JP2001267256A - 基板処理装置 - Google Patents
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- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/562—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks for coating elongated substrates
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
- C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32458—Vessel
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板を連続して処理する複数の基板処理室を
備えた基板処理装置において、基板処理室間の雰囲気分
離を行い、クロスコンタミネーションを防止し、原料ガ
スと異なるガス種が基板処理室内に混入することによる
半導体膜の膜質悪化及び基板処理能力の悪化を防止す
る。 【解決手段】 基板処理室301、303と、基板処理室とは
独立した排気系306bを持つ緩衝室302を設けた基板処理
装置において、基板処理室と緩衝室の間は、接続管304
a、304bを設け、接続管にガス導入口を設けたことを特
徴とした基板処理装置を提供する。基板処理用ガス308
は接続管から基板処理室301及び緩衝室302へと流入し、
基板処理用ガス309は接続管から基板処理室303及び緩衝
室302へと流入するため、基板処理室から緩衝室へのガ
スの移動はガス流に逆らって発生することはなく雰囲気
分離が可能となる。
備えた基板処理装置において、基板処理室間の雰囲気分
離を行い、クロスコンタミネーションを防止し、原料ガ
スと異なるガス種が基板処理室内に混入することによる
半導体膜の膜質悪化及び基板処理能力の悪化を防止す
る。 【解決手段】 基板処理室301、303と、基板処理室とは
独立した排気系306bを持つ緩衝室302を設けた基板処理
装置において、基板処理室と緩衝室の間は、接続管304
a、304bを設け、接続管にガス導入口を設けたことを特
徴とした基板処理装置を提供する。基板処理用ガス308
は接続管から基板処理室301及び緩衝室302へと流入し、
基板処理用ガス309は接続管から基板処理室303及び緩衝
室302へと流入するため、基板処理室から緩衝室へのガ
スの移動はガス流に逆らって発生することはなく雰囲気
分離が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜系太陽電池等電
子デバイスを形成するための基板処理装置に関するもの
で、特に処理室と緩衝室の接続管にガス導入口を設けた
ことを特徴とした基板処理装置に関するものである。
子デバイスを形成するための基板処理装置に関するもの
で、特に処理室と緩衝室の接続管にガス導入口を設けた
ことを特徴とした基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、薄膜系太陽電池の量産において、
低コストで生産できる工程が期待されている。製造の低
コスト化を図る手段の一つとして、ロール状に巻いた可
撓性基板を他方のロールへ巻き取りながら、その過程に
おいて成膜、印刷、レーザー加工等の各単位操作をイン
ラインで行って、連続的に処理する方法が知られてい
る。この様な、一方の端から他方の端に、可撓性基板を
連続して搬送させる方法をロールツーロール（Roll-to-
Roll、以下ロールツーロールと表記）法と呼んでいる。
特に非単結晶シリコン膜などの半導体薄膜を可撓性基板
（例えば、高分子フィルム、金属薄膜等）上に連続的に
成膜する手段としてロールツーロール方式は一般的に使
用される。非単結晶シリコンはアモルファスシリコン、
微結晶シリコン、薄膜多結晶シリコンを示す。
低コストで生産できる工程が期待されている。製造の低
コスト化を図る手段の一つとして、ロール状に巻いた可
撓性基板を他方のロールへ巻き取りながら、その過程に
おいて成膜、印刷、レーザー加工等の各単位操作をイン
ラインで行って、連続的に処理する方法が知られてい
る。この様な、一方の端から他方の端に、可撓性基板を
連続して搬送させる方法をロールツーロール（Roll-to-
Roll、以下ロールツーロールと表記）法と呼んでいる。
特に非単結晶シリコン膜などの半導体薄膜を可撓性基板
（例えば、高分子フィルム、金属薄膜等）上に連続的に
成膜する手段としてロールツーロール方式は一般的に使
用される。非単結晶シリコンはアモルファスシリコン、
微結晶シリコン、薄膜多結晶シリコンを示す。
【０００３】ロールツーロール方式成膜装置は一般的に
ロード室、アンロード室の他、複数の成膜室からなるマ
ルチチャンバー方式で構成される。ロールツーロール方
式成膜装置では長尺の可撓性基板が連続的に搬送される
被成膜物であり、各真空室間を分離するゲートバルブを
用いることができない。そのため、各真空室を連続的に
設けた成膜装置で成膜工程を行うと、可撓性基板からの
脱ガス及び各成膜室で用いる原料ガスが、隣接する他の
成膜室へ混入するというクロスコンタミネーションを起
こし、半導体膜の膜質が悪化してしまうという問題が発
生した。
ロード室、アンロード室の他、複数の成膜室からなるマ
ルチチャンバー方式で構成される。ロールツーロール方
式成膜装置では長尺の可撓性基板が連続的に搬送される
被成膜物であり、各真空室間を分離するゲートバルブを
