JPS6266624A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JPS6266624A JPS6266624A JP60206949A JP20694985A JPS6266624A JP S6266624 A JPS6266624 A JP S6266624A JP 60206949 A JP60206949 A JP 60206949A JP 20694985 A JP20694985 A JP 20694985A JP S6266624 A JPS6266624 A JP S6266624A
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- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 47
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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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (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。
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、薄膜形成装置、特にプラズマＣＶＤ法などに
用いる装置のように反応ガスをグロー放電分解法で分解
し、基板上で薄膜を製造する装置に関する。
用いる装置のように反応ガスをグロー放電分解法で分解
し、基板上で薄膜を製造する装置に関する。
第１図は従来の本末化アモルファスシリコン薄膜の製造
などに用いられている容ｊ１１結合型グロー放゛屯装置
の模式図を示す、１は真空槽、２は真空排気系、３は反
応ガス供給系、４は高周波電源。
などに用いられている容ｊ１１結合型グロー放゛屯装置
の模式図を示す、１は真空槽、２は真空排気系、３は反
応ガス供給系、４は高周波電源。
５は高周波印加電極、６は基板膜７Ｉ電極、７は基板を
示している。
示している。
反応ガスのグロー放電プラズマは、高周波印加電極５と
基板膜７１電極６の間に発生させ、反応ガスはプラズマ
中で分解され、ノＳ板７１二に堆積する。この薄膜形成
にはプラズマ中での気相反応と基板表面での反応が関′
ｊ−シているが、その詐、Ｗについては解明されていな
い、 （Ｆ、Ｊ、Ｋａｍｐａｓ。
基板膜７１電極６の間に発生させ、反応ガスはプラズマ
中で分解され、ノＳ板７１二に堆積する。この薄膜形成
にはプラズマ中での気相反応と基板表面での反応が関′
ｊ−シているが、その詐、Ｗについては解明されていな
い、 （Ｆ、Ｊ、Ｋａｍｐａｓ。
Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、 ５３．１（４０８（１９Ｂ
２） ）このため膜形成は基板温度に大きく影！を受け
ることを考え、従来の装置ではできるだけ基板［−の温
度分布を一定にするような工夫がなされていた。
２） ）このため膜形成は基板温度に大きく影！を受け
ることを考え、従来の装置ではできるだけ基板［−の温
度分布を一定にするような工夫がなされていた。
このような装置を用いて薄膜製造を行う場合の問題は、
その膜厚分布と膜質の不均一性であった。すなわち高周
波印加電極５と基板設置電極６の間に発生するプラズマ
は電極端部では広がり、膜堆積速度が減少し、得られた
膜質も中心部とは異なるものであった。
その膜厚分布と膜質の不均一性であった。すなわち高周
波印加電極５と基板設置電極６の間に発生するプラズマ
は電極端部では広がり、膜堆積速度が減少し、得られた
膜質も中心部とは異なるものであった。
このような膜厚、Ｓ質の均一化には、従来、特開昭５８
−１１６７２７．特開昭５８−１１６７２８あるいは特
開昭６０−８９９１７に示す技術が提案されている。
−１１６７２７．特開昭５８−１１６７２８あるいは特
開昭６０−８９９１７に示す技術が提案されている。
特開昭５８−１１６７２７、特開昭５８−１１６７２８
では放電電極の数や配置を調整することにより均一化が
考えられてきた。しかしこの技術は絶縁物の真空槽を有
し、この真空槽外に電極を配置する形式にだけ適用でき
るもので、真空槽と真空槽をつなぎ、連続的に生産可能
