JPH0745540A - プラズマ化学蒸着装置 - Google Patents
プラズマ化学蒸着装置Info
- Publication number
- JPH0745540A JPH0745540A JP5188073A JP18807393A JPH0745540A JP H0745540 A JPH0745540 A JP H0745540A JP 5188073 A JP5188073 A JP 5188073A JP 18807393 A JP18807393 A JP 18807393A JP H0745540 A JPH0745540 A JP H0745540A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction gas
- plasma
- electrode
- thin film
- electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 title abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 title abstract 2
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 21
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 8
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 18
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 16
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 7
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005596 ionic collisions Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- 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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電極間の反応ガスの分布を均一に保つことが
でき、膜厚分布が一定範囲内のアモルファスシリコン薄
膜の製造が可能な装置を実現する。 【構成】 反応容器１内に配設され接地電極３と対向す
るプラズマ発生用電極１０１に複数の反応ガス導入孔１
０２を設け、反応ガスをプラズマ発生用電極１０１の背
面に供給した後、反応ガス導入孔１０２を介して電極
３，１０１間に供給することによって、反応ガスを電極
３，１０１間に効率良く導入することができ、かつその
分布を均一にすることができるため、グロー放電プラズ
マによる大面積の非晶質薄膜を高速で成膜することが可
能となり、アモルファスシリコン太陽電池、液晶ディス
プレイ用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装置を実現する。
でき、膜厚分布が一定範囲内のアモルファスシリコン薄
膜の製造が可能な装置を実現する。 【構成】 反応容器１内に配設され接地電極３と対向す
るプラズマ発生用電極１０１に複数の反応ガス導入孔１
０２を設け、反応ガスをプラズマ発生用電極１０１の背
面に供給した後、反応ガス導入孔１０２を介して電極
３，１０１間に供給することによって、反応ガスを電極
３，１０１間に効率良く導入することができ、かつその
分布を均一にすることができるため、グロー放電プラズ
マによる大面積の非晶質薄膜を高速で成膜することが可
能となり、アモルファスシリコン太陽電池、液晶ディス
プレイ用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装置を実現する。
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
適用されるプラズマ化学蒸着装置（以下プラズマＣＶＤ
装置とする）に関する。
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ＣＶＤ
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９を参照して説明する。なお、これに関し
ては、本出願人の先願に係る特願平４ー１１３３３６号
がある。
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９を参照して説明する。なお、これに関し
ては、本出願人の先願に係る特願平４ー１１３３３６号
がある。
【０００３】図９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。接地電極
３は、反応容器１及び第２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１
０により、反応容器１に接続されている。
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。接地電極
３は、反応容器１及び第２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１
０により、反応容器１に接続されている。
【０００４】反応容器１内には、流量計を有する図示し
ないボンベ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。
ないボンベ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。
