JP2001035798A

JP2001035798A - 成膜装置

Info

Publication number: JP2001035798A
Application number: JP11203168A
Authority: JP
Inventors: Takuya Masui; 卓也増井; Kazuyuki Hayashi; 和志林; Toshiaki Takahashi; 利彰高橋; Akimitsu Nakagami; 明光中上; Koichi Osada; 耕一長田; Kenichi Inoue; 憲一井上; Yuzo Mori; 勇藏森
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】成膜室の大型化や増設を伴うことなく、複数
種の膜を円滑に効率よく、しかも高精度で積層形成す
る。【解決手段】積層すべき各膜に対応して複数の成膜室
１０ｐ，１０ｉ，１０ｎを装備し、各成膜室でプラズマ
ＣＶＤによる成膜を行うようにした成膜装置。厚さの小
さい膜を形成するための成膜室１０ｐ，１０ｎには、プ
ラズマ発生用電極として固定電極１６を設け、厚さの大
きい膜を形成するための成膜室１０ｉ内には、基材に近
接した状態で回転する回転電極１８を設ける。また、こ
の回転電極１８に対して基材を移動させる搬送台１２を
装備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマによる化
学反応を利用して複数種の薄膜を基材上に積層状態で形
成する成膜装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、太陽電池の製造を目的として、基
材上にｐ型アモルファスシリコン薄膜、ｉ型アモルファ
スシリコン（真性アモルファスシリコン）薄膜、及びｎ
型アモルファスシリコン薄膜を積層状態で形成するプラ
ズマＣＶＤ装置の開発が進められている。その一例を図
７に示す。

【０００３】図示の装置は、一方向に延びる単一のチャ
ンバを備え、このチャンバ内が長手方向について複数に
区画されることにより、基板導入室８０、ｐ層成膜室８
１、ｉ層成膜室８２、ｎ層成膜室８３、及び基板取出し
室８４が順に形成されている。相互隣接する室同士の間
には基板搬送通路が形成されるとともに、この通路を開
閉するゲート８６が設けられている。また、各室８０〜
８４には排気口８８が設けられ、これら排気口８８に接
続される図略のポンプによって各室内に真空状態が形成
されるようになっている。

【０００４】ｐ層成膜室８１内には、平板状の下側電極
９１Ａと上側電極９１Ｂとが平行状態で配置されてお
り、同様にｉ層成膜室８２内には平板状の下側電極９２
Ａと上側電極９２Ｂとが、ｎ層成膜室８３内には平板状
の下側電極９３Ａと上側電極９３Ｂとが、それぞれ平行
状態で配置されている。下側電極９１Ａ，９２Ａ，９３
Ａと上側電極９１Ｂ，９２Ｂ，９３Ｂとの間には高周波
電源９０が接続されている。

【０００５】この装置において、各室８０〜８４内を排
気し、基材である基板９６を基板導入室８０からｐ層成
膜室８１内に導入してその下側電極９１Ａ上に載置し、
下側電極９１Ａと上側電極９１Ｂとの間に高周波電力
（あるいは直流電力でもよい）を印加して上下電極間に
プラズマ９４を発生させた状態で、図略の反応ガス供給
源からシランガス（ＳｉＨ₄）及びｐ型ドーパントガス
（例えばＢ₂Ｈ₆）をｐ層成膜室８１内に導入すると、こ
のガスはプラズマ９４で化学反応を起こし、その結果、
基板９６上にｐ型アモルファスシリコン成膜（ｐ層）が
形成される。

【０００６】次に、この基板９６をｉ層成膜室８２の下
側電極９２Ａ上に載置し、下側電極９２Ａと上側電極９
２Ｂとの間に高周波電力または直流電力を印加してプラ
ズマ９４を発生させた状態で、図略の反応ガス供給源か
らシランガス（ＳｉＨ₄）をｉ層成膜室８２内に導入す
ることにより、前記ｐ型アモルファスシリコン薄膜上に
ｉ型アモルファスシリコン（真性アモルファスシリコ
ン）成膜（ｉ層）が形成される。

【０００７】さらに、前記基板９６をｎ層成膜室８３の
下側電極９３Ａ上に載置し、下側電極９３Ａと上側電極
９３Ｂとの間に高周波電力または直流電力を印加してプ
ラズマ９４を発生させた状態で、図略の反応ガス供給源
からシランガス（ＳｉＨ₄）及びｎ型ドーパントガス
（例えばＰＨ₃）をｎ層成膜室８３内に導入することに
より、前記ｉ型アモルファスシリコン薄膜上にｎ型アモ
ルファスシリコン成膜（ｎ層）が形成される。このよう
にしてｐｉｎ成膜が完了した基板９６は、基板取出し室
８４を通じてチャンバ外に搬出される。

