特許 5862027 プラズマＣＶＤ装置及び薄膜基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5862027

(24)【登録日】2016年1月8日

(45)【発行日】2016年2月16日

(54)【発明の名称】プラズマＣＶＤ装置及び薄膜基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20160202BHJP

   C23C 16/509 20060101ALI20160202BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/205

   C23C16/509

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2011-67353(P2011-67353)

(22)【出願日】2011年3月25日

(65)【公開番号】特開2011-222991(P2011-222991A)

(43)【公開日】2011年11月4日

【審査請求日】2014年1月28日

(31)【優先権主張番号】特願2010-69766(P2010-69766)

(32)【優先日】2010年3月25日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003159

【氏名又は名称】東レ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】柴田 和則

(72)【発明者】

【氏名】小森 常範

(72)【発明者】

【氏名】網岡 孝夫

【審査官】 小川 将之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２１４２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５１７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１６００３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０８９６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２９７５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１２０１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１１１４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２４３４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３２４３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２０１４９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｃ２３Ｃ １６／５０９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空容器と、
該真空容器内を減圧下に保持するための排気系と、
被成膜基板を置くための接地電極と、複数の凹部を備えた陰極と、
前記凹部に、原料ガスを供給するための原料ガス導入路と、
前記凹部から、前記排気系に接続された排気口へ原料ガスを排気するため、前記陰極内部に形成された排気経路と、
前記接地電極と前記陰極との間に、
前記凹部と相対向するように複数の貫通孔が形成され、電位を一定に保つことができる電位シールド板と、
前記陰極に高周波電力を印加する高周波電源とを備え、
前記電位シールド板と前記接地電極との間に、点火補助板が設置されている
プラズマＣＶＤ装置。

【請求項2】

前記点火補助板と前記電位シールド板との距離を変更することができるように構成されている請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。

【請求項3】

前記点火補助板が、
点火時に前記陰極と被成膜基板のいずれか小さい方の面積の５０％以上を覆い、
点火終了後に移動または変形することで
前記面積の２５％以下を覆うように構成されている
請求項１または２に記載のプラズマＣＶＤ装置。

【請求項4】

被成膜基板を置くための接地電極と、複数の凹部を備えた陰極と、
前記凹部に、原料ガスを供給するための原料ガス導入路と、
前記凹部から、排気系に接続された排気口へ原料ガスを排気するため、前記陰極内部に形成された排気経路と、
前記接地電極と前記陰極との間に、
前記凹部と相対向するように複数の貫通孔が形成され、電位を一定に保つことができる電位シールド板を備えた装置を用いるプラズマＣＶＤ法において、
前記電位シールド板と、前記接地電極との間に設置された点火補助板を用いて
プラズマを点火する薄膜基板の製造方法。

【請求項5】

前記点火補助板をその点火補助板平面に対して垂直方向に動かすことにより、前記点火補助板と前記陰極との間隔を変えた後点火する請求項４に記載の薄膜基板の製造方法。

【請求項6】

前記点火補助板が、点火時に前記陰極と被成膜基板のいずれか小さい方の面積の５０％以上を覆い、
かつ点火終了後に前記面積を２５％以下として成膜を行う請求項４または５に記載の薄膜基板の製造方法。

【請求項7】

前記点火補助板の縁に側壁が形成されている請求項１〜３に記載のプラズマＣＶＤ装置。

【請求項8】

縁に側壁が形成された前記点火補助板を用いてプラズマを点火する請求項４〜６に記載の薄膜基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法に関するものである。特にシリコン薄膜太陽電池や、薄膜トランジスタなどに利用される高品質なアモルファスシリコン薄膜を形成するためのプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法を用いたシリコン系薄膜の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

現在、太陽電池の主流を成す単結晶シリコン系太陽電池または、多結晶シリコン系太陽電池と比較して、シリコン薄膜太陽電池は温度依存性が小さく、コスト的にも有利であるため次世代の太陽電池として注目されている。