用いることができない。そのため、各真空室を連続的に
設けた成膜装置で成膜工程を行うと、可撓性基板からの
脱ガス及び各成膜室で用いる原料ガスが、隣接する他の
成膜室へ混入するというクロスコンタミネーションを起
こし、半導体膜の膜質が悪化してしまうという問題が発
生した。
【０００４】クロスコンタミネーションを防止する従来
の方法は、特開昭59-34668号公報に開示されている。成
膜室間に緩衝室を設け、緩衝室には各成膜室より独立し
た排気系を接続し、雰囲気制御のために成膜室より高い
真空度が得られるようにすることである。図１は成膜室
間に緩衝室を設けた従来の雰囲気分離方法である。成膜
室101、103の間に緩衝室102を設けている。成膜室101、
103の雰囲気圧力をそれぞれＰｃ１、Ｐｃ２とし、緩衝
室の雰囲気圧力をＰｂ１とすると、圧力の大きさはＰｃ
１、Ｐｃ２＞Ｐｂ１の関係になる。緩衝室の圧力は成膜
室の成膜時圧力よりも1/10以下であることが望ましい。
前記方法により各成膜室に導入される成膜原料ガスが隣
接する他の成膜室へ混入するというクロスコンタミネー
ションを防止する。しかし、緩衝室に流入する成膜原料
ガスのほとんどは緩衝室の排気系を通じて緩衝室外に排
気されるが、高真空に保つが故にガス分子の平均自由行
程は長く、緩衝室単体での雰囲気制御は十分でないとい
う問題が発生する。また、塵の多い成膜室から緩衝室へ
と成膜原料ガスが流入する方向であるため、塵を巻き込
みやすい構造で、可撓性基板などの被成膜基板へ塵が付
着する頻度が高くなることも問題である。
の方法は、特開昭59-34668号公報に開示されている。成
膜室間に緩衝室を設け、緩衝室には各成膜室より独立し
た排気系を接続し、雰囲気制御のために成膜室より高い
真空度が得られるようにすることである。図１は成膜室
間に緩衝室を設けた従来の雰囲気分離方法である。成膜
室101、103の間に緩衝室102を設けている。成膜室101、
103の雰囲気圧力をそれぞれＰｃ１、Ｐｃ２とし、緩衝
室の雰囲気圧力をＰｂ１とすると、圧力の大きさはＰｃ
１、Ｐｃ２＞Ｐｂ１の関係になる。緩衝室の圧力は成膜
室の成膜時圧力よりも1/10以下であることが望ましい。
前記方法により各成膜室に導入される成膜原料ガスが隣
接する他の成膜室へ混入するというクロスコンタミネー
ションを防止する。しかし、緩衝室に流入する成膜原料
ガスのほとんどは緩衝室の排気系を通じて緩衝室外に排
気されるが、高真空に保つが故にガス分子の平均自由行
程は長く、緩衝室単体での雰囲気制御は十分でないとい
う問題が発生する。また、塵の多い成膜室から緩衝室へ
と成膜原料ガスが流入する方向であるため、塵を巻き込
みやすい構造で、可撓性基板などの被成膜基板へ塵が付
着する頻度が高くなることも問題である。
【０００５】クロスコンタミネーションを防止する他の
方法は、特開平9-107116号公報に開示されている。各成
膜室間に、断面の開口部寸法が処理対象基板を通し得る
最小の寸法となる接続管（実質的には緩衝室）を設け、
接続管に、イナートガス（水素や希ガス）を導入する方
法である。図２は成膜室を接続する接続管にイナートガ
スを導入し、雰囲気制御を行うための従来構造である。
イナートガス208は接続管204から成膜室201及び203へと
流入する。成膜室201、203の雰囲気圧力をそれぞれＰｃ
３、Ｐｃ４とし、接続管内の雰囲気圧力をＰｓ１とする
と、圧力の大きさはＰｓ１＞Ｐｃ３、Ｐｃ４の関係にな
る。前記方法では、各成膜室の雰囲気制御も効果的で、
被成膜基板への塵の付着も少ない。しかし、イナートガ
スが成膜用プラズマ中に混入することから半導体膜の膜
質が変化してしまうという問題が発生する。本来、イナ
ートガスは不活性であるが半導体膜中では不純物として
導電特性などの物性に変化をもたらしてしまう。
方法は、特開平9-107116号公報に開示されている。各成
膜室間に、断面の開口部寸法が処理対象基板を通し得る
最小の寸法となる接続管（実質的には緩衝室）を設け、
接続管に、イナートガス（水素や希ガス）を導入する方
法である。図２は成膜室を接続する接続管にイナートガ
スを導入し、雰囲気制御を行うための従来構造である。
イナートガス208は接続管204から成膜室201及び203へと
流入する。成膜室201、203の雰囲気圧力をそれぞれＰｃ
３、Ｐｃ４とし、接続管内の雰囲気圧力をＰｓ１とする
と、圧力の大きさはＰｓ１＞Ｐｃ３、Ｐｃ４の関係にな
る。前記方法では、各成膜室の雰囲気制御も効果的で、
被成膜基板への塵の付着も少ない。しかし、イナートガ
スが成膜用プラズマ中に混入することから半導体膜の膜
質が変化してしまうという問題が発生する。本来、イナ
ートガスは不活性であるが半導体膜中では不純物として
導電特性などの物性に変化をもたらしてしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】基板を連続して処理す
る、複数の基板処理室を備えた基板処理装置において、
基板処理室間の雰囲気分離を行い、クロスコンタミネー
ションを防止し、原料ガスと異なるガス種が基板処理室
内に混入することによる半導体膜の膜質悪化及び基板処
理能力の悪化を防止する。
る、複数の基板処理室を備えた基板処理装置において、
基板処理室間の雰囲気分離を行い、クロスコンタミネー
ションを防止し、原料ガスと異なるガス種が基板処理室
内に混入することによる半導体膜の膜質悪化及び基板処
理能力の悪化を防止する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
つの処理室と、前記処理室とは独立した排気系を持つ、
