JP2013187314A - In-line type plasma cvd apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プレート上の多数の基板をプレートと共にロードチャンバに装入し、真空引きした後、予備加熱チャンバ、成膜チャンバ及びアンロードチャンバに順次移動させ、アンロードチャンバで大気雰囲気にした後、成膜後の基板を回収するインライン型プラズマCVD装置に関し、予備加熱チャンバにおける加熱の均一性を高めたインライン型プラズマCVD装置に関する。 In the present invention, a large number of substrates on a plate are placed in a load chamber together with the plate, evacuated, and then sequentially moved to a preheating chamber, a film formation chamber, and an unload chamber, and then brought to an atmospheric atmosphere in the unload chamber. The present invention relates to an in-line type plasma CVD apparatus that collects a substrate after film formation, and relates to an in-line type plasma CVD apparatus that improves the uniformity of heating in a preheating chamber.
プラズマCVD(化学気相成長)装置は、Si基板上にシリコン窒化膜(SiNx膜)を形成して太陽電池用セルを製造する際、及びSi基板上に種々の半導体層を形成して半導体素子を製造する際等において、多用されている。このプラズマCVD装置は、真空中において、基板を例えば500℃に加熱した状態で、基板雰囲気に原料ガスを供給すると共に、電極と基板との間にプラズマ放電を生起して、前記原料ガスを電離した後、所定の成分を基板上に堆積させることにより、所望の膜を成膜する。このプラズマCVD装置として、基板を大気中から、ロードチャンバ内に装入し、このロードチャンバ内を真空吸引することにより、基板を真空雰囲気下にし、その後、真空を破ることなく、基板を、予備加熱チャンバから成膜チャンバに移動させ、成膜後の基板をアンロードチャンバに移してこのアンロードチャンバ内を大気下にすることにより、成膜後の基板を取り出すインライン型のプラズマCVD装置が提案されている(特許文献1)。このように、真空を破ることなく、基板の加熱と成膜とを一連の工程で実施できるので、インライン型のプラズマCVD装置は、スループットが高いという利点がある。 A plasma CVD (chemical vapor deposition) apparatus is a semiconductor device in which a silicon nitride film (SiNx film) is formed on a Si substrate to produce a solar cell and various semiconductor layers are formed on the Si substrate. Is often used in the manufacture of This plasma CVD apparatus supplies a source gas to the substrate atmosphere in a state where the substrate is heated to, for example, 500 ° C. in a vacuum, and generates a plasma discharge between the electrode and the substrate to ionize the source gas. After that, a desired film is formed by depositing predetermined components on the substrate. As this plasma CVD apparatus, the substrate is loaded into the load chamber from the atmosphere, and the substrate is placed in a vacuum atmosphere by vacuum suction in the load chamber. Proposal of an inline type plasma CVD apparatus that moves the substrate from the heating chamber to the deposition chamber, moves the deposited substrate to the unload chamber, and places the unloaded chamber in the atmosphere to take out the deposited substrate. (Patent Document 1). As described above, since the substrate can be heated and formed in a series of steps without breaking the vacuum, the in-line type plasma CVD apparatus has an advantage of high throughput.
しかしながら、上記特許文献1に開示されたインライン型プラズマCVD装置は、以下に示す問題点がある。プラズマCVD膜の成膜品質は、成膜時の基板温度の均一性に強く依存する。例えば、太陽電池のセルを製造する際には、プレート上に多数のSi基板(以下、基板という)を載置し、このプレートを予備加熱チャンバに装入して、基板を加熱する際に、プレート上の全ての基板の温度が一定になり、しかも各基板においても温度が均一になるように加熱することが必要である。そこで、上記特許文献1においては、予備加熱チャンバ内の基板の下方に平板状のヒータを上下動可能に配置し、基板の上方に、ランプヒータをチャンバ天井から垂下するように天井に固定して、基板の上下方向から基板を加熱している。このとき、下方の平板状のヒータは、基板トレー(プレート)の裏面面積と略同一の面積を有する抵抗加熱式の平板状ヒータを使用し、効率よく基板を加熱するために、この抵抗加熱式の平板状ヒータを上昇させて基板の裏面に接触させた状態で基板を加熱するようになっている。
However, the inline-type plasma CVD apparatus disclosed in
このため、この特許文献1に開示されたプラズマCVD装置は、ヒータを上下動させる駆動手段が必要であり、装置が大がかりなものとなるという問題点がある。
For this reason, the plasma CVD apparatus disclosed in
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、簡易な装置で、多数の基板を均一に加熱することができるインライン型プラズマCVD装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an in-line plasma CVD apparatus capable of uniformly heating a large number of substrates with a simple apparatus.
