JPH11340150A - プラズマ化学蒸着装置 - Google Patents
プラズマ化学蒸着装置Info
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- JPH11340150A JPH11340150A JP10149230A JP14923098A JPH11340150A JP H11340150 A JPH11340150 A JP H11340150A JP 10149230 A JP10149230 A JP 10149230A JP 14923098 A JP14923098 A JP 14923098A JP H11340150 A JPH11340150 A JP H11340150A
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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
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】従来と比べ良好な膜厚分布が得られることを課
題とする。 【解決手段】反応容器21と、該反応容器21に反応ガスを
導入する手段と、記反応ガスを前記反応容器内から排出
する手段と、前記反応容器21内に配置され、基板29を支
持するヒータ内蔵アノード電極23と、該アノード電極23
に対向して設置されたカソード電極22と、このカソード
電極22に周波数３０ＭＨｚないし２００ＭＨｚのグロー
放電発生用電力を供給する電源24とを有し、該電源24か
ら供給された電力によりグロー放電を発生し、前記被処
理物表面上に非晶質薄膜あるいは微結晶薄膜あるいは多
結晶薄膜を形成するプラズマ化学蒸着装置において、前
記カソード電極22と前記電源24を結ぶ給電点を４個以上
とし、かつ前記給電電力を均等に分配する電力分配器60
を用いることを特徴とするプラズマ化学蒸着装置。
題とする。 【解決手段】反応容器21と、該反応容器21に反応ガスを
導入する手段と、記反応ガスを前記反応容器内から排出
する手段と、前記反応容器21内に配置され、基板29を支
持するヒータ内蔵アノード電極23と、該アノード電極23
に対向して設置されたカソード電極22と、このカソード
電極22に周波数３０ＭＨｚないし２００ＭＨｚのグロー
放電発生用電力を供給する電源24とを有し、該電源24か
ら供給された電力によりグロー放電を発生し、前記被処
理物表面上に非晶質薄膜あるいは微結晶薄膜あるいは多
結晶薄膜を形成するプラズマ化学蒸着装置において、前
記カソード電極22と前記電源24を結ぶ給電点を４個以上
とし、かつ前記給電電力を均等に分配する電力分配器60
を用いることを特徴とするプラズマ化学蒸着装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ化学蒸着装
置に関し、アモルファスシリコン太陽電池、薄膜半導
体、光センサ、半導体保護膜等の各種電子デバイスに使
用される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装置と呼ぶ）に関する。
置に関し、アモルファスシリコン太陽電池、薄膜半導
体、光センサ、半導体保護膜等の各種電子デバイスに使
用される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装置と呼ぶ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】アモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉ
と記す）薄膜や窒化シリコン（以下、ＳｉＮｘと記す）
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装置の構成について、２つの代表的例について
説明する。即ち、放電発生に用いる電極として、はしご
状の平面形コイル電極、即ちラダーインダクタンス電極
を用いる方法、及び平行平板電極を用いる方法について
説明する。
と記す）薄膜や窒化シリコン（以下、ＳｉＮｘと記す）
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装置の構成について、２つの代表的例について
説明する。即ち、放電発生に用いる電極として、はしご
状の平面形コイル電極、即ちラダーインダクタンス電極
を用いる方法、及び平行平板電極を用いる方法について
説明する。
【０００３】まず、はしご型電極を用いる方法について
は、特開平４−２３６７８１号にはしご状平面形コイル
電極として各種形状の電極を用いたプラズマＣＶＤ装置
が開示されている。本方法の代表例について図１３を用
いて説明する。図中の付番１は反応容器であり、この反
応容器１内に放電用はしご型電極２と基板加熱用ヒータ
３とが平行に配置されている。前記放電用はしご型電極
２には、高周波電源４からインピーダンス整合器５を介
して例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給され
る。前記放電用はしご型電極２は、図１４に示すように
一端がインピーダンス整合器５を介して高周波電源４に
接続されており、他端はアース線７に接続され、反応容
器１とともに接地されている。
は、特開平４−２３６７８１号にはしご状平面形コイル
電極として各種形状の電極を用いたプラズマＣＶＤ装置
が開示されている。本方法の代表例について図１３を用
いて説明する。図中の付番１は反応容器であり、この反
