JPH1012557A - 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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JPH1012557A
JPH1012557A JP16722896A JP16722896A JPH1012557A JP H1012557 A JPH1012557 A JP H1012557A JP 16722896 A JP16722896 A JP 16722896A JP 16722896 A JP16722896 A JP 16722896A JP H1012557 A JPH1012557 A JP H1012557A
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JP
Japan
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plasma
electrode
thin film
reaction vessel
electrodes
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Withdrawn
Application number
JP16722896A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsufumi Aoi
辰史 青井
Kazutaka Uda
和孝 宇田
Shoji Morita
章二 森田
Yoshiaki Takeuchi
良昭 竹内
Akemi Takano
暁己 高野
Masayoshi Murata
正義 村田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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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)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放電電力を増加させた場合に拡散したプラズ
マと雰囲気ガスとの境界の時間的・空間的変動により発
生するシリコン系の微粒子の付着による非晶質薄膜の品
質の低下を防止可能とする。 【解決手段】 反応ガスの導入・排出手段11,12を
有する反応容器1と、同反応容器1内に対向して配設さ
れた接地電極3及びプラズマ発生用電極2と、上記反応
容器1の側方に配設されそれぞれの軸芯が直交する一方
と他方の1対のソレノイドコイル14a,14b、15
a,15bを備え、接地電極3に配設された基板上に薄
膜を形成するプラズマCVD装置において、上記接地電
極3及びプラズマ発生用電極2間の空間の側部を囲むよ
うに配設され、接地され、ガス流の通過が可能に形成さ
れたプラズマ制限用電極17を備えたことによって、均
一かつ高品質で、大面積の非晶質薄膜の形成が可能とな
り、また、上記プラズマ発生用電極に電位を与えるもの
としたことによって、更に均一な非晶質薄膜の形成が可
能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アモルファスシリ
コン太陽電池、薄膜トランジスタ、光センサ、半導体保
護膜など各種電子デバイスに使用される大面積薄膜の製
造に適用されるプラズマ化学蒸着装置(以下プラズマC
VD装置とする)に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の大面積アモルファスシリコン薄膜
を製造するために適用されるプラズマCVD装置の構成
について、図4により説明する。なお、本装置の詳細
は、特願平5−188073号(特開平7−45540
号)に記載されている。
【0003】図4において、反応容器1内には、グロー
放電プラズマを発生させるための電極2と接地電極3が
互いに対向して配置されている。電極2には、高周波電
源4から、例えば13.56MHZ の周波数で100W
の電力が、インピーダンスマッチング回路5、第1の高
周波ケーブル6及び電力導入端子7を介して供給され
る。
【0004】接地電極3は、反応容器1及び第2の高周
波ケーブル8を介してアース9に接続されている。ま
た、上記インピーダンスマッチング回路5の接地側端子
は、第3の高周波ケーブル10により反応容器1に接続
されている。
【0005】上記反応容器1内には、流量計を有するボ
ンベ(図示せず)から、反応ガス導入管11を通して、
例えばモノシラン等の反応ガスが供給され、反応容器1
内のガスは排気管12を通して真空ポンプ(図示せず)
により排気される。基板13は、電極2,3と平行に、
すなわち、電極2,3により発生する電界に直交するよ
うに配置される。また、反応容器1の周囲には、有限長
ソレノイドコイル14a,14b、15a,15bが配
置されている。
【0006】上記従来の装置を用いて薄膜の製造を行う
場合には、まず、真空ポンプ(図示せず)を用いて反応
容器1内を排気する。その後、反応ガス導入管11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に保ち、高
周波電源4から電極2,3間に電圧を印加し、電極2,
3間にグロー放電プラズマを発生させる。
【0007】一方、有限長ソレノイドコイル14a,1
4b、15a,15bには、位相可変2出力発振器16
から、例えば位相を90°ずらした周波数10HZ の正
弦波電圧を印加する。これにより、電極2,3の間の電
界Eに対して直交方向に一定の角速度20π(ラジアン
/sec )で回転する磁界Bがプラズマに作用する。
【0008】この結果、グロー放電プラズマ内の荷電粒
子は、電界Eによるクーロン力と、磁界Bによるローレ
ンツ力とによって、一定の角速度で回転する力(E×B
ドリフト)を受け、非晶質薄膜を形成するラジカルと衝
突するため、基板13の表面に均一な非晶質薄膜が形成