【０００８】従って、この装置では、基板９６をｐ層成
膜室８１、ｉ層成膜室８２、ｎ層成膜室８３の順に搬送
することにより、ｐｉｎ成膜を連続的に行うことができ
る。

【０００９】ところで、太陽電池を構成する各層のう
ち、ｉ層はｐ層及びｎ層に比べて層厚が非常に大きいの
で、その成膜所要時間はｐ層やｎ層の成膜所要時間より
も数段長くなる。従って、各成膜室８１〜８３を均等に
配置すると、i層成膜室８２で成膜が停滞し、円滑で効
率の高い連続成膜の実現の妨げとなる。

【００１０】そこで従来は、前記図７に示すように、ｉ
層成膜室８２における上下電極９２Ａ，９２Ｂをｐ層成
膜室８１における上下電極９１Ａ，９１Ｂ及びｎ層成膜
室８３における上下電極９３Ａ，９３Ｂよりも大きくし
て同時に複数個の基板９６に対する成膜ができるように
したり、別例として図８に示すように、ｉ層成膜室８２
をｐ層成膜室８１及びｎ層成膜室８３よりも多く配置し
たりすることにより、各工程での成膜時間の均衡が図ら
れている。

【００１１】また、図９に示すように共通の基板搬送室
８５に基板導入室８０、ｐ層成膜室８１、ｉ層成膜室８
２、ｎ層成膜室８３、及び基板取出し室８４を接続し、
前記基板搬送室８５を通じて各室間での基板のやり取り
を行う、いわゆるクラスタツール型の成膜装置でも、同
図に示すようにｉ層成膜室８２の個数を増やしたり、ｉ
層成膜室８２を大型化したりすることが行われている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記ｉ層の所要成膜時
間は、ｐ層及びｎ層のそれに比べて著しく長いため、ｉ
層成膜室８２を多少大型化したり個数を増やしたりする
だけでは、各層の成膜時間を十分に均衡させることがで
きない。

【００１３】しかも、ｉ層成膜室８２の大型化や増設
は、成膜装置全体の占有面積増加や、搬送機構をはじめ
とする装置構造の複雑化につながり、結果として製品の
コスト増大を招く不都合がある。

【００１４】このような不都合は、太陽電池の製造装置
に限らず、互いに厚さの異なる複数種の膜を積層する装
置について発生し得るものである。

【００１５】かかる不都合を解消する手段として、例え
ば特開平９−１０４９８５号公報に示される装置を用い
ることが考えられる。この装置は、高速で回転するドラ
ム状の回転電極を基板上に近接させ、これら基板と回転
電極との間にプラズマを発生させた状態で、前記回転電
極の回転により反応ガスをプラズマ発生領域に巻き込ん
で化学反応を起こさせるものであり、コンパクトな構造
でありながら、大面積の領域に対して高速で連続成膜で
きる画期的な手段である。

【００１６】しかし、この装置では、高速成膜が可能で
ある反面、静止型の前記平行平板型電極に比べて膜厚の
管理が難しく、特にｐ層やｎ層といった非常に薄い膜を
高精度で形成することは難しい。また、回転電極を高速
回転させるための駆動装置や、回転中の電極に高周波電
圧を印加するための複雑な装置が必要であり、コストも
非常に高くなる。

【００１７】本発明は、このような事情に鑑み、成膜室
の大型化や増設を伴うことなく、複数種の膜を円滑に効
率よく、しかも高精度で積層形成することができる成膜
装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、外部から隔離された状態で相
互接続される複数の成膜室を備え、各成膜室内に基材と
の間にプラズマを発生させるための電極を設けて当該プ
ラズマに反応ガスを供給することにより成膜が行われる
ようにし、これら成膜室によって前記基材上に互いに厚
さの異なる複数種の膜が積層されるように構成した成膜
装置であって、前記成膜室のうち、最も厚さの小さい膜
を形成するための成膜室には、前記電極として成膜中実
質的に静止状態を保つ固定電極を設け、最も厚さの大き
い膜を形成するための成膜室内には、基材に近接した状
態で回転する回転電極を設け、かつ、この回転電極に対
して基材を移動させる基材送り手段を備えたものであ
る。

【００１９】この構成によれば、最も厚さの小さい膜を
形成する成膜室では、成膜中に実質上静止状態を保つ固
定電極を用いることにより、所望の膜厚精度を確保する
ことができる一方、最も厚さの大きい膜を形成する成膜
室では、固定電極よりも成膜速度の高い回転電極を用い
ることにより、特に成膜室の拡大や増設をしなくても、
厚さの大きい膜を短時間で形成することができ、その結
果、全膜を形成するための流れ工程を円滑でかつ効率の
高いものにすることができる。

【００２０】なお、最も厚さの小さい膜、及び最も厚さ
の大きい膜以外の中間厚さ膜が存在する場合、その成膜
に用いる電極としては、当該膜の具体的な厚さ寸法に応
じて固定電極、回転電極を使い分けるようにすればよ
い。

