JPH05299680A - プラズマｃｖｄ法およびその装置 - Google Patents
プラズマｃｖｄ法およびその装置Info
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- JPH05299680A JPH05299680A JP4096615A JP9661592A JPH05299680A JP H05299680 A JPH05299680 A JP H05299680A JP 4096615 A JP4096615 A JP 4096615A JP 9661592 A JP9661592 A JP 9661592A JP H05299680 A JPH05299680 A JP H05299680A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
- H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
- H10P72/0431—Apparatus for thermal treatment
- H10P72/0432—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】大面積のアモルファスシリコン薄膜を高速に成
膜できるプラズマＣＶＤ装置を提供する。 【構成】反応容器１と、この反応容器１に反応ガスを導
入し、排気する手段と、反応容器１内に収容された放電
用電極２、３と、放電用電極２、３にグロー放電用電力
を供給する電源４と、それぞれの発生する磁界が放電用
電極２、３が発生する電界と直交しかつ互いに直交する
ように配置された２個のソレノイドコイル５、１００
と、これらのソレノイドコイル５、１００に磁界発生用
の電力を供給する交流電源１０３とを有し、放電用電極
２、３が発生する電界と直交するように支持された基板
１０上にアモルファスシリコン薄膜を形成する。
膜できるプラズマＣＶＤ装置を提供する。 【構成】反応容器１と、この反応容器１に反応ガスを導
入し、排気する手段と、反応容器１内に収容された放電
用電極２、３と、放電用電極２、３にグロー放電用電力
を供給する電源４と、それぞれの発生する磁界が放電用
電極２、３が発生する電界と直交しかつ互いに直交する
ように配置された２個のソレノイドコイル５、１００
と、これらのソレノイドコイル５、１００に磁界発生用
の電力を供給する交流電源１０３とを有し、放電用電極
２、３が発生する電界と直交するように支持された基板
１０上にアモルファスシリコン薄膜を形成する。
Description
【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
したプラズマＣＶＤ法およびプラズマＣＶＤ装置に関す
る。
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
したプラズマＣＶＤ法およびプラズマＣＶＤ装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】大面積のアモルファスシリコン薄膜を製
造するために、従来より用いられているプラズマＣＶＤ
装置の構成を図９を参照して説明する。この技術的手段
は例えば特願昭６１−１０６３１４号などに開示されて
いるように公知である。
造するために、従来より用いられているプラズマＣＶＤ
装置の構成を図９を参照して説明する。この技術的手段
は例えば特願昭６１−１０６３１４号などに開示されて
いるように公知である。
【０００３】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、３が平行に配置されている。
これら電極２、３には、低周波電源４から例えば６０Ｈ
ｚの商用周波数の電力が供給される。なお、電源として
は、直流電源や高周波電源を用いることもできる。反応
容器１の周囲には、これを囲むようにコイル５が巻かれ
ており、交流電源６から交流電力が供給される。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７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。反応容器１内のガスは排気管８を通して真空ポンプ
９により排気される。基板１０は、電極２、３が形成す