される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のプラズマCVD
装置において、プラズマは電極の間から横部の領域に拡
散するが、成膜速度の増加を狙って放電電力を増加させ
た場合、図4(a)に示すように拡散したプラズマと雰
囲気ガスとの境界20が時間的、空間的に変動してい
た。
【0010】そのため、拡散したプラズマと雰囲気ガス
との境界領域においてプラズマが急激に冷却され、ここ
でシリコン系の微粒子が発生し、この微粒子が基板上に
付着して非晶質薄膜の品質を低下させていた。本発明
は、上記の課題を解決しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
(1)請求項1に記載の発明は、反応容器と、この反応
容器に反応ガスを導入して排出する手段と、上記反応容
器内に収容された接地電極及びプラズマ発生用電極と、
このプラズマ発生用電極にグロー放電用電力を供給する
電源と、上記電極間に直交し、かつ互いに直交する方向
に軸芯をもつように反応容器を挟んで設置された2対の
ソレノイドコイルと、これらのソレノイドコイルに磁界
発生用電力を供給する交流電源を有し、上記電極間の電
界に直交するよう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、接地電極及びプラ
ズマ発生用電極間の空間との間に均等でかつプラズマの
拡散長よりも短い長さの間隙を有して上記空間の側部を
囲むように配設され、ガス流の通過が可能に形成された
プラズマ制限用電極を備えたことを特徴としている。
【0012】上記において、プラズマが上記の空間から
その側方の領域に拡散した場合、その拡散領域に接地さ
れたプラズマ制限用電極が設置されているため、拡散し
たプラズマと雰囲気ガスとの境界を一定の位置とするこ
とができ、成膜速度の増加を狙って放電電力を増加させ
た場合についても、プラズマの境界を安定化させること
ができる。
【0013】また、上記プラズマ制限用電極は、ガス流
の通過が可能に形成されており、また、中性ガスの流れ
を防げないため、非晶質薄膜を形成するラジカルの空間
分布を片寄らせることがない。そのため、均一かつ高品
質で、大面積の非晶質薄膜の形成が可能となる。
【0014】(2)請求項2に記載の発明は、上記発明
(1)に記載のプラズマCVD装置において、プラズマ
制限用電極とアースとの間に直流電源を接続し、上記プ
ラズマ制限用電極に電位を与えたことを特徴としてい
る。
【0015】上記において、プラズマ制限用電極は電位
が与えられ、直接接地の場合に比べてプラズマとの電位
差を小さくすることができるため、プラズマの安定性を
向上させることができ、上記発明(1)より更に均一な
非晶質薄膜を形成することが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の第1形態に係るプ
ラズマCVD装置について、図1により説明する。
【0017】なお、図1に示す本実施形態は、反応ガス
導入管11と排気管12が接続された反応容器1、この
反応容器1内に上下に対向して配設されたそれぞれが正
方形の板状のプラズマ発生用電極2と接地電極3、上記
反応容器1を挟んでその外側の側方にそれぞれ配設され
た1対の有限長ソレノイドコイル14a,14b、およ
び同コイル14a,14bの軸芯がその軸芯と直交する
ように上記反応容器1を挟んでその外側の側方にそれぞ
れ配設された1対の有限長ソレノイドコイル15a,1
5bを備えたプラズマCVD装置に関するものである。
【0018】上記プラズマ発生用電極2は、その出力端
子の他端側が高周波ケーブル10を介して上記反応容器
1に接続されたインピーダンスマッチング回路5の一端
側に電力導入端子7と高周波ケーブル6を介して接続さ
れ、このインピーダンスマッチング回路5の入力端子に
は、その他端側が接地された高周波電源4が接続されて
いる。
【0019】また、上記有限長ソレノイドコイル14
a,14b、15a,15bは、位相可変2出力発振器
16に接続されており、上記反応容器1は高周波ケーブ
ル8を介してアース9に接続されている。
【0020】図1に示す本実施形態に係るプラズマCV
D装置は、上記のプラズマCVD装置において、プラズ
マ発生用電極2と接地電極3の間に形成された空間の側
部を囲むように同空間との間に一定の間隙を有して配設
され接地されたメッシュ状のプラズマ制限用電極17が
設けられている。なお、このプラズマ制限用電極17の
メッシュの大きさは10メッシュ/in程度であり、上記
空間との間隙は約20mmである。
【0021】上記において、薄膜を製造する場合には、
まず、真空ポンプ(図示せず)を用いて反応容器1内を
排気する。その後、反応ガス導入管11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に保ち、高周波電源4
からプラズマ発生用電極2と接地電極3間に電圧を印加
し、電極2,3間にグロー放電プラズマを発生させる。
【0022】本実施形態においては、プラズマ発生用電
極2と接地電極3間の空間の側方に、電位が固定されガ
ス流の通過が可能なメッシュ状のプラズマ制限用電極1
7が配設されているため、プラズマ発生用電極3と接地
電極3の間の空間から側方の領域に拡散したプラズマ
と、雰囲気ガスとの境界30が一定の位置となる。
【0023】その結果、拡散したプラズマと、雰囲気ガ
スとの境界領域でのシリコン系の微粒子の発生を押さえ
ることができ、高い成膜速度で高品質の非晶質薄膜を形
成することができた。例えば、26cm角の電極2,3を
用い、シラン圧力を30mtorr としてアモルファスシリ
コンを成膜した場合、プラズマ制限用電極17を配設し
ない場合と比較して、約1.5倍の入力電力及び成膜速
度を得ることができた。
【0024】また、メッシュ状のプラズマ制限用電極1
7を用いており、これが中性ガスの流れを防げないた
め、非晶質薄膜を形成するラジカルの空間分布の片寄り
