JP5691081B2 - Deposition equipment - Google Patents
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Description
本発明は成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus.
クリーンなエネルギー源として注目されている太陽電池素子は、出力特性向上のために、出力特性の損失を抑制することが求められている。このような太陽電池素子は、半導体層と、半導体層上に形成されたパッシベーション膜と、電極とを備える。このパッシベーション膜とは、半導体層を保護する保護膜として機能すると共に、反射防止膜としても機能する膜をいい、プラズマCVD法により形成される。 Solar cell elements that are attracting attention as a clean energy source are required to suppress loss of output characteristics in order to improve output characteristics. Such a solar cell element includes a semiconductor layer, a passivation film formed on the semiconductor layer, and an electrode. The passivation film is a film that functions as a protective film for protecting the semiconductor layer and also functions as an antireflection film, and is formed by a plasma CVD method.
プラズマCVD法とは、化学反応を活性化させるため、高周波電源から高周波を印加することで原料ガスをプラズマ化させて成膜する方法である。例えば、特許文献1では、このパッシベーション膜は、窒化シリコン膜などからなり、例えばシラン(SiH4)とアンモニア(NH3)との混合ガスを窒素(N2)で希釈し、グロー放電分解してプラズマ化させて堆積させて形成される。The plasma CVD method is a method of forming a film by forming a source gas into plasma by applying a high frequency from a high frequency power source in order to activate a chemical reaction. For example, in
しかしながら、かかる特許文献1に記載された装置においては、異常放電が生じた場合に、チャンバ内の部品にダメージを与えやすいという問題がある。また、特許文献1に記載された成膜方法では、所望の成膜速度を得ることができず、かつ、所望の膜質を有する膜を形成することができないという問題がある。なお、このような問題は、太陽電池素子におけるパッシベーション膜形成時に限定されず、プラズマCVD装置全般に生じる問題である。
However, the apparatus described in
そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、異常放電が生じた場合におけるチャンバ内部を構成する部品へのダメージを抑制すると共に、膜質及び膜厚を十分に得ることができる成膜装置を提供しようとするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, and to suppress damage to parts constituting the chamber when abnormal discharge occurs, and to sufficiently obtain film quality and film thickness. An object of the present invention is to provide a film forming apparatus that can perform the above process.
本発明の成膜装置は、真空チャンバ内に設けられ、成膜対象が載置される載置部と、該載置部に載置された成膜対象に対向するように設けられ、成膜ガスを導入するシャワープレートと、前記シャワープレート及び前記載置部の少なくとも一方に接続された複数の交流電源とを備え、複数の前記交流電源は、少なくとも、高周波電力を供給し13.56〜27.12MHzの電圧を印加する一つの高周波電源と、前記高周波電源よりも低い低周波電力を供給し20〜400kHzの電圧を印加する一つの低周波電源とからなり、それぞれ前記真空チャンバ内の異常放電を検出する異常放電検出手段を具備し、各異常放電検出手段は、異常放電を検出すると、異常を検出した該異常放電検出手段が全ての前記交流電源の電力供給を直接に停止させるように構成されており、前記各異常放電検出手段は、前記各交流電源からの電力を前記シャワープレートへ供給し又は停止させるスイッチ部と、前記各交流電源からの出力信号の反射波成分を検出する検出部と、該検出部で検出された反射波成分が閾値を越えたかどうかを判断し、閾値を越えた場合には前記スイッチ部をオフとする停止信号を送出する、各スイッチ部に配線のみで接続された異常放電判断部とを備え、異常放電を検出した前記各異常放電検出手段の前記異常放電判断部からの停止信号が、全ての各異常放電検出手段のスイッチ部に直接入力されるように構成されていることを特徴とする。
The film formation apparatus of the present invention is provided in a vacuum chamber, and is provided so as to face a film formation target placed on the placement unit on which the film formation target is placed. A shower plate for introducing gas; and a plurality of AC power supplies connected to at least one of the shower plate and the mounting portion. The plurality of AC power supplies supply at least high-frequency power to 13.56 to 27. A high-frequency power source that applies a voltage of 12 MHz and a low-frequency power source that supplies a low-frequency power lower than the high-frequency power source and applies a voltage of 20 to 400 kHz. comprising abnormal discharge detection means for detecting, the abnormal discharge detecting means, the abnormal the discharge detecting the directly of stopping the power supply foreign detects an abnormality atmospheric discharge detection means all of the AC power source So that is configured to, each abnormal discharge detecting means includes a switch unit for the electric power from the AC power supply or stop to the shower plate, the reflected wave component of the output signal from each AC power supply A detection unit to detect, and whether or not the reflected wave component detected by the detection unit exceeds a threshold value, and when the threshold value is exceeded, sends a stop signal to turn off the switch unit, to each switch unit An abnormal discharge determination unit connected only by wiring, and a stop signal from the abnormal discharge determination unit of each abnormal discharge detection unit that has detected abnormal discharge is directly input to the switch units of all the abnormal discharge detection units It is comprised so that it may be carried out .
