JP2670560B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、振幅変調を加えること
により、プラズマ化学反応を助長せしめたもので、特
に、光電変換装置、または珪素を主成分とする非単結晶
半導体からなる薄膜電界効果トランジスタ等を大型基板
上に大量に生産するためのプラズマ化学気相堆積法を用
いたプラズマ処理装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】プラズマ化学気相堆積法( 以下、本明細
書において、プラズマＣＶＤ法と記載する) により形成
される珪素を主成分とした非単結晶半導体薄膜や酸化珪
素、窒化シリコン等の絶縁体薄膜は、太陽電池、イメ−
ジセンサ等の光電変換装置、液晶表示装置等に使用する
薄膜電界効果トランジスタなどの材料として幅広く応用
されている。これらの装置は、性質の異なる複数の薄膜
を積層したものから構成され、大型化および低価格化に
伴い、これら積層膜を工業的に大面積に、かつ大量に作
製することが要望されている。 【０００３】以下、上記目的を達成する従来の被膜作製
方法およびその装置について説明する。図１は最も一般
的な平行平板電極を用いたプラズマＣＶＤ装置の概略断
面図である。プラズマＣＶＤ装置は、１つの真空予備室
(1) と、２つの反応室(2) 、(3) とから構成されてい
る。被膜を形成する基板(11)は、基板支持体(10)上に設
置され、この基板支持体(10)と共に、仕切り弁(8) を通
じて反応室(2) へ搬送される。該反応室(2) において、
基板(11)は、ヒ−タ−(6) により加熱され、所定の温度
に達した後、放電電極(4) 、(6) により反応性気体を分
解、活性化させて基板(11)上に薄膜を形成するものであ
る。 【０００４】この方式は、図１より明らかな如く、基板
(11)と放電電極(4) 、(6) とが平行であるため、大面積
の基板(11)上に薄膜を形成する際に、放電電極(4) 、
(6) の面積を大きくする必要があった。さらに、上記薄
膜形成方法は、一回の工程で、放電電極(4) 、(6) の面
積とほぼ等しい被膜面積にしか形成されないため、基板
(11)の大量処理に不十分であった。これらを解決する一
つの方法として、本出願人らによるプラズマ気相反応装
置（特願昭59-79623号）がある。図２は本出願人が提案
した従来例における被膜形成装置の概略断面図である。 【０００５】図２において、被膜形成用基板(25)は、平
行平板電極(21)間で、互いに重ね合わせると共に、平行
平板電極(21)に対し垂直となるように配設されている。
上記従来例と比較して、この方法は、装置の床面積が従
来とほぼ同等であるにもかかわらず、一度に従来の10倍
以上の処理を行なうことができる。上下の平行平板電極
(21)の距離を広げていくに従い、より大きい被膜を被膜
形成用基板(25)上に作製することが可能となる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかし、実際は、上下
の平行平板電極(21)の間隔が広くなるに従い、プラズマ
放電を起こし難くなる。そこで、平行平板電極(21)の間
隔は、通常、平行平板電極(21)の一辺の二倍以内になる
ようにとっている。このような大面積、大量基板処理の
プラズマ気相反応法には、いくつかの欠点が存在する。
すなわち、減圧ＣＶＤ方法は、膜厚を比較的均一にする
ことができるが、大面積、大量の基板を処理するために
反応性気体を分解または活性化する必要がある。しか
し、反応性気体を分解または活性化を行なうためには、
高周波電力の印加が必要である。高周波電力を電極に印
加すると、電極近傍と電極から離れた所によって放電の
状態が異なり、被膜の膜厚分布ができる。大面積の基板
を電極に対して垂直にして、大量の基板を同時に被膜す
る場合、平行平板電極(21)間の距離が相当長いため、被
膜形成用基板(25)上に形成された被膜は、特定の製膜条
件の場合以外、平行平板電極(21)間方向に膜厚分布を持
ってしまう。 【０００７】図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は図
２に示すプラズマ気相反応装置によって、非単結晶珪素
半導体を被膜形成用基板上に作製した場合、被膜の形成
