JP2002270600A - プラズマｃｖｄ装置、プラズマｃｖｄ方法及び薄膜太陽電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は基板に成膜する際に、その成膜速
度を向上させることができるようにしたプラズマＣＶＤ
装置を提供することにある。 【解決手段】 成膜室４〜６に搬送された基板１３に成
膜するプラズマ成膜装置において、上記基板を保持可能
であるとともに搬送駆動されるホルダ１４と、上記成膜
室に成膜用の原料ガスを供給する供給管２３，２４と、
上記成膜室に設けられ上記基板が対向した状態において
通電されることで上記成膜室にプラズマを発生させる高
周波電極２１と、少なくとも上記基板が上記電極に対向
する状態において上記ホルダと接触してこのホルダをア
ースする上部アース部材６１及び下部アース部材６２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】この発明は、基板にシリコン
系光電変換層を成膜するためのプラズマＣＶＤ装置、プ
ラズマＣＶＤ方法及びこれらの装置や方法によって形成
される薄膜太陽電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置としての薄膜太陽電池におい
ては、そのガラス基板に半導体層である、ｐ層、ｉ層及
びｎ層のシリコン系光電変換層が設けられる。基板への
半導体層の成膜は、通常プラズマＣＶＤ法によって行な
われる。

【０００３】上記ｐ層、ｉ層及びｎ層を基板に成膜する
場合、各層を同じ成膜室で成膜する単室反応形式がある
が、成膜室の内壁に付着した不純物（例えばＢ、Ｐな
ど）が膜中に取り込まれ易いため、膜質低下の原因にな
るということがある。よって、一般的には仕切壁を介し
てｐ層、ｉ層及びｎ層をそれぞれ成膜する複数の成膜室
を直列的に設けた、インライン方式が採用される。

【０００４】インライン方式の場合、基板を保持可能な
ホルダを有し、このホルダはキャリアによって各成膜室
にわたり搬送駆動されるようになっている。各成膜室に
は平板状の電極が設けられるとともに、成膜用の原料ガ
スが供給される。

【０００５】そして、上記ホルダが搬送されて上記電極
に上記基板が対向すると、電極には高周波電源から高周
波電力が供給される。それによって、成膜室の電極と基
板との対向面間で原料ガスがプラズマ化され、上記基板
に半導体層が成膜されるようになっている。

【０００６】成膜速度を向上させるには、電極に投入す
る高周波電力のパワーを大きくする。その場合、上記ホ
ルダのアースが十分にとれていないと、ホルダと電極と
の対向分部分以外に異常放電が発生する。それによっ
て、電極に投入する電力のパワーを増大しても、成膜速
度が増加しないということになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来、基板を保持した
ホルダのアースは、このホルダを搬送するキャリアを介
して行なっていた。すなわち、ホルダは上端がキャリア
に吊持され、下端はホルダが揺れ動くのを規制するため
にその下端に設けられたローラをガイドレールに係合さ
せている。

【０００８】ローラとガイドレールとは接触状態が確実
でないから、ホルダのアースのほとんどは、上端に設け
られたキャリアによって行なわれる。キャリアは、この
キャリアを駆動する歯車列などの駆動機構を介してアー
スすることができるものの、歯車列などの接触部分は電
気抵抗が大きいから、アースが確実に行なわれないとい
うことがある。

【０００９】そのため、ホルダのアースを十分にとるこ
とができないから、電極に投入される電力のパワーが増
大すると、電極と基板との間以外の部分にもプラズマ放
電が発生し、高周波電力のパワー増大に応じて成膜速度
を向上させることができないということがあった。

【００１０】ホルダは上端がキャリアに連結され、下端
に設けられたローラがガイドレールに移動可能に係合し
ているため、ガイドレールとローラとの間には隙間が生
じることが避けられない。そのため、キャリアによって
ホルダを搬送駆動し、基板が電極に対向する位置で位置
決めしても、上記ガイドレールとガイドローラとの隙間
に応じてホルダを一定の精度で位置決めすることができ
ない。

【００１１】それによって、基板と電極との平行度が低
下するため、基板に薄膜を均一な厚さで成膜することが
できないということがある。

【００１２】この発明は、ホルダを確実にアースして基
板と電極との対向面間以外の部分に異常なプラズマ放電
が発生するのを防止できるようにしたプラズマＣＶＤ装
置、プラズマＣＶＤ方法及びその方法や装置によって作
られる薄膜太陽電池を提供することにある。

【００１３】この発明は、電極に対して基板を一定の状
態で位置決めする、つまり電極と基板との平行度を高め
ることができるようにすることで、基板に均一な膜厚で
成膜できるようにしたプラズマＣＶＤ装置、プラズマＣ
ＶＤ方法及びその方法や装置によって作られる薄膜太陽
電池を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、成膜
室に搬送された基板に成膜するプラズマ成膜装置におい
て、上記基板を保持可能であるとともに搬送駆動される
ホルダと、上記成膜室に成膜用の原料ガスを供給する供
給手段と、上記成膜室に設けられ上記基板が対向した状
態において通電されることで上記成膜室にプラズマを発
生させる電極と、少なくとも上記基板が上記電極に対向
する状態において上記ホルダと接触してこのホルダをア
ースするアース手段とを具備したことを特徴とするプラ
ズマＣＶＤ装置にある。

