更
    に、前記陰極支持手段は前記陰極（２５゜２７０）を１
    つのほぼ鉛直面内で取りはずし可能に支持する為の電気
    的に絶縁された基体■を含み；基板（６０，２０５）は
    陰膳の作る面にほぼ平行な１つの面内に支持されること
    を特徴とする前記装置。 ３、％許請求の範囲第１項又は同第２項に記載された装
    置において、前記プラズマ領域発生手段が更Ｋ、第１の
    基板（６０，２０５）とは反対側で前記陰極の側方に置
    かれた第２の基板（７５，２４５）と、前記陰極の作る
    平面に捻ぼ平行な第２の平面中に前記第２の基板を支持
    する為の手段（８０，８５）とＫよって特徴付けられる
    前記装量。 ４、特許請求の範囲第６項に記載さえこ装置において更
    に、前記陰極（２５，２７０）が少なくとも２つの平担
    面（９５，１０５）を有し、アモルファス層を各前記基
    板上に沈積させる為にプラズマ領域（９０゜１００．２
    ５８，２５９）が前記陰極面と前記基板との間で前記陰
    極のいずれの側においても発生させられることを特徴と
    する前記装置。 ５、特許請求の範囲第１項に記載された装置において、
    前記プラズマ領域発生手段が更に複数の別々の基板プレ
    ート（６０，７５）を備えていることを特徴とする前記
    装置。 ６、特許請求の範囲第５項に記載された装置において、
    前記プラズマ領域発生手段が更に陰極の各一方何に１つ
    ずつ且つ前記陰極面（９５，１０５）にほぼ平行な面内
    にあるような対のいくつかからなる前記複数の別々の基
    板プレートを前記基板プレートの各対とそれに近接した
    前記陰極面との間にプラズマ領域（９０，１００）を発
    生する為に移動させる為の手段（１３０，１４５）を備
    えていることを特命とする前記装置。 ７、特許請求の範囲第６項に記載された装置において更
    に、前記側々の基板プレートの各対（６０゜７５）は前
    記陰極（ホ）から約３．８センチメートル（１，５イン
    チ）隔てて支持されていることを特徴とする前記装置。 ！。 ８、特許請求の範囲第１慣から同７項までのいずれか１
    項に記載された装置において、前記加熱手段が更に前記
    陰極にほぼ平行な面内で目つ前記陰極とは反対側で前記
    基板（６０，７５）の側方に支持された少なくとも１つ
    の加熱要素（１１０，１２０）を備えてなることを特徴
    とする前記装置。 ９、特許請求の範囲第８項に記載された装置において、
    前記加熱手段が更に前記陰極（ハ）の作る面にほぼ平行
    な１つの面内で且つ前記陰極の反対側の前記加熱要素（
    １１０，１２０）の側方に支持された少なくとも１つの
    熱反射シールド（１１５，１２５）を備え、前記シール
    ドは前記加熱要素から各前記基板（６０，７５）へ向け
    て反射させるに適していることを特徴とする前記装置 １０、特許請求の範囲第１項から同第９項までのいずれ
    か１項に記載された装置において、前記少なくとも１つ
    の基板（６０，７５）を前記プラズマ領域（９０，Ｚｏ
    ｏ）から繰り返し隔離する為の手段（１３０゜１４５）
    を備えることを特徴とする前記装置。 １１、特許請求の範囲第１０項に記載された装置におい
    て、前記蕎！隔離手段が前記基板（６０，７５）の１つ
    の縁部と係合し、その回転によって前記プラズマ領域（
    ９０，１００）から基板を隔離するのに適した少なくと
    も１つの回転可能な腕（１３０，１４５）を備えたこと
    を特徴とする前記装置。 １２、積層された複数のアモルファス層が１つの基板上
    に沈積され：互に近接し作用的に結合した複数の沈積チ
    ャンバーと：前記各沈積チャンバー内に１つのプラズマ
    領域を発生させる為の、各チャンバー内に設けられた手
    段とを含み；前記プラズマ領域発生手段の各々は少なく
    とも１つの陰極と：少なくとも第１の基板と；前記プラ
    ズマ領域中にアモルファス層生成材料を導入する為の手
    段と：アモルファス層生成材料と；前記基板を加熱する
    為の手段と：前記層生成手段の沈積チャンバー間での流
    れを制御する為の手段とを含んでいるグロー放電沈積装
    置において： 前記少なくとも１つの陰極（２５，２７０）を前記チャ
    ンバー（２１０１〜２１０Ｌ）内の１つめ非水面内で支
    持する為の手段と；前記陰極の作る面に平行な１つの面
    内で前記少なくとも１つの基板（６０，２０５）を支持
    する為の手段（６５，７０，８０，８５）と：各相続く
    沈積チャンバーの各々の中で前記少なくとも１つの基板
    上に１つのアモルファス層を沈積させる為に、隣接する
    沈積チャン／ミー内へ前記少なくとも１つの基板を自動
    的に導入し、その沈積チャンバーから前記少なくとも１
    つの基板を自動的に追い出す為の手段と；を備えている
    ことを特徴とする前記グロー放電沈積装置。 １３、特許請求の範囲第１２項に記載された装置におい
    て更に、前記陰極（２５，２７０）が１つのほぼ鉛直な
