JPS59223216A - アモルフアスシリコン成膜装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、反応容器内で、シリコン原子含有の分子を
有するガスに高周波電力を供給するととにより形成した
プラズマガスな導電性基体に接触させることにより、導
電性基体上にアモルファスシリコン膜を成膜するアモル
ファスシリコン成膜装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

アモルファスシリコンは、優れた光電性材料であり、各
種センサ、太陽電池、電子写真用感光体、薄膜トラレジ
スタ等への各種応用が試みられ、また、それらの応用の
うち実用化されているものも数多く存在する。アモルフ
ァスシリコンは、単結晶シリコンに比べて大面積化が可
能であり、しかも種々の形状の基板上に成膜することが
できるので今後増々アモルファスシリコンの応用技術が
発展するものと期待されている。

アモルファスシリコン膜の成膜方法として、高周波グロ
ー放電分解法、反応性スパッタリング法、ＣＶＤ法等が
ある。中でも、シリコン原子を含有する分子たとえば５
ｔｉ（４，５ｔ２ｎ６等を有する原料ガスを高周波グロ
ー放電により分解してプラズマを形成し、前記プラズマ
を導電性基体に接触させることによりアモルファスシリ
コン膜を成膜する高周波グロー放電分解法は、成膜時に
、堆積するアモルファスシリコン上へのイオンの衝突が
比較的に軽減されるので良好な光電特性を有するアモル
ファスシリコン膜を得ることができ、成膜装置の改良に
より成膜速度を大幅に向上させることかできる等の理由
により、現在では殆んどこの方法が採用されている。そ
して、前記高周波グロー放電分解法においては、導電性
基体の洗浄後、反応容器内に前記導電性基体を配置し、
反応容器内を高真空にし、目的に応じてジボラン、ホス
フィン、メタン、酸素、チッ素、アンモニア、水素等の
種々のドーピングガスとシラ／ガス等の原料ガスとを混
合してなるガスをガス導入管から反応容器内に導入して
いる。

しかしながら、ドーピングガスや原料ガスを充填するボ
ンベから反応容器までのガス導入管内部に塵埃が有ると
、反応容器内にガス導入と共に塵埃も導入され、折角洗
浄した導電性基体上に前記塵埃が付着する。また、反応
容器の内壁、電極表面、アースされた支持台表面にアモ
ルファスシリコンが強固に付着するので、これら表面を
時々清掃するのであるが、清掃しても反応容器内の間隙
圧に排気する段階で、清掃によっても除去できなかった
前記アモルファスシリコンの微粉末や小片が舞い上がり
、導電性基体の表面に付着してしまう。さらに、何回も
アモルファスシリコン膜を成膜することにより反応容器
の内壁、電極表面等に厚く付着したアモルファスシリコ
ンか剥離し導電性基体上に落下することもある。

このように導電性基体上に塵埃やアモルファスシリコン
の微粉末、小片が付着した筺ま、導電性基体の表面にア
モルファスシリコン膜を形成すると、ピンホールを生じ
たり、リークの原因を生じたり、ショートの原因を生じ
たりする。アモルファスシリコンは、大面積の成膜がｂ
］能である反面、塵埃等の付着物によりピンホールを生
ずる確率が犬となる。

〔発明の目的〕

この発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、ア
モルファスシリコンの成膜前に導電性基体表面上の塵埃
等の不純物を除去することのできるアモルファスシリコ
ン成膜装置を提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するためのこの発明のＭ、要は、反応容
器内に配置された基台上の導電性基体に、シリコン原子
含有の分子を有するガスに高周波電力を印加して形成し
たプラズマを接触さぜることにより、導電性基体の表面
にアモルファスシリコン膜を成膜するアモルファスシリ
コン成膜装置において、肩記高肩諷電鬼を耐＼寥λ電極
に對Ｎ＼＼へ’Ｑ接地畜れへ叉持贅１に設眩だ絶縁物＼
前記導電性基体を囲繞するように＼＊眠ｉ縄物上（設け
た導電性メツシュ＆を具備し、前記導電性メツシュと前
記導電性基体とに同電位の直流電圧を印加することを特
徴とするものである。

〔発明の実施例〕

この発明の一実施例について図面を参照しながら説明す
る。

第１図はアモルファスシリコン成膜装置を示す説明図で
ある。

第１図に示すように、アモルファスシリコン成膜装置は
、開閉可能で、かつ密封可能な反応容器たとえば真空チ
ェンバ１内に、板状の導電性基体９たとえば５０ｉｉＸ
４０ｍｍのアルミニウム基板ヲ装置するだめの、接地さ
れた基台１１を水平に配置すると共に、前記基台１１の
上方に電極６を対向配置し、また、導電性基体９を所定
温度たとえば１５０〜６５０℃に加熱するためのヒータ
１２を基台１１に装着する。また、前記基台１１の上面
には、熱伝導性および電気絶縁性を有する物質で形成さ
れた熱伝導性絶縁物１ｏが形成される。