少なくとも一つの緩衝室を設けた基板処理装置におい
て、前記処理室と前記緩衝室の間は、接続管を設け、前
記接続管にガス導入口を設けたことを特徴とした基板処
理装置である。前記接続管は、断面の開口部寸法が処理
対象基板を通し得る最小の寸法となるようにする。
つの処理室と、前記処理室とは独立した排気系を持つ、
少なくとも一つの緩衝室を設けた基板処理装置におい
て、前記処理室と前記緩衝室の間は、接続管を設け、前
記接続管にガス導入口を設けたことを特徴とした基板処
理装置である。前記接続管は、断面の開口部寸法が処理
対象基板を通し得る最小の寸法となるようにする。
【０００８】図３は本発明の一実施例における基板処理
室分離の構造である。基板処理室301と303の間には雰囲
気分離のための緩衝室302を設け、各基板処理室と緩衝
室の間は基板処理用ガスの導入管307a及び307bをそれぞ
れ備えた接続管304a及び304bで接続する。ここで本発明
の特徴となるのが、接続管へ導入するガスが隣接する基
板処理室で必要とされる基板処理用ガスであることであ
る。例えば導入ガス308は基板処理室301で使用するガ
ス、導入ガス309は基板処理室303で使用するガスであ
る。本発明により基板処理室の雰囲気組成を変えること
なく、純度の高い半導体膜を処理することが可能とな
る。また基板処理室301、303の雰囲気圧力をそれぞれＰ
ｃ５、Ｐｃ６とし、接続管304a、304b内の雰囲気圧力を
それぞれＰｓ２、Ｐｓ３とし、緩衝室302内の雰囲気圧
力をＰｂ２とすると、圧力の大きさはＰｓ２、Ｐｓ３＞
Ｐｓ５、Ｐｓ６＞Ｐｂ２の関係になる。前記圧力関係に
より基板処理用ガス308は接続管から基板処理室301及び
緩衝室302へと流入し、基板処理用ガス309は接続管から
基板処理室303及び緩衝室302へと流入するため、塵の多
い基板処理室から緩衝室への塵の移動は、ガス流に逆ら
って発生することはなく、被処理基板への付着も少な
い。
室分離の構造である。基板処理室301と303の間には雰囲
気分離のための緩衝室302を設け、各基板処理室と緩衝
室の間は基板処理用ガスの導入管307a及び307bをそれぞ
れ備えた接続管304a及び304bで接続する。ここで本発明
の特徴となるのが、接続管へ導入するガスが隣接する基
板処理室で必要とされる基板処理用ガスであることであ
る。例えば導入ガス308は基板処理室301で使用するガ
ス、導入ガス309は基板処理室303で使用するガスであ
る。本発明により基板処理室の雰囲気組成を変えること
なく、純度の高い半導体膜を処理することが可能とな
る。また基板処理室301、303の雰囲気圧力をそれぞれＰ
ｃ５、Ｐｃ６とし、接続管304a、304b内の雰囲気圧力を
それぞれＰｓ２、Ｐｓ３とし、緩衝室302内の雰囲気圧
力をＰｂ２とすると、圧力の大きさはＰｓ２、Ｐｓ３＞
Ｐｓ５、Ｐｓ６＞Ｐｂ２の関係になる。前記圧力関係に
より基板処理用ガス308は接続管から基板処理室301及び
緩衝室302へと流入し、基板処理用ガス309は接続管から
基板処理室303及び緩衝室302へと流入するため、塵の多
い基板処理室から緩衝室への塵の移動は、ガス流に逆ら
って発生することはなく、被処理基板への付着も少な
い。
【０００９】本発明の雰囲気分離方法は、プラズマＣＶ
Ｄ装置、スパッタ装置、プラズマエッチング装置等の内
一つ、あるいは複数の装置を組み合わせたプラズマ処理
装置に限定されるものではなく、熱ＣＶＤ装置、蒸着装
置等の基板処理装置においても雰囲気分離を行い、基板
を連続して処理する必要がある場合には有効である。
Ｄ装置、スパッタ装置、プラズマエッチング装置等の内
一つ、あるいは複数の装置を組み合わせたプラズマ処理
装置に限定されるものではなく、熱ＣＶＤ装置、蒸着装
置等の基板処理装置においても雰囲気分離を行い、基板
を連続して処理する必要がある場合には有効である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、以下
に説明する。太陽電池作製用のプラズマＣＶＤ装置を例
として、ｎ層成膜室、緩衝室、ｉ層成膜室でのプラズマ
ＣＶＤ工程を、図３を用いて説明する。プラズマ処理室
301がｎ層成膜室、303がｉ層成膜室となる。ｎ層成室30
1には原料ガスであるSiH4+H2+PH3（308）を、接続管307
aを通じて供給し、同時に緩衝室302へも同原料ガスが流
入する。他方、ｉ層成膜室303では原料ガスであるSiH4+
H2（309）を、接続管307bを通じて供給し、同時に緩衝
室302へも同原料ガスが流入する。緩衝室302に流入した
各原料ガスは独立した排気系306bによって、そのほとん
どが緩衝室外へと排気される。また、各原料ガスは接続
管を通じて緩衝室に流入するため、一度緩衝室へ流入し
た原料ガスが接続管内のガス流に逆らって再び成膜室に
流入することはない。原料ガスは接続管を通じて成膜室
へと供給されるが、成膜室内に別途原料ガスの供給口を
設けても良い。
に説明する。太陽電池作製用のプラズマＣＶＤ装置を例
として、ｎ層成膜室、緩衝室、ｉ層成膜室でのプラズマ
ＣＶＤ工程を、図３を用いて説明する。プラズマ処理室
301がｎ層成膜室、303がｉ層成膜室となる。ｎ層成室30
1には原料ガスであるSiH4+H2+PH3（308）を、接続管307
aを通じて供給し、同時に緩衝室302へも同原料ガスが流
入する。他方、ｉ層成膜室303では原料ガスであるSiH4+
H2（309）を、接続管307bを通じて供給し、同時に緩衝
室302へも同原料ガスが流入する。緩衝室302に流入した
各原料ガスは独立した排気系306bによって、そのほとん