【００２１】また、固定電極は、成膜中に実質上静止状
態を保つものであればよく、成膜前あるいは成膜中にプ
ラズマ密度の調整や周波数マッチングの目的で位置が微
調整されるような電極も含まれる。具体的には、互いに
平行な状態で配置される一対の平板状電極が好適である
が、その他、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴；Electr
on Cyclotron Resonance）型や、ＩＣＰ（誘導結合プラ
ズマ；Inductively Coupled Plasma）型の電極も適用が
可能である。

【００２２】各成膜室の具体的な配置は適宜設定が可能
であるが、これらを成膜順に直列に並べれば、より効率
の高い成膜ができる。

【００２３】さらに、前記回転電極を装備した成膜室内
の基材送り手段を、この成膜室と隣接する成膜室との間
で基材を移送する手段として兼用すれば、構成の簡素化
及び作業の高能率化をさらに進めることができる。

【００２４】より具体的に、各成膜室を成膜順に直列に
並べるとともに、基材が載置された状態で前記各成膜室
を順に通過する基材搬送台を備え、この基材搬送台が各
成膜室における電極を兼ねかつ回転電極を装備した成膜
室における基材送り手段を兼ねるようにすれば、前記基
材搬送台を所定方向に移動させるだけの簡単な操作で、
各成膜室での成膜を連続的にかつ効率よく行うことが可
能になる。また、回転電極を用いる成膜室では、当該回
転電極の設置スペースがあればよく、固定電極のように
基板投影面積と同面積の電極を設ける必要がないので、
装置全体の占有スペースを大幅に削減できる。この効果
は、基材面積が大きいほど顕著となる。

【００２５】本発明の成膜対象となる基材は、例えばガ
ラス基板のように単体のものでもよいし、長尺シート状
の基材であって、成膜後に適当な寸法に切断して使用さ
れるものであってもよい。後者の場合、前記長尺シート
状の基材を繰り出す基材繰出し部と、繰り出された基材
を巻き取る基材巻取り部とを備え、前記基材繰出し部か
ら繰出された基材が各成膜室を通過してから前記基材巻
取り部に巻き取られるように構成すれば、各膜を効率よ
く連続形成することができる。

【００２６】また、各成膜室に共通して連通する排気室
を備え、この排気室を通じて各成膜室への基材の搬入及
び各成膜室からの基材の搬出が行われるように構成すれ
ば、各成膜室を共通の排気室に接続したコンパクトな構
造でありながら、各成膜室同士の隔離を完全にして使用
ガスの混合によるコンタミネーションを防止し、ひいて
は形成膜の高品質化を果たすことができる。

【００２７】本発明は、例えば太陽電池の製造を目的と
して基材上にｐ層、ｉ層、ｎ層の各半導体薄膜（例えば
アモルファスシリコン、水素化アモルファスシリコンを
はじめとするアモルファス材料成膜）を積層する場合に
特に好適である。この場合には、前記成膜室として、基
材上にｐ型半導体薄膜、ｎ型半導体薄膜のいずれか一方
の不純物半導体薄膜を形成する第１成膜室と、この第１
成膜室で形成された薄膜上に真性半導体薄膜を形成する
第２成膜室と、この第２成膜室で形成された薄膜上に他
方の不純物半導体薄膜を形成する第３成膜室とを備える
とともに、前記第1成膜室及び第３成膜室に前記固定電
極を設け、第２成膜室内に前記回転電極及び基材送り手
段を設けるようにすればよい。

【００２８】この場合でも、前記第１成膜室、第２成膜
室、第３成膜室の順にこれらの成膜室を直列に並べるこ
とにより、効率の高い成膜ができる。

【００２９】また、前記第２成膜室に設けられる基材送
り手段を、当該第２成膜室から第３成膜室への基材搬出
手段、第１成膜室から当該第２成膜室への基材搬入手段
の少なくとも一方として兼用することにより、構成の簡
素化及び作業の高能率化をさらに進めることができる。

【００３０】特に、基材が載置された状態で第１成膜
室、第２成膜室、第３成膜室の順に各成膜室を移動する
基材搬送台を備え、この基材搬送台が各成膜室における
電極を兼ねかつ第２成膜室における基材送り手段を兼ね
るようにしたものでは、基材搬送台を所定方向に移動さ
せるだけの簡単な操作で各膜の連続形成を実現できると
ともに、装置全体の占有スペースを大幅に削減できる。

【００３１】この装置においても、長尺シート状の基材
を繰り出す基材繰出し部と、繰り出された基材を巻き取
る基材巻取り部とを備え、前記基材繰出し部から繰出さ
れた基材が第１成膜室、第２成膜室、第３成膜室をこの
順に通過してから前記基材巻取り部に巻き取られるよう
に構成すれば、長尺シート状基材に対する成膜も効率よ
く行うことができる。