本発明においては、各異常放電検出手段は、異常放電を検出すると、交流電源の電力供給を停止させるように構成されていることで、チャンバ内の部品に与えるダメージを減少させることができる。かつ、複数の前記交流電源は、少なくとも、高周波電力を供給する一つの高周波電源と、低周波電力を供給する一つの低周波電源とからなることで、膜質及び膜厚を十分に得ることができる。この場合において、各異常放電検出手段は、異常放電を検出すると、全ての前記交流電源の電力供給を停止させることで、アーク放電発生の誤認識により交互に電力供給が停止されることを抑制し、十分な膜質及び膜厚を得ることができる。 In the present invention, each abnormal discharge detecting means is configured to stop the power supply of the AC power supply when detecting the abnormal discharge, thereby reducing the damage given to the components in the chamber. The plurality of AC power supplies are composed of at least one high-frequency power supply that supplies high-frequency power and one low-frequency power supply that supplies low-frequency power, so that sufficient film quality and film thickness can be obtained. . In this case, each abnormal discharge detection means, when detecting abnormal discharge, stops the power supply of all the AC power supplies, thereby suppressing the power supply from being alternately stopped due to erroneous recognition of the occurrence of arc discharge. Sufficient film quality and film thickness can be obtained.
本発明の好ましい実施形態としては、前記シャワープレートに、前記高周波電源及び前記低周波電源がそれぞれ一つ設けられていることが挙げられる。 As a preferred embodiment of the present invention, one of the high frequency power source and the low frequency power source is provided on the shower plate.
本発明の成膜装置によれば、異常放電が生じた場合におけるチャンバ内部を構成する部品へのダメージを抑制すると共に、成膜速度が速く、かつ、良好な膜質及び膜厚を十分に得ることができる。 According to the film forming apparatus of the present invention, it is possible to suppress damage to the components constituting the chamber interior when abnormal discharge occurs , and to obtain a sufficient film quality and film thickness with a high film forming speed. Can do.
本発明の成膜装置について、図1を用いて説明する。成膜装置1は、プラズマCVD法を実施して成膜を行うものであり、例えば、太陽電池素子におけるパッシベーション膜を形成するためのものである。成膜装置1は、所望の真空状態を保持できる真空チャンバ11を備える。真空チャンバ11には、図示しない加熱装置を備えた載置部12が設けられており、載置部12には成膜対象である基板Sが載置されている。加熱装置により、成膜時においてこの基板Sを所望の基板温度となるように調整することができる。
A film forming apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. The
真空チャンバ11の天井面には、基板Sに対向するようにシャワープレート13が設けられている。シャワープレート13には、成膜ガスを導入するガス導入手段14が接続されており、真空チャンバ11内に均一に成膜ガスを導入することができるように構成されている。ガス導入手段14は、本実施形態では、例えば3種類のガスを導入できるように構成されており、異なるガス(本実施形態では、SiH4、NH3、N2)がそれぞれ封入されているガス源14a、14b、14cが、ガス導入管14dにそれぞれバルブ14eを介して接続されている。なお、本実施形態では、3種類の成膜ガスを導入できるようにガス導入手段14を構成しているが、成膜ガスを所望の膜構成に応じて導入できるように、例えば、ガス導入手段14が6種類のガス源を備えるようにし、膜構成に応じて成膜ガスを選択するように構成してもよい。A
