JP2009289782A - Plasma cvd device and method for manufacturing thin amorphous silicon film - Google Patents

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Keitaro Sakamoto
桂太郎 坂本
Yukinori Ueda
征典 植田
Fumiyasu Nomura
文保 野村
Tsunenori Komori
常範 小森
Atsushi Ueki
篤 植木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma CVD device for forming a thin film such as amorphous silicon of high quality with little formation of defects and mixture of high-order silane, and a method for manufacturing a thin amorphous silicon film. <P>SOLUTION: The plasma CVD device includes a vacuum vessel 1, an evacuation device 2 for keeping the vacuum vessel at a reduced pressure, a first electrode 3 having a plurality of gas supply holes, a high frequency power source 6 connected with the first electrode, and a second electrode 4 provided oppositely to the first electrode for keeping a substrate approximately parallel to the first electrode. An obstacle for shutting a straight gas flow path directing from the gas supply holes of the first electrode to the second electrode is provided between the first and second electrodes. In addition, the obstacle is a flat plate having a plurality of apertures which are provided on a part not covering the straight gas flow path. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラズマCVD装置およびアモルファスシリコン薄膜の製造方法に関する。   The present invention relates to a plasma CVD apparatus and an amorphous silicon thin film manufacturing method.

アモルファスシリコン等の薄膜を形成する方法の一つとして、プラズマ励起化学気相成長(Chemical Vapor Deposition:CVD)法(以下、プラズマCVD法という)は従来からよく知られている技術である。図8は従来の一般的な平行平板型プラズマCVD装置を説明する概略断面図である。真空容器1内を真空排気装置2により減圧し、第1の電極3に設けた複数のガス供給孔5から原料ガスを供給し、第1の電極3に接続された高周波電源6により電力を供給してプラズマを発生させ、第2の電極4上に保持した基板7の表面に薄膜を形成せしめる。原料ガスはガス供給管8により第1の電極3内部へ供給され、第1の電極3の内部を通じて複数のガス供給孔5から基板7表面へ均一に導入される。   As one method for forming a thin film of amorphous silicon or the like, a plasma-enhanced chemical vapor deposition (CVD) method (hereinafter referred to as plasma CVD method) is a well-known technique. FIG. 8 is a schematic sectional view for explaining a conventional general parallel plate type plasma CVD apparatus. The inside of the vacuum vessel 1 is depressurized by a vacuum exhaust device 2, source gas is supplied from a plurality of gas supply holes 5 provided in the first electrode 3, and power is supplied by a high-frequency power source 6 connected to the first electrode 3. Then, plasma is generated, and a thin film is formed on the surface of the substrate 7 held on the second electrode 4. The source gas is supplied into the first electrode 3 through the gas supply pipe 8 and is uniformly introduced from the plurality of gas supply holes 5 to the surface of the substrate 7 through the inside of the first electrode 3.

例えば、太陽電池に用いられるアモルファスシリコン薄膜として高品質な膜を得るためには、膜の欠陥となる未結合手(ダングリングボンド)の形成および高次シラン((SiH2)n:n=2〜5)の膜中への取り込みを抑制しなければならない。その欠陥を抑制するためには基板表面温度は220℃から250℃が好適であるとされている(非特許文献1)。これはこの範囲より低温であると成膜中のアモルファスシリコン薄膜表面での表面反応が抑制され、欠陥の多い膜となってしまい、またこの範囲より高温であると表面からの水素の脱離が発生して欠陥が多くなったり、太陽電池を作製する際の下地層へのダメージが問題になったりするためである。また、プラズマ中のガス温度も重要な因子である。これは、プラズマ中のガス温度が低下すると高次シランを生成する際に起こる三体反応が促進され膜中への高次シランの取り込みが懸念されることによる(非特許文献2)。この高次シランはアモルファスシリコン太陽電池の光劣化を引き起こすものであるため、膜中への取り込みはできるだけ抑える必要がある。   For example, in order to obtain a high-quality film as an amorphous silicon thin film used for a solar cell, formation of dangling bonds (dangling bonds) that cause film defects and higher-order silane ((SiH2) n: n = 2 to 2). Incorporation of 5) into the membrane must be suppressed. In order to suppress the defect, the substrate surface temperature is preferably 220 ° C. to 250 ° C. (Non-patent Document 1). If the temperature is lower than this range, surface reaction on the surface of the amorphous silicon thin film during film formation is suppressed, resulting in a film with many defects. If the temperature is higher than this range, hydrogen is desorbed from the surface. This is because defects occur and the number of defects increases, or damage to the underlayer when a solar cell is manufactured becomes a problem. The gas temperature in the plasma is also an important factor. This is because when the gas temperature in the plasma is lowered, the three-body reaction that occurs when generating higher-order silane is promoted, and there is a concern that higher-order silane is taken into the film (Non-Patent Document 2). Since this higher order silane causes photodegradation of the amorphous silicon solar cell, it is necessary to suppress the incorporation into the film as much as possible.