【００３２】また、前記第１成膜室、第２成膜室、及び
第３成膜室に共通して連通する排気室を備え、この排気
室を通じて前記第１成膜室への基材の搬入、第１成膜室
から第２成膜室への基材の搬送、第２成膜室から第３成
膜室への基材の搬送、及び第３成膜室からの基材の搬出
が行われるように構成すれば、各成膜室を共通の排気室
に接続したコンパクトな構造でありながら、各成膜室同
士の隔離を完全にして使用ガスの混合によるコンタミネ
ーションを防止し、ひいては形成膜の高品質化を果たす
ことができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００３４】１）第１の実施の形態（図１）図示の成膜装置は、アモルファスシリコン半導体を利用
したｐｉｎ構造をもつ太陽電池を製造するためのもので
あり、基材である基板１４上にｐ層、ｉ層、ｎ層を順に
積層するように構成されたものである。

【００３５】この装置は、内部が密閉されたチャンバ１
０を備え、このチャンバ１０内に、ｐ層成膜室１０ｐ、
ｉ層成膜室１０ｉ、及びｎ層成膜室１０ｎが形成されて
いる。これらの成膜室１０ｐ，１０ｉ，１０ｎは、その
順に、チャンバ１０の長手方向（図の左右方向）に直列
に並んでいる。

【００３６】チャンバ１０の下部には、基板（基材）１
４が載置可能な基板搬送台１２が設置され、これら基板
搬送台１２及び基板１４は、アースに接続された状態
で、ｐ層成膜室（第１成膜室）１０ｐ、ｉ層成膜室（第
２成膜室）１０ｉ、ｎ層成膜室（第３成膜室）１０ｎの
順に送り駆動されるようになっている。この送り駆動手
段としては、送りねじとその回転駆動モータとの組み合
わせなど、一般の工作機械などで使用されている搬送機
構をそのまま適用することが可能である。

【００３７】ｐ層成膜室１０ｐの上部及びｎ層成膜室１
０ｎの上部には、平板状の固定電極１６が基板搬送台１
２及びその上に載置される基板１４と平行になるように
配置されている。この固定電極１６には、高周波電源２
０（あるいは直流電源でもよい。）が印加され、これに
より、当該固定電極１６と基板搬送台１２上の基板１４
との間に成膜用のプラズマが生成されるようになってい
る。すなわち、基板搬送台１２は、ｐ層、ｎ層の各成膜
室１０ｐ，１０ｎにおいて、固定電極１６とともに平行
平板型電極を構成する役割も担っている。

【００３８】一方、ｉ層成膜室１０ｉの上部には、図の
奥行き方向に延びるドラム状の回転電極１８が設けられ
ている。この回転電極１８は、その下方を通過する基台
搬送台１２上の基板１４の上面に近接する位置で高速回
転駆動されるように構成されている。この回転電極１８
にも図示の高周波電源２０あるいは直流電源が印加さ
れ、これによって当該回転電極１８と基板搬送台１２上
の基板１４との間に成膜用のプラズマが生成されるよう
になっている。すなわち、基板搬送台１２は、ｉ層成膜
室１０ｉにおいて、回転電極１８と対の電極を構成する
とともに、成膜中に当該回転電極１８に対して基板１４
を移動させる基板送り手段としての役割も担っている。

【００３９】次に、この装置による成膜工程を説明す
る。

【００４０】チャンバ１０内の基板搬送台１２上に基板
（例えばガラス基板）１４を載置し、これらをｐ層成膜
室１０ｐ内において固定電極１６と対向する位置に位置
決めする。図略の排気口からチャンバ１０内を排気し、
固定電極１６に高周波電源２０もしくは直流電源を印加
して基板１４との間にプラズマを発生させながら、ｐ層
成膜室１０ｐ内に原料ガス（例えばＳｉＨ₄とＨ₂との混
合ガス）及びｐ型ドーパントガス（例えばＢ₂Ｈ₆）を導
入すると、これらのガスは前記プラズマで化学反応を起
こし、その結果、基板１４上にｐ型アモルファスシリコ
ン薄膜（ｐ層）が形成される。

【００４１】このｐ層は、約5〜20nmと非常に薄いもの
であるが、成膜中に両電極が実質上静止状態を保つ平行
平板型電極（基板搬送台１２と固定電極）を用いること
により、高精度の膜厚管理が可能である。この平行平板
型電極を用いた場合には、回転電極を用いる場合よりも
成膜速度が落ちるが、上述のようにｐ層は薄いので所要
成膜時間は長くならない。

【００４２】次に、ｉ層成膜室１０ｉ内の回転電極１８
を高速回転駆動してこれに高周波電力または直流電力を
印加した状態で、当該ｉ層成膜室１０ｉ内に前記原料ガ
スを導入し、かつ、基板搬送台１２及びその上の基板１
４を所定速度で通過させると、前記回転電極１８と基板
１４との間にプラズマが発生するとともに、前記原料ガ
スが回転電極１８の回転によって当該回転電極１８と基
板１４との間のプラズマへ巻き込まれ、ここで前記原料
ガスが化学反応を起こす。このような化学反応を伴いな
がら基板１４を基板搬送台１２とともに所定方向（図１
では右方向）に送られる結果、基板１４上に既形成され
たｐ層上に真性アモルファスシリコン薄膜（ｉ層）が積
層される。