本発明に係るインライン型プラズマCVD装置は、内部の大気開放及び真空吸引が可能なロードチャンバ及びアンロードチャンバと、内部の装入物を真空状態で加熱する予備加熱チャンバと、内部の装入物に対し真空状態でプラズマCVDにより成膜する成膜チャンバと、を有し、
複数個の基板を載置したプレートが、前記ロードチャンバで真空雰囲気にされた後、この真空状態を保持したまま、前記予備加熱チャンバに装入されて前記プレート上の基板が加熱され、次いで、真空状態を保持したまま、前記成膜チャンバに装入されて前記プレート上の基板にプラズマCVDにより成膜され、前記アンロードチャンバで真空状態から大気に開放されて、前記プレート上の成膜後の基板が取り出されるインライン型プラズマCVD装置において、
前記加熱チャンバ内に、前記基板が載置されたプレートの上方に全体として前記プレートに平行になるように相互に間隔をおいて平行に配置された複数本の直管状の上部ランプヒータと、前記プレートの下方に全体として前記プレートに平行になるように相互に間隔をおいて平行に配置された複数本の直管状の下部ランプヒータとが設けられており、前記上部ランプヒータと前記下部ランプヒータとがその長手方向が相互に直交するように配置され、
前記上部ランプヒータは前記下部ランプヒータより密に配置されていることを特徴とする。
An in-line type plasma CVD apparatus according to the present invention includes a load chamber and an unload chamber that can be opened to the atmosphere and vacuum suction, a preheating chamber that heats the internal charge in a vacuum state, and an internal charge. A film forming chamber for forming a film by plasma CVD in a vacuum state,
After the plate on which a plurality of substrates are placed is evacuated in the load chamber, the substrate on the plate is heated by being inserted into the preheating chamber while maintaining this vacuum state, While maintaining the vacuum state, the film is inserted into the film formation chamber and formed on the substrate on the plate by plasma CVD. After being released from the vacuum state to the atmosphere in the unload chamber, the film is formed on the plate. In an in-line type plasma CVD apparatus from which the substrate is taken out,
In the heating chamber, a plurality of straight tubular upper lamp heaters arranged parallel to each other at a distance so as to be parallel to the plate as a whole above the plate on which the substrate is placed; Below the plate, a plurality of straight tubular lower lamp heaters arranged in parallel and spaced from each other so as to be parallel to the plate as a whole are provided, the upper lamp heater and the lower lamp heater Are arranged so that their longitudinal directions are orthogonal to each other,
The upper lamp heater is arranged more densely than the lower lamp heater.
この場合に、前記成膜チャンバは、2基が直列に配置されており、各成膜チャンバにて異なる種類の膜が成膜されるように構成することができる。 In this case, two film forming chambers are arranged in series, and different types of films can be formed in each film forming chamber.
また、前記上部ランプヒータは、この上部ランプヒータの長手方向に垂直の方向に対し、複数群に分かれて各群毎に電流を調節して温度制御され、前記下部ランプヒータは、この下部ランプヒータの長手方向に垂直の方向に対し、複数群に分かれて各群毎に電流を調節して温度制御されるように構成することが好ましい。 The upper lamp heater is divided into a plurality of groups with respect to a direction perpendicular to the longitudinal direction of the upper lamp heater, and the temperature is controlled by adjusting the current for each group. The lower lamp heater is controlled by the lower lamp heater. It is preferable to divide into a plurality of groups with respect to the direction perpendicular to the longitudinal direction, and to control the temperature by adjusting the current for each group.