どが緩衝室外へと排気される。また、各原料ガスは接続
管を通じて緩衝室に流入するため、一度緩衝室へ流入し
た原料ガスが接続管内のガス流に逆らって再び成膜室に
流入することはない。原料ガスは接続管を通じて成膜室
へと供給されるが、成膜室内に別途原料ガスの供給口を
設けても良い。
【００１１】
【実施例】［実施例１］本発明の実施例について、図面
を参照しながら説明する。図４は本発明であるプラズマ
処理室分離方法を用いたロールツーロール方式マルチチ
ャンバープラズマ処理装置である。先ず、図４の装置を
太陽電池作成用のロールツーロール方式マルチチャンバ
ープラズマＣＶＤ装置として実施例を説明する。本図面
はプラズマ電極に平行平板方式を用いているが、特に本
構造に限定したものではなく、キャン方式、曲面ローラ
ー方式を用いたものでも効果は同様である。
を参照しながら説明する。図４は本発明であるプラズマ
処理室分離方法を用いたロールツーロール方式マルチチ
ャンバープラズマ処理装置である。先ず、図４の装置を
太陽電池作成用のロールツーロール方式マルチチャンバ
ープラズマＣＶＤ装置として実施例を説明する。本図面
はプラズマ電極に平行平板方式を用いているが、特に本
構造に限定したものではなく、キャン方式、曲面ローラ
ー方式を用いたものでも効果は同様である。
【００１２】401は巻き出しロール、402a、402b、402
c、402d、402e、402f、402g、402h、402i、402j、402
k、402lはガイドローラー、403は可撓性の被成膜基板で
あるＰＥＮフィルム（ポリエチレンナフタレート）、40
4a、404b、404c及び405a、405b、405cはｐ、ｉ、ｎの各
導電型を有するアモルファスシリコンを成膜するための
プラズマＣＶＤの電極対である。406は各導電型のアモ
ルファスシリコンを成膜したフィルムを巻取る巻き取り
ロールとなっている。407のロード室、409a、409b、409
cの成膜室、410に示すアンロード室それぞれの間には本
発明の構成である408a、408b、408c、408dの緩衝室及び
411a、411b、411c、411d、411e、411fの原料ガス導入口
付接続管を設けている。409a、409b、409cの成膜室はそ
れぞれｎ型、ｉ型、ｐ型の導電率を有するアモルファス
シリコンを成膜する成膜室で、原料ガス導入口である41
1a、411bからはSiH4+H2+PH3、411c、411dからはSiH4+H
2、411e、411fからはSiH4+H2+B2H6を導入する。
c、402d、402e、402f、402g、402h、402i、402j、402
k、402lはガイドローラー、403は可撓性の被成膜基板で
あるＰＥＮフィルム（ポリエチレンナフタレート）、40
4a、404b、404c及び405a、405b、405cはｐ、ｉ、ｎの各
導電型を有するアモルファスシリコンを成膜するための
プラズマＣＶＤの電極対である。406は各導電型のアモ
ルファスシリコンを成膜したフィルムを巻取る巻き取り
ロールとなっている。407のロード室、409a、409b、409
cの成膜室、410に示すアンロード室それぞれの間には本
発明の構成である408a、408b、408c、408dの緩衝室及び
411a、411b、411c、411d、411e、411fの原料ガス導入口
付接続管を設けている。409a、409b、409cの成膜室はそ
れぞれｎ型、ｉ型、ｐ型の導電率を有するアモルファス
シリコンを成膜する成膜室で、原料ガス導入口である41
1a、411bからはSiH4+H2+PH3、411c、411dからはSiH4+H
2、411e、411fからはSiH4+H2+B2H6を導入する。
【００１３】成膜室の成膜時圧力は133Paであるのに対
し、緩衝室は独立真空系で10Paとしてある。それぞれの
成膜室には両隣に接続される原料ガス導入口から接続管
を通して原料ガスが流入され、それぞれの導電率を有す
るアモルファスシリコンが成膜される。一方で各成膜室
に対向する方向に設けられた緩衝室にも接続管を通して
原料ガスが流入され、独立の真空系にて緩衝室外へと排
気される。また、緩衝室へ流入した原料ガス分子は接続
管内のガス流に逆らって再度プラズマ室に流入すること
ができないため、各成膜室の雰囲気は不純物が混入する
ことなく一定に保たれる。加えて、緩衝室から成膜室方
向へとガスが流れるため、塵が可撓性基板に付着する頻
度を抑えることができる。
し、緩衝室は独立真空系で10Paとしてある。それぞれの
成膜室には両隣に接続される原料ガス導入口から接続管
を通して原料ガスが流入され、それぞれの導電率を有す
るアモルファスシリコンが成膜される。一方で各成膜室
に対向する方向に設けられた緩衝室にも接続管を通して
原料ガスが流入され、独立の真空系にて緩衝室外へと排
気される。また、緩衝室へ流入した原料ガス分子は接続
管内のガス流に逆らって再度プラズマ室に流入すること
ができないため、各成膜室の雰囲気は不純物が混入する
ことなく一定に保たれる。加えて、緩衝室から成膜室方
向へとガスが流れるため、塵が可撓性基板に付着する頻
度を抑えることができる。
【００１４】本実施例において、各成膜室では純度の高
い原料ガスによってアモルファスシリコンの成膜がなさ
れるとともに、塵の基板への付着を抑えることが可能と
なった。本実施例ではマルチチャンバープラズマＣＶＤ
装置を例としたが、シングルチャンバーでの単層および
往復多層成膜やスパッタ装置などに適用できることは言
うまでもなく、太陽電池に限らずＴＦＴなどのシリコン
活性層形成にも有効である。
い原料ガスによってアモルファスシリコンの成膜がなさ