    面内で支持されることを特徴とする前記装置。 １４、特許請求の範囲第１２項又は同第１６項に記載さ
    れた装置において更に前記陰極支持手段が電気的に絶縁
    された１つの基体■を含むことを特徴とする前記装置。 １５、特許請求の範囲第１２項から同第１５項までのい
    ずれか１項に記載された装置において更に。 前記少？、Ｃくとも１つの基板は複数の別々の基板プレ
    ー）　（６０，７５）によって定められていることを特
    徴とする前記装置。 １６、特許請求の範囲第１５項に記載された装置におい
    て、前記導入・隔離手段が更に陰極の各一方何に１つづ
    つ且つ前記陰極（ハ）にほぼ平行な面内にあるような対
    のいくつかからなる前記別々の基板プレートを前記基板
    プレートの各対とそれに近接した前記陰極との間にプラ
    ズマ領域（９０，１００）を生成する為に移動させる為
    の手段を備えていることを特徴とする前記装置。 １７、特許請求の範囲第１６項に記載された装置におい
    て更に、前記別々の基板プレートの各対（６０，７５）
    は前記陰極（ハ）から約１インチ隔てて支持されている
    ことを特徴とする前記装置。 １８、特許請求の範囲第１６項に記載された装置におい
    て更に、前記導入・隔離手段が前記別々のプレー）　（
    ６０，７５）の１つの縁部と係合し、前記プラズマ領域
    （９０，１００）／′−前記プレートを導入し、そこか
    ら隔離させるに適合した少なくとも１つの回転可能な腕
    （１３０，１４５）を備え′１ていることを特徴とする
    前記装置。 １９、特許請求の範囲第１２項から同第１５項までのい
    ずれか１項に記載された装置において更に、前記基板が
    少なく１つの連続ウェブ（２０５）を含み；前記基板ウ
    ェブは前記沈積チャン・’−（２ＩＯａ〜２１０ｔ）を
    通って延びるに十分な長さを有していることを特徴とす
    る前記装置。 ２、特許請求の範囲第１９項に記載された装置において
    更に、前記プラズマ領域発生手段が更に２つの連続ウェ
    ブ基板（２０５，２４５）を含み；第２の基板も第１の
    基板とは反対側の前記陰極側方で前記陰極（２７０）の
    作る面にほぼ平行な１つの平面内に支持されていること
    を特徴とする前記装置。 ２、特許請求の範囲第２０項に記載された装置において
    、前記導入・隔離手段が更に前記基板上に相続いたアモ
    ルファス層を沈積させる為に前記相続く沈積チャンバー
    （２１ｏα〜２１ｏｔ）を通って前記＃極（２７０）　
    　の各側に１つづつ且つこれとほぼ平行な各面の中で前
    記・連続ウェブ（２０５，２４５）の双方を移動させる
    為の手段を備えることを特徴とする前記装置。 ２、特許請求の範囲第１２項から同第２１項までのいず
    れか１項に記載された装置において更に、各加熱手段が
    前記基板（６０，７５，２０５，２４５）の作る面にほ
    ぼ平行な面内で且つ前記陰極（２５，２７０）とは反対
    側の前記基板側方に支持された少なくとも１つの加熱要
    素（１１０，１２０）を含むことを特徴とする前記装置
    。 ２、特許請求の範囲第２２項に言ｅ載された装置におい
    て、前記加熱手段が更に前記加熱要素（１１０゜１２０
    ）からの熱を前号己基板に向けて反射する為に前記少な
    くとも１つの基板（６０，７５，２０５，２４５）の作
    る面にほぼ平行な１つの面内で且つ前記陰極（２５，２
    ７０）　　の反対側の前記基板の側方に支持された少な
    くとも１つの熱反射シール）’　（１１５゜１２５）を
    備えていることを特徴とする前記装置。
JP58050310A 1982-03-29 1983-03-25 グロー放電法による膜形成装置 Granted JPS58174570A (ja)

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US06/363,256 US4423701A (en) 1982-03-29 1982-03-29 Glow discharge deposition apparatus including a non-horizontally disposed cathode
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Publication Number Publication Date
JPS58174570A true JPS58174570A (ja) 1983-10-13
JPH0468390B2 JPH0468390B2 (ja) 1992-11-02

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JP (1) JPS58174570A (ja)
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DE (1) DE3310797A1 (ja)
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