JP2012124229A - Method of forming antireflection film using parallel flat plate type plasma cvd apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、平行平板型プラズマCVD装置を用いた反射防止膜の成膜方法に関し、とりわけ太陽電池の製造において、平行平板型プラズマCVD装置を用いて基板界面のダングリングボンドの終端を行う方法に関する。 The present invention relates to a method for forming an antireflection film using a parallel plate type plasma CVD apparatus, and more particularly to a method for terminating dangling bonds at a substrate interface using a parallel plate type plasma CVD apparatus in the manufacture of solar cells. .
近年、太陽電池などの製造において、製造コストの削減の要求が大きくなっている。このため、太陽電池の製造に用いる装置のスループットを向上することが重要となっている。 In recent years, in the manufacture of solar cells and the like, there has been an increasing demand for reduction in manufacturing costs. For this reason, it is important to improve the throughput of an apparatus used for manufacturing a solar cell.
シリコン系材料を用いた他半導体素子の製造においては、シリコン基板表面にはダングリングボンドが存在する。トランジスタの形成後に、ダングリングボンドを終端せずに反射防止膜やパッシベーション膜を更に形成すると、ダングリングボンドがキャリヤをトラップし、形成されたトランジスタでのキャリヤの移動度の低下を招くため、トランジスタ素子の性能が低下することが知られている。これを改善するため水素を主成分とするプラズマでシリコン基板を処理することが知られている(例えば特許文献1参照)。 In the manufacture of other semiconductor elements using a silicon-based material, dangling bonds exist on the surface of the silicon substrate. If an antireflection film or a passivation film is further formed without terminating the dangling bond after the formation of the transistor, the dangling bond traps carriers and causes a decrease in carrier mobility in the formed transistor. It is known that the performance of the element is degraded. In order to improve this, it is known to treat a silicon substrate with plasma containing hydrogen as a main component (see, for example, Patent Document 1).
特に太陽電池においては、このダングリングボンドが水に代表される極性分子やイオン性の分子と結合すると素子の性能が不安定になるだけでなく、太陽電池の効率更には寿命に大きく影響する。また、このダングリングボンド終端の処理は、スループット向上のためできるかぎり一貫した製造工程で連続して行われることが必要とされている。また、平行平板型プラズマCVD(PECVD)装置は大面積の太陽電池を高スループットで製造するのに最も適しており、また電極構造がシンプルであるので製造装置としてのコストを抑えることができる。上記のダングリングボンド終端処理も、このPECVD装置を用いた製造工程の中で行うことが望ましい。 In particular, in a solar cell, when this dangling bond is combined with a polar molecule represented by water or an ionic molecule, not only the performance of the device becomes unstable, but also the efficiency and lifetime of the solar cell are greatly affected. In addition, the dangling bond termination process is required to be continuously performed in a manufacturing process that is as consistent as possible in order to improve throughput. In addition, a parallel plate type plasma CVD (PECVD) apparatus is most suitable for manufacturing a large area solar cell with high throughput, and since the electrode structure is simple, the cost as a manufacturing apparatus can be suppressed. The dangling bond termination process is also preferably performed in the manufacturing process using this PECVD apparatus.
太陽電池基板の製造工程では、水素ガスまたは水素プラズマを用いたダングリングボンドの終端は従来、基板上に絶縁膜やパッシベーション膜を生成した後で行われていた。これは、水素プラズマにより、ダングリングボンドを終端処理した後の工程で一旦結合した水素が解離するので、絶縁膜やパッシベーション膜を生成し、基板表面を安定化してから終端処理を行おうとするためである(特許文献1参照)。
このような処理が行われるのは、これらの絶縁膜やパッシベーション膜がSiNx以外の膜であり、水素ガスまたは水素プラズマがこれらの膜を通過することにより、基板のダングリングボンドの終端が可能であるためである。
In the manufacturing process of a solar cell substrate, termination of dangling bonds using hydrogen gas or hydrogen plasma is conventionally performed after an insulating film or a passivation film is formed on the substrate. This is because hydrogen plasma once dissociates in the process after terminating the dangling bonds by hydrogen plasma, so that an insulating film or a passivation film is generated and the substrate surface is stabilized before the termination process is performed. (See Patent Document 1).