な平行モ板電極を真空槽内に備えたグロー放電分解装置
には適用できない。
では放電電極の数や配置を調整することにより均一化が
考えられてきた。しかしこの技術は絶縁物の真空槽を有
し、この真空槽外に電極を配置する形式にだけ適用でき
るもので、真空槽と真空槽をつなぎ、連続的に生産可能
な平行モ板電極を真空槽内に備えたグロー放電分解装置
には適用できない。
また特開昭６０−８９９１７ではガス流速を制御するこ
とによって、膜厚分布は均一化されるが、膜質の均一化
は七分とは言えないなどの問題がある。
とによって、膜厚分布は均一化されるが、膜質の均一化
は七分とは言えないなどの問題がある。
その結果、例えば太陽電池のようなアモルファスシリコ
ン薄膜ｊ膜の大面積素子を形成すると、電極周辺部に位
置する基板での特性の低下が著しく。
ン薄膜ｊ膜の大面積素子を形成すると、電極周辺部に位
置する基板での特性の低下が著しく。
基板設置電極内部に比べて有効に利用される素子面積を
小さいものにし、生産性を低下させていた。
小さいものにし、生産性を低下させていた。
本発明はこのような問題点を解決するＢ膜形成装置を提
供することを目的とする。
供することを目的とする。
本発明は以上の事情に鑑みなされたもので、実質的放電
電力の減少と考えられる放電の広がりによって膜堆積速
度が減少している基板設置電極周辺部上の基板温度を中
心部よりも高温に保つ温度３１ｙ５手段を設けたことに
よって膜堆積速度と［質の均一化を達成したものである
。
電力の減少と考えられる放電の広がりによって膜堆積速
度が減少している基板設置電極周辺部上の基板温度を中
心部よりも高温に保つ温度３１ｙ５手段を設けたことに
よって膜堆積速度と［質の均一化を達成したものである
。
また膜形成面を有する電極を膜形成面を有する交換可能
な基板とこの基板を受ける固定電極とに分け、膜を基板
から離さずに取扱い可能とすることが好ましい場合があ
り、また、電極に周辺部を高温に維持する発熱装置を内
蔵させた装置が好適である。
な基板とこの基板を受ける固定電極とに分け、膜を基板
から離さずに取扱い可能とすることが好ましい場合があ
り、また、電極に周辺部を高温に維持する発熱装置を内
蔵させた装置が好適である。
以下本発明装置をアモルファスシリコン薄膜の形成の場
合を例にあげて１作用と共に詳細に説明する。
合を例にあげて１作用と共に詳細に説明する。
第２図に、反応ガスとしてシラン１０％−水素９０％を
用いたグロー放電分解法によって、放電電力５０Ｗと８
０Ｗの時に得られたアモルファスシリコン膜の基板温度
と膜堆積速度、屈折率の関係を示した。これらは成膜時
のパラメータとして膜厚、膜質に大きな影響を与えると
考えられる。この図から膜堆積速度が同じになるように
基板温度と放電電力を選択することにより、同等の膜質
のアモルファスシリコン膜が得られることを見出した。
用いたグロー放電分解法によって、放電電力５０Ｗと８
０Ｗの時に得られたアモルファスシリコン膜の基板温度
と膜堆積速度、屈折率の関係を示した。これらは成膜時
のパラメータとして膜厚、膜質に大きな影響を与えると
考えられる。この図から膜堆積速度が同じになるように
基板温度と放電電力を選択することにより、同等の膜質
のアモルファスシリコン膜が得られることを見出した。
これは膜形成過程が、プラズマ中でのガス分解反応とノ
＾板表面上での反応の両者に影響を受けていることに起
因していると考えられる。
＾板表面上での反応の両者に影響を受けていることに起
因していると考えられる。
第２図に示すような基板温度と膜堆積速度の関係から膜
厚分布を一定にするための基板の温度分布を求めると、
第３図の点線に示す温度勾配が得られる。この温度勾配
によって、基板周辺部でのプラズマの広がりによる膜堆
積速度の減少が補なわれる。つまり基板周辺部の温度を
中心部よりも高くすることによって周辺部の表面反応が
促進され、同時に膜質も均一化されるものである。
厚分布を一定にするための基板の温度分布を求めると、
第３図の点線に示す温度勾配が得られる。この温度勾配
によって、基板周辺部でのプラズマの広がりによる膜堆
積速度の減少が補なわれる。つまり基板周辺部の温度を
中心部よりも高くすることによって周辺部の表面反応が
促進され、同時に膜質も均一化されるものである。
ここでこの温度勾配を形成する７段としては。
例えば基板設置電極内部のヒーター線の間隔を電極中心
部から周辺部に向って密になるようにすることにより周
辺部の温度を高くする装置や、周辺部と中心部の電極素
