JPS6137969A - プラズマｃｖｄ薄膜製造装置 - 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】 ［技術分野１ 本発明は、カソードと、これに対向し珪っ基板保持機構
をもつ電極とを備え、プラズマ放電を利用してアモルフ
ァス・シリコン（ａ−５ｉ）、水素（Ｈ）等の薄膜を製
造するプラズマＣＶＤ薄膜製造装置の改良に関し、特に
この種の装置において、安定した一様なガス供給を可能
にする内部構造を有するカソードを用いたプラズマＣＶ
Ｄ薄膜製造装置に関するものである。

［従来技術１ 同軸形電極をもつプラズマＣＶＤ装置の従来のカソード
の内部構造を第４図に示す。第４図において、６ａは反
応室の一部を構成する底壁、４ｂは絶縁物３ａを介して
底壁６ａを貫通してその−１一部が反応室内に突出した
環状支柱、４ａは環状支柱４ｂの上端に固定されたカソ
ード支持板である。反応室内にはカソード１ａが設けら
れ、このカソードｌａの下端がカソード支持板４ａに固
定されている。カソードｌａは筒状部分を有する。カソ
ード１ａの内部にはこれど同軸りに、全体として筒状を
した隔壁２Ｃが設けられ、これによってカソードｌａの
周壁と隔壁２Ｃとの間に環状の空間が、後述するような
反応ガスの流路１１ａとして形成される。

環状支柱４ｂの内側には同軸上に活性反応ガスの供給パ
イプ２ａが配置され、この供給パイプ２ａの一端部分は
カソード支持板４ａを貫通して隔壁２Ｃ内に突出してお
り、その一端は隔壁２Ｃ内に設けられた管２ｂに連通し
ている。管２ｂは水平になっており、その両端が隔壁２
Ｃに固定されかつ流路１１ａ内に開口している。供給パ
イプ２ａの他端は図示しない活性反応ガスの供給源に接
続されている。

１０ａは導電部材であって、一端がカソード１ａに導通
し、カソード支持板４ａを絶縁物９ａを介して貫通して
、他端が図示しない高周波電源に接続されている。

カソード１ａの周壁には、周方向および軸方向に沿って
各々所定間隔で複数個のガス噴出用の孔７ａが形成され
ている。

反応室内には図示しないが、カソードｌａと対向する位
置にａ−３ｉなどの薄膜を堆積形成するべき基板を支持
した対向電極が配置されている。

このような構成において、活性反応ガスを供給パイプ２
ａ、管２ｂ、流路１１ａ、孔７ａを介して反応室内に噴
出させ、高周波電力が供給されたカソードｌａとその対
向電極との間にプラズマ放電を発生させ、反応室内に噴
射した活性反応ガスをプラズマ分解させて、基板−ヒに
ａ−３ｉ、Ｈ等の薄膜を堆積形成させる。

しかしながらこのような従来のプラズマＣＶＤ薄膜製造
装置においては、次のような問題がある。

すなわち第４図に示すように、管２ｂの両端の開口に対
向してカソードｌａの周壁に形成した孔？ａ（特にこれ
を符号８ａで示す）が位置している。じたがって活性反
応ガスは管２ｂの両端から孔８ａを介して反応室内に直
接的に噴出するかたちとなる。一方、他の孔７ａには流
路１１ａ中を通って活性反応ガスが供給される。

このようなことから、孔８ａからの活性反応ガスの噴出
量が他の孔７ａのそれよりも多くなることがある。その
結果、カソードｌａに対向した基板上に、活性反応ガス
を一様に供給することができず、プラズマ放電も孔８ａ
の周辺に偏って多く発生するような分布を形成し、した
がって基板上には膜厚分布が不均一なａ−３ｉ　、Ｈな
どの薄膜が形成されてしまう。

［目的１ したがって本発明の目的は、上述のような従来のプラズ
マＣＶＤ薄膜製造装置のもつ欠点を解消し、カソードの
対向電極に支持された基板に対して、安定かつ一様に活
性反応ガスを供給して、当該基板上にａ−８ｉ、Ｈ等の
薄膜を均一に形成することができるプラズマＣＶＤ薄膜
製造装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明においては、カソー
ド内に活性反応ガスを順次滞留させるための複数の部屋
を設け、これによってカソードに形成した全てのガス噴
出用の孔に均等に（均一なガス密度になるように）活性
反応ガスを供給して、カソードに対向した基板に対して
、安定かつ一様に活性反応ガスを噴出する。

［実施例１ 以下に本発明にかかるプラズマＣＶＤ薄膜製造装置の実
施例を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明にかかるプラズマＣＶＤ薄膜製造装置の
一実施例の要部の垂直断面図、第２図は同要部の水平断
面図である。第３図は同実施例の全体を示す概略構成図
である。