【０００５】反応容器１の周囲には、第１〜第４の厚み
のある有限長ソレノイドコイル１４ａ，１４ｂ，１５
ａ，１５ｂが配設されており、第１及び第２のソレノイ
ドコイル１４ａ，１４ｂが対をなし、第３及び第４のソ
レノイドコイル１５ａ，１５ｂが対をなして、それぞれ
の軸芯が互いに直交する方向、すなわちｘ軸方向及びｙ
軸方向に合致するように配置されている。
のある有限長ソレノイドコイル１４ａ，１４ｂ，１５
ａ，１５ｂが配設されており、第１及び第２のソレノイ
ドコイル１４ａ，１４ｂが対をなし、第３及び第４のソ
レノイドコイル１５ａ，１５ｂが対をなして、それぞれ
の軸芯が互いに直交する方向、すなわちｘ軸方向及びｙ
軸方向に合致するように配置されている。
【０００６】上記第１及び第２のソレノイドコイル１４
ａ，１４ｂには、位相可変２出力発振器１６の一方の出
力端子から、第１の電力増幅器１７を介して正弦波形の
電力が供給される。また、第３及び第４のソレノイドコ
イル１５ａ，１５ｂには、位相可変２出力発振器１６の
他方の出力端子から、第２の電力増幅器１８を介して正
弦波形の電力が供給される。
ａ，１４ｂには、位相可変２出力発振器１６の一方の出
力端子から、第１の電力増幅器１７を介して正弦波形の
電力が供給される。また、第３及び第４のソレノイドコ
イル１５ａ，１５ｂには、位相可変２出力発振器１６の
他方の出力端子から、第２の電力増幅器１８を介して正
弦波形の電力が供給される。
【０００７】上記位相可変２出力発振器１６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
力することができ、第１及び第２のソレノイドコイル１
４ａ，１４ｂ並びに第３及び第４のソレノイドコイル１
５ａ，１５ｂが発生する磁界は、軸芯の方向にほぼ一様
な強さの分布になっている。
正弦波信号を、それぞれの相対位相を任意に設定して出
力することができ、第１及び第２のソレノイドコイル１
４ａ，１４ｂ並びに第３及び第４のソレノイドコイル１
５ａ，１５ｂが発生する磁界は、軸芯の方向にほぼ一様
な強さの分布になっている。
【０００８】次に、上記装置を用いて行う薄膜の製造に
ついて、以下に説明する。まず、真空ポンプ（図示せ
ず）を駆動して反応容器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す
る。
ついて、以下に説明する。まず、真空ポンプ（図示せ
ず）を駆動して反応容器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す
る。
【０００９】一方、第１及び第２のソレノイドコイル１
４ａ，１４ｂ並びに第３及び第４のソレノイドコイル１
５ａ，１５ｂには、位相可変２出力発振器１６からの２
出力を印加する。これは、例えば位相を９０°ずらした
周波数１０Ｈｚの正弦波電力である。
４ａ，１４ｂ並びに第３及び第４のソレノイドコイル１
５ａ，１５ｂには、位相可変２出力発振器１６からの２
出力を印加する。これは、例えば位相を９０°ずらした
周波数１０Ｈｚの正弦波電力である。
【００１０】この正弦波電力が印加されると、第１及び
第２のソレノイドコイル１４ａ，１４ｂによる磁界Ｂ1
と、第３及び第４のソレノイドコイル１５ａ，１５ｂに
よる磁界Ｂ2 が発生し、これらは合成されて合成磁界Ｂ
を形成する。この合成磁界Ｂは、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 ）で回転しながら、上記グロー放電プラズマに作用
する。
第２のソレノイドコイル１４ａ，１４ｂによる磁界Ｂ1
と、第３及び第４のソレノイドコイル１５ａ，１５ｂに
よる磁界Ｂ2 が発生し、これらは合成されて合成磁界Ｂ
を形成する。この合成磁界Ｂは、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 ）で回転しながら、上記グロー放電プラズマに作用
する。
【００１１】この結果、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、基板１３と平
行な面内を全方向に揺り動かされる。なお、合成磁界Ｂ
の強さは２０〜１００ガウス程度でよい。
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、基板１３と平
行な面内を全方向に揺り動かされる。なお、合成磁界Ｂ
の強さは２０〜１００ガウス程度でよい。
【００１２】上記反応ガス導入管１１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。分解された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、磁界８によるローレンツ力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。
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。分解された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、磁界８によるローレンツ力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。
【００１３】荷電粒子は、Ｅ・Ｂドリフトにより初速を
与えられた状態で、電極２，３と直交する方向に駆動さ
れる。したがって、水素イオンなどの荷電粒子は基板１
３を直撃することは少ない。
与えられた状態で、電極２，３と直交する方向に駆動さ
れる。したがって、水素イオンなどの荷電粒子は基板１
３を直撃することは少ない。