【００４３】このｉ層は、前記ｐ層と比べると膜厚がか
なり大きいが（約400〜600nm）、回転電極１８を用いれ
ば前記平行平板型電極（基板搬送台１２と固定電極１
６）を用いる場合よりも高速で成膜できるため、ｐ層成
膜時間とほとんど変わらない短い時間でｉ層の成膜が可
能である。この回転電極１８を用いた場合、前記平行平
板型電極よりも膜厚管理は難しいが、上述のようにｉ層
はｐ層に比べ十分厚く、さほど高い膜厚精度は要求され
ないので、何ら不都合は生じない。

【００４４】次に、前記基板搬送台１２及び基板１４を
ｎ層成膜室１０ｎ内において固定電極１６と対向する位
置に位置決めし、その固定電極１６に高周波電源２０も
しくは直流電源を印加して基板１４との間にプラズマを
発生させながら、ｎ層成膜室１０ｎ内に原料ガス（例え
ばＳｉＨ₄とＨ₂との混合ガス）及びｎ型ドーパントガス
（例えばＰＨ₃）を導入する。これらのガスは前記プラ
ズマで化学反応を起こし、その結果、基板１４上にｎ型
アモルファスシリコン薄膜（ｎ層）が形成される。

【００４５】このｎ層は、前記ｐ層と同様に非常に薄い
ものであるが（約10〜30nm）、上述のように平行平板型
電極の適用によって高精度の膜厚管理が可能である。ま
た、ｐ層と同様にｎ層は薄いため、所要成膜時間は長く
ならない。

【００４６】従って、この成膜装置によれば、各成膜室
での要求膜厚に応じて固定電極１６と回転電極１８とを
適正に使い分けることにより、各成膜室での所要成膜時
間を均等化して円滑で効率のよい流れ作業を可能としな
がら、各成膜室で要求される膜厚精度を満足させること
ができる。

【００４７】さらに、この実施の形態では、成膜室１０
ｐ，１０ｉ，１０ｎを順に通過する基板搬送台１２を備
え、この基板搬送台１２を各成膜室における電極（図例
ではアース電極）として兼用し、かつ、ｉ層成膜室１０
ｉでの成膜中における基板送り手段として兼用している
ので、装置全体の構成が非常に簡素化される。しかも基
板１４は終始基板搬送台１２に載置しておけばよいの
で、その取扱いも簡単で作業能率が高い。また、中央の
ｉ層成膜室１０ｉにおいては、最低限回転電極１８の設
置スペースを確保しておけばよく、固定電極型のように
基板１４と少なくとも同面積の電極を設ける必要がない
ので、占有スペースをさらに削減することが可能であ
る。この効果は、基板１４の面積が大きいほど顕著とな
る。

【００４８】なお、この実施の形態のように全ての成膜
室を基板搬送台１２が通過するのではなく、ｉ層成膜室
１０ｉでの基材送り手段である基板搬送台１２を、ｐ層
成膜室１０ｐからｉ層成膜室１０ｉへの基板搬入手段、
ｉ層成膜室１０ｉからｎ層成膜室成膜室１０ｎへの基板
搬出手段のいずれか一方としてのみ兼用するようにして
もよい。

【００４９】また、各成膜室で成膜する半導体薄膜とし
ては、前記アモルファスシリコン薄膜に限らず、例えば
水素化アモルファスシリコン薄膜、ＳｉＣ薄膜（ｐ層
用）、ＳｉＧｅ薄膜（ｉ層用）などの他の半導体薄膜も
含まれる。これは以降の実施の形態においても同様であ
る。

【００５０】２）第２の実施の形態（図２）この実施の形態では、ｐ層成膜室１０Ｐ、ｉ層成膜室１
０Ｉ、及びｎ層成膜室１０Ｎが各々独立し、かつ相互に
接続されている。具体的には、ｉ層成膜室１０Ｉはその
基材送り手段である基板搬送台１２の進行方向に延びる
形状を有し、その長手方向中央上部に回転電極１８が設
けられるとともに、ｉ層成膜室１０Ｉの一方の端部上に
ｐ層成膜室１０Ｐが配設され、他方の端部上にｎ層成膜
室１０Ｎが配設されている。ｐ層成膜室１０Ｐ及びｎ層
成膜室１０Ｎ内には、例えば前記図７に示した上下電極
９１Ａ，９１Ｂと同様の平行平板型電極が装備されてい
る。

