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JP2001271169A - Plsma chemical vapor deposition system having fork type electrode - Google Patents

Plsma chemical vapor deposition system having fork type electrode

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Publication number
JP2001271169A
JP2001271169A JP2000087256A JP2000087256A JP2001271169A JP 2001271169 A JP2001271169 A JP 2001271169A JP 2000087256 A JP2000087256 A JP 2000087256A JP 2000087256 A JP2000087256 A JP 2000087256A JP 2001271169 A JP2001271169 A JP 2001271169A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
electrode
power
frequency
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000087256A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Murata
正義 村田
Hiroshi Mashima
浩 真島
Hideo Yamakoshi
英男 山越
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2000087256A priority Critical patent/JP2001271169A/en
Publication of JP2001271169A publication Critical patent/JP2001271169A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma chemical vapor deposition system having a fork type electrode with which the deposition of a film excellent in the uniformity of film thickness can be performed to a substrate having a large surface at a high speed by using an ultrahigh frequency. SOLUTION: In this plasma chemical vapor deposition system in which discharge plasma of gas for film deposition is generated on the space between an electrode and a substrate to be treated to deposit a film on the substrate, electrodes 32a, 32b and 32c have plural electric power supplying edges 44 to 51 connected to a power source circuit, a linear base 33B fitted with the plural electric power supplying edges subtantially at equal pitch intervals, and plural ribs 33R branched from the base and stretching substantially at equal pitch intervals and also in parallel.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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、微結晶シ
リコン太陽電池、薄膜多結晶シリコン太陽電池、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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma chemical vapor deposition apparatus, and relates to various electronic devices such as amorphous silicon solar cells, microcrystalline silicon solar cells, thin film polycrystalline silicon solar cells, thin film semiconductors, optical sensors, and semiconductor protective films. The present invention relates to a plasma chemical vapor deposition apparatus (hereinafter, referred to as a plasma CVD apparatus) applied to manufacture of a thin film to be used.

【0002】[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)
薄膜を製膜するために、従来から用いられているプラズ
マCVD装置には2つの方式が知られている。すなわち
放電プラズマ生成に用いる電極として、放電用はしご型
電極即ちラダーインダクタンス電極あるいはラダーアン
テナ型電極とも呼ばれる電極を用いる方式、および平行
平板電極を用いる方式の2つである。
2. Description of the Related Art Amorphous silicon (hereinafter a-Si)
Thin film) or silicon nitride (hereinafter, referred to as SiNx)
In order to form a thin film, two types of plasma CVD apparatuses conventionally used are known. In other words, there are two systems, one using a ladder electrode for discharge, that is, an electrode also called a ladder inductance electrode or a ladder antenna electrode, and the other using a parallel plate electrode as electrodes used for generating discharge plasma.

【0003】先ず、はしご型電極を用いる方式に関する
公知文献としては例えば特開平4−236781号公報
がある。これには、はしご状平面型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。本方式の代表的な例について図7を参照して説明
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。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を介してたとえば
13.56MHzの高周波電力が供給される。図8に示
すように、放電用はしご型電極2は、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。
First, as a publicly known document relating to a system using a ladder-type electrode, there is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-236781. This discloses a plasma CVD apparatus using electrodes of various shapes as ladder-like planar coil electrodes. A representative example of this method will be described with reference to FIG. Reference numeral 1 in the figure denotes a reaction vessel.
Inside, a discharge ladder electrode 2 and a substrate heating heater 3 are arranged in parallel. A high frequency power of, for example, 13.56 MHz is supplied to the discharge ladder electrode 2 from the high frequency power supply 4 via the impedance matching device 5. As shown in FIG. 8, the discharge ladder electrode 2 has one end connected to a high-frequency power supply 4 via an impedance matching device 5,
The other end is connected to a ground wire 7 and grounded together with the reaction vessel 1.

【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と前記電極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。
The high-frequency power supplied to the discharge ladder electrode 2 generates a glow discharge plasma between the substrate heating heater 3 and the electrode 2 which are grounded together with the reaction vessel 1, and the reaction vessel passes through a discharge space. 1 and to ground via the ground wire 7 of the ladder electrode 2 for discharge. Note that a coaxial cable is used for the ground wire 7.

【0005】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。
[0005] In the reaction vessel 1, for example, a mixed gas of monosilane and hydrogen is supplied from a cylinder (not shown) through a reaction gas introduction pipe 8. The supplied reaction gas is decomposed by the glow discharge plasma generated by the discharge ladder electrode 2, held on the substrate heating heater 3, and deposited on the substrate 9 heated to a predetermined temperature. The gas in the reaction vessel 1 is exhausted by a vacuum pump 11 through an exhaust pipe 10.

【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。
Hereinafter, a case where a thin film is manufactured using the above apparatus will be described. First, after the inside of the reaction vessel 1 is evacuated by driving the vacuum pump 11, a mixed gas of, for example, monosilane and hydrogen is supplied through the reaction gas introduction pipe 8,
The pressure in the reaction vessel 1 is maintained at 0.05 to 0.5 Torr.

【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SiH 3、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。
[0007] In this state, the high-frequency power supply 4 is used for discharging.
When high-frequency power is applied to the electrode 2, the glow discharge plug
Zuma occurs. The reaction gas is supplied to the discharge ladder electrode 2
The glow discharge plasma generated in the substrate heating heater 3 causes
Is decomposed, resulting in SiH Three, SiHTwoIncluding Si
Radicals are generated and adhere to the surface of the substrate 9 to form an a-Si thin film.
A film is formed.

【0008】次に、平行平板電極を用いる方法について
図9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。高周波電極2
2には、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。
Next, a method using parallel plate electrodes will be described with reference to FIG. Reference numeral 21 in the drawing denotes a reaction vessel, in which a high-frequency electrode 22 and a substrate heating heater 23 are arranged in parallel. High frequency electrode 2
2 is supplied with a high frequency power of, for example, 13.56 MHz from a power supply 24 via an impedance matching unit 25.
The substrate heating heater 23 is grounded together with the reaction vessel 21 and serves as a ground electrode. Therefore, glow discharge plasma is generated between the high-frequency electrode 22 and the substrate heating heater 23.

【0009】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。
A mixed gas of, for example, monosilane and hydrogen is supplied into the reaction vessel 21 through a reaction gas introduction pipe 26 from a cylinder (not shown). The gas in the reaction vessel 21 is exhausted by a vacuum pump 28 through an exhaust pipe 27. The substrate 29 is held on the substrate heater 23 and is heated to a predetermined temperature.

【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。
Using such an apparatus, a thin film is manufactured as follows. First, the inside of the reaction vessel 21 is evacuated by driving the vacuum pump 28. Next, a mixed gas of, for example, monosilane and hydrogen is supplied through the reaction gas introduction pipe 26 to maintain the pressure in the reaction vessel 21 at 0.05 to 0.5 Torr, and a voltage is applied from the high frequency power supply 24 to the high frequency electrode 22. Then, glow discharge plasma is generated.