このような問題を解決するためにいくつかの手段が提案されている。例えば、プラズマ雰囲気中に導入するガスを加熱し、さらに基板を加熱することにより、基板温度の低下を抑制する方法が開示されている(特許文献1)。さらに、電極中に導入するガス温度を変化させることにより、基板の表面温度を制御する手段等が開示されている(特許文献2)。
特開平8−91987 特開2000−273637 A.Matsuda et al. Solar Energy Materials & Solar Cells 78 (2003) 3-26 Madoka Takai et al. APPLIED PHYSICS LETTERS 77 (2000) 2828
Several means have been proposed to solve such problems. For example, a method of suppressing a decrease in the substrate temperature by heating a gas introduced into a plasma atmosphere and further heating the substrate is disclosed (Patent Document 1). Furthermore, a means for controlling the surface temperature of the substrate by changing the temperature of the gas introduced into the electrode is disclosed (Patent Document 2).
JP-A-8-91987 JP2000-273737 A. Matsuda et al. Solar Energy Materials & Solar Cells 78 (2003) 3-26 Madoka Takai et al. APPLIED PHYSICS LETTERS 77 (2000) 2828

しかし、上記のように導入するガスの加熱を行ったとしてもガス供給孔から真空容器内にガスを導入しようとすると流速は数m/s以上となるため、ガスの加熱を行おうとしても加熱機構の能力が現実的ではないという問題がある。また基板として一般的に用いられるガラスは熱伝導度の低い材料である。そのため基板を保持する電極を加熱してガラス裏面より加熱しても、表面がガス流れにより冷やされた場合ガラス表層の温度が低下することは十分考えられる。またたとえガスの加熱が可能であったとしてもガス供給孔内から真空容器内に導入される際の圧力差によって断熱膨張をおこしてガス温度が低下するため、結果としてガラス表層の温度を下げてしまうことが予想される。   However, even if the gas to be introduced is heated as described above, if the gas is introduced into the vacuum vessel from the gas supply hole, the flow rate becomes several m / s or more. There is a problem that the capability of the mechanism is not realistic. Glass generally used as a substrate is a material having low thermal conductivity. Therefore, even if the electrode holding the substrate is heated and heated from the rear surface of the glass, it is considered that the temperature of the glass surface layer is lowered when the surface is cooled by the gas flow. Even if the gas can be heated, the gas temperature decreases due to adiabatic expansion due to the pressure difference when it is introduced from the gas supply hole into the vacuum vessel. As a result, the temperature of the glass surface layer is lowered. It is expected that.

そこで本発明の目的は、真空容器内に導入されるガスの流れを制御することにより基板温度およびガス温度の低下を防ぎ、欠陥の形成および高次シランの混入が少ない高品質なアモルファスシリコン等の薄膜を形成可能なプラズマCVD装置、およびそれを用いたアモルファスシリコン薄膜の製造方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to prevent a decrease in the substrate temperature and the gas temperature by controlling the flow of the gas introduced into the vacuum vessel, such as high-quality amorphous silicon with less formation of defects and high-order silane contamination. It is an object of the present invention to provide a plasma CVD apparatus capable of forming a thin film and an amorphous silicon thin film manufacturing method using the same.

上記目的を達成するために、本発明は、
真空容器と、
該真空容器を減圧に保持するための真空排気装置と、
複数のガス供給孔を備えた第1の電極と、
第1の電極に接続された高周波電源と、
該第1の電極に対向して設置され第1の電極に略平行に基板を保持するための第2の電極と、を備えたプラズマCVD装置であって、
前記第1の電極のガス供給孔から前記第2の電極へ向かうガス直進流路を遮断する障害物が第1の電極と第2の電極との間に配置されたことを特徴とするプラズマCVD装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A vacuum vessel;
An evacuation device for holding the vacuum vessel at a reduced pressure;
A first electrode having a plurality of gas supply holes;
A high frequency power source connected to the first electrode;
A plasma CVD apparatus comprising: a second electrode disposed opposite to the first electrode for holding the substrate substantially parallel to the first electrode;
Plasma CVD, characterized in that an obstacle for blocking a straight gas flow path from the gas supply hole of the first electrode to the second electrode is disposed between the first electrode and the second electrode. Providing equipment.