Such processing is performed because these insulating films and passivation films are films other than SiN x , and hydrogen gas or hydrogen plasma passes through these films, so that dangling bonds of the substrate can be terminated. This is because.
この他に、半導体基板にパッシベーション膜を成膜した後、この基板のパッシベーション膜が付いていない裏側から水素プラズマ処理を行う方法(特許文献2参照)が知られているが、この方法ではやはり処理速度向上は難しい。 In addition to this, there is known a method (see Patent Document 2) in which a hydrogen plasma treatment is performed from the back side of the substrate without a passivation film after the passivation film is formed on the semiconductor substrate. Speed improvement is difficult.
SiNxの膜は緻密で水蒸気などのガスを透過しないので、SiNxを太陽電池基板の反射防止膜に用いた場合、pn接合が外部から影響を受けないという有利な特性がある。しかしながら、SiNx膜を用いた場合は、水素ガスもこのSiNx膜を透過しないので、太陽電池基板のダングリングボンドの終端処理を水素ガスで行うには、この反射防止膜を成膜する前に行わなければならない。 Since the SiN x film is dense and does not transmit gas such as water vapor, when SiN x is used for the antireflection film of the solar cell substrate, there is an advantageous characteristic that the pn junction is not affected from the outside. However, when a SiN x film is used, hydrogen gas also does not pass through the SiN x film. Therefore, in order to perform dangling bond termination treatment of the solar cell substrate with hydrogen gas, before forming the antireflection film, Must be done.
水素プラズマによるダングリングボンドの終端処理は、この水素プラズマ中の水素イオンが基板のダングリングボンドと結合することによって行われる。ダングリングボンドは基板の結晶粒界に存在するため、基板表面だけでなく基板の中にも存在する。従って水素イオンによる基板の処理においては、水素イオンが基板内部まで侵入して、基板内部のダングリングボンドを終端処理することが必要である。このためには水素イオンを加速して基板にイオン注入することが重要である。
特許文献3に記載するような、あるいはまた他の追加の加速方法で水素イオンを加速して水素イオンビームとして使用することは可能であるが、装置が複雑になり高価となること、大面積基板の処理を均質に行うことに関しては不向きであり、他の加速方法を用いる必要がある。
PECVD装置ではプラズマの生成に通常13.56MHzの高周波が用いられている。この13.56MHzの代わりにもっと低い周波数、例えば1MHz以下でプラズマを生成することにより、プラズマ生成と同時に、プラズマ中のイオンが充分加速されるので、これにより加速されたイオンが基板に注入されることが知られている。
特許文献4にはPECVD装置ではないが、50kHzから500kHzの高周波電力を印加してプラズマを発生すると共に、このプラズマ中のSiイオンを加速して基板に注入することが記載されている。この文献では、Si等の成膜も同じ装置を用いて行うことが記載されている。しかしながら、すべての工程で50kHzから500kHzの高周波を用いているため、多量の高エネルギーのイオン照射が行われるので、基板表面のエッチングには向いているものの、成膜まで含めた工程を高スループットで行うことには不向きである。
Termination treatment of dangling bonds by hydrogen plasma is performed by combining hydrogen ions in the hydrogen plasma with dangling bonds of the substrate. Since dangling bonds exist at the grain boundaries of the substrate, they exist not only on the substrate surface but also in the substrate. Therefore, in the processing of the substrate with hydrogen ions, it is necessary that the hydrogen ions penetrate into the substrate and terminate dangling bonds inside the substrate. For this purpose, it is important to accelerate hydrogen ions and implant ions into the substrate.
Although it is possible to use hydrogen ions by accelerating hydrogen ions as described in
In the PECVD apparatus, a high frequency of 13.56 MHz is usually used for generating plasma. By generating plasma at a lower frequency, for example, 1 MHz or less instead of 13.56 MHz, ions in the plasma are sufficiently accelerated simultaneously with plasma generation, so that the accelerated ions are implanted into the substrate. It is known.
平行平板型プラズマCVD(PECVD)装置を用いた、従来の大面積太陽電池の製造方法では、太陽電池基板のダングリングボンドの終端処理を、太陽電池の製造工程の中で高いスループットで行うことができない。 In a conventional large area solar cell manufacturing method using a parallel plate type plasma CVD (PECVD) apparatus, the dangling bond termination treatment of the solar cell substrate can be performed at a high throughput in the manufacturing process of the solar cell. Can not.