【００１５】請求項２の発明は、上記アース手段は、上
記基板が上記電極に対向する位置において基板と電極と
の対向状態を一定に維持する位置決め手段を兼ねている
ことを特徴とする請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置に
ある。

【００１６】請求項３の発明によれば、成膜室に搬送さ
れた基板に成膜するプラズマ成膜装置において、上記基
板を保持可能であるとともに搬送駆動されるホルダと、
上記成膜室に成膜用の原料ガスを供給する供給手段と、
上記成膜室に設けられ上記基板が対向した状態において
通電されることで上記成膜室にプラズマを発生させる電
極と、上記基板が上記電極に対向する位置において上記
ホルダに接触してこれらの対向状態を一定に維持する位
置決め手段とを具備したことを特徴とするプラズマＣＶ
Ｄ装置にある。

【００１７】請求項４の発明は、上記アース手段は、ば
ね状部材であることを特徴とする請求項１記載のプラズ
マＣＶＤ装置にある。

【００１８】請求項５の発明は、上記アース手段は、上
記ホルダの搬送方向と交差する上下方向の上部をアース
する上部アース部材と、上記上下方向の下部をアースす
る下部アース部材と、上部アース部材と下部アース部材
とを電気的に導通させる導通部材とを備えていることを
特徴とする請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置にある。

【００１９】請求項６の発明は、上記成膜室には、上記
基板を加熱するヒータが設けられ、上記アース手段は上
記ホルダと上記ヒータとのいずれか一方に設けられ、他
方には上記アース手段に電気的に接触する接触部材が設
けられていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ
ＣＶＤ装置にある。

【００２０】請求項７の発明は、成膜室に搬送された基
板に成膜するプラズマ成膜装置において、上記基板を保
持可能であるとともに搬送駆動されるキャリアにほぼ平
行に吊り下げられた一対のホルダと、上記成膜室に成膜
用の原料ガスを供給する供給手段と、上記成膜室に上記
一対のホルダの間に位置するよう設けられ成膜室に搬送
された上記基板を加熱するヒータと、上記成膜室に設け
られ一対のホルダに保持された上記基板がそれぞれ対向
した状態において通電されることで上記成膜室にプラズ
マを発生させる一対の電極と、上記成膜室に設けられ上
記キャリアに吊り下げられた一対のホルダの下端部を移
動可能にガイドするガイド手段と、少なくとも上記基板
が上記電極に対向した状態において各ホルダに接触して
これらホルダを電気的にアースするとともに各ホルダに
保持された基板と上記電極との対向状態を一定に維持す
るアース手段とを具備したことを特徴とするプラズマＣ
ＶＤ装置にある。

【００２１】請求項８の発明によれば、基板をホルダに
保持して成膜室に搬送することで、この基板に成膜する
プラズマ成膜方法において、基板を上記成膜室に搬送し
この成膜室に設けられた電極に対向するよう位置決めす
る工程と、上記成膜室に成膜用の原料ガスを供給する工
程と、上記電極に通電して上記成膜室にプラズマを発生
させ上記基板に薄膜を形成する工程と、基板に薄膜を形
成するに先立って上記ホルダを強制的にアースする工程
とを具備したことを特徴とするプラズマＣＶＤ方法にあ
る。

【００２２】請求項９の発明は、上記ホルダを強制的に
アースすると同時に、このホルダに保持された基板を上
記電極に対して所定の状態に位置決めすることを特徴と
する請求項８記載のプラズマＣＶＤ方法にある。

【００２３】請求項１０の発明は、上記成膜室に供給さ
れる原料ガスの圧力は５００Ｐａ以上、基板と電極との
対向間隔は１２ｍｍ以下、上記電極に印加される電圧は
パワーが２ＫＷ以上で、周波数が１３ＭＨｚ以上である
ことを特徴とする請求項８記載のプラズマＣＶＤ方法に
ある。

【００２４】請求項１１の発明は、シリコン系光電変換
層を有する薄膜太陽電池において、請求項８記載のプラ
ズマＣＶＤ方法によって上記シリコン系光電変換層が形
成されたことを特徴とする薄膜太陽電池にある。

【００２５】請求項１２の発明は、シリコン系光電変換
層を有する薄膜太陽電池において、請求項１記載のプラ
ズマＣＶＤ装置によって上記シリコン系光電変換層が形
成されたことを特徴とする薄膜太陽電池にある。

【００２６】この発明によれば、基板が電極に対向する
状態において、基板を保持したホルダを強制的にアース
するため、電極に供給する電力のパワーを増大させて
も、基板と電極との対向面間以外の部分でプラズマ放電
が発生するのを防止することが可能となる。

【００２７】この発明によれば、基板が電極に対向する
位置において、基板を保持したホルダに接触すること
で、基板と電極との対向状態を一定に維持することがで
きるため、基板に形成される薄膜の厚さを均一化するこ
とが可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面を参照して説明する。