また、本発明は、
真空容器内を真空に保持し、
第1の電極に備えられた複数のガス供給孔から少なくともシランと水素とを含むガスで構成された原料ガスを供給し、
該第1の電極に高周波電力を印加して該原料ガスにプラズマを発生させ、
該第1の電極に対向して設置された第2の電極に保持された基板上に該原料ガスを堆積させてアモルファスシリコン薄膜を形成するアモルファスシリコン薄膜の製造方法であって、
前記第1の電極のガス供給孔から前記第2の電極へ向かうガス直進流路を遮断するように障害物を設け、該第1の電極のガス供給孔から供給された前記原料ガスを、該第2の電極に到達する前に該障害物に衝突させることを特徴とするアモルファスシリコン薄膜の製造方法を提供する。
The present invention also provides:
Hold the vacuum container in a vacuum,
Supplying a source gas composed of a gas containing at least silane and hydrogen from a plurality of gas supply holes provided in the first electrode;
Applying high frequency power to the first electrode to generate plasma in the source gas;
A method for producing an amorphous silicon thin film, wherein an amorphous silicon thin film is formed by depositing the raw material gas on a substrate held by a second electrode placed opposite to the first electrode,
An obstacle is provided so as to block a straight gas flow path from the gas supply hole of the first electrode to the second electrode, and the source gas supplied from the gas supply hole of the first electrode Provided is a method for producing an amorphous silicon thin film, which is caused to collide with the obstacle before reaching a second electrode.

本発明によれば、以下に説明するとおり、真空容器内に導入されるガスの流れを制御することによりガス温度および基板温度の低下を防ぎ、欠陥の形成量および高次シランの混入量が少ない高品質なアモルファスシリコン等の薄膜を形成可能なプラズマCVD装置、および高品質なアモルファスシリコン薄膜の製造方法を提供できる。   According to the present invention, as described below, by controlling the flow of the gas introduced into the vacuum vessel, the gas temperature and the substrate temperature are prevented from being lowered, and the amount of defects formed and the amount of higher-order silane mixed are small. A plasma CVD apparatus capable of forming a high-quality amorphous silicon thin film and a method for producing a high-quality amorphous silicon thin film can be provided.

以下、本発明の最良の実施形態の例を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, examples of the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明のプラズマCVD装置の一例を示す概略断面図である。真空容器1にはこの真空容器を減圧に保持するための真空排気装置2が接続されており、また真空容器1の内部には第1の電極3と第2の電極4が略平行に配置されている。   FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the plasma CVD apparatus of the present invention. A vacuum evacuation device 2 for holding the vacuum container at a reduced pressure is connected to the vacuum container 1, and a first electrode 3 and a second electrode 4 are disposed substantially in parallel inside the vacuum container 1. ing.

第1の電極3にはガス供給孔5が複数配置されている。ガス供給孔5は第1の電極3の表面から均一にガスを供給するために小径のものを多数設けることが好ましく、ガス供給孔5の直径は0.1mm以上2mm以下、より好ましくは0.3mm以上1mm以下がよい。ガス供給孔5の第1の電極3における面内配置は均一性の観点から規則的な格子配置がよいが、第1の電極3の内部構造等を考慮して面内の任意の位置に配置してもかまわない。   A plurality of gas supply holes 5 are arranged in the first electrode 3. In order to supply gas uniformly from the surface of the first electrode 3, it is preferable to provide a large number of gas supply holes 5 having a small diameter. The diameter of the gas supply hole 5 is 0.1 mm or more and 2 mm or less, more preferably 0. 3 mm or more and 1 mm or less are good. The in-plane arrangement of the gas supply holes 5 in the first electrode 3 is preferably a regular lattice arrangement from the viewpoint of uniformity, but is arranged at an arbitrary position in the plane in consideration of the internal structure of the first electrode 3 and the like. It doesn't matter.