【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から基板加熱用
ヒータ23までの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。
Among the gases supplied from the reaction gas introduction pipe 26, monosilane gas is decomposed by glow discharge plasma generated between the high-frequency electrode 22 and the substrate heating heater 23. As a result, radicals containing Si, such as SiH 3 and SiH 2, are generated, adhere to the surface of the substrate 29, and a-
A Si thin film is formed.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
放電用ラダーアンテナ型電極を用いる方式および平行平
板電極を用いる方式は、いずれも次の(1),(2)の
問題点がある。
However, both the conventional method using a ladder antenna electrode for discharge and the method using a parallel plate electrode have the following problems (1) and (2).

【0013】(1)図8に示す装置において、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、SiH、SiH2、SiH3、H、
2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
に、高周波電源4から電極2に印加する高周波の周波数
を現状の13.56MHzよりも上昇させ、例えば30
MHz乃至150MHzに周波数を高くすると、電極2
の近傍領域において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。
(1) In the apparatus shown in FIG. 8, a reaction gas, for example, SiH 4 is converted into Si, SiH, SiH 2 , SiH 3 , H, by an electric field generated near the discharge ladder electrode 2.
It is decomposed into H 2 or the like, and forms an a-Si film on the surface of the substrate 9. However, in order to speed up the formation of the a-Si film, the frequency of the high frequency applied from the high frequency power supply 4 to the electrode 2 is increased from the current 13.56 MHz, for example, 30 MHz.
When the frequency is increased from MHz to 150 MHz, the electrode 2
The uniformity of the electric field distribution is destroyed in the region near the above, and as a result, the film thickness distribution of the a-Si film becomes extremely poor.

【0014】図10は、横軸にプラズマ電源から印加す
る高周波の周波数(MHz)、縦軸に平均膜厚からのず
れ量を示す膜厚分布(%)とした、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
す特性線図である。図10の特性線Cから、周波数が1
3.56MHz以上になると、膜厚分布の一様性を確保
することが困難であることが判明した。また、図示して
いない他のデータの特性線図より、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程度であるこ
とが判明している。
In FIG. 10, the horizontal axis represents the frequency (MHz) of the high frequency applied from the plasma power source, and the vertical axis represents the film thickness distribution (%) indicating the amount of deviation from the average film thickness.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a plasma power supply frequency at 30 cm and a film thickness distribution. From the characteristic line C in FIG.
At 3.56 MHz or higher, it was found that it was difficult to ensure uniformity of the film thickness distribution. Also, from the characteristic diagram of other data not shown, the size, that is, the area of the substrate that can ensure the uniformity of the film thickness distribution (within ± 10%) is about 5 cm × 5 cm to 20 cm × 20 cm. It is known.

【0015】放電用はしご型電極を用いる方式による高
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11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、
局部的にプラズマ発光の強い部分が発生する。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って
その減少は顕著になる。
The reason why it is difficult to increase the frequency of the high-frequency power supply 4 by a method using a ladder electrode for discharge is as follows. As shown in FIG. 11, because of the non-uniformity of impedance due to the structure of the ladder electrode for discharge,
A portion where plasma emission is strong occurs locally. For example,
Strong plasma is generated at the periphery of the electrode, but not at the center. In particular, the decrease becomes remarkable as the frequency becomes higher than 60 MHz.

【0016】従って、量産性向上や低コスト化に必要な
1m×1m乃至2m×2mサイズ級の大面積基板に対し
てプラズマ電源の高周波数化による成膜速度の向上を図
ることは非常に困難といわれている。なお、a−Si膜
の成膜速度はプラズマ電源周波数に比例するので、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未だ報告されていない。
Therefore, it is very difficult to improve the film forming speed by increasing the frequency of the plasma power supply for a large area substrate of 1 m × 1 m to 2 m × 2 m size required for mass productivity improvement and cost reduction. It is said that. Since the deposition rate of the a-Si film is proportional to the frequency of the plasma power supply, researches have been actively conducted by academic societies in related technical fields, but no successful example of increasing the area has been reported yet.

【0017】(2)図9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、Si
3、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24の周波数を現状の13.56
MHz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
る電解分布の一様性がくずれ、その結果として、a−S
i膜の膜厚分布が極端に悪くなる。図10は、基板面積
30cm×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)の関係を示す特性線図である。
図10の特性線Dから周波数が13.56MHz以上に
なると、膜厚分布の一様性を確保することが困難である
ことが判明した。また、図示していない他のデータの特
性線図より、VHF電源を用いたプラズマCVDによる
製膜では、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2
0cm×20cm程度であることが判明している。
(2) In FIG. 9, a reaction gas, for example, SiH 4 is converted into Si, SiH, SiH 2 , SiH by an electric field generated between the high-frequency electrode 22 and the substrate heating heater 23.
It is decomposed into H 3 , H, H 2, etc., and forms an a-Si film on the surface of the substrate 9. However, in order to speed up the formation of the a-Si film, the frequency of the high-frequency power supply 24 is set to 13.56 at present.
When the frequency is higher than 30 MHz to 30 MHz to 200 MHz, the uniformity of the electrolytic distribution generated between the high-frequency electrode 22 and the substrate heating heater 23 is lost, and as a result, a-S
The thickness distribution of the i-film becomes extremely poor. FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the plasma power frequency and the film thickness distribution (deviation from the average film thickness) at a substrate area of 30 cm × 30 cm.
It has been found from the characteristic line D in FIG. 10 that when the frequency is 13.56 MHz or more, it is difficult to ensure uniformity of the film thickness distribution. Also, from the characteristic diagram of other data not shown, in the film formation by plasma CVD using a VHF power supply, the size, that is, the area of the substrate that can ensure the uniformity of the film thickness distribution (within ± 10%) is as follows. , 5cm x 5cm or 2
It has been found that the size is about 0 cm × 20 cm.

【0018】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
行平板電極は、電極周辺部と中央部との電気特性が異な
るため、図12(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12(b)に示すよう
に中央部のみに強いプラズマが発生するという現象があ
る。
The reason why it is difficult to increase the frequency of the high-frequency power supply 24 by the method using parallel plate electrodes is as follows. Since the parallel plate electrode has different electrical characteristics between the peripheral portion and the central portion of the electrode, a strong plasma is generated at the peripheral portion of the electrode as shown in FIG. 12A or the central portion as shown in FIG. There is a phenomenon that strong plasma is generated only in the part.

【0019】従って、量産性向上や低コスト化には必要
な1m×1mないし2m×2mサイズ級の大面積基板に
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
は非常に困難であると言われている。なお、a−Si膜
の成膜速度はプラズマ電源周波数に比例するので、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未だ報告されていない。
Therefore, it is extremely difficult to improve the film formation speed by increasing the frequency of the plasma power supply for a large area substrate of 1 m × 1 m or 2 m × 2 m required for mass productivity improvement and cost reduction. Have been done. Since the deposition rate of the a-Si film is proportional to the frequency of the plasma power supply, researches have been actively conducted by academic societies in related technical fields, but no successful example of increasing the area has been reported yet.