【００２９】図１と図２にはこの発明の一実施の形態に
係るシリコン系光電変換層を製造するプラズマＣＶＤ装
置を示す。このプラズマＣＶＤ装置は装置本体１を備え
ている。この装置本体１は細長い箱型状をなしていて、
その内部空間は隔壁２によって複数の室に区画形成され
ている。

【００３０】図１はＣＶＤ装置を側面より見た図、図２
は上面より見た図である。

【００３１】すなわち、上記本体１は、上記隔壁２によ
って長手方向一端部から加熱室３、第１の成膜室４、複
数の第２の成膜室５、第３の成膜室６及び取出し室７に
順次区画形成されている。第２の成膜室５は２乃至６程
度の複数であって、この実施の形態では５つの第２の成
膜室５（図１では一部省略している）が形成されてい
る。

【００３２】図２に示すように各室３〜７を区画した隔
壁２と、本体１の長手方向一端壁と他端壁とには、それ
ぞれ矩形状の連通孔８が開口形成されている。各連通孔
８は開閉自在なシャッタ９によって気密に閉塞されてい
る。各シャッタ９を開閉駆動するそれぞれの駆動源１０
は制御装置１１によって駆動制御されるようになってい
る。なお、駆動源１０としてはリニアモータや流体圧シ
リンダなどが用いられる。

【００３３】この実施の形態では、各駆動源１０には上
記制御装置１１から同じタイミングで駆動信号が入力さ
れるようになっている。それによって、各シャッタ９は
それぞれの連通孔８を同時に開閉するようになってい
る。なお、各シャッタ９は個々別々に開閉してもよい
が、同時に開閉する方がタクト的には好ましい。

【００３４】上記取出し室７を除く他の各室４〜６に
は、これら室の幅方向中央部分にヒータ１２が立位状態
で配設されている。これらヒータ１２は、上記制御装置
１１からの制御信号によって加熱室３、第１乃至第３の
成膜室４〜６をそれぞれ所定の温度に加熱する。ヒータ
１２の詳細は図示しないが、導電性の炭素カーボンによ
って形成された板状部材の内部に発熱線が埋設されてな
る。

【００３５】上記加熱室３の連通孔８からは、一側面に
基板１３が保持された一対のホルダ１４が、基板１３が
保持されていない他側面（背面）を上記ヒータ１２に対
向させて送り込まれる。上記ホルダ１４は後述するごと
く少なくとも一部が所定の熱容量を有する材料、たとえ
ば金属などによって形成されている。

【００３６】上記ホルダ１４はヒータ１２と同様、立位
状態となっていて、後述するごとく加熱室３に搬入され
た後、上記加熱室３から取出し室７に向かって順次間欠
的に搬送されるようになっている。

【００３７】上記加熱室３へのホルダ１４の搬入と、上
記取出し室７からのホルダ１４の搬出、及びホルダ１４
を隣り合う室４〜７へ搬送する動作は上記シャッタ９が
連通孔８を開放したタイミングと同期して行なうように
してもよい。つまり、各室４〜７で後述する処理がなさ
れた基板１３はホルダ１４とともに同じタイミングで下
流側の室に順次搬送するようにしてもよい。

【００３８】上記基板１３はたとえば薄膜太陽電池を構
成するガラス基板である。この基板１３の一側面には図
３に示すように透明導電膜１５が予め形成されていて、
この透明導電膜１５上に後述するようにｐ層１６、ｉ層
１７及びｎ層１８の各半導体層（シリコン系光電変換
層）が順次積層形成される。それによって、薄膜太陽電
池が形成される。

【００３９】上記透明導電膜１５としてはＳｎＯ_２が用
いられる。ＳｎＯ_２を用いると、成膜温度を高くして成
膜した場合に、このＳｎＯ_２が水素原子を含んだ還元性
のプラズマと接触しても還元されにくくなり、生成され
る金属の量も少なくなるから、半導体層が汚染されるこ
とによりその特性が低下するのを著しく改善することが
できる。

【００４０】上記第１乃至第３の成膜室４〜６には、一
対のホルダ１４に保持された基板１３と対向する位置
に、それぞれ高周波電極２１が配設されている。各高周
波電極２１には上記制御装置１１から高周波電力が給電
される。上記基板１３は矩形板状であって、上記高周波
電極２１は基板１３よりも大きな矩形板状に形成されて
いる。

【００４１】図１に示すように、上記第１の成膜室４に
は第１の供給管２２が接続されている。この第１の供給
管２２からは上記第１の成膜室４にｐ層１６を成膜する
ための第１の原料ガスが供給されるようになっている。

【００４２】同様に、各第２の成膜室５にはｉ層１７を
成膜するための第２の原料ガスを供給する第２の供給管
２３が接続されている。第３の成膜室６にはｎ層１８を
成膜するための原料ガスを供給する第３の供給管２４が
接続されている。なお、原料ガスとしてはＳｉＨ_４等が
用いられ、ｐ層１６を成膜する第１の成膜室４には不純
物としてＢ_２Ｈ_６などが混合され、ｎ層１８を成膜する
第３の成膜室６には不純物としてＰＨ_３等が混合され
る。また、複数の供給管により、ガスを供給する場合も
ある。