される状態を示す。図３（Ａ）において、Ｘ軸方向に高
周波電力の大きさを、Ｙ軸方向に反応圧力をとる。図３
（Ａ）の１の領域で示すように、反応圧力が高めで、高
周波電力の投入電力が低い場合、図３（Ｂ）に示すよう
に被膜形成用基板(25)の平行平板電極(21)方向の上部お
よび下部近傍に形成される被膜は、厚くなるような膜厚
分布を有する。この被膜を作製中、プラズマ反応を行っ
ている第１反応室(13)内のプラズマ発光領域は、上下の
平行平板電極(21)の近傍に集まっているのが観察され
た。 【０００８】次に、低い反応圧力で、高い高周波電力を
投入した場合、すなわち高周波電力と反応圧力との関係
が図３（Ａ）の３の領域にある場合、図３（Ｄ）に示す
ように被膜形成用基板(25)の平行平板電極(21)方向に対
し、中央部近傍に形成される被膜は、厚くなる膜厚分布
を有する。また、狭い範囲ではあるが、高周波電力と反
応圧力との関係が図３（Ａ）の２の領域で示す関係にあ
る場合、図３（Ｃ）に示すような均一な膜厚分布を得る
ことが可能であった。しかし、上記狭い範囲に高周波電
力と反応圧力との関係を制御することは困難であった。 【０００９】このように大面積基板上において、不均一
な膜厚分布を有すると、同一基板上に構成される各半導
体素子の特性、特に物理的および電気的特性には、ひど
いばらつきを生じ、大面積基板上にTFT や光電変換装置
を作製しても工業的な価値を得ることができなかった。
本発明は、以上のような課題を解決するためのもので、
大量の大面積基板上に均一な膜厚分布を有する被膜作製
方法およびプラズマ処理装置を提供することを目的とす
る。 【００１０】 【００１１】前記目的を達成するために、本発明のプラ
ズマ処理装置は、減圧状態で被膜形成用基板（２５）を
保持する反応空間（１３）と、高周波電力を発生させる
手段と、前記高周波電力を振幅変調せしめる手段と、前
記反応空間（１３）における一対の電極（２１）間に前
記振幅変調した高周波電力を供給する手段とから構成さ
れる。 【００１２】 【作 用】本出願人は、従来のように、単に一定振幅
の高周波電力を印加するのをやめて、高周波電力を振幅
変調して印加することによって、大きい面積の基板上
に、より均一な膜厚分布の被膜を得ると共に、反応容器
の内壁に発生するフレークの低減に効果のあることを発
見した。すなわち、本発明のプラズマ処理装置は、減圧
状態においてプラズマを発生させると共に、たとえば、
一対の平行平板電極に対して垂直に配設された被膜形成
用基板に振幅変調した高周波電力を印加することによっ
て、反応性気体の分解または活性化を大きくしたり、あ
るいは小さくする。このような反応性気体の分解または
活性化の変化は、被膜の膜厚分布をより一定にする。た
とえば、振幅変調の程度は、プラズマ放電の安定継続の
点より５０％以下とした。また、反応性気体のラジカル
が存在する場合は、放電の有無の繰り返しとして振幅変
調を行なってもよい。かくすると、変調がかけられた放
電が弱いまたは無い時には、減圧ＣＶＤと同様の効果が
あり、たとえば凹凸のある基板表面であっても、その側
面が上面と同じ厚さに形成されたり、あるいは反応容器
の内壁に発生するフレークの低減等の効果がある。 【００１３】また、形成される被膜の特性上の問題より
振幅変調の回数は、五秒間に一回以上であることを特徴
とするものである。すなわち、振幅変調度を１００％に
近づけると、高周波電力の発生しない部分と振幅の大き
い部分との差が大きくなる。また、振幅変調度を小さく
すると単に高周波電力を印加したものと同じになる。さ
らに、振幅変調の回数は、少ないと単に振幅の一定な高
周波電力を印加したことと同じであり、多いと反応性気
体の分解または活性化の変化が大きくなる。以下、実施
例により本発明を説明する。 【００１４】 【実 施 例】本実施例においては、図２に示すプラズ
マ気相反応装置を使用し、たとえばガラスからなる被膜
形成用基板(25)上に非単結晶半導体被膜を形成した。図
２において、300 ｍｍ×400 ｍｍの大きさの被膜形成用
基板(25)を平行平板電極(21)に対して垂直に配置するよ
うに基板支持用トレイ(24)がセッティングされる。本実
施例の場合、同基板支持用トレイ(24)に被膜形成用基板
(25)を１０枚装着してあるが、被膜形成用基板(25)の向
かい合う間隔が20ｍｍ以上であれば放電するので、より