【0003】

シリコン薄膜太陽電池に用いられるアモルファスシリコン薄膜を作製するための技術として平行平板型プラズマＣＶＤ法が採用されている。このような従来の平行平板型プラズマＣＶＤ装置を図６に示す。図６に示す従来のプラズマＣＶＤ装置１には真空度を保持する排気系を有する真空容器２が備えられ、同容器２内には陰極３と、被成膜基板１３を保持する接地電極１１が設置されている。接地電極１１上には被成膜基板１３が保持されており、接地電極１１の内部には基板を加熱するための加熱機構１２が内蔵されている。原料ガスは陰極３内に絶縁物を介して設置された反応ガス導入路７を通じて、被成膜基板１３上へ均一に導入される。また陰極３にはマッチングボックス１４を介し高周波電源１５が接続されており、排気系により一定の圧力に保持し、陰極３に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、基板表面にアモルファスシリコン薄膜を形成する。

【0004】

しかし、このような平行平板型プラズマＣＶＤ法で作製されたアモルファスシリコン薄膜は光照射により、膜中の中性ダングリングボンド（欠陥）が増大し、光劣化を起こすことが知られている。この光劣化はＳｔａｅｂｅｒ−Ｗｒｏｎｓｋｉ効果として３０年以上前に見出されているにも関わらず、未だに解消されていない。

【0005】

またこの光劣化を起こすメカニズムに関しても、現在明確に解明されたわけではないが、その光劣化と相関のあるものとして膜中のＳｉ−Ｈ_２結合濃度が知られており、膜中のＳｉ−Ｈ_２濃度が低いものは光劣化が少ないとの報告がされている（非特許文献１）。その中で膜中のＳｉ−Ｈ_２濃度が増加する原因として、成膜中に発生する高次シランラジカル（（ＳｉＨ_２）_ｎ：ｎ＝２〜５）が原因であるとされており、高次シランラジカルはプラズマ中に生成したＳｉＨ_２ラジカルが、Ｓｉ−Ｈ結合に挿入する逐次反応によって成長し、膜中に混入することによって、Ｓｉ−Ｈ_２結合の増加や、初期のダングリングボンドを膜中に形成するとされている。

【0006】

このようなＳｉ−Ｈ_２結合の混入やダングリングボンドを抑制する手段として基板表面温度を２２０℃から２５０℃に加熱することが好適であるとされている（非特許文献１）。これは、この範囲より低温であると成膜中のアモルファスシリコン薄膜表面での表面反応が抑制され欠陥の多い膜となってしまい、またこれより高温となると表面からの水素の脱離が発生し欠陥が多くなったり、太陽電池を作製する際に下地へのダメージが問題になったりするからである。

【0007】

近年、トライオード法が考案されＳｉ−Ｈ_２結合濃度を低くする成膜方法が提案された。このトライオード法の成膜装置を図７に示す。トライオード法によるプラズマＣＶＤ装置は図７に示すように図６に示した平行平板型プラズマＣＶＤ装置の陰極３と接地電極１１の間にメッシュ電極１７を挿入し、このメッシュ電極には直流可変電源１６が接続されている。このようにトライオード法も平行平板型のＣＶＤ法であるが、陰極３と接地電極１１間にメッシュ電極１７を挿入し、これに電位（通常負電位）を印加することによって、陰極３とメッシュ電極１７間にプラズマを閉じ込めることが可能になる。メッシュ電極１７と接地電極１１間にはプラズマが生成しないため、成膜に寄与するラジカルは陰極３とメッシュ電極１７間で生成し、メッシュ電極１７の空隙より拡散によって被成膜基板１３へと到達する。ラジカルの拡散距離は分子量の逆数の平方根に比例する。高次シランラジカルは分子量が大きいため、ＳｉＨ_３ラジカルに比べ拡散距離が短いことを利用して、選択的にＳｉＨ_３ラジカルを基板上へ輸送しようとするものである。これにより、非常に低いＳｉ−Ｈ_２結合濃度を達成し、劣化率の低いアモルファスシリコン薄膜を得ている（非特許文献2）。