【００５１】この構成において、ｐ層成膜室１０Ｐの平
行平板型電極によって基板１４上にｐ層を形成した後、
図の実線に示すように基板搬送台１２をｉ層成膜室１０
Ｉの一方の端部に位置させた状態で前記基板１４をｐ層
成膜室１０Ｐから直下方へそのまま降ろせば、前記基板
搬送台１２上に基板１４を載せることができる。そし
て、この基板搬送台１２を図の二点鎖線に示す他方端部
の位置まで移動させてその移動中にｉ層の成膜を行った
後、この基板１４をそのまま直上方へ上げれば、当該基
板１４を簡単にｎ層成膜室１０Ｎ内に搬入することがで
き、その中の平行平板電極でｎ層を形成することができ
る。

【００５２】この実施の形態で示すように、「各成膜室
をその成膜順に直列に配する」とは、必ずしもこれら成
膜室が一直線上に配列されるものに限らず、図２のよう
な配置にすれば、図１の装置と同様、上からみた装置全
体の占有面積を大幅に削減することが可能である。

【００５３】３）第３の実施の形態（図３）本発明において、各成膜室で形成される薄膜の質を向上
させるには、コンタミネーション（反応ガスが混じるこ
とによる汚染）で膜質が低下するのを確実に防止するこ
とが有効である。

【００５４】そこでこの実施の形態では、前記コンタミ
ネーションを防ぐべく、チャンバ１０内が５つに完全区
画されて基板導入室１０ａ、ｐ層成膜室１０ｐ、ｉ層成
膜室１０ｉ、ｎ層成膜室１０ｎ、及び基板取出し室１０
ｂがその順に直列形成されるとともに、隣接する室同士
を区画する壁に基板１４が通過可能な連通路及び当該連
通路を開閉するゲート２４が設けられている。

【００５５】ｐ層成膜室１０ｐ及びｎ層成膜室１０ｎに
は、専用の固定電極である下側電極１３Ａ及び上側電極
１３Ｂが設けられ、ｉ層成膜室１０ｉには、専用の回転
電極１８及び基板搬送台（基材送り手段）１５が設けら
れている。また、各室ごとに排気口１１が設けられ、こ
れらの排気口１１に排気用の真空ポンプが接続されてい
る。

【００５６】この構成によれば、基板搬送時以外は原則
としてゲート２４を閉じておくことにより、導入ガスの
混合によるコンタミネーションを確実に防止することが
できる。

【００５７】４）第４の実施の形態（図４）この実施の形態では、前記第３の実施の形態で示した基
板導入室１０ａ、ｐ層成膜室１０ｐ、ｉ層成膜室１０
ｉ、ｎ層成膜室１０ｎ、及び基板取出し室１０ｂに加
え、ｐ層成膜室１０ｐとｉ層成膜室１０ｉとの間に基板
搬送室１０ｃが介設され、ｉ層成膜室１０ｉとｎ層成膜
室１０ｎとの間に基板搬送室１０ｄが介設されるととも
に、各基板搬送室１０ｃ，１０ｄ内も排気口１１から排
気されるようになっている。

【００５８】この構成によれば、前記基板搬送室１０
ｃ，１０ｄの介在によって、隣り合う成膜室同士でのガ
スの混合及びこれに起因するコンタミネーションをより
確実に防止することができる。

【００５９】５）第５の実施の形態（図５）この実施の形態では、共通の排気室１０Ｅにｐ層成膜室
１０Ｐ、ｉ層成膜室１０Ｉ、及びｎ層成膜室１０Ｎが接
続されており、各室１０Ｅ，１０Ｐ，１０Ｉ，１０Ｎに
専用の排気ポンプ２６Ｅ，２６Ｐ，２６Ｉ，２６Ｎが接
続されている。そして、前記排気室１０Ｅを通じて各成
膜室への基板の搬出入が行われるように構成されてい
る。すなわち、当該排気室１０Ｅ内には各成膜室に対し
て基板を搬出入するための搬送機構が設けられ、装置外
部→排気室１０Ｅ→ｐ層成膜室１０Ｐ→排気室１０Ｅ→
ｉ層成膜室１０Ｉ→排気室１０Ｅ→ｎ層成膜室１０Ｎ→
排気室１０Ｅ→装置外部の順に基板が搬送されるように
なっている。

【００６０】この構成によれば、例えば前記図４に示し
た基板導入室１０ａ、基板搬送室１０ｃ，１０ｄ、及び
基板取出し室１０ｂを単一の排気室１０Ｅで賄うことが
でき、コンパクトな構成でありながら、ガスの混合によ
るコンタミネーションを確実に防止して高品質の成膜を
行うことができる。

【００６１】なお、前記成膜室１０Ｐ，１０Ｉ，１０Ｎ
に加え、或いはこれらに代えて別の成膜室も設ける場合
などには、例えば前記図９に示したような中央集中型の
システムにしてもよい。

【００６２】６）第６の実施の形態（図６）この実施の形態では、成膜を行う基材として、前記各実
施形態で示した単体の基板１４に代え、長手方向に連続
する長尺シート状の基材３０が用いられている。この基
材３０は、例えば成膜後に適当な長さに寸断して使用さ
れるものである。

