JPS61116826A - 薄膜形成方法 - Google Patents

薄膜形成方法

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JPS61116826A
JPS61116826A JP59238109A JP23810984A JPS61116826A JP S61116826 A JPS61116826 A JP S61116826A JP 59238109 A JP59238109 A JP 59238109A JP 23810984 A JP23810984 A JP 23810984A JP S61116826 A JPS61116826 A JP S61116826A
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thin film
electrode
discharge
electrodes
electrical
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西村 国夫
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中山 威久
Kazunaga Tsushimo
津下 和永
Yoshihisa Owada
善久 太和田
Hisanori Hirata
平田 久典
Masanobu Izumina
泉名 政信
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はグロー放電を用いて太陽電池などに用いる光導
電膜、半導体膜、S姦絶縁躾あるいは有機樹脂膜などを
形成するのに有効な薄膜形成方法に関する。
〔従来の技術〕
薄膜形成方法の1つに横プラズマ法がある。
減圧にしうる堆積室内に膜形成用の原料ガスを導入し、
グロー放電によるプラズマ現象を利用して所定の支持体
上に薄膜形成を行なうばあい、とくに太陽電池に用いる
光導電膜を形成するばあいには、えられる膜の光電特性
の点から横プラズマ法を用いた薄膜形成方法が有効に利
用されてきている。横プラズマ法を用いると、電極間で
発生するプラズマの外部に膜を形成する基板を配置する
ため、基板および基板上に堆積される膿へのプラズマ・
ダメージを軽減するかうである。
実験用の横プラズマ法に用いる小型横プラズマ簿膜形成
装置は、たとえば第4図に示すように、直径約10〜1
5cm程度のガラスペルジャー(1)の内側または外側
に半円弧型の電極(2)を対向するように配置し、その
下部に試料載置台(3)を設i      けて基板(
4)を置き、半円弧型の電極[21間にグロ捨 一放電によりプラズマを発生させ、基板(4)上に股を
形成させるものである。グロー放電を生ぜせしめる電力
としては、通常13.56MHzの高周波M源が用いら
れるが、負荷との電気的整合をとるため、通常、第5図
に示すようなマッチング・ネットワーク(5を経て供給
される。その結果、2つの電極(aの電位が異なり、生
起されるプラズマもグランド側の電極付近と高周波側電
極付近では異なる。とくに高周波側電極付近の暗部の電
位が大きく、したがってプラズマの様子も明らかに非対
称となり、基板(4)に堆積される膜の厚さもその膜の
光電特性も試料載置台(3)上の基板(4)の位置によ
って異なる。これらの膜厚および性能の分布を解消する
ため、基板(4)を載置する試料載置台(3)を適当な
速さで回転する方法がとられている。
このような横プラズマ法による薄膜の形成方法を利用し
て、工業生産に適する大きな面積に高性能な光導?1l
Ilを形成するには、つぎのような問題がある。
すなわち、2つの電極間でグロー放電を生起せしめなけ
ればならないため、2つの電極間距離には限界があり、
むやみに間隔を広くとり、t11電領賊の巾を広くでき
ないため、薄膜を形成する面積が限られる。さらに、グ
ランド側電極付近と高周波側電極付近に堆積される薄膜
の膜厚、充電特性などが異なるため、試料載置台を回転
させて堆積する薄膜の均一化をはからなければならない
、などの問題がある。
これらの問題を解決するために、本発明者らは第2図に
示すように、複数の横プラズマ電極(9a)〜(9e)
を用いて薄膜の形成領域を複数の放電領域に分割して大
面積化をはかり、各放電領域間でのプラズマの対称性を
え、形成される膜厚の均一化をはかるため、第3図に示
すようないずれの電極も直接グランドにアースされない
、2次側が絶縁されたフロート型のマッチング・ネット
ワーク(12)を採用することによって、電極間に対称
のプラズマをうることができ、したがって大面積の薄膜
形成を可能にするにいたっている。
なお第2図における(6)は真空槽、(71は基板加熱
ヒーター、(8)は基板ホルダー、色は高周波電力供給
装置である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところがこのような複数電極大型横プラズマ法を用いる
薄膜形成では、電極が複数有ること、1つの高周波電源
と1つのマッチング・ネットワークとを用いて電力を供
給すること、電極の配置により各々の電極が必ずしも電
気的に等価な条件にならないことなどにより、薄膜形成
領域で均一な厚さの膜がえられないという問題がある。
