JP2001049440A - プラズマｃｖｄ製膜方法及びプラズマｃｖｄ製膜装置 - Google Patents

プラズマｃｖｄ製膜方法及びプラズマｃｖｄ製膜装置

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JP2001049440A
JP2001049440A JP11229229A JP22922999A JP2001049440A JP 2001049440 A JP2001049440 A JP 2001049440A JP 11229229 A JP11229229 A JP 11229229A JP 22922999 A JP22922999 A JP 22922999A JP 2001049440 A JP2001049440 A JP 2001049440A
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plasma
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drum electrode
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Akira Serizawa
曉 芹澤
Yasuhiro Yamauchi
康弘 山内
Eishiro Sasagawa
英四郎 笹川
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速の製膜速度を実現できる高スループット
のプラズマＣＶＤ製膜方法及びプラズマＣＶＤ製膜装置
を提供する。 【解決手段】 大気圧または大気圧より少し低い減圧状
態の雰囲気下で基板と電極との間に反応性ガスのプラズ
マを生成させて基板上に製膜するプラズマＣＶＤ製膜方
法において、基板移送ラインを通過する予定の基板の製
膜予定面が複数の回転ドラム電極の周面と近接対面する
ように、回転ドラム電極を基板移送ラインに対してそれ
ぞれ位置決めする工程と、各回転ドラム電極を回転させ
る工程と、回転中の各回転ドラム電極の周面と基板の製
膜予定面が近接対面するように、基板移送ラインに沿っ
て基板を移送する工程と、回転中の各回転ドラム電極と
移送中の基板との間に反応性ガスを供給するとともに、
各回転ドラム電極に高周波を印可して回転中の各回転ド
ラム電極と移送中の基板との間にプラズマを生成させ、
移送中の基板に連続的に製膜する工程と、を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池の製造に
用いられるプラズマＣＶＤ製膜方法及びプラズマＣＶＤ
製膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池の発電層の形成にはプラズマＣ
ＶＤ製膜技術が利用されているが、従来のプラズマＣＶ
Ｄ法の製膜速度は０.００１μｍ／秒程度と非常に遅
い。このためスループットが極めて低く、製造コストが
高くなる。
【０００３】また、ｐ層、ｉ層、ｎ層の三つの層により
構成されるｐｉｎ結合型アモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ）膜を形成する場合は、各層の膜厚が異なるので、各
層に同じプロセスを適用することは製造工程上に無駄を
生じやすい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ｐ層とｉ層
の接合性、およびｉ層とｎ層の接合性は優れたものが要
求される一方で、ｉ層はｐ層ｎ層に比べて膜厚が数１０
倍から数１００倍と厚くなるので、その製膜速度の向上
が強く要望されている。
【０００５】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであって、高速の製膜速度を実現できる高スル
ープットのプラズマＣＶＤ製膜方法及びプラズマＣＶＤ
製膜装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】図４の（ａ）に示すよう