多くの被膜形成用基板(25)上に被膜形成が可能である。
被膜形成用基板(25)の膜厚の均一性を考えるならば、本
実施例の場合、１０枚ないし１５枚程度が良い。 【００１５】なお、この被膜形成用基板(25)の間隔は、
被膜作製時の圧力等他の要素によって変化するので、一
つに固定することは適当ではない。この被膜形成用基板
(25)がセットされた基板支持用トレイ(24)は、プラズマ
ＣＶＤ装置の予備室(12)内に入れられ、真空排気を行っ
た後、ゲイト弁(16)を開き、搬送機構(15)により第１反
応室(13)へ移動させる。その後、図２では描けないので
省略してあるが、図２の紙面と平行で手前側と奥側にあ
る基板加熱用ヒ−タ−により、被膜形成面は、被膜形成
温度である200 ℃ないし300 ℃程度にまで加熱される。
この状態で、第１反応室(13)内にシランガスを50SCCMの
流量で導入し、排気系のコンダクタンスを制御して、第
１反応室(13)内の圧力を0.01torrないし0.1torr に保持
した。 【００１６】次に、上下の平行平板電極(21)間に13.56M
Hzの高周波電力を印加し、プラズマ放電は、上下の電極
フ−ド(18)および基板支持用トレイ(24)の側面にて構成
される空間中に閉じ込められ、第１反応室(13)の内壁ま
で到達していない。よって、形成される被膜も、前記の
空間内部にしか形成されず、第１反応室(13)の内壁をク
リ−ニングする必要がないか、またはクリ−ニングの回
数を非常に少なくすることが可能となっている。この平
行平板電極(21)間には、13.56MHzの高周波が供給され
る。すなわち、従来よりの公知のプラズマＣＶＤ法は、
電極に印加する電力値または波高値を一定にすることを
よしとしていた。 【００１７】しかし、本発明においては、高周波発信回
路と終段の増幅回路（高周波電力を発生させる手段）と
の間に無線機における振幅変調をさせる変調回路（振幅
変調せしめる手段）を加えたものである。 高周波を振
幅変調すると、振幅の波高値が大きくなったり、また小
さく（ゼロを含む）なったりするいわゆる振幅変調（am
prification modutation ）をすることができる。そし
て、この振幅変調された高周波電力を反応空間に供給す
る手段である一対の電極に供給した。本実施例は、かく
の如き振幅変調をさせることにより反応性気体の分解ま
たは活性化に変化を持たせる。すなわち、従来のプラズ
マＣＶＤのプラズマ処理方法では、一定の振幅からなる
高周波を印加することによって、反応性気体を分解また
は活性化させて被膜を形成していた。そのため、被膜を
形成する基板の大きさが大きくなると、反応空間に分解
または活性化した反応性気体が均一に広がらない。 【００１８】これに対して、本実施例は、振幅変調した
高周波電力を印加することで、分解または活性化を変化
させることで反応性気体を広く分散させることになる。
そのため、被膜形成用基板(25)上には、均質に反応性気
体が分散し、被形成面上に到達する。結果として均一な
被膜を形成することができるようになった。従来方法に
おけるプラズマＣＶＤ法は、常時一定の強さの高周波電
力を印加することによって、放電が生じているため、そ
の放電を強くしている所で、より放電し易く、放電のし
ないところで放電し難いというプラズマの不安定性にと
もなう膜厚分布のバラツキがおき不均一な膜厚になって
しまった。平行平板電極(21)の間に印加する高周波電力
によって振幅変調される回数は、たとえば１ないし５秒
に一回またはそれ以上とした。 【００１９】本実施例においては、上記振幅変調条件の
高周波電力を全体で約20分間放電を行い、非単結晶珪素
半導体を基板上に約5000Åの厚さに形成した。この場
合、300 ｍｍ×400 ｍｍの大きさの被膜形成用基板(25)
に形成された被膜は、振幅変調をかけないものと比較し
てより均一になった。本発明の方法を用いて、300 ｍｍ
×400 ｍｍの被膜形成用基板(25)の上にP,I,N 構造を有
する太陽電池( 素子面積1.05cm2)を400 個作製した。そ
の特性を以下に示す。 光電変換効率(%) 個 数 11.0〜10.6 12 10.5〜10.1 206 10.0〜 9.6 173 9.5〜 9.1 9 9.0〜 8.6 0 【００２０】このように、本実施例の方法によって形成