第1の電極3には高周波電源6が接続され、第1の電極3に高周波高電圧を印加することにより真空容器内にプラズマを発生させる。高周波の周波数は任意に選択できるが、生産性および均一性の観点から、好ましくは100kHz以上100MHz以下、さらに好ましくは10MHz以上60MHz以下がよい。   A high frequency power source 6 is connected to the first electrode 3, and plasma is generated in the vacuum container by applying a high frequency high voltage to the first electrode 3. The frequency of the high frequency can be arbitrarily selected, but from the viewpoint of productivity and uniformity, it is preferably 100 kHz to 100 MHz, more preferably 10 MHz to 60 MHz.

第2の電極4は基板7を第1の電極3に略平行に保持する。第2の電極4は基板7を加熱するための加熱機構9を備えていることが好ましい。また、第2の電極4は電気的に接地されていてかまわないが、図示しない直流電源または交流電源によりバイアス電圧を印加してもかまわない。   The second electrode 4 holds the substrate 7 substantially parallel to the first electrode 3. The second electrode 4 preferably includes a heating mechanism 9 for heating the substrate 7. The second electrode 4 may be electrically grounded, but a bias voltage may be applied by a DC power source or an AC power source (not shown).

本発明においては、第1の電極3のガス供給孔5から第2の電極4へ向かうガス直進流路を遮断する障害物10を第1の電極3と第2の電極4との間に配置する。ここで、ガス直進流路とは、第1の電極のガス供給孔5の出口が形成する平面をその平面に垂直に第2の電極4の方向に移動させたときの軌跡が形成する立体図形が占める空間領域である。この障害物10により、ガス供給孔5から噴出したガスは直接基板に衝突することはなく必ず一旦障害物10に衝突した後基板表面へと向かう。これにより温度の低いガスが基板を直撃することによる基板温度低下を避けることができるのである。障害物10の形状の例としては、図1に示すような円筒状物体を複数本平行に並べたものや、円筒状物体の代わりに三角柱や四角柱を複数本平行に並べたものなどが考えられるが、本発明においては、図2のように前記障害物10を複数の開口12が形成された平板11(以後、板状障害物11)として、前記開口12がガス直進流路にかからないように板状障害物11を設置することが好ましい。この板状障害物11を設けることにより、ガス供給孔5から供給されたガスは一旦第1の電極3と板状障害物11に挟まれる空間に滞留した後、板状障害物の複数の開口12から第2の電極4側の空間へと漏れ出ることとなる。このようにガス供給孔5から出てきたガスの流れを直接基板7に到達させないことにより、基板7の温度低下が回避され、また成膜中の基板温度の安定化を図ることができるため、好ましい。   In the present invention, an obstacle 10 that blocks a straight gas flow path from the gas supply hole 5 of the first electrode 3 toward the second electrode 4 is disposed between the first electrode 3 and the second electrode 4. To do. Here, the straight gas flow path is a three-dimensional figure formed by a trajectory formed when the plane formed by the outlet of the gas supply hole 5 of the first electrode is moved in the direction of the second electrode 4 perpendicular to the plane. Is the space area occupied by. Due to the obstacle 10, the gas ejected from the gas supply hole 5 does not directly collide with the substrate, but always collides with the obstacle 10 and then moves toward the substrate surface. As a result, it is possible to avoid a decrease in the substrate temperature due to the low temperature gas hitting the substrate directly. Examples of the shape of the obstacle 10 include a configuration in which a plurality of cylindrical objects as shown in FIG. 1 are arranged in parallel, and a configuration in which a plurality of triangular prisms and square columns are arranged in parallel instead of a cylindrical object. However, in the present invention, as shown in FIG. 2, the obstacle 10 is a flat plate 11 (hereinafter referred to as a plate-like obstacle 11) in which a plurality of openings 12 are formed, so that the openings 12 do not cover the straight gas flow path. It is preferable to install a plate-like obstacle 11 on the surface. By providing the plate-like obstacle 11, the gas supplied from the gas supply hole 5 once stays in a space between the first electrode 3 and the plate-like obstacle 11 and then a plurality of openings of the plate-like obstacle. 12 will leak into the space on the second electrode 4 side. By not allowing the gas flow coming out of the gas supply hole 5 to reach the substrate 7 in this way, a temperature drop of the substrate 7 can be avoided and the substrate temperature can be stabilized during film formation. preferable.