に、大気圧下（又は若干の減圧下）で回転ドラム電極６
と基板２との間隙が１００〜１０００μｍの程度まで近
接させ、反応性ガスを供給するとともに電極６に高周波
を印可すると、電極の周面６ａと基板表面２ａとの間に
高密度のプラズマが生成される。この生成プラズマは電
極／基板の間隙が約１０００μｍあたりの箇所から発生
し、両者の最接近部で最もプラズマ密度が高くなり、多
量のラジカルが発生する。このような超高密度プラズマ
は大気圧下で高周波を印可したドラム電極６を回転させ
ることにより生じるものであり、これにさらされる基板
２をドラム電極の周面６ａと並行移動させることにより
基板２への製膜量が平均化されるとともに基板表面２ａ
がプラズマから受けるダメージが平均化され軽減され
る。その結果、基板上に製膜される膜厚分布は図４の
（ｂ）に特性線Ｐで示すように最近接部で急激に増大す
る。これにより製膜速度が０.１〜１μｍ／秒程度の高
速度の製膜が実現される。これは従来法（０.００１μ
ｍ／秒）の約１００倍から１０００倍にも達するもので
あり、本発明の回転ドラム電極を用いる大気圧プラズマ
ＣＶＤにおいて初めて達成される画期的な高速製膜速度
である。
【０００７】しかし、回転ドラム電極と基板との間隙に
生成される放電プラズマは局所的なものであり、プラズ
マ生成領域を大面積化することが困難である。そこで、
本発明者らは鋭意研究を続けた結果、以下に記載の本発
明を完成させるに至った。
【０００８】本発明に係るプラズマＣＶＤ製膜方法は、
大気圧または大気圧より少し低い減圧状態の雰囲気下で
基板と電極との間に反応性ガスのプラズマを生成させて
基板上に製膜するプラズマＣＶＤ製膜方法において、基
板移送ラインを通過する予定の基板の製膜予定面が回転
ドラム電極の周面と近接対面するように、複数の回転ド
ラム電極を基板移送ラインに対してそれぞれ位置決めす
る工程と、各回転ドラム電極を回転させる工程と、回転
中の複数の回転ドラム電極の周面と基板の製膜予定面が
近接対面するように、基板移送ラインに沿って基板を移
送する工程と、回転中の複数の回転ドラム電極と移送中
の基板との間に反応性ガスを供給するとともに、回転ド
ラム電極に高周波を印可して回転中の回転ドラム電極と
移送中の基板との間にプラズマを生成させ、移送中の基
板に連続的に製膜する工程と、を具備することを特徴と
する。
【０００９】本発明の製膜方法における雰囲気圧力は大
気圧又は若干の減圧とする。減圧下でプラズマを生じさ
せる場合は、その製膜雰囲気の圧力は１Ｔｏｒｒまでと
する。この理由は１Ｔｏｒｒを超える高真空度の雰囲気
下では製膜速度が急激に低下するからである。
【００１０】上記プラズマ生成領域にて回転ドラム電極
の周面が基板と並行移動するように、回転ドラム電極を
回転させ、基板を移送する必要がある。回転ドラム電極
の周面の動きを基板の動きに対して逆行させると、放電
プラズマが生成されないか、又は放電プラズマが生成さ
れたとしても非常に不安定なものになるからである。
【００１１】上記基板移送ラインに沿って複数の回転ド
ラム電極を配列し、各回転ドラム電極を１０００〜１０
０００ｒｐｍの範囲内で回転速度制御することが好まし
い。
【００１２】上記基板移送ラインに沿って複数の回転ド
ラム電極を配列した場合に、基板移送ライン上を移送さ
れる基板と各回転ドラム電極の周面との間に形成される
間隙を１００〜１０００μｍの範囲内で種々変えること
が好ましい。
【００１３】上記反応性ガスとして不活性ガスに水素含
有ガスを添加した混合ガスを用いることが望ましい。
【００１４】上記不活性ガスとしてヘリウムガス（Ｈ
ｅ）及び窒素ガス（Ｎ2）のうち少なくとも一方を用
い、上記水素含有ガスとして０．１〜８体積％のシラン
ガス（ＳｉＨ4）を用い、又、微量のジボラン（Ｂ
2Ｈ6）及びフォスフィン（ＰＨ3）の一方を用いること
が望ましい。
【００１５】さらにプラズマ生成領域およびその周辺領
域から未反応の反応性ガスを回収し、この回収ガスをプ
ラズマ生成領域に再び循環供給させることが好ましい。
【００１６】周波数３０〜２００ＭＨｚの範囲の高周波