第１図において６は反応室の一部を構成する底壁であっ
て、この底壁６を絶縁物８を介して貫通した環状支柱６
１の上端部分が反応室内に突出して゛いる。環状支柱８
１の上端には、カソード支持板４が固定されている。カ
ソード支持板４上には、筒状部分を有するカソード１が
固定されている。このカソード１は環状支柱θ１と同軸
−ヒになるようにカソード支持板４に固定されている。

カソードｌ内には、カソードｌと同軸−Ｌになるように
筒状部分を有する３つの隔壁２，３および６２を設ける
。これらの隔壁２．３および８２はカソード支持板４に
固定する。隔壁２の内側に隔壁３が配置され、隔壁３の
内側に隔壁６２が配置される。したがって、カソード１
と隔壁２との間の空間、隔壁２と隔壁３との間の空間お
よび隔壁３と隔壁６２との間の空間には後述するような
活性反応ガスのバッファ１８．Ｉ８および２ｏが各々形
成される。

カソード支持板４にはカソード１および環状支柱６１と
同軸上になるように活性反応ガスの供給パイプ５が貫通
し、その一端部分がカソードｌ内に突出すると共にその
一端が管８３に連通している。

管６３は水平に隔壁８２内に配置され、かつ両端が隔壁
６２に取付けられバッファ２０内に開口している。

供給パイプ５は環状支柱６１内を通っておりその他端が
図示しない活性反応ガス供給源に接続されている。

１０は導電部材であって、一端が隔壁３に接続され絶縁
部材７を介してカソード支持板４を貫通し、さらに環状
支柱６１内を通ってその他端が図示しない高周波電源に
接続されており、カソードｌに高周波電源からの高周波
電力を供給する。

カソードｌの周壁、隔壁２の周壁および隔壁３の周壁に
は周方向および軸方向に各々所定間隔でかつ所定径を持
つ複数個の孔１３．１４および１５が各々形成されてい
る。孔１３．１４および１５は、軸線が一致しないよう
に各々ずらして配置されている。

なお、第２図に示すように隔壁３に形成された孔１５は
管６３の軸線の延長線上に位置しないように隔壁３に形
成されている。

以上のような構成の本発明にかかるプラズマＣＶＤ薄膜
製造装置によって次のようにして反応室内に活性反応ガ
スが供給される。

すなわち、活性反応ガスは供給パイプ５および管６３を
介して管６３の両端の開口からバッファ２ｏ内に供給さ
れその中に充満する。バッファ２０内に供給された活性
反応ガスは、隔壁３の周壁に形成された孔１５からバッ
ファ１９内にまんべんなく供給されその中に充満する。

次いでバッファ１８内に供給された活性反応ガスは、隔
壁２の周壁に形成された孔１４を介してバッファ１８内
にまんべんなく供給され、その中に充満する。各孔１３
．１４および１５は、Ｖいにその軸線が一致しないよう
になっているので、前段バッファから孔を介して噴出し
たガスは必ず後段バッファの外側周壁面に衝突するので
その際に拡散効果が生じて後段バッファ内にまんべんな
く拡がる。したがってカソードｌの周壁に形成した孔１
３からカソードｌの周壁の外側にまんべんなく均一かつ
安定に活性反応ガスが噴出される。孔１３．１４および
１５の直径は、前段：後段で、１０：１〜３：１が適当
である。

例えば、第４図に示す従来のプラズマＣＶＤ薄膜製造装
置を用いて、長手方向の寸法が３００■■の基板上に堆
積生成させた薄膜は長手方向に十１５％の厚み差を持つ
膜厚分布を持っていた。これに対して、第１図、第２図
および第３図に示す本発明一実施例を用いて、上記と同
一の成膜条件で、上記と同一寸法の基板上に堆積生成さ
せた薄膜は長手方向に±５％以内の厚み差を持つ膜厚分
布に納めることができた。

第３図において２１は反応室、２３は絶縁物２５Ｂを介
して反応室２１内に突出するように設けられたカソード
電極、２２は反応室内にカソード電極２３と対向するよ
うに設けられ、適当な支持手段に支持され、絶縁物２５
Ａを介して反応室の天井壁を貫通して接続された導電部
材６Ｂによってアースされた対向電極、２４は対向電極
の内側に取付けられたａ−９ｉ、Ｈ等の薄膜を堆積形成
するための基板である。６４は反応室に連結した排気系
、８４はカソード２３内に供給すべき活性反応ガスの反
応ガス系、６５はカソード電極２３に高周波電力を供給
するための電源系である。