すなわち、第2図に示すように電極が5本のばあいを例
にとると、両端の(9a)、(9e)の電極の片側は放
電領域であるが反対側は真空槽壁あるいはダークスペー
スシールドであるため、電極の両側で非対称な条件に置
かれることになる。
また、両端の電極(9a)、(9e)と中央の電極(9
C)には同一の高周波電力が供給され、その間の電極(
9b)、(9d)には同一の高周波電力が供給される。
そのため2本組と3本組のそれぞれの1個当りの電極に
供給される高周波電力は異なる。
さらに各電極への高周波電力供給線(11)は1個の高
周波電源(15)と1個のマッチング・ネットワーク(
12)をへて接続されているため、各供給線(Ila)
 、(11b) 、(11C) 、 (11d) 、(
11e) +7)長さと空間配置および形状は大きく異
なり、さまざまになる。これらの高周波電力供給線は高
周波電力にとっては抵抗として働くため、各々の電極に
実際に供給される高周波電力は異なる。
以上のごとく各電極に供給される高周波電力が異なるこ
と、電極配置により各電極の条件が異なること、などに
より各放電領域における放電によるプラズマの強度が微
妙に異なり、そのため各放電領域上部に置かれた基板上
に堆積するR膜の厚さが異なることとなる。このような
膜厚分布、すなわち各放電領域におけるプラス:   
  7の強度分布番よ・第3図に示すような7ツチン1
     グ・ネットワーク(12)のみでは制御しえ
ず、薄膜形成領域全般にわたる膜厚が一定にならないと
いう問題は解決されていない。
本発明の目的は、上記第2図、第3図に示すような装置
を用いた本発明者らによる方法においても解決しえなか
った欠点を解消した新規な薄膜形成方法を提供すること
にある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、少なくとも3個、好ましくは3〜5個の電極
からなる電極列を有し、電極列の端から奇数番目の電極
組と偶数番目の電極組の各電極に1台の高周波電源から
マッチング・ネットワークを経て高周波電力を供給し、
各領域にて放電を生ぜせしめ、該放電領域の外部に置い
た基板上に薄膜を形成する際に、マッチング・ネットワ
ークからRF電極への接続の少なくとも1箇所に電気素
子を接続し、この電気素子の電気定数を変えることによ
り、各電極に供給される高周波電力あるいは各放電領域
の放電強さを調節しながら薄膜を形成することを特徴と
する薄膜形成方法に関し、全薄膜形成領域において実質
的に均一な厚さの薄膜を形成する方法を与えるものであ
る。
〔実施例〕
本発明の方法を図面にもとづいて説明する。
本発明に用いる薄膜形成装置の高周波電源〜電極部分に
関する一実施態様を説明するための第1図において、マ
ッチング・ネットワーク(12)の2本組電極用の端子
(12a)および3本組電極用の端子(12b)から各
電極(9a)〜(9e)へ高周波供給線(11a)〜(
11e)が配線されており、その途中に電気素子(13
a)〜−(13e)が接続されている。該電気素子とし
ては、可変あるいは固定コンデンサー、可変あるいは固
定コイル、または可変あるいは固定コンデンサーと可変
あるいは固定コイルとを組み合わせたものなどがあげら
れ、任意に選択できる。電気素子の接続としては、第6
図(a) 、(b)に示すように、高周波供給線(11
)に直列に接続したもの、並列にグランドに接続したも
のなどがあげられ、適宜選択すればよい。また、これら
の電気素子は必ずしも電極に高周波電力を供給する高周
波供給線すべてに接続する必要はなく、各放電領域の放
電が均一となるように、接続する方法、位置、電気素子
の種類などを任意に選べばよい。各々の電気素子は同一
のものでなくてもよい。また、高周波供給線には^周波
抵抗の低い銅板や銅板に銀メッキを施したものを使用す
るのが一般的である。これら高周波供給線の形状や長さ
を変えることにより、かなりの程度高周波電力の供給を
変えることができるため、これを電気素子と併用するこ
とも有効である。
薄膜形成時には真空槽中に原料ガスを導入し、高周波電
力を各電極に供給し、電極間にプラズマを生成させる。
このプラズマを目視あるいはOES  (Optica
l Emission 5peCtrO3CODV)な
どのプラズマ監視装置にてプラズマ強度を測定し、各領
域の放電強さが均一となるように電気素子を調節したり
、あるいは基板上に薄膜を一定時間形成し、触針式また
は光学的方法などで膜厚を測定したのち、膜厚が均一化
するように電気素子を選定あるいは調節するなどすれば
よい。
このため電気素子としては調節凶能を有するという意味
から、可変コンデンサー、可変コイルなどの可変電気素
子を用いることが望ましい。
本発明の横プラズマ薄膜形成方法を用いることにより、
複数の放電領域を有する横プラズマ法による薄膜形成に
おいても、各領域で均一な膜厚の薄膜をうろことができ
る。
以下、本発明の方法を実施例にもとづき説明する。
参考例1 本発明者らの開発した第2図および第3図に示すような
複数電極を有する横プラズマ薄膜形成方法に用いる8置
を用いて、500x 50Gmsの領域に薄膜の形成を
行なった。各電極の中心距離は125+c++ 、電極
上面と基板間距離は205m+に保った。真空槽(6)
中に5i)14およびH2をそれぞれ20scc+aお
