JP2000109979A - Surface treatment method by dc arc discharge plasma - Google Patents

Surface treatment method by dc arc discharge plasma

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JP2000109979A
JP2000109979A JP10282521A JP28252198A JP2000109979A JP 2000109979 A JP2000109979 A JP 2000109979A JP 10282521 A JP10282521 A JP 10282521A JP 28252198 A JP28252198 A JP 28252198A JP 2000109979 A JP2000109979 A JP 2000109979A
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plasma
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electrodes
arc discharge
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Tokujiro Okui
徳次郎 奥井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface treatment method of arc discharge plasma capable of treating only an objective region on a substrate and complying with an enlarged treatment area with a simple means. SOLUTION: In a method in which gas 2 for discharge and for treatment is supplied between two electrodes 1 to impress DC voltage, a surface treatment is conducted using the plasma with arc discharge generated between electrodes, the surface treatment is conducted by a method in which a plasma generating source is moved for a fixed substrate 3 or a method in which the plasma generating source is fixed and a substrate side is moved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを用いた
固体表面処理技術に係り、より詳しくは2つの電極間に
直流電圧を印加することによるアーク放電プラズマによ
り表面処理する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid surface treatment technique using plasma, and more particularly to a method for treating a surface by arc discharge plasma by applying a DC voltage between two electrodes.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、プラズマを用いた固体表面処理技
術(大面積アモルファスシリコン太陽電池の高速かつ連
続製造技術等)としては、平行平板型の高周波グロー放
電を用いたプラズマによる方法(プラズマCVD法)が
採用されている。この方法は図9にその概要を示すごと
く、真空排気可能な容器11内に互いに対向設置した一
対の平行平板型の電極12、13間に、処理用ガスおよ
びその他のガスとの混合ガスを供給し該電極間に電源1
5にて高周波電圧を印加して電極間をプラズマ状態にす
ることにより、一部のガスを分解し、一方の電極13に
取付けた基板16上に分解生成物を作用させて薄膜堆
積、エッチング、表面改質等の効果を得る技術である。
なお、14は電源15のインピーダンスとプラズマを伴
った平行平板型の電極12、13のインピーダンスの整
合を取るための整合器である。高周波電圧の周波数とし
ては、13.56MHzが広く用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a solid surface treatment technique using plasma (high-speed and continuous production technique for large-area amorphous silicon solar cells, etc.), a method using plasma using parallel plate type high frequency glow discharge (plasma CVD method) has been known. ) Has been adopted. As shown schematically in FIG. 9, this method supplies a processing gas and a mixed gas with another gas between a pair of parallel plate type electrodes 12 and 13 which are opposed to each other in a container 11 which can be evacuated. Power supply 1 between the electrodes
By applying a high-frequency voltage at 5 to bring the electrodes into a plasma state, a part of the gas is decomposed, and a decomposition product acts on the substrate 16 attached to the one electrode 13 to deposit a thin film, etch, This is a technique for obtaining effects such as surface modification.
Reference numeral 14 denotes a matching device for matching the impedance of the power supply 15 with the impedance of the parallel plate type electrodes 12 and 13 accompanied by plasma. 13.56 MHz is widely used as the frequency of the high frequency voltage.

【0003】上記のプラズマを用いた固体表面処理技術
の特徴としては、以下に記載する3点があげられる。 平行平板型の電極の面積を大きくすることにより容易
に処理面積の大面積化が可能である。 直流放電では基板や堆積物が絶縁物である場合に放電
が維持されないのに対し、高周波では基板や堆積物の導
電性に依存しないこと。 高周波電圧の周波数をより高周波にするか、もしくは
パルスにすることにより処理品質が向上する場合がある
(例えばアモルファスシリコン太陽電池の場合には光電
変換効率が向上する等)。
The solid-state surface treatment technology using plasma has the following three features. The processing area can be easily increased by increasing the area of the parallel plate type electrode. In the case of DC discharge, the discharge is not maintained when the substrate or the deposit is an insulator, whereas the high frequency does not depend on the conductivity of the substrate or the deposit. The processing quality may be improved by increasing the frequency of the high-frequency voltage or by using a pulse (for example, in the case of an amorphous silicon solar cell, the photoelectric conversion efficiency is improved).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の高周波グロー放電によるプラズマCVD法では、処理
面積の大面積化を進めると電極の一辺の長さが用いる高
周波の波長と同じとなり、電極面内における電界分布に
不均一が発生し均一な処理が不可能となり、小面積の場
合と同じ品質を確保できないという問題があった。特に
この問題は、高品質化が可能なより高い周波数やパルス
を用いた際に顕著となり、処理面積の増大化には限界が
あった。
However, in the above-described conventional plasma CVD method using high-frequency glow discharge, if the processing area is increased, the length of one side of the electrode becomes the same as the wavelength of the high-frequency wave used. There is a problem in that the electric field distribution in the inside becomes uneven, so that uniform processing becomes impossible, and the same quality as in the case of a small area cannot be ensured. In particular, this problem becomes remarkable when a higher frequency or a pulse capable of improving the quality is used, and there is a limit in increasing the processing area.