【0020】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであって、従来と比べてサイズが格段に大きな基
板、例えば1m×1m乃至2m×2mサイズ級の大面積
基板に対しても周波数の大きい超高周波(VHF)を用
いて高速かつ膜厚均一性に優れた製膜を実現することが
できるプラズマCVD装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and is intended for a substrate having a much larger size than the conventional one, for example, a large area substrate having a size of 1 m × 1 m to 2 m × 2 m. It is an object of the present invention to provide a plasma CVD apparatus capable of realizing high-speed film formation with excellent film thickness uniformity using a very high frequency (VHF) having a large value.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明に係るフォーク型
電極を有するプラズマ化学蒸着装置は、VHF級高周波
電源より電極に電力を供給し、電極と被処理基板との間
に製膜用ガスの放電プラズマを生成させて被処理基板上
に製膜するプラズマ化学蒸着装置であって、前記電極
は、上記電源の出力回路に接続された複数の電力供給端
と、該複数の電力供給端が実質的に等ピッチ間隔に取り
付けられた直線状のベースと、該ベースから分岐して実
質的に等ピッチ間隔かつ平行に延び出す複数のリブと、
を具備することを特徴とする。
According to a plasma chemical vapor deposition apparatus having a fork-type electrode according to the present invention, power is supplied to an electrode from a VHF class high frequency power supply, and a gas for forming a film is formed between the electrode and a substrate to be processed. A plasma chemical vapor deposition apparatus for generating a discharge plasma to form a film on a substrate to be processed, wherein the electrode has a plurality of power supply terminals connected to an output circuit of the power supply, and the plurality of power supply terminals are substantially A linear base attached at equal pitch intervals, and a plurality of ribs branched from the base and extending substantially at equal pitch intervals and in parallel,
It is characterized by having.

【0022】上記電極は一対の電極部材を向き合わせた
組合せ電極からなり、一方の電極部材のリブと他方の電
極部材のリブとが実質的に同一の平面内で互い違いに配
置されることが望ましい。これにより大型基板の全面に
わたって均一な放電プラズマが生成され、膜厚均一性が
向上する。
The above-mentioned electrodes are composed of a combination of electrodes having a pair of electrode members facing each other, and it is desirable that the ribs of one electrode member and the ribs of the other electrode member are alternately arranged in substantially the same plane. . Thereby, uniform discharge plasma is generated over the entire surface of the large substrate, and the uniformity of the film thickness is improved.

【0023】一方の電極部材の各電力供給端には第1の
高周波電源が接続され、他方の電極部材の各電力供給端
には前記第1の高周波電源とは独立の第2の高周波電源
が接続されていることが好ましい。
A first high-frequency power supply is connected to each power supply end of one electrode member, and a second high-frequency power supply independent of the first high-frequency power supply is connected to each power supply end of the other electrode member. Preferably they are connected.

【0024】この場合に、さらに、一方の電極部材と上
記第1の高周波電源との間に設けられて各電力供給端に
それぞれ電力を分配する第1の電力分配器と、他方の電
極部材と上記第2の高周波電源との間に設けられて各電
力供給端にそれぞれ電力を分配する第2の電力分配器
と、を具備するようにしてもよい。
In this case, a first power distributor provided between one of the electrode members and the first high-frequency power source for distributing power to the respective power supply terminals, and the other electrode member include: A second power distributor provided between the power supply terminal and the second high-frequency power supply to distribute power to each power supply terminal.

【0025】また、さらに、一方の電極部材と上記第1
の高周波電源との間に設けられて各電力供給端にそれぞ
れ電力を分配する複数の第1のT型コネクタと、他方の
電極部材と上記第2の高周波電源との間に設けられて各
電力供給端にそれぞれ電力を分配する複数の第2のT型
コネクタと、を具備するようにしてもよい。
Further, the one electrode member and the first electrode member
And a plurality of first T-type connectors provided between the second electrode member and the second high-frequency power supply for distributing power to the respective power supply terminals. And a plurality of second T-type connectors for respectively distributing power to the supply end.

【0026】上記電力供給端は、上記リブが上記ベース
から分岐するところに取り付けられていることが好まし
い。これにより各リブのインピーダンスが実質的に等価
になり、生成されるプラズマ密度が均一化される。
It is preferable that the power supply end is attached to a place where the rib branches off from the base. Thereby, the impedance of each rib becomes substantially equivalent, and the density of the generated plasma is made uniform.

【0027】上記電極は、単一のベースと、この単一の
ベースから分岐して実質的に平行に延び出す複数のリブ
と、を具備することが望ましい。
The electrode desirably comprises a single base and a plurality of ribs branching from the single base and extending substantially in parallel.

【0028】この場合に、上記単一のベースに取り付け
られた電力供給端にそれぞれ接続され、共通の電極に対
して給電する2つの独立した高周波電源を有するように
してもよい。
In this case, two independent high-frequency power sources connected to the power supply terminals attached to the single base and supplying power to a common electrode may be provided.

【0029】また、上記電極は、単一のベースに取り付
けられた複数の第1の電力供給端と、該第1の電力供給
端に対応するようにリブの自由端部にそれぞれ取り付け
られた第2の電力供給端と、を有するようにしてもよ
い。
[0029] The electrodes may include a plurality of first power supply ends attached to a single base, and a plurality of first power supply ends respectively attached to free ends of the ribs corresponding to the first power supply ends. And two power supply terminals.

【0030】本発明では、反応容器と、この反応容器に
反応ガスを供給する手段と、反応ガスを反応容器内から
排出する手段と、反応容器内に配置された放電用フォー
ク型電極と、この放電用フォーク型電極に周波数30M
Hz乃至200MHzのグロー放電発生用電力を供給す
る電源と、反応容器内に前記放電用フォーク型電極と離
間して平行に配置され、被処理基板を支持する加熱用ヒ
ータとを有し、電源から供給された電力によりグロー放
電を発生し、被処理基板の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、前記フォーク型電極を2台とし、か
つ図3(a)、(b)に示すように、同一平面内にある
いはほぼ同一平面に対向させ、該フォーク型電極を構成
の棒状電極が互いに交互になるように配置させ、かつ、
その2台の電極に、それぞれ独立した2台のVHF(Ve
ry High Frequency:30MHzないし200MHz)
級電源からほぼ同一の周波数の電力を供給するようにし
ている。
In the present invention, a reaction vessel, a means for supplying a reaction gas to the reaction vessel, a means for discharging the reaction gas from the inside of the reaction vessel, a discharge fork type electrode arranged in the reaction vessel, 30M frequency for fork electrode for discharge
And a heater for supporting a substrate to be processed, which is disposed in parallel with the fork-shaped electrode for discharge in the reaction vessel and is separated from the power supply. In a plasma chemical vapor deposition apparatus that generates a glow discharge by the supplied power and forms an amorphous thin film, a microcrystalline thin film, or a polycrystalline thin film on the surface of a substrate to be processed, the number of the fork electrodes is two, and As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the fork-shaped electrodes are disposed so as to face each other in the same plane or substantially the same plane, and the bar-shaped electrodes having the structure are arranged alternately with each other.
Two independent VHF (Ve
ry High Frequency: 30MHz to 200MHz)
The power of almost the same frequency is supplied from the class power supply.