さらに、アそルファスシリコン成膜装置は、真空チェン
バ１内を所定の減圧たとえば１Ｏ−６Ｔｏｒｒ程度にま
で排気するために、拡散ポンプ１５およびメカニカルブ
ースタポンプ１６が装着される。

アモルファスシリコン成膜装置は、真空チェンバ１内に
原料ガスたとえば５ｉｌ（４ガス、Ｓｉ２Ｈ６ガス、あ
るいは、８ｉＨ４ガスまたはＳｉ２Ｈ６ガスと含酸素分
子、含窒素分子、含炭素分子および含フツ累分子のいず
れか１種または２種以上を含有するドーピングガスとの
混合ガスを導入するために、流量調節パルプ１８を有す
る原料ガス導入ノズル１４を真空チェンバ１内に引き込
んでいる。アモルファスシリコン成膜装置は、真空チェ
ンバ１外に、前記導電性基体９に直流電圧を印加するだ
めのバイアス印加用直流電源１６を備える。また、前記
熱伝導性絶縁物１０上には、前記導電性基体９と電気的
に接続されると共に前記導電性基体９を囲繞するように
、後に詳述する構造の導電性メツシュアが配置される。

前記導電性メツシュアは、導電性基体９に電気的に接続
されるので、導電性基体９と同電位を有することとなる
。真空チェンバ１外には、前記電極ろにたとえばパワー
５０Ｗテ１３．５６ＭＨｚの高部ｅ電力を印加するため
の高周波電源６および電力のマツチングをとるマツチン
グボックス５が設けられる。

前記導電性メツシュアは、第２図に示すように、略馬蹄
形に湾曲した周側面部７Ａと上方を覆蓋する天井部７Ｂ
とを有し、全体として、周側面に開口部７Ｃを有する有
蓋筒状体をなし、目の細かな金属網で形成される。そし
て、熱伝導性絶縁物１０上に、前記開口部７Ｃをメカニ
カルブースタポンプ１６に向けて、換言すると排気する
気流の向き（図示矢印方向）に沿って前記導電性メツシ
ュアが配置される。

なお、第１図において４で示すのは絶縁物である。

次に、以上構成の作用について説明する。

先ず、洗浄した導電性基体９を真空チェンバ１内の熱伝
導性絶縁物１０の上に載置し、導電性基体９にバイアス
印加用直流電源１６の出力端子を接続する。次いで真空
チェンバ１内をメカニカルブースタポンプ１６により高
真をに排気する。真空チェンバ１内を高真空にすると共
にバイアス印加用直流電源１３により導電性基体９に直
流電圧を印加する。導電性基体９と導電性メツシュアと
は、電気的に接続されているので、共に同一の電位を有
する。

そこで、排気により、真空チェンバ１内の騙埃が、電極
６と導電性基体９どの間の空間に流入し、さらに、導電
性メツシュア０周側面部７Ａや天井部７Ｂを通過してい
く。通過の際、導電性メツシュアには直流電圧がバイア
スされているので、通過する履埃は正または負に帯電す
ることになる。

導電性メツシュアで囲繞された空間内に這入ったところ
り、正または負に帯電する塵埃は、同極性の導電性メツ
シュアおよび導電性基体９と電気的に反発し、これらに
接近することができないまま、排気流に従って、開口ｍ
７ｃ、およびメカニカルブースタポンプ１６を経由して
真空チェンバ１外へと排出されることとなる。

したがって、前記笑施例装置によると、真空チェンバ１
内を排気し続けている間に、真空チェンバ１内の塵埃を
除去し、導電性基体９上に塵埃が付着するのな防止する
ことができる。

次いで、導電性基体９上にアモルファスシリコン膜を成
膜する工程に移行する。その場合、アモルファスシリコ
ン膜の成膜中、導電性基＃９に直流バイアスを印加しな
くてもよいが、導電性基体９および導電性メツシュアに
直流バイアスを印加しておくほうが、原料ガス導入ノズ
ル１４より飛来する塵埃の導電性基体９への付着を防止
することができる。つまり、アモルファスシリコンの成
膜中、導電性基体９０表面に堆積するアモルファスシリ
コンは、アンドープのとき、一般に高抵抗であるが、接
地された基台１１の下部に取り付けられたヒータ１２に
より２５０〜３５０　℃に加熱されているので、加熱状
態下のアモルファスシリコンは比較的低抵抗となってい
る。したがって、導電性メツシュアに正または負の直流
バイアスな印加すると、堆積するアモルファスシリコン
も正または負の同極性にバイアスされることとなり、飛
来してくる帯電した塵埃を電気的に反発しつつ真空チェ
ンバ１外に排出することができる。なお、アモルファス
シリコンの成膜中、導電性メッシュ７に印加する直流バ
イアスは、導電性基１体９の表面への電極乙によるグロ
ー放電分解により生成したプラズマ中のイオンの衝突を
避けるために、正に印加しておくのが好ましい。