【0005】本発明は、このような従来の平行平板型の
高周波グロー放電によるプラズマCVD法の大面積化に
おける問題を解決するためになされたもので、基板上の
目的とする領域のみに処理を施すことができる上、簡易
な手段で処理面積の大面積化にも十分に対応できる直流
アーク放電プラズマによる表面処理方法を提案しようと
するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem in such a conventional parallel plate type plasma CVD method using a high-frequency glow discharge in which a large area is used. An object of the present invention is to propose a surface treatment method using DC arc discharge plasma which can be applied and can sufficiently cope with an increase in the treatment area by simple means.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る直流アーク
放電プラズマによる表面処理方法は、2つの電極間に直
流電圧を印加することにより電極間に発生するアーク放
電によるプラズマを用いる方式であり、その要旨は2つ
の電極間に放電用および処理用ガスを供給し直流電圧を
印加することにより該電極間に発生するアーク放電によ
るプラズマを用いて表面処理する方法であって、固定さ
れた基板に対して前記プラズマ発生源を移動させる方
式、または前記プラズマ発生源を固定し基板側を移動さ
せる方式により表面処理することを特徴とするものであ
る。また、前記プラズマ発生源を複数並設して表面処理
したり、前記プラズマ発生源または基板をプログラム制
御で移動させたり、前記基板とプラズマ発生源との相対
位置を変化させたり、あるいは複数のプラズマ発生源の
うちいずれかを選択して通電したりするものである。な
お、前記放電用および処理用ガスとしては、SiH
SiCl、SiCl、CH、C、TEG
a、TiCl、NH、N、BF、O、C
、C、B、Cu(DPM)、P
、C、C 、F、NF、Ar、H
等のガスを用いることができる。
A DC arc according to the present invention.
The surface treatment method using discharge plasma is directly applied between two electrodes.
Arc generated between the electrodes by applying a
This is a method that uses plasma by electricity, and its gist is two
Supply discharge and processing gas between the electrodes of
The arc discharge generated between the electrodes
Surface treatment using plasma
Moving the plasma source with respect to the substrate
Or by fixing the plasma source and moving the substrate side
Surface treatment by the method of
You. Also, a plurality of the plasma generating sources are arranged in parallel to perform a surface treatment.
Or program control the plasma source or substrate.
Or the relative position between the substrate and the plasma source.
Change the position, or
One of them is selected and energized. What
The discharge and processing gases are SiH4,
SiCl4, Si2Cl6, CH4, C3H8, TEG
a, TiCl4, NH3, N2, BF3, O2, C
F4, C2F6, B2H6, Cu (DPM)2, P
H3, C3F8, C4F 8, F2, NF3, Ar, He
Etc. can be used.