応容器１内に放電用はしご型電極２と基板加熱用ヒータ
３とが平行に配置されている。前記放電用はしご型電極
２には、高周波電源４からインピーダンス整合器５を介
して例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給され
る。前記放電用はしご型電極２は、図１４に示すように
一端がインピーダンス整合器５を介して高周波電源４に
接続されており、他端はアース線７に接続され、反応容
器１とともに接地されている。
【０００４】放電用はしご型電極２に供給された高周波
電力は、反応容器１とともに接地された基板加熱用ヒー
タ３と放電用はしご型電極２との間にグロー放電プラズ
マを発生させ、放電空間経由で反応容器１の壁へ、また
放電用はしご型電極２のアース線７を介してアースへ流
れる。なお、このアース線７には同軸ケーブルが用いら
れている。
電力は、反応容器１とともに接地された基板加熱用ヒー
タ３と放電用はしご型電極２との間にグロー放電プラズ
マを発生させ、放電空間経由で反応容器１の壁へ、また
放電用はしご型電極２のアース線７を介してアースへ流
れる。なお、このアース線７には同軸ケーブルが用いら
れている。
【０００５】前記反応容器１内には、図示しないボンベ
から反応ガス導入管８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。供給された反応ガスは、
放電用はしご型電極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３上に保持され、
所定の温度に加熱された基板９上に堆積する。また、反
応容器１内のガスは、排気管10を通して真空ポンプ11に
より排気される。
から反応ガス導入管８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。供給された反応ガスは、
放電用はしご型電極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３上に保持され、
所定の温度に加熱された基板９上に堆積する。また、反
応容器１内のガスは、排気管10を通して真空ポンプ11に
より排気される。
【０００６】以下、上記装置を用いて薄膜を製造する場
合について説明する。まず、真空ポンプ11を駆動して反
応容器１内を排気した後、反応ガス導入管８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に保つ。
合について説明する。まず、真空ポンプ11を駆動して反
応容器１内を排気した後、反応ガス導入管８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に保つ。
【０００７】この状態で、高周波電源４から放電用はし
ご型電極２に高周波電力を印加すると、グロー放電プラ
ズマが発生する。反応ガスは、放電用はしご型電極２と
基板加熱用ヒータ３間に生じるグロー放電プラズマによ
って分解され、この結果ＳｉＨ3 ，ＳｉＨ2 などのＳｉ
を含むラジカルが発生し、基板９表面に付着してａ−Ｓ
ｉ薄膜が形成される。
ご型電極２に高周波電力を印加すると、グロー放電プラ
ズマが発生する。反応ガスは、放電用はしご型電極２と
基板加熱用ヒータ３間に生じるグロー放電プラズマによ
って分解され、この結果ＳｉＨ3 ，ＳｉＨ2 などのＳｉ
を含むラジカルが発生し、基板９表面に付着してａ−Ｓ
ｉ薄膜が形成される。
【０００８】次に、平行平板電極を用いる方法について
図１５を参照して説明する。図中の付番21は反応容器で
あり、この反応容器21内に高周波電極即ちカソード電極
22と基板加熱用ヒータ23とが平行に配置されている。前
記高周波電極22には、高周波電源24からインピーダンス
整合器25を介して例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力
が供給される。基板加熱用ヒータ23は、反応容器21とと
もに接地され、接地電極即ちアノード電極となってい
る。従って、高周波電極22と基板加熱用ヒータ23との間
でグロー放電プラズマが発生する。
図１５を参照して説明する。図中の付番21は反応容器で
あり、この反応容器21内に高周波電極即ちカソード電極
22と基板加熱用ヒータ23とが平行に配置されている。前
記高周波電極22には、高周波電源24からインピーダンス
整合器25を介して例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力
が供給される。基板加熱用ヒータ23は、反応容器21とと
もに接地され、接地電極即ちアノード電極となってい
る。従って、高周波電極22と基板加熱用ヒータ23との間
でグロー放電プラズマが発生する。
【０００９】前記反応容器21内には図示しないボンベか
ら反応ガス導入管26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21内のガスは、排気
管27を通して真空ポンプ28により排気される。基板29
は、基板加熱用ヒータ23上に保持され、所定の温度に加
熱される。
ら反応ガス導入管26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21内のガスは、排気
管27を通して真空ポンプ28により排気される。基板29
は、基板加熱用ヒータ23上に保持され、所定の温度に加
熱される。
【００１０】こうした装置を用いて、以下のようにして
薄膜を製造する。まず、真空ポンプ28を駆動して反応容