【００１４】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１３に至り、その表面に非晶質薄膜を形成する。ラジ
カルＳｉは、Ｌａｍｏｒ軌道を飛んでいく荷電粒子と衝
突するため、第１〜第４のソレノイドコイル１４ａ，１
４ｂ，１５ａ，１５ｂから発生する合成磁界Ｂを電極
２，３間の基板１３と平行な面内を回転させることによ
り、基板１３表面に非晶質薄膜を均一に形成することが
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１３に至り、その表面に非晶質薄膜を形成する。ラジ
カルＳｉは、Ｌａｍｏｒ軌道を飛んでいく荷電粒子と衝
突するため、第１〜第４のソレノイドコイル１４ａ，１
４ｂ，１５ａ，１５ｂから発生する合成磁界Ｂを電極
２，３間の基板１３と平行な面内を回転させることによ
り、基板１３表面に非晶質薄膜を均一に形成することが
可能となる。
【００１５】なお、基板１３の面積は、反応容器１内の
大きさが許す限り大きくしても問題がないので、大面積
の基板１３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。また、磁界によるプラズマ閉じ込め効果に
より、成膜速度を向上することができる。
大きさが許す限り大きくしても問題がないので、大面積
の基板１３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。また、磁界によるプラズマ閉じ込め効果に
より、成膜速度を向上することができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置において
は、グロー放電プラズマを発生させる電極間の放電電界
と直交する方向に発生させた磁界は、基板と平行な面内
を回転することにより、大面積・均一の成膜を容易にで
きるものとしているが、次の課題があった。
は、グロー放電プラズマを発生させる電極間の放電電界
と直交する方向に発生させた磁界は、基板と平行な面内
を回転することにより、大面積・均一の成膜を容易にで
きるものとしているが、次の課題があった。
【００１７】（１）大面積の成膜を行う場合、電極及び
基板は大面積のものを用いる必要があるが、大面積の電
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限り低いほうが容易であるため、数
１０〜数１００Ｈｚの電源が用いられている。
基板は大面積のものを用いる必要があるが、大面積の電
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限り低いほうが容易であるため、数
１０〜数１００Ｈｚの電源が用いられている。
【００１８】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下では、
直流放電の場合と同様に、プラズマの維持は、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発生しないようになり、
この場合、電極表面を常にクリーンに保持する必要があ
る。
イオン移動距離が電極間隔を越えるような条件下では、
直流放電の場合と同様に、プラズマの維持は、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発生しないようになり、
この場合、電極表面を常にクリーンに保持する必要があ
る。
【００１９】従って、電極を頻繁に交換、清掃するなど
の作業が必要となり、これがアモルファスシリコン太陽
電池や薄膜トランジスタなどのコスト高の要因の一つと
なっている。
の作業が必要となり、これがアモルファスシリコン太陽
電池や薄膜トランジスタなどのコスト高の要因の一つと
なっている。
【００２０】（２）反応ガスは、一方向からプラズマを
発生させる電極間に導入されるため、電極間に存在する
反応ガスの分布は不均一となる。そのため、グロー放電
プラズマを発生させる電極の放電電界と直交する方向の
磁界を基板と平行な面内で回転させても、大面積のアモ
ルファスシリコン薄膜を製造する際、膜厚分布を±２０
％以下に維持し、かつ成膜速度を１Å／sec 以上に保つ
ことは非常に困難である。本発明は上記の課題を解決し
ようとするものである。
発生させる電極間に導入されるため、電極間に存在する
反応ガスの分布は不均一となる。そのため、グロー放電
プラズマを発生させる電極の放電電界と直交する方向の
磁界を基板と平行な面内で回転させても、大面積のアモ
ルファスシリコン薄膜を製造する際、膜厚分布を±２０
％以下に維持し、かつ成膜速度を１Å／sec 以上に保つ
ことは非常に困難である。本発明は上記の課題を解決し
ようとするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】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
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持つように反応
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、上記プラズマ発生用電極が接地電極との
対向面に貫通する複数の反応ガス導入孔を形成されその
背面より反応ガスを供給されることを特徴としている。
装置は、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持つように反応
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、上記プラズマ発生用電極が接地電極との
対向面に貫通する複数の反応ガス導入孔を形成されその
