JPS6116349B2

JPS6116349B2 -

Info

Publication number: JPS6116349B2
Application number: JP7357982A
Authority: JP
Inventors: Saburo Shimoi
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1982-04-30
Filing date: 1982-04-30
Publication date: 1986-04-30
Also published as: JPS58193360A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、例えば、基板の表面にアモルフアス
（非晶質）シリコン（以下「「ａ−Si膜」と称す）
等を生成させて太陽電池等を製造する場合に適用
されるプラズマCVD方法およびその装置に関す
るものである。

従来、この種のプラズマCVD方法として、減
圧空間内に１種または数種類の原料ガスを連続的
に導入し、この原料ガスを前記減圧空間内に形成
したプラズマ放電場を通過させてプラズマ分解
し、その分解したガスを加熱した基板の成膜面に
導いて該成膜面に非晶質薄膜を生成させるように
したものがある。ところが、従来は、原料ガスを
単一のプラズマ放電場を通過させた後、直ちに基
板の成膜面へ導くようにしているので、比較的大
形の基板に良質の非晶質薄膜を短時間に生成させ
るのが難しいという問題がある。すなわち、前述
した従来の方法を実施するための装置としては、
第１図あるいは第２図に示すものが知られてい
る。第１図に示すものは、内部に減圧空間ａを形
成する減圧容器ｂの下半部b₁の外側に対をなす電
極ｃ、ｄを対向配置して該下半部b₁内にプラズマ
放電場ｅを形成するとともに、前記減圧容器ｂの
上半部b₂内に、成膜面を前記プラズマ放電場ｅに
対向させた基板ｆと、この基板ｆの背面に添接さ
せた受熱板ｇと、この受熱板ｇを介して前記基板
ｆを加熱する加熱板ｈとを配設したものである。
そして、前記減圧容器ｂの下端から該減圧容器ｂ
内に導入した原料ガスｉを前記プラズマ放電場ｅ
を通して前記基板ｈの成膜面へ導くことができる
ようになつている。ところが、このような構成の
ものは、減圧容器ｂを大形化すると、それに伴つ
て電極ｃ、ｄ間の距離が大きくなるため、均一な
放電を行なわせることが難しくなる。そのため、
基板の大形化に対応できないという問題がある。
一方、第２図に示す装置は、減圧容器b′内に対を
なす電極c′、d′を略平行に対向配置してこれら両
電極c′、d′間にプラズマ放電場e′を形成し、一方
の電極c′側に加熱板h′により加熱される基板f′を
配置するとともに他方の電極d′を通気性を有した
形態のものにしている。そして、前記減圧容器
b′内に導入した原料ガスi′を前記電極d′を透過さ
せてプラズマ放電場e′内に導き、このプラズマ放
電場e′を通過させることによりプラズマ分解させ
たガスを前記基板f′の成膜面に供給するようにな
つている。しかし、このような構成のものであれ
ば、前記両電極を大きくすることによつてプラズ
マ放電場e′の広大化を図ることができるので、基
板の大形化に対処することができるが、各部均一
な放電状態を確保するためには前記両電極c′、
d′間の距離をあまり大きくできない。そのため、
プラズマ放電場e′の厚みの増大化には一定の限界
がある。したがつて、原料ガスの前記プラズマ放
電場e′に対する通過距離を十分に確保することが
難しく、プラズマ分解の不十分なガスが基板に供
給されがちとなる。その結果、生成膜に含まれる
不純物の量が多くなるとともに、膜の生成に長時
間を要することになるという問題がある。このよ
うに、従来のものは、いずれの形式の場合にも、
一定の不都合があり、比較的大形の基板に良質の
非晶質薄膜を短時間に生成させ得るようにしたい
という要求を同時に満足させることができない。
したがつて、従来の方法および装置では、非晶質
シリコン太陽電池等の製品を能率よく大量に生産
することが難しいという問題がある。

本発明は、このような事情に着目してなされた
もので、減圧空間内にグロー放電による複数のプ
ラズマ放電場を設け、原料ガスをこれらのプラズ
マ枚電場を順次に通過させて基板に導くようにす
ることによつて、比較的大形の基板または比較的
広範囲に配置された複数の基板等に良質の非晶質
薄膜を短時間に生成させることができるようにし
たプラズマCVD方法、および、その方法を簡単
な構成により効率よく実施することができるよう
にしたプラズマCVD装置を提供するものであ
る。