器21内を排気する。次に、反応ガス導入管26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て反応容器
21内の圧力を０．０５〜０．５Ｔｏｒｒに保ち、高周波
電源24から高周波電極22に電圧を印加すると、グロー放
電プラズマが発生する。
薄膜を製造する。まず、真空ポンプ28を駆動して反応容
器21内を排気する。次に、反応ガス導入管26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て反応容器
21内の圧力を０．０５〜０．５Ｔｏｒｒに保ち、高周波
電源24から高周波電極22に電圧を印加すると、グロー放
電プラズマが発生する。
【００１１】反応ガス導入管26から供給されたガスのう
ち、モノシランガスは高周波電極22〜基板加熱用ヒータ
23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 等のＳｉを含むラジカル
が発生し、基板29表面に付着して、ａ−Ｓｉ薄膜が形成
される。
ち、モノシランガスは高周波電極22〜基板加熱用ヒータ
23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 等のＳｉを含むラジカル
が発生し、基板29表面に付着して、ａ−Ｓｉ薄膜が形成
される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術、即ちはしご型電極を用いる方法及び平行平板電極を
用いる方法は、いずれも次のような問題を有している。 (1) 図１３において、放電用はしご型電極２近傍に発生
した電界により反応ガス、例えばＳｉＨ4 はＳｉ、Ｓｉ
Ｈ、ＳｉＨ2 、ＳｉＨ3 、Ｈ、Ｈ2 等に分解され、基板
９の表面にａ−Ｓｉ膜を形成する。しかしながら、ａ−
Ｓｉ膜形成の高速化を図るため、高周波電源の周波数を
現状の１３．５６ＭＨｚより、３０ＭＨｚないし１５０
ＭＨｚへ高くすると、放電用はしご型電極２近傍の電界
分布が一様性がくずれ、その結果として、ａ−Ｓｉ膜の
膜厚分布が極端に悪くなる。図１６は、基板面積３０ｃ
ｍ×３０ｃｍでのプラズマ電源周波数と膜厚分布の関係
を示す。膜厚分布の一様性（±１０％以内）を確保でき
る基板の大きさ即ち面積は５ｃｍ×５ｃｍないし２０ｃ
ｍ×２０ｃｍ程度である。
術、即ちはしご型電極を用いる方法及び平行平板電極を
用いる方法は、いずれも次のような問題を有している。 (1) 図１３において、放電用はしご型電極２近傍に発生
した電界により反応ガス、例えばＳｉＨ4 はＳｉ、Ｓｉ
Ｈ、ＳｉＨ2 、ＳｉＨ3 、Ｈ、Ｈ2 等に分解され、基板
９の表面にａ−Ｓｉ膜を形成する。しかしながら、ａ−
Ｓｉ膜形成の高速化を図るため、高周波電源の周波数を
現状の１３．５６ＭＨｚより、３０ＭＨｚないし１５０
ＭＨｚへ高くすると、放電用はしご型電極２近傍の電界
分布が一様性がくずれ、その結果として、ａ−Ｓｉ膜の
膜厚分布が極端に悪くなる。図１６は、基板面積３０ｃ
ｍ×３０ｃｍでのプラズマ電源周波数と膜厚分布の関係
を示す。膜厚分布の一様性（±１０％以内）を確保でき
る基板の大きさ即ち面積は５ｃｍ×５ｃｍないし２０ｃ
ｍ×２０ｃｍ程度である。
【００１３】放電用はしご型電極を用いる方法による高
周波電源４の高周波数化が困難な理由は次の通りであ
る。図１７に示すように、放電用はしご型電極の構造に
起因したインピーダンスの不均一性が存在するために、
プラズマ発光の強い部分が局部的になる。例えば、上記
電極の周辺部に強いプラズマが発生し、中央部には発生
しない。特に６０ＭＨｚ以上の高周波数化に伴なってそ
の減少は顕著になる。
周波電源４の高周波数化が困難な理由は次の通りであ
る。図１７に示すように、放電用はしご型電極の構造に
起因したインピーダンスの不均一性が存在するために、
プラズマ発光の強い部分が局部的になる。例えば、上記
電極の周辺部に強いプラズマが発生し、中央部には発生
しない。特に６０ＭＨｚ以上の高周波数化に伴なってそ
の減少は顕著になる。
【００１４】従って、量産性向上や低コスト化に必要な
大面積基板に関するプラズマ電源の高周波数化による成
膜速度の向上は非常に困難で、不可能視されている。な
お、ａ−Ｓｉの成膜速度はプラズマ電源周波数の２乗に
比例するので、関連技術分野の学会においても研究が活
発化しているが、大面積化への成功例はまだない。
大面積基板に関するプラズマ電源の高周波数化による成
膜速度の向上は非常に困難で、不可能視されている。な
お、ａ−Ｓｉの成膜速度はプラズマ電源周波数の２乗に
比例するので、関連技術分野の学会においても研究が活
発化しているが、大面積化への成功例はまだない。
【００１５】(2) 図１５において、高周波電極22と基板
加熱用ヒータ23との間に発生する電界により、反応ガ
ス、例えばＳｉＨ4 はＳｉ、ＳｉＨ、ＳｉＨ2 、ＳｉＨ
3 、Ｈ、Ｈ2 等に分解され、基板29の表面にａ−Ｓｉ膜
を形成する。しかしながら、ａ−Ｓｉ膜形成の高速化を
図るため、高周波電源24の周波数を現状の１３．５６Ｍ
Ｈｚより、３０ＭＨｚないし２００ＭＨｚへ高くする
と、高周波電極22と基板加熱用ヒータ23間に発生する電
界分布の一様性がくずれ、その結果として、ａ−Ｓｉ膜
の膜厚分布が極端に悪くなる。図１６は、基板面積３０
ｃｍ×３０ｃｍでのプラズマ電源周波数と膜厚分布（平
均膜厚からのずれ）の関係を示す特性図である。膜厚分
布の一様性（±１０％以内）が確保できる基板の大きさ
即ち面積は、５ｃｍ×５ｃｍないし２０ｃｍ×２０ｃｍ
程度である。
加熱用ヒータ23との間に発生する電界により、反応ガ
ス、例えばＳｉＨ4 はＳｉ、ＳｉＨ、ＳｉＨ2 、ＳｉＨ