【0031】また、フォーク型電極への電力供給方法と
して、フォーク型電極の背面部に複数個の電力供給端子
を配置させ、それぞれの該端子を介して、真空用同軸ケ
ーブルを用いて上記電源の出力を供給するようにしてい
る。
As a method of supplying power to the fork-type electrode, a plurality of power supply terminals are arranged on the back of the fork-type electrode, and the power supply is connected to the power supply by using a vacuum coaxial cable through each of the terminals. The output is supplied.

【0032】[0032]

【作用】本発明者らは、上記のフォーク型電極の背部分
(ベース)に電力供給端を介して電力を供給すると、超
高周波数(VHF)であることから、電極上の電圧分布
は図5中の特性線Aに示すように、電力供給端から遠く
離れるに従って電極棒上の電圧が徐々に降下するという
知見を得た。この電圧降下は、表皮効果というVHF特
有の現象に起因しているものと推察される。また、本発
明者らは、プラズマCVD装置の放電用電極として1つ
のフォーク型電極を用いて、そのベースにVHF電力を
供給し、大面積のガラス基板にa−Siの製膜を行った
結果、図6の(a)に示すような膜厚分布が得られると
いう知見を得た。また、上記フォーク型電極を逆にした
形に配置し、そのベースにVHF電力を供給すると、図
6の(b)に示すように、図6の(a)と対称形状の膜
厚分布が得られるという知見を得た。
When the present inventors supply power to the back (base) of the fork-type electrode through a power supply terminal, the voltage distribution on the electrode is very high frequency (VHF). As shown by the characteristic line A in FIG. 5, it has been found that the voltage on the electrode rod gradually decreases as the distance from the power supply end increases. It is presumed that this voltage drop is caused by a phenomenon unique to VHF called the skin effect. In addition, the present inventors used one fork-type electrode as a discharge electrode of a plasma CVD apparatus, supplied VHF power to the base thereof, and formed a-Si film on a large-area glass substrate. It was found that a film thickness distribution as shown in FIG. When the fork-type electrode is arranged in an inverted shape and VHF power is supplied to its base, a film thickness distribution symmetrical to that of FIG. 6A is obtained as shown in FIG. 6B. I got the knowledge that it can be done.

【0033】さらに、上記2個のフォーク型電極を図3
(b)に示すように同一平面内あるいはほぼ同一平面内
に対向配置し、その2個の該電極のベースに互いに独立
した2台のVHF電源からほぼ同一の周波数の電力を供
給させ、大面積のガラス基板にa−Siを製膜すると、
図6の(a)に示す分布と図6の(b)に示す分布とが
合成され、図6の(c)に示すように良好な膜厚分布が
得られるという知見を得た。
Further, the two fork-type electrodes are connected to each other as shown in FIG.
As shown in FIG. 2B, two VHF power supplies independent of each other are supplied with power of substantially the same frequency to the bases of the two electrodes in the same plane or substantially the same plane as shown in FIG. When a-Si is formed on the glass substrate of
The distribution shown in FIG. 6A and the distribution shown in FIG. 6B were synthesized, and it was found that a good film thickness distribution was obtained as shown in FIG. 6C.

【0034】なお、上記2台のVHF電源が独立でない
場合、例えば1台のVHF電極により2個のフォーク型
電極に電力を供給して、大面積ガラス基板にa−Si膜
を製膜した場合、その膜厚分布は図6の(c)に示すよ
うに、均一でなく、膜厚が著しくばらついて大きな膜厚
分布となるという知見も得た。その理由は、2個のフォ
ーク型電極で発生する電界が互いに干渉を起こし、その
結果、図6(a),(b),(c)のような単純な形の
分布を形成できないからであると推察される。
When the two VHF power supplies are not independent, for example, when an a-Si film is formed on a large-area glass substrate by supplying power to two fork-type electrodes by one VHF electrode. It was also found that the film thickness distribution was not uniform, as shown in FIG. The reason is that the electric fields generated by the two fork-shaped electrodes interfere with each other, and as a result, a simple distribution as shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C cannot be formed. It is inferred.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しながら
本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Various preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0036】(実施例1)図1乃至図3を参照しながら
実施例1の装置について説明する。図中にて付番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ステンレス鋼(SUS304)製
の第1の放電用フォーク型電極32aと、第2のフォー
ク型電極32bと、被処理基板としてのガラス基板9を
支持するとともに該基板9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。反応容器31内には、反
応ガスを放電用第1及び第2のフォーク型電極32a,
32b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。放電用第1及び第
2のフォーク型電極32a,32bは、電力供給端44
〜51と、各電力供給端を介して電源から高周波電力を
供給されるベース33Bと、このベース33Bから分岐
して同一平面内で平行かつ等ピッチ間隔に延び出す複数
のリブ33Rとを備えている。
(Embodiment 1) The apparatus of Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. In the figure, reference numeral 31 denotes a reaction vessel. In the reaction vessel 31, a first discharge fork electrode 32a made of stainless steel (SUS304) for generating glow discharge plasma, a second fork electrode 32b, and a glass substrate 9 as a substrate to be processed are provided. A substrate heating heater 34 that supports and controls the temperature of the substrate 9 is provided. In the reaction vessel 31, the reaction gas is supplied with the first and second fork electrodes 32a for discharge,
A reaction gas introduction pipe 37 having a reaction gas discharge hole 37a to be introduced around 32b is arranged. The first and second fork electrodes 32a and 32b for discharging are connected to the power supply end 44.
51 to 51, a base 33B to which high-frequency power is supplied from a power supply via each power supply end, and a plurality of ribs 33R that branch off from the base 33B and extend in parallel and at equal pitches in the same plane. I have.

【0037】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。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、排気管38
及び真空ポンプ39と組み合わせて使用されることによ
り、反応ガス導入管37より導入されたSiH4等反応
ガスを第1及び第2の電極32a,32b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、真空ポ
ンプ39の排気量を調整することにより制御されてい
る。
A vacuum pump 39 is connected to the reaction vessel 31 via an exhaust pipe 38 for exhausting a gas such as a reaction gas in the reaction vessel 31. An earth shield 40 is arranged in the reaction vessel 31. This earth shield 40
Is to suppress discharge in unnecessary parts, and
Is used in combination with the vacuum pump 39 to convert the reaction gas such as SiH 4 introduced from the reaction gas introduction pipe 37 into plasma at the first and second electrodes 32a and 32b, and then react the reaction gas and other products. And the like are discharged through the exhaust pipe 38. The pressure in the reaction vessel 31 is monitored by a pressure gauge (not shown) and is controlled by adjusting the displacement of the vacuum pump 39.