背面より反応ガスを供給されることを特徴としている。
【００２２】
【作用】上記において、プラズマ発生用電極の背面に供
給された反応ガスは、反応ガス導入孔を通ってプラズマ
発生用電極と接地電極の間の空間に供給され、この電極
間に発生し、ソレノイドコイルにより回転するグロー放
電プラズマにより分解され、基板上に非晶質薄膜を形成
する。
給された反応ガスは、反応ガス導入孔を通ってプラズマ
発生用電極と接地電極の間の空間に供給され、この電極
間に発生し、ソレノイドコイルにより回転するグロー放
電プラズマにより分解され、基板上に非晶質薄膜を形成
する。
【００２３】本発明においては、反応ガスの供給につい
て従来の反応ガス導入管に代えて、プラズマ発生用電極
に設けた多数の反応ガス導入孔を用いているため、電極
間に効率良く反応ガスを導入することができ、かつ、反
応ガスの分布が電極間内において均一となる。
て従来の反応ガス導入管に代えて、プラズマ発生用電極
に設けた多数の反応ガス導入孔を用いているため、電極
間に効率良く反応ガスを導入することができ、かつ、反
応ガスの分布が電極間内において均一となる。
【００２４】したがって、電極間のプラズマ密度は、２
対のソレノイドコイルから発生する合成磁界の回転する
力（Ｅ・Ｂドリフト）のみによる平均化よりも、更に時
間的・空間的に平均化される。この結果、基板表面に堆
積された薄膜は、ほぼ均一な膜厚分布を持つ。また、電
極間に十分な量の反応ガスを効率良く導入できるため、
従来の装置に比べて成膜速度を著しく向上させることが
できる。
対のソレノイドコイルから発生する合成磁界の回転する
力（Ｅ・Ｂドリフト）のみによる平均化よりも、更に時
間的・空間的に平均化される。この結果、基板表面に堆
積された薄膜は、ほぼ均一な膜厚分布を持つ。また、電
極間に十分な量の反応ガスを効率良く導入できるため、
従来の装置に比べて成膜速度を著しく向上させることが
できる。
【００２５】
【実施例】本発明の一実施例に係るプラズマＣＶＤ装置
について、図１乃至図５により以下に説明する。
について、図１乃至図５により以下に説明する。
【００２６】図１において、原料ガスを反応させる反応
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１０１と接地電極３が互いに平行に配置されてい
る。このプラズマ発生用電極１０１は、図２（ａ），
（ｂ）に示すように、反応ガス導入孔１０２を均一に配
置したシャワー型構造を有している。隣接する反応ガス
導入孔１０２は、図３に示すように一定間隔であるた
め、一つの反応ガス導入孔１０２を中心とすると、他の
反応ガス導入孔１０２は正六角形の頂点の位置に配置さ
れている。
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１０１と接地電極３が互いに平行に配置されてい
る。このプラズマ発生用電極１０１は、図２（ａ），
（ｂ）に示すように、反応ガス導入孔１０２を均一に配
置したシャワー型構造を有している。隣接する反応ガス
導入孔１０２は、図３に示すように一定間隔であるた
め、一つの反応ガス導入孔１０２を中心とすると、他の
反応ガス導入孔１０２は正六角形の頂点の位置に配置さ
れている。
【００２７】上記多数の反応ガス導入孔１０２を有する
シャワー型プラズマ発生用電極１０１全体は、図４に示
すようにアースシールド１０３で覆われており、このア
ースシールド１０３は反応容器１及び第２高周波ケーブ
ル８を介してアース９に接続されている。
シャワー型プラズマ発生用電極１０１全体は、図４に示
すようにアースシールド１０３で覆われており、このア
ースシールド１０３は反応容器１及び第２高周波ケーブ
ル８を介してアース９に接続されている。
【００２８】アースシールド１０３と反応ガス導入孔１
０２を有するプラズマ発生用電極１０１との間隙は、そ
の間隙内にプラズマが発生するのを抑制するため、０．
０５〜０．５Torrの圧力範囲における電子の平均自由行
程より短い２mmと設定し、反応ガス導入孔１０２の直径
も２mmと設定し、隣接する反応ガス導入孔１０２の間隔
は１０mmに設定した。
０２を有するプラズマ発生用電極１０１との間隙は、そ
の間隙内にプラズマが発生するのを抑制するため、０．
０５〜０．５Torrの圧力範囲における電子の平均自由行
程より短い２mmと設定し、反応ガス導入孔１０２の直径
も２mmと設定し、隣接する反応ガス導入孔１０２の間隔
は１０mmに設定した。
【００２９】また、アースシールド１０３とプラズマ発
生用電極１０１との間隙は、図４に示すように、不導電
性材質のＯリング１０４を数個用いて超高真空にシール
されている。上記プラズマ発生用電極１０１には、高周
波電源４から例えば１３．５６ＭＨｚの周波数の電力
が、インピーダンス整合器５及び第１の高周波ケーブル
６を介して供給される。
生用電極１０１との間隙は、図４に示すように、不導電
性材質のＯリング１０４を数個用いて超高真空にシール
されている。上記プラズマ発生用電極１０１には、高周
波電源４から例えば１３．５６ＭＨｚの周波数の電力
が、インピーダンス整合器５及び第１の高周波ケーブル
６を介して供給される。
【００３０】反応ガスは、流量計を有する図示しないボ
ンベから反応ガス導入管１１を通して、例えばモノシラ
ンがアースシールド１０３とプラズマ発生用電極１０１
との間隙に導入される。アースシールド１０３とプラズ
マ発生用電極１０１間の反応ガスは、プラズマ発生用電
極１０１のシャワー状の反応ガス導入孔１０２を通って
接地電極３とプラズマ発生用電極１０１との間に供給さ
れ、反応容器１内の反応ガスは排気管１２を通って図示
しない真空ポンプにより排気される。
ンベから反応ガス導入管１１を通して、例えばモノシラ
ンがアースシールド１０３とプラズマ発生用電極１０１