以下、本発明の一実施例を第３図を参照して説
明する。

第３図は、本発明に係るプラズマCVD装置の
概略断面図である。この装置は、内部に減圧空間
１を形成する減圧容器２を設け、この減圧容器２
内の中段位置に網またはくし状の通気性を有した
共通電極３を略水平に配置している。また、前記
減圧容器２内の前記共通電極３の上面に対向する
部位に第１の電極４を設けるとともに、前記共通
電極３の下面に対向する部位に第２の電極５を配
設している。そして、前記共通電極３を高周波電
源６に接続するとともに、前記第１、第２の電極
４，５をそれぞれ所定の直流電源７，８に接続
し、前記第１の電極４と前記共通電極３との間に
第１のプラズマ放電場１１を形成するとともに、
前記第２の電極５と前記共通電極３との間に第２
のプラズマ放電場１２を形成している。前記第１
の電極４は、受熱板を兼ねる良伝熱材製のもの
で、該電極４の下面に基板１３が添接させてあ
る。そして、この基板１３と前記電極４とはホル
ダー１４によつて前記共通電極３と略平行に保持
されている。また、前記電極４の上方近傍には、
該電極４を介して前記基板１３を加熱するための
加熱板１５が配設されている。一方、第２の電極
５は、多数の小孔５ａを穿設してなる多孔板状の
もので、原料ガスＧが該電極５を透過し得るよう
になつている。そして、前記減圧容器２の下端部
にガス供給系路１６を接続するとともに、上端部
に真空ポンプ１７を含む排気系路１８を接続して
いる。

次いで、本発明に係るプラズマCVD方法を前
述した装置の作動とともに説明する。

まず、真空ポンプ１７を作動させて減圧容器２
内を10^-2Torr程度以下の圧力にした後減圧容器
２への原料ガスの流入流出バルブの調節により
1Torr内外の圧力および必要なガス流速を維持す
るとともに、加熱板１５内のヒータに通電して第
１の電極４の下面にセツトした基板１３を加熱し
ておく。また、各電極３，４，５に所定の電圧を
印加して、第１の電極４と共通電極３との間、お
よび、第２の電極５と共通電極３との間にそれぞ
れグロー放電を起させ、前記共通電極３を介して
上、下に隣接する第１のプラズマ放電場１１と第
２のプラズマ放電場１２とを形成する。この状態
で、ガス供給系路１６から前記減圧容器２内へモ
ノシラン（SiH₄）等を含む原料ガスＧを遂次供給
すると、この原料ガスＧが、第２の電極５の小孔
５ａ……を通して第２のプラズマ放電場１２に流
入し、しかる後、共通電極３を透過して第１のプ
ラズマ放電場１１に導入される。しかして、この
原料ガスＧは、前記各プラズマ放電場１２，１１
を順次に通過する際にプラズマ分解されることと
なり、その分解されたガスが加熱した基板１３の
成膜面１３ａに逐次供給されて該成膜面１３ａに
ａ−Si膜等の非晶質薄膜が生成される。そして、
不用となつたガスは排気系路１８を通して前記減
圧容器２外へ排出される。

このようにして、基板１３の成膜面１３ａに所
望の非晶質薄膜を生成させることができるわけで
あるが、本発明に係るプラズマCVD方法は、電
極の対向面間にグロー放電を起させてプラズマ放
電場１１，１２を形成させるようにしたものであ
るため、放電が不均一になるという不都合を招く
ことなしに、プラズマ放電場１１，１２の広大化
を図ることができる。すなわち、基板１３の拡大
に伴つて各電極の面積を大きくすれば、何らの不
都合もなしに基板１３の大形化に対処することが
できる。しかも、プラズマ放電場を多段に設け、
原料ガスＧをこれら各プラズマ放電場１１，１２
に順次に導くようにしているので、該ガスＧを十
分にプラズマ分解することが可能であり、不純物
の少ない良質の非晶質薄膜を短時間に生成させる
ことが可能となる。