された被膜と従来例の方法によって形成された被膜と比
較した場合、本発明の方法によって形成された被膜は、
光電変換効率のばらつきが非常に小さくなっている。こ
れは特に、PIN 型太陽電池のＩ型半導体層の膜厚のばら
つきが非常に少ないことと深い関係があるためである。 【００２１】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、高
周波電力を振幅変調して、たとえば、一対の平行平板電
極間に印加すると共に、当該一対の平行平板電極間に配
設された被膜形成用基板に減圧状態でプラズマＣＶＤを
行なったため、プラズマが振幅変調した高周波電力によ
って分散され、大きい面積の被膜形成用基板上に均一な
被膜を形成することが可能となる。これにより大きい面
積の被膜形成用基板より、取り出せる素子数が増加し、
さらに、その特性も均一なものが得られるようになる。
本発明によれば、たとえば、一対の平行平板電極間に高
周波電力を振幅変調して印加したため、反応室の内壁に
フレークが発生しないので、大面積の素子、たとえば太
陽電池等の基板上に凹凸があっても、その側面にも上面
と同じ厚さの膜を均一に形成することができる。
により、プラズマ化学反応を助長せしめたもので、特
に、光電変換装置、または珪素を主成分とする非単結晶
半導体からなる薄膜電界効果トランジスタ等を大型基板
上に大量に生産するためのプラズマ化学気相堆積法を用
いたプラズマ処理装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】プラズマ化学気相堆積法( 以下、本明細
書において、プラズマＣＶＤ法と記載する) により形成
される珪素を主成分とした非単結晶半導体薄膜や酸化珪
素、窒化シリコン等の絶縁体薄膜は、太陽電池、イメ−
ジセンサ等の光電変換装置、液晶表示装置等に使用する
薄膜電界効果トランジスタなどの材料として幅広く応用
されている。これらの装置は、性質の異なる複数の薄膜
を積層したものから構成され、大型化および低価格化に
伴い、これら積層膜を工業的に大面積に、かつ大量に作
製することが要望されている。 【０００３】以下、上記目的を達成する従来の被膜作製
方法およびその装置について説明する。図１は最も一般
的な平行平板電極を用いたプラズマＣＶＤ装置の概略断
面図である。プラズマＣＶＤ装置は、１つの真空予備室
(1) と、２つの反応室(2) 、(3) とから構成されてい
る。被膜を形成する基板(11)は、基板支持体(10)上に設
置され、この基板支持体(10)と共に、仕切り弁(8) を通
じて反応室(2) へ搬送される。該反応室(2) において、
基板(11)は、ヒ−タ−(6) により加熱され、所定の温度
に達した後、放電電極(4) 、(6) により反応性気体を分
解、活性化させて基板(11)上に薄膜を形成するものであ
る。 【０００４】この方式は、図１より明らかな如く、基板
(11)と放電電極(4) 、(6) とが平行であるため、大面積
の基板(11)上に薄膜を形成する際に、放電電極(4) 、
(6) の面積を大きくする必要があった。さらに、上記薄
膜形成方法は、一回の工程で、放電電極(4) 、(6) の面
積とほぼ等しい被膜面積にしか形成されないため、基板
(11)の大量処理に不十分であった。これらを解決する一
つの方法として、本出願人らによるプラズマ気相反応装
置（特願昭59-79623号）がある。図２は本出願人が提案
した従来例における被膜形成装置の概略断面図である。 【０００５】図２において、被膜形成用基板(25)は、平
行平板電極(21)間で、互いに重ね合わせると共に、平行
平板電極(21)に対し垂直となるように配設されている。
上記従来例と比較して、この方法は、装置の床面積が従
来とほぼ同等であるにもかかわらず、一度に従来の10倍
以上の処理を行なうことができる。上下の平行平板電極
(21)の距離を広げていくに従い、より大きい被膜を被膜
形成用基板(25)上に作製することが可能となる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかし、実際は、上下
の平行平板電極(21)の間隔が広くなるに従い、プラズマ
放電を起こし難くなる。そこで、平行平板電極(21)の間
隔は、通常、平行平板電極(21)の一辺の二倍以内になる
ようにとっている。このような大面積、大量基板処理の