【００４３】各供給管２２〜２４はそれぞれの室に設け
られた高周波電極２１に接続され、図１に示すようにこ
の高周波電極２１を通じてその板面に開口形成された流
出孔２１ａから流出するようになっている。なお、高周
波電極２１は板状のものに代わり、棒状部材を矩形状に
組んだものであってもよい。

【００４４】さらに、各成膜室３〜７には真空ポンプ２
５が接続され、これらの室３〜７を減圧できるようにな
っている。各室３〜７を所定の圧力に減圧し、そのうち
の室４〜６にそれぞれ原料ガスを供給し、さらに高周波
電極２１に給電すると、各室４〜６に供給された原料ガ
スが励起されてプラズマ化される。それによって、各室
４〜６の基板１３にはｐ層１６、ｉ層１７及びｎ層１８
がそれぞれ成膜されることになる。

【００４５】図４は各成膜室４〜６を示す装置本体１の
縦断面図で、図５はホルダ１４の断面図である。装置本
体１はベース盤３１上に壁体３２が設けられてなり、こ
の壁体３２は天井壁３３及びこの天井壁３３の幅方向両
端から垂下された一対の側壁３４を有する。各側壁３４
の下端は上記ベース盤３１の上面に気密に接合固定され
ている。

【００４６】一対の側壁３４の各成膜室４〜６を構成す
る部分には、ヒータ１２の一側面と他側面とに対向して
開口部３５が形成されている。各開口部３５にはそれぞ
れ高周波電極２１が気密に接合固定されている。つま
り、高周波電極２１は、この高周波電極２１よりも大き
な矩形状の取付け板３６に傾き角度の調整可能に保持さ
れていて、この取付け板３６の周辺部を上記側壁３４の
外面に気密に接合させている。また、高周波電極２１の
電力印加部位は、側壁３４や取付け板３６とは電気的に
絶縁されている。

【００４７】上記ホルダ１４はホルダ本体３８を有す
る。このホルダ本体３８は、開口部３７が形成された矩
形枠状をなしていて、開口部３７の周辺部には段部３９
が形成されている。この段部３９には上記基板１３が一
側面の周辺部を係合させている。この基板１３の他側面
には上記ホルダ本体３８とでホルダ１４を構成する背板
４１が接合されている。この背板４１は、上記ホルダ本
体３８の背面の開口部３７の周辺部に設けられたクラン
パ４２によって上記ホルダ本体３８に着脱可能に固定さ
れている。

【００４８】それによって、上記基板１３は、ホルダ１
４に対し位置決めされ、かつホルダ本体３８の開口部３
７から一側面を露出させて保持固定される。上記ホルダ
３８は例えばＳＵＳ４３０などの耐熱性及び導電性を有
する金属によって形成され、上記背板４１は同じく耐熱
性と導電性を有するカーボンによって形成されている。

【００４９】図４に示すように、上記装置本体１の壁体
３２の天井壁３３の内面には一対の支持壁４４が所定間
隔で平行に離間して垂設されている。各支持壁４４の内
面には走行レール４５が設けられている。この走行レー
ル４５にはキャリア４６が走行可能に支持されている。

【００５０】上記キャリア４６は図６に示すように角柱
状の可動体４７を有する。この可動体４７の両側面には
長手方向に沿って所定間隔でローラ４８が設けられ、こ
のローラ４８は上記走行レール４５に転動可能に係合す
る。

【００５１】上記可動体４７には、その上面に歯面を露
出させたラック４９が長手方向全長にわたって設けら
れ、下面には長手方向に所定間隔で３つのハンガ５１が
設けられている。各ハンガ５１はそれぞれ左右一対の係
合杆５２が設けられている。

【００５２】各ハンガ５１の左右３つの係合杆５２には
それぞれ上記ホルダ１４がホルダ本体３８の上端に設け
られた３つのフック５３を着脱可能に係合させて吊持さ
れる。つまり、キャリア４６の可動体４７には、一対の
ホルダ１４が左右に所定間隔で離間しかつ着脱可能に吊
り下げられる。

【００５３】図４に示すように、上記一対の支持壁４４
の上部には、長手方向に所定間隔で複数の回転軸５５
（１つのみ図示）が回転可能に支持されている。この回
転軸５５の一端部は装置本体１の側壁３４から外部へ気
密に突出し、この突出端部は駆動源５６に連結されてい
る。

【００５４】上記回転軸５５の中途部には上記ラック４
９に噛合するピニオン５７が嵌着されている。それによ
って、上記回転軸５５が駆動源５６によって回転駆動さ
れると、上記ピニオン５７とラック４９を介して上記キ
ャリア４６が走行レール４５に沿って走行する。それに
よって、基板１３を保持した一対のホルダ１４は各成膜
室４〜６のヒータ１２と高周波電極２１との間を搬送さ
れることになる。

【００５５】図４と図５に示すように、各ホルダ１４の
下端にはガイドローラ５８が回転軸線をほぼ垂直にして
設けられている。このガイドローラ５８は各室３〜７の
内底部に設けられたガイドレール５９に転動可能に係合
している。それによって、キャリア４６により搬送され
るハンガ５１が搬送方向と交差する横方向に振れるのを
制限している。なお、上記ガイドローラ５８とガイドレ
ール５９とでガイド手段を形成している。