(1)請求項1に記載の発明は、太陽電池基板の反射防止膜の成膜方法であって、処理用ガスを供給する処理用ガス供給装置と、高周波電力を出力する高周波電力源と、真空容器内で太陽電池基板を戴置する基板電極と、真空容器内で前記基板電極に対向して配置されている高周波電極とを備えた平行平板型プラズマCVD装置を用いて太陽電池基板の表面に反射防止膜を成膜する方法において、処理用ガス供給装置から第1処理用ガスを供給するとともに高周波電力源から高周波電極に第1周波数の高周波電力を印加し、高周波電極と基板電極との間に水素イオンを含むプラズマを発生させ、この水素イオンによって太陽電池基板のダングリングボンドを終端させる終端工程と、処理用ガス供給装置から第2処理用ガスを供給するとともに高周波電力源から高周波電極に第1周波数よりも高い第2周波数の高周波電力を印加し、高周波電極と基板電極との間に太陽電池基板表面に反射防止膜を成膜するプラズマを発生させ、このプラズマによって太陽電池基板表面に反射防止膜を成膜する成膜工程とを連続して行うことを特徴とする平行平板型プラズマCVD装置を用いた太陽電池基板の反射防止膜の成膜方法である。
(2)請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の太陽電池基板の反射防止膜の成膜方法において、終端工程は、太陽電池基板のダングリングボンドを終端する水素イオンを含むプラズマを発生するための第1処理用ガスを処理ガス供給装置から供給する第1工程、および、高周波電力源から第1周波数の高周波電力を発生させる第2工程を含み、成膜工程は、終端工程が終了した後、太陽電池基板に反射防止膜を成膜するための第2処理用ガスを前記処理ガス供給装置から供給するように切り替える第3工程、および、高周波電力源から第1周波数より高い第2周波数の高周波電力を発生させる第4工程を含むことを特徴とする平行平板型プラズマCVD装置を用いた太陽電池基板の反射防止膜の成膜方法である。
(3)請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の太陽電池基板の反射防止膜の成膜方法において、水素イオンを含むプラズマを発生するための第1処理用ガスはNH3およびH2のいずれか一方であることを特徴とする平行平板型プラズマCVD装置を用いた太陽電池基板の反射防止膜の成膜方法である。
(4)請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の太陽電池基板の反射防止膜の成膜方法において、終端工程において、水素イオンを含むプラズマを発生させる際には、高周波電力源の出力を50kHz〜800kHzの第1周波数に設定し、成膜工程において、太陽電池基板表面に反射防止膜を成膜するプラズマを発生させる際には、電力供給部の出力電力を13.56MHzの第2周波数に設定することを特徴とする平行平板型プラズマCVD装置を用いた太陽電池基板の反射防止膜の成膜方法である。
(5)請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の太陽電池基板の反射防止膜の成膜方法において、反射防止膜はSiNxであり、このSiNxの反射防止膜を成膜するプラズマを発生するための第2処理用ガスはSiH4とNH3とN2との混合ガスであることを特徴とする平行平板型プラズマCVD装置を用いた太陽電池基板の反射防止膜の成膜方法である。
(6)請求項6に記載の発明は、平行平板型プラズマCVD装置であって、処理用ガスを供給する処理用ガス供給装置と、高周波電力を高周波電極に印加する高周波電力源と、真空容器内において前記太陽電池基板を戴置する基板電極と、真空容器内において前記基板電極に対向して配置されている高周波電極と、処理用ガス供給装置および前記高周波電力源を制御する制御回路とを備え、制御回路は、(a)高周波電極と基板電極との間に水素イオンを含むプラズマを発生させ、この水素イオンによって太陽電池基板のダングリングボンドを終端させるため、NH3およびH2のいずれかを供給するように処理用ガス供給装置を制御するとともに、低周波数の高周波電力を高周波電極に印加するように高周波電力源を制御し、(b)ダングリングボンドを終端させた後、高周波電極と基板電極との間に太陽電池基板表面にSiNxの反射防止膜を成膜するプラズマを発生させ、このプラズマによって太陽電池基板表面に反射防止膜を成膜するため、SiH4とNH3とN2との混合ガスを供給するように処理用ガス供給装置を制御するとともに、高周波数の電力を前記高周波電極に印加するように高周波電力源を制御することを特徴とする平行平板型プラズマCVD装置である。
(7)請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の平行平板型プラズマCVD装置において、ダングリングボンドを終端させるときの高周波電力の周波数は50kHz〜800kHzであり、SiNxの反射防止膜を成膜するときの高周波電力の周波数は13.56MHzであることを特徴とする平行平板型プラズマCVD装置である。
(1) The invention described in
(2) The invention described in claim 2 is the method for forming an antireflection film for a solar cell substrate according to
(3) The invention according to
(4) The invention described in
(5) The invention according to