との間隙に導入される。アースシールド１０３とプラズ
マ発生用電極１０１間の反応ガスは、プラズマ発生用電
極１０１のシャワー状の反応ガス導入孔１０２を通って
接地電極３とプラズマ発生用電極１０１との間に供給さ
れ、反応容器１内の反応ガスは排気管１２を通って図示
しない真空ポンプにより排気される。
【００３１】基板１３は、図１に示すように反応ガス導
入孔１０２を有するプラズマ発生用電極１０１と平行
に、接地電極３上に図示しない基板ホルダを介して支持
され設置される。
入孔１０２を有するプラズマ発生用電極１０１と平行
に、接地電極３上に図示しない基板ホルダを介して支持
され設置される。
【００３２】反応容器１の周囲には、第１〜第４の厚み
のある有限長のソレノイドコイル１４ａ，１４ｂ，１５
ａ，１５ｂが設置されており、図５に示すように、第１
及び第２のソレノイドコイル１４ａ，１４ｂが対をな
し、第３及び第４のソレノイドコイル１５ａ，１５ｂが
対をなして、それぞれの軸芯が互いに直交する方向、す
なわちｘ軸方向及びｙ軸方向に合致するように配置され
ている。
のある有限長のソレノイドコイル１４ａ，１４ｂ，１５
ａ，１５ｂが設置されており、図５に示すように、第１
及び第２のソレノイドコイル１４ａ，１４ｂが対をな
し、第３及び第４のソレノイドコイル１５ａ，１５ｂが
対をなして、それぞれの軸芯が互いに直交する方向、す
なわちｘ軸方向及びｙ軸方向に合致するように配置され
ている。
【００３３】第１及び第２のソレノイドコイル１４ａ，
１４ｂには、位相可変２出力発振器１６の一方の出力端
子から、第１の電力増幅器１７を介して正弦波形の電力
が供給される。また、第３及び第４のソレノイドコイル
１５ａ，１５ｂには、位相可変２出力発振器１６の他方
の出力端子から、第２の電力増幅器１８を介して正弦波
形の電力が供給される。
１４ｂには、位相可変２出力発振器１６の一方の出力端
子から、第１の電力増幅器１７を介して正弦波形の電力
が供給される。また、第３及び第４のソレノイドコイル
１５ａ，１５ｂには、位相可変２出力発振器１６の他方
の出力端子から、第２の電力増幅器１８を介して正弦波
形の電力が供給される。
【００３４】上記位相可変２出力発振器１６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できる
２つの正弦波信号を出力することができる。第１及び第
２のソレノイドコイル１４ａ，１４ｂが発生する磁界
は、図６に示すように軸芯方向（ｘ軸方向）にほぼ一様
な強さの分布になっている。第３及び第４のソレノイド
コイル１５ａ，１５ｂが発生する磁界も、図６と同様に
軸芯の方向（ｙ軸方向）にほぼ一様な強さの分布になっ
ている。
正弦波信号を、それぞれの相対位相を任意に設定できる
２つの正弦波信号を出力することができる。第１及び第
２のソレノイドコイル１４ａ，１４ｂが発生する磁界
は、図６に示すように軸芯方向（ｘ軸方向）にほぼ一様
な強さの分布になっている。第３及び第４のソレノイド
コイル１５ａ，１５ｂが発生する磁界も、図６と同様に
軸芯の方向（ｙ軸方向）にほぼ一様な強さの分布になっ
ている。
【００３５】次に、上記装置を用いて行う例えばアモル
ファスシリコン薄膜の製造について、以下に説明する。
まず、真空ポンプを駆動して、反応容器１内を十分に排
気（例えば１×１０-7Torr）した後、反応ガス導入管１
１を通して例えばモノシランを５０〜１００cc/minの流
量で供給し、反応容器１内の圧力を０．０５〜０．５To
rrに保つ。
ファスシリコン薄膜の製造について、以下に説明する。
まず、真空ポンプを駆動して、反応容器１内を十分に排
気（例えば１×１０-7Torr）した後、反応ガス導入管１
１を通して例えばモノシランを５０〜１００cc/minの流
量で供給し、反応容器１内の圧力を０．０５〜０．５To
rrに保つ。
【００３６】次に、高周波電源４からインピーダンス整
合器５及び電力導入端子７などを介して、プラズマ発生
用電極１０１に電力を供給し、電極間にモノシランのグ
ロー放電プラズマを発生させる。なお、上記高周波電源
４には、１３．５６ＭＨｚのものを用いることが好まし
い。
合器５及び電力導入端子７などを介して、プラズマ発生
用電極１０１に電力を供給し、電極間にモノシランのグ
ロー放電プラズマを発生させる。なお、上記高周波電源
４には、１３．５６ＭＨｚのものを用いることが好まし
い。
【００３７】一方、第１及び第２のソレノイドコイル１
４ａ，１４ｂ並びに第３及び第４のソレノイドコイル１
５ａ，１５ｂには、それぞれ第１及び第２の電力増幅器
１７，１８を介して位相可変２出力発振器１６からの２
出力を印加する。この出力は、例えば位相を９０°ずら
した周波数１０Ｈｚの正弦波電力である。
４ａ，１４ｂ並びに第３及び第４のソレノイドコイル１
５ａ，１５ｂには、それぞれ第１及び第２の電力増幅器
１７，１８を介して位相可変２出力発振器１６からの２
出力を印加する。この出力は、例えば位相を９０°ずら
した周波数１０Ｈｚの正弦波電力である。
【００３８】この正弦波電力が印加されると、第１及び
第２ソレノイドコイル１４ａ，１４ｂによる磁界と、第
３及び第４のソレノイドコイル１５ａ，１５ｂによる磁
界との合成磁界が発生する。この合成磁界はプラズマ発
生用電極１０１及び接地電極３の間の電界に対して直交
方向に一定の角速度２０π（ラジアン／sec ）で回転し
ながら、上記グロー放電プラズマに作用する。
第２ソレノイドコイル１４ａ，１４ｂによる磁界と、第
３及び第４のソレノイドコイル１５ａ，１５ｂによる磁
界との合成磁界が発生する。この合成磁界はプラズマ発
生用電極１０１及び接地電極３の間の電界に対して直交
方向に一定の角速度２０π（ラジアン／sec ）で回転し
ながら、上記グロー放電プラズマに作用する。
