JPS62203328A - プラズマcvd装置 - Google Patents

プラズマcvd装置

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JPS62203328A
JPS62203328A JP61044191A JP4419186A JPS62203328A JP S62203328 A JPS62203328 A JP S62203328A JP 61044191 A JP61044191 A JP 61044191A JP 4419186 A JP4419186 A JP 4419186A JP S62203328 A JPS62203328 A JP S62203328A
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JP
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magnetic field
discharge electrode
plasma
electrons
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Hirohiko Izumi
泉 宏比古
Akira Ishibashi
暁 石橋
Yasuaki Hayashi
林 康明
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、プラズマ放電により原料ガスを分解して微結
晶シリコンを含むアモルファスシリコン等の非晶質半導
体や、集積回路における層間絶縁漢、パッシベーション
膜等を基板上に堆積させる場合に適用されるプラズマ0
VD装置に関する。
(従来の技術) 従来、大面積化が容易であること、薄膜化しやすいこと
、及びP、n制御が可能であること等から、太陽電池や
イメージングデバイスとして重要な素材である水素化ア
モルファスシリコン(以下a−8i:Hと記載する)ハ
、通常プラズマCVD法によって形成され、この方法に
よるものの膜質が最も良いとさ几ている。この方法にお
いては、シランガスを高周波グロー放電により分解して
a−3i:H膜を基板上に堆積させる。
この目的で従来用いらnてき友プラズマovD装置は、
高周波電工を印加する陰極と、接地さAた陽極との平行
平板型電極によって構成されている。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、このような構成のプラズマ0VD装置では、
a−3i:Hの堆積速度は、通常2乃至31/sec程
度である。そこで、この堆積速度を上げるために高周波
電力密度を増すと、プラズマ中で生成した活性種同士の
気相中での反応が顕著になり、膜構造に不均一性が生ず
ることになる。また同時にプラズマ中で生成されるイオ
ン種の膜に対する入射エネルギーが大きくなり、膜中に
欠陥を生じることになる。
こうした理由から、一般に電力密度の増加は膜質の低下
につながるため、高周波電力密度を増大させることによ
り堆積速度をこれ以上上げるのは困難である。
一方、シランに代わってジシランやトリシランを原料ガ
スとして用い、堆積速度を上げる試みもなされているが
、これらのガスは非常に危険であるため、取り汲いが面
倒な上、排ガス処理や万一のガス漏れ事故に細心の注意
を払う必要があるだけでなく、これらガスは非常に高価
である上、純度の点でもまだ問題があり、量産装置への
使用は不適当な点が多い。
更に量産装置としては多くの基板に同時に均一に膜形成
の処理を施せるものであることが望ましい。
従って本発明の目的は、プラズマCVD法による膜の高
速成膜を可能にし、良好な膜質及び均一な膜厚分布が得
られ、原料ガスを向上させることのできるプラズマ0V
D装置であり、しかも多くの基板を同時に処理できるプ
ラズマ0VD装置を提供することにある。
C問題点を解決する定めの手段) 上記の目的を達成する九めに、本発明では、真空容器内
に、加熱された基板と、高周波電圧を印加した平板状の
放電電極とを対向して設け、該真空容器内に導入し比反
応ガスをプラズマ化することにより加熱された基板上に
薄膜を形成するようにしたプラズマCVD装誼において
、前記加熱さfiた基板を複数枚用意してこれらを真空
容器内に間隔を存して対向設置すると共にその間隔内に
前記平板状の放電電極を各基板に平行して設け、誼放電
電極に電界に対し直交した成分を持つ磁界を該放電電極