板状障害物11に形成された複数の開口12は、それらの開口の面積を全て足し合わせた開口総面積が、第1の電極3のガス供給孔5の出口の面積を全て足し合わせた供給孔総面積よりも大きいことがガス流れの流速を下げるという観点から好ましく、好ましくは開口総面積は供給孔総面積の10倍以上、より好ましくは50倍以上、さらに好ましくは100倍以上である方がよい。板状障害物11の材質としては任意のものを選択することができるが、耐熱性および機械的強度の観点から金属またはセラミックスを用いることが好ましく、例えば金属としてはアルミニウム、セラミックスとしてはアルミナなどを用いることができる。また、板状障害物11の厚さは任意のものを用いて良いが、薄すぎると機械的強度が弱く熱による変形が懸念され、また厚すぎるとプラズマが不安定になったり点灯しなかったりする。ゆえに、板状障害物11の厚さは1mm以上10mm以下、好ましくは2mm以上8mm以下、より好ましくは3mm以上6mm以下がよい。   The plurality of openings 12 formed in the plate-like obstacle 11 is a supply in which the total opening area of all the openings is the sum of the areas of the outlets of the gas supply holes 5 of the first electrode 3. It is preferable that it is larger than the total hole area from the viewpoint of lowering the flow rate of the gas flow, preferably the total opening area is 10 times or more, more preferably 50 times or more, more preferably 100 times or more the total supply hole area. Is good. Although any material can be selected as the material for the plate-like obstacle 11, it is preferable to use a metal or ceramic from the viewpoint of heat resistance and mechanical strength. For example, aluminum is used as the metal, and alumina is used as the ceramic. Can be used. The plate-like obstacle 11 may be of any thickness, but if it is too thin, the mechanical strength is weak and there is concern about deformation due to heat. If it is too thick, the plasma may become unstable or will not light up. To do. Therefore, the thickness of the plate-like obstacle 11 is 1 mm or more and 10 mm or less, preferably 2 mm or more and 8 mm or less, more preferably 3 mm or more and 6 mm or less.

図3は第1の電極3の一例を示す概略平面図である。ここでは例として円形電極を示すが、電極の形状は角型であっても任意の形状であっても構わない。第1の電極3の表面には複数のガス供給孔5を備え、図3の例の場合ガス供給孔5は格子状に配置されている。本発明においては、板状障害物11は第1の電極3のガス供給孔5から第2の電極4へ向かうガス直進流路を遮断する。前述したようにガス直進流路とは、ガス供給孔5の出口が形成する平面をその平面に垂直に第2の電極4の方向に移動させたときの軌跡が形成する立体図形が占める空間領域である。例えば、ガス供給孔5の出口形状が円形であればガス直進流路は円柱型の空間領域となり、出口形状が四角形であればガス直進流路は角柱型の空間領域となる。板状障害物11はこのガス直進流路を遮断する、すなわち前記空間領域を板状障害物により完全に2分割する形状とする。図3に示す第1の電極3に適用できる板状障害物11の例を図4、図5、図6に示す。図4に示す板状障害物11は、図3に示す第1の電極3に対して設置したとき図3におけるガス供給孔5からのガス直進流路にかからない部分に複数の円形開口12を設けたものである。図5に示す板状障害物11は、同様に図3に示す第1の電極3に対して設置したとき図3におけるガス供給孔5からのガス直進流路にかからない部分に複数の角型開口12を設けたものである。また、図6に示す板状障害物11は、同様に設置したとき図3におけるガス供給孔5からのガス直進流路を遮断する部分を含むような複数の円およびそれらの円を連結する短冊を残してそれ以外の部分を開口12としたものである。これらのような板状障害物11を適用することにより、ガス供給孔5から出てきたガスの流れが直接基板7に到達することを確実に防止できるため、基板温度が低下したり不安定になったりといった現象を未然に防ぐことができ、好ましい。   FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of the first electrode 3. Here, a circular electrode is shown as an example, but the shape of the electrode may be rectangular or arbitrary. A plurality of gas supply holes 5 are provided on the surface of the first electrode 3, and in the case of the example of FIG. 3, the gas supply holes 5 are arranged in a lattice shape. In the present invention, the plate-like obstacle 11 blocks the straight gas flow path from the gas supply hole 5 of the first electrode 3 toward the second electrode 4. As described above, the gas straight flow path is a space area occupied by a solid figure formed by a locus formed by moving a plane formed by the outlet of the gas supply hole 5 in the direction of the second electrode 4 perpendicular to the plane. It is. For example, if the outlet shape of the gas supply hole 5 is circular, the straight gas flow path is a cylindrical space area, and if the outlet shape is square, the straight gas flow path is a prismatic space area. The plate-like obstacle 11 has a shape in which the straight gas flow path is blocked, that is, the space region is completely divided into two by the plate-like obstacle. Examples of the plate-like obstacle 11 applicable to the first electrode 3 shown in FIG. 3 are shown in FIGS. The plate-like obstacle 11 shown in FIG. 4 is provided with a plurality of circular openings 12 in a portion that does not reach the straight gas flow path from the gas supply hole 5 in FIG. 3 when installed on the first electrode 3 shown in FIG. It is a thing. Similarly, when the plate-like obstacle 11 shown in FIG. 5 is installed with respect to the first electrode 3 shown in FIG. 3, a plurality of rectangular openings are formed in a portion that does not reach the straight gas flow path from the gas supply hole 5 in FIG. 3. 12 is provided. Further, the plate-like obstacle 11 shown in FIG. 6 has a plurality of circles and strips connecting these circles including a portion that blocks the straight gas flow path from the gas supply hole 5 in FIG. The other part is made into the opening 12 while leaving. By applying the plate-like obstacle 11 like these, it is possible to reliably prevent the gas flow coming out of the gas supply hole 5 from reaching the substrate 7 directly, so that the substrate temperature is lowered or unstable. This is preferable because it is possible to prevent such a phenomenon.

