JPH08253864A - プラズマ化学蒸着装置 - Google Patents

プラズマ化学蒸着装置

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Publication number
JPH08253864A
JPH08253864A JP7054113A JP5411395A JPH08253864A JP H08253864 A JPH08253864 A JP H08253864A JP 7054113 A JP7054113 A JP 7054113A JP 5411395 A JP5411395 A JP 5411395A JP H08253864 A JPH08253864 A JP H08253864A
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JP
Japan
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inductance electrode
ladder inductance
discharge
high frequency
reaction vessel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7054113A
Other languages
English (en)
Inventor
Daiichi Kojo
大一 古城
Masayoshi Murata
正義 村田
Yoshiaki Takeuchi
良昭 竹内
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JPH08253864A publication Critical patent/JPH08253864A/ja
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電用ラダーインダクタンス電極に供給する
高周波電流を増加させ、高速・高品質成膜が可能な装置
を実現する。 【構成】 放電用ラダーインダクタンス電極2のアース
線11に広表面積導体を用いることによって、アース線
11の表皮効果を抑制し、高周波電流に対する抵抗を減
少させることができるため、供給される高周波電力を増
大させることができ、高速成膜が可能となり、また、バ
イアス電圧が発生しないため、イオン衝突によるフレー
クの発生がなく、高品質成膜が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アモルファスシリコン
太陽電池、薄膜半導体、光センサ、半導体保護膜などの
各種電子デバイスに使用される薄膜の製造に適用される
プラズマ化学蒸着装置(以下、プラズマCVD装置とす
る)に関する。
【0002】
【従来の技術】アモルファスシリコン(以下、a−Si
と記す)薄膜や窒化シリコン(以下SiNxと記す)薄
膜を製造するために、従来より用いられているプラズマ
CVD装置の構成について、図6を参照して説明する。
【0003】図6に示す従来のプラズマCVD装置にお
いては、反応容器1内に、放電用ラダーインダクタンス
電極2と基板加熱用ヒータ3とが平行に配置されてい
る。放電用ラダーインダクタンス電極2には、高周波電
源4からインピーダンス整合器5を介して、例えば1
3.56MHzの高周波電力が供給される。放電用ラダ
ーインダクタンス電極2は、一端が高周波電源4に接続
されており、他端はアース線10に接続され、反応容器
1とともに接地されている。
【0004】放電用ラダーインダクタンス電極2に供給
された高周波電力は、反応容器1とともに接地された基
板加熱用ヒータ3と放電用ラダーインダクタンス電極2
との間にグロー放電プラズマを発生させ、放電用ラダー
インダクタンス電極2のアース線10を介してアースへ
流れる。なお、このアース線10には同軸ケーブルが用
いられている。
【0005】反応容器1内には、図示しないボンベから
反応ガス導入管6を通して、例えばモノシランと水素と
の混合ガスが供給される。供給された反応ガスは、放電
用ラダーインダクタンス電極2により発生したグロー放
電プラズマにより分解され、基板加熱用ヒータ3上に保
持され、所定の温度に加熱された基板9上に堆積する。
また、反応容器1内のガスは、排気管7を通して真空ポ
ンプ8により排気される。
【0006】上記装置を用いて行う薄膜の製造につい
て、以下に説明する。まず、真空ポンプ8を駆動して反
応容器1内を排気した後、反応ガス導入管6を通して、
例えば、モノシランと水素との混合ガスを供給し、反応
容器1内の圧力を0.05〜0.5Torrに保つ。
【0007】この状態で、高周波電源4から放電用ラダ
ーインダクタンス電極2に高周波電力を印加すると、グ
ロー放電プラズマが発生する。反応ガスは、放電用ラダ
ーインダクタンス電極2と基板加熱用ヒータ3間に生じ
るグロー放電プラズマによって分解され、この結果、S
iH3 ,SiH2 などのSiを含むラジカルが発生し、
基板9表面に付着してa−Si薄膜が形成される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置において、
放電用ラダーインダクタンス電極に印加する電力は、例
えば13.56MHzの高周波電流であるため、導体断
面内を一様に流れず、電流密度は導体表面の方が大きく
なる。この現象を表皮効果という。
【0009】導体表面における電流密度が1/eになる