【００６３】一方、チャンバ１０内の基本的な構造は前
記図３に示したものと同等であるが、その基材導入室１
０ａ及び基材取出し室１０ｂにはそれぞれ基材繰出しロ
ーラ３１及び基材巻取りローラ３２が設けられ、基材繰
出しローラ３１から繰出された基材３０がｐ層成膜室１
０ｐ、ｉ層成膜室１０ｉ、ｎ層成膜室１０ｎを順に通過
して基材巻取りローラ３２に巻き取られるとともに、そ
の際、各成膜室１０ｐ，１０ｉ，１０ｎ内でこれに対応
する薄膜が形成されるように構成されている。

【００６４】このように、本発明の対象となる基材は基
板に限るものではなく、図示のようなシート状基材に対
しても、連続的に効率よく複数種の膜を積層することが
可能である。

【００６５】その他、本発明は例えば次のような実施の
形態をとるようにしてもよい。

【００６６】前記図３等の装置では、コンタミネー
ションの防止のために各室同士を仕切り壁で完全に仕切
るようにしているが、例えば前記図１に示した装置にお
いて、気体の流れを利用したエアカーテンによりガスの
混合を防ぐことも可能である。

【００６７】前記実施形態では、ｐ層→ｉ層→ｎ層
の順に成膜を行うものを示したが、要求される膜構造に
よっては、ｎ層→ｉ層→ｐ層の順に成膜を行うようにし
てもよい。この場合、ｎ層成膜室が第１成膜室に、ｐ層
が第３成膜室にそれぞれ相当することになる。また、ｐ
ｉｎ成膜を複数層重ねたタンデム型の膜形成にも応用す
ることができる。

【００６８】本発明にかかる装置は、ｐｉｎ構造を
もつ太陽電池の製造に限らず、基材上に互いに厚さの異
なる複数種の薄膜を積層形成する場合に広く適用が可能
である。この場合において、最も厚さの大きい膜の形成
に回転電極を、最も厚さの小さい膜の形成に固定電極を
用いるようにすればよく、それ以外の中間厚さ膜が存在
する場合には当該膜の具体的な厚さ寸法に応じて回転電
極、固定電極を適宜使い分けるようにすればよい。

【００６９】本発明にいう「固定電極」を備えた装
置としては、図例の平行平板型プラズマＣＶＤ装置に限
らず、その他、磁場中でサイクロトロン運動している電
子にその運動周期に共鳴する変動電場（電磁波）を印加
することでプラズマの発生、維持を行うＥＣＲ（electr
on cycrotron resonance）プラズマＣＶＤ装置や、アル
ゴンガスを高周波誘導コイルによってプラズマ化するＩ
ＣＰ（Inductive Coupled Plasma）ＣＶＤ装置を適用し
てもよい。また、「回転電極」及び「固定電極」を具備
した成膜室に加え、他の手法による成膜（例えばスパッ
タリングやクリーニング）を行う成膜室を適宜付加する
ことも自由である。

【００７０】

【発明の効果】以上のように本発明は、複数種の膜をプ
ラズマＣＶＤにより積層するにあたり、最も厚さの小さ
い膜を形成するための成膜室には固定電極を、最も厚さ
の大きい膜を形成するための成膜室内には、基材に近接
した状態で回転する回転電極を、それぞれ設けるように
したものであるので、成膜室の大型化や増設を伴うこと
なく、複数種の膜を円滑に効率よく、しかも高精度で積
層形成することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる成膜装置の
構成図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態にかかる成膜装置の
構成図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態にかかる成膜装置の
構成図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態にかかる成膜装置の
構成図である。

