JP3396407B2 - 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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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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、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、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、ラダーインダクタンス電極を用いる
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11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内に放電用ラダーインダクタンス電
極２と基板加熱用ヒータ３とが平行に配置されている。
前記放電用ラダーインダクタンス電極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。前記放電用ラダ
ーインダクタンス電極２は、図12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。
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11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内に放電用ラダーインダクタンス電
極２と基板加熱用ヒータ３とが平行に配置されている。
前記放電用ラダーインダクタンス電極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。前記放電用ラダ
ーインダクタンス電極２は、図12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】放電用ラダーインダクタンス電極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と放電用ラダーインダクタンス電極２
との間にグロー放電プラズマを発生させ、放電用ラダー
インダクタンス電極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。
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と放電用ラダーインダクタンス電極２
との間にグロー放電プラズマを発生させ、放電用ラダー
インダクタンス電極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、
放電用ラダーインダクタンス電極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、
放電用ラダーインダクタンス電極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から放電用ラダ
ーインダクタンス電極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、放電用ラダ
ーインダクタンス電極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Ｓｉ
Ｈ3 ，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−Ｓｉ薄膜が形成される。
ーインダクタンス電極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、放電用ラダ
ーインダクタンス電極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Ｓｉ
Ｈ3 ，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−Ｓｉ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13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13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は、いずれも次のような問題を
有している。 (1) 図12において、ラダーインダクタンス電極２近傍に
発生した電界により反応ガス、例えばＳｉＨ4 はＳｉ、
ＳｉＨ、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１
５０ＭＨｚへ高くすると、ラダーインダクタンス電極”
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14は、基板面
積３０ｃｍ×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２０ｃｍ×２０ｃｍ程度である。
術、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は、いずれも次のような問題を
有している。 (1) 図12において、ラダーインダクタンス電極２近傍に
発生した電界により反応ガス、例えばＳｉＨ4 はＳｉ、
ＳｉＨ、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１
５０ＭＨｚへ高くすると、ラダーインダクタンス電極”