また、前述したプラズマCVD装置は、前記第
２の電極５の前記共通電極３に対向する面をガス
放出面５ａとし、このガス放出面５から第２のプ
ラズマ放電場１２に向けて放出させた原料ガスＧ
を該第２のプラズマ放電場１２および第１のプラ
ズマ放電場１１を通して前記第１の電極４側に設
けた基板１３の成膜面１３ａに供給し得るように
しているので、前記成膜面１３ａの各部分に、前
記両プラズマ放電場１１，１２を略同一の条件で
通過したガスをそれぞれ供給することができる。
また、このような構成のものであれば、放電範囲
が有効範囲に限定できるので、節電を図ることが
できるとともに、非晶質薄膜の無効付着範囲を減
少させることが可能であり、生産量に比し装置の
小形化を図ることができる。また、本装置の場
合、電極間距離（すなわち、共通電極３と第１の
電極４との間、共通電極３と第２の電極５との間
のいずれか、または両方）を電源導入部の設置電
位部への絶縁距離（片方接地電源の場合）また
は、その２倍（両出力浮上電源の場合）にそれぞ
れ近い寸法よりも小さく設定すれば電源導入部に
おける無効（または、有害）放電を防止すること
もできる。

なお、本発明に係るプラズマCVDの方法は、
前記実施例に限定されないのは勿論であり、例え
ば、プラズマ放電場を３段以上設けてもよい。ま
た、各プラズマ放電場は、連続構成器である板状
の電極により成形されたものに限らず、複数に分
割された単位電極の集合体により形成されたもの
であつてもよい。また、装置について、第２の電
極の構成は前記実施例のものに限らず、例えば、
第４図〜第８図に示すようなものであつてもよ
い。すなわち、第４図に示す第２の電極２５は、
金属繊維を板状に集合させてなるもので、その上
面をガス放出面２５ａとしている。また、第５図
に示す第２の電極３５は、焼結金属や連続気泡状
通気性物体を板状に成形してなるもので、無数の
細孔が開口する上面をガス放出面３５ａとしてい
る。さらに、第６図に示す第２の電極４５は、多
数の通気孔４６……を穿設した金属板製のもの
で、前記各通気孔４６……が開口する面をガス放
出面４５ａとしている。また、第７図に示す第２
の電極５５は、内部に空洞５６を有し天壁に多数
の通気孔５７……を設けてなるもので、これらの
通気孔５７……が開口する面をガス放出面５５ａ
としている。つまり、この電極５５は、側方から
空洞５６内に導入した原料ガスＧを前記通気孔５
７……を通して上方へ放出し得るようになつてい
る。

また、各電極の配列方向は、上、下方向に限ら
ず、例えば、水平方向であつてもよい。また、第
８図ａ，ｂ，ｃは、共通電極および第１、第２の
電極に接続する電源に関する変形例を示したもの
で、図中２１は高周波電源と直流電源とを複合し
た電源である。

本発明は、以上のような構成であるから、比較
的大形の基板または比較的広範囲に配置された複
数の基板等に良質の非晶質薄膜を短時間に生成さ
せることができるプラズマCVD方法、および、
その方法を簡単な構成により効率よく実施するこ
とができる。プラズマCVD装置を提供できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来例を示す概略断面図であ
る。第３図は本発明の一実施例を示す概略断面図
である。第４図〜第７図は本発明のそれぞれ他の
実施例を示す部分断面図、第８図ａ，ｂ，ｃは、
本発明のそれぞれ他の実施例を示す回路図であ
る。２……減圧容器、３……共通電極、４……第１
の電極、５，２５，３５，４５，５５……第２の
電極、５ａ，２５ａ，３５ａ，４５ａ，５５ａ…
…ガス放出面、１１……第１のプラズマ放電場、
１２……第２のプラズマ放電場、１３……基板、
１３ａ……成膜面。

Claims

【特許請求の範囲】１減圧空間内に原料ガスを導入し、この原料ガ
スを前記減圧空間内にグロー放電により形成した
複数のプラズマ放電場を順次に通過させてプラズ
マ分解し、その分解したガスを加熱した基板の成
膜面に導いて該成膜面に非晶質薄膜を生成させる
ようにしたことを特徴とするプラズマCVDの方
法。２減圧容器と、この減圧容器内に配設した通気
性を有する共通電極と、前記減圧容器内における
前記共通電極の一面に対向する部位に配設され前
記共通電極との間に第１のプラズマ放電場を形成
する第１の電極と、前記減圧容器内における前記
共通電極の他面に対向する部位に配設され前記共
通電極との間に第２のプラズマ放電場を形成する
第２の電極と、成膜面を前記第１のプラズマ放電
場に対向させて前記第１の電極側に配置した基板
とを具備してなる装置であつて、前記第２の電極
の前記共通電極に対向する面をガス放出面とし、
このガス放出面から前記第２のプラズマ放電場に
向けて原料ガスを供給し各プラズマ放電場を順次
通過させるように構成したことを特徴とするプラ
ズマCVD装置。