JPS6357503B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、グロー放電等の放電を利用して、例
えば光導電膜、半導体膜、無機絶縁膜或いは有機
樹脂膜を形成するに有効な膜形成装置に関する。

プラズマ現象を利用して膜形成用の反応ガスを
分解し、所定の支持体上に所望の特性を有する膜
を形成しようとする場合、殊に大面積の膜の場合
には、全面積に亘つてその膜厚、並びに電気的、
光学的或いは光電的等の物理特性の均一化を計る
ことには、通常の真空蒸着法に較べて非常に困難
が附纒う。

例えば、SiH₄ガスを放電エネルギーを使つて
分解し、支持体上にアモルフアス水素化シリコン
（以後Ａ−Si：Ｈと記す）膜を形成して、この膜
の電気物性を利用し様とする場合、この膜の電気
物性が膜形成時の放電強度に大きく依存する為、
膜の全領域における電気物性の均一性を得るに
は、膜形成の全領域において放電強度の均一化を
計る必要があり、この観点からすれば、キヤパシ
タンスタイプ（以後Ｃ―タイプと記す）の装置
は、インダクタンス（以後Ｉ―タイプと記す）の
装置に較べて放電強度の均一化が比較的計れるの
で、大面積の特性の均一化の要求される膜を形成
する場合に比較的利用されている。而乍ら、この
様なＣ―タイプ装置においても次の様な問題点が
ある。

詰り、Ｃ−タイプの装置を使用する場合には、
確かに膜形成の全領域に亘つて放電強度の均一化
を計ることが比較的容易ではあるが、堆積室内に
電極が配置されている為に、膜形成材料である反
応物質による電極の汚染、並びに電極上への不必
要な膜形成が起り、電極を繰り返し使用した場合
電極上の膜が、はがれを起して膜を形成しようと
する基板上に降り注ぎ、ピンホール、凸凹を有す
る膜が形成される原因となる。

又、電極材料の膜への混入も起ることがある。
以上のように堆積室内に電極が配置されている装
置では、膜全域に亘つて特性が均一で且つ一定の
特性を有する膜の量産化という点に於いて欠点を
有している。

この様に、Ｃ―タイプの装置は、Ｉ―タイプの
装置に比して優れた点を有しているのにも拘ら
ず、上記に挙げた様な欠点を有し、殊に、特性及
び膜厚の均一な大面積膜の形成においては、未だ
再現性、量産性等の点からの改良が指摘される。

本発明は上記の点に鑑み成されたものであつ
て、大きな面積の膜であつても全面積に亘つて、
その物理的特性及び膜厚が実質的に均一である膜
が再現性良く、形成され得るグロー放電による膜
形成装置を提供するのを主たる目的とする。又本
発明は、量産化に極めて有効な膜形成法を提供す
ることをも目的とする。

本発明の膜形成装置は、反応ガスが減圧状態で
導入されている堆積室内に放電を生起させて膜形
成用の支持体上に膜形成を行う膜形成装置におい
て、前記放電を生起させるための放電電極と、該
放電電極の支持体対向面を覆う可動性の電極保護
手段と、該電極保護手段の表面に形成される堆積
膜を非堆積室において除去するための手段とを有
することを特徴とする。

この様に、本発明は、Ｃ―タイプによる膜形成
装置の改良であつて、従来Ｃ―タイプの問題点を
一挙に解決し得る膜形成装置である。

本発明の膜形成装置において、堆積室内に設置
された放電電極となる一対の電極の一方の電極の
一部、若しくは全部が金属、若しくは絶縁性の電
極保護手段でおゝわれ他方が膜形成用の支持体で
覆われていて、夫々が堆積室外に設けられた駆動
源によつて可動になるようにすることによつて大
面積に亘つて膜厚均一化を計ることが出来、又、
膜形成が起る領域に新しく供給される電極保護手
段の電極対向面は、膜が形成されていないもので
あるようにすることによつて、電極に形成された
膜のはがれによつて生じる膜形成基板への悪影響
もなく、反応物質による電極の汚染が少く、又、
形成される膜への電極材料の混入も生ぜず、従つ
て均一特性の膜を一定特性のもとに量産し得、歩
留りも従来に比べて著しく向上する。