【0008】

しかし、この技術では、高次シランラジカルを取り除くためには、メッシュ電極と接地電極間の距離が必要となる。そのため、この距離が不十分であると高次シランラジカルを十分取り除けなくなり、高次シランラジカルを取り除くためにこの距離を長くすると成膜速度が遅くなるという問題があった。
そこで発明者らは鋭意検討を重ね、図８のような複数の凹部（ホロー）４を備えた陰極３と電位シールド板８を組み合わせ、プラズマを局在化させることを考えた。電位シールド板８を接地電位あるいは負電位に保つことにより、接地電極１１に保持された被成膜基板上へのプラズマの流出を防ぎ、反応ガス中に含まれる高次シランを排気口６より真空容器外へ排気し、プラズマ化した原料ガス中に含まれるＳｉＨ_３ラジカルを被成膜基板上に優先的に到達させる製造方法である（特許文献１）。この製造方法を用いれば、トライオード法よりも高速に高品質なアモルファスシリコン薄膜を得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特願２００９−０６９５７６

【非特許文献】

【0010】

【非特許文献1】A. Matsuda et al. Solar Energy Materials & Sollar Cells 78 (2003) 3-26

【非特許文献2】Satoshi Shimizu et al. JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 101, 064911, (2007)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら、電位シールド板によりプラズマを局在化させると、プラズマの着火性が悪く、陰極上のすべての凹部（ホロー）にプラズマを発生させるのが困難になる問題がある。プラズマが発生していない凹部（ホロー）があるとその部分では反応ガスの励起、分解が起こらず、被成膜基板上の対向する部分の膜厚が薄く、薄膜の膜厚分布が不均一になってしまう。膜厚分布が不均一であると、例えばアモルファスシリコン太陽電池の場合では、セル毎の電流密度を揃えるのが困難になりモジュール化したときの変換効率が低下してしまう。
この問題は、陰極が大面積になると顕著になり、大面積化によるコストダウンを阻害している。

【0012】

点火時のみ投入電力を大きくすることで着火性を改善することができるが、製造設備に高価な大容量電源を必要とする。更に、大きな電力を投入することで下地層や下地層と成膜層との界面を傷める問題もある。

【0013】

また、点火時のみ圧力を下げてプラズマの局在化を緩和すると、プラズマが凹部（ホロー）からはみ出し着火性は向上するものの、第一の目的であった高次シランを選択的に排気する機能が不十分になる。点火時の低圧力状態を作るためにより排気能力の高い排気系が必要となる問題もある。

【0014】

本発明は上記のような事情を鑑みてなされたものであり、欠陥が低く、高次シラン混入の少ない高品質なアモルファスシリコン薄膜を大面積で得るために、広い面積に渡り陰極凹部（ホロー）にプラズマを発生させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記課題を解決するため、本発明のプラズマＣＶＤ装置は以下の構成をとる。すなわち、真空容器と、
該真空容器内を減圧下に保持するための排気系と、
被成膜基板を置くための接地電極と、複数の凹部を備えた陰極と、
前記凹部に、原料ガスを供給するための原料ガス導入路と、
前記凹部から、排気系に接続された排気口へ原料ガスを排気するため、前記陰極内部に形成された排気経路と、
前記接地電極と前記陰極との間に、
前記凹部と相対向するように複数の貫通孔が形成され、電位を一定に保つことができる電位シールド板と、
前記陰極に高周波電力を印加する高周波電源とを備え、
前記電位シールド板と前記接地電極との間に、点火補助板が設置されている
プラズマＣＶＤ装置である。

【0016】

また、上記課題を解決するため、本発明のシリコン系薄膜の製造方法は以下のプロセスを経るものである。すなわち、
被成膜基板を置くための接地電極と、複数の凹部を備えた陰極と、
前記凹部に、原料ガスを供給するための原料ガス導入路と、
前記凹部から、排気系に接続された排気口へ原料ガスを排気するため、前記陰極内部に形成された排気経路と、
前記接地電極と前記陰極との間に、
前記凹部と相対向するように複数の貫通孔が形成され、電位を一定に保つことができる電位シールド板を備えた装置を用いるプラズマＣＶＤ法において、
前記電位シールド板と、前記接地電極との間に設置された点火補助板を用いて
プラズマを点火する薄膜基板の製造方法である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、以下に説明するとおり、点火時に大電力を投入することなく、また点火時に圧力を低く変更することなく、陰極凹部内にプラズマを発生させることができる。このことにより、複数の凹部を備えた陰極と電位シールド板を利用したプラズマ閉じ込めによるアモルファスシリコン薄膜の高品質化を大面積に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明にかかる第一実施形態によるプラズマＣＶＤ装置の構成を示す概略図である。

