JP2001032077A - プラズマcvd製膜方法 - Google Patents

プラズマcvd製膜方法

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JP2001032077A
JP2001032077A JP11204550A JP20455099A JP2001032077A JP 2001032077 A JP2001032077 A JP 2001032077A JP 11204550 A JP11204550 A JP 11204550A JP 20455099 A JP20455099 A JP 20455099A JP 2001032077 A JP2001032077 A JP 2001032077A
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power
electrode
impedance converter
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Taizo Fujiyama
泰三 藤山
Tatsufumi Aoi
辰史 青井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生成プラズマの分布状況に応じて多端子給電
方式の電極への電力供給を最適制御することができるプ
ラズマCVD製膜方法を提供する。 【解決手段】 基板を保持し加熱する工程と、それぞれ
がインピーダンス変換器を介して電力分配器に接続され
た複数の端子を有する電極と基板との間に反応性ガスを
供給する工程と、電力分配器から各インピーダンス変換
器を介して各端子ごとにそれぞれ高周波電力を給電し、
電極と基板との間に反応性ガスのプラズマを生成する工
程と、プラズマ生成中に各インピーダンス変換器からモ
ニタにそれぞれ送られてくるプラズマ電位VDCおよびプ
ラズマ電界強度VPPのうち少なくとも一方の情報に基づ
いて、電力分配器からインピーダンス変換器を介して各
端子へ出力される入射電力および反射電力をフィードバ
ック制御することにより電極面全体で実質的に均一なプ
ラズマ密度分布とし、基板上に製膜する工程と、を具備
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池用基板に
製膜するプラズマCVD製膜方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図3に示すように、プラズマCVD製膜
用の装置1は、ヒータ2上の基板3とガス供給機構6と
の間にラダー電極5を備え、電極5と基板3との間に反
応性ガスを供給しながら電極5に高周波電力を印可する
ことにより電極5と基板3との間にプラズマが生成され
るようになっている。
【0003】図4に示すように、ラダー電極5には複数
個の端子8a,8b,8c〜8nを有する多端子給電方
式の多チャンネル電極を採用している。このような多端
子給電方式の電極5では各端子8a,8b,8c〜8n
に電力を均等に分配するために、各端子8a,8b,8
c〜8nごとにインピーダンス変換器9a,9b,9c
〜9nを1対1にそれぞれ接続するとともに、電源11
と各インピーダンス変換器9a,9b,9c〜9nとの
間に電力分配器10を設けている。すなわち、各チャン
ネルのインピーダンスが均等になるように電力分配器1
0からの入力を各インピーダンス変換器9a,9b,9
c〜9nで変換して各端子8a,8b,8c〜8nに給
電している。この場合に、後段のインピーダンス変換器
9a,9b,9c〜9nにより各端子8a,8b,8c
〜8nに供給される入射電力やプラズマ生成後の反射電
力がモニタ12で観察されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製膜方法においては、各端子でインピーダンスが均等に
なるように一律に電力を分配するので、実際の生成プラ
ズマの密度分布は均一にならず、かなりのばらつきを生
じる。このため、基板全面にわたる膜厚均一性を達成す
ることができない。
【0005】近時、太陽電池パネルの需要は大型化に進
む傾向にあり、今後はますます大型基板上に製膜する際
に膜厚均一性を達成することが困難になる。このため、
生成中のプラズマの分布状況に応じて多端子給電方式の
電極に対して給電制御することが強く要望されている。
【0006】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであって、生成プラズマの分布状況に応じて多
端子給電方式の電極への電力供給を最適制御することが
できるプラズマCVD製膜方法を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係るプラズマC
VD製膜方法は、生成プラズマにより反応性ガスを分解
反応させて基板上に製膜するプラズマCVD製膜方法に
おいて、被処理基板を保持し加熱する工程と、それぞれ
がインピーダンス変換器を介して電力分配器に接続され
た複数の端子を有する多端子給電方式の電極と被処理基
板との間に反応性ガスを供給する工程と、前記電力分配
器から各インピーダンス変換器を介して各端子ごとにそ
れぞれ高周波電力を給電し、前記電極と被処理基板との
間に前記反応性ガスのプラズマを生成する工程と、プラ
ズマ生成中に各インピーダンス変換器からモニタにそれ
ぞれ送られてくるプラズマ電位VDCおよびプラズマ電界
強度VPPのうち少なくとも一方の情報に基づいて、電力
分配器からインピーダンス変換器を介して各端子へ出力
される入射電力および反射電力をフィードバック制御す