さらに、本発明における板状障害物11は加熱機構を有することが好ましい。これは加熱された板状障害物11がガスを加熱することによる結果として基板7の温度低下を防ぐことができるためである。さらに本発明の場合、ガス供給孔5から出たガスを板状障害物11に積極的に衝突させる効果、および板状障害物11と第1の電極3との間にガスを滞留させる効果により、板状障害物11とガスとの熱交換を促進させ、効率的にガスを加熱することができるため好ましい。板状障害物11の加熱機構の例としては、板状障害物11を導電体で形成したうえで交流電流を流すことによる抵抗加熱を用いたり、あるいは板状障害物11の内部に熱媒流路を形成して温度制御した熱媒を流したりすることなどをあげることができるが、その他任意の方法を用いてもかまわない。   Furthermore, the plate-like obstacle 11 in the present invention preferably has a heating mechanism. This is because the temperature decrease of the substrate 7 can be prevented as a result of the heated plate-like obstacle 11 heating the gas. Furthermore, in the case of the present invention, due to the effect of positively colliding the gas exiting the gas supply hole 5 with the plate-like obstacle 11 and the effect of retaining the gas between the plate-like obstacle 11 and the first electrode 3. It is preferable because the heat exchange between the plate-like obstacle 11 and the gas can be promoted and the gas can be efficiently heated. As an example of the heating mechanism of the plate-like obstacle 11, the plate-like obstacle 11 is formed of a conductor and then resistance heating by passing an alternating current is used, or a heat medium flows inside the plate-like obstacle 11. For example, it is possible to use a heat medium whose temperature is controlled by forming a path, but any other method may be used.

図7は、本発明のプラズマCVD装置の他の一例を示す概略断面図である。本発明における板状障害物11は、その第1の電極3に対向する面において前記ガス直線流路を遮断する位置に凹部13を備えることが好ましい。図7の場合は凹部13として円錐型の凹みを持つ場合を示している。このような凹部を板状障害物11に設けると、ガス供給孔5から出たガス流は板状障害物11の凹部13に衝突することにより流れが乱れ、板状障害物11と第1の電極3のとの間にガスが滞留している時間を増加させ、結果としてガスの加熱が促進されるため好ましい。凹部13の形状としては、円錐型のほかに角錐型、半球型、円筒型など、任意の形状でかまわない。凹部13の深さについては特に制限は無いが、深すぎると凹部13に留まったガスから粉体を生成し凹部13内に蓄積する懸念があり、また浅すぎるとガスの加熱効果が十分発揮できないため、好ましくは1mm以上6mm以下、より好ましくは2mm以上4mm以下がよい。   FIG. 7 is a schematic sectional view showing another example of the plasma CVD apparatus of the present invention. The plate-like obstacle 11 according to the present invention preferably includes a recess 13 at a position where the gas linear flow path is blocked on the surface facing the first electrode 3. In the case of FIG. 7, the concavity 13 has a conical recess as the recess 13. When such a concave portion is provided in the plate-like obstacle 11, the gas flow coming out of the gas supply hole 5 collides with the concave portion 13 of the plate-like obstacle 11, thereby disturbing the flow, and the plate-like obstacle 11 and the first obstacle 11. It is preferable because the time during which the gas stays between the electrodes 3 is increased and as a result, the heating of the gas is promoted. The shape of the recess 13 may be an arbitrary shape such as a pyramid shape, a hemispherical shape, a cylindrical shape in addition to a conical shape. Although there is no restriction | limiting in particular about the depth of the recessed part 13, If there is too deep, there exists a concern which produces | generates powder from the gas which remained in the recessed part 13, and accumulate | stores in the recessed part 13, and when too shallow, the heating effect of gas cannot fully be exhibited. Therefore, it is preferably 1 mm or more and 6 mm or less, more preferably 2 mm or more and 4 mm or less.