れるとともに、塵の基板への付着を抑えることが可能と
なった。本実施例ではマルチチャンバープラズマＣＶＤ
装置を例としたが、シングルチャンバーでの単層および
往復多層成膜やスパッタ装置などに適用できることは言
うまでもなく、太陽電池に限らずＴＦＴなどのシリコン
活性層形成にも有効である。
【００１５】［実施例２］本発明の他の実施例につい
て、図４をロールツーロール方式スパッタ装置として説
明する。409aはアルミニウムをスパッタリング法によっ
て成膜する成膜室である。先ず、接続管上のガス導入口
411a及び411bからアルゴンガスを導入し、409a内をアル
ゴンガス雰囲気にする。次に雰囲気ガス圧力を67Paに調
整し、404aと405aの間に電力を投入し、プラズマを発生
させる。 409bはＩＴＯをスパッタリング法によって成
膜する成膜室で、成膜時、ガス導入口411c及び411dから
アルゴンガスと酸素を導入し、409b内をアルゴンガスと
酸素の混合ガス雰囲気にする。成膜時ガス圧力は67Paと
する。成膜室409aと409bの間には緩衝室408bを設け、各
成膜室と緩衝室はガス導入口を設けた接続管で接続す
る。404bと405bはそれぞれプラズマを発生させるための
電極対である。
て、図４をロールツーロール方式スパッタ装置として説
明する。409aはアルミニウムをスパッタリング法によっ
て成膜する成膜室である。先ず、接続管上のガス導入口
411a及び411bからアルゴンガスを導入し、409a内をアル
ゴンガス雰囲気にする。次に雰囲気ガス圧力を67Paに調
整し、404aと405aの間に電力を投入し、プラズマを発生
させる。 409bはＩＴＯをスパッタリング法によって成
膜する成膜室で、成膜時、ガス導入口411c及び411dから
アルゴンガスと酸素を導入し、409b内をアルゴンガスと
酸素の混合ガス雰囲気にする。成膜時ガス圧力は67Paと
する。成膜室409aと409bの間には緩衝室408bを設け、各
成膜室と緩衝室はガス導入口を設けた接続管で接続す
る。404bと405bはそれぞれプラズマを発生させるための
電極対である。
【００１６】ここで成膜室409aと409bにそれぞれ導入し
たガスが互いに混合し、各成膜室に必要な雰囲気組成と
は変わってしまうと、スパッタリング法により成膜され
たアルミニウム膜及びＩＴＯ膜における導電率等の膜質
が変化してしまう。特にアルミニウム膜においては雰囲
気に酸素が混合することによって導電率が下がり、所望
の高導電率を得ることができない。
たガスが互いに混合し、各成膜室に必要な雰囲気組成と
は変わってしまうと、スパッタリング法により成膜され
たアルミニウム膜及びＩＴＯ膜における導電率等の膜質
が変化してしまう。特にアルミニウム膜においては雰囲
気に酸素が混合することによって導電率が下がり、所望
の高導電率を得ることができない。
【００１７】しかし成膜室409aと409bの間に接続管及び
緩衝室408bを設け、本発明である、接続管に設けたガス
導入口からの、前記ガス導入方法を用いると、成膜室間
の雰囲気は分離される。そして成膜室409aにはアルゴン
ガス、成膜室409bにはアルゴンガスと酸素の混合ガスと
いう雰囲気に分離され、各成膜室に必要な雰囲気組成を
得ることができる。また成膜されたアルミニウム膜及び
ＩＴＯ膜における導電率等の膜質に変化を及ぼさず、所
望の膜質を得ることができる。
緩衝室408bを設け、本発明である、接続管に設けたガス
導入口からの、前記ガス導入方法を用いると、成膜室間
の雰囲気は分離される。そして成膜室409aにはアルゴン
ガス、成膜室409bにはアルゴンガスと酸素の混合ガスと
いう雰囲気に分離され、各成膜室に必要な雰囲気組成を
得ることができる。また成膜されたアルミニウム膜及び
ＩＴＯ膜における導電率等の膜質に変化を及ぼさず、所
望の膜質を得ることができる。
【００１８】［実施例３］本発明の他の実施例につい
て、以下に示す。図４に示すロールツーロール方式プラ
ズマ処理装置を使用して、図５に示す可撓性基板上の非
単結晶シリコン膜を連続加工する。
て、以下に示す。図４に示すロールツーロール方式プラ
ズマ処理装置を使用して、図５に示す可撓性基板上の非
単結晶シリコン膜を連続加工する。
【００１９】先ず、図５（Ａ）に示すような可撓性基板
503を準備し、ロール状に巻く。可撓性基板503上には金
属電極502、非結晶シリコン膜501を堆積する。
503を準備し、ロール状に巻く。可撓性基板503上には金
属電極502、非結晶シリコン膜501を堆積する。
【００２０】図４に示す装置の409aはＩＴＯをスパッタ
リング法によって成膜するスパッタ室、409bはCF4+O2に
よる非単結晶シリコン膜のプラズマエッチング室であ
る。スパッタ室409aとプラズマエッチング室409bの間に
は緩衝室408bを設け、スパッタ室と緩衝室、プラズマエ
ッチング室と緩衝室はそれぞれガス導入口を設けた接続
管で接続する。404aと405a 、404bと405bはそれぞれプ
ラズマを発生させるための電極対である。この装置に前
記可撓性基板を設置する。巻き出しローラー401から前
記可撓性基板を巻き出し、巻き取りローラー406に巻き
取り、可撓性基板を搬送しながら連続処理する。
リング法によって成膜するスパッタ室、409bはCF4+O2に
よる非単結晶シリコン膜のプラズマエッチング室であ
る。スパッタ室409aとプラズマエッチング室409bの間に
は緩衝室408bを設け、スパッタ室と緩衝室、プラズマエ
ッチング室と緩衝室はそれぞれガス導入口を設けた接続
管で接続する。404aと405a 、404bと405bはそれぞれプ