ることにより、前記電極面全体で実質的に均一なプラズ
マ密度分布とし、被処理基板上に製膜する工程と、を具
備することを特徴とする。
【0008】ここで「プラズマ電位VDC」とは、プラズ
マの直流成分を表わすパラメータのことをいう。VDC
値が大きい場合はプラズマの電位(電圧)は高く、逆に
DCの値が小さい場合はプラズマの電位(電圧)は低く
なる。このプラズマ電位VDCの値は、プラズマ密度と直
接の関係はもたないが、プラズマ生成領域におけるプラ
ズマの状態を把握するための1つの目安となる。
【0009】また「プラズマ電界強度VPP」とは、プラ
ズマの交流成分を表わすパラメータのことをいう。VPP
の値が大きい場合はプラズマ生成領域内の電界が強く、
逆にVPPの値が小さい場合はプラズマ生成領域内の電界
が弱くなる。このVPPの値はプラズマ密度と直接的な関
係を有するものであり、プラズマ密度を増大させるため
にはVPPの値を大きくする必要がある。
【0010】この場合に、プラズマ情報としてモニタか
ら送られてくるプラズマ電位VDCおよびプラズマ電界強
度VPPを共にフィードバック制御に用いるようにしても
よいし、プラズマ電位VDCのみをフィードバック制御に
用いるようにしてもよいし、プラズマ電界強度VPPのみ
をフィードバック制御に用いるようにしてもよい。
【0011】また、上記電極には8つの端子が設けら
れ、これら8つの端子から上記インピーダンス変換器を
介して上記モニタに時々刻々送られてくるプラズマ情報
に基づいて各インピーダンス変換器への入射電力を個々
にフィードバック制御するようにしてもよい。
【0012】本発明においては、時々刻々変化する生成
プラズマの状況をモニタし、これから得られるプラズマ
情報としてのプラズマ電位VDCおよびプラズマ電界強度
PPのうちの少なくとも一方を用いて入射電力/反射電
力をフィードバック制御するので、プラズマ生成領域内
の基板面側でのプラズマ密度が電極全面にわたり実質的
に一様になり、膜厚均一性が大幅に向上する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しながら
本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。
【0014】(第1の実施形態)図1乃至図3を参照し
ながら第1の実施形態の製膜方法について説明する。プ
ラズマCVD装置1はガラス基板3を所定の目標温度に
加熱するためのヒータ2を備えている。このヒータ2は
両面加熱型であり、図示しない他面側にも基板3が保持
されている。各基板3は例えば図示しないポジショナー
によりヒータ2の加熱面にそれぞれ押し付け保持されて
いる。なお、ヒータ2は接地されている。多端子給電方
式のラダー電極5がヒータ2上の基板3に対面するよう
に配置されている。ラダー電極5は8つの給電用端子8
a〜8hを有し、各端子8a〜8hごとにインピーダン
ス変換器9a〜9hがそれぞれ1対1に接続されてい
る。
【0015】さらに、ガス供給機構6がラダー電極5の
背面側に配置されている。ガス供給機構6の配管は図示
しないガス供給源に連通接続され、反応性ガスとしてシ
ランを主成分とするプロセスガスが供給されるようにな
っている。さらに、防着板7がガス供給機構6の背面側
に配置されている。なお、ラジカルヒータ4が基板3と
ラダー電極5との間に配置されている。
【0016】基板3とラダー電極5との相互間距離は例
えば約35mmに設定され、基板3とガス供給機構6と
の相互間距離は例えば40〜90mmに設定されてい
る。プラズマは基板3と電極5とで挟まれた狭い領域に
生成されるようになっている。
【0017】図2に示すように、ラダー電極5は平行格
子状の金属線グリッドからなり、給電用の端子8a〜8
hはインピーダンスが均等になるように図示の如くラダ
ー電極5の適所にそれぞれ配置されている。
【0018】8チャンネルのインピーダンス変換器9a
〜9hは電力分配器10を介して高周波電源11にそれ
ぞれ接続されている。高周波電源11は例えば13.5
6MHzの高周波電力(電圧)を電極5に印可し、電極
5と基板3との間にプラズマを生じさせるようになって
いる。
【0019】各インピーダンス変換器9a〜9hはモニ
タ12の入力側に接続され、プラズマ生成中の情報とし
て入射電力、反射電力、プラズマ電位VDCおよびプラズ
マ電界強度VPPがモニタ12に送られるようになってい
る。モニタ12の出力側は制御器13の入力側に接続さ
れ、上記の各種プラズマ情報が制御器13に送られるよ
うになっている。さらに制御器13の出力側は電力分配
器10に接続され、モニタ12から得られた各種プラズ
マ情報に基づくフィードバック制御信号が電力分配器1
0に送られるようになっている。なお、電極5までは製
膜室の真空雰囲気下に配置されるが、インピーダンス変
換器9a〜9h、電力分配器10、電源11、モニタ1
2並びに制御器13は大気雰囲気下に配置される。
【0020】次に、上記装置の動作について説明する。
【0021】真空排気された製膜室内にプロセスガスの
導入を開始するとともに、電源11から電力分配器10
および各インピーダンス変換器9a〜9hを介して電極
5の各端子8a〜8hごとに給電を開始する。これによ
り電極5と基板3との間にプラズマが生成される。この
ときの初期の入射電力量は各端子8a〜8hにおけるイ
ンピーダンスが均等になるようにそれぞれ設定されてい
る。
【0022】生成プラズマが安定したところで、制御器
13はモニタ12からの入射電力、反射電力、プラズマ
電位VDCおよびプラズマ電界強度VPPに関する入力デー
タに基づき電力分配器10へフィードバック制御信号を