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14は、基板面
積３０ｃｍ×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２０ｃｍ×２０ｃｍ程度である。
【００１３】ラダーインダクタンス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15に示すように、ラダーインダクタンス電極
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。
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15に示すように、ラダーインダクタンス電極
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13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 、ＳｉＨ3 、
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１３．５６ＭＨｚ
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14は、基板面積３０ｃｍ×３
０ｃｍ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。
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 、ＳｉＨ3 、
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１３．５６ＭＨｚ
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14は、基板面積３０ｃｍ×３
０ｃｍ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16（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16（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実があ
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16（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16（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実があ
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、放電用電極として、第１のはしご状電極に該第
１のはしご状電極に対し直交する第２のはしご状電極を
重ね合わせ、両はしご状電極同士を接合して一体化させ
た構造のものを用いることにより、従来と比べ良好な膜
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
目的とする。
もので、放電用電極として、第１のはしご状電極に該第
１のはしご状電極に対し直交する第２のはしご状電極を
重ね合わせ、両はしご状電極同士を接合して一体化させ
た構造のものを用いることにより、従来と比べ良好な膜
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
目的とする。
【００１９】また、本発明は、放電用電極は周辺部の２
個以上のスタブを設けたはしご状電極とすることによ
り、従来と比べ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目的とする。
個以上のスタブを設けたはしご状電極とすることによ
り、従来と比べ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目的とする。
【００２０】更に、本発明は、電源の周波数は３０ＭＨ
ｚないし１５０ＭＨｚ、あるいは電源からの電力の供給
ポイントを２個所以上とし、アース線は結線しない構成
とすることにより、膜厚分布を良好にしえるプラズマ化
学蒸着装置を提供すること目的とする。
ｚないし１５０ＭＨｚ、あるいは電源からの電力の供給
ポイントを２個所以上とし、アース線は結線しない構成
とすることにより、膜厚分布を良好にしえるプラズマ化
学蒸着装置を提供すること目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本願第１の発明は、反応
容器と、この反応容器に反応ガスを供給する手段と、前
記反応ガスを反応容器内から排出する手段と、前記反応
容器内に配置された放電用電極と、この放電用電極にグ
ロー放電発生用電力を供給する電源と、前記反応容器内
に前記放電用電極と離間して平行に配置され、被処理物
を支持する加熱用ヒータとを有し、前記電源から供給さ
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を形成するプラズマ
化学蒸着装置において、前記放電用電極は、第１のはし
ご状電極に、この第１のはしご状電極に対し直交する第
２のはしご状電極を重ね合わせ、両はしご状電極同士を
接合して一体化させた構造のものであることを特徴とす
るプラズマ化学蒸着装置である。
容器と、この反応容器に反応ガスを供給する手段と、前
記反応ガスを反応容器内から排出する手段と、前記反応
容器内に配置された放電用電極と、この放電用電極にグ
ロー放電発生用電力を供給する電源と、前記反応容器内
に前記放電用電極と離間して平行に配置され、被処理物
を支持する加熱用ヒータとを有し、前記電源から供給さ