プラズマ気相反応法には、いくつかの欠点が存在する。
すなわち、減圧ＣＶＤ方法は、膜厚を比較的均一にする
ことができるが、大面積、大量の基板を処理するために
反応性気体を分解または活性化する必要がある。しか
し、反応性気体を分解または活性化を行なうためには、
高周波電力の印加が必要である。高周波電力を電極に印
加すると、電極近傍と電極から離れた所によって放電の
状態が異なり、被膜の膜厚分布ができる。大面積の基板
を電極に対して垂直にして、大量の基板を同時に被膜す
る場合、平行平板電極(21)間の距離が相当長いため、被
膜形成用基板(25)上に形成された被膜は、特定の製膜条
件の場合以外、平行平板電極(21)間方向に膜厚分布を持
ってしまう。 【０００７】図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は図
２に示すプラズマ気相反応装置によって、非単結晶珪素
半導体を被膜形成用基板上に作製した場合、被膜の形成
される状態を示す。図３（Ａ）において、Ｘ軸方向に高
周波電力の大きさを、Ｙ軸方向に反応圧力をとる。図３
（Ａ）の１の領域で示すように、反応圧力が高めで、高
周波電力の投入電力が低い場合、図３（Ｂ）に示すよう
に被膜形成用基板(25)の平行平板電極(21)方向の上部お
よび下部近傍に形成される被膜は、厚くなるような膜厚
分布を有する。この被膜を作製中、プラズマ反応を行っ
ている第１反応室(13)内のプラズマ発光領域は、上下の
平行平板電極(21)の近傍に集まっているのが観察され
た。 【０００８】次に、低い反応圧力で、高い高周波電力を
投入した場合、すなわち高周波電力と反応圧力との関係
が図３（Ａ）の３の領域にある場合、図３（Ｄ）に示す
ように被膜形成用基板(25)の平行平板電極(21)方向に対
し、中央部近傍に形成される被膜は、厚くなる膜厚分布
を有する。また、狭い範囲ではあるが、高周波電力と反
応圧力との関係が図３（Ａ）の２の領域で示す関係にあ
る場合、図３（Ｃ）に示すような均一な膜厚分布を得る
ことが可能であった。しかし、上記狭い範囲に高周波電
力と反応圧力との関係を制御することは困難であった。 【０００９】このように大面積基板上において、不均一
な膜厚分布を有すると、同一基板上に構成される各半導
体素子の特性、特に物理的および電気的特性には、ひど
いばらつきを生じ、大面積基板上にTFT や光電変換装置
を作製しても工業的な価値を得ることができなかった。
本発明は、以上のような課題を解決するためのもので、
大量の大面積基板上に均一な膜厚分布を有する被膜作製
方法およびプラズマ処理装置を提供することを目的とす
る。 【００１０】 【００１１】前記目的を達成するために、本発明のプラ
ズマ処理装置は、減圧状態で被膜形成用基板（２５）を
保持する反応空間（１３）と、高周波電力を発生させる
手段と、前記高周波電力を振幅変調せしめる手段と、前
記反応空間（１３）における一対の電極（２１）間に前
記振幅変調した高周波電力を供給する手段とから構成さ
れる。 【００１２】 【作 用】本出願人は、従来のように、単に一定振幅
の高周波電力を印加するのをやめて、高周波電力を振幅
変調して印加することによって、大きい面積の基板上
に、より均一な膜厚分布の被膜を得ると共に、反応容器
の内壁に発生するフレークの低減に効果のあることを発
見した。すなわち、本発明のプラズマ処理装置は、減圧
状態においてプラズマを発生させると共に、たとえば、
一対の平行平板電極に対して垂直に配設された被膜形成
用基板に振幅変調した高周波電力を印加することによっ
て、反応性気体の分解または活性化を大きくしたり、あ
るいは小さくする。このような反応性気体の分解または
活性化の変化は、被膜の膜厚分布をより一定にする。た
とえば、振幅変調の程度は、プラズマ放電の安定継続の
点より５０％以下とした。また、反応性気体のラジカル
が存在する場合は、放電の有無の繰り返しとして振幅変
調を行なってもよい。かくすると、変調がかけられた放
電が弱いまたは無い時には、減圧ＣＶＤと同様の効果が
あり、たとえば凹凸のある基板表面であっても、その側
面が上面と同じ厚さに形成されたり、あるいは反応容器
の内壁に発生するフレークの低減等の効果がある。 【００１３】また、形成される被膜の特性上の問題より
振幅変調の回数は、五秒間に一回以上であることを特徴