3 、Ｈ、Ｈ2 等に分解され、基板29の表面にａ−Ｓｉ膜
を形成する。しかしながら、ａ−Ｓｉ膜形成の高速化を
図るため、高周波電源24の周波数を現状の１３．５６Ｍ
Ｈｚより、３０ＭＨｚないし２００ＭＨｚへ高くする
と、高周波電極22と基板加熱用ヒータ23間に発生する電
界分布の一様性がくずれ、その結果として、ａ−Ｓｉ膜
の膜厚分布が極端に悪くなる。図１６は、基板面積３０
ｃｍ×３０ｃｍでのプラズマ電源周波数と膜厚分布（平
均膜厚からのずれ）の関係を示す特性図である。膜厚分
布の一様性（±１０％以内）が確保できる基板の大きさ
即ち面積は、５ｃｍ×５ｃｍないし２０ｃｍ×２０ｃｍ
程度である。
【００１６】平行平板電極を用いる方法による高周波電
源24の高周波数化が困難な理由は、次の通りである。平
行平板型電極は、電極周辺部と中央部の電気特性が異な
るため、図１８（Ａ）に示すように電極周辺部に強いプ
ラズマが発生するか、あるいは図１８（Ｂ）に示すよう
に中央部分のみに強いプラズマが発生するという現象が
ある。
源24の高周波数化が困難な理由は、次の通りである。平
行平板型電極は、電極周辺部と中央部の電気特性が異な
るため、図１８（Ａ）に示すように電極周辺部に強いプ
ラズマが発生するか、あるいは図１８（Ｂ）に示すよう
に中央部分のみに強いプラズマが発生するという現象が
ある。
【００１７】したがって、量産性向上や低コスト化に必
要な大面積基板に関するプラズマ電源の高周波数化によ
る成膜速度の向上は、非常に困難で、不可能視されてい
る。なお、ａ−Ｓｉの成膜速度はプラズマ電源周波数の
２乗に比例するので、関連技術分野の学会においても研
究が活発化しているが、大面積化への成功例はまだ無
い。
要な大面積基板に関するプラズマ電源の高周波数化によ
る成膜速度の向上は、非常に困難で、不可能視されてい
る。なお、ａ−Ｓｉの成膜速度はプラズマ電源周波数の
２乗に比例するので、関連技術分野の学会においても研
究が活発化しているが、大面積化への成功例はまだ無
い。
【００１８】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、平行平板電極へ高周波電力を供給する複数の同
軸ケーブルを介して給電電力に分配する電力分配器を用
いることにより、従来と比べ格段に良好な膜厚分布が得
られるプラズマ化学蒸着装置を提供することを目的とす
る。
もので、平行平板電極へ高周波電力を供給する複数の同
軸ケーブルを介して給電電力に分配する電力分配器を用
いることにより、従来と比べ格段に良好な膜厚分布が得
られるプラズマ化学蒸着装置を提供することを目的とす
る。
【００１９】また、本発明は、平行平板電極に周波数３
０ＭＨｚ乃至２００ＭＨｚのグロー放電発生用電力を供
給する複数の供給点と前記電力分配器間に、これらに夫
々電気的に接続するインピーダンス変換器を配置した構
成とすることにより、さらに優れた膜厚分布が得られる
プラズマ化学蒸着装置を提供することを目的とする。
０ＭＨｚ乃至２００ＭＨｚのグロー放電発生用電力を供
給する複数の供給点と前記電力分配器間に、これらに夫
々電気的に接続するインピーダンス変換器を配置した構
成とすることにより、さらに優れた膜厚分布が得られる
プラズマ化学蒸着装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、反応容器と、
この反応容器に反応ガスを導入する手段と、前記反応ガ
スを前記反応容器内から排出する手段と、前記反応容器
内に配置され、被処理物を支持するヒータ内蔵アノード
電極と、このアノード電極に対向して設置されたカソー
ド電極と、このカソード電極に周波数３０ＭＨｚないし
２００ＭＨｚのグロー放電発生用電力を供給する電源と
を有し、この電源から供給された電力によりグロー放電
を発生し、前記被処理物表面上に非晶質薄膜あるいは微
結晶薄膜あるいは多結晶薄膜を形成するプラズマ化学蒸
着装置において、前記カソード電極と前記電源を結ぶ給
電点を４個以上とし、かつ前記給電電力を均等に分配す
る電力分配器を用いることを特徴とするプラズマ化学蒸
着装置である。
この反応容器に反応ガスを導入する手段と、前記反応ガ
スを前記反応容器内から排出する手段と、前記反応容器
内に配置され、被処理物を支持するヒータ内蔵アノード
電極と、このアノード電極に対向して設置されたカソー
ド電極と、このカソード電極に周波数３０ＭＨｚないし
２００ＭＨｚのグロー放電発生用電力を供給する電源と
を有し、この電源から供給された電力によりグロー放電
を発生し、前記被処理物表面上に非晶質薄膜あるいは微
結晶薄膜あるいは多結晶薄膜を形成するプラズマ化学蒸
着装置において、前記カソード電極と前記電源を結ぶ給
電点を４個以上とし、かつ前記給電電力を均等に分配す
る電力分配器を用いることを特徴とするプラズマ化学蒸
着装置である。
【００２１】本発明において、前記電極と電力分配器間
にこれらに夫々電気的に接続するインピーダンス変換器
を配置することが、さらに優れた膜厚分布を得る上で好
ましい。即ち、前記電極と電力分配器間にこれらに夫々
電気的に接続するインピーダンス変換器、例えば図１０
に示すようなフェライト性環状体に絶縁被覆導線を２本
巻き付けて製作されたものを配置したことを特徴とす
る。
にこれらに夫々電気的に接続するインピーダンス変換器
を配置することが、さらに優れた膜厚分布を得る上で好
ましい。即ち、前記電極と電力分配器間にこれらに夫々
電気的に接続するインピーダンス変換器、例えば図１０
に示すようなフェライト性環状体に絶縁被覆導線を２本
巻き付けて製作されたものを配置したことを特徴とす