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を形成するプラズマ
化学蒸着装置において、前記放電用電極は、第１のはし
ご状電極に、この第１のはしご状電極に対し直交する第
２のはしご状電極を重ね合わせ、両はしご状電極同士を
接合して一体化させた構造のものであることを特徴とす
るプラズマ化学蒸着装置である。
【００２２】本願第２の発明は、反応容器と、この反応
容器に反応ガスを供給する手段と、前記反応ガスを反応
容器内から排出する手段と、前記反応容器内に配置され
た放電用電極と、この放電用電極にグロー放電発生用電
力を供給する電源と、前記反応容器内に前記放電用電極
と離間して平行に配置され、被処理物を支持する加熱用
ヒータとを有し、前記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
るいは微結晶薄膜を形成するプラズマ化学蒸着装置にお
いて、前記放電用電極は周辺部に２個以上のスタブを設
けたはしご状電極であることを特徴とするプラズマ化学
蒸着装置である。
容器に反応ガスを供給する手段と、前記反応ガスを反応
容器内から排出する手段と、前記反応容器内に配置され
た放電用電極と、この放電用電極にグロー放電発生用電
力を供給する電源と、前記反応容器内に前記放電用電極
と離間して平行に配置され、被処理物を支持する加熱用
ヒータとを有し、前記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
るいは微結晶薄膜を形成するプラズマ化学蒸着装置にお
いて、前記放電用電極は周辺部に２個以上のスタブを設
けたはしご状電極であることを特徴とするプラズマ化学
蒸着装置である。
【００２３】本発明において、前記電源の周波数は３０
ＭＨｚないし１５０ＭＨｚとすることが好ましい。本発
明において、前記電源からの電力の供給ポイントを２個
所以上とし、アース線は結線しないことが好ましい。
ＭＨｚないし１５０ＭＨｚとすることが好ましい。本発
明において、前記電源からの電力の供給ポイントを２個
所以上とし、アース線は結線しないことが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。 （実施例１）図１及び図２を参照する。図中の付番31は
反応容器である。この反応容器31内には、グロー放電プ
ラズマを発生させるための一体型直交ダブルはしご型の
ＳＵＳ304 製の放電用電極32と、被処理物としての基板
33を支持するとともに該基板33の温度を制御する基板加
熱用ヒータ34が配置されている。ここで、放電用電極32
で発生されるＳｉＨ4 プラズマの中に存在するＳｉＨ3
ラジカルが拡散現象により拡散し、吸着されることによ
りａ−Ｓｉ膜が堆積する。前記放電用電極32には、イン
ピーダンス整合器35を介して高周波電源36が接続されて
いる。前記高周波電源36より放電用電極32に、例えば周
波数１３．５６ＭＨｚないし１５０ＭＨｚの電力が供給
される。前記反応容器31内には、反応ガスを前記放電用
電極32周辺に導入する反応ガス吐出孔37ａを有した反応
ガス導入管37が配置されている。前記反応容器31には、
反応容器31内の反応ガス等のガスを排気する排気管38を
介して真空ポンプ39が接続されている。前記反応容器31
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し、か
つ、前記排気管38及び真空ポンプ39と組合せて使用され
ることにより、上記反応ガス導入管37より導入されたＳ
ｉＨ4 等反応ガスを放電用電極32でプラズマ化した後、
反応ガス及びその他生成物等を排気管38を介して排出す
る機能を有している。なお、反応容器31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39の
排気量を調整することにより制御される。
照して説明する。 （実施例１）図１及び図２を参照する。図中の付番31は
反応容器である。この反応容器31内には、グロー放電プ
ラズマを発生させるための一体型直交ダブルはしご型の
ＳＵＳ304 製の放電用電極32と、被処理物としての基板
33を支持するとともに該基板33の温度を制御する基板加
熱用ヒータ34が配置されている。ここで、放電用電極32
で発生されるＳｉＨ4 プラズマの中に存在するＳｉＨ3
ラジカルが拡散現象により拡散し、吸着されることによ
りａ−Ｓｉ膜が堆積する。前記放電用電極32には、イン
ピーダンス整合器35を介して高周波電源36が接続されて
いる。前記高周波電源36より放電用電極32に、例えば周
波数１３．５６ＭＨｚないし１５０ＭＨｚの電力が供給
される。前記反応容器31内には、反応ガスを前記放電用
電極32周辺に導入する反応ガス吐出孔37ａを有した反応
ガス導入管37が配置されている。前記反応容器31には、
反応容器31内の反応ガス等のガスを排気する排気管38を
介して真空ポンプ39が接続されている。前記反応容器31
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し、か
つ、前記排気管38及び真空ポンプ39と組合せて使用され
ることにより、上記反応ガス導入管37より導入されたＳ
ｉＨ4 等反応ガスを放電用電極32でプラズマ化した後、
反応ガス及びその他生成物等を排気管38を介して排出す
る機能を有している。なお、反応容器31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39の
排気量を調整することにより制御される。
【００２５】図２（Ａ）〜（Ｃ）は、上記放電用電極32
の説明図であり、図２（Ａ）は第１のはしご状電極41