材の伝熱性の違いによる温度勾配の形成、あるいは電極
外部から周辺部に赤外線等を照射して温度を高くする装
こなどが挙げられる。もちろんその他の手段でも基板上
に温度勾配が形成されれば、本発明の目的は達成される
。
部から周辺部に向って密になるようにすることにより周
辺部の温度を高くする装置や、周辺部と中心部の電極素
材の伝熱性の違いによる温度勾配の形成、あるいは電極
外部から周辺部に赤外線等を照射して温度を高くする装
こなどが挙げられる。もちろんその他の手段でも基板上
に温度勾配が形成されれば、本発明の目的は達成される
。
ここでガス流μ、放電′、Ｌ力、基板温度などの成膜条
件は上に示した固定的なものだけでなく１通常の光電変
換素子あるいはセンサなどに用いるアモルファスシリコ
ン膜作成条件にも適用することができる。すなわちシラ
ンに対して少量のドーピングカスを含む場合にも同様の
効果が得られる。
件は上に示した固定的なものだけでなく１通常の光電変
換素子あるいはセンサなどに用いるアモルファスシリコ
ン膜作成条件にも適用することができる。すなわちシラ
ンに対して少量のドーピングカスを含む場合にも同様の
効果が得られる。
また、アモルファスシリコン薄膜のみならず、プラズマ
ＣＶＤ法によってＩ＆膜するもの、例えばＴｉＮ薄膜な
どの形成においても本発明は有効である。
ＣＶＤ法によってＩ＆膜するもの、例えばＴｉＮ薄膜な
どの形成においても本発明は有効である。
なお本発明装置は円形電極、下方電極上に基板に設置す
るデボダウン形式のものに限られるものではなく、その
他の形状（例えば矩形）の電極、上方電極下部に基板を
設置するデポアップ形式、または電極に対して垂直に基
板を設置する形式のものも有効である。
るデボダウン形式のものに限られるものではなく、その
他の形状（例えば矩形）の電極、上方電極下部に基板を
設置するデポアップ形式、または電極に対して垂直に基
板を設置する形式のものも有効である。
実施例−１
まず従来型の３００ｍｍφの対向電極からなる容ｊＩＫ
結合型グロー放電分解装置を用いて、シラン：ｌＯＳＣ
ＣＭ 水 素：９０ ＳＣＣＭ 基板中心温度＝２００℃ 放電型カニ５０Ｗ 全 圧： ｌ Ｔｏｒｒ で基板温度分布が一様になるような加熱を行い成膜中そ
の温度を維持し、ガラス基板−Ｌに１時間アモルファス
シリコン膜を堆積させ、その膜厚を測定した。この時基
板中心部における膜厚は５０００人で±５％の膜厚分布
が実現されているのは２００ｍｍφであった。
結合型グロー放電分解装置を用いて、シラン：ｌＯＳＣ
ＣＭ 水 素：９０ ＳＣＣＭ 基板中心温度＝２００℃ 放電型カニ５０Ｗ 全 圧： ｌ Ｔｏｒｒ で基板温度分布が一様になるような加熱を行い成膜中そ
の温度を維持し、ガラス基板−Ｌに１時間アモルファス
シリコン膜を堆積させ、その膜厚を測定した。この時基
板中心部における膜厚は５０００人で±５％の膜厚分布
が実現されているのは２００ｍｍφであった。
次に温度勾配を形成するために、基板設置電極内部に埋
め込まれているヒーター線の間隔を電極中心部から周辺
部へ向って密になるように、中心から１００ｍｍの位置
でのヒーター線の間隔は中心部の間隔の２倍、１３０ｍ
ｍの位とでは３倍になるよう調整したところ、第３図に
実線で示すような基板中心温度２００℃に対して中心か
ら１００ｍｍの位置では２１０℃、１３０ｍｍの位ｌで
は２３０℃という温度分布が得られた。
め込まれているヒーター線の間隔を電極中心部から周辺
部へ向って密になるように、中心から１００ｍｍの位置
でのヒーター線の間隔は中心部の間隔の２倍、１３０ｍ
ｍの位とでは３倍になるよう調整したところ、第３図に
実線で示すような基板中心温度２００℃に対して中心か
ら１００ｍｍの位置では２１０℃、１３０ｍｍの位ｌで
は２３０℃という温度分布が得られた。
この装置を用いて前述の条件で成膜を行ったところ、第
４図に示すように、±５％の膜厚分布の領域は２４０ｍ
ｍφに広がり同時に屈折率の値も均一化ぎれ、従来の装
置よりも広い面積で均一な１漠を得ることができた。
４図に示すように、±５％の膜厚分布の領域は２４０ｍ
ｍφに広がり同時に屈折率の値も均一化ぎれ、従来の装
置よりも広い面積で均一な１漠を得ることができた。
実施例−２
実際大面積素子を形成した際に、それがどのような影響
を４えるかを調べるためにアモルファスシリコン太陽電
池を形成した。第５図に電極径と同じ大きさの３００ｍ
ｍφの基板上に形成した１ｍｍφの、ガラス／５ｎ０２
