JPH01243413A - 薄膜形成装置 - Google Patents

薄膜形成装置

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JPH01243413A
JPH01243413A JP63070997A JP7099788A JPH01243413A JP H01243413 A JPH01243413 A JP H01243413A JP 63070997 A JP63070997 A JP 63070997A JP 7099788 A JP7099788 A JP 7099788A JP H01243413 A JPH01243413 A JP H01243413A
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glow discharge
cathode
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thin film
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JP63070997A
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Katsunobu Sayama
勝信 佐山
Hisao Haku
白玖 久雄
Tatsuro Usuki
臼杵 辰朗
Shinya Tsuda
津田 信哉
Shoichi Nakano
中野 昭一
Yukinori Kuwano
桑野 幸徳
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

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、高周波(RF)グロー放電によるプラズマC
VD法により、基板上に半導体薄膜等の薄膜を形成する
薄膜形成装置に関する。
〔従来の技術〕
一般ニ、アモルファスシリコン薄膜などの薄膜を形成す
る手法として、RFグロー放電によるプラズマCVD法
が知られており、これは、反応室内に配設されたカソー
ド、アノード間にRFグロー放電を発生させ、このRF
グロー放電により、反応ガスのプラズマを生成し、アノ
ードに装着保持された薄膜形成用基板上に薄膜を形成す
るものである。
ところが、この場合、成膜中に放電により発生する電子
、イオンなどの高エネルギ粒子が、基板や基板上の薄膜
に衝突し、基板上に形成される薄膜の膜質の低下を招く
という不都合がある。
そこで従来、サード シンポジウム オン プラズマ 
プロセシング、 1981  、 「アナリシスオブ 
シラン グロー ディスチャージ バイマス ヌベクト
ロスコピイJ (Third Symposiumon
 Plasma Processing 、 1981
 、 [ANALYSIS 0FSILANE  OL
□’tlV DISCI(AI[E  BY MASS
 SPP;CT’RO8COPY J (Herl)e
rt A、Weakliem )  に報告されている
ように、カソード、アノード間にメツシュ状のグリッド
を設ける。いわゆるトライオード法の採用により、成膜
中の高エネルギ粒子の衝突を抑えることが行なわれてい
る。
ところで、このようなトライオード方式の几ドグロー放
電プラズマCVD法に用いる装置は、たとえば第5図に
示すように構成されており、同図において、(1)は反
応ガスが供給される反応室、(2)。
(31は反応室(11に平行に配設された平板状のカソ
ード及びアノード、(41はアノード(3)に装着され
た薄膜形成用基板、(5)はカソード12+とアノード
C31との間に配設されアースされたメツシュ状のグリ
ッド、(6)はカソード(2)、グリッド(5)間に高
周波電圧を印加してグロー放電を発生させる高周波電源
、(7)はアノード(3)に直流バイアス電圧を印加す
るバイアス電源である。
そして、第5図に示す装置により薄膜を形成する場合、
電源(6)によシ、カソードC2)、グリッド(5)間
に高周波電圧が印加されて几Fグロー放電が発生され・
、反応ガスがデフズマ化されて成膜ラジカルが生成され
、基板(4)上に成膜ラジカルによる薄膜が形成される
とともに、バイアス電源(7)によりアノード(31に
バイアス電圧が印加され、アース電位のグリッドr5)
によシ、几Fグロー放電によって発生する電子、イオン
などの高エネルギ粒子が緩和され、基板(41あるいは
基板+41上に形成される薄膜への高エネルギ粒子の衝