シャワープレート13には高周波電源15が接続され、シャワープレート13に高周波数の電圧が印加されるように構成されている。さらに、シャワープレート13には低周波電源16も接続されており、シャワープレート13に低周波数の電圧が印加されるように構成されている。従って、シャワープレート13は、均一に成膜ガスを真空チャンバ11内に導入するガス導入口として機能すると共に、高周波数の電圧及び低周波数の電圧が印加される放電電極としても機能するものである。即ち、本実施形態の成膜装置1においては、成膜時に高周波電源15及び低周波電源16により異なる周波数の電圧をシャワープレート13に印加してそれぞれプラズマを形成して成膜を行うことができるように構成している。このように、本実施形態では、高周波電源15により高周波数の電圧を印加しながら低周波電源16により低周波数の電圧を印加することにより、高周波電源15によるプラズマと、低周波電源16によるプラズマとを形成し、その結果、真空チャンバ11内にはこれらのプラズマが混合したプラズマを形成することができる。本実施形態の成膜装置1は、このように混合したプラズマを形成することで、高周波電圧のみを印加した場合の成膜速度が速いという利点と、低周波電圧のみを印加した場合の膜質がよいという利点とを両方有する。即ち、本実施形態の成膜装置1によれば、成膜速度が速く、かつ、得られた膜の膜質が良好である。
A high
例えば、本実施形態の成膜装置1を用いれば、パッシベーション膜の形成においてはパッシベーション膜の膜質を向上でき、これにより太陽電池素子におけるキャリアの再結合による損失を抑制することができる。即ち、ガス種類、投入電力、電極間距離などのプラズマを生成するための条件によってプラズマ密度およびプラズマポテンシャルが決まるが、高周波数(13.56MHz〜27.12MHz)の電圧のみを印加して形成されたプラズマでは、30Å/s以上の高速度成膜条件においては、太陽電池素子に必要な膜質、即ち膜密度および膜中固定電荷を得ることができなかった。このため、従来のパッシベーション膜ではキャリアの再結合による損失を十分に抑制することができなかった。
For example, when the
これに対し、本実施形態の成膜装置1を用いた場合には、高周波及び低周波の異なる周波数の電圧を重畳して印加してパッシベーション膜を形成することで、パッシベーション膜が、例えば太陽電池素子として好ましい膜質、具体的には高膜密度および高膜中固定電荷濃度となる。これは、低周波数の電圧で励起されたイオンの電荷が、高周波数の電圧で励起されたプラズマの電荷に加わることで、基板とプラズマとの電位差、すなわちシース電界を増大させることができ、その結果、基板表面へ入射するイオンエネルギーを増大させることができるからである。そして、このイオンエネルギーの増大により、基板表面への入射イオンによるイオン衝撃も増大し、パッシベーション膜がより緻密に形成され(高膜密度)、パッシベーション膜中に存在する電荷も増大する結果、パッシベーション膜は高い正の固定電荷濃度を有する。
On the other hand, when the
このようなパッシベーション膜が形成されることで、パッシベーション膜界面へと移動してきた正のキャリア(正孔)は、反発し押し戻される。これにより、欠陥密度の高い界面でも正孔密度を低減できるため、キャリアの再結合を抑制することができる。その結果、得られた膜はキャリアのライフタイムが長い。従って、太陽電池素子を形成した場合、キャリアのライフタイムが長い優れた太陽電池素子となる。このように、本実施形態では、高周波電源15及び低周波電源16を備えることで、膜厚も膜質も良好な膜を形成することができるのである。
By forming such a passivation film, positive carriers (holes) that have moved to the passivation film interface are repelled and pushed back. Accordingly, since the hole density can be reduced even at an interface having a high defect density, carrier recombination can be suppressed. As a result, the obtained film has a long carrier lifetime. Therefore, when a solar cell element is formed, an excellent solar cell element having a long carrier lifetime is obtained. Thus, in the present embodiment, by providing the high-
ここで、かかる高周波電源15とシャワープレート13との間には、高周波電源15からの高周波信号を制御する高周波電源側制御部17が介設されると共に、低周波電源16とシャワープレート13との間には、低周波電源16からの低周波信号を制御する低周波電源側制御部18が介設される。これらの高周波電源側制御部17及び低周波電源側制御部18(以下、まとめて制御部17、18という)は、同様の構成となっている。以下、制御部17、18について、図2を用いて説明する。
Here, between the high
制御部17、18は、それぞれ、スイッチ部20と、増幅器21と、マッチングボックス22と、検出器23と、フィードバック制御部24と、アークカット部25とを備える。
The
スイッチ部20は、後述するアークカット部25から停止信号が入力された場合には、オフ状態となり、電源からの電力供給を停止する。停止信号が入力されていない場合には、オン状態となり、電源から電力を供給する。