ラズマを発生させるための電極対である。この装置に前
記可撓性基板を設置する。巻き出しローラー401から前
記可撓性基板を巻き出し、巻き取りローラー406に巻き
取り、可撓性基板を搬送しながら連続処理する。
【００２１】ＩＴＯスパッタ室409aではマスク等を使用
してＩＴＯを成膜する。成膜時、接続管上のガス導入口
411a及び411bからアルゴンガス及び酸素を導入し、409a
内をアルゴンガス及び酸素の混合ガス雰囲気にする。成
膜時圧力は67Paとする。前記成膜後、図５（Ｂ）に示す
構造が作成できる。504はＩＴＯ、505はマスクによりＩ
ＴＯが成膜されなかったＩＴＯの開口部である。
してＩＴＯを成膜する。成膜時、接続管上のガス導入口
411a及び411bからアルゴンガス及び酸素を導入し、409a
内をアルゴンガス及び酸素の混合ガス雰囲気にする。成
膜時圧力は67Paとする。前記成膜後、図５（Ｂ）に示す
構造が作成できる。504はＩＴＯ、505はマスクによりＩ
ＴＯが成膜されなかったＩＴＯの開口部である。
【００２２】プラズマエッチング室409bではCF4+O2のプ
ラズマにより、非単結晶シリコン膜のプラズマエッチン
グを行う。エッチング時、ガス導入口411c及び411dから
CF4と酸素（O2）を導入し、409b内をCF4と酸素の混合ガ
ス雰囲気にする。エッチング時圧力は100Paとする。前
記プラズマエッチングで、図５（Ｂ）に示す開口部505
の下に位置する非単結晶シリコン層のみがエッチングさ
れ、図５（Ｃ）に示す構造が作成できる。
ラズマにより、非単結晶シリコン膜のプラズマエッチン
グを行う。エッチング時、ガス導入口411c及び411dから
CF4と酸素（O2）を導入し、409b内をCF4と酸素の混合ガ
ス雰囲気にする。エッチング時圧力は100Paとする。前
記プラズマエッチングで、図５（Ｂ）に示す開口部505
の下に位置する非単結晶シリコン層のみがエッチングさ
れ、図５（Ｃ）に示す構造が作成できる。
【００２３】本実施例において、スパッタ室409aとプラ
ズマエッチング室409bにそれぞれ導入したガスが互いに
混合し、各処理室に必要な雰囲気組成とは変わってしま
うと、スパッタリング法により成膜されたＩＴＯ膜にお
ける導電率等の膜質が変化したり、非単結晶シリコン膜
のエッチング速度等が変化したりする。しかしスパッタ
室409aとプラズマエッチング室409bの間に接続管及び緩
衝室408bを設け、本発明である、接続管に設けたガス導
入口からの、前記ガス導入方法を用いると、各処理室間
の雰囲気は分離される。そしてスパッタ室409aにはアル
ゴンガスと酸素の混合ガス、プラズマエッチング室409b
にはCF4と酸素の混合ガスと、各処理室に必要な雰囲気
組成を得ることができる。また成膜されたＩＴＯ膜にお
ける導電率等の膜質に変化を及ぼしたり、非単結晶シリ
コン膜のエッチング速度等が変化したりせず、所望の処
理が可能となる。
ズマエッチング室409bにそれぞれ導入したガスが互いに
混合し、各処理室に必要な雰囲気組成とは変わってしま
うと、スパッタリング法により成膜されたＩＴＯ膜にお
ける導電率等の膜質が変化したり、非単結晶シリコン膜
のエッチング速度等が変化したりする。しかしスパッタ
室409aとプラズマエッチング室409bの間に接続管及び緩
衝室408bを設け、本発明である、接続管に設けたガス導
入口からの、前記ガス導入方法を用いると、各処理室間
の雰囲気は分離される。そしてスパッタ室409aにはアル
ゴンガスと酸素の混合ガス、プラズマエッチング室409b
にはCF4と酸素の混合ガスと、各処理室に必要な雰囲気
組成を得ることができる。また成膜されたＩＴＯ膜にお
ける導電率等の膜質に変化を及ぼしたり、非単結晶シリ
コン膜のエッチング速度等が変化したりせず、所望の処
理が可能となる。
【００２４】［実施例４］本発明の他の実施例につい
て、以下に示す。図６に示すバッチ方式プラズマＣＶＤ
装置を使用して、透明導電膜付きガラス基板上に非単結
晶シリコン膜を連続成膜する。さらに集積型太陽電池を
作成する。
て、以下に示す。図６に示すバッチ方式プラズマＣＶＤ
装置を使用して、透明導電膜付きガラス基板上に非単結
晶シリコン膜を連続成膜する。さらに集積型太陽電池を
作成する。
【００２５】先ず、図７（Ａ）に示すような透明導電膜
702付きガラス基板703を準備する。前記透明導電膜には
ＩＴＯとＳｎＯ２を二層重ねたものを使用する。ＩＴＯ
の膜厚は５０ｎｍ、ＳｎＯ２の膜厚は２０ｎｍである。
また透明導電膜は、開口部705を設け島状に分割する。
702付きガラス基板703を準備する。前記透明導電膜には
ＩＴＯとＳｎＯ２を二層重ねたものを使用する。ＩＴＯ
の膜厚は５０ｎｍ、ＳｎＯ２の膜厚は２０ｎｍである。
また透明導電膜は、開口部705を設け島状に分割する。
【００２６】次に、透明導電膜付きガラス基板を、図６
に示すバッチ方式プラズマＣＶＤ装置の基板導入用カセ
ットに設置する。この時、ガラス基板は、成膜後の非単
結晶シリコン膜をパターニングできるようマスクを取り
付ける。プラズマＣＶＤ装置には、各成膜室609a、609
b、609cの間には緩衝室608b、608cを設け、更に各成膜
室と緩衝室の間はそれぞれガス導入口を設けた接続管で
接続する。604aと605a、604bと605b、606aと606bはそれ
ぞれプラズマを発生させるための電極対である。透明導
電膜付きガラス基板は、基板設置機構603及びバッチ搬
送機構602a、602b、602c、602dにより搬送しながら、成
膜室609aにてｐ型、成膜室609bにてｉ型、成膜室609cに
てｎ型の非単結晶シリコン層を、プラズマＣＶＤ法によ