る放電空間の外側に、電極２、３の面と直交するように
適宜の手段で支持される。
発生させるための電極２、３が平行に配置されている。
これら電極２、３には、低周波電源４から例えば６０Ｈ
ｚの商用周波数の電力が供給される。なお、電源として
は、直流電源や高周波電源を用いることもできる。反応
容器１の周囲には、これを囲むようにコイル５が巻かれ
ており、交流電源６から交流電力が供給される。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７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。反応容器１内のガスは排気管８を通して真空ポンプ
９により排気される。基板１０は、電極２、３が形成す
る放電空間の外側に、電極２、３の面と直交するように
適宜の手段で支持される。
【０００４】この装置を用い、以下のようにして薄膜を
製造する。真空ポンプ９を駆動して反応容器１内を排気
する。反応ガス導入管７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０．０
５〜０．５Ｔｏｒｒに保ち、低周波電源４から電極２、
３に電圧を印加すると、グロー放電プラズマが発生す
る。コイル５に例えば１０Ｈｚの交流電圧を印加し、電
極２、３間に発生する電界Ｅと直交する方向に磁界Ｂを
発生させる。すなわち、グロー放電プラズマを発生させ
る電極間の放電電界Ｅと直交する方向に磁界Ｂを発生さ
せる。この磁界Ｂの強さは正弦波状に変化するため、そ
の方向が周期的に変化する。この磁界における磁束密度
は５０〜１００ガウス程度でよい。
製造する。真空ポンプ９を駆動して反応容器１内を排気
する。反応ガス導入管７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０．０
５〜０．５Ｔｏｒｒに保ち、低周波電源４から電極２、
３に電圧を印加すると、グロー放電プラズマが発生す
る。コイル５に例えば１０Ｈｚの交流電圧を印加し、電
極２、３間に発生する電界Ｅと直交する方向に磁界Ｂを
発生させる。すなわち、グロー放電プラズマを発生させ
る電極間の放電電界Ｅと直交する方向に磁界Ｂを発生さ
せる。この磁界Ｂの強さは正弦波状に変化するため、そ
の方向が周期的に変化する。この磁界における磁束密度
は５０〜１００ガウス程度でよい。
【０００５】反応ガス導入管７から供給されたガスは電
極２、３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、ラジカルＳｉが発生し、基板１０表面
に付着して薄膜を形成する。
極２、３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、ラジカルＳｉが発生し、基板１０表面
に付着して薄膜を形成する。
【０００６】水素イオンなどの荷電粒子は、電極２、３
間で電界Ｅによるクーロン力Ｆ1 ＝ｑＥと、ローレンツ
力Ｆ2 ＝ｑ（Ｖ・Ｂ）（ここで、Ｖは荷電粒子の速度）
とによっていわゆるＥ・Ｂドリフト運動を起こす。荷電
粒子は、Ｅ・Ｂドリフトによって初速を与えられた状態
で、電極２、３と直交する方向に飛びだし、基板１０に
向けて飛んでゆく。しかし、電極２、３間に生じる電界
の影響が小さい放電空間では、コイル５により生じた磁
界Ｂによるサイクロトロン運動により、Ｌａｒｍｏｒ軌
道を描いて飛んでいく。したがって、水素イオンなどの
荷電粒子が基板１０を直撃することは少ない。
間で電界Ｅによるクーロン力Ｆ1 ＝ｑＥと、ローレンツ
力Ｆ2 ＝ｑ（Ｖ・Ｂ）（ここで、Ｖは荷電粒子の速度）
とによっていわゆるＥ・Ｂドリフト運動を起こす。荷電
粒子は、Ｅ・Ｂドリフトによって初速を与えられた状態
で、電極２、３と直交する方向に飛びだし、基板１０に
向けて飛んでゆく。しかし、電極２、３間に生じる電界
の影響が小さい放電空間では、コイル５により生じた磁
界Ｂによるサイクロトロン運動により、Ｌａｒｍｏｒ軌
道を描いて飛んでいく。したがって、水素イオンなどの
荷電粒子が基板１０を直撃することは少ない。
【０００７】電気的に中性であるラジカルＳｉは、磁界
Ｂの影響を受けず、上記荷電粒子群の軌道からそれて基
板１０に至り、その表面に非晶質薄膜を形成する。ラジ
カルＳｉはＬａｒｍｏｒ軌道を飛んでいく荷電粒子と衝
突するため、電極２、３の前方だけでなく、左または右