When a stop signal is input from an arc cut
増幅器21は、設定された増幅動作の利得に基づいて、増幅器21に入力された入力信号を増幅するものである。また、マッチングボックス22は、マッチングボックス22に入力された入力信号を所望のインピーダンスとなるように整合するものである。
The
検出器23は、検出器23に入力された入力信号の進行波成分及び反射波成分を検出する。そして、検出器23は、入力信号の進行波成分の電力に応じた進行波検出信号をフィードバック制御部24に入力する。また、検出器23は、入力信号の反射波成分の電力に応じた反射波検出信号をアークカット部25に入力する。
The
フィードバック制御部24は、PI制御を行うものであり、入力された進行波検出信号が予め設定された目標値に追従するように、増幅器21の増幅操作の利得を設定し、この設定した利得の値を示す設定信号を増幅器21に入力する。これにより、進行波電力の制御を行っている。アークカット部25は、検出器23からの検出信号が閾値を越えたと判断した場合、即ちアーク放電(異常放電)が発生していると判断した場合には、所定時間、停止信号をスイッチ部20に送出する。
The
高周波電源側制御部17を例に挙げて制御部17、18の動作を説明する。高周波電源15がオン状態となり、高周波信号が生成される。生成された高周波信号は、スイッチ部20を介して増幅器21に入力され、所定の利得で増幅されて増幅器21から出力される。増幅器21から出力された高周波信号は、マッチングボックス22に入力されて所望のインピーダンスとなるように整合され、マッチングボックス22から出力される。マッチングボックス22から出力された高周波信号は、シャワープレート13に印加される。シャワープレート13に高周波信号が印加されると、真空チャンバ11内においてプラズマが生成される。
The operation of the
他方で、検出器23は、プラズマを生成する高周波信号の進行波成分及び反射波成分を検出し、進行波成分の電力に応じた進行波検出信号を生成し、フィードバック制御部24に入力する。フィードバック制御部24は、入力された検出信号に基づいて高周波信号が目標値になるように、増幅器21の増幅操作の利得を設定し、この設定した利得の値を示す設定信号を増幅器21に入力する。増幅器21は、入力された設定信号に基づいて、増幅器21の利得を変更する。これにより、増幅器21に入力された高周波信号は、変更された利得に基づいて目標値に追従するように増幅される。このようにして、本実施形態ではフィードバック制御を行って、常に真空チャンバ11内において所望のプラズマを生成することができるように構成している。
On the other hand, the
また、検出器23は高周波信号の反射波成分の電力に応じた反射波検出信号を生成し、この反射波検出信号をアークカット部25に入力している。真空チャンバ11内でプラズマが生成された状態で、真空チャンバ11内に設置された部品の例えば突起部においてチャージアップが始まり、反射波成分が増大すると、アークカット部25に入力される反射波検出信号も増大する。そして、アークカット部25は、検出器23から入力された反射波検出信号が閾値を越えたと判断した場合には、アーク放電(異常放電)が発生していると判断し、所定時間、停止信号をスイッチ部20に送出する。停止信号がスイッチ部20に入力されるとスイッチ部20がオフ状態となり、高周波電源15からの高周波信号が遮断される。これにより、真空チャンバ11内に形成された高周波信号によるプラズマが消失する。真空チャンバ11内にアーク放電が発生した場合に電力を供給し続けるとシャワープレート13がダメージを受けるという問題があるが、本実施形態では、アーク放電が発生すると電力供給を絶つので、シャワープレート13のダメージを軽減することができる。
The
なお、低周波電源側制御部18も、高周波電源側制御部17と同様に構成されている。また、スイッチ部20と、増幅器21と、マッチングボックス22と、検出器23と、フィードバック制御部24と、アークカット部25とはそれぞれ各機能を実行することができるように構成されていれば、その構成は限定されるものではない。
The low frequency power supply
ところで、高周波電源15及び低周波電源16から高周波信号及び低周波信号をそれぞれ制御部17、18を介してシャワープレート13に印加し真空チャンバ11内にそれぞれプラズマを生成すると、プラズマ毎にアーク放電が発生する。この場合に、一方のプラズマにおいてアーク放電が発生すると、アーク放電の発生したプラズマを生成する側の制御部17、18が電力供給をストップするが、電力供給がストップすることにより、真空チャンバ11内のインピーダンスが変わってしまう。このインピーダンスの変化により、他方のプラズマを生成する電源に接続する制御部17、18がアーク放電が発生したと誤って判断し、誤作動して電力供給の停止を繰り返す結果、所望の膜厚及び膜質を得られない場合がある。以下、高周波電源15側でアーク放電が発生した場合に生じる制御部17、18の誤作動を図3を用いて具体的に説明する。
By the way, when a high frequency signal and a low frequency signal are applied from the high
図3は、各時間における、(1)検出器23により検出された高周波電源15の反射波成分の値、(2)高周波電源15側でのアーク放電の発生の有無、(3)高周波電源側制御部17のスイッチ部20のオンオフ状態、(4)検出器23により検出された低周波電源16の反射波成分の値、(5)低周波電源16側でのアーク放電の発生の有無、(6)低周波電源側制御部18のスイッチ部20のオンオフ状態を示す。