【0038】放電用第1及び第2のフォーク型電極32
a,32bに給電してSiH4プラズマを発生させる
と、そのプラズマ中に存在するSiH3,SiH2,Si
Hなどのラジカルが拡散現象により拡散し、基板9の表
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が基板9上に堆積する。な
お、a−Si膜、微結晶Si及び薄膜多結晶Siは、製
膜条件の中の、SiH4、H2の流量比、圧力及びプラズ
マ発生用電力を適正化することで製膜できる公知の技術
であるので、ここではSiH4ガスを用いたa−Si製
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。
First and second fork electrodes 32 for discharge
a and 32b to generate SiH 4 plasma, the SiH 3 , SiH 2 , and Si present in the plasma are generated.
Radicals such as H are diffused by a diffusion phenomenon and are adsorbed on the surface of the substrate 9, whereby an a-Si film, microcrystalline Si, or thin-film polycrystalline Si is deposited on the substrate 9. The known a-Si film, microcrystalline Si, and thin-film polycrystalline Si can be formed by optimizing the flow ratio of SiH 4 and H 2 , the pressure, and the power for plasma generation in the film forming conditions. Since this is a technique, an a-Si film formation using SiH 4 gas will be described here as an example. Of course, it is also possible to form microcrystalline Si and thin-film polycrystalline Si.

【0039】フォーク型電極32a,32bにはそれぞ
れ後述の給電線40aないし40d及び41aないし4
1d、電力導入端子61a,61b,61c,61d,
61e,61f,61g,61h、第1及び第2の電力
分配器60a,60b、第1及び第2のインピーダンス
整合器35a,35bを介して、第1及び第2の高周波
数電源36a,36bが接続されている。
Feed electrodes 40a to 40d and 41a to 4a to be described later are connected to the fork-shaped electrodes 32a and 32b, respectively.
1d, power introduction terminals 61a, 61b, 61c, 61d,
61e, 61f, 61g, 61h, the first and second power dividers 60a, 60b, and the first and second impedance matching devices 35a, 35b connect the first and second high frequency power supplies 36a, 36b. It is connected.

【0040】図2は、上記放電用第1及び第2のフォー
ク型電極32a,32b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の電力を第1及び第2の高周波数電源3
6a,36bより、第1及び第2のインピーダンス整合
器35a,35b、電力分配器60a,60b、同軸ケ
ーブル40a,40b,40c,40d,40e,40
f,40g,40h、電流導入端子61a,61b,6
1c,61d,61e,61f,61g,61hおよび
真空用同軸ケーブル43a,43b,43c,43d,
43e,43f,43g,43hを介して上記放電用第
1及び第2のフォーク型電極32a、32b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
記放電用第1及び第2のフォーク型電極32a,32b
は、直径10mmのオーステナイト系ステンレス棒鋼
(例えばJIS規格SUS304,SUS304L,S
US316,SUS316Lなど)を用いて、外寸法が
2000mm×2000mmに、隣り合うリブの中心間隔が26
mmになるようにつくられている。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing electric wiring for supplying high-frequency power to the first and second fork electrodes 32a and 32b for discharge. In FIG. 2, for example, power of a frequency of 60 MHz is supplied to the first and second high-frequency power sources 3.
6a, 36b, the first and second impedance matching devices 35a, 35b, the power distributors 60a, 60b, the coaxial cables 40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 40
f, 40g, 40h, current introduction terminals 61a, 61b, 6
1c, 61d, 61e, 61f, 61g, 61h and vacuum coaxial cables 43a, 43b, 43c, 43d,
The power is supplied to the eight power supply terminals 44 to 51 welded to the first and second fork-shaped discharge electrodes 32a and 32b via 43e, 43f, 43g and 43h. The first and second fork-shaped electrodes 32a, 32b for discharging are used.
Are austenitic stainless steel bars having a diameter of 10 mm (for example, JIS standard SUS304, SUS304L, S
US316, SUS316L, etc.)
2000mm x 2000mm, center spacing between adjacent ribs is 26
mm.

【0041】第1及び第2の電力分配器60a,60b
は、入力された高周波電力を均等に4分割する機能を持
っている。
First and second power distributors 60a, 60b
Has a function of equally dividing the input high-frequency power into four.

【0042】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。
Next, a method for manufacturing an a-Si film using the above-configured plasma CVD apparatus will be described.

【0043】先ず、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2〜3×10-7To
rrとする。次いで、反応ガス導入管37より反応ガ
ス、例えばSiH4ガスを1000〜1600sccm程度の流
量で供給する。この後、反応容器31内の圧力を0.0
5〜0.5Torrに保ちながら、第1及び第2の高周
波数電源36a,36bから第1及び第2のインピーダ
ンス整合器35a,35b、第1及び第2の電力分配器
60a,60b、電力導入端子61a〜61h及び真空
用同軸ケーブル43a〜43hを介して、放電用第1及
び第2のフォーク型電極32a,32bに高周波数例え
ば60MHzの電力を供給する。その結果、放電用第1
及び第2のフォーク型電極32a,32bの近傍にSi
4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9の表面にa−Si膜
を形成する。ただし、成膜速度は第1及び第2の高周波
数電源36a,36bの周波数及び出力にも依存する
が、1〜5nm/秒程度である。
First, the inside of the reaction vessel 31 is evacuated by operating the vacuum pump 39, and the ultimate degree of vacuum is set to 2-3 × 10 −7 To.
rr. Next, a reaction gas, for example, SiH 4 gas is supplied from the reaction gas introduction pipe 37 at a flow rate of about 1000 to 1600 sccm. Thereafter, the pressure in the reaction vessel 31 is reduced to 0.0
While maintaining the pressure at 5 to 0.5 Torr, the first and second impedance matching devices 35a and 35b, the first and second power distributors 60a and 60b, and the power introduction from the first and second high-frequency power sources 36a and 36b. Through the terminals 61a to 61h and the vacuum coaxial cables 43a to 43h, high-frequency power, for example, 60 MHz, is supplied to the first and second discharge fork-shaped electrodes 32a and 32b. As a result, the first
And Si near the second fork-shaped electrodes 32a and 32b.
H 4 glow discharge plasma is generated. This plasma decomposes the SiH 4 gas to form an a-Si film on the surface of the substrate 9. However, the deposition rate is about 1 to 5 nm / sec, depending on the frequency and output of the first and second high frequency power supplies 36a and 36b.

【0044】実施例1の成膜試験結果の一例を、表1に
示す。
Table 1 shows an example of the results of the film forming test of Example 1.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】表1に示すデータは、放電用電源を1台と
し、例えば図1及び図2の第1の高周波数電源36aと
して、その出力を第1及び第2インピーダンス整合器3
5a、35bに入力し、また、それぞれ第1及び第2の
電力分配器60a、60b、真空用同軸ケーブル43a
〜43hを介して、第1及び第2のフォーク型電極32
a,32bに電力供給した場合、並びに、図1及び図2
に示した方式すなわち独立した2台の電源36a,36
bを用いて、それぞれ周波数60MHzの電力を供給し
た場合の比較データである。前者の場合、製膜速度1.
5nm/秒で、膜厚分布±50%、後者の場合、製膜速
度1.5nm/秒で、膜厚分布±8%を示しており、膜
厚分布が著しく良好であった。
The data shown in Table 1 is based on the assumption that one power supply for discharging is used, for example, the first high-frequency power supply 36a shown in FIGS.
5a, 35b, and the first and second power distributors 60a, 60b, the vacuum coaxial cable 43a, respectively.
Through the first and second fork-shaped electrodes 32 through 43h.
a and 32b, and FIGS. 1 and 2
In other words, two independent power supplies 36a, 36
b is comparison data in the case where power of a frequency of 60 MHz is supplied using b. In the former case, the film forming speed is 1.
The film thickness distribution was ± 50% at 5 nm / sec. In the latter case, the film thickness distribution was ± 8% at a film formation speed of 1.5 nm / sec.

