JPH1161418A - プラズマcvd装置 - Google Patents

プラズマcvd装置

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Publication number
JPH1161418A
JPH1161418A JP9231065A JP23106597A JPH1161418A JP H1161418 A JPH1161418 A JP H1161418A JP 9231065 A JP9231065 A JP 9231065A JP 23106597 A JP23106597 A JP 23106597A JP H1161418 A JPH1161418 A JP H1161418A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction vessel
substrate
plasma
discharge electrode
substrate heating
Prior art date
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Pending
Application number
JP9231065A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiichi Nishida
聖一 西田
Shoji Morita
章二 森田
Masayoshi Murata
正義 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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
Priority to JP9231065A priority Critical patent/JPH1161418A/ja
Publication of JPH1161418A publication Critical patent/JPH1161418A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】プラズマ中のラジカルを加熱し、プラズマをよ
り活性にすることを課題とする。 【解決手段】反応容器21と、該反応容器21内に配置され
た放電用電極22と、前記反応容器21内に前記放電用電極
22と平行に配置され、基板23を載せる基板加熱用ヒータ
24と、前記反応容器21内に配置され、前記放電用電極22
と基板加熱用ヒータ24との間に発生したグロー放電プラ
ズマに赤外線を照射する赤外線ヒータ25、26とを具備す
ることを特徴とするプラズマCVD装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマCVD装置
に関し、特に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したプラズマCVD装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、アモルファスシリコン(以下a−
Siと呼ぶ)薄膜や窒化シリコン(以下、SiNxと呼
ぶ)薄膜を形成するために用いられるプラズマCVD装
置としては、図3に示すものが知られている。
【0003】図中の符番1は反応容器を示す。この反応
容器1内には、放電用電極2、及び基板3を載せた基板
加熱用ヒータ4が平行に配置されている。前記放電用電
極2には、高周波電源5からインピーダンス整合器6を
介して例えば13.56MHzの高周波電力が供給され
るようになっている。前記基板加熱用ヒータ4は、反応
容器1とともに接地され、接地電極となっている。した
がって、放電用電極2と基板加熱用ヒータ4との間でグ
ロー放電プラズマが発生する。前記反応容器1内には図
示しないボンベに連結したガス導入管7が設けられ、こ
のガス導入管7を介して例えばモノシランと水素の混合
ガス(反応ガス)が供給される。供給された反応ガス
は、放電用電極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4上に保持され、所定
の温度に加熱された基板3上に堆積する。前記反応容器
1には排気管8が設けられ、反応容器1内のガスが排気
管8を介して真空ポンプ9により排出される。
【0004】次に、こうした構成のプラズマCVD装置
を用いて基板3上に薄膜を形成する方法について説明す
る。まず真空ポンプ9を駆動して反応容器1内を排気す
る。次に、ガス導入管7を介して例えばモノシランと水
素との混合ガスを供給して反応容器1内の圧力を0.0
5〜0.5Torrに保ち、高周波電源5から放電用電
極2に電力を印加する。これにより、グロー放電プラズ
マが発生する。反応ガスは放電用電極2と基板加熱用ヒ
ータ4との間に生じるグロー放電プラズマによって分解
される。この結果、SiH3 、SiH2 などのSiを含
むラジカルが発生し、基板2表面に付着して、a−Si
薄膜が形成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記プラズマCVD装
置は成膜速度0.1〜0.3nm/s程度の比較的高速
成膜かつ大面積(数cm角〜数十cm角)の成膜装置と
して活用されつつある。ところで、基板2の成膜面の裏
面を基板加熱用ヒータ4で加熱しているが、成膜面に到
達する反応ガスはグロー放電状態のため電子温度は高い
が、イオンやラジカルの温度はほとんど加熱されず、室
温に近い。そのため、成膜面近傍でのラジカルは十分に
活性であるとは言えず、例えば欠陥密度5×1014個/
ccクラスの高品質成膜は困難であり、実用上の制約が
あった。なお、従来のプラズマCVD装置は、例えば欠
陥密度5×1015個/ccの成膜は可能であった。
【0006】こうしたことから、従来、基板及び反応ガ
スを加熱するために基板と対向する放電用電極側から赤
外線ランプ又はヒータにより加熱している例もある。し
かしながら、成膜における最適な基板温度になる様に赤
外線ランプ又はヒータのエネルギーを調整すると、反応
ガスやラジカルの加熱温度には不適なことがある。ま
た、電極等の障害物があり、影ができて空間温度のムラ
が生じやすい。
【0007】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、基板加熱用ヒータと放電用電極との間に発生し
たグロー放電プラズマに熱線を照射する照射手段を設け
ることにより、プラズマ中のラジカルを加熱し、プラズ
マをより活性にしえるプラズマCVD装置を提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、反応容器と、
この反応容器内に配置された放電用電極と、前記反応容
器内に前記放電用電極と平行に配置され、被処理物を載
せる基板加熱用ヒータと、前記反応容器内に配置され、
前記放電用電極と基板加熱用ヒータとの間に発生したグ
ロー放電プラズマに熱線を照射する照射手段とを具備す
ることを特徴とするプラズマCVD装置に関する。
【0009】本発明において、照射手段としては例えば
赤外線ヒータが挙げられ、放電用電極や基板加熱用ヒー