本発明によれば、基板の上方及び下方の双方からランプヒータにより基板を加熱する。このように、ランプヒータにより基板を加熱するから、基板から離隔していても、その輻射熱により十分に基板を加熱することができ、ヒータをプレートに接触させるために上下動させるような大がかりの装置が不要である。 According to the present invention, the substrate is heated by the lamp heater from both above and below the substrate. In this way, since the substrate is heated by the lamp heater, even if the substrate is separated from the substrate, the substrate can be sufficiently heated by the radiant heat, and a large-scale device that moves the heater up and down to contact the plate Is unnecessary.
また、本発明においては、主として、基板の上方から基板を加熱する上部ランプヒータにより、プレート上の複数個の基板が加熱されるが、補助的に、基板の下方から下部ランプヒータにより基板を加熱することにより、基板の加熱の均一性を高める。即ち、上部ランプヒータのヒータ直下で高温になり、ヒータ間の位置で低温になるという温度分布のバラツキを、下部ランプヒータが解消する。このとき、基板の上方から基板を加熱する上部ランプヒータと、基板の下方から基板を加熱する下部ランプヒータとを、その長手方向が直交するように配置したので、上部ランプヒータの温度分布のバラツキは上部ランプヒータの長手方向に垂直の方向に波を打つものとなるが、下部ランプヒータの温度分布のバラツキは下部ランプヒータの長手方向に垂直の方向に波を打つものとなり、これらの波が直交するため、相互に温度分布のバラツキを打ち消して、プレートを均一に加熱することができる。このため、プレート上の基板をそのプレート上の位置に拘わらず、均一に加熱することができ、後工程の成膜工程において、成膜品質の均一化に寄与する。 In the present invention, the plurality of substrates on the plate are heated mainly by the upper lamp heater that heats the substrate from above the substrate. However, the substrate is supplementarily heated by the lower lamp heater from below the substrate. By doing so, the uniformity of heating of the substrate is improved. In other words, the lower lamp heater eliminates the variation in temperature distribution in which the temperature is high immediately below the heater of the upper lamp heater and the temperature is low at the position between the heaters. At this time, the upper lamp heater that heats the substrate from the upper side of the substrate and the lower lamp heater that heats the substrate from the lower side of the substrate are arranged so that the longitudinal directions thereof are orthogonal to each other. Is a wave perpendicular to the longitudinal direction of the upper lamp heater, but the variation in temperature distribution of the lower lamp heater is a wave perpendicular to the longitudinal direction of the lower lamp heater. Since they are orthogonal to each other, it is possible to uniformly heat the plate by canceling variations in temperature distribution. Therefore, the substrate on the plate can be heated uniformly regardless of the position on the plate, which contributes to uniform film formation quality in the subsequent film formation process.