に広がった形で非晶質薄膜が形成される。しかも、磁界
Ｂを交流電源６により変動させているので、基板１０の
表面に非晶質薄膜を均一に形成することが可能となる。
なお、電極２、３の長さは、反応容器１の長さの許すか
ぎり長くしても何ら問題がないので、基板１０が長尺の
ものであっても、その表面に均一な非晶質薄膜を形成す
ることが可能となる。
Ｂの影響を受けず、上記荷電粒子群の軌道からそれて基
板１０に至り、その表面に非晶質薄膜を形成する。ラジ
カルＳｉはＬａｒｍｏｒ軌道を飛んでいく荷電粒子と衝
突するため、電極２、３の前方だけでなく、左または右
に広がった形で非晶質薄膜が形成される。しかも、磁界
Ｂを交流電源６により変動させているので、基板１０の
表面に非晶質薄膜を均一に形成することが可能となる。
なお、電極２、３の長さは、反応容器１の長さの許すか
ぎり長くしても何ら問題がないので、基板１０が長尺の
ものであっても、その表面に均一な非晶質薄膜を形成す
ることが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の装置で
は、グロー放電プラズマを発生させる電極間の放電電界
Ｅと直交する方向に磁界Ｂを発生させることにより、大
面積の成膜を容易に可能としている。しかし、次のよう
な問題がある。
は、グロー放電プラズマを発生させる電極間の放電電界
Ｅと直交する方向に磁界Ｂを発生させることにより、大
面積の成膜を容易に可能としている。しかし、次のよう
な問題がある。
【０００９】（１）大面積の成膜を行う場合、電極とし
て長尺のものを用いる必要がある。長尺の電極を用いて
安定したプラズマを発生させるには、その電源の周波数
は可能なかぎり低い方が容易であるため、数１０Ｈｚ〜
数１００Ｈｚの電源が用いられている。しかし、周波数
が低くなり、半周期の間のイオン移動距離が電極間隔を
越えるような条件の下では、直流放電の場合と同様に、
プラズマを維持するために、イオン衝突によって陰極よ
り放出された二次電子が本質的な役割を担うことにな
る。そのため電極に膜が付着して絶縁されると、その部
分では放電が起こらないようになる。この場合、電極表
面を常にクリーンに保つ必要がある。そのため、電極を
頻繁に交換したり頻繁に清掃するなどの煩雑な作業が必
要となり、コスト高の要因の一つとなっている。
て長尺のものを用いる必要がある。長尺の電極を用いて
安定したプラズマを発生させるには、その電源の周波数
は可能なかぎり低い方が容易であるため、数１０Ｈｚ〜
数１００Ｈｚの電源が用いられている。しかし、周波数
が低くなり、半周期の間のイオン移動距離が電極間隔を
越えるような条件の下では、直流放電の場合と同様に、
プラズマを維持するために、イオン衝突によって陰極よ
り放出された二次電子が本質的な役割を担うことにな
る。そのため電極に膜が付着して絶縁されると、その部
分では放電が起こらないようになる。この場合、電極表
面を常にクリーンに保つ必要がある。そのため、電極を
頻繁に交換したり頻繁に清掃するなどの煩雑な作業が必
要となり、コスト高の要因の一つとなっている。
【００１０】（２）上記（１）の欠点を補うために、プ
ラズマ発生源に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電源を
用いると、放電維持に対する電極放出二次電子は本質的
なものでなくなり、電極上に膜などの絶縁物が存在して
いても、電極間にはグロー放電が形成される。しかしな
がら、長尺の電極を用いる場合には、高周波による表皮
効果により電流の大部分が表面（約０．０１ｍｍ）を流
れるため、電気抵抗が増加する。例えば、電極の長さが
約１ｍ以上になると、電極上に電位分布が現れて一様な
プラズマが発生しなくなる。これを分布定数回路で考え
ると、図１０に示すようになる。図１０において、ｘは
電極の長さ方向の距離を示している。すなわち、電極の
単位長さ当りの抵抗Ｒが放電部分のインピーダンス
Ｚ1 、Ｚ2 、…、Ｚn に比べて無視できないほど大きく
なってくると、電極内に電位分布が現れる。したがっ
て、高周波電源を用いる場合には、大面積の成膜を行う
ことは非常に困難であり、実際上これまでは実現できな
かった。
ラズマ発生源に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電源を
用いると、放電維持に対する電極放出二次電子は本質的