(6) The invention described in claim 6 is a parallel plate type plasma CVD apparatus, a processing gas supply apparatus for supplying a processing gas, a high-frequency power source for applying high-frequency power to a high-frequency electrode, and a vacuum vessel A substrate electrode on which the solar cell substrate is placed, a high-frequency electrode disposed opposite to the substrate electrode in a vacuum vessel, a processing gas supply device, and a control circuit for controlling the high-frequency power source provided, the control circuit, (a) for generating plasma containing hydrogen ions between the high-frequency electrode and the substrate electrode, thereby terminating dangling bonds of the solar cell substrate by the hydrogen ion, any of NH 3 and H 2 (B) a high-frequency power source is controlled so that low-frequency high-frequency power is applied to the high-frequency electrode. After terminating the ring bond, to generate a plasma for depositing the antireflection film of SiN x on the solar cell substrate surface between the high-frequency electrode and the substrate electrode, forming an antireflection film on the solar cell substrate surface by the plasma In order to form a film, the processing gas supply device is controlled so as to supply a mixed gas of SiH 4 , NH 3 and N 2, and the high frequency power source is controlled so that high frequency power is applied to the high frequency electrode. This is a parallel plate type plasma CVD apparatus.
(7) The invention according to
本発明により、平行平板型プラズマCVD装置を用いて、太陽電池基板のダングリングボンドの終端処理を反射防止膜生成前に、連続した工程で行うことができるので、効率の良い太陽電池を高スループットで製造することができる。 According to the present invention, the dangling bond termination treatment of the solar cell substrate can be performed in a continuous process before the production of the antireflection film by using a parallel plate type plasma CVD apparatus. Can be manufactured.
本発明に用いる平行平板型プラズマCVDの実施形態を図1〜図3を用いて説明する。
本発明の一実施形態のプラズマCVD装置は平行平板型プラズマCVDであり、図1および図2に示すように、真空容器(反応室)1と、高周波電力源2と、処理用ガス供給部3と、真空ポンプ4とを有している。高周波電力源2、処理用ガス供給部3、真空ポンプ4は周知のプラズマCVD装置に共通な一般的な構成であり、ここでの説明は省略し、真空容器1の内部の構成を以下に説明する。
An embodiment of parallel plate type plasma CVD used in the present invention will be described with reference to FIGS.
The plasma CVD apparatus according to an embodiment of the present invention is a parallel plate type plasma CVD. As shown in FIGS. 1 and 2, a vacuum vessel (reaction chamber) 1, a high-frequency power source 2, and a processing
真空容器1の内部には、カート(基板電極)5と、これに対向するように高周波電極6が設けられている。高周波電極6には高周波電力源2から配線7を介して高周波電力が供給される。また高周波電極6には、処理用ガス供給部3と連通するガス放出孔6aが設けられ、更に高周波電極6には電極板6bが備えられ、電極板6bには複数の細孔6cが設けられ、複数の細孔6cから反応室1内に処理用ガスが放出される。高周波電極6の電極板6bと基板電極5との間にプラズマが生成される。
Inside the
本装置では太陽電池基板のダングリングボンド処理の場合と、これに続く反射防止膜の成膜処理の場合とで異なる組成のガスが供給され、これらの処理に適したプラズマが生成される。また高周波電力源2は各々の処理の場合のプラズマの発生に合わせて、高周波電力の周波数および出力を切り替えて高周波電極6に印加する。 In this apparatus, gases having different compositions are supplied in the case of dangling bond processing of the solar cell substrate and in the subsequent film formation processing of the antireflection film, and plasma suitable for these processing is generated. Further, the high frequency power source 2 switches the frequency and output of the high frequency power to be applied to the high frequency electrode 6 in accordance with the generation of plasma in each processing.