【0007】本発明における電極構造は、中空円筒とそ
の中心軸とをそれぞれ電極とするのが好ましく、その円
筒直径は1cm以下が好ましい。この導電性の中空円筒
とその中心軸との間に直流電圧を印加し、円筒内に処理
用ガスまたは他のガスとの混合ガスを導入することによ
り、電極間にアーク放電によるプラズマが発生し、処理
用ガスが分解されてその分解生成物が円筒の開口端より
吹き出し、開口端と対向する基板に薄膜堆積、エッチン
グ、表面改質等の作用をおよぼす。また、平行平板型の
直流放電では基板が絶縁性であると放電が維持されない
が、本発明では処理される基板に対して電極が独立して
おり、基板の導電率依存性はない。
In the electrode structure of the present invention, the hollow cylinder and the center axis thereof are preferably electrodes, and the diameter of the cylinder is preferably 1 cm or less. By applying a DC voltage between the conductive hollow cylinder and its central axis and introducing a processing gas or a mixed gas with another gas into the cylinder, plasma is generated between the electrodes by arc discharge. The processing gas is decomposed, and the decomposition product blows out from the opening end of the cylinder, and acts on the substrate facing the opening end, such as thin film deposition, etching, and surface modification. In the parallel plate type DC discharge, the discharge is not maintained if the substrate is insulative, but in the present invention, the electrodes are independent of the substrate to be processed, and there is no dependence on the conductivity of the substrate.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係る直流アーク放
電プラズマによる表面処理方法の基本構成を示す概略
図、図2は本発明法における電極構造を例示したもの
で、(a)は陽極と陰極を対向配置させた電極を示す概
略図、(b)は陰極と円筒形の陽極とを組合せた電極を
示す概略図、(c)は(b)に示す構造の電極を複数配
置して構成した電極を示す、(d)は陰極と多段の円筒
形陽極とからなる電極を示す概略図、(e)は陽極と陰
極を対向配置させた電極を多段に配置して構成した電極
を示す概略図、図3はフレキシブルポリマー基板に対す
る表面処理方法の一例を示す概略図、図4はシート状の
基板上に広幅の表面処理を施す方法の一例を示す概略
図、図5は図2(c)に示す複数配置構成の電極を間隔
配置して三層の薄膜を連続して作成する方法の一例を示
す概略図、図6は基板上の任意の領域に表面処理を施す
方法の一例を示す概略図、図7(a)(b)はそれぞれ
基板上に微結晶薄膜を作成する方法を例示した概略図、
図8はフレキシブルポリマー基板上に太陽電池を形成す
る方法の一例を示す概略図であり、1は電極、1−1は
陽極、1−2は陰極、2は放電用および処理用ガス、3
は基板、4は領域、Wはノズルの開口径、Lはノズル
先端と基板との距離、Lは陰極の先端と陽極先端との
距離、3−1はフレキシブルポリマー基板、3−2はシ
ート状の基板である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view showing a basic structure of a surface treatment method using a DC arc discharge plasma according to the present invention, and FIG. 2 illustrates an electrode structure in the present invention. And (b) is a schematic diagram showing an electrode in which a cathode and a cylindrical anode are combined, and (c) is a diagram in which a plurality of electrodes having the structure shown in (b) are arranged. (D) is a schematic diagram showing an electrode composed of a cathode and a multi-stage cylindrical anode, and (e) is an electrode formed by arranging an electrode having an anode and a cathode facing each other in multiple stages. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a surface treatment method for a flexible polymer substrate, FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a method of performing a wide surface treatment on a sheet-like substrate, and FIG. The three-layer thin film is connected by arranging the electrodes of the FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a method for performing surface treatment on an arbitrary region on a substrate, and FIGS. 7A and 7B are microcrystalline thin films on a substrate, respectively. Schematic diagram illustrating a method of creating a,
FIG. 8 is a schematic view showing an example of a method of forming a solar cell on a flexible polymer substrate, wherein 1 is an electrode, 1-1 is an anode, 1-2 is a cathode, 2 is a gas for discharging and processing,
The substrate, 4 regions, W is the opening diameter of the nozzle, L 1 is the nozzle tip and the distance between the substrate, L 2 is distance between the tip and the anode tip end of the cathode, the flexible polymer substrate 3-1, 3-2 It is a sheet-like substrate.