上記で説明した本発明のプラズマCVD装置を用いて、第2の電極4上にガラス基板を設置して真空排気した後、少なくともシランと水素を含む原料ガスをガス供給管8から導入して高周波電源6によりプラズマを発生させ、基板表面にアモルファスシリコン薄膜を形成させると、従来の平行平板型プラズマCVD装置で形成した膜と比べて高次シランの混入が少なく欠陥が低減された高品質な膜が得られるのである。また、この高品質なアモルファスシリコン薄膜を太陽電池に適用することで、光劣化が少ない高変換効率の太陽電池を作成することが可能となる。   Using the plasma CVD apparatus of the present invention described above, a glass substrate is placed on the second electrode 4 and evacuated, and then a source gas containing at least silane and hydrogen is introduced from the gas supply pipe 8 to generate high frequency. When a plasma is generated by the power source 6 and an amorphous silicon thin film is formed on the surface of the substrate, a high-quality film in which high-order silane is less mixed and defects are reduced as compared with a film formed by a conventional parallel plate plasma CVD apparatus. Is obtained. Further, by applying this high-quality amorphous silicon thin film to a solar cell, it is possible to create a solar cell with high conversion efficiency with little light deterioration.

本発明は、プラズマCVD装置およびアモルファスシリコン薄膜形成に限らず、エッチング装置やその他各種薄膜形成、プラズマ表面処理装置などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。   The present invention can be applied not only to a plasma CVD apparatus and amorphous silicon thin film formation but also to an etching apparatus, various other thin film formations, a plasma surface treatment apparatus, etc., but the application range is not limited thereto. .

本発明のプラズマCVD装置の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the plasma CVD apparatus of this invention. 本発明のプラズマCVD装置の他の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another example of the plasma CVD apparatus of this invention. 本発明における第1の電極3の一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows an example of the 1st electrode 3 in this invention. 本発明において、図2に示す第1の電極3に適用できる板状障害物11の例を示す概略平面図である。In this invention, it is a schematic plan view which shows the example of the plate-shaped obstruction 11 applicable to the 1st electrode 3 shown in FIG. 本発明において、図2に示す第1の電極3に適用できる板状障害物11の他の例を示す概略平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view showing another example of the plate-like obstacle 11 that can be applied to the first electrode 3 shown in FIG. 2 in the present invention. 本発明において、図2に示す第1の電極3に適用できる板状障害物11の他の例を示す概略平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view showing another example of the plate-like obstacle 11 that can be applied to the first electrode 3 shown in FIG. 2 in the present invention. 本発明のプラズマCVD装置の他の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another example of the plasma CVD apparatus of this invention. 従来の平行平板型プラズマCVD装置を説明する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing explaining the conventional parallel plate type plasma CVD apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 真空容器
2 真空排気装置
3 第1の電極
4 第2の電極
5 ガス供給孔
6 高周波電源
7 基板
8 ガス供給管
9 加熱機構
10 障害物
11 複数の開口が形成された平板(板状障害物)
12 開口
13 凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Evacuation apparatus 3 1st electrode 4 2nd electrode 5 Gas supply hole 6 High frequency power supply 7 Board | substrate 8 Gas supply pipe 9 Heating mechanism 10 Obstacle 11 Flat plate (plate-like obstruction formed) )
12 Opening 13 Recess

Claims (8)