タに対し非接触方式であることが好ましい。この理由
は、非接触方式の加熱とすることにより、反応ガスの流
れ及びプラズマ場を乱すことがなく、均一な成膜を達成
できるからである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例に係るプ
ラズマCVD装置について図1及び図2を参照して説明
する。ここで、図1はプラズマCVD装置の全体図、図
2は図1の平面図である。
【0011】図中の符番21は反応容器を示す。この反応
容器21内には、放電用電極22、及び基板23を載せた基板
加熱用ヒータ24が平行に配置されている。前記放電用電
極22と基板加熱用ヒータ24間の領域の両側には、赤外線
ヒータ25,26が、図2に示すように、反応ガス供給側か
ら見て放電用電極22の上側と下側で放電用電極22に重な
らないように配置されている。ここで、前記赤外線ヒー
タ25,26は、反応ガスを流す前、及び反応ガスを流して
いる時に作動する。赤外線ヒータ25,26からは熱線(赤
外線)が放射され、反応ガスを加熱する。そうすると、
成膜面近傍の反応ガスはプラズマ状態のまま加熱され、
ラジカルは十分に活性になる。また、基板23の表側と裏
側はそれぞれ赤外線ヒータ25,26により加熱された反応
ガスと基板加熱用ヒータ24によって加熱されるので、例
えば基板23の材質がガラス等熱伝導が悪いものの場合、
基板23の表と裏での温度差を少なくすることが可能とな
り、基板全体が均一な温度分布となる。
【0012】前記放電用電極22には、高周波電源27から
インピーダンス整合器28を介して例えば13.56MH
zの高周波電力が供給されるようになっている。前記基
板加熱用ヒータ24は、反応容器1とともに接地され、接
地電極となっている。前記反応容器21内には図示しない
ボンベに連結したガス導入管29が設けられ、このガス導
入管29を介して例えばモノシランと水素の混合ガス(反
応ガス)が、放電用電極22の裏側から導入される。導入
された反応ガスは放電用電極22を通過して放電用電極22
と基板加熱用ヒータ24との間へ供給される。供給された
反応ガスは、放電用電極22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24上に保持さ
れ、所定の温度に加熱された基板23上に堆積する。前記
反応容器21には排気管30が設けられ、反応容器21内のガ
スが排気管30を介して真空ポンプ31により排出される。
【0013】次に、こうした構成のプラズマCVD装置
を用いて基板23上に薄膜を形成する方法について説明す
る。まず真空ポンプ31を駆動して反応容器21内を排気す
る。次に、基板加熱用ヒータ23を作動させて基板温度を
一定の温度に保つ。そして、ガス導入管29を介して例え
ばモノシランと水素との混合ガスを例えば50〜100
cc/min程度の流量で供給し、反応容器21内の圧力
を0.05〜0.5Torrに保ち、高周波電源27から
インピーダンス整合器28を介して放電用電極22に電圧を
印加する。これにより、放電用電極22と基板加熱用ヒー
タ24との間にグロー放電プラズマが発生する。また、電
圧印加と同時に赤外線ヒータ25,26を作動させ、基板23
と放電用電極22の間に発生したプラズマを例えば100
〜200℃に加熱する。この結果、反応ガスが分解して
基板23上にa−Si薄膜が堆積する。
【0014】上記実施例に係るプラズマCVD装置によ
れば、放電用電極22と基板加熱用ヒータ24間の領域の両
側に、両者間に発生するグロー放電プラズマに赤外線を
照射して加熱する赤外線ヒータ25,26を配置した構成と
なっているため、プラズマ中のラジカルを加熱し、プラ
ズマをより活性にすることができる。また、前記赤外線
ヒータ25,26は非接触方式の加熱であるため、反応ガス
の流れ及びプラズマ場を乱すことがないため、均一成膜
に影響を与えることはない。
【0015】事実、30cm角のガラス基板を用いて、
ガス流量100cc/min、反応容器内圧力0.05
Torr、高周波電力100W、基板温度200℃の条
件では成膜速度0.5nm/s、欠陥密度5×1014
/ccの実験結果が得られており、従来装置(0.3n
m/s、欠陥密度5×1015個/cc)に比べて、格段
に高速・高品質な成膜が可能となる。また、非接触方式
の加熱であるため、反応ガスの流れ及びプラズマ場を乱
すこともないため均一成膜に影響を与えない。
【0016】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、基
板加熱用ヒータと放電用電極との間の領域の両側に発生
したグロー放電プラズマに熱線を照射する照射手段を設
けることにより、プラズマ中のラジカルを加熱し、プラ
ズマをより活性にしえるプラズマCVD装置を提供でき
る。
【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
説明図。
【図2】図2の装置の平面図。
【図3】従来のプラズマCVD装置の説明図。
【符号の説明】
21…反応容器、 22…放電用電極、 23…基板、 24…基板加熱用ヒータ、 25、26…赤外線ヒータ、 27…高周波電源、 28…インピーダンスマッチング回路、 29…ガス導入管、 30…排気管、 31…真空ポンプ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応容器と、この反応容器内に配置され
    た放電用電極と、前記反応容器内に前記放電用電極と平
    行に配置され、被処理物を載せる基板加熱用ヒータと、
    前記反応容器内に配置され、前記放電用電極と基板加熱
    用ヒータとの間に発生したグロー放電プラズマに熱線を
    照射する照射手段とを具備することを特徴とするプラズ
    マCVD装置。
JP9231065A 1997-08-27 1997-08-27 プラズマcvd装置 Pending JPH1161418A (ja)

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JP9231065A JPH1161418A (ja) 1997-08-27 1997-08-27 プラズマcvd装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007103635A (ja) * 2005-10-04 2007-04-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 製膜装置、製膜方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007103635A (ja) * 2005-10-04 2007-04-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 製膜装置、製膜方法

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Effective date: 20040720

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20041124