【図2】本発明にかかる第二実施形態によるプラズマＣＶＤ装置の構成を示す概略図である。

【図3】本発明にかかる第一実施形態によるプラズマＣＶＤ装置の点火補助板の移動、変形機構を示す概略図である。

【図4】本発明にかかる第一実施形態によるプラズマＣＶＤ装置の点火補助板の移動、変形機構を示す概略図である

【図5】本発明にかかる第一実施形態によるプラズマＣＶＤ装置の点火補助板の移動、変形機構を示す概略図である

【図6】従来のプラズマＣＶＤ装置の構成を示す概略図である。

【図7】従来のトライオード法を用いたプラズマＣＶＤ装置の構成を示す概略図である。

【図8】従来の複数の凹部を備えた陰極と電位シールド板を組み合わせたプラズマＣＶＤ装置の構成を示す概略図である。

【図9】本発明にかかる第一実施形態によるプラズマＣＶＤ装置の構成を示す概略図である。

【図10】本発明にかかる第一実施形態によるプラズマＣＶＤ装置の点火補助板の移動、機構を示す概略図である。

【図11】本発明にかかる第一実施形態によるプラズマＣＶＤ装置の点火補助板の移動機構を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。

【0020】

［第一実施の形態］
図１は本発明の第一実施の形態によるプラズマＣＶＤ装置の構成を示す概略図である。

【0021】

図１によると本発明のプラズマＣＶＤ装置１には、真空度を保持する排気系を備えた真空容器２と、真空容器２内には複数の凹部４を備えた陰極３と、被成膜基板１３が置かれる接地電極１１が設置されている。

【0022】

陰極３にはマッチングボックス１４を介して、高周波電源１５が接続されている。この高周波電源の周波数は任意に選択が可能で、生産性および均一性の観点から、好ましくは１００ｋＨｚ以上１００ＭＨｚ以下、さらに好ましくは１０ＭＨｚ以上６０ＭＨｚ以下がよい。

【0023】

被成膜基板１３は接地電極１１上に動かないように置かれていればよく、例えば接地電極１１に座繰りを設けて被成膜基板１３をその中に置いても、別の治具で被成膜基板１３を接地電極１１に押し付けてもよい。また接地電極１１の内部には被成膜基板１３を加熱するための加熱機構１２が内蔵されている。

【0024】

陰極３にはプラズマを閉じ込める空間となる凹部（ホロー）４が形成されている。なお本発明における凹部とは、図１のように必ずしも先が閉じている必要はない。陰極３に形成された凹部４は、陰極３内部および電極上面の排気口５を通じて、図示しない真空ポンプ接続され真空排気が可能となっている。この凹部４の直径はあまり小さすぎると凹部４の内部にプラズマを発生しにくくなり、また十分な排気能力が得られないため好ましくない。一方、大きすぎると凹部４の中心と端でのプラズマ強度差が大きくなり被成膜基板１３の膜厚分布が悪化する。そのため、好ましい範囲としては２ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、さらに好ましくは５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。また、被成膜基板１３上の膜厚分布を考えると、この凹部４は放電電極表面５上で均一に配置されていることが好ましい。

【0025】

陰極３には、原料ガスを供給するための原料ガス導入路７が形成されている。原料ガス導入路７は陰極３と電位シールド板８を通じている。原料ガスは、図示しないマスフローコントローラーにより流量をコントロールして原料ガス導入路７へ導入され、真空容器２内に供給される。

【0026】

成膜中の排気は陰極３上部に形成された排気口６からのみからの排気でもかまわないが、これ以外に排気系を設け圧力調整を行ってもなんら問題が無い。

【0027】

原料ガスには一般的にシランガス（ＳｉＨ_４）が用いられるが、ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）やメチルシラン、金属ハロゲン化物、ジボラン、フォスフィン等のガスを選択することも可能である。また水素や、ヘリウムやアルゴン等の不活性ガスで希釈してもかまわない。