【００５６】図４と図７に示すように、第１乃至第３の
成膜室４〜６のヒータ１２の一側面と他側面とには、上
部に上部アース部材６１が設けられ、下部に下部アース
部材６２が設けられている。

【００５７】各アース部材６１，６２は、たとえば帯状
のステンレス鋼板を波形に成形してなり、この帯状鋼板
の谷の部分をヒータ１２の各側面の上部と下部との幅方
向に沿って密着固定された帯状金属板からなる取付け板
６３にスポット溶接などで固着して設けられている。そ
れによって、各アース部材６１，６２は、その波形状の
山の部分が弾性変形可能なばね部になっている。

【００５８】上部アース部材６１と下部アース部材６２
とは複数箇所、たとえば長手方向両端部の２箇所が帯状
金属板からなる導通部材６４によって電気的に導通され
ている。なお、ヒータ１２が上述したように導電性を備
えた材料であるカーボンによって形成されているため、
各アース部材６１，６２は図示しないアース部材や上記
ヒータ１２を介して装置本体１にアースされている。

【００５９】図４に示すように、上記ホルダ本体３８の
上記ヒータ１２の側面に対向する背面には、このヒータ
１２の側面に設けられた上部アース部材６１と下部アー
ス部材６２とにそれぞれ電気的に接触する帯板状の導電
部材からなる接触部材６５が搬送方向のほぼ全長にわた
って設けられている。

【００６０】上記ホルダ１４がキャリア４６によってヒ
ータ１２と対向する位置に搬送されてくると、ホルダ本
体３８の背面に設けられた接触部材６５がヒータ１２の
各側面に設けられた上部アース部材６１と下部アース部
材６２との山の部分を弾性変形させて接触する。

【００６１】それによって、ホルダ１４のホルダ本体３
８及びこのホルダ本体３８に一体的に設けられた背板４
１が接触部材６５、上下アース部材６１，６２、取付け
板６３及びヒータ１２を介して装置本体１にアースされ
る。

【００６２】それと同時に、一対のホルダ１４が各アー
ス部材６１，６２のばね作用によってハンガ５１に支持
された上端を支点として下端がヒータ１２の側面から離
れる方向に付勢されるから、その下端に設けられたガイ
ドローラ５８がガイドレール５９の側面に圧接する。

【００６３】それによって、ホルダ１４が所定の位置に
位置決めされ、このホルダ１４に保持された基板１３と
高周波電極２１との対向状態が所定の状態に設定され
る。したがって、ホルダ１４が各アース部材６１，６２
のばね作用によって位置決めされた状態において、基板
１３に対して高周波電極２１が平行に対向するよう、取
付け板３６に対する高周波電極２１の取付け状態を設定
しておけば、基板１３を高周波電極２１に対して平行に
なるよう位置決めすることが可能となる。

【００６４】つぎに、上記構成の半導体装置の製造装置
によって基板１３に半導体層を形成する手順について説
明する。

【００６５】まず、加熱室３、第１の成膜室４、第２の
成膜室５及び第３の成膜室６に設けられたヒータ１２に
通電し、これらの加熱室３及び成膜室４，５，６を所定
の温度に加熱制御する。また、第１乃至第３の成膜室４
〜６を所定の圧力に減圧する。

【００６６】このような状態において、制御装置１１に
よって運転を開始すると、加熱室３の入口のシャッタ９
が駆動されて加熱室３入口の連通孔８が開放される。そ
れと同時にキヤリア４６が駆動され、このキャリア４６
のハンガ５１に吊持された、基板１３を保持したホルダ
１４が加熱室３に搬入される。その後、加熱室３のシャ
ッタ９が閉じ、加熱室３を所定の圧力に減圧する。

【００６７】この時点で第１乃至第３の成膜室４〜６及
び取出し室７にホルダ１４が存在すれば、それらのホル
ダ１４は下流側の室に順次搬送され、また取出し室７の
ホルダ１４は外部に取出されることになるが、以下では
１つのホルダ１４が順次搬送される場合について説明す
る。

【００６８】なお、ホルダ１４の搬送は一タクトの一定
時間毎に行われるようになっている。

【００６９】加熱室３にホルダ１４が搬入されて一定時
間が経過すると、ホルダ１４の搬送が行われる。つま
り、加熱室３のホルダ１４が第１の成膜室４に搬送され
る。第１の成膜室４にホルダ１４が搬送され、このホル
ダ１４に保持された基板１３が高周波電極２１に対向す
る状態に位置決めされると、第１の成膜室４の高周波電
極２１に通電されて原料ガスがプラズマ化される。それ
によって、ホルダ１４に保持された基板３の透明導電膜
１５上にｐ層１６が成膜されることになる。

【００７０】ついで、一定時間が経過すると、第１の成
膜室４のホルダ１４は複数の第２の成膜室５のうちの、
最初（最も上流側）の成膜室５に搬入され、ここで基板
１３が高周波電極２１に対向する状態で位置決めされた
後、その基板１３のｐ層１６上にｉ層１７が成膜され
る。ｉ層１７の成膜は複数の第２の成膜室５で順次繰り
返して行われる。それによって、ｉ層１７はｐ層１６に
比べて十分に厚く成膜することができる。