を回転ドラム電極に印可することが好ましい。
【００１７】なお、表面温度で１００〜４００℃の範囲
に基板を加熱することが好ましい。この場合にヒータ加
熱温度を１００〜５００℃に制御することが望ましい。
【００１８】本発明に係るプラズマＣＶＤ製膜装置は、
大気圧または大気圧より少し低い減圧状態の雰囲気下で
基板と電極との間に反応性ガスのプラズマを生成させて
基板上に製膜するプラズマＣＶＤ製膜装置において、基
板の製膜予定面と実質的に平行な方向に基板を移送する
基板移送ラインを備えた基板移送手段と、前記基板移送
ライン上を移送される基板と対面可能に設けられた周面
をもつ回転ドラム電極と、この回転ドラム電極と基板と
の間に反応性ガスを供給するガス供給機構と、前記回転
ドラム電極に高周波を印可して回転ドラム電極の周面と
基板との間にプラズマを生成させる高周波電源と、前記
回転ドラム電極の回転速度を制御する手段と、前記回転
ドラム電極の周面と基板との間に形成される間隙がプラ
ズマの生成に適したものとなるように、回転ドラム電極
および基板のうちの少なくとも一方を相対的に移動させ
て回転ドラム電極を基板に対して相対位置決めする手段
と、を具備することを特徴とする。
【００１９】上記回転ドラム電極は、基板の上方に位置
させてもよいし、基板の下方に位置させてもよい。
【００２０】複数の回転ドラム電極を有し、上記相対位
置決め手段は各回転ドラム電極の周面と基板との間に形
成される間隙を種々変えること好ましい。
【００２１】上記回転ドラム電極の直径が３００〜１０
００ｍｍの範囲内であることが好ましい。なお、回転ド
ラム電極の長さは基板サイズに応じて種々変える必要が
あるが、２００〜２０００ｍｍの範囲とすることが望ま
しい。
【００２２】上記基板移送手段は、多数の搬送ローラが
配列されたローラテーブルと、前記搬送ローラに設けら
れて基板を加熱するヒータと、を具備することが好まし
い。
【００２３】上記高周波電源は、周波数が３０〜２００
ＭＨｚの範囲の高周波を上記回転ドラム電極に印可する
ことが好ましい。
【００２４】さらに、プラズマ生成領域およびその周辺
領域から未反応の反応性ガスを回収し、この回収ガスを
プラズマ生成領域に再び循環供給させるガス循環手段を
有することが好ましい。
【００２５】なお、被処理基板としては、ソーダガラス
や石英ガラスのような板状の基板の他に、樹脂フィルム
のようなフレキシブルな可撓性基板をも含む。
【００２６】
【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。
【００２７】（第１の実施形態）図１を参照しながら本
発明の第１の実施形態について説明する。多数の搬送ロ
ーラ３を備えたローラテーブル（基板移送ライン）上を
基板２が所定速度で移送されるようになっている。基板
２は例えば５００ｍｍ×５００ｍｍサイズのソーダガラ
スである。
【００２８】基板移送ラインに沿って製膜用のカバー４
が設けられている。カバー４は搬送ローラ３上を移送さ
れる基板２との間に一定の間隙が形成されるように配置
されている。このカバー４と基板２との間に挟まれた狭
い間隙にて基板２上に製膜されるようになっている。
【００２９】カバー４の電極収納部５には回転ドラム電
極６が可動に支持されている。回転ドラム電極６は、直
径が３００ｍｍで、長さが約５００ｍｍである。回転ド
ラム電極６の軸６ｂは回転駆動装置１７の駆動軸に連結
されている。回転駆動装置１７は制御器１８の出力部に
接続され、回転ドラム電極６の回転速度が可変制御され
るようになっている。
【００３０】また、回転ドラム電極６そのものは位置決
め用の昇降シリンダ（図示せず）により昇降可能に支持
されている。この昇降シリンダによる回転ドラム電極６
の位置決め動作は位置センサ（図示せず）を用いてミク
ロンオーダーで高精度になされるようになっている。昇
降シリンダにより回転ドラム電極６を電極収納部５内で
下降させて電極の周面６ａを基板２にぎりぎりまで近接
させ、プラズマ生成領域となる間隙１４を例えば２００
〜３００μｍに設定できるようになっている。