3 shows, at each time, (1) the value of the reflected wave component of the high
プラズマ生成中において、高周波電源15側で例えばチャージアップにより真空チャンバ11内のインピーダンスが変化すると、高周波信号側での反射波が増大する(t=t1)。そして、反射波がそのまま増大し続け、アークカット部25が、検出器23から入力された反射波検出信号が閾値を越えたと判断する(t=t2)。この時、高周波電源15側でアーク放電が発生する。アークカット部25は、反射波検出信号が閾値を越えたという判断により、停止信号をスイッチ部20に送出する。これにより、所定時間スイッチ部20がオフ状態となり、高周波電源15からの電力供給が停止される。これにより、高周波電源15によるプラズマが消失する。
During plasma generation, when the impedance in the
このように高周波電源15側でアーク放電の発生により電力供給が停止され、高周波電源15によるプラズマが消失すると、真空チャンバ11内のインピーダンスが所定値とは異なるものとなるので(両電源からのプラズマが生成されている場合の真空チャンバ11内のインピーダンスが所定値である)、低周波電源16側の反射波成分が増大し始める(t=t3)。反射波成分が増大し続けて閾値を越えると(t=t4)、アーク放電が発生していないにも関わらず、低周波電源側制御部18のアークカット部25がアーク放電が発生したと誤認識して所定時間、停止信号をスイッチ部20に送出する。
Thus, when the electric power supply is stopped due to the occurrence of arc discharge on the high
このように低周波電源16側でアーク放電の発生により電力供給が停止され、低周波電源16によるプラズマが消失した場合に、高周波電源15の電力供給が再開されると(t=t5)、低周波電源16の電力供給が停止されていることから、真空チャンバ11内のインピーダンスが所定値とは異なるので、高周波信号で反射波が増大する。そして、反射波が増大し続けると(t=t6)、アークカット部25は、検出器23から入力された反射波検出信号が閾値を越えたと判断するので、アーク放電が発生していないにも関わらず、停止信号をスイッチ部20に送出する。これにより、高周波電源15側のプラズマが消失する。そして、この状態で低周波電源16側の電力供給が再開されると(t=t7)、真空チャンバ11内のインピーダンスが所定値とは異なることから、低周波電源16側で反射波が増大し、低周波電源16側で低周波電源16の電源供給が停止される。
Thus, when the power supply is stopped due to the occurrence of arc discharge on the low
このように、一度アーク放電が発生すると、高周波電源側制御部17と低周波電源側制御部18とが交互にアーク放電が発生したと誤認識することにより、交互に電力供給をストップしてしまい、所望のプラズマ形成ができず、その結果、得られた膜の膜質が低下するという問題が生じる可能性がある。また、交互に電力共有をストップしていることから、成膜速度が低下するという問題がある。
Thus, once the arc discharge occurs, the high frequency power supply
そこで、本実施形態では、制御部17、18は、一方のアークカット部25から出力された停止信号が、他方のスイッチ部20にも入力されるように、構成されている。即ち、高周波電源側制御部17では、アークカット部25から出力された停止信号がスイッチ部20と、低周波電源側制御部18のスイッチ部20に入力されるように、また、低周波電源側制御部18では、アークカット部25から出力された停止信号がスイッチ部20と、高周波電源側制御部17のスイッチ部20に入力されるように、各アークカット部25が結合配線26より各スイッチ部20に接続されている。このように構成することで、どちらか一方の制御部17、18のアークカット部25から停止信号が出力されると、スイッチ部20に停止信号が入力されると同時に他方の制御部のスイッチ部20にも停止信号が入力されるので、同時に電力供給をストップさせることで、交互に電力供給をストップしてしまうことがない。従って、本実施形態によれば、成膜速度が低下せず、かつ、得られた膜の膜質が低下しない。
Therefore, in the present embodiment, the
即ち、本実施形態では、アーク放電発生時に図4に示すように電力供給がストップする。図4は、各時間における、(1)検出器23により検出された高周波電源15の反射波成分の値、(2)高周波電源15側でのアーク放電の発生の有無、(3)高周波電源側制御部17のスイッチ部20のオンオフ状態、(4)検出器23により検出された低周波電源16の反射波成分の値、(5)低周波電源16側でのアーク放電の発生の有無、(6)低周波電源側制御部18のスイッチ部20のオンオフ状態を示す。
That is, in the present embodiment, the power supply is stopped as shown in FIG. 4 when arc discharge occurs. 4 shows, at each time, (1) the value of the reflected wave component of the high