【００７１】複数の第２の成膜室５でｉ層１７が所定の
厚さに成膜されると、その基板１３を保持したホルダ１
４は第３の成膜室６に搬送される。ここで、上記基板１
３が高周波電極２１に対向した状態で位置決めされた
後、その基板１３のｉ層１７上にｎ層１８が成膜され
る。基板１３にｎ層１８が形成されると、その基板１３
を保持したホルダ１４は取出し室７を経て外部に取出さ
れ、次工程へ搬送されることになる。

【００７２】なお、最初のホルダ１４が加熱室３から第
１の成膜室４へ搬送されると、次のホルダ１４が加熱室
３へ搬送されるため、全ての室３〜７でそれぞれの処理
が同時に行われることになり、また全ての室３〜７から
下流側の室へのホルダ１４の搬送も同時に行われる。図
１、図２は各室３〜７にホルダ１４が搬送されている状
態を示している。

【００７３】キヤリア４６によって基板１３を保持した
ホルダ１４が各成膜室３〜５に搬送されると、各ホルダ
１４のホルダ本体３８の背面に設けられた接触部材６５
がヒータ１２の各側面の上部と下部に設けられた上部ア
ース部材６１と下部アース部材６２とに弾性的に接触す
る。

【００７４】それによって、各ホルダ１４は、接触部材
６５、上下アース部材６１，６２、取付け板６３及びヒ
ータ１２を介して装置本体１に確実にアースされること
になる。

【００７５】そのため、基板１３を高周波電極２１に対
向させた状態で、この高周波電極２１に高周波電力を供
給して基板と高周波電極２１との対向面間にプラズマ放
電を発生させる際、上記ホルダ１４のアースが確実に取
れていることで、高周波電極２１と基板１３との対向面
間以外の部分、たとえばヒータ１２とハンガ５１の間な
どに異常放電が発生するのを防止することができる。

【００７６】それによって、高周波電極２１へ入力され
る高周波電力のパワーに応じて成膜速度を速くすること
が可能となる。

【００７７】上部アース部材６１と下部アース部材６２
とがホルダ１４の背面の接触部材６５に弾性的に接触す
ることで、キャリア４６のハンガ５１に上端を係合させ
て吊持されたホルダ１４は下端部のガイドローラ５８が
ガイドレール５９の一側に当接して高周波電極２１との
対向状態が位置決めされる。

【００７８】つまり、ホルダ１４がキャリア４６のハン
ガ５１に搬送方向と交差する左右方向にがた付きのある
状態で吊持されていても、このホルダ１４は上下アース
部材６１，６２の弾力性によってがつ付きのない一定の
状態で高周波電極２１に対向させて位置決めすることが
できる。

【００７９】そのため、ホルダ１４に保持された基板１
３を高周波電極２１に平行に対向させることが可能とな
るから、そのことによって基板１３に半導体膜を均一な
厚さで形成することが可能となる。

【００８０】つまり、上部アース部材６１と下部アース
部材６２とは、ホルダ１４のアースを確実に取るととも
に、ホルダ１４を弾性的に付勢し、基板１３と高周波電
極２１とを平行になるようホルダ１４を位置決めする機
能を有する。

【００８１】上記ヒータ１２の一側面と他側面とに設け
られた上記上部アース部材６１と下部アース部材６２と
は、導通部材６４によって電気的に導通されている。そ
のため、上部アース部材６１と下部アース部材６２とに
よるホルダ１４のアースが上記導通部材６４によって、
より一層確実に行なわれることになるから、そのことに
よっても、異常放電の発生を防止して成膜速度の向上を
図ることができる。

【００８２】下記［表１］は、ホルダ１４を本件発明の
ように上部アース部材６１と下部アース部材６２とによ
って強制的にアースした場合と、強制的なアースなしの
場合とで高周波電極２１に投入する高周波電力のパワー
を変化させ成膜したときに、異常放電が発生するか否か
を観察した結果を示す。

【００８３】なお、成膜条件は、高周波電極２１と基板
１３との対向間隔が８ｍｍ、高周波電力の周波数は１
３．５６ＭＨｚ、成膜室に供給される原料ガスの圧力は
１２００Ｐａ、ガス種はシラン：水素を１：１００の割
合で混合したものである。

【００８４】

【表１】

【００８５】この［表１］から明らかなように、ホルダ
１４を強制的にアースしない場合、高周波電極２１への
高周波電力の投入パワーが１．０ＫＷ／ｍ^２のときには
異常放電が発生しなかったが、投入パワーを２．０ＫＷ
／ｍ^２以上にすると異常放電が発生することが確認され
た。

【００８６】これに対してホルダ１４を強制的にアース
した場合には、高周波電極２１への投入パワーが１．０
ＫＷ／ｍ^２〜７．０ＫＷ／ｍ^２の範囲で異常放電が発生
することがなかった。すなわち、ホルダ１４を強制的に
アースすることで、異常放電の発生を招くことなく高周
波電極２１への投入パワーを高めることができるから、
その投入パワーに応じて成膜速度を向上させることがで
きることになる。