【0047】また、上記2台の電源の周波数は、両者が
例えば60MHz及び50MHzと大幅に異なる場合で
も、膜厚分布は大幅に悪くならないことが実験で確認さ
れた。
Further, it has been confirmed by experiments that the film thickness distribution does not significantly deteriorate even when the frequencies of the two power supplies are significantly different from each other, for example, 60 MHz and 50 MHz.

【0048】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。
In the manufacture of a-Si solar cells, thin film transistors, photosensitive drums, etc., the film thickness distribution is ±
If it is within 10%, there is no problem in performance.

【0049】上記実施例1によれば、2台の電源の周波
数は60MHzであるが、従来の装置及び方法に比べて
著しく良好な膜厚分布を得ることが可能になった。本実
施例1では電源周波数は60MHzのみであるが第1及
び第2の電力分配器60a,60b及び第1及び第2の
インピーダンス整合器35a,35bは80MHz乃至
200MHzにも十分応用可能であるから、a−Si成
膜も80MHz乃至200MHzの周波数範囲で十分に
応用可能であるといえる。
According to the first embodiment, the frequency of the two power supplies is 60 MHz, but a significantly better film thickness distribution can be obtained as compared with the conventional apparatus and method. In the first embodiment, the power supply frequency is only 60 MHz, but the first and second power dividers 60a and 60b and the first and second impedance matching devices 35a and 35b are sufficiently applicable to 80 MHz to 200 MHz. , A-Si film formation can be sufficiently applied in the frequency range of 80 MHz to 200 MHz.

【0050】一方、従来のプラズマ蒸着装置では、30
MHz以上のVHF電源を用いると、膜厚分布が著しく
悪化し、5cm×5cm乃至30cm×30cm程度以
上の大面積基板では実用化されていなかった。
On the other hand, in a conventional plasma deposition apparatus, 30
When a VHF power supply of not less than MHz is used, the film thickness distribution is remarkably deteriorated, and it has not been put to practical use with a large area substrate of about 5 cm × 5 cm to 30 cm × 30 cm or more.

【0051】(実施例2)図1、図2及び図4を参照す
る。図1及び図2に示す装置構成において、第1及び第
2の電力分配器60a,60bを図4に示すように、同
軸ケーブル用T型コネクタ71,72,73,74,7
5,76に代えて、第1及び第2のインピーダンス整合
器35a,35bの出力をそれぞれ4点に分岐させる。
そして、8本の同軸ケーブル40a〜40hを介して、
図1及び図2と同様にして、第1及び第2のフォーク型
電極32a,32bに電力を供給する。
(Embodiment 2) Reference is made to FIGS. 1, 2 and 4. FIG. In the device configuration shown in FIGS. 1 and 2, the first and second power distributors 60a and 60b are connected to T-type connectors 71, 72, 73, 74, 7 for coaxial cables as shown in FIG.
5 and 76, the outputs of the first and second impedance matching devices 35a and 35b are branched to four points, respectively.
And, via the eight coaxial cables 40a to 40h,
1 and 2, power is supplied to the first and second fork-shaped electrodes 32a and 32b.

【0052】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SiH
4ガスを1000〜1600sccm程度の流量で供給
する。
Next, a method for manufacturing an a-Si film using the plasma CVD apparatus having the above configuration will be described. First, the vacuum pump 39 is operated to evacuate the inside of the reaction vessel 31 and the ultimate vacuum is set to 2-3 × 10 −7 Torr. Subsequently, a reaction gas, for example, SiH
Four gases are supplied at a flow rate of about 1000 to 1600 sccm.

【0053】その後、反応容器31内の圧力を0.05
〜0.5Torrに保ちながら、第1及び第2の高周波
数電源36a,36bより、インピーダンス整合器35
a,35b、T型コネクタ71,72,73,74,7
5,76および真空用同軸ケーブル43a〜43hを介
して、第1及び第2のフォーク型電極32a,32bに
超高周波数、例えば60MHzの電力を供給する。その
結果、放電用第1及び第2のフォーク型電極32a,3
2b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9の
表面にa−Si膜を形成する。
Thereafter, the pressure in the reaction vessel 31 is set to 0.05
The first and second high-frequency power sources 36a and 36b maintain the impedance matching unit 35 while maintaining the pressure at about 0.5 Torr.
a, 35b, T-type connectors 71, 72, 73, 74, 7
Ultra high frequency power, for example, 60 MHz, is supplied to the first and second forked electrodes 32a and 32b via the coaxial cables 5 and 76 and the vacuum coaxial cables 43a to 43h. As a result, the first and second fork-shaped electrodes 32a, 32
Glow discharge plasma of SiH 4 is generated near 2b. This plasma decomposes the SiH 4 gas to form an a-Si film on the surface of the substrate 9.

【0054】実施例2の製膜試験結果の一例を、下記表
2に示す。
An example of the results of the film forming test of Example 2 is shown in Table 2 below.

【0055】[0055]

【表2】 [Table 2]

【0056】このデータは、放電用電源を1台とし、例
えば図4の第1の高周波数電源36aとして、その出力
を第1及び第2インピーダンス整合器35a,35bに
入力し、そして、それぞれ、T型コネクタ71〜76、
真空用同軸ケーブル43a〜43hを介して、第1及び
第2のフォーク型電極32a,32bに電力供給した場
合、並びに、図4に示した方法すなわち独立した2台の
電源36a,36bを用いて、第1及び第2のフォーク
型電極32a,32bに電力供給した場合のデータであ
る。前者の場合、製膜速度1.8nm/秒で、膜厚分布
±55%、後者の場合、製膜速度1.8nm/秒で、膜
厚分布±10%を示しており、膜厚分布が著しく良好で
あった。
This data is based on the assumption that one power supply for discharging is used, for example, as a first high frequency power supply 36a in FIG. 4, the output of which is input to first and second impedance matching devices 35a and 35b. T-type connectors 71 to 76,
When power is supplied to the first and second fork-shaped electrodes 32a and 32b through the vacuum coaxial cables 43a to 43h, and by using the method shown in FIG. 4, that is, using two independent power supplies 36a and 36b. , Data when power is supplied to the first and second fork-shaped electrodes 32a and 32b. The former shows a film thickness distribution of ± 55% at a film formation speed of 1.8 nm / sec, and the latter shows a film thickness distribution of ± 10% at a film formation speed of 1.8 nm / sec. It was remarkably good.