る。
【００２２】なお、本発明において、前記電力分配器と
しては、一般に用いられている高周波数用電力分配器が
あるが、３０ＭＨｚ乃至２００ＭＨｚの高周波数用トラ
ンスと抵抗とコンデンサを有するものが挙げられる。
しては、一般に用いられている高周波数用電力分配器が
あるが、３０ＭＨｚ乃至２００ＭＨｚの高周波数用トラ
ンスと抵抗とコンデンサを有するものが挙げられる。
【００２３】前記電力分配器は、前記カソード電極への
グロー放電発生用電力を給電線を用いて供給する給電点
を前記電極を４等分あるいは６等分に区切った領域の中
央点、あるいは６等分以上に分割された領域の中央点と
し、夫々の給電点に前記電力を均等に分配する機能を有
する。
グロー放電発生用電力を給電線を用いて供給する給電点
を前記電極を４等分あるいは６等分に区切った領域の中
央点、あるいは６等分以上に分割された領域の中央点と
し、夫々の給電点に前記電力を均等に分配する機能を有
する。
【００２４】
【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は同装置の全体図、図２は同装置の
一構成を示す放電用電極に高周波数電力を供給するため
の電気配線を示す説明図である。
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は同装置の全体図、図２は同装置の
一構成を示す放電用電極に高周波数電力を供給するため
の電気配線を示す説明図である。
【００２５】図中の付番21は反応容器である。この反応
容器21内には、グロー放電プラズマを発生させるための
平行平板型のＳＵＳ304 製の高周波電極すなわちカソー
ド電極22と、被処理物としての基板29を支持するととも
に該基板29の温度を制御する基板加熱用ヒータ23が配置
されている。前記反応容器21内には、反応ガスを前記カ
ソード電極22と基板29の間に導入する反応ガス吐出孔37
ａを有した反応ガス導入管37が配置されている。
容器21内には、グロー放電プラズマを発生させるための
平行平板型のＳＵＳ304 製の高周波電極すなわちカソー
ド電極22と、被処理物としての基板29を支持するととも
に該基板29の温度を制御する基板加熱用ヒータ23が配置
されている。前記反応容器21内には、反応ガスを前記カ
ソード電極22と基板29の間に導入する反応ガス吐出孔37
ａを有した反応ガス導入管37が配置されている。
【００２６】前記反応容器21内には、反応容器21内の反
応ガス等のガスを排気する排気管27を介して真空ポンプ
28が接続されている。前記反応容器21内には、アースシ
ールド40が配置されている。このアースシールド40は、
不必要な部分での放電を抑制する。なお、反応容器21内
の圧力は、図示しない圧力計によりモニタされ、前記真
空ポンプ28の排気量を調整することにより制御される。
応ガス等のガスを排気する排気管27を介して真空ポンプ
28が接続されている。前記反応容器21内には、アースシ
ールド40が配置されている。このアースシールド40は、
不必要な部分での放電を抑制する。なお、反応容器21内
の圧力は、図示しない圧力計によりモニタされ、前記真
空ポンプ28の排気量を調整することにより制御される。
【００２７】前記カソード電極22とアノード電極23でＳ
ｉＨ4 プラズマを発生すると、そのプラズマ中に存在す
るＳｉＨ3 、ＳｉＨ2 、ＳｉＨなどのラジカルが拡散現
象により拡散し、基板29表面に吸着されることにより、
ａ−Ｓｉ膜あるいは微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉ
が堆積する。なお、ａ−Ｓｉ膜あるいは微結晶Ｓｉある
いは薄膜多結晶Ｓｉは、成膜条件の中の、ＳｉＨ4 ，Ｈ
2 の原料比、圧力及びプラズマ発生用電力を適正化する
ことで成膜できる公知の技術であるので、ここではＳｉ
Ｈ4 ガスを用いたａ−Ｓｉ成膜を例にとり説明する。当
然ながら、微結晶Ｓｉ及び薄膜多結晶Ｓｉを成膜するこ
とも可能である。
ｉＨ4 プラズマを発生すると、そのプラズマ中に存在す
るＳｉＨ3 、ＳｉＨ2 、ＳｉＨなどのラジカルが拡散現
象により拡散し、基板29表面に吸着されることにより、
ａ−Ｓｉ膜あるいは微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉ
が堆積する。なお、ａ−Ｓｉ膜あるいは微結晶Ｓｉある
いは薄膜多結晶Ｓｉは、成膜条件の中の、ＳｉＨ4 ，Ｈ
2 の原料比、圧力及びプラズマ発生用電力を適正化する
ことで成膜できる公知の技術であるので、ここではＳｉ
Ｈ4 ガスを用いたａ−Ｓｉ成膜を例にとり説明する。当
然ながら、微結晶Ｓｉ及び薄膜多結晶Ｓｉを成膜するこ
とも可能である。
【００２８】前記カソード電極22には、後述の給電線、
インピーダンス変換器61ａ，61ｂ，61ｃ，61ｄ，61ｅ，
61ｆ，61ｇ，61ｈ、電力分配器60、インピーダンス整合
器25を介して、高周波電源24が接続されている。
インピーダンス変換器61ａ，61ｂ，61ｃ，61ｄ，61ｅ，
61ｆ，61ｇ，61ｈ、電力分配器60、インピーダンス整合
器25を介して、高周波電源24が接続されている。
【００２９】図２は、上記カソード電極22に高周波電力
を供給するための電気配線を示す説明図である。図２に
おいて、例えば周波数６０ＭＨｚの電力を高周波数電源
24よりインピーダンス整合器25、同軸ケーブル59、電力
分配器60、同軸ケーブル41ａ，41ｂ，41ｃ，41ｄ，41
ｅ，41ｆ，41ｇ，41ｈ、インピーダンス変換器61ａ，61
ｂ，61ｃ，61ｄ，61ｅ，61ｆ，61ｇ，61ｈ、電流導入端