次に、前記実施例装置を用いてアそルファスシリコン膜
を成膜する実験例を示す。

実施例 洗浄した５０ｍｍＸ５０ｍｍのアルミニウム基板（導電
性基体９）を輿望チェンバ１内の基台１１上に配置した
後、バイアス印加用直流電源１３により＋２Ｕ［ＪＶの
直流電圧をアルミニウム基板および４寛性メツシユアに
印加した。導電性メツシュアは、４＃４０の荒さの金網
で形成され、直径１５０隨で高さ２Ｃｈ％１Ｎの周側面
ｓ７Ａおよび面積が２０ｉｙ＋ｚＸ８０ｍである開口部
７Ｃを有するものを使用した。直流電圧の印加と共に、
真空チェンバ１内が２Ｘ１０Ｔｏｒｒになるまで、拡散
ポンプ１５により排気した。排気時間は１．５時間であ
った。排気後、拡散ポンプ１５からメカニカルブースタ
ボング１６に切り換え、原料ガス導入管１４よりＳ　ｒ
　Ｈ４ガスを３０　Ｓ　ＣＣＭ流し、また、高周波電源
乙により電極乙に１３．５６ＭＨｚ　、　３０　Ｗの高
周波を印加し、グロー放電分解によりアモルファスシリ
コン膜をアルミニウム基板上に成膜した。

なお、この場合、基板温度は２５０℃、成膜時間は１時
間、成膜速度は１．２μ＠／ｈｒであった。

このようにして得られたアモルファスシリコン膜上に２
ｉｍｘ２ｍの面積を有する電極を１５０個、金の真空蒸
着により形成し、ピンホールテストを行なった。また、
導電性メツシュアを用いないほかは、前記と同様にして
１．２μｍ厚のアモルファスシリコン膜を作成し、前記
と同様のピンホールテストを行なった。

その結果、導電性メツシュアに直流電圧をバイアスして
作成したアモルファスシリコン膜上のピンホール数は、
導電性メツシュアを用いないで作成したアモルファスシ
リコン膜上のピンホール数の約１７６に減少していた。

以上、この発明の一実施例について詳述したが、この発
明は前記実施例に限定されるものではなく、この発明の
要旨を変更しない範囲内で適宜に変形して実施すること
ができるのはいうまでもない。

〔発明の効果〕

この発明によると、反応容器内の電極と導電性基体との
間の空間に、導電性基体と同電位の直流をバイアスした
導電性メツシュを設けているので、反応容器内に流入す
るチリ、ホコリ、反応容器内壁や電極表面より剥離する
アモルファスシリコンの小破片、微粉末等の塵埃を有効
に除去し、導電性基体上にこれらの塵埃が付着するのを
防止することができ、その結果、ピンホールの少ないア
モルファスシリコン膜を成膜することができ、歩留りを
大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

Ｍ１図はこの発明の一実施例を示す説明図、および、第
２図は導電性メツシュを示す斜視図である。 １・・・真空チェンバ（反応容器）、　６・・・電極、
７・・・導電性メツシュ、　９・・・導電性基体、　１
゜・・・熱伝導性絶縁物、　　１１・・・基台。 ７Ａ 手続補正書 １、事件の表示　　　　昭和５８年特許願９７６４１号
２、発明の名称 アモルファスシリコン成膜装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　自　発 ６、補正の対象 別紙〔１） 補正の内容 １、特許請求の範囲を別紙（２）の如く訂正する。 ２、明細書用“２ペ一ジ第６行目に記載の「光電性Ｊを
「光導電性」に訂正する。 以　　上 別　　紙　　（２、 特許請求の範囲 反応容器内に配置された基台上の導電性基体に、シリコ
ン原子含有の分子を有するガスに高周波電力を印加して
形成したプラズマを接触させることにより、導電性基体
の表面にアモルファスシリコン膜を成膜するアモルファ
スシリコン成膜装置において、前記導電性基体を囲繞す
るように阻けた導電性メツシュを具備し、前記導電性メ
ツシュと前記８Ｓ電性基体とに同電位の直流電圧を印加
することを特徴とするアモルファスシリコン成膜装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 反応容器内に配置された基台上の導電性基体に、シリコ
   ン原子含有の分子を有するガスに高周波電力を印加して
   形成したプラズマを接触させることにより、導電性基イ
   本の表面にアモルファスシリコン膜を成膜するアモルフ
   ァスシリコン成膜装置において、前へ入鳳Ｉ鬼を酎＼へ
   ＼電極に剋１ｖ塾〜＼ζ）ｈ＼＼Ｎ奢１甚設秒翫論徴物
   λ＼前記導電性基体を囲繞するように、院記絶颯喰玉に
   設鈑けた導電性メツシュ嶌を具備し、前記導電性メツシ
   ュと前記導電性基体とに同電位の直流電圧を印加するこ
   とを特徴とするアモルファスシリコン成膜装置。