深さδを表皮効果の深さといい、 δ=1/(πfμσ)1/2 で表される。こゝで、fは周波数、μは透磁率、σは導
電率である。
【0010】半径aの導体に直流電流を流す場合、長さ
Lの導体の抵抗は、 RDC=L/πa2 σ となる。
【0011】また、半径a、長さLの導体に高周波電流
を流す場合、 RRF=L/2πaδσ となり、RRF>RDCとなる。
【0012】以上で述べたように、放電用ラダーインダ
クタンス電極に高周波電力を供給する場合、抵抗が増加
するため、電圧が一定ならば電流が減少することにな
る。すなわち、実質的に放電用ラダーインダクタンス電
極に供給される電力は減少する。そのため、モノシラン
の分解が促進されず、SiH3 などのSiを含むラジカ
ルの発生が抑制されるため、薄膜の高速成膜化が不十分
であった。
【0013】また、従来の装置の場合、放電用ラダーイ
ンダクタンス電極のアース線には同軸ケーブルを用いて
いるが、表面積が少ないため、表皮効果によりバイアス
電圧が発生していた。
【0014】このバイアス電圧のために、放電用ラダー
インダクタンス電極にイオン衝突が起こり、放電用ラダ
ーインダクタンス電極表面に付着した薄膜がスパッタさ
れてフレークが発生し、このフレークが膜中に取り込ま
れることにより膜質劣化を引き起こしていた。本発明は
上記の課題を解決しようとするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマCVD
装置は、反応容器と、同反応容器内に反応ガスを導入
し、排出する手段と、上記反応容器内に収容された放電
用ラダーインダクタンス電極と、同放電用ラダーインダ
クタンス電極にグロー放電用電力を供給する電源と、上
記放電用ラダーインダクタンス電極と平行に支持された
基板加熱用ヒータとを有し、基板加熱用ヒータ上に支持
された基板上に非晶質薄膜を形成するプラズマCVD装
置において、上記ラダーインダクタンス電極に接続され
たアース線が広表面積導体により形成されたことを特徴
としている。
【0016】
【作用】上記において、放電用ラダーインダクタンス電
極のアース線には広表面積導体が用いられているため、
表皮効果が抑制され、放電用ラダーインダクタンス電極
の高周波抵抗が減少するため、供給される高周波電力が
増加し、モノシランの分解が促進されて、高速成膜が可
能となる。
【0017】また、従来の装置のように放電用ラダーイ
ンダクタンス電極にバイアス電圧が発生しないため、イ
オン衝突によるフレーク発生がなく、高品質成膜が可能
となる。
【0018】
【実施例】本発明の一実施例に係るプラズマCVD装置
を図1に示す。
【0019】なお、本実施例は、反応ガス導入管6が接
続され排気管7を介して真空ポンプ8が接続された反応
容器1、同反応容器1内に配設され基板9が取付けられ
る基板加熱用ヒータ3、同ヒータ3に対向して平行に配
設された放電用ラダーインダクタンス電極2、同電極2
の一端にインピーダンス整合器5を介して接続された高
周波電源4、および上記放電用ラダーインダクタンス電
極2の他端にその一端が接続され他端が接地されたアー
ス線11を備えたプラズマCVD装置に関するものであ
る。
【0020】図1に示す本実施例は、上記プラズマCV
D装置において、放電用ラダーインダクタンス電極2と
アース間に配設されるアース線11が幅広な金属板や細
線をより合せたより線で形成されている。
【0021】上記において、放電用ラダーインダクタン
ス電極2には、高周波電源4から、例えば13.56M
Hzの周波数の高周波電力がインピーダンス整合器5を
介して供給される。
【0022】放電用ラダーインダクタンス電極2に供給
された高周波電力は、反応容器1とともに接地された基
板加熱用ヒータ3と放電用ラダーインダクタンス電極2
との間にグロー放電プラズマを発生させ、放電用ラダー
インダクタンス電極2に接続されたアース線11を介し
てアースへ流れる。
【0023】本実施例においては、アース線11に幅広
な金属板やより線を用いてその表面積を増加させている
ため、表皮効果が抑制され、高周波電流に対する抵抗が
減少し、実質的に放電用ラダーインダクタンス電極2に
供給される高周波電力が増加し、高速成膜が可能とな
る。
【0024】また、放電用ラダーインダクタンス電極2
に発生するバイアス電圧が減少するため、イオン衝突回
数が減り、放電用ラダーインダクタンス電極2表面から
剥離するフレークの発生がなくなり、高品質成膜が可能
となる。
【0025】上記装置を用いて行う薄膜の製造は、以下
のとおりである。反応容器1内に供給する反応ガス、例
えばモノシランと水素の混合ガスは、50〜100cc/
min程度の流量で反応ガス導入管6を通して供給し、反
応容器1内の圧力を0.05〜0.5Torrに保ちなが
ら、高周波電源4からインピーダンス整合器5を介して
放電用ラダーインダクタンス電極2に電圧を印加する
と、放電用ラダーインダクタンス電極2と基板加熱用ヒ
ータ3との間にグロー放電プラズマが発生する。この結
果、反応ガスが分解して基板9上にa−Si薄膜が堆積
する。
【0026】本実施例の効果を確認するため、幅広の金
属板を用いた実験を行っており、以下、その内容を説明
する。幅広の金属板としては、幅10cm、長さ1m 、厚
さ0.5mmの銅板を用いた。また、他の成膜条件につい
ては、基板としてコーニング#7059無アルカリガラ
スを用い、基板サイズは300×300×1.1t mm、
反応ガスの種類は水素希釈20%モノシラン、反応ガス
流量は50cc/min 、反応容器内圧力は0.05Torr、
高周波電力は50〜300W、基板温度は250℃に設