を、図２（Ｂ）は第２のはしご状電極42を、図２（Ｃ）
は第１のはしご状電極41と第２のはしご状電極42を接合
した一体型直交ダブルはしご型電極の状態を示す。第１
のはしご状電極41の上辺及び下辺に、第２のはしご状電
極42の左辺及び右辺を接合、一体化させ、その接合部分
のみを電気的に短絡させて作製したのが、図２（Ｃ）の
放電用電極32である。なお、放電用電極32の形状はＬ1
（５７２ｍｍ）×Ｌ2 （５７２ｍｍ）で、放電用電極32
の上辺、下辺、右辺及び左辺の直径は６ｍｍである。第
１のはしご状電極41の間隔は、５７２ｍｍ／（21本＋
１）＝２６ｍｍである。また、本数比＝１の時、第２の
はしご状電極41の間隔は２６ｍｍとした。ここで、「本
数比＝１」とは、第１のはしご状電極41と第２のはしご
状電極42が同一ピッチであることを意味している。な
お、上記電極部材の間隔を１３ｍｍないし３９ｍｍとし
ても、図４〜図６に示したデータと略同じ傾向を示し
た。
の説明図であり、図２（Ａ）は第１のはしご状電極41
を、図２（Ｂ）は第２のはしご状電極42を、図２（Ｃ）
は第１のはしご状電極41と第２のはしご状電極42を接合
した一体型直交ダブルはしご型電極の状態を示す。第１
のはしご状電極41の上辺及び下辺に、第２のはしご状電
極42の左辺及び右辺を接合、一体化させ、その接合部分
のみを電気的に短絡させて作製したのが、図２（Ｃ）の
放電用電極32である。なお、放電用電極32の形状はＬ1
（５７２ｍｍ）×Ｌ2 （５７２ｍｍ）で、放電用電極32
の上辺、下辺、右辺及び左辺の直径は６ｍｍである。第
１のはしご状電極41の間隔は、５７２ｍｍ／（21本＋
１）＝２６ｍｍである。また、本数比＝１の時、第２の
はしご状電極41の間隔は２６ｍｍとした。ここで、「本
数比＝１」とは、第１のはしご状電極41と第２のはしご
状電極42が同一ピッチであることを意味している。な
お、上記電極部材の間隔を１３ｍｍないし３９ｍｍとし
ても、図４〜図６に示したデータと略同じ傾向を示し
た。
【００２６】図３は、前記放電用電極32に高周波電力を
供給する電気配線を示す図である。放電用電極32への電
力供給ポイントは２ケ所以上とし、アース線は結線しな
い。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39を稼働させて、反応容器31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〜
２００ｃｃ／分程度の流量で供給する。この後、反応容
器31内の圧力を０．０５〜０．１Ｔｏｒｒに保ちなが
ら、高周波電源36からインピーダンス整合器35を介して
放電用電極32に高周波電力を供給する。その結果、放電
用電極32の近傍にＳｉＨ4 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33
の表面にａ−Ｓｉ膜を形成する。但し、成膜速度は高周
波電源36の周波数及び出力にも依存するが、０．５〜３
ｎｍ／ｓ程度である。
供給する電気配線を示す図である。放電用電極32への電
力供給ポイントは２ケ所以上とし、アース線は結線しな
い。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39を稼働させて、反応容器31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〜
２００ｃｃ／分程度の流量で供給する。この後、反応容
器31内の圧力を０．０５〜０．１Ｔｏｒｒに保ちなが
ら、高周波電源36からインピーダンス整合器35を介して
放電用電極32に高周波電力を供給する。その結果、放電
用電極32の近傍にＳｉＨ4 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33
の表面にａ−Ｓｉ膜を形成する。但し、成膜速度は高周
波電源36の周波数及び出力にも依存するが、０．５〜３
ｎｍ／ｓ程度である。
【００２７】図４、図５、図６は、夫々前記放電用電極
32の構造と高周波電源36の周波数をパラメータに基板面
積５５ｃｍ×６０ｃｍにてａ−Ｓｉ膜を成膜した結果の
例を示している。成膜条件は、ＳｉＨ4 ガス流量２００
ｃｃ／分、圧力０．０５Ｔｏｒｒ、高周波電力２００
Ｗ、高周波電源36の周波数３０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ及び
１５０ＭＨｚである。なお、図４〜図６において、「放
電用電極数の比」とは、その構造の電気特性のパラメー
タで、図２（Ｃ）に示した電極の構成要素である第２の
はしご状電極42の上辺から下辺までの本数と第２のはし
ご状電極41の上辺から下辺までの本数（２１本、固定）
の比である。
32の構造と高周波電源36の周波数をパラメータに基板面
積５５ｃｍ×６０ｃｍにてａ−Ｓｉ膜を成膜した結果の
例を示している。成膜条件は、ＳｉＨ4 ガス流量２００
ｃｃ／分、圧力０．０５Ｔｏｒｒ、高周波電力２００
Ｗ、高周波電源36の周波数３０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ及び
１５０ＭＨｚである。なお、図４〜図６において、「放
電用電極数の比」とは、その構造の電気特性のパラメー
タで、図２（Ｃ）に示した電極の構成要素である第２の
はしご状電極42の上辺から下辺までの本数と第２のはし
ご状電極41の上辺から下辺までの本数（２１本、固定）
の比である。
【００２８】図４〜図６によると、周波数３０ＭＨｚな
いし１５０ＭＨｚでは、放電用電極32の構造は、放電用
電極32の電極数の比が０．８ないし１．４、好ましくは
１．０〜１．２であれば、膜厚分布が比較的良好である
ことが分かる。また、最適値が存在することを示してい