なものでなくなり、電極上に膜などの絶縁物が存在して
いても、電極間にはグロー放電が形成される。しかしな
がら、長尺の電極を用いる場合には、高周波による表皮
効果により電流の大部分が表面（約０．０１ｍｍ）を流
れるため、電気抵抗が増加する。例えば、電極の長さが
約１ｍ以上になると、電極上に電位分布が現れて一様な
プラズマが発生しなくなる。これを分布定数回路で考え
ると、図１０に示すようになる。図１０において、ｘは
電極の長さ方向の距離を示している。すなわち、電極の
単位長さ当りの抵抗Ｒが放電部分のインピーダンス
Ｚ1 、Ｚ2 、…、Ｚn に比べて無視できないほど大きく
なってくると、電極内に電位分布が現れる。したがっ
て、高周波電源を用いる場合には、大面積の成膜を行う
ことは非常に困難であり、実際上これまでは実現できな
かった。
【００１１】（３）上記（１）、（２）の方法では、図
１１に示すように、磁界の強さが正弦波状に変化する変
調磁界が、プラズマに印加される。この場合、磁界の強
さが一定である場合に比べ、磁界によりプラズマ密度を
増大させ、それに基づいて成膜速度を向上させる効果は
それほど大きくない。例えば、アモルファスシリコンを
成膜する場合には、成膜速度を１〜２オングストローム
／ｓｅｃ以上に保つことは困難であった。
１１に示すように、磁界の強さが正弦波状に変化する変
調磁界が、プラズマに印加される。この場合、磁界の強
さが一定である場合に比べ、磁界によりプラズマ密度を
増大させ、それに基づいて成膜速度を向上させる効果は
それほど大きくない。例えば、アモルファスシリコンを
成膜する場合には、成膜速度を１〜２オングストローム
／ｓｅｃ以上に保つことは困難であった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマＣＶＤ
法は、グロー放電プラズマを用いて非晶質薄膜を形成す
る方法において、放電時に印加される電界と直交する平
面内を一定の角速度で回転する磁界を印加することを特
徴とするものである。
法は、グロー放電プラズマを用いて非晶質薄膜を形成す
る方法において、放電時に印加される電界と直交する平
面内を一定の角速度で回転する磁界を印加することを特
徴とするものである。
【００１３】本発明において、磁界を一定の角速度で回
転させるためには、例えば２個のソレノイドコイルを、
それぞれの発生する磁界が放電用電極が発生する電界と
直交しかつ互いに直交するように配置するという手段が
用いられる。
転させるためには、例えば２個のソレノイドコイルを、
それぞれの発生する磁界が放電用電極が発生する電界と
直交しかつ互いに直交するように配置するという手段が
用いられる。
【００１４】本発明のプラズマＣＶＤ装置は、反応容器
と、この反応容器に反応ガスを導入し、排気する手段
と、上記反応容器内に収容された放電用電極と、放電用
電極にグロー放電用電力を供給する電源と、それぞれの
発生する磁界が放電用電極が発生する電界と直交しかつ
互いに直交するように配置された２個のソレノイドコイ
ルと、これらのソレノイドコイルに磁界発生用の電力を
供給する交流電源とを有し、上記放電用電極が発生する
電界と直交するように支持された基板上に非晶質薄膜を
形成することを特徴とするものである。本発明におい
て、２個のソレノイドコイルにはそれぞれ、例えば位相
可変２出力発振器から出力される、位相が制御された正
弦波電流が供給される。
と、この反応容器に反応ガスを導入し、排気する手段
と、上記反応容器内に収容された放電用電極と、放電用
電極にグロー放電用電力を供給する電源と、それぞれの
発生する磁界が放電用電極が発生する電界と直交しかつ
互いに直交するように配置された２個のソレノイドコイ
ルと、これらのソレノイドコイルに磁界発生用の電力を
供給する交流電源とを有し、上記放電用電極が発生する
電界と直交するように支持された基板上に非晶質薄膜を
形成することを特徴とするものである。本発明におい
て、２個のソレノイドコイルにはそれぞれ、例えば位相
可変２出力発振器から出力される、位相が制御された正
弦波電流が供給される。
【００１５】
【作用】本発明においては、２個のソレノイドコイルに
よる合成磁界Ｂが、プラズマ発生用放電電極の電界Ｅに
対し直交方向に印加される。位相可変２出力発振器から
２個のソレノイドコイルに供給される正弦波電流の位相
を適当に制御すれば、この合成磁界Ｂは一定の角速度ω