【0028】

さらに、図１のプラズマＣＶＤ装置のように、陰極３と接地電極１１の間に、複数の貫通孔９が形成され、電位を一定に保つ電位シールド板８が設置されている。

【0029】

この電位シールド板８を設置する目的は、陰極３に形成された凹部４の内部にプラズマを局在化させるためであり、トライオード法の要素を取り入れるためである。そのために電位シールド板８を接地すること、あるいは電位シールド板８に直流可変電源１６等を接続し電位を印加することはプラズマをコントロールする上で非常に有効な手段である。電位シールド板８を接地電位または、負電位とすることで、プラズマを凹部４の中に閉じ込め、電位シールド板８と被成膜基板１３間に存在するプラズマを弱めることが可能となる。また、電位シールド板８に接続する電源１６は電位をかけられるものであれば問題なく、周波数がｋＨｚオーダー以上の交流電源であれば自己バイアスが発生し直流電位をかけることができるので、直流電源以外にも、kHz程度の交流電源やRF電源を用いてもよい。接地電位とするのであれば電源１６は不要でそのまま接地すればよい。

【0030】

プラズマの閉じ込めを考慮した場合、その電位シールド板８の貫通孔９の中心軸が、陰極３に形成された凹部４の中心軸と重なるように配置されることが好ましい。凹部４中には、ホローカソード放電による円柱状のプラズマが発生すると考えられ、貫通孔９と凹部４の中心軸が一致していると、プラズマから接地電位又は負電位である電位シールド板８までの距離が均等となり、プラズマの放電が安定するためである。また、電位シールド板８の貫通孔９の直径は凹部３の直径より大きすぎるとプラズマが漏れる原因となり、狭すぎるとプラズマからの活性種の拡散が抑えられ成膜速度が維持できないので、好ましくは凹部４の直径の０．５倍から２倍の範囲、より好ましくは０．７倍から１．５倍の範囲である。電位シールド板８の貫通孔９の形状はテーパー状等の形状となっていてもかまわない。

【0031】

このようにしてプラズマを凹部４中に閉じ込めることにより、プラズマは排気の流れの中に存在することになる。このため拡散長の短い高次シランは排気の流れによって排気され、また拡散長の長いＳｉＨ_３ラジカルは拡散によって基板方向へと到達することが可能である。

【0032】

また、電位シールド板８と被成膜基板１３間のプラズマが弱められることにより、電位シールド板８と被成膜基板１３の間では新たな活性種の発生はほとんどなくなることになる。これにより成膜に寄与する高次シラン、ＳｉＨ_２ラジカルや、ＳｉＨ_３ラジカルは電位シールド板８の貫通孔９より被成膜基板１３の方向へ拡散したものに限られることになる。

【0033】

電位シールド板８と被成膜基板１３との間で起こる反応としては以下のようなものが考えられる。
Ｓｉ_ｍＨ_２ｍ＋１ ＋ ＳｉＨ_４ → Ｓｉ_ｍＨ_２ｍ＋２ ＋ ＳｉＨ_３ （ｍは２以上の整数）
（１）
ＳｉＨ_２ ＋ ＳｉＨ_４ → Ｓｉ_２Ｈ_６ （２）
ＳｉＨ_３ ＋ ＳｉＨ_４ → ＳｉＨ_４ ＋ ＳｉＨ_３ （３）
排気の流れに逆らい被成膜基板１３の方向へ拡散した高次シランラジカルは、被成膜基板１３の方向へ拡散中に親分子であるＳｉＨ_４と反応し不活性な高次シランになることにより成膜には関与せず排気される（１）。ＳｉＨ_２ラジカルは拡散しながら高次シランへ成長していく過程で親分子であるＳｉＨ_４と反応し不活性になることにより、成膜には関与せず排気される（２）。一方で親分子との反応により変化しないＳｉＨ_３ラジカル（３）は基板へ到達し、選択的に成膜に寄与することにより、高品質な膜を得ることが可能になる。