【００３１】さらに、回転ドラム電極６の導波管（図示
せず）には高周波電源１６がそれぞれ接続されている。
高周波電源１６は周波数３０〜２００ＭＨｚの範囲内で
回転ドラム電極６ごとに同一又は異なる周波数の高周波
をそれぞれ個々に印可するようになっている。本実施形
態においては例えば周波数１５０ＭＨｚの高周波を各電
極６にそれぞれ印可する。なお、各高周波電源１６は接
地されている。
【００３２】カバー４において、電極収納部５を左右両
側から挟むようにガス供給管７と排気管１０とがそれぞ
れ設けられている。ガス供給管７の流路７ａは電極収納
部５の直ぐ上流側に開口している。排気管１０の流路１
０ａは電極収納部５の直ぐ下流側に開口している。
【００３３】第１のガス供給管７は流量調整器９を介し
て第１のガス供給源８Ａに連通している。第２のガス供
給管７は流量調整器９を介して第２のガス供給源８Ｂに
連通している。第１及び第２のガス供給源８Ａ，８Ｂに
はそれぞれ同一組成のプロセスガスを収容するようにし
てもよいし、異なる組成のプロセスガスを収容するよう
にしてもよい。この場合に、連続する膜同士の組成が近
似したものとなるようにプロセスガスを制御する必要が
ある。なお、各流量調整器９は制御器１８により動作制
御されるようになっている。
【００３４】各排気管１０はフィルタ１２を介して各真
空ポンプ１１にそれぞれ連通している。なお、排気管流
路１０ａをガス供給管流路７ａに連通させ、排気回収し
た未反応ガスを再びプラズマ生成領域１４に循環供給す
るようにしてもよい。
【００３５】シール部材１３がカバー４の下面の適所に
取り付けられ、プラズマ生成領域１４が周囲雰囲気から
遮断されるようになっている。このシール部材１３はシ
リコンゴムからなるものであって、基板２の表面を傷つ
けず、パーティクルを発生しないものとする必要があ
る。なお、シール部材１３はガス供給口７ｂの直ぐ上流
側と排気口１０ｂの直ぐ下流側とにそれぞれ設けること
が好ましい。
【００３６】なお、搬送ローラ３のなかにヒータ（図示
せず）を埋め込み、製膜時の基板２を加熱するようにす
ることもできる。この場合は、制御器１８が各ローラの
内蔵ヒータをそれぞれ動作制御して基板２の加熱温度を
コントロールするようにする。
【００３７】次に、上記装置を用いて基板上に実際に製
膜した場合について説明する。
【００３８】被処理基板２として５００ｍｍ×５００ｍ
ｍサイズのソーダガラス板を供試した。原料プロセスガ
スとしてシラン／水素／窒素の混合ガスを用いた。ガス
の混合比率はＳＨ4を０．１体積％、Ｈ2を１体積％、残
部Ｎ2とした。また、製膜雰囲気の圧力は大気圧とし
た。ヒータ加熱温度を３００℃とし、基板２の表面温度
を２００℃に温度制御した。また、プラズマ生成領域と
なる間隙１４を２００〜３００μｍの範囲に設定した。
直径３００ｍｍの回転ドラム電極６の回転速度を５００
０ｒｐｍとするとともに、基板２の移送速度を電極周面
６ａの周速度とほぼ同じになるように設定した。周波数
１５０ＭＨｚでＲＦ電力５００〜２０００Ｗの高周波を
回転ドラム電極６に印可した。
【００３９】このような条件下で複数の回転ドラム電極
６を用いて基板２に連続製膜したところ、アモルファス
シリコン（ａ−Ｓｉ）膜の製膜速度が０．１μｍ／秒と
従来に比べて飛躍的に増大することが確認された。ま
た、第１及び第２のガス供給源から供給するプロセスガ
ス組成を近似したものとすることにより、連続する２層
間の優れた接合性が得られた。
【００４０】（第２の実施形態）図２を参照しながら本
発明の第２の実施形態について説明する。なお、本実施
形態が上記の実施形態と共通する部分の説明は省略す
る。この第２実施形態の装置１Ａではｐｉｎジャンクシ
ョンのａ−Ｓｉ膜のｉ層を形成するために、回転ドラム
電極ごとに印可するＲＦ電力を異ならせ、各電極におけ
る製膜速度を変えるようにしている。すなわち、基板移
送ラインの上流側に配置された最初の２つの回転ドラム
電極６Ａ，６Ｂには１００ＷのＲＦ電力をそれぞれ印可
し、これによりｐ層との接合性に優れたｉ層の初期膜を
形成する。次いで、中間の回転ドラム電極６Ｃ〜６Ｅに