突が抑制される。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、RFグロー放電の発生当初は、高エネルギ粒子
が非常に多く存在し、しかもこれらの高エネルギ粒子に
は中性のものも含まれているため、前記したようにグリ
ッドr51を設けただけでは、放電発生直後の中性粒子
を含む高密度の高エネルギ粒子の基板(41への衝突を
、十分に抑制することができず、基板(4)上に形成さ
れる薄膜の膜質の劣化を防止することができないという
問題点がある。
さらに、積層構造のデバイスを作成した場合−は、各層
を形成する際のRFグロー放電発生直後の高エネルギ粒
子の衝撃の影響が下層に及び、たとえばテクニカル ダ
イジェスト オプ ファースト インターナショナル 
フォトボルタイックサイエンス アンド エンジニアリ
ング コンファレンス、 +984 、頁719〜72
2 (Technical Digestof  is
む International  Photovol
taic  5cience  and F;ngi−
neering Confercnce 、 1984
 、 p、719〜722〕に報告されているように、
各層の界面特性の劣化を招き、デバイス特性の低下の原
因になる。
そこで、本発明は前記の点に留意してなされ、トライオ
ード方式の几Fグロー放電プラズマCVD法による薄膜
形成の際に、RFグロー放電の発生直後の中性粒子を含
む高エネルギ粒子の基板あるいは基板上の成長薄膜への
衝突を防止し、得られる薄膜の膜質の劣化を防止するこ
とを目的とする。
〔課題を解決するだめの手段〕
つぎに、前記目的を達成するだめの手段を、実施例に対
応する第1図を用いて説明する。
すなわち、本発明では、反応ガスが供給される反応室(
1)と、 前記反応室(1)に平行に配設された平板状のカソード
(2)及、びアノード(3)と、 前記アノード(3)に装着された薄膜形成用基板(41
と、 前記カソード(2)と前記アノ−トイ31との間に配設
されたグリッドr81と、 前記カソード(2)、グリッド181間に高周波電圧を
印加してグロー放電を発生させる高周波電源r61と、
前記アノード(3)にバイアス電圧を印加するバイアス
電源c力と、 前記グリッド【8)の近傍に該グリッド(8)と同電位
に設けられ、前記グロー放電が安定するまで閉状態に保
持され、前記グロー放電が安定したのち開放されるシャ
ッタaOとを備えるという技術的手段を講じている。
〔作用〕
しだがって、本発明によると、カソード(2)、グリッ
ド(8)間に発生されるR I/グロー放電が安定する
までの間、シャッタ00が閉状態に保持されるだめ、R
Fグロー放電の放電開始直後における中性粒子を含む高
エネルギ粒子の基板(4)への衝突が、ンヤツタ00に
より防止され、基板(4)上に成長する薄膜の膜質の劣
化が防止される。
〔実施例〕
つぎに、本発明を、そのl実施例を示した第1図ないし
第4図とともに詳細に説明する。
全体の構成を示す第1図において、第5図と同一記号は
同一もしくは相当するものを示し、第1図において、(
8)は複数個のワイヤ(9)が等間隔(2MM)に配列
されて形成されたグリッドであり、カソード(21とア
ノード(31との間に配設され、アースされている。
さらに、叫はグリッド(8)の下側近傍に設けられアー
スされたシャッタであり、各ワイヤ(91の方向に直角
方向に長尺の薄い金属板O1) (幅1.5 am )
が複数個配設されて形成され、閉状態では、第2図(a
)。
(b)に示すように、各金属板0刀が順次に配列されて
カソードC21,アノードr31間を遮蔽し、開状態で
は、第3(2)(A) 、 (b)に示すように、何枚
かずつに組分けされた各金属板til+が各組ごとに重
合されてカソードC2)、アノード(3)が開放される
このとき、シャッタα0の開、閉は外部操作により行わ
れ、たとえば各金属板011に各組ごとに操作ワイヤが
それぞれ係合され、各操作ワイヤを反応室(1)の外部
から手動によりあるいは機械的に引っ張ることにより、
各組ごとの金属板0υが移動され、ンヤツタαGが開、
閉されるようになっている。
そして、基板(4)上に薄膜を形成する場合、まずシャ
ッタflGを閉じておき、電源(61によシカソード(
21,グリッド+81間に高周波電圧を印加し、カソー
ド(2I、グリッド+81間にRFグロー放電を発生さ
せ、放電が安定するまでの間、シャッタ0υを第2図(
a)。
(b)に示すように閉状態に保持し、カソード(2)、
7ノード(31間を遮蔽する。
つぎに、RFグロー放電の発生から、放電が安定するま
での時間が経過したのち、シャッタa1を第3図(a)
 、 (b)に示すように開状態にし、RFグロー放電