【図５】（ａ）は本発明の第５の実施の形態にかかる成
膜装置の平面図、（ｂ）は正面図である。

【図６】本発明の第６の実施の形態にかかる成膜装置の
構成図である。

【図７】従来の成膜装置の一例を示す構成図である。

【図８】従来の成膜装置の他の例を示す構成図である。

【図９】従来の成膜装置の他の例を示す構成図である。

【符号の説明】

１０チャンバ１０ａ，１０Ａ基材搬入室１０ｂ，１０Ｂ基材取出し室１０ｅ，１０Ｅ排気室１０ｐ，１０Ｐｐ層成膜室１０ｉ，１０Ｉｉ層成膜室１０ｎ，１０Ｎｎ層成膜室１２，１５基板搬送台（基材搬送台）１３Ａ下側電極（固定電極）１３Ｂ上側電極（固定電極）１４基板（基材）１６固定電極１８回転電極２０プラズマ発生用高周波電源２２プラズマ３０長尺シート状基材３１基材繰出しローラ３２基材巻取りローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者林和志神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者高橋利彰兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者中上明光神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者長田耕一兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者井上憲一神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者森勇藏大阪府交野市私市８丁目16番19号Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA17 AA20 BA09 BA29 BA30 BA31 BA37 BB12 CA17 FA03 GA12 GA14 KA08 KA16 KA28 LA16 5F045 AA08 AA10 AB01 AB04 AB06 AC01 AF07 BB09 BB14 CA13 DA52 DP22 DQ15 EB08 EB09 EH04 EH07 EH11 EH14 EM10 EN04 HA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部から隔離された状態で相互接続され
る複数の成膜室を備え、各成膜室内に基材との間にプラ
ズマを発生させるための電極を設けて当該プラズマに反
応ガスを供給することにより成膜が行われるようにし、
これら成膜室によって前記基材上に互いに厚さの異なる
複数種の膜が積層されるように構成した成膜装置であっ
て、前記成膜室のうち、最も厚さの小さい膜を形成する
ための成膜室には、前記電極として成膜中実質的に静止
状態を保つ固定電極を設け、最も厚さの大きい膜を形成
するための成膜室内には、基材に近接した状態で回転す
る回転電極を設け、かつ、この回転電極に対して基材を
移動させる基材送り手段を備えたことを特徴とする成膜
装置。
【請求項２】請求項１記載の成膜装置において、最も
厚さの小さい膜を形成するための成膜室内の電極を、互
いに平行な状態で配置される一対の平板状電極としたこ
とを特徴とする成膜装置。
【請求項３】請求項１または２記載の成膜装置におい
て、各成膜室を成膜順に直列に並べたことを特徴とする
成膜装置。
【請求項４】請求項３記載の成膜装置において、前記
回転電極を装備した成膜室内の基材送り手段を、この成
膜室と隣接する成膜室との間で基材を移送する手段とし
て兼用したことを特徴とする成膜装置。
【請求項５】請求項４記載の成膜装置において、各成
膜室を成膜順に直列に並べるとともに、基材が載置され
た状態で前記各成膜室を順に通過する基材搬送台を備
え、この基材搬送台が各成膜室における電極を兼ねかつ
回転電極を装備した成膜室における基材送り手段を兼ね
るようにしたことを特徴とする成膜装置。
【請求項６】請求項３記載の成膜装置において、長尺
シート状の基材を繰り出す基材繰出し部と、繰り出され
た基材を巻き取る基材巻取り部とを備え、前記基材繰出
し部から繰出された基材が各成膜室を通過してから前記
基材巻取り部に巻き取られるように構成したことを特徴
とする成膜装置。
【請求項７】請求項１記載の成膜装置において、各成
膜室に共通して連通する排気室を備え、この排気室を通
じて各成膜室への基材の搬入及び各成膜室からの基材の
搬出が行われるように構成したことを特徴とする成膜装
置。
【請求項８】請求項１または２記載の成膜装置におい
て、前記成膜室として、基材上にｐ型半導体薄膜、ｎ型
半導体薄膜のうちのいずれか一方の不純物は導体成膜を
形成する第１成膜室と、この第１成膜室で形成された薄
膜上にｉ型半導体薄膜を形成する第２成膜室と、この第
２成膜室で形成された薄膜上に他方の不純物半導体薄膜
を形成する第３成膜室とを備えるとともに、前記第1成
膜室及び第３成膜室に前記固定電極を設け、第２成膜室
内に前記回転電極を設けたことを特徴とする成膜装置。
【請求項９】請求項８記載の成膜装置において、前記
第１成膜室、第２成膜室、第３成膜室の順にこれらの成
膜室を直列に並べたことを特徴とする成膜装置。
【請求項１０】請求項９記載の成膜装置において、前
記第２成膜室に設けられる基材送り手段を、当該第２成
膜室から第３成膜室への基材搬出手段、第１成膜室から
当該第２成膜室への基材搬入手段の少なくとも一方とし
て兼用したことを特徴とする成膜装置。
【請求項１１】請求項１０記載の成膜装置において、
基材が載置された状態で第１成膜室、第２成膜室、第３
成膜室の順に各成膜室を移動する基材搬送台を備え、こ
の基材搬送台が各成膜室における電極を兼ねかつ第２成
膜室における基材送り手段を兼ねるようにしたことを特
徴とする成膜装置。
【請求項１２】請求項９記載の成膜装置において、長
尺シート状の基材を繰り出す基材繰出し部と、繰り出さ
れた基材を巻き取る基材巻取り部とを備え、前記基材繰
出し部から繰出された基材が第１成膜室、第２成膜室、
第３成膜室を順に通過してから前記基材巻取り部に巻き
取られるように構成したことを特徴とする成膜装置。
【請求項１３】請求項８記載の成膜装置において、前
記第１成膜室、第２成膜室、及び第３成膜室に共通して
連通する排気室を備え、この排気室を通じて前記第１成
膜室への基材の搬入、第１成膜室から第２成膜室への基
材の搬送、第２成膜室から第３成膜室への基材の搬送、
及び第３成膜室からの基材の搬出が行われるように構成
したことを特徴とする成膜装置。