を生じることがなく、大面積かつ均一な非晶質薄膜の形
成ができた。
【0025】本発明の実施に係る第2形態に係るプラズ
マCVD装置について、図2により説明する。図2に示
す本実施形態に係るプラズマCVD装置においては、第
1実施形態における正方形の板状のプラズマ発生用電極
2と接地電極3に替えて円板状のプラズマ発生用電極2
aと接地電極3aを用い、四角筒状のプラズマ制限用電
極17に替えて円筒形状のプラズマ制限用電極17aを
用いている。
【0026】本実施形態においては、プラズマ発生用電
極2aと接地電極3aの間の空間とプラズマ制限用電極
17aの間隙を全て等間隔とすることができるため、第
1実施形態に比して、更にプラズマ密度の均一化を図る
ことができ、一層均一な非晶質薄膜の形成が可能となっ
た。
【0027】本発明の実施の第3形態に係るプラズマC
VD装置について、図3により説明する。図3に示す本
実施形態に係るプラズマCVD装置においては、第1及
び第2実施形態におけるプラズマ制限用電極17,17
aを直接接地ではなく直流電源18を介して接地してい
る。
【0028】本実施形態においては、プラズマ制限用電
極17,17aに直流電源18により電位を与えている
ため、これを直接接地した場合に比べてプラズマとプラ
ズマ制限用電極17,17aの間の境界層の電位差を小
さくすることができ、プラズマの安定性を向上させるこ
とができ、第1及び第2実施形態に比して更に非晶質薄
膜の均一化を図ることができた。
【0029】
【発明の効果】本発明は、反応ガスの導入・排出手段を
有する反応容器と、同反応容器内に対向して配設された
接地電極及びプラズマ発生用電極と、上記反応容器の側
方に配設されそれぞれの軸芯が直交する一方と他方の1
対のソレノイドコイルを備え、接地電極に配設された基
板上に薄膜を形成するプラズマCVD装置において、上
記接地電極及びプラズマ発生用電極間の空間の側部を囲
むように配設され、接地され、ガス流の通過が可能に形
成されたプラズマ制限用電極を備えたことによって、均
一かつ高品質で、大面積の非晶質薄膜の形成が可能とな
り、また、上記プラズマ発生用電極に電位を与えるもの
としたことによって、更に均一な非晶質薄膜の形成が可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1形態に係るプラズマCVD
装置の説明図で、(a)は側面図、(b)は平面図であ
る。
【図2】本発明の実施の第2形態に係るプラズマCVD
装置の平面図である。
【図3】本発明の実施の第3形態に係るプラズマCVD
装置の側面図である
【図4】従来の装置の説明図で(a)は側面図、(b)
は平面図である。
【符号の説明】
1 反応容器 2,2a プラズマ発生用電
極 3,3a 接地電極 4 高周波電源 5 インピーダンスマ
ッチング回路 6 高周波ケーブル 7 電力導入端子 8 高周波ケーブル 9 アース 10 高周波ケーブル 11 反応ガス導入管 12 排気管 13 基板 14a,14b、15a,15b ソレノイドコイル 16 位相可変出力発振
器 17,17a プラズマ制限用電
極 18 直流電源 30 境界
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 良昭 長崎市深堀町五丁目717番1号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 高野 暁己 長崎市深堀町五丁目717番1号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 村田 正義 長崎市深堀町五丁目717番1号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応容器と、この反応容器に反応ガスを
    導入して排出する手段と、上記反応容器内に収容された
    接地電極及びプラズマ発生用電極と、このプラズマ発生
    用電極にグロー放電用電力を供給する電源と、上記電極
    間に直交し、かつ互いに直交する方向に軸芯をもつよう
    に反応容器を挟んで設置された2対のソレノイドコイル
    と、これらのソレノイドコイルに磁界発生用電力を供給
    する交流電源を有し、上記電極間の電界に直交するよう
    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、接地電極及びプラズマ発生用電極
    間の空間との間に均等でかつプラズマの拡散長よりも短
    い長さの間隙を有して上記空間の側部を囲むように配設
    され、ガス流の通過が可能に形成されたプラズマ制限用
    電極を備えたことを特徴とするプラズマ化学蒸着装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のプラズマ化学蒸着装置
    において、プラズマ制限用電極とアースとの間に直流電
    源を接続し、上記プラズマ制限用電極に電位を与えたこ
    とを特徴とするプラズマ化学蒸着装置。
JP16722896A 1996-06-27 1996-06-27 プラズマ化学蒸着装置 Withdrawn JPH1012557A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6309742B1 (en) * 2000-01-28 2001-10-30 Gore Enterprise Holdings, Inc. EMI/RFI shielding gasket

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6309742B1 (en) * 2000-01-28 2001-10-30 Gore Enterprise Holdings, Inc. EMI/RFI shielding gasket

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Effective date: 20030902