る。
いし１５０ＭＨｚでは、放電用電極32の構造は、放電用
電極32の電極数の比が０．８ないし１．４、好ましくは
１．０〜１．２であれば、膜厚分布が比較的良好である
ことが分かる。また、最適値が存在することを示してい
る。
【００２９】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１に
よれば、放電用電極32として第１のはしご状電極41と第
２のはしご状電極42を接合した一体型直交ダブルはしご
型電極を用いることにより、高周波電源36の周波数とし
て、３０ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚ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36の周波数が３０ＭＨｚ
〜６０ＭＨｚの場合には、基板サイズ５５ｃｍ×６０ｃ
ｍ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（ＴＦＴ）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１に
よれば、放電用電極32として第１のはしご状電極41と第
２のはしご状電極42を接合した一体型直交ダブルはしご
型電極を用いることにより、高周波電源36の周波数とし
て、３０ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚ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36の周波数が３０ＭＨｚ
〜６０ＭＨｚの場合には、基板サイズ５５ｃｍ×６０ｃ
ｍ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（ＴＦＴ）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。
【００３０】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、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、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。
【００３１】（実施例２）図７及び図８を参照する。但
し、図１と同部材は同符号を用いて説明を省略する。図
中の付番51は放電用電極であり、反応ガス導入管37側に
位置する両端部に複数のＳＵＳ製の第１のスタブ52、Ｓ
ＵＳ製の第２のスタブ53が取り付けられたスタブ付きラ
ダーインダクタンス電極となっている。スタブ52、53を
取り付ける位置は、電力供給ポイントＡ，Ｂを結ぶ方向
に略平行な両端の部材上とし、線径は４ｍｍないし８ｍ
ｍで、長さは３ｃｍないし１０ｃｍ、間隔は放電用電極
51を構成する平行部材の間隔と同じあるいはそれの２倍
程度とした。
し、図１と同部材は同符号を用いて説明を省略する。図
中の付番51は放電用電極であり、反応ガス導入管37側に
位置する両端部に複数のＳＵＳ製の第１のスタブ52、Ｓ
ＵＳ製の第２のスタブ53が取り付けられたスタブ付きラ
ダーインダクタンス電極となっている。スタブ52、53を
取り付ける位置は、電力供給ポイントＡ，Ｂを結ぶ方向
に略平行な両端の部材上とし、線径は４ｍｍないし８ｍ
ｍで、長さは３ｃｍないし１０ｃｍ、間隔は放電用電極
51を構成する平行部材の間隔と同じあるいはそれの２倍
程度とした。
【００３２】図８は、前記放電用電極51に高周波電源36
よりインピーダンス整合器35を介して電力を供給するた
めの電気配線を示す説明図である。前記放電用電極51へ
の電力供給ポイントは、図８に示すようにＡ点，Ｂ点の
ように放電用電極51のはしご状棒材が多数本接続された
両辺上に２ケ所以上とし、アース線は結線しない。
よりインピーダンス整合器35を介して電力を供給するた
めの電気配線を示す説明図である。前記放電用電極51へ
の電力供給ポイントは、図８に示すようにＡ点，Ｂ点の
ように放電用電極51のはしご状棒材が多数本接続された
両辺上に２ケ所以上とし、アース線は結線しない。
【００３３】上記構成のプラズマＣＶＤ装置を用いてａ
−Ｓｉ膜を製作する方法は、実施例１で述べた方法と同
様である。図９、図10は、高周波電源36の周波数３０Ｍ
Ｈｚ及び６０ＭＨｚについて、前記放電用電極51のスタ
ブ52、53の個数をパラメータに基板面積５５ｃｍ×６０
ｃｍにてａ−Ｓｉを成膜した結果の例を示している。成
膜条件は、ＳｉＨ4 ガス流量２００ｃｃ／分、圧力０．
０５Ｔｏｒｒ、高周波電力２００Ｗである。
−Ｓｉ膜を製作する方法は、実施例１で述べた方法と同
様である。図９、図10は、高周波電源36の周波数３０Ｍ
Ｈｚ及び６０ＭＨｚについて、前記放電用電極51のスタ
ブ52、53の個数をパラメータに基板面積５５ｃｍ×６０
ｃｍにてａ−Ｓｉを成膜した結果の例を示している。成
膜条件は、ＳｉＨ4 ガス流量２００ｃｃ／分、圧力０．
０５Ｔｏｒｒ、高周波電力２００Ｗである。
【００３４】図９、図10によると、周波数３０ＭＨｚ及
び６０ＭＨｚでは、スタブ52、53の個数は８本ないし１
２本であれば、膜厚分布が比較的良好であることが分か
る。また、最適値が存在することを示している。
び６０ＭＨｚでは、スタブ52、53の個数は８本ないし１
２本であれば、膜厚分布が比較的良好であることが分か
る。また、最適値が存在することを示している。
【００３５】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２に
よれば、放電用電極51として第１のスタブ52、第２のス
タブ53が取り付けられたスタブ付きラダーインダクタン