真空容器と、
該真空容器を減圧に保持するための真空排気装置と、
複数のガス供給孔を備えた第1の電極と、
第1の電極に接続された高周波電源と、
該第1の電極に対向して設置され第1の電極に略平行に基板を保持するための第2の電極と、を備えたプラズマCVD装置であって、
前記第1の電極のガス供給孔から前記第2の電極へ向かうガス直進流路を遮断する障害物が第1の電極と第2の電極との間に配置されたプラズマCVD装置。
A vacuum vessel;
An evacuation device for holding the vacuum vessel at a reduced pressure;
A first electrode having a plurality of gas supply holes;
A high frequency power source connected to the first electrode;
A plasma CVD apparatus comprising: a second electrode disposed opposite to the first electrode for holding the substrate substantially parallel to the first electrode;
A plasma CVD apparatus in which an obstacle that blocks a straight gas flow path from the gas supply hole of the first electrode toward the second electrode is disposed between the first electrode and the second electrode.
前記障害物が複数の開口が形成された平板であり、該開口が前記ガス直進流路にかからない部分に形成されている請求項1に記載のプラズマCVD装置。   The plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein the obstacle is a flat plate in which a plurality of openings are formed, and the openings are formed in a portion that does not cover the straight gas flow path. 前記複数の開口が形成された平板が加熱機構を備えたものである請求項2に記載のプラズマCVD装置。   The plasma CVD apparatus according to claim 2, wherein the flat plate in which the plurality of openings are formed includes a heating mechanism. 前記複数の開口が形成された平板が、前記第1の電極側の面において、前記第1の電極のガス供給孔に対向する位置に凹部を備えたものである請求項2又は3に記載のプラズマCVD装置。   4. The plate according to claim 2, wherein the flat plate in which the plurality of openings are formed is provided with a recess in a position facing the gas supply hole of the first electrode on the surface on the first electrode side. Plasma CVD equipment. 真空容器内を真空に保持し、
第1の電極に備えられた複数のガス供給孔から少なくともシランと水素とを含むガスで構成された原料ガスを供給し、
該第1の電極に高周波電力を印加して該原料ガスにプラズマを発生させ、
該第1の電極に対向して設置された第2の電極に保持された基板上に該原料ガスを堆積させてアモルファスシリコン薄膜を形成するアモルファスシリコン薄膜の製造方法であって、
前記第1の電極のガス供給孔から前記第2の電極へ向かうガス直進流路を遮断するように障害物を設け、該第1の電極のガス供給孔から供給された前記原料ガスを、該第2の電極に到達する前に該障害物に衝突させるアモルファスシリコン薄膜の製造方法。
Hold the vacuum container in a vacuum,
Supplying a source gas composed of a gas containing at least silane and hydrogen from a plurality of gas supply holes provided in the first electrode;
Applying high frequency power to the first electrode to generate plasma in the source gas;
A method for producing an amorphous silicon thin film, wherein an amorphous silicon thin film is formed by depositing the raw material gas on a substrate held by a second electrode placed opposite to the first electrode,
An obstacle is provided so as to block a straight gas flow path from the gas supply hole of the first electrode to the second electrode, and the source gas supplied from the gas supply hole of the first electrode A method of manufacturing an amorphous silicon thin film that collides with the obstacle before reaching the second electrode.
前記障害物が複数の開口が形成された平板であり、該開口が前記ガス直進流路にかからない部分に形成されている請求項5に記載のアモルファスシリコン薄膜の製造方法。   6. The method for producing an amorphous silicon thin film according to claim 5, wherein the obstacle is a flat plate in which a plurality of openings are formed, and the openings are formed in a portion that does not reach the gas straight flow path. 前記複数の開口が形成された平板を加熱する請求項6に記載のアモルファスシリコン薄膜の製造方法。   The method for producing an amorphous silicon thin film according to claim 6, wherein the flat plate in which the plurality of openings are formed is heated. 前記複数の開口が形成された平板が、前記第1の電極側の面において、前記第1の電極のガス供給孔に対向する位置に凹部を備えたものである請求項6又は7に記載のアモルファスシリコン薄膜の製造方法。   8. The plate according to claim 6, wherein the flat plate in which the plurality of openings are formed is provided with a recess at a position facing the gas supply hole of the first electrode on the surface on the first electrode side. A method for producing an amorphous silicon thin film.
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JP2019536268A (en) * 2016-11-09 2019-12-12 ラム リサーチ コーポレーションLam Research Corporation Active shower head

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