は５００ＷのＲＦ電力をそれぞれ印可し、これによりｉ
層の中期膜を高速製膜する。さらに、基板移送ラインの
下流側に配置された最後の１つの回転ドラム電極６Ｆに
は２００ＷのＲＦ電力を印可し、これによりｎ層との接
合性に優れたｉ層の後期膜を形成する。
【００４１】本実施形態によれば、ｉ層の初期膜と後期
膜は比較的小さな製膜速度で隣接層との接合性に優れた
膜質とする一方で、ｉ層の中期膜は大きな製膜速度で製
膜するので、ｉ層形成工程のスループットを飛躍的に増
大させることができた。
【００４２】（第３の実施形態）図３を参照しながら本
発明の第３の実施形態について説明する。なお、本実施
形態が上記の実施形態と共通する部分の説明は省略す
る。この第３実施形態の装置１Ｂではｐｉｎジャンクシ
ョンのａ−Ｓｉ膜のｉ層を形成するために、配列する回
転ドラム電極と基板との間隙（プラズマ生成領域）を異
ならせ、各電極における製膜速度を変えるようにしてい
る。すなわち、基板移送ラインの上流側に配置された最
初の回転ドラム電極６Ｇと基板２との間隙Ｇ１を約３０
０μｍとし、２番目の回転ドラム電極６Ｈと基板２との
間隙Ｇ２を約１５０μｍとし、３番目以降の回転ドラム
電極６Ｉ〜６Ｊと基板２との間隙Ｇ３，Ｇ４を約１００
μｍとし、下流側から２番目の回転ドラム電極６Ｋと基
板２との間隙Ｇ５を約１２０μｍとし、最下流側の回転
ドラム電極６Ｌと基板２との間隙Ｇ６を約２００μｍと
し、これによりｐ層との接合性に優れたｉ層の初期膜、
高速製膜されたｉ層の中期膜、ｎ層との接合性に優れた
ｉ層の後期膜をそれぞれ連続形成する。
【００４３】本実施形態によれば、ｉ層の初期膜と後期
膜は比較的小さな製膜速度で隣接層との接合性に優れた
膜質とする一方で、ｉ層の中期膜は大きな製膜速度で製
膜するので、ｉ層形成工程のスループットを飛躍的に増
大させることができた。
【００４４】（第４の実施形態）図５を参照しながら本
発明の第４の実施形態について説明する。なお、本実施
形態が上記の実施形態と共通する部分の説明は省略す
る。この第４実施形態の装置１Ｃではｐｉｎジャンクシ
ョンのａ−Ｓｉ膜のｉ層を形成するために、配列する回
転ドラム電極の直径を異ならせ、各電極における製膜速
度を変えるようにしている。すなわち、基板移送ライン
の上流側に配置された最初の回転ドラム電極６Ｍの直径
を３００ｍｍとし、２番目の回転ドラム電極６Ｎの直径
を６００ｍｍとし、３番目の回転ドラム電極６Ｐの直径
を３００ｍｍとし、これによりｐ層との接合性に優れた
ｉ層の初期膜、高速製膜されたｉ層の中期膜、ｎ層との
接合性に優れたｉ層の後期膜をそれぞれ連続形成する。
【００４５】本実施形態によれば、ｉ層の初期膜と後期
膜は比較的小さな製膜速度で隣接層との接合性に優れた
膜質とする一方で、ｉ層の中期膜は大きな製膜速度で製
膜するので、ｉ層形成工程のスループットを飛躍的に増
大させることができた。
【００４６】（第５の実施形態）図６を参照しながら本
発明の第５の実施形態について説明する。なお、本実施
形態が上記の実施形態と共通する部分の説明は省略す
る。この第５実施形態の装置１Ｄではパーティクル対策
のために、回転ドラム電極６Ｑを直径２の下方に配置し
ている。すなわち、基板移送ラインを構成する搬送ロー
ラ３の間に回転ドラム電極６Ｑをそれぞれ配置し、これ
らの回転ドラム電極６Ｑと基板２との間にプラズマを生
成し、基板上に連続的に製膜する。
【００４７】本実施形態によれば、基板２の製膜面上に
パーティクルが落下付着しなくなるという利点がある。
【００４８】（第６の実施形態）図７を参照しながら本
発明の第６の実施形態について説明する。なお、本実施
形態が上記の実施形態と共通する部分の説明は省略す
る。この第６実施形態の装置１Ｅでは被処理基板として
可撓性のフレキシブル樹脂フィルム２Ａを用い、この上
にａ−Ｓｉ膜を連続製膜する。樹脂フィルム２Ａの移送
ラインには多数のガイドローラ２３が配列され、このガ
イドローラ２３相互間の適所に回転ドラム電極６Ｒをそ
れぞれ配置している。これらの回転ドラム電極６Ｒと基