以下本発明を、図面に従つて説明する。

第１図ａは、本発明のグロー放電による膜形装
置の好適な例の一つを示す模式的側面説明図であ
る。

減圧にし得る堆積室１、減圧にし得る非堆積室
２は、電極保護手段としてのフイルム等の帯状部
材１３及び膜形成用の帯状支持体１２の為の出入
口３，４，５，６で通じている以外は独立してい
て、夫々独立した排気口７，８を有するようにな
つて、夫々の室内は異なる真空度に設定出来るよ
うになつている。堆積室１内には放電電極となる
一対の電極９，１０が設置され、一方の電極１０
は接地されており、他方の電極９は直流、もしく
は交流の放電用の電源１１に接続されている。こ
の接続は必要に応じて変えることが出来る。すな
わち、電極９が接地、電極１０が電源１１に接続
出来るようにすることが出来る。

電極９の内側には、膜形成する際に必要に応じ
て膜形成用支持体２３を所望温度に加熱する為の
ヒーター１９が内蔵されている。

又一対の放電電極９，１０間に電極９に近接し
て膜形成用の支持体１２、電極１０によつて膜形
成に及ぼされる影響を遮弊する役目を負うエンド
レスベルト状の帯状部材１３が設置されている。
更に供給ガス導入パイプ２０、排気パイプ２１が
設けられており、夫々は供給ガスが均一に堆積室
１内に導入される様に対向して、複数個の流入
孔、排気孔が設けられてある。

非堆積室２内には支持体１２の供給ドラム１
４、巻取りドラム１５が設置されており、又、帯
状部材１３上に形成された膜をはがす金属、若し
くは絶縁材料によつて形成されているブレード１
６、はがされた膜を受け貯めるトレー１７が設置
されている。尚、図示していないが、均一な特
性、膜厚を得るため支持体１２の巻取りドラムを
回転させる駆動系によつて、又エンドレスベルト
状の帯状部材１３に接触している回転コロ１８を
回転させる駆動系によつて、支持体１２、帯状部
材１３は矢印の方向に一定速度で動くようになつ
ている。この様に膜形成の際、支持体１２を図示
されているように、左から右に一定速度で移動さ
せることにより、放電強度、原料ガス流量、密
度、圧力の位置依存性の平均化を計ることが出来
る。

帯状部材１３を一定速度で回転させ、堆積室１
内で帯状部材１３上に形成された膜が非堆積室２
内に設置されているブレード１６で物理的にはが
され、堆積室１内に入口４を通じて導入される。
この導入された帯状部材１３は、その上に膜形成
物が全く若しくは殆んど皆無である状態になつて
いるので、連続して繰り返し、帯状部材１３を使
用しても帯状部材１３上の膜がはがれて膜形成用
の支持体１２上に降り注ぎ、支持体１２に形成さ
れた膜が、ピンホール、凸凹を有するようになる
ことを実質上避けることが出来る。このことは、
均一特性の膜を大面積に量産するのに非常に好都
合である。尚、通常支持体１２、又は帯状部材１
３の移動速度は、支持体１２について言えば有効
な放電電極長、必要とする膜厚によつて決定され
るが、逆に帯状部材１３について言えば、該部材
１３上に１回当りに形成される膜を出来るだけ少
なくするために可能なかぎり高速にする。

第１図ｂは、第１図ａに示す一点鎖線XX′から
切断して見た平面図である。供給ガス導入パイプ
２０、排気パイプ２１のＡ，Ｂ部に均一にガスの
流れを作るように対向して、複数個の流入孔、排
気孔が設けられている。

第１図に示される装置を使用して、フイルム状
の支持体１２上に所定の膜を形成するためには、
例えば、図に示されるように、必要に応じて所定
の清浄化処理した支持体１２が巻かれている供給
ドラム１４、膜形成された支持体１２が巻きとら
れる巻取りドラム１５を所定位置にセツトして、
堆積室１、非堆積室２が所定の真空度になる様に
排気口７，８から排気する。