子42ａ，42ｂ，42ｃ，42ｄ及び真空用同軸ケーブル43
ａ，43ｂ，43ｃ，43ｄ，43ｅ，43ｆ，43ｇ，43ｈを介し
て、上記カソード電極22に溶着された８個の電力供給端
子44〜51へ供給する。なお、上記カソード電極22は、外
寸法６００ｍｍ×６００ｍｍ、板厚２０ｍｍのＳＵＳ材
で制作されている。
を供給するための電気配線を示す説明図である。図２に
おいて、例えば周波数６０ＭＨｚの電力を高周波数電源
24よりインピーダンス整合器25、同軸ケーブル59、電力
分配器60、同軸ケーブル41ａ，41ｂ，41ｃ，41ｄ，41
ｅ，41ｆ，41ｇ，41ｈ、インピーダンス変換器61ａ，61
ｂ，61ｃ，61ｄ，61ｅ，61ｆ，61ｇ，61ｈ、電流導入端
子42ａ，42ｂ，42ｃ，42ｄ及び真空用同軸ケーブル43
ａ，43ｂ，43ｃ，43ｄ，43ｅ，43ｆ，43ｇ，43ｈを介し
て、上記カソード電極22に溶着された８個の電力供給端
子44〜51へ供給する。なお、上記カソード電極22は、外
寸法６００ｍｍ×６００ｍｍ、板厚２０ｍｍのＳＵＳ材
で制作されている。
【００３０】なお、上記電力供給端子の個数及び位置
は、図３乃至図６に示すように、前記カソード電極22を
１等分、２等分、４等分及び６等分した領域の中央部に
したり、また図７及び図８に示すように６等分した形
で、中央に１点付加あるいは９等分した形で中央部１点
を欠いたものとなどとした。
は、図３乃至図６に示すように、前記カソード電極22を
１等分、２等分、４等分及び６等分した領域の中央部に
したり、また図７及び図８に示すように６等分した形
で、中央に１点付加あるいは９等分した形で中央部１点
を欠いたものとなどとした。
【００３１】前記電力分配器60は、図９に示すように、
電力２分配器62及び２個の電力４分配器63，64により構
成され、入力された高周波電力を均等に８分割する機能
を持っている。
電力２分配器62及び２個の電力４分配器63，64により構
成され、入力された高周波電力を均等に８分割する機能
を持っている。
【００３２】前記インピーダンス変換器は、電力分配器
60と真空用同軸ケーブル43ａ〜43ｈとカソード電極22の
インピーダンスの整合をとるために、図１０に示すよう
なフェライト製環状体65に絶縁被覆導線を２本、トラン
ス巻線比が２対３となるように巻きつけて製作されたイ
ンピーダンス変換器61ａ〜61ｈを用いた。
60と真空用同軸ケーブル43ａ〜43ｈとカソード電極22の
インピーダンスの整合をとるために、図１０に示すよう
なフェライト製環状体65に絶縁被覆導線を２本、トラン
ス巻線比が２対３となるように巻きつけて製作されたイ
ンピーダンス変換器61ａ〜61ｈを用いた。
【００３３】次に、上記構成のプラズマＣＶＤ装置を用
いてａ−Ｓｉ膜を製作する方法について説明する。ま
ず、真空ポンプ28を稼働させて、反応容器21内を排気
し、到達真空度を２〜３×１０-7Ｔｏｒｒとする。つづ
いて、反応ガス導入管37より反応ガス、例えばＳｉＨ4
ガスを８０〜２００ＳＣＣＭ程度の流量で供給する。こ
の後、反応容器21内の圧力を０．０５〜０．１Ｔｏｒｒ
に保ちながら、高周波電源24からインピーダンス整合器
25、電力分配器60、インピーダンス変換器61ａ〜６１ｈ
及び真空用同軸ケーブル４３ａ〜43ｈを介して、カソー
ド電極22に高周波数例えば６０ＭＨｚ電力を供給する。
その結果、カソード電極22と基板加熱ヒータ23の間にＳ
ｉＨ4 のグロー放電プラズマが発生する。このプラズマ
は、ＳｉＨ4 ガスを分解し、基板29の表面にａ−Ｓｉ膜
を形成する。但し、成膜速度は高周波電源24の周波数及
び出力にも依存するが、０．５〜３ｎｍ／ｓ程度であ
る。
いてａ−Ｓｉ膜を製作する方法について説明する。ま
ず、真空ポンプ28を稼働させて、反応容器21内を排気
し、到達真空度を２〜３×１０-7Ｔｏｒｒとする。つづ
いて、反応ガス導入管37より反応ガス、例えばＳｉＨ4
ガスを８０〜２００ＳＣＣＭ程度の流量で供給する。こ
の後、反応容器21内の圧力を０．０５〜０．１Ｔｏｒｒ
に保ちながら、高周波電源24からインピーダンス整合器
25、電力分配器60、インピーダンス変換器61ａ〜６１ｈ
及び真空用同軸ケーブル４３ａ〜43ｈを介して、カソー
ド電極22に高周波数例えば６０ＭＨｚ電力を供給する。
その結果、カソード電極22と基板加熱ヒータ23の間にＳ
ｉＨ4 のグロー放電プラズマが発生する。このプラズマ
は、ＳｉＨ4 ガスを分解し、基板29の表面にａ−Ｓｉ膜
を形成する。但し、成膜速度は高周波電源24の周波数及
び出力にも依存するが、０．５〜３ｎｍ／ｓ程度であ
る。
【００３４】図１１は、図３〜図８に示したカソード電
極22を用いて高周波電源24の周波数を６０ＭＨｚとし、
面積４０ｃｍ×５０ｃｍのガラ基板（商品名：コーニン
グ＃7059、コーニング社製造）にａ−Ｓｉ膜を成膜した
結果を示す。ここで、成膜条件は、ＳｉＨ4 ガス流量６
００ＳＣＣＭ、圧力０．３Ｔｏｒｒ、高周波電力５００
Ｗであった。
極22を用いて高周波電源24の周波数を６０ＭＨｚとし、
面積４０ｃｍ×５０ｃｍのガラ基板（商品名：コーニン
グ＃7059、コーニング社製造）にａ−Ｓｉ膜を成膜した
結果を示す。ここで、成膜条件は、ＳｉＨ4 ガス流量６
００ＳＣＣＭ、圧力０．３Ｔｏｒｒ、高周波電力５００
Ｗであった。
【００３５】図１１により、電力供給端子の個数が１個
の場合、膜厚分布は±３８％と悪いが、該個数が２個の
場合、膜厚分布は±３２％、該個数が４個の場合、膜厚
分布±１０％、該個数が６個の場合、膜厚分布は±８
％、該個数が７個の場合、膜厚分布±７％及び該個数が