プラズマ生成中において、高周波電源15側で例えばチャージアップにより真空チャンバ11内のインピーダンスが変化すると、高周波信号側での反射波が増大する(t=t1)。そして、反射波がそのまま増大し続けると、アークカット部25は、検出器23から入力された反射波検出信号が閾値を越えたと判断すると、停止信号をスイッチ部20に送出する。これにより、所定時間スイッチ部20がオフ状態となり、高周波電源15からの電力供給が停止される。これにより、高周波電源15によるプラズマが消失する。
During plasma generation, when the impedance in the
この場合に、低周波電源16側では、アーク放電が発生しておらず、また、反射波が発生したとしても閾値に達していない場合であっても、高周波電源側制御部17から停止信号がスイッチ部20に入力される(t=t2)。これにより、低周波電源側制御部18でも電源供給が停止されてプラズマが消失する。このように同時にプラズマが消失する場合には、アーク放電と同じ回数だけプラズマが消失しているので、その消失している時間は短い。従って、本実施形態によれば、成膜速度も早く、所望の膜厚の膜を得ることができる。
In this case, no arc discharge is generated on the low
このように、本実施形態においては、アークカット部25を設けることで、アーク放電発生時におけるシャワープレート13のダメージを軽減することができる。かつ、各アークカット部25が各スイッチ部20に接続するように構成されていることで、アークカット部25の誤認識による交互にプラズマ形成が停止され続けることによる膜質の低下や成膜速度の低下を抑制することができる。
Thus, in this embodiment, by providing the arc cut
成膜装置1を用いた成膜方法について説明する。はじめに、真空チャンバ11内の載置部12に基板Sを載置する。次いで真空チャンバ11内を所望の真空状態とする。そして、ガス導入手段14から成膜ガスを導入すると共に、高周波電源15及び低周波電源16から電力供給を開始して、プラズマを発生させ、基板Sに対して膜を形成する。本実施形態においては、高周波電源15及び低周波電源16から電圧を印加しながらパッシベーション膜の成膜を行うことで、膜質のよい膜を短いタクトタイムで形成することができる。
A film forming method using the
成膜ガスとしては、例えば、パッシベーション膜としてシリコン窒化膜を形成する場合には、Si含有ガスとしてSiH4を導入すると共に、N含有ガスとしてNH3及びN2から選ばれた1以上のガスを導入する。シリコン酸化膜を形成する場合には、Si含有ガスとしてSiH4を導入すると共に、O(酸素)含有ガスとして、CO2、N2O及びO2から選ばれた1以上のガスを導入する。また、シリコン酸化窒化膜を形成する場合には、Si含有ガスとしてSiH4を導入すると共に、N含有ガスとしてN含有ガスとしてNH3及びN2から選ばれた1以上のガスを、O含有ガスとして、CO2、N2O及びO2から選ばれた1以上のガスを導入する。さらにまた、成膜ガスにはキャリアガスとして、不活性ガス、例えばArガスを導入してもよい。例えば、SiN膜をパッシベーション膜として形成する場合には、各ガスの流量は、SiH4が、1500〜1600sccm、NH3が、3000〜6000sccm、N2が、4000〜7000sccmである。As a film forming gas, for example, when forming a silicon nitride film as a passivation film, SiH 4 is introduced as a Si-containing gas, and at least one gas selected from NH 3 and N 2 is used as an N-containing gas. Introduce. When forming a silicon oxide film, SiH 4 is introduced as a Si-containing gas, and at least one gas selected from CO 2 , N 2 O, and O 2 is introduced as an O (oxygen) -containing gas. When forming a silicon oxynitride film, SiH 4 is introduced as the Si-containing gas, and at least one gas selected from NH 3 and N 2 as the N-containing gas is used as the N-containing gas. As described above, one or more gases selected from CO 2 , N 2 O and O 2 are introduced. Furthermore, an inert gas such as Ar gas may be introduced into the film forming gas as a carrier gas. For example, when forming a SiN film as a passivation film, the flow rate of each gas is 1500-1600 sccm for SiH 4 , 3000-6000 sccm for NH 3 , and 4000-7000 sccm for N 2 .