【0009】図1において、陽極1−1と陰極1−2間
の間隙に放電用および処理用ガス2を供給すると、基板
3の領域4に処理用ガスの性質によって決まる処理が施
される。この場合、領域4の直径はノズルの開口径W
と、ノズル先端と基板との距離Lによって決まる。ま
た、陰極の先端と陽極先端との距離Lは、領域4への
プラズマ照射に伴う加熱の効果を制御する際に変化させ
る。この距離Lを大きくすると加熱効果が抑制され、
小さくすると加熱効果が促進される。すなわち、電極電
圧として直流を用いた微小プラズマ源を用いると、基板
上の目的とする領域に処理を施すことができる。
In FIG. 1, when a discharge gas and a processing gas 2 are supplied to a gap between the anode 1-1 and the cathode 1-2, a region 4 of the substrate 3 is subjected to a process determined by the properties of the processing gas. In this case, the diameter of the region 4 is the opening diameter W of the nozzle.
When determined by the distance L 1 between the nozzle tip and the substrate. The distance L 2 between the tip and the anode tip end of the cathode, is changed in controlling the effect of heating due to plasma irradiation of the region 4. Heating effect by increasing the distance L 2 is suppressed,
If it is reduced, the heating effect is promoted. That is, when a microplasma source using direct current as an electrode voltage is used, a target region on a substrate can be processed.

【0010】次に、図2(a)は電極を横配置した例
で、陽極1−1と陰極1−2を対向配置して構成した電
極1に高電圧を印加し、その片方の端面から陽極1−1
と陰極1−2間の間隙にArガスを流してプラズマ状態
にし、プラズマ中の反応活性な化学種をもう片方の端面
のノズルから基板3に照射することにより、基板3上の
プラズマ照射部のみの表面改質を行うことができる。
(b)は電極を縦配置した例で、陰極1−2と中空円筒
形の陽極1−1´に高電圧を印加し、陰極1−2と中空
円筒形の陽極1−1´との間隙に、例えばCF、C
、C、C 、F、NF等を流してプ
ラズマ状態にし、反応活性な化学種を中空円筒の出口か
ら例えばSi基板3上に照射することにより、Si基盤
3上のプラズマ照射部のみをエッチングすることができ
る。また(c)に示すように、複数の電極1を一列に連
ね、Oを放電ガスとして用いることにより、対向する
基板3上に線状処理を施すことができる。さらに、
(d)のように陰極1−2と多段の中空円筒形陽極1−
1´とからなる電極1を用いた場合、あるいは(e)の
ように陽極1−1と陰極(1−2)を対向配置させた電
極1を多段に配置して構成した場合には、各段のバイア
ス電圧を制御することにより、出口から放出されるプラ
ズマの形状を制御し処理を施す基板3表面にプラズマが
直接さらされる程度の制御を行うことができる。
Next, FIG. 2A shows an example in which electrodes are arranged horizontally.
In this configuration, the anode 1-1 and the cathode 1-2 are arranged to face each other.
A high voltage is applied to the pole 1, and one end face of the
Ar gas flows through the gap between the cathode and the cathode 1-2, and the plasma state
And the reactive species in the plasma are transferred to the other end face.
By irradiating the substrate 3 from the nozzle of
The surface modification of only the plasma irradiation part can be performed.
(B) is an example in which the electrodes are arranged vertically, the cathode 1-2 and a hollow cylinder.
A high voltage is applied to the anode 1-1 ′ of the shape, and the cathode 1-2 is hollow.
In the gap with the cylindrical anode 1-1 ', for example, CF4, C3
F8, C2F6, C 4F8, F2, NF3Etc.
Bring the reactive species to the exit of the hollow cylinder
For example, by irradiating on the Si substrate 3, the Si substrate
3. Only the plasma-irradiated part on 3 can be etched
You. Also, as shown in (c), a plurality of electrodes 1 are connected in a row.
Yeah, O2By using as a discharge gas
A linear process can be performed on the substrate 3. further,
As shown in (d), a cathode 1-2 and a multi-stage hollow cylindrical anode 1-
1 ', or (e)
As described above, the anode 1-1 and the cathode (1-2) are arranged facing each other.
If the poles 1 are arranged in multiple stages, the vias of each stage
By controlling the source voltage, the
Plasma is generated on the surface of the substrate 3 to be processed by controlling the shape of the zuma.
The degree of direct exposure can be controlled.

【0011】図3はロールRで搬送されるフレキシブル
ポリマー基板3−1に対して、図2(c)に示す構造の
電極1を用い、Arプラズマを照射することにより、ロ
ールに巻かれたフレキシブルポリマー基板3−1の表面
を所定の幅にわたって連続して表面改質することができ
る。
FIG. 3 shows that the flexible polymer substrate 3-1 conveyed by the roll R is irradiated with Ar plasma by using the electrode 1 having the structure shown in FIG. The surface of the polymer substrate 3-1 can be continuously modified over a predetermined width.