によシ生成される成膜ラジカルが基板(41上に到達し
得る状態にし、基板(4)上への薄膜の形成を行う。
このように、RFグロー放電が安定するまでの間、シャ
ッタaOを閉状態に保持することにより、中性粒子を含
む高エネルギ粒子の基板(4)への衝突が防止されるた
め、基板(4)上に成長する薄膜の膜質の劣化が防止さ
れる。
ところで、前記した装置を用い、下表に示す反応条Ni
n構造のアモルファスシリコン太it池の作成を行い、
得られた太陽電池の収集効率を測定した結果、第4図中
の実線に示すようになった。
ただし、この場合、基板(4)として、上面に透光性導
電酸化膜を形成したガラス基板を用い、裏面電極として
、アルミニウム蒸着膜を用いている。
なお、p、i、nの各層形成時に、RFグロー放電が安
定するまでの間、シャッタ(11を閉じておき、安定後
シャッタ00を開放するのは、前記したとおりである。
そして、比較のため、前記した反応条件と同一条件下で
、第5図の従来装置を用いて作成したアモルファスシリ
コン太陽電池の収集効率の測定も行い、これを第4図中
の破線に示す。
このように、第4図から明らかなように、第1図に示す
本発明の実施例の装置により作成した太陽電池の方が、
従来装置により作成した太陽電池に比べ、300〜60
0 nmの短波長側における収集効率が増大しており、
短波長感度の向上が見られ、これはシャッタ叫を設けた
ことにより、i層形成の際に、下層のp層に加わるダメ
ージが従来装置の場合に比べて低減することが可能とな
シ、その結果、1層の膜質の劣化を防止できただめであ
る。
したがって、前記実施例によると、几Fグロー放電が安
定するまでの間、シャッタaOを閉状態に保持し、RF
グロー放電の安定後シャッタallを開くようにしただ
め、放電開始直後における中性粒子を含む高エネルギ粒
子の基板(4)への衝突を、シャッタaOにより防止す
ることができ、基板(4)上に成長する薄膜の膜質の劣
化を防止することができ、非晶質薄膜太陽電池などの積
層構造の光起電力素子を作成する場合K、従来に比べ、
各層の界面特性の劣化を防止して素子特性の向上を図る
ことが可能となる。
さらに、前記実施例において、シャッタ(10を導電性
材料により形成し、かつシャッタ00をグリッド(8)
に近接して同電位に設けただめ、放電の乱れを防止する
ことができ、従来と同様に安定したRFグロー放電を得
ることができ、従来と同等の再現性1歩留り及び均一性
を維持することができる。
なお、グリッドC8)、シャッタI′1Gの構成は、前
記したものに限らないのは言うまでもない。
〔発明の効果〕
本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載するような効果を奏する。
1’LFグロー放電開始直後における中性粒子を含む高
エネルギ粒子の基板への衝突を、ンヤツタにより防止す
ることができるため、基板上に成長する薄膜の膜質の劣
化を防止することができ、非晶質薄膜太陽電池などの積
層構造の光起電力素子を作成する場合に、従来に比べ、
各層の界面特性の劣化を防止して素子特性の向上を図る
ことが可能となり、その効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は本発明の薄膜形成装置の1実施例
を示し、第1図は正面図、第2図(a) 、 (h)は
閉状態におけるシャッタの底面図及び正面図、第3図(
EL) 、 (b)は開状態におけるシャッタの底面図
及び正面図、第4図は収集効率特性図、第5図は従来例
の正面図である。 +11・・・反応室、C2)・・・カソード、C3)・
・・アノード、(4)・・・基板、(6)・・・高周波
電源、(7)・・・バイアス電源、C81・・・グリッ
ド、aO・・・シャッタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)反応ガスが供給される反応室と、 前記反応室に平行に配設された平板状のカソード及びア
    ノードと、 前記アノードに装着された薄膜形成用基板と、前記カソ
    ードと前記アノードとの間に配設されたグリッドと、 前記カソード、グリッド間に高周波電圧を印加してグロ
    ー放電を発生させる高周波電源と、前記アノードにバイ
    アス電圧を印加するバイアス電源と、 前記グリッドの近傍に該グリッドと同電位に設けられ、
    前記グロー放電が安定するまで閉状態に保持され、前記
    グロー放電が安定したのち開放されるシャッタと を備えたことを特徴とする薄膜形成装置。
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