プラズマ処理が施される太陽電池の基板8(以下、太陽電池基板8)は複数枚がカート5に搭載された状態で反応室1の搬入窓(図示省略)から反応室1内に搬入される。カート5は反応室1内で接地され、平行平板型プラズマ装置の基板電極となる。カート5の下側にはカートごと基板を加熱する複数のヒーター9が設置されている。
A plurality of solar cell substrates 8 (hereinafter referred to as solar cell substrates 8) to be subjected to plasma treatment are carried into the
高周波電極6の周囲には、この高周波電極6を囲むようにアースシールド10が設けられている(図1、2、3参照)。アースシールド10は高周波電極6と基板電極5の間の電界がこれらの電極から外側に洩れることを抑え、高周波電極6と基板電極5の間に生成するプラズマの密度が低下しないように機能する。従って、アースシールド10より内側の、高周波電極6と基板電極5の間の空間に、密度の高いプラズマが発生し、この領域がプラズマ処理を行う処理領域となる。プラズマ処理される複数の太陽電池基板8はこの領域で処理される。
A
なお、上記の高周波電力源2、処理用ガス供給部3、および真空ポンプ4を外部の制御装置(不図示)で制御して、真空容器1の真空引き、処理用ガスの供給、および高周波電力の印加を行ってもよい。特に、後述するように、本発明においては処理用ガスの切換および高周波電力の高周波切換を行うので、これらの制御をこの制御装置を用いて行うことにより、本発明による太陽電池基板の反射防止膜の成膜をさらに高スループットで行うことができる。
The high-frequency power source 2, the processing
ここで、本発明の一実施形態による平行平板型プラズマCVD装置の動作と、太陽電池基板8のダングリングボンド終端処理および太陽電池基板8への反射防止膜形成方法について説明する。
Here, the operation of the parallel plate type plasma CVD apparatus according to one embodiment of the present invention, the dangling bond termination treatment of the
上記のようにカート5に戴置された太陽電池基板8が反応室1内に搬入され、反応室1は真空ポンプ4によって真空引きされる。搬入された太陽電池基板8は、カート5ごとヒーターによって加熱され、基板表面が約450℃となるように調整される。処理用ガス供給部3から太陽電池基板8のダングリングボンド終端処理用ガス(H2またはNH3)が供給され、高周波電極6の細孔6cから反応室1内に放出される。
The
この際、高周波電極には通常PECVD装置で用いられる13.56MHzより低い周波数の、50kHzから800kHzの高周波電力が高周波電力源2から印加される。これにより、上記の処理ガスから水素イオンを含むプラズマ(水素プラズマ)が形成される。この周波数の高周波では、発生したプラズマ中のイオンもこの周波数に追随して加減速されるので、太陽電池基板8付近の水素イオンは加速されて基板に注入され、基板内部のダングリングボンドとも結合してこれらを終端する。
At this time, a high frequency power of 50 kHz to 800 kHz having a frequency lower than 13.56 MHz normally used in a PECVD apparatus is applied to the high frequency electrode from the high frequency power source 2. As a result, plasma containing hydrogen ions (hydrogen plasma) is formed from the processing gas. At high frequency of this frequency, the generated ions in the plasma are also accelerated and decelerated following this frequency, so that the hydrogen ions near the
ダングリングボンド処理が完了すると、高周波電力印加は停止される。
次に、処理用ガス供給部3から反射防止膜成膜用の成膜ガス(SiH4、NH3、N2)が供給され、高周波電極の細孔6cから反応室1内に放出される。尚、ダングリングボンド終端処理用に反応室1に導入したH2またはNH3ガスは上記の反射防止膜成膜用の成膜ガスと同様の成分であり、成膜ガスを用いたプラズマの発生に際し障害となるものではないので、成膜ガスの反応器1への導入は、ダングリングボンド終端処理完了に続けて行われる。
When the dangling bond process is completed, the high frequency power application is stopped.
