[发明专利]等离子体控制方法及等离子体控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及控制生成等离子体分布的等离子体控制方法，特别是涉及在具有与高频供电源相连接的高频电极和与高频电极相面对并且与接地电位或规定供电源相连接的接地电极的真空容器内，通过施加在高频电极上的高频电力来控制生成的等离子体的分布的等离子体控制方法。

背景技术

至今为止，利用等离子体的薄膜成型和蚀刻应用于很多技术领域。作为其装置的结构，可以列举的有电容耦合型的平行平板等离子体CVD(plasma assisted chemical vapor deposition)装置或者等离子体蚀刻(plasma etching)装置等。如使流入这些装置的气体例如是以SiH₄(硅烷气体)为代表的成膜(或者制膜。以下称为“成膜”)气体，则堆积成薄膜；是以CF₄(氟化气体)为代表的蚀刻气体，则进行蚀刻。其中可以举出采用以SiH₄为主的成膜气体在基板上形成Si系薄膜的等离子体CVD法制作薄膜太阳能电池的例子。

图12是现有技术的电容耦合型的平行平板等离子体CVD装置的示意图。如图12所示，在真空容器201内配置了由高频供电源(RF)205供给高频电力的高频电极210和连接接地电位的接地电极211。接地电极211不一定必须是接地电位，根据目的不同也可以具有能够施加直流或者高频电力的机构。在接地电极211的上面有设置基板212的机构，在接地电极211内设置有加热基板的加热机构(加热器)204。基板212的设置位置是在真空容器201内的任意部位，例如可以在高频电极210上。对于加热器204的有无以及设置的位置也并无限定。

作为薄膜的形成顺序，首先，进行用排气系统(真空泵或者排气泵等气体排气管路203)将真空容器201内抽真空到某种程度的真空。然后，根据需要用加热基板212的加热器204对基板212进行加热。在抽真空之后，在大多数情况下，真空容器201内或基板212的表面等上都吸附着水分等。如果在对这些杂质不进行充分脱气的状态下形成薄膜，则膜中会含有大量杂质，造成膜的质量降低。为了促进真空容器201内的脱气的目的，在薄膜形成前从气体导入管路202导入气体，利用压力控制器(图中未表示)和气体排气管路203，在使真空容器201内保持一定压力的状态下进行真空容器201内的加热(烘烤)。流入烘烤中的气体采用H₂等导热性比较好的气体、He、Ar等惰性气体、或在进行成膜时流入的成膜气体等。烘烤中的基板212的温度有时设定成高于实际进行成膜时的基板212的温度，其原因是设定成高于成膜时的基板212的温度是为了促进脱气，减少在成膜时的脱气量。

在脱气之后，将基板212的温度设定成成膜时的基板212的温度。根据情况不同把几种成膜气体以适当的流量比混合成的混合气体流入到真空容器201内，在保持住适当压力之后，在高频电极210上通电，在高频电极210和接地电极211之间产生等离子体206，在基板212上形成薄膜。等离子体206是一般称之为低温等离子体的等离子体。

在上述形成薄膜时的成膜条件的选择，在决定薄膜的膜的质量、成膜速度、有效成膜区域内的膜厚均匀性等是至关重要的。其中，所谓的成膜条件也包括高频电极210和接地电极211之间的电极间距离、高频供电源205的频率等硬件构成条件。作为成膜条件的例子，在硅系薄膜的情况下，可以列举的有成膜气体的SiH₄和稀释气体H₂的流量比的氢稀释率、基板212的温度、成膜压力、高频供电源205的频率、施加电力以及高频电极210和接地电极211之间的电极间距离等，这些条件相互影响，而决定着薄膜特性。

作为成膜条件的选择方法，专利文献1记载了如果在把光电转换层中的SiH₂键合的氢量和SiH键合的氢量之比(SiH₂/SiH)定为0.3以下，并且施加在电极上的高频电压的平均值的峰到峰电压(峰间电压)Vpp定为300V以下的成膜条件下进行光电转换层的成膜，可以得到具有良好的光电转换特性的光电转换元件(参照专利文献1的图3及图5和这些的说明)。另外，还记载了峰间电压Vpp和光电转换元件特性之间有很强的相关关系，峰间电压Vpp越低(优选的是Vpp≤200V)，越能制作出高性能的光电转换元件。