定した。
【0027】放電用ラダーインダクタンス電極2に供給
する高周波電力の周波数に対する放電用ラダーインダク
タンス電極2のアース線11の抵抗値は、図2に示すと
おりであり、従来の装置の場合、供給される高周波電力
の周波数の増加に伴い、指数的に抵抗値が増加するが、
本実施例の装置の場合は、従来の装置と比べて抵抗は抑
制され、高周波領域でも低抵抗となっている。
【0028】高周波電源4より供給される高周波電力
(以下、RFパワーとする)と、放電用ラダーインダク
タンス電極2に発生するバイアス電圧との関係は、図3
に示すとおりであり、従来の装置の場合、RFパワーの
増加と共にバイアス電圧も増加し、RFパワー300W
のときに−63Vとなっていたが、本実施例の装置の場
合、RFパワー300Wのとき、−6Vと従来の装置に
比べ1/10に抑制することができた。
【0029】RFパワーとa−Si薄膜の成膜速度との
関係は、図4に示すとおりであり、RFパワーの増加と
ともに成膜速度も向上し、従来の装置より高速の8Å/
sを達成することができた。
【0030】作製したa−Si薄膜の欠陥密度とRFパ
ワーとの関係は、本実施例の場合、図3で示されたよう
にバイアス電圧が従来の装置に比べて1/10に抑制で
きたため、放電用ラダーインダクタンス電極2から剥離
するフレークの量が減少し、膜中に取り込まれなくなっ
たことにより、図5に示すようにa−Si薄膜の欠陥密
度を大幅に改善させることができた。
【0031】
【発明の効果】本発明のプラズマCVD装置は、放電用
ラダーインダクタンス電極のアース線に広表面積導体を
用いることによって、アース線の表皮効果を抑制し、高
周波電流に対する抵抗を減少させることができるため、
供給される高周波電力を増大させることができ、高速成
膜が可能となり、また、バイアス電圧が発生しないた
め、イオン衝突によるフレークの発生がなく、高品質成
膜が可能となる。したがって、a−Si太陽電池、TF
T液晶ディスプレイ、a−Si感光体等の製造分野での
工業的価値が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るプラズマCVD装置の
断面図である。
【図2】上記一実施例に係る周波数と放電用ラダーイン
ダクタンス電極のアース線の抵抗値との関係図である。
【図3】上記一実施例に係るRFパワーとバイアス電圧
との関係図である。
【図4】上記一実施例に係るRFパワーとa−Si薄膜
成膜速度との関係図である。
【図5】上記一実施例に係るRFパワーと膜中欠陥密度
との関係図である。
【図6】従来のプラズマCVD装置の断面図である。
【符号の説明】
1 反応容器 2 放電用ラダーインダクタンス電極 3 基板加熱用ヒータ 4 高周波電源 5 インピーダンス整合器 6 反応ガス導入管 7 排気管 8 真空ポンプ 9 基板 11 アース線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応容器と、同反応容器内に反応ガスを
    導入し、排出する手段と、上記反応容器内に収容された
    放電用ラダーインダクタンス電極と、同放電用ラダーイ
    ンダクタンス電極にグロー放電用電力を供給する電源
    と、上記放電用ラダーインダクタンス電極と平行に支持
    された基板加熱用ヒータとを有し、基板加熱用ヒータ上
    に支持された基板上に非晶質薄膜を形成するプラズマ化
    学蒸着装置において、上記ラダーインダクタンス電極に
    接続されたアース線が広表面積導体により形成されたこ
    とを特徴とするプラズマ化学蒸着装置。
JP7054113A 1995-03-14 1995-03-14 プラズマ化学蒸着装置 Withdrawn JPH08253864A (ja)

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JP7054113A JPH08253864A (ja) 1995-03-14 1995-03-14 プラズマ化学蒸着装置

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JP7054113A JPH08253864A (ja) 1995-03-14 1995-03-14 プラズマ化学蒸着装置

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JPH08253864A true JPH08253864A (ja) 1996-10-01

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6189485B1 (en) 1998-06-25 2001-02-20 Anelva Corporation Plasma CVD apparatus suitable for manufacturing solar cell and the like

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6189485B1 (en) 1998-06-25 2001-02-20 Anelva Corporation Plasma CVD apparatus suitable for manufacturing solar cell and the like

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Effective date: 20020604