高周波電源15としては、13.56〜27.12MHzの高周波数の電圧を印加することができればよく、低周波電源16としては、20〜400kHzの低周波数の電圧を印加することができればよい。また、高周波電源15の投入電力は、1000〜3500Wである。低周波電源16の投入電力は300〜2000Wである。
The high
このような条件でプラズマCVD方により成膜する場合に、本実施形態においては、結合配線26により、一方のアークカット部25から出力された停止信号が、他方のスイッチ部20にも入力されるように、構成されている。このように構成されていることで、どちらか一方の制御部17、18のアークカット部25から停止信号が出力されると、スイッチ部20に停止信号が入力されると同時に他方の制御部のスイッチ部20にも停止信号が入力されるので、同時に電力供給をストップすることができ、交互に電力供給をストップしてしまうことがない。従って、本実施形態によれば、成膜速度が低下せず、かつ、得られた膜の膜質が低下しない。
When the film is formed by plasma CVD under such conditions, in the present embodiment, the stop signal output from one arc cut
以下、実施例により詳細に本発明を説明する。
(実施例1〜5)
本実施例では、成膜装置1を用いてSiN膜を形成した。実施例1では、成膜装置1に基板S(シリコン基板)を搬入し、基板温度:350℃、圧力:190Pa、SiH4流量:1500sccm、NH3流量:5000sccm、N2流量:6000sccm、E/S:23mm、高周波電源15の周波数:13.56MHz、高周波電源15の投入電力:3500MHz、低周波電源16の周波数:250kHz、低周波電源16の投入電力:2000MHz、成膜時間:20秒としてシリコン窒化膜を形成した。また、実施例2〜5として、表1に示す条件で実施例1と同様にシリコン窒化膜を形成した。
(比較例1〜5)
比較例1〜5として、一方の制御部のアークカット部25からの停止信号が他方の制御部のスイッチ部20に入力されない、即ち結合配線がない成膜装置を用いた以外は、それぞれ対応する実施例1〜5と同一の条件で同様に成膜を行った。Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
(Examples 1-5)
In this example, the SiN film was formed using the
(Comparative Examples 1-5)
As Comparative Examples 1 to 5, the stop signal from the arc cut
実施例1〜5及び比較例1〜5おいて、スイッチ部20のオフ回数を測定すると共に、得られたSiN膜の膜厚をエリプソメータ(アルバック社製、ESM-3000AT)により測定した。結果を表1に示す。
In Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5, the number of times the
実施例1〜5では、比較例1〜5の場合に比べて、結合配線26によりアーク放電の誤認識が抑制されていることからスイッチ部20のオフ回数は減少した。これに伴い、実施例1〜5においては、比較例1〜5の場合に比べて膜厚が上昇した。例えば、比較例1の場合においては、高周波電源15側のオフ回数が300回であり、低周波電源16側のオフ回数が295回であり、誤認識が多かった。これに対し、実施例1では、高周波電源15側のオフ回数が54回であり、低周波電源16側のオフ回数が53回であり、オフ回数が約1/6に減少した。また、膜厚は、実施例1の場合は605Åであり、比較例1の場合は527Åであり、膜厚が約10%以上上昇した。なお、高周波電源15側のオフ回数と低周波電源16側のオフ回数とが一致しない場合があるのは、停止信号の送受信にタイムラグが発生する場合もあるからである。
In Examples 1-5, compared with the case of Comparative Examples 1-5, since the misrecognition of arc discharge was suppressed by the
実施例1〜5により、本実施形態の成膜装置1においては、アーク放電発生の誤認識が抑制されていることが分かった。また、これにより、誤認識による不要な電力供給の停止が生じないので、所望の膜厚を得ることができることが分かった。
By Examples 1-5, in the film-forming
上述した実施形態においては、一つの結合配線26により停止信号が高周波電源側制御部17にも低周波電源側制御部18にも入力されるように構成したが、これに限定されない。例えば、別の結合配線を設けてもよい。また、スイッチ部20は、スイッチとして機能するものであれば、限定されない。例えば、NAND回路を用いてもよい。
In the above-described embodiment, the stop signal is input to both the high frequency power supply
また、本実施形態では実施例としてSiN膜の形成を行ったが、プラズマCVD装置としてはこの用途に限定されるものではない。例えば、有機EL素子のバリア膜の形成に用いてもよい。 In the present embodiment, the SiN film is formed as an example, but the plasma CVD apparatus is not limited to this application. For example, you may use for formation of the barrier film | membrane of an organic EL element.