で回転し、その強さは時間に依存せず一定値である。こ
の結果、電極間のプラズマは、角速度ωで回転する力Ｆ
（Ｅ・Ｂドリフト）を受ける。すなわち、プラズマは放
電電界Ｅに直交する平面内で全方向に揺り動かされる。
したがって、プラズマ密度は時間的、空間的に平均化さ
れ、成膜面積を大幅に増大できる。また、磁界によるプ
ラズマ封じ込め効果により、成膜速度を向上できる。
よる合成磁界Ｂが、プラズマ発生用放電電極の電界Ｅに
対し直交方向に印加される。位相可変２出力発振器から
２個のソレノイドコイルに供給される正弦波電流の位相
を適当に制御すれば、この合成磁界Ｂは一定の角速度ω
で回転し、その強さは時間に依存せず一定値である。こ
の結果、電極間のプラズマは、角速度ωで回転する力Ｆ
（Ｅ・Ｂドリフト）を受ける。すなわち、プラズマは放
電電界Ｅに直交する平面内で全方向に揺り動かされる。
したがって、プラズマ密度は時間的、空間的に平均化さ
れ、成膜面積を大幅に増大できる。また、磁界によるプ
ラズマ封じ込め効果により、成膜速度を向上できる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例のプラズマＣＶＤ装置の
構成を示す断面図である。なお、従来例の図９と同一部
材には、同一番号を付している。
する。図１は本発明の一実施例のプラズマＣＶＤ装置の
構成を示す断面図である。なお、従来例の図９と同一部
材には、同一番号を付している。
【００１７】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、３が平行に配置されている。
電極２には、高周波電源４から例えば１３．５６ＭＨｚ
の周波数の電力がインピーダンスマッチング回路１０４
及び電力導入端子１０５を介して供給される。電極３
は、反応容器１及び高周波ケーブル１０６を介してアー
ス１０７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１０４の接地側端子は高周波ケーブル１
０８により、反応容器１に接続されている。これらの電
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、図示しない基板ホルダにより基
板１０が設置される。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７を通して例えばモノシランが
供給される。反応容器１内のガスは排気管８を通して真
空ポンプ（図示せず）により排気される。反応容器１内
の圧力は圧力計１０９で測定される。
発生させるための電極２、３が平行に配置されている。
電極２には、高周波電源４から例えば１３．５６ＭＨｚ
の周波数の電力がインピーダンスマッチング回路１０４
及び電力導入端子１０５を介して供給される。電極３
は、反応容器１及び高周波ケーブル１０６を介してアー
ス１０７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１０４の接地側端子は高周波ケーブル１
０８により、反応容器１に接続されている。これらの電
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、図示しない基板ホルダにより基
板１０が設置される。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７を通して例えばモノシランが
供給される。反応容器１内のガスは排気管８を通して真
空ポンプ（図示せず）により排気される。反応容器１内
の圧力は圧力計１０９で測定される。
【００１８】また、反応容器１の周囲には、第１のソレ
ノイドコイル５及び第２のソレノイドコイル１００が配
置されている。図２に示すように、第１のソレノイドコ
イル５及び第２のソレノイドコイル１００は、それぞれ
が発生する磁界Ｂ1 及びＢ2が電極２、３により発生す
る電界に直交しかつ互いに直交するように配置されてい
る。反応容器１と第１のソレノイドコイル５及び第２の
ソレノイドコイル１００との位置は、図３に示すような
関係に設定されている。第１のソレノイドコイル５及び
第２のソレノイドコイル１００には、それぞれ位相可変
２出力発振器１０３から、第１の電力増幅器１０１及び
第２の電力増幅器１０２を介して正弦波形の電力が供給
される。上記位相可変２出力発振器１０３は、２つの正