【００８７】ホルダ１４を強制的にアースしない場合に
は、基板１３と高周波電極２１との平行度は２．４ｍｍ
であったが、本件発明のように上部アース部材６１と下
部アース部材６２とをホルダ１４に弾性的に接触させる
と、これらの平行度を１．０ｍｍに向上させることがで
きた。つまり、ホルダ１４を強制的にアースすること
で、上部アース部材６１と下部アース部材６２とをホル
ダ１４に弾性的に接触させてホルダ１４を位置決めする
と、基板１３と高周波電極２１との平行度を向上させる
ことができる。

【００８８】ここでいう平行度とは、基板１３の板面
と、高周波電極２１の板面との間の距離の最大値と最小
値との差である。

【００８９】下記［表２］はホルダ１４を強制的にアー
スしない場合と、アースした場合とにおいて、基板１３
と高周波電極２１との対向間隔を変化させ、５ＫＷの投
入パワーで、９１０ｍｍ×４５５ｍｍの大きさの矩形状
の基板１３に多結晶シリコン膜を厚さ約２μｍで成膜し
たときの膜厚分布、つまり膜厚のばらつきを測定した結
果である。

【００９０】なお、基板１３と高周波電極２１との対向
間隔によって成膜室のガス圧は変化させた。また、太陽
電池に使用する半導体膜の膜厚分布は±１０％以内であ
ることがその性能上、要求されている。

【００９１】

【表２】

【００９２】この［表２］から明らかなように、ホルダ
１４を上下のアース部材６１，６２によって強制的にア
ースしない場合には、基板１３と高周波電極２１との対
向間隔が１２ｍｍであっても、膜厚分布は±１２％で、
対向間隔がそれ以下になればなる程、膜厚分布が大きく
なることが測定された。

【００９３】これに対し、ホルダ１４を上下のアース部
材６１，６２によって強制的にアースした場合、つまり
ホルダ１４の上下のアース部材６１，６２に接触させて
位置決めした場合には、基板１３と高周波電極２１との
対向間隔が１２〜６ｍｍの範囲で膜厚分布が±１０％以
内であった。

【００９４】以上のことにより、ホルダ１４を強制的に
アースすることで、ホルダ１４に保持された基板１３と
高周波電極２１との平行度を向上させることができるた
め、基板１３と高周波電極２１との対向間隔が１２〜６
ｍｍの範囲で、膜厚分布を±１０％以内にすることがで
きることが確認された。

【００９５】つまり、ホルダ１４を上下のアース部材６
１，６２によって強制アースすることで基板１３と、高
周波電極２１との対向間隔を狭くしても所定の範囲内の
膜厚分布で成膜することが可能となるから、そのことに
よっても成膜速度を向上させることが可能となる。

【００９６】上記一実施の形態では、帯板状の鋼板を波
形状に形成した上下のアース部材６１，６２をアース手
段として用いたが、図８に示すように取付け板６３に所
定間隔で複数のコイルスプリング７１の一端を固着し、
このコイルスプリング７１の他端に周辺部がアール状に
形成された蓋部材７２を固着したものをアース手段とし
て用いるようにしてもよい。

【００９７】つまり、アース手段は、ホルダ１４のホル
ダ本体３８の背面に弾性的に接触し、このホルダ本体３
８及びホルダ本体３８に設けられた背板４１を強制的に
アースするとともに、ホルダ１４を高周波電極２１に対
して所定の対向状態で位置決めできるものであればよ
い。

【００９８】また、上下のアース部材をホルダ１４の電
気的なアースと、高周波電極との対向状態を位置決めす
る位置決めとに兼用したが、上記ホルダのアースと位置
決めとを別々のばね状部材で行なうようにしてもよい。

【００９９】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、基板が
電極に対向する状態において、基板を保持したホルダを
強制的にアースするようにした。

【０１００】そのため、電極に供給する高周波電力のパ
ワーを増大させても、基板と電極との対向面間以外の部
分でプラズマ放電が発生するのを防止することが可能と
なるから、電極に供給する高周波電力のパワーを増大さ
せて成膜速度を向上させることができる。

【０１０１】また、基板が電極に対向する位置におい
て、基板を保持したホルダに接触することで、基板と電
極との対向状態を一定に維持することができる。

【０１０２】そのため、基板と電極との平行度を高め、
これらの対向間隔を狭くしても基板に形成される膜厚分
布を一定の範囲内に維持することができる。言い換えれ
ば、基板と電極との対向間隔を小さくしても、膜厚精度
を維持できるから、対向間隔を小さくして成膜速度を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を示す半導体装置の製
造装置の全体構成を示す一部断面した側面図。

【図２】半導体装置の製造装置の全体構成を示す横断
面。

【図３】薄膜太陽電池の一部分を示す拡大断面図。

【図４】成膜室の拡大縦断面図。

【図５】ホルダの断面図。

【図６】キャリアの斜視図。

【図７】ヒータの斜視図。

【図８】この発明の他の実施の形態のばね状部材が設け
られたヒータの断面図。

【符号の説明】

３…加熱室 ４…第１の成膜室 ５…第２の成膜室 ６…第３の成膜室 １３…基板 １４…ホルダ ２１…高周波電極 ２３，２４…原料ガスの供給管 ３８…ホルダ本体 ４６…キャリア ６１…上部アース部材 ６２…下部アース部材 ６４…導通部材 ６５…接触部材