【００３９】この結果、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、プラズマ発生用電極１０１と接地電極３との間
のプラズマは、基板１３と平行な面内を全方向に揺り動
かされる。なお、合成磁界の強さは２０〜１００ガウス
程度でよい。
角速度で回転する力（Ｅ・Ｂドリフト）を受ける。した
がって、プラズマ発生用電極１０１と接地電極３との間
のプラズマは、基板１３と平行な面内を全方向に揺り動
かされる。なお、合成磁界の強さは２０〜１００ガウス
程度でよい。
【００４０】なお、アモルファスシリコン薄膜の膜厚分
布及び成膜速度は、電極の面積、電極間隔、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強度などに依存する。
布及び成膜速度は、電極の面積、電極間隔、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強度などに依存する。
【００４１】本実施例においては、その性能確認のため
に本実施例の装置と従来の装置を用いてアモルファスシ
リコン薄膜を製造しており、その内容を以下に説明す
る。この製造に当たっては、電極として直径８００mmの
円形電極を用い、基板１３として５００mm×５００mm＃
７０５９無アルカリガラスを用いた。
に本実施例の装置と従来の装置を用いてアモルファスシ
リコン薄膜を製造しており、その内容を以下に説明す
る。この製造に当たっては、電極として直径８００mmの
円形電極を用い、基板１３として５００mm×５００mm＃
７０５９無アルカリガラスを用いた。
【００４２】反応ガスとしては、１００％モノシランガ
スを用い、５０cc/minの流量で供給し、反応容器１内の
圧力は０．１Torrに設定した。プラズマ発生用電極１０
１には、５０Ｗの高周波電力を印加し、ソレノイドコイ
ル１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂにより印加される合
成磁界の強さは、０，２０，４０，６０，８０，１００
ガウスに設定した。
スを用い、５０cc/minの流量で供給し、反応容器１内の
圧力は０．１Torrに設定した。プラズマ発生用電極１０
１には、５０Ｗの高周波電力を印加し、ソレノイドコイ
ル１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂにより印加される合
成磁界の強さは、０，２０，４０，６０，８０，１００
ガウスに設定した。
【００４３】本実施例の装置と従来の装置を用いて製造
したアモルファスシリコン薄膜について、それぞれの膜
厚分布を図７に示す。このときの合成磁界の強さは１０
０ガウスに設定した。図７より、従来の装置による場合
と比較して、本実施例の場合は広い面積にわたって一様
の膜厚のものが得られることが判る。
したアモルファスシリコン薄膜について、それぞれの膜
厚分布を図７に示す。このときの合成磁界の強さは１０
０ガウスに設定した。図７より、従来の装置による場合
と比較して、本実施例の場合は広い面積にわたって一様
の膜厚のものが得られることが判る。
【００４４】また、上記製造過程において得られた磁界
強度とアモルファスシリコン薄膜の成膜速度との関係を
図８に示す。図８から、本実施例の装置の場合、従来の
装置に比べ、成膜速度を著しく向上できることがわか
る。また、磁界強度を強くした場合に、成膜速度を向上
させる効果が大きい。
強度とアモルファスシリコン薄膜の成膜速度との関係を
図８に示す。図８から、本実施例の装置の場合、従来の
装置に比べ、成膜速度を著しく向上できることがわか
る。また、磁界強度を強くした場合に、成膜速度を向上
させる効果が大きい。
【００４５】なお、本実施例においては、シャワー型プ
ラズマ発生用電極の形状は、円形としているが、円形及
び角形のどちらでもよい。また、プラズマ発生用電極の
反応ガス導入孔の直径は３mm以下であることが好まし
い。
ラズマ発生用電極の形状は、円形としているが、円形及
び角形のどちらでもよい。また、プラズマ発生用電極の
反応ガス導入孔の直径は３mm以下であることが好まし
い。
【００４６】上記反応ガス導入孔の直径が３mmを超える
と、０．０５〜０．５Torrの圧力での電子の平均自由行
程よりも長くなるため、反応ガス導入孔内にプラズマが
発生し、上記電極間のプラズマ密度が低下し不均一とな
り、基板に堆積する非晶質薄膜の成膜速度の低下と、±
３０％程度の非晶質薄膜の膜厚分布の不均一性を引き起
こすためである。
と、０．０５〜０．５Torrの圧力での電子の平均自由行
程よりも長くなるため、反応ガス導入孔内にプラズマが
発生し、上記電極間のプラズマ密度が低下し不均一とな
り、基板に堆積する非晶質薄膜の成膜速度の低下と、±
３０％程度の非晶質薄膜の膜厚分布の不均一性を引き起
こすためである。
【００４７】
【発明の効果】本発明のプラズマＣＶＤ装置は、反応容
器内に配設され接地電極と対向するプラズマ発生用電極
に複数の反応ガス導入孔を設け、反応ガスをプラズマ発
生用電極の背面に供給した後、反応ガス導入孔を介して
電極間に供給することによって、反応ガスを電極間に効
率良く導入することができ、かつ、その分布を均一にす
ることができるため、グロー放電プラズマによる大面積
の非晶質薄膜を高速で成膜することが可能となり、アモ
ルファスシリコン太陽電池、液晶ディスプレイ用薄膜ト
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装置を実現する。
器内に配設され接地電極と対向するプラズマ発生用電極
に複数の反応ガス導入孔を設け、反応ガスをプラズマ発
生用電極の背面に供給した後、反応ガス導入孔を介して