【0012】図4はシート状の基板3−2に連続して薄
膜堆積等の表面処理を施す方法を例示したもので、この
場合は基板3−2の上方に電極1を一列に並設し、基板
3−2を前記電極列と直角な方向に移動させることによ
り、該基板3−2上にとぎれることなく連続して薄膜堆
積等の表面処理を施すことができる。この場合、電極1
の電子密度を従来の平行平板型プラズマ源より高密度プ
ラズマとすることができるので、高い処理速度が得られ
る。さらに、従来の高周波を用いるプラズマ源では、電
極の一列の長さが長くなると波長の影響により列内で不
均一が生じるが、直流放電を用いる本発明ではその影響
が全くない。
FIG. 4 illustrates a method of continuously performing a surface treatment such as thin film deposition on a sheet-like substrate 3-2. In this case, the electrodes 1 are arranged in a line above the substrate 3-2. By moving the substrate 3-2 in a direction perpendicular to the electrode array, surface treatment such as thin film deposition can be continuously performed on the substrate 3-2 without interruption. In this case, electrode 1
Can have higher electron density than conventional parallel plate type plasma sources, so that a high processing speed can be obtained. Further, in a conventional plasma source using a high frequency, if the length of one row of electrodes is increased, the non-uniformity occurs in the row due to the influence of the wavelength. However, the present invention using a DC discharge has no such effect.

【0013】図5はロールRで搬送されるフレキシブル
ポリマー基板3−1の上方に多層膜を成膜する方法を例
示したもので、この場合は図4に示す一列に並設した電
極1を搬送方向に所望の間隔を置いて例えば3列設置
し、それぞれの電極列にSiH /PH混合気体、S
iH、SiH/B混合気体を用いたプラズマ
を発生させることにより、p型、i型、n型の三層のS
i薄膜構造をとぎれることなく連続して成膜することが
できる。
FIG. 5 shows a flexible sheet transported by a roll R.
An example of a method of forming a multilayer film above the polymer substrate 3-1
In this case, the electric wires arranged in a line as shown in FIG.
For example, three rows of poles 1 are installed at desired intervals in the transport direction.
And an SiH 4/ PH3Mixed gas, S
iH4, SiH4/ B2H6Plasma using mixed gas
To generate three layers of p-type, i-type and n-type S
i It is possible to form a film continuously without breaking the thin film structure
it can.

【0014】図6は単一電極による任意形状領域の処理
方法を例示したもので、電極1および基板3はそれぞれ
水平移動機構および垂直移動機構により、幅方向、長さ
方向および高さ方向に移動可能となっている。したがっ
て、この方式の場合は電極1および基板3の水平移動機
構により基板3上の任意の領域に表面処理を施すことが
できる。また、電極1および基板3の垂直移動機構によ
り表面処理の程度、すなわち薄膜であれば堆積速度また
は膜厚を、エッチングであればエッチングレートまたは
エッチング深さを制御することができる。この方法にお
ける電極および基板はプログラム制御により移動させ
る。
FIG. 6 shows an example of a method for processing an arbitrary-shaped region using a single electrode. The electrode 1 and the substrate 3 are moved in a width direction, a length direction and a height direction by a horizontal movement mechanism and a vertical movement mechanism, respectively. It is possible. Therefore, in the case of this method, an arbitrary area on the substrate 3 can be subjected to surface treatment by the horizontal movement mechanism of the electrode 1 and the substrate 3. The degree of surface treatment, that is, the deposition rate or film thickness for a thin film, and the etching rate or etching depth for etching can be controlled by the vertical movement mechanism of the electrode 1 and the substrate 3. The electrodes and substrate in this method are moved under program control.