板２との間にプラズマを生成し、フィルム基板２Ａ上に
ａ−Ｓｉ膜を連続的に製膜する。
【００４９】本実施形態によれば、フィルム基板２Ａの
流れに沿って多段の回転ドラム電極６Ｒを自由に配置す
ることができるという利点がある。
【００５０】（第７の実施形態）図８を参照しながら本
発明の第７の実施形態について説明する。なお、本実施
形態が上記の実施形態と共通する部分の説明は省略す
る。この第７実施形態の装置１Ｆではプロセスガスを製
膜室３１に循環供給するようにしている。基板３はロー
ドロック室６１から製膜室３１内に搬入され、搬送ロー
ラ３により移送されながら製膜されるようになってい
る。製膜室３１内には回転ドラム電極６Ｓが可動に設け
られ、移送中又は停止中の基板３に対してプラズマＣＶ
Ｄ製膜するようになっている。この回転ドラム電極６Ｓ
には導波管（キャビティ）３２を介して高周波電源３４
の給電端子３５が接続されている。高周波電源３４から
は周波数１５０ＭＨｚの高周波が電極６Ｓに印可される
ようになっている。
【００５１】回転ドラム電極６Ｓの軸６ｂは回転駆動装
置３７の駆動軸に連結されている。なお、電極支持部３
３は図示しない昇降シリンダにより昇降可能に支持され
ている。
【００５２】ガスノズル５１が回転ドラム電極６Ｓの上
流側に配置され、ノズル５１を介してガス供給源５２か
らプロセスガスとしてヘリウムガス（Ｈｅ）に適量のシ
ランガス（ＳｉＨ4）と適量の水素ガス（Ｈ2）が添加さ
れた混合ガスがプラズマ生成領域に供給されるようにな
っている。
【００５３】一方、排気ダクト（パーティクル吸引ダク
ト）４１の吸引口４２が回転ドラム電極６Ｓの下流側に
配置され、未反応のプロセスガスが排気回収されるよう
になっている。なお、排気管４３はフィルタ４４および
ドライポンプ４５を経由して循環ラインとしての戻り管
４６に連通している。この戻り管４６の給気口４７は製
膜室３１内に開口している。
【００５４】図８に示す装置１Ｆを用いて試験的に製膜
したときの製膜条件を下記に示す。
【００５５】回転ドラム電極は、直径が３００ｍｍ、長
さが２００ｍｍである。キャリアガスとしてＨｅガスを
用い、これに１〜５体積％の水素ガス（Ｈ2）および０.
１〜５体積％のシランガス（ＳｉＨ4）を混入して、製
膜室内に導入した。回転ドラム電極／基板間の距離を１
００〜５００μｍとし、周波数１５０ＭＨｚで５００〜
２０００Ｗの高周波電力を電極／基板間に印可し、大気
圧下でプラズマを生成した。回収ガスはフィルタでパー
ティクルを除去した後に、製膜室内に循環供給した。ガ
ス循環流量は毎分１２８０リットルとした。回転ドラム
電極の回転速度は５０００ｒｐｍとした。ヒータ加熱温
度を３００℃とし、基板３の温度を２００℃とした。
【００５６】本実施形態によれば、０．１〜０.５μｍ
もの大きな製膜速度を得ることができ、スループットを
飛躍的に増大させることができた。
【００５７】なお、上記実施形態では５００ｍｍ×５０
０ｍｍサイズの基板上に高速製膜する場合について説明
したが、本発明はこれに限られることなく１０００ｍｍ
×１０００ｍｍサイズやそれ以上の更に大型の基板に対
して高速製膜することも可能である。
【００５８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
速の製膜速度を実現でき、高スループットのプラズマＣ
ＶＤ製膜方法及びプラズマＣＶＤ製膜装置を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るプラズマＣＶＤ製膜装
置を示すブロック断面図。
【図２】他の実施形態のプラズマＣＶＤ製膜装置を示す
概略構成図。
【図３】他の実施形態のプラズマＣＶＤ製膜装置を示す
概略構成図。
【図４】（ａ）は回転ドラム電極と基板との間に生成さ
れるプラズマを拡大して示す模式図、（ｂ）は回転ドラ
ム電極を用いて製膜される膜厚分布図。
【図５】他の実施形態のプラズマＣＶＤ製膜装置を示す
概略構成図。
【図６】他の実施形態のプラズマＣＶＤ製膜装置を示す
概略構成図。
【図７】他の実施形態のプラズマＣＶＤ製膜装置を示す