Next, a film forming gas (SiH 4 , NH 3 , N 2 ) for forming an antireflection film is supplied from the processing
次に、高周波電極6には外部の高周波電力源2から13.56MHzの高周波電力が印加され、電極板6bとカート5の間に、放出された成膜ガスから反応性のあるプラズマが生成される。このプラズマには各種のイオンおよびラジカルなどの反応性のある中性粒子が含まれており、これらが太陽電池基板8に付着し反応することにより太陽電池基板上に反射防止膜となるSiNxの成膜が行われる。
成膜処理が完了すると、太陽電池基板8は除熱後、反応室1を大気圧としてから、反応室1からカート5ごと搬出され、更に次に処理される太陽電池基板8がカート5ごと反応室1に搬入される。
Next, high frequency power of 13.56 MHz is applied to the high frequency electrode 6 from the external high frequency power source 2, and reactive plasma is generated between the
When the film forming process is completed, the
以上のように、本発明によれば、1台の装置で水素プラズマによる太陽電池基板8のダングリングボンド処理と、これに続いてこの太陽電池基板8にSiNxの反射防止膜の成膜処理が行われる。本発明により、ダングリングボンド処理後に、別の装置で反射防止膜の成膜を行うために、太陽電池基板を一旦反応室から出す必要がないので、太陽電池基板の処理スループットが向上できる。また、ダングリング処理後すぐに反射防止膜を成膜することで太陽電池基板表面が変化することなく保護することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the dangling bond process of the
上記の本発明の実施形態では太陽電池基板8のダングリングボンドの処理のみを説明したが、本発明では太陽電池以外であっても、大面積の半導体基板に対しダングリングボンドを含む工程を高スループットで行うことが可能である。またダングリングボンドを終端するために用いる水素イオンを含むプラズマは、NH3またはH2以外の処理用ガスであっても、太陽電池の特性に影響を与えない限り、発生したプラズマに水素イオンが含まれるようなものであれば、使用可能である。
In the above-described embodiment of the present invention, only the dangling bond treatment of the
また、本発明の実施形態として、SiNxからなる反射防止膜を太陽電池基板8の表面に成膜する例で説明したが、本発明はSiNx膜の成膜だけに限らず、処理用ガスを変更することにより、SiO2やITO等の他の種類の成膜処理を行う場合にも有効である。従って、太陽電池の反射防止膜の成膜に限らず、太陽電池および各種半導体デバイスのパッシベーション膜の成膜やELパネルの封止膜の成膜、液晶での透明電極膜の成膜等においても有効である。
Further, as an embodiment of the present invention has been described in example of forming an antireflection film made of SiN x on the surface of the
また上記の説明では反射防止膜の成膜のためのプラズマは通常13.56MHzが用いられるとしたが、この周波数以外でこのプラズマを発生してもよい。なお、この領域の周波数では水素イオンを含む各種イオンはこの周波数に追従できず、電子のみがこの周波数に追従して効率的に処理用ガスのイオン化を行うことにより、高濃度のプラズマが生成される。 In the above description, the plasma for forming the antireflection film is normally 13.56 MHz. However, this plasma may be generated at a frequency other than this frequency. It should be noted that various ions including hydrogen ions cannot follow this frequency at frequencies in this region, and only electrons follow this frequency to efficiently ionize the processing gas to generate high-concentration plasma. The
1‥ 真空容器(反応室)
2‥ 高周波電力源
3‥ 処理用ガス供給部
4‥ 真空ポンプ
5‥ カート(基板電極)
6‥ 高周波電極
6a‥ ガス放出孔 6b‥ 電極板 6c‥ 細孔
7‥ 配線
8‥ 太陽電池基板
9‥ ヒーター
10‥ アースシールド
11‥ 上部防着板
12‥ 下部防着板
1. Vacuum container (reaction chamber)
2. High
5. Cart (substrate electrode)
6. High frequency electrode
6a ...