ス電極を用いることにより、高周波電源36の周波数とし
て、３０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ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36の周波数が３０ＭＨｚ〜
６０ＭＨｚの場合には、基板サイズ５５ｃｍ×６０ｃｍ
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（ＴＦＴ）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２に
よれば、放電用電極51として第１のスタブ52、第２のス
タブ53が取り付けられたスタブ付きラダーインダクタン
ス電極を用いることにより、高周波電源36の周波数とし
て、３０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ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36の周波数が３０ＭＨｚ〜
６０ＭＨｚの場合には、基板サイズ５５ｃｍ×６０ｃｍ
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（ＴＦＴ）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。
【００３６】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、ａ−Ｓｉ等の膜
厚分布が著しく悪く、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、ａ−Ｓｉ等の膜
厚分布が著しく悪く、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。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、放
電用電極として、第１のはしご状電極に該第１のはしご
状電極に対し直交する第２のはしご状電極を重ね合わ
せ、両はしご状電極同士を接合して一体化させた構造の
ものを用いることにより、従来と比べ良好な膜厚分布が
得られるプラズマ化学蒸着装置を提供できる。
電用電極として、第１のはしご状電極に該第１のはしご
状電極に対し直交する第２のはしご状電極を重ね合わ
せ、両はしご状電極同士を接合して一体化させた構造の
ものを用いることにより、従来と比べ良好な膜厚分布が
得られるプラズマ化学蒸着装置を提供できる。
【００３８】また、本発明によれば、放電用電極は周辺
部の２個以上のスタブを設けたはしご状電極とすること
により、従来と比べ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できる。
部の２個以上のスタブを設けたはしご状電極とすること
により、従来と比べ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できる。
【図１】本発明の実施例１に係るプラズマＣＶＤ装置の
全体図。
全体図。
【図２】図１の装置の一構成要素である放電用電極の説
明図で、図２（Ａ）は第１のはしご状電極、図２（Ｂ）
は第２のはしご状電極、図２（Ｃ）は第１・第２のはし
ご状電極を一体化させた状態の説明図。
明図で、図２（Ａ）は第１のはしご状電極、図２（Ｂ）
は第２のはしご状電極、図２（Ｃ）は第１・第２のはし
ご状電極を一体化させた状態の説明図。
【図３】図２の放電用電極に高周波電力を供給する電気
配線の説明図。
配線の説明図。
【図４】周波数３０ＭＨｚ、電力２００Ｗの条件下で
の、図２の放電用電極における電極数の比と膜厚分布と
の関係を示す特性図。
の、図２の放電用電極における電極数の比と膜厚分布と
の関係を示す特性図。
【図５】周波数６０ＭＨｚ、電力２００Ｗの条件下で
の、図２の放電用電極における電極数の比と膜厚分布と
の関係を示す特性図。
の、図２の放電用電極における電極数の比と膜厚分布と
の関係を示す特性図。
【図６】周波数１５０ＭＨｚ、電力２００Ｗの条件下で
の、図２の放電用電極における電極数の比と膜厚分布と
の関係を示す特性図。
の、図２の放電用電極における電極数の比と膜厚分布と
の関係を示す特性図。
【図７】本発明の実施例２に係るプラズマＣＶＤ装置の
全体図。
全体図。
【図８】図１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。
周波電力を供給する電気配線の説明図。
【図９】周波数３０ＭＨｚ、電力２００Ｗの条件下で
の、図１の装置の放電用電極における電極数の比と膜厚
分布との関係を示す特性図。
の、図１の装置の放電用電極における電極数の比と膜厚
分布との関係を示す特性図。
【図１０】周波数６０ＭＨｚ、電力２００Ｗの条件下で
の、図１の装置の放電用電極における電極数の比と膜厚
分布との関係を示す特性図。
の、図１の装置の放電用電極における電極数の比と膜厚
分布との関係を示す特性図。
【図１１】ラダーインダクタンス電極を用いた従来のプ
ラズマＣＶＤ装置の全体図。
ラズマＣＶＤ装置の全体図。
【図１２】図１１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１３】平行平板電極を用いた従来のプラズマＣＶＤ
装置の全体図。
装置の全体図。
【図１４】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１５】図１１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１６】図１３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。