８個の場合、膜厚分布は±７％と順次、給電点を増加さ
せるに従って、膜厚分布が改善されていることが判る。
の場合、膜厚分布は±３８％と悪いが、該個数が２個の
場合、膜厚分布は±３２％、該個数が４個の場合、膜厚
分布±１０％、該個数が６個の場合、膜厚分布は±８
％、該個数が７個の場合、膜厚分布±７％及び該個数が
８個の場合、膜厚分布は±７％と順次、給電点を増加さ
せるに従って、膜厚分布が改善されていることが判る。
【００３６】図１２は、前記実施例で用いたインピーダ
ンス変換器61ａ乃至61ｈを取りはずし、電力分配器の出
力端子から同軸ケーブル41ａ乃至41ｈと電流導入端子42
ａ乃至42ｄ及び真空用同軸ケーブル43ａ乃至43ｈを介し
て、上記カソード電極22の給電点44乃至50へ電力を供給
した場合のデータである。図１２は図１１より若干悪い
膜厚分布となっているが、給電点の個数が６個乃至８個
の場合、膜厚分布±１０％以下である。
ンス変換器61ａ乃至61ｈを取りはずし、電力分配器の出
力端子から同軸ケーブル41ａ乃至41ｈと電流導入端子42
ａ乃至42ｄ及び真空用同軸ケーブル43ａ乃至43ｈを介し
て、上記カソード電極22の給電点44乃至50へ電力を供給
した場合のデータである。図１２は図１１より若干悪い
膜厚分布となっているが、給電点の個数が６個乃至８個
の場合、膜厚分布±１０％以下である。
【００３７】なお、ａ−Ｓｉ太陽電池、薄膜トランジス
タ及び感光ドラムなどの製造では、膜厚分布としては±
１０％以内であれば性能上問題はない。上記実施例によ
れば、カソード電極22の給電点即ち端子を合計４個以
上、望ましくは６個以上設置することにより、６０ＭＨ
ｚを用いても、従来の装置及び方法に比べ、著しく良好
な膜厚分布を得ることが可能になった。特に、高周波電
源24の周波数が６０ＭＨｚの場合、基板サイズ４０ｃｍ
×５０ｃｍにて、膜厚分布±１０％以内を実現できた。
このことは、ａ−Ｓｉ太陽電池、薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）駆動液晶ディスプレィ及びａ−Ｓｉ感光体等の製
造分野での生産性向上及び低コスト化に係る工業的価値
が著しく大きいことを意味している。
タ及び感光ドラムなどの製造では、膜厚分布としては±
１０％以内であれば性能上問題はない。上記実施例によ
れば、カソード電極22の給電点即ち端子を合計４個以
上、望ましくは６個以上設置することにより、６０ＭＨ
ｚを用いても、従来の装置及び方法に比べ、著しく良好
な膜厚分布を得ることが可能になった。特に、高周波電
源24の周波数が６０ＭＨｚの場合、基板サイズ４０ｃｍ
×５０ｃｍにて、膜厚分布±１０％以内を実現できた。
このことは、ａ−Ｓｉ太陽電池、薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）駆動液晶ディスプレィ及びａ−Ｓｉ感光体等の製
造分野での生産性向上及び低コスト化に係る工業的価値
が著しく大きいことを意味している。
【００３８】一方、従来のプラズマ蒸着装置では、３０
ＭＨｚ以上での高周波電源を用いると、膜厚分布が著し
く悪く、３０ｃｍ×３０ｃｍないし５０ｃｍ×５０ｃｍ
程度以上の大面積基板では実用化されていなかった。
ＭＨｚ以上での高周波電源を用いると、膜厚分布が著し
く悪く、３０ｃｍ×３０ｃｍないし５０ｃｍ×５０ｃｍ
程度以上の大面積基板では実用化されていなかった。
【００３９】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、放
電用高周波電極即ちカソード電極への高周波電力供給方
法として、該電極の給電点を４点以上、望ましくは６点
以上とし、かつ３０ＭＨｚ乃至２００ＭＨｚ級の高周波
数電源、インピーダンス整合器、電力分配器、インピー
ダンス変換器、電流導入端子及び真空用同軸ケーブルを
用いることにより、従来技術と比べ、著しく良好な膜厚
分布が得られるとともに、基板面積が従来の数倍に増大
することが可能なプラズマ化学蒸着装置を提供すること
を目的とする。
電用高周波電極即ちカソード電極への高周波電力供給方
法として、該電極の給電点を４点以上、望ましくは６点
以上とし、かつ３０ＭＨｚ乃至２００ＭＨｚ級の高周波
数電源、インピーダンス整合器、電力分配器、インピー
ダンス変換器、電流導入端子及び真空用同軸ケーブルを
用いることにより、従来技術と比べ、著しく良好な膜厚
分布が得られるとともに、基板面積が従来の数倍に増大
することが可能なプラズマ化学蒸着装置を提供すること
を目的とする。
【００４０】上記の効果は、ａ−Ｓｉ薄膜応用に限ら
ず、３０ＭＨｚ乃至２００ＭＨｚ級の高周波数電源を用
いるプラズマＣＶＤ技術が、微結晶Ｓｉ及び薄膜多結晶
Ｓｉの製造方法としての用途があることから、太陽電
池、薄膜トランジスタ及び感光ドラム等の産業上の価値
は著しく大きい。
ず、３０ＭＨｚ乃至２００ＭＨｚ級の高周波数電源を用
いるプラズマＣＶＤ技術が、微結晶Ｓｉ及び薄膜多結晶
Ｓｉの製造方法としての用途があることから、太陽電
池、薄膜トランジスタ及び感光ドラム等の産業上の価値
は著しく大きい。
【図１】本発明の一実施例に係るプラズマＣＶＤ装置の
全体図。
全体図。
【図２】図１の装置の一構成を示すカソード電極に高周
波数電力を供給するための電気配線系統図。
波数電力を供給するための電気配線系統図。
【図３】本発明の実施例に係るカソード電極に配置され
る電力供給端子が該電極中央部に１個配置された場合の
構造図。
る電力供給端子が該電極中央部に１個配置された場合の
構造図。
【図４】本発明の実施例に係るカソード電極に配置され