の両面に形成する磁界形成装置を設け、更に該真空容器
内に電子を供給する電子供給装置を設けるようにした。
これに於て、磁界形成装置による各磁界と電子供給装置
で供給された電子とで形成される高密度プラズマ領域か
ら距離を置いて夫々基板が位置される。
また本発明の別の特徴によれば、本プラズマCVD装置
には、前記磁界と供給された電子とにより形成される高
密度プラズマ領域を前記基板上で走査すべく磁界形成装
置と基板の少なくとも一方をほぼ同一平面内で移動させ
る移動装置が設けられる。
(作用) このように構成することによって、本発明の装置におい
ては、磁界形成装置で発生された電極面に平行な磁界に
より放′に!極の両面でプラズマが集中し、さらに¥a
電子供給装置ら電子が4#給されることによって高密度
プラズマ領域が形成される。この高密度プラズマ領域に
より真空容器内の反応ガスの分解が大幅に促進され、そ
の結果10λ/ sec以上の堆積速度で薄膜の形成を
行なえ、しかも放電4!極の両側は夫々基板を配置して
同時に成膜処理を施すことが出来るので生産性が良い。
一方、反応ガスの分解が促進されることによって、原料
ガスの使用効率も大幅に向上し、特に電力密度を上げる
必要がないので膜質の低下を来たすことがない。
また基板を高密度プラズマ領域から距離を置いて位置さ
せることにより、或は該基板と該磁界形成装置の少なく
とも又は双方をほぼ同一平面内で移動装置により移動さ
せて高密度プラズマ領域で基板を走査することにより、
該基板に形成される薄膜の膜厚分布を均一化することが
出来る。
(実施例) 以下添付図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。
第1図は本発明によるプラズマCVD装置の一実施例を
ゑ略的に示したもので、符号(1)は真空容器で、反応
ガス導入機構(2)と排気機構(3)とを備えている。
該真空容器(1)内には、接地さA友平板状の陽向して
設置される。まt放湯極電極(4)には基板(8)の支
持装置(9)が設けられると共にこれに装着された基板
(8)を所望の温度に加熱する電気ヒータからなる加熱
機構αCが組込ま几る。0Dは加熱機構aυの電源であ
る。
こうし九構成は従来のものと同様であるが、本発明のも
のでは真空容器(1)内に対向させて1対の陽極電極(
4m) (4b)を設けることにより複数枚の基板(8
1(81を対向設置するようにし、その間隔(17J内
に放tt極(7)を設けるようにし一該放電電極(7)
に電界に対し直交した成分を持つ磁界を該を極(7)の
両面に発生させる磁界形成装置(13を設け、更に真空
容器(11内に、電源Iからの通電により発熱して電子
を放出するヒータ形の電子供給装置(lりを設けるよう
にし蛇。
このように構成した図示装置の作動は次の通りである。
まず、真空9 Hfil内に反応ガス導入機構(2)に
よりシランガス等の反応ガスを導入し、この反応ガス導
入機構(2)と排気機構(3)とにより該容器(1)内
を所望のガス組成、ガス流量及び圧力に調節し、その後
放電電極(7)に高層波電圧を印加してこれと各@極電
極(4a) (4b)との間にグロー放電を発生させる
。この時、プラズマ中で発生した電子及び電子供給装置
(151により供給された電子は、磁界形成装置(13
1の電界と直交する成分を有する磁界によって捕えられ
、この部分における電子密度が極めて高くなる。その結
果、高密度プラズマ領域が放電11L極(7)の両側に
形成され、反応ガスの分解が促進されて10 X / 
see以上の高速で各陽極電極(4a) (4b)に設
けた基板f8) (81上に膜の堆積を丘なえる。この
場合、電力密度は通常のプラズマCVD装置と同程度で
あるため、膜に対する入射イオンのエネルギーは大きく
なることはない。また、電子密度が極めて高くなってい
るために、活性1同士の反応で気相中に生成される成長
核も電子衝撃のために成長が押割され、従つ”C1膜中
の構造に不均一性を与えることがなく、膜質の低下は生
じない。
更に一枚の放il!電極(7)への通電でその両側に設
は次基板(81(81に同時に瞑を形成出来るので生産
性が良い。
尚、各基板(8)は、これに形成される膜厚を均一化す
るために高密度プラズマ領域から距離を置いて位置され
るが、その距離の調節を陽極電極(4a) (4’b)
に設は九昇降装fl C16a)(161))で行なえ
るようにした。
また、本発明の第2発明の実施例は、第2図乃至第4図
に見られる如くであり、移動装置αηにより磁界形成装