31…反応容器、
32、51…放電用電極、
33…基板（被処理物）、
34…基板加熱用ヒータ、
35…インピーダンス整合器、
36…高周波電源、
37…反応ガス導入管、
38…排気管、
39…真空ポンプ、
40…アースシールド、
41、42…はしご状電極、
52、53…スタブ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山口 賢剛
神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地
１ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所
内
(72)発明者 小鍛冶 聡司
東京都千代田区丸の内二丁目５番１号
三菱重工業株式会社内
(56)参考文献 特開 平１−181513（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−245195（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−37097（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−330235（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/205
C23C 16/509
H01L 31/04
Claims (4)
- 【請求項１】 反応容器と、この反応容器に反応ガスを
供給する手段と、前記反応ガスを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た放電用電極と、
この放電用電極にグロー放電発生用電力を供給する電源
と、前記反応容器内に前記放電用電極と離間して平行に
配置され、被処理物を支持する加熱用ヒータとを有し、
前記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
膜を形成するプラズマ化学蒸着装置において、 前記放電用電極は、第１のはしご状電極に、この第１の
はしご状電極に対し直交する第２のはしご状電極を重ね
合わせ、両はしご状電極同士を接合して一体化させた構
造のものであることを特徴とするプラズマ化学蒸着装
置。 - 【請求項２】 反応容器と、この反応容器に反応ガスを
供給する手段と、前記反応ガスを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た放電用電極と、
この放電用電極にグロー放電発生用電力を供給する電源
と、前記反応容器内に前記放電用電極と離間して平行に
配置され、被処理物を支持する加熱用ヒータとを有し、
前記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
膜を形成するプラズマ化学蒸着装置において、 前記放電用電極は周辺部に２個以上のスタブを設けたは
しご状電極であることを特徴とするプラズマ化学蒸着装
置。 - 【請求項３】 前記電源の周波数を３０ＭＨｚないし１
５０ＭＨｚとしたことを特徴とする請求項１あるいは請
求項２記載のプラズマ化学蒸着装置。 - 【請求項４】 前記電源からの電力の供給ポイントを２
個所以上とし、アース線は結線しないことを特徴とする
請求項１あるいは請求項２記載のプラズマ化学蒸着装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28369897A JP3396407B2 (ja) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | プラズマ化学蒸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28369897A JP3396407B2 (ja) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | プラズマ化学蒸着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11121383A JPH11121383A (ja) | 1999-04-30 |
| JP3396407B2 true JP3396407B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=17668930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28369897A Expired - Fee Related JP3396407B2 (ja) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | プラズマ化学蒸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3396407B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4727377B2 (ja) * | 2005-10-06 | 2011-07-20 | 三菱重工業株式会社 | 真空処理装置、真空処理装置における高周波電力供給方法 |
-
1997
- 1997-10-16 JP JP28369897A patent/JP3396407B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11121383A (ja) | 1999-04-30 |
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