上述した実施形態においては、高周波電源15及び低周波電源16をそれぞれ一つずつシャワープレート13に設けたが、これに限定されない。高周波電源15及び低周波電源16は少なくとも一つ設けてあればよく、例えば高周波電源15を二つ、低周波電源16を一つ設けてもよい。また、載置部12とシャワープレート13とにそれぞれ一つずつ設けても良い。
In the above-described embodiment, one high-
本発明は、膜質よく、かつ十分な成膜スピードで成膜することができるので、例えば太陽電池素子の製造分野において利用可能である。 Since the present invention can form a film with good film quality and a sufficient film formation speed, it can be used in the field of manufacturing solar cell elements, for example.
1 成膜装置
11 真空チャンバ
12 載置部
13 シャワープレート
14 ガス導入手段
15 高周波電源
16 低周波電源
17 高周波電源側制御部
18 低周波電源側制御部
20 スイッチ部
26 結合配線DESCRIPTION OF
Claims (2)
複数の前記交流電源は、少なくとも、高周波電力を供給し13.56〜27.12MHzの電圧を印加する一つの高周波電源と、前記高周波電源よりも低い低周波電力を供給し20〜400kHzの電圧を印加する一つの低周波電源とからなり、それぞれ前記真空チャンバ内の異常放電を検出する異常放電検出手段を具備し、
各異常放電検出手段は、異常放電を検出すると、異常を検出した該異常放電検出手段が全ての前記交流電源の電力供給を直接に停止させるように構成されており、
前記各異常放電検出手段は、
前記各交流電源からの電力を前記シャワープレートへ供給し又は停止させるスイッチ部と、前記各交流電源からの出力信号の反射波成分を検出する検出部と、該検出部で検出された反射波成分が閾値を越えたかどうかを判断し、閾値を越えた場合には前記スイッチ部をオフとする停止信号を送出する、各スイッチ部に配線のみで接続された異常放電判断部とを備え、
異常放電を検出した前記各異常放電検出手段の前記異常放電判断部からの停止信号が、全ての各異常放電検出手段のスイッチ部に直接入力されるように構成されていることを特徴とする成膜装置。 A placement unit provided in a vacuum chamber, on which a deposition target is placed, a shower plate that is provided to face the deposition target placed on the placement unit, and introduces a deposition gas; A plurality of AC power supplies connected to at least one of the shower plate and the mounting portion,
The plurality of AC power supplies supply at least one high-frequency power supply for supplying high-frequency power and applying a voltage of 13.56 to 27.12 MHz, and supply a low-frequency power lower than the high-frequency power supply for a voltage of 20 to 400 kHz. Comprising one low frequency power source to be applied, each having an abnormal discharge detecting means for detecting abnormal discharge in the vacuum chamber,
Each abnormal discharge detection means is configured such that when detecting abnormal discharge, the abnormal discharge detection means that has detected an abnormality directly stops the power supply of all the AC power supplies ,
Each of the abnormal discharge detection means,
A switch unit that supplies or stops power from each AC power source to the shower plate, a detection unit that detects a reflected wave component of an output signal from each AC power source, and a reflected wave component detected by the detection unit Comprises a abnormal discharge determination unit connected to each switch unit only by wiring, and sends a stop signal to turn off the switch unit when the threshold value is exceeded,
A stop signal from the abnormal discharge determination unit of each abnormal discharge detection unit that has detected abnormal discharge is directly input to the switch units of all the abnormal discharge detection units. Membrane device.
2. The film forming apparatus according to claim 1, wherein each of the high frequency power source and the low frequency power source is provided on the shower plate.
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