とするものである。すなわち、振幅変調度を１００％に
近づけると、高周波電力の発生しない部分と振幅の大き
い部分との差が大きくなる。また、振幅変調度を小さく
すると単に高周波電力を印加したものと同じになる。さ
らに、振幅変調の回数は、少ないと単に振幅の一定な高
周波電力を印加したことと同じであり、多いと反応性気
体の分解または活性化の変化が大きくなる。以下、実施
例により本発明を説明する。 【００１４】 【実 施 例】本実施例においては、図２に示すプラズ
マ気相反応装置を使用し、たとえばガラスからなる被膜
形成用基板(25)上に非単結晶半導体被膜を形成した。図
２において、300 ｍｍ×400 ｍｍの大きさの被膜形成用
基板(25)を平行平板電極(21)に対して垂直に配置するよ
うに基板支持用トレイ(24)がセッティングされる。本実
施例の場合、同基板支持用トレイ(24)に被膜形成用基板
(25)を１０枚装着してあるが、被膜形成用基板(25)の向
かい合う間隔が20ｍｍ以上であれば放電するので、より
多くの被膜形成用基板(25)上に被膜形成が可能である。
被膜形成用基板(25)の膜厚の均一性を考えるならば、本
実施例の場合、１０枚ないし１５枚程度が良い。 【００１５】なお、この被膜形成用基板(25)の間隔は、
被膜作製時の圧力等他の要素によって変化するので、一
つに固定することは適当ではない。この被膜形成用基板
(25)がセットされた基板支持用トレイ(24)は、プラズマ
ＣＶＤ装置の予備室(12)内に入れられ、真空排気を行っ
た後、ゲイト弁(16)を開き、搬送機構(15)により第１反
応室(13)へ移動させる。その後、図２では描けないので
省略してあるが、図２の紙面と平行で手前側と奥側にあ
る基板加熱用ヒ−タ−により、被膜形成面は、被膜形成
温度である200 ℃ないし300 ℃程度にまで加熱される。
この状態で、第１反応室(13)内にシランガスを50SCCMの
流量で導入し、排気系のコンダクタンスを制御して、第
１反応室(13)内の圧力を0.01torrないし0.1torr に保持
した。 【００１６】次に、上下の平行平板電極(21)間に13.56M
Hzの高周波電力を印加し、プラズマ放電は、上下の電極
フ−ド(18)および基板支持用トレイ(24)の側面にて構成
される空間中に閉じ込められ、第１反応室(13)の内壁ま
で到達していない。よって、形成される被膜も、前記の
空間内部にしか形成されず、第１反応室(13)の内壁をク
リ−ニングする必要がないか、またはクリ−ニングの回
数を非常に少なくすることが可能となっている。この平
行平板電極(21)間には、13.56MHzの高周波が供給され
る。すなわち、従来よりの公知のプラズマＣＶＤ法は、
電極に印加する電力値または波高値を一定にすることを
よしとしていた。 【００１７】しかし、本発明においては、高周波発信回
路と終段の増幅回路（高周波電力を発生させる手段）と
の間に無線機における振幅変調をさせる変調回路（振幅
変調せしめる手段）を加えたものである。 高周波を振
幅変調すると、振幅の波高値が大きくなったり、また小
さく（ゼロを含む）なったりするいわゆる振幅変調（am
prification modutation ）をすることができる。そし
て、この振幅変調された高周波電力を反応空間に供給す
る手段である一対の電極に供給した。本実施例は、かく
の如き振幅変調をさせることにより反応性気体の分解ま
たは活性化に変化を持たせる。すなわち、従来のプラズ
マＣＶＤのプラズマ処理方法では、一定の振幅からなる
高周波を印加することによって、反応性気体を分解また
は活性化させて被膜を形成していた。そのため、被膜を
形成する基板の大きさが大きくなると、反応空間に分解
または活性化した反応性気体が均一に広がらない。 【００１８】これに対して、本実施例は、振幅変調した
高周波電力を印加することで、分解または活性化を変化
させることで反応性気体を広く分散させることになる。
そのため、被膜形成用基板(25)上には、均質に反応性気
体が分散し、被形成面上に到達する。結果として均一な
被膜を形成することができるようになった。従来方法に
おけるプラズマＣＶＤ法は、常時一定の強さの高周波電
力を印加することによって、放電が生じているため、そ
の放電を強くしている所で、より放電し易く、放電のし
ないところで放電し難いというプラズマの不安定性にと