弦波信号を、それぞれの相対位相を任意に設定して出力
できる。その信号は図示しないオシロスコープで観測さ
れる。
ノイドコイル５及び第２のソレノイドコイル１００が配
置されている。図２に示すように、第１のソレノイドコ
イル５及び第２のソレノイドコイル１００は、それぞれ
が発生する磁界Ｂ1 及びＢ2が電極２、３により発生す
る電界に直交しかつ互いに直交するように配置されてい
る。反応容器１と第１のソレノイドコイル５及び第２の
ソレノイドコイル１００との位置は、図３に示すような
関係に設定されている。第１のソレノイドコイル５及び
第２のソレノイドコイル１００には、それぞれ位相可変
２出力発振器１０３から、第１の電力増幅器１０１及び
第２の電力増幅器１０２を介して正弦波形の電力が供給
される。上記位相可変２出力発振器１０３は、２つの正
弦波信号を、それぞれの相対位相を任意に設定して出力
できる。その信号は図示しないオシロスコープで観測さ
れる。
【００１９】上記装置を用い、以下のようにして例えば
アモルファスシリコン薄膜を製造する。真空ポンプを駆
動して反応容器１内を排気する。反応ガス導入管７を通
して例えばモノシランを５０〜１００ｃｃ／ｍｉｎ程度
の流量で供給し、反応容器１内の圧力を０．０５〜０．
５Ｔｏｒｒに保つ。高周波電源４からインピーダンスマ
ッチング回路１０４、電力導入端子１０５などを介し
て、電極２、３に電圧を印加すると、電極間にグロー放
電プラズマが発生する。
アモルファスシリコン薄膜を製造する。真空ポンプを駆
動して反応容器１内を排気する。反応ガス導入管７を通
して例えばモノシランを５０〜１００ｃｃ／ｍｉｎ程度
の流量で供給し、反応容器１内の圧力を０．０５〜０．
５Ｔｏｒｒに保つ。高周波電源４からインピーダンスマ
ッチング回路１０４、電力導入端子１０５などを介し
て、電極２、３に電圧を印加すると、電極間にグロー放
電プラズマが発生する。
【００２０】一方、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、
位相可変２出力発振器１０３から第１及び第２の電力増
幅器１０１、１０２を介して、それぞれ第１及び第２の
ソレノイドコイル５、１００に、例えば位相を９０°ず
らした周波数１０Ｈｚの正弦波電力を印加する。このと
き、同図（ａ）に示すように、第１及び第２のソレノイ
ドコイル５、１００による磁界Ｂ1 及びＢ2 の合成磁界
Ｂが発生する。図５に示すように、この合成磁界Ｂは電
極２、３の間の電界Ｅに対し直交方向に一定の角速度２
０π（ラジアン／ｓｅｃ）で回転しながら、上記グロー
放電プラズマに印加される。この結果、図６に示すよう
に、グロー放電プラズマは、一定の角速度で回転する力
（Ｅ・Ｂドリフト）を受ける。したがって、電極２と３
との間のプラズマは電極２と平行方向に、かつ全方向に
揺り動かされる。なお、合成磁界Ｂの強さは４０〜１０
０ガウス程度でよい。
位相可変２出力発振器１０３から第１及び第２の電力増
幅器１０１、１０２を介して、それぞれ第１及び第２の
ソレノイドコイル５、１００に、例えば位相を９０°ず
らした周波数１０Ｈｚの正弦波電力を印加する。このと
き、同図（ａ）に示すように、第１及び第２のソレノイ
ドコイル５、１００による磁界Ｂ1 及びＢ2 の合成磁界
Ｂが発生する。図５に示すように、この合成磁界Ｂは電
極２、３の間の電界Ｅに対し直交方向に一定の角速度２
０π（ラジアン／ｓｅｃ）で回転しながら、上記グロー
放電プラズマに印加される。この結果、図６に示すよう
に、グロー放電プラズマは、一定の角速度で回転する力
（Ｅ・Ｂドリフト）を受ける。したがって、電極２と３
との間のプラズマは電極２と平行方向に、かつ全方向に
揺り動かされる。なお、合成磁界Ｂの強さは４０〜１０
０ガウス程度でよい。
【００２１】アモルファスシリコン薄膜の膜厚分布及び
成膜速度は、反応ガスの流量、圧力、電極間に供給され
る電力、及びグロー放電プラズマに印加される合成磁界
の強度などに依存する。そこで、以下のような条件でア
モルファスシリコン薄膜を成膜した。すなわち、直径１
０００ｍｍの電極及びガラス基板を用いた。反応ガスと
して、１００％モノシランガスを１００ｃｃ／ｍｉｎの
流量で供給し、反応容器内の圧力を０．５Ｔｏｒｒに設
定した。電極２、３間に２００Ｗの高周波電力を印加し
た。ソレノイドコイル５、１００により印加される合成