／ｐｉｎ ａ−３ｉ／Ａ文の構成をもつアモルファス
シリコン太陽電池の変換効率の分布を示す。
を４えるかを調べるためにアモルファスシリコン太陽電
池を形成した。第５図に電極径と同じ大きさの３００ｍ
ｍφの基板上に形成した１ｍｍφの、ガラス／５ｎ０２
／ｐｉｎ ａ−３ｉ／Ａ文の構成をもつアモルファス
シリコン太陽電池の変換効率の分布を示す。
温度勾配をつけた基板上に太陽電池を形成することによ
り、温度分布の一様化を図った基板上に同一条件で太陽
電池を形成した場合に比べて、有効な素子の面積を約４
０％拡大することができた。
り、温度分布の一様化を図った基板上に同一条件で太陽
電池を形成した場合に比べて、有効な素子の面積を約４
０％拡大することができた。
本発明装置によれば反応ガスをグロー放電分解法で分解
させ、基板上に堆積させたアモルファスシリコンなどの
薄膜の膜厚および膜質の均一−化に大きな効果がある。
させ、基板上に堆積させたアモルファスシリコンなどの
薄膜の膜厚および膜質の均一−化に大きな効果がある。
第１図は品行ｆ板型グロー放電分解装置の模式図、第２
図は基板温度と膜堆積速度、屈折率の関係を示したグラ
フ、第３図は膜厚の均一化を図るために計算された基板
の温度分布と本発明の実施例装置で得られた基板温度を
示したグラフ、第４図は従来装置と本発明装置によって
得られたアモルファスシリコン膜を作成した時の膜厚と
屈折率の分布の比較を示したグラフ、：５５図は従来装
置と本発明装置によって太陽電池を形成した時の変換効
率の分布の比較を示したものである。 ｌ・・・真空槽 ２・・・排気系 ３・・・反応ガス供給系 ４・・・高周波電源 ５・・・高周波印加１に極 ６・・・ノ＾板設置電極 ７・・・基板
図は基板温度と膜堆積速度、屈折率の関係を示したグラ
フ、第３図は膜厚の均一化を図るために計算された基板
の温度分布と本発明の実施例装置で得られた基板温度を
示したグラフ、第４図は従来装置と本発明装置によって
得られたアモルファスシリコン膜を作成した時の膜厚と
屈折率の分布の比較を示したグラフ、：５５図は従来装
置と本発明装置によって太陽電池を形成した時の変換効
率の分布の比較を示したものである。 ｌ・・・真空槽 ２・・・排気系 ３・・・反応ガス供給系 ４・・・高周波電源 ５・・・高周波印加１に極 ６・・・ノ＾板設置電極 ７・・・基板
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 真空容器内にグロー放電を行う高周波印加電極と膜
形成面を有する電極とを設け、反応ガス供給系を有して
なる薄膜形成装置において、前記膜形成面を有する電極
の周辺部をその中央部より高温に維持する温度調節手段
を設けたことを特徴とする薄膜形成装置。 ２ 膜形成面を有する電極が、膜形成面を有する交換可
能な基板と、基板を受ける固定電極とからなることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成装置。 ３ 膜形成面を有する電極が、周辺部を中央部より高温
に維持する発熱装置を内蔵したことを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項記載の薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60206949A JPS6266624A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60206949A JPS6266624A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6266624A true JPS6266624A (ja) | 1987-03-26 |
Family
ID=16531690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60206949A Pending JPS6266624A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6266624A (ja) |
-
1985
- 1985-09-19 JP JP60206949A patent/JPS6266624A/ja active Pending
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