Claims (7)
高周波電力を出力する高周波電力源と、
真空容器内で太陽電池基板を戴置する基板電極と、
前記真空容器内で前記基板電極に対向して配置されている高周波電極とを備えた平行平板型プラズマCVD装置を用いて太陽電池基板の表面に反射防止膜を成膜する方法において、
前記処理用ガス供給装置から第1処理用ガスを供給するとともに前記高周波電力源から前記高周波電極に第1周波数の高周波電力を印加し、前記高周波電極と前記基板電極との間に水素イオンを含むプラズマを発生させ、この水素イオンによって前記太陽電池基板のダングリングボンドを終端させる終端工程と、
前記処理用ガス供給装置から第2処理用ガスを供給するとともに前記高周波電力源から前記高周波電極に前記第1周波数よりも高い第2周波数の高周波電力を印加し、前記高周波電極と前記基板電極との間に太陽電池基板表面に反射防止膜を成膜するプラズマを発生させ、このプラズマによって前記太陽電池基板表面に前記反射防止膜を成膜する成膜工程とを連続して行うことを特徴とする平行平板型プラズマCVD装置を用いた太陽電池基板の反射防止膜の成膜方法。 A processing gas supply device for supplying a processing gas;
A high frequency power source that outputs high frequency power; and
A substrate electrode for placing a solar cell substrate in a vacuum vessel;
In the method of forming an antireflection film on the surface of a solar cell substrate using a parallel plate type plasma CVD apparatus provided with a high-frequency electrode disposed opposite to the substrate electrode in the vacuum vessel,
A first processing gas is supplied from the processing gas supply device, a high frequency power of a first frequency is applied from the high frequency power source to the high frequency electrode, and hydrogen ions are included between the high frequency electrode and the substrate electrode. A termination step of generating plasma and terminating dangling bonds of the solar cell substrate by the hydrogen ions;
Supplying a second processing gas from the processing gas supply device and applying a high-frequency power having a second frequency higher than the first frequency from the high-frequency power source to the high-frequency electrode; and the high-frequency electrode, the substrate electrode, A plasma for forming an antireflection film on the surface of the solar cell substrate is generated during the period, and a film forming step for forming the antireflection film on the surface of the solar cell substrate by the plasma is continuously performed. A method of forming an antireflection film on a solar cell substrate using a parallel plate type plasma CVD apparatus.
前記終端工程は、前記太陽電池基板のダングリングボンドを終端する水素イオンを含むプラズマを発生するための第1処理用ガスを前記処理ガス供給装置から供給する第1工程、および、前記高周波電力源から第1周波数の高周波電力を発生させる第2工程を含み、
前記成膜工程は、前記終端工程が終了した後、前記太陽電池基板に前記反射防止膜を成膜するための第2処理用ガスを前記処理ガス供給装置から供給するように切り替える第3工程、および、前記高周波電力源から前記第1周波数より高い第2周波数の高周波電力を発生させる第4工程を含むことを特徴とする平行平板型プラズマCVD装置を用いた太陽電池基板の反射防止膜の成膜方法。 In the film-forming method of the anti-reflective film of the solar cell substrate of Claim 1,
The termination step includes a first step of supplying a first processing gas for generating plasma containing hydrogen ions that terminate dangling bonds of the solar cell substrate from the processing gas supply device, and the high-frequency power source. A second step of generating high frequency power of the first frequency from
The film forming step is a third step of switching to supply a second processing gas for forming the antireflection film on the solar cell substrate from the processing gas supply device after the termination step is completed. And a fourth step of generating a high-frequency power having a second frequency higher than the first frequency from the high-frequency power source, and forming an antireflection film for a solar cell substrate using a parallel plate type plasma CVD apparatus Membrane method.
前記水素イオンを含むプラズマを発生するための前記第1処理用ガスはNH3およびH2のいずれか一方であることを特徴とする平行平板型プラズマCVD装置を用いた太陽電池基板の反射防止膜の成膜方法。 In the film-forming method of the anti-reflective film of the solar cell substrate of Claim 1 or 2,
The first processing gas for generating the plasma containing hydrogen ions is either NH 3 or H 2. The antireflection film for the solar cell substrate using the parallel plate type plasma CVD apparatus The film forming method.
前記終端工程において、前記水素イオンを含むプラズマを発生させる際には、前記高周波電力源の出力を50kHz〜800kHzの第1周波数に設定し、
前記成膜工程において、前記太陽電池基板表面に反射防止膜を成膜するプラズマを発生させる際には、前記電力供給部の出力電力を13.56MHzの第2周波数に設定することを特徴とする平行平板型プラズマCVD装置を用いた太陽電池基板の反射防止膜の成膜方法。 In the film-forming method of the antireflection film of the solar cell substrate according to any one of claims 1 to 3,
In the termination step, when generating the plasma containing the hydrogen ions, the output of the high-frequency power source is set to a first frequency of 50 kHz to 800 kHz,
In the film formation step, when generating plasma for forming an antireflection film on the surface of the solar cell substrate, the output power of the power supply unit is set to a second frequency of 13.56 MHz. A method of forming an antireflection film on a solar cell substrate using a parallel plate type plasma CVD apparatus.