磁界Ｂの強さ０、２０、４０、６０、８０、１００ガウ
スに設定した。
成膜速度は、反応ガスの流量、圧力、電極間に供給され
る電力、及びグロー放電プラズマに印加される合成磁界
の強度などに依存する。そこで、以下のような条件でア
モルファスシリコン薄膜を成膜した。すなわち、直径１
０００ｍｍの電極及びガラス基板を用いた。反応ガスと
して、１００％モノシランガスを１００ｃｃ／ｍｉｎの
流量で供給し、反応容器内の圧力を０．５Ｔｏｒｒに設
定した。電極２、３間に２００Ｗの高周波電力を印加し
た。ソレノイドコイル５、１００により印加される合成
磁界Ｂの強さ０、２０、４０、６０、８０、１００ガウ
スに設定した。
【００２２】図７に得られたアモルファスシリコン薄膜
の膜厚分布を示す。図７から、磁界を印加しない場合と
比較して、合成磁界Ｂの強さが４０及び８０ガウスの場
合には、広い面積にわたって膜厚が一様になっている。
の膜厚分布を示す。図７から、磁界を印加しない場合と
比較して、合成磁界Ｂの強さが４０及び８０ガウスの場
合には、広い面積にわたって膜厚が一様になっている。
【００２３】また、図８に磁界の強さと得られたアモル
ファスシリコン薄膜の成膜速度との関係を示す。図８か
ら、本発明の方法では、磁界を印加しない場合に比べ、
合成磁界を印加すれば成膜速度を著しく向上できること
がわかる。また、従来の方法では磁界の強度を強くして
も成膜速度を向上させる効果が小さい。
ファスシリコン薄膜の成膜速度との関係を示す。図８か
ら、本発明の方法では、磁界を印加しない場合に比べ、
合成磁界を印加すれば成膜速度を著しく向上できること
がわかる。また、従来の方法では磁界の強度を強くして
も成膜速度を向上させる効果が小さい。
【００２４】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、グ
ロー放電プラズマに放電電界と直交する平面内を一定角
速度で回転する合成磁界を印加することにより、大面積
の非晶質薄膜を高速に成膜できる。したがって、アモル
ファスシリコン太陽電池、薄膜トランジスタ及び光電子
デバイスなどの製造分野での工業的価値が著しく大き
い。
ロー放電プラズマに放電電界と直交する平面内を一定角
速度で回転する合成磁界を印加することにより、大面積
の非晶質薄膜を高速に成膜できる。したがって、アモル
ファスシリコン太陽電池、薄膜トランジスタ及び光電子
デバイスなどの製造分野での工業的価値が著しく大き
い。
【図１】本発明の実施例に係るプラズマＣＶＤ装置の構
成を示す断面図。
成を示す断面図。
【図２】同プラズマＣＶＤ装置に用いられる２個のソレ
ノイドコイルの斜視図。
ノイドコイルの斜視図。
【図３】同プラズマＣＶＤ装置の反応容器と２個のソレ
ノイドコイルとの位置関係を示す平面図。
ノイドコイルとの位置関係を示す平面図。
【図４】（ａ）は２個のソレノイドコイルによる合成磁
界を説明する図、（ｂ）及び（ｃ）は各ソレノイドコイ
ルが発生する磁界を説明する図。
界を説明する図、（ｂ）及び（ｃ）は各ソレノイドコイ
ルが発生する磁界を説明する図。
【図５】２個のソレノイドコイルによる合成磁界の回転
を説明する図。
を説明する図。
【図６】合成磁界と放電電界との相互作用により発生す
るＥ・Ｂドリフトの回転を説明する図。
るＥ・Ｂドリフトの回転を説明する図。
【図７】本発明の装置により得られたアモルファスシリ
コン薄膜の膜厚分布を示す特性図。
コン薄膜の膜厚分布を示す特性図。
【図８】本発明の装置により得られたアモルファスシリ
コン薄膜の成膜速度と磁界の強さとの関係を示す特性
図。
コン薄膜の成膜速度と磁界の強さとの関係を示す特性
図。
【図９】従来のプラズマＣＶＤ装置の構成を示す断面
図。
図。
【図１０】従来のプラズマＣＶＤ装置の欠点を示す説明
図。
図。
【図１１】従来のプラズマＣＶＤ装置において印加され
る磁界を説明する図。
る磁界を説明する図。
１…反応容器、２、３…電極、４…高周波電源、５、１
００…ソレノイドコイル、１０…基板、１０１、１０２
…増幅器、１０３…位相可変２出力発振器。
００…ソレノイドコイル、１０…基板、１０１、１０２
…増幅器、１０３…位相可変２出力発振器。
Claims (3)
- 【請求項１】 グロー放電プラズマを用いて非晶質薄膜
を形成する方法において、放電時に印加される電界と直
交する平面内を一定の角速度で回転する磁界を印加する