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成膜室に搬送された基板に成膜するプラ
   ズマ成膜装置において、 上記基板を保持可能であるとともに搬送駆動されるホル
   ダと、 上記成膜室に成膜用の原料ガスを供給する供給手段と、 上記成膜室に設けられ上記基板が対向した状態において
   通電されることで上記成膜室にプラズマを発生させる電
   極と、 少なくとも上記基板が上記電極に対向する状態において
   上記ホルダと接触してこのホルダをアースするアース手
   段とを具備したことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
2. 【請求項２】 上記アース手段は、上記基板が上記電極
   に対向する位置において基板と電極との対向状態を一定
   に維持する位置決め手段を兼ねていることを特徴とする
   請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置。
3. 【請求項３】 成膜室に搬送された基板に成膜するプラ
   ズマ成膜装置において、 上記基板を保持可能であるとともに搬送駆動されるホル
   ダと、 上記成膜室に成膜用の原料ガスを供給する供給手段と、 上記成膜室に設けられ上記基板が対向した状態において
   通電されることで上記成膜室にプラズマを発生させる電
   極と、 上記基板が上記電極に対向する位置において上記ホルダ
   に接触してこれらの対向状態を一定に維持する位置決め
   手段とを具備したことを特徴とするプラズマＣＶＤ装
   置。
4. 【請求項４】 上記アース手段は、ばね状部材であるこ
   とを特徴とする請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置。
5. 【請求項５】 上記アース手段は、上記ホルダの搬送方
   向と交差する上下方向の上部をアースする上部アース部
   材と、上記上下方向の下部をアースする下部アース部材
   と、上部アース部材と下部アース部材とを電気的に導通
   させる導通部材とを備えていることを特徴とする請求項
   １記載のプラズマＣＶＤ装置。
6. 【請求項６】 上記成膜室には、上記基板を加熱するヒ
   ータが設けられ、 上記アース手段は上記ホルダと上記ヒータとのいずれか
   一方に設けられ、他方には上記アース手段に電気的に接
   触する接触部材が設けられていることを特徴とする請求
   項１記載のプラズマＣＶＤ装置。
7. 【請求項７】 成膜室に搬送された基板に成膜するプラ
   ズマ成膜装置において、 上記基板を保持可能であるとともに搬送駆動されるキャ
   リアにほぼ平行に吊り下げられた一対のホルダと、 上記成膜室に成膜用の原料ガスを供給する供給手段と、 上記成膜室に上記一対のホルダの間に位置するよう設け
   られ成膜室に搬送された上記基板を加熱するヒータと、 上記成膜室に設けられ一対のホルダに保持された上記基
   板がそれぞれ対向した状態において通電されることで上
   記成膜室にプラズマを発生させる一対の電極と、 上記成膜室に設けられ上記キャリアに吊り下げられた一
   対のホルダの下端部を移動可能にガイドするガイド手段
   と、 少なくとも上記基板が上記電極に対向した状態において
   各ホルダに接触してこれらホルダを電気的にアースする
   とともに各ホルダに保持された基板と上記電極との対向
   状態を一定に維持するアース手段とを具備したことを特
   徴とするプラズマＣＶＤ装置。
8. 【請求項８】 基板をホルダに保持して成膜室に搬送す
   ることで、この基板に成膜するプラズマ成膜方法におい
   て、 基板を上記成膜室に搬送しこの成膜室に設けられた電極
   に対向するよう位置決めする工程と、 上記成膜室に成膜用の原料ガスを供給する工程と、 上記電極に通電して上記成膜室にプラズマを発生させ上
   記基板に薄膜を形成する工程と、 基板に薄膜を形成するに先立って上記ホルダを強制的に
   アースする工程とを具備したことを特徴とするプラズマ
   ＣＶＤ方法。
9. 【請求項９】 上記ホルダを強制的にアースすると同時
   に、このホルダに保持された基板を上記電極に対して所
   定の状態に位置決めすることを特徴とする請求項８記載
   のプラズマＣＶＤ方法。
10. 【請求項１０】 上記成膜室に供給される原料ガスの圧
    力は５００Ｐａ以上、基板と電極との対向間隔は１２ｍ
    ｍ以下、上記電極に印加される電圧はパワーが２ＫＷ以
    上で、周波数が１３ＭＨｚ以上であることを特徴とする
    請求項８記載のプラズマＣＶＤ方法。
11. 【請求項１１】 シリコン系光電変換層を有する薄膜太
    陽電池において、 請求項８記載のプラズマＣＶＤ方法によって上記シリコ
    ン系光電変換層が形成されたことを特徴とする薄膜太陽
    電池。
12. 【請求項１２】 シリコン系光電変換層を有する薄膜太
    陽電池において、 請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置によって上記シリコ
    ン系光電変換層が形成されたことを特徴とする薄膜太陽
    電池。