【0057】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。
In the production of a-Si solar cells, thin film transistors, photosensitive drums, etc., the film thickness distribution is ±
If it is within 10%, there is no problem in performance.

【0058】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、膜厚分布は±3
0%〜50%と著しく悪く、5cm×5cm乃至20c
m×20cm程度以上の大面積基板では実用化されてい
なかった。
On the other hand, in a conventional plasma deposition apparatus, 30
When a high-frequency power supply at MHz or higher is used, the film thickness distribution is ± 3
Very bad, 0% to 50%, 5cm x 5cm to 20c
It has not been put to practical use with a large area substrate of about mx 20 cm or more.

【0059】(実施例3)実施例1及び2よりも膜厚分
布の振れが大きくなるが以下の例も考えられる。
(Embodiment 3) The fluctuation of the film thickness distribution is larger than in Embodiments 1 and 2, but the following example is also conceivable.

【0060】すなわち、図13に示すごとく、1台のフ
ォーク型電極32cにおいて、一方側の4カ所の電力供
給端44,45,46,47に独立した第1の高周波数
電源36aからの電源を供給し、他方の4カ所の電力供
給端48,49,50,51に独立した第2の高周波数
電源36bからの電源を供給する構成としたものであ
る。
That is, as shown in FIG. 13, in one fork-shaped electrode 32c, the power from the first high-frequency power supply 36a independent of the four power supply terminals 44, 45, 46, 47 on one side is supplied. In this configuration, power is supplied from an independent second high-frequency power supply 36b to the other four power supply terminals 48, 49, 50, and 51.

【0061】このようなフォーク型電極32cを用いる
ことにより上記の実施例1及び実施例2よりは若干劣り
はするが、1台の高周波電源から8カ所に分岐させ、電
力供給端44〜51に接続した構成よりも良好な膜厚分
布が得られた。
Although the use of such a fork-shaped electrode 32c is slightly inferior to the above-described first and second embodiments, one high-frequency power source is branched into eight locations, and the power supply terminals 44 to 51 are connected to the power supply terminals 44 to 51. A better film thickness distribution was obtained than in the connected configuration.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
放電用フォーク型電極を2個、ほぼ同一平面内に対向し
て配置させ、互いに独立した2台のVHF級電源すなわ
ち30MHz〜200MHz級の電源から、2個の電極
の背部分に配置した複数の電力供給端子を介して、それ
らの電力を供給するようにしたことにより、従来技術で
は不可能視されていた1m×1m乃至2m×2mサイズ
級の大面積基板へ著しく良好な膜厚分布でa−Siや微
結晶Si等を製膜可能なプラズマ化学蒸着装置を提供で
きる。
As described in detail above, according to the present invention,
A plurality of discharge fork-shaped electrodes are arranged opposite to each other in substantially the same plane, and a plurality of VHF-class power supplies, that is, 30 MHz to 200 MHz-class power supplies, which are independent from each other, are arranged behind two electrodes. By supplying these powers through the power supply terminal, a 1m × 1m to 2m × 2m size class large area substrate, which was considered impossible in the prior art, can be formed with extremely good film thickness distribution. A plasma chemical vapor deposition apparatus capable of forming a film of -Si, microcrystalline Si, or the like can be provided.

【0063】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。
The above effect is not limited to the application of the a-Si thin film, but the plasma CVD technique using a high frequency power supply of a 30 MHz to 200 MHz class has a use as a manufacturing method of microcrystalline Si and thin film polycrystalline Si. , Solar cells, thin film transistors, photosensitive drums, and the like have an extremely large industrial value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係るフォーク型電極を有す
るプラズマ化学蒸着装置(装置A)の概要を示す構成ブ
ロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing the outline of a plasma chemical vapor deposition apparatus (apparatus A) having a fork-type electrode according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態に係るフォーク型電極を有す
るプラズマ化学蒸着装置を示すブロック斜視図。
FIG. 2 is a block perspective view showing a plasma chemical vapor deposition apparatus having a fork-type electrode according to an embodiment of the present invention.

【図3】(a)は実施形態のフォーク型電極の一方側の
みを示す斜視図、(b)は実施形態の組合せ1対のフォ
ーク型電極を示す斜視図
FIG. 3A is a perspective view showing only one side of a fork-type electrode according to the embodiment, and FIG. 3B is a perspective view showing a pair of fork-type electrodes according to the embodiment;

【図4】他の実施形態に係る装置(装置B)の給電回路
を示すブロック斜視図。
FIG. 4 is a block perspective view showing a power supply circuit of a device (device B) according to another embodiment.

【図5】電極棒の長さ方向距離と電極棒上の電圧との相
関を示す特性線図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a correlation between a length direction distance of an electrode rod and a voltage on the electrode rod.

【図6】(a)はフォーク型電極の一方側(基準極)に
VHF電力を供給したときの非結晶質シリコンの膜厚分
布の三次元分布図、(b)はフォーク型電極の他方側
(対向極)にVHF電力を供給したときの非結晶質シリ
コンの膜厚分布の三次元分布図、(c)は(a)と
(b)を合成した非結晶質シリコンの膜厚分布の三次元
分布図。
FIG. 6A is a three-dimensional distribution diagram of a film thickness distribution of amorphous silicon when VHF power is supplied to one side (reference electrode) of a fork-type electrode, and FIG. (C) is a three-dimensional distribution diagram of the thickness distribution of amorphous silicon when VHF power is supplied to the (opposite pole), and (c) is the third order of the thickness distribution of amorphous silicon synthesized from (a) and (b). Original distribution map.

【図7】比較例の装置(装置C)を示すブロック断面
図。
FIG. 7 is a block sectional view showing a device (device C) of a comparative example.

【図8】比較例装置の給電回路図。FIG. 8 is a power supply circuit diagram of a comparative example device.

【図9】比較例の装置(装置D)を示すブロック断面
図。
FIG. 9 is a block sectional view showing a device (device D) of a comparative example.

【図10】プラズマ電源周波数と膜厚分布との相関を示
す特性線図。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a correlation between a plasma power supply frequency and a film thickness distribution.

【図11】比較例装置の給電回路図。FIG. 11 is a power supply circuit diagram of a comparative example device.

【図12】(a)は平行平板型電極により生成されるプ
ラズマ分布を示す模式図、(b)は平行平板型電極によ
り生成される他のプラズマ分布を示す模式図。
12A is a schematic diagram illustrating a plasma distribution generated by a parallel plate electrode, and FIG. 12B is a schematic diagram illustrating another plasma distribution generated by a parallel plate electrode.