ことを特徴とするプラズマＣＶＤ法。 - 【請求項２】 ２個のソレノイドコイルを、それぞれの
発生する磁界が放電用電極が発生する電界と直交しかつ
互いに直交するように配置することにより、磁界を一定
の角速度で回転させることを特徴とする請求項１記載の
プラズマＣＶＤ法。 - 【請求項３】 反応容器と、この反応容器に反応ガスを
導入し、排気する手段と、上記反応容器内に収容された
放電用電極と、放電用電極にグロー放電用電力を供給す
る電源と、それぞれの発生する磁界が放電用電極が発生
する電界と直交しかつ互いに直交するように配置された
２個のソレノイドコイルと、これらのソレノイドコイル
に磁界発生用の電力を供給する交流電源とを有し、上記
放電用電極が発生する電界と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ことを特徴とするプラズ
マＣＶＤ装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4096615A JPH05299680A (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | プラズマｃｖｄ法およびその装置 |
| DE69324849T DE69324849T2 (de) | 1992-04-16 | 1993-03-22 | Verfahren und Vorrichtung zur Plasma-unterstützten chemischen Dampfphasen-Abscheidung |
| EP93250088A EP0574100B1 (en) | 1992-04-16 | 1993-03-22 | Plasma CVD method and apparatus therefor |
| CA002092756A CA2092756C (en) | 1992-04-16 | 1993-03-26 | Plasma cvd method and apparatus therefor |
| KR1019930006268A KR930022463A (ko) | 1992-04-16 | 1993-04-15 | 플라즈마 cvd법 및 그 장치 |
| US08/127,377 US5423915A (en) | 1992-04-16 | 1993-09-28 | Plasma CVD apparatus including rotating magnetic field generation means |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4096615A JPH05299680A (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | プラズマｃｖｄ法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05299680A true JPH05299680A (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=14169765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4096615A Pending JPH05299680A (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | プラズマｃｖｄ法およびその装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05299680A (ja) |
| KR (1) | KR930022463A (ja) |
-
1992
- 1992-04-16 JP JP4096615A patent/JPH05299680A/ja active Pending
-
1993
- 1993-04-15 KR KR1019930006268A patent/KR930022463A/ko not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR930022463A (ko) | 1993-11-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020416 |