模式図。
【図８】本発明の他の実施形態に係るプラズマＣＶＤ製
膜装置を示すブロック断面図。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ…プラズマＣ
ＶＤ製膜装置、２…基板、２Ａ…フィルム基板、３，２
３…搬送ローラ、４…カバー、５…電極収納部、６，６
Ａ〜６Ｎ，６Ｐ〜６Ｓ…回転ドラム電極、７…ガス供給
管、８Ａ，８Ｂ…ガス供給源、９…流量調整器、１０…
排気管、１１…真空ポンプ、１２…フィルタ、１３…シ
ール部材、１４…間隙（プラズマ生成領域）、１６，３
４…高周波電源、１７，３７…回転駆動装置、１８，５
８…制御器、３１…製膜室、３２…導波管（キャビテ
ィ）、３３…電極支持部、３５…給電端子、４１…排気
ダクト（パーティクル吸引ダクト）、４２…吸引口、４
３…排気管、４４…フィルタ、４５…ドライポンプ、４
６…戻り管、４７…給気口、５１…ガスノズル、５２…
ガス供給装置、６１…ロードロック室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹川 英四郎 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA07 AA08 AA16 AA17 AA18 BA30 BB12 CA06 EA12 FA03 GA14 HA01 JA03 JA09 JA10 JA16 JA18 JA20 KA16 KA23 KA28 LA16 5F051 AA05 BA14 CA16 CA22 CA23 CA24 DA04

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 大気圧または大気圧より少し低い減圧状
    態の雰囲気下で基板と電極との間に反応性ガスのプラズ
    マを生成させて基板上に製膜するプラズマＣＶＤ製膜方
    法において、 基板移送ラインを通過する予定の基板の製膜予定面が回
    転ドラム電極の周面と近接対面するように、複数の回転
    ドラム電極を基板移送ラインに対してそれぞれ位置決め
    する工程と、 各回転ドラム電極を回転させる工程と、 回転中の複数の回転ドラム電極の周面と基板の製膜予定
    面が近接対面するように、基板移送ラインに沿って基板
    を移送する工程と、 回転中の複数の回転ドラム電極と移送中の基板との間に
    反応性ガスを供給するとともに、回転ドラム電極に高周
    波を印可して回転中の回転ドラム電極と移送中の基板と
    の間にプラズマを生成させ、移送中の基板に連続的に製
    膜する工程と、を具備することを特徴とするプラズマＣ
    ＶＤ製膜方法。
  2. 【請求項２】 大気圧下でプラズマを生成させることを
    特徴とする請求項１記載のプラズマＣＶＤ製膜方法。
  3. 【請求項３】 １Ｔｏｒｒまでの大気圧より低い減圧下
    でプラズマを生成させることを特徴とする請求項１記載
    のプラズマＣＶＤ製膜方法。
  4. 【請求項４】 上記プラズマ生成領域にて回転ドラム電
    極の周面が基板と並行移動するように、回転ドラム電極
    を回転させ、基板を移送することを特徴とする請求項１
    記載のプラズマＣＶＤ製膜方法。
  5. 【請求項５】 各回転ドラム電極を１０００〜１０００
    ０ｒｐｍの範囲内で回転速度制御することを特徴とする
    請求項１記載のプラズマＣＶＤ製膜方法。
  6. 【請求項６】 上記基板移送ラインに沿って複数の回転
    ドラム電極を配列し、基板移送ライン上を移送される基
    板と各回転ドラム電極の周面との間に形成される間隙を
    １００〜１０００μｍの範囲内で種々変えることを特徴
    とする請求項１記載のプラズマＣＶＤ製膜方法。
  7. 【請求項７】 上記反応性ガスとして不活性ガスに水素
    含有ガスを添加した混合ガスを用いることを特徴とする
    請求項１記載のプラズマＣＶＤ製膜方法。
  8. 【請求項８】 上記不活性ガスとしてヘリウムガス（Ｈ