【図13】他の実施形態のフォーク型電極を示す斜視
図。
FIG. 13 is a perspective view showing a fork-type electrode according to another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

9…基板、 31…反応器、 32a,32b,32c…フォーク型電極、 33B…ベース、 33R…リブ、 34…ヒータ、 35a,35b…インピーダンス整合器、 36a,36b…高周波電源、 37,37a…反応ガス供給管、 38…供給管、 39…真空ポンプ、 40…アースシールド、 40a〜40h,41a〜41h,43a〜43h…同
軸ケーブル、 44〜47,48〜51…電力供給端、 60a,60b…電力分配器、 61a,61b…端子、 71〜76…T型コネクタ。
9: substrate, 31: reactor, 32a, 32b, 32c: fork electrode, 33B: base, 33R: rib, 34: heater, 35a, 35b: impedance matching device, 36a, 36b: high frequency power supply, 37, 37a ... Reaction gas supply pipe, 38 ... supply pipe, 39 ... vacuum pump, 40 ... ground shield, 40a-40h, 41a-41h, 43a-43h ... coaxial cable, 44-47, 48-51 ... power supply end, 60a, 60b ... power distributors, 61a, 61b ... terminals, 71-76 ... T-type connectors.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山越 英男 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 Fターム(参考) 4G075 AA24 BB02 BC01 BC04 BD14 CA47 FC13 4K030 AA06 BA29 BA30 BB04 BB05 CA06 FA03 JA18 KA15 LA15 LA16 LA17 5F045 AA08 AB03 AB04 AC01 AE15 AE17 EH04 EH06 EH09 EH20 EK21  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Hideo Yamakoshi 1-8-1 Koura, Kanazawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term in Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Basic Research Laboratory 4G075 AA24 BB02 BC01 BC04 BD14 CA47 FC13 4K030 AA06 BA29 BA30 BB04 BB05 CA06 FA03 JA18 KA15 LA15 LA16 LA17 5F045 AA08 AB03 AB04 AC01 AE15 AE17 EH04 EH06 EH09 EH20 EK21

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高周波電源より電極に電力を供給し、該
電極と被処理基板との間に製膜用ガスの放電プラズマを
生成させて被処理基板上に製膜するプラズマ化学蒸着装
置であって、 前記電極は、該電源の出力回路に接続された複数の電力
供給端と、該複数の電力供給端が実質的に等ピッチ間隔
に取り付けられた直線状のベースと、該ベースから分岐
して実質的に等ピッチ間隔かつ平行に延び出す複数のリ
ブと、を具備することを特徴とするフォーク型電極を有
するプラズマ化学蒸着装置。
1. A plasma chemical vapor deposition apparatus for supplying electric power to an electrode from a high-frequency power source, generating discharge plasma of a film forming gas between the electrode and a substrate to be processed, and forming a film on the substrate to be processed. The electrode includes a plurality of power supply terminals connected to an output circuit of the power supply, a linear base on which the plurality of power supply terminals are mounted at substantially equal pitches, and a branch from the base. And a plurality of ribs extending substantially in parallel at substantially equal pitches and in parallel with each other.
【請求項2】 上記電極は一対の電極部材を向き合わせ
た組合せ電極からなり、一方の電極部材のリブと他方の
電極部材のリブとが実質的に同一の平面内で互い違いに
配置されることを特徴とする請求項1記載の装置。
2. The method according to claim 1, wherein the electrode comprises a combination electrode in which a pair of electrode members face each other, wherein ribs of one electrode member and ribs of the other electrode member are alternately arranged in substantially the same plane. The device according to claim 1, characterized in that:
【請求項3】 一方の電極部材の各電力供給端には第1
の高周波電源が接続され、他方の電極部材の各電力供給
端には前記第1の高周波電源とは独立の第2の高周波電
源が接続されていることを特徴とする請求項2記載の装
置。
3. A first power supply terminal of one of the electrode members has a first
3. The apparatus according to claim 2, wherein a second high-frequency power supply independent of said first high-frequency power supply is connected to each power supply terminal of said other electrode member.
【請求項4】 さらに、一方の電極部材と上記第1の高
周波電源との間に設けられて各電力供給端にそれぞれ電
力を分配する第1の電力分配器と、他方の電極部材と上
記第2の高周波電源との間に設けられて各電力供給端に
それぞれ電力を分配する第2の電力分配器と、を具備す
ることを特徴とする請求項3記載の装置。
4. A first power distributor provided between one of the electrode members and the first high-frequency power supply for distributing power to each of the power supply terminals, and the other electrode member and the first power distributor. 4. The apparatus according to claim 3, further comprising: a second power divider provided between the first and second high-frequency power sources and distributing power to the respective power supply terminals.
【請求項5】 さらに、一方の電極部材と上記第1の高
周波電源との間に設けられて各電力供給端にそれぞれ電
力を分配する複数の第1のT型コネクタと、他方の電極
部材と上記第2の高周波電源との間に設けられて各電力
供給端にそれぞれ電力を分配する複数の第2のT型コネ
クタと、を具備することを特徴とする請求項3記載の装
置。
5. A plurality of first T-type connectors provided between one of the electrode members and the first high-frequency power supply for distributing power to the respective power supply terminals, and the other electrode member. 4. The apparatus according to claim 3, further comprising a plurality of second T-type connectors provided between the second high-frequency power supply and the power supply terminals to distribute power to the respective power supply terminals.
【請求項6】 上記電力供給端は、上記リブが上記ベー
スから分岐するところに取り付けられていることを特徴
とする請求項1記載の装置。
6. The apparatus of claim 1, wherein the power supply end is mounted where the rib branches off from the base.
【請求項7】 上記電極は、単一のベースと、この単一
のベースから分岐して実質的に平行に延び出す複数のリ
ブと、を具備することを特徴とする請求項1記載の装
置。
7. The apparatus according to claim 1, wherein the electrode comprises a single base and a plurality of ribs branching from the single base and extending substantially in parallel. .
【請求項8】 上記単一のベースに取り付けられた電力
供給端にそれぞれ接続され、共通の電極に対して給電す
る2つの独立した高周波電源を有することを特徴とする
請求項7記載の装置。
8. The apparatus of claim 7, comprising two independent high frequency power supplies respectively connected to a power supply end mounted on said single base and supplying power to a common electrode.
【請求項9】 上記電極は、単一のベースに取り付けら
れた複数の第1の電力供給端と、該第1の電力供給端に
対応するようにリブの自由端部にそれぞれ取り付けられ
た第2の電力供給端と、を有することを特徴とする請求
項7記載の装置。
9. The electrode comprises a plurality of first power supply ends mounted on a single base, and a plurality of first power supply ends respectively attached to the free ends of the ribs corresponding to the first power supply ends. 8. The device of claim 7, comprising two power supply ends.
【請求項10】 電源周波数が30MHz〜200MH
zの範囲内とされることを特徴とする請求項1記載の装
置。
10. A power supply frequency of 30 MHz to 200 MHz.
2. The apparatus of claim 1, wherein z is in the range of z.
【請求項11】 非結晶質シリコン系膜、微結晶シリコ
ン系膜及び多結晶シリコン系膜を製膜することを特徴と
する請求項10記載の装置。
11. The apparatus according to claim 10, wherein an amorphous silicon-based film, a microcrystalline silicon-based film, and a polycrystalline silicon-based film are formed.
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