堆積室１、非堆積室２内が所定の真空度になつ
た時点で、膜形成用の反応ガス、例えば、アモル
フアス水素化シリコン膜を形成するのであれば、
SiH₄等のシランガスを供給ガス導入パイプ２０
を通じて外部より堆積室１内に所定内圧になる様
にして導入する。堆積室１内が膜形成用反応ガス
で所定内圧で満たされた時点において、放電電極
９，１０間にグロー放電を生起させて堆積室１内
の供給ガスをガスプラズマ化して支持体１２上に
膜形成を行う。

この場合、支持体１２を一定速度で左から右に
移動させることによつて、放電強度、供給ガスの
流量、密度、圧力の位置依存性の平均化を計るこ
とが出来る。支持体１２と同様に、エンドレスベ
ルト状の帯状部材１３も一定速度で左から右に移
動させ、且つ非堆積室２でブレード１６で帯状部
材１３上に形成された膜が物理的にはがされ、堆
積室１内に供給される帯状部材１３の表面は、膜
形成物が全く付着していないか、若しくは殆んど
皆無に近い状態になつているので、連続して繰り
返し帯状部材１３を使用しても帯状部材１３上の
膜がはがれて膜形成用の支持体１２にふりそゝ
ぎ、ピンホール、凸凹を有する膜が支持体１２に
形成されることを実質上避けることが出来るの
で、均一特性の膜を大面積に亘つて量産すること
が可能である。

たとえば下記に示す標準的な成膜条件におい
て、 先づ本発明に従い、電極保護シートとして幅
300mm、厚さ125μmのポリイミドシートを10cm／
secの速さで移動させ、非堆積室においてこのシ
ートを、先端をくさび型にした幅320mmのブレー
ド（SUS304；JIS規格のステンレス）で両面か
ら挟持した場合 次いで電極保護シートとブレードを用いない事
の他は全て同一条件にして従来のＣ―タイプ装置
にした場合 についてそれぞれ成膜を行つた後、何点か観測点
を選んで顕微鏡観察を行つた。

その結果、従来のＣ―タイプ型装置によると、
特に支持体の縁部に近づくにつれて、多くのフレ
ーク状の凹痕（支持体の堆積面に対向する側の電
極からはがれた膜の付着に起因するといわれてい
る）、及び10〜20φmの球状欠陥（同じく対向す
る電極から飛散して付着した粉状物に起因すると
いわれている）が観察されたのに対し、本発明の
保護シートを用いた場合には、平均的にこれ等凹
痕、球状欠陥が極めて少なく、その数は従来例の
１／４〜1/11であつた。

成膜条件 使用ガス：SiH₄（100sccm） H₂ （100sccm） 放電時圧力：0.3Torr 放電パワー：80W 電源周波数：13.56MHz 電極の大きさ：200mm×200mm 尚、第１図ａにおいて帯状部材１３は、エンド
レス状のベルトにされているが、膜形成される支
持体１２と同様に別に設けられた非堆積室２に設
けられた供給ドラム、巻取りドラムによつて堆積
室１内に供給されるようにして、使用済みの帯状
部材１３を膜形成後取り出し、エツチング処理の
如き化学的手段、ブレード処理の如き物理的手段
によつて帯状部材１３上に形成された膜を除去し
再使用しても良い。又、帯状部材１３を膜形成用
の支持体として使用することも可能で、この場
合、生産性を２倍高められ量産用装置としては非
常に好都合である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは、本発明の膜形成装置の好適な
実施態様例を示す模式的説明図であつて、第１図
ａは模式的側面説明図、第１図ｂは第１図ａに示
す一点鎖線XX′で切断して見た場合の模式的平面
説明図である。 １……堆積室、２……非堆積室、３，４……入
口、５，６……出口、７，８……排気口、９，１
０……放電電極、１１……電源、１２……支持
体、１３……帯状部材、１４……供給ローラ、１
５……巻取りローラ、１６……ブレード、１７，
１８……ローラ、１９……ヒータ、２０……ガス
導入パイプ、２１……ガス排気パイプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 反応ガスが減圧状態で導入されている堆積室
   内に放電を生起させて膜形成用の支持体上に膜形
   成を行う膜形成装置において、前記放電を生起さ
   せるための放電電極と、該放電電極の支持体対向
   面を覆う可動性の電極保護手段と、該電極保護手
   段の表面に形成される堆積膜を非堆積室において
   除去するための手段とを有することを特徴とする
   膜形成装置。