もなう膜厚分布のバラツキがおき不均一な膜厚になって
しまった。平行平板電極(21)の間に印加する高周波電力
によって振幅変調される回数は、たとえば１ないし５秒
に一回またはそれ以上とした。 【００１９】本実施例においては、上記振幅変調条件の
高周波電力を全体で約20分間放電を行い、非単結晶珪素
半導体を基板上に約5000Åの厚さに形成した。この場
合、300 ｍｍ×400 ｍｍの大きさの被膜形成用基板(25)
に形成された被膜は、振幅変調をかけないものと比較し
てより均一になった。本発明の方法を用いて、300 ｍｍ
×400 ｍｍの被膜形成用基板(25)の上にP,I,N 構造を有
する太陽電池( 素子面積1.05cm2)を400 個作製した。そ
の特性を以下に示す。 光電変換効率(%) 個 数 11.0〜10.6 12 10.5〜10.1 206 10.0〜 9.6 173 9.5〜 9.1 9 9.0〜 8.6 0 【００２０】このように、本実施例の方法によって形成
された被膜と従来例の方法によって形成された被膜と比
較した場合、本発明の方法によって形成された被膜は、
光電変換効率のばらつきが非常に小さくなっている。こ
れは特に、PIN 型太陽電池のＩ型半導体層の膜厚のばら
つきが非常に少ないことと深い関係があるためである。 【００２１】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、高
周波電力を振幅変調して、たとえば、一対の平行平板電
極間に印加すると共に、当該一対の平行平板電極間に配
設された被膜形成用基板に減圧状態でプラズマＣＶＤを
行なったため、プラズマが振幅変調した高周波電力によ
って分散され、大きい面積の被膜形成用基板上に均一な
被膜を形成することが可能となる。これにより大きい面
積の被膜形成用基板より、取り出せる素子数が増加し、
さらに、その特性も均一なものが得られるようになる。
本発明によれば、たとえば、一対の平行平板電極間に高
周波電力を振幅変調して印加したため、反応室の内壁に
フレークが発生しないので、大面積の素子、たとえば太
陽電池等の基板上に凹凸があっても、その側面にも上面
と同じ厚さの膜を均一に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】最も一般的な平行平板電極を用いたプラズマＣ
ＶＤ装置の概略断面図である。 【図２】本出願人が提案した従来例における被膜形成装
置の概略断面図である。 【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は図２に示す
プラズマ気相反応装置によって、非単結晶珪素半導体を
被膜形成用基板上に作製した場合、被膜の形成される状
態を示す。 【符号の説明】 １２・・・予備室 １３・・・第１反応室 １４・・・第２反応室 １５・・・搬送機構 １６、１７・・・ゲイト弁 １８、１９、２０・・・フード ２１、２３・・・平行平板電極 ２４・・・基板支持用トレイ ２５・・・被膜形成用基板
ＶＤ装置の概略断面図である。 【図２】本出願人が提案した従来例における被膜形成装
置の概略断面図である。 【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は図２に示す
プラズマ気相反応装置によって、非単結晶珪素半導体を
被膜形成用基板上に作製した場合、被膜の形成される状
態を示す。 【符号の説明】 １２・・・予備室 １３・・・第１反応室 １４・・・第２反応室 １５・・・搬送機構 １６、１７・・・ゲイト弁 １８、１９、２０・・・フード ２１、２３・・・平行平板電極 ２４・・・基板支持用トレイ ２５・・・被膜形成用基板
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(72)発明者 金花 美樹雄
神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社
半導体エネルギー研究所内
(72)発明者 阿部 雅芳
神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社
半導体エネルギー研究所内
(72)発明者 柴田 克彦
神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社
半導体エネルギー研究所内