【0034】

電位シールド板８と接地電極１１との間には点火補助板１０が設置される。点火補助板１０が存在することにより、パッシェンの法則における電極間距離が、陰極３と接地電極１１の間の距離から陰極３と点火補助板１０の間の距離に変わり、点火および放電維持を容易にする。
点火補助板１０は接地されていてもよいし、図１のように直流電源１６等に接続されて任意の電位を印加してもよい。パッシェンの法則における電位は陰極３の電位と点火補助板１０の電位の差となるため、印加電位を調整することで様々な成膜圧力においても良好に点火することができる。
点火補助板１０と電位シールド板８の距離は変更できる方が好ましい。点火補助板１０と電位シールド板８の距離は、パッシェンの法則における電極間距離となるので、この値を変えることで様々な成膜圧力においても良好に点火することができる。
点火補助板１０は、点火時には陰極３と被成膜基板１３の小さい方の面積の５０％以上、より好ましくは７５％以上を覆うことができ、かつ点火終了後は移動または変形することで陰極３と被成膜基板１３の小さい方を覆う面積が、陰極３と被成膜基板１３の小さい方の面積の２５％以下、より好ましくは１０％以下とすることができる方が好ましい。
点火する際に陰極３または被成膜基板１３を覆うことで点火する際の不安定な放電による被成膜基板１３へのダメージを回避することができる。図９のように点火補助板１０の縁に側壁１８を設けると不安定な放電が被成膜基板１３上に漏れにくくなるのでより好ましい。側壁１８は電位制御板１０の陰極３側、接地電極１１側の両方に設けても、どちらか一方に設けても構わないが、より好ましくは接地電極１１側だけに設ける。点火補助板１０と陰極３の間に凹凸があるとそこを起点とする異常放電が発生することがあり、それを回避するためである。陰極３または被成膜基板１３を覆う面積が、両者の小さい方の面積の５０％より小さくなると点火時の不安定な放電が被成膜基板１３上に漏れてしまい前述の効果を十分に発揮できない場合がある。
点火終了後は、点火補助板１０が陰極３または被成膜基板１３を覆っていると被成膜基板１３上に堆積させるべき膜が点火補助板１０上に堆積してしまい成膜速度の低下を招くので、点火補助板１０は陰極３または被成膜基板１３を覆う面積が両者の小さい方の面積の２５％以下となるように、移動または変形できる方が好ましい。
点火補助板１０の移動または変形には、例えば図３〜５、１０、１１のような機構が考えられる。なお、これらの例に限定するものではない。図３は点火補助板１０を分割して被成膜基板１３上から移動させる機構である。この機構は構造が単純であるため設置やメンテナンスが容易という利点がある。また、点火補助板１０を被成膜基板１３上から完全に取り除くことができるので前述の成膜速度低下が最小限に抑えられる利点もある。図４は点火補助板１０がブラインドのように変形する機構である。この機構は点火補助板１０を移動させるスペースが不要であるため真空容器のサイズを小さくできる利点がある。図５は点火捕縄板１０が引き戸のように移動変形する機構である。これは図３および図４の中間的な特徴をもつ。図１０は点火補助板１０が移動するのみで変形しない機構である。ＣＶＤ装置の真空容器内は空間的電気的な制約があるため、構造が単純なこの機構は特に既存装置を改造して本発明を適用する場合に好適である。図１１は、図１０の点火補助板１０の縁に側壁１８をつけた構造である。空間的な制約などで点火補助板１０が陰極３や被成膜基板１３よりも小さい場合、側壁１８があることで点火時の不安定な放電が被成膜基板１３上に漏れるのを軽減することができる。

【0035】

［第二実施の形態］
第二実施の形態によるプラズマＣＶＤ装置は、図２のように第一実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の排気口６、反応ガス導入路７の位置を変更させたものである。第二実施の形態では、排気の流れが被成膜基板１４から遠のく方向と一致しないため、第一実施の形態と比べ排気流れを利用した高次シラン無害化の効力は落ちるが、電極構造を単純にできる利点があり、既存設備を改造する際には好適である。
反応ガス供給や排気を、陰極３を通じてではなく、真空容器２の側面または下面から行っても、本発明の目的である陰極凹部へのプラズマ点火性において第一実施の形態同様の効果が得られる。