り成膜する。成膜時、接続管上のガス導入口611a及び61
1bからはSiH4+H2+B2H6、611c及び611dからはSiH4+H2、6
11e及び611fからはSiH4+H2+PH3を導入する。ｐ、ｎ層の
膜厚は２０〜５０ｎｍ、ｉ層の膜厚は３００〜８００ｎ
ｍとする。成膜後、ガラス基板は基板搬送機構により取
り出し用カセット606に設置される。この時ガラス基板
からマスクを取り外す。すると図７（Ｂ）に示すよう
に、ガラス基板上に透明導電膜702及び非単結晶シリコ
ン層701を成膜したものを得る。
に示すバッチ方式プラズマＣＶＤ装置の基板導入用カセ
ットに設置する。この時、ガラス基板は、成膜後の非単
結晶シリコン膜をパターニングできるようマスクを取り
付ける。プラズマＣＶＤ装置には、各成膜室609a、609
b、609cの間には緩衝室608b、608cを設け、更に各成膜
室と緩衝室の間はそれぞれガス導入口を設けた接続管で
接続する。604aと605a、604bと605b、606aと606bはそれ
ぞれプラズマを発生させるための電極対である。透明導
電膜付きガラス基板は、基板設置機構603及びバッチ搬
送機構602a、602b、602c、602dにより搬送しながら、成
膜室609aにてｐ型、成膜室609bにてｉ型、成膜室609cに
てｎ型の非単結晶シリコン層を、プラズマＣＶＤ法によ
り成膜する。成膜時、接続管上のガス導入口611a及び61
1bからはSiH4+H2+B2H6、611c及び611dからはSiH4+H2、6
11e及び611fからはSiH4+H2+PH3を導入する。ｐ、ｎ層の
膜厚は２０〜５０ｎｍ、ｉ層の膜厚は３００〜８００ｎ
ｍとする。成膜後、ガラス基板は基板搬送機構により取
り出し用カセット606に設置される。この時ガラス基板
からマスクを取り外す。すると図７（Ｂ）に示すよう
に、ガラス基板上に透明導電膜702及び非単結晶シリコ
ン層701を成膜したものを得る。
【００２７】更に裏面電極704を、マスクを使用して成
膜する。前記裏面電極材料にはクロムを使用する。また
前記裏面電極は、膜厚を３００ｎｍとする。そして図７
（Ｃ）に示すような集積型太陽電池構造を得る。その後
図７（Ｄ）に示すように、取り出し電極706を形成し、
導線707を取り付け、集積型太陽電池を完成する。前記
取り出し電極には導電性接着剤を使用する。
膜する。前記裏面電極材料にはクロムを使用する。また
前記裏面電極は、膜厚を３００ｎｍとする。そして図７
（Ｃ）に示すような集積型太陽電池構造を得る。その後
図７（Ｄ）に示すように、取り出し電極706を形成し、
導線707を取り付け、集積型太陽電池を完成する。前記
取り出し電極には導電性接着剤を使用する。
【００２８】本実施例において、各成膜室609a、609b、
609cにそれぞれ導入した原料ガスが互いに混合し、各成
膜室に必要な雰囲気組成とは変わってしまうと、特にｉ
層中に不純物順位が多量に形成され、ｉ層膜質の低下と
共に太陽電池出力特性の大幅な低下を引き起こす。しか
し各成膜室間に接続管及び緩衝室を設け、本発明であ
る、接続管に設けたガス導入口から原料ガスを導入する
と、各処理室間の雰囲気は分離され、各成膜室に必要な
雰囲気組成を得ることができる。また成膜した非単結晶
シリコン膜の特性、更には太陽電池の出力特性に変化を
及ぼさず、所望の成膜が可能となる。
609cにそれぞれ導入した原料ガスが互いに混合し、各成
膜室に必要な雰囲気組成とは変わってしまうと、特にｉ
層中に不純物順位が多量に形成され、ｉ層膜質の低下と
共に太陽電池出力特性の大幅な低下を引き起こす。しか
し各成膜室間に接続管及び緩衝室を設け、本発明であ
る、接続管に設けたガス導入口から原料ガスを導入する
と、各処理室間の雰囲気は分離され、各成膜室に必要な
雰囲気組成を得ることができる。また成膜した非単結晶
シリコン膜の特性、更には太陽電池の出力特性に変化を
及ぼさず、所望の成膜が可能となる。
【００２９】
【発明の効果】基板を連続して処理する、複数の基板処
理室を備えた基板処理装置において、本発明による、特
別なイナートガスを用いることなく原料ガスのみを接続
管へ導入する構造を使用することによって、各基板処理
室における雰囲気制御および塵の付着防止がより効果的
に行えるようになった。さらにクロスコンタミネーショ
ンの低減によって原料ガスと異なるガス種が基板処理室
中に混入することによる半導体膜の膜質悪化及び基板処
理能力の悪化を防止することが可能となった。
理室を備えた基板処理装置において、本発明による、特
別なイナートガスを用いることなく原料ガスのみを接続
管へ導入する構造を使用することによって、各基板処理
室における雰囲気制御および塵の付着防止がより効果的
に行えるようになった。さらにクロスコンタミネーショ
ンの低減によって原料ガスと異なるガス種が基板処理室
中に混入することによる半導体膜の膜質悪化及び基板処
理能力の悪化を防止することが可能となった。
【図１】緩衝室と独立排気系
【図２】接続管とイナートガス導入管
【図３】隣接する基板処理室で使用するガスを接続管へ
導入する新規構造
導入する新規構造
【図４】ロールツーロール方式プラズマ処理装置
【図５】可撓性基板上の非単結晶シリコン膜
【図６】バッチ方式プラズマＣＶＤ装置
【図７】透明導電膜付きガラス基板上の太陽電池
101、103、201、203 成膜室 102、204、302 緩衝室 104 基板を通す開口部 105、205 可撓性基板 106、206 独立排気系 204 接続管 207 イナートガス導入口 304a、304b 接続管 306a、306b、306c 独立排気系 307a、307b 基板処理用ガス導入管 308、309 導入ガス 401 巻き出しロール 402a、402b、402c、402d、402e、402f、402g、402h、402i、402j、