電極間に供給することによって、反応ガスを電極間に効
率良く導入することができ、かつ、その分布を均一にす
ることができるため、グロー放電プラズマによる大面積
の非晶質薄膜を高速で成膜することが可能となり、アモ
ルファスシリコン太陽電池、液晶ディスプレイ用薄膜ト
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装置を実現する。
【図１】本発明の一実施例に係るプラズマＣＶＤ装置の
説明図である。
説明図である。
【図２】上記一実施例に係る反応ガス導入孔を有するプ
ラズマ発生用電極の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）
は断面図である。
ラズマ発生用電極の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）
は断面図である。
【図３】上記一実施例に係るプラズマ発生用電極の反応
ガス導入孔の位置関係を示す平面図である。
ガス導入孔の位置関係を示す平面図である。
【図４】上記一実施例に係る反応ガス導入孔を有するプ
ラズマ発生用電極の詳細図である。
ラズマ発生用電極の詳細図である。
【図５】上記一実施例に係る反応容器と２対のソレノイ
ドコイルとの位置関係を示す平面図である。
ドコイルとの位置関係を示す平面図である。
【図６】上記一実施例に係るソレノイドコイル間の磁界
強度分布の説明図である。
強度分布の説明図である。
【図７】上記一実施例の装置及び従来の装置により製造
されたアモルファスシリコン薄膜の膜厚分布を示す特性
図である。
されたアモルファスシリコン薄膜の膜厚分布を示す特性
図である。
【図８】上記一実施例の装置及び従来の装置により製造
されたアモルファスシリコン薄膜の成膜速度と磁界強度
との関係を示す特性図である。
されたアモルファスシリコン薄膜の成膜速度と磁界強度
との関係を示す特性図である。
【図９】従来のプラズマＣＶＤ装置の説明図である。
１ 反応容器 ３ 接地電極 ４ 高周波電源 ５ インピーダンス整
合器 ９ アース 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２出力発
振器 １７，１８ 増幅器 １０１ プラズマ発生用電
極 １０２ 反応ガス導入孔 １０３ アースシールド
合器 ９ アース 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２出力発
振器 １７，１８ 増幅器 １０１ プラズマ発生用電
極 １０２ 反応ガス導入孔 １０３ アースシールド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇田 和孝 長崎市深堀町５丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内
Claims (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持つよう
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、上記プラズマ発生用電極が接地電
極との対向面に貫通する複数の反応ガス導入孔を形成さ
れその背面より反応ガスを供給されることを特徴とする
プラズマ化学蒸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5188073A JPH0745540A (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | プラズマ化学蒸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5188073A JPH0745540A (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | プラズマ化学蒸着装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0745540A true JPH0745540A (ja) | 1995-02-14 |
Family
ID=16217235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5188073A Withdrawn JPH0745540A (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | プラズマ化学蒸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0745540A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999025029A1 (en) * | 1997-11-10 | 1999-05-20 | Kaneka Corporation | Method of producing silicon thin-film photoelectric transducer and plasma cvd apparatus used for the method |
| WO2009041282A1 (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Tokyo Electron Limited | 成膜装置、成膜方法、記憶媒体及びガス供給装置 |
-
1993