る電力供給端子が該電極を２等分した領域の中央部分へ
合計２個配置された場合の構造図。
る電力供給端子が該電極を２等分した領域の中央部分へ
合計２個配置された場合の構造図。
【図５】本発明の実施例に係るカソード電極に配置され
る電力供給端子が該電極を４等分した領域の中央部分へ
合計４個配置された場合の構造図。
る電力供給端子が該電極を４等分した領域の中央部分へ
合計４個配置された場合の構造図。
【図６】本発明の実施例に係るカソード電極に配置され
る電力供給端子が該電極を６等分した領域の中央部分へ
合計６個配置された場合の構造図。
る電力供給端子が該電極を６等分した領域の中央部分へ
合計６個配置された場合の構造図。
【図７】本発明の実施例に係るカソード電極に配置され
る電力供給端子が該電極を６等分した領域の中央部分へ
６個と該電極中央部へ１個、合計７個配置された場合の
構造図。
る電力供給端子が該電極を６等分した領域の中央部分へ
６個と該電極中央部へ１個、合計７個配置された場合の
構造図。
【図８】本発明の実施例に係るカソード電極に配置され
る電力供給端子が該電極を９等分した領域の中央部分
へ、中央を除いて合計８個配置された場合の構造図。
る電力供給端子が該電極を９等分した領域の中央部分
へ、中央を除いて合計８個配置された場合の構造図。
【図９】図１の装置の一構成要素である電力分配器の説
明図。
明図。
【図１０】図１の装置の一構成要素であるインピーダン
ス変換器の説明図。
ス変換器の説明図。
【図１１】周波数６０ＭＨｚ，電力５００Ｗの条件下で
の図１の装置及び図３乃至図８のカソード電極を用いた
場合の電力供給端子個数と膜厚分布を示す特性図。
の図１の装置及び図３乃至図８のカソード電極を用いた
場合の電力供給端子個数と膜厚分布を示す特性図。
【図１２】周波数６０ＭＨｚ，電力５００Ｗの条件下で
のインピーダンス変換器を取り除いた図１の装置及び図
３乃至図８のカソード電極を用いた場合の電力供給端子
個数と膜厚分布を示す特性図。
のインピーダンス変換器を取り除いた図１の装置及び図
３乃至図８のカソード電極を用いた場合の電力供給端子
個数と膜厚分布を示す特性図。
【図１３】はしご型電極を用いた従来のプラズマＣＶＤ
装置の説明図。
装置の説明図。
【図１４】図１３の装置の一構成要素である放電用電極
に高周波電力を供給する電気配線の説明図。
に高周波電力を供給する電気配線の説明図。
【図１５】平行平板電極を用いた従来のプラズマＣＶＤ
装置の説明図。
装置の説明図。
【図１６】従来装置におけるプラズマ電源周波数と膜厚
分布との関係を示す特性図。
分布との関係を示す特性図。
【図１７】図１３の従来装置におけるインピーダンスの
不均一性を説明するための図。
不均一性を説明するための図。
【図１８】図１４の従来装置における電極周辺部と中央
部分の電気特性の相違を説明するための図。
部分の電気特性の相違を説明するための図。
21…反応容器、 22…カソード電極、 23…アノード電極、 24…高周波電源、 25…インピーダンス整合器、 27…排気管、 28…真空ポンプ、 29…基板（被処理物）、 40…アースシールド、 41ａ〜41ｈ…真空用同軸ケーブル、 42ａ〜42ｈ…電力導入端子、 60…電力分配器、 61ａ〜61ｈ…インピーダンス変換器、 37…反応ガス導入管。
Claims (2)
- 【請求項１】 反応容器と、この反応容器に反応ガスを
導入する手段と、前記反応ガスを前記反応容器内から排
出する手段と、前記反応容器内に配置され、被処理物を
支持するヒータ内蔵アノード電極と、このアノード電極
に対向して設置されたカソード電極と、このカソード電
極に周波数３０ＭＨｚないし２００ＭＨｚのグロー放電
発生用電力を供給する電源とを有し、この電源から供給
された電力によりグロー放電を発生し、前記被処理物表
面上に非晶質薄膜あるいは微結晶薄膜あるいは多結晶薄
膜を形成するプラズマ化学蒸着装置において、 前記カソード電極と前記電源を結ぶ給電点を４個以上と
し、かつ前記給電電力を均等に分配する電力分配器を用
いることを特徴とするプラズマ化学蒸着装置。 - 【請求項２】 前記電極と電力分配器間に、これらに電
気的に接続するインピーダンス変換器を配置したことを
特徴とする請求項１記載のプラズマ化学蒸着装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14923098A JP3631903B2 (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | プラズマ化学蒸着装置 |
| AU17371/99A AU725612B2 (en) | 1998-05-29 | 1999-02-18 | Plasma CVD apparatus |
| EP99103443A EP0961307A3 (en) | 1998-05-29 | 1999-02-23 | Plasma CVD apparatus |
| KR1019990006229A KR100326782B1 (ko) | 1998-05-29 | 1999-02-25 | 플라즈마 화학 기상 증착 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14923098A JP3631903B2 (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | プラズマ化学蒸着装置 |
Publications (2)
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