    ｅ）及び窒素ガス（Ｎ2）のうち少なくとも一方を用
    い、上記水素含有ガスとして０．１〜８体積％のシラン
    ガス（ＳｉＨ4）を用い、又、微量のジボラン（Ｂ
    2Ｈ6）及びフォスフィン（ＰＨ3）の一方を用いること
    を特徴とする請求項６記載のプラズマＣＶＤ製膜方法。
  9. 【請求項９】 さらにプラズマ生成領域およびその周辺
    領域から未反応の反応性ガスを回収し、この回収ガスを
    プラズマ生成領域に再び循環供給させることを特徴とす
    る請求項１記載のプラズマＣＶＤ製膜方法。
  10. 【請求項１０】 周波数３０〜２００ＭＨｚの範囲の高
    周波を回転ドラム電極に印可することを特徴とする請求
    項１記載のプラズマＣＶＤ製膜方法。
  11. 【請求項１１】 表面温度で１００〜４００℃の範囲に
    基板を加熱することを特徴とする請求項１記載のプラズ
    マＣＶＤ製膜方法。
  12. 【請求項１２】 大気圧または大気圧より少し低い減圧
    状態の雰囲気下で基板と電極との間に反応性ガスのプラ
    ズマを生成させて基板上に製膜するプラズマＣＶＤ製膜
    装置において、 基板の製膜予定面と実質的に平行な方向に基板を移送す
    る基板移送ラインを備えた基板移送手段と、 前記基板移送ライン上を移送される基板と対面可能に設
    けられた周面をもつ複数の回転ドラム電極と、 これらの回転ドラム電極と基板との間に反応性ガスを供
    給するガス供給機構と、 前記各回転ドラム電極に高周波を印可して回転ドラム電
    極の周面と基板との間にプラズマをそれぞれ生成させる
    高周波電源と、 前記各回転ドラム電極の回転速度をそれぞれ制御する手
    段と、 前記各回転ドラム電極の周面と基板との間に形成される
    間隙がプラズマの生成に適したものとなるように、回転
    ドラム電極および基板のうちの少なくとも一方を相対的
    に移動させて回転ドラム電極を基板に対して相対位置決
    めする手段と、を具備することを特徴とするプラズマＣ
    ＶＤ製膜装置。
  13. 【請求項１３】 上記回転ドラム電極は、基板の上方に
    位置することを特徴とする請求項１２記載のプラズマＣ
    ＶＤ製膜装置。
  14. 【請求項１４】 上記回転ドラム電極は、基板の下方に
    位置することを特徴とする請求項１２記載のプラズマＣ
    ＶＤ製膜装置。
  15. 【請求項１５】 複数の回転ドラム電極を有し、上記相
    対位置決め手段は各回転ドラム電極の周面と基板との間
    に形成される間隙を種々変えることを特徴とする請求項
    １２記載のプラズマＣＶＤ製膜装置。
  16. 【請求項１６】 上記回転ドラム電極の直径が３００〜
    １０００ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１
    ２記載のプラズマＣＶＤ製膜装置。
  17. 【請求項１７】 上記基板移送手段は、多数の搬送ロー
    ラが配列されたローラテーブルと、前記搬送ローラに設
    けられて基板を加熱するヒータと、を具備することを特
    徴とする請求項１２記載のプラズマＣＶＤ製膜装置。
  18. 【請求項１８】 上記高周波電源は、周波数が３０〜２
    ００ＭＨｚの範囲の高周波を上記回転ドラム電極に印可
    することを特徴とする請求項１２記載のプラズマＣＶＤ
    製膜装置。
  19. 【請求項１９】 さらに、プラズマ生成領域およびその
    周辺領域から未反応の反応性ガスを回収し、この回収ガ
    スをプラズマ生成領域に再び循環供給させるガス循環手
    段を有することを特徴とする請求項１２記載のプラズマ
    ＣＶＤ製膜装置。
  20. 【請求項２０】 さらに、製膜処理雰囲気の圧力を１Ｔ
    ｏｒｒまで減圧する真空排気手段を有することを特徴と
    する請求項１２記載のプラズマＣＶＤ製膜装置。
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