以下、本発明の実施形態について、貼付の図面を参照して具体的に説明する。図1に示すように、インライン型プラズマCVD装置は、成膜対象物を、大気下でロードチャンバ1内に装入し、内部を密閉した後、ロードチャンバ1内を真空吸引して、成膜対象物を真空状態にする。その後、この成膜対象物を真空状態を破壊せずにそのまま予備加熱チャンバ2に移動させて装入し、予備加熱チャンバ2内で、成膜対象物を加熱し、Si基板上にSiN膜を成膜する場合は、予備加熱チャンバ2内で基板を500℃程度に加熱する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to attached drawings. As shown in FIG. 1, the in-line type plasma CVD apparatus inserts a film formation target into the
その後、成膜対象物を成膜チャンバ2内に移動させて装入し、この成膜チャンバ3内で、チャンバ内に成膜ガスを供給すると共に、成膜対象物を加熱しつつ、成膜対象物と電極との間にプラズマ放電を生起して、成膜ガスを電離させる。これにより、所望の膜が基板等の成膜対象物上に堆積する。その後、真空状態を保持したまま、成膜後の成膜対象物を成膜チャンバ3からアンロードチャンバ4に移動させて装入し、アンロードチャンバ4と成膜チャンバ3との間を遮断した後、アンロードチャンバ4を大気圧に開放し、成膜後の成膜対象物を取り出す。このようにして、インライン型のプラズマCVD装置においては、真空を破ることなく、基板の加熱と成膜とを一連の工程で実施する。
Thereafter, the film formation target is moved into the
予備加熱チャンバ2内において、図2に示すように、例えば、グラファイトカーボン製のプレート11上に、例えば、太陽電池のセルを構成する複数個のSi基板12が載置されている。このプレート11は、例えば、1500mm×1100mm程度の大きさを有し、このプレート11の上に、例えば、156mm×156mmの大きさのSi基板12が例えば6行9列等の行列位置に等間隔等の一定の規則の下に載置されている。
In the
プレート11はプーリ13上で予備加熱チャンバ2内に搬送されてくる。そして、予備加熱チャンバ2内の所定の位置に停止したプレート11の上方には、その長手方向が紙面に垂直の方向になるように配列された複数本の上部ランプヒータ14が配置されており、プレート11の下方には、その長手方向が紙面に平行の方向になるように配列された複数本の下部ランプヒータ15が配置されている。これらの上部ランプヒータ14と下部ランプヒータ15と、プレート11上の基板12との間の距離は、例えば、40乃至50mmである。また、ランプヒータ14,15は例えば赤外線ランプヒータであり、その直径は例えば15mmである。ランプヒータ14,15の長さは、予備加熱チャンバ2の内部の大きさ又はプレート11の大きさにより決まるが、その配置密度は、上部ランプヒータ14の方が、下部ランプヒータ15よりも密である。上部ランプヒータ14及び下部ランプヒータ15の本数は、加熱の到達温度及びその温度分布の均一性のレベルにより異なり、適宜設定することができる。
The
図3には、上部ランプヒータ14を実線で示し、下部ランプヒータ15を破線にて示す。この図3に示すように、上部ランプヒータ14は例えば3個の群(2点鎖線にて示す)に分かれて、各群毎に端子16に並列に接続され、端子16からリード17により電源装置に接続されている。これにより、上部ランプヒータ14は、3群に分かれて、各群毎に、電流を調節して温度制御される。また、下部ランプヒータ15も、例えば3個の群(2点鎖線似て示す)に分かれて、各群毎に端子18に並列に接続され、端子18からリード19により電源装置に接続されている。これにより、下部ランプヒータ15は、3群に分かれて、各群毎に、電流を調節して温度制御される。これらの上部ランプヒータ14及び下部ランプヒータ15の温度制御は、プレート11上で均一な温度分布が得られるように、各群毎に電流を調節、設定して行われる。
In FIG. 3, the
そして、例えば、400乃至500℃の所定の設定温度に均一に加熱されたプレート11上の基板12は、成膜チャンバ3に移送され、成膜チャンバ3内で、基板は更に加熱を受けてその温度を所定温度に保持しつつ、電極との間でプラズマ放電を生起して、成膜チャンバ3内に供給された原料ガスの電離により、基板上に例えばSiN膜が形成される。
Then, for example, the substrate 12 on the
次に、上述の如く構成されたインライン型プラズマCVD装置の動作について説明する。プラズマCVD装置において、成膜品質の向上は、基板温度の均一性によるところが大きい。本発明においては、予備加熱チャンバ2内で、プレート11上の基板12は、その上方から上部ランプヒータ14により加熱され、その下方から下部ランプヒータ15により加熱されるが、適長間隔をおいて配置されたランプヒータによる加熱は、プレートの表面に平行な方向に波状に変動することは回避できないものの、本発明においては、上部ランプヒータ14による波状温度分布と、下部ランプヒータ15により波状温度分布とは、その変化の方向が直交しているので、相互に、温度分布の変動を打ち消し合う。これにより、プレート11上の基板12は、プレート11上の載置位置に拘わらず、均一な加熱を受け、基板12間の温度変化は極めて小さい。また、各基板12内における温度分布も極めて小さい。
Next, the operation of the inline type plasma CVD apparatus configured as described above will be described. In the plasma CVD apparatus, the improvement in film formation quality is largely due to the uniformity of the substrate temperature. In the present invention, in the preheating
従って、本発明により、予備加熱チャンバ2内で基板を均一に加熱することができ、後工程の成膜チャンバ3内で基板12上にSiN膜等の所望の膜を均一に形成することができると共に、その成膜品質を向上させることができる。