【0015】図7(a)(b)はそれぞれ図2(a)
(b)に示す電極を用い、放電ガスH に対して反応性
ガスSiHまたはSiFを導入し、プラズマ中で生
成された原子状Hによって反応性ガスを分解し、多量の
Hラジカルの寄与により300℃以下の低温で微結晶S
i薄膜をシート状の基板3−2上に堆積させる方法であ
る。この方法によれば、400℃以上の基板温度を用い
ることにより多結晶シリコン薄膜を体積させることがで
きる。また、400℃以上の超耐熱性を有するフレキシ
ブルポリマー基板を用い、連続成膜方式を用いることに
よりフレキシブルポリマー基板上に多結晶シリコン薄膜
を連続で大面積成膜できる。
FIGS. 7A and 7B respectively show FIGS.
Using the electrode shown in FIG. 2Reactive to
Gas SiH4Or SiF4Introduced in the plasma
The reactive gas is decomposed by the formed atomic H, and a large amount of
Microcrystals S at low temperatures below 300 ° C due to the contribution of H radicals
i. A method of depositing a thin film on a sheet-like substrate 3-2.
You. According to this method, a substrate temperature of 400 ° C. or more is used.
Volume of the polycrystalline silicon thin film
Wear. In addition, Flexi has super heat resistance of 400 ° C or more.
To use a continuous film formation method with a flexible polymer substrate
Polycrystalline silicon thin film on more flexible polymer substrate
Can be continuously formed in a large area.

【0016】また、図8に示すごとく上記フレキシブル
ポリマー基板3−1上への多結晶シリコンを用いたp
層、i層、n層の連続堆積に、透明電極形成過程、金属
電極形成過程、ラミネート加工工程を加えることによ
り、フレキシブルポリマー基板3−1上に多結晶シリコ
ン太陽電池を高効率で形成することができる。
As shown in FIG. 8, the p-type using polycrystalline silicon is formed on the flexible polymer substrate 3-1.
Forming a polycrystalline silicon solar cell on a flexible polymer substrate 3-1 with high efficiency by adding a transparent electrode forming process, a metal electrode forming process, and a laminating process to the continuous deposition of layers, i-layers, and n-layers. Can be.