- 1993-07-29 JP JP5188073A patent/JPH0745540A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999025029A1 (en) * | 1997-11-10 | 1999-05-20 | Kaneka Corporation | Method of producing silicon thin-film photoelectric transducer and plasma cvd apparatus used for the method |
| US6337224B1 (en) | 1997-11-10 | 2002-01-08 | Kaneka Corporation | Method of producing silicon thin-film photoelectric transducer and plasma CVD apparatus used for the method |
| EP2251913A3 (en) * | 1997-11-10 | 2012-02-22 | Kaneka Corporation | Method of Manufacturing Silicon-Based Thin Film Photoelectric Converter and Plasma CVD Apparatus Used for Such Method |
| WO2009041282A1 (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Tokyo Electron Limited | 成膜装置、成膜方法、記憶媒体及びガス供給装置 |
| JP2009088229A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Tokyo Electron Ltd | 成膜装置、成膜方法、記憶媒体及びガス供給装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0574100B1 (en) | Plasma CVD method and apparatus therefor | |
| KR100436072B1 (ko) | 박막 형성용 플라즈마 성막 장치 | |
| JP3377773B2 (ja) | 放電電極への給電方法、高周波プラズマ発生方法および半導体製造方法 | |
| EP3711078A1 (en) | Linearized energetic radio-frequency plasma ion source | |
| US6468387B1 (en) | Apparatus for generating a plasma from an electromagnetic field having a lissajous pattern | |
| CN104885575A (zh) | 等离子体装置和基板处理装置 | |
| JP2785442B2 (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| JP2989279B2 (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| JPS62103372A (ja) | プラズマを使用した化学蒸気堆積による薄膜形成方法および装置 | |
| US20200035456A1 (en) | Magnetically enhanced and symmetrical radio frequency discharge apparatus for material processing | |
| KR20090098964A (ko) | 플라즈마로부터 증착에 의하여 막을 형성하는 장치 | |
| JPH0766138A (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| Pelletier et al. | Chemical vapor deposition in high-density low-pressure plasmas: reactor scale-up and performance | |
| JPS61213377A (ja) | プラズマデポジシヨン法及びその装置 | |
| JPH0745540A (ja) | プラズマ化学蒸着装置 | |
| US5580384A (en) | Method and apparatus for chemical coating on opposite surfaces of workpieces | |
| JPH0781187B2 (ja) | 真空プロセス装置 | |
| KR101310093B1 (ko) | 플라즈마 생성을 위한 방법 및 장치 | |
| JPH04120277A (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| JPH05311447A (ja) | プラズマｃｖｄ法及びその装置 | |
| JPH05299680A (ja) | プラズマｃｖｄ法およびその装置 | |
| JPH01181513A (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| Kawasaki et al. | Two-dimensional profile of emissive species in a magnetized SiH/sub 4//Ar glow discharge for the scanning-plasma CVD method | |
| JPH0760798B2 (ja) | 非晶質薄膜形成方法および装置 | |
| JP3095565B2 (ja) | プラズマ化学蒸着装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001003 |