Therefore, according to the present invention, the substrate can be uniformly heated in the preheating
1:ロードチャンバ
2:予備加熱チャンバ
3:成膜チャンバ
4:アンロードチャンバ
11:プレート(グラファイトカーボン製)
12:基板(Si基板)
13:プーリ
14;上部ランプヒータ
15:下部ランプヒータ
16,18:端子
17,19:リード
1: Load chamber 2: Preheating chamber 3: Film formation chamber 4: Unload chamber 11: Plate (made of graphite carbon)
12: Substrate (Si substrate)
13:
Claims (3)
複数個の基板を載置したプレートが、前記ロードチャンバで真空雰囲気にされた後、この真空状態を保持したまま、前記予備加熱チャンバに装入されて前記プレート上の基板が加熱され、次いで、真空状態を保持したまま、前記成膜チャンバに装入されて前記プレート上の基板にプラズマCVDにより成膜され、前記アンロードチャンバで真空状態から大気に開放されて、前記プレート上の成膜後の基板が取り出されるインライン型プラズマCVD装置において、
前記加熱チャンバ内に、前記基板が載置されたプレートの上方に全体として前記プレートに平行になるように相互に間隔をおいて平行に配置された複数本の直管状の上部ランプヒータと、前記プレートの下方に全体として前記プレートに平行になるように相互に間隔をおいて平行に配置された複数本の直管状の下部ランプヒータとが設けられており、前記上部ランプヒータと前記下部ランプヒータとがその長手方向が相互に直交するように配置され、
前記上部ランプヒータは前記下部ランプヒータより密に配置されていることを特徴とするインライン型プラズマCVD装置。 A load chamber and an unload chamber capable of opening the atmosphere to the atmosphere and vacuum suction, a preheating chamber for heating the internal charge in a vacuum state, and forming a film on the internal charge by plasma CVD in a vacuum state A deposition chamber;
After the plate on which a plurality of substrates are placed is evacuated in the load chamber, the substrate on the plate is heated by being inserted into the preheating chamber while maintaining this vacuum state, While maintaining the vacuum state, the film is inserted into the film formation chamber and formed on the substrate on the plate by plasma CVD. After being released from the vacuum state to the atmosphere in the unload chamber, the film is formed on the plate. In an in-line type plasma CVD apparatus from which the substrate is taken out,
In the heating chamber, a plurality of straight tubular upper lamp heaters arranged parallel to each other at a distance so as to be parallel to the plate as a whole above the plate on which the substrate is placed; Below the plate, a plurality of straight tubular lower lamp heaters arranged in parallel and spaced from each other so as to be parallel to the plate as a whole are provided, the upper lamp heater and the lower lamp heater Are arranged so that their longitudinal directions are orthogonal to each other,
The in-line type plasma CVD apparatus, wherein the upper lamp heater is arranged more densely than the lower lamp heater.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015192077A (en) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 株式会社カネカ | Plasma cvd device, and method of manufacturing solar battery using the same |
KR20200127217A (en) * | 2019-02-28 | 2020-11-10 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | Film forming device |
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2012
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