【0017】この他、以下に記載する処理を施すことが
可能である。 (1)プラズマ源にガスとしてTiClとNやNH
を用い、プラズマ源自身および照射する対象をコンピ
ュータ制御によりX、Y、X軸制御することにより、任
意形状の対象に対してTiNコーティングを施す。 (2)トレイに並べた多数の切削バイトに対し、ガスと
してH希釈のCHを用いることにより、ダイヤモン
ドコーティングを連続して大量処理する。 (3)電極を2列配列し、前列にArやHeのプラズマ
源を設け、基板表面の密着性を向上させ、後列に原料と
してCu(DPM)等のCu含有ガス原料を用いた銅
薄膜形成プラズマを設けることにより、密着性の高いプ
リント基板を大面積、高速、連続で形成する。 (4)電極と中空の円筒を交互に円柱状に束ね、中空円
筒にはTEGaを流し、放電円筒にはNを流すことに
より、高密度Nプラズマ中で生成されたN原子がTE
Gaと反応し基板上にGaNを形成する。また、大気圧
放電が可能であるため、成長スピードが早いことが期待
され、バルク成長も可能と予測される。 (5)(4)において、すべてを放電円筒とし、放電ガ
スとしてSiCl、SiCl等のSi含有ガス
と、CHやC等のC含有ガスを用いる円筒を交
互に円柱状に束ねることにより、基板上にSiCを成長
させる。
In addition, the following processing can be performed. (1) TiCl 4 and N 2 or NH as a gas in a plasma source
3 , a TiN coating is applied to an object having an arbitrary shape by controlling the X, Y, and X axes of the plasma source itself and the object to be irradiated by computer control. (2) A large number of diamond coatings are continuously processed by using H 2 -diluted CH 4 as a gas for a large number of cutting tools arranged in a tray. (3) A copper thin film in which electrodes are arranged in two rows, a plasma source of Ar or He is provided in the front row to improve the adhesion of the substrate surface, and a Cu-containing gas raw material such as Cu (DPM) 2 is used as a raw material in the rear row. By providing forming plasma, a printed circuit board having high adhesion is formed in a large area, at high speed, and continuously. (4) Electrodes and hollow cylinders are alternately bundled in a cylindrical shape, TEGa is passed through the hollow cylinder, and N 2 is passed through the discharge cylinder, so that N atoms generated in the high-density N 2 plasma are TE
Reacts with Ga to form GaN on the substrate. Further, since atmospheric pressure discharge is possible, it is expected that the growth speed is high and bulk growth is also possible. (5) In (4), all are discharge cylinders, and cylinders using Si-containing gas such as SiCl 4 or Si 2 Cl 6 as discharge gas and C-containing gas such as CH 4 or C 3 H 8 are alternately circled. By bundling in a columnar shape, SiC is grown on the substrate.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明によれば、
2つの電極間に直流電圧を印加することにより電極間に
発生するアーク放電によるプラズマを用いたことによ
り、電子密度の向上により従来の平行平板型の直流放電
方式に比べ高い処理速度が得られ、また薄膜堆積の場合
には、成膜を行う容器内の不純物が膜中に混入するスピ
ードに対して成膜元素の堆積スピードが相対的に向上す
るため、最終的に得られる薄膜内での不純物密度が低減
され、品質向上がはかられる。さらに、多数の円筒形電
極を連続して並べることにより、大面積化処理を容易に
行うことができるとともに、高品質の大面積成膜を確保
することができる。またこのときも、高周波を用いると
前記円筒列の長さが波長に近づくと平行平板と同様の影
響が現れるのに対し、直流を用いたことによりその影響
を回避できる。また、本発明法では大面積化と同時に基
板とノズルとの相対位置を変化させたり、ノズルをO
N、OFF制御したりすることにより任意の領域に薄膜
堆積が可能となる。
As described above, according to the present invention,
By using plasma by arc discharge generated between the electrodes by applying a DC voltage between the two electrodes, a higher processing speed can be obtained compared to the conventional parallel-plate DC discharge system due to the improvement in electron density, In the case of thin-film deposition, the deposition speed of the film-forming element is relatively increased with respect to the speed at which the impurities in the film-forming vessel enter the film. Density is reduced and quality is improved. Further, by continuously arranging a large number of cylindrical electrodes, it is possible to easily perform a process for increasing the area, and to secure a high-quality large-area film. Also in this case, when a high frequency is used, an effect similar to that of a parallel plate appears when the length of the cylindrical array approaches the wavelength, whereas the effect can be avoided by using a direct current. Further, in the method of the present invention, the relative position between the substrate and the nozzle is changed at the same time when the area is increased,
By controlling N and OFF, a thin film can be deposited on an arbitrary region.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る直流アーク放電プラズマによる表
面処理方法の基本構成を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a surface treatment method using DC arc discharge plasma according to the present invention.

【図2】本発明法における電極構造を例示したもので、
(a)は陽極と陰極を対向配置させた電極を示す概略
図、(b)は陰極と円筒形の陽極とを組合せた電極を示
す概略図、(c)は(b)に示す構造の電極を複数配置
して構成した電極を示す概略図、(d)は陰極と多段の
円筒形陽極とからなる電極を示す概略図、(e)は陽極
と陰極を対向配置させた電極を多段に配置して構成した
電極を示す概略図である。
FIG. 2 illustrates an electrode structure in the method of the present invention.
(A) is a schematic diagram showing an electrode in which an anode and a cathode are arranged to face each other, (b) is a schematic diagram showing an electrode in which a cathode and a cylindrical anode are combined, and (c) is an electrode having a structure shown in (b). , A schematic diagram showing an electrode composed of a cathode and a multi-stage cylindrical anode, and (e) a multi-stage arrangement of electrodes in which the anode and the cathode are opposed to each other. It is the schematic which shows the electrode comprised by this.

【図3】フレキシブルポリマー基板に対する表面処理方
法の一例を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view illustrating an example of a surface treatment method for a flexible polymer substrate.

【図4】シート状の基板上に広幅の表面処理を施す方法
の一例を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a method for performing a wide surface treatment on a sheet-like substrate.

【図5】図2(c)に示す複数配置構成の電極を間隔配
置して三層の薄膜を連続して作成する方法の一例を示す
概略図である。
FIG. 5 is a schematic view showing an example of a method for continuously forming three layers of thin films by arranging electrodes having a plurality of arrangements shown in FIG. 2 (c) at intervals.

【図6】基板上の任意の領域に表面処理を施す方法の一
例を示す概略図である。
FIG. 6 is a schematic view showing an example of a method for performing a surface treatment on an arbitrary region on a substrate.