よび180SCCIの混合ガスとして供給し、圧力調節
装置(図示せず)によって0.5Torrに肴 幼      保持した。第3図に示すような高周波型
it! (15)とマッチング・ネットワーク(12)
を用いて、銅板の高周波供給線(11a)〜(11e)
により各電極(9i)〜(9e)に高周波電力を供給し
、各放電領域にプラズマを生成させた。マッチング・ネ
ットワーク(12)中のチューニングバリコンとしてマ
ツチング・バリコン(14b) 、バランス・バリコン
(14c)を調整し、各プラズマが均一となるように調
整し、放電を60分間継続し、ガラス基板上に薄膜の形
成を行なった。この間ガラス基板は基板加熱ヒーター(
力により加熱し、250℃に保った。
薄膜形成後、ガラス基板上の膜厚を光学的方法により測
定したところ、第7図に示すように電極の両端付近で厚
く、電極の中央付近で薄く、その比は約2.6倍もあっ
た。
実施例1 参考例1と同様の装置、方法で、各高周波供給線の途中
に第1図に示すように、絶縁耐圧15kV1容110〜
500pFの可変真空バリコン(13a)〜(13e)
を直列に接続した装置を用いた。
参考例1と同様の条件、同様の方法にて各放電領域にプ
ラズマを発生させ、目視上で放電の強さを確認し、放電
の強さが均一となるようにチューニング・バリコン(1
4a) 、マツチング・バリコン(tab) 、バラン
ス・バリコン(14c)および可変真空バリコン(13
a)〜(13e)を調整した。
放電の強さが均一になる条件にて60分間放電を持続し
、ガラス基板上に薄膜を形成した。
えられた膜厚を光学的方法により測定したところ、第7
図に示すように薄膜形成領域にて±10%以内の均一な
膜厚がえられた。さらにこの薄膜の光学特性として、太
陽電池などの光起電力素子に重要な光電導度を測定した
ところ、第8図に示すように均一な光学特性の薄膜がえ
られた。
(発明の効果) 本発明の方法によると、複数の放電領域を有する横プラ
ズマ法による薄膜形成においても、各領域で均一な膜厚
、光電特性の薄膜をうろことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に用いるis形成装置の高周波電源〜電
極部分に関する一実施態様を示す説明図、第2図は電気
素子を用いていない薄膜形成装置の一実施態様に関する
説明図、第3図は第2図に示す薄膜形成装置の高周波電
源〜電極部分に関する説明図、第4図は従来の横プラズ
マ法に用いる装置に関する説明図、第6図は本発明に用
いる電気素子を接続する実施態様に関する説明図、第7
図は参考例1、実施例1でえられた薄膜の膜厚と用いた
装置の電極位置との関係を示すグラフ、第8図は実施例
1でえられた薄膜の光電導度と用いた装置の電極位置と
の関係を示すグラフである。 (図面の主要符号) (9a) 〜(9e) :電極(RFI極)η:高周波
電力供給装置 (12) :マッチング・ネットワーク(13a)〜(
13e)  :電気素子(15) :高周波電源 第1図 13a〜16e:電気素子 22図 23図 才4図 才5図 27図 6補正の対象 手続補正口(方式) %式% 2発明の名称 薄膜形成方法 3補正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所  大阪市北区中之島三丁目2番4号名 称  
(094) 鐘淵化学工業株式会社代表者新納真人 4代理人 〒540 (1)明@書の「図面の簡単な説明」の欄7補正の内容 (1)  明細書14頁8行の「説明図、第6図は」を
「説明図、第5図は第4図に示すごとき従来の横プラズ
マ法に用いる装置に通常使用されているマッチング・ネ
ットワークに関する説明図、第6図は」と補正する。 以  上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少なくとも3個の電極からなる電極列を有し、電極
    列の端から奇数番目の電極組と偶数番目の電極組の各電
    極に1台の高周波電源からマッチング・ネットワークを
    経て高周波電力を供給し、各領域にて放電を生ぜせしめ
    、該放電領域の外部に置いた基板上に薄膜を形成する際
    に、マッチング・ネットワークからRF電極への接続の
    少なくとも1箇所に電気素子を接続し、この電気素子の
    電気定数を変えることにより、各電極に供給される高周
    波電力あるいは各放電領域の放電強さを調節しながら薄
    膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法。 2 電気素子が可変または固定コンデンサーである特許
    請求の範囲第1項記載の方法。 3 電気素子が可変または固定コイルである特許請求の
    範囲第1項記載の方法。 4 電気素子が可変または固定コンデンサーおよび可変
    または固定コイルである特許請求の範囲第1項記載の方
    法。 5 電極数Nが3≦N≦5である特許請求の範囲第1項
    記載の方法。 6 電気素子の接続が直列接続である特許請求の範囲第
    1項記載の方法。 7 電気素子の接続が並列接続である特許請求の範囲第
    1項記載の方法。
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