【0036】

上記で説明した本発明のプラズマＣＶＤ装置を用いて、接地電極１１上に被成膜基板１３を設置して真空排気した後、原料ガスを原料ガス導入路７から導入し、高周波電源１５により電力を投入すると陰極３の全域に渡り凹部（ホロー）４内にプラズマを発生させることができる。
（実施例１）
［第一実施の形態］の図１０に記載の構造を有し、
真空ポンプが機械式ドライポンプであり、
陰極３の接地電極１１に対向する面のサイズが１８０ｍｍ×１８０ｍｍであり
陰極３と接地電極１１との間隔が４５ｍｍであり、
陰極３に直径１０ｍｍ深さ４０ｍｍの凹部（ホロー）４が８５個形成されており、
陰極３と電位シールド板８との間隔が１ｍｍであり、
電位シールド板８に中心軸が陰極３上の凹部（ホロー）４と一致するように直径１０ｍｍの貫通孔９が凹部（ホロー）と同数形成されており、
陰極３と点火補助板１０との間隔が３０ｍｍである装置を用いた。
点火時には被成膜基板１３の面積の１４４％の面積を有する点火補助板１０にて被成膜基板１３を覆い
点火終了後には点火補助板１０を側方に移動し被成膜基板１３のを覆わないようにした。
高周波電源１５の周波数を６０ＭＨｚとし、
電位シールド板８の電位を０Ｖ（接地）とし、
点火補助板１０の電位を０Ｖ（接地）とした。
原料ガスにＳｉＨ_４を使い、
流量を５０ｓｃｃｍとし、
圧力を２５Ｐａとし、
接地電極１１温度を２１０℃とし、
電位シールド板８温度を２１０℃とし、
電力を４０Ｗとする条件で点火し、その後点火補助板１０を移動させてアモルファスシリコン膜を６０分間成膜した。
結果、陰極３の凹部（ホロー）４のすべてにプラズマが発生し、以下に定義する膜厚分布は１０％以内であった。
膜厚分布は、陰極３中央の真下に置かれた被成膜基板の中央と、その位置を原点として半径２０ｍｍの円上の９０°毎の位置の合計５ヶ所の膜厚を測定して得た値から下記式により算出した。
膜厚分布（％）＝{（各位置の膜厚の最大値−各位置の膜厚の最小値）／
（各位置の膜厚の最大値＋各位置の膜厚の最小値）}×１００
（実施例２）
電力を３０Ｗとする以外は（実施例１）と同様の装置、条件でアモルファスシリコン膜を６０分間成膜したところ、陰極３の凹部（ホロー）４のうち７２個だけにプラズマが発生し、膜厚分布は１５％であった。
（実施例３）
陰極３と点火補助板１０との間隔を１８ｍｍとする以外は（実施例１）と同様の装置、条件でアモルファスシリコン膜を６０分間成膜したところ、陰極３の凹部（ホロー）４のすべてにプラズマが発生し、膜厚分布は１０％以内であった。
（実施例４）
陰極３と点火補助板１０との間隔を１８ｍｍとし、電力を３０Ｗとする以外は（実施例１）と同様の装置、条件でアモルファスシリコン膜を６０分間成膜したところ、陰極３の凹部（ホロー）４のすべてにプラズマが発生し、膜厚分布は１０％以内であった。
（比較例１）
（実施例１）の装置から点火補助板１０を取り除いて、（実施例１）と同様の条件でアモルファスシリコン膜を６０分間成膜したところ、陰極３の凹部（ホロー）４のうち５６個だけにプラズマが発生し、膜厚分布は２１％であった。

【0037】

（実施例１）と（比較例１）を比較することで、点火補助板１０が陰極３の全域にプラズマを発生させることを容易とし、良好な膜厚分布が得られることが分かる。また、（実施例２）と（実施例４）を比較することで、点火補助板１０と陰極３との間隔を調整することで、陰極３の全域にプラズマを発生させることを更に容易にできることが分かる。

【0038】

【表1】

【産業上の利用可能性】

【0039】

本発明は、プラズマＣＶＤ装置およびアモルファスシリコン薄膜形成に限らず、微結晶シリコン薄膜等の各種薄膜形成、エッチング装置や、プラズマ表面処理装置などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。

【符号の説明】

【0040】

１ プラズマＣＶＤ装置
２ 真空容器
３ 陰極
４ 凹部
５ 陰極表面
６ 排気口
７ 反応ガス導入路
８ 電位シールド板
９ 貫通孔
１０ 点火補助板
１１ 接地電極
１２ 基板加熱機構
１３ 被成膜基板
１４ マッチングボックス
１５ 高周波電源
１６ 直流電源
１７ メッシュ電極
１８ 側壁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】