【図7】基板上に微結晶薄膜を作成する方法を例示した
もので、(a)は図2(a)に示す電極を用いた場合の
概略図、(b)は図2(b)に示す電極を用いた場合の
概略図である。
FIGS. 7A and 7B illustrate a method of forming a microcrystalline thin film on a substrate, wherein FIG. 7A is a schematic diagram when the electrode shown in FIG. 2A is used, and FIG. It is the schematic in the case of using the electrode shown.

【図8】フレキシブルポリマー基板上に太陽電池を形成
する方法の一例を示す概略図である。
FIG. 8 is a schematic view showing an example of a method for forming a solar cell on a flexible polymer substrate.

【図9】平行平板型の高周波グロー放電を用いたプラズ
マによる従来の方法(プラズマCVD法)を示す概略図
である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a conventional method (plasma CVD method) using plasma using a parallel plate type high frequency glow discharge.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電極 1−1 陽極 1−2 陰極 2 放電用および処理用ガス 3 基板 4 領域 W ノズルの開口径 L1 ノズル先端と基板との距離 L2 陰極の先端と陽極先端との距離 3−1 フレキシブルポリマー基板 3−2 シート状の基板 Reference Signs List 1 electrode 1-1 anode 1-2 cathode 2 gas for discharge and processing 3 substrate 4 area W nozzle opening diameter L1 distance between nozzle tip and substrate L2 distance between cathode tip and anode tip 3-1 flexible polymer substrate 3-2 Sheet-like substrate

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2つの電極間に放電用および処理用ガス
を供給し直流電圧を印加することにより該電極間に発生
するアーク放電によるプラズマを用いて表面処理する方
法であって、固定された基板に対して前記プラズマ発生
源を移動させる方式、または前記プラズマ発生源を固定
し基板側を移動させる方式により表面処理することを特
徴とする直流アーク放電プラズマによる表面処理方法。
1. A method for performing a surface treatment using plasma by arc discharge generated between two electrodes by supplying a discharge gas and a processing gas between two electrodes and applying a DC voltage, wherein the plasma is fixed. A surface treatment method using DC arc discharge plasma, wherein the surface treatment is performed by a method of moving the plasma generation source relative to a substrate or a method of moving the substrate side while fixing the plasma generation source.
【請求項2】 前記プラズマ発生源を複数並設して表面
処理することを特徴とする請求項1記載の直流アーク放
電プラズマによる表面処理方法。
2. The surface treatment method using DC arc discharge plasma according to claim 1, wherein the surface treatment is performed by arranging a plurality of the plasma generation sources in parallel.
【請求項3】 前記プラズマ発生源または基板をプログ
ラム制御で移動させることを特徴とする請求項1または
2記載の直流アーク放電プラズマによる表面処理方法。
3. The method according to claim 1, wherein the plasma generation source or the substrate is moved under program control.
【請求項4】 前記基板とプラズマ発生源との相対位置
を変化させるか、または複数のプラズマ発生源のうちい
ずれかを選択して通電することにより、任意の領域を表
面処理することを特徴とする請求項1乃至3のうちいず
れか1項記載の直流アーク放電プラズマによる表面処理
方法。
4. An arbitrary area is surface-treated by changing a relative position between the substrate and a plasma generation source, or by selecting one of a plurality of plasma generation sources and energizing the same. The surface treatment method using a DC arc discharge plasma according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 前記放電用および処理用ガスとして、S
iH、SiCl、SICl、CH、C
、TEGa、TiCl、NH、N、B
、O、CF、C、Cu(DPM)、P
、C、C 、F、NF、Ar、H
等のガスを用いたことを特徴とする請求項1乃至4のう
ちいずれか1項記載の直流アーク放電プラズマによる表
面処理方法。
5. The method according to claim 1, wherein the discharge gas and the processing gas are S
iH4, SiCl4, SI2Cl6, CH4, C
3H8, TEGa, TiCl4, NH3, N2, B
F3, O2, CF4, C2F6, Cu (DPM)2, P
H3, C3F8, C4F 8, F2, NF3, Ar, He
5. A method according to claim 1, wherein a gas such as the above is used.
Table by the DC arc discharge plasma according to any one of the above.
Surface treatment method.
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