前記反射防止膜はSiNxであり、このSiNxの反射防止膜を成膜するプラズマを発生するための前記第2処理用ガスはSiH4とNH3とN2との混合ガスであることを特徴とする平行平板型プラズマCVD装置を用いた太陽電池基板の反射防止膜の成膜方法。 In the film-forming method of the antireflection film of the solar cell substrate according to any one of claims 1 to 4,
The antireflection film is SiN x , and the second processing gas for generating plasma for forming the SiN x antireflection film is a mixed gas of SiH 4 , NH 3, and N 2. A method for forming an antireflection film on a solar cell substrate using a parallel plate type plasma CVD apparatus.
高周波電力を高周波電極に印加する高周波電力源と、
真空容器内において前記前記太陽電池基板を戴置する基板電極と、
前記真空容器内において前記基板電極に対向して配置されている高周波電極と、
前記処理用ガス供給装置および前記高周波電力源を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
(a)前記高周波電極と前記基板電極との間に水素イオンを含むプラズマを発生させ、この水素イオンによって前記太陽電池基板のダングリングボンドを終端させるため、NH3およびH2のいずれかを供給するように前記処理用ガス供給装置を制御するとともに、低周波数の高周波電力を前記高周波電極に印加するように前記高周波電力源を制御し、
(b)ダングリングボンドを終端させた後、前記高周波電極と前記基板電極との間に太陽電池基板表面にSiNxの反射防止膜を成膜するプラズマを発生させ、このプラズマによって前記太陽電池基板表面に前記反射防止膜を成膜するため、SiH4とNH3とN2との混合ガスを供給するように前記処理用ガス供給装置を制御するとともに、高周波数の高周波電力を前記高周波電極に印加するように前記高周波電力源を制御することを特徴とする平行平板型プラズマCVD装置。 A processing gas supply device for supplying a processing gas;
A high frequency power source for applying high frequency power to the high frequency electrode;
A substrate electrode for placing the solar cell substrate in a vacuum vessel;
A high frequency electrode disposed opposite to the substrate electrode in the vacuum vessel;
A control circuit for controlling the processing gas supply device and the high-frequency power source,
The control circuit includes:
(A) To generate plasma containing hydrogen ions between the high-frequency electrode and the substrate electrode, and to terminate dangling bonds of the solar cell substrate by the hydrogen ions, supply either NH 3 or H 2 Controlling the processing gas supply device to control the high-frequency power source so as to apply low-frequency high-frequency power to the high-frequency electrode,
(B) After terminating the dangling bond, plasma is generated between the high-frequency electrode and the substrate electrode to form a SiN x antireflection film on the surface of the solar cell substrate. In order to form the antireflection film on the surface, the processing gas supply device is controlled so as to supply a mixed gas of SiH 4 , NH 3 and N 2, and high frequency high frequency power is applied to the high frequency electrode. A parallel plate type plasma CVD apparatus, wherein the high-frequency power source is controlled to be applied.
ダングリングボンドを終端させるときの前記高周波電力の周波数は50kHz〜800kHzであり、前記SiNxの反射防止膜を成膜するときの前記高周波電力の周波数は13.56MHzであることを特徴とする平行平板型プラズマCVD装置。
In the parallel plate type plasma CVD apparatus according to claim 6,
The frequency of the high-frequency power when terminating the dangling bond is 50 kHz to 800 kHz, and the frequency of the high-frequency power when forming the SiN x antireflection film is 13.56 MHz. A flat plate type plasma CVD apparatus.
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JP2015220418A (en) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 株式会社島津製作所 | Thin film deposition device |
WO2018168785A1 (en) * | 2017-03-13 | 2018-09-20 | 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 | Method for producing heterojunction solar cell, heterojunction solar cell and heterojunction crystalline silicon electronic device |
-
2010
- 2010-12-06 JP JP2010271849A patent/JP2012124229A/en active Pending
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WO2018168785A1 (en) * | 2017-03-13 | 2018-09-20 | 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 | Method for producing heterojunction solar cell, heterojunction solar cell and heterojunction crystalline silicon electronic device |
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