第５図は本発明にかかるプラズマＣＶＤ薄膜製造装置の
他の実施例の要部を示す垂直断面図、第８図は同装置の
概略構成図である。第５図に示すように、本装置は、平
行平板型のプラズマＣＶＤ薄膜製造装置を構成する。第
５図において、３４は反応室の一部を構成する底壁であ
って貫通孔３４Ａを有する。底壁３４ａの下面には、貫
通孔３４Ａを囲むように環状支柱６７が固定されている
。底壁３４の−Ｌ面には、貫通孔３４Ａを囲むように環
状の絶縁物３５Ａを介してカソード支持板５０が固定さ
れている。３６は絶縁物３５と底壁３４との間のシール
部材である。

カソード支持板５０の上面には、環状支柱８７と同軸１
−に、筒状部分を有するカソード３１が固定され、さら
にこの方ソード３１内に位置するように、かつカソード
３１と同軸−Ｌに筒状部分を有するの２つの隔壁３２お
よび３３が固定されている。隔壁３３は隔壁３２の内側
に配置されている。

カソード３１のト壁、隔壁３２の上壁および隔壁３３の
−に壁には、その全体にわたるように各々複数個の孔３
９．４０および４１が形成されている。各孔３９゜４０
および４１は、その軸線が一致しないように各々配置さ
れている。

環状支柱６７内には活性反応ガスの供給パイプ３７が通
っており、供給パイプ３７の一端はカソード支持板５０
に取付けられ、かつ隔壁３３の内側空間に開目している
。カソード３１と隔壁３２との間の空間。

隔壁３２と３３との間の空間および隔壁３３の内側の空
間は、反応ガスのバッファ５１．５２および５３を各々
形成する。

４９は導電部材であって、その一端は隔壁３３に接続さ
れ、絶縁物３８を介してカソード支持板５０を貫通し、
さらに環状支柱６７内を通り、図示しない高周波電源に
他端が接続されている。４２は反応室内に設けられた対
向電極であって図示しないが適当な支持手段によって支
持されて、カソード３１の４二方にカソード３１に対向
するようにかつカソード３１の」二壁と平行になるよう
に配置されている。４４は対向電極４２の下側に基板保
持機構４３を介して支持された基板である。４８は導電
部材であって、一端が対向電極に接続され絶縁物４７を
介して反応室の一部を構成する天井壁３４を貫通し、他
端がアースされている。

以ヒのような構成によっても、基板４４に対し、活性反
応ガスを安定かつ均一に供給することができる。すなわ
ち供給パイプ３７を介して活性反応ガスはバッファ５３
内に充満し、孔４１を介してバッファ５２内にまんべん
なく充満し、孔４０を介してバッファ５１内にまんべん
なく充満し、そして孔３９から基板４４に安定かつ均一
に活性反応ガスが噴出される。

第８図において８８は反応室、３１は反応室６８内に設
けられたカソード、４２は同じく反応室６８内にカソー
ド３１と対向するように設けられた対向電極。

４４は対向電極４２に取付けられた基板、４８１士対向
電極４２をアースするための導電部材、６８は反応室に
接続された排気系、７０はカソード３１内に反応ガスを
供給するための反応ガス系、７１はカソードに高周波電
力を供給するための電源系である。

［効果ｌ 以−Ｌ説明したように本発明によれば、カソードの対向
電極と対向した部分の全体から安定にかつ一様に活性反
応ガスを噴出することができ、したがって基板に対して
その全体にわたって均一なプラズマ放電を形成すること
ができ、その結果均一な幕厚分布を持つａ−３ｉ　、Ｈ
等の薄膜を基板上に堆積形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるプラズマｃｖｎ薄膜製造装置の
一実施例の要部を示す垂直断面図、第２図は同装置の要
部の水平断面図、 第３図は同装置の概略構成を示す図、 第４図は従来のプラズマＣｖＤ薄膜製造装置の要部の垂
直断面図、 第５図は本発明にかかるプラズマｃｖｎ薄膜製造装置の
他の実施例の要部を示す垂直断面図、第６図は同装置の
概略構成図である。 １．３１・・・カソード、 ２．３，３２，３３．８２川隔壁、 ＋３．１４．１５，３９，４０．４１・・・孔、１８、
＋８，２０，５１，５２．５３・・・バッファ、２２．
４２・・・対向電極、 ２１．８８・・・反応室。 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　反応室と、 該反応室内に設けたカソードと、 前記反応室内に設けられ、前記カソードに対向したアノ
   ード電極とを有し、前記カソードに形成した複数の孔か
   ら前記反応室内に反応ガスを噴出するプラズマＣＶＤ薄
   膜製造装置において、前記カソード内に、反応ガスを順
   次滞留させる複数の部屋を設けたことを特徴とするプラ
   ズマＣＶＤ薄膜製造装置。