(72)発明者 薄田 真人
神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社
半導体エネルギー研究所内
(72)発明者 石田 典也
神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社
半導体エネルギー研究所内
(72)発明者 佐竹 朱美
神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社
半導体エネルギー研究所内
(72)発明者 荒井 康行
神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社
半導体エネルギー研究所内
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．減圧状態で被膜形成用基板を保持する反応空間と、 高周波電力を発生させる手段と、 前記高周波電力を振幅変調せしめる手段と、前記 反応空間における一対の電極間に前記振幅変調した
高周波電力を供給する手段と、 から構成されたことを特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5226681A JP2670560B2 (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5226681A JP2670560B2 (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | プラズマ処理装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61186203A Division JP2588388B2 (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | 被膜作製方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7045077A Division JP2649333B2 (ja) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06267875A JPH06267875A (ja) | 1994-09-22 |
| JP2670560B2 true JP2670560B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=16848992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5226681A Expired - Fee Related JP2670560B2 (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2670560B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100455426B1 (ko) * | 2002-03-29 | 2004-11-06 | 주식회사 엘지이아이 | 열교환기 연속 표면처리장비의 2열처리구조 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61186203A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-19 | Tokyo Gas Co Ltd | コ−クス炉ガスの精製方法 |
-
1993
- 1993-08-20 JP JP5226681A patent/JP2670560B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61186203A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-19 | Tokyo Gas Co Ltd | コ−クス炉ガスの精製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06267875A (ja) | 1994-09-22 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |