JPH0697657B2 - 非晶質薄膜形成装置 - Google Patents
非晶質薄膜形成装置Info
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- JPH0697657B2 JPH0697657B2 JP61106313A JP10631386A JPH0697657B2 JP H0697657 B2 JPH0697657 B2 JP H0697657B2 JP 61106313 A JP61106313 A JP 61106313A JP 10631386 A JP10631386 A JP 10631386A JP H0697657 B2 JPH0697657 B2 JP H0697657B2
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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
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- C23C16/517—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 a combination of discharges covered by two or more of groups C23C16/503 - C23C16/515
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,太陽電池,燃料電池,薄膜半導体,電子写真
感光体や光センサなどの,各種電子デバイスに使用され
る非晶質薄膜の製造装置に関するものである。
感光体や光センサなどの,各種電子デバイスに使用され
る非晶質薄膜の製造装置に関するものである。
第2図には,従来より用いられている半導体薄膜の製造
装置を示しており,たとえば,特開昭57-04771号公報な
どに記載されている公知の技術である。
装置を示しており,たとえば,特開昭57-04771号公報な
どに記載されている公知の技術である。
図において,気密の反応容器01内に放電空間を形成する
ための電極02,03が上下方向に設けてあり,この電極02,
03は高周波電源04に電気的に接続されている。上記反応
容器01の外周には,上記放電空間内の電界方向と平行な
磁界を発生させるためのコイル05が水平に配置されてお
り,交流電源06と電気的に接続されている。排気孔07は
図示しない真空ポンプに連通しており,反応ガス導入管
08は,モノシラン(SiH4)と水素ガス(H2)のボンベにそれ
ぞれ連通している。なお,09はヒータで,基板010を加熱
するものである。
ための電極02,03が上下方向に設けてあり,この電極02,
03は高周波電源04に電気的に接続されている。上記反応
容器01の外周には,上記放電空間内の電界方向と平行な
磁界を発生させるためのコイル05が水平に配置されてお
り,交流電源06と電気的に接続されている。排気孔07は
図示しない真空ポンプに連通しており,反応ガス導入管
08は,モノシラン(SiH4)と水素ガス(H2)のボンベにそれ
ぞれ連通している。なお,09はヒータで,基板010を加熱
するものである。
さて,電極03上に基板010を載せ,反応容器01内を1mmHg
程度に減圧した後,モノシランと水素ガスとの混合ガス
を反応ガス導入管08より反応容器01内に供給しつつ,電
極02,03間に13.5MHzの高周波電圧を印加する。
程度に減圧した後,モノシランと水素ガスとの混合ガス
を反応ガス導入管08より反応容器01内に供給しつつ,電
極02,03間に13.5MHzの高周波電圧を印加する。
一方,コイル05には,50あるいは60Hzの商業用交流電圧
を印加し,電極02,03間に約100ガウスの磁界を発生させ
る。なお,基板010は,ヒータ09により300℃程度に加熱
しておく。
を印加し,電極02,03間に約100ガウスの磁界を発生させ
る。なお,基板010は,ヒータ09により300℃程度に加熱
しておく。
反応ガス導入管08より反応容器01内に導入されたモノシ
ラン等のガスは,電極02,03間の放電空間で分解され,
コイル05により発生された変動する磁界により攪拌され
つつ基板010の表面に付着し,非晶質薄膜を形成する。
ラン等のガスは,電極02,03間の放電空間で分解され,
コイル05により発生された変動する磁界により攪拌され
つつ基板010の表面に付着し,非晶質薄膜を形成する。
上記した従来の装置では,2枚の電極02,03間に発生する
電界の方向と平行にコイル05で発生させた変動磁界を印
加するので,電極02,03間の放電空間に存在するシリコ
ン等のイオンが攪拌され,基板010上に比較的均一な非
晶質薄膜が形成される。
電界の方向と平行にコイル05で発生させた変動磁界を印
加するので,電極02,03間の放電空間に存在するシリコ
ン等のイオンが攪拌され,基板010上に比較的均一な非
晶質薄膜が形成される。
しかし, 基板010が置かれる場所は,電極03の上であり,電極0
2,03間の放電空間内に位置することになる。このため,
基本的に高エネルギーをもつイオンの直撃を受けること
になる。
2,03間の放電空間内に位置することになる。このため,
基本的に高エネルギーをもつイオンの直撃を受けること
になる。
すなわち,電極02,03間の電界Eにより電荷qのイオン
にはクーロン力F1=qEが働き,イオン粒子が基板010を
直撃して形成されつつある非晶質薄膜に損傷を与えるこ
とになる。
にはクーロン力F1=qEが働き,イオン粒子が基板010を
直撃して形成されつつある非晶質薄膜に損傷を与えるこ
とになる。
コイル05により発生される変動磁界Bの方向が,放電
空間に発生した電界Eに平行なため,放電空間内にある
イオン,および電子はLarmor運動により旋回運動を引き
起こされるが,その旋回運動による攪拌作用は余り大き
くなく極めて大きな電力を必要とする。
空間に発生した電界Eに平行なため,放電空間内にある
イオン,および電子はLarmor運動により旋回運動を引き
起こされるが,その旋回運動による攪拌作用は余り大き
くなく極めて大きな電力を必要とする。
基板010が一方の電極の上に載せられるので,一度に
処理される基板010の大きさも限定されることになり,
電極より面積の大きな基板010に非晶質薄膜を形成する
ことができない。
処理される基板010の大きさも限定されることになり,
電極より面積の大きな基板010に非晶質薄膜を形成する
ことができない。
基板010が一方の電極の上に載せられるので,放電自
続に必要な二次電子の供給が本質的となる直流放電や低
周波放電では大面積基板上に均一な成膜を行うことが困
難である。従って,高価な高周波電源がどうしても必要
となる。
続に必要な二次電子の供給が本質的となる直流放電や低
周波放電では大面積基板上に均一な成膜を行うことが困
難である。従って,高価な高周波電源がどうしても必要
となる。
本発明は,グロー放電プラズマを用いて非晶質薄膜を形
成する装置であって,筒状の反応容器と,同容器内を減
圧し反応ガスを導入する手段と,上記反応容器内へ該容
器の軸芯に沿って,互いに平行に相対して収納された放
電用電極と,同放電用電極にグロー放電用電圧を供給す
る低周波電源と,上記容器の少なくとも一部分の壁面に
沿って磁極を交互に変えて並べられた複数個の永久磁石
と,上記反応容器の軸芯と平行な軸芯を有して該反応容
器を囲繞するコイルと,同コイルに磁界発生用の電流を
供給する交流電源と,上記放電電界空間外で該電界と平
行に非晶質薄膜形成用の基板を支持する支持手段とを有
するものである。
成する装置であって,筒状の反応容器と,同容器内を減
圧し反応ガスを導入する手段と,上記反応容器内へ該容
器の軸芯に沿って,互いに平行に相対して収納された放
電用電極と,同放電用電極にグロー放電用電圧を供給す
る低周波電源と,上記容器の少なくとも一部分の壁面に
沿って磁極を交互に変えて並べられた複数個の永久磁石
と,上記反応容器の軸芯と平行な軸芯を有して該反応容
器を囲繞するコイルと,同コイルに磁界発生用の電流を
供給する交流電源と,上記放電電界空間外で該電界と平
行に非晶質薄膜形成用の基板を支持する支持手段とを有
するものである。
本発明の装置でも,電極間に低周波電源を加えることに
よりグロー放電プラズマを発生させる訳であるが,電極
を収納する反応容器の壁に沿って永久磁石をその磁極を
交互に変えて並べたので,グロー放電プラズマは表面磁
界により反応容器内に封じ込められ,容器壁での荷電粒
子の表面再結合が防止されることになり,ラジカル粒子
の発生率が増加する。
よりグロー放電プラズマを発生させる訳であるが,電極
を収納する反応容器の壁に沿って永久磁石をその磁極を
交互に変えて並べたので,グロー放電プラズマは表面磁
界により反応容器内に封じ込められ,容器壁での荷電粒
子の表面再結合が防止されることになり,ラジカル粒子
の発生率が増加する。
また,電極間の放電用電界と直交する方向にコイルによ
り磁界を印加した。従って,荷電粒子は,放電用電界よ
り与えられたクーロン力と,磁界により与えられたロー
レンツ力に初速を与えられた形で電界と直交する方向に
ドリフトするが,電界空間を出たところでクーロン力は
弱まりローレンツ力によるサイクロトロン運動によるLa
rmor軌道を描いて飛んでいく。
り磁界を印加した。従って,荷電粒子は,放電用電界よ
り与えられたクーロン力と,磁界により与えられたロー
レンツ力に初速を与えられた形で電界と直交する方向に
ドリフトするが,電界空間を出たところでクーロン力は
弱まりローレンツ力によるサイクロトロン運動によるLa
rmor軌道を描いて飛んでいく。
一方,電気的に中性であるラジカル粒子は荷電粒子群の
軌道からそれて直進するが,荷電粒子(特にイオン)と
衝突しその進路を修正させられる。しかも,この磁界は
変動しており,ラジカル粒子は均一に飛散する。
軌道からそれて直進するが,荷電粒子(特にイオン)と
衝突しその進路を修正させられる。しかも,この磁界は
変動しており,ラジカル粒子は均一に飛散する。
従って,放電電界空間外へ該電界と平行的に支持された
基板の表面には,均一な非晶質薄膜が形成されることに
なる。
基板の表面には,均一な非晶質薄膜が形成されることに
なる。
以下,本発明を第1図に示す一実施例の装置に基づき説
明する。
明する。
1は反応容器で,その中にグロー放電プラズマを発生さ
せるための電極2・3が平行に配置されている。4は低
周波電源で,例えば60Hzの商用周波数を用い放電抵抗12
を介して上記電極2・3に接続されている。コイル5
は,上記反応容器1を囲繞するもので,交流電源6に接
続されている。7は反応ガス導入管で,図示しないボン
ベに連通し,モノシランとアルゴンの混合ガスを上記反
応容器1に供給するものである。排気孔8は,真空ポン
プ9に連通しており,反応容器1内のガスを排気するも
のである。
せるための電極2・3が平行に配置されている。4は低
周波電源で,例えば60Hzの商用周波数を用い放電抵抗12
を介して上記電極2・3に接続されている。コイル5
は,上記反応容器1を囲繞するもので,交流電源6に接
続されている。7は反応ガス導入管で,図示しないボン
ベに連通し,モノシランとアルゴンの混合ガスを上記反
応容器1に供給するものである。排気孔8は,真空ポン
プ9に連通しており,反応容器1内のガスを排気するも
のである。
11は永久磁石で,上記反応容器1の外面にその隣り合う
もの同士の磁極が異なるように(市松模様のように)張
り付けられている。
もの同士の磁極が異なるように(市松模様のように)張
り付けられている。
さて,図示しない支持手段により基板10を電極2・3の
面と直交する方向で,かつ,電極2・3が形成する放電
空間の外側に支持する。真空ポンプ9を駆動して反応容
器1内を排気した後,反応ガス導入管7からモノシラン
とアルゴンの混合ガスを供給する。上記混合ガスを反応
容器1内に充満させて圧力を0.05ないし0.5Torrに保
ち,低周波電源4から電極2・3に電圧を印加するとグ
ロー放電プラズマが電極2・3間に発生する。このプラ
ズマは反応容器1の外面に取り付けた永久磁石11により
反応容器1内に封じ込められ,反応容器1の内壁での荷
電粒子の表面再結合が防止され,プラズマ密度が増大す
るためラジカル粒子の発生率が増加する。
面と直交する方向で,かつ,電極2・3が形成する放電
空間の外側に支持する。真空ポンプ9を駆動して反応容
器1内を排気した後,反応ガス導入管7からモノシラン
とアルゴンの混合ガスを供給する。上記混合ガスを反応
容器1内に充満させて圧力を0.05ないし0.5Torrに保
ち,低周波電源4から電極2・3に電圧を印加するとグ
ロー放電プラズマが電極2・3間に発生する。このプラ
ズマは反応容器1の外面に取り付けた永久磁石11により
反応容器1内に封じ込められ,反応容器1の内壁での荷
電粒子の表面再結合が防止され,プラズマ密度が増大す
るためラジカル粒子の発生率が増加する。
一方,コイル5にはたとえば100Hzの交流電圧を印加
し,電極2・3間に発生する電界Eと直交する方向の磁
界Bを発生させる。なお,その磁界密度は10ガウス程度
で良い。
し,電極2・3間に発生する電界Eと直交する方向の磁
界Bを発生させる。なお,その磁界密度は10ガウス程度
で良い。
反応ガス導入管7から供給されたガスのうちモノシラン
ガスは,電極2・3の間に生じるグロー放電プラズマで
ラジカルSiに分解され,基板10の表面に付着し薄膜を形
成する。
ガスは,電極2・3の間に生じるグロー放電プラズマで
ラジカルSiに分解され,基板10の表面に付着し薄膜を形
成する。
このとき,アルゴンイオン等の荷電粒子は,電極2・3
間で電界Eによるクーロン力F1=qEとローレンツ力F2=
q(V×B)によっていわゆるE×Bドリフトの運動を
起こす。
間で電界Eによるクーロン力F1=qEとローレンツ力F2=
q(V×B)によっていわゆるE×Bドリフトの運動を
起こす。
なお,Vは荷電粒子の速度である。
すなわち,E×Bドリフトにより初速を与えられた形で,
電極2・3と直交する方向に飛び出し,基板10に向けて
飛んでいく。しかし,電極2・3間に生じる電界Eの影
響が小さい放電空間の外側では,コイル6により生じた
磁界Bによるサイクロトロン運動によりLarmor軌道を描
いて飛んでいく。
電極2・3と直交する方向に飛び出し,基板10に向けて
飛んでいく。しかし,電極2・3間に生じる電界Eの影
響が小さい放電空間の外側では,コイル6により生じた
磁界Bによるサイクロトロン運動によりLarmor軌道を描
いて飛んでいく。
従って,アルゴンイオン等の荷電粒子が基板10を直撃す
ることはなくなる。
ることはなくなる。
一方,電気的に中性であるラジカルSiは磁界Bの影響を
受けず,上記荷電粒子群の軌道よりそれて基板10に至
り,その表面に非晶質薄膜を形成する。この時,ラジカ
ルSiはLarmor軌道を飛んでゆく荷電粒子と衝突するた
め,電極2・3の前方だけでなく左あるいは右に広がっ
た形で非晶薄膜が形成される。しかも,磁界Bを変動さ
せているので,基板10の表面に均一に非晶質薄膜を形成
させることが可能となる。
受けず,上記荷電粒子群の軌道よりそれて基板10に至
り,その表面に非晶質薄膜を形成する。この時,ラジカ
ルSiはLarmor軌道を飛んでゆく荷電粒子と衝突するた
め,電極2・3の前方だけでなく左あるいは右に広がっ
た形で非晶薄膜が形成される。しかも,磁界Bを変動さ
せているので,基板10の表面に均一に非晶質薄膜を形成
させることが可能となる。
なお,電極2・3の長さは,反応容器1の長さの許す限
り長くしても何等問題がないので,長尺な基板であって
もその表面に均一な非晶質薄膜を形成することが可能と
なる。
り長くしても何等問題がないので,長尺な基板であって
もその表面に均一な非晶質薄膜を形成することが可能と
なる。
また,図示は省略するが,基板10を電極2・3の両側に
配置することにより,一度に2枚の大面積の非晶質薄膜
を形成することも可能であり,処理能率も向上する。
配置することにより,一度に2枚の大面積の非晶質薄膜
を形成することも可能であり,処理能率も向上する。
本発明によれば,太陽電池・燃料電池・電子写真感光体
などの各種ディバイスの製造において,均一な非晶質薄
膜が,しかも,大面積のものが形成されることになるの
で,産業上きわめて価値がある。
などの各種ディバイスの製造において,均一な非晶質薄
膜が,しかも,大面積のものが形成されることになるの
で,産業上きわめて価値がある。
第1図は本発明に係る一実施例を示す装置の横断面図,
第2図は従来装置を示す側断面図である。 1……反応容器,2,3……電極,4……低周波電源,5……コ
イル,6……交流電源,7……反応ガス導入管,8……排気
孔,9……真空ポンプ,10……基板,11……永久磁石,12…
…放電抵抗。
第2図は従来装置を示す側断面図である。 1……反応容器,2,3……電極,4……低周波電源,5……コ
イル,6……交流電源,7……反応ガス導入管,8……排気
孔,9……真空ポンプ,10……基板,11……永久磁石,12…
…放電抵抗。
Claims (1)
- 【請求項1】筒状の反応容器と、同容器内を減圧し反応
ガスを導入する手段と、上記反応容器内へ該容器の軸芯
に沿って互いに平行に相対して収納された放電用電極
と、同放電用電極にグロー放電用電圧を供給する低周波
電源と、上記容器の少なくとも一部分の壁面に沿って磁
極を交互に変えて並べられた複数個の永久磁石と、上記
反応容器の軸芯と平行な軸芯を有して該反応容器を囲繞
するコイルと、同コイルに磁界発生用の電流を供給する
交流電源と、上記放電電界空間外で該電界と平行に非晶
質薄膜形成用の基板を支持する支持手段とを有すること
を特徴とする非晶質薄膜形成装置。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61106313A JPH0697657B2 (ja) | 1986-05-09 | 1986-05-09 | 非晶質薄膜形成装置 |
EP87106535A EP0244842B1 (en) | 1986-05-09 | 1987-05-06 | Apparatus for forming thin film |
DE3750349T DE3750349T2 (de) | 1986-05-09 | 1987-05-06 | Anordnung zur Herstellung von Dünnschichten. |
KR1019870004508A KR910002819B1 (ko) | 1986-05-09 | 1987-05-08 | 비정질박막의 형성방법 및 장치 |
CA000536654A CA1279411C (en) | 1986-05-09 | 1987-05-08 | Method and apparatus for forming thin film |
US07/047,328 US4901669A (en) | 1986-05-09 | 1987-05-08 | Method and apparatus for forming thin film |
KR1019900021941A KR910010168B1 (ko) | 1986-05-09 | 1990-12-27 | 비정질박막 형성장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61106313A JPH0697657B2 (ja) | 1986-05-09 | 1986-05-09 | 非晶質薄膜形成装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62263234A JPS62263234A (ja) | 1987-11-16 |
JPH0697657B2 true JPH0697657B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=14430493
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61106313A Expired - Fee Related JPH0697657B2 (ja) | 1986-05-09 | 1986-05-09 | 非晶質薄膜形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0697657B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5637006B2 (ja) * | 2011-02-23 | 2014-12-10 | 凸版印刷株式会社 | ガスバリア性フィルムの製造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5742118A (en) * | 1980-08-27 | 1982-03-09 | Mitsubishi Electric Corp | Plasma cvd device |
JPS59187136U (ja) * | 1983-05-30 | 1984-12-12 | 三洋電機株式会社 | 半導体薄膜形成装置 |
-
1986
- 1986-05-09 JP JP61106313A patent/JPH0697657B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62263234A (ja) | 1987-11-16 |
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