送る。すなわち、プラズマ情報のデータ入力が行われる
と、制御器13のCPUはメモリから所定の演算式を呼
び出し、この演算式および入力データを用いてプラズマ
の最適制御を行なうために必要な各チャンネルへの入射
電力(給電量)の値をそれぞれ求める。さらに制御器1
3のCPUは求めた入射電力値に対応するフィードバッ
ク制御信号を電力分配器10に送る。これに応じて電力
分配器10は各チャンネルのインピーダンス変換器9a
〜9hに電源11からの入射電力を再分配する。すなわ
ち、プラズマ分布密度が低い部分にあたる端子への入射
電力を増大させる一方で、プラズマ分布密度が高い部分
にあたる端子への入射電力を減少させ、プラズマ生成領
域全体として一様なプラズマ分布密度とする。これによ
り電極5の各端子8a〜8hごとに最適量の給電がなさ
れ、電極面全体にわたり均一なプラズマ分布密度とな
り、膜厚均一性の高い製膜が得られる。
【0023】上記装置を用いて基板3上に実際にSiN
x膜を形成し、得られたSiNx膜の各々につき評価し
たところ良好な結果が得られた。この場合に、被処理基
板3として500mm×500mmサイズのガラス基板
を供試した。原料プロセスガスとしてシラン/アンモニ
ア/窒素の混合ガスを用いた。ガスの混合比率はSH 4
/NH3/N2=1:1.7:14とした。また、製膜雰
囲気の圧力は1.0Torrとした。
【0024】なお、上記実施形態では500mm×50
0mmサイズの基板に製膜する場合について説明した
が、本発明はこれのみに限られることなく例えば100
0mm×1000mmサイズの大型基板に製膜すること
も可能である。
【0025】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、プ
ラズマ生成中に各インピーダンス変換器からモニタにそ
れぞれ送られてくるプラズマ電位VDCおよびプラズマ電
界強度VPPのうち少なくとも一方の情報に基づいて、電
力分配器からインピーダンス変換器を介して各端子へ出
力される入射電力および反射電力をフィードバック制御
することにより、前記電極面全体で実質的に均一なプラ
ズマ密度分布とし、被処理基板上に膜厚均一性の高い製
膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るプラズマCVD製膜方
法に用いられる装置を示すブロック回路図。
【図2】多端子給電方式のラダー電極を模式的に示す平
面ブロック図。
【図3】プラズマCVD製膜装置の概要を示す斜視図。
【図4】従来のプラズマCVD製膜方法に用いられる装
置を示すブロック回路図。
【符号の説明】
2…ヒータ、3…基板、 5…電極、6…ガス供給機構、 8a〜8h…端子、 9a〜9h…インピーダンス変換器、 10…電力分配器、 11…高周波電源、 12…RFモニタ、 13…制御器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 AA06 AA13 AA18 BA40 FA03 KA15 KA30 KA39 KA41 LA16 5F045 AA08 AB33 AC01 AC12 AE21 AF07 BB02 CA13 EH04 EH12 EH20 EK08 GB08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生成プラズマにより反応性ガスを分解反
    応させて基板上に製膜するプラズマCVD製膜方法にお
    いて、 被処理基板を保持し加熱する工程と、 それぞれがインピーダンス変換器を介して電力分配器に
    接続された複数の端子を有する多端子給電方式の電極と
    被処理基板との間に反応性ガスを供給する工程と、 前記電力分配器から各インピーダンス変換器を介して各
    端子ごとにそれぞれ高周波電力を給電し、前記電極と被
    処理基板との間に前記反応性ガスのプラズマを生成する
    工程と、 プラズマ生成中に各インピーダンス変換器からモニタに
    それぞれ送られてくるプラズマ電位VDCおよびプラズマ
    電界強度VPPのうち少なくとも一方の情報に基づいて、
    電力分配器からインピーダンス変換器を介して各端子へ
    出力される入射電力および反射電力をフィードバック制
    御することにより、前記電極面全体で実質的に均一なプ
    ラズマ密度分布とし、被処理基板上に製膜する工程と、
    を具備することを特徴とするプラズマCVD製膜方法。
  2. 【請求項2】 プラズマ情報としてモニタから送られて
    くるプラズマ電位V DCおよびプラズマ電界強度VPPを共
    にフィードバック制御に用いることを特徴とする請求項
    1記載のプラズマCVD製膜方法。
  3. 【請求項3】 プラズマ情報としてモニタから送られて
    くるプラズマ電位V DCのみをフィードバック制御に用い
    ることを特徴とする請求項1記載のプラズマCVD製膜
    方法。
  4. 【請求項4】 プラズマ情報としてモニタから送られて
    くるプラズマ電界強度VPPのみをフィードバック制御に
    用いることを特徴とする請求項1記載のプラズマCVD
    製膜方法。
  5. 【請求項5】 上記電極には8つの端子が設けられ、こ
    れら8つの端子から上記インピーダンス変換器を介して
    上記モニタに時々刻々送られてくるプラズマ情報に基づ
    いて各インピーダンス変換器への入射電力を個々にフィ
    ードバック制御することを特徴とする請求項1記載のプ
    ラズマCVD製膜方法。
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