402k、402l ガイドローラー 403 可撓性基板 404a、404b、404c、604a、604b、604c 上部電極 405a、405b、405c、605a、605b、605c 下部電極 406 巻き取りロール 407、607 ロード室 408a、408b、408c、408d、608a、608b、608c、608d 緩衝室 409a、409b、409c、609a、609b、609c プラズマ処理室 410、610 アンロード室 411a、411b、411c、411d、411e、411f、611a、611b、611
c、611d、611e、611f原料ガス導入口付接続管 601 基板導入用カセット 602a、602b、602c、602d バッチ搬送機構 603 基板設置機構 606 基板取り出し用カセット
402k、402l ガイドローラー 403 可撓性基板 404a、404b、404c、604a、604b、604c 上部電極 405a、405b、405c、605a、605b、605c 下部電極 406 巻き取りロール 407、607 ロード室 408a、408b、408c、408d、608a、608b、608c、608d 緩衝室 409a、409b、409c、609a、609b、609c プラズマ処理室 410、610 アンロード室 411a、411b、411c、411d、411e、411f、611a、611b、611
c、611d、611e、611f原料ガス導入口付接続管 601 基板導入用カセット 602a、602b、602c、602d バッチ搬送機構 603 基板設置機構 606 基板取り出し用カセット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米澤 雅人 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 Ｆターム(参考） 4K029 BA03 BA50 BB02 BB10 BC09 BD01 CA05 DA01 DA02 DA06 DA09 JA10 KA01 4K030 AA06 AA17 BA30 CA06 CA07 CA17 DA04 EA06 EA11 EA12 FA01 FA03 GA04 GA14 KA08 KA45 LA16 5F004 AA14 BA04 BC05 BC06 BD04 CA01 DA01 DA26 5F031 CA05 CA09 DA01 FA02 GA53 GA60 MA03 MA07 MA28 MA29 MA32 NA01 NA04 NA08 NA17 NA20 5F045 AA08 AA19 AB03 AB04 AC01 AE21 AF07 BB08 BB14 CA13 DA52 DP22 DQ15 EB08 EC07 EE17 EE20 EH13 GB06 HA13 HA25
Claims (8)
- 【請求項１】少なくとも一つの処理室と、前記処理室と
は独立した排気系を持つ、少なくとも一つの緩衝室を設
けた基板処理装置において、前記処理室と前記緩衝室の
間は、接続管を設け、前記接続管にガス導入口を設けた
ことを特徴とする基板処理装置。 - 【請求項２】請求項１記載の基板処理装置において、前
記処理室は、減圧状態に保持され、ガスを導入する手
段、ガスを排気する手段、及びガスを分解するための電
磁波等のエネルギー供給手段を備えたことを特徴とする
基板処理装置。 - 【請求項３】請求項１または２記載の基板処理装置が、
プラズマＣＶＤ装置であることを特徴とする基板処理装
置。 - 【請求項４】請求項１または２記載の基板処理装置が、
スパッタ装置であることを特徴とする基板処理装置。 - 【請求項５】請求項１または２記載の基板処理装置が、
プラズマエッチング装置であることを特徴とする基板処
理装置。 - 【請求項６】請求項１または２記載の基板処理装置がプ
ラズマＣＶＤ装置、スパッタ装置、もしくはプラズマエ
ッチング装置を含む装置であることを特徴とする基板処
理装置。 - 【請求項７】請求項１乃至６のいずれか一項記載の基板
処理装置が、前記処理室、前記接続管、前記緩衝室を通
る経路の一方の端から他方の端に、基板を連続して搬送
させる手段を備えたことを特徴とする基板処理装置。 - 【請求項８】請求項１乃至７のいずれか一項記載の基板
処理装置において、可撓性基板を連続して搬送する手段
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000079552A JP4316767B2 (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 基板処理装置 |
| US09/812,327 US6620288B2 (en) | 2000-03-22 | 2001-03-19 | Substrate treatment apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000079552A JP4316767B2 (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 基板処理装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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