置03)と基板+81 +81の少なくとも一方をほぼ
同一平面内で移動させ、これにより高密度プラズマ領域
か基板(8)上を走査して形成される膜厚分布がより一
層均−になるようにした。これを具体的に説明すると、
第2図示の例は、放TL電極(7)の全体が移動装置α
Dにより間隔UJO側方に往復移動されて高密度プラズ
マ領域で基板(8)を走査するように構成したものを示
し、第3図示のものは放i’x極(7)内に複数個の永
久磁石で構成したl赤形成装置αJを移動自在に設け、
放’a電極(7)は動かさずに磁界形成装置σJだけが
移動装置αηにより間隔(1′3の側方に移動されるよ
うにした例を示す。また、第4図は2台の移動装置(1
7)で基板(8)を取付は之陽極電極(4a)(4b)
を夫々移動する構成とした実施例である。
なお、図示してはないが、基板(8)及び磁界形成装置
0Qの両方を移動装置αDで移動させ、基板(8)を高
密度プラズマ領域で走査することも可能である。
基板(8)の高密度プラズマ領域に近い部分は、遠い部
分よりも薄膜形成速度が多少速く、近い部分の膜厚が他
の部分よりも厚くなり易いが、前記のように高密度プラ
ズマ領域を走査移動させることにより基板(8)の膜厚
の分布が均一化される。
(発明の効果) 以上のように、本発明によれば、対向して設は念基板間
に放電[極を設け、該放電電極にはその両面に電界と直
交した成分を持つ磁界を形成する磁界形成装置を設ける
ようにし、更に真空容器内に電子を供給する電子供給装
置を設けたので、その磁界と供給された電子とKより放
電電極の両側に高密度プラズマ領域を形成することが出
来、これにより反応ガスの分解が大幅に危険で高価なガ
スを使用せずに高速成膜を行なえ、しかも放ti!極の
両側に於て基板に成膜出来るのでプラズマCVD装置の
生産性が大幅に向上し、大電力を必要としないので膜質
の低下を防止出来る等の効果を得られ、更に@2発明に
よれば、これらの効果に加え、膜厚の分布を均一化する
ことが出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1発明の実施例のプラズマCVD装
置を示す概路線図、第2図乃至第4図は本発明の第2発
明の実施例の概路線図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 真空容器内に、加熱された基板と、高周波電圧を印
    加した平板状の放電電極とを対向して設け、該真空容器
    内に導入した反応ガスをプラズマ化することにより加熱
    された基板上に薄板を形成するようにしたプラズマCV
    D装置において、前記加熱された基板を複数枚用意して
    これらを真空容器内に間隔を存して対向設置すると共に
    その間隔内に前記平板状の放電電極を各基板に平行して
    設け、該放電電極に、電界に対し直交した成分を持つ磁
    界を該放電電極の両面に形成する磁界形成装置を設け、
    更に該真空容器内に電子を供給する電子供給装置を設け
    たことを特徴とするプラズマCVD装置。 2 前記磁界形成装置による各磁界と前記電子供給装置
    で供給された電子とで形成される高密度プラズマ領域か
    ら距離を置いて夫々基板を位置させることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項に記載のプラズマCVD装置。 3 真空容器内に、加熱された基板と、高周波電圧を印
    加した平板状の放電電極とを対向して設け、該真空容器
    内に導入した反応ガスをプラズマ化することにより加熱
    された基板上に薄板を形成するようにしたプラズマCV
    D装置において、前記加熱された基板を複数枚用意して
    これらを真空容器内に間隔を存して対向設置すると共に
    その間隔内に前記平板状の放電電極を各基板に平行して
    設け、該放電電極に、電界に対し直交した成分を持つ磁
    界を該放電電極の両面に形成する磁界形成装置を設け、
    更に該真空容器内に電子を供給する電子供給装置を設け
    、該磁界と供給された電子とにより形成される高密度プ
    ラズマ領域を該基板上で走査すべく該磁界形成装置と該
    基板の少なくとも一方をほぼ同一平面内で移動させる移
    動装置を設けたことを特徴とするプラズマCVD装置。
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